JP6517485B2

JP6517485B2 - パイプの製造方法

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Publication number: JP6517485B2
Application number: JP2014189113A
Authority: JP
Inventors: 小林　亨; 亨小林; 俊介浦田
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: JP2016059938A

Description

本発明は、インパネリインフォースメント用のパイプの製造方法に関する。

インパネリインフォースメント用のパイプの製造方法の一つとして、ＵＯ曲げ製法がある。このＵＯ曲げ製法は、平板状の部材をＵ曲げするＵ曲工程、Ｕ曲げした部材をＯ曲げするＯ曲工程を経て、パイプを製造する製造方法である。

Ｕ曲工程は、製造されるパイプの長手方向に垂直な断面を見たときに、平板状の部材をＵ字状に曲げる工程である。
Ｏ曲工程は、製造されるパイプの長手方向に垂直な断面を見たときに、Ｕ字状に曲げた平板状の部材をさらに曲げてＯ字状に曲げる工程である。

このインパネリインフォースメント用のパイプには、径が異なる少なくとも２以上の部分が長手方向に沿って並ぶものがある。この場合、隣り合う大径部と小径部との間には、大径部側から小径部側に向かって暫時縮径する縮径部が形成される。

このようなパイプをＵＯ曲げ製法により製造する場合、パイプには、その一端から他端まで直線をなし、縮径部においても段差ができない部分が形成される（以下、必要に応じ、偏芯パイプという）。パイプがこのように形成される理由は、パイプが、この直線状に形成された部分を基点に、部材をＵ曲げ等して製造されるためである（例えば、特許文献１）。この基点は通常Ｕ字の底の部分である。

特許第３２９９０８６号公報

しかし、偏芯パイプは、Ｕ字の底部が一様に直線的な為、縮径部且つ、Ｕ字が付き合わされる側の形による形状差が、同芯パイプよりも大きくなる。その為、衝突時、応力集中が起こりやすくなりパイプの剛性が下がる、という問題があった。

そのため、大径部の中心軸と小径部の中心軸の位置が一致したパイプ（以下、必要に応じ、同芯パイプという）を製造することも考えられる。
しかし、ＵＯ曲げ製法で同芯パイプを製造すると、縮径部の部分でしわが生じる。このしわの発生原因は、縮径部の大径部側と小径部側とで部材の変形度合いが異なることにより、Ｏ曲げ成形時、材料が縮径部に集まる為と推測される。このしわが生じると、しわの部分で亀裂が生じやすくなるためパイプの強度が下がる。

そこで本発明は、ＵＯ曲げ製法により製造するパイプであって、長手方向に沿って径が異なる少なくとも２以上の部分が並ぶパイプの製造において、しわの発生を抑えつつ製造することが可能なパイプの製造方法を提供する。

本発明の一側面であるパイプの製造方法は、大径部と小径部との間に前記大径部の側から前記小径部の側に向かって縮径する縮径部を有するパイプの製造方法であって、平板形状の部材をＵ曲げするＵ曲工程と、少なくとも前記縮径部について、前記Ｕ曲工程で曲げた前記部材のＵ字の端部を内側に傾けて曲げる端曲工程と、前記端曲工程で前記端部を曲げた前記部材をＯ曲げするＯ曲工程と、を有する。

このように、端曲工程において、Ｕ曲工程で曲げた部材のＵ字の端部を内側に傾けて曲げておくと（以下、端曲げという）、Ｕ字端部の剛性が上がり、材料の動きが抑制されることで、しわが発生しにくくなる。

そして、このような製造方法では、少なくともしわの発生しやすい縮径部については端曲げを行っているので、縮径部はもちろん、この縮径部に隣接する大径部や小径部でも、しわが発生しにくくなる。

そのため、このような製造方法を用いれば、例えば、長手方向に沿って径が異なる少なくとも２以上の部分が並ぶ一致型パイプであっても、しわの発生を抑えてパイプを製造することができる。

尚、端曲げは、縮径部と、大径部及び小径部のうち縮径部の近傍部分とに行ってもよい。これらは経験上、しわが多く発生するからである。しわの発生状況によっては、端曲げは大径部、小径部、縮径部の全体に行ってもよい。

また、製造するパイプの長手方向に沿って複数の部材を並べ、これら部材の一部を重ね、この重ねた部分のうち、Ｕ曲げを行うときに底となるライン上で部材を接合する接合工程を有し、この接合工程後に、Ｕ曲工程を実行するようにしてもよい。

この接合工程を実行すると、Ｕ曲げのときに、重ねた部材同士がずれなくなる。
尚、この接合は、仮止め程度の接合でもよい。
また、Ｕ曲工程では、Ｕ字の円弧部分が、製造するパイプの径よりも小径の円弧となるように部材を曲げるとよい。

Ｏ曲工程を実行する場合、スプリングバックが問題となる。外方に開くスプリングバックが発生すると、Ｕ字の両端が開いてしまう。すると、Ｕ字の両端を付きあわせようとしても付きあわず、その部分を溶接する際に溶接できない場合がある。

しかし、Ｕ曲工程において、Ｕ字の円弧部分が、製造するパイプの径よりも小径の円弧となるように部材を曲げれば、Ｏ曲工程を実行するとき、部材を広げることとなる。
この場合、Ｕ字の両端を付き合わせる方向にスプリングバックが生じる。

そのため、このような製造方法を用いれば、外方に開くスプリングバックを防止することができる。
しかも、このような製造方法を用いれば、Ｕ字の両端を確実に付き合わせることができる。

図１（Ａ）は、本実施形態のパイプの製造方法で製造されたパイプの正面図である。図１（Ｂ）は、パイプを製造するために切り出された平板状の部材（第１部材と第２部材とを仮止めしたもの）の平面図である。図２は、本実施形態のパイプの製造方法について説明するための説明図で、この製造方法の各工程を時系列で示した説明図である。図２では、パイプの製造方法で実行される各工程の順を、（１）から（７）までの数字で示している。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、Ｕ曲工程で行われるＵ曲げについて説明する説明図である。図３（Ｃ）、図３（Ｄ）は、端曲工程で行われる端曲げについて説明する説明図である。図３（Ｅ）、図３（Ｆ）は、Ｏ曲工程で行われるＯ曲げについて説明する説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本実施形態で説明するパイプの製造方法は、インパネリインフォースメント用のパイプ１の製造方法である。このパイプ１は、図１（Ａ）に示すように、大径部２、小径部３、縮径部４を有する。このうち、縮径部４は、大径部２と小径部３との間に位置する。そしてこの縮径部４は、大径部２の側から小径部３の側に向かって漸次縮径する形状に形成されている。そのため、この縮径部４は、パイプ１を正面から見たとき、台形状に形成されているように見える。

このパイプ１は、全体に円筒形状に形成されている。このパイプ１は、大径部２、小径部３、縮径部４の中心軸αが、同一の直線上に位置するように形成されている。
また、このパイプ１は、大径部２、縮径部４、小径部３の一部（縮径部４に近接する部分）が第１の材料で形成されている。そして、このパイプ１は、小径部３の他の部分（第１の材料で形成されていない部分）が第２の材料で形成されている。

第１の材料としては、本実施形態では鋼板を用いているが、その他にアルミ、ＳＵＳ材ｄでもよい。
また、第２の材料としては、本実施形態では鋼板を用いているが、その他にアルミ、ＳＵＳ材ｄでもよい。

尚、以下、第１の材料で形成された部分を第１部材１１、第２の材料で形成された部分を第２部材１２とよぶ。
このパイプ１は、図１（Ｂ）に示すような、平板形状に形成された第１部材及び第２部材を溶接により仮止めしたものを用いて、ＵＯ曲げ製法により形成される。

次に、このＵＯ曲げ製法について、図２及び図３を用いて説明する。
尚、図３の各図に記載されたダイやパンチ等は、パイプの軸方向に沿った長尺状に形成された型枠等を備えるものである。図３の各図は、パイプの軸方向の一端側にある厚みが見える位置で、パイプの軸方向に沿ってパイプやダイ、パンチ等を見た図で示している。

このＵＯ曲げ製法は、図２に示すように、（１）切出工程、（２）ブランク工程、（３）接合工程、（４）Ｕ曲工程、（５）端曲工程、（６）Ｏ曲工程、（７）溶接工程を有する。（１）〜（７）は、図２中に示す作業工程の順番を示すものである。

（１）切出工程：この切出工程では、第１の材料を巻いたコイル材と、第２の材料を巻いたコイル材とから、第１部材１１、第２部材１２を形成するために十分な大きさの平板形状の材料を切り出す。

（２）ブランク工程：このブランク工程では、（１）切出工程で切り出した各材料について、図１（Ｂ）に示すように、後述するＵ曲工程及びＯ曲工程において丸めたときに、第１部材１１が大径部２、小径部３の一部、縮径部４を形成し、第２部材１２が小径部３を形成するように型どりを行う。

第１部材１１は、全体に長方形状に形成される。
ただし、第１部材１１には、縮径部４を形成するため、第２部材１２が接合される一端側に向かって幅が漸次縮まるテーパー部１１ａが形成される。

第１部材１１のテーパー部１１ａ以外の部分は、一定幅で形成される。ただし、テーパー部１１ａを挟む両側の部分（第１部材１１の長手方向に沿った方向でみたときの一端側の部分と他端側の部分）のうち一方の側は、他方の側よりも狭い幅で形成される。

尚、第１部材１１の一定幅で形成される部分のうち、幅が狭い部分を接合部１１ｂとよぶ。
第２部材１２は、接合部１１ｂよりも幅が狭い長方形状に形成される。

（３）接合工程：この接合工程では、製造するパイプ１の長手方向と、（２）ブランク工程で型どりした各材料の長手方向とが一致するように、各材料が並べられる。このとき、各材料は、第１部材１１の接合部１１ｂと、第２部材１２の長手方向の一端部とが重なるように並べられる。

そして、第１部材１１と第２部材１２とを重ねた部分のうち、Ｕ曲げを行うときに底となる部分β（図１（Ｂ）の一点鎖線で示したライン上の部分）に沿って、所定間隔毎に点溶接γが行われる。これによって第１部材１１と第２部材１２とが仮止めされる。

この仮止めが、Ｕ曲げを行うときに底となる部分β（図１（Ｂ）の一点鎖線に沿った部分）に沿って行われるのは、仮に、これ以外の部分を溶接により固定しても、後述するＵ曲げ又はＯ曲げを実行するときに各部材が重なる位置がずれて固定が解けてしまうからである。

尚、この接合工程で接合された第１部材１１及び第２部材１２をまとめて接合部材１０と以下よぶ。
（４）Ｕ曲工程：Ｕ曲工程では、接合部材１０のＵ曲げが実行される。

このＵ曲げは、図３（Ａ）に示すように、接合部材１０をダイ５０上に載せ、図３（Ｂ）に示すようにパンチ５１を用いて、ダイ５０に形成された型枠５０ａ内に接合部材１０を押し込む作業により実行される。

このダイ５０の型枠５０ａはＵ字状に形成されており、このＵ字の底部の円弧部分は、パイプ１よりも小径の円弧となるように形成されている。
そのため、このＵ曲げを実行すると、接合部材１０は、長手方向に沿った方向に見たときに、パイプ１よりも小径の円弧を有するＵ字状に形成される。

（５）端曲工程：Ｕ字状に曲げられた接合部材１０の端曲げが実行される。
端曲げは、図１（Ａ）の二点鎖線で囲まれた部分であって、縮径部４と、大径部２及び小径部３のうち縮径部４の近傍部分とについて、Ｕ曲工程で曲げた接合部材１０のＵ字の端部を内側に傾けて曲げる作業により実行される。

この端曲げでは、図３（Ｃ）に示すように、まず、Ｕ曲工程で曲げられた接合部材１０が、半円形状に形成された型枠を有するダイ６０に載せられる。
そして、図３（Ｄ）に示すように、パイプ１の軸方向に沿ってみたときに、外部表面がＵ字に形成されるとともに、Ｕ字の先端が内側に傾いた形状を有するパンチ６１が、ダイ６０に載せられた接合部材１０の内部に挿入される。

また、パンチ６１のうちＵ字の円弧が形成された部分を除き、Ｕ字の端部を内側に傾けた形状の内部表面を有する外枠６２が、パンチ６１が挿入された接合部材１０の外側に被せられる。

このようにすると、Ｕ字状に曲げられた接合部材１０のＵ字の端部が、パンチ６１と外枠６２との間に挟まれて内側に傾けて曲げられる。
そのため、この端曲げを実行すると、接合部材１０は、Ｕ曲工程でＵ字状に曲げた接合部材１０のＵ字の端部を内側に傾けて曲げられる。

（６）Ｏ曲工程：Ｏ曲工程では（図２参照）、Ｕ字の端が曲げられた接合部材１０のＯ曲げが実行される。
Ｏ曲げは、図３（Ｅ）、図３（Ｆ）に示すように、ダイ７０，７１を用いて実行される。

型枠７０ａはダイ７０の上面側、型枠７１ａはダイ７１の下面側に形成されている。
そのため、ダイ７０の上面とダイ７１の下面とを合わせると、パイプ１を象った型枠が形成される。

Ｏ曲げを実行する場合、まず、Ｕ字の端が曲げられた接合部材１０が、パイプ１の下方側の形状を象った型枠７０ａ内に入るように下方のダイ７０に載せられる。そして、型枠７１ａ内に接合部材１０が入るように、ダイ７０にダイ７１が被せられる。

すると、端曲げがなされた部分も含め、接合部材１０のＵ字の端部を形成する部分が付き合わされて接合部材１０がＯ字状となり、パイプ１が形成される。
（７）溶接工程：溶接工程では（図２参照）、Ｏ曲工程を実行するときに付き合わされるＵ字の部分が溶接される。

この溶接が終了すると、パイプ１が完成する。
以上説明したパイプの製造方法の特徴的な作用・効果について以下説明する。
本実施形態のパイプの製造方法では、（５）端曲工程において、（４）Ｕ曲工程で曲げた接合部材１０のＵ字の端部を内側に傾けて曲げているので、（６）Ｏ曲工程でＯ曲げするときに、この端曲げによって第１部材１１のＵ字端部の剛性が上がり、材料の動きが抑制されることで、しわが発生しにくくなる。

そして、本実施形態では、しわの発生しやすい縮径部４と、大径部２及び小径部３のうち縮径部４の近傍部分とについては少なくとも端曲げを行っているので、縮径部４はもちろん、この縮径部４に隣接する大径部２や小径部３でも、しわが発生しにくくなる。

そのため、本実施形態の製造方法を用いれば、例えば、長手方向に沿って径が異なる少なくとも２以上の部分（大径部２、小径部３）が並び、大径部２の中心軸αと小径部３の中心軸αとが一致する一致型パイプ１であっても、しわの発生を抑えてパイプ１を製造することができる。

本実施形態のパイプの製造方法では、（４）Ｕ曲工程において、Ｕ字の円弧部分が、製造するパイプの径よりも小径の円弧となるように接合部材１０を曲げている。
これは、（６）Ｏ曲工程を実行する場合、スプリングバックが問題となるためである。

具体的には、外方に開くスプリングバックが発生すると、Ｏ曲げによって付き合わせたＵ字の両端が開いてしまう。すると、Ｕ字の両端を付きあわせようとしても付きあわず、その部分を溶接する際に溶接できない場合がある。

しかし、本実施形態のように（４）Ｕ曲工程において、Ｕ字の円弧部分が、製造するパイプ１の径よりも小径の円弧となるように接合部材１０を曲げれば、（６）Ｏ曲工程を実行するとき、接合部材１０を広げることとなる。

この場合、Ｕ字の両端を付き合わせる方向にスプリングバックが生じる。
そのため、本実施形態の製造方法を用いれば、外方に開くスプリングバックを防止することができる。

しかも、本実施形態の製造方法を用いれば、Ｕ字の両端を確実に付き合わせることができる。
［他の実施形態］
以上、実施形態について説明したが、特許請求の範囲に記載された発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

［１］上記実施形態で説明したパイプの製造方法はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
［２］上記実施形態では、（５）端曲工程において、縮径部４だけでなく大径部２や小径部３に対しても端曲げを行っていたが、縮径部４だけに施してもよい。また、パイプ１全体に端曲げを施してもよい。

［３］（３）接合工程で接合する２つの部材は、同じ材質、同じ厚みを有するものでもよいが、異なる材質、異なる厚みを有するものでもよい。

１… パイプ２… 大径部３… 小径部４… 縮径部１０…接合部材
１１… 第１部材１１ａ… テーパー部１１ｂ… 部分１２… 第２部材
５０… ダイ５０ａ… 型枠５１… パンチ６０… ダイ６１… パンチ
６２… 外枠７０… ダイ７０ａ… 型枠７１… ダイ７１ａ… 型枠

Claims

大径部と小径部との間に前記大径部の側から前記小径部の側に向かって縮径する縮径部を有し、インパネリインフォースメントに用いられるパイプの製造方法であって、
平板形状の部材をＵ曲げするＵ曲工程と、
少なくとも前記縮径部について、前記Ｕ曲工程で曲げた前記部材のＵ字の端部を内側に傾けて曲げる端曲工程と、
前記端曲工程で前記端部を曲げた前記部材をＯ曲げするＯ曲工程と、
製造する前記パイプの長手方向に沿って、前記大径部、前記小径部、及び前記縮径部を形成するための前記部材である第１部材と、前記小径部を形成するための前記部材である第２部材とを並べ、前記第１部材における前記小径部を形成する部分と、前記第２部材の一部とを重ね、この重ねた部分のうち、前記Ｕ曲げを行うときに底となるラインに沿って前記部材を溶接する接合工程と、
を有し、
前記接合工程の後に、前記Ｕ曲工程を実行することを特徴とする
パイプの製造方法。
請求項１に記載のパイプの製造方法において、
前記端曲工程では、
前記縮径部と、前記大径部及び前記小径部のうち前記縮径部の近傍部分とについて、前記Ｕ曲工程で曲げた前記部材のＵ字の端部を内側に傾けて曲げることを特徴とするパイプの製造方法。
請求項１又は請求項２に記載のパイプの製造方法において、
前記Ｕ曲工程では、
前記Ｕ字の円弧部分が、製造する前記パイプの径よりも小径の円弧となるように前記部材を曲げることを特徴とするパイプの製造方法。