JP5199764B2 - パイプ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、中空状の金属製パイプを複数組み付けて得られる手摺りやフェンスなどのパイプ構造体に関するものである。

中空状の金属製パイプを組み付けて、例えば手摺りやフェンス（パイプ構造体）を得ることは広く行われている。例えばパイプ構造体としての手摺りを組み付ける場合、図１１に示すように、支柱用パイプ１０３等で支持された組付側パイプ１０１の端面１０１ａに支柱用パイプ１０４等で支持された被組付側パイプ１０２の端面１０２ａを当接させ、その当接箇所に対して溶接等を施すことにより強固に接合していた。尚、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、上記従来のパイプ構造体においては、組付側パイプ１０１の端面１０１ａに被組付側パイプ１０２の端面１０２ａを溶接する必要があったので、作業に時間が掛かり作業場所も限定されてしまうとともに、接合部位をより滑らかに仕上げようとすると、溶接作業に対する熟練が必要とされるという不具合があった。また、組付側パイプ１０１の端面１０１ａと被組付側パイプ１０２の端面１０２ａとが合致した状態にて位置決めさせ、その状態を維持しつつ溶接を施す必要があるが、各パイプ１０１、１０２の自重や何れかのパイプ１０１、１０２に僅かな負荷がかかったりすると、径方向にずれてしまい、溶接時の作業性が悪くなってしまうという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、金属製パイプの端面の位置決めを容易且つ安定して行わせ、端面どうしの当接状態を強固に維持させることができるとともに、簡易且つ安価に複数の金属製パイプを組み付けることができるパイプ構造体を提供することにある。

請求項１記載の発明は、中空状の金属製パイプを複数組み付けて得られるパイプ構造体において、延設方向に対して傾斜しつつ延設された傾斜面を有した凹凸形状が端面に形成された被組付側パイプと、該被組付側パイプの端面に形成された凹凸形状と合致し得る凹凸形状が端面に形成された組付側パイプとを具備するとともに、前記被組付側パイプの端面の凹凸形状に前記組付側パイプの端面の凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプに対する組付側パイプの芯出しが行われるものとされ、且つ、前記被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、その凹部及び凸部が曲線とされた波形形状から成るとともに、当該被組付側パイプ及び組付側パイプの全周方向に亘り軸心に向かってレーザー光を照射することにより切削加工して得られた縁面から成り、合致時に面接触可能とされたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のパイプ構造体において、前記被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、各パイプの全周に亘って略等間隔に形成されるとともに、凹形状又は凸形状がそれぞれの端面に奇数個形成されて成ることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、被組付側パイプの端面の凹凸形状に組付側パイプの端面の凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプに対する組付側パイプの芯出しが行われるので、金属製パイプの端面の位置決めを容易且つ安定して行わせ、端面どうしの当接状態を強固に維持させることができるとともに、簡易且つ安価に複数の金属製パイプを組み付けることができる。

さらに、被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、その凹部及び凸部が曲線とされた波形形状から成るので、被組付側パイプ及び組付側パイプにおける端面の凹凸形状を合致させる際、過度な集中荷重を回避しつつ当該端面どうしの当接を行わせることができる。
またさらに、凹凸形状は、レーザー光の照射により形成されるので、簡易且つ精度よく凹凸形状を形成することができ、被組付側パイプの端面の凹凸形状に対し組付側パイプの端面の凹凸形状をより精度よく合致させることができる。

請求項２の発明によれば、被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、各パイプの全周に亘って略等間隔に形成されるとともに、凹部又は凸部がそれぞれの端面に奇数個形成されて成るので、端面どうしの当接部に対して径方向に荷重が付与された場合の接合強度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るパイプ構造体は、中空状の金属製パイプを複数組み付けて得られる手摺りから成り、図１に示すように、何れもビームパイプとなる被組付側パイプ１及び組付側パイプ２と、ビームパイプを支持する支柱となる支柱用パイプ３、４とから主に構成されている。

これら被組付側パイプ１、組付側パイプ２及び支柱用パイプ３、４は、何れも中空状の金属製パイプ（例えばステンレス製パイプ等）から成るとともに、特に被組付側パイプ１と組付側パイプ２とは径（内径及び外径）が同一とされている（図５参照）。尚、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２は、その側面に支柱用パイプ３、４がそれぞれ組み付けられ、所定高さで支持されることとなる。

被組付側パイプ１は、その延設方向に対して傾斜しつつ延設された傾斜面ｃ（図３、４参照）を有した凹凸形状が端面１ａに形成されたものであり、本実施形態においては、当該凹凸形状は、同図に示すように、その凹部ｂ（山の底部）及び凸部ａ（山の頂部）が曲線とされた波形形状とされて全体が波形形状とされたものである。即ち、凹部ｂの曲線、傾斜面ｃ及凸部ａの曲線が滑らかに連なって形成され、且つ、同形状が繰り返し形成（本実施形態においては５山）されて、端面１ａの波形形状が形成されているのである。

組付側パイプ２は、被組付側パイプ１の端面１ａに形成された凹凸形状と合致し得る凹凸形状が端面２ａに形成されたものであり、本実施形態においては、当該凹凸形状は、上述した被組付側パイプ１の端面１ａと同様、その凹部ｅ（山の底部）及び凸部ｄ（山の頂部）が曲線とされて全体が波形形状とされたものである。即ち、凹部ｅの曲線、傾斜面ｆ及び凸部ｄの曲線が滑らかに連なって形成され、且つ、同形状が繰り返し形成（本実施形態においては５山）されて、端面２ａの波形形状が形成されているのである。

而して、被組付側パイプ１の端面１ａにおける凹部ｂと組付側パイプ２の端面２ａにおける凸部ｄ、及び同端面１ａにおける凸部ａと同端面２ａにおける凹部ｅとは、それぞれ同一曲率の曲線とされている。これにより、被組付側パイプ１の端面１ａと組付側パイプ２の端面２ａとを当接して当接部Ａとする際、端面１ａの凹凸形状と端面２ａの凹凸形状とが精度よく合致することとなる。

ここで、本実施形態においては、被組付側パイプ１の端面１ａと組付側パイプ２の端面２ａとを合致させる過程において、図４に示すように、端面１ａの傾斜面ｃと端面２ａの傾斜面ｆとが当接した状態にて両パイプ１、２を近接させるべく軸方向に移動させれば、所謂カムの作用により、端面１ａの凹凸形状に端面２ａの凹凸形状が合致する方向に互いが案内され得るようになっている。これにより、被組付側パイプ１の端面１ａの凹凸形状に組付側パイプ２の端面２ａの凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプ１に対する組付側パイプ２の芯出し（図１に示す如く、両パイプ１、２の軸芯Ｌを同一とする位置決め）が行われる。

従って、被組付側パイプ１の端面１ａの凹凸形状に組付側パイプ２の端面２ａの凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプ１に対する組付側パイプ２の芯出しが自然と且つ安定して行われるので、金属製パイプ（被組付側パイプ１及び組付側パイプ２）の端面１ａ、２ａの位置決めを容易且つ安定して行わせ、当該端面１ａ、２ａどうしの当接状態を強固に維持させることができる。

更に、本実施形態によれば、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２における凹凸形状を合致させることにより当接部Ａが形成されているので、図１に示すＹ方向（両パイプの径方向）の荷重や軸芯Ｌ回りのモーメント等が付与されたとしても、接合状態（当接状態）が強固に維持されることとなる。尚、図１に示すように、手摺りとして組み付けられた際、支柱用パイプ３、４で支持されることにより、同図中Ｘ方向（軸芯Ｌ方向）に荷重が付与されたとしても、接合状態（当接状態）は強固に維持される。よって、当接部Ａに対する溶接等が不要となり、簡易且つ安価に複数の金属製パイプを組み付けることができる。

特に、本実施形態においては、図６に示すように、被組付側パイプ１の凹凸形状と組付側パイプ２の凹凸形状とは、合致した際に面接触するよう設定されている。即ち、被組付側パイプ１側の凹凸形状の縁面１ｂと、組付側パイプ２側の凹凸形状の縁面２ｂとが面接触して接合しているのである。これにより、被組付側パイプ１の凹凸形状と組付側パイプ２の凹凸形状との接合状態（当接状態）がより安定且つ強固に維持されることとなり、当接部Ａの強度をより向上させることができる。

然るに、本実施形態においては、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２に形成された凹凸形状は、各パイプ１、２の全周に亘って略等間隔に形成されるとともに、凹部（ｂ、ｅ）又は凸部（ａ、ｄ）がそれぞれの端面１ａ、２ａに奇数個（本実施形態においては各５個、即ち５山）形成されて成る。これにより、図６に示すように、被組付側パイプ１の凹凸形状と組付側パイプ２の凹凸形状との接合面Ｄ（合い面）に対して軸芯Ｌ側で対向する部位には、必ず被組付側パイプ１か或いは組付側パイプ２（接合面Ｄでない部位）が位置することとなる。

よって、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２に形成された凹凸形状は、各パイプ１、２の全周に亘って略等間隔に形成されるとともに、凹部又は凸部がそれぞれの端面に奇数個形成されて成るよう構成しているので、凹凸形状の接合面Ｄ（合い面）に沿って荷重が付加されても対向する部位でその荷重を確実に受けることができ、端面１ａ、２ａどうしの当接部Ａに対して径方向に荷重が付与された場合の接合強度を向上させることができる。

本実施形態においては、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２の凹凸形状は、レーザー光の照射（レーザー照射による切削加工）により形成される。これにより、簡易且つ精度よく凹凸形状を形成することができ、被組付側パイプ１の端面の凹凸形状に対し組付側パイプ２の端面の凹凸形状をより精度よく合致させることができる。尚、本実施形態においては、レーザーの照射位置を固定（軸芯Ｌにレーザを向けた状態）としつつ被組付側パイプ１又は組付側パイプ２を移動（回転又は軸芯方向への移動）させることにより凹凸形状を形成しているので、被組付側パイプ１側の凹凸形状の縁面１ｂ及び組付側パイプ２側の凹凸形状の縁面２ｂは、互いに同一角度にて形成されることとなり、既述したように、接合時に面接触を可能としている。

本実施形態によれば、被組付側パイプ１の端面１ａの凹凸形状に組付側パイプ２の端面２ａの凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプ１に対する組付側パイプ２の芯出しが行われるので、金属製パイプ（被組付側パイプ１及び組付側パイプ２）の端面の位置決めを容易且つ安定して行わせ、端面どうしの当接状態を強固に維持させることができるとともに、簡易且つ安価に複数の金属製パイプを組み付けることができる。

また、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２に形成された凹凸形状は、その凹部及び凸部が曲線とされた波形形状から成るので、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２における端面１ａ、２ａの凹凸形状を合致させる際、過度な集中荷重を回避しつつ当該端面どうしの当接を行わせることができる。尚、参考例として、過度な集中荷重を回避することができれば、例えば図７に示すように、金属製パイプの延設方向（長手方向）に対して傾斜しつつ延設された傾斜面ｆ’ｃ’（同図（ａ）参照）、或いは傾斜面ｆ”、ｃ”（同図（ｂ）参照）を有した凹凸形状としたものが挙げられる。而して、被組付側パイプ１及び組付側パイプ２の端面に傾斜面ｆ’ｃ’、或いはｆ”、ｃ”が形成されていれば、それら端面の当接時、上記実施形態と同様、芯出しが行われつつ組付けされることとなる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば被組付側パイプ１及び組付側パイプ２に形成される凹凸形状の凹部又は凸部の数（山の数）は、５個以外であってもよく、図８に示すように３個（３山）、図９に示すように２個（２山）或いは図１０に示すように４個（４山）であってもよい。勿論、凹凸形状の凹部又は凸部の数（山の数）は、６個以上であってもよい。

パイプの組み付けにより製造されるべきパイプ構造体は、本実施形態の如く手摺りに限らず、被組付側パイプと組付側パイプとを組み付けて得られる他のもの（フェンス、或いは船舶や航空機等の荷物等を載置して固定させるパイプ構造体等）としてもよい。

被組付側パイプの端面の凹凸形状に前記組付側パイプの端面の凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプに対する組付側パイプの芯出しが行われるものとされ、且つ、被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、その凹部及び凸部が曲線とされた波形形状から成るとともに、当該被組付側パイプ及び組付側パイプの全周方向に亘り軸心に向かってレーザー光を照射することにより切削加工して得られた縁面から成り、合致時に面接触可能とされたパイプ構造体であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

本発明の実施形態に係るパイプ構造体（手摺り）を示す全体模式図 同パイプ構造体における被組付側パイプに組付側パイプを組み付ける前の状態を示す拡大斜視図 同パイプ構造体における被組付側パイプ及び組付側パイプの先端部を示す拡大斜視図 同パイプ構造体における被組付側パイプに組付側パイプを組み付ける過程（凹凸形状を合致させる過程）を説明するための模式図 同パイプ構造体における被組付側パイプに組付側パイプを組み付けた後の状態を示す拡大斜視図 図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図 参考例に係る被組付側パイプ及び組付側パイプの当接状態を示す模式図 本発明の更に他の実施形態（凹凸形状が３山のもの）に係る被組付側パイプ及び組付側パイプの組付け状態及び組付け前の状態を示す模式図 本発明の更に他の実施形態（凹凸形状が２山のもの）に係る被組付側パイプ及び組付側パイプの組付け状態及び組付け前の状態を示す模式図 本発明の更に他の実施形態（凹凸形状が４山のもの）に係る被組付側パイプ及び組付側パイプの組付け状態及び組付け前の状態を示す模式図 従来のパイプ構造体（手摺り）を示す全体模式図

符号の説明

１ 被組付側パイプ
１ａ 端面
２ 組付側パイプ
２ａ 端面
３、４ 支柱用パイプ
Ｌ 軸芯
Ａ 当接部
ａ、ｄ 凸部（凹凸形状）
ｂ、ｅ 凹部（凹凸形状）
ｃ、ｆ 傾斜面（凹凸形状）

Claims (2)

1. 中空状の金属製パイプを複数組み付けて得られるパイプ構造体において、
   延設方向に対して傾斜しつつ延設された傾斜面を有した凹凸形状が端面に形成された被組付側パイプと、
   該被組付側パイプの端面に形成された凹凸形状と合致し得る凹凸形状が端面に形成された組付側パイプと、
   を具備するとともに、前記被組付側パイプの端面の凹凸形状に前記組付側パイプの端面の凹凸形状を合致させることにより当該被組付側パイプに対する組付側パイプの芯出しが行われるものとされ、且つ、前記被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、その凹部及び凸部が曲線とされた波形形状から成るとともに、当該被組付側パイプ及び組付側パイプの全周方向に亘り軸心に向かってレーザー光を照射することにより切削加工して得られた縁面から成り、合致時に面接触可能とされたことを特徴とするパイプ構造体。
2. 前記被組付側パイプ及び組付側パイプに形成された凹凸形状は、各パイプの全周に亘って略等間隔に形成されるとともに、凹部又は凸部がそれぞれの端面に奇数個形成されて成ることを特徴とする請求項１記載のパイプ構造体。
   

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