JP3869105B2

JP3869105B2 - パイプのかしめ方法

Info

Publication number: JP3869105B2
Application number: JP01066598A
Authority: JP
Inventors: 和年高石; 昌幸石川; 雄一頓宮; 浩正多田; 明雄高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JPH11207421A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械部品などに利用されるパイプのかしめ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機械部品を初め，あらゆる産業分野でパイプが広く利用されている。
パイプは、それ自体で種々の用途に利用可能なものであるが、さらに別の利用例として、例えばパイプ内部に充填部材を詰めることによりパイプ強度を上げたり、或いはパイプ内部に所要の物質を詰め込んだ後、パイプ両端に充填部材を詰めて栓をすることにより外部への物質飛び出しなどを回避するために利用されている。
【０００３】
ところで、パイプ内部に充填部材を詰めた場合、長年の使用や外部からの衝撃などにより、パイプ内部から充填部材が飛び出たり、抜け出たりすることを防止する観点から、パイプ内部に充填部材を詰めた後、パイプと充填部材とを溶接で接合したり、或いはパイプに穴を開け、内部充填部材にタップを立て、外側からねじをパイプ穴に挿通しタップにねじ止めすることにより、パイプと充填部材とを締結結合する方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のようにパイプと充填部材とを溶接接合する方法は、溶接の入熱によってパイプが変形したり、パイプの寸法精度が劣化し、さらにパイプの強度が低下し、製品設計上および生産管理上からも好ましいものではない。
【０００５】
一方、パイプと充填部材をねじで締結結合する方法は、ねじなどの余計な機械部品が必要となる他、タップ立ての余計な工程が増え、作業の煩雑さおよびコストアップの要因ともなり、好ましくない。また、パイプ外周にねじ頭部が突き出た状態となり、種々の不都合な問題が出てくる。例えばパイプを他の機械部品の空隙部分に挿入する必要がある場合、ねじ頭部に相当する部分だけ空隙部分を増やす必要があり、製品設計上から厄介な問題となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特別に部品を追加せずに、精度よくパイプと充填部材とを結合するパイプかしめ方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、断面が多角形となっているパイプと、このパイプ内部に充填される充填部材とをかしめるパイプのかしめ方法において、前記充填部材の平坦部に凹部を形成して前記パイプ内部に充填し、前記充填部材の凹部と相対する前記パイプの平坦部の軸方向中心点に対し、先端円錐形状の工具を前記中心点の鉛直軸から５〜１０°の傾斜をもって回転させながら押し当てることにより、前記パイプの平坦部を変形し前記充填部材の凹部に押し込むことにより、前記パイプと前記充填部材とをかしめるパイプのかしめ方法である。
【０００７】
従って、本発明は、以上のような手段を講じることにより、充填部材に形成される凹部と相対するパイプの平坦部に対して、先端円錐形状の工具を鉛直軸から所定の傾斜をもって回転させながら押し当てることによりパイプと充填部材とをかしめるので、従来のようにねじなどの特別の部品を用いずにかしめることができ、また溶接接合のごとき熱で溶かしてかしめるものでないので、入熱によってパイプが変形しパイプの寸法精度を低下されるといった問題がなくなり、さらにプレス加工技術によるパイプの押圧変形のように過大な荷重が加わることなくパイプの平坦部を変形し充填部材の凹部に押し込むことができ、製品設計上および生産管理上からも好ましいかしめ方法を得ることができる。
【０００８】
なお、断面多角形の形状を有するパイプのかしめ方法だけでなく、断面円形状のパイプにも同様の手段を用いて実現できるものである。
また、充填部材の平坦部に形成する凹部は、予め決められた形状例えば凹形状に形成するが、先端円錐形状の工具を鉛直軸から所定の傾斜をもって回転させながらパイプの平坦部に押し当てるに際し、パイプの平坦部の変形形状を予測できるとか、または実験結果などから変形形状を知り得る場合には、そのパイプの変形形状に合うような形状の凹部を形成すれば、パイプと充填部材とをより精密、かつ、精度よくかしめることができる。
【０００９】
さらに、充填部材は、パイプ内側の断面形状と同一の外形断面形状に形成するとともに、パイプの全長にわたって充填するだけでなく、種々の用途に応じてパイプの任意部分に充填するとか、或いはパイプ両端に栓として充填することも可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるパイプのかしめ方法について図面を参照して説明する。図１は本発明に係わるパイプのかしめ方法の一実施の形態を説明する図である。
【００１１】
このパイプのかしめ方法は、パイプ１内部に充填部材２を充填した後、パイプ外部の平坦部に工具３を回転させつつ押し当てることにより、パイプ１と充填部材２とをかしめる方法である。
【００１２】
このパイプ１は、断面が多角形の形状をなし、周方向にわたって多面体の平坦部４が形成されている。
前記充填部材２は、パイプ１内部に充填する部材であって、パイプ１と同様に多角形の形状をなし、少くとも１つの平坦部の一部に凹部５が形成されている。
【００１３】
前記工具３は、先端部がほぼ円錐形状に形成され、かつ、自身または他の回転駆動装置に被着されて回転可能に設けられている。
本発明によるパイプのかしめ方法は、前記パイプ１内部に充填部材２を充填した後、工具３を用いてパイプ１と充填部材２とをかしめるに際し、工具３は、充填部材２に形成された凹部５と相対するパイプ１の平坦部４の中心点ｃに対し、その中心点ｃの鉛直軸ｄ−ｄ′から僅かに傾斜させた状態で位置決め設定し、工具３を回転させつつ押し当ててパイプ１の平坦部４を変形することにより、パイプ１の平坦部４の変形部分を充填部材２の凹部５内に押し込むことにより、パイプ１と充填部材２とをかしめる方法である。
【００１４】
なお、従来のようにプレス加工技術を用いてパイプ１をかしめることも可能であるが、次のような不都合な問題が生ずる。
すなわち、プレス加工技術を用い、上型を鉛直方向からパイプ１の平坦部４に押しつけ、このパイプ平坦部４を変形させつつ充填部材２の凹部５内に押し込むことによりかしめる方法も可能であるが、発明者等による実験によれば、プレス加工により押し込み加工を行ってかしめた場合には、本発明のように工具３を傾斜させて回転させつつ押し込むかしめ方法に比べて、押し込み加重が１０〜１５倍程度と大きくなり、パイプ１および充填部材２が大きく変形し、高いパイプ寸法精度が望まれる場合には適用困難となる。
【００１５】
次に、本発明方法を用いた具体的な実験例について説明する。
今、例えば板厚２mm，断面が六角形であって断面幅８０mmのステンレス鋼製パイプ１と、同じくステンレス鋼からなる充填部材２とにかしめるに際し、直径φ２０mmの工具３を用い、工具角度を鉛直軸に対して５°に設定し、工具３を回転させつつ押し当てたとき、ステンレス鋼製パイプ１の平坦部４が変形したが、このときの荷重が約１．２トンであり、パイプ１の寸法精度に影響を与えずにかしめることができた。
【００１６】
なお、工具３の傾斜角δとしては鉛直軸に対し５°〜１０°程度が好ましい。その理由は、ステンレス鋼製パイプ１の平坦部４に対し、パイプ１の寸法精度に影響を与えずに適度の荷重によってパイプ１を変形できるためである。
【００１７】
従って、以上のような実施の形態によれば、従来のようにねじなどを用いてパイプ１と充填部材３とを締結結合するものでは、新たにねじを必要とし、ねじ頭部の取扱が問題になるが、本発明方法では、何ら新たな部品を必要とせず、工具３を押し当ててて変形させるだけであるので、作業工程が増えたり、コストアップの要因をなくすことができる。
【００１８】
また、パイプ１の平坦部４に対し、工具３を傾斜させつつ回転させて押し込むことにより、従来のプレス加工技術のようにパイプ平坦部４に過大な荷重を加わわったり、或いは溶接接合のように入熱によってパイプが変形することもなくなり、所望とする寸法精度でパイプ１と充填部材とを強固にかしめることができ、製品設計上，生産管理上からも好ましい。
（その他の実施の形態）
（１）以上のような実施の形態によるパイプのかしめ方法によれば、パイプ１と充填部材２とを所望の寸法精度に維持しながらかしめることが可能であるが、パイプ１が充填部材２の凹部４の角部ａに接触することから、パイプ１に過大な荷重が加わって応力が発生した場合、充填部材２の凹部４の角部ａに接触するパイプ部位ｂに大きな応力集中が発生し、パイプ強度上，問題となる場合が考えられる。
【００１９】
そこで、このような場合の改善策としては、例えば図２に示すように予め充填部材２の凹部４の形状を角のない丸みをもった形状に加工しておき、パイプ１の平坦部４に工具３を回転させつつ押し当てることにより、充填部材２の凹部４とほぼ同一の形状となるようにパイプ１の平坦部４を変形するように加工すれば、特定のパイプ部位への応力集中がなくなり、予期しないパイプ１の変形を回避することができる。
（２）また、前記実施の形態では、充填部材２の少くとも１つの平坦部の一部に凹部５を形成する例について述べたが、任意の２つ以上の平坦部の一部に凹部５を形成してもよい。特に，２つの平坦部に凹部５を形成する場合、中心部を通る充填部材２の相対向する２つの平坦部に凹部５を形成すれば、工具３による加工位置が明確となり、またパイプ１の平坦部４を変形加工したとき、パイプ１と充填部材２とをより強固、かつ、適切にかしめることができる。
（３）さらに、前述する実施の形態においては、断面が多角形をなす形状のパイプ１をかしめる方法について説明したが、断面円形のパイプ１をかしめる場合にも同一断面形状の充填部材２の外周部に凹部５を形成し、パイプ１をかしめることも可能である。但し、断面円形のパイプ１の場合には、断面多角形のパイプ１と異なり、かしめ形状が鉛直軸対象ではなく、３次元的な複雑なかしめ形状となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような種々の効果を奏する。
請求項１の発明によれば、充填部材の凹部と相対するパイプの平坦部の軸方向中心点に対し、先端円錐形状の工具を前記中心点の鉛直軸から５〜１０°の傾斜をもって回転させながら押し当てることにより、特別の部品を用いずにパイプをかしめることができ、プレス加工技術と比較し小さな荷重でパイプの平坦部を変形でき、かしめ後のパイプの寸法精度を損傷せずに加工でき、製品設計上および生産管理上好ましいかしめ方法を実現できる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様に特別の部品を必要とせず、また小さな荷重でパイプの平坦部を変形しパイプをかしめることができる。
請求項３の発明によれば、充填部材の凹部の形状をパイプの平坦部またはパイプの外周部の変形形状とほぼ同一形状に形成することにより、パイプの特定の部位に過大な応力集中が加わることがなく、パイプを予め予期できる範囲で変形でき、加工精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるパイプのかしめ方法の一実施の形態を説明する図。
【図２】本発明に係わるパイプのかしめ方法の他の実施の形態を説明する図。
【符号の説明】
１…パイプ
２…充填部材
３…工具
４…平坦部
５…凹部

Claims

断面が多角形となっているパイプと、このパイプ内部に充填される充填部材とをかしめるパイプのかしめ方法において、
前記充填部材の平坦部に凹部を形成して前記パイプ内部に充填し、
前記充填部材の凹部と相対する前記パイプの平坦部の軸方向中心点に対し、先端円錐形状の工具を前記中心点の鉛直軸から５〜１０°の傾斜をもって回転させながら押し当てることにより、前記パイプの平坦部を変形し前記充填部材の凹部に押し込むことにより、前記パイプと前記充填部材とをかしめることを特徴とするパイプのかしめ方法。
断面が円形となっているパイプと、このパイプ内部に充填される充填部材とをかしめるパイプのかしめ方法において、
前記充填部材の一部に凹部を形成して前記パイプ内部に充填し、
前記充填部材の凹部と相対する前記パイプの外周部の軸方向中心点に対し、先端円錐形状の工具を前記中心点の鉛直軸から５〜１０°の傾斜をもって回転させながら押し当てることにより、前記パイプの外周部を変形し前記充填部材の凹部に押し込むことにより、前記パイプと前記充填部材とをかしめることを特徴とするパイプのかしめ方法。
前記充填部材に形成される凹部の形状は、前記工具を押し当てることによって変形するパイプの平坦部またはパイプの外周部の変形形状とほぼ同一形状に形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパイプのかしめ方法。