JP2006035235A - Bending method for metal tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は金属管の曲げ加工方法に関する。 The present invention relates to a method for bending a metal tube.
従来、自動車の構造部材等で、本体部の軸芯に対し偏芯した小径部を一体的に有する管状部材が求められる場合がある。このような管状部材の形成方法の一例として、本体、テーパ部(プレス品)、小径部をそれぞれ溶接接続する方法が知られている。しかし、この形成方法ではコストが嵩むとともに、一体品に比べ強度及び軽量化に劣るという問題がある。 Conventionally, there is a case where a tubular member integrally having a small-diameter portion eccentric with respect to an axis of a main body portion is required for a structural member of an automobile. As an example of a method for forming such a tubular member, a method in which a main body, a tapered portion (pressed product), and a small diameter portion are connected by welding is known. However, this forming method has a problem that the cost is increased and the strength and weight are inferior to those of an integrated product.
この問題を解決するために展開状の板材から偏芯管を一体形成する方法、所謂U−O造管法が提案されている(特許文献1参照)。 In order to solve this problem, a method of integrally forming an eccentric tube from a developed plate material, a so-called U-O tube forming method has been proposed (see Patent Document 1).
また、一本のパイプを偏芯、小径化させる工法として、本体部にテーパ部を介して小径加工された管素材における本体部と小径部をそれぞれ把持し、この本体部と小径部を把持している両クランプを管軸に対して直角(図4のY−Y方向)に、かつ相対的に反対方向へ移動させて偏芯小径部を作り、その後、偏芯曲げ部を管軸方向に圧縮することでクランクを形成する工法が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, as a method of decentering and reducing the diameter of a single pipe, the main body and the small diameter portion of the pipe material that has been processed into a small diameter through the tapered portion are gripped on the main body, and the main body and the small diameter portion are gripped. Both clamps are moved at right angles to the tube axis (Y-Y direction in FIG. 4) and relatively in opposite directions to make an eccentric small diameter portion, and then the eccentric bending portion is moved in the tube axis direction. A method of forming a crank by compression has been proposed (see Patent Document 2).
更に、管素材の一方の側を第1のクランプで堅持するとともに他方の側を第2のクランプで緩着状(ルーズに)に把持し、管軸に対して斜め方向へ、かつ、相対的に反対方向へ両クランプを移動させて偏芯部を形成する工法が開示されている(特許文献3参照)。
上記特許文献1の形成方法では強度的には満足できるものの、大きな型が必要であるためコストの問題は解消できない。
Although the forming method of
また、上記特許文献2の形成方法によれば、実長が短い側のテーパ部に座屈が発生する可能性が極めて高い。これを、図4にて説明すると、偏芯加工前においては図4(a)に示すように反偏芯加工側テーパ部11と偏芯加工側テーパ部12との実長は共にL1である。そして、両クランプがY軸において相対的に反対方向へ移動して図4(b)に示すように偏芯加工すると、前記反偏芯加工側テーパ部11が実長L1からL2に、L4分伸長され、また、偏芯加工側テーパ部12は、偏芯加工途中における本体部8の延長線上に位置した時点ではその実長L3がL3<L1となり、L5の長さだけ縮小し、圧縮される。したがって、反偏芯加工側テーパ部11には伸長力が作用するためその加工上の問題は少ないとしても、偏芯加工側テーパ部12においては圧縮力が働き、その結果、座屈を招く問題がある。
Moreover, according to the formation method of the said
したがって、管軸に対して直角かつ相対的に反対方向へクランプを移動させる工法では、形成できる偏芯小径部は偏芯量の少ないごく限られた形状になってしまい、実用的ではない。 Therefore, in the construction method in which the clamp is moved in a direction perpendicular to and relatively opposite to the tube axis, the eccentric small diameter portion that can be formed has a very limited shape with a small amount of eccentricity, which is not practical.
更に、上記特許文献3の形成方法によれば、本体に対し偏芯部分の長さを際限なく形成可能であるが、偏芯部分も同径でなければ成立しないので、上記の問題の解決にはならない。
Furthermore, according to the formation method of
以上のことから、簡単な冷間塑性加工によって偏芯小径部を一体形成できる技術が望まれており、更には、偏芯に限らず傾斜や捩れの関係も形成できればなお望ましい。 From the above, a technique capable of integrally forming the eccentric small-diameter portion by simple cold plastic working is desired, and further, it is more desirable if not only the eccentricity but also the relationship of inclination and twist can be formed.
そこで本発明は上記の問題を解決し、上記の要望に応えることができる金属管の曲げ加工方法を提案することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to propose a method for bending a metal tube that can solve the above-described problems and meet the above-mentioned demands.
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、金属製の管素材にテーパ部とそれに連続し非同軸の小径部を形成する金属管の加工方法であって、テーパ部とそれに連続する同軸の小径部が形成された管素材の本体部と小径部を各々把持部材にて堅持し、両把持部材を管軸と非直角方向へ相対的に移動させて非同軸の小径部を形成することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
本発明においては、中間素材である管素材の本体部と小径部を堅持した両把持部材を管軸と非直角方向へ相対的に移動させることによって、テーパ部における偏芯加工側の実長を短くすることなく、すなわち圧縮力を働かせることなく、非同軸の小径部を形成することができる。 In the present invention, the actual length of the taper portion on the eccentric processing side can be increased by moving both gripping members that hold the main body portion and the small-diameter portion of the intermediate material relative to the tube axis in a non-perpendicular direction. A non-coaxial small-diameter portion can be formed without shortening, that is, without applying a compressive force.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記本体部と小径部の少なくとも一方にマンドレルを内挿し、該マンドレルを、把持部材と同期して移動させることを特徴とするものである。
The invention according to
本発明においては、マンドレルによる内側からの管素材への規制によって、テーパ部以外の部分の断面変形を防止できる。 In the present invention, the deformation of the cross section of the portion other than the tapered portion can be prevented by the restriction to the tube material from the inside by the mandrel.
請求項1記載の発明によれば、管素材に簡単な冷間塑性加工を施すことによって、テーパ部に座屈を招くことなく、本体部に対して偏芯した小径部を確実に一体成形できる。 According to the first aspect of the present invention, by performing a simple cold plastic working on the tube material, it is possible to reliably integrally form the small diameter portion eccentric to the main body portion without causing buckling of the tapered portion. .
また、単なる偏芯(平行)形状はもちろん、傾斜や捩れを伴う偏芯形状も形成可能である。 Moreover, not only a simple eccentric (parallel) shape but also an eccentric shape with inclination or twist can be formed.
請求項2の発明によれば、マンドレルを挿入することにより、テーパ部以外の管部の内側への流動を防止し、より正確な形状を成形することができる。
According to the invention of
本発明を実施するための最良の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
本発明で加工される中間素材である管素材7、すなわち、本発明で加工される前の金属管は、本体部である大径部8とテーパ部10と小径部9からなり、これらの管軸は共通(同軸)で一体に形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.
The
該中間素材である管素材7は、本発明の工程の前工程において、ダイス圧接工法等により、本体部である大径の管へテーパ面を有するダイスを管素材7の軸方向から圧接して、管素材7にテーパ部10と小径部9を形成することで、図4(a)に示すような、大径部8と小径部9とテーパ部10が一体でかつ同軸である管素材7を形成している。また、この管素材7の材質としてはSTKM11Aを使用したが、この材質に限らず金属管なら他の物でも構わない。
The
また、本実施例では、大径部8の径をφ54、小径部をφ37、板厚をt1.4とした。
In this embodiment, the diameter of the
管素材7を本発明によって加工するための加工装置は、図5に示すような、管素材7の大径部8を外側から把持する把持部材である第1のクランプ1と、図6に示すような、管素材7の小径部9を外側から把持する把持部材である第2のクランプ2で構成されており、該両クランプは割型となっている。
A processing apparatus for processing the
図5において、第1のクランプ1の一方の型1aは管素材7の大径部8を半円分把持できるように半円状の溝16aが管素材7の軸方向に沿って形成されている。他方の型1bにも溝16bが対称的に形成されている。この両型1a,1bを半円状の溝16a,16bが合わさるように接することで管素材7の軸方向に向かって貫通する把持穴4を形成し大径部8を強固に把持するようになっている。
In FIG. 5, one
また、第2のクランプ2も同様に、図6に示すように形成されており、一方の型2aと他方の型2bには管素材7を半円分把持できるように半円状の溝17a,17bが管素材の軸方向に沿って形成されており、両型が2a,2bを半円状の溝17a,17bが合わさるように接することで管素材7の軸方向に向かって貫通する把持穴5を形成し、小径部9を強固に把持するようになっている。
Similarly, the
したがって、上記第1のクランプ1と第2のクランプ2において管素材7が両把持穴4,5に渡って挿入された状態で把持されるようになっている。
Therefore, the
前記第1のクランプ1と第2のクランプ2の相互に接する摺動面1c、2cは、図1、図5及び図6に示すように、管軸と同一の軸芯X−Xと直交する一方向の面Zに対して所定の角度α傾斜した平面に形成されている。なお、両摺動面1c,2cは同方向に傾斜している。この所定の角度αは実施例では7.3度に設定した。そして、両クランプ1,2が摺動面1c、2cに沿って相互に相反する方向に摺動できるようになっている。
The
更に、前記第1のクランプ1の摺動面1c側には、該摺動面1cに開口する空隙6が把持穴4に向かって所定量に、かつ、軸芯部から管の偏芯加工側に向って形成されており、管の偏芯加工における管の変形時に空隙6の存在によって管が第1のクランプ1に干渉しないようになっている。
Further, on the sliding
また、前記第2のクランプ2は図示しない駆動手段により図1において摺動面1c,2c(なお、図1乃至図3において、摺動面1cと2cとからなる摺動面を符号3で示す)に沿って昇降移動するようになっている。なお、第1のクランプ1側を図示しない駆動手段により図1において摺動面1c,2cに沿って昇降移動するようにしてもよい。
The
次に管素材からの偏芯加工工程について説明する。
まず、第1のクランプ1と第2のクランプ2を、その把持穴4,5(管軸)が同軸になる位置に配置し、かつ、それぞれの割型を左右に離反した状態で維持する。そして、図1(a)に示すように、第1のクランプ1の割型間に管素材7の大径部8を挿入位置させ、第2のクランプ2の割型間に管素材7の小径部9を挿入位置させ、第1のクランプ1における空隙6に管素材7のテーパ部10を挿入位置させて、前記各割型を図示しない駆動手段で閉じ、図1(a)に示すように、管素材7の大径部8の外周面を第1のクランプ1の両型1a,1bにおける両溝16a,16bで堅固に把持し、管素材7の小径部9の外周面を第2のクランプ2の両型2a,2bにおける両溝17a、17bで堅固に把持する。なお、両クランプ1と2は摺動面1cと2cとで接している。
Next, the eccentric processing step from the tube material will be described.
First, the
次に、図1の(b)に示すように、小径部9を堅持する第2のクランプ2を摺動面1c,2cに沿ってB方向へ、図示しない駆動手段によって少し摺動する。これにより小径部9は堅固に把持されたまま図1(a)の状態から右斜め下方向(管軸と非直角方向B)へ管軸を水平に維持した状態で引っ張られる。このときテーパ部10の反偏芯加工側テーパ部11は小径部9を右斜め下方向に引っ張る力により塑性変形して伸びる。また、テーパ部10の偏芯加工側テーパ部12は図4(b)に示すように、基部Pを中心として先部Q1が右斜め下方向に移動し、その先部Q1は前記したようにY軸から小径部9側へ移動する。このとき、前記のように第2のクランプ2が第1のクランプ1と反対方向に移動することにより先部Q1の移動が許容され、偏芯加工側テーパ部12は、実長を保持して、変形するか、或いは少量だけ引っ張られて延び、圧縮されることなく下方向へ塑性変形する。
Next, as shown in FIG. 1B, the
これにより、小径部9は右斜め下方向に平行移動し、管軸はOF1だけ偏芯する。なお、平行移動するのは、摺動面3が平面だからである。
As a result, the small-
次に、図1の(c)に示すように、前記工程と同じ操作で、さらに大きな平行移動を行う。これにより偏芯量OF2を得る。この操作で、偏芯加工側テーパ部12は、大径部8の偏芯側部13と小径部9の偏芯側部14に対してほぼ面一となった状態まで変形する。このとき、偏芯加工側テーパ部12の先部Q1は、実長L1のまま変形して図4(b)に示すQ2の位置になりY軸からL5の量だけ小径部9側へ移動する。このL5分の移動は第2のクランプ2が前記のように第1のクランプ1と反対方向に移動することにより許容され、偏芯加工側テーパ部12は、これに圧縮力が生じることなく実長L1を保持して実長L6(L1=L6)となり、偏芯加工側テーパ部12の座屈は生じない。
Next, as shown in FIG. 1C, a larger parallel movement is performed by the same operation as the above-described step. Thereby, the eccentricity OF2 is obtained. By this operation, the eccentric processing
更に、図1の(d)に示すように、前記工程と同じ操作で摺動を進行させて、OF3まで偏芯させる。この状態ではテーパ部10の下側に設けられた空隙6によって、テーパ部10の偏芯加工側テーパ部12が第1のクランプ1に干渉することなく下方に傾斜でき、大径部8の偏芯側部(下面)13よりも小径部9の偏芯側部(下面)14が下方に位置できる。その結果、大径部8の外周面から移動幅C(図4(b)参照)だけ張り出した状態となる。このようにして、大偏芯量OF3の金属管を形成することができる。
Further, as shown in FIG. 1 (d), the sliding is advanced by the same operation as the above-described process to decenter to OF3. In this state, the eccentric processing
また、成形後の金属管を取り出す際には、堅固に金属管を把持している第1のクランプ1と第2のクランプ2の割型を左右に離反することで容易に取り出すことができる。なお、両クランプ1,2の摺動面1c、2cの傾斜角αは、前記L1とL6の関係が、前記のようにL1=L6となるか或いはL1<L6となるように設定する。
Moreover, when taking out the metal tube after shaping | molding, it can take out easily by separating apart the split type of the
前記の一連の工程において、テーパ部10の偏芯加工側テーパ部12が座屈することなく変形できるのは、前記のように、第2のクランプ2が第1のクランプ1と反対方向の右斜め下方向に平行移動することで、テーパ部10の最短部位PとQ1間(L1)よりも常に最長部位PとQ2間(L6)の方が長いか、もしくは等しい(=短くなることがない)関係を維持して曲げ加工を施すからである。また、反偏芯加工側テーパ部11は常に引張り力が作用して延ばされる。このため、加工過程におけるテーパ部10において延びだけの塑性流動で円滑に行われ、座屈や破断を招くことが希少となる。なお、L1の長さとL6の長さの比率(延び率)は数%〜10%程度が望ましい。
In the series of steps described above, the eccentric processing
図2は、実施例2を示すもので、実施例1において、大径部8側内にマンドレル18を、小径部9側内にマンドレル19をそれぞれ内挿し、加工工程における大径部8と小径部9の断面変形を防止した例である。
FIG. 2 shows the second embodiment. In the first embodiment, the
このマンドレル18とマンドレル19は図2(a)に示すように、管素材7を第1のクランプ1と第2のクランプ2に挿入する際に、管素材7の大径部8の開口端からマンドレル18を管内部へ挿入し、大径部8からテーパ部10へ屈曲する位置まで挿入し保持する。小径部9側も同様に小径部9の開口端からマンドレル19を小径部9からテーパ部10へ屈曲する位置まで挿入して保持する。この状態で、前記加工工程と同様の操作を行い、偏芯管を成形する。このとき、移動する側のクランプ、図の実施例では第2のクランプ2と同期してマンドレル19も移動させる。
As shown in FIG. 2A, the
このマンドレル18とマンドレル19による内側からの規制によって、偏芯加工時においても大径部8と小径部9の(断面)形状は正確に確定される。しかし、図4(b)において符号20及びQ2に示す最も延びが要求される最大延び部への素材流動(供給)が悪化するため、この部分の破断を招かぬよう留意する必要がある。
By the restriction from the inside by the
なお、マンドレル18を挿入しない場合の大径部8からテーパ部10への屈曲部の加工後の部分20の形状は大きな曲面となるが、製品機能として問題がなければ、この形状の方がマンドレルがない分加工が簡易かつ破断の惧れも少ない。また加工後の部分Q2の形状も同様である。
When the
以上のようにマンドレル18と19は、図2に示すような大径部8と小径部9の両方の使用でも、また図3に示すような小径部9側の片方の使用でも良く、更に、大径部8側の片方の使用でも良く、また、どちらとも使用しなくても構わない。
As described above, the
次に、上記実施例の適用例を図7により説明する。
図7は自動車の構造部材である、インパネ・リインフォースメントへの適用例である。
Next, an application example of the above embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 shows an application example to instrument panel reinforcement, which is a structural member of an automobile.
この部品は、特公平7―63758号公報に記載のように、ステアリングを取り付ける運転席側のみ大径であって、それ以外は小径の管材により一体に構成されるのが通例である。 As described in Japanese Examined Patent Publication No. 7-63758, this part is usually configured to have a large diameter only on the side of the driver's seat to which the steering is attached, and the other parts are integrally formed by a small diameter pipe material.
本適用例のような大径部30と小径部31を一体的に構成するパイプ材であって、大径部30と小径部31の軸芯が偏芯している場合、図7(b)のように大径部30に管材のテーパ部32を介して小径部31を偏芯させると良い。そして、前記の小径部31に、相手側部品を嵌合して溶接する。
When the pipe material is configured integrally with the large-
このようなテーパ部32を介して小径部31が偏芯するインパネ・リインフォースメントの製造に本発明の曲げ加工方法は好適である。
The bending method of the present invention is suitable for manufacturing instrument panel reinforcement in which the small-
また、本発明を自動車の排気系部品の製造に適用しても良い。
例えば、特開2003−314240号公報の図1に記載のマフラーケースのように、長い管状部材の両端が小径で偏芯している部品の製造に本発明の曲げ加工方法は好適である。
Further, the present invention may be applied to manufacture of automobile exhaust system parts.
For example, the bending method of the present invention is suitable for manufacturing a part in which both ends of a long tubular member are eccentric with a small diameter, such as the muffler case described in FIG. 1 of JP-A-2003-314240.
図8は、実施例3で、把持部材である第1のクランプ41の摺動面41cがその第1のクランプ41側に凹の一次曲面とし、把持部材である第2のクランプ42の摺動面42cを第1のクランプ41側に凸の一次曲面とした例である。また、両摺動面41c,42cの円弧の中心01は、管素材7の大径部8の軸芯Xよりも反偏芯加工側に距離L7分偏芯して設けられている。また、第1のクランプ41には前記空隙6と同様の空隙46が形成され、更に第2のクランプ42も把持穴43の周りに空隙47が形成されている。図8は加工工程終了時の状態を示す。管素材7及び両クランプ41,42のその他の構造は前記実施例と同様である。
FIG. 8 shows a sliding
加工工程において第2のクランプ42は前記図1(a)に示すような大径部8と小径部9が同軸状の状態から、図の下方に曲面状の摺動面41c,42cを摺動しつつ反時計方向の左回りの回転をし、図8に示すように小径部9を偏芯かつ傾斜させる。すなわち、第2のクランプ42が曲面である摺動面41c,42cを摺動することで、回転中心が第2のクランプ42の右側で、かつ、管素材7の軸芯Xより上側に位置した状態で、第2のクランプ42は下方へ回転する。これにより、第2のクランプ42内に形成された把持穴43は第1のクランプ41と反対側に向かって、つまり図8の左斜め下方に傾動する。このとき、把持穴43の軸芯も下方へ偏芯する。
In the machining step, the
この把持穴43に把持された小径部9は把持穴43の移動に従って変形し、下方にオフセット(非平行)しつつ、管軸に対してDだけ右上がりに傾斜した形状となる。
The small-
この実施例においても、第2のクランプ42の回転中心01がL7だけ偏芯していることにより、管素材7における偏芯加工側テーパ部12が前記実施例1と同様に同一長を保持するか或いは引張られて変形し、その座屈や破断が防止される。
Also in this embodiment, since the
図9は、把持部材である第1のクランプ51の摺動面51cを、その第2のクランプ52側に凸の一次曲面とし、把持部材である第2のクランプ52の摺動面52cを第2のクランプ52側に凹の一次曲面とした例である。また、両摺動面51c,52cの円弧の中心02は、管素材7の大径部8の軸芯Xよりも偏芯加工側に距離L8分偏芯して設けられている。また、第1のクランプ51には前記空隙6と同様の空隙56が形成され、更に第2のクランプ52も把持穴5の周りに空隙57が形成されている。管素材7及び両クランプ51,52のその他の構造は前記実施例と同様である。図9は加工工程終了時の状態を示す。
In FIG. 9, the sliding
加工工程において第2のクランプ52は前記図1(a)に示すような大径部8と小径部9が同軸状の状態から、図の下方に曲面状の摺動面51c,52cを摺動しつつ時計方向の右回りの回転をし、図9に示すように小径部9を偏芯かつ傾斜させる。すなわち、第2のクランプ52が曲面である摺動面51c,52cを摺動することで、回転中心を第1のクランプ51の左側で、かつ、管素材7の軸芯Xより下側に位置した状態で、第2のクランプ52は下方へ回転する。これにより、第2のクランプ52内に形成された把持穴53は第1のクランプ51と反対側に向かって、つまり図9の右斜め下方に傾斜する。このとき、把持穴53の軸芯も下方へ偏芯する。
In the processing step, the
この把持穴53に把持された小径部9は把持穴53の移動に従って変形し下方にオフセット(非平行)しつつ、管軸に対してEだけ右下がりに傾斜した形状となる。
The small-
この実施例においても、第2のクランプ52の回転中心02がL8だけ偏芯していることにより、管素材7における偏芯加工側テーパ部12が前記実施例1と同様に同一長を保持するか或いは引張られて変形し、その座屈や破断が防止される。
Also in this embodiment, since the
また、上記実施例3と実施例4のどちらの例においても、最短実長のテーパ部が伸びないようにレイアウトすることが肝要である。 In both the third and fourth embodiments, it is important to lay out so that the shortest actual length taper portion does not extend.
さらに、図示しないが、実施例5として、前記摺動面41c,42c,51c,52cを二次曲面とし、第2のクランプ42,52に、一次曲面側と2次曲面側に駆動する駆動手段を設けてもよい。
すなわち、両クランプの摺動面41c,42c,51c,52cを図8及び図9において、第2のクランプ42,52が、紙面上を回転するとともに紙面に対し直角方向にも回転できるように形成してもよい、このように2方向に摺動することにより大径部管軸と小径部管軸が、同一平面上にない、捩れの関係を有する偏芯管を形成することができる。
Further, although not shown in the drawings, as the fifth embodiment, the sliding
That is, the sliding
なお、この実施例5のクランプと製造工程の図示は省略するが、本実施例5によれば例えば図10のような大径部8、テーパ部10及び捩れを有する小径部9からなる管状部材を得ることができる。
Although the illustration of the clamp and the manufacturing process of the fifth embodiment is omitted, according to the fifth embodiment, for example, a tubular member comprising a
なお、上記実施例3、実施例4、実施例5においても、マンドレルを挿入して加工過程における大径部と小径部のの断面変形を防止するようにしてもよい。 In the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment, a mandrel may be inserted to prevent cross-sectional deformation of the large diameter portion and the small diameter portion in the processing process.
また、本発明は、金属製の管素材を偏芯させるものであれば適用できるもので、自動車の構成部材・排気系部材に限らず、全ての金属管状物の加工に適用可能である。 In addition, the present invention can be applied as long as the metal pipe material is eccentric, and is applicable not only to automobile components and exhaust system members but also to processing of all metal tubular objects.
1,2,41,42,51,52 クランプ(把持部材)
7 管素材
8 大径部(本体部)
9 小径部
10 テーパ部
18,19 マンドレル
1, 2, 41, 42, 51, 52 Clamp (gripping member)
7
9
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2004
- 2004-07-22 JP JP2004214438A patent/JP2006035235A/en active Pending
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