JP2006326624A - Production method of square pipe using press apparatus and press apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレス装置を用いて角管を製造する方法およびプレス加工によって角管を製造するプレス装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a square tube using a press device and a press device for manufacturing a square tube by pressing.
車両等のフレーム構造体を製作する上で、四角い断面形状を呈する角鋼管(中空の管材)が使用されることがある。たとえば油圧ショベルの運転室をフレーム構造体で構成する場合に、運転室の内部スペースを損なわずに強度を確保するために、フレーム構造体を構成するピラーに、断面長方形状の角鋼管が使用される。 When manufacturing a frame structure such as a vehicle, a square steel pipe (hollow pipe) having a square cross-sectional shape may be used. For example, when the cab of a hydraulic excavator is configured with a frame structure, square steel pipes with a rectangular cross section are used for the pillars that configure the frame structure in order to ensure strength without damaging the internal space of the cab. The
角鋼管の製造工法としては、ロールフォーミング方式が従来より広く知られている。たとえば後掲する特許文献1に、ロールフォーミング方式による角鋼管の製造方法が記載されている。 As a method for manufacturing a square steel pipe, a roll forming method has been widely known. For example, Patent Document 1 described later describes a method of manufacturing a square steel pipe by a roll forming method.
ロールフォーミング方式は、市販の丸鋼管を、ロールフォーミング機を構成する複数段のロールスタンドに順次押し込み、各ロールスタンドを通過する毎に、鋼管の断面を丸形状から角形状へと次第に変形させて、角鋼管を成形するという方式である。なお、丸鋼管は、鋼板を巻き、端面同士を溶接することによって製作される。 In the roll forming method, commercially available round steel pipes are sequentially pushed into the multi-stage roll stands constituting the roll forming machine, and the cross section of the steel pipe is gradually deformed from a round shape to a square shape each time it passes through each roll stand. This is a method of forming a square steel pipe. In addition, a round steel pipe is manufactured by winding a steel plate and welding end surfaces.
一方で、プレス装置を用いて、丸鋼管から角鋼管に成形する方法が、後掲する特許文献2に開示されている。
On the other hand, a method of forming a round steel pipe into a square steel pipe using a press device is disclosed in
特許文献2には、図13に示すように、底角二等辺の角形の上下金型によって、丸鋼管をプレスして丸鋼管の断面を変形させる工程と、丸鋼管を軸周りに90゜回転させる工程とを繰り返すことにより、断面正方形状の角鋼管に成形するという発明が記載されている。
しかし、特許文献1に記載されたロールフォーミング方式では、成形可能な角鋼管のサイズに制約がある。上述した運転室のピラー用の角鋼管はサイズが大きく、ロールフォーミング方式では、成形が困難になるとともに、加工工数が大きくなる。 However, in the roll forming method described in Patent Document 1, there is a restriction on the size of the square steel pipe that can be formed. The above-described square steel pipe for a driver's cab pillar is large in size, and the roll forming method makes it difficult to form and increases the number of processing steps.
また、ロールフォーミング機は、角鋼管専用の加工機械であり、角鋼管を製造する以外の用途がなく汎用性に乏しい。また設備投資にコストがかかるという面がある。 In addition, the roll forming machine is a processing machine dedicated to square steel pipes, and has no application other than manufacturing square steel pipes and lacks versatility. In addition, there is an aspect that the capital investment is costly.
また、ロールフォーミング方式では、成形過程において管の周長が収縮するという品質上の問題がある。 Also, the roll forming method has a quality problem that the circumference of the tube contracts during the molding process.
一方で、特許文献2記載の成形方法は、プレス装置を用いているため、汎用性に富み、設備投資にコストがかからない(既存の設備を使用することができる)という利点がある。
On the other hand, since the molding method described in
しかし、この特許文献2記載の成形方法では、断面正方形の角鋼管は、製造できても、上述した運転室のピラー用の角鋼管などのように、断面長方形状などの異形断面を呈する角鋼管については、製造することができない。
However, in the forming method described in
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、鋼管のサイズの制約なく、断面長方形状などの異形断面を呈する角鋼管を、汎用性のあるプレス装置を用いて、高品質に、かつ、低コストで、かつ、小さい加工工数で製造できるようにすることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and without any restriction on the size of the steel pipe, a square steel pipe exhibiting a deformed cross section such as a rectangular cross section can be obtained with high quality using a versatile press device, and Therefore, it is an object of the present invention to make it possible to manufacture at a low cost and with a small number of processing steps.
第1発明は、
プレス装置の上型と下型との間に、丸管をセットして、丸管を角管に成形する、角管の製造方法であって、
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型をプレス装置に据え付け、
上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させるとともに、この移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させて、
管の断面を、角R部を有する形状に、成形すること
を特徴とする。
The first invention is
A method of manufacturing a square tube, in which a round tube is set between an upper die and a lower die of a press device, and the round tube is formed into a square tube,
The upper mold and the lower mold having a V-shaped cross section recessed with respect to the pipe are installed in the press device,
While moving one of the upper mold and the lower mold toward the other mold side, the side mold is moved to the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe moves in synchronization with this movement. Move it at a speed slower than the mold speed,
The cross section of the tube is formed into a shape having a corner R portion.
第2発明は、
プレス装置の上型と下型との間に、丸管をセットして、丸管を角管に成形する、角管の製造方法であって、
第1の工程では、
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型をプレス装置に据え付け、
上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させるとともに、この移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させて、
管の断面を、上型および下型の断面形状に応じたV字形状の長辺を有し、角R部を有する形状に、成形し、
第2の工程では、
管の断面V字の頂点部をリスライクして、平坦な長辺に成形するための上型および下型をプレス装置に据え付け、
上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させて、
管の断面を、長方形状に成形すること
を特徴とする。
The second invention is
A method of manufacturing a square tube, in which a round tube is set between an upper die and a lower die of a press device, and the round tube is formed into a square tube,
In the first step,
The upper mold and the lower mold having a V-shaped cross section recessed with respect to the pipe are installed in the press device,
While moving one of the upper mold and the lower mold toward the other mold side, the side mold is moved to the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe moves in synchronization with this movement. Move it at a speed slower than the mold speed,
The cross section of the tube is shaped into a shape having a V-shaped long side corresponding to the cross-sectional shape of the upper die and the lower die, and having a corner R portion,
In the second step,
Lisk-like the top of the V-shaped section of the tube, and install the upper and lower molds to form a flat long side in the press device,
Move one of the upper and lower molds toward the other mold,
The cross section of the tube is formed into a rectangular shape.
第3発明は、第2発明において、
第2の工程で、プレス装置に据え付けられる上型および下型は、
管の角R部に対向する部位が凹んでいる断面形状を有していること
を特徴とする。
The third invention is the second invention,
In the second step, the upper mold and the lower mold installed in the press machine are
It has a cross-sectional shape in which a portion facing the corner R portion of the tube is recessed.
第4発明は、第2発明において、
第2の工程で、上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させるとともに、この移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させること
を特徴とする。
A fourth invention is the second invention,
In the second step, one of the upper mold and the lower mold is moved toward the other mold side, and in synchronization with this movement, the contact point where the side mold contacts the pipe moves. The side mold is moved at a speed slower than the speed of the one mold.
第5発明は、第1発明〜第4発明において、
側型が管に接触する接触ポイントが上型、下型間の中間点に維持されるように、上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて、側型と同期して移動させること
を特徴とする。
5th invention is 1st invention-4th invention,
Synchronize the side mold with one of the upper and lower molds facing the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe is maintained at the midpoint between the upper and lower molds. It is characterized by moving.
第6発明は、第1発明〜第5発明において、
上型および下型のいずれか一方の型が移動する速度の1/2の速度で、側型を移動させること
を特徴とする。
A sixth invention is the first invention to the fifth invention,
It is characterized in that the side mold is moved at a speed that is 1/2 of the speed at which either the upper mold or the lower mold moves.
第7発明は、
上型と下型との間に、丸管をセットして、丸管を角管に成形するプレス加工を行うプレス装置であって、
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型と、
これら上型および下型の側方に配置された側型と、
上型、下型のうち一方の型の他方の型側に向けた移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させる同期機構と
を備えたこと
を特徴とする。
The seventh invention
A pressing device that performs a pressing process for setting a round tube between an upper die and a lower die and forming the round tube into a square tube,
An upper die and a lower die having a concave V-shaped cross section with respect to the tube;
Side molds arranged on the sides of these upper mold and lower mold,
In synchronization with the movement of one of the upper mold and the lower mold toward the other mold side, the side mold is moved faster than the speed of the one mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe moves. And a synchronization mechanism that moves at a slow speed.
第8発明は、第7発明において、
第1の工程と、これに続く第2の工程を経て、丸管を角管に成形するプレス装置であって、
第1の工程では、
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型がプレス装置に据え付けられて、
管の断面が、上型および下型の断面形状に応じたV字形状の長辺を有し、角R部を有する形状に、成形され、
第2の工程では、
第1の工程によって成形された管の断面V字の頂点部をリスライクして、平坦な長辺に成形するための上型および下型がプレス装置に据え付けられて、
管の断面が、長方形状に成形されること
を特徴とする。
In an eighth aspect based on the seventh aspect,
A press device for forming a round tube into a square tube through a first step and a second step subsequent thereto,
In the first step,
An upper die and a lower die having a concave V-shaped cross section are installed in the press device with respect to the pipe,
The cross section of the tube has a V-shaped long side corresponding to the cross-sectional shapes of the upper mold and the lower mold, and is molded into a shape having a corner R portion,
In the second step,
An upper die and a lower die for forming a flat long side by re-slicing the apex of the V-shaped section of the tube formed by the first step are installed in the press device,
The cross section of the tube is formed into a rectangular shape.
第9発明は、第8発明において、
第2の工程で、プレス装置に据え付けられる上型および下型は、
管の角R部に対向する部位が凹んでいる断面形状を有していること
を特徴とする。
A ninth invention is the eighth invention,
In the second step, the upper mold and the lower mold installed in the press machine are
It has a cross-sectional shape in which a portion facing the corner R portion of the tube is recessed.
第10発明は、第7発明〜第9発明において、
前記同期機構は、
側型が管に接触する接触ポイントが上型、下型間の中間点に維持されるように、上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて、側型と同期して移動させる機構であること
を特徴とする。
The tenth invention is the seventh invention to the ninth invention,
The synchronization mechanism is
Synchronize the side mold with one of the upper and lower molds facing the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe is maintained at the midpoint between the upper and lower molds. It is a mechanism that moves it.
第11発明は、第7発明〜第10発明において、
前記同期機構は、
上型および下型のいずれか一方の型が移動する速度の1/2の速度で、側型を移動させる機構であること
を特徴とする。
The eleventh invention is the seventh invention to the tenth invention,
The synchronization mechanism is
It is a mechanism that moves the side mold at a speed that is 1/2 of the speed at which either the upper mold or the lower mold moves.
第2発明、第8発明では、プレス装置10を用いて第1の工程、第2の工程が実施される。
すなわち、第1の工程では、図1および図2(a)、(b)に示すように、丸鋼管30に対して、凹んでいる断面V字形状の上型11および下型12がプレス装置10に据え付けられる。
In the second invention and the eighth invention, the first step and the second step are performed using the
That is, in the first step, as shown in FIG. 1 and FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
そして、上型10が下型11側に向けて下降移動されるとともに、この下降移動に同期して、側型13、14が上型10の下降移動速度よりも遅い下降移動速度で下降移動する。
Then, the
これにより図4(a)、(b)、(c)に示すように、鋼管30の断面丸形状(図4(a))は、最終的に、上型11および下型12の断面形状に応じたV字形状の長辺を有し、角R部を有する形状に、成形される(図4(c))。角鋼管30′の長辺では座屈や大きな膨れは発生することがなく、角鋼管30′の形状は、上下で均等になり、角鋼管30′の上下で同じ形状の角R部が形成される(図4(c))。
As a result, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the round sectional shape of the steel pipe 30 (FIG. 4A) is finally changed to the sectional shapes of the
第2の工程では、図3(a)、(b)に示すように、第1の工程で成形された角鋼管30′の断面V字の頂点部をリスライクして、平坦な長辺に成形するための上型11および下型12がプレス装置10に据え付けられる。
In the second step, as shown in FIGS. 3A and 3B, the apex portion of the V-shaped section of the square steel pipe 30 'formed in the first step is reshaped and formed into a flat long side. The
そして、上型10が下型11側に向けて下降移動される。
Then, the
これにより角鋼管30′の断面V字の頂点部がリスライクされて、平坦な長辺に成形され、断面長方形状の角鋼管30″が製造される。
As a result, the vertex of the V-shaped cross section of the square steel pipe 30 'is re-sliced and formed into a flat long side to produce a
本発明を従来技術と対比すれば、鋼管30のサイズの制約なく、断面長方形状などの異形断面を呈する角鋼管30″を、汎用性のあるプレス装置10を用いて、高品質に、かつ、低コストで、かつ、小さい加工工数で製造できるという効果が得られる。
If the present invention is contrasted with the prior art, a
第3発明、第9発明では、図3(a)、(b)や図11(a)に示すように、第2の工程で使用される上型11および下型12として、鋼管30′の角R部に対向する部位が凹んでいる断面形状を有してものが使用される。
In the third and ninth inventions, as shown in FIGS. 3 (a), 3 (b) and 11 (a), as the
第4発明では、第2の工程で、第1の工程と同様に、上型11を下型12側に向けて下降移動させるとともに、この下降移動に同期して、側型13、14が上型11の下降移動速度よりも遅い速度で下降移動する。
In the fourth invention, in the second step, as in the first step, the
これにより第2の工程で、角鋼管30″の上下の角R部が均等に形成され、角鋼管30″が上下均等な形状に形成される。
As a result, in the second step, the upper and lower corners R of the
第5発明、第10発明では、図9(a)、(b)、(c)に示すように、側方接触ポイントP3は、上型11の下降移動に応じて下降側に移動し、接触ポイントP3は、常に、上型11、下型12間の中間点、つまり鋼管30の上下方向の中心点に維持されるように、移動する。
In the fifth and tenth inventions, as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, the side contact point P3 moves to the lower side in accordance with the lowering movement of the
また、第6発明、第11発明では、上型11が下降移動する速度の1/2(概ね1/2の速度の範囲も含む)で、側型13、14が下降移動する。
In the sixth and eleventh inventions, the
このため第5発明、第6発明、第10発明、第11発明によれば、図9(a)、(b)、(c)に示すように、鋼管30の変形の進行に伴い、上接触ポイントP1と側方接触ポイントP3との間、下接触ポイントP2と側方接触ポイントPとの間はほぼ均等に狭まり、これら接触ポイントP1と接触ポイントP3との間、接触ポイントP2と接触ポイントP3との間で、上下角R部がほぼ均等に形成される。
Therefore, according to the fifth, sixth, tenth, and eleventh inventions, as shown in FIGS. 9 (a), (b), and (c), as the deformation of the
このため角鋼管30′の形状は上下で均等になり、角鋼管30′の上下の角R部が同じ形状になる。 For this reason, the shape of the square steel pipe 30 'is uniform in the vertical direction, and the upper and lower corner R portions of the square steel pipe 30' have the same shape.
第1発明、第7発明は、第2発明、第8発明における第2の工程を除いた発明である。 The first and seventh inventions are inventions excluding the second step in the second and eighth inventions.
すなわち、第2の工程を省略して第1の工程を実施した場合でも、少なくとも角R部を有した角鋼管30′を確実に製造することができる。角鋼管の製品の仕様によっては、第1の工程後の角鋼管30′でよい場合がある。また、将来の技術の進歩などにより他の解決手段によって、第1の工程のみで角鋼管30′の頂点部の膨らみLD(図10(a)参照)が許容範囲内に収まることもある。
That is, even when the second step is omitted and the first step is performed, the
このような場合には、第2の工程を省略して第1の工程のみを実施する第1発明、第7発明が適用される。 In such a case, the first and seventh inventions in which the second step is omitted and only the first step is performed are applied.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に実施形態のプレス装置10の構成を断面図にて示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the
実施形態のプレス装置10は、上型(上金型)11および下型(下金型)12と、これら上下型11、12の左右側方に配置された側型13、14とを備えている。側型13、14は、上型11、下型12の側面に、ほぼ接触して配置されている。
The
上型11は、スライド15の下部に取り付けられている。下型12は、ベッド16の上部に取り付けられている。
The
スライド15には、図示しない油圧シリンダ、電動モータ等の駆動源から、必要に応じて、フライホイールやクラッチ機構などを介して動力が伝達されて、スライド15が下降方向あるいは上昇方向に移動する。スライド15の上昇あるいは下降移動に伴い上型11が上昇あるいは下降移動する。
Power is transmitted to the
プレス装置10には、上型11が下型12に向けて下降移動するときに、上側11の下降移動に同期して側型13、14を上型11の下降移動速度よりも遅い下降移動速度で下降移動させる同期機構としてのカム機構20が設けられている。
When the
すなわち、スライド15は、図中左右のカム機構20を介して、側型13、14にそれぞれ連結されている。側型13、14には、カム面23aが形成され、カム面23aには、他のカム面との間ですべりを生じさせるすべり部材23b(以下の「すべり部材」は、他のカム面との間ですべりを生じさせる部材の意味で使用する)が設けられている。
That is, the
カム機構20は、カムブロック21と、中間カムブロック22と、側型13、14のカム面23a、すべり部材23bとからなる。
The
カムブロック21は、スライド15に接続されており、カム面21aを有している。中間カムブロック22は、カムブロック21と側型13、14との間に介在されており、カムブロック21のカム面21aに対向するカム面22aと、側型13、14のカム面23aに対向するカム面22cとを有している。カム面22aには、すべり部材22bが設けられている。
The
カム面21a(22a)、カム面22c(23a)の傾斜角度は、スライド15の下降移動速度の1/2の速度(あるいは概略1/2の速度)で、側型13、14が下降移動できるような角度に設定されている。
The inclination angles of the
側型13、14は、ばね17によって支持されている。
The
上型11と下型12との間には、紙面に対して垂直な方向が、鋼管30の軸方向(長手手方向)となるように、鋼管30がセットされる。
Between the upper mold |
スライド15が下降すると、上型11が下型12側に向けて下降移動するとともに、上記カム機構20によって、この移動に同期して上型11、鋼管30、下型12の側方を側型13、14が移動する。これにより断面丸状の鋼管30は、断面角状の鋼管30′に成形される。
When the
図2(a)は、上型11が鋼管30に接触した瞬間の状態を示し、図2(b)は、プレス加工が完了した状態を示している。
FIG. 2A shows a state at the moment when the
図1のプレス装置10の上型11は、図1、図2(a)、図2(b)の順序で、上方から下方に下型12に向けて下降する。
The upper die 11 of the
スライド15が下降移動すると、カムブロック21のカム面21aと中間カムブロック22のすべり部材22bとの間、および中間カムブロック22のカム面22cと側型13、14のすべり部材23bとの間でそれぞれ、すべりが発生する。これに応じてカムブロック21が矢印Aに示す方向に下降移動し、中間カムブロック21が矢印Bに示す側型13、14側(内側)方向に移動し、側型13、14が矢印Cに示す方向に下降移動する。
When the
スライド15が上方の待機位置にあるときには、側型13、14は、ばね17の自由長によって定まる所定位置に位置決めされている。
When the
スライド15が下降移動すると、カム機構20を介して、側型13、14がばね17のばね力に抗して下降移動する。
When the
スライド15が上昇移動すると、側型13、14はばね17のばね力によって上方に移動され、ばね17の自由長によって定まる所定位置に位置決めされる。
When the
(第1実施例)
以下、上述したプレス装置10を用いて、第1の工程、第2の工程を経て丸鋼管を角鋼管に成形する方法について説明する。なお、以下では、断面丸状の鋼管を、丸鋼管30とし、第1の工程を経て成形された角鋼管を30′とし、第2の工程を経て成形された角鋼管を30″とする。このように符合「30」にダッシュ「′」を付与して、鋼管の断面形状を区別する。
(First embodiment)
Hereinafter, a method of forming a round steel pipe into a square steel pipe through the first step and the second step using the
図1および図2(a)、(b)に、第1の工程時にプレス装置10に据え付けられる上型11および下型12の断面を示している。図1は、第1工程の開始前で上型11が待機位置にある状態を示し、図2(a)は、第1工程中の状態を示す図で上型11が鋼管30に接触した瞬間の状態を示し、図2(b)は、第1工程が完了した状態を示している。
FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B show cross sections of the
図1のプレス装置10の上型11は、第1工程時には、図1、図2(a)、図2(b)の順序で、上方から下方に下型12に向けて下降するものとする。
The upper die 11 of the
図3(a)、(b)に、第2の工程時にプレス装置10に据え付けられる上型11および下型12の断面を示している。図3(a)は、第2工程中の状態を示す図で上型11が鋼管30に接触した瞬間の状態を示し、図3(b)は、第2工程が完了した状態を示している。
3A and 3B show cross sections of the
図1のプレス装置10の上型11は、第2工程時には、図1と同様の待機位置から図3(a)、図3(b)の順序で、上方から下方に下型12に向けて下降するものとする。
The upper die 11 of the
なお、説明の便宜のため、プレス装置10の図中左右対称線の右側(右半分の上型11、下型12、右側型14)の動作について説明し、図中左右対称線の左側(左半分の上型11、下型12、左側型14)の動作については、右側と同じであるとして適宜省略する。
For the convenience of explanation, the operation of the right side of the symmetric line in the drawing of the press apparatus 10 (the
(第1の工程)
第1の工程では、図1および図2(a)、(b)に示すように、丸鋼管30に対して、凹んでいる断面V字形状の上型11および下型12がプレス装置10に据え付けられる。
(First step)
In the first step, as shown in FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B, the
そして、上型10が下型11側に向けて下降移動されるとともに、この下降移動に同期して、側型13、14が下降移動する。
Then, the
図4(a)、(b)、(c)は、鋼管30の断面が変形する様子を時系列で示す図である。
4 (a), 4 (b), and 4 (c) are diagrams showing, in chronological order, how the cross section of the
鋼管30の断面丸形状(図4(a))は、概略「たまご」形状に変形し(図4(b)、最終的に、上型11および下型12の断面形状に応じたV字形状の長辺を有し、角R部を有する形状に、成形される。角鋼管30′の長辺では座屈や大きな膨れは発生することがなく、角鋼管30′の形状は、上下で均等になり、角鋼管30′の上下で同じ形状の角R部が形成された(図4(c))。
The cross-sectional shape of the steel pipe 30 (FIG. 4A) is deformed into a generally “egg” shape (FIG. 4B), and finally a V-shape corresponding to the cross-sectional shapes of the
つぎに、図5、図6、図7を用いて、本実施例で鋼管30の頂点部(長辺の中央)で座屈や大きな膨れが無く角R部を形成することができた知見について比較例と対比して説明する。
Next, with reference to FIGS. 5, 6, and 7, the knowledge that the corner portion R can be formed without buckling or large swelling at the apex portion (long side center) of the
図5、図6は本実施例に対する比較例を示している。 5 and 6 show a comparative example with respect to this embodiment.
図5は、側型13、14を設けずに、鋼管30に対して平坦な断面を有する上型11、下型12を用いて、鋼管30を変形させた比較例1を示す。図5(a)は上型11、下型12の断面図で、図5(b)は成形された鋼管30′の斜視図で、図5(c)は成形された鋼管の断面図である。
FIG. 5 shows a comparative example 1 in which the
比較例1の場合には、鋼管30′の頂点部で座屈が発生し、所望する角鋼管30′を成形することができなかった。 In the case of Comparative Example 1, buckling occurred at the apex of the steel pipe 30 ', and the desired square steel pipe 30' could not be formed.
図6は、側型13、14を設けるが定位置に固定したままとし、本実施例よりも断面V字の角度が小さい、つまりテーパ角度θが小さい断面V字形状の上型11、下型12を用いて、鋼管30を変形させた比較例2を示す。図6(a)は上型11、下型12の断面図で、図6(b)は成形された鋼管30′の斜視図で、図6(c)は成形された鋼管30′の断面図である。
FIG. 6 shows that the
比較例2の場合には、比較例1で発生していた鋼管30′の頂点部における座屈はなくなっていはいるものの、代わりに鋼管30′の頂点部で大きな膨れが発生した。また角R部を形成することができなかった。 In the case of Comparative Example 2, although the buckling at the apex of the steel pipe 30 'that occurred in Comparative Example 1 has disappeared, a large bulge occurred at the apex of the steel pipe 30' instead. Further, the corner R portion could not be formed.
図7は、側型13、14を設け、これを上型11に同期させて移動させるとともに、比較例2よりも断面V字の角度が大きい、つまりテーパ角度θが大きい断面V字形状の上型11、下型12を用いて、鋼管30を変形させた本実施例を示す。図7(a)は上型11、下型12の断面図で、図7(b)は成形された鋼管30′の斜視図で、図7(c)は成形された鋼管30′の断面図である。
In FIG. 7,
本実施例の場合には、比較例1で発生していた鋼管30′の頂点部における座屈はなくなるとともに、比較例2で発生していた鋼管30′の頂点部における大きな膨れはなくなった。また角R部を良好に形成することができた。
In the case of this example, the buckling at the apex of the
つぎに、図8、図9を用いて、本実施例で角鋼管30′の形状が上下で均等となり、角R部を鋼管30′の上下で同じ形状に形成することができた知見について比較例と対比して説明する。
Next, using FIG. 8 and FIG. 9, in this embodiment, the shape of the
図8(a)、(b)、(c)は、本実施例に対する比較例を示している。比較例では、本実施例と異なり、側型14(側型13)を移動させずに定位置に固定した。 8A, 8B, and 8C show a comparative example with respect to the present embodiment. In the comparative example, unlike the present example, the side mold 14 (side mold 13) was fixed in place without being moved.
図8(a)、(b)、(c)は、上型11が鋼管30に接触する接触ポイントP1、下型12が鋼管30に接触する接触ポイントP2、側型14(側型13)が鋼管30に接触する接触ポイントP3の動きを時系列で示している。
8A, 8B and 8C show a contact point P1 where the
接触ポイントP1、P2、P3は鋼管30と型との間で摩擦力が発生している点である。
Contact points P1, P2, and P3 are points where a frictional force is generated between the
同図8(a)、(b)、(c)に示すように、鋼管30の変形が進行するに伴い、上下接触ポイントP1、P2が上型11、下型12の中心側から側型14(側型13)側へと移動するが、側方接触ポイントP3は定位置に固定される。
As shown in FIGS. 8A, 8 </ b> B, and 8 </ b> C, as the deformation of the
このため鋼管30の変形の進行に伴い、上接触ポイントP1と側方接触ポイントP3との間が狭まり、これらポイントP1、P3間で変形が進行するものの、下接触ポイントP2と側方接触ポイントP3との間は狭まらず、これら接触ポイントP1と接触ポイントP3との間での変形は進行しない(変形が下側に移行しない)。
For this reason, as the deformation of the
このため角鋼管30′の形状は上下で不均一となり、角鋼管30′の上下の角R部が異なる形状になる(下側の角R部のRが極めて大きな半径となる)か、あるいは角鋼管30′の下側で角R部が形成されなくなる。 For this reason, the shape of the square steel pipe 30 'is not uniform in the vertical direction, and the upper and lower corner R portions of the square steel pipe 30' are different (the lower corner R portion has a very large radius), or The corner R portion is not formed below the steel pipe 30 '.
なお、側型13、14を上型13と同じ速度で下降させた場合には、逆に、変形が鋼管30の下側で進行するが上側で進行しなくなり、同様に角鋼管30′の形状は上下で不均一となり、角鋼管30′の上下の角R部が異なる形状になる(上側の角R部のRが極めて大きな半径となる)か、あるいは角鋼管30′の上側で角R部が形成されなくなる。
When the
図9(a)、(b)、(c)は、本実施例における接触ポイントP1、P2、P3の動きを示す図で、図8(a)、(b)、(c)に対応する図である。 FIGS. 9A, 9B, and 9C are diagrams showing the movement of the contact points P1, P2, and P3 in the present embodiment, and are diagrams corresponding to FIGS. 8A, 8B, and 8C. It is.
図9(a)、(b)、(c)に示すように、鋼管30の変形が進行するに伴い、上下接触ポイントP1、P2が上型11、下型12の中心側から側型14(側型13)側へと移動するとともに、側方接触ポイントP3が下降側に移動する。
As shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, as the deformation of the
側方接触ポイントP3は、上型11の下降移動に応じて下降側に移動し、接触ポイントP3は、常に、上型11、下型12間の中間点、つまり鋼管30の上下方向の中心点に維持されるように、移動する。
The side contact point P3 moves downward as the
このため鋼管30の変形の進行に伴い、上接触ポイントP1と側方接触ポイントP3との間、下接触ポイントP2と側方接触ポイントPとの間はほぼ均等に狭まり、これら接触ポイントP1と接触ポイントP3との間、接触ポイントP2と接触ポイントP3との間で、上下角R部がほぼ均等に形成される。
For this reason, as the deformation of the
このため角鋼管30′の形状は上下で均等になり、角鋼管30′の上下の角R部が同じ形状になる。 For this reason, the shape of the square steel pipe 30 'is uniform in the vertical direction, and the upper and lower corner R portions of the square steel pipe 30' have the same shape.
(第2の工程)
図10(a)は、第1の工程で得られた角鋼管30′の断面の各サイズを示している。LAは長辺の長さであり、LBは短辺の長さである。LCは頂点部の幅である。頂点部の膨らみ(凹凸量)LDは、LD=LC−LBで定義される。
(Second step)
FIG. 10A shows each size of the cross section of the
第1の工程直後の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDは、設計上の公差範囲外になっていることが多い。 The bulge (unevenness amount) LD at the apex immediately after the first step is often outside the design tolerance range.
第2の工程では、図3(a)、(b)に示すように、第1の工程で成形された角鋼管30′の断面V字の頂点部をリスライクして、平坦な長辺に成形するための上型11および下型12がプレス装置10に据え付けられる。たとえば角鋼管30′の角R部に対向する部位が凹み、角鋼管30′の頂点部に対向する部位が平坦な面となっている断面形状を有した上型11および下型12が使用される。また、上型11、下型12を必ずしも一体成形する必要はなく、図11(a)に示すように、鋼管30′に対して平坦な断面を有する上型11および下型12と鋼管30′との間に、上型11および下型12の横幅よりも角鋼管30′の角R部の分だけ横幅が小さい板材18を介在させてもよい。
In the second step, as shown in FIGS. 3A and 3B, the apex portion of the V-shaped section of the square steel pipe 30 'formed in the first step is reshaped and formed into a flat long side. The
そして、上型10が下型11側に向けて下降移動されるとともに、この下降移動に同期して、側型13、14が下降移動する。
Then, the
これにより角鋼管30′の断面V字の頂点部がリスライクされて、平坦な長辺に成形される。
As a result, the apex portion of the V-shaped cross section of the
図10(b)は、第2の工程で得られた角鋼管30″の断面の各サイズを示している。第3の工程後の角鋼管30″の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDは、設計上の公差範囲内に収まる。
FIG. 10B shows each size of the cross section of the
また、第1の工程によって角鋼管30′の角R部は、ほぼ所望の形状(所望の半径R)に形成されているが、第2の工程によって角鋼管30″の角R部は、確実に公差内の寸法に収まる。
In addition, the corner R portion of the
以上のように、第1の工程、第2の工程を経て、断面長方形状の角鋼管30″が成形される。また、第2の工程時には、第1の工程時と同様に、上型11の下降移動に同期して、側型13、14を下降移動させて、接触ポイントP3を、常に、上型11、下型12間の中間点、つまり鋼管30′の上下方向の中心点に維持させるようにしたので、角鋼管30″の形状が上下で均等となり、角R部を鋼管30″の上下で同じ形状に形成することができた。
As described above, the
つぎに、図11(a)、(b)を用いて、本実施例で角鋼管30′の断面V字の頂点部をリスライクして平坦な長辺に成形することができた知見について比較例と対比して説明する。
Next, with reference to FIGS. 11A and 11B, a comparative example of the knowledge that the apex portion of the V-shaped section of the
図11(b)は、図11(a)に示す本実施例の構成から板材18を取り除いた比較例の構成を示している。 FIG. 11B shows a configuration of a comparative example in which the plate material 18 is removed from the configuration of the present embodiment shown in FIG.
図11(b)に示す比較例の場合には、上型11、下型12が角鋼管30′の長辺の全面にリストライクするため、スプリングバックにより角鋼管30′の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDが小さくならず、第2の工程後の角鋼管30″の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDは、設計上の公差範囲内に収まらないことが多い。
In the case of the comparative example shown in FIG. 11 (b), the
これに対して、図11(a)の本実施例の場合には、板材18によって角鋼管30′の頂点部がリストライクされ、上型11、下型12は角鋼管30′の角R部に衝突することがないため、角鋼管30′の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDが小さくなり、第2の工程後の角鋼管30″の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDが、確実に設計上の公差範囲内に収まる。
On the other hand, in the case of the present embodiment shown in FIG. 11 (a), the apex of the square steel pipe 30 'is reshaped by the plate material 18, and the
ただし、頂点部の膨らみを確実になくすためには、スプリングバックを考慮して、上型11を、短辺の寸法LBに応じたストローク位置よりも多めのストローク位置まで下降させることが必要である。
However, in order to surely eliminate the swelling of the apex, it is necessary to lower the
たとえば、500トンの押圧プレス力を発生する油圧式のプレス装置10を用いて、以下のような仕様の丸鋼管30から、以下のような製品仕様の角鋼管30″を成形する場合を想定する。
For example, it is assumed that a
・加工前(丸鋼管30)
直径:φ165.2
板厚:5.5t
加工後(角鋼管30″)
サイズ:200(LA)×70(LB)
板厚:5.5t
図12(a)、(b)は上記仕様の製品を製造するための上型11のストローク位置を説明する図である。
・ Before processing (round steel pipe 30)
Diameter: φ165.2
Plate thickness: 5.5t
After processing (
Size: 200 (LA) x 70 (LB)
Plate thickness: 5.5t
FIGS. 12A and 12B are views for explaining the stroke position of the
すなわち、上記仕様の場合には、上型11を、短辺の寸法LB(70mm)に応じたストローク位置(図12(a))から、更に2mmだけ多いストローク位置まで下降させたところ(図12(b))、頂点部の膨らみ(凹凸量)LDが公差範囲内に収まった角鋼管30″を成形することができた。
That is, in the case of the above specifications, the
また、上記仕様の製品を製造する場合には、図12(c)に示すように、第1の工程で使用される上型11および下型12のテーパ角θを、80゜〜83゜に設定すれば、角鋼管30′の長辺の頂点部で座屈がなく、かつ大きな膨らみもなく、しかも角R部を良好に形成することができた。
When a product having the above specifications is manufactured, as shown in FIG. 12C, the taper angle θ of the
(第2実施例)
上述した第1実施例では、図3(a)、(b)や図11(a)に示すように、第2の工程で使用される上型11および下型12として、鋼管30′の角R部に対向する部位が凹んでいる断面形状を有してものを使用しているが、第2の工程で使用される上型11および下型12としては、図11(b)に示すように、鋼管30′に対して平坦な断面を有する上型11および下型12を使用してもよい。
(Second embodiment)
In the first embodiment described above, as shown in FIGS. 3 (a), 3 (b) and 11 (a), as the
すなわち、第1実施例で述べたように、図11(b)に示す上型11、下型12を使用すると、スプリングバックにより角鋼管30′の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDが小さくならず、第2の工程後の角鋼管30″の頂点部の膨らみ(凹凸量)LDが設計上の公差範囲内に収まらないことが多いが、頂点部の膨らみの許容幅が大きい製品仕様の角鋼管を製造する場合などには、第2の工程で、図11(b)に示す上型11、下型12を使用する実施も可能である。
That is, as described in the first embodiment, when the
(第3実施例)
上述した第1実施例では、第2の工程で、第1の工程と同様に、上型11を下型12側に向けて移動させるとともに、この移動に同期して、側型13、14を
移動させているが、第2の工程では、中間カムブロック22を取り除くなどして、側型13、14を同期移動させずに、上型11、下型12の側方に固定したままとしてもよい。
(Third embodiment)
In the first embodiment described above, in the second step, as in the first step, the
すなわち、第1の工程によって角鋼管30′の角R部は、ほぼ所望の形状(所望の半径R)に形成されているため、第1の工程ほど、第2の工程では、側型13、14の同期移動が、角鋼管30″の上下の角R部の均等な形成や角鋼管30″の上下均等な形状の形成に及ぼす影響が少ない。このため、第1の工程のみによって角鋼管30′の角R部が既に製品仕様に合致している場合などには、第2の工程では、側型13、14を同期移動させずに、側型13、14を上型11、下型12の側方に固定したままとしてもよい。
That is, the corner R portion of the
(第4実施例)
上述した第1実施例では、上型11が下降移動する速度の1/2(あるいは概ね1/2の速度)で、側型13、14を下降移動させているが、製品仕様によっては、必ずしも、この移動速度に限定されるわけでなく、少なくとも側型13、14の下降移動度が、零にならず、かといって上型11と同じ速度にならずに、上型11の下降移動速度よりも遅くなっていればよい。
(Fourth embodiment)
In the first embodiment described above, the
すなわち、製品仕様によっては、角鋼管30″の形状を上下で不均等にしたり、角R部を鋼管30″の上下で異なる形状に形成することもある。このような製品仕様の角鋼管30″を製造する場合などには、側型13、14の下降移動速度を、上型11の下降移動速度の1/2(あるいは概ね1/2)の速度領域からずらした速度領域(速度零、上型11と等速度を除く)に設定する実施も可能である。
That is, depending on the product specifications, the shape of the
(第5実施例)
上述した第1実施例では、第1の工程、第2の工程を経て角鋼管30″を成形する場合を想定して説明したが、製品の仕様によっては、第1の工程後の角鋼管30′でよい場合がある。また、将来の技術の進歩などにより他の解決手段によって、第1の工程のみで角鋼管30′の頂点部の膨らみLDが許容範囲内に収まることもある。
(5th Example)
In the first embodiment described above, the case where the
このような場合には、第2の工程を省略して第1の工程のみを実施してもよい。 In such a case, the second step may be omitted and only the first step may be performed.
また、上述した実施形態では、上型11が下降することでプレス加工を行うプレス装置10を想定して説明したが、当然、本発明は、下型12が上昇することでプレス加工を行うプレス装置10に対しても適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that the
なお、本実施例では、「側型」が「上型」、「下型」に対して側方の型であるという概念を明確にするとともに、特許請求の範囲と実施例の用語の対応をとるために、「上型」、「下型」という用語を使用したが、本発明における「上型」、「下型」は、必ずしも鉛直重力方向の「上下」に限定されるわけではなく、任意の方向(たとえば水平左右方向)に「上型」、「下型」が配置され、その側方(鉛直重力方向)に「側型」が配置される構成にも、当然、本発明は適用可能であり、また特許請求の範囲記載の「上型」、「下型」の用語もそのような意味に解釈される。 In the present embodiment, the concept that the “side mold” is a lateral mold relative to the “upper mold” and the “lower mold” is clarified, and the correspondence between the claims and the terms in the embodiments is clarified. In order to take, the terms “upper mold” and “lower mold” were used, but “upper mold” and “lower mold” in the present invention are not necessarily limited to “up and down” in the vertical gravity direction, Of course, the present invention also applies to a configuration in which “upper mold” and “lower mold” are arranged in an arbitrary direction (for example, horizontal horizontal direction) and “side mold” is arranged on the side (vertical gravity direction). It is possible, and the terms “upper mold” and “lower mold” in the claims are also interpreted in such a meaning.
また、上述した実施形態では、鋼管30を成形する場合を想定して説明したが、本発明で対象となる管の材料は、プレス加工によって丸管から角管に成形(塑性変形)することができる材料であれば、鋼に限定されることなく任意の材料を使用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the
10 プレス装置 11 上型 12 下型 13、14 側型 30 丸鋼管、30′ 角鋼管 30″ 角鋼管
DESCRIPTION OF
Claims (11)
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型をプレス装置に据え付け、
上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させるとともに、この移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させて、
管の断面を、角R部を有する形状に、成形すること
を特徴とするプレス装置を用いた角管の製造方法。 A method of manufacturing a square tube, in which a round tube is set between an upper die and a lower die of a press device, and the round tube is formed into a square tube,
The upper mold and the lower mold having a V-shaped cross section recessed with respect to the pipe are installed in the press device,
While moving one of the upper mold and the lower mold toward the other mold side, the side mold is moved to the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe moves in synchronization with this movement. Move it at a speed slower than the mold speed,
A method of manufacturing a square tube using a press device, wherein the cross section of the tube is formed into a shape having a corner R portion.
第1の工程では、
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型をプレス装置に据え付け、
上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させるとともに、この移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させて、
管の断面を、上型および下型の断面形状に応じたV字形状の長辺を有し、角R部を有する形状に、成形し、
第2の工程では、
管の断面V字の頂点部をリスライクして、平坦な長辺に成形するための上型および下型をプレス装置に据え付け、
上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて移動させて、
管の断面を、長方形状に成形すること
を特徴とするプレス装置を用いた角管の製造方法。 A method of manufacturing a square tube, in which a round tube is set between an upper die and a lower die of a press device, and the round tube is formed into a square tube,
In the first step,
The upper mold and the lower mold having a V-shaped cross section recessed with respect to the pipe are installed in the press device,
While moving one of the upper mold and the lower mold toward the other mold side, the side mold is moved to the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe moves in synchronization with this movement. Move it at a speed slower than the mold speed,
The cross section of the tube is shaped into a shape having a V-shaped long side corresponding to the cross-sectional shape of the upper die and the lower die, and having a corner R portion,
In the second step,
Lisk-like the top of the V-shaped section of the tube, and install the upper and lower molds to form a flat long side in the press device,
Move one of the upper and lower molds toward the other mold,
A method of manufacturing a square tube using a press device, characterized in that a cross section of the tube is formed into a rectangular shape.
管の角R部に対向する部位が凹んでいる断面形状を有していること
を特徴とする請求項2記載のプレス装置を用いた角管の製造方法。 In the second step, the upper mold and the lower mold installed in the press machine are
The method for manufacturing a square tube using a press device according to claim 2, wherein the tube has a recessed cross-sectional shape facing a corner R portion of the tube.
を特徴とする請求項2記載のプレス装置を用いた角管の製造方法。 In the second step, one of the upper mold and the lower mold is moved toward the other mold side, and in synchronization with this movement, the contact point where the side mold contacts the pipe moves. The method of manufacturing a square tube using a press device according to claim 2, wherein the side mold is moved at a speed slower than the speed of the one mold.
を特徴とする請求項1〜4記載のプレス装置を用いた角管の製造方法。 Synchronize the side mold with one of the upper and lower molds facing the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe is maintained at the midpoint between the upper and lower molds. The manufacturing method of the square tube using the press apparatus of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
を特徴とする請求項1〜5載のプレス装置を用いた角管の製造方法。 6. A method of manufacturing a square tube using a press apparatus according to claim 1, wherein the side mold is moved at a speed that is ½ of the moving speed of either the upper mold or the lower mold. .
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型と、
これら上型および下型の側方に配置された側型と、
上型、下型のうち一方の型の他方の型側に向けた移動に同期して、側型が管に接触する接触ポイントが移動するように、側型を前記一方の型の速度よりも遅い速度で移動させる同期機構と
を備えたこと
を特徴とするプレス装置。 A pressing device that performs a pressing process for setting a round tube between an upper die and a lower die and forming the round tube into a square tube,
An upper die and a lower die having a concave V-shaped cross section with respect to the tube;
Side molds arranged on the sides of these upper mold and lower mold,
In synchronization with the movement of one of the upper mold and the lower mold toward the other mold side, the side mold is moved faster than the speed of the one mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe moves. And a synchronizing mechanism for moving at a slow speed.
第1の工程では、
管に対して、凹んでいる断面V字形状の上型および下型がプレス装置に据え付けられて、
管の断面が、上型および下型の断面形状に応じたV字形状の長辺を有し、角R部を有する形状に、成形され、
第2の工程では、
第1の工程によって成形された管の断面V字の頂点部をリスライクして、平坦な長辺に成形するための上型および下型がプレス装置に据え付けられて、
管の断面が、長方形状に成形されること
を特徴とする請求項7記載のプレス装置。 A press device for forming a round tube into a square tube through a first step and a second step subsequent thereto,
In the first step,
An upper die and a lower die having a concave V-shaped cross section are installed in the press device with respect to the pipe,
The cross section of the tube has a V-shaped long side corresponding to the cross-sectional shapes of the upper mold and the lower mold, and is molded into a shape having a corner R portion,
In the second step,
An upper die and a lower die for forming a flat long side by re-slicing the apex of the V-shaped section of the tube formed by the first step are installed in the press device,
The press device according to claim 7, wherein a cross section of the tube is formed in a rectangular shape.
管の角R部に対向する部位が凹んでいる断面形状を有していること
を特徴とする請求項8記載のプレス装置。 In the second step, the upper mold and the lower mold installed in the press machine are
The press device according to claim 8, wherein the press device has a cross-sectional shape in which a portion facing the corner R portion of the tube is recessed.
側型が管に接触する接触ポイントが上型、下型間の中間点に維持されるように、上型、下型のうち一方の型を他方の型側に向けて、側型と同期して移動させる機構であること
を特徴とする請求項7〜9記載のプレス装置を用いた角管の製造方法。 The synchronization mechanism is
Synchronize the side mold with one of the upper and lower molds facing the other mold so that the contact point where the side mold contacts the pipe is maintained at the midpoint between the upper and lower molds. The method of manufacturing a square tube using the press device according to claim 7, wherein the mechanism is a mechanism for moving the tube.
上型および下型のいずれか一方の型が移動する速度の1/2の速度で、側型を移動させる機構であること
を特徴とする請求項7〜10記載のプレス装置。 The synchronization mechanism is
The press device according to any one of claims 7 to 10, wherein the pressing device is a mechanism that moves the side die at a speed that is ½ of the moving speed of either the upper die or the lower die.
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2005
- 2005-05-25 JP JP2005152402A patent/JP2006326624A/en not_active Withdrawn
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