特許 6964530 パイプの接合構造及び接合方法

(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】6964530

(24)【登録日】2021年10月21日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】パイプの接合構造及び接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/032 20060101AFI20211028BHJP

   B23K 9/028 20060101ALI20211028BHJP

   B23K 9/04 20060101ALI20211028BHJP

   F16B 7/00 20060101ALI20211028BHJP

   F16B 11/00 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/032 Z

   B23K9/028 L

   B23K9/04 Z

   F16B7/00 Z

   F16B11/00 D

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-15893(P2018-15893)

(22)【出願日】2018年1月31日

(65)【公開番号】特開2019-130574(P2019-130574A)

(43)【公開日】2019年8月8日

【審査請求日】2020年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 伸志

(72)【発明者】

【氏名】山田 岳史

(72)【発明者】

【氏名】山崎 雄幹

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−２２９２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０９３０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／０３２

Ｂ２３Ｋ ９／０２８

Ｂ２３Ｋ ９／０４

Ｆ１６Ｂ ７／００

Ｆ１６Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一パイプに第二パイプが接合されるパイプの接合構造であって、
前記第一パイプの周面に筒状の継手が形成され、
前記継手の端面に前記第二パイプの端面が突き当てられて溶接によって接合され、
前記継手は、前記第一パイプの周面に対して、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させた積層造形物からなり、
前記継手は、前記第一パイプの周面に溶接によって接合され、且つ、前記継手の内部に形成されるリブを有する、
パイプの接合構造。

【請求項2】

前記継手は、前記第一パイプの周面に固着された接合部と、前記接合部から前記第二パイプの軸線方向に延びる接合筒部と、を有し、
前記接合筒部は、前記第二パイプと略同一の肉厚を有し、前記接合部は、前記接合筒部よりも厚肉に形成されている請求項１に記載のパイプの接合構造。

【請求項3】

前記第一パイプに対して前記継手の前記接合筒部が傾斜され、
前記継手に接合された前記第二パイプが前記第一パイプに対して斜めに接合されている請求項２に記載のパイプの接合構造。

【請求項4】

前記継手の前記接合筒部と前記第二パイプとが、前記第二パイプの軸線に対して直交する面で接合されている請求項２または請求項３に記載のパイプの接合構造。

【請求項5】

前記継手は、異なる方向へ延在する複数の接合筒部を有し、複数の前記接合筒部に前記第二パイプがそれぞれ接合されている請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のパイプの接合構造。

【請求項6】

第一パイプに第二パイプを接合させるパイプの接合方法であって、
前記第一パイプの周面に筒状の継手を形成する継手形成工程と、
前記継手の端面に前記第二パイプの端面を突き当てて溶接によって接合させる接合工程と、
を含み、
前記継手形成工程において、
前記第一パイプの周面に対して、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて筒状の前記継手を形成し、前記継手の内部に、前記第一パイプの周面に溶接によって接合されたリブを形成する、
パイプの接合方法。

【請求項7】

前記継手形成工程において、
前記第一パイプの周面に固着する接合部と、前記接合部から前記第二パイプの軸線方向に延びる接合筒部と、を有する前記継手を形成し、
前記接合筒部を前記第二パイプと略同一の肉厚に形成し、前記接合部を前記接合筒部よりも厚肉に形成する請求項６に記載のパイプの接合方法。

【請求項8】

前記継手形成工程において、前記第一パイプに対して前記接合筒部が傾斜するように前記継手を形成することで、前記第二パイプを前記第一パイプに対して斜めに接合させる請求項７に記載のパイプの接合方法。

【請求項9】

前記接合工程において、前記継手の前記接合筒部と前記第二パイプとを、前記第二パイプの軸線に対して直交する面で接合させる請求項７または請求項８に記載のパイプの接合方法。

【請求項10】

前記継手形成工程において、異なる方向へ延在する複数の接合筒部を有する前記継手を形成し、
前記接合工程において、複数の前記接合筒部に前記第二パイプをそれぞれ接合させる請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のパイプの接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パイプの接合構造及び接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、クレーンのトラスブームは、図８Ａに示すように、主パイプ１０１に枝パイプ１０３を斜めに接合させた構造を備えている。枝パイプ１０３を主パイプ１０３に接合させるには、主パイプ１０１の周面に枝パイプ１０３を斜めに突き合わせ、その突き合わせ箇所を溶接することで接合される。このため、突き合わせ箇所には、図８Ｂに示すように、溶接部１０５が形成される。

【0003】

また、パイプ同士を接合させる他の技術として、中子の切断面が枝パイプの切断面より僅かに露出するような状態になるまで中子を枝パイプに内挿させて中子に枝パイプを仮固定し、その後、主パイプの周面と中子の切断面とを突き合わせて、当接する外周部分を溶接するものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−５８２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、主パイプの周面に枝パイプを突き合わせて溶接する接合構造では、図８Ｂに示すように、枝パイプ１０３の内周側を溶接することが困難であるため、枝パイプ１０３の内周側に未溶接部Ｇが生じ、主パイプ１０１と枝パイプ１０３の接合強度が十分に確保されないおそれがある。
また、枝パイプ１０３が主パイプ１０１に斜めに接合されている（主パイプ１０１の軸線Ｏａに対して枝パイプ１０３の軸線Ｏｂが傾斜している）ため、主パイプ１０１と枝パイプ１０３の接合部も、枝パイプ１０３の軸線Ｏｂに対して傾斜している。このため、枝パイプ１０３に軸線Ｏｂ方向の荷重が作用すると、接合部にせん断方向の荷重が作用する。特に、接合部に未接合部Ｇがあるため、このせん断方向の荷重に対して接合強度が低下してしまう。

【0006】

特許文献１に記載の接合構造では、中子を用いて枝パイプと主パイプとを接合する構造であるため、別途、中子を用意する必要があり、また、中子の切断面を主パイプの周面に合わせて加工する必要があり、コストアップを招いてしまう。

【0007】

本発明の目的は、コストを極力抑えつつ十分な接合強度を確保することができ、しかも容易に接合させることが可能なパイプの接合構造及び接合方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は下記構成からなる。
（１） 第一パイプに第二パイプが接合されるパイプの接合構造であって、
前記第一パイプの周面に筒状の継手が形成され、
前記継手の端面に前記第二パイプの端面が突き当てられて溶接によって接合され、
前記継手は、前記第一パイプの周面に対して、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させた積層造形物からなる
パイプの接合構造。
（２） 第一パイプに第二パイプを接合させるパイプの接合方法であって、
前記第一パイプの周面に筒状の継手を形成する継手形成工程と、
前記継手の端面に前記第二パイプの端面を突き当てて溶接によって接合させる接合工程と、
を含み、
前記継手形成工程において、
前記第一パイプの周面に対して、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて筒状の前記継手を形成する
パイプの接合方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、コストを極力抑えつつ十分な接合強度を確保することができ、しかも容易に接合させることが可能なパイプの接合構造及び接合方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】本発明のパイプの接合構造を示す接合箇所の斜視図である。

【図1B】本発明のパイプの接合構造を示す接合箇所の断面図である。

【図2】継手を積層造形によって形成する製造システムの模式的な概略構成図である。

【図3A】パイプの接合方法における継手形成工程を説明する接合箇所の断面図である。

【図3B】パイプの接合方法における継手形成工程を説明する接合箇所の断面図である。

【図3C】パイプの接合方法における接合工程を説明する接合箇所の断面図である。

【図4A】変形例１に係るパイプの接合構造を示す接合箇所の斜視図である。

【図4B】変形例１に係るパイプの接合構造を示す接合箇所の断面図である。

【図5】変形例２に係るパイプの接合構造を示す接合箇所の斜視図である。

【図6A】変形例３に係るパイプの接合構造を示す接合箇所の斜視図である。

【図6B】変形例３に係るパイプの接合構造を示す接合箇所の断面図である。

【図7】比較例に係るパイプの接合構造を示す接合箇所の断面図である。

【図8A】従来のパイプの接合構造を示す接合箇所の斜視図である。

【図8B】従来のパイプの接合構造を示す接合箇所の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態に係るパイプの接合構造及び接合方法について、図１〜図３Ｃを参照して説明する。

【0012】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態のパイプの接合構造は、主パイプである第一パイプ５１と、枝パイプである第二パイプ５３との接合構造である。これらの第一パイプ５１及び第二パイプ５３は、例えば、クレーンのトラスブームを構成する管部材でありいずれも円筒状に形成されている。また、第二パイプ５３は、第一パイプ５１の周面に対して継手５５を介して斜めに接合されている。このため、第一パイプ５１の軸線Ｏａに対して、第二パイプ５３の軸線Ｏｂが傾斜されている（図１Ｂ参照）。

【0013】

継手５５は、後述する積層造形装置１１によって第一パイプ５１の周面に造形された積層造形物からなるもので、第一パイプ５１の周面に固着された接合部５７と、接合部５７から第二パイプ５３の接合方向に沿って斜めに延在する接合筒部５９とを有している。接合筒部５９は、第二パイプ５３とほぼ同一の肉厚とされている。接合部５７は、接合筒部５９側から第一パイプ５１との接合側へ向かって次第に肉厚が広がる断面形状とされている。

【0014】

接合筒部５９には、その端面に第二パイプ５３が突き当てられた状態で接合されている。接合筒部５９の端面と第二パイプ５３の端面とが突き合わされて接合される接合面６５は、第二パイプ５３の軸線Ｏｂに対して垂直面とされる。また、接合筒部５９の端部における外周側には、テーパ部５９ａが形成される。これにより、接合筒部５９と第二パイプ５３との接合箇所には、その周囲に開先６１が形成され、この開先６１で溶接することで継手５５の接合筒部５９と第二パイプ５３とが溶接部６３によって接合されている。

【0015】

次に、継手５５を造形する積層造形装置について説明する。図２は継手を積層造形によって形成する製造システムの模式的な概略構成図である。

【0016】

製造システム１００は、積層造形装置１１と、積層造形装置１１を統括制御するコントローラ１５と、を備える。

【0017】

積層造形装置１１は、先端軸にトーチ１７を有する溶接ロボット１９と、トーチ１７に溶加材（溶接ワイヤ）Ｍを供給する溶加材供給部２３とを有する。トーチ１７は、溶加材Ｍを先端から突出した状態に保持する。

【0018】

コントローラ１５は、ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１と、軌道演算部３３と、記憶部３５と、これらが接続される制御部３７と、を有する。

【0019】

溶接ロボット１９は、多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ１７には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ１７の位置や姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。

【0020】

トーチ１７は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。本構成で用いられるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する積層造形物Ｗに応じて適宜選定される。

【0021】

例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ１７は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。溶加材Ｍは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構により、溶加材供給部２３からトーチ１７に送給される。そして、トーチ１７を移動しつつ、連続送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、溶加材Ｍの溶融凝固体である線状の溶着ビード２５が形成される。

【0022】

なお、溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビームやレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、積層構造物Ｗの更なる品質向上に寄与できる。

【0023】

ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１は、作製しようとする積層造形物Ｗの形状データを作成した後、複数の層に分割して各層の形状を表す層形状データを生成する。軌道演算部３３は、生成された層形状データに基づいてトーチ１７の移動軌跡を求める。記憶部３５は、生成された層形状データやトーチ１７の移動軌跡等のデータを記憶する。

【0024】

制御部３７は、記憶部３５に記憶された層形状データやトーチ１７の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、溶接ロボット１９を駆動する。つまり、溶接ロボット１９は、コントローラ１５からの指令により、軌道演算部３３で生成したトーチ１７の移動軌跡に基づき、溶加材Ｍをアークで溶融させながらトーチ１７を移動する。図２においては、第一パイプ５１の周面にトーチ１７によって溶着ビード２５を形成して積層させ、継手５５からなる積層造形物Ｗを造形する様子を示している。

【0025】

次に、第一パイプ５１と第二パイプ５３との接合方法について説明する。図３Ａ及び図３Ｂはパイプの接合方法における継手形成工程を説明する接合箇所の断面図、図３Ｃはパイプの接合方法における接合工程を説明する接合箇所の断面図である。

【0026】

（継手形成工程）
まず、製造システム１００において、設定された層形状データから生成されるトーチ１７の移動軌跡に沿って、トーチ１７を溶接ロボット１９の駆動により移動させながら溶加材Ｍを溶融させ、溶融した溶加材Ｍを第一パイプ５１の周面上に供給する。そして、溶着ビード２５を積層させた積層造形物Ｗからなる接合部５７と接合筒部５９とを有する筒状の継手５５を造形する。このとき、図３Ａに示すように、まず、第一パイプ５１側の接合部５７を、第一パイプ５１の軸線Ｏａに対して垂直に形成していく。接合部５７の肉厚が溶着ビード２５のビード幅よりも厚い場合には、接合部５７は、第１パイプ５１の周面上に複数列の溶着ビード２５によって形成されてもよい。さらに、図３Ｂに示すように、接合筒部５９を、接合部５７から連続して、第１パイプ５１に対して傾斜するように形成する。

【0027】

その際、図３Ｂから明らかなように、接合筒部５９の軸線Ｏｂに沿った長さは、円周方向において異なる（図中、接合筒部５９は、左側の部分が右側の部分より長い。このため、接合筒部５９は、まず、長さが最も短い部分の端面に達するまで、第一パイプ５１の軸線Ｏａに対して垂直な方向で同じ高さに形成される環状の溶着ビード２５を斜めにずらしながら積層する。その後、長さが長い側の接合筒部５９の部分を形成するように、第一パイプ５１の軸線Ｏａに対して垂直な方向で同じ高さに形成される円弧状の溶着ビード２５を徐々に短くしながら積層し、接合筒部５９の端面まで形成する。

【0028】

または、接合筒部５９は、接合部５７を造形した後、接合筒部５９の軸線Ｏｃの方向が上方を向くように第一パイプ５１の姿勢を替え、接合筒部５９の長さが最も長い位置から徐々に円弧状の溶着ビード２５を徐々に長くしながら、環状の溶着ビード２５が形成できるまで積層する。その後、上記姿勢のまま、環状の溶着ビード２５を接合筒部５９の端部まで積層する。

【0029】

また、接合筒部５９の肉厚は、第二パイプ５３と略同一であり、接合部５７よりも薄肉に形成される。また、接合筒部５９は、その軸線Ｏｃに対して端面が垂直面となるように形成する。
なお、接合部５７、接合筒部５９の造形は、所望の形状が得られるものであれば、任意に積層することができる。

【0030】

その後、造形された継手５５に対して、機械加工等によって接合筒部５９の端面を平滑にし、さらに、接合筒部５９の端部における外周側に開先６１となるテーパ部５９ａを形成する。

【0031】

（接合工程）
図３Ｃに示すように、継手５５の接合筒部５９の端面に第二パイプ５３の端面を突き合わせる。すると、接合筒部５９と第二パイプ５３の突き合わせ箇所における外周側に、開先６１が形成される。その後、形成された開先６１を溶接することで、開先６１の溶接部６３によって継手５５の接合筒部５９と第二パイプ５３とが接合される（図１Ｂ参照）。このとき、継手５５の接合筒部５９と第二パイプ５３とは、第二パイプ５３の軸線Ｏｂに対して直交する面で接合させる。即ち、接合筒部５９の端面は、軸線Ｏｃに対して垂直面とされている。したがって、継手５５の接合筒部５９に第二パイプ５３を接合させることで、第二パイプ５３と接合筒部５９とは、それぞれの軸線Ｏｂ，Ｏｃが一致され、第二パイプ５３及び接合筒部５９の軸線Ｏｂ，Ｏｃに対して直交する接合面６５で接合されることとなる。

【0032】

このように、本実施形態によれば、溶加材Ｍを溶融及び凝固させた溶着ビード２５を積層させた積層造形物Ｗからなる筒状の継手５５が第一パイプ５１の周面に形成され、継手５５の端面に第二パイプ５３の端面が突き当てられて溶接によって接合されている。

【0033】

したがって、第一パイプ５１の周面に第二パイプ５３を突き合わせて直接溶接する場合と比較し、未溶接部Ｇを極力なくすことができ、接合強度の高い接合構造とすることができる。しかも、筒状の継手５５と第二パイプ５３とを溶接して接合するので、接合の容易化を図ることができ、また、ロボット等を用いたロボット溶接にも容易に対応させることができる。また、第二パイプ５３の端面形状を第一パイプ５１の周面形状に合わせて複雑な形状とする必要がなく、第２パイプの製造コストを抑えることができる。

【0034】

また、継手５５は、第一パイプ５１の周面に固着された接合部５７が、第二パイプ５３と略同一の肉厚に形成されて第二パイプ５３の軸線Ｏｂ方向に延びる接合筒部５９よりも厚肉とされている。したがって、継手５５における第一パイプ５１との接合箇所での耐荷重を高めることができ、さらに高強度な接合構造とすることができる。

【0035】

しかも、第一パイプ５１に対して継手５５の接合筒部５９が傾斜されている。したがって、この接合筒部５９に第二パイプ５３を接合することで、第一パイプ５１に対して第二パイプ５３を容易に斜めに接合することができる。

【0036】

また、接合筒部５９と第二パイプ５３とが、第二パイプ５３の軸線Ｏｂに対して直交する接合面６５で接合されている。したがって、第二パイプ５３に軸方向の荷重が作用しても、継手５５と第二パイプ５３との接合箇所に生じるせん断荷重の発生を抑制でき、耐荷重性をさらに高めることができる。

【0037】

次に、各種の変形例について説明する。
（変形例１）
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、変形例１では、第一パイプ５１に対して第二パイプ５３が垂直に接合されている。この場合、第一パイプ５１に形成する継手５５は、接合部５７から接合筒部５９が垂直に立設するように溶着ビード２５を積層させて形成されることとなる。

【0038】

この変形例１の場合も、第一パイプ５１の周面に積層造形した継手５５に第二パイプ５３を接合させているので、接合強度の高い接合構造とすることができる。また、第二パイプ５３の端面形状を第一パイプ５１の周面形状に合わせて複雑な形状とする必要がなく、接合にかかるコストを抑えることができる。

【0039】

（変形例２）
図５に示すように、変形例２では、角パイプからなる第一パイプ５１に対して角パイプからなる第二パイプ５３が垂直に接合されている。この場合、第一パイプ５１に形成する継手５５は、第二パイプ５３の断面形状と同一の角筒形状で第一パイプ５１の周面から垂直に立設するように溶着ビード２５を積層させて形成されることとなる。

【0040】

この変形例２の場合も、第一パイプ５１の周面に積層造形した継手５５に第二パイプ５３を接合させているので、接合強度の高い接合構造とすることができる。

【0041】

（変形例３）
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、変形例３では、複数（本例では二つ）の継手５５が、第一パイプ５１の周面に対して一部が重なるように積層造形で形成され、接合筒部５９が異なる方向へ延在する。そして、複数の接合筒部５９には、第二パイプ５３がそれぞれ接合されている。これらの接合筒部５９は、第一パイプ５１の周面に形成した接合部５７から延在されている。それぞれの接合筒部５９が形成された接合部５７は、その一部が交差するように、第一パイプ５１の周面に形成されている。

【0042】

この変形例３では、継手形成工程において、溶着ビード２５を積層させて一部が重なる複数の継手５５を形成する。具体的には、第一パイプ５１の周面に、互いに一部が交差するように複数の接合部５７を形成し、さらに、それぞれの接合部５７から異なる方向へ延在する複数の接合筒部５９を形成する。その後、接合工程において、複数の接合筒部５９に第二パイプ５３をそれぞれ接合させる。

【0043】

ここで、図７は、第一パイプ５１の周面に複数の第二パイプ５３を直接接合させた比較例の接合構造を示している。

【0044】

図７に示すように、一方の第二パイプ５３は、第一パイプ５１に対して垂直に接合されており、他方の第二パイプ５３は、第一パイプ５１と一方の第二パイプ５３との両方に接合されて斜めに延在されている。この接合構造の場合も、それぞれの第二パイプ５３の内周側に未溶接部Ｇが生じてしまう。また、この構造では、第二パイプ５３同士の狭隘な隙間部分Ｓでの溶接が困難となる。これにより、この接合構造では、十分な耐荷重を得ることが困難となり、しかも、他方の第二パイプ５３の端面形状がさらに複雑となり、さらなるコストアップを招いてしまう。

【0045】

これに対して、変形例３においても、第一パイプ５１に対して積層造形した継手５５を介して複数の第二パイプ５３を高い強度で接合させることができる。また、それぞれの接合部５７から延在するそれぞれの接合筒部５９の長さを溶着ビード２５の積層数を増やして長くすることで、各接合筒部５９と第二パイプ５３とのそれぞれの接合箇所を離し、溶接しやすくすることができる。しかも、継手５５の一部が交差した接合部５７の一部及び一方の接合筒部５９の一部がリブ５７ａとなり、さらに耐荷重性を高めることができる。この場合、リブ５７ａは、第一パイプ５１の周面に溶接によって接合され、且つ、該継手５５の内部に形成される。即ち、接合部５７の一部及び一方の接合筒部５９の一部がリブ５７ａを形成して、他方の接合筒部５９の内部に形成される。

【0046】

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0047】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 第一パイプに第二パイプが接合されるパイプの接合構造であって、
前記第一パイプの周面に筒状の継手が形成され、
前記継手の端面に前記第二パイプの端面が突き当てられて溶接によって接合され、
前記継手は、前記第一パイプの周面に対して、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させた積層造形物からなる
パイプの接合構造。
このパイプの接合構造によれば、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させた積層造形物からなる筒状の継手が第一パイプの周面に形成され、継手の端面に第二パイプの端面が突き当てられて溶接によって接合されている。
したがって、第一パイプの周面に第二パイプを突き合わせて直接溶接する場合と比較し、未溶接部を極力なくすことができ、接合強度の高い接合構造とすることができる。しかも、筒状の継手と第二パイプとを溶接して接合するので、接合の容易化を図ることができ、また、ロボット等を用いたロボット溶接にも容易に対応させることができる。
また、第二パイプの端面形状を第一パイプの周面形状に合わせて複雑な形状とする必要がなく、このため、第二パイプの製造コストを抑えることができる。

【0048】

（２） 前記継手は、前記第一パイプの周面に固着された接合部と、前記接合部から前記第二パイプの軸線方向に延びる接合筒部と、を有し、
前記接合筒部は、前記第二パイプと略同一の肉厚を有し、前記接合部は、前記接合筒部よりも厚肉に形成されている（１）に記載のパイプの接合構造。
このパイプの接合構造によれば、継手は、第一パイプの周面に固着された接合部が、第二パイプと略同一の肉厚に形成されて第二パイプの軸線方向に延びる接合筒部よりも厚肉とされている。したがって、継手における第一パイプとの接合箇所での耐荷重を高めることができ、さらに高強度な接合構造とすることができる。

【0049】

（３） 前記第一パイプに対して前記継手の前記接合筒部が傾斜され、
前記継手に接合された前記第二パイプが前記第一パイプに対して斜めに接合されている（２）に記載のパイプの接合構造。
このパイプの接合構造によれば、第一パイプに対して継手の接合筒部が傾斜されている。したがって、この接合筒部に第二パイプを接合することで、第一パイプに対して第二パイプを容易に斜めに接合することができる。

【0050】

（４） 前記継手の前記接合筒部と前記第二パイプとが、前記第二パイプの軸線に対して直交する面で接合されている（２）または（３）に記載のパイプの接合構造。
このパイプの接合構造によれば、接合筒部と第二パイプとが、第二パイプの軸線に対して直交する面で接合されている。したがって、第二パイプに軸方向の荷重が作用しても、継手と第二パイプとの接合箇所に生じるせん断荷重の発生を抑制でき、耐荷重性をさらに高めることができる。

【0051】

（５） 前記継手は、異なる方向へ延在する複数の接合筒部を有し、複数の前記接合筒部に前記第二パイプがそれぞれ接合されている（２）から（４）のいずれか一つに記載のパイプの接合構造。
このパイプの接合構造によれば、第一パイプに対して積層造形した継手を介して複数の第二パイプを高い強度で接合させることができる。また、それぞれの接合筒部の長さを溶着ビードの積層数を増やして長くすることで、各接合筒部と第二パイプとのそれぞれの接合箇所を離し、溶接しやすくすることができる。
（６） 前記継手は、前記第一パイプの周面に溶接によって接合され、且つ、該継手の内部に形成されるリブを有する（１）から（５）のいずれか一つに記載のパイプの接合構造。
このパイプの接合構造によれば、継手の内部には、リブが形成される。したがって、継手の耐荷重性を高めることができる。

【0052】

（７） 第一パイプに第二パイプを接合させるパイプの接合方法であって、
前記第一パイプの周面に筒状の継手を形成する継手形成工程と、
前記継手の端面に前記第二パイプの端面を突き当てて溶接によって接合させる接合工程と、
を含み、
前記継手形成工程において、
前記第一パイプの周面に対して、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて筒状の前記継手を形成する
パイプの接合方法。
このパイプの接合方法によれば、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させた積層造形物からなる筒状の継手を第一パイプの周面に形成し、継手の端面に第二パイプの端面を突き当てて溶接によって接合する。
したがって、第一パイプの周面に第二パイプを突き合わせて直接溶接する場合と比較し、未溶接部を極力なくすことができ、高い接合強度で接合させることができる。しかも、筒状の継手と第二パイプとを溶接して接合するので、接合の容易化を図ることができ、また、ロボット等を用いたロボット溶接にも容易に対応させることができる。また、第二パイプの端面形状を第一パイプの周面形状に合わせて複雑な形状とする必要がなく、このため、第二パイプの製造コストを抑えることができる。

【0053】

（８） 前記継手形成工程において、
前記第一パイプの周面に固着する接合部と、前記接合部から前記第二パイプの軸線方向に延びる接合筒部と、を有する前記継手を形成し、
前記接合筒部を前記第二パイプと略同一の肉厚に形成し、前記接合部を前記接合筒部よりも厚肉に形成する（７）に記載のパイプの接合方法。
このパイプの接合方法によれば、第一パイプの周面に固着する接合部を、第二パイプと略同一の肉厚に形成して第二パイプの軸線方向に延びる接合筒部よりも厚肉とする。したがって、継手における第一パイプとの接合箇所での耐荷重を高めることができ、さらに高強度な接合構造とすることができる。

【0054】

（９） 前記継手形成工程において、前記第一パイプに対して前記接合筒部が傾斜するように前記継手を形成することで、前記第二パイプを前記第一パイプに対して斜めに接合させる（８）に記載のパイプの接合方法。
このパイプの接合方法によれば、第一パイプに対して継手の接合筒部が傾斜するように継手を形成する。したがって、この接合筒部に第二パイプを接合することで、第一パイプに対して第二パイプを容易に斜めに接合することができる。

【0055】

（１０） 前記接合工程において、前記継手の前記接合筒部と前記第二パイプとを、前記第二パイプの軸線に対して直交する面で接合させる（８）または（９）に記載のパイプの接合方法。
このパイプの接合方法によれば、接合筒部と第二パイプとを、第二パイプの軸線に対して直交する面で接合させる。したがって、第二パイプに軸方向の荷重が作用しても、継手と第二パイプとの接合箇所に生じるせん断荷重の発生を抑制でき、耐荷重性をさらに高めることができる。

【0056】

（１１） 前記継手形成工程において、異なる方向へ延在する複数の接合筒部を有する前記継手を形成し、
前記接合工程において、複数の前記接合筒部に前記第二パイプをそれぞれ接合させる（８）から（１０）のいずれか一つに記載のパイプの接合方法。
このパイプの接合方法によれば、第一パイプに対して積層造形した継手を介して複数の第二パイプを高い強度で接合させることができる。また、それぞれの接合筒部の長さを溶着ビードの積層数を増やして長くすることで、各接合筒部と第二パイプとのそれぞれの接合箇所を離し、溶接しやすくすることができる。
（１２） 前記継手形成工程において、前記第一パイプの周面に溶接によって接合され、且つ、該継手の内部に形成されるリブを有する（８）から（１１）のいずれか一つに記載のパイプの接合方法。
このパイプの接合方法によれば、第一パイプの周面に溶接によって接合され、且つ、該継手の内部に形成されるリブを有する。これにより、継手の耐荷重性を高めることができる。

【符号の説明】

【0057】

２５ 溶着ビード
５１ 第一パイプ
５３ 第二パイプ
５５ 継手
５７ 接合部
５９ 接合筒部
６５ 接合面
Ｍ 溶加材
Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ 軸線
Ｗ 積層造形物

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】