JP2000317543A - パイプの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板材から高精度のパイプを容易に
形成することができ、しかも、パイプの肉厚を比較的薄
くすることが可能なパイプの成方法を提供する。 【解決手段】 板材２の一方面に押圧工具５によ
り押圧して凹陥部６を形成すると共に凹陥部６の肉量を
押圧工具５の先端中央方向に移動する肉移動工程と、押
圧工具５より小径のパンチ３により凹陥部６と同心の小
孔４を穿設する穿設工程と、押圧工具５の先端中央方向
に移動した肉量を先端方向に移行しながらパイプ部９を
突出形成するパイプ形成工程と、パイプ部９のほぼ基端
部分を板材２から切り離す切断工程とを少なくとも備
え、肉移動工程により移動した肉量をパイプ１の先端に
移行させることにより、板材２の板厚よりも高い寸法の
パイプ１を形成する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板等の板材か
らパイプを形成するパイプの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のパイプを形成する方法と
して、金属板からパイプを形成するには、金属板を円筒
状にカーリングする方法、或いは、長尺の金属帯を順次
スパイラル状に巻回して形成する方法がある。また、長
尺のパイプを大量生産するためには、溶解した金属を円
筒状に押し出し成形する方法が一般に採用されている。
さらに、このように形成されたパイプは比較的長尺のた
め、短尺なパイプを必要とする場合は、所望の短い寸法
に切断され、用途に応じて適宜に使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のパ
イプ形成方法は、金属板を円筒状にカーリングしたり、
スパイラル状に巻回して形成すると、完成したパイプに
継ぎ目ができてしまう。このパイプを密閉状態にするに
は、適宜の溶接手段等によって継ぎ目を封止する必要が
ある。さらには、カーリングやスパイラル状に巻回す作
業工程中にパイプに応力が加わるため、特に肉薄のパイ
プを形成する場合には、真円度が得られない問題があ
る。一方、押し出し成形によってパイプを形成する方法
は、大量生産には好適であるが、押し出し成形した後の
冷却工程で歪みが生じ、やはり真円度が得られない問題
がある。

【０００４】本発明は以上のような従来の形成方法の問
題点を解決するためになされたもので、板材から高精度
のパイプを容易に形成することができ、しかも、パイプ
の肉厚を比較的薄くすることが可能なパイプの成方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明にかかるパイプの成方法は、板材の一方面
に押圧工具により押圧して凹陥部を形成すると共に上記
凹陥部の肉量を上記押圧工具の先端中央方向に移動する
肉移動工程と、上記押圧工具より小径のパンチにより上
記凹陥部と同心の小孔を穿設する穿設工程と、上記押圧
工具の先端中央方向に移動した肉量を先端方向に移行し
ながらパイプ部を突出形成するパイプ形成工程と、上記
パイプ部のほぼ基端部分を上記板材から切り離す切断工
程とを少なくとも備え、上記肉移動工程により移動した
肉量をパイプの先端に移行させることにより、上記板材
の板厚よりも高い寸法のパイプを形成することを特徴と
している。

【０００６】また、請求項２に記載のパイプの形成方法
は、パイプ形成工程は、小孔内にバーリング工具を挿入
して押圧することにより上記板材の他方面側にパイプ部
を突出形成することを特徴としている。

【０００７】さらに、請求項３に記載のパイプの形成方
法は、切断工程は、パイプ部の嵌合を許容する穴を有す
るダイと、上記穴に嵌合する切断ポンチとを備え、上記
穴にパイプ部の嵌合した後、上記切断ポンチを上記板材
の一方面側から押圧して上記パイプ部のほぼ基端部分を
上記板材から切り離すことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
かかるパイプの形成方法について詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明によるパイプの形成方法に
よって形成したパイプ１を示している。このパイプ１の
素材としては、鉄、銅、アルミニウム、或いは真鍮等の
塑性加工に適する金属板が選択される。この金属板から
なる板材から形成するパイプ１は、板材の一部を塑性変
形することにより形成され、後に詳述する形成方法によ
って、素材となる板材の材質や板厚によって異なるが、
板厚に対して２〜５倍以上の長さを有し、板材の板厚に
対してほぼ３分の１乃至数十分の１の肉厚を有するパイ
プが形成される。

【００１０】次に、図２に基づき、本発明にかかる第１
のパイプの形成方法について説明する。先ず、穿設工程
＃１は、鉄、銅等々の金属板からなる板材２をダイ１０
に載置すると共に、板材２の一方面からパンチ３によ
り、小孔４を穿設する。この小孔４の内径は、完成状態
のパイプの仕上がり寸法に従って適宜の寸法に設定され
る。

【００１１】次の肉移動工程＃２は、外径寸法が小孔４
より大きい円柱状の押圧工具５によって、小孔４の周囲
を押圧して凹陥部６を形成すると共に、凹陥部６の肉量
を他方面側に移動して突出部７を形成する。このとき、
凹陥部６の肉量はダイ１１の穴１１ａに矯正しながら押
圧工具５の先端中央方向に移動する工程である。この工
程＃２で用いる押圧工具４は円柱状に形成され、その先
端面の中心には、板材２に穿設した小孔４に挿入可能な
突軸５ａを一体に形成している。そして、穴１１ａを有
するダイ１１に載置した後、小孔４に突軸５ａを挿入し
た状態で押圧することにより、押圧工具５は小孔４を中
心とした同心の凹陥部６と突出部７を押圧形成する。
尚、上記ダイ１１の穴１１ａは、上記凹陥部６の外形寸
法よりも小さく、かつ、完成状態のパイプ１の外形寸法
にほぼ等しい内径寸法に設定されている。

【００１２】尚、上記押圧工具４の突軸５ａは、図２の
肉移動工程＃２において、二点鎖線で示すように、別体
の棒材を押圧工具４の軸中心に圧入もしくは挿入して固
着することにより一体的に形成してもよい。

【００１３】この肉移動工程＃２を経た板材２は、次の
バーリング工程＃３に移行する。バーリング工程＃３
は、ダイ１２に載置した後、バーリング工具８によって
上記小孔４を中心にして押圧貫通して、パイプ部９を突
出形成する。この工程で＃３で用いるバーリング工具８
は、外径が小孔４よりも大きく、かつ、上記パイプ部９
の円筒部分に所定の肉厚が得られる寸法に設定され、先
端に至るに従って先細になるように形成されている。

【００１４】以上のように、ダイ１２に載置した後、バ
ーリング工具８を押圧貫通すると、肉移動工程＃２によ
って中央方向に移動すると共に突出した突出部７の肉が
徐々に先端方向に向けて移行するので、板材２の板厚に
対して２〜５倍の軸長ｈ１を有するパイプ部９が得られ
る。このとき、パイプ部９の軸長ｈ１を大きくした場合
は、パイプ部９の肉厚が薄くなり、軸長ｈ１を小さくし
た場合は肉厚を厚くすることができる。これは、バーリ
ング工具８の外形寸法とダイ１２に形成した穴１２ａの
内径寸法によって任意に設定できる。尚、上記ダイ１２
に形成した穴１２ａは、完成状態のパイプ部９の外形寸
法にほぼ等しい内径寸法に設定されている。従って、か
かるバーリング工程＃３においても前述した肉移動工程
＃２において用いたダイ１１を共用することができる。

【００１５】また、肉移動工程＃２において、押圧工具
５の先端面の中心に突軸５ａを形成すると、小孔４を中
心とした同心の凹陥部６と突出部７が形成でき、さら
に、次のバーリング工程＃３においても小孔４にバーリ
ング工具８が貫通し、中心が一致することから、パイプ
部９の円筒部分の肉厚が均一に形成できる特徴がある。
特に、パイプ部９の肉厚を０．１mm程度に薄くした場合
には、その特徴が発揮される。

【００１６】このように、板材２に突出形成したパイプ
部９は、次の切断工程＃４において切断される。即ち、
切断工程＃４は、パイプ部９の嵌合を許容する穴１３ａ
を有するダイ１３と、上記穴１３ａに嵌合する切断ポン
チ１４とを備え、穴１３ａにパイプ部９を嵌合した後、
切断ポンチ１４を板材２の一方面側（図示の上方）から
押圧してパイプ部９のほぼ基端部分を板材２から切り離
す。この結果、ダイ１３から図１に示したパイプ１が離
脱する。

【００１７】尚、ダイ１３の穴１３ａの内径は、肉移動
工程＃２及びバーリング工程＃３における各ダイの穴の
内径に等しく、それぞれがパイプ１の外形寸法にほぼ等
しいので、この切断工程＃４においても前述した肉移動
工程＃２において用いたダイ１１を共用することができ
る。また、パイプ１の形状は、円形の他に略四角形や三
角形等の多角形、或いは楕円形であってもよい。

【００１８】図３は、本発明のパイプの形成方法による
第２の方法を示している。第１の押圧工程＃１０とし
て、鉄、銅等々の金属板からなる板材２０の一面から押
圧工具２１により押圧して、一面に凹陥部２２を他面に
突出部２３を形成する。押圧工具２１は、先端面が平坦
な円柱状に形成され、この押圧工具２１の押圧によって
突出部２３は略円筒状に形成される。

【００１９】次の肉移動工程＃１１は、凹陥部２２の開
口周囲の肉量を寄せ集めて凹陥部２２の内方に向けて移
動させる工程である。この工程＃１１で用いるテーパ工
具２４は、外径寸法が上記突出部２３の外径寸法よりも
大きい円柱状に形成され、その先端面には、外周から中
央に至るに従って凹ませた略円錐状のテーパ面を有する
テーパ凹部２４ａが形成されている。このテーパ工具２
４を板材２０の凹陥部２２側から当接させて押圧する。
これにより、凹陥部２２の開口周囲の肉量が、テーパ凹
部２４ａによって抵抗のない中空部２５方向に寄せ集め
られ、中空部２５の開口側に移動して肉塊２６が形成さ
れると共に、突出部２３がさらに突出する。

【００２０】この肉移動工程＃１１を経た板材２０は、
次の平押し工程＃１２に移行する。平押し工程＃１２
は、外径寸法が突出部２３の外径寸法よりも大きく、か
つ先端面が平坦な円柱形状の平押し工具２７の端面を、
上記テーパ工具２４の押圧加工に重ねるように板材２０
の凹陥部２２側から当接させて押圧する。これにより、
中空部２５の開口側に形成された肉塊２６が、さらに中
空部２５の中心方向に移動すると共に、突出部２３方向
にも移動して中空部２５がさらに突出する。そして、平
押し工具２７の押圧によって凹陥部２２の周囲には平坦
な皿状の凹部２８が形成される。

【００２１】平押し工程＃１２を経た板材２０は、次の
穿孔工程＃１３において、穿孔工具２９により突出部２
３の底部に小孔２３ａを穿設する。穿孔工具２９は、先
端側が先細り状に形成されている。そして、穿孔工具２
９を突出部２３の底部に当接すると共に、押圧すること
により小径の小孔２３ａを突出部２３と同心に穿設され
る。なお、この小孔２３ａは、突出部２３と同心に高精
度に穿設することが望ましい。

【００２２】その後、バーリング工程＃１４に移行し、
外径寸法を前記押圧工具２１と同寸法に形成すると共
に、先端側に至るに従って細くなる略放物線状に形成し
たバーリング工具３０を中空部２５に挿入して押圧する
ことにより、小孔２３ａを貫通して筒状のパイプ部３１
を形成する。このとき、突出部２３の底部の肉がバーリ
ング工具３０によって延ばされるので、パイプ部３１の
高さＬ31を従来よりもより一層高く形成することができ
る。

【００２３】このように、板材２に突出形成したパイプ
部３１は、次の切断工程＃１５において切断される。即
ち、切断工程＃１５は、パイプ部３１の嵌合を許容する
穴３２ａを有するダイ３２と、穴３２ａに嵌合する切断
ポンチ３３とを備え、穴３２ａにパイプ部３１を嵌合し
た後、切断ポンチ３３を板材２０の一方面側（図示の上
方）から押圧してパイプ部３１のほぼ基端部分を板材２
０から切り離す。この結果、ダイ３２から図１に示した
パイプ１が離脱する。

【００２４】以上の第２の方法においても、穿孔工程＃
１３において小径の小孔２３ａを穿設していることか
ら、バーリング工具３０の中心が一致し、パイプ部３１
の円筒部分の肉厚が均一に形成できる。特に、パイプ部
３１の肉厚を薄くした場合に有効である。

【００２５】図４は、本発明にかかるパイプの形成方法
の第３の方法を示している。即ち、図４に示す形成方法
は、板材２０の他面から押圧するようにしたもので、図
４における第１の押圧工程は、前述した図３における第
１の押圧工程＃１１と同じであり、その説明を省略す
る。次の肉移動工程＃２１は、凹陥部２２の開口周囲の
肉量を寄せ集めて凹陥部２２の内方に向けて移動させる
工程である。この工程＃２１で用いる円筒テーパ工具４
０は、円筒状に形成され、内径寸法を突出部２３の挿入
を許容する寸法とし、先端面には、外周から中央に至る
に従って凹ませた略円錐状のテーパ部４０ａが形成され
ている。

【００２６】この円筒テーパ工具４０を上記第１の押圧
工程＃２１によって形成された突出部２３に挿入し、板
材２０の一面に先端面を平坦とした当接部材４１を押し
当てた状態で、凹陥部２２の周縁を他面側から当接させ
て押圧する。これにより、凹陥部２２の周縁の肉量が、
テーパ部４０ａによって抵抗の少ない中空部２５方向に
移動し、中空部２５の開口側に移動して肉塊２６を形成
する。このとき、突出部２３もさらに突出する。

【００２７】次に、平押し工程＃２２において、当接部
材４２を押し当てた状態で、先端側の端面が平坦で内径
寸法を突出部２３の挿入を許容するように設定した円筒
状の平押し工具４３により、凹陥部２２の他面側の周囲
をさらに押圧し、押圧部分の肉量をさらに凹陥部２２の
中空部２５方向に移動すると共に、突出部２３をさらに
突出させる。このとき、突出部２３の周囲の他面側に
は、環状の凹所２８が形成される。

【００２８】平押し工程＃２２を経た板材２０は、図４
における穿孔工程＃２３において、穿孔工具４４によ
り、突出部２３の底部に当接して押圧し、底部に小孔２
３ａを穿設する。なお、この小孔２３ａは突出部２３と
同心の位置に精度良く穿設することが望ましい。

【００２９】その後、バーリング工程＃２４に移行し、
バーリング工具４５を中空部２５に挿入して押圧するこ
とにより、バーリング工具４５が小孔２３ａを貫通して
筒状のパイプ部４６を形成する。このとき、突出部２３
の底部の肉がバーリング工具４５によって延ばされるの
で、パイプ部４６の高さＬ46を一層高く形成することが
できる。

【００３０】このように、板材２０に突出形成したパイ
プ部４６は、図３に示した切断工程＃１５において切断
される。即ち、パイプ部４６を穴３２ａに嵌合した後、
切断ポンチ３３を板材２０の一方面側から押圧してパイ
プ部４６のほぼ基端部分を切り離すことにより、ダイ３
２から図１に示したパイプ１を離脱させる。

【００３１】図５は、図３に示した第１の押圧工程＃１
０に使用する押圧工具２１の変形例を示し、（Ａ）は先
端を半球状に形成した例である。また、（Ｂ）は先端が
平坦でこの先端からテーパ状に拡開する形状に形成した
例である。前述した各形成方法に、これら押圧工具を使
用しても同様に、従来よりも長尺のパイプ部を形成する
ことができる。

【００３２】図６は、本発明にかかるパイプの形成方法
の第４の方法を示している。第１の押圧工程＃３０とし
て、鉄、銅等々の金属板からなる板材５０の一面から先
端が平坦でこの先端からテーパ状に拡開する形状の第１
の工具５１を、その一面から押圧して、片面に凹陥部５
２を形成すると共に他面に突出部５３を形成する。

【００３３】次に、肉移動工程＃３１として、第１の押
圧工程を経た板材５０に、外径寸法ａが前記突出部５３
の外径ｂよりも大きい円柱形状の肉移動工具５４の端面
５４ａを前記凹陥部５２側から当接させて押圧し、板材
５０の片面に凹所５０ａを形成する。この結果、肉移動
工具５４の押圧により、押された凹所５０ａ部分の肉量
が抵抗のない中空部５５に移動しながら突出部５３に移
動し、突出部５３がさらに突出する。また、

【００３４】続いて、第２の押圧工程＃３２として、肉
移動工程＃３１を経た板材５０に、第１の工具５１を凹
陥部５２側から再度押圧し、突出部５３に高さを加え
る。ここまでの工程を経ることによって、板材５０の板
厚の２倍以上の高さを有する突出部５３を形成すること
ができる。

【００３５】次に、穿孔工程＃３３として、第３工程を
経た板材５０に細径の棒状部分を有する穿孔工具５６を
凹陥部５２側から貫通させることにより、突出部５３の
先端を打ち抜いて小孔５７を穿設する。なお、この小孔
５７は、突出部５３の先端の中心に高精度に位置決めし
て穿設することが望ましい。

【００３６】さらに、穿孔工程＃３３を経た板材５０に
対し、バーリング工程＃３４として穿孔工具５６の棒状
部分よりも太い外径の棒状部分を有するバーリング工具
５８を開口側から貫通させることにより、小孔５７の拡
径を行なう。このバーリング工程＃３４を経ることによ
り、中空な筒状のパイプ部５９が形成される。なお、こ
れらの工程は一連の順送り加工で行なってもよいし、単
発加工で行なってもよい。このように成形されたパイプ
部５９の高さは、板材５０の板厚に対して２倍から５倍
の寸法に形成することができる。

【００３７】その後、切断工程＃３５により、板材５０
に突出形成したパイプ部５９を切断する。即ち、図２に
示した切断工程＃４と同様に、パイプ部５９をダイ１３
に形成した穴１３ａに嵌合した後、切断ポンチ９を板材
５０の一方面側から押圧してパイプ部５９のほぼ基端部
分を切り離すことにより、ダイ１３から図１に示したパ
イプ１を離脱させる。

【００３８】以上説明した実施態様においても、突出部
５３の先端の同心の小孔５７を高精度に位置決めして穿
設すると、バーリング工程＃３４において、小孔５７に
バーリング工具５８が貫通するときに中心を一致させる
ことができ、この結果、パイプ部５９の円筒部分の肉厚
を均一に形成できる。

【００３９】図７は、切断工程の他の実施態様を示すも
ので、前述した第１乃至第４の各方法に適用可能であ
る。この他の切断工程を第４の方法に適用して説明する
と、切断工程＃３５は、板材５０に突出形成したパイプ
部５９をカッター６０によって切断する。即ち、板材５
０を適宜の手段により固定し、パイプ部５９の基端部分
を回転するカッター６０を図示左方法に移動しながらパ
イプ部５９のほぼ基端部分を板材５０から切り離して図
１に示したパイプ１を離脱させる。

【００４０】図８は、前述した各方法におけるバーリン
グ工程及び切断工程を１回で施した実施態様を示してい
る。この実施態様を前述した第４の方法について説明す
る。即ち、ポンチ９０は、先端側が図６におけるバーリ
ング工程＃３４のバーリング工具５８と同様の寸法に形
成したバーリング部９０ａと、このバーリング部９０ａ
よりも後端側に切断工程＃３５の切断工具９と同様の寸
法に形成した切断部９０ｂが一体に形成されている。

【００４１】そして、図６におけるバーリング工程＃３
４と同様に、穿孔工程＃３３を経た板材５０に対し、先
ず、パンチ９０のバーリング部９０ａを開口側から貫通
させて小孔５７の拡径を行い、中空な筒状のパイプ部５
９が形成する。その後さらにパンチ９０を進行させる
と、切断部９０ｂがパイプ部５９のほぼ基端部分を押圧
して切り離すことにより、ダイ１３から図１に示したパ
イプ１を離脱させる。このようなパンチ９０を使用する
ことにより、１回の押圧によりバーリング工程及び切断
工程を施すことができるので、工程が短縮される特徴が
ある。以上説明したパンチ９０は、前述した第１乃至第
３の各方法においても適用可能である。

【００４２】以上、本発明を実施態様に基づき具体的に
説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である
ことは言うまでもない。例えば、パイプを円筒状ではな
く、略四角形等の多角形、或いは楕円形に形成してもよ
い。また、パイプの中間部や先端部分等に追加工を施し
て各種の用途に適するように任意に変形してもよい。こ
の変形例としては、バーリング工程において、先端部を
平坦や半球状等に形成したバーリング工具により中空部
に挿入し、所定に深さまで貫通することなく押圧するこ
とにより、パイプの先端を有底状に形成しても良い。さ
らに、上記各実施態様は、板材に対して１つのパイプを
形成する例を示したが、板材に複数個のパイプを個々に
または同時に形成するようにしてもよいことは勿論であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるパイプ
の成方法によれば、肉移動工程により凹陥部の肉量を押
圧工具の先端中央方向に移動し、さらに、穿設工程によ
り同心の小孔を穿設した後、小孔にバーリング工具を挿
入すると共に、上記肉量をパイプ部の高さ方向等に延伸
させるので、板材から高精度のパイプを容易に形成する
ことができ、しかも、パイプの肉厚を比較的薄くするこ
とができる。また、肉移動工程により肉量をパイプ部方
向に移動させるので、比較的長尺のパイプが容易に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるパイプの形態を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明によるパイプの形成方法の第１の方法を
示す工程図である。

【図３】本発明によるパイプの形成方法の第２の方法を
示す工程図である。

【図４】本発明によるパイプの形成方法の第３の方法を
示す工程図である。

【図５】第１の押圧工程＃１０に使用する押圧工具の変
形例を示す断面図である。

【図６】本発明によるパイプの形成方法の第４の方法を
示す工程図である。

【図７】切断工程の他の実施態様を示す断面図である。

【図８】バーリング工程及び切断工程の他の実施態様を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ パイプ ２ 板材 ３ パンチ ４ 小孔 ５ 押圧工具 ６ 凹陥部 ７ 突出部 ８ バーリング工具 ９ パイプ部 １４ 切断ポンチ ＃１ 穿設工程 ＃２ 肉移動工程 ＃３ バーリング工程 ＃４ 切断工程

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材の一方面に押圧工具により押圧して
   凹陥部を形成すると共に上記凹陥部の肉量を上記押圧工
   具の先端中央方向に移動する肉移動工程と、上記押圧工
   具より小径のパンチにより上記凹陥部と同心の小孔を穿
   設する穿設工程と、上記押圧工具の先端中央方向に移動
   した肉量を先端方向に移行しながらパイプ部を突出形成
   するパイプ形成工程と、上記パイプ部のほぼ基端部分を
   上記板材から切り離す切断工程とを少なくとも備え、上
   記肉移動工程により移動した肉量をパイプの先端に移行
   させることにより、上記板材の板厚よりも高い寸法のパ
   イプを形成することを特徴とするパイプの形成方法。
2. 【請求項２】 パイプ形成工程は、小孔内にバーリング
   工具を挿入して押圧することにより上記板材の他方面側
   にパイプ部を突出形成する請求項１に記載のパイプの形
   成方法。
3. 【請求項３】 切断工程は、パイプ部の嵌合を許容する
   穴を有するダイと、上記穴に嵌合する切断ポンチとを備
   え、上記穴にパイプ部の嵌合した後、上記切断ポンチを
   上記板材の一方面側から押圧して上記パイプ部のほぼ基
   端部分を上記板材から切り離す請求項１に記載のパイプ
   の形成方法。