JP6615962B2 - Ｌ字型角管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｌ字型角管の製造方法、Ｌ字型角管の製造装置およびＬ字型角管に関する。

従来、ユニットバス用架台のフレームを形成する構造部材や、プレハブ住宅用の外壁パネルを梁等に取付ける間仕切壁に用いられる構造部材として、Ｌ字型角鋼管が用いられている。

Ｌ字型角鋼管の製造方法としては、２つの角鋼管の一方の端部を他方の端部の側面に押し当てた状態で溶接し、角鋼管を固定する方法が用いられている。

しかしながら、この方法では、十分な接合強度を得るために、角鋼管の端部を全周溶接する必要がある。角鋼管の端部の切断精度や位置決め精度が低いと、溶接しても必要な強度が得られないことがある。溶接すると熱ひずみによる反りやねじれの発生により寸法精度が低下することもある。溶接ではヒュームが発生するため作業環境が悪化するといった問題点もある。そして、溶接部は、外観仕様や耐食性を考慮すると、仕上げや補修が必要となる。

また、角鋼管の上面および両側面にＶ字状の切り欠きを入れて曲げ加工した後、当接した両側面を溶接して製造する技術も提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２０１５０３号公報

しかし、上記従来技術は、角鋼管の上面および両側面にＶ字状の切り欠きを入れるので、角鋼管の４面のうち、切り欠かれていない面は底面の１面のみとなる。このため、角鋼管の切り欠き部分は、他の部位に比べて著しく強度が低下する。強度の低下を補うためには、切り欠きを突き合わせた部位の溶接が必要となる。
そうすると、上述したように、熱ひずみによる反りやねじれの発生により寸法精度が低下することがある。また、溶接ではヒュームが発生するため作業環境が悪化するといった問題点もある。
本発明は、溶接を行わなくとも十分な強度が確保されたＬ字型角管の製造方法、Ｌ字型角管の製造装置およびＬ字型角管を提供することを目的とする。

本発明は、角管の一面を、該一面の短手方向に沿って、前記一面の裏側に位置する他面側に押圧することにより、溝部を形成する溝部形成工程と、前記一面における、前記溝部を挟んだ両側が互いに近づくように、前記角管を折り曲げる折り曲げ工程と、を含むＬ字型角管の製造方法である。

前記溝部形成工程において、前記溝部は、Ｖ字部を有する押圧部材における該Ｖ字部の角部を、前記一面に押し付けることにより形成されることが好ましい。

前記Ｖ字部の前記角部の角度は、前記角管の折り曲げ角度に対応していることが好ましい。

前記溝部形成工程の前に、前記角管における前記一面と前記他面との間の２つの側面を、前記側面の長手方向に沿って内側に押圧して座屈線を形成する座屈線形成工程を含むことが好ましい。

本発明は、角管の一面を、該一面の短手方向に沿って、前記一面の裏側に位置する他面側に押圧することにより、溝部を形成する溝部形成装置と、前記一面における、前記溝部を挟んだ両側が互いに近づくように、前記角管を折り曲げる折り曲げ装置と、を含むＬ字型角管の製造装置である。

本発明は、角管が、その一面の短手方向に沿って設けられた溝部を挟んで折り曲げられているＬ字型角管である。

本発明によれば、溶接を行わなくとも十分な強度が確保されたＬ字型角管の製造方法、Ｌ字型角管の製造装置およびＬ字型角管を提供することができる。

角鋼管を折り曲げてＬ字型角鋼管を製造するＬ字型角鋼管の製造方法を説明する図である。 座屈線形成工程を実現する座屈線形成装置の概略図である。 溝部形成工程を実現する溝部形成装置の概略図である。 折り曲げ工程を実現する折り曲げ装置概略図である。 本実施形態の製造方法の溝部形成工程により溝部が形成された状態の角鋼管の写真である。 本実施形態の製造方法の折り曲げ工程により折り曲げられた後のＬ字型角鋼管の折り曲げ部の写真である。 本実施形態の角鋼管の折り曲げ方法の応用例を示した図で、（ａ）は２つの折り曲げ部を有する角鋼管、（ｂ）は３つの折り曲げ部を有する四角形の角鋼管を示した図である。

以下、本発明の一実施形態であるＬ字型角鋼管１Ａの製造方法について説明する。図１の（ａ）から（ｄ）は、本実施形態のＬ字型角鋼管１Ａの製造方法を説明する図である。

Ｌ字型角鋼管１Ａの製造方法は、図１（ａ）に示すような直線状に延びる角鋼管１の一面１ａを、その一面１ａの短手方向に沿って、一面１ａの裏側に位置する他面１ｂ側に押圧することにより、図１（ｃ）に示すように溝部５を形成し、次いで、角鋼管１を折り曲げて図１（ｄ）に示すような折り曲げ部Ａを有するＬ字型角鋼管１Ａを製造する方法である。

本実施形態でＬ字型に折り曲げる角鋼管１は、断面が長方形の鋼製の中空角管である。ただし、本実施形態は鋼製に限定されず、折り曲げることで塑性変形可能な材料であれば他の材料であってもよい。

本実施形態において、角鋼管１の断面が長方形の場合について説明するが、正方形であってもよい。ただし、角鋼管１の断面は長方形であって、一面１ａおよび他面１ｂの短手方向の幅が側面１ｃ，１ｄの短手方向の幅より大きいほうが好ましい。

また、以下の説明では、直角（９０°）に折れ曲がった折り曲げ部Ａを有するＬ字型角鋼管１Ａを製造する方法について説明するが、折り曲げ部Ａの折れ曲がり角度は、直角に限定されず、鋭角でも鈍角でもよい。

図１に示すように、本実施形態のＬ字型角鋼管１Ａの製造方法は、図１（ａ）に示す角鋼管１の側面１ｃ，１ｄを押圧して座屈線４を設ける座屈線形成工程（図１（ｂ））と、角鋼管１の一面１ａを押圧して溝部５を形成する溝部形成工程（図１（ｃ））と、角鋼管１を折り曲げる折り曲げ工程（図１（ｄ））と、を含む。

Ｌ字型角鋼管１Ａの製造方法は、後述の座屈線形成装置２と、溝部形成装置３と、折り曲げ装置１５とを備えるＬ字型角管の製造装置１００により実施される。ただし、本実施形態のＬ字型角鋼管１Ａの製造方法は、この製造装置１００を用いることに限定されるわけではない。

（座屈線形成工程）
座屈線形成工程は、図１（ｂ）に示すように、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄを押圧して側面１ｃ，１ｄに座屈線４を形成する工程である。

座屈線形成工程を実現する具体的な座屈線形成装置２の一例を図２に示す。ただし、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄに座屈線４を形成する装置は、この座屈線形成装置２に限定されるわけではない。
座屈線形成装置２は、直方体の一側面にＶ字部６ａを設けた形状の２つの側面押圧パンチ６を備える。２つの側面押圧パンチ６は、Ｖ字部６ａの角部６ｂが、側面１ｃ，１ｄの長手方向に沿うように配置されている。さらにＶ字部６ａの角部６ｂは、側面１ｃ，１ｄの略中央部に当接可能な状態で、角鋼管１を側面１ｃ，１ｄ側から挟むように配置されている。

２つの側面押圧パンチ６のＶ字部６ａの角部６ｂをそれぞれ、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄの略中央部に長手方向に沿って当接させる。
この角鋼管１を２つの側面押圧パンチ６で挟んだ状態で、２つの側面押圧パンチ６に対して互いに近づく方向の力を加え、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄの中央を内側に凹むように変形させ、長手方向に沿った座屈線４を形成する。

座屈線４の長さは、後述する溝部形成工程において座屈線４を設けた部分が内側に座屈しやすいように角鋼管１の寸法に合せて適宜調整する。
また、座屈線４の変形量（深さ）は、側面１ｃ，１ｄが破断しない範囲で深いほうが好ましい。
そして、座屈線４を形成した後、２つの側面押圧パンチ６を、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄから離間させる。

（溝部形成工程）
溝部形成工程は、図１（ｃ）に示すように、角鋼管１の一面１ａを、その一面１ａの短手方向に沿って、他面１ｂ側に押圧して、Ｖ字状の溝部５を形成する工程である。

溝部形成工程を実現する具体的な溝部形成装置３（つぶし金型）の一例を図３に示す。
溝部形成装置３は、２つの側面保持部７と、溝部形成パンチ８とを備える。ただし、角鋼管１の一面１ａを押圧して角鋼管１にＶ字状の溝部５を形成する装置はこれに限定されるわけではない。

側面保持部７は、直方体で、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄと当接して角鋼管１を保持する。なお、図３において、２つの側面保持部７のうちの角鋼管１と重なる一方を、点線で示す。
溝部形成パンチ８は、側面押圧パンチ６と同様に直方体の一面にＶ字部８ａを設けた形状である。そして、溝部形成パンチ８は、Ｖ字部８ａの角部８ｂが、一面１ａの溝部形成予定箇所の中央線Ｍ上に位置するように一面１ａの上方に配置されている。

本実施形態において、Ｖ字部８ａの角度θは、Ｌ字型角鋼管１Ａの折り曲げ角度（本実施形態では直角（９０°））よりわずかに大きい。このように、Ｖ字部８ａの角度θを、角鋼管１の折り曲げ角度よりわずかに大きくすることにより、次の折り曲げ工程において角鋼管１を折り曲げる際に、Ｌ字型角鋼管１Ａの折り曲げ角度が所望の値（本実施形態では直角（９０°））となる。

また、Ｖ字部８ａの角部８ｂには、Ｖ溝部５を形成する際に、角鋼管１が破断しないようにＲを付与することが好ましい。
溝部形成パンチ８の押込み量は、このときの押し込み深さは、一面１ａが他面１ｂに接する程度である。これにより、角鋼管１のそれぞれの面の破断が防止される。

まず、角鋼管１を２つの側面保持部７の間に配置する。
そして、溝部形成パンチ８のＶ字部８ａの角部８ｂを、中央線Ｍに当接させる。
次いで、溝部形成パンチ８に力を加え、角鋼管１の溝部形成予定箇所を、他面１ｂ側に押し込む。
このときの押し込み深さは、一面１ａが他面１ｂに接する程度である。
これにより、図３に示すように、角鋼管１の一面１ａが潰されて変形し、Ｖ字型の溝部５が形成される。
そして、溝部５を形成した後、溝部形成パンチ８を、角鋼管１の一面１ａから離間させる。

なお、本実施形態では、角鋼管１を略直角に折り曲げたＬ字型角鋼管１Ａを製造するが、これに限定されない。Ｌ字型角鋼管１ＡのＬ部の角度は調整可能で、このＬ字の角度に合せて溝部形成パンチ８の角部８ｂの角度も調整可能である。

（折り曲げ工程）
折り曲げ工程は、図１（ｄ）に示すように、一面１ａにおける溝部５が形成された部分を挟んだ両側（一方１ａａと他方１ａｂ）が、互いに近づくように、角鋼管１を折り曲げる工程である。

折り曲げ工程を実現する具体的な折り曲げ装置（フォールド曲げ金型）１５の一例を図４に示す。ただし、角鋼管１を折り曲げる装置は、この装置に限定されるわけではない。
折り曲げ装置１５は、２枚の押えプレート９と、トップダイ１０と、ボトムダイ１１と、ベンドダイ１２と、ベンドパンチ１３とを備える。

押えプレート９は、角鋼管１の側面１ｃ，１ｄを押さえる板部材である。押えプレート９は２枚設けられており、互いの間に角鋼管１を挟み込んで側面１ｃ，１ｄを押さえ、角鋼管１が移動しないように保持する。図４において一方の押えプレート９は点線で示す。

トップダイ１０は、角鋼管１と略同じ幅で、角鋼管１の一面１ａにおける溝部５が設けられている部分を挟んだ一方１ａａを押さえるように配置される。

ボトムダイ１１は、角鋼管１と略同じ幅で、角鋼管１を挟んでトップダイ１０の反対側（角鋼管１の他面１ｂと接する側）に配置されている。

ベンドダイ１２は、角鋼管１と略同じ幅で、ボトムダイ１１に対して回転軸１４を中心として回転可能である。
ベンドダイ１２は、角鋼管１が折り曲げられる前の図４（ａ）の状態で、ボトムダイ１１と直線状に並んでいる。
ベンドダイ１２は、Ｌ字型角鋼管１Ａが製造された後の図４（ｂ）の状態で、回転軸１４を中心としてボトムダイ１１に対して略直角に傾いた状態となる。

ベンドパンチ１３は直方体で、図示しない進退機構に連結されている。角鋼管１が折り曲げられる前の図４（ａ）の状態において、進退方向と垂直な一面がベントダイ１２と当接している。

ベンドパンチ１３が図示しない進退機構により角鋼管１側に移動されると、ベンドダイ１２が押し上げられる。
そうすると、ベンドダイ１２は回転軸１４を中心として回転する。
この回転によって、角鋼管１における溝部５を挟んだ他方１ａｂの他面が押し上げられる。
これにより、角鋼管１の他方１ａｂが回転し、他方１ａｂの一面１ａ側がトップダイ１０の側面と当接する。また、ベンドパンチ１３の、進退方向と平行な面が、ベンドダイ１２と当接する。
なお、ベンドパンチ１３の押し上げ量を調整することによって、Ｌ字型角鋼管１ＡのＬ字の折り曲げ部Ａの曲げ角度の調整ができる。例えば図４（ｂ）の状態は、最大に押し上げた状態で、Ｌ字型角鋼管１Ａは９０°曲がっている。

図５は、本実施形態の製造方法の溝部形成工程により溝部５が形成された状態の角鋼管１の写真である。図６は、本実施形態の製造方法の折り曲げ工程により折り曲げられた後のＬ字型角鋼管１Ａの折り曲げ部Ａの写真である。

このように、本実施形態により製造されたＬ字型角鋼管１Ａは、角鋼管１の４側面を切り欠くことなく形成されている。
したがって強度低下を生じず、さらに折れ曲がることにより積層された部分は硬化するため、無溶接であるにもかかわらず強度が向上する。
また、側面の切断や溶接を行う必要がないため、高強度のＬ字型角鋼管１Ａを低コストで製造することができる。

なお、より高い剛性が必要な場合は、曲げ部あるいは折り込んだ両側面を溶接接合や接着剤で接合してもよい。

本実施形態の角鋼管１の折り曲げ方法は、図７（ａ）に示すように、さらに、１つの角鋼管１に対して折り曲げを２回実施することにより、２つの折り曲げ部Ｂを有する角鋼管１Ｂが低コストで安定的に製造可能である。
また、図７（ｂ）に示すように、１つの角鋼管１に折り曲げを３回実施することにより４つの折り曲げ部Ｃを有する四角形の角鋼管１Ｃが低コストで安定的に製造可能である。
したがって、本実施形態によると、高強度の家電の筺体やパレットの面材等の家電用部材、あるいはユニットバス用架台のフレーム等の住宅関連部材を低コストで提供することができる。

また、上述の座屈線形成装置２、溝部形成装置３および折り曲げ装置１５を備えるＬ字型角管の製造装置１００を用いることにより、角鋼管１の折り曲げを、高精度、円滑かつ安定的に行うことができる。
ただし、本発明は上述の折り曲げ装置による折り曲げに限定されず、これらの装置（金型）を用いずに形成しても良い。

１ 角鋼管
１Ａ Ｌ字型角鋼管
１ａ 一面
１ｂ 他面
１ｃ 側面
１ｄ 側面
２ 座屈線形成装置
３ 溝部形成装置
４ 座屈線
５ 溝部
６ 側面押圧パンチ
７ 側面保持部
８ 溝部形成パンチ
１５ 折り曲げ装置
１００ 製造装置
Ａ 折り曲げ部
Ｍ 溝部形成予定箇所の中央線

Claims (2)

1. 角管の側面を押圧して座屈線を設ける座屈線形成工程と、
   前記角管の一面を短手方向に沿って、該一面が前記他面に接する程度の押し込み深さに押圧して、Ｖ字状の溝部を形成する溝部形成工程と、
   前記角管を折り曲げる折り曲げ工程と、を含むＬ字型角管の製造方法。
2. 前記溝部形成工程は、前記溝部を、短手方向の全域に亘って前記一面が前記他面に接する程度の押し込み深さに形成する、
   請求項１に記載のＬ字型角管の製造方法。