JP4919416B2 - 角管管端つぶし加工方法及びその金型 - Google Patents

Description

本発明は、住宅を構築する際の根太レス工法に用いる金属角パイプ製床小梁等として用いられる角管の管端をつぶし加工する方法及びそのための金型に関する。

住宅等の床組においては、矩形枠状の桁梁に架け渡された床小梁上に床パネルを支える根太が架け渡されている。そして、このような桁梁，床小梁，根太には、従来、木材が用いられている。
しかしながら、近年、森林伐採等の環境破壊，経年変化や品質不良等、木材の持つ諸問題を考慮し、住宅メーカー等では、強度が高くしかも品質が安定しているという理由で、桁梁，床小梁，根太等として、鋼管等の金属角パイプ製のものを用いようとしている。

金属角パイプ製の桁梁，床小梁，根太等は、木材と比べて強度が格段に優れるため、それらの接合部を適宜形状に変形して用いれば、居住空間や断熱材・遮音材の挿入空間を広くすることができる、という付随的なメリットを得ることができる。一般的には、居住空間が極力広くなるように根太や床小梁の端部に段差部を設け、それぞれを床小梁や桁梁に接合している。
また、剛性の高い床パネルと、強度の高い金属角パイプ製の床小梁の使用により、根太の使用を省略した床組構造も提案されている。

ところで床小梁等の端部に段差部を設ける態様としては、床小梁等の端部に、小梁等の長手方向に垂直な方向に切欠きを入れ、切欠いた先の部分に変形を加える方法が一般的である。このような手段で段差部を設けると、当該部分の強度が低下すとともに、桁梁との接合強度が低下する虞がある。段差部の強度低下を補うために、床小梁等の端部内側或いは外側に補強部材を配置することも行われているが、コスト高になっている。
そこで、本出願人等は、切欠きを設けることなく、すなわち強度低下を伴うことなく段差部を形成した住宅用資材を特許文献１で提案した。
特開２００６−３２８８７６号公報

特許文献１で提案した住宅用資材は、金属製角パイプの端部に所定長さの段差部が設けられたものであって、前記段差部は上面とその両側の相対向する側面に当該側面部がそれぞれ内方向に蛇腹状に折り込まれて形成されたつば部を有し、前記段差部の上面が資材中央部分の上面と斜面で連続していることを特徴としている。
また、当該住宅用資材は、金属製角パイプを当該角パイプの幅と同じか僅かに広い幅の凹溝を有するプレス下金型内に載置した後、前記角パイプの端部上面に所望段差部長さと同じ長さの押圧面を有するプレス上金型を押し当て、前記角パイプの相対向する側面部をそれぞれ当該角パイプの内方向に蛇腹状に折り込んでつば部を形成することにより、プレス上金型が押し当てられた角パイプ端部上面が当該角パイプの中央部分上面と斜面で連続された段差部を形作ることにより製造されている。

上記のような住宅用資材は、本来、床小梁の上に梁渡される根太用の資材として開発したものである。上面が平らになった段差部が形成されているために、この上面を下にして床小梁上に載置すると、安定的な載置構造が得られる。根太用の資材としては極めて有用なものとなっている。
ところで、上記したように剛性の高い床パネルを用い、根太の使用を省略して床組構造を構築しようとすると、強度の高い床小梁が必要である。しかも、桁梁との接合態様を想定するとき、空間の有効活用の観点から、床小梁の端部にも段差部を設けることが必要となる。また、住宅用天井根太や壁スタッド、あるいはトラック架台用根太等として用いようとするときには、薄肉化が可能で、しかも高い剛性が必要となる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、端部に段差部が設けて一部が閉じられた金属製角パイプであって、一部を閉じることによっても強度の低下がなく、むしろ段差部を設けて一部を閉じることにより強度を高めた金属製角パイプを低コストで提供することを目的とする。

本発明の角管管端のつぶし加工方法は、その目的を達成するため、被加工角管の管端に、底面，該底面の一端に鈍角を持って繋がるスライド面を有する内金型を、前記スライド面を被加工角管の内側底壁面に沿わせる形態で、前記底面とスライド面との接続部が角管の内側に位置する深さで挿入した後、管端外側位置で上方から内金型押えを前記内金型に押し付けて、前記底面とスライド面との接続部を支点として内金型を回転させ、内金型の底面を被加工角管の内側底壁面に合致させた後に被加工角管の上面から管端加工パンチを押し当てて段差部を形成し、前記内金型押えの押し付けを解除して前記内金型を管端から取り出すことを特徴とする。

内金型として、さらにスライド面に繋がる押え上面，該押え上面に繋がる管端加工パンチ押え面及び該管端加工パンチ押え面と底面の他端に繋がる内金型押え面からなる外周面を有する内金型を用い、当該内金型を被加工角管の内側に挿入した後、管端外側位置で上方から内金型押えを前記内金型の内金型押え面に押し付けて内金型を回転させ、その後に被加工角管の上面から管端加工パンチを、前記管端加工パンチ押え面に向けて押し当てて段差部を形成することが好ましい。
さらに、被加工角管の管端を外金型に収容した後に管端のつぶし加工を行うことが好ましい。

また、上記管端のつぶし加工に用いる内金型は、底面，該底面の一端に鈍角を持って繋がるスライド面，該スライド面に繋がる押え上面，該押え上面に繋がる管端加工パンチ押え面及び該管端加工パンチ押え面と前記底面の他端に繋がる内金型押え面からなる外周面と、被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有するとともに、外周面を構成する前記底面と前記押え上面とは被加工角管の内側高さに等しい間隔で平行であり、前記管端加工パンチ押え面下端と前記スライド面との間隔及び前記押え上面と前記スライド面との間隔よりも前記管端加工パンチ押え面下端と前記底面との間隔を大きくした形状を有することを特徴とする。
この内金型と内金型押え及び管端加工パンチとで、角管管端のつぶし加工用金型が構成される。
また、被加工管端を収容できる大きさの溝部を有し、上面と前面及び後面が開放された外金型をも備えていることが好ましい。

本発明の角管管端のつぶし加工方法では、金属製角パイプに切り込みを入れることなくその端部上面から押圧されることのみにより、図１に示されるような、金属製角パイプの端部の一部が閉鎖され、その閉鎖構造が金属製角パイプの上面と繋がる傾斜面１と、傾斜面下方の金属製角パイプ両側面の一部がそれぞれ内方向に蛇腹状に折り込まれて形成されたつば部２とから構成された段差部３を形作って一部が閉じられる形態の管端が得られる。したがって、端部に切り込みがなく、しかも両側にそれぞれ内方向に蛇腹状に折り込まれて形成されたつば部２を有する傾斜面１で端面の一部を閉鎖する構造の、強度低下がない角管が提供されることになる。

以下に、本発明角管管端のつぶし加工方法の好ましい態様を図面に基づいて説明する。
まず、用いる内金型の構造について説明する。
図２に示すように、内金型１０は、底面１１，該底面の一端に鈍角αを持って繋がるスライド面１３，該スライド面に繋がる押え上面１４，該押え上面に繋がる管端加工パンチ押え面１５及び該管端加工パンチ押え面と前記底面の他端に繋がる内金型押え面１６で外周面が形作られている。また、被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有するとともに、前記外周面を構成する底面１１と押え上面１４とは被加工角管の内側高さに等しい間隔で平行であり、管端加工パンチ押え面１５の下端とスライド面１３との間隔及び前記押え上面１４と前記スライド面１３との間隔よりも管端加工パンチ押え面１５の下端と底面１１との間隔を大きくした形状を有している。

内金型１０の管端加工パンチ押え面１５は傾斜面とそれに続く湾曲凹面及び当該湾曲凹面に続く平坦面で構成されているものが好ましい。また、内金型１０の内金型押え面１６は、管端加工パンチ押え面１５の平坦面部と湾曲凸面で円滑に繋がる湾曲凹面及び当該湾曲凹面に続く平坦面で構成され、その端部は内金型１０の底面１１と湾曲凸面を介して円滑に繋がれていることが好ましい。

前記底面１１とスライド面１３との接続点（接続ライン）１２は内金型１０を回転させるための支点となるものである。内金型１０の、後述の管端への挿入，排出の行いやすさや、押え上面１４を被加工角管の内側上壁面に確実に当接されるためには、前記底面１１スライド面１３の接続角度は１２０〜１５０°程度とすることが好ましい。
内金型押え及び管端加工パンチの形状はさほど大きな問題となるものではない。内金型押えは、内金型１の前記内金型押え面１６に合致した先端形状を有するものが好ましいし、管端加工パンチは、内金型１の管端加工パンチ押え面１５に合致した先端形状を有するものが好ましい。

次に、上記のような金型を用いて角管管端につぶし加工を施す方法について説明する。
被加工角管Ｍの管端に、内金型１を挿入する。この際、図３の（ａ）に示すように、内金型１０のスライド面１３を被加工角管の内側底壁面に沿わせる形態で、内金型１０の底面１１とスライド面１３との接続部が角管の内側に位置する深さまで挿入することが好ましい。

内金型１０を挿入後、図３の（ｂ）に示すように、内金型押え２０を内金型１０の内金型押え面１６に押付ける。内金型押え面１６が上方から押下げられると、内金型１０は、底面１１とスライド面１３の接続点１２を支点として回転され、被加工角管Ｍの管端にセットされる。そして、底面１１と押え上面１４とは被加工角管Ｍの内側高さに等しい間隔で平行関係にあるため、内金型１０の底面１１が被加工角管Ｍの内側底壁面に、押え上面１４が被加工角管Ｍの内側上壁面に当接されることになる。

内金型１０をセットした状態、すなわち内金型押え２０を内金型１０の内金型押え面１６に押付けた状態で、図３の（ｃ）に示すように、管端加工パンチ３０を被加工角管Ｍの管端上面に押付ける。被加工角管Ｍの管端上面が内金型１０の管端加工パンチ押え面１５の形状に沿って変形されるとき、被加工角管Ｍの管端壁は内金型１０で拘束されているため、管端側壁の上部部分のみが内方向に蛇腹状に折り込まれるような変形を伴う。
このような変形により、端部に切り込みがなく、しかも両側にそれぞれ内方向に蛇腹状に折り込まれて形成されたつば部を有する傾斜面で端面の一部が閉鎖された形態の管端構造が得られる。
なお、この変形過程で、内金型１０の押え上面１４は被加工角管Ｍの上面内壁に当接したままなので、傾斜面より内側の被加工角管Ｍ上面の変形は防止される。

次に、管端加工パンチ３０を被加工角管Ｍの管端上面に押付けた状態で、図３の（ｄ）に示すように、内金型押え２０を上方に引上げ、内金型押え２０の内金型押え面１６への押付け状態を解除する。内金型押え２０を上方に引上げることにより、内金型１０のセット状態も解除さることになる。
さらに、管端加工パンチ３０を被加工角管Ｍの管端上面に押付けた状態で、セット状態を解除された内金型１０を排出させる。

ところで、内金型１０は、その管端加工パンチ押え面１５の下端とスライド面１３との間隔及び押え上面１４とスライド面１３との間隔よりも管端加工パンチ押え面１５の下端と底面１１との間隔が大きくなるような形状とされている。
したがって、管端加工の後、内金型１０を排出するとき、一部閉ざされた管端の閉鎖部下端が、内金型１０の排出の邪魔になることはない。
内金型１０の排出の後、管端加工パンチ押え面１５を引上げることにより、管端つぶし加工を終える。
なお、上記管端つぶし加工は、図４に示すように、被加工管の管端を、当該管端を収容できる大きさの溝部を有し、上面と前面及び後面が開放された外金型の前記溝部に収容させた後に、内金型の挿入、内金型押えの押付け及び管端加工パンチの押付けを行っても良い。

上記したように、本発明では、特殊形状の回転可能な内金型を用いることにより、閉じる部分以外の変形を極力抑制して角管管端をつぶし、一部を閉鎖した管端部を得ることができる。この際、被加工管端を収容できる大きさの溝部を有する外金型を用いると、形状精度の良い一部閉鎖管端部を得ることができる。
端部に切り込みを形成することなく、管端両側にそれぞれ内方向に蛇腹状に折り込まれて形成されたつば部を有する傾斜面で端面の一部を閉鎖する構造の管端部を形成しているので、強度低下がない角管が提供されることになる。

つぶし加工された管端部の構造を概略的に説明する図 本発明つぶし加工に用いる内金型の形状を説明する断面図 本発明つぶし加工方法の加工手順を説明する断面図 外金型を用いたつぶし加工の態様を説明する図

符号の説明

１：傾斜面１ ２：つば部 ３：段差部
１０：内金型 １１：底面 １２：底面とスライド面の接続点 １３：スライド面
１４：押え上面 １５：管端加工パンチ押え面 １６：内金型押え面
２０：内金型押え ３０：管端加工パンチ Ｍ：被加工角管
４０：外金型

Claims (5)

1. 被加工角管の管端に、底面，該底面の一端に鈍角を持って繋がるスライド面を有する内金型を、前記スライド面を被加工角管の内側底壁面に沿わせる形態で、前記底面とスライド面との接続部が角管の内側に位置する深さで挿入した後、管端外側位置で上方から内金型押えを前記内金型に押し付けて、前記底面とスライド面との接続部を支点として内金型を回転させ、内金型の底面を被加工角管の内側底壁面に合致させた後に被加工角管の上面から管端加工パンチを押し当てて段差部を形成し、前記内金型押えの押し付けを解除して前記内金型を管端から取り出すことを特徴とする角管管端のつぶし加工方法。
2. 内金型として、さらにスライド面に繋がる押え上面，該押え上面に繋がる管端加工パンチ押え面及び該管端加工パンチ押え面と底面の他端に繋がる内金型押え面からなる外周面を有する内金型を用い、当該内金型を被加工角管の内側に挿入した後、管端外側位置で上方から内金型押えを前記内金型の内金型押え面に押し付けて内金型を回転させ、その後に被加工角管の上面から管端加工パンチを前記管端加工パンチ押え面に向けて押し当てて段差部を形成する請求項１に記載の角管管端のつぶし加工方法。
3. 被加工角管の管端を外金型に収容した後に管端のつぶし加工を行う請求項１又は２に記載の角管管端のつぶし加工方法。
4. 底面，該底面の一端に鈍角を持って繋がるスライド面，該スライド面に繋がる押え上面，該押え上面に繋がる管端加工パンチ押え面及び該管端加工パンチ押え面と前記底面の他端に繋がる内金型押え面からなる外周面と、被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有するとともに、外周面を構成する前記底面と前記押え上面とは被加工角管の内側高さに等しい間隔で平行であり、前記管端加工パンチ押え面下端と前記スライド面との間隔及び前記押え上面と前記スライド面との間隔よりも前記管端加工パンチ押え面下端と前記底面との間隔を大きくした形状を有することを特徴とする内金型と、当該内金型の内金型押え面上に配設される内金型押え、及び前記内金型の管端加工パンチ押え面上に配設される管端加工パンチからなる角管管端つぶし加工用金型。
5. さらに、被加工管端を収容できる大きさの溝部を有し、上面と前面及び後面が開放された外金型を備えている請求項４に記載の角管管端つぶし加工用金型。