JP7695676B2 - パイプ、主パイプに分岐枝を形成する方法 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 ２０２２年６月２３日、６月２７日、６月２９日、７月１２日及び７月１５日に図面又は写真を送付

特許法第３０条第２項適用 ２０２２年６月８日及び７月６日に貸出

内部を流体が流通するパイプであって、主パイプの壁面から周方向外方に向けて立ち上がる分岐用の「立ち上がり」を備えたパイプに関する。

内部に流体が流通するパイプにおいて、主パイプの壁面に分岐用の「立ち上がり」を設けることが必要になるケースが多々みられる。例えば、食品や医薬品等の生産工場で、主パイプを流れる流体を、次の工程のために複数に分岐させて流すケース等である。そのような工場の装置のみならず、例えば複数のシャワールームに湯を流すケースで、主パイプから分岐させて個々のシャワールームに湯を流す場合のような小規模な利用もある。主パイプの壁面から分岐用の「立ち上がり」を設けることが必要になるケースは、あらゆる分野でみられる。

分岐用の「立ち上がり」には、分岐先の用途に応じて、例えば他のパイプを取り付けたり、シャワーヘッドを取り付けたり、立ち上がりを閉じるためのキャップを取り付けたり、といったように、様々な部品を取り付けるためのねじ部を設ける必要がある。

従来、「立ち上がり」を設けるための手段として、図１０に示すとおり、主パイプ１００に差込孔１０１を穿ち、差込孔１０１にねじパイプ１０２を差し込んで溶接する手段が用いられている。この手段による場合、溶接の熱によって主パイプにひずみが生じるため、溶接後にひずみを是正する作業が必要であった。また熱による変色を取り去る作業も必要であった。これらの工程のための費用が加算されるため、立ち上がりを備えたパイプは高額とならざるを得なかった。さらに、溶接による場合、主パイプ１００の内部に突出するねじパイプ１０２の足や溶接部位に残る溶接の凹凸が、流体物の流通に抵抗を生ぜしめる、溶接部位に汚れがたまる、といった問題もあった。

「立ち上がり」を設ける手段として、特許文献１に示す手段もある。特許文献１に記載のバーリング管では、ボルトを用いて行うバーリング加工によって、主パイプ１１０から突出する分岐枝１１１を得ている。特許文献１には、上記手段により、厚み２．１ｍｍのステンレス鋼に、ＪＩＳ規格Ｒ１／８（旧ＪＩＳ規格ＰＴ１／８）のタップによる雌ねじの加工ができた旨記載されている（特許文献１の明細書［０００９］及び［００１２］）。ここで、ＪＩＳ規格表示をメートル法に換算すると、次の表のとおりである。

すなわち、特許文献１で加工ができた旨記載されているＪＩＳ規格Ｒ１／８の雌ねじは、内径約８．６ｍｍである。

特許文献１に記載の厚み２．１ｍｍのステンレス鋼に、内径約８．６ｍｍの雌ねじを備えた分岐枝であれば、ステンレス鋼の厚みが比較的薄く、また分岐枝の直径が比較的小さいため、そのような分岐枝の加工が可能かもしれない。

ここに、図１２によりバーリング加工について説明する。バーリング加工では、板材１２０に孔１２１を穿ち、コマ１２５を孔１２１に向けてねじ込み、強い力で引きぬいて、分岐枝１２８を得る。すなわち、分岐枝１２８は、板材１２０の延びる方向が、コマの移動に追従して９０度変更させられることにより、材料が伸びて形成される。このため、板材の厚みが厚くなると、材料の変形抵抗が大きくなり、板材１２０の孔１２１の周囲が立ち上がって分岐枝１２８を形成するにあたり、かど部位１２９は大きな曲率をもつ曲線を形成し、大きく変形することにより肉厚も減少する。このため、ネジ切加工に必要かつ充分な高さと肉厚を備えた立ち上がりを形成することができない。

実用新案登録第３１７３０５０号

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプであって、分岐枝の溶接の熱による主パイプのひずみや変色が生じないものを得ることを課題とする。

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプであって、分岐枝の溶接による溶接部の周辺の凹凸や分岐枝の突出のないものを得ることを課題とする。

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプであって、分岐枝が主パイプから立ち上がる部位にねじ切りに必要かつ充分な立ち上がりの高さ、肉厚を持つ分岐枝を得ることを課題とする。

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプであって、分岐枝は溶接により設けたものではなく、かつ、ＪＩＳ規格Ｒ１／４、Ｒ３／８、Ｒ１／２、Ｒ３／４、又はＲ１のテーパネジのネジ切を施した分岐枝が備わるパイプを得ることを課題とする。

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプであって、分岐枝は溶接により設けたものではなく、かつ、主パイプの厚みが２．２ｍｍ以上であるパイプを得ることを課題とする。

（１）主パイプと、主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝とを備え、前記分岐枝は前記主パイプの側壁のうち前記側壁に穿った孔の周囲を構成する部位の変形により形成されたものであり、前記変形はバーリング加工によるものであり、前記変形は、前記分岐枝が前記主パイプから立ち上がる立ち上がり部位の形体と合うよう構成された金型に沿ってされたパイプによって課題を解決する。
（２）前記分岐枝の内壁に雌ねじが形成されていることを特徴とする（１）に記載のパイプによって課題を解決する。
（３）前記主パイプの厚みが２．２ｍｍ以上であることを特徴とする（１）に記載のパイプによって課題を解決する。
（４）前記雌ねじの内径が９ｍｍ以上であることを特徴とする（２）に記載のパイプによって課題を解決する。
（５）前記金型は、前記主パイプのほぼ全体を外から覆うことを特徴とする（１）に記載のパイプによって課題を解決する。
（６）主パイプと、主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝とを備え、前記分岐枝は前記主パイプの側壁のうち前記側壁に穿った孔の周囲を構成する部位の変形により形成されたものであり、前記分岐枝は、ＪＩＳ規格Ｒ１／４、Ｒ３／８、Ｒ１／２、Ｒ３／４、又はＲ１のテーパネジのネジ切を施したパイプによって課題を解決する。
（７）主パイプと、主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝とを備え、前記分岐枝は前記主パイプの側壁のうち前記側壁に穿った孔の周囲を構成する部位の変形により形成されたものであり、前記主パイプの厚みが２．２ｍｍ以上であるパイプによって課題を解決する。
（８）主パイプに主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝を形成する方法であって、側壁の前記分岐枝を形成する箇所に孔を穿った主パイプと、コマを通す上下方向に貫く開口を備えかつ左右方向の壁は分岐枝が主パイプから立ち上がる形体と合うよう成型された金型とを、主パイプの前記孔が前記金型の開口の中央に位置するように配置し、主パイプの内側に配置したコマを、主パイプの孔から挿入し、金型の上方の開口を介してコマを金型の下方の開口に向けて移動させて金型の下方の開口から引き抜き、主パイプの内側に配置されたコマが主パイプの壁に穿った孔の周囲の壁を金型との間で密着して挟みつつ主パイプの内側から主パイプの外側に向けて抜け出る過程で、主パイプの側壁のうち側壁に穿った孔の周囲を構成する部位を変形させて、主パイプに分岐枝を形成する方法によって課題を解決する。
（９）主パイプに主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝を形成する方法であって、コマを通す軸方向に貫く貫通孔を備えかつ周方向の壁は分岐枝が主パイプから立ち上がる形体と合うよう成型された金型Ａと、主パイプの形体と合うよう成型された金型Ｂとの間に、側壁の前記分岐枝を形成する箇所に孔を穿った主パイプを主パイプの前記孔が前記金型Ａの前記貫通孔の中央に位置するように配置して密着嵌合し、パイプの内側に配置したコマを、金型Ａの貫通孔の壁面に密着させつつ軸方向に移動させて前記パイプの外側に引き抜き、主パイプの内側に配置されたコマが主パイプの壁に穿った孔の周囲の壁を金型Ａとの間で密着して挟みつつ主パイプの内側から主パイプの外側に向けて抜け出る過程で、主パイプの側壁のうち側壁に穿った孔の周囲を構成する部位を変形させて、主パイプに分岐枝を形成する方法によって課題を解決する。

分岐枝は前記主パイプの側壁のうち前記側壁に穿った孔の周囲を構成する部位の変形により得られたものであり、分岐枝用のパイプを溶接することにより得られたものではない。このため分岐枝を主パイプに溶接する工程がない。溶接工程がないため、主パイプのひずみや変色が生じない。また、前記分岐枝が前記主パイプから立ち上がる立ち上がり部位に、凹凸等が生じない。

主パイプの側壁のうち側壁に穿った孔の周囲を構成する部位の変形は、主パイプの内側に配置されたコマが、この金型との間に主パイプの壁に穿った孔の周囲の壁を密着して挟みつつ、主パイプの内側から主パイプの外側に向けて抜け出ることによりされる。従って、金型は、分岐枝が主パイプから立ち上がる立ち上がり部位の形体と合うよう成型されるとともに、コマが通過するための上下方向に貫通する開口を備えている。分岐枝が主パイプから立ち上がる立ち上がり部位の形体と合うよう成型された個所は、金型のうち、コマが通過する際に通る通路に設けられる。

分岐枝の内壁に、タップ加工によって雌ねじを形成する。

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプを、分岐枝の溶接によらずに得ることができる。このため、主パイプのひずみや変色が生じず、分岐枝の溶接による溶接部の周辺の凹凸や分岐枝の突出がないものを得ることができる。このため作業工程が削減できる。また、分岐部分をあらゆる流体物にとって抵抗の少ないものとすることができ、性能の高いパイプを得ることができる。

主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝が備わるパイプであって、分岐枝が主パイプから立ち上がる部位に大きな曲率をもつカーブがなく、立ち上がりの高さ、肉厚がねじ切りに充分な分岐枝を得ることができる。これにより、雌ねじの内径が９ｍｍ以上の分岐枝を設けることができる。また、雄ねじの外形が１０ｍｍ以上の分岐枝を設けることができる。また、ＪＩＳ規格Ｒ１／４、Ｒ３／８、Ｒ１／２、Ｒ３／４、又はＲ１のテーパネジのネジ切を施した分岐枝を設けることができる。また、主パイプの厚みが２．２ｍｍ以上のものにおいても分岐枝を設けることができる。

主パイプのひずみが生じないことから、分岐枝を設ける位置、分岐枝の大きさ、主パイプの形体、の観点で、自由度が高い。この結果、複雑な設計の製品に用いるパイプに対応できる。製品設計の自由度が飛躍的に向上する。

実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例１を示す。 実施例２を示す。 従来例を示す。 従来例を示す。 バーリング加工を示す。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照し説明する。

実施例１を図１から図８に示す。図１を参照して、主パイプ１０の壁の、分岐枝を設ける位置に、下穴１１を穿つ。パイプはステンレス製で成る。金型２０は、上下方向に貫く開口を持つ。また金型２０は、パイプ合わせ面２１と分岐枝合わせ面２２を備える。パイプ合わせ面２１は、金型２０にパイプの外形と合うよう成型されている。分岐枝合わせ面２２は主パイプ１０と主パイプから突出する分岐枝の外形と合うよう成型されている。パイプ合わせ面２１と分岐枝合わせ面２２は、なだらかにつながっている。分岐枝合わせ面２２は、金型の上下方向に貫く開口の上の開口と下の開口の間に形成された壁面でもある。

台３０は、中央部に孔３１を備える。

図１及び図２を参照して、台３０に金型２０を載せる。その際、金型２０の分岐合わせ面２２の下方の開口が、台３０の孔３１の中央付近に位置するようにする。主パイプ１０を、下穴１１を下に向けて金型２０のパイプ合わせ面２１に載せる。主パイプ１０の下穴１１の位置を、分岐枝合わせ面２２の上方の開口の中央付近に合わせる。

図２と図３を参照して、コマ４０を、主パイプ１０の開口１２からパイプの内側に差し入れる。図示しないが、コマ４０は下方にネジ穴を備えバー４５の先端とネジ留めによりつながるようにされている。コマ４０を主パイプ１０の下穴１１のある位置に配置する。バー４５の先端を、台の孔３１から差し入れ、金型の下方の開口とパイプの下穴１１を介してコマ４０と合わせ、バー４５とコマ４０とをネジ留めしてつなげる。

図３及び図４を参照して、バー４５を、油圧シリンダ等を用いて強い力で下方に引く。コマ４０が主パイプ１０の内側から下方に抜け出る際、主パイプの下穴１１の周りは金型の分岐枝合わせ面２２に沿って伸び、分岐枝１５が立ち上がる。この際、パイプの下穴１１の周りは金型の分岐枝合わせ面２２に沿って伸びるため、分岐枝１５の立ち上がるきわであるかど部１４は、大きな曲率のカーブとならない。分岐枝１５はねじ切りを施すための充分な高さ、厚みを備える。

次に、タップ加工により、分岐枝１５の内壁にネジ切１６を施す。図５に示す通り、充分な高さを備え、内壁にネジ切１６を備えた分岐枝１５が得られる。

図６に示す通り、主パイプ１０に、分岐枝１５を多数設けることができる。本願の技術による場合、分岐枝１５を主パイプの端部のネジ切１８のごく近い箇所に設けることができる。従来の分岐枝を溶接によって取り付ける手段による場合には、溶接の熱によってパイプにひずみが生じるため、主パイプのネジ切１８のごく近い箇所に分岐枝１５を設けることができなかった。しかし、本願の手段によると、溶接の工程がなく主パイプのひずみが生じないため、主パイプのネジ切１８に近い位置に分岐枝１５を設けることができる。

図７に示す通り、本願の技術による場合、分岐枝（１５，１７）を設ける位置の自由度が高い。分岐枝生成のための金型を配置する空所を確保でき、かつ、主パイプの強度に問題が生じない限り、主パイプ１０に分岐枝を設けることができる。

図８に、主パイプ１８が曲線を描く形状を成している。本願の技術による場合、分岐枝生成のための金型を配置する空所を確保でき、かつ、主パイプの強度に問題が生じない限り、曲線を描く形状の主パイプであっても分岐枝１９を設けることができる。

実施例２を図９に示す。実施例２では、二つの金型でパイプを挟み、コマを上方から抜いて分岐枝を設ける。実施例２の手段により分岐枝を設ける場合、主パイプの周方向全体を金型で囲むため、パイプの変形が極めて抑制される。従って、パイプ形状の精密さが必要な場合には実施例２の手段が適している。また、主パイプの厚みが薄い等の理由によりパイプが変形しやすい場合にも実施例２の手段が適している。なお、実施例２ではコマを上方から抜くが、同様の構成でコマを下方から抜くようにすることもできる。コマを抜く方向は、パイプの形状や分岐枝の位置に合わせて対応できる。

金型７０には、主パイプの外形との合わせ面が備わる。金型６０には、主パイプの外形との合わせ面に加えて分岐枝合わせ面が備わる。分岐枝合わせ面は、主パイプと主パイプから突出する分岐枝の外形と合うよう成型されている。主パイプの外形との合わせ面と分岐枝合わせ面は、なだらかにつながっている。分岐枝合わせ面は、コマをぬく軸方向に貫く開口（貫通孔６１）のうちコマの入口と出口の間に形成された壁面の一部でもある。

主パイプの、分岐枝を設ける箇所には下穴１１が穿ってある。

（ａ）に示す通り、まず、金型７０を、主パイプの外形との合わせ面を上方に向けて台（図示せず）にセットする。次に、主パイプ１０を、下穴１１が真上に位置するように配置して金型７０に載せる。

次に、枠体８０に、金型６０を固着する。枠体８０は油圧シリンダ（図示せず）によって上下移動可能にされている。次に、金型７０に載せた主パイプ１０のさらに上方に金型６０を載せる。この際、主パイプ１０の下穴１１が金型６０の貫通孔６１の中央に位置するよう、主パイプの位置を合わせる。次に、枠体８０を介して、金型６０と金型７０と主パイプ１０を油圧シリンダ（図示せず）で圧着させる。

次に、コマ４０を主パイプ１０の開口から主パイプの内部に挿入する。次に、バー４５を金型６０の貫通孔６１から挿入し、バー４５の一端を、枠体８０に設けられた油圧シリンダ８１に取り付け、バー４５の他端にコマ４０を取り付ける。次に、油圧シリンダ８１による強い力でバー４５を上方に引く。コマ４０が金型６０の貫通孔６１を通過する過程で、（ｂ）に示すとおり主パイプ１０の側壁に周方向外方に立ち上がる分岐枝１５が形成される。

１０ 主パイプ
１１ 下穴
１２ 開口
１４ かど部
１５ 分岐枝
１６ ネジ切
１７ 分岐枝
１８ 主パイプのネジ切
１９ 分岐枝
２０ 金型
２１ パイプ合わせ面
２２ 分岐枝合わせ面
３０ 台
３１ 孔
４０ コマ
４５ バー
５０ 台
５１ 孔
６０ 金型
６１ 貫通孔
７０ 金型
８０ 枠体
１００ 主パイプ
１０１ 差込孔
１０２ ねじパイプ
１１０ 主パイプ
１１１ 分岐枝
１２０ 板材
１２１ 孔
１２５ コマ
１２８ 分岐枝
１２９ かど部位

Claims (1)

1. 主パイプに主パイプの側壁から周方向外方に向けて立ち上がる分岐枝を形成する方法であって、
   コマを通す軸方向に貫く貫通孔であって主パイプの直径よりも直径の小さい貫通孔を備えかつ周方向の壁は分岐枝が主パイプから立ち上がる形体と合うよう成型された金型Ａと、
   主パイプの形体と合うよう成型された金型Ｂとの間に、
   側壁の前記分岐枝を形成する箇所に孔を穿った主パイプを、
   主パイプの前記孔が前記金型Ａの前記貫通孔の中央に位置するように配置して密着嵌合し、
   主パイプの内側に配置したコマを、金型Ａの貫通孔の壁面に密着させつつ軸方向に移動させて前記パイプの外側に引き抜き、
   主パイプの内側に配置されたコマが主パイプの壁に穿った孔の周囲の壁を金型Ａとの間で密着して挟みつつ主パイプの内側から主パイプの外側に向けて抜け出る過程で、主パイプの側壁のうち側壁に穿った孔の周囲を構成する部位を変形させて、主パイプに分岐枝を形成する方法。

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