JP2006116552A - 閉断面構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小規模なプレス設備でも金属平板から閉断面構造体を簡単に製造でき，しかも閉断面構造体の成形し得る形状に制約が少ない閉断面構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】金属平板１５をプレス成形することで，断面平坦な連結部１２′の両端から一対の閉断面構造体半部１１，１１を立ち上がらせてなる半成品１０ｂを製作する工程と，両閉断面構造体半部１１，１１の間に挿入した偏平パンチ２５により連結部１２′を内側から押圧して断面Ｖ字状の屈曲部１２に成形しながら両閉断面構造体半部１１，１１を更に立ち上がらせる工程と，両閉断面構造体半部１１，１１間から偏平パンチ２５を引き上げた後，両閉断面構造体半部１１の外端を相互に突き合わせて溶接する工程とを順次実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は，平板をプレス成形して，突き合わせた両端を溶接により接合してなる閉断面構造体の製造方法に関する。

かゝる閉断面構造体の製造方法は，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。
特開昭６３−２７８６１４号公報

従来，かゝる閉断面構造体の製造に当たっては，中子の周囲に金属平板を巻き付けて成形するように，中子の上下に配設される下型及び上型を閉じるようにしているので，大型の成形型を必要とし，規模が大きいプレス設備を要し，したがって製造コストの低減が困難であり，その上，閉断面構造体の形状によっては，閉断面構造体からの中子の引き抜きが不可となるので，閉断面構造体の成形し得る形状に多くの制約があった。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，中子を使用しない小規模なプレス設備でも金属平板から閉断面構造体を簡単に製造することができ，しかも閉断面構造体の成形し得る形状に制約が少ない閉断面構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，金属平板をプレス成形することで，断面平坦な連結部の両端から一対の閉断面構造体半部を立ち上がらせてなる半成品を製作する工程と，前記両閉断面構造体半部の間に挿入した偏平パンチにより前記連結部を内側から押圧して外側に隆起した屈曲部に成形しながら前記両閉断面構造体半部を更に立ち上がらせる工程と，前記両閉断面構造体半部間から前記偏平パンチを引き上げた後，前記両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせて溶接する工程とを順次実行することを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記偏平パンチによる前記隆起部の成形時，前記両閉断面構造体半部に反りを発生させ，この前記両閉断面構造体半部の間から前記偏平パンチを引き上げたとき，前記両閉断面構造体半部の外端を前記反りの復元力により互いに突き合わせることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，最終プレス工程で，半成品の両閉断面構造体半部の間に挿入した偏平パンチにより平坦部を内側から押圧して隆起部を成形しながら両閉断面構造体半部を，これらが偏平パンチを挟むように立ち上がらせるので，比較的小規模のプレス設備をもって，金属平板から各種形状の閉断面構造体の全体形状を得ることができ，その後，両閉断面構造体半部の外端同士を突き合わせて溶接することにより，所望の閉断面構造体を得ることができる。したがって，金属平板から用途に応じた各種所望形状の閉断面構造体を簡単に製造することができ，製造コストの低減に寄与し得る。

また本発明の第２の特徴によれば，偏平パンチによる隆起部の成形時後，両閉断面構造体半部間から偏平パンチを引き上げたとき，両閉断面構造体半部の外端を反りの復元力により互いに自然に突き合わせることができるので，次工程で，その外端突き合わせ部の溶接を容易に且つ確実に行うことができる。

本発明の実施の形態を，図面に示す本発明の好適な実施例に基づき以下に説明する。

図１は本発明の第１実施例の製造方法で製造される閉断面構造体の斜視図，図２は本発明の第１実施例を示す工程説明図，図３は本発明の第２実施例の製造方法で製造される閉断面構造体の斜視図，図４は本発明の第２実施例の製造方法を示す工程説明図，図５は本発明の第２実施例の製造方法で製造される別の閉断面構造体の斜視図，図６は同閉断面構造体の正面図，図７は図６の７−７線断面図，図８は図６の８−８線断面図，図９は本発明の第３実施例の製造方法で製造される閉断面構造体の斜視図，図１０は本発明の第３実施例の製造方法を示す工程説明図，図１１は本発明の第４実施例の製造方法で製造される閉断面構造体を示すもので，（Ａ）は側面，（Ｂ）は底面図，（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図，図１２は本発明の第４実施例の製造方法を示す工程説明図である。

先ず，図１及び図２に示す本発明の第１実施例から説明する。

図１において，本発明の第１実施例の製造方法で製造される閉断面構造体１０は，基本形を円筒形とするパイプ状をなしている。この閉断面構造体１０は，開放面を互いに対向させる左右一対の半円筒状の閉断面構造体半部１１，１１と，これら閉断面構造体半部１１，１１の下端同士を一体に連結する，外側に隆起した断面Ｖ字状の屈曲部１２と，これら閉断面構造体半部１１，１１の上端同士を接合する溶接部１３とで構成される。

上記閉断面構造体１０の製造方法について，図２を参照しながら説明する。図２の（Ｂ）〜（Ｅ）の工程において，左側の図は加工装置を示し，右側の図はその加工装置で加工されたワークを示す。

先ず，図２（Ａ）において，閉断面構造体１０の素材として，金属平板１５を用意する。

次に図２（Ｂ）の工程において，第１下型２０及び第１上型２１を使用して，上記金属平板１５を第１半成品１０ａに成形する。第１下型２０は，上面中央部の平坦部２０ａを間に挟んで，上面を開放した一対の半円筒状の凹部２０ｂ，２０ｂを有し，また第１上型２１は，上記平坦部２０ａに対応する平坦部２１ａ，並びに上記凹部２０ｂ，２０ｂに対応する一対の半円筒状の凸部２１ｂ，２１ｂを下面に有している。而して，両型２０，２１間に金属平板１５を挟んで両型２０，２１を閉じれば，平坦部１２′の両側に上面を開放した一対の閉断面構造体半部１１，１１を連ねてなる第１半成品１０ａを成形することができる。その際，第１半成品１０ａでは，両閉断面構造体半部１１，１１の外端が平坦部１２′と同一高さに並ぶことになる。

次に図２（Ｃ）の工程において，第２下型２２及び第２上型２３を使用して，上記第１半成品１０ａを第２半成品１０ｂに成形する。第２下型２２には，平坦部２２ａを頂上とすると共に，その両端に連なる一対の下り斜面を凹状の円弧面２２ｂ，２２ｂとした山部２２Ａが上面中央部に形成されており，この山部２２Ａの高さは，前記第１下型２０の凹部２０ｂの深さより遥かに小さく設定される。第２上型２３には，上記山部２２Ａに対応する凹部２３Ａが形成されている。而して，両型２２，２３間に第１半成品１０ａを挟んで両型２２，２３を閉じれば，平坦部１２′の両側に連なる一対の閉断面構造体半部１１，１１を起き上がらせた第２半成品１０ｂを成形することができる。その結果，この第２半成品１０ｂでは，閉断面構造体半部１１，１１の外端は，互いに近接しつゝ平坦部１２′の上方へ移行することになる。

次に図２（Ｄ）の工程において，第３下型２４及びパンチ２５を使用して，上記第２半成品１０ｂを第３半成品１０ｃに成形する。第３下型２４は，第２下型２２の平坦部２２ａを，閉断面構造体１０の屈曲部１２に対応する断面Ｖ字状の凹溝２４ａに置き換えたものに相当し，パンチ２５は，上記凹溝２４ａに対応する断面Ｖ字状の尖端部２５ａを有して，上下方向に延びる偏平な形状をなしている。而して，凹溝２４ａ上に第２半成品１０ｂの平坦部１２′を載置し，その平坦部１２′に向かってパンチ２５を打ち下ろせば，その平坦部１２′は，第３下型２４の凹溝２４ａに押し込まれて断面Ｖ字状の屈曲部１２に成形され，それに伴ない両閉断面構造体半部１１，１１が更に立ち上がった第３半成品１０ｃを成形することができる。このとき，成形される上記屈曲部１２の幅及び深さの設定により，両閉断面構造体半部１１，１１にはパンチ２５を左右から挟みつける反りを発生させる。したがって，両閉断面構造体半部１１，１１からパンチ２５を引き上げれば，両閉断面構造体半部１１，１１は，反りの復元力により外端同士を突き合わることができる。

最後に図２（Ｅ）の工程において，第３下型２４又は適当な溶接作業台上で第３半成品１０ｃを一対の押さえ治具２６，２６により左右から押さえて，両閉断面構造体半部１１，１１の外端同士の突き合わせ状態を確保し，その突き合わせ部を溶接トーチ２７により溶接すれば，屈曲部１２と溶接部１３とを直径線上で対向させた前記閉断面構造体１０を得ることができる。

次に，図３及び図４に示す本発明の第２実施例について説明する。

図３において，本発明の第２実施例の製造方法で製造される閉断面構造体１１０は，基本形を四角柱とするものである。この閉断面構造体１１０は，開放面を互いに対向させる左右一対のチャンネル状の閉断面構造体半部１１１，１１１と，これら閉断面構造体半部１１１，１１１の下端同士を一体に連結する断面Ｖ字状の屈曲部１１２と，これら閉断面構造体半部１１１，１１１の上端同士を接合する溶接部１１３とで構成される。

上記閉断面構造体１１０の製造方法について，図４を参照しながら説明する。図４の（Ｂ）〜（Ｆ）の工程において，左側の図は加工装置を示し，右側の図はその加工装置で加工されたワークを示す。

先ず図４（Ａ）において，閉断面構造体１１０の素材として，金属平板１１５を用意する。

この金属平板１１５から図４（Ｂ）の工程で，頂部を平坦部１１２′とした断面台形の凸状部を中央に有する第１半成品１１０ａを成形し，この第１半成品１１０ａから図４（Ｃ）の工程で第２半成品１１０ｂを成形する。次いでこの第２半成品１１０ｂから図４（Ｄ）の第３工程で，平坦部１１２′の左右両端から一対のチャンネル状の閉断面構造体半部１１１，１１１を立ち上がらせた第３半成品１１０ｃを成形する。

次に図４（Ｅ）において，前記第１実施例の場合と同様に，下型１２４の凹溝１２３ａ上に第３半成品１１０ｃの平坦部１１２′を載置し，その平坦部１１２′に向かってパンチ１２５を打ち下ろせば，その尖端部１２５ａにより平坦部１１２′は，下型１２４の凹溝１２４ａに押し込まれて断面Ｖ字状の屈曲部１１２に成形され，それに伴ない閉断面構造体半部１１１，１１１が更に立ち上がった第４半成品１１０ｄを成形することができる。このとき，成形される上記屈曲部１１２の幅及び深さの設定により，両閉断面構造体半部１１１，１１１にはパンチ１２５を左右から挟みつける反りを発生させる。したがって，両閉断面構造体半部１１１，１１１からパンチ１２５を引き上げれば，両閉断面構造体半部１１１，１１１は，反りの復元力により外端同士を突き合わることができる。

最後に図４（Ｆ）において，下型１２４又は適当な溶接作業台上で第３半成品１１０ｃを一対の押さえ治具１２６，１２６により左右から押さえて，両閉断面構造体半部１１１，１１１の外端同士の突き合わせ状態を確保し，その突き合わせ部を溶接トーチ１２７により溶接すれば，屈曲部１１２と溶接部１１３とを対向させた前記閉断面構造体１１０を得ることができる。

上記第２実施例の製造方法に従えば，図５〜図８に示すような閉断面構造体１１０をも製造することができる。尚，図５〜図８中，図３の閉断面構造体１１０と対応する部分には同一の参照符号を付すことにする。

この閉断面構造体１１０は，開放面を互いに対向させる一対のチャンネル状の閉断面構造体半部１１１，１１１と，これら閉断面構造体半部１１１，１１１の一端同士を一体に連結するよう半径方向に隆起した断面Ｖ字状の屈曲部１１２と，これら閉断面構造体半部１１１，１１１の他端同士を接合する溶接部１１３とで構成される点では，前記第２実施例の閉断面構造体１１０と軌を一にするが，各閉断面構造体半部１１１，１１１は，その断面形状が閉断面構造体１１０の長手方向に沿って変化しており，且つ側面に凹状又は凸状の補強リブ１１１ａが形成され，またこのリブ１１１ａの幅広部には減量用の透孔１１１ｂが設けられている。

この閉断面構造体１１０は，素材の平板時に上記補強リブ１１１ａ及び透孔１１１ｂを形成し，その後，前記第２実施例と同様の工程を実行することで，製造されるものである。特に，断面Ｖ字状の屈曲部１１２を成形することにより，両閉断面構造体半部１１１，１１１を立ち上がらせるとき，各閉断面構造体半部１１１のリブ１１１ａや透孔１１１ｂはパンチ等に干渉することがない。このことは，各閉断面構造体半部１１１に自由な形状を付与し得ることを意味する。

次に，図９及び図１０に示す本発明の第３実施例について説明する。

図９において，この第３実施例の製造方法で製造される閉断面構造体２１０は，断面が野球のホームベース型をなす五角形のもので，開放面を互いに対向させる一対のアングル状の閉断面構造体半部２１１，２１１と，これら閉断面構造体半部２１１，２１１の一端同士を一体に連結する断面Ｖ字状の屈曲部２１２と，これら閉断面構造体半部２１１，２１１の他端同士を接合する溶接部２１３とで構成される。

上記閉断面構造体２１０の製造方法について，図１０に基づいて説明する。図１０の（Ｂ）〜（Ｅ）の工程において，左側の図は加工装置を示し，右側の図はその加工装置で加工されたワークを示す。

先ず，図１０（Ａ）において，閉断面構造体２１０の素材として，金属平板２１５を用意する。

この金属平板２１５から図１０（Ｂ）の工程で第１半成品２１０ａを成形し，その第１半成品２１０ａから図１０（Ｃ）の工程において，平坦部２１２′の左右両端からアングル状の閉断面構造体半部２１１，２１１を立ち上がらせた第２半成品２１０ｂを成形する。

次に図１０Ｄにおいて，前記第１実施例の場合と同様に，下型２２４の凹溝２２４ａ上に第２半成品２１０ｂの平坦部２１２′を載置し，その平坦部２１２′に向かってパンチ２２５を打ち下ろせば，その尖端部２２５ａにより平坦部２１２′は，下型２２４の凹溝２２４ａに押し込まれて断面Ｖ字状の屈曲部２１２に成形され，それに伴ない閉断面構造体半部２１１，２１１が，反りによりパンチ２２５を左右から挟みつけるように立ち上がった第３半成品２１０ｃを成形することができる。

両閉断面構造体半部２１１，２１１間からパンチ２２５を引き上げた後，最後に，図１０（Ｅ）において，第３下型２２４ａ又は適当な溶接作業台上で第３半成品２１０を一対の押さえ治具２２６，２２６により左右から押さえて，両閉断面構造体半部２１１，２１１の外端同士の突き合わせ状態を確保し，その突き合わせ部を溶接トーチ２２７により溶接すれば，屈曲部２１２と溶接部２１３とを対向させた前記閉断面構造体２１０を得ることができる。

次に，図１１及び図１２に示す本発明の第４実施例について説明する。

図１１において，本発明の第４実施例の製造方法で製造される閉断面構造体３１０は，基本形を四角柱とし，それを三次元Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に屈曲した形状をなすものである。この閉断面構造体３１０は，開放面を互いに対向させる一対のチャンネル状の閉断面構造体半部３１１，３１１と，これら閉断面構造体半部３１１，３１１の一端同士を一体に連結する断面Ｖ字状の屈曲部３１２と，これら閉断面構造体半部３１１，３１１の他端同士を接合する溶接部３１３とで構成され，上記閉断面構造体半部３１１，３１１の側壁の一方には凸部３１１ａが，他方には凹部３１１ｂがそれぞれ形成されている。

上記閉断面構造体３１０の製造方法について，図１２を参照しながら説明する。図１２の（Ｂ）〜（Ｇ）の工程において，左側の図は加工装置を示し，右側の図はその加工装置で加工されたワークを示す。

先ず図１２（Ａ）において，閉断面構造体３１０の素材として，金属平板３１５を用意する。

図１２（Ｂ）の工程では，金属平板３１５から，頂部を平坦部３１２′とした断面台形の凸条部を中央に有する第１半成品３１０ａを成形し，この第１半成品３１０ａから図１２（Ｃ）の工程で，平坦部３１２′を介して連結した左右一対のチャンネル状の閉断面構造体半部３１１，３１１を有する第２半成品３１０ｂを成形する。その際，閉断面構造体半部３１１，３１１には前記凸部３１１ａ及び凹部３１１ｂをそれぞれ成形する。

この第２半成品３１０ｂの左右両端部にトリミングを施してから，これを図１２（Ｄ）の工程に移し，平坦部３１２′付き凸条部の両端部を下型３２２の左右一対の凹溝３２２ａ，３２２ａに載せた後，その両端部を上型３２３により上記凹溝３２２ａ，３２２ａに押し込むことにより，閉断面構造体半部３１１，３１１を立ち上がらせた第３半成品３１０ｃを成形する。これまでの工程で第３半成品３１０ｃは，平坦部３１２′も，左右一対のチャンネル状の閉断面構造体半部３１１，３１１も三次元方向に屈曲した形状に成形される。

図１２（Ｅ）の工程では，下型３２４の凹溝３２３ａ上に第４半成品３１０ｃの平坦部３１２′を載置し，その平坦部３１２′に向かって偏平パンチ３２５を打ち下ろす。この偏平パンチ３２５の尖端部３２５ａも下型３２４の凹溝３２３ａも平坦部３１２′に沿って三次元方向に屈曲している。したがって，平坦部３１２′は，下型３２４の凹溝３２４ａに押し込まれて，三次元方向に屈曲した断面Ｖ字状の屈曲部３１２に成形され，それに伴ない閉断面構造体半部３１１，３１１が更に立ち上がった第４半成品３１０ｄを成形することができる。この場合も，成形される上記屈曲部３１２の幅及び深さの設定により，両閉断面構造体半部３１１，３１１にはパンチ３２５を左右から挟みつける反りを発生させる。したがって，両閉断面構造体半部３１１，３１１からパンチ３２５を引き上げれば，両閉断面構造体半部３１１，３１１は，反りの復元力により外端同士を突き合わることができる。

最後に図１２（Ｆ）の第６工程において，下型３２４又は適当な溶接作業台上で第３半成品３１０ｃを一対の押さえ治具３２６，３２６により左右から押さえて，両閉断面構造体半部３１１，３１１の外端同士の突き合わせ状態を確保し，その突き合わせ部を溶接トーチ３２７により溶接すれば，屈曲部３１２と溶接部３１３とを対向させ，且つ三次元方向に屈曲した前記閉断面構造体３１０を得ることができる。

上記のように，何れの閉断面構造体１０，１１０，２１０，３１０の製造に際しても，最終プレス工程では，半成品１０ｂ，１１０ｃ，２１０ｂ，３１０ｃの両閉断面構造体半部１１，１１；１１１，１１１；３１１，３１１；４１１，４１１の各間に挿入した偏平パンチ２５，１２５，２２５，３２５により平坦部１２′，１１２′，２１２′，３１２′を内側から押圧して屈曲部１２，１１２，２１２，３１２を成形しながら両閉断面構造体半部１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１を，これらが偏平パンチ２５，１２５，２２５，３２５を挟むように立ち上がらせるので，比較的小規模のプレス設備をもって，金属平板から各種形状の閉断面構造体１０，１１０，２１０，３１０の全体形状を得ることができ，その後，両閉断面構造体半部１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１の外端同士を突き合わせて溶接することにより，所望の閉断面構造体１０，１１０，２１０，３１０を得ることができる。したがって，金属平板１５，１１５，２１５から用途に応じた各種所望形状の閉断面構造体１０，１１０，２１０，３１０を簡単に製造することができ，製造コストの低減に寄与し得る。

また偏平パンチ２５，１２５，２２５，３２５による屈曲部１２，１１２，２１２，３１２の成形時には，両閉断面構造体半部１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１に反りを発生させ，この両閉断面構造体半部１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１の間から偏平パンチ２５，１２５，２２５，３２５を引き上げたとき，両閉断面構造体半部１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１の外端を前記反りの復元力により互いに突き合わせるようにしたので，その外端相互の突き合わせを自然に行わせることができ，したがって次工程でその突き合わせ部の溶接を容易に且つ確実に行うことができる。

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の設計変更が可能である。例えば，断面Ｖ字状の屈曲部１２，１１２，２１２，３１２には，応力集中を回避すべく適度の丸みを付すこともできる。

本発明の第１実施例の製造方法で製造される閉断面構造体の斜視図。 本発明の第１実施例の製造方法を示す工程説明図。 本発明の第２実施例の製造方法で製造される閉断面構造体の斜視図。 本発明の第２実施例の製造方法を示す工程説明図。 本発明の第２実施例の製造方法で製造される別の閉断面構造体の斜視図。 同閉断面構造体の正面図。 図６の７−７線断面図。 図６の８−８線断面図。 本発明の第３実施例の製造方法で製造される閉断面構造体の斜視図。 本発明の第３実施例の製造方法を示す工程説明図。 本発明の第４実施例の製造方法で製造される閉断面構造体を示すもので，（Ａ）は側面，（Ｂ）は底面図，（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図。 本発明の第４実施例の製造方法を示す工程説明図。

符号の説明

１０，１１０，２１０，３１０・・・閉断面構造体
１０ｂ，１１０ｃ，２１０ｂ，３１０ｃ・・・半成品
１１，１１１，２１１，３１１・・・閉断面構造体半部
１２，１１２，２１２，３１２・・・屈曲部
１２′，１１２′，２１２′，３１２′・・・平坦部
１３，１１３，２１３，３１３・・・溶接部
１５，１１５，２１５，３１５・・・金属平板
２５，１２５，２２５，３２５・・・パンチ

Claims (2)

1. 金属平板（１５，１１５，２１５，３１５）をプレス成形することで，断面平坦な連結部（１２′，１１２′，２１２′，３１２′）の両端から一対の閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）を立ち上がらせてなる半成品（１０ｂ，１１０ｃ，２１０ｂ，３１０ｃ）を製作する工程と，前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）の間に挿入した偏平パンチ（２５，１２５，２２５，３２５）により前記連結部（１２′，１１２′，２１２′，３１２′）を内側から押圧して外側に隆起した屈曲部（１２，１１２，２１２，３１２）に成形しながら前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）を更に立ち上がらせる工程と，前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）間から前記偏平パンチ（２５，１２５，２２５，３２５）を引き上げた後，前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）の外端を相互に突き合わせて溶接する工程とを順次実行することを特徴とする，閉断面構造体の製造方法。
2. 前記請求項１記載の閉断面構造体の製造方法において，
   前記偏平パンチ（２５，１２５，２２５，３２５）による前記隆起部（１２，１１２，２１２，３１２）の成形時，前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）に反りを発生させ，この前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）の間から前記偏平パンチ（２５，１２５，２２５，３２５）を引き上げたとき，前記両閉断面構造体半部（１１，１１；１１１，１１１；２１１，２１１；３１１，３１１）の外端を前記反りの復元力により互いに突き合わせることを特徴とする，閉断面構造体の製造方法。
   

Images