JP3834276B2 - 中空パイプの冷間折曲加工法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム材からなる中空パイプである角パイプやめがね状パイプや円形パイプをプレス加工により折曲げる中空パイプの冷間折曲加工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄材からなる角パイプを用いて製造した各種のプレス加工品がスクラップ化した場合、資源保護のためにリサイクルを奨励しても鉄製品は錆が出て腐蝕したり、重量を有するため取扱いが不便であって回収作業や運搬に多大なコストがかかるという欠点がある。その上、資源回収により得られる費用が安いため、資源の回収率を高めて廃棄物の軽減を図ることは極めて困難である。
【０００３】
リサイクルの効果がほとんどない鉄材の代替品としてのマグネシウム材は、比重が１．７４と鉄の比重に比べて約１／４と軽量であって取扱いが容易である。その上、マグネシウム材は、プレス加工を繰返しながら成形すると加圧硬化により強度が高まって鉄製パイプに劣らない強度を有するようになる。このため、金属部材としてリサイクル効果の高いマグネシウム材の利用が注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マグネシウム材は、常温時には素材としての粘性度が低いため、冷間プレス加工を行うと材料の伸張力が少なく材料を均一に延ばすことが困難であり、押圧力が偏るとひび割れを生じやすい。また、プレス加工による折曲げに対する反発力、即ち、スプリングバックが強いことから一定の形態に安定させることは困難である。このように、冷間プレス加工は作業者の熟練した技術と手間を必要とするため角パイプの折曲加工は極めて困難であり、従来は中空パイプの内部に詰め物を入れて折曲げ加工を行っているのでその作業性は極めて非能率的であるなどの問題点を有していた。
【０００５】
マグネシウム材からなるめがね状パイプの強度を千葉工業大学、機械工学科の鑓田征雄先生に依頼し、長さが５００ｍｍで２８φ−２．５ｔのパイプの両端を支持した状態で、中心荷重３００ｋｇｆを加えた時の撓み量を測定した。
たわみ量ｍｍ：Ｙ、 荷重：Ｐ＝３００ｋｇｆ、 パイプ径：２８φ、
パイプ長：Ｌ＝５００ｍｍ、 断面２次モーメント：Ｉ、
立て弾性計数（ヤング率）：Ｅ＝４５００ｋｇ／ｍｍ２、
Ｙ＝−ＰＬ３／４８ＥＩ
【０００６】
【表１】
【０００７】
径が２８φのパイプと比較すると、めがね状パイプの曲げ剛性は、縦方向で２３倍、横方向で４、４倍の強度を有していることが判明した。このようにめがね状パイプは強度に優れていることがわかった。
【０００８】
そこで、本発明は、構造用金属材料の中で最も軽くてリサイクル特性および再資源化特性を併せ持ち、環境適合性に優れた省エネ材であるマグネシウム材からなる角パイプやめがね状パイプや通常の円形パイプなどからなる中空パイプの冷間折曲加工法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、下部に設けた雄下面部の両側端と、両側面に設けた雄側面部との間に雄曲面部を設け、該雄下面部及び雄側面部の両側に夫々下部保護片および側部保護片を突設して上下動可能に設けた雄型と、雌前面部の上部と雌上面部の前部との間に雌曲面部を形成し、該雌前面部及び雌上面部の両側にそれぞれ前部保護片および上部保護片を突設させて、前記雄型の下方両側に夫々向かい合わせに配して進退動可能に設けた対をなす雌型とからなり、マグネシウム材からなる中空パイプである角パイプの折曲部分の両側面部に内方リブをそれぞれ設け、前記雌型の上部保護片の内部に収容した該角パイプの中間部分を前記雄型の下部保護片の内部に両側部分を収容し、該雄型の押下げにより前記雄曲面部と雌曲面部とで前記角パイプを折曲げることを特徴とする。また、前記内方リブは、角パイプの折曲部分の両側面部であって曲面長より長く、且つ、それぞれ凹入させて形成してある。前記雄型の雄下面部の両側に立ち上がらせて設けた下部保護片および前記雌型の雌上面部の両側に立ち上がらせて設けた雌上部保護片は、前記角パイプを内部に収容できる長さに形成してある。
【００１０】
上記のように雄型の雄下面部及び対をなす雌型の雌上面部の両側にそれぞれ下部保護片及び上部保護片を設けて中空パイプの角パイプを収容して両側面部を保護した状態で雄型を押下げ、前記押曲面部と雌曲面部とで角パイプを引き込みながら折曲げ加工すると、該パイプの折曲部分の両側面部にそれぞれ設けた内方リブにより強度を高めてあり、且つ、各保護片によって保護しているのでひび割れの発生を防止出来る。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明すると、図１、３において、１は雄基板９に一端を固着させた雄型で、この雄型の下部に設けた雄下面部２と該下面部の両側に連続して設けた雄側面部３、３との連結部分になだらかな曲面からなる雄曲面部４を設けてある。この雄下面部２及び雄側面部３の横幅、即ち、厚みは後記する角パイプ２０の横幅Ｎと略同じ幅に形成してある。雄下面部２は被加工材の製品の形状に応じて平面、円弧面などプレス加工品の形に応じて最適な形に形成してある。
【００１４】
プレス加工品が略Ｕ字型の場合は、雄下面部２は円弧面に形成してあり、略コ字型の場合は、雄下面部２は平坦面に形成してある。雄下面部２及び雄側面部３の幅方向の両側には、下部保護片５、５および側部保護片６、６をそれぞれ立上がらせて形成し、内部に収容する前記角パイプの側面部を保護する機能を有しており、下部保護片５と側部保護片６の端部は連結している。
【００１５】
下部保護片５は、雄下面部２内に収容する角パイプの高さＭと等しいか又はそれより長く形成し、雄下面部２から離れた側部保護片６は角パイプの両側部分を保護して該雄曲面部４によって折曲げられる角パイプ２０が左右に捩れたり曲がるのを防止している。そのため、この側部保護片６の長さは、角パイプの長さＭと同じにする必要はない。
【００１６】
図１、４において、１１は雌基板１０上に対をなして向い合わせに配して進退動可能に設けた雌型で、前記雄型１の両雄側面部３、３と向い合うように平坦な雌前面部１２、１２を形成し、該雌型の上面には平坦面或いはなだらかな曲面をした雌上面部１３、１３を設け、雌前面部１２の上端と雌上面部１３の前端とをなだらかに湾曲させて連結した雌曲面部１４、１４を設けてある。
【００１７】
雌基板１０上の左右に設置した雌型１１、１１を、図６に一点差線に示すように、雄型に近づけるように動かして該雄型１と雌型１１との間を狭めると、角パイプの折曲角度即ち曲面の角度は実線で示すように小さくできる。逆に、雌型１１を雄型から遠ざけると前記雄型１との間は広がって、角パイプの折曲角度即ち曲面が大きくなって緩やかなカーブ西田パイプににすることができる。
【００１８】
角パイプ２０を曲げるには、角パイプを所定の折曲げ角度、いいかえれば内角の径の４．５倍を目安に雄型の雄曲面部４の曲面を選定する。前記内角径の４．５倍より小さい角度の場合は各パイプを折曲げた際に、折曲部分の側面部にひび割れが生じてしまう。内角径の４．５倍以上大きい角度の場合は、もちろんスムーズに折り曲げることができる。このように、角パイプの折曲角度の４．５倍が折曲加工の最小角度として最適なことは、発明者が角度を種々変えて実験して得た数値である。この雌前面部１２および雌上面部１３の横幅は、前記雄下面部２および雄側面部３と同じ幅で、前記角パイプの横幅と同じに形成してある。
【００１９】
雌型の雌前面部１２、１２の横幅方向の両側端には、ガイド機能を有する前部保護片１５を夫々設けてあり、さらに、雌上面部１３の横幅方向の両側端にも夫々ガイド機能を有する上部保護片１６、１６を設け、前部保護片１５と上部保護片１６はなだらかに湾曲して連結してある。前部保護片１５及び上部保護片１６は、雌前面部１２内および雌上面部１３内に収容した角パイプ２０が左右にずれたり、捩れたりしないように掛止するガイド機能を有している。しかし、前部保護片１５は、角パイプ２０を内部に収容する必要はないので必ずしも長く形成する必要はない。
【００２０】
図７−９は、折曲げ加工するマグネシウム材を押出成形した中空パイプの一例である角パイプ２０を示すもので、断面が長方形で縦長に位置して両側面部２１、２１の折曲中心線２２からそれぞれ左右方向に、補強リブを内方に凹めて設けた内方リブ２３、２３を形成してある。図７において、角パイプ２０をアールに折曲げる長さ、即ち、曲面長Ｌより夫々左右に３０ｍｍ以上長く、好ましくは約５０ｍｍ長くした延長部Ｅ、Ｅを設けた内方リブ２３、２３を前記角パイプ２０の両側面部に形成した内方リブ２３、２３の長さをＫとする。この内方リブの長さＫと曲面長Ｌとの関係をさらに図１０に示してある。即ち、曲面長Ｌは折曲部分であり、該折曲部分の両端に延長部Ｅ、Ｅを加えて内方リブ２３をやや長くしてＫにしてある。
【００２１】
角パイプ２０の両側面部２１の上下両端縁部分には、角パイプの板厚と略同じ長さ、例えば約２ｍｍ幅の平坦縁部２４、２４を、内方リブの長さＫと同じ長さに形成し、前記側面部２１の中央部分に設けた内方リブ２３、２３は前記角パイプの板厚と略等しい長さ分を内方に凹ませて立上部２７をそれぞれもうけてある（図８）。
【００２２】
角パイプ２０を構成するマグネシウム材の板厚は、通常、約２ｍｍで内方リブ２３の両端部分は、応力が一点に集中しないように鋭角部分を有しないようになだらかな曲線部２６に形成してある。この内方リブ２３の周縁部には、該被加工材の板厚と略同じ長さの立上部２７を有している。そのため、プレス作用により外部からの圧力が角パイプの折曲部に加わると、内方リブ２３の立上部２７により外部圧力が吸収緩和されて角パイプの折曲部分に位置する側面部２１に亀裂が発生するのを防止するものである。図８に示すように、側面部２１ａ、２１ａに内方リブを有しない角パイプ２０ａの場合は、折曲げ加工の際に外部からの圧力が直接側面部２１ａ、２１ａに加わるため、亀裂が生じてしまう。
【００２３】
次に、本装置を用いて中空パイプであるマグネシウム材からなる角パイプ２０を折曲加工する場合について説明すると、第１工程において、角パイプの両側部分をそれぞれ９０度に折曲げて略Ｕ字状に形成する場合、図１に一点鎖線で示すように、雌型１１の上部保護片１６、１６内に角パイプ２０を収容する。この場合、雌型の上部保護片１６および雄型の下部保護片５の内部は、角パイプ２０の横幅Ｎと等しいため、角パイプを正しい姿勢に保持することができる。また、下部保護片５および上部保護片１６は、角パイプ２０の高さＭより長く形成してあるので内部に該角パイプを収容することができる。
【００２４】
第２工程として、プレス作用により雄型１を押下げると、雄型の下方に位置する角パイプ２０は、下部保護片５内に収容された状態で押下げられ、角パイプ２０は図５に矢印Ｘで示すように雄型の押し下げと共に引き込まれ、角パイプの両側面部２１、２１は、雄型の下部保護片５および雌型の上部保護片１６に両側面を保護されているので、角パイプは雄型の雄曲面部４と雌型の雌曲面部１７によって、図５に示すように、該角パイプの上面部２８は上方に湾曲し、下面部２９も上方に湾曲されて折曲げ加工される際に左右に捩れることがない。
【００２５】
雄型１を下降させる場合、必要なら極薄の合成樹脂膜、例えばスチレンペーパーなどを雄型１または雌型１１と角パイプ２０との間に介在させれば、角パイプの表面に傷をつけることなくよりスムーズに折曲げ加工することができる。スチレンペーパーは、互いに滑動できるように複数枚用いるが、少なくとも１枚以上、好ましくは２または３枚使用するのが良好である。複数あれば夫々の前記ペーパーは自由に動ける利点がある。
【００２６】
このように，角パイプの折曲角（曲面）は、雄型１の下方両側に配した一対の雌型１１を，互いに進退動させて両雌型の間の距離を狭めたり、広げたりすることにより、角パイプの折曲角を調整して前記折曲角を大きくしたり、小さくすることができる(図６)。
【００２７】
マグネシウム材はスプリングバックが強いので、角パイプを９０度位に折曲げ加工する場合は、図１２に示すように、例えば８０度位に強く折曲げてプレス加工した後に雄型１及び雌型１１から角パイプ２０を取り出すと、強いスプリングバックにより復帰して９０度にもどる。そのため、スプリングバックを考慮しながらプレス加工のストロークを調整して折曲部分に無理な力が加わらないように折曲加工することによって角パイプの折曲部分の両側面部にひび割れが生じるのを防いで美しく仕上げることができる。
【００２８】
次に、第２の実施形態を図面に基いて説明すると、図１７に示すマグネシウム材を押出成形した中空パイプの一種であるめがね状パイプ３０は、平面基部３１の片面にパイプ部３２、３２を一体に形成してある。このめがね状パイプ３０の平面基部３１側はスプリングバックが強いので、図１８に示す如く略コ字型にプレス加工した後、雄型及び雌型から該パイプを取り出すと、このパイプの両端部３０ａ、３０ａが、スプリングバックによって図１９に示す如く外方に押し広げられる。また、平面基部３１の反対側で中間部分に凹入溝３４を有した曲面基部３６側のスプリングバックは、平面基部３１よりやや弱い。そのため、必要に応じて平面基部３１側または曲面基部３６側を外側にして折曲げることもできる。
【００２９】
図１１−１６において、雄基板４４に一端を固着した第２の雄型４０の下面に設けた雄下面部３９に、前記めがね状パイプのパイプ部３２の径の半径と同径の凹部４１、４１を両端に設けた雄凹面部４２を該雄下面部３９に形成し、該雄凹面部の横幅は、該パイプ３０の横幅部３８と同じ長さに形成してある。さらに、該雄型の下面で雄凹面部の両側端には平坦な雄突合部４３、４３を設けてある。
【００３０】
この雄凹面部４２は、雄型の雄下面部３９および雄両側面部３９ａ、３９ａにも形成してあり、さらに、雄下面部３９の両端と側面部の下端とをなだらかな曲面の雄曲面部４５、４５で連結してある。この雄曲面部４５の形状は、前記めがね状パイプ３０の折曲径，即ち折曲内角の３．２〜３．５倍の長さを目安に弧状に形成してある。この数値は発明者がいろいろと数値を変えて実験して得た数値である。
【００３１】
雄型４０の下方に位置する雌基板４６上には、対をなして互いに向かい合わせて進退動可能に第２の雌型４８、４８を設置してある。この場合、図１３に示す如く、両雌型の間で雄型４０ｂの下方に羽根だし板４９を上下動可能に設置してもよい。羽根だし板４９の下面に連結した連結杆５０は、前記雌基板４６に穿った挿通孔５１を貫通して該雌基板の下方に位置した支持台５２に連結し、支持台５２をスプリングなどの弾性部材５３によって常時上方に弾発してある。
【００３２】
羽根だし板４９の上面は、図１５に示すように、雄型４０の雄凹面部４２と対をなして前記めがね状パイプ３０を内部に収容する凹入面部５５を設け、該凹入面部５５の両側部分には、前記雄型４０と同様にめがね状パイプ３０のパイプ部３２の径の半径と同径の凹部５７、５７を形成してある。この羽根だし板４９の上端で、且つ、凹入面部５５の両側には前記雄型の雄突合部４３と突合する突合受部５９、５９を設けてある。
【００３３】
前記雌型４８の前面及び上面の両側には、図１１、１４に示すように、該めがね状パイプ３０の径の半径と同径の凹部６１を両側に設けて前記パイプ径３８の半分の深さをした雌前面凹部６２および雌上面凹部６４をそれぞれ設け、両者はなだらかな曲面の雌曲面部６３で連結してある。この雌前面凹部と雌上面凹部と雌曲面部の両側には、それぞれ前記雄突合部と突合する雌突合部４７を夫々設けてある。
【００３４】
通常の円形パイプ３０ａを折り曲げる場合は、図１６に示すように、雄型４０ａの下面にパイプ径の半径と同径の凹部４１ａを設け、また、雌型４８ａの前面及び上面さらに雌曲面部にも同様に凹部６４ａを設けてあり、それぞれの凹部の両側に前記雄突合部４３ａと突合する雌突合部４７ａを設け、めがね状パイプと同様にマグネシウム材からなる通常の円形パイプ３０ａの外側を覆って保護しながらスムーズに折り曲げることが出来る。
【００３５】
次に、めがね状パイプの折曲げ加工法について説明すると、第１工程において、図１０に示すように、雌基板上の両側に進退動可能に位置する雌型４８、４８の雌上面凹部６４、６４内にめがね状パイプ３０を設置する。この場合、羽根だし板４９を有する場合は、その凹入面部５５に該パイプを収容するが、この羽根だし板は必ずしも必要ではない。
【００３６】
第２工程において、雄型４０を押下げると、雄型の雄突合部４３は雌型の雌曲面部の両側に位置する雌突合部４７と突合するので、必要以上の押圧力は該パイプには加わらない。即ち、該パイプは雄型の雄曲面部４５と雌型の雌曲面部６３によって上下から保持された状態となる。
【００３７】
第３工程に於いて、めがね状パイプ３０を保持した状態で雄型４０を押下げると、雌型４８は降下しないでそのままの位置で静止し、パイプ３０の両側部分は雄型の雄曲面部４５と雌型の雌曲面部６３とによって上方に折曲げられる。
【００３８】
図１１に示した雄型４０が下端まで押下げられると、めがね状パイプ３０は、雄型４０と雌型４８の雌曲面部６３よって折曲げながら雄型の押下げにより雌型の内部に引き込まれる。この場合、該パイプ３０の外面は雄型の雄凹面部４２と雌型４８の凹部６１で保持されており、また、図１２に示すように羽根だし板４９を使用している場合は、雄型の雄突合部４３および羽根だし板の突合受部５９とが合致して前記パイプの外側を覆うため、雄型４０及び雌型４８からの余計な力は該パイプ３０には加わらない。この場合も、スチレンペーパーなどを雄型又は雌型とパイプとの間に介在させテパイプの表面に傷をつけないようなプレス加工が可能である。スチレンペーパーは少なくとも１枚以上を介在させればパイプの表面に傷をつけることはない。
【００３９】
めがね状パイプをきれいなコ字型に形成する場合は、図１２に示す如く、該パイプの立上部３０ｂの両側部分を、夫々矢印Ｍ、Ｎを支点にして片側づつ略直角に折曲げてそれぞれコ字型に形成する。この場合、羽根だし板は使用せず、例えば８０度位に強く折り曲げると、スプリングバックにより多少復帰して９０度になるように調整して折曲加工するものである。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、雄型の雄下面部の両側に設けた下部保護片と、互に進退動可能に設置させた雌型の雌上面部の両側に設けた上部保護片とでマグネシウム材の中空パイプである角パイプの両側面部を保護した状態で、雄曲面部と雌曲面部とでパイプを引き込みながら折曲げるので、該パイプの折曲部分の両側面部分に内方リブを凹設して該内方リブの周縁部分に設けた立上部によって強度を高めてひび割れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マグネシウム材からなる角パイプを折曲げ加工するための雄型と一対の雌型とからなる角パイプ折曲用のプレス装置の正面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線矢視方向の側面図。
【図３】 雄型の一部破断した正面図。
【図４】 一方の雌型の一部破断した正面図。
【図５】 角パイプを折曲加工する状態のプレス装置の一部破断した正面図。
【図６】 雌型を移動させて角パイプの折曲角度を変えた状態を示す説明図。
【図７】 内方リブを両側面部に設けた角パイプの一部拡大正面図。
【図８】 図７のＢ−Ｂ線方向断面図。
【図９】 角パイプの両側面部に内方リブを設けない状態の中央断面図。
【図１０】 角パイプの曲面長Ｌと内方リブの長さＫとの関係を示した説明図。
【図１１】 マグネシウム材からなるめがね状パイプを折曲加工する雄型と一対の雌型とからなるプレス装置の正面図。
【図１２】 雄型と一対の雌型で形成したコ字型に折り曲げた折曲パイプの正面図。
【図１３】 マグネシウム材からなるめがね状パイプを折曲加工する雄型と一対の雌型と羽根だし板とからなる他のプレス装置の正面図。
【図１４】 雄型と雌型とでパイプを保持する状態を示す側面図。
【図１５】 雄型と羽根だし板とでめがね状パイプを保持する状態を示す側面図。
【図１６】 雄型と雌型とで通常の円形パイプを折曲加工のために保持する状態の側面図。
【図１７】 マグネシウム材からなるめがね状パイプの斜視図。
【図１８】 鉄製の中空パイプを略９０度に折曲げた状態の正面図。
【図１９】 スプリングバックにより両端部分が外方に押し広げた状態のマグネシウム材からなるめがね状パイプの側面図。
【符号の説明】
１ 雄型
２ 雄下面部
３ 雄側面部
４ 雄曲面部
５ 下部保護片
６ 側部保護片
１１ 雌型
１２ 雌前面部
１３ 雌上面部
１４ 雌曲面部
１５ 前部保護片
１６ 上部保護片
２０ 角パイプ
２３ 内方リブ
３０ めがね状パイプ
３９ 雄下面部
３９ａ 側面部
４０ 第２の雄型
４１ 凹入部
４２ 雌凹面部
４３ 雄突合部
４５ 雄曲面部
４７ 雌突合部
４８ 第２の雌型
６１ 凹入部
６２ 雌前面凹部
６３ 雌曲面部
６４ 雌上面凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム材からなる中空パイプである角パイプやめがね状パイプや円形パイプをプレス加工により折曲げる中空パイプの冷間折曲加工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄材からなる角パイプを用いて製造した各種のプレス加工品がスクラップ化した場合、資源保護のためにリサイクルを奨励しても鉄製品は錆が出て腐蝕したり、重量を有するため取扱いが不便であって回収作業や運搬に多大なコストがかかるという欠点がある。その上、資源回収により得られる費用が安いため、資源の回収率を高めて廃棄物の軽減を図ることは極めて困難である。
【０００３】
リサイクルの効果がほとんどない鉄材の代替品としてのマグネシウム材は、比重が１．７４と鉄の比重に比べて約１／４と軽量であって取扱いが容易である。その上、マグネシウム材は、プレス加工を繰返しながら成形すると加圧硬化により強度が高まって鉄製パイプに劣らない強度を有するようになる。このため、金属部材としてリサイクル効果の高いマグネシウム材の利用が注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マグネシウム材は、常温時には素材としての粘性度が低いため、冷間プレス加工を行うと材料の伸張力が少なく材料を均一に延ばすことが困難であり、押圧力が偏るとひび割れを生じやすい。また、プレス加工による折曲げに対する反発力、即ち、スプリングバックが強いことから一定の形態に安定させることは困難である。このように、冷間プレス加工は作業者の熟練した技術と手間を必要とするため角パイプの折曲加工は極めて困難であり、従来は中空パイプの内部に詰め物を入れて折曲げ加工を行っているのでその作業性は極めて非能率的であるなどの問題点を有していた。
【０００５】
マグネシウム材からなるめがね状パイプの強度を千葉工業大学、機械工学科の鑓田征雄先生に依頼し、長さが５００ｍｍで２８φ−２．５ｔのパイプの両端を支持した状態で、中心荷重３００ｋｇｆを加えた時の撓み量を測定した。
たわみ量ｍｍ：Ｙ、 荷重：Ｐ＝３００ｋｇｆ、 パイプ径：２８φ、
パイプ長：Ｌ＝５００ｍｍ、 断面２次モーメント：Ｉ、
立て弾性計数（ヤング率）：Ｅ＝４５００ｋｇ／ｍｍ２、
Ｙ＝−ＰＬ３／４８ＥＩ
【０００６】
【表１】
径が２８φのパイプと比較すると、めがね状パイプの曲げ剛性は、縦方向で２３倍、横方向で４、４倍の強度を有していることが判明した。このようにめがね状パイプは強度に優れていることがわかった。
【０００８】
そこで、本発明は、構造用金属材料の中で最も軽くてリサイクル特性および再資源化特性を併せ持ち、環境適合性に優れた省エネ材であるマグネシウム材からなる角パイプやめがね状パイプや通常の円形パイプなどからなる中空パイプの冷間折曲加工法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、下部に設けた雄下面部の両側端と、両側面に設けた雄側面部との間に雄曲面部を設け、該雄下面部及び雄側面部の両側に夫々下部保護片および側部保護片を突設して上下動可能に設けた雄型と、雌前面部の上部と雌上面部の前部との間に雌曲面部を形成し、該雌前面部及び雌上面部の両側にそれぞれ前部保護片および上部保護片を突設させて、前記雄型の下方両側に夫々向かい合わせに配して進退動可能に設けた対をなす雌型とからなり、マグネシウム材からなる中空パイプである角パイプの折曲部分の両側面部に内方リブをそれぞれ設け、前記雌型の上部保護片の内部に収容した該角パイプの中間部分を前記雄型の下部保護片の内部に両側部分を収容し、該雄型の押下げにより前記雄曲面部と雌曲面部とで前記角パイプを折曲げることを特徴とする。また、前記内方リブは、角パイプの折曲部分の両側面部であって曲面長より長く、且つ、それぞれ凹入させて形成してある。前記雄型の雄下面部の両側に立ち上がらせて設けた下部保護片および前記雌型の雌上面部の両側に立ち上がらせて設けた雌上部保護片は、前記角パイプを内部に収容できる長さに形成してある。
【００１０】
上記のように雄型の雄下面部及び対をなす雌型の雌上面部の両側にそれぞれ下部保護片及び上部保護片を設けて中空パイプの角パイプを収容して両側面部を保護した状態で雄型を押下げ、前記押曲面部と雌曲面部とで角パイプを引き込みながら折曲げ加工すると、該パイプの折曲部分の両側面部にそれぞれ設けた内方リブにより強度を高めてあり、且つ、各保護片によって保護しているのでひび割れの発生を防止出来る。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明すると、図１、３において、１は雄基板９に一端を固着させた雄型で、この雄型の下部に設けた雄下面部２と該下面部の両側に連続して設けた雄側面部３、３との連結部分になだらかな曲面からなる雄曲面部４を設けてある。この雄下面部２及び雄側面部３の横幅、即ち、厚みは後記する角パイプ２０の横幅Ｎと略同じ幅に形成してある。雄下面部２は被加工材の製品の形状に応じて平面、円弧面などプレス加工品の形に応じて最適な形に形成してある。
【００１４】
プレス加工品が略Ｕ字型の場合は、雄下面部２は円弧面に形成してあり、略コ字型の場合は、雄下面部２は平坦面に形成してある。雄下面部２及び雄側面部３の幅方向の両側には、下部保護片５、５および側部保護片６、６をそれぞれ立上がらせて形成し、内部に収容する前記角パイプの側面部を保護する機能を有しており、下部保護片５と側部保護片６の端部は連結している。
【００１５】
下部保護片５は、雄下面部２内に収容する角パイプの高さＭと等しいか又はそれより長く形成し、雄下面部２から離れた側部保護片６は角パイプの両側部分を保護して該雄曲面部４によって折曲げられる角パイプ２０が左右に捩れたり曲がるのを防止している。そのため、この側部保護片６の長さは、角パイプの長さＭと同じにする必要はない。
【００１６】
図１、４において、１１は雌基板１０上に対をなして向い合わせに配して進退動可能に設けた雌型で、前記雄型１の両雄側面部３、３と向い合うように平坦な雌前面部１２、１２を形成し、該雌型の上面には平坦面或いはなだらかな曲面をした雌上面部１３、１３を設け、雌前面部１２の上端と雌上面部１３の前端とをなだらかに湾曲させて連結した雌曲面部１４、１４を設けてある。
【００１７】
雌基板１０上の左右に設置した雌型１１、１１を、図６に一点差線に示すように、雄型に近づけるように動かして該雄型１と雌型１１との間を狭めると、角パイプの折曲角度即ち曲面の角度は実線で示すように小さくできる。逆に、雌型１１を雄型から遠ざけると前記雄型１との間は広がって、角パイプの折曲角度即ち曲面が大きくなって緩やかなカーブ西田パイプににすることができる。
【００１８】
角パイプ２０を曲げるには、角パイプを所定の折曲げ角度、いいかえれば内角の径の４．５倍を目安に雄型の雄曲面部４の曲面を選定する。前記内角径の４．５倍より小さい角度の場合は各パイプを折曲げた際に、折曲部分の側面部にひび割れが生じてしまう。内角径の４．５倍以上大きい角度の場合は、もちろんスムーズに折り曲げることができる。このように、角パイプの折曲角度の４．５倍が折曲加工の最小角度として最適なことは、発明者が角度を種々変えて実験して得た数値である。この雌前面部１２および雌上面部１３の横幅は、前記雄下面部２および雄側面部３と同じ幅で、前記角パイプの横幅と同じに形成してある。
【００１９】
雌型の雌前面部１２、１２の横幅方向の両側端には、ガイド機能を有する前部保護片１５を夫々設けてあり、さらに、雌上面部１３の横幅方向の両側端にも夫々ガイド機能を有する上部保護片１６、１６を設け、前部保護片１５と上部保護片１６はなだらかに湾曲して連結してある。前部保護片１５及び上部保護片１６は、雌前面部１２内および雌上面部１３内に収容した角パイプ２０が左右にずれたり、捩れたりしないように掛止するガイド機能を有している。しかし、前部保護片１５は、角パイプ２０を内部に収容する必要はないので必ずしも長く形成する必要はない。
【００２０】
図７−９は、折曲げ加工するマグネシウム材を押出成形した中空パイプの一例である角パイプ２０を示すもので、断面が長方形で縦長に位置して両側面部２１、２１の折曲中心線２２からそれぞれ左右方向に、補強リブを内方に凹めて設けた内方リブ２３、２３を形成してある。図７において、角パイプ２０をアールに折曲げる長さ、即ち、曲面長Ｌより夫々左右に３０ｍｍ以上長く、好ましくは約５０ｍｍ長くした延長部Ｅ、Ｅを設けた内方リブ２３、２３を前記角パイプ２０の両側面部に形成した内方リブ２３、２３の長さをＫとする。この内方リブの長さＫと曲面長Ｌとの関係をさらに図１０に示してある。即ち、曲面長Ｌは折曲部分であり、該折曲部分の両端に延長部Ｅ、Ｅを加えて内方リブ２３をやや長くしてＫにしてある。
【００２１】
角パイプ２０の両側面部２１の上下両端縁部分には、角パイプの板厚と略同じ長さ、例えば約２ｍｍ幅の平坦縁部２４、２４を、内方リブの長さＫと同じ長さに形成し、前記側面部２１の中央部分に設けた内方リブ２３、２３は前記角パイプの板厚と略等しい長さ分を内方に凹ませて立上部２７をそれぞれもうけてある（図８）。
【００２２】
角パイプ２０を構成するマグネシウム材の板厚は、通常、約２ｍｍで内方リブ２３の両端部分は、応力が一点に集中しないように鋭角部分を有しないようになだらかな曲線部２６に形成してある。この内方リブ２３の周縁部には、該被加工材の板厚と略同じ長さの立上部２７を有している。そのため、プレス作用により外部からの圧力が角パイプの折曲部に加わると、内方リブ２３の立上部２７により外部圧力が吸収緩和されて角パイプの折曲部分に位置する側面部２１に亀裂が発生するのを防止するものである。図８に示すように、側面部２１ａ、２１ａに内方リブを有しない角パイプ２０ａの場合は、折曲げ加工の際に外部からの圧力が直接側面部２１ａ、２１ａに加わるため、亀裂が生じてしまう。
【００２３】
次に、本装置を用いて中空パイプであるマグネシウム材からなる角パイプ２０を折曲加工する場合について説明すると、第１工程において、角パイプの両側部分をそれぞれ９０度に折曲げて略Ｕ字状に形成する場合、図１に一点鎖線で示すように、雌型１１の上部保護片１６、１６内に角パイプ２０を収容する。この場合、雌型の上部保護片１６および雄型の下部保護片５の内部は、角パイプ２０の横幅Ｎと等しいため、角パイプを正しい姿勢に保持することができる。また、下部保護片５および上部保護片１６は、角パイプ２０の高さＭより長く形成してあるので内部に該角パイプを収容することができる。
【００２４】
第２工程として、プレス作用により雄型１を押下げると、雄型の下方に位置する角パイプ２０は、下部保護片５内に収容された状態で押下げられ、角パイプ２０は図５に矢印Ｘで示すように雄型の押し下げと共に引き込まれ、角パイプの両側面部２１、２１は、雄型の下部保護片５および雌型の上部保護片１６に両側面を保護されているので、角パイプは雄型の雄曲面部４と雌型の雌曲面部１７によって、図５に示すように、該角パイプの上面部２８は上方に湾曲し、下面部２９も上方に湾曲されて折曲げ加工される際に左右に捩れることがない。
【００２５】
雄型１を下降させる場合、必要なら極薄の合成樹脂膜、例えばスチレンペーパーなどを雄型１または雌型１１と角パイプ２０との間に介在させれば、角パイプの表面に傷をつけることなくよりスムーズに折曲げ加工することができる。スチレンペーパーは、互いに滑動できるように複数枚用いるが、少なくとも１枚以上、好ましくは２または３枚使用するのが良好である。複数あれば夫々の前記ペーパーは自由に動ける利点がある。
【００２６】
このように，角パイプの折曲角（曲面）は、雄型１の下方両側に配した一対の雌型１１を，互いに進退動させて両雌型の間の距離を狭めたり、広げたりすることにより、角パイプの折曲角を調整して前記折曲角を大きくしたり、小さくすることができる(図６)。
【００２７】
マグネシウム材はスプリングバックが強いので、角パイプを９０度位に折曲げ加工する場合は、図１２に示すように、例えば８０度位に強く折曲げてプレス加工した後に雄型１及び雌型１１から角パイプ２０を取り出すと、強いスプリングバックにより復帰して９０度にもどる。そのため、スプリングバックを考慮しながらプレス加工のストロークを調整して折曲部分に無理な力が加わらないように折曲加工することによって角パイプの折曲部分の両側面部にひび割れが生じるのを防いで美しく仕上げることができる。
【００２８】
次に、第２の実施形態を図面に基いて説明すると、図１７に示すマグネシウム材を押出成形した中空パイプの一種であるめがね状パイプ３０は、平面基部３１の片面にパイプ部３２、３２を一体に形成してある。このめがね状パイプ３０の平面基部３１側はスプリングバックが強いので、図１８に示す如く略コ字型にプレス加工した後、雄型及び雌型から該パイプを取り出すと、このパイプの両端部３０ａ、３０ａが、スプリングバックによって図１９に示す如く外方に押し広げられる。また、平面基部３１の反対側で中間部分に凹入溝３４を有した曲面基部３６側のスプリングバックは、平面基部３１よりやや弱い。そのため、必要に応じて平面基部３１側または曲面基部３６側を外側にして折曲げることもできる。
【００２９】
図１１−１６において、雄基板４４に一端を固着した第２の雄型４０の下面に設けた雄下面部３９に、前記めがね状パイプのパイプ部３２の径の半径と同径の凹部４１、４１を両端に設けた雄凹面部４２を該雄下面部３９に形成し、該雄凹面部の横幅は、該パイプ３０の横幅部３８と同じ長さに形成してある。さらに、該雄型の下面で雄凹面部の両側端には平坦な雄突合部４３、４３を設けてある。
【００３０】
この雄凹面部４２は、雄型の雄下面部３９および雄両側面部３９ａ、３９ａにも形成してあり、さらに、雄下面部３９の両端と側面部の下端とをなだらかな曲面の雄曲面部４５、４５で連結してある。この雄曲面部４５の形状は、前記めがね状パイプ３０の折曲径，即ち折曲内角の３．２〜３．５倍の長さを目安に弧状に形成してある。この数値は発明者がいろいろと数値を変えて実験して得た数値である。
【００３１】
雄型４０の下方に位置する雌基板４６上には、対をなして互いに向かい合わせて進退動可能に第２の雌型４８、４８を設置してある。この場合、図１３に示す如く、両雌型の間で雄型４０ｂの下方に羽根だし板４９を上下動可能に設置してもよい。羽根だし板４９の下面に連結した連結杆５０は、前記雌基板４６に穿った挿通孔５１を貫通して該雌基板の下方に位置した支持台５２に連結し、支持台５２をスプリングなどの弾性部材５３によって常時上方に弾発してある。
【００３２】
羽根だし板４９の上面は、図１５に示すように、雄型４０の雄凹面部４２と対をなして前記めがね状パイプ３０を内部に収容する凹入面部５５を設け、該凹入面部５５の両側部分には、前記雄型４０と同様にめがね状パイプ３０のパイプ部３２の径の半径と同径の凹部５７、５７を形成してある。この羽根だし板４９の上端で、且つ、凹入面部５５の両側には前記雄型の雄突合部４３と突合する突合受部５９、５９を設けてある。
【００３３】
前記雌型４８の前面及び上面の両側には、図１１、１４に示すように、該めがね状パイプ３０の径の半径と同径の凹部６１を両側に設けて前記パイプ径３８の半分の深さをした雌前面凹部６２および雌上面凹部６４をそれぞれ設け、両者はなだらかな曲面の雌曲面部６３で連結してある。この雌前面凹部と雌上面凹部と雌曲面部の両側には、それぞれ前記雄突合部と突合する雌突合部４７を夫々設けてある。
【００３４】
通常の円形パイプ３０ａを折り曲げる場合は、図１６に示すように、雄型４０ａの下面にパイプ径の半径と同径の凹部４１ａを設け、また、雌型４８ａの前面及び上面さらに雌曲面部にも同様に凹部６４ａを設けてあり、それぞれの凹部の両側に前記雄突合部４３ａと突合する雌突合部４７ａを設け、めがね状パイプと同様にマグネシウム材からなる通常の円形パイプ３０ａの外側を覆って保護しながらスムーズに折り曲げることが出来る。
【００３５】
次に、めがね状パイプの折曲げ加工法について説明すると、第１工程において、図１０に示すように、雌基板上の両側に進退動可能に位置する雌型４８、４８の雌上面凹部６４、６４内にめがね状パイプ３０を設置する。この場合、羽根だし板４９を有する場合は、その凹入面部５５に該パイプを収容するが、この羽根だし板は必ずしも必要ではない。
【００３６】
第２工程において、雄型４０を押下げると、雄型の雄突合部４３は雌型の雌曲面部の両側に位置する雌突合部４７と突合するので、必要以上の押圧力は該パイプには加わらない。即ち、該パイプは雄型の雄曲面部４５と雌型の雌曲面部６３によって上下から保持された状態となる。
【００３７】
第３工程に於いて、めがね状パイプ３０を保持した状態で雄型４０を押下げると、雌型４８は降下しないでそのままの位置で静止し、パイプ３０の両側部分は雄型の雄曲面部４５と雌型の雌曲面部６３とによって上方に折曲げられる。
【００３８】
図１１に示した雄型４０が下端まで押下げられると、めがね状パイプ３０は、雄型４０と雌型４８の雌曲面部６３よって折曲げながら雄型の押下げにより雌型の内部に引き込まれる。この場合、該パイプ３０の外面は雄型の雄凹面部４２と雌型４８の凹部６１で保持されており、また、図１２に示すように羽根だし板４９を使用している場合は、雄型の雄突合部４３および羽根だし板の突合受部５９とが合致して前記パイプの外側を覆うため、雄型４０及び雌型４８からの余計な力は該パイプ３０には加わらない。この場合も、スチレンペーパーなどを雄型又は雌型とパイプとの間に介在させテパイプの表面に傷をつけないようなプレス加工が可能である。スチレンペーパーは少なくとも１枚以上を介在させればパイプの表面に傷をつけることはない。
【００３９】
めがね状パイプをきれいなコ字型に形成する場合は、図１２に示す如く、該パイプの立上部３０ｂの両側部分を、夫々矢印Ｍ、Ｎを支点にして片側づつ略直角に折曲げてそれぞれコ字型に形成する。この場合、羽根だし板は使用せず、例えば８０度位に強く折り曲げると、スプリングバックにより多少復帰して９０度になるように調整して折曲加工するものである。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、雄型の雄下面部の両側に設けた下部保護片と、互に進退動可能に設置させた雌型の雌上面部の両側に設けた上部保護片とでマグネシウム材の中空パイプである角パイプの両側面部を保護した状態で、雄曲面部と雌曲面部とでパイプを引き込みながら折曲げるので、該パイプの折曲部分の両側面部分に内方リブを凹設して該内方リブの周縁部分に設けた立上部によって強度を高めてひび割れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マグネシウム材からなる角パイプを折曲げ加工するための雄型と一対の雌型とからなる角パイプ折曲用のプレス装置の正面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線矢視方向の側面図。
【図３】 雄型の一部破断した正面図。
【図４】 一方の雌型の一部破断した正面図。
【図５】 角パイプを折曲加工する状態のプレス装置の一部破断した正面図。
【図６】 雌型を移動させて角パイプの折曲角度を変えた状態を示す説明図。
【図７】 内方リブを両側面部に設けた角パイプの一部拡大正面図。
【図８】 図７のＢ−Ｂ線方向断面図。
【図９】 角パイプの両側面部に内方リブを設けない状態の中央断面図。
【図１０】 角パイプの曲面長Ｌと内方リブの長さＫとの関係を示した説明図。
【図１１】 マグネシウム材からなるめがね状パイプを折曲加工する雄型と一対の雌型とからなるプレス装置の正面図。
【図１２】 雄型と一対の雌型で形成したコ字型に折り曲げた折曲パイプの正面図。
【図１３】 マグネシウム材からなるめがね状パイプを折曲加工する雄型と一対の雌型と羽根だし板とからなる他のプレス装置の正面図。
【図１４】 雄型と雌型とでパイプを保持する状態を示す側面図。
【図１５】 雄型と羽根だし板とでめがね状パイプを保持する状態を示す側面図。
【図１６】 雄型と雌型とで通常の円形パイプを折曲加工のために保持する状態の側面図。
【図１７】 マグネシウム材からなるめがね状パイプの斜視図。
【図１８】 鉄製の中空パイプを略９０度に折曲げた状態の正面図。
【図１９】 スプリングバックにより両端部分が外方に押し広げた状態のマグネシウム材からなるめがね状パイプの側面図。
【符号の説明】
１ 雄型
２ 雄下面部
３ 雄側面部
４ 雄曲面部
５ 下部保護片
６ 側部保護片
１１ 雌型
１２ 雌前面部
１３ 雌上面部
１４ 雌曲面部
１５ 前部保護片
１６ 上部保護片
２０ 角パイプ
２３ 内方リブ
３０ めがね状パイプ
３９ 雄下面部
３９ａ 側面部
４０ 第２の雄型
４１ 凹入部
４２ 雌凹面部
４３ 雄突合部
４５ 雄曲面部
４７ 雌突合部
４８ 第２の雌型
６１ 凹入部
６２ 雌前面凹部
６３ 雌曲面部
６４ 雌上面凹部
Claims (3)
- 下部に設けた雄下面部の両側端と両側面に設けた雄側面部との間に雄曲面部を設け、該雄下面部及び雄側面部の両側に夫々下部保護片および側部保護片を突設して上下動可能に設けた雄型と、
雌前面部の上部と雌上面部の前部との間に雌曲面部を形成し、該雌前面部及び雌上面部の両側にそれぞれ前部保護片および上部保護片を突設させて、前記雄型の下方両側に夫々向かい合わせに配して進退動可能に設けた対をなす雌型とからなり、
マグネシウム材からなる中空パイプである角パイプの折曲部分の両側面部に内方リブをそれぞれ設け、前記雌型の上部保護片の内部に両側部分を収容した該角パイプの中間部分を前記雄型の下部保護片の内部に収容し、該雄型の押下げにより前記雄曲面部と雌曲面部とで前記角パイプを折曲げることを特徴とする中空パイプの冷間折曲加工法。 - 前記内方リブは、角パイプの折曲部分の両側面部であって曲面長より長く、且つ、それぞれ凹入させて形成することを特徴とする請求項１記載の中空パイプの冷間折曲加工法。
- 前記雄型の雄下面部の両側に立ち上がらせて設けた下部保護片および前記雌型の雌上面部の両側に立ち上がらせて設けた上部保護片は、前記角パイプを内部に収容するように形成してなることを特徴とする請求項１記載の中空パイプの折曲加工法。
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