JP7637976B2 - 継手付パイプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイプと継手とを接続してなる継手付パイプの製造方法に関する。

パイプと継手とを接続するための次のような方法が、特許文献１に記載されている。パイプを継手の筒状部に挿入する。パイプのパイプ本体部と継手の筒状部との間に治具を挿入する。この治具を用いて筒状部の内壁の一部を塑性変形させ、パイプのフレア部を筒状部の内面に固定する。その後、治具を抜き、筒状部とパイプ本体部との間に弾性部材（例えば、ゴムチューブ）を配置する。弾性部材を配置した状態で、筒状部を径方向外方から加締める。

特開２０２０－２０４３９１号公報

特許文献１に記載の方法は、治具を用いて筒状部の内壁の一部を塑性変形させるという工程があるため、工程数が多い。また、治具を用いて筒状部の内壁の一部を塑性変形させるには、治具を挿入する側とは反対側から筒状部を強固に受ける必要がある。そのため、治具からの力を受けるための肩部を筒状部の外部に設けることとなり、筒状部の外径が、その分大きくなってしまう。

本発明の目的は、従来よりも工程数を少なく、且つ、継手の筒状部の外径を従来よりも小さくすることができる継手付パイプの製造方法を提供することである。

本願で開示する継手付パイプの製造方法は、パイプと継手とを接続してなる継手付パイプの製造方法であって、前記パイプのパイプ本体部よりも外径が大きいフレア部を、前記パイプの端部に形成するフレア部形成工程と、前記パイプ本体部に外挿される筒状のカラー部材を製作するカラー製作工程と、前記フレア部が形成された側の前記パイプの端部、および前記カラー部材を、前記継手の筒状部に挿入するパイプ・カラー挿入工程と、前記筒状部の内部に形成されたシール面に前記フレア部の前面を当てた状態で、前記フレア部の後面に前記カラー部材の端面を押し付けながら、前記カラー部材が挿入されている部分の前記筒状部を、前記筒状部の径方向外方から加締める加締め工程と、を備える。

上記製造方法によれば、従来よりも工程数を少なく、且つ、継手の筒状部の外径を従来よりも小さくすることができる。

第１実施形態の継手付パイプの側面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 パイプのパイプ本体部に筒状のカラー部材を外挿する工程を説明するための断面図である。 パイプの端部およびカラー部材を継手の筒状部に挿入する工程を説明するための断面図である。 パイプの端部およびカラー部材が継手の筒状部に挿入された状態を示す断面図である。 第２実施形態の継手付パイプの断面図である。 第２実施形態の継手付パイプについての図５に相当する図である。 実際に製造した図１、２に示す構造の継手付パイプの断面を示す写真である。

本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、パイプ３と接続する継手２として、アイジョイント（めがね金具）と呼ばれる継手を用いた場合の実施形態を示している。なお、本発明の継手付パイプの製造方法は、アイジョイントと呼ばれる継手に限定されることはなく、様々な継手に適用することができるものである。

図１、２に示すように、継手付パイプ１は、継手２と、パイプ３と、筒状のカラー部材４とを備えている。なお、継手付パイプ１は、油圧配管などに用いられる。

継手２は、環状の継手本体部５と、継手本体部５の側面から突出する筒状部６（ソケット部）とを有する。継手本体部５の孔５ａにはボルトなどが挿通される。継手本体部５の周壁には、孔５ａよりも小径の孔５ｂが形成される。孔５ａと孔５ｂとは直交し、且つ、連通している。

筒状部６は、継手本体部５側の第１筒状部７と、継手本体部５側とは反対側の第２筒状部８とを有する。第１筒状部７には、その軸方向に延びる孔９が形成される。孔９と継手本体部５の孔５ｂとは一体成形される。孔９および孔５ｂは連続する孔であり、流体の流路となる孔である。

第２筒状部８には、その軸方向に延びる孔１０が形成される。孔１０はパイプ３の受け口となる孔であり、パイプ３およびカラー部材４が挿入される孔である。孔１０は孔９よりも径が大きい。孔１０の中心と孔９の中心とは同じであり、孔１０と孔９とは同じ軸方向に延びる。孔１０にパイプ３が挿入されると、孔９とパイプ３とは連通する。なお、図１、２に示す孔１０は加締め後の孔であり、加締め前の孔１０は図４、５に示されている。加締め前の孔１０の径は、カラー部材４の外径と同程度の径とされる。

図４、５などに示すように、孔１０と孔９との境界部分（段差部分）に、第１筒状部７側へ窪む環状の凹部が形成される。この凹部の孔中心側の面が、パイプ３のフレア部１３が当接するシール面１１である。シール面１１は、第１筒状部７側から第２筒状部８側へ向かって先細りとされた、すなわち、パイプ３が挿入される側に向かって先細りとされたテーパ形状の環状面とされる。

パイプ３は、筒状のパイプ本体部１２と、フレア部１３とを有する。フレア部１３は、パイプ３の端部に形成される。フレア部１３の外径は、パイプ本体部１２の外径よりも大きい。フレア部１３は、先広がりの環形状とされる。フレア部１３の外径は、カラー部材４の外径と同程度の外径とされる。

カラー部材４は、例えば、図３に示すように、その軸方向の先端にテーパ面４ａを有する。テーパ面４ａは、先広がりの環状傾斜面とされる。テーパ面４ａは、パイプ３のフレア部１３の後面に沿う形状である。フレア部１３の後面は、パイプ３の軸方向において、フレア部１３のパイプ本体部１２側の面である。なお、フレア部１３の前面は、パイプ３の軸方向において、上記後面の反対側の面である。

例えば、図５に示すように、カラー部材４は、継手２の筒状部６からカラー部材４の一部が突出する長さに製作される。パイプ本体部１２の外径と同程度の内径のカラー部材４が用いられる。

本実施形態において、カラー部材４は、金属製のカラー部材、すなわち金属製カラーとされている。カラー部材４の材料は、例えば、鉄（金属材料）である。なお、カラー部材４の材料は、鉄に限られることはなく、ステンレス、真鍮、銅などの鉄以外の金属材料であってもよい。継手２およびパイプ３の材料も、例えば、鉄（金属材料）である。継手２およびパイプ３の材料も、鉄に限られることはなく、ステンレス、真鍮、銅などの鉄以外の金属材料であってもよい。また、カラー部材４、継手２、およびパイプ３は、鍍金されてもよいし、樹脂コーティングされてもよい。

なお、カラー部材４は、ゴムまたは樹脂のような金属以外の材料からなるものであってもよい。

継手付パイプ１の製造方法について説明する。

パイプ３の端部にフレア部１３を形成（フレア部形成工程）して、図３に断面図を示すようなパイプ３を準備する。また、継手２の筒状部６から一部が突出する長さとなるように金属製の筒状部材（不図示）を切断して、筒状のカラー部材４を準備する（カラー製作工程）。このとき、カラー部材４の軸方向の端面をテーパ加工して、パイプ３のフレア部１３の後面に沿う形状、本実施形態では、先広がりのテーパ面４ａに、カラー部材４の軸方向の端面を加工する（カラー加工工程）。なお、カラー部材４の上記端面加工（テーパ加工）の実施は必須でない。

次に、図３に示すように、パイプ３のパイプ本体部１２に、フレア部１３が形成されていない側からカラー部材４を外挿する。カラー部材４は、そのテーパ面４ａ側からパイプ本体部１２に外挿される。その後、図４に示すように、フレア部１３が形成された側のパイプ３の端部、およびパイプ本体部１２に外挿されたカラー部材４を、別途製作して準備した継手２の第２筒状部８に挿入する（パイプ・カラー挿入工程）。

上記パイプ・カラー挿入工程を実施すると、継手２、パイプ３、およびカラー部材４の３つの部材は、図５に示す状態となる。継手２の筒状部６の内部に形成されたシール面１１にパイプ３のフレア部１３の前面が当接し、フレア部１３の後面にカラー部材４のテーパ面４ａが当接する状態となる。

なお、パイプ３のパイプ本体部１２にカラー部材４が外挿された状態、すなわち、パイプ３の端部にカラー部材４がセットされた状態で、パイプ３の端部およびカラー部材４を、継手２の第２筒状部８に挿入する必要は必ずしもない。継手２の第２筒状部８にパイプ３の端部を単独で挿入した後、パイプ本体部１２にカラー部材４を外挿するとともに、第２筒状部８にカラー部材４を挿入してもよい。

次に、継手２の筒状部６の内部に形成されたシール面１１にパイプ３のフレア部１３の前面を当てた状態で、フレア部１３の後面にカラー部材４のテーパ面４ａを押し付けながら、カラー部材４が挿入されている部分である継手２の第２筒状部８を、筒状部６の径方向外方から加締める（加締め工程）。図２に矢印で、第２筒状部８の加締め方向を示している。加締めは、加締め部を八方から加締める八方加締め、六方から加締める六方加締めなどが用いられる。なお、八方加締め、六方加締めに限定されることはなく、筒状部６の径方向外方のうちの複数方向から第２筒状部８を加締めればよい。

フレア部１３の後面にカラー部材４のテーパ面４ａを押し付ける方法は、例えば、次のような方法である。パイプ本体部１２にコイルスプリング（不図示）を外挿し、このコイルスプリングでカラー部材４を、第２筒状部８内へ軸方向に押すようにする。または、エアシリンダーなどを用いてカラー部材４を、第２筒状部８内へ軸方向に押すようにする。カラー部材４を第２筒状部８内へ軸方向に押す力は大きな力ではない（大きな力は必要でない）。そのため、カラー部材４を第２筒状部８内へ軸方向に押す力は、継手本体部５を何らかの治具に当てて支えることで受けられる。

カラー部材４が挿入されている部分である継手２の第２筒状部８を、筒状部６の径方向外方から加締めると、カラー部材４は、第２筒状部８およびパイプ本体部１２とともに、その径方向内方へ一部が少し窪む（塑性変形する）。また、カラー部材４は、その軸方向へ少し伸びる（塑性変形する）。カラー部材４は、第２筒状部８とパイプ本体部１２とで挟まれた状態であるので、軸方向へ伸びやすい。

カラー部材４において、軸方向に伸びる塑性変形が生じると、カラー部材４の端面（本実施形態ではテーパ面４ａ）が、パイプ３のフレア部１３の後面を強く押す。これにより、フレア部１３の前面が、筒状部６の内部に形成されたシール面１１に強く押し付けられた状態となり、継手２とパイプ３とのシール性が確保される。また、径方向外方からの加締めにより、フレア部１３の後方側に位置する第２筒状部８の一部が径方向内方へ少し窪み、且つ、パイプ本体部１２の外周面にカラー部材４が押し付けられるとともに、カラー部材４の外周面に第２筒状部８が押し付けられた状態となる。これにより、フレア部１３の前面が、シール面１１に強く押し付けられた状態が維持され、よほどの大きな引張力が作用しない限り、パイプ３が継手２から抜けることはない。図８は、実際に製造した図１、２に示す構造の継手付パイプ１の写真である。製造した継手付パイプ１を軸方向で半分に切断して撮影した。図８からわかるように、パイプ３のフレア部１３の前面は、継手２内部のシール面１１に確実に押し付けられており、且つ、その状態が維持されている。

（効果）
なお、パイプ３のフレア部１３の後面にカラー部材４の端面を特に押し付けることなく、カラー部材４が挿入されている部分である継手２の第２筒状部８を、筒状部６の径方向外方から加締めても、カラー部材４を、その軸方向に伸ばす（塑性変形させる）ことは可能である。しかしながら、この場合、第２筒状部８から抜ける方向へカラー部材４が動いてしまったりする。そのため、フレア部１３の前面がシール面１１に強く押し付けられた状態とはなりにくく、継手２とパイプ３との間のシール性確保は難しい。

これに対して、上記の製造方法では、パイプ３のフレア部１３の後面にカラー部材４の端面（本実施形態ではテーパ面４ａ）を押し付けながら、カラー部材４が挿入されている部分である継手２の第２筒状部８を、筒状部６の径方向外方から加締めている。加締めは、わずかな時間でなされるものであり、第２筒状部８の外周面に作用する力は衝撃力のようなものである。そのため、フレア部１３の後面にカラー部材４の端面を押し付けながら、第２筒状部８を径方向外方から加締めることで、第２筒状部８から抜ける方向へカラー部材４が動くことを防止でき、フレア部１３の前面がシール面１１に強く押し付けられた状態とすることができる。

また、上記の製造方法では、特許文献１（特開２０２０－２０４３９１号公報）でのような治具を用いて、筒状部６の内壁の一部を塑性変形させるという工程はない。そのため、筒状部６から治具を抜き取るという工程もない。よって、上記の製造方法によると、従来よりも工程数を少なくすることができる。また、特許文献１でのように、治具からの力を受けるための肩部を筒状部６に設ける必要がないので、筒状部６の外径を、その分小さくすることができる。

また、上記の製造方法では、パイプ・カラー挿入工程において、パイプ本体部１２にカラー部材４を外挿した後、フレア部１３が形成された側のパイプ３の端部、およびカラー部材４を、継手２の第２筒状部８（筒状部６）に挿入する。これによると、継手２の第２筒状部８（筒状部６）にパイプ３の端部を単独で挿入した後、第２筒状部８（筒状部６）にカラー部材４を挿入する場合よりも、筒状部６へのパイプ３およびカラー部材４の挿入が容易となる。

また、カラー部材４の端面をフレア部１３の後面に沿う形状（本実施形態ではテーパ面４ａ）に加工しておくことで、カラー部材４の端面とフレア部１３の後面との接触面積を大きくすることができ、加締めによるシール面１１へのフレア部１３の押し付けがより確実なものとなる。また、カラー部材４の端部とフレア部１３とが一体化したようになる。

また、継手２の筒状部６からカラー部材４の一部が突出する長さにカラー部材４を製作することで、加締め工程を実施するときに、フレア部１３の後面にカラー部材４の端面を押し付けし易くなる。

また、本実施形態では、カラー部材４として金属製カラーを用いている。この構成によると、ゴムまたは樹脂からなるカラー部材４を用いた場合に比べて、フレア部１３の前面をシール面１１に、より強く押し付けることができる。

図６は、第２実施形態の継手付パイプ２０１の断面図である。図７は、継手付パイプ２０１の加締め工程前の状態を示す断面図である。第２実施形態の継手付パイプ２０１に関し、第１実施形態の継手付パイプ１を構成する部材、各部と同様の部材、各部については、第１実施形態の継手付パイプ１を構成する部材、各部と同じ参照符号を付している。

第１実施形態の継手付パイプ１と、第２実施形態の継手付パイプ２０１との違いは、パイプ３のフレア部まわりの構造である。

第２実施形態の継手付パイプ２０１を構成するパイプ３のフレア部１４の外径は、パイプ本体部１２の外径よりも大きい。フレア部１４は、先細りの環形状とされている。フレア部１４の外径は、カラー部材４の外径と同程度の外径とされる。

筒状部６内の孔１０と孔９との境界部分（段差部分）に形成されるシール面１５は、フレア部１４の前面の形状に合わせて、第１筒状部７側から第２筒状部８側へ向かって先広がりとされた、すなわち、パイプ３が挿入される側に向かって先広がりとされたテーパ形状の環状面とされる。このシール面１５に、パイプ３のフレア部１４が当接する。

パイプ３のフレア部１４の後面に当接するカラー部材４の端面４ｂは、パイプ３のフレア部１４の後面に沿う形状となるように、その内角部が全周にわたってＲ面取り加工されている。なお、第１実施形態の場合と同じく、カラー部材４の端面加工の実施は必須でない。第２実施形態でいうと、上記Ｒ面取り加工は必須でない。

第２実施形態の継手付パイプ２０１の製造方法は、第１実施形態の継手付パイプ１の製造方法と同様であるので、その説明を省略することとする。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記実施形態の要素を適宜組み合わせたり、上記実施形態に種々の変更を加えたりすることが可能である。

例えば、上記実施形態は、次のように変更可能である。

カラー部材４は、継手２の筒状部６からカラー部材４の一部が突出する長さに形成されなくてもよい。すなわち、カラー部材４は、筒状部６に挿入されたときに筒状部６の端面と、そのカラー端面とが面一になる長さに形成されてもよいし、筒状部６（第２筒状部８）内に全てが入り込む長さに形成されてもよい。

１、２０１：継手付パイプ
２：継手
３：パイプ
４：カラー部材
４ａ：テーパ面（端面）
４ｂ：端面
６：筒状部
１１、１５：シール面
１２：パイプ本体部
１３、１４：フレア部

Claims (4)

1. パイプと継手とを接続してなる継手付パイプの製造方法であって、
   前記パイプのパイプ本体部よりも外径が大きいフレア部を、前記パイプの端部に形成するフレア部形成工程と、
   前記パイプ本体部に外挿される筒状のカラー部材を製作するカラー製作工程と、
   前記フレア部が形成された側の前記パイプの端部、および前記カラー部材を、前記継手の筒状部に挿入するパイプ・カラー挿入工程と、
   前記筒状部の内部に形成されたシール面に前記フレア部の前面を当てた状態で、前記フレア部の後面に前記カラー部材の端面を押し付けながら、前記カラー部材が挿入されている部分の前記筒状部を、前記筒状部の径方向外方から加締める加締め工程と、
   を備え、
   前記カラー部材が金属製カラーである、
   継手付パイプの製造方法。
2. 請求項１に記載の継手付パイプの製造方法において、
   前記パイプ・カラー挿入工程において、前記パイプ本体部に前記カラー部材を外挿した後、前記フレア部が形成された側の前記パイプの端部、および前記カラー部材を、前記継手の筒状部に挿入する、
   継手付パイプの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の継手付パイプの製造方法において、
   前記パイプ・カラー挿入工程の前に行うカラー加工工程であって、前記カラー部材の前記端面を前記フレア部の前記後面に沿う形状に加工するカラー加工工程をさらに備える、
   継手付パイプの製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の継手付パイプの製造方法において、
   前記カラー製作工程において、前記継手の筒状部から前記カラー部材の一部が突出する長さに前記カラー部材を製作する、
   継手付パイプの製造方法。

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