JP2007167883A - 金属製管状部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度で安定した形状のリストライク品を得ることができると共に、複数種類のフォーム品に対応しつつ、金型費を削減できる金属製管状部材の製造方法の提供。
【解決手段】 フォーム品２０の端部に平板状の直線部８を形成し、上型１１に、フォーム品２０の直線部８を含む外周面８ｃに合致する凹部１３を設け、下型１２に、フォーム品２０の直線部８の端部８ａ及び直線部８の内周面８ｂに合致する凸部１４を設け、フォーム品２０を上型１１と下型１２との間に挟みつつ、そのフォーム品２０の直線部８を該上型１１の凹部１３と該下型１２の凸部１４で支持させた状態でリストライク加工した。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、金属製管状部材の製造方法に関する。

従来、金属製管状部材を半割りにした形状のフォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、そのフォーム品の端部をリストライク加工することにより、フォーム品の端部を平坦に整えたリストライク品を形成し、前記リストライク品を一対としてその端部同士を溶接した金属製管状部材の製造方法の技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開平１０−３２９５０３号公報

しかしながら、従来の発明のように、フォーム品の肉厚が１０ｍｍ以上の厚いものについては、部品精度が向上するが、フォーム品の肉厚が例えば０．５〜１．０ｍｍの薄いものついては、フォーム品の端部がプレス成形加工した際の残留応力よって変形したり、プレス成形加工後に端部をガス切断する際の熱応力によって変形してしまう上、その後のリストライク加工においてリストライク量が不足した場合には、フォーム品の端部が圧縮前の元の形状に戻る所謂スプリングバックが発生し、リストライク量が過大の場合には、フォーム品の端部が座屈・亀裂してしまい、高精度で安定した形状のリストライク品を得られないという問題点があった。

また、従来の発明では、フォーム品の内周面に当接する下型が複数種類のフォーム品に対応できない上、大型化して金型費が増大するという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高精度で安定した形状のリストライク品を得ることができると共に、複数種類のフォーム品に対応しつつ、金型費を削減できる金属製管状部材の製造方法を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、金属製管状部材を半割りにした形状のフォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、そのフォーム品の端部をリストライク加工することにより、フォーム品の端部を平坦に整えたリストライク品を形成し、前記リストライク品を一対としてその端部同士を溶接した金属製管状部材の製造方法において、前記フォーム品の端部に平板状の直線部を形成し、前記上型に、前記フォーム品の直線部を含む外周面に合致する凹部を設け、前記下型に、前記フォーム品の直線部の端部及び直線部の内周面に合致する凸部を設け、前記フォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、該フォーム品の直線部を該上型の凹部と該下型の凸部で支持させた状態でリストライク加工したことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、金属製管状部材を半割りにした形状のフォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、そのフォーム品の端部をリストライク加工することにより、フォーム品の端部を平坦に整えたリストライク品を形成し、前記リストライク品を一対としてその端部同士を溶接した金属製管状部材の製造方法において、前記フォーム品の端部に平板状の直線部を形成し、前記上型に、前記フォーム品の直線部を含む外周面に合致する凹部を設け、前記下型に、前記フォーム品の直線部の端部及び直線部の内周面に合致する凸部を設け、前記フォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、該フォーム品の直線部を該上型の凹部と該下型の凸部で支持させた状態でリストライク加工したため、高精度で安定した形状のリストライク品を得ることができると共に、複数種類のフォーム品に対応しつつ、金型費を削減できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１のフォーム品２０の平面図、図２は同底面図、図３は同正面図、図４は図３のＳ４−Ｓ４線における端面図、図５は図３のＳ５−Ｓ５線における端面図、図６は図３のＳ６−Ｓ６線における端面図である。

図７は本実施例１のフォーム品２０の製造に用いられるプレス成形加工装置を説明する図、図８はプレス成形加工装置によるフォーム品２０の製造を説明する図、図９は本実施例１のフォーム品の端部の切断を説明する図である。

図１０は本実施例１のリストライク品の製造に用いられるリストライク加工装置を説明する図、図１１はリストライク加工装置によるリストライク品の製造を説明する図、図１２は本実施例１の要部拡大図であり、リストライク加工時の作用を説明する図である。

図１３は本実施例１のリストライク品３０の平面図、図１４は同底面図、図１５は本実施例１のリストライク品10,30の接合を説明する図、図１６は図１５（ｂ）のＳ１６−Ｓ１６線における端面図、図１７は図１５（ｂ）のＳ１７−Ｓ１７線における端面図、図１８は図１５（ｂ）のＳ１８−Ｓ１８線における端面図である。

本実施例１の金属製管状部材Ａを製造するには、先ず、厚みが０．５〜１．０ｍｍのステンレス製の平板からなる素材１を後述する公知のプレス成形加工装置２を用いて、図１〜６に示すフォーム品２０を形成する。
本実施例１のフォーム品２０は、その長手方向両端部が半円形状の断面を有する直線部分20a,20bで構成され、長手方向中央部が湾曲して略三角形状の断面を有する膨出部２０ｃで構成されている。なお、フォーム品２０の断面形状は適宜設定できる。

図７に示すように、プレス成形加工装置２は、製造すべきフォーム品２０の外周面と合致する形状の凹部３を備える上型４と、製造すべきフォーム品２０の内周面と合致する形状の凸部５を備える下型６と、一対のチャック機構7a,7bと、上下型4,6を互いに近接及び離間させて停止可能な図外の駆動装置と、一対のチャック機構7a,7bを上下方向に移動させる図外の駆動装置から構成されている。なお、これらの駆動装置は一般的なエア式または油圧式のシリンダが採用される。

そして、図８（ａ）に示すように、図外の駆動装置によりチャック機構7a,7bを上方に移動させて、上型４の下端部との間に素材１を挟み込んだ状態として、図８（ｂ）に示すように、図外の駆動装置により下型６を上方に移動させて、凸部５を上型４の凹部３に進入させることにより、素材１をプレス成形加工する。
この際、チェック機構7a,7bを緩めて素材１を少しずつ上下型4,6の凹部３と凸部５の間に送り込むようにしても良い。

次に、図９に示すように、上記プレス成形加工された素材１を所定の切断位置で切断することにより、両端部にそれぞれ平板状の直線部８を有するフォーム品２０を得る。
この際、フォーム品２０の断面周長は製造すべきリストライク品１０の１０１％〜１０１．５％となるように、上記切断位置、換言すると直線部８の長さが設定されている。

次に、上記フォーム品２０を後述するリストライク加工装置９を用いてリストライク加工することにより、リストライク品１０を得る。
図１０に示すように、リストライク加工装置９は、上型１１と、下型１２と、上下型11,12を互いに近接及び離間させて停止可能な図外の駆動装置から構成されている。なお、この駆動装置は一般的なエア式または油圧式のシリンダが採用される。

上型１１には、フォーム品２０の直線部８を含む外周面に合致する形状の凹部１３が形成されている。
一方、下型１２には、本体１２ａからフォーム品２０の直線部８の厚み及び幅と同じ厚みＷ１及び長さＷ２を有し、フォーム品２０の直線部８の端部８ａ及び直線部８の内側に合致する形状の凸部１４が対を成して形成されている。

そして、図１１に示すように、下型１２の凸部１４にフォーム品２０の両直線部８を合致させた状態とし、下型１２をフォーム品２０と共に上型の凹部１３に進入させて、これら上下型11,12の間でフォーム品２０をリストライク加工することにより、リストライク品１０を得る。

この際、図１２に示すように、フォーム品２０の両端部において、直線部８の端部８ａ及び直線部８の内周面８ｂが、下型１２の凸部１４の押圧面１４ａ及び凸部の側面１４ｂに当接する他、直線部８の外周面８ｃが、上型１１の凹部１３に当接するため、フォーム品２０の直線部８の外周面８ｃ及び内周面８ｂを凹部１３及び凸部１４の側面１４ａで支持しつつ、凸部１４の押圧面１４ａで直線部８の端部８ａを押圧してフォーム品２０を略Ｕ字状の断面方向（図１０の波線矢印で図示）に圧縮でき、これによって、直線部８の端部８ａを平坦に整えることができる。

ここで、従来の発明にあっては、フォーム品の端部がプレス成形加工した際の残留応力よって変形したり、プレス成形加工後に端部をガス切断する際の熱応力によって変形してしまう上、その後のリストライク加工においてリストライク量が不足した場合には、フォーム品の端部が圧縮前の元の形状に戻る所謂スプリングバックが発生し、リストライク量が過大の場合には、フォーム品の端部が座屈・亀裂してしまい、高精度で安定した形状のリストライク品を得られないという問題点があった。
なお、従来品で実験した結果、平均３．０ｍｍのスプリングバックが発生し、膨出部分２０ｃにおいて最大４．８ｍｍのスプリングバックが発生した。

しかしながら、本実施例１の金属製管状部材Ａの製造方法では、上述したように、フォーム品２０の直線部８の外周面８ｃと内周面８ｂを凹部１３と凸部１４の側面１４ａで支持しつつ、凸部１４の押圧面１４ａで直線部８の端部８ａを押圧してフォーム品２０を略Ｕ字状の断面方向に圧縮するため、フォーム品２０の端部に掛かる内側に座屈する方向の応力を緩和でき、これによって、フォーム品２０の端部が内側に撓んで座屈・亀裂するのを防止できる上、フォーム品２０を全体的に圧縮して安定した形状に形成できる。

また、下型１２の凸部１４は、フォーム品２０に対して直線部８の端部８ａと直線部８の内周面８ｂ以外の部位に接触させる必要がないため、コンパクト化して金型費を削減できる。

また、フォーム品２０の断面形状に依存しないため、断面形状の異なる複数種類のフォーム品２０に対応できる。

最後に、上記と同様のプレス加工装置２及びリストライク加工装置９を用いて図１３、１４に示すリストライク品１０と対称形状のリストライク品３０を形成して、図１５に示すように、これら一対のフォーム品10,30の直線部８の端部８ａ同士を溶接Ｘすることにより、所望の金属製管状部材Ａを得る（図１６〜１８参照）。

ここで、リストライク加工前のフォーム品２０の断面周長に対するリストライク量（圧縮率）を様々に代えてリストライク加工した試験結果を表１に示す。なお、試験に用いたフォーム品２０は板厚０．５ｍｍのステンレス製（ＳＵＳ３０４）であり、フォーム品３０についても全く同じ結果となった。

表１から明らかなように、０％≦リストライク量（圧縮率）<１．０％では、スプリングバック量が１．０ｍｍよりも小さくなることがなく、結果、一対のフォーム品10,30の直線部８の端部８ａ同士を接合した際に、２ｍｍ以上の隙間が生じて良好に溶接できない虞がある。
一方、リストライク量>１．５％に設定すると、フォーム品２０の直線部８等に亀裂・破損が生じた。
また、フォーム品２０の肉厚を０．５〜１．０ｍｍに代えて試験した場合も同様の結果が得られた。

従って、実際上の製品としてはリストライク量をリストライク加工前のフォーム品２０の断面周長の１．０〜１．５％とした場合に最も製品精度と信頼性の高いリストライク品１０を得ることができる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の金属製管状部材Ａの製造方法にあっては、金属製管状部材Ａを半割りにした形状のフォーム品２０を上型１１と下型１２との間に挟みつつ、そのフォーム品２０の端部をリストライク加工することにより、フォーム品２０の端部を平坦に整えたリストライク品１０を形成し、リストライク品10,30を一対としてその端部同士を溶接した金属製管状部材Ａの製造方法において、フォーム品２０の端部に平板状の直線部８を形成し、上型１１に、フォーム品２０の直線部８を含む外周面８ｃに合致する凹部１３を設け、下型１２に、フォーム品２０の直線部８の端部８ａ及び直線部８の内周面８ｂに合致する凸部１４を設け、フォーム品２０を上型１１と下型１２との間に挟みつつ、そのフォーム品２０の直線部８を該上型１１の凹部１３と該下型１２の凸部１４で支持させた状態でリストライク加工したため、高精度で安定した形状のリストライク品１０を得ることができると共に、複数種類のフォーム品２０に対応しつつ、金型費を削減できる。

また、フォーム品２０をステンレス製とし、その肉厚を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとした場合に、リストライク加工によるフォーム品２０のリストライク量を、リストライク加工前のフォーム品２０の断面周長の１．０〜１．５％としたため、製品品質と信頼性のリストライク品１０を得ることができる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、上型４、１１は兼用させても良い。
また、フォーム品２０の厚み、断面形状、直線部８の長さＷ２等については適宜設定でき、例えば、端部の変形量が大きい部位にのみ直線部８を設定するようにすることも考えられる。

本発明の実施例１のフォーム品２０の平面図である。 本発明の実施例１のフォーム品２０の底面図である。 本発明の実施例１のフォーム品２０の正面図である。 図３のＳ４−Ｓ４線における端面図である。 図３のＳ５−Ｓ５線における端面図である。 図３のＳ６−Ｓ６線における端面図である。 本実施例１のフォーム品２０の製造に用いられるプレス成形加工装置を説明する図である。 プレス成形加工装置によるフォーム品２０の製造を説明する図である。 本実施例１のフォーム品の端部の切断を説明する図である。 本実施例１のリストライク品の製造に用いられるリストライク加工装置を説明する図である。 リストライク加工装置によるリストライク品の製造を説明する図である。 本実施例１の要部拡大図であり、リストライク加工時の作用を説明する図である。 本実施例１のリストライク品３０の平面図である。 本実施例１のリストライク品３０の底面図である。 本実施例１のリストライク品10,30の接合を説明する図である。 図１５（ｂ）のＳ１６−Ｓ１６線における端面図である。 図１５（ｂ）のＳ１７−Ｓ１７線における端面図である。 図１５（ｂ）のＳ１８−Ｓ１８線における端面図である。

符号の説明

Ａ 金属製管状部材
１ 素材
２ プレス成形加工装置
２０、３０ フォーム品
２０ａ、２０ｂ 直線部分
２０ｃ 膨出部分
３、１３ 凹部
４、１１ 上型
５、１４ 凸部
６、１２ 下型
１２ａ 本体
７ａ、７ｂ チャック機構
８ 直線部
８ａ （直線部の）端部
８ｂ （直線部の）内周面
８ｃ （直線部の）外周面
９ リストライク加工装置
１０ リストライク品
１４ａ （凸部の）押圧面
１４ｂ （凸部の）側面

Claims (1)

1. 金属製管状部材を半割りにした形状のフォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、そのフォーム品の端部をリストライク加工することにより、フォーム品の端部を平坦に整えたリストライク品を形成し、
   前記リストライク品を一対としてその端部同士を溶接した金属製管状部材の製造方法において、
   前記フォーム品の端部に平板状の直線部を形成し、
   前記上型に、前記フォーム品の直線部を含む外周面に合致する凹部を設け、
   前記下型に、前記フォーム品の直線部の端部及び直線部の内周面に合致する凸部を設け、
   前記フォーム品を上型と下型との間に挟みつつ、該フォーム品の直線部を該上型の凹部と該下型の凸部で支持させた状態でリストライク加工したことを特徴とする金属製管状部材の製造方法。

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