JP3995960B2 - パイプ体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属プレートを曲げ加工することによって断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法、そのパイプ体及びパイプ体が用いられた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、断面が多角形状のパイプ体を製造する技術として、特開平１１−２９０９４０号公報に記載のものが知られている。同公報においては、矩形状の金属プレートを素材として、プレス加工（曲げ加工）により断面が長方形状のパイプ体を製造している。この製造方法は、金属プレートの幅方向両端部を長さ方向に沿って折り曲げ略直角に起立させることにより１次中間品を成形する第１曲げ工程と（図４参照）、その１次中間品の未折曲部（図４における符号９に相当）の中央部分を上方に凸となるように湾曲させ、かつ、この中央部分に対して両側部分を略直角に折り曲げ起立させることにより２次中間品を成形する第２曲げ工程と（図６参照）、その２次中間品の一対の側壁部（図６における符号１６ａ，１６ｂに相当）を互いに内側に向けて押圧することにより、金属プレートの一対の辺同士（図６においては符号５ｃ，５ｄで表される端面同士）を突き合わせるリストライク工程とからなっている。
【０００３】
上記特開平１１−２９０９４０号公報に記載の製造方法では、溶接を伴わずプレス成形のみによってパイプ体を製造することができるが、このように製造されたパイプ体については金属プレートの一対の辺同士の接合部に隙間が目立つことが多く、その一対の辺同士が密着したパイプ体を量産時にばらつきなく安定して製造することは難しい。
【０００４】
そこで、出願人は、パイプ体にスプリングバック力を残留させることにより、接合部についての溶接作業を不要としながら一対の辺同士を密着させる製造方法を考案し、特開２００１−２８６９３４号公報等において開示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば図４０に示すような切欠部８０を有するパイプ体１”を上記特開２００１−２８６９３４号公報に記載の製造方法により製造しようとした場合、その製造過程において中間成形品をうまく加工することができないという問題があった。すなわち、図４１に示すように、中間成形品１４”の一構成壁部１５と一方の隣接面構成壁部１６ａとを区分する折曲線６ｄ1上に機能上必要な（例えば、画像形成装置の筐体をなすカバー部材を差し込んだりフィニッシャーの位置決めをしたりするために必要な）切欠部８０が形成され、かつ、一構成壁部１５と他方の隣接面構成壁部１６ｂとを区分する折曲線６ｄ2上に切欠部が形成されていないときに、隣接面構成壁部１６ａと隣接面構成壁部１６ｂとでは曲げに要する加工力が異なることにより、図４２（ａ），（ｂ）に示すようにプレス加工装置２１における加工スピードが隣接面構成壁部１６ａと隣接面構成壁部１６ｂとで異なり、プレス加工装置２１における中間成形品１４”の位置がずれる等して切欠部８０が形成された側の隣接面構成壁部１６ａの方が切欠部が形成されていない隣接面構成壁部１６ｂよりも早く折れ曲がる。これにより、図４２（ｃ）に示すように、左右のバランスが崩れて接合箇所に座屈が生じ、パイプ体として欠陥になってしまう。
【０００６】
したがって、上記のような製造方法でパイプ体を加工するには、プレス加工装置２１に左右の加圧パンチ部材のスピードを調整する機構を設ける必要があり、その調整に多くの時間を要するとともにプレス加工装置自体が複雑な構成となって、パイプ体の低廉化を阻害する。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、金属プレートの折曲線上に機能上必要な切欠部を形成する場合であっても、その切欠部の存在に起因して加工方法の調整等を行う必要がなくパイプ体を低コストで製造することができるパイプ体の製造技術を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一構成壁部と前記二つの隣接面構成壁部とのなす各角度が前記多角形の対応する角度よりも大きく前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一構成壁部を外側に向かって膨出するように湾曲させるとともに、前記一対の辺同士を密着させる加工ステップと、前記一構成壁部の湾曲部分に外力を加えて前記一構成壁部を平坦状に変形させ、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一構成壁部と前記二つの隣接面構成壁部とのなす各角度が前記多角形の対応する角度よりも大きく前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一対の辺同士を密着させるとともに、外側に向かって膨出しようとする前記一構成壁部の湾曲を阻止して該一構成壁部を平坦状に保つことにより、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一対の辺同士を密着させるとともに、内側に向かって凸となる凸部を前記多角形のいずれかの辺に対応する面に位置するように形成することにより、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、前記多角形が線対称であって対称中心となる直線が前記接合部を通るとともに、前記中間成形品が線対称であって対称中心となる基準直線が前記一構成壁部の中心を通り、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加える加工ステップにおいて、前記二つの隣接面構成壁部の一方に加える外力と他方に加える外力とを前記基準直線に対して対称に作用させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上必要な切欠部と、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上不要な切欠部とを、各折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、前記多角形が三角形、四角形、五角形、六角形又は八角形であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明によれば、一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成され、更に、一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとが等しく形成されるので、二つの隣接面構成壁部についての曲げに要する加工力が略等しくなり、それらに外力を加えて一対の辺同士を密着させる際に二つの隣接面構成壁部の加工スピードを揃えることが容易で、加工方法の煩雑な調整等を行うことなく切欠部を有するパイプ体を低コストで製造することが可能となる。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、多角形が線対称であって対称中心となる直線が接合部を通るとともに、中間成形品が線対称であって対称中心となる基準直線が一構成壁部の中心を通り、二つの隣接面構成壁部の一方に加える外力と他方に加える外力とを基準直線に対して対称に作用させるので、二つの隣接面構成壁部がいわば自動的にバランスよく加工され、加工方法の調整等を何ら行うことなくパイプ体を歩留まりよく製造することができる。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上必要な切欠部と、一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上不要な切欠部とが各折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成されるので、各折曲線の延びる方向に沿って二つの切欠部の形成位置が重なる場合に比べて、パイプ体に極端に剛性の弱い箇所が生じない。また、折曲線の延びる方向に亘って曲げに要する加工力が略一様となるので、安定した加工が可能でパイプ体をより高精度に製造することができる。
【００２３】
請求項６に係る発明によれば、パイプ体の断面形状である多角形が三角形、四角形、五角形、六角形又は八角形であるので、プレス加工による製造が比較的容易で、かつ、汎用性の高いパイプ体が低コストで製造される。特にパイプ体の断面形状が四角形である場合には、極めて広範な用途に利用可能であるので、上記低コスト化によるメリットが非常に大きい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は断面が長方形状のパイプ体の概略構成を示す斜視図であり、図２はそのパイプ体の断面形状を示す正面図である。このパイプ体１は、図２に示す長方形の各辺に対応する四つの面として、底面構成壁部２、底面構成壁部２に隣接する一対の側面構成壁部３，４、及び底面構成壁部２に対向する上面構成壁部５を有する。
【００２７】
底面構成壁部２から側面構成壁部３に架けては穴状の切欠部８０が形成され、底面構成壁部２から側面構成壁部４に架けては切欠部８０と同形状の切欠部８１が形成されている。切欠部８０及び切欠部８１はともに後述する折曲線の延びる方向（パイプ体１の延設方向）に沿って二つずつ設けられており、切欠部８０及び切欠部８１の同方向に沿った形成位置は同じに設定されている。上面構成壁部５は一対の合わせ目構成壁部５ａ，５ｂがそれぞれの端面５ｃ，５ｄで互いに密着してなり、上面構成壁部５の中央には合わせ目（接合部）５ｅが形成されている。
【００２８】
このパイプ体１は、図３に示す互いに平行な一対の辺６ｅ，６ｅを有する矩形状の金属プレート６を素材として、プレス加工により成形される。この金属プレート６の材質としては、塑性加工に用い得るものであれば鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等のいずれでもよいが、ここでは鉄が用いられている。金属プレート６にはあらかじめネジ穴６ａ，６ａが適宜箇所に形成され、このネジ穴６ａ，６ａは、パイプ体１を画像形成装置のフレームとして用いる際に取付用の係合部（パイプ体１に他のパイプ体等を取り付ける場合に、又はパイプ体１を他の部材に取り付ける場合に用いられる係合部）として使用される。
【００２９】
また、金属プレート６の後述する折曲線６ｄ1，６ｄ2上には、切欠部８０，８１となる方形穴８２，８３が形成されている。ここで、金属プレート６の長さ方向の寸法Ｌ1はパイプ体１の全長と同一であり、折曲線６ｄ1，６ｄ2上の一端から他端までの距離もＬ1と同一であるが、折曲線６ｄ1，６ｄ2の実質的な長さは、折曲線６ｄ1，６ｄ2の方形穴８２，８３を除いた部分の長さとなる。方形穴８２の折曲線６ｄ1に沿った寸法をｌ1とし、方形穴８２が折曲線６ｄ1上にｎ1個形成されるとすると、折曲線６ｄ1の方形穴８２を除いた部分の長さＳ1は（Ｌ1−ｎ1×ｌ1）となる。同様に、方形穴８３の折曲線６ｄ2に沿った寸法をｌ2とし、方形穴８３が折曲線６ｄ2上にｎ2個形成されるとすると、折曲線６ｄ2の方形穴８３を除いた部分の長さＳ2は（Ｌ1−ｎ2×ｌ2）となる。切欠部８０に対応する方形穴８２と切欠部８１に対応する方形穴８３とは同形状かつ同数であるから、ｌ1＝ｌ2、ｎ1＝ｎ2が成り立ちＳ1とＳ2とは等しくなっている。
【００３０】
上記プレス加工においては、まず、第１加工ステップとして、一対の辺６ｅ，６ｅと同方向に延びる折曲線６ｃ，６ｃに沿って、金属プレート６の辺部６ｂ，６ｂを直角（９０°）に折り曲げ起立させる。これにより、その辺部６ｂ，６ｂが一対の合わせ目構成壁部５ａ，５ｂをなし、図４に示す断面凹状の一次中間成形品８が成形される。なお、図４において符号９は未折曲部、符号６ｄ1，６ｄ2は後に未折曲部９を折り曲げる際の基準となる折曲線であり、金属プレート６の幅方向の寸法Ｌ2、折曲線６ｃ，６ｃ及び折曲線６ｄ1，６ｄ2の位置は、プレス加工による金属の伸び量を考慮して決定されている。
【００３１】
この一次中間成形品８のプレス加工には、例えば図５に示すプレス装置１０を使用する。プレス装置１０は第一固定プレート１１と第一加圧パンチ部材１２と可動プレート１２’とから概略構成され、第一固定プレート１１には一次中間成形品８の外形状（合わせ目構成壁部５ａ，５ｂの外形状）に対応する形状の周壁１１ａに囲まれてなる凹所１３が設けられている。また、第一加圧パンチ部材１２は一次中間成形品８の内形状に対応する形状を有し、凹所１３に対して図示を略す油圧シリンダ装置により上下動するようになっている。可動プレート１２’は第一加圧パンチ部材１２の上下動に伴い第一固定プレート１１の周壁１１ａに対して摺動するように、図示を略す他の油圧シリンダ装置に接続されている。
【００３２】
その第一加圧パンチ部材１２及び可動プレート１２’が上方に位置する状態で固定プレート１１よりもＨだけ高い位置にある可動プレート１２’上に金属プレート６を載置し（図５（ａ））、第一加圧パンチ部材１２を下降させてこれと可動プレート１２’とで金属プレート６を挟持し加圧することにより、一次中間成形品８が成形される（図５（ｂ））。
【００３３】
次いで、第２加工ステップとして、一対の辺６ｅ，６ｅと同方向に延びる折曲線６ｄ1，６ｄ2に沿って一次中間成形品８の未折曲部９を折り曲げるとともに、その折曲線６ｄ1，６ｄ2に挟まれる部分を上方に向かって凸となるように湾曲させ、後に底面構成壁部２を構成する一構成壁部１５と、側面構成壁部３を構成する隣接面構成壁部１６ａと、側面構成壁部４を構成する隣接面構成壁部１６ｂとを形成する。これにより、図６、図７に示すように、中間成形品としての二次中間成形品１４が成形される。
【００３４】
二次中間成形品１４の一構成壁部１５は、図６（ｂ）に拡大して示すように、平坦部１５ａ，１５ｂと湾曲部１５ｃとからなる。湾曲部１５ｃは平坦部１５ａと平坦部１５ｂとの間に位置し、平坦部１５ａは隣接面構成壁部１６ａ又は隣接面構成壁部１６ｂに隣接している。平坦部１５ａと隣接面構成壁部１６ａ又は隣接面構成壁部１６ｂとのなす角度θ1は、パイプ体１の断面形状における対応する角度、すなわち、底面構成壁部２と側面構成壁部３又は側面構成壁部４とのなす角度であるθ（＝９０°）よりも大きい鈍角であり、この一構成壁部１５の形状に起因して一対の辺６ｅ，６ｅ同士は離間状態にある。
【００３５】
二次中間成形品１４のプレス加工には、例えば図８に示すプレス装置１７を使用する。プレス装置１７は、凹所１８を有する第二固定プレート１９と、内部加圧パンチ部材としての第二加圧パンチ部材２０と、可動プレート２０’とから概略構成されている。凹所１８は二次中間成形品１４の外形状（隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの外形状）に対応する形状の周壁１９ａに囲まれてなる。第二加圧パンチ部材２０は凹所１８に対して図示を略す油圧シリンダ装置により上下動し、その下部には二次中間成形品１４の一構成壁部１５の内形状と隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの下部内形状とに対応する形状のパンチ部２０ａが設けられている。可動プレート２０’は第二加圧パンチ部材２０の上下動に伴い第二固定プレート１９に対して摺動するように、図示を略す他の油圧シリンダ装置に接続されている。この可動プレート２０’の上面２０ａ’は、二次中間成形品１４の一構成壁部１５の外形状と対応する形状に仕上げられている。
【００３６】
その第二加圧パンチ部材２０及び可動プレート２０’が上方に位置する状態で固定プレート１９よりもＨ’だけ高い位置にある可動プレート２０’上に一次中間成形品８を載置し（図８（ａ））、第二加圧パンチ部材２０を下降させて一次中間成形品８の凹状内部に進入させ、第二加圧パンチ部材２０のパンチ部２０ａ及び可動プレート２０’の上面２０ａ’により未折曲部９を挟持し加圧することによって、二次中間成形品１４が成形される（図８（ｂ））。この二次中間成形品１４のプレス装置１７からの取外しは、第二加圧パンチ部材２０を上昇させて加圧状態を解除した後に、二次中間成形品１４を長手方向（図８における紙面垂直方向）に引き抜くことによって行う。但し、例えば図９に示すように一構成壁部１５の湾曲を大きくした場合や、図１０に示すように一構成壁部１５に対する隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの長さの割合が大きい場合には、第二加圧パンチ部材２０を上昇させるだけでこれを一対の辺６ｅ，６ｅの間を通して引き抜くことができる。これにより、二次中間成形品１４を長手方向に引き抜くという作業工程を省くことができ、成形作業の効率化、作業スペースの狭小化を図ることができる。
【００３７】
なお、図１１に示すプレス装置を使用することによって、図１２に示す一構成壁部１５が平坦な（湾曲していない）二次中間成形品を成形してもよいが、パイプ体１が完成したときの底面構成壁部２の平坦性を考慮すると、あるいは、二次中間成形品１４のプレス装置１７からの取外しが第二加圧パンチ部材２０を上昇させるだけで済むことを考慮すると、一構成壁部１５は図６、図７に示すように湾曲していることが好ましい。但し、図６、図７では湾曲状態にある一構成壁部１５は平坦部１５ａ，１５ｂと湾曲部１５ｃとからなっているが、湾曲の態様はこれに限られるものではない。
【００３８】
次に、その二次中間成形品１４を完成品としてのパイプ体１に成形するために、図１３に示すプレス成形装置２１を使用する。このプレス成形装置２１は下型２２と上型２３とから概略構成され、下型２２は第三固定プレート２４を有し、上型２３は図示を略すシリンダ装置により上下動する可動プレート２５を有している。
【００３９】
第三固定プレート２４には一対のストッパー部材２６，２６と、第三加圧パンチ部材２７，２７とが設けられている。この一対の第三加圧パンチ部材２７，２７は図１３中左右方向に延びる図示を略す摺動レール上にスライド可能に設けられ、図示を略すカム機構により互いに接近する方向又は離反する方向に連動して移動するようになっている。また、同図に示すように下型２２と上型２３とが分離している状態では、第三加圧パンチ部材２７，２７は図示を略すスプリング部材によって互いに離反する方向に付勢されている。
【００４０】
第三加圧パンチ部材２７，２７の互いに相対向する面には、二次中間成形品１４の隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂを加圧するパンチ面２７ｂ，２７ｂがそれぞれ形成されている。
【００４１】
可動プレート２５には、第三加圧パンチ部材２７，２７を駆動するための駆動部材２９，２９が設けられるとともに、一対の合わせ目構成壁部５ａ，５ｂを加圧するための第四加圧パンチ部材３０が設けられている。駆動部材２９，２９の下部内側にはテーパー部２９ａ，２９ａが形成され、第三加圧パンチ部材２７，２７の上部外側にはテーパー部２９ａ，２９ａと係合するテーパー部２７ａ，２７ａが形成されている。
【００４２】
二次中間成形品１４は、第３加工ステップとして、まず、一構成壁部１５が下向きとなるように第三加圧パンチ部材２７，２７の対向空間２８の中心位置にセットされる（図１３）。この状態から矢印Ａ１で示すように上型２３を下降させると、駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａが第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａに係合し、第三加圧パンチ部材２７，２７が上記スプリング部材の付勢力に抗して互いに接近する方向に同じ速さＶ１で駆動される（図１４）。これにより、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂが隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂとの境をなす屈曲部３１ａ，３１ｂに同時に当接し、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがそのパンチ面２７ｂ，２７ｂにより加えられる外力によって互いに接近する方向に加圧される。
【００４３】
第三加圧パンチ部材２７，２７が互いに接近する方向にさらに駆動されると、一構成壁部１５の湾曲が取り除かれつつ端面５ｃ，５ｄが接近して最終的には密着し、上面構成壁部５が形成される（図１５）。このとき、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂとのなす角度は多少は小さくなるものの完全にはθ（＝９０°）とならず、一構成壁部１５が下方に向かって膨出してそれまでとは逆側に湾曲する。また、屈曲部３１ａ，３１ｂがパンチ面２７ｂ，２７ｂに対して上方に滑りながら隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂが起立し、側面構成壁部３，４が形成される。
【００４４】
続いて、第４加工ステップとして上型２３をさらに下降させると、第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａと駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａとの係合が解除され、第三加圧パンチ部材２７，２７がその位置に停止する。この状態で上型２３を下降させると、第四加圧パンチ部材３０が上面構成壁部５に当接して上面構成壁部５が加圧され、一構成壁部１５が平坦となって底面構成壁部２が形成される（図１６）。
【００４５】
そして、上型２３を上昇させて下型２２と分離させると、第三加圧パンチ部材２７，２７が再度互いに離反する方向に移動して、完成したパイプ体１を得る。一般に、プレス加工により工作物に変形を与えるとスプリングバック（その加工力を除去した後に工作物の有する弾性によって変形が多少元に戻る現象）が生じるため、パイプ体１の底面構成壁部２はそのスプリングバックに伴い発生する応力（スプリングバック力）によって図１７に鎖線で示すように湾曲面に戻ろうとする傾向があり、この底面構成壁部２に残留したスプリングバック力ｆ１によって端面５ｃ，５ｄの密着状態は維持される。
【００４６】
この実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、上述したように、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａとを区分する折曲線６ｄ1の切欠部８０を除いた部分の長さＳ1と、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ｂとを区分する折曲線６ｄ2の切欠部８１を除いた部分の長さＳ2とが略等しく形成されるので、第３加工ステップにおける隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂについての曲げに要する加工力が略等しくなり、それらに外力を加えて一対の辺６ｅ，６ｅ同士を密着させる際に隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの加工スピードを揃えることが容易で、従来のプレス成形装置２１を用いて加工方法の煩雑な調整等を行うことなくパイプ体１を低コストで製造することができる。
【００４７】
特に、この実施の形態ではパイプ体１の断面形状が線対称であって対称中心となる直線Ｏ1（図２参照）が合わせ目５ｅを通るとともに、二次中間成形品１４が線対称であって対称中心となる基準直線Ｏ2（図１３参照）が一構成壁部１５の中心を通り、第３加工ステップにおいて隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの一方に加える外力と他方に加える外力とを基準直線Ｏ2に対して対称に作用させるので、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがいわば自動的にバランスよく加工されてパイプ体１が歩留まりよく製造される。
【００４８】
［実施の形態２］
本実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、第３加工ステップにおいて、プレス成形装置２１の代わりに図１８に示すプレス成形装置２１’ を用いる。このプレス成形装置２１’ は、第四加圧パンチ部材３０が設けられておらず、かつ、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂに摩擦係数の高い摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃが設けられている点でプレス成形装置２１と異なるが、他の点については実施の形態１におけるプレス成形装置２１と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
第１加工ステップ及び第２加工ステップを経て製造された二次中間成形品１４は、第３加工ステップとして、まず、一構成壁部１５が下向きとなるように第三加圧パンチ部材２７，２７の対向空間２８の中心位置にセットされる（図１８）。この状態から矢印Ａ１で示すように上型２３を下降させると、駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａが第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａに係合し、第三加圧パンチ部材２７，２７が図示を略すスプリング部材の付勢力に抗して互いに接近する方向に同じ速さＶ２で駆動される（図１９）。これにより、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂが屈曲部３１ａ，３１ｂに同時に当接し、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがそのパンチ面２７ｂ，２７ｂにより加えられる外力によって互いに接近する方向に加圧される。
【００５０】
第三加圧パンチ部材２７，２７が互いに接近する方向にさらに駆動されると、一構成壁部１５の湾曲が取り除かれつつ端面５ｃ，５ｄが接近して最終的には密着し、上面構成壁部５が形成される。このとき、一構成壁部１５は下方に向かって膨出しようとするが、屈曲部３１ａ，３１ｂと摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃとの最大静止摩擦力が大きいことにより、一構成壁部１５は第三固定プレート２４に当接した段階でそれ以上下方に膨出することができず、平坦状に保たれる。また、屈曲部３１ａ，３１ｂは一構成壁部１５が第三固定プレート２４から浮き上がらない程度の範囲内で摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃに対して若干上方にずれ、これにより隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂが起立して側面構成壁部３，４が形成されるとともに、一構成壁部１５によって底面構成壁部２が形成される（図２０、図２１）。
【００５１】
そして、上型２３を上昇させて下型２２と分離させると、第三加圧パンチ部材２７，２７が再度互いに離反する方向に移動して、完成したパイプ体１を得る。このパイプ体１も、実施の形態１におけると同様に、底面構成壁部２に残留したスプリングバック力によって端面５ｃ，５ｄが密着している。
【００５２】
なお、プレス成形装置２１’には、二次中間成形品１４の浮き上がりを防止して一構成壁部１５の逆側への湾曲を阻止するために、図２２に示すように摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃの代わりに係合突起２７ｃ’，２７ｃ’を設けてもよい。あるいは、底面構成壁部２及び上面構成壁部５の平坦性をより確実に得るために、可動プレート２５に第四加圧パンチ部材３０を設け、上記第３加工ステップの後に第四加圧パンチ部材３０によって上面構成壁部５を加圧することとしてもよい。
【００５３】
［実施の形態３］
本実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、第１加工ステップ及び第２加工ステップにおいて、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂとのなす角度がθ（＝９０°）の二次中間成形品１４’を成形する。また、第３加工ステップにおいて、プレス成形装置２１の代わりに図２３に示すプレス成形装置２１”を用いる。このプレス成形装置２１”は、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂに突出部２７ｄ，２７ｄが設けられている点でプレス成形装置２１と異なるが、他の点については実施の形態１におけると同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
第１加工ステップ及び第２加工ステップを経て製造された二次中間成形品１４’は、第３加工ステップとして、まず、一構成壁部１５が下向きとなるように第三加圧パンチ部材２７，２７の対向空間２８の中心位置にセットされる（図２３）。この状態から矢印Ａ１で示すように上型２３を下降させると、駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａが第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａに係合し、第三加圧パンチ部材２７，２７が図示を略すスプリング部材の付勢力に抗して互いに接近する方向に同じ速さＶ３で駆動される（図２４）。これにより、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂが屈曲部３１ａ，３１ｂに同時に当接し、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがそのパンチ面２７ｂ，２７ｂにより加えられる外力によって互いに接近する方向に加圧される。
【００５５】
第三加圧パンチ部材２７，２７が互いに接近する方向にさらに駆動されると、一構成壁部１５の湾曲が取り除かれつつ端面５ｃ，５ｄが接近して最終的には密着し、上面構成壁部５が形成される。このとき、屈曲部３１ａ，３１ｂがパンチ面２７ｂ，２７ｂに対して上方にずれながら隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂが起立し、側面構成壁部３，４が形成されるとともに、一構成壁部１５が第三固定プレート２４に当接して第三固定プレート２４から反力を受け、最終的には平坦状となって底面構成壁部２が形成される（図２５）。また、側面構成壁部３，４には、突出部２７ｄ，２７ｄにより内側に向かって凸となるように凸部３ａ，４ａが形成される。
【００５６】
続いて、第４加工ステップとして上型２３をさらに下降させると、第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａと駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａとの係合が解除され、第三加圧パンチ部材２７，２７がその位置に停止する。この状態で上型２３を下降させると、第四加圧パンチ部材３０が上面構成壁部５に当接してこれを加圧する（図２６）。この第４加工ステップは底面構成壁部２及び上面構成壁部５の平坦性を高めるために行われるが、製品の寸法精度をさほど要しないのであれば省略してもかまわない。
【００５７】
そして、上型２３を上昇させて下型２２と分離させると、第三加圧パンチ部材２７，２７が再度互いに離反する方向に移動して、図２７及び図２８に示すパイプ体１’を得る。このパイプ体１’の凸部３ａ，４ａは、スプリングバック力によって図２９に鎖線で示す形状に戻ろうとする傾向があり、この側面構成壁部３，４に残留したスプリングバック力ｆ２によって端面５ｃ，５ｄの密着状態は維持される。ここでは、形状変化による応力集中を緩和するために、凸部３ａ，４ａと切欠部８０，８１とはある程度の間隔を置いて形成してある。
【００５８】
［実施の形態４］
本実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、図３に示す金属プレートの代わりに図３０に示す金属プレートを用い、ネジ穴６ａを形成しない点で実施の形態１と異なるが、他の点については同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
ここで用いる金属プレート６では、方形穴８２及び方形穴８３が折曲線の延びる方向に沿って互いに重ならない位置に形成され、これにより一次中間成形品８は図３１に示すようになり、二次中間成形品１４は図３２に示すようになり、パイプ体１は図３３に示すようになる。このパイプ体１において、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａとを区分する折曲線６ｄ1上に位置する切欠部８０と、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ｂとを区分する折曲線６ｄ2上に位置する切欠部８１とが、折曲線の延びる方向に沿って互いに重ならない位置にあることは言うまでもない。
【００６０】
この実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、切欠部８０と切欠部８１とがこのように折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成されるので、同方向に沿って切欠部８０，８１の形成位置が重なる上記各実施の形態に比べて、パイプ体１に極端に剛性の弱い箇所が生じない。このため、パイプ体１にねじりモーメントや曲げモーメントの負荷が作用する際に、パイプ体１がより高い耐久性を発揮する。また、折曲線の延びる方向に亘って（つまり、図２４の紙面垂直方向に亘って）曲げに要する加工力が略一様となるので、安定した加工が可能でパイプ体１をより高精度に製造することができる。
【００６１】
［実施の形態５］
図３４は断面が三角形状のパイプ体の製造方法を、図３５は断面が五角形状のパイプ体の製造方法を、図３６は断面が六角形状のパイプ体の製造方法を、図３７は断面が八角形状のパイプ体の製造方法をそれぞれ示す。これら各図において、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を加圧している状態を、（ｃ）は完成した断面多角形状のパイプ体を示し、図中の各符号は上記断面四角形（長方形）状のパイプ体の説明における各符号と対応している。すなわち、１はパイプ体、５ａ，５ｂは合わせ目構成壁部、５ｃ，５ｄは端面、５ｅは合わせ目、１４は二次中間成形品、１５は一構成壁部、１６ａ，１６ｂは隣接面構成壁部、２は一構成壁部により構成される底面構成壁部、３は隣接面構成壁部１６ａにより構成される側面構成壁部、４は隣接面構成壁部１６ｂにより構成される側面構成壁部、２４は第三固定プレート、２７は第三加圧パンチ部材をそれぞれ示し、また、各断面形状は正多角形であり線対称な図形である。
【００６２】
この実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、パイプ体１の断面形状が正三角形、正五角形、正六角形又は正八角形であるので、プレス加工による製造が比較的容易で、かつ、汎用性の高いパイプ体が低コストで製造される。
【００６３】
なお、図３５において一構成壁部１５は五角形の各辺に対応する面のうち合わせ目５ｅを含まないもの二つを構成し、図３６、図３７において隣接面構成壁部１６ａには構成壁部１６ａ’を介して外力が作用し、隣接面構成壁部１６ｂには構成壁部１６ｂ’を介して外力が作用している。
【００６４】
図３８は、上記各実施の形態で製造されたパイプ体が画像形成装置のフレームとして使用された例を示す図である。図３８に示すように、この画像形成装置６０は、シート状媒体である用紙６１に画像形成を行う画像形成部６２と、画像形成された用紙６１を搬送する搬送部６３と、その画像形成部６２や搬送部６３等を支持するフレーム６４とを備えている。フレーム６４は上記各実施の形態で製造されたパイプ体１又はパイプ体１’ により構成され、これにより大幅なコストの低減が図られている。
【００６５】
なお、本発明は上述した各形態に限られるものではなく、例えば切欠部８０（又は切欠部８１）が図３９に示すようにパイプ体１の端部に設けられて穴状を呈していなくてもよい。また、切欠部８０が機能上必要なものである場合に、切欠部８１は加工上のバランスをとるものであって機能上不要な場合が一般であるが、切欠部８０及び切欠部８１がともに機能上必要なものであってももちろんよい。さらに、切欠部８０と切欠部８１とは同数でなくても同形状でなくてもよく、折曲線６ｄ1，６ｄ2の実質的な長さＳ1，Ｓ2は必ずしも厳密に等しくなくてもよい。例えば、図３に示す金属プレート６においてＬ1＝４５１〔ｍｍ〕、ｌ1＝１６〔ｍｍ〕としたときに（Ｓ1＝４１９〔ｍｍ〕）、ｌ2＝８〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４３５〔ｍｍ〕）、ｌ2＝１０〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４３１〔ｍｍ〕）では座屈が生じてうまく加工することができなかったが、ｌ2＝１３〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４２５〔ｍｍ〕）、ｌ2＝１６〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４１９〔ｍｍ〕）では座屈が生じずに、パイプ体１をうまく製造することができた。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、金属プレートの折曲線上に機能上必要な切欠部を形成する場合であっても、その切欠部の存在に起因して加工方法の調整等を行う必要がなくパイプ体を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係るパイプ体を示し、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。
【図２】 図１のパイプ体を示す正面図である。
【図３】 図１、図２のパイプ体の製造に用いる金属プレートを示す平面図である。
【図４】 実施の形態１に係る一次中間成形品を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】 図４の一次中間成形品の成形に用いるプレス装置を示し、（ａ）は金属プレートを可動プレートに載置した状態の説明図、（ｂ）はその金属プレートを加圧した状態の説明図である。
【図６】 実施の形態１に係る二次中間成形品を示す正面図であり、（ａ）はその全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図７】 図６の二次中間成形品を示す斜視図である。
【図８】 図６、図７の二次中間成形品の成形に用いるプレス装置を示し、（ａ）は一次中間成形品を可動プレートに載置した状態の説明図、（ｂ）はその一次中間成形品を加圧した状態の説明図である。
【図９】 二次中間成形品及びその成形に用いるプレス装置の他の例を示す説明図である。
【図１０】 一構成壁部に対して隣接面構成壁部が大きい場合の二次中間成形品の例を示す正面図である。
【図１１】 二次中間成形品の成形に用いるプレス装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図１２】 図１１のプレス装置により成形された二次中間成形品を示す正面図である。
【図１３】 図６、図７の二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を示す説明図である。
【図１４】 図１３のプレス成形装置にセットした二次中間成形品の屈曲部に第三加圧パンチ部材が当接した状態を示す説明図である。
【図１５】 図１３のプレス成形装置において第三加圧パンチ部材の駆動が完了した状態を示す説明図である。
【図１６】 図１３のプレス成形装置において第四加圧パンチ部材が上面構成壁部を加圧した状態を示す説明図である。
【図１７】 図１、図２のパイプ体に生じるスプリングバックを説明するための模式図である。
【図１８】 実施の形態２に係るプレス成形装置に二次中間成形品をセットした状態を示す説明図である。
【図１９】 図１８のプレス成形装置にセットした二次中間成形品の屈曲部に第三加圧パンチ部材が当接した状態を示す説明図である。
【図２０】 図１８のプレス成形装置において二次中間成形品の一構成壁部の外側への膨出が阻止されている状態を示す説明図である。
【図２１】 図１８のプレス成形装置において第三加圧パンチ部材の駆動が完了した状態を示す説明図である。
【図２２】 プレス成形装置の他の例を示す説明図である。
【図２３】 実施の形態３に係るプレス成形装置に二次中間成形品をセットした状態を示す説明図である。
【図２４】 図２３のプレス成形装置にセットした二次中間成形品の屈曲部に第三加圧パンチ部材が当接した状態を示す説明図である。
【図２５】 図２３のプレス成形装置において第三加圧パンチ部材の駆動が完了した状態を示す説明図である。
【図２６】 図２３のプレス成形装置において第四加圧パンチ部材が上面構成壁部を加圧した状態を示す説明図である。
【図２７】 実施の形態３に係るパイプ体を上方から見た斜視図である。
【図２８】 図２７のパイプ体を示す正面図である。
【図２９】 図２７、図２８のパイプ体に生じるスプリングバックを説明するための模式図である。
【図３０】 実施の形態４に係るパイプ体の製造に用いる金属プレートを示す平面図である。
【図３１】 実施の形態４に係る一次中間成形品を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３２】 実施の形態４に係る二次中間成形品を示す斜視図である。
【図３３】 実施の形態４に係るパイプ体を下方から見た斜視図である。
【図３４】 断面が三角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３５】 断面が五角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を間接的に加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３６】 断面が六角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を間接的に加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３７】 断面が八角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を間接的に加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３８】 各実施の形態で製造されたパイプ体がフレームに用いられた画像形成装置を示す説明図である。
【図３９】 切欠部が穴状を呈していない例を示す説明図である。
【図４０】 機能上必要な切欠部を従来のパイプ体に設けた例を示す説明図である。
【図４１】 図４０のパイプ体の製造に用いられる中間成形品を示す斜視図である。
【図４２】 図４１の中間成形品の加工手順を示し、（ａ）は中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は隣接面構成壁部を加圧している状態を、（ｃ）は加圧のバランスが左右で崩れて中間成形品が座屈した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１’ パイプ体
５ｅ 合わせ目（接合部）
６ 金属プレート
６ｃ 折曲線
６d1,６d2 折曲線
６ｅ，６ｅ 一対の辺
１４，１４’ 二次中間成形品（中間成形品）
１５ 一構成壁部
１６ａ，１６ｂ 隣接面構成壁部
６０ 画像形成装置
８０，８１ 切欠部
Ｏ１ 直線
Ｏ２ 基準直線
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属プレートを曲げ加工することによって断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法、そのパイプ体及びパイプ体が用いられた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、断面が多角形状のパイプ体を製造する技術として、特開平１１−２９０９４０号公報に記載のものが知られている。同公報においては、矩形状の金属プレートを素材として、プレス加工（曲げ加工）により断面が長方形状のパイプ体を製造している。この製造方法は、金属プレートの幅方向両端部を長さ方向に沿って折り曲げ略直角に起立させることにより１次中間品を成形する第１曲げ工程と（図４参照）、その１次中間品の未折曲部（図４における符号９に相当）の中央部分を上方に凸となるように湾曲させ、かつ、この中央部分に対して両側部分を略直角に折り曲げ起立させることにより２次中間品を成形する第２曲げ工程と（図６参照）、その２次中間品の一対の側壁部（図６における符号１６ａ，１６ｂに相当）を互いに内側に向けて押圧することにより、金属プレートの一対の辺同士（図６においては符号５ｃ，５ｄで表される端面同士）を突き合わせるリストライク工程とからなっている。
【０００３】
上記特開平１１−２９０９４０号公報に記載の製造方法では、溶接を伴わずプレス成形のみによってパイプ体を製造することができるが、このように製造されたパイプ体については金属プレートの一対の辺同士の接合部に隙間が目立つことが多く、その一対の辺同士が密着したパイプ体を量産時にばらつきなく安定して製造することは難しい。
【０００４】
そこで、出願人は、パイプ体にスプリングバック力を残留させることにより、接合部についての溶接作業を不要としながら一対の辺同士を密着させる製造方法を考案し、特開２００１−２８６９３４号公報等において開示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば図４０に示すような切欠部８０を有するパイプ体１”を上記特開２００１−２８６９３４号公報に記載の製造方法により製造しようとした場合、その製造過程において中間成形品をうまく加工することができないという問題があった。すなわち、図４１に示すように、中間成形品１４”の一構成壁部１５と一方の隣接面構成壁部１６ａとを区分する折曲線６ｄ1上に機能上必要な（例えば、画像形成装置の筐体をなすカバー部材を差し込んだりフィニッシャーの位置決めをしたりするために必要な）切欠部８０が形成され、かつ、一構成壁部１５と他方の隣接面構成壁部１６ｂとを区分する折曲線６ｄ2上に切欠部が形成されていないときに、隣接面構成壁部１６ａと隣接面構成壁部１６ｂとでは曲げに要する加工力が異なることにより、図４２（ａ），（ｂ）に示すようにプレス加工装置２１における加工スピードが隣接面構成壁部１６ａと隣接面構成壁部１６ｂとで異なり、プレス加工装置２１における中間成形品１４”の位置がずれる等して切欠部８０が形成された側の隣接面構成壁部１６ａの方が切欠部が形成されていない隣接面構成壁部１６ｂよりも早く折れ曲がる。これにより、図４２（ｃ）に示すように、左右のバランスが崩れて接合箇所に座屈が生じ、パイプ体として欠陥になってしまう。
【０００６】
したがって、上記のような製造方法でパイプ体を加工するには、プレス加工装置２１に左右の加圧パンチ部材のスピードを調整する機構を設ける必要があり、その調整に多くの時間を要するとともにプレス加工装置自体が複雑な構成となって、パイプ体の低廉化を阻害する。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、金属プレートの折曲線上に機能上必要な切欠部を形成する場合であっても、その切欠部の存在に起因して加工方法の調整等を行う必要がなくパイプ体を低コストで製造することができるパイプ体の製造技術を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一構成壁部と前記二つの隣接面構成壁部とのなす各角度が前記多角形の対応する角度よりも大きく前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一構成壁部を外側に向かって膨出するように湾曲させるとともに、前記一対の辺同士を密着させる加工ステップと、前記一構成壁部の湾曲部分に外力を加えて前記一構成壁部を平坦状に変形させ、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一構成壁部と前記二つの隣接面構成壁部とのなす各角度が前記多角形の対応する角度よりも大きく前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一対の辺同士を密着させるとともに、外側に向かって膨出しようとする前記一構成壁部の湾曲を阻止して該一構成壁部を平坦状に保つことにより、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一対の辺同士を密着させるとともに、内側に向かって凸となる凸部を前記多角形のいずれかの辺に対応する面に位置するように形成することにより、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、前記多角形が線対称であって対称中心となる直線が前記接合部を通るとともに、前記中間成形品が線対称であって対称中心となる基準直線が前記一構成壁部の中心を通り、前記二つの隣接面構成壁部に外力を加える加工ステップにおいて、前記二つの隣接面構成壁部の一方に加える外力と他方に加える外力とを前記基準直線に対して対称に作用させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上必要な切欠部と、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上不要な切欠部とを、各折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、前記多角形が三角形、四角形、五角形、六角形又は八角形であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明によれば、一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成され、更に、一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとが等しく形成されるので、二つの隣接面構成壁部についての曲げに要する加工力が略等しくなり、それらに外力を加えて一対の辺同士を密着させる際に二つの隣接面構成壁部の加工スピードを揃えることが容易で、加工方法の煩雑な調整等を行うことなく切欠部を有するパイプ体を低コストで製造することが可能となる。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、多角形が線対称であって対称中心となる直線が接合部を通るとともに、中間成形品が線対称であって対称中心となる基準直線が一構成壁部の中心を通り、二つの隣接面構成壁部の一方に加える外力と他方に加える外力とを基準直線に対して対称に作用させるので、二つの隣接面構成壁部がいわば自動的にバランスよく加工され、加工方法の調整等を何ら行うことなくパイプ体を歩留まりよく製造することができる。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上必要な切欠部と、一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上不要な切欠部とが各折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成されるので、各折曲線の延びる方向に沿って二つの切欠部の形成位置が重なる場合に比べて、パイプ体に極端に剛性の弱い箇所が生じない。また、折曲線の延びる方向に亘って曲げに要する加工力が略一様となるので、安定した加工が可能でパイプ体をより高精度に製造することができる。
【００２３】
請求項６に係る発明によれば、パイプ体の断面形状である多角形が三角形、四角形、五角形、六角形又は八角形であるので、プレス加工による製造が比較的容易で、かつ、汎用性の高いパイプ体が低コストで製造される。特にパイプ体の断面形状が四角形である場合には、極めて広範な用途に利用可能であるので、上記低コスト化によるメリットが非常に大きい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は断面が長方形状のパイプ体の概略構成を示す斜視図であり、図２はそのパイプ体の断面形状を示す正面図である。このパイプ体１は、図２に示す長方形の各辺に対応する四つの面として、底面構成壁部２、底面構成壁部２に隣接する一対の側面構成壁部３，４、及び底面構成壁部２に対向する上面構成壁部５を有する。
【００２７】
底面構成壁部２から側面構成壁部３に架けては穴状の切欠部８０が形成され、底面構成壁部２から側面構成壁部４に架けては切欠部８０と同形状の切欠部８１が形成されている。切欠部８０及び切欠部８１はともに後述する折曲線の延びる方向（パイプ体１の延設方向）に沿って二つずつ設けられており、切欠部８０及び切欠部８１の同方向に沿った形成位置は同じに設定されている。上面構成壁部５は一対の合わせ目構成壁部５ａ，５ｂがそれぞれの端面５ｃ，５ｄで互いに密着してなり、上面構成壁部５の中央には合わせ目（接合部）５ｅが形成されている。
【００２８】
このパイプ体１は、図３に示す互いに平行な一対の辺６ｅ，６ｅを有する矩形状の金属プレート６を素材として、プレス加工により成形される。この金属プレート６の材質としては、塑性加工に用い得るものであれば鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等のいずれでもよいが、ここでは鉄が用いられている。金属プレート６にはあらかじめネジ穴６ａ，６ａが適宜箇所に形成され、このネジ穴６ａ，６ａは、パイプ体１を画像形成装置のフレームとして用いる際に取付用の係合部（パイプ体１に他のパイプ体等を取り付ける場合に、又はパイプ体１を他の部材に取り付ける場合に用いられる係合部）として使用される。
【００２９】
また、金属プレート６の後述する折曲線６ｄ1，６ｄ2上には、切欠部８０，８１となる方形穴８２，８３が形成されている。ここで、金属プレート６の長さ方向の寸法Ｌ1はパイプ体１の全長と同一であり、折曲線６ｄ1，６ｄ2上の一端から他端までの距離もＬ1と同一であるが、折曲線６ｄ1，６ｄ2の実質的な長さは、折曲線６ｄ1，６ｄ2の方形穴８２，８３を除いた部分の長さとなる。方形穴８２の折曲線６ｄ1に沿った寸法をｌ1とし、方形穴８２が折曲線６ｄ1上にｎ1個形成されるとすると、折曲線６ｄ1の方形穴８２を除いた部分の長さＳ1は（Ｌ1−ｎ1×ｌ1）となる。同様に、方形穴８３の折曲線６ｄ2に沿った寸法をｌ2とし、方形穴８３が折曲線６ｄ2上にｎ2個形成されるとすると、折曲線６ｄ2の方形穴８３を除いた部分の長さＳ2は（Ｌ1−ｎ2×ｌ2）となる。切欠部８０に対応する方形穴８２と切欠部８１に対応する方形穴８３とは同形状かつ同数であるから、ｌ1＝ｌ2、ｎ1＝ｎ2が成り立ちＳ1とＳ2とは等しくなっている。
【００３０】
上記プレス加工においては、まず、第１加工ステップとして、一対の辺６ｅ，６ｅと同方向に延びる折曲線６ｃ，６ｃに沿って、金属プレート６の辺部６ｂ，６ｂを直角（９０°）に折り曲げ起立させる。これにより、その辺部６ｂ，６ｂが一対の合わせ目構成壁部５ａ，５ｂをなし、図４に示す断面凹状の一次中間成形品８が成形される。なお、図４において符号９は未折曲部、符号６ｄ1，６ｄ2は後に未折曲部９を折り曲げる際の基準となる折曲線であり、金属プレート６の幅方向の寸法Ｌ2、折曲線６ｃ，６ｃ及び折曲線６ｄ1，６ｄ2の位置は、プレス加工による金属の伸び量を考慮して決定されている。
【００３１】
この一次中間成形品８のプレス加工には、例えば図５に示すプレス装置１０を使用する。プレス装置１０は第一固定プレート１１と第一加圧パンチ部材１２と可動プレート１２’とから概略構成され、第一固定プレート１１には一次中間成形品８の外形状（合わせ目構成壁部５ａ，５ｂの外形状）に対応する形状の周壁１１ａに囲まれてなる凹所１３が設けられている。また、第一加圧パンチ部材１２は一次中間成形品８の内形状に対応する形状を有し、凹所１３に対して図示を略す油圧シリンダ装置により上下動するようになっている。可動プレート１２’は第一加圧パンチ部材１２の上下動に伴い第一固定プレート１１の周壁１１ａに対して摺動するように、図示を略す他の油圧シリンダ装置に接続されている。
【００３２】
その第一加圧パンチ部材１２及び可動プレート１２’が上方に位置する状態で固定プレート１１よりもＨだけ高い位置にある可動プレート１２’上に金属プレート６を載置し（図５（ａ））、第一加圧パンチ部材１２を下降させてこれと可動プレート１２’とで金属プレート６を挟持し加圧することにより、一次中間成形品８が成形される（図５（ｂ））。
【００３３】
次いで、第２加工ステップとして、一対の辺６ｅ，６ｅと同方向に延びる折曲線６ｄ1，６ｄ2に沿って一次中間成形品８の未折曲部９を折り曲げるとともに、その折曲線６ｄ1，６ｄ2に挟まれる部分を上方に向かって凸となるように湾曲させ、後に底面構成壁部２を構成する一構成壁部１５と、側面構成壁部３を構成する隣接面構成壁部１６ａと、側面構成壁部４を構成する隣接面構成壁部１６ｂとを形成する。これにより、図６、図７に示すように、中間成形品としての二次中間成形品１４が成形される。
【００３４】
二次中間成形品１４の一構成壁部１５は、図６（ｂ）に拡大して示すように、平坦部１５ａ，１５ｂと湾曲部１５ｃとからなる。湾曲部１５ｃは平坦部１５ａと平坦部１５ｂとの間に位置し、平坦部１５ａは隣接面構成壁部１６ａ又は隣接面構成壁部１６ｂに隣接している。平坦部１５ａと隣接面構成壁部１６ａ又は隣接面構成壁部１６ｂとのなす角度θ1は、パイプ体１の断面形状における対応する角度、すなわち、底面構成壁部２と側面構成壁部３又は側面構成壁部４とのなす角度であるθ（＝９０°）よりも大きい鈍角であり、この一構成壁部１５の形状に起因して一対の辺６ｅ，６ｅ同士は離間状態にある。
【００３５】
二次中間成形品１４のプレス加工には、例えば図８に示すプレス装置１７を使用する。プレス装置１７は、凹所１８を有する第二固定プレート１９と、内部加圧パンチ部材としての第二加圧パンチ部材２０と、可動プレート２０’とから概略構成されている。凹所１８は二次中間成形品１４の外形状（隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの外形状）に対応する形状の周壁１９ａに囲まれてなる。第二加圧パンチ部材２０は凹所１８に対して図示を略す油圧シリンダ装置により上下動し、その下部には二次中間成形品１４の一構成壁部１５の内形状と隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの下部内形状とに対応する形状のパンチ部２０ａが設けられている。可動プレート２０’は第二加圧パンチ部材２０の上下動に伴い第二固定プレート１９に対して摺動するように、図示を略す他の油圧シリンダ装置に接続されている。この可動プレート２０’の上面２０ａ’は、二次中間成形品１４の一構成壁部１５の外形状と対応する形状に仕上げられている。
【００３６】
その第二加圧パンチ部材２０及び可動プレート２０’が上方に位置する状態で固定プレート１９よりもＨ’だけ高い位置にある可動プレート２０’上に一次中間成形品８を載置し（図８（ａ））、第二加圧パンチ部材２０を下降させて一次中間成形品８の凹状内部に進入させ、第二加圧パンチ部材２０のパンチ部２０ａ及び可動プレート２０’の上面２０ａ’により未折曲部９を挟持し加圧することによって、二次中間成形品１４が成形される（図８（ｂ））。この二次中間成形品１４のプレス装置１７からの取外しは、第二加圧パンチ部材２０を上昇させて加圧状態を解除した後に、二次中間成形品１４を長手方向（図８における紙面垂直方向）に引き抜くことによって行う。但し、例えば図９に示すように一構成壁部１５の湾曲を大きくした場合や、図１０に示すように一構成壁部１５に対する隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの長さの割合が大きい場合には、第二加圧パンチ部材２０を上昇させるだけでこれを一対の辺６ｅ，６ｅの間を通して引き抜くことができる。これにより、二次中間成形品１４を長手方向に引き抜くという作業工程を省くことができ、成形作業の効率化、作業スペースの狭小化を図ることができる。
【００３７】
なお、図１１に示すプレス装置を使用することによって、図１２に示す一構成壁部１５が平坦な（湾曲していない）二次中間成形品を成形してもよいが、パイプ体１が完成したときの底面構成壁部２の平坦性を考慮すると、あるいは、二次中間成形品１４のプレス装置１７からの取外しが第二加圧パンチ部材２０を上昇させるだけで済むことを考慮すると、一構成壁部１５は図６、図７に示すように湾曲していることが好ましい。但し、図６、図７では湾曲状態にある一構成壁部１５は平坦部１５ａ，１５ｂと湾曲部１５ｃとからなっているが、湾曲の態様はこれに限られるものではない。
【００３８】
次に、その二次中間成形品１４を完成品としてのパイプ体１に成形するために、図１３に示すプレス成形装置２１を使用する。このプレス成形装置２１は下型２２と上型２３とから概略構成され、下型２２は第三固定プレート２４を有し、上型２３は図示を略すシリンダ装置により上下動する可動プレート２５を有している。
【００３９】
第三固定プレート２４には一対のストッパー部材２６，２６と、第三加圧パンチ部材２７，２７とが設けられている。この一対の第三加圧パンチ部材２７，２７は図１３中左右方向に延びる図示を略す摺動レール上にスライド可能に設けられ、図示を略すカム機構により互いに接近する方向又は離反する方向に連動して移動するようになっている。また、同図に示すように下型２２と上型２３とが分離している状態では、第三加圧パンチ部材２７，２７は図示を略すスプリング部材によって互いに離反する方向に付勢されている。
【００４０】
第三加圧パンチ部材２７，２７の互いに相対向する面には、二次中間成形品１４の隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂを加圧するパンチ面２７ｂ，２７ｂがそれぞれ形成されている。
【００４１】
可動プレート２５には、第三加圧パンチ部材２７，２７を駆動するための駆動部材２９，２９が設けられるとともに、一対の合わせ目構成壁部５ａ，５ｂを加圧するための第四加圧パンチ部材３０が設けられている。駆動部材２９，２９の下部内側にはテーパー部２９ａ，２９ａが形成され、第三加圧パンチ部材２７，２７の上部外側にはテーパー部２９ａ，２９ａと係合するテーパー部２７ａ，２７ａが形成されている。
【００４２】
二次中間成形品１４は、第３加工ステップとして、まず、一構成壁部１５が下向きとなるように第三加圧パンチ部材２７，２７の対向空間２８の中心位置にセットされる（図１３）。この状態から矢印Ａ１で示すように上型２３を下降させると、駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａが第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａに係合し、第三加圧パンチ部材２７，２７が上記スプリング部材の付勢力に抗して互いに接近する方向に同じ速さＶ１で駆動される（図１４）。これにより、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂが隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂとの境をなす屈曲部３１ａ，３１ｂに同時に当接し、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがそのパンチ面２７ｂ，２７ｂにより加えられる外力によって互いに接近する方向に加圧される。
【００４３】
第三加圧パンチ部材２７，２７が互いに接近する方向にさらに駆動されると、一構成壁部１５の湾曲が取り除かれつつ端面５ｃ，５ｄが接近して最終的には密着し、上面構成壁部５が形成される（図１５）。このとき、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂとのなす角度は多少は小さくなるものの完全にはθ（＝９０°）とならず、一構成壁部１５が下方に向かって膨出してそれまでとは逆側に湾曲する。また、屈曲部３１ａ，３１ｂがパンチ面２７ｂ，２７ｂに対して上方に滑りながら隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂが起立し、側面構成壁部３，４が形成される。
【００４４】
続いて、第４加工ステップとして上型２３をさらに下降させると、第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａと駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａとの係合が解除され、第三加圧パンチ部材２７，２７がその位置に停止する。この状態で上型２３を下降させると、第四加圧パンチ部材３０が上面構成壁部５に当接して上面構成壁部５が加圧され、一構成壁部１５が平坦となって底面構成壁部２が形成される（図１６）。
【００４５】
そして、上型２３を上昇させて下型２２と分離させると、第三加圧パンチ部材２７，２７が再度互いに離反する方向に移動して、完成したパイプ体１を得る。一般に、プレス加工により工作物に変形を与えるとスプリングバック（その加工力を除去した後に工作物の有する弾性によって変形が多少元に戻る現象）が生じるため、パイプ体１の底面構成壁部２はそのスプリングバックに伴い発生する応力（スプリングバック力）によって図１７に鎖線で示すように湾曲面に戻ろうとする傾向があり、この底面構成壁部２に残留したスプリングバック力ｆ１によって端面５ｃ，５ｄの密着状態は維持される。
【００４６】
この実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、上述したように、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａとを区分する折曲線６ｄ1の切欠部８０を除いた部分の長さＳ1と、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ｂとを区分する折曲線６ｄ2の切欠部８１を除いた部分の長さＳ2とが略等しく形成されるので、第３加工ステップにおける隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂについての曲げに要する加工力が略等しくなり、それらに外力を加えて一対の辺６ｅ，６ｅ同士を密着させる際に隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの加工スピードを揃えることが容易で、従来のプレス成形装置２１を用いて加工方法の煩雑な調整等を行うことなくパイプ体１を低コストで製造することができる。
【００４７】
特に、この実施の形態ではパイプ体１の断面形状が線対称であって対称中心となる直線Ｏ1（図２参照）が合わせ目５ｅを通るとともに、二次中間成形品１４が線対称であって対称中心となる基準直線Ｏ2（図１３参照）が一構成壁部１５の中心を通り、第３加工ステップにおいて隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂの一方に加える外力と他方に加える外力とを基準直線Ｏ2に対して対称に作用させるので、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがいわば自動的にバランスよく加工されてパイプ体１が歩留まりよく製造される。
【００４８】
［実施の形態２］
本実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、第３加工ステップにおいて、プレス成形装置２１の代わりに図１８に示すプレス成形装置２１’ を用いる。このプレス成形装置２１’ は、第四加圧パンチ部材３０が設けられておらず、かつ、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂに摩擦係数の高い摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃが設けられている点でプレス成形装置２１と異なるが、他の点については実施の形態１におけるプレス成形装置２１と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
第１加工ステップ及び第２加工ステップを経て製造された二次中間成形品１４は、第３加工ステップとして、まず、一構成壁部１５が下向きとなるように第三加圧パンチ部材２７，２７の対向空間２８の中心位置にセットされる（図１８）。この状態から矢印Ａ１で示すように上型２３を下降させると、駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａが第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａに係合し、第三加圧パンチ部材２７，２７が図示を略すスプリング部材の付勢力に抗して互いに接近する方向に同じ速さＶ２で駆動される（図１９）。これにより、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂが屈曲部３１ａ，３１ｂに同時に当接し、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがそのパンチ面２７ｂ，２７ｂにより加えられる外力によって互いに接近する方向に加圧される。
【００５０】
第三加圧パンチ部材２７，２７が互いに接近する方向にさらに駆動されると、一構成壁部１５の湾曲が取り除かれつつ端面５ｃ，５ｄが接近して最終的には密着し、上面構成壁部５が形成される。このとき、一構成壁部１５は下方に向かって膨出しようとするが、屈曲部３１ａ，３１ｂと摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃとの最大静止摩擦力が大きいことにより、一構成壁部１５は第三固定プレート２４に当接した段階でそれ以上下方に膨出することができず、平坦状に保たれる。また、屈曲部３１ａ，３１ｂは一構成壁部１５が第三固定プレート２４から浮き上がらない程度の範囲内で摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃに対して若干上方にずれ、これにより隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂが起立して側面構成壁部３，４が形成されるとともに、一構成壁部１５によって底面構成壁部２が形成される（図２０、図２１）。
【００５１】
そして、上型２３を上昇させて下型２２と分離させると、第三加圧パンチ部材２７，２７が再度互いに離反する方向に移動して、完成したパイプ体１を得る。このパイプ体１も、実施の形態１におけると同様に、底面構成壁部２に残留したスプリングバック力によって端面５ｃ，５ｄが密着している。
【００５２】
なお、プレス成形装置２１’には、二次中間成形品１４の浮き上がりを防止して一構成壁部１５の逆側への湾曲を阻止するために、図２２に示すように摩擦接触部材２７ｃ，２７ｃの代わりに係合突起２７ｃ’，２７ｃ’を設けてもよい。あるいは、底面構成壁部２及び上面構成壁部５の平坦性をより確実に得るために、可動プレート２５に第四加圧パンチ部材３０を設け、上記第３加工ステップの後に第四加圧パンチ部材３０によって上面構成壁部５を加圧することとしてもよい。
【００５３】
［実施の形態３］
本実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、第１加工ステップ及び第２加工ステップにおいて、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂとのなす角度がθ（＝９０°）の二次中間成形品１４’を成形する。また、第３加工ステップにおいて、プレス成形装置２１の代わりに図２３に示すプレス成形装置２１”を用いる。このプレス成形装置２１”は、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂに突出部２７ｄ，２７ｄが設けられている点でプレス成形装置２１と異なるが、他の点については実施の形態１におけると同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
第１加工ステップ及び第２加工ステップを経て製造された二次中間成形品１４’は、第３加工ステップとして、まず、一構成壁部１５が下向きとなるように第三加圧パンチ部材２７，２７の対向空間２８の中心位置にセットされる（図２３）。この状態から矢印Ａ１で示すように上型２３を下降させると、駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａが第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａに係合し、第三加圧パンチ部材２７，２７が図示を略すスプリング部材の付勢力に抗して互いに接近する方向に同じ速さＶ３で駆動される（図２４）。これにより、第三加圧パンチ部材２７，２７のパンチ面２７ｂ，２７ｂが屈曲部３１ａ，３１ｂに同時に当接し、隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂがそのパンチ面２７ｂ，２７ｂにより加えられる外力によって互いに接近する方向に加圧される。
【００５５】
第三加圧パンチ部材２７，２７が互いに接近する方向にさらに駆動されると、一構成壁部１５の湾曲が取り除かれつつ端面５ｃ，５ｄが接近して最終的には密着し、上面構成壁部５が形成される。このとき、屈曲部３１ａ，３１ｂがパンチ面２７ｂ，２７ｂに対して上方にずれながら隣接面構成壁部１６ａ，１６ｂが起立し、側面構成壁部３，４が形成されるとともに、一構成壁部１５が第三固定プレート２４に当接して第三固定プレート２４から反力を受け、最終的には平坦状となって底面構成壁部２が形成される（図２５）。また、側面構成壁部３，４には、突出部２７ｄ，２７ｄにより内側に向かって凸となるように凸部３ａ，４ａが形成される。
【００５６】
続いて、第４加工ステップとして上型２３をさらに下降させると、第三加圧パンチ部材２７，２７のテーパー部２７ａ，２７ａと駆動部材２９，２９のテーパー部２９ａ，２９ａとの係合が解除され、第三加圧パンチ部材２７，２７がその位置に停止する。この状態で上型２３を下降させると、第四加圧パンチ部材３０が上面構成壁部５に当接してこれを加圧する（図２６）。この第４加工ステップは底面構成壁部２及び上面構成壁部５の平坦性を高めるために行われるが、製品の寸法精度をさほど要しないのであれば省略してもかまわない。
【００５７】
そして、上型２３を上昇させて下型２２と分離させると、第三加圧パンチ部材２７，２７が再度互いに離反する方向に移動して、図２７及び図２８に示すパイプ体１’を得る。このパイプ体１’の凸部３ａ，４ａは、スプリングバック力によって図２９に鎖線で示す形状に戻ろうとする傾向があり、この側面構成壁部３，４に残留したスプリングバック力ｆ２によって端面５ｃ，５ｄの密着状態は維持される。ここでは、形状変化による応力集中を緩和するために、凸部３ａ，４ａと切欠部８０，８１とはある程度の間隔を置いて形成してある。
【００５８】
［実施の形態４］
本実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、図３に示す金属プレートの代わりに図３０に示す金属プレートを用い、ネジ穴６ａを形成しない点で実施の形態１と異なるが、他の点については同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
ここで用いる金属プレート６では、方形穴８２及び方形穴８３が折曲線の延びる方向に沿って互いに重ならない位置に形成され、これにより一次中間成形品８は図３１に示すようになり、二次中間成形品１４は図３２に示すようになり、パイプ体１は図３３に示すようになる。このパイプ体１において、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ａとを区分する折曲線６ｄ1上に位置する切欠部８０と、一構成壁部１５と隣接面構成壁部１６ｂとを区分する折曲線６ｄ2上に位置する切欠部８１とが、折曲線の延びる方向に沿って互いに重ならない位置にあることは言うまでもない。
【００６０】
この実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、切欠部８０と切欠部８１とがこのように折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成されるので、同方向に沿って切欠部８０，８１の形成位置が重なる上記各実施の形態に比べて、パイプ体１に極端に剛性の弱い箇所が生じない。このため、パイプ体１にねじりモーメントや曲げモーメントの負荷が作用する際に、パイプ体１がより高い耐久性を発揮する。また、折曲線の延びる方向に亘って（つまり、図２４の紙面垂直方向に亘って）曲げに要する加工力が略一様となるので、安定した加工が可能でパイプ体１をより高精度に製造することができる。
【００６１】
［実施の形態５］
図３４は断面が三角形状のパイプ体の製造方法を、図３５は断面が五角形状のパイプ体の製造方法を、図３６は断面が六角形状のパイプ体の製造方法を、図３７は断面が八角形状のパイプ体の製造方法をそれぞれ示す。これら各図において、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を加圧している状態を、（ｃ）は完成した断面多角形状のパイプ体を示し、図中の各符号は上記断面四角形（長方形）状のパイプ体の説明における各符号と対応している。すなわち、１はパイプ体、５ａ，５ｂは合わせ目構成壁部、５ｃ，５ｄは端面、５ｅは合わせ目、１４は二次中間成形品、１５は一構成壁部、１６ａ，１６ｂは隣接面構成壁部、２は一構成壁部により構成される底面構成壁部、３は隣接面構成壁部１６ａにより構成される側面構成壁部、４は隣接面構成壁部１６ｂにより構成される側面構成壁部、２４は第三固定プレート、２７は第三加圧パンチ部材をそれぞれ示し、また、各断面形状は正多角形であり線対称な図形である。
【００６２】
この実施の形態に係るパイプ体の製造方法では、パイプ体１の断面形状が正三角形、正五角形、正六角形又は正八角形であるので、プレス加工による製造が比較的容易で、かつ、汎用性の高いパイプ体が低コストで製造される。
【００６３】
なお、図３５において一構成壁部１５は五角形の各辺に対応する面のうち合わせ目５ｅを含まないもの二つを構成し、図３６、図３７において隣接面構成壁部１６ａには構成壁部１６ａ’を介して外力が作用し、隣接面構成壁部１６ｂには構成壁部１６ｂ’を介して外力が作用している。
【００６４】
図３８は、上記各実施の形態で製造されたパイプ体が画像形成装置のフレームとして使用された例を示す図である。図３８に示すように、この画像形成装置６０は、シート状媒体である用紙６１に画像形成を行う画像形成部６２と、画像形成された用紙６１を搬送する搬送部６３と、その画像形成部６２や搬送部６３等を支持するフレーム６４とを備えている。フレーム６４は上記各実施の形態で製造されたパイプ体１又はパイプ体１’ により構成され、これにより大幅なコストの低減が図られている。
【００６５】
なお、本発明は上述した各形態に限られるものではなく、例えば切欠部８０（又は切欠部８１）が図３９に示すようにパイプ体１の端部に設けられて穴状を呈していなくてもよい。また、切欠部８０が機能上必要なものである場合に、切欠部８１は加工上のバランスをとるものであって機能上不要な場合が一般であるが、切欠部８０及び切欠部８１がともに機能上必要なものであってももちろんよい。さらに、切欠部８０と切欠部８１とは同数でなくても同形状でなくてもよく、折曲線６ｄ1，６ｄ2の実質的な長さＳ1，Ｓ2は必ずしも厳密に等しくなくてもよい。例えば、図３に示す金属プレート６においてＬ1＝４５１〔ｍｍ〕、ｌ1＝１６〔ｍｍ〕としたときに（Ｓ1＝４１９〔ｍｍ〕）、ｌ2＝８〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４３５〔ｍｍ〕）、ｌ2＝１０〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４３１〔ｍｍ〕）では座屈が生じてうまく加工することができなかったが、ｌ2＝１３〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４２５〔ｍｍ〕）、ｌ2＝１６〔ｍｍ〕（Ｓ2＝４１９〔ｍｍ〕）では座屈が生じずに、パイプ体１をうまく製造することができた。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、金属プレートの折曲線上に機能上必要な切欠部を形成する場合であっても、その切欠部の存在に起因して加工方法の調整等を行う必要がなくパイプ体を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係るパイプ体を示し、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。
【図２】 図１のパイプ体を示す正面図である。
【図３】 図１、図２のパイプ体の製造に用いる金属プレートを示す平面図である。
【図４】 実施の形態１に係る一次中間成形品を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】 図４の一次中間成形品の成形に用いるプレス装置を示し、（ａ）は金属プレートを可動プレートに載置した状態の説明図、（ｂ）はその金属プレートを加圧した状態の説明図である。
【図６】 実施の形態１に係る二次中間成形品を示す正面図であり、（ａ）はその全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図７】 図６の二次中間成形品を示す斜視図である。
【図８】 図６、図７の二次中間成形品の成形に用いるプレス装置を示し、（ａ）は一次中間成形品を可動プレートに載置した状態の説明図、（ｂ）はその一次中間成形品を加圧した状態の説明図である。
【図９】 二次中間成形品及びその成形に用いるプレス装置の他の例を示す説明図である。
【図１０】 一構成壁部に対して隣接面構成壁部が大きい場合の二次中間成形品の例を示す正面図である。
【図１１】 二次中間成形品の成形に用いるプレス装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図１２】 図１１のプレス装置により成形された二次中間成形品を示す正面図である。
【図１３】 図６、図７の二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を示す説明図である。
【図１４】 図１３のプレス成形装置にセットした二次中間成形品の屈曲部に第三加圧パンチ部材が当接した状態を示す説明図である。
【図１５】 図１３のプレス成形装置において第三加圧パンチ部材の駆動が完了した状態を示す説明図である。
【図１６】 図１３のプレス成形装置において第四加圧パンチ部材が上面構成壁部を加圧した状態を示す説明図である。
【図１７】 図１、図２のパイプ体に生じるスプリングバックを説明するための模式図である。
【図１８】 実施の形態２に係るプレス成形装置に二次中間成形品をセットした状態を示す説明図である。
【図１９】 図１８のプレス成形装置にセットした二次中間成形品の屈曲部に第三加圧パンチ部材が当接した状態を示す説明図である。
【図２０】 図１８のプレス成形装置において二次中間成形品の一構成壁部の外側への膨出が阻止されている状態を示す説明図である。
【図２１】 図１８のプレス成形装置において第三加圧パンチ部材の駆動が完了した状態を示す説明図である。
【図２２】 プレス成形装置の他の例を示す説明図である。
【図２３】 実施の形態３に係るプレス成形装置に二次中間成形品をセットした状態を示す説明図である。
【図２４】 図２３のプレス成形装置にセットした二次中間成形品の屈曲部に第三加圧パンチ部材が当接した状態を示す説明図である。
【図２５】 図２３のプレス成形装置において第三加圧パンチ部材の駆動が完了した状態を示す説明図である。
【図２６】 図２３のプレス成形装置において第四加圧パンチ部材が上面構成壁部を加圧した状態を示す説明図である。
【図２７】 実施の形態３に係るパイプ体を上方から見た斜視図である。
【図２８】 図２７のパイプ体を示す正面図である。
【図２９】 図２７、図２８のパイプ体に生じるスプリングバックを説明するための模式図である。
【図３０】 実施の形態４に係るパイプ体の製造に用いる金属プレートを示す平面図である。
【図３１】 実施の形態４に係る一次中間成形品を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３２】 実施の形態４に係る二次中間成形品を示す斜視図である。
【図３３】 実施の形態４に係るパイプ体を下方から見た斜視図である。
【図３４】 断面が三角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３５】 断面が五角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を間接的に加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３６】 断面が六角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を間接的に加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３７】 断面が八角形のパイプ体の製造方法を示し、（ａ）は二次中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は第三加圧パンチ部材により隣接面構成壁部を間接的に加圧している状態を、（ｃ）は完成したパイプ体を示す説明図である。
【図３８】 各実施の形態で製造されたパイプ体がフレームに用いられた画像形成装置を示す説明図である。
【図３９】 切欠部が穴状を呈していない例を示す説明図である。
【図４０】 機能上必要な切欠部を従来のパイプ体に設けた例を示す説明図である。
【図４１】 図４０のパイプ体の製造に用いられる中間成形品を示す斜視図である。
【図４２】 図４１の中間成形品の加工手順を示し、（ａ）は中間成形品をプレス成形装置にセットした状態を、（ｂ）は隣接面構成壁部を加圧している状態を、（ｃ）は加圧のバランスが左右で崩れて中間成形品が座屈した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１’ パイプ体
５ｅ 合わせ目（接合部）
６ 金属プレート
６ｃ 折曲線
６d1,６d2 折曲線
６ｅ，６ｅ 一対の辺
１４，１４’ 二次中間成形品（中間成形品）
１５ 一構成壁部
１６ａ，１６ｂ 隣接面構成壁部
６０ 画像形成装置
８０，８１ 切欠部
Ｏ１ 直線
Ｏ２ 基準直線
Claims (6)
- 互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、
前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一構成壁部と前記二つの隣接面構成壁部とのなす各角度が前記多角形の対応する角度よりも大きく前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、
前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一構成壁部を外側に向かって膨出するように湾曲させるとともに、前記一対の辺同士を密着させる加工ステップと、
前記一構成壁部の湾曲部分に外力を加えて前記一構成壁部を平坦状に変形させ、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、
前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とするパイプ体の製造方法。 - 互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、
前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一構成壁部と前記二つの隣接面構成壁部とのなす各角度が前記多角形の対応する角度よりも大きく前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、
前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一対の辺同士を密着させるとともに、外側に向かって膨出しようとする前記一構成壁部の湾曲を阻止して該一構成壁部を平坦状に保つことにより、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、
前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とするパイプ体の製造方法。 - 互いに平行な一対の辺を有する金属プレートを前記一対の辺と平行な折曲線に沿って複数箇所で折り曲げるとともに、前記一対の辺同士を接合させることにより、断面が多角形状のパイプ体を製造するパイプ体の製造方法であって、
前記多角形の各辺に対応する面のうち前記一対の辺同士の接合部を含まないものを構成する一構成壁部及び該一構成壁部に隣接する二つの隣接面構成壁部を有し、前記一対の辺同士が離間状態にあり、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上必要な切欠部が形成されるとともに、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に機能上不要な切欠部が形成された中間成形品を成形する加工ステップと、
前記二つの隣接面構成壁部に外力を加えて前記一対の辺同士を密着させるとともに、内側に向かって凸となる凸部を前記多角形のいずれかの辺に対応する面に位置するように形成することにより、前記一対の辺同士の密着状態を維持するスプリングバック力を残留させる加工ステップとを有し、
前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上必要な切欠部を除いた部分の長さと、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線の前記機能上不要な切欠部を除いた部分の長さとを等しくすることを特徴とするパイプ体の製造方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、
前記多角形が線対称であって対称中心となる直線が前記接合部を通るとともに、前記中間成形品が線対称であって対称中心となる基準直線が前記一構成壁部の中心を通り、
前記二つの隣接面構成壁部に外力を加える加工ステップにおいて、前記二つの隣接面構成壁部の一方に加える外力と他方に加える外力とを前記基準直線に対して対称に作用させることを特徴とするパイプ体の製造方法。 - 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、
前記中間成形品を成形する加工ステップにおいて、前記一構成壁部に隣接する一方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上必要な切欠部と、前記一構成壁部に隣接する他方の隣接面構成壁部とを区分する折曲線上に位置する機能上不要な切欠部とを、各折曲線の延びる方向に沿って互いに異なる位置に形成することを特徴とするパイプ体の製造方法。 - 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパイプ体の製造方法において、
前記多角形が三角形、四角形、五角形、六角形又は八角形であることを特徴とするパイプ体の製造方法。
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