JP2003225724A

JP2003225724A - 管体成形方法

Info

Publication number: JP2003225724A
Application number: JP2002057311A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Omori; 鉄而大森; Yoshiki Tanaka; 芳樹田中; Takayuki Yoshida; 隆行吉田; Tadashi Tanaka; 規田中
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】加工時間を短縮することができると共に、品質
の向上を図ることができる管体成形方法を得る。【解決手段】板材から管体１の展開形状に応じた輪郭の
板状素材を切り取り、板状素材を絞り加工により大径筒
部２とテーパ筒部４との周廻りの一部を成形すると共
に、他を平坦縁部として残す。次に、両側の平坦縁部を
立ち上げた後に内側に丸めて両平坦縁部の端同士を突き
合わせ大径筒部２とテーパ筒部４とを成形する。続い
て、突合せ箇所３０を溶接してから、テーパ筒部４の小
径側に小径筒部６をスピニング加工により成形する。ま
た、絞り加工後に、外周をトリミングする。更に、両平
坦縁部の端同士を突き合わせる際に、端を切欠整形す
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、大径筒部と小径筒
部とをテーパ筒部で連接した管体を成形する管体成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両のコンバータやマフラに
用いられる管体を成形する方法として、特開平１１−１
４７１３８号公報や特開平１１−１５１５３５号公報に
あるように、金属管の端部にロールを押し当ててスピニ
ング加工する際に、管軸とロールの公転軸とを偏芯した
状態で、あるいは、偏角した状態でスピニング加工して
縮径部を成形する成形方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の方法では、縮径部を成形する際に、ロールを公
転させながら金属管の外周に押し当てる。そして、ロー
ルを金属管の軸方向に移動して縮径させる工程を複数回
繰り返して実行することにより、縮径部が成形されるの
で、加工に長時間を要するという問題があった。また、
繰り返しロールを金属管の外周に押し当てながら移動さ
せるので、金属管表面の肌荒れが生じやすいという問題
もあった。

【０００４】本発明の課題は、加工時間を短縮すること
ができると共に、品質の向上を図ることができる管体成
形方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、大径筒部と小径筒部とをテーパ筒部で連接した管体
を成形する管体成形方法において、板材から前記管体の
展開形状に応じた輪郭の板状素材を切り取る切断工程
と、前記板状素材を絞り加工により前記大径筒部と前記
テーパ筒部との半形状を成形する絞り工程と、内側に丸
めて端同士を突き合わせ前記大径筒部と前記テーパ筒部
とを成形する曲げ工程と、突合せ箇所を溶接する溶接工
程と、前記テーパ筒部の小径側に前記小径筒部を成形す
る成形工程とを有することを特徴とする管体成形方法が
それである。

【０００６】前記絞り工程は、前記板状素材を絞り加工
により前記大径筒部と前記テーパ筒部との周廻りの一部
の半形状に成形すると共に、他を平坦縁部として残し、
前記曲げ工程は、両側の前記平坦縁部を立ち上げた後に
内側に丸めて前記両平坦縁部の端同士を突き合わせ前記
大径筒部と前記テーパ筒部とを成形してもよい。あるい
は、前記絞り工程は、前記板状素材を絞り加工により前
記大径筒部と前記テーパ筒部とを軸方向に沿った２つ割
の半形状に成形してもよい。

【０００７】前記絞り工程終了後に、外周をトリミング
するトリム工程を設けてもよい。また、前記曲げ工程
で、前記両平坦縁部の端同士を突き合わせる際に、端を
切欠整形する切欠工程を設けてもよい。更に、前記成形
工程は、スピニング加工により前記小径筒部を成形する
ようにしてもよい。前記成形工程は、前記大径筒部に対
して偏芯した前記小径筒部を成形するようにしてもよ
い。あるいは、前記成形工程は、前記大径筒部に対して
偏角した前記小径筒部を成形するようにしてもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１は管体
で、管体１は大径筒部２とテーパ筒部４と小径筒部６と
を備え、大径筒部２と小径筒部６とはテーパ筒部４によ
り連接されている。本実施形態では、図１（ロ）に示す
ように、大径筒部２の軸方向中心Ｃ２と小径筒部６の軸
方向中心Ｃ６とは、所定の角度をなすように偏角して成
形されている。

【０００９】また、図１（イ）に示すように、大径筒部
２の軸方向中心Ｃ２と小径筒部６の軸方向中心Ｃ６と
が、所定量偏芯して成形されている。テーパ筒部４は、
偏角・偏芯している大径筒部２と小径筒部６とを連接す
るように成形されている。このような管体１は、車両用
のマフラやコンバータ等に用いられる。

【００１０】この管体１は、まず、図２（イ）に示すよ
うに、板材１０から管体１の展開形状に応じた輪郭の板
状素材１１を切り取る（切断工程）。この輪郭形状は、
図面上での展開形状に基づいて決定、あるいは、試験成
形等により決定すればよい。切断工程では、板材１０
に、輪郭形状に応じた不要な箇所に切欠１０ａを形成し
てから板状素材１１を切断するようにするとよい。

【００１１】次に、図２（ロ）に示すように、大径筒部
２とテーパ筒部４との一部を板状素材１１を絞り加工し
て成形する。絞り加工では、図５に示すように、大径筒
部２の周廻りの下側一部２ａとテーパ筒部４の周廻りの
下側一部４ａとの半形状を傾斜させた状態で成形する。

【００１２】即ち、図５（イ）に示すように、大径筒部
２とそれに連接するテーパ筒部４との角部１ａが下側と
なるように、図中矢印で示す方向から絞り加工する。ま
た、絞り加工する際には、大径筒部２の一部２ａとテー
パ筒部４の一部４ａとの両側に平坦縁部１２が残され
る。また、本実施形態では、小径筒部６の周廻りの一部
６ａも同時に絞り加工される。

【００１３】次に、本実施形態では、図２（ハ）に示す
ように、外周をトリミングして、絞り加工時に生じた不
整形状を整える（トリム工程）。トリム工程では、ま
ず、幅方向の端部１２ａをトリミングしてから、軸方向
の端部１２ｂをトリミングするようにするとよい。

【００１４】続いて、図３（ニ）に示すように、両側の
平坦縁部１２を立ち上げる曲げ加工を行う。この曲げ加
工では、絞り加工した大径筒部２とテーパ筒部４とを型
１４に押し込んで、ほぼ直角に折曲げる。その際、図５
（イ）に矢印で示すように、角部１ａを下側にして、型
１４に押し込んで曲げ加工する。

【００１５】次に、図３（ホ）に示すように、カム曲げ
機構１６を用いて、芯金１８に平坦縁部１２を巻き付け
るようにして曲げ加工する。カム曲げ機構１６により、
芯金１８の両側から平坦縁部１２に曲げ型１３ａ，１３
ｂを押し付け、両平坦縁部１２を内側に丸めて両平坦縁
部１２の端同士を対向させる。

【００１６】その際、図５（ロ）に示すように、大径筒
部２の軸方向中心Ｃ２と芯金１８が平行となるように挿
入し、この軸方向中心Ｃ２の廻りに巻き付けるように両
平坦縁部１２を丸める。尚、この曲げ加工は、カム曲げ
機構１６を用いた場合に限らず、他の方法でもよい。

【００１７】続いて、図３（ヘ）に示すように、対向し
た両平坦縁部１２の端同士を切り欠いて、端同士を突合
せやすいように整形する（切欠工程）。その際、大径筒
部２とテーパ筒部４との内側に挿入した芯金１８に形成
した溝２２に向かって切断型２４を下降させて、切り欠
く。

【００１８】次に、図４（ト）に示すように、大径筒部
２とテーパ筒部４との内側に芯金２６を挿入し、雌型２
８を大径筒部２とテーパ筒部４とに押し付けて、両平坦
縁部１２の両端同士を突き合わせる曲げ加工を行う（曲
げ工程）。次に、図４（チ）に示すように、この突合せ
箇所３０をＴＩＧ溶接する（溶接工程）。尚、ＴＩＧ溶
接に限らず、レーザ溶接、プラズマ溶接であってもよ
い。また、溶接終了後、必要に応じて熱処理を行っても
よい。

【００１９】これにより、図６（イ）（ロ）に示すよう
に、大径筒部２とテーパ筒部４とは一方の側は傾斜した
状態で角部１ａを介して連接され、他方の側は直線的に
連接されて、一次素管３２が成形される。即ち、曲げ工
程において、板状素材１１を絞り加工して、大径筒部２
の周廻りの一部２ａとテーパ筒部４の周廻りの一部４ａ
とを傾斜した状態で、角部１ａ側を成形する。そして、
残った両側の平坦縁部１２を内側に丸めて、両平坦縁部
１２の端同士を突き合わせる。

【００２０】本実施形態では、図６（イ）に示すよう
に、一次素管３２の正面側から見た場合には、後述する
小径筒部６が大径筒部２に対して偏芯しているので、そ
れに応じて、突合せ箇所３０も屈曲しているが、図６
（ロ）に示すように、一次素管３２の底面側から見た場
合には、大径筒部２とテーパ筒部４との突合せ箇所３０
は直線状になる。

【００２１】一次素管３２を形成する際に、突合せ箇所
３０が直線的になるように、テーパ筒部４の形状を決定
すれば、曲げ工程において、平坦縁部１２を突き合わせ
ることができるようになる。また、その際、テーパ筒部
４の小径側が、小径筒部６と同芯上に成形されるように
決定すれば、後述する成形工程でのローラの公転中心が
小径筒部６の軸方向中心Ｃ６と一致させることができ
る。また、本実施形態では、突合せ箇所３０が平坦にな
るので、溶接工程での溶接作業が容易になる。

【００２２】次に、この一次素管３２に小径筒部６を成
形する（成形工程）。成形に際しては、図４（リ）に示
すように、ローラ３４を押し当てて、スピニング加工に
より、テーパ筒部４の小径側に小径筒部６を成形する。
その際、ローラ３４は、小径筒部６の廻りに公転させ、
その公転中心は小径筒部６の軸方向中心Ｃ６と一致させ
る。

【００２３】本実施形態では、図６に示すように、一次
素管３２を成形時に、小径筒部６の一部概略形状が成形
されており、この小径筒部６をスピニング加工により最
終的に成形する。その際、テーパ筒部４の突合せ箇所３
０側の一部がスピニング加工されると共に、小径筒部６
の全周がスピニング加工される。従って、スピニング加
工により、小径筒部６を加工するが、テーパ筒部４が既
に形成されているので、小径筒部６を成形するための加
工量は少なく、短時間でスピニング加工することができ
る。

【００２４】前述した実施形態では、偏角・偏芯した小
径筒部６を成形する場合を例としたが、偏角のみの小径
筒部６、あるいは、偏芯のみの小径筒部６を成形する場
合も同様である。例えば、図７に示すように、大径筒部
５２と小径筒部５６とが偏芯した管体５１を成形する場
合でも、図８に示すように、一次素管６２は、突合せ箇
所６４が一直線に成形される。

【００２５】即ち、一次素管６２を成形する際に、突合
せ箇所６４が直線的になるようにテーパ筒部５４の形状
を決定すればよい。また、その際、テーパ筒部５４の小
径側が、小径筒部５６と同芯上に成形されるように決定
すればよい。これにより、次の成形工程でのスピニング
加工の際に、ローラの公転中心を小径筒部５６の軸方向
中心Ｃ６と一致させることができる。そして、スピニン
グ加工により、小径筒部５６を成形する。スピニング加
工では、図示しないローラが小径筒部５６の軸方向中心
Ｃ６の廻りに公転される。この際、テーパ筒部５４の小
径筒部５６側も同時にスピニング加工される。

【００２６】次に、前述した実施形態と異なる第２実施
形態について図９〜１２によって説明する。本第２実施
形態では、管体１０１は前述したと同様に大径筒部１０
２とテーパ筒部１０４と小径筒部１０６とを備え、大径
筒部１０２と小径筒部１０６とはテーパ筒部１０４によ
り連接されている。本第２実施形態では、図９（ロ）に
示すように、大径筒部１０２の軸方向中心Ｃ２と小径筒
部１０６の軸方向中心Ｃ６とは、所定の角度をなすよう
に偏角して成形されている。また、前述した実施形態と
は異なり、図９（イ）に示すように、大径筒部１０２の
軸方向中心Ｃ２と小径筒部１０６の軸方向中心Ｃ６と
は、偏芯することなく同一平面上にある。

【００２７】この管体１０１の成形の際には、まず、図
１０（イ）に示すように、板材１０から管体１の展開形
状に応じた輪郭の板状素材１１を切り取る（切断工
程）。次に、図１０（ロ）に示すように、大径筒部１０
２とテーパ筒部１０４とを軸方向に沿った２つ割の半形
状に板状素材１１を絞り加工して成形する。絞り加工で
は、次の曲げ工程での曲げラインが直線となるように絞
り加工する。

【００２８】即ち、２つ割形状に絞り加工する際に、曲
げラインに沿って内側に丸めると、端同士が突き合わさ
れる大径半筒部１０２ａ，１０２ｂとテーパ半筒部１０
４ａ，１０４ｂとが成形されるように、２つ割の半形状
にする。本実施形態では、小径筒部１０６の一部１０６
ａ，１０６ｂも同時に絞り加工される。

【００２９】次に、本第２実施形態では、図１０（ロ）
に示すように、外周をトリミングして、絞り加工時に生
じた不整形状を整える（トリム工程）。続いて、図１０
（ハ）に示すように、周囲の端に残っている反り部１０
７を内側に曲げて、端同士を突き合わせることができる
ように整形する。また、図１０（ニ）に示すように、大
径筒部１０２とテーパ筒部１０４との角部１０８を切り
欠いて整形する。

【００３０】次に、図１０（ホ）に矢印で示すように、
芯金１１０の廻りに内側に丸めて端同士を突き合わせて
大径筒部１０２とテーパ筒部１０４とを成形する（曲げ
工程）。続いて、図１０（ヘ）に示すように、この突合
せ箇所１３０をＴＩＧ溶接する（溶接工程）。

【００３１】これにより、図１２（イ）（ロ）に示すよ
うに、大径筒部１０２とテーパ筒部１０４とが連接され
た一次素管１３２が成形される。次に、この一次素管１
３２に小径筒部１０６を成形する（成形工程）。成形に
際しては、前述した図４（リ）に示す場合と同様に、ロ
ーラ３４を押し当てて、スピニング加工により、テーパ
筒部１０４の小径側に小径筒部１０６を成形する。その
際、ローラ３４は、小径筒部１０６の廻りに公転させ、
その公転中心は小径筒部１０６の軸方向中心Ｃ６と一致
させる。

【００３２】本実施形態では、図１２に示すように、一
次素管１３２を成形時に、小径筒部１０６の一部概略形
状が成形されており、この小径筒部１０６をスピニング
加工により最終的に成形する。その際、テーパ筒部１０
４の一部がスピニング加工されると共に、小径筒部１０
６の全周がスピニング加工される。従って、スピニング
加工により、小径筒部１０６を加工するが、テーパ筒部
１０４が既に形成されているので、小径筒部１０６を成
形するための加工量は少なく、短時間でスピニング加工
することができる。

【００３３】前述した実施形態では、偏角した小径筒部
１０６を成形する場合を例としたが、前述した図７，図
８に示す偏芯のみの小径筒部６を成形する場合も同様に
実施可能である。即ち、一次素管１３２を成形する際
に、曲げラインが直線になるように絞り加工時の形状を
決定すればよい。

【００３４】また、成形工程では、スピニング加工する
場合に限らず、図１３に示すように、他の加工方法によ
っても実施可能である。例えば、図１３（イ）に示すよ
うに、前述した一次素管３２を成形した後、大径筒部２
の内部からテーパ筒部４内を通して成形用玉７０を引出
し、小径筒部６を成形するようにしてもよい。

【００３５】あるいは、図１３（ロ）に示すように、芯
金７２を用いて、小径筒部６を成形するようにしてもよ
い。更に、図１３（ハ）に示すように、成形用型７４に
一次素管３２のテーパ筒部４を圧入して、ネッキング加
工により、小径筒部６を成形するようにしてもよい。
尚、第２実施形態の一次素管１３２の場合でも同様であ
る。

【００３６】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の管体成形方
法によると、大径筒部とテーパ筒部とを絞り工程と曲げ
工程とで成形し、小径筒部を成形工程で成形するので、
小径筒部を成形するための加工量が少なく、短時間で加
工することができるという効果を奏する。また、スピニ
ング加工に伴う表面の肌荒れを減少させることができ、
品質の向上も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての管体成形方法によ
り成形した管体の説明図である。

【図２】本実施形態の管体成形方法の切断工程、絞り工
程、トリム工程の説明図である。

【図３】本実施形態の管体成形方法の曲げ工程の説明図
である。

【図４】本実施形態の管体成形方法の曲げ工程、溶接工
程、成形工程の説明図である。

【図５】本実施形態の管体成形方法の絞り工程と曲げ工
程とにおける管体の断面図である。

【図６】本実施形態の管体成形方法における一次素管の
説明図である。

【図７】他の実施形態での管体成形方法により成形した
小径筒部が偏芯した管体の説明図である。

【図８】他の実施形態での管体成形方法における一次素
管の説明図である。

【図９】第２実施形態としての管体成形方法により成形
した管体の説明図である。

【図１０】第２実施形態の管体成形方法の切断工程、絞
り工程、トリム工程の説明図である。

【図１１】第２実施形態の管体成形方法の曲げ工程、溶
接工程の説明図である。

【図１２】第２実施形態の管体成形方法における一次素
管の説明図である。

【図１３】他の成形工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１，５１，１０１…管体１ａ，１０８…角部２，５２，１０２…大径筒部４，５４，１０４…テーパ筒部６，５６，１０６…小径筒部１０…板材１０ａ…切欠１１…板状素材１２…平坦縁部１６…カム曲げ機構１８，７２，１１０…芯金２２…溝２４…切断型２６…芯金３０，６４，１３０…突合せ箇所３２，６２，１３２…一次素管３４…ローラ７０…成形用玉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田隆行愛知県岡崎市橋目町字御茶屋１番地フタバ産業株式会社内 (72)発明者田中規愛知県岡崎市橋目町字御茶屋１番地フタバ産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大径筒部と小径筒部とをテーパ筒部で連
接した管体を成形する管体成形方法において、板材から前記管体の展開形状に応じた輪郭の板状素材を
切り取る切断工程と、前記板状素材を絞り加工により前記大径筒部と前記テー
パ筒部との半形状を成形する絞り工程と、内側に丸めて端同士を突き合わせ前記大径筒部と前記テ
ーパ筒部とを成形する曲げ工程と、突合せ箇所を溶接する溶接工程と、前記テーパ筒部の小径側に前記小径筒部を成形する成形
工程とを有することを特徴とする管体成形方法。
【請求項２】前記絞り工程は、前記板状素材を絞り加
工により前記大径筒部と前記テーパ筒部との周廻りの一
部の半形状に成形すると共に、他を平坦縁部として残
し、前記曲げ工程は、両側の前記平坦縁部を立ち上げた後に
内側に丸めて前記両平坦縁部の端同士を突き合わせ前記
大径筒部と前記テーパ筒部とを成形することを特徴とす
る請求項１記載の管体成形方法。
【請求項３】前記絞り工程は、前記板状素材を絞り加
工により前記大径筒部と前記テーパ筒部とを軸方向に沿
った２つ割の半形状に成形することを特徴とする請求項
１記載の管体成形方法。
【請求項４】前記絞り工程終了後に、外周をトリミン
グするトリム工程を有することを特徴とする請求項１な
いし請求項３記載の管体成形方法。
【請求項５】前記曲げ工程で、前記両平坦縁部の端同
士を突き合わせる際に、端を切欠整形する切欠工程を有
することを特徴とする請求項２記載の管体成形方法。
【請求項６】前記成形工程は、スピニング加工により
前記小径筒部を成形することを特徴とする請求項１ない
し請求項５記載の管体成形方法。
【請求項７】前記成形工程は、前記大径筒部に対して
偏角した前記小径筒部を成形することを特徴とする請求
項１ないし請求項６記載の管体成形方法。
【請求項８】前記成形工程は、前記大径筒部に対して
偏芯した前記小径筒部を成形することを特徴とする請求
項１ないし請求項７記載の管体成形方法。