JP4553767B2 - 管状部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、管状部材の製造方法に関する。

従来、一対の半筒状部材を上下の治具で位置決めして該一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態として溶接して固定することにより、所望の管状部材を得ていた。

しかしながら、上記溶接を良好に行うには一対の半筒状部材の両端部同士を密着させておく必要があるが、排気管のように板厚が薄い管状部材の場合には、一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態にするために力を加えると両端部同士が変形して位置ずれし易いため、両者を良好に溶接して固定できないという問題点が生じる。

そこで、図１４、１５に示すように、一対の半筒状部材01,01の両端部010,011同士を重ね合わせた状態として溶接X01,X02することにより所望の管状部材を得るか、または、図１６、１７に示すように、一対の金属板02,02の両端部021,021同士を重ね合わせて溶接X03,X04した後、該両端部021,021を成形型03,03で挟んだ状態として一対の金属板02,02の間に液圧成形媒体を圧送して膨張させることにより所望の管状部材を得ていた（特許文献１〜３参照）。
特開平１１−３４７６４３号公報 特開２００４−２８３８９７号公報 特開２００５−１４０３３号公報

しかしながら、従来の管状部材の製造方法にあっては、一対の半筒状部材の両端部同士を重ね合わせるための重ね代が必要になるため、材料コストが掛かる上、重量が増加してしまうという問題点があった。

また、自動車の排気管、特に限られたスペース内で消音効果を得るための所定の長さが必要な排気管のように曲部を有する複雑な形状の管状部材は、曲部の内側に重ね代があると小さな半径の曲部を形成することができない上、曲部内側の突き合わせ部に溶接機の先端を挿入しにくいので溶接作業性が悪いという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態としながらも両者を容易に最中状に重ね合わせて良好に溶接でき、これにより所望の管状部材を得ることができる管状部材の製造方法を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、半筒状部材の両端部を除く部位から内側に凹となる凹部を形成する予成形工程と、前記一対の半筒状部材を最中状に重ね合わせて凹部同士を当接させることにより、該一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態にする位置決め工程と、前記一対の半筒状部材の両端部同士を溶接して固定した後、その内部に液圧成形媒体を圧送して少なくとも凹部を径方向外側へ膨出させることにより、所望の管状部材を得る液圧工程を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の管状部材の製造方法において、前記凹部を半筒状部材の略中央部から内側に凹となるように形成することにより、該半筒状部材を略Ｍ字型断面としたことを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の管状部材の製造方法において、前記管状部材が屈曲した曲部を備える自動車の排気管であることを特徴とする管状部材の製造方法。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、半筒状部材の両端部を除く部位から内側に凹となる凹部を形成する予成形工程と、前記一対の半筒状部材を最中状に重ね合わせて凹部同士を当接させることにより、該一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態にする位置決め工程と、前記一対の半筒状部材の両端部同士を溶接して固定した後、その内部に液圧成形媒体を圧送して少なくとも凹部を径方向外側へ膨出させることにより、所望の管状部材を得る液圧工程を備えるため、一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態としながらも両者を容易に最中状に重ね合わせて良好に溶接でき、これにより所望の管状部材を得ることができる。

請求項２記載の発明にあっては、凹部を半筒状部材の略中央部から内側に凹となるように形成することにより、該半筒状部材を略Ｍ字型断面としたため、凹部を他の部位から内側に凹となるように形成した場合に比べて一対の半筒状部材の両端部同士を安定して突き合わせ状態にできる。

また、半筒状部材を略Ｍ字型断面としたため、半筒状部材を半円形型断面とした場合に比べてその高さを低くでき、これによって一対の半筒状部材の両端部同士を溶接する際の溶接性を向上できる。

請求項３記載の発明にあっては、管状部材が屈曲した曲部を備える自動車の排気管であることとしたため、従来の自動車の排気管に比べてより薄肉の材料でもってより小さな曲部を形成でき、配管レイアウトの自由度の拡大や材料コスト・重量の削減に貢献できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１では管状部材を自動車の排気管に適用した場合について説明する。
図１は本発明の実施例１の管状部材の製造方法の工程図、図２は本実施例１の半筒状部材の平面図、図３は同左側面図、図４は本実施例１の位置決め工程における位置決め用治具の配置を説明する図、図５は本実施例１の位置決め用治具の斜視図、図６及び図７は図４のＳ６−Ｓ６線における位置決め工程を説明する図である。

図８は本実施例１の液圧工程用治具の斜視図、図９は本実施例１の液圧工程における中間成形品と液圧成型用治具の配置を説明する図、図１０及び図１１は図９のＳ１０−Ｓ１０線における液圧工程を説明する図、図１２は本実施例１の管状部材の斜視図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１の管状部材の製造方法は、予成形工程Ｓ１と、位置決め工程Ｓ２と、液圧工程Ｓ３の順に行う。
<予成形工程>

予成形工程Ｓ１では、薄肉（例えば１ｍｍ前後）の金属製板材を、図示を省略するプレス加工機を用いて、図２、３に示すような略Ｕ字型に屈曲した半筒状に形成すると同時に、該半筒状の軸中心となる中央部から内側に凹となる凹部１をその全長に亘って形成することにより、略Ｍ字型断面の半筒状部材２を形成する。
<位置決め工程>

位置決め工程Ｓ２では、予成形工程Ｓ１で形成した一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を最中状に重ね合わせた状態とし、図４に示す９箇所の部位に後述する位置決め用治具３を装着して一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を溶接X1,X2することにより、中間成形品４を得る。

具体的には、図５に示すように、位置決め用治具３は、略山の字型に形成された上下一対の上型５と下型６で構成される他、上型５は、本体５ａの中央部から下方に突出した保持部５ｂと、本体５ａの両端部から下方に突出した調整部5c,5cで構成されている。
また、調整部5c,5cは、本体５ａに対して図示を省略するスライド機構で左右及び上下方向に位置調整可能になっており、これにより、一対の半筒状部材2,2の形状の差異に対応できるようになっている。
一方、下型６は、本体６ａと、本体６ａの中央部から上方に突出した保持部６ｂと、本体６ａの両端部から上方に突出した調整部6c,6cが一体的に形成されている。
また、上記上型５と下型６を重ね合わせた際に、保持部５ｂと保持部６ｂとの間には半筒状部材２の板厚２枚分の間隔を有するようになっている。
さらに、保持部５ｂを本体５ａとガイド部材と各調整部5c,5cの先端には曲線状のテーパ部５ｄが対応する半筒状部材２の形状に合わせて形成され、各調整部6c,6cの先端には曲線状のテーパ部６ｄが対応する半筒状部材２の形状に合わせて形成されている。

そして、図６、７に示すように、各位置決め用治具３の上型５と下型６の間に一対の半筒状部材2,2を最中状に重ね合わせるように配置した後、上型５と下型６の保持部5b,6b同士で一対の半筒状部材2,2の凹部1,1同士を挟持して当接させることにより、一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を突き合わせ状態とする。

なお、上型５の調整部5c,5cは、上型５が最も下降した際に一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士をテーパ部５ｄと下型６のテーパ部６ｄで押圧して該両端部2a,2a同士を正確に突き合わせ状態にできるように、予め本体５ａに対してスライド機構で調整された状態で固定されている。

次に、一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を接合部に沿って溶接X1,X2して固定することにより中間成形品４を得る。

従って、各位置決め用治具３の両型5,6の保持部5b,6bで一対の半筒状部材2,2の凹部1,1同士を安定した状態にできると同時に、両端部2a,2a同士を容易且つ正確に突き合わせ状態にでき、これによって、両者を良好に溶接X1,X2できる。

また、一対の半筒状部材2,2が略Ｍ字型断面であることにより、円形型断面に比べてその高さを低くでき、これによって、位置決め用治具３で固定した一対の半筒状部材2,2の上を通して曲部の内側の両端部同士2a,2aに溶接機の先端を容易に挿入できるため、溶接X1,X2の作業性を向上できる。

なお、本実施例１では、図４に示す９箇所の部位に位置決め用治具３をそれぞれ装着したが、上型５における本体５ａと調整部5c,5cの位置調整が不要であれば、各位置決め治具３を一体的に形成しても良い。
<液圧工程>

液圧工程Ｓ３では、位置決め工程Ｓ２で形成した中間成形品４から位置決め用治具３を外した後、図８に示す液圧成形用治具７を用いて液圧成形することにより所望の管状部材８を得る。
具体的には、図８に示すように、液圧成形用治具７は、上下一対の上型９と下型１０で構成される他、上型９には製造すべき管状部材８の上半分の外形と同一形状の切欠溝９ａが形成され、一方、下型１０には製造すべき管状部材８の下半分の外形と同一形状の切欠溝１０ａが形成されている。

そして、図９、１０に示すように、上型９と下型１０の切欠溝9a,10a内に中間成形品４を収容した状態として両型9,10を最中状に重ね合わせた後、中間成形品４の一方側の開口部４ａを閉じて、他方側の開口部４ｂからその内部に液圧成形媒体を圧送して中間成形品４の凹部1,1を含む全体を径方向外側へ膨出させることにより、図１１に示すように、略円形断面の管状部材８を得る。

図１２に示すように、このように製造された管状部材８は、全体がＵ字型に屈曲した曲部８ａを有した自動車の消音器に設けられている排気管に使用される。

従って、従来の発明に比べてより薄肉の材料でもってより小さな曲部を形成でき、配管レイアウトの自由度の拡大や材料コスト・重量の削減に貢献できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の管状部材の製造方法にあっては、半筒状部材２の両端部2a,2aを除く部位から内側に凹となる凹部１を形成する予成形工程Ｓ１と、一対の半筒状部材2,2を最中状に重ね合わせて凹部1,1同士を当接させることにより、一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を突き合わせ状態にする位置決め工程Ｓ２と、一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を溶接X1,X2して固定した後、その内部に液圧成形媒体を圧送して少なくとも凹部1,1を径方向外側へ膨出させることにより、所望の管状部材８を得る液圧工程Ｓ３を備えるため、一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を突き合わせ状態としながらも両者を容易に最中状に重ね合わせて良好に溶接でき、これにより所望の管状部材８を得ることができる。

また、凹部１を半筒状部材２の略中央部から内側に凹となるように形成することにより、該半筒状部材２を略Ｍ字型断面としたため、凹部１を他の部位から内側に凹となるように形成した場合に比べて一対の半筒状部材2,2の安定させた状態でその両端部2a,2a同士を突き合わせ状態にできる。

また、半筒状部材２を略Ｍ字型断面としたため、半筒状部材２を半円形型断面とした場合に比べてその高さを低くでき、これによって一対の半筒状部材2,2の両端部2a,2a同士を溶接X1,X2する際の作業性を向上できる。

さらに、管状部材８が屈曲した曲部８ａを備える自動車の排気管であることとしたため、従来の自動車の排気管に比べてより薄肉の材料でもってより小さな曲部を形成でき、配管レイアウトの自由度の拡大や材料コスト・重量の削減に貢献できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例１では、所望の管状部材を円形断面で全体が略Ｕ字型の管状部材としたが、その断面形状や全体の形状は適宜設定できる。

また、本実施例１では、半筒状部材の略中央から内側へ凹となる１つ形成したが、凹部は半筒状部材の両端部を除く部位であれば複数箇所形成することができる。ただし、凹部を複数設けると一対の半筒状部材を最中状に重ね合わせた際にがたつきが生じ易く安定しないため、好ましくない。

従って、一対の半筒状部材の両端部を除く部位から内側に凹となる凹部を備え、位置決め工程において凹部同士を当接させることにより、該一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態にすることが可能な形状であれば凹部を含む半筒状部材や位置決め用治具等の詳細な形状は適宜設定でき、例えば、図１３に示すように、保持部５ｂの先端に、バネ２０の付勢力で本体５ａに対して上下方向に移動調整可能な弾性部材２１を設けることにより、位置決め用治具３で一対の半筒状部材2,2を重ね合わせた際における一対の半筒状部材2,2の板厚等の差異を吸収できるようにしても良い。

さらに、本発明の管状部材の製造方法は、自動車の排気管に限らず様々な管状部材の製造方法に適用できる。

本発明の実施例１の管状部材の製造方法の工程図である。 本実施例１の半筒状部材の平面図である。 本実施例１の半筒状部材の左側面図である。 本実施例１の位置決め工程における位置決め用治具の配置を説明する図である。 本実施例１の位置決め用治具の斜視図である。 図４のＳ６−Ｓ６線における位置決め工程を説明する図である。 図４のＳ６−Ｓ６線における位置決め工程を説明する図である。 本実施例１の液圧工程用治具の斜視図である。 本実施例１の液圧工程における中間成形品と液圧成型用治具の配置を説明する図である。 図９のＳ１０−Ｓ１０線における液圧工程を説明する図である。 図９のＳ１０−Ｓ１０線における液圧工程を説明する図である。 本実施例１の管状部材の斜視図である。 その他の実施例の位置決め用治具を説明する図である。 従来の管状部材の製造方法を説明する図である。 従来の管状部材の製造方法を説明する図である。 従来の管状部材の製造方法を説明する図である。 従来の管状部材の製造方法を説明する図である。

符号の説明

Ｓ１ 予成形工程
Ｓ２ 位置決め工程
Ｓ３ 液圧工程
Ｘ１、Ｘ２ 溶接
１ 凹部
２ 半筒状部
２ａ 両端部
３ 位置決め用治具
４ 中間成形品
４ａ、４ｂ 端部
５、９ 上型
５ａ、６ａ 本体
５ｂ、６ｂ 保持部
５ｃ、６ｃ 調整部
５ｄ、６ｄ テーパ部
６ 下型
７ 液圧成形用治具
８ 管状部材
８ａ 曲部
９ 上型
９ａ、１０ａ 切欠溝
１０ 下型
２０ バネ
２１ 弾性部材

Claims (3)

1. 半筒状部材の両端部を除く部位から内側に凹となる凹部を形成する予成形工程と、
   前記一対の半筒状部材を最中状に重ね合わせて凹部同士を当接させることにより、該一対の半筒状部材の両端部同士を突き合わせ状態にする位置決め工程と、
   前記一対の半筒状部材の両端部同士を溶接して固定した後、その内部に液圧成形媒体を圧送して少なくとも凹部を径方向外側へ膨出させることにより、所望の管状部材を得る液圧工程を備えることを特徴とする管状部材の製造方法。
2. 請求項１記載の管状部材の製造方法において、
   前記凹部を半筒状部材の略中央部から内側に凹となるように形成することにより、該半筒状部材を略Ｍ字型断面としたことを特徴とする管状部材の製造方法。
3. 請求項１または２記載の管状部材の製造方法において、
   前記管状部材が屈曲した曲部を備える自動車の排気管であることを特徴とする管状部材の製造方法。

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