JP6383062B2 - パイプジョイント装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイプジョイント装置に係り、より詳しくは、産業用または家庭用に使用される給水、冷暖房、空調用配管などを容易に着脱可能であり且つ部品の組み立て性を改善したパイプジョイント装置及びその製造方法に関する。

２本のパイプを連結するパイプジョイント装置が知られている（例えば、韓国公開番号第２０-２０１２-２６９５号）。一般に、パイプジョイント装置は、配管設備の構築の際に直線型、Ｌ字型、Ｔ字型、十字型などの多様な形態で配管を相互連結する装置であって、産業用及び家庭用に広く使用されている機械装置である。従来広く使用されている一般的なパイプジョイント装置では、パイプの連結性や気密性を高めるために配管の接続部の溶接や、ねじ止め手段などの別途の固定手段を必要とするため、配管の連結作業に手間を要し、且つ組み立て工程が増えることで施工コストが増大するという問題点が指摘されている。

また、このような従来のパイプジョイント装置に使用される通常の一般配管用鋼管は、その管厚が薄いため施工現場での溶接は勿論のこと、ねじ山を形成するために困難がある。また専用の圧搾機を使用したり、拡管したりするなどの別途の工程を必要とするという不具合がある。

一方、パイプジョイント装置の内部には、該装置内部に挿入されたパイプを固定しまた挿入されたパイプを容易に取り出せるようにバックアップリング、Ｏリングなどの機械的要素が装着される。このとき、このような機械的要素をパイプジョイント装置に安定して保持するために様々な構成が提案されている。その一つは、パイプジョイント装置の内周面をテーパ加工するかまたは別途の溝を形成し、前記機械的要素がパイプジョイント装置の内部で動かないようにすることである。もう一つは、前記機械的要素を支持するための別個の支持要素をパイプジョイント装置の内部に提供することである。

しかし、前者の方法には、それほど厚くないパイプジョイント装置の内周面を加工することは容易でないとの問題がある。また溝などを形成すれば、強度低下などの問題が生じる可能性がある。また、後者の方法によれば、別個の支持要素の提供に伴う構造の複雑性、コスト増大の問題が生じる。そこで、パイプジョイント装置を鋳造にて製造しているが、機械的要素を内周面に保持するためのテーパ面、溝などを形成しなければならないため、鋳造の際に高い機械的精度の鋳型が必要となり、これもまたコストアップという不具合をもたらす。

本発明は、前記した従来技術の問題を解決するためのものであって、その一つの目的は、２本のパイプを接続するためのパイプジョイント装置の内部に設置される各種の機械的要素を、別途の支持部材を要することなく、また前記装置の内周面を別途に加工することなく、安定して保持可能な構造を有するパイプジョイント装置及びその製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、２本のパイプを接続するためのパイプジョイント装置の内部に設置される各種の機械的要素を安定して支持するための構造を、鋳造法ではない機械的加工により提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、開放された両端の開口部から２本のパイプを挿入して相互接続可能にするパイプジョイント装置の製造方法が提供される。前記製造方法は、
単一径の直管パイプを拡管用金型の下型と上型との間に配置する段階と、
前記直管パイプの両開口部から拡管用パンチを挿入して拡管工程を行い、中央の第１径の小径部と、小径部の両側に形成され、前記第１径よりも大径の第２径の大径部を有するジョイント本体を形成する段階と、
前記ジョイント本体の両開口部から、前記ジョイント装置に挿入されるパイプを支持するジョイントアセンブリを挿入する段階と、
前記ジョイントアセンブリが挿入されたジョイント本体の両開口部に対してカーリング工程を行い、前記第２径の第１水平部と、前記第１水平部から前記開口部に向かって径が次第に減少する縮径部と、前記縮径部から前記開口部に向かって水平に延び、第１水平部よりも小径の第２水平部を前記開口部の付近に形成する１次カーリング工程段階と、
前記１次カーリング工程を経たジョイント本体に対して追加のカーリング工程を行い、前記第２水平部の少なくとも一部を、前記パイプジョイント装置の外径方向及び開口部に向かって傾斜してから再び内径方向及び開口部に向かって傾斜するようにして、断面形態が全体的に山模様のカーリング部にする２次カーリング工程段階と、
を含むことを特徴とする。

１実施例において、前記ジョイント本体は、複数回の拡管工程によって得られている。
１実施例において、前記１次カーリング工程は、前記拡管パイプを載置するための１次カーリング専用ダイと、前記縮径部及び第２水平部に対応する形態を有し、前記拡管されたジョイント本体に挿入されるカーリングパンチが装着された１次カーリングＲダイを含む１次カーリングダイを利用して行っていてよい。

１実施例において、前記２次カーリング工程は、１次カーリング工程を経たジョイント本体を載置するための２次カーリング専用ダイと、前記カーリング部に対応する形態を有し、前記ジョイント本体に挿入されるカーリングパンチが装着された２次カーリングＲダイを含む２次カーリングダイを利用して行っていてよい。
１実施例において、前記それぞれの段階において、鋳造工程は行わない。
１実施例において、前記ジョイントアセンブリは、前記開口部の付近で前記ジョイント本体内に装着され、前記ジョイント本体に挿入されたパイプの外径を把持し支持するためのジョーホルダ（ｊａｗ ｈｏｌｄｅｒ）を含み、前記ジョーホルダの円周面には円周方向に離間して形成された複数のジョーが含まれていてよい。
１実施例において、前記ジョーは、前記ジョイント本体の内径方向に突出して形成される歯形部であって、パイプの挿入方向に傾斜して形成されていてよい。

本発明の他の態様によれば、開放された両端の開口部から２本のパイプを挿入して相互接続可能にするパイプジョイント装置が提供される。前記装置は、ジョイント本体と、前記ジョイント本体内部に配置され、前記パイプジョイント装置に挿入されるパイプを支持するジョイントアセンブリと、を含み、前記ジョイント本体は、中央の第１径の小径部と、小径部の両側に形成され、前記第１径よりも大径の第２径の大径部とを含み、前記大径部は、前記第２径の第１水平部と、前記第１水平部から前記開口部に向かって径が次第に減少する縮径部と、前記縮径部から前記開口部に向かって水平に延び、第１水平部よりも小径の第２水平部と、を含み、前記第２水平部の少なくとも一部は前記パイプジョイント装置の外径方向及び開口部に向かって傾斜してから、再び内径方向及び開口部に向かって傾斜するようになって、断面形態が全体的に山（ｍｏｕｎｔａｉｎ）模様であるカーリング部となり、前記ジョイント本体は、鋳造工程を行うことなく拡管及びカーリングによる機械的工程によって形成されることを特徴とする。

１実施例において、前記ジョイントアセンブリは、前記開口部の付近で前記ジョイント本体内に装着され、前記ジョイント本体に挿入されたパイプの外径を把持し支持するためのジョーホルダ（ｊａｗ ｈｏｌｄｅｒ）を含み、前記ジョーホルダの円周面には円周方向に離間して形成された複数のジョーを含んでいてよい。
１実施例において、前記ジョーは、前記ジョイント本体の内径方向に突出して形成される歯形部であって、パイプの挿入方向に傾斜して形成されていてよい。

本発明によれば、パイプジョイント装置の内部に設置される各種の機械的要素を別途の支持部材を要することなく、また前記装置の内周面を別途に加工することなく、安定して保持可能な構造を有するパイプジョイント装置を提供することができる。

本発明に係るパイプジョイント装置の構造を示す断面図である。 １次カーリング工程及び２次カーリング工程後のパイプジョイント装置の断部 構造を詳細に示す図である。 本発明に係るパイプジョイント装置の製造工程における拡管工程を示す図である。 本発明に係るパイプジョイント装置の製造工程を示す図であって、１次及び２次カーリングによって本発明の特徴的構造を形成する工程を示す。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する。以下の説明において、当業界において周知の構成、例えば、パイプジョイント装置の内部に設置される各種の機械的要素の機能やその詳細構成についての説明は省略する。すなわち、これらの機械的要素はパイプジョイント装置の内部に挿入されたパイプを支持するための構成要素であって、幾つかは本発明の要旨を構成するものではない。このような説明を省略しても、当業者であれば以下の説明から本発明の特徴的構成を簡単に理解できるはずである。

先ず、本発明に係るパイプジョイント装置の構造を示す断面図である図１を参照すると、図１の（ａ）はパイプジョイント装置の製造における中間段階の構造、すなわち、１次カーリング工程後の構造を示す断面図であり、図１の（ｂ）は最終工程後のパイプジョイント装置の構造、すなわち、２次カーリング工程後の構造を示す図である。

図１、図２に示すように、本発明に係るパイプジョイント装置１００は、両端部が開放されており、該開口部から２本のパイプを挿入して相互接続可能になっている。また、図示したように、パイプジョイント装置の両開口部の付近の構成は同一である。前記装置に挿入されたパイプＰは、図示した各種の機械的要素１０、２０、３０、４０、５０、６０（以下、これらの機械的要素を「ジョイントアセンブリ」と称す）によって装置の内部に組み込まれ、固定されて支持される。また、装置１００に挿入されたパイプは、リムーバと呼ばれる取り外し部材を用いて装置から取り外すこともできる。

具体的に、ジョイントアセンブリの１次バックアップリング１０と２次バックアップリング３０は、通常、金属製の平ワッシャからなるものであってよいが、本発明ではこれに限定されるものではない。１次バックアップリング１０と２次バックアップリング３０は、１次Ｏリング２０及び２次Ｏリング４０、スプリング５０、及びジョーホルダ６０を全体的に支持する役割をする。

１次及び２次Ｏリング２０、４０は、ゴムのような弾性体材料からなるものであってよいが、本発明ではこれに限定されるものではない。１次及び２次Ｏリング２０、４０は、パイプジョイント装置１００内に挿入され接続されたパイプＰと密着接触して、パイプとパイプジョイント装置との間の安定的で気密な接続を保障する。

スプリング５０は、図示省略したスプリングガイドとジョーホルダ６０との間に提供され、ジョーホルダ６０を弾性的に支持し、ジョーホルダ６０がリムーバ（図２参照）により押されてパイプＰが分離した後、ジョーホルダ６０をその本来の位置に戻す役割をする。

ジョーホルダ（ｊａｗ ｈｏｌｄｅｒ）６０は、パイプジョイント装置１００に挿入されたパイプＰの外径を把持し支持するためのものであって、その円周面に円周方向に離間して形成された複数のジョー６２を含む。すなわち、ジョー６２は、パイプジョイント装置の内径方向に突出して形成された一種の歯形部であって、ジョイント装置に挿入されたパイプの外径部に噛み合わされて当該パイプを支持する役割をする。一方、本発明において、ジョー６２の歯形部は、図２の（ｂ）に示されるようにパイプの挿入方向に傾斜するように形成され、パイプの挿入を阻害することはないが、挿入されたパイプが抜かれる方向には一種の抵抗として働いて、パイプの不本意な離脱をさらに防止できるように構成されており、これは本発明の一つの特徴を構成する。

以下、パイプジョイント装置１００の開口部の付近の構成をもう少し詳細に説明する。
図１及び図２に示されるように、パイプジョイント装置１００の両側は、単一径を有する直管から構成されるものではなく、複数の径を有するように形成されている。すなわち、後述するように、単一径を有する直管パイプから複数回の拡管工程を経て、ジョイントアセンブリとパイプが挿入可能な空間が確保される（図３参照）。本発明は、このような拡管されたパイプをそのままパイプジョイント装置として使用するものではなく、図面に示したように、拡管されたパイプにジョイントアセンブリを挿入した後、両開口部に対して１次カーリング工程（ｃｕｒｌｉｎｇ）を行う。

前記のような１次カーリング工程を行った後のパイプジョイント装置の外形が図１（ａ）及び図４に、そして開口部の付近の構成が拡大断面図の形態で図２（ａ）に概略的に示されている。図１（ａ）及び図２（ａ）に示したように、１次カーリング工程後、パイプジョイント装置の開口部の付近には拡管工程によって形成される第２径の第１水平部１００ｈに連続して第１カーリング部１００ｅが形成される。第１カーリング部１００ｅは、第１水平部１００ｈから開口部に向かって径が次第に減少する縮径部１００ｅ１と縮径部から開口部まで水平に延び、第１水平部よりも小径の第２水平部１００ｅ２からなり、第２水平部は、その終端でパイプジョイント装置の内径側に屈曲されている。縮径部１００ｅ１によりジョイントアセンブリをジョイント装置の内部に固定的に保持することができ、また、第２水平部１００ｅ２によってもジョイントアセンブリを安定して保持するとともに、パイプとのより密な接触を可能にする。すなわち、第２水平部なしで縮径部だけを構成する場合、その縮径部の端でパイプとの密な接触ができなくなるため、第２水平部を構成し、また、その一部がジョイント装置の内部に屈曲するようにカーリング工程を行うことが好ましい。

前記のような１次カーリング工程により、パイプジョイント装置に挿入されたジョイントアセンブリが外部に抜けないように安定して保持することができる。この状態のパイプジョイント装置もその内部に挿入されるパイプを安定して保持することができる。なお、場合によってはパイプジョイント装置に挿入されたパイプを再び外部に抜き取りしなければならない場合があり、このような作業の際には、リムーバを利用し、リムーバをパイプジョイント装置とパイプとの間に挿入してジョーホルダを押し、ジョーホルダとパイプとの間に隙間を作り、この隙間からパイプを外部に抜き取るようにしている。なお、１次カーリング工程後、第２水平部の終端でパイプジョイント装置の内径側に屈曲した屈曲部の長さは、リムーバの挿入のために、必要な空間よりも短く（例えば、リムーバの挿入のために必要な空間は１ｍｍで、屈曲部の長さは０．９５ｍｍ）、本発明者の研究によれば、このような短い長さのため屈曲部を機械的に作ることは極めて難しい作業であり、仮にそのように作られたとしてもパイプが抜け難くする引張力は十分に確保できないことが確認された。

このように、パイプジョイント装置を単にパイプを挿入後に抜き取ることなく固定して使用する用途の他に、挿入したパイプを再び抜き取る用途にまでパイプジョイント装置を使用する場合、パイプの安定した支持及び容易な抜き取り作業といった二つの要件をいずれも満たすための構成が必要となる。

このために、本発明者は、１次カーリング工程を行ったパイプジョイント装置に対して２次カーリング工程を行い、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示したような外観構造を有するパイプジョイント装置を構成した。図２（ｂ）の拡大図から容易に分かるように、２次カーリング工程を行うと、第２水平部１００ｅ２の一部が、外径方向及び開口部に向かって傾斜してから再び内径方向及び開口部に向かって傾斜するようになり、断面形態が全体的に山（ｍｏｕｎｔａｉｎ）模様に変形されて２次カーリング部１００ｅ３形成される。すなわち、リムーバが挿入できる空間を確保し、パイプとの密な接触によってパイプが抜け難くする構成を２次カーリング工程によって達成することができる。

以下、図３及び図４を参照して本発明のパイプジョイント装置を製造する工程の例を説明する。

先ず、単一径の直管パイプを拡管用金型の下型Ｍ１と上型Ｍ２との間に配置した後、１次拡管用パンチＰ１１、Ｐ１２を前記パイプの両開口部から挿入して１次拡管工程を行う（図３（ａ））。
次いで、１次拡管用パンチよりも大径の２次拡管用パンチＰ２１、Ｐ２２を前記１次拡管したパイプの両開口部から挿入して２次拡管工程を行う（図３（ｂ））。
次いで、２次拡管用パンチよりも大径の３次拡管用パンチＰ３１、Ｐ３２を前記２次拡管したパイプの両開口部から挿入して３次拡管工程を行い、挿入したいパイプの径に合わせて直管パイプの径を構成する（図３（ｃ））。
このように、一度に拡管する代わりに、複数の拡管工程によって、挿入したいパイプの径に合わせて直管パイプの径を構成する理由は、一度に拡管すると、急激な拡管によりパイプが破損する恐れがあるためである。
前記の拡管工程により、中央の第１径の小径部と、その両側にある、前記第１径よりも大径の第２径の大径部が形成される。

前記したように拡管工程を経た拡管パイプ（ジョイント本体）の両開口部からジョイントアセンブリを挿入する（図４（ａ））。
ジョイントアセンブリが挿入された拡管パイプを１次カーリング専用ダイ２３０に載置する。そして、カーリングパンチ２２２が装着された１次カーリングＲダイ２２０を前記拡管パイプ内に移動させる。このとき、１次カーリングＲダイ２２０は、図１（ａ）及び図２（ａ）に示した縮径部１００ｅ１、第２水平部１００ｅ２に対応する形態を有しており、１次カーリングＲダイ２２０を拡管パイプに挿入すれば、図１（ａ）及び図２（ａ）に示した外観のパイプを得ることができる（図４（ｂ））。

１次カーリング工程を経たカーリングパイプを２次カーリング専用ダイ３３０に載置する。そして、カーリングパンチ３２２が装着された２次カーリングＲダイ３２０を前記カーリングパイプ内に移動させる。このとき、２次カーリングＲダイは、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示した２次カーリング部１００ｅ３（拡径部）に対応する形態を有しており、２次カーリングＲダイ３２０をカーリングパイプに挿入すれば、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示した外観のパイプ、すなわち、パイプジョイント装置を得ることができる（図４（ｃ））。このように、本発明の方法によれば、パイプジョイント装置を鋳造工程にて形成するのではなく、拡管工程及びカーリング工程という機械的工程によって、パイプジョイント装置の所望の構成を形成することができ、鋳造作業のための鋳型を高精度に形成する必要がない。

実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は前記実施例に制限されるものではない。すなわち、特許請求の範囲内で前記実施例を種々に変形及び修正することができ、これらもまた、本発明の範囲内に属するものである。すなわち、本発明は特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制限される。

１００：パイプジョイント装置
１００ｈ：第１水平部
１００ｅ：第１カーリング部
１００ｅ１：縮径部
１００ｅ２：第２水平部
１００ｅ３：第２カーリング部

Claims (10)

1. 開放された両端の開口部から２本のパイプを挿入して相互接続可能にするパイプジョイント装置の製造方法であって、
   単一径の直管パイプを拡管用金型の下型と上型との間に配置する段階と、
   前記パイプの両開口部から拡管用パンチを挿入して拡管工程を行い、中央の第１径の小径部と、小径部の両側に形成され、前記第１径よりも大径の第２径の大径部とを有するジョイント本体を形成する段階と、
   前記ジョイント本体の両開口部から、前記ジョイント装置に挿入されるパイプを支持するジョイントアセンブリを挿入する段階と、
   前記ジョイントアセンブリが挿入されたジョイント本体の両開口部に対してカーリング工程を行い、前記第２径の第１水平部と、前記第１水平部から前記開口部に向かって径が次第に減少する縮径部と、前記縮径部から前記開口部に向かって水平に延び、第１水平部よりも小径の第２水平部を前記開口部の付近に形成する１次カーリング工程段階と、
   前記１次カーリング工程を経たジョイント本体に対して追加のカーリング工程を行い、前記第２水平部の少なくとも一部を前記パイプジョイント装置の外径方向及び開口部に向かって傾斜させてから、再び内径方向及び開口部に向かって傾斜させて、断面形態が全体的に山模様のカーリング部にする２次カーリング工程段階と、
   を含むことを特徴とするパイプジョイント装置の製造方法。
2. 前記拡管工程は、複数回の拡管工程からなることを特徴とする請求項１に記載のパイプジョイント装置の製造方法。
3. 前記１次カーリング工程は、前記拡管パイプを載置するための１次カーリング専用ダイと、前記縮径部及び第２水平部に対応する形態を有し、前記拡管されたジョイント本体に挿入されるカーリングパンチが装着された１次カーリングＲダイを含む１次カーリングダイを利用して行うことを特徴とする請求項２に記載のパイプジョイント装置の製造方法。
4. 前記２次カーリング工程は、１次カーリング工程を経たジョイント本体を載置するための２次カーリング専用ダイと、前記カーリング部に対応する形態を有し、前記ジョイント本体に挿入されるカーリングパンチが装着された２次カーリングＲダイを含む２次カーリングダイを利用して行うことを特徴とする請求項３に記載のパイプジョイント装置の製造方法。
5. 前記それぞれの段階において、別途の鋳造工程は行わないことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のパイプジョイント装置の製造方法。
6. 前記ジョイントアセンブリは、前記開口部の付近で前記ジョイント本体内に装着され、前記ジョイント本体に挿入されたパイプの外径を把持し支持するためのジョーホルダ（ｊａｗ ｈｏｌｄｅｒ）を含み、前記ジョーホルダの円周面には円周方向に離間して形成された複数のジョーを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のパイプジョイント装置の製造方法。
7. 前記ジョーは、前記ジョイント本体の内径方向に突出して形成される歯形部であって、パイプの挿入方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項６に記載のパイプジョイント装置の製造方法。
8. 開放された両端の開口部から２本のパイプを挿入して相互接続可能にするパイプジョイント装置であって、
   ジョイント本体と、
   前記ジョイント本体内部に配置され、前記ジョイント装置に挿入されるパイプを支持するジョイントアセンブリと、を含み、
   前記ジョイント本体は、中央の第１径の小径部と、小径部の両側に形成され、前記第１径よりも大径の第２径の大径部とを含み、
   前記大径部は、
   前記第２径の第１水平部と、
   前記第１水平部から前記開口部に向かって径が次第に減少する縮径部と、
   前記縮径部から前記開口部に向かって水平に延び、第１水平部よりも小径の第２水平部と、を含み、
   前記第２水平部の少なくとも一部は、前記パイプジョイント装置の外径方向及び開口部に向かって傾斜してから、再び内径方向及び開口部に向かって傾斜して、断面形態が全体的に山（ｍｏｕｎｔａｉｎ）模様であるカーリング部に変形されており、
   前記ジョイント本体は、鋳造工程を行うことなく拡管及びカーリングによる機械的工程によって形成されていることを特徴とするパイプジョイント装置。
9. 前記ジョイントアセンブリは、前記開口部の付近で前記ジョイント本体内に装着され、前記ジョイント本体に挿入されたパイプの外径を把持し支持するためのジョーホルダ（ｊａｗ ｈｏｌｄｅｒ）を含み、前記ジョーホルダの円周面には円周方向に離間して形成された複数のジョーを含むことを特徴とする請求項８に記載のパイプジョイント装置。
10. 前記ジョーは、前記ジョイント本体の内径方向に突出して形成される歯形部であって、パイプの挿入方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項９に記載のパイプジョイント装置。

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