JP2011230134A - パイプ体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】径寸法に対する高さ寸法の比率が高い、長尺なパイプ体を低コストで提供する。
【解決手段】平板１０を絞りプレス加工することにより底面２２および側壁面２４と、側壁面２４から徐々に拡径方向に延伸するつば部２６を有する鍋底形状体２０を形成する工程と、底面２２に貫通孔２８を形成する工程と、つば部２６を挟持した状態で、貫通孔２８の形成後における底面残存部分２２Ａを側壁面２４側に向けて曲折し、パイプ状中間体３０を形成する工程と、パイプ状中間体３０の端部のうち少なくとも底面残存部分２２Ａを曲折させた側の端部３２をパイプ状中間体３０の高さ方向の所要範囲に亘って拡径方向に曲折させることにより鼓状体４０を形成する工程と、鼓状体４０の細径部分４６を拡径し、径寸法を均一に形成する工程と、を有することを特徴とするパイプ体の製造方法。
【選択図】図３

Description

本発明はパイプ体の製造方法に関し、より詳細には、平板を原材料として長尺なパイプ体を低コストで得るためのパイプ体の製造方法に関する。

金属材料からなるパイプリングの製造方法としては、金属製の平板を筒状に曲げ加工した後に筒状体の周方向における当接縁部分どうしを溶接接合した、いわゆる電放管と呼ばれる長尺なパイプ体を所要寸法に切断して個片化する製造方法が広く知られている。
また、引き抜き加工により長尺のパイプ体（以下、これを引き抜き管と称する）を形成した後、引き抜き管を所要寸法に切断して個片化することでパイプリングを得る製造方法も知られている。
これら公知の製造方法に対して、本出願人は、生産コストを低減させるために、金属製の平板をプレス加工のみでパイプリングを形成するパイプリングの製造方法を出願し、製法特許を保有している。

特開平７−１２４６７２号公報

特許文献１で提案されているパイプリングの製造方法によれば、電放管や引き抜き管を所要寸法に個片化して得るパイプリングに対して、低コストで製造することが可能である。しかしながら、特許文献１で提案されているパイプリングの製造方法では、パイプリングの径寸法に対するパイプリングの高さ寸法の比率を高めることができず、いわゆる長尺なパイプ体を製造しようとする場合には、依然として電放管や引き抜き管といった製造コストの高いパイプ体を所要寸法に個片化する製造方法が用いられている。このため、長尺なパイプリングを製造する際におけるコスト低減には限界があり、長尺なパイプリングを低コストで得ることができる製造方法の提案が強く望まれていた。

本出願人は、電放管や引き抜き管を所要寸法に小片化するパイプ体の製造方法に代えて、図６に示すようないわゆる深絞りプレス加工でのパイプ体の製造を試みた。
深絞りプレス加工によりパイプ体を製造しようとする場合、まず、図６（Ａ）に示すような円形状の平板を深絞りプレス加工することにより、図６（Ｂ）に示すような底面２２および側壁面２４と、側壁面２４から徐々に拡径方向に延伸するつば部２６を有する鍋底形状体２０を形成した。
このような鍋底形状体２０を形成した後、底面２２とつば部２６とを除去すれば、図６（Ｃ）に示すようなパイプ体５０を得ることは可能であるが、切除部分が多く製造コストが高すぎてしまうため更に改良を試みた。

具体的には、本出願人は、図７（Ａ）に示すような円形状の平板を深絞りプレス加工する際に、つば部２６の範囲を可及的に少なくし、図７（Ｂ）に示すような狭範囲のつば部２６を有する鍋底形状体２０を形成した後、図７（Ｃ）に示すように、底面２２に打ち抜きプレス加工等により貫通孔２８を形成した後、クランプ装置でつば部２６を挟持して図７（Ｄ）に示すように底面残存部２２Ａを側壁面２４に向けて曲折加工（バーリング加工）をしてパイプ状中間体３０を形成した。そしてパイプ状中間体３０の外周面に沿ってつば部２６を側壁面２４に沿った方向（つば部２６の拡径方向に直交する方向）に切除することで、図７（Ｅ）に示すようなパイプ体５０を得ることができた。

しかしながら、図７（Ｅ）に示すパイプ体５０におけるつば部２６だった部位は、図７（Ｆ）に示すように、パイプ体５０の内周面および外周面に、アール部２９および残存つば部２６Ａを有する状態になる。なお、図７（Ｆ）はパイプ体５０の上端部の拡大断面図である。特に残存つば部２６Ａは、パイプ体５０の外周面（側壁部２４）から拡径側にはみ出した状態である。このため、パイプ体５０としての製品形状や寸法に対して要求されている精度を満たすことができないことがあった。
このような場合には、パイプ体５０のうちのアール部２９および残存つば部２６Ａの部位を側壁面２４と直交する方向（パイプ体５０を輪切りする方向）に切断しなければならなかった。
以上に説明した理由から、深絞りプレス加工によってもパイプ体５０生産コストの低減は容易ではなく、依然として電放管や引き抜き管を所要寸法に小片化するといった従来の製造方法が採用されている。

そこで本願発明は、径寸法に対する高さ寸法の比を高めた、いわゆる長尺なパイプ体を低コストで提供することが可能な新規のパイプ体の製造方法の提供を目的としている。

上記課題を解決するために本発明者は鋭意研究を行った結果、以下の構成に想到した。
すなわち、平板を絞りプレス加工することにより底面および側壁面と、該側壁面から徐々に拡径方向に延伸するつば部を有する鍋底形状体を形成する工程と、前記底面に貫通孔を形成する工程と、前記つば部を挟持した状態で、前記貫通孔の形成後における前記底面の残存部分を前記側壁面側に向けて曲折し、パイプ状中間体を形成する工程と、前記パイプ状中間体の端部のうち少なくとも前記底面残存部分を曲折させた側の端部を前記パイプ状中間体の高さ方向の所要範囲に亘って拡径方向に曲折させることにより鼓状体を形成する工程と、前記鼓状体の細径部分を拡径し、径寸法を均一に形成する工程と、を有することを特徴とするパイプ体の製造方法である。

本発明にかかるパイプ体の製造方法によれば、平板からプレス加工のみで長尺なパイプ体を製造することができるため、従来技術のように電放管や引き抜き管を所要寸法に切断して個片化するといったパイプ体の製造コストに対してパイプ体の製造コストを大幅に低減させることができる。
また、絞り加工の工程で発生してしまうつば部をパイプ体の一部として用いることができるから、材料の廃棄量を大幅に削減することができ、材料の有効利用や廃棄物の処理コストの低減においても好都合である。
さらには、パイプ体の側壁面にはつなぎ目部分がないため、振動を受ける場所で長期間にわたってパイプ体を使用してもパイプ体が破損してしまうことがなく、耐久性に優れた信頼性の高いパイプ体を提供することができる。

出発材料の平板（Ａ）と平板を深絞りプレスして得た鍋底形状体（Ｂ）の斜視図である。 第１実施形態におけるパイプ体の各製造工程における断面図である。 第１実施形態におけるパイプ体の各製造工程における断面図である。 第２実施形態における特徴的な工程時の状態を示す断面図である。 鼓状体の他の形態例を示す斜視図である。 深絞り加工でのパイプ体の試作工程を示す説明斜視図である。 深絞り加工でのパイプ体の試作工程を示す説明斜視図である。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかるパイプ体５０の第１実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、出発材料の平板（Ａ）と平板を深絞りプレスして得た鍋底形状体（Ｂ）の斜視図である。図２は、本第１実施形態におけるパイプ体の各製造工程における断面図である。なお、図２、図３の断面位置は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ線位置であり、図２、図３における断面図はそれぞれ、図１（Ｂ）に示した鍋底形状体の上下位置を逆にした状態で示されている。

まず、図１（Ａ）に示すように平面形状が円形をなす金属製の平板１０を準備する。ここで用いる金属板は、パイプ体５０に要求される材料性能を満たすものであり、深絞り加工に適したものであれば特に材料は限定されるものではない。本実施形態においては、鉄材（ＳＰＣまたはＳＰＨＣＰ）を用いている。図１（Ａ）に示した平板１０に対して公知の深絞りプレス加工を施して、図１（Ｂ）および図２（Ａ）に示すように底面２２と側壁面２４と、側壁面２４から高さ方向に離反するに伴い拡径しながら延伸するラッパ状をなすつば部２６を有する鍋底形状体２０を得る。

鍋底形状体２０を得た後、打ち抜きプレス加工により底面２０の平面中央位置を所要範囲にわたって打ち抜き、底面２２に貫通孔２８を形成する。本明細書中においては鍋底形状体２０の底面２２のうち、貫通孔２８が形成された後においても底面２２部分に残存している部分を底面残存部分２２Ａと称することにする。
次に図示しない挟持装置を用いて、つば部２６を挟持させ、底面残存部分２２Ａを側壁面２４側に向けて（図２（Ｃ）中の矢印Ａの向きに）曲折加工（バーリング加工）する。底面残存部分２２Ａを側壁面２４と同一平面をなすように曲折したパイプ状中間体３０を図３（Ａ）に示す。

図３（Ａ）に示すようなパイプ状中間体３０を得た後、パイプ状中間体３０の両側の端縁部３２，２６を所要範囲にわたって拡径方向（図中矢印Ｂ方向）に曲折させて、図３（Ｂ）に示すような鼓状体４０を得る。本実施形態においては、パイプ状中間体３０の底面残存部分２２Ａを側壁面２４に曲折させた側（バーリング加工をした側）の端縁部３２と、つば部２６の先端縁とのパイプ状中間体３０の両側の端縁部を拡径方向に曲折させて鼓状体４０を得ている。この他、パイプ状中間体３０の端縁部のうち、底面残存部分２２Ａを側壁面２４に曲折させた側の端縁部３２をテーパ状部となるように曲げ加工するだけであっても、図３（Ｂ）に示すような鼓状体４０を得ることができる。鼓状体４０の両端部分４２，４４におけるラッパ状に形成されている高さ方向の範囲は、ほぼ同じ高さ寸法となるように形成しておくことが好ましい。また、鼓状体４０の両端部分４２，４４における径寸法においても互いにほぼ等しい径寸法に形成されていることが好ましい。

図３（Ｂ）に示したような鼓状体４０を得た後、鼓状体４０のうち細径部分４６を鼓状体４０の内側から拡径させる方向（矢印Ｃの方向）に変形させることで、図３（Ｃ）に示すパイプ体５０を得ることができる。このような加工方法としては、先端部がテーパ形状に形成されたポンチ（図示せず）を鼓状体４０の両端部分４２，４４のうち一方（４２）側から鼓状体４０の内部空間に、および、ポンチを鼓状体４０の両端部分４２，４４のうち他方（４４）側から鼓状体４０の内部空間に、交互に挿入することにより行うことができる。先にも説明したように、鼓状体４０における両端部分４２，４４のテーパ状に形成されている部分は、高さ方向の寸法も径方向の寸法もほぼ等しく形成されているので、鼓状体４０の両端部分４２，４４の径寸法と細径部４６の径寸法とが一致するように加工すれば、寸法精度の高いパイプ体５０を得ることができる。
パイプ体５０にきわめて高い寸法精度が要求されている場合には、図３（Ｃ）に示すパイプ体５０の両端部分５２，５４のいずれか一方をわずかに切除し、切除した側の端部を基準端部としてパイプ体５０の高さ寸法を調整すればよい。このため材料のロスはほとんど発生することはなく、資源（材料）の有効利用や廃棄処分に要するコストの低減も可能である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態におけるパイプ体の製造方法について説明する。図４は第２実施形態における特徴的な工程時の状態を示す断面図である。図４の断面位置は図２、図３の断面位置と同じ位置である。
第１実施形態においては、図３（Ａ）に示すように、鍋底形状体２０からパイプ状中間体３０を形成した後、パイプ状中間体３０の両側の端縁部３２，３４を拡径方向に曲折させて鼓状体４０を得る工程について説明しているが、本実施形態においては、図３（Ａ）に示すようなパイプ状中間体３０を得た後、図４（Ａ）に示すように、パイプ状中間体３０のつば部２６の一部をパイプ状中間体３０の高さ方向において切除処理する工程を有していることが特徴的である。このように鼓状体４０を形成する前に、パイプ状中間体３０に形成されているつば部２６の高さ方向における一部分を切除処理することで、図４（Ｂ）に示すように、パイプ状中間体３０の側壁面２４からのつば部２６の張り出し量を少なくすることができる。

図４（Ｂ）に示したパイプ状中間体３０は、底面残存部２２が曲折された側の端縁部３２のみが図中の矢印Ｂの方向に曲折加工（バーリング加工）され、図４（Ｃ）に示す鼓状体４０を形成することができる。本実施形態における鼓状体４０は、図４（Ｃ）に示すように、鼓状体４０の両端部分４２，４４における径寸法と、細径部分４６における径寸法の差を少なくすることができる。これにより、鼓状体４０からパイプ体５０に加工するまでのプレス処理に要する時間を短縮させることができる。また、鼓状体４０は主として細径部分４６を拡径させることによりパイプ体５０を得ることができる。このため、鼓状体４０の細径部分４６を拡径させる量を少なくすることで、パイプ体５０の高さ方向における径寸法や肉厚寸法等の寸法精度を高めることができる点においても好都合である。

また、図４（Ａ）のパイプ状中間体３０のつば部２６を切除する工程時には、つば部２６を側壁面２４に対して直交方向（輪切り状）に切除するのではなく、側壁面２４とつば部２６の切断面が、側壁面２４に平行な切断面となるように切除されることが好ましい。このように切断した後に得たパイプ体５０には、つば部２６を切断した側の端部外周面にいわゆる面取り部が形成されることになり、パイプ体５０の高さ方向における径寸法や肉厚寸法等の寸法精度を高めることができることはもちろんのこと、面取り部を有する付加価値の高いパイプ体５０を得ることができる点でさらに好都合である。通常、パイプ体５０の端部外周面に面取り部を形成するためには、切削加工やプレス加工を別途行う必要があったことからも本実施形態はコスト面で有効であるといえる。

また、以上の実施形態においては、鼓状体４０には、鼓状体４０の高さ方向の所要範囲にわたって細径部４６を有する形状に形成された形態について説明しているが、図５に示すような細径部４６が鼓状体４０の高さ方向にほとんど形成されていない形態とすることももちろん可能である。

以上に、本願発明にかかるパイプ体の製造方法について実施形態に基づいて説明をしたが、本願発明の技術的範囲は、以上に示した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態における鼓状体４０の細径部４６を拡径させる方法の他に、先端部分がテーパ状に形成されたポンチを鼓状体４０の一方の端部（４２）側から細径部４６へ複数回挿入させる工程を行った後、鼓状体４０の他方の端部（４４）側から細径部４６へポンチを複数回挿入する工程行うことにより細径部４６を拡径してパイプ体５０に形成する方法を採用してもよい。

以上の実施形態においては、鼓状体４０を形成した後、鼓状体４０の細径部分４６を拡径させるプレス加工を施すことによりパイプ体５０を得る実施形態について説明しているが、鼓状体４０の細径部分４６を拡径させる際に、鼓状体４０の両端部分４２，４４が拡径してしまわないように、鼓状体４０の両端部分４２，４４の外周縁部分で変形を拘束するためのダイが設けられた鼓状体保持具を用いてプレス加工することも可能である。

１０ 平板
２０ 鍋底形状体
２２ 底面
２２Ａ 底面残存部
２４ 側壁面
２６ つば部
２８ 貫通孔
３０ パイプ状中間体
３２ 端縁部
４０ 鼓状体
４２，４４ 両側端部
４６ 細径部
５０ パイプ体
５２，５４ 両端部分

Claims (2)

1. 平板を絞りプレス加工することにより底面および側壁面と、該側壁面から徐々に拡径方向に延伸するつば部を有する鍋底形状体を形成する工程と、
   前記底面に貫通孔を形成する工程と、
   前記つば部を挟持した状態で、前記貫通孔の形成後における前記底面残存部分を前記側壁面側に向けて曲折し、パイプ状中間体を形成する工程と、
   前記パイプ状中間体の端部のうち少なくとも前記底面の残存部分を曲折させた側の端部を前記パイプ状中間体の高さ方向の所要範囲に亘って拡径方向に曲折させることにより鼓状体を形成する工程と、
   前記鼓状体の細径部分を拡径し、径寸法を均一に形成する工程と、
   を有することを特徴とするパイプ体の製造方法。
2. 前記鼓状体を形成する工程の前に、前記パイプ状中間体の高さ方向において前記つば部の一部を切除する工程をさらに有していることを特徴とする請求項１記載のパイプ体の製造方法。

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