特許 5880421 鋼管継手、鋼管接合構造および鋼管接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5880421

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】鋼管継手、鋼管接合構造および鋼管接合方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/24 20060101AFI20160225BHJP

   E02D 5/28 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/24 101

   E02D5/28

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-280461(P2012-280461)

(22)【出願日】2012年12月25日

(65)【公開番号】特開2014-125718(P2014-125718A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2014年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104547

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 三男

(72)【発明者】

【氏名】池田 真

(72)【発明者】

【氏名】藤井 義法

(72)【発明者】

【氏名】東 壮哉

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０４３９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭３８−００７８３６（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／２２〜 ５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管どうしを接合するための雌側の鋼管継手であって、
鋼管の接合すべき接合端部に設けられる雌円筒と、この雌円筒の内周面に当該内周面に沿って前記雌円筒の軸方向と交差するように延び、かつ周方向に所定間隔で複数設けられた螺旋状の雌側突条とを備え、
この雌側突条の前記鋼管の軸方向内側を向く面に雌側係合部が形成されるとともに、前記雌側突条の前記鋼管の軸方向外側を向く面に当該雌側突条に沿って延びる雌側傾斜面が形成され、
前記雌側係合部は、前記鋼管の軸方向に直交する直交当接面と当該軸方向に平行な平行当接面とを有する階段状に形成され、
前記直交当接面の周方向の幅をＢ（ｍｍ）、前記直交当接面の前記雌円筒の内周面からの高さをＨ（ｍｍ）、前記直交当接面の数をＮ、
前記鋼管の板厚をｔ（ｍｍ）、前記鋼管の直径をＤ（ｍｍ）、
前記直交当接面と前記雌側傾斜面との間の最短部長をＬ１（ｍｍ）、前記雌側突条の傾斜角をθ（°）、前記雌円筒の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする鋼管継手。
Ｎ・Ｂ・Ｈ＝πＤ・ｔ・Ｆ１／Ｆ２・１．１／１．５
Ｌ１≧Ｈ・（３）^１／２−Ｂｔａｎθ／２
Ｔ≧Ｆ１／Ｆ２・ｔ・１．４≧ｔ
但し、鋼材の降伏値から決まる前記鋼管の長期許容引張強度をＦ１／１．５、
前記鋼管継手の長期許容支圧強度（Ｆ２／１．１）とし、
Ｎ・Ｂ≧πＤとする。

【請求項2】

鋼管どうしを接合するための雄側の鋼管継手であって、
鋼管の接合すべき接合端部に設けられる雄円筒と、この雄円筒の外周面に当該外周面に沿って前記雄円筒の軸方向と交差するように延び、かつ周方向に所定間隔で複数設けられた螺旋状の雄側突条とを備え、
この雄側突条の前記鋼管の軸方向内側を向く面に雄側係合部が形成されるとともに、前記雄側突条の前記鋼管の軸方向外側を向く面に当該雄側突条に沿って延びる雄側傾斜面が形成され、
前記雄側係合部は、前記鋼管の軸方向に直交する直交当接面と当該軸方向に平行な平行当接面とを有する階段状に形成され、
前記直交当接面の周方向の幅をＢ（ｍｍ）、前記直交当接面の前記雄円筒の外周面からの高さをＨ（ｍｍ）、前記直交当接面の数をＮ、
前記鋼管の板厚をｔ（ｍｍ）、前記鋼管の直径をＤ（ｍｍ）、
前記直交当接面と前記雄側傾斜面との間の最短部長をＬ１（ｍｍ）、前記雄側突条の傾斜角をθ（°）、前記雄円筒の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする鋼管継手。
Ｎ・Ｂ・Ｈ＝πＤ・ｔ・Ｆ１／Ｆ２・１．１／１．５
Ｌ１≧Ｈ・（３）^１／２−Ｂｔａｎθ／２
Ｔ≧Ｆ１／Ｆ２・ｔ・１．４≧ｔ
但し、鋼材の降伏値から決まる前記鋼管の長期許容引張強度をＦ１／１．５、
前記鋼管継手の長期許容支圧強度（Ｆ２／１．１）とし、
Ｎ・Ｂ≧πＤとする。

【請求項3】

鋼管どうしを鋼管継手によって接合してなる鋼管接合構造であって、
接合すべき一方の鋼管の接合端部に請求項１に記載の雌側の鋼管継手が設けられるとともに、他方の鋼管の接合端部に請求項２に記載の雄側の鋼管継手が設けられ、
雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒が挿入されるとともに、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とが相対的に滑ることによって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させて、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とを係合させることによって、前記鋼管どうしが前記鋼管継手によって接合されていることを特徴とする鋼管接合構造。

【請求項4】

前記雌側係合部および前記雄側係合部は、それぞれ、前記鋼管の軸方向に直交する直交当接面と当該軸方向に平行な平行当接面とを有する階段状に形成されており、
前記雌側係合部の前記直交当接面と前記雄側係合部の前記直交当接面が当接するとともに、前記雌側係合部の前記平行当接面と前記雄側係合部の前記平行当接面とが当接することによって、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とが係合されていることを特徴とする請求項３に記載の鋼管接合構造。

【請求項5】

鋼管どうしを鋼管継手によって接合する鋼管接合方法であって、
接合すべき一方の鋼管の接合端部に請求項１に記載の雌側の鋼管継手が設けられるとともに、他方の鋼管の接合端部に請求項２に記載の雄側の鋼管継手が設けられ、
雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒を挿入するとともに、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とを相対的に滑らせることよって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させて、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とを係合することによって、前記鋼管どうしを鋼管継手によって接合することを特徴とする鋼管接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼管どうしを接合するための鋼管継手、鋼管接合構造および鋼管接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼管杭は、通常、ねじ継手その他の機械的な継手、または現場溶接によって上下杭を接合し、長尺の基礎支持材等として供用されている。ねじ継手は鋼管杭端部にテーパねじなどからなる雄ねじを形成し、雌ねじを有するソケットまたは拡径部等にねじ込んで接合する（例えば、特許文献１参照）。このようなねじ継手は加工が面倒で高価である。また、現場溶接は天候に支配される影響が大きく溶接資格者の確保の点でも難点がある。
また、その他の機械的な継手の一例として、いわゆるキー式のものも知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。しかし、このキー式のものは、キーを継手部の中に設ける必要があるため、その部分が厚くなって製品重量が重くなるという問題がある。

【0003】

前記のような問題を解決する鋼管の接合構造として、特許文献５〜７に記載のものが知られている。
この鋼管の接合構造は、杭軸方向圧着端面を有し互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とからなり、雌円筒は、入り口側内面に、相互間隔を開けて円周方向に配設され内径が雄円筒の外周面に遊嵌する複数の内面突起を備え、雄円筒は、装入端側外面に、前記内面突起と交互に配設され外径が雌円筒の内周面に遊合する複数の外面突起を備え、該内面突起及び外面突起はそれぞれ奥側端面にテーパを有し、該テーパは雄円筒を雌円筒中に挿入して軸回りに回転したとき互いに接触し雄雌円筒を接続固定するテーパであることを特徴としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３７４７５９４号公報

【特許文献2】特許第３１５８０８１号公報

【特許文献3】特許第３３２９７８１号公報

【特許文献4】特許第３３３６４３０号公報

【特許文献5】特許第３５９８０５２号公報

【特許文献6】特許第４４５６４２７号公報

【特許文献7】特許第３８９６３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、前記特許文献５〜７に記載の鋼管の接合構造では、雌雄の円筒にそれぞれ設けられた内面突起および外面突起は、円筒の内面および外面を切削加工することによって形成されるが、その場合、内面突起および外面突起の左右の側面および奥側と入口側の両端面の合計４面を高精度で切削加工する必要があり、加工コストが高くなるという問題があった。
また、接合すべき鋼管の接合端部にそれぞれ設けられた雄円筒と雌円筒とを接合する際に、雄円筒を雌円筒中に挿入したうえで、当該雄円筒をその軸回りに回転させる必要があるため、別途外部から鋼管に回転力を与える必要があった。

【0006】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、加工コストを低減でき、また、鋼管どうしを接合する際に、鋼管に外部から回転力を加えなくても、当該鋼管を回転させることができる鋼管継手、鋼管接合構造および鋼管接合方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本発明の雌側の鋼管継手は、鋼管の接合すべき接合端部に設けられる雌円筒と、この雌円筒の内周面に当該内周面に沿って前記雌円筒の軸方向と交差するように延び、かつ周方向に所定間隔で複数設けられた螺旋状の雌側突条とを備え、
この雌側突条の前記鋼管の軸方向内側を向く面に雌側係合部が形成されるとともに、前記雌側突条の前記鋼管の軸方向外側を向く面に当該雌側突条に沿って延びる雌側傾斜面が形成され、
前記雌側係合部は、前記鋼管の軸方向に直交する直交当接面と当該軸方向に平行な平行当接面とを有する階段状に形成され、
前記直交当接面の周方向の幅をＢ（ｍｍ）、前記直交当接面の前記雌円筒の内周面からの高さをＨ（ｍｍ）、前記直交当接面の数をＮ、
前記鋼管の板厚をｔ（ｍｍ）、前記鋼管の直径をＤ（ｍｍ）、
前記直交当接面と前記雌側傾斜面との間の最短部長をＬ１（ｍｍ）、前記雌側突条の傾斜角をθ（°）、前記雌円筒の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ｎ・Ｂ・Ｈ＝πＤ・ｔ・Ｆ１／Ｆ２・１．１／１．５
Ｌ１≧Ｈ・（３）^１／２−Ｂｔａｎθ／２
Ｔ≧Ｆ１／Ｆ２・ｔ・１．４≧ｔ
但し、鋼材の降伏値から決まる前記鋼管の長期許容引張強度をＦ１／１．５、
前記鋼管継手の長期許容支圧強度（Ｆ２／１．１）とし、
Ｎ・Ｂ≧πＤとする。

【0008】

本発明においては、雌円筒の内周面に設けられた雌側突条の鋼管の軸方向内側を向く面に雌側係合部が形成されるとともに、雌側突条の鋼管の軸方向外側を向く面に当該雌側突条に沿って延びる雌側傾斜面が形成されているので、鋼管継手の加工コストを低減できる。つまり、雌側突条の鋼管の軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、雌側係合部と雌側傾斜面を形成できるので、従来に比べ加工コストを低減できる。

【0009】

また、本発明の雄側の鋼管継手は、鋼管の接合すべき接合端部に設けられる雄円筒と、この雄円筒の外周面に当該外周面に沿って前記雄円筒の軸方向と交差するように延び、かつ周方向に所定間隔で複数設けられた螺旋状の雄側突条とを備え、
この雄側突条の前記鋼管の軸方向内側を向く面に雄側係合部が形成されるとともに、前記雄側突条の前記鋼管の軸方向外側を向く面に当該雄側突条に沿って延びる雄側傾斜面が形成され、
前記雄側係合部は、前記鋼管の軸方向に直交する直交当接面と当該軸方向に平行な平行当接面とを有する階段状に形成され、
前記直交当接面の周方向の幅をＢ（ｍｍ）、前記直交当接面の前記雄円筒の外周面からの高さをＨ（ｍｍ）、前記直交当接面の数をＮ、
前記鋼管の板厚をｔ（ｍｍ）、前記鋼管の直径をＤ（ｍｍ）、
前記直交当接面と前記雄側傾斜面との間の最短部長をＬ１（ｍｍ）、前記雄側突条の傾斜角をθ（°）、前記雄円筒の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ｎ・Ｂ・Ｈ＝πＤ・ｔ・Ｆ１／Ｆ２・１．１／１．５
Ｌ１≧Ｈ・（３）^１／２−Ｂｔａｎθ／２
Ｔ≧Ｆ１／Ｆ２・ｔ・１．４≧ｔ
但し、鋼材の降伏値から決まる前記鋼管の長期許容引張強度をＦ１／１．５、
前記鋼管継手の長期許容支圧強度（Ｆ２／１．１）とし、
Ｎ・Ｂ≧πＤとする。

【0010】

本発明においては、雄円筒の外周面に設けられた雄側突条の鋼管の軸方向内側を向く面に雄側係合部が形成されるとともに、雄側突条の鋼管の軸方向外側を向く面に当該雄側突条に沿って延びる雄側傾斜面が形成されているので、鋼管継手の加工コストを低減できる。つまり、雄側突条の鋼管の軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、雄側係合部と雄側傾斜面を形成できるので、従来に比べ加工コストを低減できる。

【0011】

本発明の鋼管接合構造は、鋼管どうしを鋼管継手によって接合してなる鋼管接合構造であって、
接合すべき一方の鋼管の接合端部に請求項１に記載の雌側の鋼管継手が設けられるとともに、他方の鋼管の接合端部に請求項２に記載の雄側の鋼管継手が設けられ、
雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒が挿入されるとともに、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とが相対的に滑ることによって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させて、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とを係合させることによって、前記鋼管どうしが前記鋼管継手によって接合されていることを特徴とする。

【0012】

ここで、雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒を、前記雌側傾斜面上を前記雄側傾斜面を滑らすようにして挿入することで、前記雄円筒を軸回りに回転させて、前記雄側係合部を、その周方向に隣り合う前記雌側係合部に係合させることによって、前記鋼管どうしが鋼管継手によって接合されていてもよいし、雄側の前記鋼管継手の雄円筒に雌側の前記鋼管継手の雌円筒を、前記雄側傾斜面上を前記雌側傾斜面を滑らすようにして外挿することで、前記雌円筒を軸回りに回転させて、前記雌側係合部を、その周方向に隣り合う前記雄側係合部に係合させることによって、前記鋼管どうしが鋼管継手によって接合されていてもよい。

【0013】

本発明においては、雌側突条の鋼管の軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、雌側係合部と雌側傾斜面を形成できるとともに、雄側突条の鋼管の軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、雄側係合部と雄側傾斜面を形成できるので、従来に比べ加工コストを低減できる。
また、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とが相対的に滑ることによって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させて、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とを係合させることによって、鋼管どうしが鋼管継手によって接合されているので、鋼管どうしを接合する際に、鋼管に外部から回転力を加えなくても、当該鋼管を回転させることができる。

【0014】

また、本発明の前記構成において、前記雌側係合部および前記雄側係合部は、それぞれ、前記鋼管の軸方向に直交する直交当接面と当該軸方向に平行な平行当接面とを有する階段状に形成されており、
前記雌側係合部の前記直交当接面と前記雄側係合部の前記直交当接面が当接するとともに、前記雌側係合部の前記平行当接面と前記雄側係合部の前記平行当接面とが当接することによって、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とが係合されているのが好ましい。

【0015】

このような構成によれば、雌側係合部の直交当接面と雄側係合部の直交当接面とが当接しているので、接合される鋼管の引張軸力を確実に伝達することができるともに、雌側係合部の平行当接面と雄側係合部の平行当接面とが係合しているので、雌側円筒と雄側円筒の周方向の位置決めを確実に行える。

【0016】

また、本発明の鋼管接続方法は、鋼管どうしを鋼管継手によって接合する鋼管接合方法であって、
接合すべき一方の鋼管の接合端部に請求項１に記載の雌側の鋼管継手が設けられるとともに、他方の鋼管の接合端部に請求項２に記載の雄側の鋼管継手が設けられ、
雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒を挿入するとともに、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とを相対的に滑らせることよって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させて、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とを係合することによって、前記鋼管どうしを鋼管継手によって接合することを特徴とする。

【0017】

ここで、雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒を、前記雌側傾斜面上を前記雄側傾斜面を滑らすようにして挿入することで、前記雄円筒を軸回りに回転させて、前記雄側係合部を、その周方向に隣り合う前記雌側係合部に係合することよって、前記鋼管どうしを鋼管継手によって接合してもよいし、雄側の前記鋼管継手の雄円筒に雌側の前記鋼管継手の雌円筒を、前記雄側傾斜面上を前記雌側傾斜面を滑らすようにして外挿することで、前記雌円筒を軸回りに回転させて、前記雌側係合部を、その周方向に隣り合う前記雄側係合部に係合することよって、前記鋼管どうしを鋼管継手によって接合してもよい。

【0018】

本発明においては、雌側の前記鋼管継手の雌円筒中に雄側の前記鋼管継手の雄円筒を挿入するとともに、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とを相対的に滑らせることよって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させて、周方向に隣り合う前記雌側係合部と前記雄側係合部とを係合することによって、鋼管を鋼管継手によって接合するので、鋼管どうしを接合する際に、鋼管に外部から回転力を加えなくても、当該鋼管を回転させることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、雌側突条および雄側突条のそれぞれの軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、それぞれ雌側係合部と雄側係合部および雌側傾斜面と雄側傾斜面を形成できるので、従来に比べ加工コストを低減できる。
また、前記雌側傾斜面と前記雄側傾斜面とを相対的に滑らせることよって、前記雄円筒と前記雌円筒とを相対的に回転させるので、鋼管どうしを接合する際に、鋼管に外部から回転力を加えなくても、当該鋼管を回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施の形態に係る雌側の鋼管継手の概略図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る雌側の鋼管継手の概略図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る雌側係合部の要部を示すもので、（ａ）は雌側係合部の概略正面図、（ｂ）は雌側係合部の要部の断面図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る鋼管接合方法を説明するためのもので、接合すべき鋼管を示す斜視図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る鋼管構造を説明するためのもので、（ａ）は雌側の鋼管継手に雄側の鋼管継手を係合している状態を示す概略図、（ｂ）は雌側の鋼管継手に雄側の鋼管継手が係合した状態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態に係る雌側の鋼管継手の概略図、図２は本実施の形態に係る雄側の鋼管継手の概略図である。
図１に示すように、雌側の鋼管継手１０は、鋼管１の接合すべき接合端部（図１においては上端部）に設けられる雌円筒１１と、この雌円筒１１の内周面に当該内周面に沿って雌円筒１１の軸方向と交差するように延び、かつ周方向に所定間隔で複数設けられた螺旋状の雌側突条１２とを備えている。

【0022】

雌円筒１１は、鋼管１とほぼ同径に形成されており、当該鋼管１と同軸に配置されたうえで、鋼管１の接合すべき接合端部（図１では上端部）に円周溶接によって接合されている。
雌側突条１２は、雌円筒１１の内周面に雌円筒１１の軸方向と所定角度で傾斜して設けられている。雌側突条１２は、雌円筒１１の内周面に溶接等によって設けてもよいし、雌円筒１１の内周面を切削加工することによって設けてもよい。
また、雌側突条１２は雌円筒１１の周方向に沿って所定間隔を隔てて設けられているが、隣り合う雌側突条１２,１２間の距離は、後述する雄側突条２２が隣り合う雌側突条１２,１２間に入り込むことができるに足る長さ（周方向の長さ）に設定されている。さらに、雌側突条１２は、その上下端がそれぞれ雌円筒１１の上下端またはその近傍に達するように設けられている。また、雌側突条１２は、雌円筒１１の下端面とのなす角が雌円筒１１の正面視において３０°〜６０°となるように、雌円筒１１の軸方向に対して傾斜している。
なお、雌側突条１２の上端は雌円筒１１の上端とほぼ一致しているが、雌円筒１１の上端部より下方側に設けてもよい。

【0023】

雌側突条１２の鋼管１の軸方向内側（図１において下方）を向く面には雌側係合部１３が形成されている。この雌側係合部１３は、鋼管１の軸方向に直交する直交当接面１３ａと当該軸方向に平行な平行当接面１３ｂとをそれぞれ複数有する階段状に形成されている。また、雌側係合部１３は、雌側突条１２の鋼管１の軸方向内側を向く面を階段状に切削加工することによって形成されている。
図３に示すように、このような雌側係合部１３の直交当接面１３ａの周方向（雌円筒１１の周方向）の幅（ギヤ幅）をＢ、直交当接面１３ａの雌円筒１１の内周面からの高さＨ、直交当接面１３ａの数（ギヤ数）をＮとすると、これらは、鋼材の降伏値から決まる鋼管１の長期許容引張強度（Ｆ１／１．５）と、鋼管継手１０の長期許容支圧強度（Ｆ２／１．１）と、鋼管１の板厚ｔおよび鋼管１の直径Ｄから次のように設定することが可能であり、要求性能に合わせた鋼管継手１０を提供可能である（鋼管継手１０の板厚についても同様の考え方で設計可能である）。
Ｎ・Ｂ・Ｈ＝πＤ・ｔ・Ｆ１／Ｆ２・１．１／１．５
また、ギヤ最短部長をＬ１、雌側突条１２の傾斜角をθ、雌円筒１１の厚さをＴとすると、以下のような関係が成り立つ。
Ｌ１≧Ｈ・（３）^1/2−Ｂｔａｎθ／２
Ｔ≧Ｆ１／Ｆ２・ｔ・１．４≧ｔ
但し、上記の演算式は、Ｎ・Ｂ≧πＤを前提とする。

【0024】

また、図１に示すように、雌側突条１２の鋼管１の軸方向外側（図１において上方）を向く面には、当該雌側突条１２に沿って延びる雌側傾斜面１４が形成されている。この雌側傾斜面１４は雌円筒１１の上下端まで達するように傾斜して延びている。また、雌側傾斜面１４は、雌円筒１１の下端面とのなす角が雌円筒１１の正面視において３０°〜６０°となるように、雌円筒１１の軸方向に対して傾斜している。また、雌側傾斜面１４は、雌側突条１２の鋼管１の軸方向外側を向く面を雌円筒１１の正面視において一直線状に切削加工することによって形成されている。

【0025】

図２に示すように、雄側の鋼管継手２０は、鋼管１の接合すべき接合端部に設けられる雄円筒２１と、この雄円筒２１の外周面に当該外周面に沿って雄円筒２１の軸方向と交差するように延び、かつ周方向に所定間隔で複数設けられた雄側突条２２とを備えている。

【0026】

雄円筒２１は、鋼管１とほぼ同径に形成されており、当該鋼管１と同軸に配置されたうえで、鋼管１の接合すべき接合端部（図２では下端部）に円周溶接によって接合されている。また、雄円筒２１は前記雌円筒１１の内径側に挿入可能な直径に形成されている。したがって、雄円筒２１は雌円筒１１に対して挿脱可能となっている。
雄側突条２２は、雄円筒２１の外周面に雄円筒２１の軸方向と所定角度で傾斜して設けられるとともに、前記雌側突条１２と平行に設けられている。雄側突条２２は、雄円筒２１の外周面に溶接等によって設けてもよいし、雄円筒２１の外周面を切削加工することによって設けてもよい。

【0027】

また、雄側突条２２は雄円筒２１の周方向に沿って所定間隔を隔てて設けられているが、隣り合う雄側突条２２,２２間の距離は、前記雌側突条１２が隣り合う雄側突条２２,２２間に相対的に入り込むことができるに足る長さ（周方向の長さ）に設定されている。また、雄側突条２２の周方向におけるピッチは、雌側突条１２の周方向におけるピッチと等しくなっている。
さらに、雄側突条２２は、その上下端がそれぞれ雄円筒２１の上下端またはその近傍に達するように設けられている。また、雄側突条２２は、雄円筒２１の下端面とのなす角が雄円筒２１の正面視において３０°〜６０°となるように、雄円筒２１の軸方向に対して傾斜している。
なお、雄側突条２２の下端は雄円筒２１の下端とほぼ一致しているが、雄円筒２１の下端部より上方側に設けてもよい。

【0028】

雄側突条２２の鋼管１の軸方向内側（図１において上方）を向く面には雄側係合部２３が形成されている。この雄側係合部２３は、鋼管１の軸方向に直交する直交当接面２３ａと当該軸方向に平行な平行当接面２３ｂとをそれぞれ複数有する階段状に形成されている。また、雄側係合部２３は、雄側突条２２の鋼管１の軸方向内側を向く面を階段状に切削加工することによって形成されている。

【0029】

また、雄側係合部２３は雌側係合部１３と係合可能に形成されている。すなわち、雄側係合部２３の直交当接面２３ａと雌側係合部１３の直交当接面１３ａとは、同形、同大に形成され、その数や雄円筒２１の軸方向に隣り合う直交当接面２３ａ,２３ａの距離も前記直交当接面１３ａのそれらと等しくなっている。また、雄側係合部２３の平行当接面２３ｂと雌側係合部１３の平行当接面１３ｂとは、同形、同大に形成され、その数や雄円筒２１の周方向に隣り合う平行当接面２３ｂ,２３ｂの距離も前記平行当接面１３ｂのそれらと等しくなっている。
したがって、雄側係合部２３と雌側係合部１３とは、それぞれの直交当接面１３ａ,２３ａどうしが当接するとともに、平行当接面１３ｂ,２３ｂどうしが当接することによって、係合するようになっている。この場合、雌側係合部１３の直交当接面１３ａと雄側係合部２３の直交当接面２３ａとは、これらが係合した状態において、雌円筒１１と雄円筒２１とが互いに離間する方向に軸方向引張力を受けた場合に、互いに当接してこの軸方向引張力に抗するようになっている。

【0030】

このような雄側係合部２３の直交当接面２３ａの周方向（雄円筒２１の周方向）の幅（ギヤ幅）をＢ、直交当接面２３ａの雄円筒２１の内周面からの高さＨ、直交当接面２３ａの数（ギヤ数）をＮとすると、これらは、鋼材の降伏値から決まる鋼管１の長期許容引張強度（Ｆ１／１．５）と、鋼管継手２０の長期許容支圧強度（Ｆ２／１．１）と、鋼管１の板厚ｔおよび鋼管１の直径Ｄから次のように設定することが可能であり、要求性能に合わせた鋼管継手２０を提供可能である（鋼管継手２０の板厚についても同様の考え方で設計可能である）。
Ｎ・Ｂ・Ｈ＝πＤ・ｔ・Ｆ１／Ｆ２・１．１／１．５
また、ギヤ最短部長をＬ１、雌側突条１２の傾斜角をθ、雌円筒１１の厚さをＴとすると、以下のような関係が成り立つ。
Ｌ１≧Ｈ・（３）^1/2−Ｂtanθ／２
Ｔ≧Ｆ１／Ｆ２・ｔ・１．４≧ｔ
但し、上記の演算式は、Ｎ・Ｂ≧πＤを前提とする。

【0031】

また、雄側突条２２の鋼管１の軸方向外側（図２において下方）を向く面には、当該雄側突条２２に沿って延びる雄側傾斜面２４が形成されている。この雄側傾斜面２４は雄円筒２１の上下端まで達するように傾斜して延びている。また、雄側傾斜面２４は、雄円筒２１の下端面とのなす角が雄円筒２１の正面視において３０°〜６０°となるように、雄円筒２１の軸方向に対して傾斜している。また、雄側傾斜面２４は、雄側突条２２の鋼管１の軸方向外側を向く面を雄円筒２１の正面視において一直線状に切削加工することによって形成されている。

【0032】

次に、鋼管１,１どうしを前記鋼管継手１０,２０によって接合してなる鋼管接合構造および方法について説明する。
まず、図４に示すように、接合すべき一方の鋼管１の一端部である接合端部に前記雌側の鋼管継手１０を設けるとともに、他方の鋼管１の一端部である接合端部に前記雄側の鋼管継手２０を設けておく。なお、複数の鋼管１を連続して接合していく場合は、前記一方の鋼管１の他端部に雄側の鋼管継手２０を設けておき、前記他方の鋼管１の他端部に雌側の鋼管継手１０を設けておく。

【0033】

次に、雌側の鋼管継手１０を設けた鋼管１（１Ａ）を、鋼管継手１０が上端側に位置するようにして鉛直に配置する。
次に、雄側の鋼管継手２０を設けた鋼管１（１Ｂ）を、鋼管継手２０が下端側に位置するようにして、鋼管１Ａの上方に当該鋼管１Ａと同軸に配置する。この場合、例えば、鋼管１Ｂはクレーン等によって吊り下げて鋼管１Ａと同軸に配置する。
また、鋼管１Ａに対して鋼管１Ｂの周方向の位置決め、すなわち、雌側の鋼管継手１０に対して雄側の鋼管継手２０の周方向の位置決めを行う。この場合、鋼管継手１０の内周面に設けられている雌側突条１２の雌側傾斜面１４の上端部に、鋼管継手２０の外周面に設けられている雄側突条２２の雄側傾斜面２４の下端部が鋼管１の軸方向において重なるようにして鋼管１Ｂの周方向の位置決めを行う。

【0034】

次に、鋼管１Ｂを降下させることによって、図５（ａ）に示すように、鋼管継手１０の雌円筒中１１に雄側の鋼管継手２０の雄円筒２１を、雌側傾斜面１４上を雄側傾斜面２４を滑らすようにして重力によって挿入する。すると、雄側傾斜面２４が雌側傾斜面１４によって周方向に押されるので、雄円筒２１がその軸回りに回転していき、これに伴って雄側係合部２３が回転しつつ隣の雌側係合部１３に近付いていく。そして、雄円筒２１が軸回りに所定角度回転すると、図５（ｂ）に示すように、雄側係合部２３が隣の雌側係合部１３に係合することによって、鋼管１Ａに鋼管１Ｂが接合される。
雄側係合部２３が隣の雌側係合部１３に係合する場合、雄側係合部２３の複数の直交当接面１３ａに雄側係合部２３の複数の直交当接面２３ａがそれぞれ当接するとともに、雌側係合部１３の複数の平行当接面１３ｂに雄側係合部２３の複数の平行当接面２３ｂがそれぞれ当接することによって、雄側係合部２３が、その周方向に隣り合う雌側係合部１３に係合される。また、雄側係合部２３が、その周方向に隣り合う雌側係合部１３に係合されると同時に、雄円筒２１の下端面が鋼管１Ａの上端面に当接される。

【0035】

雄側係合部２３が雌側係合部１３に係合された後、図示しない回転防止金具を雌円筒１１と雄円筒２１との接合部にセットする。回転防止金具によって、雌円筒１１に対する雄円筒２１の回転を防止するには、例えば、雌円筒１１と雄円筒２１との接合部における外周面に切欠部を形成しておき、この切欠部にキー等の回転防止金具を嵌め込んで固定することにより行えばよい。

【0036】

また、雄円筒２１を雌円筒１１から取り外す場合、前記回転防止金具を取り外した後、雄円筒２１、つまり鋼管１Ｂを係合時とは逆方向に、雄側係合部２３が雌側係合部１３から離れるまで軸回りに回転させた後、雌側傾斜面１４上を雄側傾斜面２４を滑らすようにして、雄円筒２１、つまり鋼管１Ｂを上方に引き抜くことにより行う。

【0037】

なお、本実施の形態では、雌側の鋼管継手１０を設けた鋼管１Ａに、雄側の鋼管継手２０を設けた鋼管１Ｂを接合する場合を例にとって説明したが、これとは逆に、雄側の鋼管継手２０を設けた鋼管１Ｂに、雌側の鋼管継手１０を設けた鋼管１Ａを接合してもよい。

【0038】

本実施の形態によれば、雌側の鋼管継手１０の雌側突条１２の鋼管１の軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、雌側係合部１３と雌側傾斜面１４を形成できるとともに、雄側の鋼管継手２０の雄側突条２２の鋼管１の軸方向内側を向く面と軸方向外側を向く面の２面を切削加工することによって、雄側係合部２３と雄側傾斜面２４を形成できるので、従来に比べ加工コストを低減できる。

【0039】

また、雌円筒１１中に雄円筒２１を、雌側傾斜面１４上を雄側傾斜面２４を滑らすようにして挿入することで、雄円筒２１を軸回りに回転させて、雄側係合部２３を、その周方向に隣り合う雌側係合部１３に係合させることによって、鋼管１,１が鋼管継手１０,２０によって接合されているので、鋼管１,１どうしを接合する際に、鋼管１に外部から回転力を加えなくても、当該鋼管１を回転させることができる。
さらに、雌側係合部１３に雄側係合部２３が係合しており、その際、雌側係合部１３の直交当接面１３ａに雄側係合部２３の直交当接面２３ａが当接しているので、接合される鋼管１,１の引張軸力を確実に伝達することができ、また、雌側係合部１３の平行当接面１３ｂに雄側係合部２３の平行当接面２３ｂが当接しているので、雌円筒１１に対する雄円筒２１の周方向の位置決めも確実に行うことができる。

【0040】

また、雌側の鋼管継手１０の階段状の雌側係合部１３の段数および雄側の鋼管継手２０の階段状の雄側係合部２３の段数等や、雌側突条１２および雄側突条２２の数、傾斜角を適宜設定することによって、鋼管１,１どうしの接合強度（軸方向引張強度）を容易に調整することができる。

【符号の説明】

【0041】

１,１Ａ,１Ｂ 鋼管
１０ 雌側の鋼管継手
１１ 雌円筒
１２ 雌側突条
１３ 雌側係合部
１３ａ 直交当接面
１３ｂ 平行当接面
２０ 雄側の鋼管継手
２１ 雄円筒
２２ 雄側突条
２３ 雄側係合部
２３ａ 直交当接面
２３ｂ 平行当接面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】