JPH01205826A - 管状材の端部にフランジを形成する方法及びその装置 - Google Patents

管状材の端部にフランジを形成する方法及びその装置

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JPH01205826A
JPH01205826A JP63173849A JP17384988A JPH01205826A JP H01205826 A JPH01205826 A JP H01205826A JP 63173849 A JP63173849 A JP 63173849A JP 17384988 A JP17384988 A JP 17384988A JP H01205826 A JPH01205826 A JP H01205826A
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mandrel
throat
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は管状材の端部にフランジを形成する方法及びそ
の装置に関する。
[従来の技術及びその問題点] 所定のフランジ外側形状を有するバイス内に加工物が保
持された状態で、所定のフランジ内側形状となっている
ラムを用いて部材端部にラムフォーミング(rail 
 fOrllinQ )によってこの種のフランジを形
成することが知られている。しかしながら、この方法で
はラムと加工する管状材との間に過度に大きな摩擦力を
発生させ、このため管壁に亀裂を生じさせてしまう、こ
の摩擦力と管壁の亀裂の問題は潤滑剤の使用によってい
くらか軽減できるが、完全にはなくならない、更に、管
状材の管壁が充分に厚くなければ、バイスを用いて部材
をクランプし、軸方向推力に抗する充分なりランプ力を
部材を潰すことなく発生させるのは不可能か、あるいは
−しい、管状部材がいくらか直線的な形状の場合には、
この様に大きな締付は力とする必要はある程度軽減され
る。このような場合には、軸方向推力に抗するため、ラ
ムフォーミングすべき端部と反対側の端部に背面突き当
てを使用することができる。しかし、この方法は、複雑
、あるいは大きく湾曲している管状材には適用できない
最近では、出願人の米国特許第4567743号、19
86年2月4日、第4744237号、1988年5月
17日、及び第4759111号、1988年7月26
日に記載されている拡張技術を用いて、管状の材料から
、高強度、薄い管壁、且つ比較的軽量な箱形断面のフレ
ーム部材を形成することができるようになっている。こ
のような技術は、例えば乗用車、パン等の商用車用のフ
レームのように高強度、軽量のフレーム部材を簡単に製
造するについては非常に有用である。しかし、多くの場
合、フレーム構造を形成するため、管状のフレーム部材
の端部を横方向の部材の管壁に取付けることが要求され
、このような場合では、交差接合をするに利用されるよ
うに管状のフレーム材の端部にフランジを形成するのが
非常に有利である。従って、管状の部材にフランジを設
ける満足のゆく方法であって、公知の方法における上記
の問題点を除去あるいは軽減した方法が要望されている
。より詳細に言えば、標準化された寸法及び形状の薄壁
のフレーム部材について、その端部に精度良い寸法及び
位置でフランジを形成することができる方法であって、
これによりフランジが形成された端部を有する管状部材
が、非常に高度の寸法精度及び均一性をもって製造され
るものが要望されている。
[発明の概要] 本発明による新規な方法は、加工物である管状材を通す
喉部を有するダイと、横方向に拡張、収縮可能なマンド
レルとを用いている。加工物はダイの中に置かれており
、マンドレルは一対の頬部片と、これらの間を分離する
ためこれらの間に配された反作用手段とを有している。
マンドレルは、収縮状態で、加工物の一端部に入れられ
て、頬部片がこれらの間に配された反作用手段の作用に
より拡げられる。これにより、加工物の側壁が横方向に
外側に広げられて、ダイを通る喉部の端部の各々の側に
横方向に延びているこれに対する当接面に重なる。それ
から頬部片は共に縦方向に内方に向けて駆動され、加工
物の広げられた各側壁の部分をそれぞれの当接面に対し
てコイニングし、これによってフランジ部分が形成され
る。その後、マンドレルは加工物から引き抜かれて、加
工物がダイから取り出される。
拡張工程の際に加工物に印加される力は側部で均衡して
おり、全体として加工物のほぼ横方向に作用しているの
で、加工物にきついクランプ圧を掛ける必要はない、ま
た、頬部片と加工物との間の摩擦力は比較的小さく、従
って潤滑剤は不要である。コイニング工程において生ず
る軸方向推力は、横方向に延びるダイの当接面によって
吸収され、加工物に印加される力は殆どなく、加工物が
ダイに対して動いてしまう問題が解消されるか、あるい
は大きく減ぜられる。コイニング工程において、頬部片
とダイの当接面との間で加工物は高精度且つ高い均一性
をもってフランジが形成される。管状の加工物が標準の
寸法及び形状の場合、この方法では加工物のダイに対す
る位置を正確に位置決めでき、精度の高い寸法および正
確な位置で、加工物の端部にフランジを形成できる。
本発明はまた、上述した方法を実施するのに特に適した
新規な装置をも提供している0本発明のこの例では、管
状の加工物の端部にフランジを形成する装置が提供され
、この装置はダイと、ダイを取付けるメインフレームと
、ダイに対して往復運動可能に縦方向にメインフレーム
に取付けられたサブフレームと、サブフレームに枢支さ
れて接続された一対の頬部片と、顔部片間で往復可能に
してサブフレームに取付けられたくさび部材と、サブフ
レームをネインフレームに対して縦方向に駆動する手段
と、頬部片の間でくさび部材を縦方向に駆動する手段で
あって、くさび部材が頬部片に対して縦方向に延びるこ
とで頬部片を分離可能な手段とを備え、ダイはこれを通
る喉部を有し、喉部はその一端が喉部の各々側で横方向
に延びるダイの当接面に接続している。
[実施例] 第1a図には、加工しようとする材料、つまりその端部
にフランジを形成しようとする管状材11が示されてい
る。この様な管状材である管11は、例えば本出願の出
願人による上述した米国特許第4567743号、第4
744237号および第4759111号に記載された
方法で製造することができる。好ましくは、管はその端
部に、幅について傾斜している傾斜部13を介して管の
残りの部分11aに繋がっている比較的幅広い拡@端部
12が形成されている。この傾斜部13は、加工する管
がダイ14内に収容されている際に、第2a図に示すよ
うに管11に伝わる軸方向推力に抗するのに寄与するが
、この方法は一定の断面を有する管にも用いることがで
きる。管11の断面の幅(第1a図の紙面の平面に垂直
な平面について)は、便宜的に一定であってもよい、管
はおおむね矩形で丸められた隅部を有する断面に形成さ
れている。
管11は第2図に示すようにダイ14内に置かれている
。好適には、ダイ14は組合わせダイであり、好ましく
は2つのダイ部分からなる。第2b図はこのダイの上方
部分14aを示しており、下方部分(図示しない)はこ
れの鏡像をなすように対称をなしている。ダイ14は喉
部つまり開口部16を有しており、これは一定の断面を
有する内方の部分16aと、ダイ部分が合わされて閉じ
られて、2つのダイ部分が端面で接して保持されるよう
に小さなりラン1圧がかけられている場合に、管11の
残りの部分11aと傾斜部16bとで管がクランプされ
るような寸法であるテーパーのついた断面を有する部分
16bとを備えている。
組み合せダイの使用には、加工物の位置決め、クランプ
およびそれに続く取出しを容易にする利点がある。しか
しながら、フランジが形成された端部と管の残りの部分
を縦方向にダイから引き抜くことができるような、加工
物が線形で複雑でない形状であったり、フレア加工され
ていて一端部のみにフランジを形成するような場合には
、単体のダイを使用できることは明らかである。このよ
うな単体のダイは例えば傾斜した喉部を備えており、テ
ーパーのついた加工物がこのダイの喉部ににひきこまれ
て、引張りによりここで安定的に保持され、フランジが
形成された後にこの喉部から引き出される。
図示されている例では、喉部16bは各側で、加工物1
1及びダイの喉部16の縦方向の軸線を横切って延びる
ダイの当接面16cに繋がっている。これらの当接面1
6cは、加工物11のフランク面に沿って当接面16c
と同じ面に延びている狭い側方部分16dとともに、ダ
イ14の外端面において全体でカップ状をなす溝17の
底面を規定する。溝17の端部側面17aは切込まれて
おり、比較的狭い開口17bに向けて外方にテーパがつ
いている。ダイの渭17のフランク面17Cは底面16
c及び16dに対して垂直に延びており、これらのフラ
ンク面17cの間で開口を規定し、その断面は幅が、例
えば2ないし5%加工物の幅より大きい、ダイ14のキ
ャビティの隅部は、第2a図及び第2b図に部分的に示
されているように丸められている。
フランジの形成には拡張可能なマンドレルが使用され、
このマンドレルは対称な一対の頬部片18を備えており
、マンドレルの軸部は第1図ないし第8図には示されて
いない支持体に取付け、例えば枢支されており、これら
2つの頬部片18は離間するように付勢されることがで
きる。各頬部片18の横方向の外側面は、18a/)部
分でダイの溝の切込み17aにほぼ一致するようにして
外側に突出している。各頬部片18のフランク面18b
(第2a図における紙面の平面と平行な側面)は平坦で
あり、マンドレルが加工物に圧入される際には、加工物
11に締りばめとなって、加工物のフランク面19を拡
張して、ダイの清17のフランク面17c間で規定され
る開口の幅にびっなりと一致するような寸法となってい
る。これにより加工物のフランク面は所定幅に形成され
、加工物のフランク面の基部に段付面19が設けられ、
且つ加工物のフランク面が、ひき続いての拡張つまりフ
ランジ形成工程中に内方に収縮するのが避けられる。第
2b図は、拡張工程の中間段階でのバルジ加工、つまり
拡張されたフランジを示している、マンドレルが加工物
内に挿入された際には、フランク面19はマンドレルの
断面の全長について外側に広げられている。
頬部片18を側方に離間させるについて、頬部片18間
における横方向の反力を生じさせる手段が設けられてい
る。このような手段は、例えば頬部片18間に作用する
圧力シリンダ/ピストン装置を備えたものでもよいが、
好ましくは図示される様に、各頬部片18の傾斜した内
側面に対して作用する前方に向けて傾斜した側面を有す
るくさび部材であって、縦方向の駆動手段(第1図ない
し第8図には図示されていない)により頬部片に対して
往復移動可能できるくさび部材21を備えている。
第2a図から明らかなように、マンドレルはその引込み
状態、つまりくさび部材21が頬部片18に対して引込
まれた位置にある状態で挿入され、そののち、加工物の
フランク面19が各頬部片の突出している外側面18a
が横方向について切込み部分17aに揃うまで外側に拡
張、つまり修正される。
くさび部材21は、この後、第3図に示す様に頬部片1
8に対して拡張されて、加工物の拡幅端部12の対向す
る端部12bが、切込み部分17aの内表面に接するま
で外側に広げられる。これにより加工物には、第3b図
に示す様に、中間の比較的幅広い拡幅部分12bと、当
接面16cの内側の隅部にわたって横方向に延びる内方
部分12cと、比較的に狭い端面に向けて外側に傾斜し
ている外方部分12dとが形成かれる。
頬部片18は、この後、くさび部材17とともに内方に
移動され、加工物の横方向に延びる部分12cが、前向
きに対向している頬部片18の端面と当接面16cとの
間で、コイニング又はスタンプ加工される。
このコイニング加工は、横方向に延びる部分12Cを当
接面16cに抗して平坦化し、加工物に、その残りの部
分に対して正確に位置決めされ、且つ正確な寸法となっ
て、横方向に延びるフランジ部分12eを形成する。
マンドレルは、頬部片18に対してくさび部材を引込む
ことにより、また外方部分12dにより規定される狭い
外側開口を介してマンドレルを引込むことにより、引込
み状態とされる。
組合わせダイが開けられ、これによりフランジが形成さ
れた加工物を取出すことができる。
第2a図に示す様に、マンドレルを加工物に圧入する工
程では、管壁のフランク面は僅かに拡張され、且つ小さ
な軸方向のスラスト力が加工物に印加されるだけであり
、従って加工物を安定して定位1に保持するためにダイ
14により加工物の傾斜部13及び主要部11aへ加え
られる必要のあるクランプ圧力は小さなものである。第
3a図に示す横方向への拡張工程の際には、加工物に軸
方向推力を掛けることなく、側部への均衡した運動とな
って、拡張加工、つまり側部の拡張がなされる。第4a
図に示すコイニング加工は軸方向推力を生じさせる。し
かしながら、軸方向の力は当接面16cの内側の隅部で
吸収され、加工物とダイ14の間にはずベリは生じない
、従って、マンドレル片18、加工物11及びダイ14
の間に印加される摩擦力は小さく、加工物11をダイ1
4内に安定に保持するについて軽いクランプ力のみが必
要とされる。
上記の工程は、大きなりランプ圧を必要とせず、あるい
は潤滑剤を必要とせずに、標準化された管状の加工物の
端部に正確に1つ均一にフランジを形成するのが簡単に
できる様にし、また比較的薄壁の軽量の管状部材に用い
ることができることは認識されるであろう。
加工物が比較的幅広い拡張端部12を備えており、端部
12dが比較的狭く残して拡張端部12の中央部が広げ
られている第1a図ないし第4a図に示された装置の他
の利点は、この装置の使用により加工物の側壁が比較的
広く拡張され、従って、加工前の管のエツジを研磨加工
する必要なくして、フランジ面12に対して比較的大き
な横方向面積を取ることができることである。加工する
材料の管は、しばしば、例えば金のこ切断の結果により
でこぼこのエツジを有していることがあり、またエツジ
が広い面積に拡張されている場合には、エツジにおける
不連続が、応力集中を増大させて、破壊つまりフランジ
加工される加工物の領域に伝わるクラブキングの危険を
増大させる。加工物に比較的狭い端部12dを残したこ
とで、加工物のエツジへ作用する応力を軽減して、エツ
ジを前加工として研磨することなく比較的大きな拡張を
可能にしている。
第5a図ないし第8a図は、比較的少ない横方向の拡張
範囲が求められているか、あるいは加工物のエツジが応
力集中を避けるなめに研磨されている場合に用いられる
同様の方法を示している。
第1a図ないし第4a図を参照して上述したものに類似
している部分は、100を加えた同様の参照番号によっ
て示されている。
この場合の加工物111は、比較的短い端部112を有
し、ダイ114内に位置している。このダイ114はそ
の外側の端面に当接面116Cを有している。フランジ
の形成方法は第1a図ないし第4a図を参照して上述し
たものと同様である。
真直ぐなままである加工物の側壁のフランク面部分11
9は、所望であればこれらをトリミングする代わりに側
部を外方に曲げ加工して、112e及び119aの部分
と同一平面内のフランジを形成してもよい。
第9図は上述した方法を実施するに特に適したフランジ
形成機、つまりフランジ形成装置を示している。
この装置は、据付けのベツド、つまりフレーム130を
備えており、フレーム130上には、直立する支持体1
31と、例えば第2b図に示されたダイと同じ組み合せ
ダイの半分のダイ部分14aとが取付けられている。
これに対向するダイの可動側の半分(図示しない)は、
水平方向にダイ部分14aに向けて、これとフレーム1
30との間に作用する押圧ピストン/シリンダ装置等よ
り付勢されている。支持体131には、支柱132と、
透孔を有するエンドプレート133とを含む延長部分が
固着されている。押圧シリンダ136は、サブフレーム
部材137を縦方向に往復させる機能を有している。サ
ブフレーム部材137は支持体132の開口部139内
で往復運動するとともに、ピストンロッド141に接続
されている。このピストンロッド141はシリンダ13
6内で作動し、その他端が支柱143を介してサブフレ
ーム部材137に接続されている横プレート142に接
続されている。
頬部片18は枢支収容部144でサブフレーム部材13
7に枢支されている。
圧力シリンダ146はサブフレーム部材137に取着さ
れており、そのピストンはくさび部材21に接続されて
いる。
サブフレーム部材137はカラー147を有しており、
第9図から明らかなように停止部材が延長位置にある際
には、このカラー147には停止部材が係合して、サブ
フレーム部材の内方への動きを制限する。停止部材14
8は、圧力シリンダ149内で動作するピストンに接続
されており、この圧力シリンダは停止部材148を伸延
させ、あるいはこれを引込んでカラー147と係合しな
い様に作動される。
使用に際しては、加工物11は第9図に示す様に組合わ
せダイ14の喉部内に位置するように置かれる。ダイ1
4は、サブフレーム部材137が前進運動をなしてカラ
ー137が停止部材148に接する制限位置で、頬部片
がダイ14の喉部の溝部分17に揃えられて、僅かにダ
イの当接面16Cの後方に位置するように配されている
ピストン141が延ばされて第9図に示すように頬部片
18を加工物11に押込み、それから別のピストン、つ
まりくさび部材21が延びて頬部片18間を離して管1
1の側壁を側方に拡張する。
部材148が引込まれて、ピストン141が更に延びて
加工物の拡張部分を、頬部片18で当接面16cに抗し
てコイニングする。その際、ピストンつまりくさび部材
21は、引込まれて頬部片18が内方に戻れる様にして
いてもよく、そしてピストン141が引込まれてサブフ
レーム部材137を頬部片18及びくさび部材21共に
加工物11から戻す0組合わせダイ14が開けられて、
フランジ加工された加工物が取り出される。ピストンつ
まり停止部材148はその後第9図の位置に延ばされ、
新しい加工物がダイ14内の所定位置に置かれてダイ1
4が閉じられる。そして、上述した作業サイクルが繰返
される。
【図面の簡単な説明】
第1a図ないし第4a図は本発明によるフランジを形成
する方法を実施する場合の連続的な工程を示す部分的な
概略側面図、第1b図ないし第4b図は、それぞれ第1
a図ないし第4a図に対応する本発明による方法の連続
的な工程段階での管状材の端部を示す正面図、第5aな
いし第8a図は、第1a図ないし第4a図に対応してお
り、より小さな横断面のフランジを形成するのに適した
方法を示しており、第5b図ないし第8b図は、第1b
図ないし第4b図に対応した本発明による方法の連続的
な工程における加工物を示す図であり、第9図は本発明
によるフランジ形成方法を実施するのに特に適した装置
についての部分的に断面した概略的な側面図。 11・・・管状材、14・・・ダイ、16・・・喉部、
16C・・・当接面、17・・・清、18・・・頬部片
、21・・・くさび部材。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 FIG、6a FIG、5b       FIG、6bFIG、7a
          FIG、8aFIG、7b   
      FIG、8b手続補正歯(方式) 平成元年2月17日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 特願昭83−173849号 2、発明の名称 管状材の端部にフランジを形成する方法及びその装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 ティーアイ・カナダ・インコーホレーテッド4、
代理人 住所 東京都千代田区霞が関3丁目7番2号〒100 
 電話03(502)3181  (大代表)5、補正
命令の日付 昭和63年9月27日 6、補正の対象 適正な願書(代表者の氏名)、委任状およびその訳文、
7、補正の内容 (1)明細書中、第23頁第7行目乃至第20行目に、
「第1a図ないし第4a図は・・・・・・概略的な側面
図。」とあるを下記の通り訂正する。 記

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、管状材の端部にフランジを形成する方法において、 喉部(16a)を有するダイ(14)であって、喉部(
    16a)はダイを通り、喉部(16a)の一端部がその
    各々の側に延びる当接面(16c)に繋がっているダイ
    を準備する工程と、管状材(11)を、喉部を通って管
    状材(11)の端部が当接面付近に延びるように配置す
    る工程と、側方に分離可能な一対の頬部片で、各々がそ
    れぞれの当接面(16c)に重なる一まで移動可能な頬
    部片を有する横方向に拡張可能なマンドレル(18)、
    及び頬部片間に作用して前記頬部片を側方に分離する手
    段(21)を用意する工程と、収縮状態のマンドレルを
    管状材(11)の端部に挿入する工程と、 前記反作用手段を作動して、頬部片(18)を離すこと
    によりマンドレルを拡張し、管状材の側壁を横方向に外
    側に広げて当接面(16c)に重ねる工程と、 頬部片を拡張した状態で共に縦方向に内方に駆動して、
    拡張された各側壁の部分を、各頬部片(18)の端面と
    それぞれの当接面(16c)との間でコイニングして、
    管状材の各側にフランジ部分(12c)を設ける工程と
    、 マンドレル(18)を管状材(11)から引込む工程と
    、 フランジが形成された管状材(11)をダイ(14)か
    ら取出す工程とを備えてなることを特徴とする管状材の
    端部にフランジを形成する方法。 2、前記ダイ(14)はその中にカップ状の開口部分(
    17)を有しており、開口部分(17)はダイ(14)
    の外側の端面と前記当接面を構成している底面(16c
    、16d)との間に延びる側壁(17a)を備えている
    ことを特徴とする請求項第1項に記載の方法。 3、各頬部片(18)は外側部に外方に突出する端面を
    有し、カップ状の開口部分(17)の側壁(17a)は
    、この外方に突出する端面に対応して切込まれており、
    これにより管状材(11)の側壁(12b)はマンドレ
    ルが側方に拡張される際に管状材の隣接端部(12)に
    対して外側方に拡張され、また、前記ダイ(14)は拡
    張されてフランジが形成された管状材を取出せる様に開
    くことができる組合せダイであることを特徴とする請求
    項第2項に記載の方法。 4、管状材(11)及びダイの各喉部(16b)は、前
    記端部(12)及び前記当接面(16c)からそれぞれ
    傾斜して繋がっていることを特徴とする請求項第1項な
    いし第3項のいずれか一項に記載の方法。 5、前記反作用手段(21)は、頬部片(18)に対し
    て往復運動が可能な、前方に向けてテーパーがついてい
    るくさび部材(21)を備えていることを特徴とする請
    求項第1項ないし第4項のいずれか1項に記載の方法。 6、前記頬部片(18)および前記ダイ(14)は、頬
    部片が分離する方向に平行にして縦方向に延びるフラン
    ク面(18b、17c)を備えており、前記頬部片と前
    記ダイの前記フランク面(18bおよび17c)は協働
    して、収縮状態にあるマンドレル(18)を管状材(1
    1)の端部に挿入することにより管状材(11)の側壁
    のフランク面部分(19)を小さな所定範囲だけ外方に
    拡張することを特徴とする請求項第1項ないし第5項の
    いずれか1項に記載の方法。 7、管状材の端部にフランジを形成する装置において、 ダイ(14)と、ダイを取付けるメインフレーム(13
    0)と、ダイ(14)に対して往復運動可能に縦方向に
    メインフレーム(130)に取付けられたサブフレーム
    (137)と、サブフレーム(137)に枢支されて接
    続された一対の頬部片(18)と、頬部片(18)間で
    往復可能にしてサブフレーム(137)に取付けられた
    くさび部材(21)と、頬部片(18)の間でくさび部
    材を縦方向に駆動する手段(146)であって、くさび
    部材(146)が頬部片(18)に対して縦方向に延び
    ることで頬部片(18)を分離可能な手段(146)と
    、分離された頬部片(18)を縦方向に当接面(16c
    )に向けて駆動する手段とを備えており、ダイはこれを
    通る喉部を有し、喉部はその一端が喉部の各々側で横方
    向に延びるダイの当接面に接続していることを特徴とす
    る管状材の端部にフランジを形成する装置。 8、サブフレーム(137)の突当面(147)、及び
    メインフレーム(130)に接続されているとともに、
    突当面(147)と係合して、サブフレーム(137)
    がメインフレーム(130)に対して停止点を越えて縦
    方向に延びるのを阻止する位置と突当面を離してこのよ
    うな動きを可能とする位置との間で移動可能な停止部材
    (148)を特徴とする請求項第7項に記載の装置。
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