JP2000117325A - 断面多角形閉状態の管の製造方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】帯板の送り方向に直行する断面で見て、多角形
かつ閉状態をなす管を連続的に製造し、しかも製品コス
トの低廉化を確実に実現可能な製造方法及びそのための
装置を提供する。 【解決手段】矯正溶接工程として、ダイ３と加圧パンチ
４及び矯正パンチ１３、１４との出口近傍において、粗
管化工程後の粗管Ｗ０を内方及び外方から矯正するとと
もに、両端部ｅ１、ｅ２を第１電極２０及び第２電極２
１により所定間隔ごとにスポット溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製の帯板に送
り曲げ加工法を施すことにより、送り方向に直交する断
面で見て、多角形かつ閉状態をなす管を連続的に製造可
能な製造方法と、そのための装置とに関する。本発明に
より得られる管はバンパー等の強化材に利用可能であ
る。

【０００２】

【従来の技術】送り曲げ加工法は、第１型及び第２型と
して例えばパンチ及びダイを用い、これらパンチとダイ
との間に金属製の帯板を一定長さづつ送り込み、これと
同期してパンチ及びダイで帯板をプレスする方法であ
る。この送り曲げ加工法は、帯板を一定長さづつ送り込
みつつプレスする方法であるため、パンチ等として極め
て小型のものを採用し得る。このため、この送り曲げ加
工法は、大型のプレス装置を用いて所定長さの帯板を一
度に成形する一般的なプレス加工法や、多数のロールを
所定角度で順次整列させて帯板の成形を行なうロールフ
ォーミング加工法に比し、多品種少量生産時の製造コス
トを低減できるという利点がある。

【０００３】従来、本出願人らは、この過去の送り曲げ
加工法を見直すことにより、帯板の送り方向に直交する
断面で見て、多角形かつ閉状態をなす管を連続的に製造
し、しかも得られた管が金属疲労により脆いものでな
く、かつ精度のよいものであるようにすることのできる
技術を提案した（特開平９−２７１８４７号公報）。こ
の技術では、粗管化工程として、第１型と第２型との入
口近傍から中央近傍までにおいて、帯板（ワーク）と連
続する粗管を得る。このとき、管の稜線を構成するワー
クの予定稜線は送り方向に延在しているため、ワークは
予定稜線において徐々に屈曲されるだけであり、金属疲
労による脆化を誘発させない。これにより得られた粗管
は、各予定稜線での内角が管の該当する各稜線の内角に
略等しく、かつ両端部が実質上面一で互いに当接可能に
なされたものとなる。また、この粗管化工程の初期にお
いて、ワークに管の長さに対応するピッチで幅方向に延
在し、管の単一面に繋ぎ部が残留し得る切り込みを形成
する。次ぐ矯正工程として、第１型と第２型との出口近
傍において、粗管を内方及び外方から矯正する。これに
より、送り方向に直交する断面で見て、多角形かつ閉状
態をなす管を粗管と連続して得る。この後、切り込みで
管を切断し、製品とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の提
案の技術では、矯正工程後に切断した管を溶接設備のあ
る他の場所まで搬送し、そこでその管の両端部を溶接す
ることにより製品としていた。このため、この技術で
は、管の運搬作業が必要であるため、そのための設備及
び時間を要して製品コストの低廉化に限界があった。

【０００５】また、この技術では、いかなる溶接方法に
より製品の断面強度を確保できるかの検討が十分でなか
ったため、その溶接設備による溶接としては、確実に製
品の断面強度を確保すべく、管の両端部に連続したビー
ドを形成するアーク溶接を採用していた。このため、こ
の技術では、アーク熱による管の熱歪みが不可避である
ことから、予めこの熱歪みによる変形量を予測して粗管
化工程及び矯正工程を行う必要があった。このため、製
造装置の第１型及び第２型の設計が面倒であり、これに
よっても製品コストの低廉化に限界があった。

【０００６】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、帯板の送り方向に直交する断面で見
て、多角形かつ閉状態をなす管を連続的に製造し、しか
も製品コストの低廉化を確実に実現可能な製造方法及び
そのための装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の断面多角形閉状
態の管の製造方法は、第１型と第２型との間に金属製の
帯板を一定長さづつ送り込み、これと同期して該第１型
及び該第２型で該帯板をプレスする送り曲げ加工法によ
り、送り方向に直交する断面で見て、多角形かつ閉状態
をなす管を連続的に製造する方法であって、前記第１型
と前記第２型との入口近傍から中央近傍までにおいて、
前記管の稜線を構成する前記帯板における前記送り方向
に延在する予定稜線のうち、該帯板の幅方向両端部に近
いものから順次中央部のものにかつ徐々に屈曲すること
により、該帯板と連続し、各該予定稜線での内角が該管
の該当する各該稜線の内角に略等しく、かつ両該端部が
実質上面一で互いに当接可能になされた粗管を得る粗管
化工程と、該第１型と該第２型との出口近傍において、
該粗管を内方及び外方から矯正するとともに両該端部を
所定間隔毎にスポット溶接することにより、該粗管と連
続する該管を得る矯正溶接工程と、該第１型と該第２型
との出口において、該管を切断する分断工程と、を有す
ることを特徴とする。

【０００８】本発明の方法では、矯正溶接工程として、
第１型と第２型との出口近傍において、粗管化工程後の
粗管を内方及び外方から矯正するとともに両端部を所定
間隔毎にスポット溶接する。このため、この方法では、
従来のような管の運搬作業が不要となり、そのための設
備及び時間を省略して製品コストの低廉化を実現でき
る。特に、この方法において、矯正を行う加圧力がスポ
ット溶接の第１電極及び第２電極の加圧も兼ねるように
した場合には、第１電極及び第２電極の加圧だけのため
の設備が不要となり、より一層製品コストの低廉化を実
現できる。

【０００９】また、この方法では、両端部を所定間隔毎
にスポット溶接し、従来のアーク溶接に比して少ない入
熱の下でも、製品の断面強度を確保する。このため、こ
の方法では、管の熱歪みによる変形をほとんど生じな
い。しかも、かかるスポット溶接と同時に粗管の矯正を
行うことから、その変形の矯正も行うことができる。こ
のため、この方法では、熱歪みによる変形量を予測した
製造装置の第１型及び第２型の設計を行う必要がなく、
これによっても製品コストの低廉化を実現できる。

【００１０】本発明の断面多角形閉状態の管の製造装置
は、両者の間に金属製の帯板を一定長さづつ送り込み、
これと同期して該両者で該帯板をプレスする送り曲げ加
工法により、送り方向に直交する断面で見て、多角形か
つ閉状態をなす管を連続的に製造するための装置であっ
て、前記装置は、入口近傍から中央近傍までにおいて、
前記管の稜線を構成する前記帯板における前記送り方向
に延在する予定稜線のうち、該帯板の幅方向両端部に近
いものから順次中央部のものにかつ徐々に屈曲すること
により、該帯板と連続し、各該予定稜線での内角が該管
の該当する各該稜線の内角に略等しく、かつ両該端部が
実質上面一で互いに当接可能になされた粗管を得、この
後出口近傍において、該粗管を内方及び外方から矯正す
るとともに両該端部を所定間隔毎にスポット溶接するこ
とにより、該粗管と連続する該管を得る第１型及び第２
型からなり、該第１型は、入り口近傍から中央近傍まで
延在するダイ本体と、該ダイ本体の外面に連続し、該ダ
イ本体に固定されて出口まで延在する芯金とからなり、
該芯金には第１電極が設けられ、該第２型は、該ダイ本
体及び該芯金と対面可能な加圧パンチと、該芯金と対面
し、幅方向左右に移動可能な矯正パンチとを有し、該加
圧パンチ又は該矯正パンチには該第１電極と対をなして
スポット溶接可能な第２電極が設けられていることを特
徴とする。

【００１１】本発明の製造装置では、第１型の芯金及び
第２型の加圧パンチ又は矯正パンチにスポット溶接可能
な第１電極及び第２電極が設けられている。このため、
矯正溶接工程として、第１型と第２型との出口近傍にお
いて、粗管化工程後の粗管を内方及び外方から矯正する
とともに両端部を所定間隔毎にスポット溶接することが
できる。このため、管の運搬作業が不要となるととも
に、熱歪みによる変形量を予測した製造装置の第１型及
び第２型の設計を行う必要がない。

【００１２】したがって、本発明の製造方法及び製造装
置によれば、帯板の送り方向に直交する断面で見て、多
角形かつ閉状態をなす管を連続的に製造し、しかも製品
コストの低廉化を確実に実現することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態では図１〜
３に示す製造装置を用いている。この装置では、固定台
１の上方に可動台２が位置され、可動台２には下方向の
プレス方向Ｐに移動可能な図示しないプレスラムが設け
られている。固定台１には基台１ａを介して第１型とし
てのダイ３が固定され、可動台２には第２型の一部とし
ての加圧パンチ４が固定されている。装置の右端には帯
板（ワーク）Ｗ（図４及び図５参照）を水平の送り方向
Ｓに送り込む図示しない搬送部が設けられている。

【００１４】ダイ３は、図２にも示すように、搬送部の
出口側である入口から左方の中央近傍まで延在するダイ
本体５と、ダイ本体５の左端面上端から出口まで突出す
る芯金６とからなる。ダイ本体５は右端側の第１部材５
１、中央の第２部材５２及び第３部材５３からなり、こ
れらは一体的に固定されている。第１部材５１の上部の
外面５ｂは、送り方向Ｓに直交する断面で見て、入口で
は水平に形成され、第２部材５２においてワークＷの２
本の予定稜線Ｌ１、Ｌ２（図５（Ｂ）参照）をならす部
位で徐々に９０°まで屈曲した後、第３部材５３におい
てワークＷの２本の予定稜線Ｌ３、Ｌ４（図５（Ｃ）参
照）をならす部位で徐々に９０°まで屈曲している。こ
こで、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ワークＷの各
予定稜線Ｌ１、Ｌ２はワークＷの幅方向両端部ｅ１、ｅ
２に近いものであり、各予定稜線Ｌ３、Ｌ４はワークＷ
の次に幅方向両端部ｅ１、ｅ２に近い、つまり中央部の
ものであり、各予定稜線Ｌ１〜Ｌ４はいずれも送り方向
Ｓに延在している。こうして、図２に示すように、ダイ
本体５の下部は外面５ｂの両端の幅が狭められることに
応じて幅狭になっている。

【００１５】図１に示す加圧パンチ４の下部の外面４ｂ
は、送り方向Ｓに直交する断面で見て、入口では水平に
形成され、その後ワークＷの２本の予定稜線Ｌ１、Ｌ２
をならす部位で徐々に９０°まで屈曲し、さらにその後
ワークＷの２本の予定稜線Ｌ３、Ｌ４をならす部位で徐
々に９０°まで屈曲している。また、図３に示すよう
に、装置の出口側では、送り方向Ｓに直交する断面で見
て、固定台１の左右に一対のスライド台７、８が固定さ
れ、スライド台７、８には押圧ばね９、１０により互い
に離れる方向に付勢されたスライダ１１、１２が摺動可
能に設けられている。スライダ１１、１２には、加圧パ
ンチ４の芯金６と対面する部分の下部及び芯金６ととも
に粗管Ｗ０（図４及び図５参照）を矯正する矯正パンチ
１３、１４が固定されている。これら矯正パンチ１３、
１４が上記加圧パンチ４とともに第２型を構成してい
る。他方、可動台２にはスライドカム１５、１６が固定
され、スライドカム１５、１６にはスライダ１１、１２
の傾斜面１１ａ、１２ａと整合する互いに向き合う方向
の傾斜面１５ａ、１６ａが形成されている。傾斜面１５
ａ、１１ａは傾斜面１６ａ、１２ａよりも上方に位置さ
れており、これにより幅方向左右の矯正パンチ１３、１
４の移動タイミングをずらすことができるようになって
いる。

【００１６】さらに、装置の出口近傍には、一対の第１
電極２０及び第２電極２１が粗管Ｗ０の両端部ｅ１、ｅ
２を上下より挟むように設けられている。第１電極２０
は芯金６に下端が突出するように摺動可能に埋設され、
押圧ばね２２により下方に付勢されている。また、第２
電極２１は矯正パンチ１４に上端が突出するように摺動
可能に埋設され、第２電極２１の下端はロッド２３ａに
当接されている。固定台１上にはエアーシリンダ本体２
５が固定され、エアーシリンダ本体２５にはフレキシブ
ルホース２６が接続されている。フレキシブルホース２
６の他端にはエアーシリンダ本体２５から送られる高圧
空気によりロッド２３ａを延出可能な操作部２３が設け
られ、この操作部２３は矯正パンチ１４に固定されてい
る。

【００１７】以上のように構成された装置を用い、ダイ
本体５及び芯金６と加圧パンチ４及び矯正パンチ１３、
１４との間に金属製のワークＷを一定長さづつ送り込
み、これと同期してダイ本体５、芯金６、加圧パンチ４
及び矯正パンチ１３、１４でワークＷをプレスする。こ
うしてワークＷに送り曲げ加工法を施すとともに、ワー
クＷの両端部ｅ１、ｅ２をスポット溶接することによ
り、図４及び図５に示す管Ｗ１を連続的に製造する。

【００１８】すなわち、まず、加圧パンチ４の図示しな
い凸部と第１部材５１の図示しない抜き穴とにより、ワ
ークＷに切り込み１７を形成する。この切り込み１７は
管Ｗ１の長さに対応するピッチで幅方向に延在する長穴
状のものであり、幅方向両端に繋ぎ部１８を残留させて
いる。次いで、第１、２工程からなる粗管化工程とし
て、ダイ本体５と加圧パンチ４とにより、ワークＷと連
続する粗管Ｗ０を得る。このとき、各予定稜線Ｌ１〜Ｌ
４はいずれも送り方向Ｓに延在しているため、ワークＷ
は各予定稜線Ｌ１〜Ｌ４において徐々に屈曲されるだけ
であり、金属疲労による脆化を誘発させない。

【００１９】また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、
ワークＷの屈曲を両端部ｅ１、ｅ２に近い予定稜線Ｌ
１、Ｌ２について行っているため、それらのフランジ面
Ｆ１、Ｆ２のプレス方向Ｐの長さが短く、ワークＷの逆
方向の反りを最小限にしている。さらに成形が進んだ第
２工程では、図４及び図５に示すように、ワークＷの屈
曲を予定稜線Ｌ３、Ｌ４について行なう。これにより得
られた粗管Ｗ０は、各予定稜線Ｌ１〜Ｌ４での内角が管
Ｗ１の該当する各稜線Ｌ５〜Ｌ８の内角に略等しい９０
°になっており、かつ両端部ｅ１、ｅ２が実質上面一で
互いに当接可能になされたものとなる。但し、この粗管
Ｗ０の両端部ｅ１、ｅ２は、順次の屈曲により伸びと縮
みとを受けているため、残留応力によって端末が口開き
状態となりやすい。

【００２０】このため、次ぐ矯正溶接工程として、装置
の出口近傍において、各矯正パンチ１３、１４が加圧パ
ンチ４の芯金６と対面する部分の下部及び芯金６ととも
に粗管Ｗ０を内方及び外方から矯正する。この際、図３
に示すように、スライドカム１５、１６が下降すると、
矯正パンチ１４よりも矯正パンチ１３が先に移動するた
め、図５（Ｃ）に示すように、初めに長さの長い端部ｅ
１が芯金６に巻きつき、しかる後に長さの短い端部ｅ２
が芯金６に巻きつく。こうして、端末口開き状態の両端
部ｅ１、ｅ２を重ね合わせる。

【００２１】そして、矯正溶接工程の最終段階におい
て、第１電極２０及び第２電極２１により両端部ｅ１、
ｅ２を５０ｍｍ間隔毎にスポット溶接し、それぞれナゲ
ット２４を形成する。このとき、矯正を行う加圧力が押
圧ばね２２及びエアーシリンダ本体２５により調整され
てスポット溶接の第１電極２０及び第２電極２１の加圧
も兼ねる。溶接電流の通電時間は約０．５秒であり、こ
の間、プレスラムが停止する。なお、ナゲット２４の間
隔がワークＷの送りピッチより長くて足りる場合には、
エアーシリンダ本体２５内の高圧空気を抜くとともに第
１電極２０及び第２電極２１に溶接電流を通電しない。

【００２２】こうして、５０ｍｍ間隔毎に両端部ｅ１、
ｅ２に計１４個のナゲット２４を形成し、製品の断面強
度を確保する。そして、図４及び図５（Ｃ）に示すよう
に、送り方向に直交する断面で見て、四角形かつ閉状態
をなす管Ｗ１を粗管Ｗ０と連続して得る。そして、分断
工程において、管Ｗ１を切断する。こうして、管Ｗ１は
所望の箇所で確実に切断され、所望の寸法の製品Ｗ２が
得られる。この製品Ｗ２をバンパーの強化材に供するこ
ととした。

【００２３】このように、本実施形態では、矯正溶接工
程として、粗管化工程後の粗管Ｗ０を内方及び外方から
矯正するとともに両端部ｅ１、ｅ２を５０ｍｍ間隔毎に
スポット溶接する。このため、本実施形態では、従来の
ような管の運搬作業が不要となり、そのための設備及び
時間を省略して製品コストの低廉化を実現できる。ま
た、矯正パンチ１３、１４及び芯金６によって矯正を行
うための加圧力がスポット溶接の第１電極２０及び第２
電極２１の加圧も一部兼ねるため、第１電極２０及び第
２電極２１の加圧だけのための設備が不要となり、より
一層製品コストの低廉化を実現できる。

【００２４】また、本実施形態では、両端部ｅ１、ｅ２
を５０ｍｍ間隔毎にスポット溶接し、従来のアーク溶接
に比して少ない入熱の下でも、製品Ｗ２の断面強度を確
保することができる。このため、本実施形態では、製品
Ｗ２の熱歪みによる変形をほとんど生じない。しかも、
かかるスポット溶接と同時に粗管Ｗ０の矯正を行うこと
から、その変形の矯正も行うことができる。このため、
本実施形態では、熱歪みによる変形量を予測した製造装
置のダイ３、加圧パンチ４及び矯正パンチ１３、１４の
設計を行う必要がなく、これによっても製品コストの低
廉化を実現できる。

【００２５】なお、ワークＷの送りピッチとの関係で、
第１電極及び第２電極を複数対用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の製造装置の略縦断面図である。

【図２】実施形態の製造装置に係るダイの平面図であ
る。

【図３】実施形態の製造装置に係り、図１のＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ矢視断面図である。

【図４】実施形態の製造方法に係り、（Ａ）はワークの
平面図、（Ｂ）はワークの側面図である。

【図５】実施形態の製造方法に係り、（Ａ）は図４のＡ
−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ矢視断面図、
（Ｃ）は図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【符号の説明】

３、５、５１、５２、５３、６…第１型（３…ダイ、５
…ダイ本体（５１…第１部材、５２…第２部材、５３…
第３部材）、６…芯金） ４、１３、１４…第２型（４…加圧パンチ、１３、１４
…矯正パンチ） Ｗ…帯板（ワーク） Ｗ１…管 １８…繋ぎ部 １７…切り込み Ｌ５〜Ｌ８…稜線 Ｓ…送り方向 Ｌ１〜Ｌ４…予定稜線 ｅ１、ｅ２…端部 Ｗ０…粗管 ２０…第１電極 ２１…第２電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１型と第２型との間に金属製の帯板を一
   定長さづつ送り込み、これと同期して該第１型及び該第
   ２型で該帯板をプレスする送り曲げ加工法により、送り
   方向に直交する断面で見て、多角形かつ閉状態をなす管
   を連続的に製造する方法であって、 前記第１型と前記第２型との入口近傍から中央近傍まで
   において、前記管の稜線を構成する前記帯板における前
   記送り方向に延在する予定稜線のうち、該帯板の幅方向
   両端部に近いものから順次中央部のものにかつ徐々に屈
   曲することにより、該帯板と連続し、各該予定稜線での
   内角が該管の該当する各該稜線の内角に略等しく、かつ
   両該端部が実質上面一で互いに当接可能になされた粗管
   を得る粗管化工程と、 該第１型と該第２型との出口近傍において、該粗管を内
   方及び外方から矯正するとともに両該端部を所定間隔毎
   にスポット溶接することにより、該粗管と連続する該管
   を得る矯正溶接工程と、 該第１型と該第２型との出口において、該管を切断する
   分断工程と、を有することを特徴とする断面多角形閉状
   態の管の製造方法。
2. 【請求項２】両者の間に金属製の帯板を一定長さづつ送
   り込み、これと同期して該両者で該帯板をプレスする送
   り曲げ加工法により、送り方向に直交する断面で見て、
   多角形かつ閉状態をなす管を連続的に製造するための装
   置であって、 前記装置は、入口近傍から中央近傍までにおいて、前記
   管の稜線を構成する前記帯板における前記送り方向に延
   在する予定稜線のうち、該帯板の幅方向両端部に近いも
   のから順次中央部のものにかつ徐々に屈曲することによ
   り、該帯板と連続し、各該予定稜線での内角が該管の該
   当する各該稜線の内角に略等しく、かつ両該端部が実質
   上面一で互いに当接可能になされた粗管を得、この後出
   口近傍において、該粗管を内方及び外方から矯正すると
   ともに両該端部を所定間隔毎にスポット溶接することに
   より、該粗管と連続する該管を得る第１型及び第２型か
   らなり、 該第１型は、入り口近傍から中央近傍まで延在するダイ
   本体と、該ダイ本体の外面に連続し、該ダイ本体に固定
   されて出口まで延在する芯金とからなり、該芯金には第
   １電極が設けられ、 該第２型は、該ダイ本体及び該芯金と対面可能な加圧パ
   ンチと、該芯金と対面し、幅方向左右に移動可能な矯正
   パンチとを有し、該加圧パンチ又は該矯正パンチには該
   第１電極と対をなしてスポット溶接可能な第２電極が設
   けられていることを特徴とする断面多角形閉状態の管の
   製造装置。