JPH11244936A - 両端に圧入用面取り部を有する短管の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧入用面取りのテーパー面がある短管をフ
ープ材より製造する製造法 【構成】 フープ材１Ａをアンコイラー１にセットし、
レベラーを通してコイルの応力除去を行い、フープ材１
Ａの幅部の上面、或いは下面の何れかの面に圧入用面取
りに相当するテーパー面を塑性変形２ａ１し、当該塑性
変形個所の余剰部分を、短管の径方向の仕込み長さより
未幅決め部２ｂ２、２ｃ２を残した長さ２ｂ１で切欠き
カットし、更に当該仕込み長さで切断してブランク２Ａ
を造り、次にテーパーの直角方向を円筒体に曲げ成形３
ａし、前記未幅決め部２ｂ２、２ｃ２を冶具で挟さんで
位置決めして、突き合わせ個所をレーザー溶接し、その
レーザー溶接のビード部の仕上げを行い、次に前記未幅
決め部２ｂ２、２ｃ２を円筒体の端面７ａ２ｂに合致す
るようにプレスカットしてから、内外を洗浄して端面部
と円筒部を型で矯正加工して完成する一連の製造法の構
成によりフープ材より短管を製造する製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車部品に於いて、両
端の外径或いは内径に圧入用面取りテーパーを有する短
管部品で、圧入により構成される部品の製造法に係わ
り、フープ材から直接、塑性加工とレーザー溶接などの
利用により成す安価な短管の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４で示す適用例の如き短管５０ａ、５
０ｂで図５に示すような外径或いは内径の何れかの一方
の両端に圧入用面取り面のテーパーを有する部品の製造
法としては、一般に伸管加工を施した鋼管を機械加工で
所定の長さに切断し、両端部の端面の仕上げ加工とその
外径部，或いは内径部に上記の面取り加工を施してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の製造法に於いて
は、フープ材より造管、伸管、切断、両端面及び面取り
加工と、それぞれ独立した加工工程で、設備投資額が大
きい所は、専門業種で分担しているので素材から一貫し
て看ることはなかった。関心事の一つとして、例えば歩
留まりロスについて看ると、造管では、段取り替え時の
未溶接部分、溶接によるビード部の盛り上がり部分、伸
管時のチャッキング部分、機械加工での定寸切断時の切
断幅、残材、端面の仕上げ代、面取り部分など、フープ
材から完成部品に至るまでの材料ロスの項目が多いこ
と、又、バッチ生産による中間在庫を要すること、係る
生産設備が高価であること、などにより、フープ材より
もっと簡単で安価にできる製造法はないかと考えてい
た。

【０００４】又鋼管より成す圧入部品としての機能を考
えると、鋼管はフープ材を連続的に造管することからフ
ープ材の圧延方向（材料内部のファイバーフロー）は管
の長手方向であり、相手部品に圧入した時、当該部品に
加わる圧縮力の方向は直角方向である。当該ファイバー
フローの特性を生かすため、挿入後の圧縮方向と同一方
向にして圧縮の耐力を上げ信頼性の向上、或いは軽量化
が出来ないかと考えた。

【０００５】以上の観点に立って前述の如く外径或いは
内径の何れかの端部に圧入用面取りのテーパー面があ
り、他のコーナーにはバリのない短管をフープ材より切
粉レスで製造できるラインを安価な設備投資でできない
か考えると、圧入用面取りのテーパー面の成形法、フー
プ材より成すブランクを円筒体に成形するとその突き合
わせ部は外開きのＶミゾになって当該個所をレーザー溶
接するとそのビード部は減肉すること。及びレーザー溶
接機の溶接に於いては被溶接部と、レーザートーチとの
位置ズレ許容範囲が少ないことから、当該個所の位置決
め方法、及びレーザー溶接機の溶接時の始点、終点での
溶け込みによる欠肉の対応、材料のファイバーフローの
向きを考慮した工程編成などの課題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の第１の特徴は、短管の周方向をフープ材の圧延
方向に合わせ短管の全長はフープ幅の方向で決めるよう
にし、第２の特徴は、圧入用面取りのテーパー面は、予
め定められた幅のフープ材の両端部を短管の面取りに相
当するテーパー面にした板状の型で塑性変形し、その余
剰部分を短管の仕込み長さの両端部に未幅決め部を残し
てカットし、更に仕込み長さでカットして、ブランクと
し、第３の特徴は、円筒体に曲げ成形した時、突き合わ
せ面が外開きのＶミゾにならないように、テーパー面の
直角方向を円筒体に曲げ成形する前に、前記ブランクの
端面に曲げ応力の影響がないように端面より離間した所
を予備ベンドし、中間曲げ後、更に円筒体に成形した
時、その端面同士が直角に突き合わさるようにする。

【０００７】第４の特徴は、溶接個所の位置決めと、溶
接の始点、終点の溶欠部分の除去について、前記の如
く、フープ材の幅の上面、或いは下面の何れかの面に圧
入用テーパー面を塑性変形し、その成形部の余剰部分を
短管の全長の幅でカットし、このカットでテーパーの成
形面の直角方向の両端部に未幅決め部分を残すと、円筒
体に曲げ成形した時、突き合わせ部の両端に未幅決め部
が来て、当該未幅決め部を挟むように治具でクランプす
ることにより自動的に被溶接部分の位置を決めることが
でき、又溶接時の始点、終点の溶欠部は未幅決め部が短
管の全長より出っ張ているので当該出っ張り個所に発生
させ、当該未幅決め部をプレスカットすることにより溶
接時の始点、終点の溶欠部を除去することができる。

【０００８】

【作用】上記の課題の解消により、従来技術の造伸管し
た鋼管を切断、面取りする製造法に比べ、本発明の製造
法の構成で、圧入用面取りテーパーを有する短管を歩留
まりロスが少なく製造でき、又其々の工程の加工法に相
応しい加工設備を配置すれば、大型設備によらず少スペ
ースで、しかも小額投資で製造ラインの構築ができる。

【０００９】又圧入特性上の利点として鋼管の真円度が
劣る場合、その端面に切削加工で面取り加工を行うと、
その切削面との境界線が蛇行する。圧入初期ではこの蛇
行部が相手の受入部に均一に当たらず、部分的に接触し
たところに極圧が発生してカジリ易い。板材の時に短管
の面取り面に相当するテーパー面にした板状の型で塑性
変形するので、円筒体に曲げ成形した時には蛇行するこ
とがないのでカジリの発生の軽減が期待できる。更にフ
ープ材の圧延方向と短管の周方向を同一方向にすること
による圧縮の耐力向上の期待ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明の製造法を構成したフープ材か
ら完成品に至る製造ラインを示した概要図で、図の上記
に工順と加工工程を数字で示した。本発明は前記で述べ
た狙いの材料特性を最大限生かすべくフープ材を使用
し、圧延方向が短管の周方向に合致するように工程編成
した。第１工程は、予め定められた幅のフープ材をアン
コイラーにセットし、レベラーを通してコイルの残留応
力を除去し、第２工程に於いては、フープ材の両側に、
短管の圧入用面取り面に相当するテーパー面を設けた板
状の型、或いはテーパー角度のある段付きロールでフー
プの両側部分を塑性変形し、当該塑性変形個所を短管の
仕込み長さの両端部分に未幅決め部分を残してカット
し、前記短管の径方向の仕込み長さに切断してブランク
とする。

【００１１】当該ブランクを第３工程で、ベンド型で予
備成形して円筒体にし、第４工程では円筒体の突き合わ
せ部をレーザー溶接し、第５工程では外径部、第６工程
では内径部のビード部分のスパッターなどを研磨除去
し、第７工程では前記未幅決め部をカットして、第８工
程ではレーザー溶接時に発生した、スパッターなどを洗
浄除去して、第９工程に於いて、円筒部と前記テーパー
部及び端面部に矯正加工を施して完了する。

【００１２】次に、各工程毎の実施例について説明す
る。図２は前記第２工程の実施例を示した図である。２
ａステージで、前記短管の圧入用面取りテーパー角度１
５゜〜２０゜のテーパーに相当するテーパー面にした板
状の型２ａ１１、２ａ１２でフープ材１Ａの両側部に所
定の幅で塑性変形し、２ｂステージで当該塑性変形個所
の余剰部分を短管の径方向の仕込み長さの両端部分に板
厚の３〜５倍の未幅決め部分２ｂ２、２ｃ２を残し、し
かも短管の全長に等しい幅で塑性変形個所の余剰部分を
切欠きカット型２ｂ２１、２ｂ２２でカットし、２ｃス
テージでは切断型２ｃ３１、２ｃ３４で短管の径方向の
仕込み長さの所２ｃ１で切断して、ブランク２Ａとす
る。

【００１３】尚、当該仕込み長さの２ｃ１の切断でせん
断面に比較して破断面が大きいと円筒体にした時の突き
合わせ部の間隙が大きく溶接した時、引けが大きくなる
ので破断面は極力小さくする必要がある。従って型の切
刃部分にはパットを使用して材料が動かないように拘束
し、又型のクリアランスは板厚の２％以下とした。

【００１４】図３は第２工程で述べた如く、フープ材の
両幅部を塑性成形し、ブランク２Ａにしてから、円筒体
に曲げ成形し、溶接、仕上げ加工の実施例を示した。第
３工程の曲げ成形工程では前記の如く、突き合わせ部に
間隙がなく、しかも外開きのＶミゾがないようにしなけ
ればならないので、ブランク２Ａの両端の予備ベンドス
テージ３−１で、円筒体に曲げ成形した時の突き合わせ
面に、ベンド型の曲げ曲率の内外径の周長差による歪み
が生じないように端部より板厚の３〜５倍程度の未成形
部分３ａ１を設け、当該未成形個所を避けて予備ベンド
し、次に中間曲げ成形ステージ３−２で中間曲げし、更
に円筒体成形ステージ３−３で円筒体３ａに成形した。

【００１５】第４工程では前記円筒体３ａの突き合わせ
部３ａ２をレーザー溶接する工程であり、当該工程では
被溶接部とレーザートーチ４ａ１との相対的位置精度を
板厚の１０％以下にすることが望ましいので、その対策
として、前記第２工程のブランク２Ａに設けた未幅決め
部分２ｂ２、２ｃ２が、テーパー面の直角方向を円筒体
に曲げ成形するとその突き合わせ部３ａ２の両端に来る
ので、当該未幅決め部分２ｂ２、２ｃ２の両端面を挟む
ように冶具４ａ３でクランプすると共に、前記被溶接部
の間隙を無くすために円筒部分も冶具４ａ２でクランプ
して位置決めした。当該クランプ状態を４ａ３ａに示し
た。

【００１６】第５、第６工程に於いては、外周、内周面
のレーザー溶接で発生したスパッターやバリの除去、或
いはビード部と母材部との境の部分をサンドペーパーホ
イル５ａ１、６ａ１などで研磨仕上げした。当該研磨仕
上げ工程の円筒体４ａ、５ａのセットの方法は第４工程
のクランプの方法と同じで円筒部分は冶具５ａ２、６ａ
２で、又前記未幅決め部２ｂ２、２ｃ２は両サイドに設
けた位置決め冶具５ａ３、６ａ３で同時にクランプし
た。

【００１７】第７工程は前記未幅決め部２ｂ２、２ｃ２
をプレスカットして除去する。当該未幅決め部２ｂ２、
２ｃ２のカットは第２工程の幅決めの切欠きカット部２
ｂ１のせん断面と一直線上に切断することが望ましく、
そのために円筒体６ａの内径をガイドする部分７ａ２ａ
と円筒体６ａの端面を突き当てるスットパー面７ａ２ｂ
があり、その同一面上にカット用ダイス７ａ２の切り刃
部７ａ２ｃを設け、当該カット用ダイス７ａ２に対応し
てパンチ７ａ１を設けた。

【００１８】又第５工程に於けるビード部の仕上げで、
前記未幅決め部分はテーパーになっているので、サンド
ペーパーホイル５ａ１による仕上げで完全に除去するこ
とはむずかしいことから、当該ビード部の突起部は未幅
決め部の切断パンチ７ａ１の側面に前記テーパー角度に
相当するテーパー矯正面７ａ１ａを設け、パンチ７ａ１
が降下して未幅決め部をカットし、更に降下して前記テ
ーパー面をパンチのテーパー矯正面７ａ１ａで圧縮矯正
する。上記ダイス７ａ２とパンチ７ａ１を一対として構
成し、円筒体６ａの左右に対向に配置し、左右より円筒
体を挟むように押さえてから未幅決め部をプレスカット
した。

【００１９】第８工程では前記レーザー溶接時のスパッ
ターなどの除去を行い、次工程の矯正加工でゴミ、異物
の噛み込みなどにより製品に傷が発生するのを予防し
た。

【００２０】第９工程は製品の使用目的や要求される精
度の度合いにより実施の可否が決められるが、図４に示
すような製品として使用される部品については、成形型
に短管をセットし充填剤を充填した時、短管と型との間
隙より充填剤がリークすることは困るので、端面付近の
精度の更なる確保が必要である。従って、円筒部と前記
面取りのテーパー部は上型９ａ１，下型９ａ２で拘束ク
ランプし、左右の端面、及び内側の端面部は内径をガイ
ドする部分と、そのガイド部９ａ３ａと成形面９ａ３ｂ
とがＲ面で結ばれている型９ａ３を左右に対向して配置
し、端面部を圧縮矯正して平坦面を確保した。

【００２１】

【発明の効果】前記の如く、両端に面取りテーパー面を
有する短管を鋼管より造ることは、各加工工程の業種に
依存し、それぞれの加工業種を問わず全体の工程で比較
すれば、本発明の各加工工程を連結化して連続的にフー
プ材より製造する一連の加工ラインによれば、中間歩留
まりロスの削減、中間在庫の解消、生産設備の小額化、
少スペース化が実現でき、生産効率上、又加工経済上有
利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を構成した製造ラインの概要図

【図２】 圧入用面取りの成形とブランキング工程の実
施例の説明図

【図３】 円筒体成形と仕上げ工程の実施例の説明図

【図４】 本発明による製造部品の適用例を示した図

【図５】 圧入部品の面取りテーパーの形状図

【符号の説明図】

１ アンコイラー ２ 面取りテーパー面の塑性変形工程 ３ 曲げ成形工程 ４ レーザー溶接工程 ５、６ 外径、内径のビード部の仕上げ工程 ７ 未幅決め部のカット工程 ８ 洗浄工程 ９ 矯正工程 ２ａ 面取りテーパー成形ステージ ２ｂ 幅決めカットステージ ２ｃ ブランキングステージ １Ａ フープ材 ２ａ１ 面取りテーパー塑性変形面 ２ｂ１ 幅決めカット部 ２ｂ１ａ 未幅決めの内側カット面 ２ｃ１ 切断部 ２ｂ２、２ｃ２ 未幅決め部分 ２Ａ ブランク ３ａ〜９ａ各工程の製品形状（円筒体） ３−１、３−２、３−３ 円筒体成形ステージ、予備成
形、曲げ成形、円筒体成形 ３ａ１ 予備ベンドの未成形範囲 ３ａ２ 突き合わせ部 ４ａ１ レーザートーチ ５ａ１、６ａ１ ビード部の仕上げ用サンドペーパーホ
イル ７ａ１、７ａ２ 未幅決め部カット用パンチ、ダイス ７ａ１ａ、テーパー部の矯正面 ９ａ１、９ａ２、９ａ３ 上型、下型、端面矯正型 ５０ａ、５０ｂ アウターカラー、インナーカラー（短
管） ５０ａ１、５０ａ２ 外径、内径の面取りテーパー形状

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の寸法の板材を両端開放の円筒体に成
   形し、突き合わせ部を溶接して短管にする製造法に於い
   て、フープ材の幅の上面、或いは下面の何れかの面に圧
   入用面取りに相当するテーパー面を塑性変形し、当該塑
   性変形個所の余剰部分を、短管の径方向の仕込み長さの
   両端に未幅決め部分を残して幅決めカットし、更に仕込
   み長さにカットしてブランクとし、当該ブランクをテー
   パー面の直角方向に曲げ成形して円筒体にし、突き合わ
   せ部の両端の未幅決め部を挟んで溶接部の位置を決め、
   当該溶接部をレーザー溶接機により溶接して両端開放の
   短管にすることを特徴とする製造法。
2. 【請求項２】前記円筒体の曲げ成形工程は予備ベンドス
   テージを含み、当該予備ベンドステージで、前記仕込み
   長さ方向の両端部に未曲げ成形部分を残して予備成形
   し、次に曲げ成形ステージで曲げ成形し、更に次のステ
   ージで円筒体に成形することを特徴とする請求項１の短
   管の製造法。
3. 【請求項３】前記未幅決め部分の除去のカット用パンチ
   に、前記塑性変形のテーパー面を矯正するテーパー面が
   あり、当該テーパー面で、未幅決め部分をカット後、更
   に降下して溶接部の面取りテーパー面を矯正することを
   特徴とする請求項１の短管の製造法。
4. 【請求項４】前記フープ材の圧延方向が短管の周方向に
   合致して成形されていることを特徴とする請求項１の短
   管の製造法。