JP2016155167A - 角形柱状体パイプの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】側壁面に突起や切欠やナット溶接並びに孔等を有する金属板体をプレスブレ−キ装置を用いて加圧成形した後に離間した溶接端面同士を溶接する角形柱状パイプの加工で、要求精度を満たす方法を提供する。
【解決手段】角形柱状体パイプの形成は、曲げ加工工程の溶接面に対応する逆Ｖ字形の面を加圧して水平にすると同時に、２つの横方向面に対し平行で離間した溶接端面同士が接近した溶接端面を形成し、後工程と成る溶接工程を容易にする目的にして、フラットニングパンチＣ１の両側面を凹溝に形成した構造のパンチとフラットな面を有する下型ダイＣ２との組み合わせによる加圧工程、続く角形柱状体パイプの内側に包含される部分を極細構造としたフラットニングパンチとＶ溝ダイの組み合わせによる加圧加工を経る。溶接面に対応する逆Ｖ字形の面を水平にすると同時に溶接される面が互いに平行になり、更に離間した溶接端面同士の突合面が接近する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、金属板体等の素材を曲げ加工法により形成される角形柱状体パイプの加工方法に関する。

従来の角形柱状体パイプの加工方法は、金属板体を折り曲げて角形柱状体パイプを加工する技術として、特開平７−８０５５３号公報に角パイプ、特にステンレス製の金属板体を上型パンチ、下型ダイ間において曲げ加工を繰り返して断面角形形状パイプとし、最終的に互いに離れた両端部を平行に突き合わせた両端部を角パイプの長手方向に溶接組付けする角パイプの製造方法を開示している。

しかしながら、前記の方法によれば曲げ加工を繰り返して得られたステンレス製のＷ形の形状断面を上型パンチとＶ溝下型ダイによって水平な面と成るように加圧してから得られた成形部材を横に倒して上型パンチＶ溝下型ダイによって離れた離間部を突きあわせてから長手方向に溶接組み付けするとしている。この方法によれば溶接組み付け面と相対するＷ面をやや細めの上型とＶ溝下型の組み合わせて折り曲げ水平になるとしているが、この時金属板のＷ形の頂点に加えられる加圧力による金属板の水平化に水平化バランスのバラツキが生じ易く、又、同時に溶接組み付け面同士が離れて開いた角形断面形状となるためにこの成形部材を横に倒して溶接組み付け面同士を付き合わせる工程を経ても溶接組み付け面同士が平行に精度良く突合せ面が揃わず、バラツキが発生するという問題があった。

また、特公平７−３４９３６号公報においては、切欠や孔を角パイプのすべての内側側面に設けた金属板体をロ−ル成形することによる角パイプを加工し最終的に幅方向両端間を突合せ溶接により製造する方法を開示している。また、特開２００２−３３６９２４号公報においては、断面が多角形状のパイプ体の外壁面に突起部を設け、固定プレ−ト、加圧パンチと可動プレ−ト等から構成されたプレス装置を用い曲げ加工により断面が多角形状のパイプとすると共に離間した両端面は底辺構成部に作用するスプリングバック力に基づいて合わせ面が密着することによって溶接不用とした角形状のパイプを形成する方法を開示している。

しかしながら、前記の加工方法はいずれも角パイプを加工する前の工程で内壁面の切欠孔や外壁面に突起部を形成してから、その後に前記前工程で設けられた内壁面の切欠孔や外壁面に突起部の形状精度を維持するために該部位にロ−ル成形機やプレス成形装置で型が接触しないように内外壁面に接触を回避するパンチ部材を用いて加工する必要がある。また、内壁面の切欠や孔並びに外壁面に突起部の位置変更などがあるとその都度新なロ−ル成形機やプレス成形装置に必要パンチ部材の型起こしが必要になり汎用性や経済性に問題があった。

特公平７−８０５５３号公報 特公平７−３４９３６号公報 特開２００２−３３６９２４号公報

プレス技術 ５ １９９０ Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ／５ 日刊工業新聞社 ｐ．２３ ｐ．３２ ｐ．４７ ｐ．５８

本発明は、以上のような従来技術に鑑み上型パンチと下型ダイを用いて金属板体に曲げ加工を繰り返して得られた断面形状が角形柱状体パイプの離間した面に溶接を施して角形柱状体パイプの製造する方法において、溶接する面同士の離間距離が大きく開き溶接面同士の付き合せ面の平行度を担保する工程に欠点が存在する一方で、曲げ加工を行う前工程で内壁面側や外壁面側に突起した加工部位を有する角形パイプの場合には、これらの部位の位置変更が発生した場合には、新たな部位の位置変更に見合った治具や型等のプレス装置に用いる型起こしが必要となり汎用性、コストと言った経済面に欠点が存在する。

本発明は、前記の事情を鑑み記載の欠点を解消する汎用性や経済性並びに少量多品種製造に特に優れた加工方法であると同時に、該加工方法に基づき量産の為の工程設定も可能な断面形状が角形柱状体パイプの加工方法を提供する事を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は請求項１に記載の断面形状が角形柱状体パイプの加工方法は、矩形型の金属板材をレーザー及びプレスなどで打ち抜いた金属板体に必要とする内壁面側や外壁面側に突起した加工部位や孔等を施工した後にプレスブレ−キによる曲げ加工工程を繰り返すことによって角形柱状体パイプを形成する方法において、最終工程で溶接する離間した２つの溶接端面の離間距離を最小にすると共に溶接する離間した面が水平に付き合わされるように溶接端面部位が突き当たる両面位置に設けられた凹溝構造の上型フラットンングパンチに溶接する離間した２つの面を接近させると同時に水平に突き当てられるように溶接端面となる金属板体をも水平に加圧する一方で、溶接端面と相対する面のへの字形に形成された金属板体の面のへの字面を水平にするために突き当て面が平らな溶接端面部位が突き当たる位置に設けられた凹溝構造の上型フラットニングパンチと該金属板体のへの字形の面に水平に突き当てられる平らなフラットニングダイによって金属板体のへの字形の面を一次的な加圧で水平な平面に近づけるように加圧し、続いて２次的な加圧により１次的な加圧で形成された金属板体の水平な面を更に突き当て面が平らなフラットニングパンチとＶ溝下型ダイによって加圧し金属板体が更に水平面になるように制御する。該加圧によって金属板体の水平となった面と相対する離間した２つの溶接する金属板体の溶接端面間の横方向の水平突き当て面がより水平に形成されると同時に幅方向の離間距離も最小となる。

前記記載の加工工程を経て離間した２つの溶接端面同士の幅方向の離間距離が最小限に縮小すると共に溶接端面の横方向の突き当て面のずれも同時に解消される。前記の解消策に用いられるフラットニングパンチには、２つの溶接端面と相対する面の水平面度を高めるために用いる上型パンチとして一次的な加圧に用いる凹溝構造を有するフラットニングパンチとフラットニングダイは水平面を有するダイとして構成した組み合わせを図５に、二次的な加圧に用いるフラットニングパンチとＶ溝を有する下型ダイとして構成した組み合わせを図６に示すような組み合わせで構成していることを特徴としている。

また請求項の２発明は金属板体を曲げ加工工程に入る前段階で角形柱状体パイプのパイプ側壁面等に施されたエンボス加工部、バ−リング加工部、絞り加工、孔開け加工や裏面ナット溶接加工等により形成される突起部の形状、切欠部形状並びに孔等の形崩れ、耐圧強度や耐久性等の強度を維持して、繰り返し曲げ加工を施すプレスブレ−キ装置は、これらの加工面への加圧を回避した構造を有する図３から図６に示したプレスブレ−キ装置用の上型パンチ、下型ダイを用いることを特徴とした多品種少量製造並びに量産製造の角形柱状体パイプの形成方法で、前記のように側壁に特別に加工を施された角形柱状体パイプの曲げ加工に際し加工された部位への加圧を回避した構造とするような大掛かりなプレス装置や型起こし等を要せずに汎用曲げ加工を繰り返して、最終工程で２つの溶接端面を溶接し角形柱状体パイプを形成することを特徴としている。

以上の説明から明らかなように、本発明にあたっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１の発明によれば、角形柱状体パイプの繰り返し曲げ加工工程の図１２の工程で図５のフラットニングパンチの凹溝Ｘ部を溶接端面同士の離間距離を最小限に近接させることを目的として溶接端面がフラットニングパンチ凹溝Ｘ部に食い込めるようにフラットニングパンチに凹溝部を設けること、また図１３の工程では溶接端面に相対する面の水平面度を確保すると同時に溶接端面の幅方向の離間距離が相互に更に近づくと同時に２つの離間した溶接端面の横方向の突き合せ面が揃うように図６の上型フラットニングパンチとＶ溝を有する下型ダイの組み合わせによって溶接端面に相対する面がより精度良く水平になると同時に溶接端面相互の突合せ面も水平になって接近する事が出来る。したがって、改めて溶接端面相互の横方向の面のずれを修正する工程を経る事無く溶接端面相互の溶接が出来る。

（２）請求項２の発明によれば、角形柱状体パイプの側壁面に形成された加工部位の形状を損なう事無く完成品を形成出来る加工方法で、曲げ加工をする前工程で金属板体に種々の加工を施した後に曲げ加工を図３から図６に示すプレスブレ−キ装置による上型、下型を用いて曲げを必要とする部位にのみ一点集中加圧する曲げ加工用金型によって繰り返し曲げ加工を行うので、角形形状パイプに設けた加工部位はフリ−となり加工部位を回避して加圧成形出来る効果があって、加工部位があることによる新たな曲げ加工用の型起こしをすることなく曲げ加工を行なって角形柱状パイプを形成することが出来る。

（３）請求項３の発明によれば、金属板体から成る角形柱状体パイプの形が正四角形、長方形等で縦横辺の長の違い並びに溶接端面に突起や切込み、孔やナット溶接等の加工を施された角形柱状体パイプに於ける溶接端面位置の多様性に対応して、金属板体の曲げ位置を任意に変えることによって２つの溶接される面の溶接位置を溶接端面長の比率１：１〜１：０に割り付け角形柱状体パイプの左右いずれかに溶接部位を任意に設定することで溶接される面の溶接位置を角形柱状体パイプの端面部から任意の位置で溶接を行なった角形柱状体パイプを形成することが出来る。

（４）請求項４の発明によれば、素材の金属板体から形成される角形柱状体パイプの形は、正方形並びに長方形の形から成り、該角形柱状体パイプの側壁面の内外に形成さる突起、切欠やナット溶接加工並びに孔等の加工は曲げ加工を行う前段階で実行されるもので、該加工方法はバーリング、エンボスや絞り加工などの突起物の加工や部分溶接加工で形成することが出来る。

本発明の実施形態１に係わる角形柱状体パイプを示し、図１の（ａ）は真横から見た斜視図、（ｂ）は上から見た斜視図である。 図１の角形柱状体パイプの曲げ加工に用いる金属板体を示す平面図である。 図１の角形柱状体プレスブレーキによるパイプの曲げ加工工程の第一加工工程から第四加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。 第五加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。 第六加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。 第七加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係わる角形柱状体パイプの第一加工工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である。 図７に続く第一工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である。 図８に続く第三工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である。 図９に続く第四工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である。 図１０に続く第五工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である。 図１１に続く第六工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である 図１２に続く第七工程と該加工工程によって形成される金属板体の断面形状を示す概略図である 図７から図１３までの曲げ加工工程によって形成された角形柱状体パイプの斜視図である。 本発明の実施形態２によって形成される角形柱状体パイプの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態１に係わる角形柱状体パイプを示し、図１の（ａ）は真横から見た斜視図、（ｂ）は上から見た斜視図である。図２は図１の角形柱状体パイプの曲げ加工に用いる金属板体を示す平面図である。
図３は図１の角形柱状体プレスブレ−キ装置によるパイプの曲げ加工工程の第一加工工程から第四加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。図４は第五加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。
図５は第六加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。図６は第七加工工程に用いるパンチとダイの形状と構成を示す構成図である。
図７から図１３は、本発明の実施例１による角型柱状パイプ加工工程を示す図である。この図面ではプレスブレ−キ装置に取り付けられるフラットニングパンチとダイ並びに金属板体の配置関係を示し、図面の右側には加工工程に従って形成された金属板体の断面形状を示している。

本発明の形態に係わる加工方法は、素材の金属板体に前工程に於いて図２に示す絞り加工６、エンボス７，１０，突起９、裏側ナット溶接用孔１１、バ‐リング８，１２を加工する加工工程を経て、図７に示すように図２の前工程に於いて加工済みの長方形の金属板体を図３に示す上型パンチＡ_１とＶ溝付きダイＡ_２から構成されるプレスブレ−キ装置に載置させて上型パンチＡ_１を下動させることで図７の右側に示した断面形状の中間品が得られる。

そして、前記曲げ工程によって得られた一次中間品は図８に示すように反転させて上記プレスブレ−キ装置に載置させ上型パンチＡ_１を下動させることで図８の右側に示した断面形状の中間品が得られ、該中間品は図９と図１０に示す上型パンチＡ_１と下型Ｖ溝付きダイとの組み合わせによる曲げ加工によって図１０の断面形状を有する金属板体を得、引き続き前記曲げ加工工程で得られた中間品をプレスブレ−キ装置に載置して図１１〜図１３に示す上型パンチと下型ダイによる組み合わせで曲げ加工を行い図１３で得られた曲げ最終品の溶接する端面同士の側面を溶接して角形柱状体パイプを完成する。ここで、図１１〜図１３の曲げ加工工程で用いたプレスブレ−キ装置に組み付ける上型パンチと下型ダイの組み合わせ構成を図４〜図５に示した。

図４の上型パンチＢは断面形状の先端部を鋭角Ｖ字にして上型パンチＢの下動につれて曲げられる中間品の金属板が既に曲げ加工されている反対側の面２ａへの接近に貢献するように上型パンチの側壁に接近させる構造とした。図５の上型パンチはフラットニングパンチの両側面に凹溝構造を形成したパンチＣ_１と中間品の金属板の底辺となる面５に平たく接する接触面平坦な下型ダイＣ_２とで構成させることによって溶接される面同士の横方向の平行度と溶接端面間の離間距離の接近化を図ることを狙いとしている。図６上型フラットニングパンチＤとＶ溝付き下型ダイＡ_２の構成に於いて上型フラットニングパンチは図４の上型パンチＢの変形でＶ溝付き下型との組み合わせで底辺となる面を効率よく平坦にすることによって２次的に溶接端面となる面同士の更なる接近を狙いとした上型下型の構成とした。

以上のように、本発明に係る加工方法によれば、断面形状が角形で側壁面に突起や孔等の部位を有する角形柱状体パイプは既存のプレスブレーキに加工が容易なパンチとダイの組み合わせによって曲げ加工を繰り返して最終的に溶接端面同士を溶接して要求精度を満たす角形柱状体パイプを加工製造出来る。

突起部や切欠部並びに孔等を側壁面に有する角型柱状体パイプを、金属板体１を用いてプレスブレ−キ装置による曲げ加工を繰り返すことにより製造する角型柱状パイプの製造方法において溶接端面の位置を実施例１の中央位置から左右いずれかの方向で形成する場合の角形柱状パイプを形成する方法において、実施例１の図７の曲げ加工工程後に角形柱状体パイプの溶接端面となる面を任意に形成する場面で、溶接する面の溶接する位置を図１（ａ）の斜視図に於ける２ａと２ｂとの断面の長さの比率を１：１〜１：０に割り付けて角形柱状体パイプの左右いずれかに設けた溶接部位を形成出来る。この角形柱状パイプの形成に用いる溶接端面同士の横方向に於ける突き合わせ面のずれ防止や幅方向の溶接端面の離間距離の短縮には図５や図６に示すフラットニングパンチとそれに対応して組み合わす下型ダイを用いて実施例１と同様に角形柱状体パイプの溶接端面同士を溶接することによって完成する事が可能である。

本発明は、多角柱状体パイプの側壁面に付加機能を付けた加工を施すことを要求される多岐にわたる産業分野で利用される。

１ 角形柱状体パイプ
２ 溶接接合部面
２ａ，２ｂ 接合面となる溶接端面を有する辺
３，４ 側壁面
５，側壁面に続く溶接接合面に対向する辺
６ 絞り加工
７ エンボス
８ バ‐リング
９ 突起
１０、エンボス
１１、内側ナット溶接用孔
１２，バーリング
Ａ_１，上型パンチ
Ａ_２、Ｖ溝ダイ
Ｂ、上型パンチ
Ｃ_１，凹溝付きフラットニングパンチ
Ｃ_２、フラットニングダイ
Ｄ、フラットニングパンチ
Ｘ、側面凹溝

Claims (4)

1. 金属板体に突起部や切欠並びに孔等を施した金属板体を用いて角形柱状体パイプを形成し、該角形柱状体パイプを最終工程で溶接する方法において、曲げ加工工程を繰り返すことで形成される溶接横方向端面同士の面精度と溶接縦方向面の離間距離を最小化することを目的に上型フラットニングパンチ構造を溶接端面に接する側壁面の長さに応じた位置に対応して凹溝をフラットニングパンチの両側面に設けたパンチと金属板体の裏面に接する面が平坦なフラットニングダイとの組み合わせによる曲げ加工工程に続き上型フラットニングパンチを角形柱状体パイプに包含される部位を極細形にし、受け側の下型ダイはＶ溝付きとした組み合わせとして溶接端面と成る面と対応した逆Ｖ字形をした面を平坦にすると同時に溶接端面と成る面を凹溝で逃して溶接端面同士をより接近させることを目的としながら加圧する加圧力を確保するようにした断面幅を変えた２つの異なる上型フラットニングパンチと下型ダイの組み合わせを用いることを特徴とする角形柱状パイプの加工方法。
2. 請求項１に記載の角形柱状パイプの加工方法において、角形柱状体パイプに形成さる突起、切欠やナット溶接加工並びに孔等の加工部位に損傷を与えることなく曲げ加工工程を繰り返すプレスブ−キ装置と該装置に付随する上型パンチと下型ダイの組み合わせによって金属板体の曲げ加工を行うことを特徴とする角形柱状体パイプの加工方法。
3. 請求項１に記載の角形柱状体パイプに於いて曲げ加工工程における金属板体の曲げ幅位置を任意にかえることで２つの溶接される面の溶接位置を溶接端面長の比率１：１〜１：０に割り付け角形柱状体パイプの左右いずれかに溶接部位を任意に設定することで溶接される面の溶接位置を角形柱状体パイプの端面部から任意の位置で溶接することが出来ることによって曲げ加工の前段階で加工した突起や切欠並びに孔等を溶接する面にも施せることを特徴とする角形柱状パイプの加工方法。
4. 請求項１の素材は金属板体から成り、角形柱状体パイプの形は正方形並びに長方形の形である。該角形柱状体パイプに形成さる突起、切欠やナット溶接加工並びに孔等の加工は曲げ加工を行う前段階で実行され、該加工方法はバーリング、エンボス、絞り、曲げなどの突起部や部分溶接加工で形成されることを特徴とする角形柱状体パイプの加工方法。

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