JP5219397B2 - 角管の管端つぶし加工方法及びその金型 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、住宅等の床根太，天井根太等に用いる金属製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、例えば図１に示すように、根太１の端部の大引き取付け側を切除して段差部２を設け、当該段差部２を大引き３に固定している。従来、このような根太材として木材が用いられているために、端部に段差部を設けることも比較的簡易に行えた。
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、このような根太として、鋼管等の金属角管製のものを用いようとしている。

根太として金属製角管を用いようとするとき、木材のように容易に段差部を設けることはできない。通常、金属角管製の根太材の端部に段差部を設ける態様としては、角管の端部に、角管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、角管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、図２に示すように、金属製角管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角管の中央側上面と斜面で連続していることを特徴としている。
このような住宅用資材は、本来、大引き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大引き上に載置すると、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。

しかし、このような住宅用資材は、金属製角管を当該角管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、前記角管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、前記角管の相対向する側面部をそれぞれ当該角管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の管端部上面が当該角管の中央側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。
このため、段差部上面と角管の中央側上面をつなぐ斜面及びその近傍に皴等の変形部が生じていることが多い。

段差部の上面にまで皴等の変形部が及ぶと、大引き上に載置した根太自身ががたついたり、レベルが変動するといった弊害が生じることになる。このため、根太を大引きに固定するための作業量が多くなって、全体として、コストアップの要因にもなっている。また、角管の中央側上面にまで変形部が生じていると、変形部にて強度が低下すると言った問題が生じる。
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、金属製角管の端部に段差部を形成する際、段差部の上面及び角管の中央側上面に皴等の歪みを生じさせることなく、簡便に成形する方法を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、上部に管端加工パンチ押え面と当該管端加工パンチ押え面と平行で、しかも当該押え面よりも高い押え上面を有するとともに、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ下部に前記押え上面側端面と押え上面とは反対側端面との間で傾斜したスライド下面を有するとともに前記管端加工パンチ押え面と前記側壁面の交差部に、蛇腹状つば部収容用切り欠き部が設けられている上内金型と、下部に上内金型の管端加工パンチ押え面と平行な底面と、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ上部に前記上内金型の傾斜したスライド下面に合致させたとき、前記底面と前記上内金型の前記管端加工パンチ押え面及び押え面とが平行になるように傾斜したスライド上面を有する下内金型から構成されている内金型を、下内金型のスライド上面と上内金型のスライド下面との間で相対的にスライドさせ、上内金型の押え上面と下内金型の底面の間隔を、被加工角管の内側高さよりも小さくした状態で当該被加工角管の管端に挿入した後、下内金型のスライド上面を上内金型のスライド下面に沿ってスライドさせて上内金型の押え上面を被加工角管の内側上壁に押し当てた状態で、被加工角管の被加工部内側上壁が上内金型の管端加工パンチ押え面に押し付けられるように、管端加工パンチを被加工角管の管端に押し当てて管端に段差部を形成し、その後に、管端加工パンチの押圧を解除し、前記下内金型のスライド上面を上内金型のスライド下面に沿ってスライドさせて上内金型の押え上面と下内金型の底面の間隔を、形成された段差部の内側高さよりも小さくした状態で内金型全体を管端から取り出すことを特徴とする。

上内金型として、管端加工パンチ押え面と側面の交差部に、蛇腹状つば部収容用切り欠き部が設けられているものを用いているので、蛇腹部がスムーズに形成される。
なお、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。

上記角管管端のつぶし加工に用いる内金型は、上部に管端加工パンチ押え面と当該管端加工パンチ押え面と平行で、しかも当該押え面よりも高い押え上面を有するとともに、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ下部に前記押え上面側端面と押え上面とは反対側端面との間で傾斜したスライド下面を有するとともに前記管端加工パンチ押え面と前記側壁面の交差部に、蛇腹状つば部収容用切り欠き部が設けられている上内金型と、下部に上内金型の管端加工パンチ押え面と平行な底面と、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ上部に前記上内金型の傾斜したスライド下面に合致させたとき、前記底面と前記上内金型の前記管端加工パンチ押え面及び押え面とが平行になるように傾斜したスライド上面を有する下内金型から構成されている。

上内金型の管端加工パンチ押え面と押え上面とは、これらの面と垂直な面で繋げられていても良いし、傾斜面で繋げられていても良い。
この内金型と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。

本発明により、段差部の上面が角管の中央側上面と斜面で連続しており、しかも、管端パンチ押え面及び押え上面により規制されるため斜面の段差部上面との境界部及び中央側上面との境界部の変形が抑制され、形状精度に優れた角管管端のつぶし加工が行える。
また、上内金型と下内金型とを相対的にスライドさせることで内金型の上面位置を容易に変更できるため、内金型の被加工角管への挿入や取り出しが容易に行える。
本発明の採用により、形状精度に優れた段差部を有する金属角管製の根太材が低コストで供給でき、基本骨格を金属構造製とした住宅の普及などに寄与できる。

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３に示すように、内金型１０は、上内金型１１と下内金型１２とからなっている。上内金型１１は、その上部に、管端加工パンチ押え面１３と当該管端加工パンチ押え面１３と平行で、しかもこのパンチ押え面１３よりも高い押え上面１４を有するとともに、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ下部に前記押え上面１４側端面の方が、押え上面１４とは反対側端面よりも低くなるように傾斜したスライド下面１５を有する上内金型を有している。

下内金型１２は、その下部に上内金型１１の管端加工パンチ押え面１３と平行な底面と、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ上部に前記上内金型１１の傾斜したスライド下面１５に合致させたとき、前記底面と前記上内金型１１の前記管端加工パンチ押え面１３及び押え上面１４とが平行になるように傾斜したスライド上面１６を有している。
本発明の角管管端つぶし加工用金型は、上記のような上内金型１１と下内金型１２とで構成された内金型１０と、図３では示されていない、内金型の管端加工パンチ押え面１３上に配設される管端加工パンチを備えている。
なお、図３中、１９は後記で説明する蛇腹状つば部形成用切り欠き部である。

ここで、傾斜されたスライド下面１５及びスライド上面１６を用いて、上内金型１１と下内金型１２のスライド形態の一例について説明する。
図４に示すように、上内金型１１の略中央に、断面Ｕ字形のガイド溝が長手方向に穿設されており、そのガイド溝にガイド棒１７が内挿されている。このガイド棒１７は、その先端が、ガイド溝の後端で、上下方向に移動可能にピン止めされている。
一方、下内金型１２の略中央に、前記ガイド棒の径よりも僅かに大きい内径の断面円形のガイド孔が長手方向に貫通されている。そして、先端が上内金型１１の内部で長手方向に移動できないように位置決めされたガイド棒１７が、上内金型１１のスライド下面１５と前記下内金型１２のスライド上面１６とが接するように、下内金型１２のガイド孔を挿通している。なお、１８は下内金型１２の出し入れを行い易くするための補助棒である。
図４の（ａ）は、下内金型１２を上内金型１１に対して離した位置関係を示しており、図４の（ｂ）は、下内金型１２を上内金型１１に対して最も近づけた位置関係を示している。

上記実施の態様では、上内金型１１のスライド下面１５は、押え上面１４側端面の方が押え上面１４とは反対側端面よりも低くなるように傾斜しているが、逆に、押え上面１４側端面の方が押え上面１４とは反対側端面よりも高くなるように傾斜していても良い。
この場合、下内金型１２のスライド上面１６の傾斜の向きも逆になる。また、後記の管端つぶし加工の態様において、上内金型１１を所定位置にセットした後、下内金型１２を押し込むのではなく、角管の内部から管端に引き戻す形態となる。

次に、上記のような金型を用いて角管の管端に平坦な段差部を形成する方法について図５に基づいて説明する。
被加工角管Ｍの管端に、内金型１０を挿入する（図５の（ａ））。この際、図４の（ｂ）に示すように、下内金型１２を上内金型１１に対して離した位置関係のままで管端に挿入する。上内金型１１の押え上面１４側端面の高さを被加工角管の内側高さよりも低くしておくことにより、容易に角管内に挿入できる。

次に、上内金型１１の角管内挿入位置を固定し、下内金型１２のみを角管の内方に押し込む。この際、ガイド棒１７は、角管の長手方向に対しては固定されているので、このガイド棒１７に沿わせるように下内金型１２を押し込むだけでよい。下内金型１２の押し込みによって、上内金型１１は上方に移動される。
上内金型１１の押え上面１４が被加工角管Ｍの内側上壁に当接するまで下内金型１２が押し込まれる（図５の（ｂ））。

上内金型１１の押え上面１４を被加工角管Ｍの内側上壁に当接させた状態で、管端加工パンチ２０を被加工角管の管端上方から、管体の上面に押し当てる。被加工角管Ｍの内側上壁が上内金型１１の管端加工パンチ押え面１３に押し付けられまで、管端加工パンチ２０を被加工角管の管端に押し当てて角管管端に段差部を形成する（図５の（ｃ））。被加工角管Ｍの管端上面が上内金型１１の管端加工パンチ押え面１３の形状に沿って変形されるとき、被加工角管Ｍの管端壁は上内金型１１及び下内金型１２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。

角管管端に段差部を形成した後、管端加工パンチ２０の押圧を解除する。その後、下内金型１２のみを管端から引き出すようにスライドさせて、上内金型１１を下方に移動させる。
上内金型１１の押え上面１４側端面の高さを被加工角管の形成段差部の内側高さよりも低くしておくことにより（図５の（ｄ））、角管内から、内金型１０を容易に抜き出すことができる。この抜き出し工程を経て、角管管端のつぶし加工が終了する。

本発明方法では、被加工角管Ｍの上壁が上内金型１１に設けた管端パンチ押え面１３及び押え上面１４により規制されるため、斜面の段差部上面との境界部及び中央側上面との境界部の変形が抑制され、形状精度に優れた角管管端のつぶし加工が行える。
ところで、意匠面からみると、斜面の段差部上面との境界部及び中央側上面との境界部のＲ部は小さなコーナーＲであることが好ましいが、コーナーＲが小さいとひずみがＲ部に集中し、材料の伸び限界を超えてしまい割れが発生する。製品の意匠性が劣るが、Ｒ部のひずみを分散するために上内金型の特に押え上面１４の管端パンチ押え面１３側コーナーＲをできるだけ大きくすることが望ましい。コーナーＲの設定には、材料の許容最小曲げ半径以上の値を取ることが望ましい。

成形精度をさらに高めるためには、被加工角管の管端を、被加工角管の幅と等しい溝幅を有する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。
被加工角管が加工変形されるとき、外方向への移動も規制されるため、外方向への張り出しがなく、形状結果として成形精度がさらに向上する。
角管管端のつぶし加工が円滑に行わせるために、予め、被加工角管の管端上側部に蛇腹部成形用予備加工を施してもよい。蛇腹部成形用予備加工としては、被加工角管の管端上側部に長尺のエッジを押し当てることが好ましい。
また、上内金型１１として、管端加工パンチ押え面１３と側面の交差部に、蛇腹状つば部収容用切り欠き部１９（図３参照）が設けられているものを用いると、蛇腹状つば部が容易に形成され、その結果として、形状精度に優れた管端つぶし加工が行える。

根太と大引きの一般的な接合状態を説明する図 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図 本発明つぶし加工に用いる内金型の使用形態を説明する図 本発明つぶし加工方法の加工手順を説明する断面図

符号の説明

１：根太 ２：段差部 ３：大引き ４：傾斜部 ５：蛇腹状つば部
１０：内金型 １１：上内金型 １２：下内金型 １３：管端加工パンチ押え面
１４：押え上面 １５：スライド下面 １６：スライド上面 １７：ガイド棒
１８：補助棒 １９：蛇腹状つば部形成用切り欠き部 ２０：管端加工パンチ

Claims (4)

1. 上部に管端加工パンチ押え面と当該管端加工パンチ押え面と平行で、しかも当該押え面よりも高い押え上面を有するとともに、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ下部に前記押え上面側端面と押え上面とは反対側端面との間で傾斜したスライド下面を有するとともに前記管端加工パンチ押え面と前記側壁面の交差部に、蛇腹状つば部収容用切り欠き部が設けられている上内金型と、下部に上内金型の管端加工パンチ押え面と平行な底面と、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ上部に前記上内金型の傾斜したスライド下面に合致させたとき、前記底面と前記上内金型の前記管端加工パンチ押え面及び押え面とが平行になるように傾斜したスライド上面を有する下内金型から構成されている内金型を、下内金型のスライド上面と上内金型のスライド下面との間で相対的にスライドさせ、上内金型の押え上面と下内金型の底面の間隔を、被加工角管の内側高さよりも小さくした状態で当該被加工角管の管端に挿入した後、下内金型のスライド上面を上内金型のスライド下面に沿ってスライドさせて上内金型の押え上面を被加工角管の内側上壁に押し当てた状態で、被加工角管の被加工部内側上壁が上内金型の管端加工パンチ押え面に押し付けられるように、管端加工パンチを被加工角管の管端に押し当てて管端に段差部を形成し、その後に、管端加工パンチの押圧を解除し、前記下内金型のスライド上面を上内金型のスライド下面に沿ってスライドさせて上内金型の押え上面と下内金型の底面の間隔を、形成された段差部の内側高さよりも小さくした状態で内金型全体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. 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に記載の角管管端のつぶし加工方法。
3. 上部に管端加工パンチ押え面と当該管端加工パンチ押え面と平行で、しかも当該押え面よりも高い押え上面を有するとともに、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ下部に前記押え上面側端面と押え上面とは反対側端面との間で傾斜したスライド下面を有するとともに前記管端加工パンチ押え面と前記側壁面の交差部に、蛇腹状つば部収容用切り欠き部が設けられている上内金型と、下部に上内金型の管端加工パンチ押え面と平行な底面と、側部に被加工角管の内側幅に等しい間隔の平行な側壁面を有し、かつ上部に前記上内金型の傾斜したスライド下面に合致させたとき、前記底面と前記上内金型の前記管端加工パンチ押え面及び押え面とが平行になるように傾斜したスライド上面を有する下内金型から構成された内金型、及び当該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を備えていることを特徴とする角管管端つぶし加工用金型。
4. さらに、被加工角管の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３に記載の角管管端つぶし加工用金型。

Images