JP5389587B2 - 薄肉曲がり管部材の成形方法及び薄肉曲がり管部材の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄肉管に曲げ加工等を施して薄肉曲がり管部材を成形する方法及びこの薄肉曲がり管部材を製造するための製造装置に関するものである。

従来から金属材料の板状のワークを、複数の成形装置（プレス装置等）を用いて順次、所定の形状に成形して行く場合、そのワークをトランスファ装置にて搬送して、順次各成形装置間を移動させるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。

この特許文献１には、鋼板を複数のプレス装置等を用いて順次所定の形状に形成して行く構成が開示されている。

特開２００４−１０６０１２号公報

しかしながら、このような従来のものにおいては、板材のワークをトランスファ装置で搬送しながら順次プレス成形して行く技術は存在していたが、薄肉管の曲げ加工等は、三次元的にアームが可動するロボットを使用して行うようにしており、直線的なライン上に配置された曲げ装置等を用いて順次、加工して行く技術は存在していないものであった。

本発明は、かかる従来の技術に鑑み、薄肉管の曲げ加工等を直線的なライン上に配置された装置で、効率よく加工することができる薄肉曲がり管部材の成形方法及びその薄肉曲がり管部材を製造するための製造装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、薄肉管のワークの少なくとも一個所を曲げる曲げ工程と、該曲げ工程の後に、該ワークの加工端面側を切断する切断工程とを有する製造ラインにて薄肉曲がり管部材を製造する製造方法において、前記薄肉管のワークには、溶接ビードが長手方向に沿って形成され、前記曲げ工程では、曲げの曲率半径の中心軸が前記製造ラインの流れ方向と平行に設けられ、かつ、前記ワークは、前記溶接ビードが真上又は真下以外の位置に来るようにセットされた状態で曲げ加工され、前記各工程において、前記ワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するようにして加工した薄肉曲がり管部材の製造方法としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記ワークの加工端面側を拡径させる拡管工程を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記切断工程は、切断工具を前記ワークの加工端面の内側に挿入して外側に移動させることにより前記ワーク加工端面側を切断することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記製造ラインの流れ方向と平行に配設された搬送レールと、該搬送レールに沿って移動し、前記ワークを把持する把持装置とを有するトランスファ装置が設けられ、該トランスファ装置により、各工程間の前記ワークの搬送を行うようにしたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、薄肉管のワークの少なくとも一個所を曲げる曲げ装置と、該曲げ装置の後に、該ワークの加工端面側を切断する切断装置とを有する製造ラインにて薄肉曲がり管部材を製造する製造装置において、前記薄肉管のワークには、溶接ビードが長手方向に沿って形成されており、前記曲げ装置では、曲げの曲率半径の中心軸が前記製造ラインの流れ方向と平行に設けられ、かつ、前記ワークは、前記溶接ビードが真上又は真下以外の位置に来るようにセットされた状態で曲げ加工されるようになっており、前記各装置において、前記ワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するように搬送してセットする搬送手段を有する薄肉曲がり管部材の製造装置としたことを特徴とする。

請求項１に記載された発明によれば、ワークの曲げの曲率半径の中心軸は、ラインの流れ方向と平行とすることにより、上下方向に曲げ加工を行うようにしているため、曲げ装置のライン方向の幅は、ワークの曲げの大きさや長さに依存されず、ワークの直径のみが影響することから、そのライン方向の幅を短くすることができる。また、各工程において、そのワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するようにセットされるようにされたため、各工程において、同方向（流れ方向と略直交する方向）から、ワークの加工を行うことができ、加工性を向上させることができる。

さらに、請求項１に記載された発明によれば、曲げ工程において、ワークは、溶接ビードが真上又は真下以外の位置に来るようにセットされた状態で、曲げ加工されるようにしたため、曲げ加工時に、溶接ビード部分に最大引っ張り又は最大圧縮応力が生じることなく、その溶接ビード部分に亀裂等が生じないようにすることができる。

請求項２に記載された発明によれば、ワークを曲げると共に、拡管加工をも行わせることができる。

請求項３に記載された発明によれば、切断工具をワークの加工端面の内側に挿入して外側に移動させることによりワーク加工端面側を切断することにより、内バリが生じることなく、内バリ取りを行うことなく、その切断後、外バリ取りを行うことができるため、内バリ工程を削減できる。

請求項４に記載された発明によれば、トランスファ装置は、各装置の一方側に、各装置間に跨って配設できると共に、このトランスファ装置を用いることにより、ワークを人手によることなく、自動的に搬送することができ、生産効率を向上させることができる。

請求項５に記載された発明によれば、薄肉管のワークの少なくとも一個所を曲げる曲げ装置と、この曲げ装置の後に、このワークの加工端面側を切断する切断装置とを有する製造ラインにて薄肉曲がり管部材を製造する製造装置において、曲げ装置では、曲げの曲率半径の中心軸が製造ラインの流れ方向と平行に設けられ、各装置において、ワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するようにセットされるように構成されたため、曲げ装置のライン方向の幅は、ワークの曲げの大きさや長さに依存されず、ワークの直径のみが影響することから、そのライン方向の幅を短くすることができると共に、各装置において、ワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するようにセットされるように構成されていることから、各装置において、同方向から、ワークの加工を行うことができ、加工性を向上させることができる。
さらに、請求項５に記載された発明によれば、曲げ装置において、ワークは、溶接ビードが真上又は真下以外の位置に来るようにセットされた状態で、曲げ加工されるようにしたため、曲げ装置での曲げ加工時に、溶接ビード部分に最大引っ張り又は最大圧縮応力が生じることなく、その溶接ビード部分に亀裂等が生じないようにすることができる。

本発明の実施の形態に係る薄肉曲がり管部材の製造装置を示す概略平面図である。 同実施の形態に係る薄肉曲がり管部材の製造装置のトランスファ装置を示す概略正面図である。 同実施の形態に係る製造装置のトランスファ装置を示す概略側面図である。 同実施の形態に係る薄肉曲がり管部材を示す斜視図である。 同実施の形態に係るワークを示す斜視図である。 同実施の形態に係る曲げ装置の成形前の概略図である。 同実施の形態に係る曲げ装置の成形途中の概略図である。 同実施の形態に係る曲げ装置の成形途中の概略図である。 同実施の形態に係る曲げ装置の芯金やワーク等を示す図である。 同実施の形態に係る第１切断装置を示す側面図である。 同実施の形態に係る第１切断装置を示す図１０のＸ部の拡大図である。 同実施の形態に係る第１切断装置の上ダイス、下ダイス及びワーク等を示す分解斜視図である。 同実施の形態に係る第１切断装置のパンチとワークとを示す説明図である。 同実施の形態に係る拡管装置にワークをセットした状態を示す水平断面図である。 同実施の形態に係る拡管装置にセットしたワークを拡管した状態を示す水平断面図である。 同実施の形態に係る第２切断装置を示す水平断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図１６は、本発明の実施の形態に係る図である。

この実施の形態に係る製造装置１は、図１乃至図３に示すように、製造ラインＬ上（略一直線上）に、材料投入装置２、曲げ装置３、成形装置４、第１切断装置５、第１外バリ取り装置６、拡管装置７、第２切断装置８、第２外バリ取り装置９、プレス穴開け装置１０等が一列に配置されていると共に、薄肉管状のワークＷを搬送するトランスファ装置１１が配設され、このワークＷを成形して、図４に示すような形状の成形品である薄肉曲がり管部材１４を成形するようにしている。

この成形品である薄肉曲がり管部材１４は、図４に示すように、金属製（例えば鋼製）で、薄肉の管状を呈し、Ｒ部１４ａで折曲げられ、一端部側（加工端面部側）に拡管部１４ｂが形成されると共に、側壁部に、開口部１４ｃが形成されている。

詳しくは、その「搬送手段」としてのトランスファ装置１１は、図１乃至図３に示すように、各装置２…の作業側（作業員通路側）で、製造ラインＬの流れ方向Ｌ１と平行に搬送レール１１ａが配設されると共に、この搬送レール１１ａに沿って各工程（各装置２…）間毎に移動する把持装置１１ｂが複数配設されている。これら把持装置１１ｂにより、ワークＷを掴んで、所定の向きにして前の工程から次の工程へ順次搬送するようにしている。

また、材料投入装置２では、薄肉管のワークＷには、図５に示すように、長手方向に沿って溶接ビードＷ１が設けられており、この溶接ビードＷ１を図示省略の色差センサで検出し、その溶接ビードＷ１が真上Ａ又は真下Ｂ以外の位置に来るようにして、ワークＷを所定の回転角位置にして配列するようにしている。換言すれば、図５中、曲げ方向Ｍに対して、溶接ビードＷ１が真上Ａ又は真下Ｂ以外の位置に来るようにして、曲げ加工時に、溶接ビードＷ１部分に最大引っ張り又は最大圧縮応力が生じることなく、その溶接ビードＷ１部分に亀裂等が生じないようにしている。

この所定の位置に配置されたワークＷを、トランスファ装置１１の把持装置１１ｂで把持して、次工程の曲げ装置３まで搬送する。この曲げ装置３では、図１に示すように、製造ラインＬの流れ方向Ｌ１に対して直交する方向Ｙに沿うようにワークＷをセットして、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにする。

そして、その曲げ装置３は、図６に示すように、回転駒３ａの回転クランプ３ｂ、クランプ装置３ｃのスライドクランプ３ｄ、芯金３ｅ、ワーク押圧装置３ｆのワーク押圧具３ｇ、その他をそれぞれの後退位置に設定する。

次に、図７に示すように、回転クランプ３ｂを下降させ、ワークＷを回転駒３ａに固定し、芯金３ｅを所定のスタート位置まで前進させる。この状態で、スライドクランプ３ｄを下降させ、ワークＷ及び芯金３ｅをワイパー３ｈに押し付ける。さらに、ワーク押圧具３ｇを前進させて、先端がワークＷの加工端面Ｗ２を押圧するようにする。

その後、図８に示すように、回転駒３ａを矢印Ｐの方向（図中左回り）に回転させる。この時、ワーク押圧具３ｇは初期位置において、ワークＷの端面に予圧を加えており、回転が終了するまで圧力をかけ続けている。スライドクランプ３ｄは、ワークＷが左方向（前方）に移動するのに伴い、左方向（前方）に移動する。

これで、ワークＷの曲げ加工の結果、薄肉となる側の端面部分がワーク押圧具３ｇで押圧されている。そのため、ワークＷの加工端面Ｗ側の一部（上部）が押圧されて、薄肉となる側に肉を補充しながら曲げ加工が行われることとなる。その結果、よりひずみや割れの少ない製品を製造することが可能となる。

この曲げ加工を行う場合の芯金３ｅの位置を図９に基づいて説明する。

その芯金３ｅの曲げスタート位置は、芯金３ｅのストレート部分の先端が回転駒３ａの回転中心（曲げの曲率半径の中心軸）Ｏ１の真上の位置に到来している。この芯金３ｅの位置は、ワークＷの曲げ角度に応じて適正な位置に設定する。

この曲げ工程では、曲げの曲率半径の中心軸Ｏ１が製造ラインＬの流れ方向Ｌ１と平行に設けられている。

次に、その曲げられたワークＷをトランスファ装置１１で曲げ装置３から成形装置４まで搬送し、この成形装置４により、ワークＷの形状を整える。

そして、その折曲げられたワークＷをトランスファ装置１１で成形装置４から第１切断装置５まで搬送し、この第１切断装置５により、ワークＷの加工端面Ｗ２側を内側から外側に向けて切断して、ワークＷの加工端面Ｗ２側を切断する。このように内側から外側に向けてワークＷを切断するため、切断面の内側にはバリが出ず、外側にバリが出ることとなる。この際にも、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにセットして成形を行う。

詳しくは、図１０乃至図１３に示すように、上ダイス５ａ及び下ダイス５ｂで、ワークＷを保持し、これらのダイス５ａ，５ｂから、ワークＷの加工端面Ｗ２側を所定の位置まで突き出させる。そして、第１切断装置５の先端部に設けられた切断用パンチ５ｃを、円形の加工端面Ｗ２の内側に挿入し、駆動源５ｄにて切断用パンチ５ｃを、図１３に示すように、原点位置をａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｂ，ｅ，ｆ，ｇ，ｅ，ａの順で移動（外側に向けて種々の方向に平行移動）させることにより、ワークＷの加工端面Ｗ２を切断する。このように内側から外側に向けて切断することにより、その加工端面Ｗ２には、内面側にバリが生じることなく、外面側にのみ発生することとなる。

このようにワークＷの加工端面Ｗ２側を切断することにより、曲げにより発生した加工端面Ｗ２側の変形部分を取り除くことができる。

次いで、その成形されたワークＷをトランスファ装置１１で第１切断装置５から第１外バリ取り装置６まで搬送し、この第１外バリ取り装置６により、ワークＷの加工端面Ｗ２の外バリ取りを行う。このバリ取りは、図示省略の刃物を加工端面Ｗ２の周囲を回転させることにより、外バリを取るようにしている。この際にも、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにセットして成形を行う。

次に、その成形されたワークＷをトランスファ装置１１で第１外バリ取り装置６から拡管装置７まで搬送し、この拡管装置７により、ワークＷの加工端面Ｗ２側の拡管を行う。この際にも、ワークＷの加工端面Ｗ２が、製造ラインＬの流れ方向Ｌ１と平行となるようにセットして成形を行う。

詳しくは、まず、図１４に示すように、小径部７ａと大径部７ｂとを有するダイス７ｃに、ワークＷをセットする。そして、小径部７ｄと大径部７ｅとを有する拡管用パンチ７ｆを、図１５に示すように、ワークＷの加工端面Ｗ２側に圧入し、加工端面Ｗ２側に拡管部１４ｂを形成する。

その後、その成形されたワークＷをトランスファ装置１１で拡管装置７から第２切断装置８まで搬送し、図１６に示すように、ワークＷを図示省略の上ダイスと下ダイス８ｂとの間にセットする。この状態から、切断用パンチ８ｃを、上述の第１切断装置５と同様に図１３に示すように移動させ、ワークＷの加工端面Ｗ２側を内側から外側に向けて切断する。このように内側から外側に向けてワークＷを切断するため、切断面の内側にはバリが出ず、外側にバリが出ることとなる。この際にも、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにセットして成形を行う。なお、切断加工の詳細については、上記と同様であるので、説明を省略する。

次いで、その成形されたワークＷをトランスファ装置１１で第２切断装置８から第２外バリ取り装置９まで搬送し、この第２外バリ取り装置９により、上記第１外バリ取り装置６と同様に、ワークＷの加工端面Ｗ２側の外バリ取りを行う。このバリ取りは、詳細は省略するが、図示省略の刃物を回転させることにより、外バリを取るようにしている。この際にも、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにセットして成形を行う。

次に、その成形されたワークＷをトランスファ装置１１で第２外バリ取り装置９からプレス穴開け装置１０まで搬送し、このプレス穴開け装置１０により、ワークＷの側面に所定の大きさの孔径の開口部１４ｃを形成する。この開口部１４ｃの形成は、図示省略の円形の打抜き面を有するポンチを下降させることにより、ワークＷが打ち抜かれ、この打ち抜かれた端材が、図示省略のダイスの穴内に落下し、ワークＷからダイスが引き抜かれる際に、端材をダイス孔から下方に排出することができるようになっている。

この際にも、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにセットして成形を行う。

このようにして、図４に示すような、薄肉曲がり管部材１４を成形することができる。

このようなものにあっては、ワークＷの曲げの曲率半径の中心軸Ｏ１は、ラインの流れ方向Ｌ１と平行とすることにより、上下方向に曲げ加工を行うようにしているため、曲げ装置３の製造ラインＬ方向の幅は、ワークＷの曲げの大きさや長さに依存されず、ワークＷの直径のみが影響することから、そのライン方向Ｌの幅を短くすることができる。また、各工程において、ワークＷの加工端面Ｗ２側の中心線Ｏ２が流れ方向Ｌ１と略直交するようにセットされるように構成されたため、各工程において、同方向から、ワークＷの加工を行うことができ、加工性を向上させることができる。

また、トランスファ装置１１は、各装置２…の一方側に、各装置２…間に跨って配設できると共に、このトランスファ装置１１を用いることにより、ワークＷを人手によることなく、自動的に搬送することができ、生産効率を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、曲げ加工以外にも、拡管加工等が設けられているが、これに限らず、縮管加工等の工程や他の工程もを使用することができる。この発明では、少なくとも曲げ工程と切断工程を有するものであればよい。また、ワークＷの曲げ個所は、この実施の形態では１個所であったが、これに限らず、複数個所折曲げても良い。さらに、上記実施の形態では、ワークＷとして、鉄製電縫管を用いて説明したが、これに限らず、溶接を伴わない引き抜き管や鉄以外のアルミ等の金属管に、本発明を適用することも可能である。

１…製造装置
２…材料投入装置
３…曲げ装置
４…成形装置
５…第１切断装置
６…第１外バリ取り装置
７…拡管装置
８…第２切断装置
９…第２外バリ取り装置
10…プレス穴開け装置
11…トランスファ装置
11a…搬送レール
11b…把持装置
14…薄肉曲がり管部材
Ｌ…製造ライン
L1…流れ方向
Ｗ…ワーク
W1…溶接ビード
W2…加工端面
O1…曲げの曲率半径の中心軸
O2…中心線

Claims (5)

1. 薄肉管のワークの少なくとも一個所を曲げる曲げ工程と、該曲げ工程の後に、該ワークの加工端面側を切断する切断工程とを有する製造ラインにて薄肉曲がり管部材を製造する製造方法において、
   前記薄肉管のワークには、溶接ビードが長手方向に沿って形成され、
   前記曲げ工程では、曲げの曲率半径の中心軸が前記製造ラインの流れ方向と平行に設けられ、かつ、前記ワークは、前記溶接ビードが真上又は真下以外の位置に来るようにセットされた状態で曲げ加工され、
   前記各工程において、前記ワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するようにして加工したことを特徴とする薄肉曲がり管部材の製造方法。
2. 前記ワークの加工端面側を拡径させる拡管工程を有することを特徴とする請求項１に記載の薄肉曲がり管部材の製造方法。
3. 前記切断工程は、切断工具を前記ワークの加工端面の内側に挿入して外側に移動させることにより前記ワーク加工端面側を切断することを特徴とする請求項１又は２に記載の薄肉曲がり管部材の製造方法。
4. 前記製造ラインの流れ方向と平行に配設された搬送レールと、該搬送レールに沿って移動し、前記ワークを把持する把持装置とを有するトランスファ装置が設けられ、該トランスファ装置により、各工程間の前記ワークの搬送を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の薄肉曲がり管部材の製造方法。
5. 薄肉管のワークの少なくとも一個所を曲げる曲げ装置と、該曲げ装置の後に、該ワークの加工端面側を切断する切断装置とを有する製造ラインにて薄肉曲がり管部材を製造する製造装置において、
   前記薄肉管のワークには、溶接ビードが長手方向に沿って形成されており、
   前記曲げ装置では、曲げの曲率半径の中心軸が前記製造ラインの流れ方向と平行に設けられ、かつ、前記ワークは、前記溶接ビードが真上又は真下以外の位置に来るようにセットされた状態で曲げ加工されるようになっており、
   前記各装置において、前記ワークの加工端面側の中心線が前記流れ方向と略直交するように搬送してセットする搬送手段を有することを特徴とする薄肉曲がり管部材の製造装置。