JP2000326030A - 中空部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空部材を板材から、主に塑性加工と溶接を用
いて信頼性が高く、かつ安価に製作する製作方法及び製
作する装置。 【解決手段】板材をプレス加工と溶接で最終的に中空部
材を製作する方法において、雄型と雌型のいずれか一方
が金属等の剛体金型で、他方がリテーナに収納したゴム
等の弾性体でプレス加工した塑性成形品を用いて、溶接
等で接合して中空部材を製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板材のプレス加工
品を溶接等で接合して中空部材を製作する製作方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来中空部材は、ロストワックス法等の
鋳造を用いて製作されていた。例えば、蒸気タービン用
ノズル翼は、特開平5−263605 号公報に示されるように
消失模型を用いた精密鋳造によって製作されていた。別
の方法として、プレス加工と溶接を用いて製作されてい
た。例えば、前記ノズル翼は、特開平10−339107号公報
に示されるように、１枚の板材を雄型，雌型両方とも金
型を用いたプレス加工と溶接を用いて製作されていた。

【０００３】一方、配管部品は、２枚の板材をそれぞれ
雄雌両方とも金型を用いたプレス加工で成形し、前記プ
レス加工した成形品をトリミング加工した後、突合せ溶
接で製作されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の製造法で中空部
材を製作する場合、特にプレス加工の工程では、雄型及
び雌型は金属等の剛体金型を用いていた。また、何工程
かのプレス加工を行う場合、それに応じた個数の雄金型
及び雌金型が必要で、金型費が高価になり、製品コスト
が上昇する欠点があった。

【０００５】一方、鋳造法はバッチ処理でかつ段取り時
間が長いため、量産性に劣る欠点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するため、プレス加工の工程において、雄型
及び雌型のいずれか一方をゴム等の弾性体にしたことを
特徴とする。すなわち、ゴム等の弾性体の型の加工面
は、製品形状に加工されたものではなく、単なる平面と
なっている。この状態で、素材板に剛体の型を押付けて
塑性加工で成形する。したがって、本方法による金型費
は雄金型或いは雌金型の一方だけの製作で済むため、雄
金型及び雌金型１対を製作していた従来の型費のほぼ1/
2 で済む。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図１５を用いて説
明する。

【０００８】中空部材の一例として円管を例にとって、
図１〜図５を用いて本発明の実施例を説明する。図２は
本発明の加工前の状況を示している。すなわち、主リテ
ーナ３内に収納したウレタンゴム等の弾性体２の上に円
管の材料１の素材板を置き、その上から芯金型４と芯金
型４を押込むためのプレス用治具５を設置する。ここで
は、プレス装置は図示しない。図３は加工途中（第１次
加工）の状況を示した本発明の一実施例である。

【０００９】すなわち、プレス装置によりＦ１の荷重を
芯金型４に負荷し、円管の材料１の素材が曲げられてプ
レス用治具５に干渉しない程度に下型のウレタンゴム等
の弾性体２に十分押込み、円管の材料1の素材を芯金型
４に巻き付ける。

【００１０】図４は加工途中（第２次加工）の状況を示
した本発明の一実施例である。ここでは、上記で途中ま
で加工した円管の材料１の素材を半製品の円管とする加
工の工程を示す。すなわち、上型の方にウレタンゴム等
の弾性体７を収納した副リテーナ６を配置する。途中ま
で加工した円管の材料１は左右対称のため、ウレタンゴ
ム等の弾性体７を収納した副リテーナ６も左右にそれぞ
れ配置する。また、円管の材料１及び芯金型４を保持で
きるように、それぞれの副リテーナ６に荷重Ｆ２を負荷
して、プレス用治具５を外す準備をする。ここでは、副
リテーナ６に荷重を負荷及び移動させる駆動装置は図示
しない。

【００１１】図５は加工途中（第２次加工）の状況を示
した本発明の一実施例である。ここでは、プレス用治具
５を外した状況を示す。副リテーナ６に荷重Ｆ３を負荷
し、円管の材料１の開きを閉じるように加工する。図１
は円管のプレス加工工程の最終状況を示している。副リ
テーナ６に荷重Ｆ４を負荷し、円管の材料１を閉じさせ
る。

【００１２】この後、副リテーナ６に負荷している荷重
を除荷し、円管の材料１を取出すために副リテーナ６を
外側に移動させる。次に、円管の材料を取出し、内部の
芯金型も外した状態で、円管の材料のつなぎ目を溶接し
て、本来の円管に仕上げる。なお、ここでは、前記溶接
工程は図示しない。

【００１３】このように、金型は芯金型４の１個で済む
ため、型費が安価になる。また、加工も連続にできるた
め量産性に優れる。さらに、素材の板材に絶えずウレタ
ン等の弾性体２及び７による面圧が負荷されるため、し
わの発生は抑制される。

【００１４】中空翼の加工を図６〜図１１を用いて説明
する。図６は加工対象の中空翼の材料８（溶接前の半製
品）を示している。同図に示したようにこの中空翼は、
１枚の板材から複雑な３次元形状に、塑性加工によって
製作されている。さらに詳細に記述すると、この中空翼
は形状的に凹形状部分８ａ、小さな曲率半径を有する凸
形状部分８ｃ及び大きな曲率半径を有する凸形状部分８
ｂからなっている。

【００１５】図７は加工途中（第１次加工）の状況を示
した本発明の一実施例である。すなわち、中空翼の材料
８の素材板にプレス用治具１０を具備した翼形の芯金型
９にプレス装置（図示せず）により荷重Ｇ１を負荷し
て、プレス用治具１０あるいは翼形の芯金型９に干渉し
ない程度に下型の主リテーナ３に収納されたウレタンゴ
ム等の弾性体２に押込み、中空翼の小さな曲率半径を有
する凸形状部分８ｃを限界まで加工する。

【００１６】また、この装置上方にはウレタンゴム等の
弾性体７を収納した副リテーナ６を左右に備えている。
左右のウレタンゴム等の弾性体７及び副リテーナ６の形
状は必ずしも対称でなくてもよい。また、ここでは、副
リテーナ６に荷重を負荷及び移動させる駆動装置は図示
しない。

【００１７】図８は第２次加工の状況を示している。す
なわち、プレス用治具１０を翼形の金型の穴９ａから外
した状態で、副リテーナ６の左右に荷重をそれぞれＧ２
及びＧ２′を負荷して、ここでは主に中空翼の凹形状部
分８ａ及び大きな曲率半径を有する凸形状部分８ｂを成
形し、中空翼の材料８を翼形の金型９の形状に加工す
る。

【００１８】このように、金型は芯金型９の１個で済
み、型費が安価になる。また。加工も連続で行え、量産
性に優れる。さらに、素材の板材に絶えずウレタン等の
弾性体２及び７による面圧が負荷されるため、しわの発
生は抑制される。

【００１９】一方、中空翼の別の加工例を以下に示す。
図９は、第１次加工の状況を示しており、主リテーナ３
に収納したウレタンゴム等の弾性体２に中空翼の材料８
の素材板を、少なくとも中空翼の半面、ここでは凹形状
の半面８ａ及び小さな曲率半径を有する凸形状部分８ｃ
を持つポンチ１１で押込み、凹形状の半面８ａ及び小さ
な曲率半径を有する凸形状部分８ｃを加工する。ここで
は、中空翼の材料８の素材板を押込むポンチ１１に荷重
Ｇ３を負荷するプレス装置は図示しない。

【００２０】図１０は第２次加工の状況を示している。
すなわち、金型１３の上に１次加工で成形した中空翼の
材料８を置き、該中空翼の材料８の内部に翼形の芯金型
１２を挿入し、加工の準備とする。この状態で、上方か
らウレタンゴム等の弾性体２を収納した主リテーナ３を
下降させ、未加工の大きな曲率半径を有する凸形状部分
８ｂを成形すると同時に、全体形状の整形を行う。図１
１は、２次加工の最終状態を示しており、主リテーナ３
にはプレス装置（図示せず）より荷重Ｇ４を負荷して、
板材を所定の中空翼の形状に加工する。

【００２１】このように、前記加工（図６〜図８）に比
べて金型が１個増えるが、この場合芯金型１２の損傷が
ないため、芯金型１２が長期間使用でき、結果的に型費
が安価になる。また、素材の板材に絶えずウレタン等の
弾性体２による面圧が負荷されるため、しわの発生は抑
制される。

【００２２】なお、図８及び図１１に示した中空翼の材
料８は芯金型９及び１２を外し、溶接等で中空翼の半製
品とするが、この工程は図示しない。

【００２３】配管部品の加工を図１２〜図１５を用いて
説明する。図１２は本発明の対象とする配管部品１４
で、一方の端部が円形断面で他方の端部が矩形断面を
し、さらに長手方向２次元形状に曲げられた管を示して
いる。該配管部品１４は２枚の板材から製作されてお
り、上面材１４ａ及び下面材１４ｂを溶接で中空部材
（溶接線１４ｃ）に加工している。

【００２４】図１３は配管部材の上面材１４ａを加工す
る前の状況を示している。すなわち、上面材１４ａ用金
型１６上に上面材１４ａの材料１５の素材板を置き、加
工するために上方から下降させるウレタンゴム等の弾性
体２を収納した主リテーナ３を配設している。この主リ
テーナ３を駆動及び材料１５に荷重を負荷する駆動装置
は図示しない。

【００２５】図１４は上面材を加工している状況を示し
ている。駆動装置（図示せず）より荷重Ｈ１を負荷して
上面材１４ａの材料１５を所定形状に成形する。図１５
はプレス加工を終了した状況を示しており、主リテーナ
３を上昇させ、所定形状に成形した上面材１４ａの材料
１５を取出せるようにしている。一方、下面材１４ｂの
成形も上面材１４ａの成形と同様にして加工する。

【００２６】このように、金型は上面材１４ａ用及び下
面材１４ｂ用のそれぞれ１個で済み、型費が安価にな
る。また、素材の板材に絶えずウレタン等の弾性体２に
よる面圧が負荷されるため、しわの発生は抑制される。

【００２７】なお、この後主な工程として、トリミング
工程，溶接工程を経て配管部材を得るが、ここでは図示
しない。

【００２８】

【発明の効果】本発明では、中空部材の製作において、
板材をプレス加工で成形し、この成形品を用いて溶接で
中空に仕上げている。このプレス加工において、雄型或
いは雌型のいずれか一方にゴム等の弾性体ブロックを用
いたプレス加工を行うことを特徴としている。

【００２９】したがって、従来行っていた雄型，雌型両
方ともに金型を用いるプレス加工に比べて、雄型，雌型
いずれか一方がゴム等の弾性体のブロックで済むため、
型費が大幅に安価になる。

【００３０】また、プレス加工の雄型，雌型いずれか一
方にゴム等の弾性体を用いるため、加工傷が非常に少な
く、素材の板材に絶えずウレタン等の弾性体２及び７に
よる面圧が負荷されるため、しわの発生は抑制され、高
品質の成形品が得られる。

【００３１】さらに、バッチ処理する鋳造を用いないた
め、連続的に成形加工が行え、量産性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で中空部材のプレス加工を示
す断面図。

【図２】本発明の一実施例で加工前を示す断面図。

【図３】本発明の一実施例で第１次加工を示す断面図。

【図４】本発明の一実施例で第２次加工前を示す断面
図。

【図５】本発明の一実施例で第２次加工中を示す断面
図。

【図６】本発明の中空翼の一例を示す斜視図。

【図７】本発明の一実施例で第１次加工を示す断面図。

【図８】本発明の一実施例で第２次加工を示す断面図。

【図９】本発明の別の一実施例で第１次加工を示す断面
図。

【図１０】本発明の別の一実施例で第２次加工前を示す
断面図。

【図１１】本発明の別の一実施例で第２次加工を示す断
面図。

【図１２】本発明の配管部品の一例を示す斜視図。

【図１３】本発明の一実施例で加工前を示す一部断面に
表わした斜視図。

【図１４】本発明の一実施例で加工中を示す一部断面に
表わした斜視図。

【図１５】本発明の一実施例で加工後を示す斜視図。

【符号の説明】

１…円管の材料、２…ウレタンゴム等の弾性体、３…主
リテーナ、４…芯金型。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 武雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 松浦 剛 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Ｆターム(参考） 4E063 AA01 BA01 CA12 DA11 MA01 MA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板材を素材にして主にプレス加工と溶接で
   中空部材を製作する方法において、雄型と雌型のいずれ
   か一方が金属等の剛体金型で、他方がリテーナに収納し
   たゴム等の弾性体の板材或いは板材を重ね合せたブロッ
   クを用いたプレス加工の第１次加工で素材板を概略加工
   し、さらに、前記プレス加工の第２次加工で金型の形状
   に精密成形した塑性加工成形品を用いて、溶接等で接合
   して中空部材を製作することを特徴とする中空部材の製
   造方法。