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発明の名称 フランジ継手の製造方法とその製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−71447
公開日 平成10年(1998)3月17日
出願番号 特願平8−227945
出願日 平成8年(1996)8月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 宏 (外1名)
発明者 関戸 豊 / 莫 建平
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 フランジ継手の素材である板材にパンチによって抜き穴を穿設した後、その抜き方向と逆の方向から段付きパンチを圧入し、上記打ち抜き時に生じたダレ部の肉を移動して板材の接合面側に、これと略直交する面を有する小径穴を形成するとともに上記接合面と反対側に上記小径穴より大径のパイプ嵌挿穴を小径穴と同軸に形成することを特徴とするフランジ継手の製造方法。
【請求項2】 パイプ嵌挿穴の直径を小径穴の直径よりも、パイプ嵌挿穴に嵌挿されるパイプの肉厚の略2倍分大径にした請求項1記載のフランジ継手の製造方法。
【請求項3】 所定の外径を有する第1のパンチと、上記パンチの外径より大径の型穴を有するダイスとからなる第1のプレス機と、別に、上記パンチと略同径の小径部と該小径部より大径の大径部とこれらの間に段差部を有する第2パンチと、上記小径部と略同径で該小径部が挿通する型穴を有する下型からなる第2のプレス機とでフランジ継手に段付き穴を形成することを特徴とするフランジ継手の製造装置。
【請求項4】 ダイスの型穴の直径を第1パンチの直径よりも、成形されるフランジ継手に嵌挿されるパイプの肉厚の略2倍分大径にした請求項3記載のフランジ継手の製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフランジ継手の製造方法とその製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図12に示すように、流通パイプ100の端部に嵌挿固定されて相手部品107との接続を担うフランジ継手101の製造方法は一般に図7に示すように、打ち抜き用ダイス102上に継手素材である板材103を載置し、打ち抜き用ダイス102の穴104と略同径の打ち抜き用のパンチ105で板材103にパイプ嵌挿穴106を打ち抜いて形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のようなフランジ継手は、図12に示すように、流通パイプ100の内径と相手部品107の連通路108の内径とが等しいことが、流体抵抗を低減する上で理想的である。また、両内径が等しいと、介在されるシール109の内径面110を上記両内径面と同一面上に位置させてそのシール109を確実に挟持できるので、シール性の保証からも理想的である。
【0004】しかし、上記従来のようなパンチ105による打ち抜きによってパイプ継手のパイプ嵌挿穴106を形成すると次のような問題が生じる。一般にパンチによる板材の打ち抜きは、図8(a)に示す塑性変形期、(b)に示すせん断期、(c)に示す破断期を経て行われ、その過程において、その板材103におけるパンチ105の食い込み側周縁にR状のダレ111が形成される。
【0005】そのため上記のように嵌挿穴106を単に打ち抜いて形成した板材103を、図9に示すように、そのダレ111部を接合側にしてフランジ継手101として使用すると、このダレ111によって接合面(シール面)での穴径(A部)が嵌挿穴106の穴径(内径)よりも拡大してしまい、この拡大したダレ部111の穴径(A部)に合わせてシール109の内径も拡大しなければならない。そのため、相手部品107における連通路108の内径を図9の鎖線のようにパイプ100の内径と合致させた場合には、シール109の内径と相手部品107の内径とに径差が生じ、シール性が悪化する。
【0006】一方、シール性を重視して、ダレ部111の穴径(A部)とシール109の内径と、相手部品107における連通路108を図9の実線の如く形成すると、フランジ継手101の嵌挿穴106の穴径及びパイプ100の内径を連通路108より小さくせざるを得ず、流体抵抗の増加を招いてしまう。
【0007】つまり、上記のようなパンチ加工によるフランジ継手においては、流体抵抗の低減とシール性確保が背反するという問題がある。この問題を解決するために、上記のようにパンチ加工した後に、図10に示すように、その板材103の接合面をダレ111分(図10のD1 分)切削加工にて面取りし、かつ上記パイプ100の内径と相手部品107における連通路108の内径を同径にするため、図11に示すように、パイプ挿入域をパイプ100の厚み分(図11のD2 分)切削加工にて拡径することも考えられるが、このようなコストの嵩む切削加工を多用することは非現実的である。
【0008】そこで本発明は、切削加工をせず、塑性加工のみにより上記のような流体抵抗の低減とシール性確保を両立するフランジ継手を製造できるフランジ継手の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、請求項1記載の第1の発明は、フランジ継手の素材である板材(8)にパンチ(2)によって抜き穴(8a)を穿設した後、その抜き方向と逆の方向から段付きパンチ(10)を圧入し、上記打ち抜き時に生じたダレ部(8b)の肉を移動して板材(8)の接合面(19b)側に、これと略直交する面を有する小径穴(19c)を形成するとともに上記接合面(19b)と反対側に上記小径穴(19c)より大径のパイプ嵌挿穴(19e)を小径穴(19c)と同軸に形成することを特徴とするフランジ継手の製造方法である。
【0010】請求項2記載の第2の発明は、上記請求項1の発明におけるパイプ嵌挿穴(19e)の直径を小径穴(19c)の直径よりも、パイプ嵌挿穴(19e)に嵌挿されるパイプ(20)の肉厚の略2倍分大径にしたフランジ継手の製造方法である。
【0011】請求項3記載の第3の発明は、所定の外径を有する第1のパンチ(2)と、上記パンチ(2)の外径より大径の型穴(6a)を有するダイス(6)とからなる第1のプレス機(1)と、別に、上記パンチ(2)と略同径の小径部(11a)と該小径部(11a)より大径の大径部(11b)とこれらの間に段差部(11c)を有する第2パンチ(11)と、上記小径部(11a)と略同径で該小径部(11a)が挿通する型穴(17a)を有する下型(17)からなる第2のプレス機(10)とでフランジ継手に段付き穴を形成することを特徴とするフランジ継手の製造装置である。
【0012】そして、請求項4記載の第4の発明は、上記請求項3の発明におけるダイス(6)の型穴(6a)の直径を第1パンチ(2)の直径よりも、成形されるフランジ継手に嵌挿されるパイプ(20)の肉厚の略2倍分大径にしたフランジ継手の製造装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】図1乃至図6に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図1はフランジ継手の素材である板材に穴を打ち抜き形成する第1のプレス機を示す。
【0014】該第1のプレス機1において、2は第1パンチで、パンチホルダー3を介して上プレート4に固定され、上プレート4と共に昇降可能に備えられている。上プレート4はプレス機のラム5にボルトB1により固着されており、そのラム5の下降により上プレート4と共に第1パンチ2が下降するようになっている。上記第1パンチ2は、円柱、だ円柱等、所望の横断面形状に形成される。
【0015】6Aは打ち抜き用のダイスで、上記第1パンチ2と同芯上に位置して、第1パンチ2より大径の型穴6aが上下方向に貫通して形成され、該型穴6aに第1パンチ2が挿通するようになっている。該型穴6aの内径は、形成されたフランジ継手に嵌挿されるパイプの肉厚と略同等分上記第1パンチ2より大径に形成されている。更に該型穴6aの下部に位置して、型穴6aと同芯でかつ型穴6aより大径の大径穴6bが、テーパ穴6cを介して連続的に形成されている。該ダイス6AはボルトB3によりプレスベッド6Bに固定されている。
【0016】7は押さえプレートで、上記上プレート4に垂設した連結ボルトB2に昇降可能に備えられている。9は上記上プレート4と押さえプレート7間に介在したウレタンゴムからなる弾性体で、押さえプレート7を常時下方へ付勢している。該弾性体9としてその他コイルスプリング等を使用してもよい。上記押さえプレート7には、上記第1パンチ2と同芯上に位置して、上記第1パンチ2の直径と略同径のパンチ挿入穴7aが形成されている。
【0017】上記第1のプレス機1による打ち抜き工程について説明する。先ず、図1の状態よりラム5が上方に位置し、押さえプレート7も上昇している状態において、図1に示すようにダイス6上に素材である板材8を載置し、次でラム5を下降させる。このラム5の下降により押さえプレート7が板材8に当接し、更にラム5が下降すると弾性体9が圧縮され、その反発力により、板材8が押さえプレート7とダイス6A間に狭持される。そして、更にラム5を下降させると第1パンチ2の下端が板材8に接触して打ち抜き加工が開始され、更に第1パンチ2が下降すると打ち抜き加工が行われ、図8に示すような塑性変形期、せん断期、破断期を経て図2に示すような抜き穴8aが形成される。
【0018】したがって、この抜き穴8aの縦断面形状は、図2に示すように、パンチ挿入側である上部に位置してR状のダレ部8bが形成され、該ダレ部8bの頂部(小径部)8cから下方に向かって拡径するテーパ部8dが形成され、下端に大径部8eが形成された穴形状になる。そして、その小径部8cの横断面の内径と形状は第1パンチ2と略同様に形成され、また大径部8eの横断面の内径と形状はダイス6における型穴6aと略同様に形成される。
【0019】図3は上記打ち抜き形成された抜き穴8aを塑性加工する第2のプレス機を示す。該第2のプレス機10において、11は第2パンチで、その下部に位置して上記図1の第1パンチ2と同径、同形状の小径部11aと、この上部に位置して、形成されたフラン継手に嵌挿されるパイプの肉厚の略2倍分上記小径部11aより大径の大径部11bと、これらの間に形成したテーパ状の段差部11cとを夫々同芯上において連続形成されている。尚、段差部11cの角度θは大きくして、後述するダレの除去及び段差部の形成に必要な材料体積を獲得できるように設定されている。また、上記小径部11aの下部にはテーパ状の導入部11dが形成されている。このような第2パンチ11はパンチホルダー12を介して上プレート13に固定され、上プレート13と共に昇降可能に備えられている。上プレート13は第2のプレス機10のラム14にボルトB4により固着されており、そのラム14の下降により、上プレート13と共に第2パンチ11が下降するようになっている。
【0020】15は押さえプレートで、上プレート13に垂設した連結ボルトB5に昇降可能に備えられている。16は上プレート13と押さえプレート15間に介在したウレタンゴムからなる弾性体で、押さえプレート15を常時下方へ付勢している。該弾性体16としてその他コイスルプリング等を使用してもよい。上記押さえプレート15には上記第2パンチ11と同芯上に位置して、上記第2パンチ11の大径部11bと略同径で、該大径部11bが挿通する穴15aが形成されている。
【0021】17Aは下型で、上記第2パンチ11と同芯上に位置して、第2パンチ11の小径部11aと略同径で略同横断面形状の型穴17aが上下方向に貫通して形成され、該型穴17aに第2パンチ11の小径部11aが挿通するようになっている。該下型17AはボルトB6によりプレスベッド7Bに固定されている。
【0022】上記第2のプレス機10による穴加工について説明する。先ず、図3の状態よりラム14が上方に位置し、押さえプレート15も上昇している状態において、図3のように、上記第1のプレス機1によって抜き穴8aが形成された板材8を、その表裏を逆にして、すなわち、図3に示すように、ダレ部8bを下側にするとともにその抜き穴8aを型穴17aと同芯させて下型17上に載置する。
【0023】次でラム14を下降すると弾性体16が圧縮され、その反発力により板材8が押さえプレート15と下型17A間に狭持される。更にラム14を下降して第2パンチ11を下降させると、先ず第2パンチ11の小径部11aが板材8の抜き穴8aを貫通し、その小径部11aの外周面が抜き穴8aにおける頂部8cの内周面と下型17における型穴17aの内周面に近接する。
【0024】更に第2パンチ11を下降させると、その段差部11cが押さえプレート15の穴15a内を通って板材8の抜き穴8aにおけるテーパ部8dの上端部に当接し、この当接時点から段差部11cがテーパ部8dの肉材を下方(ダレ部8b側)へ押し移動する。この押し移動された肉材はダレ部8bと下型17との隙間内へ流れ込み、その隙間が徐々に埋められると同時に第2パンチ11の小径部11aの外周面と段差部11cと大径部11bの外周面により肉材の穴中心側への流れが拘束されて徐々に整形される。
【0025】そして、下降量が所定量に達すると、ダレ部8bが消失すると同時に第2パンチ11の外周面により整形された図4に示すような連通用の穴19aが形成される。
【0026】すなわち、相手部品との接合面となる一方の面19bに直交するとともに第2パンチ11の小径部11aと同径の小径穴19cと、パイプ接続側面となる他方の面19dに直交するとともに第2パンチ11の大径部11bと同径の大径穴からなるパイプ嵌挿穴19eと、これら両穴19c,19e間において第2パンチ11の段差部11cと同形のテーパ部19f(段差部)とからなる連通用の穴19aが形成されたフランジ継手19が形成される。
【0027】また、上記小径穴19cとパイプ嵌挿穴19eの段差D2 はそのフランジ継手19に嵌挿されるパイプの肉厚と略等しくなる。そして、上記のように形成されたフランジ継手19におけるパイプ嵌挿穴19eに、図5に示すように、パイプ20の端部20aを嵌挿する。この嵌挿状態では、小径部19cがパイプ嵌挿穴19eよりパイプ20の肉厚分だけ小径であるので、そのパイプ20の円周面20bとフランジ継手19における小径部19cの円周面は、軸方向における同一面上(同径)に位置する。
【0028】そして、上記のようにパイプ20を嵌挿した後、該パイプ20とフランジ継手19とを溶接21にて固着する。そして、上記のようにパイプ20を固着したフランジ継手19を、図6に示すように、フランジ継手19の小径部19cと同径の流通路22aを形成した相手部品22にシール23を介在して連結する。このとき、フランジ継手19の接合面(シール面)19bと小径部19cの内周面との境界部はダレがなく略直角に形成されているため、また、相手部品22側の流通路22aの内周面と接合面(シール面)との境界部も当然乍ら略直角に形成されているため、図6に示すように、小径部19cの内周面と、これと略同一径の流通路22aの内周面の位置までシール23を介在させることができる。したがって、良好なシール性を確保できる。
【0029】また、パイプ20の内周面20bとフランジ継手19における小径部19cの内周面と相手部品22における流通路22aの内周面が軸方向の略同一面上(同一径)に位置するため、該継手部における流体の流通抵抗が低減される。
【0030】尚、本発明により製造されたフランジ継手は、内燃機関のインテークマニホールドやエキゾーストマニホールドの継手として使用したり、その他、流体を流通する管の継手として使用される。
【0031】
【発明の効果】以上のようであるから本発明によれば、パイプを嵌挿する穴における接合面側端部の周面が接合面と略直交し、かつ嵌挿されるパイプの内周面と相手部品における連通路の内周面を略同一径にしてシール性の確保と流体抵抗の低減を図ることができるフランジ継手をプレス機による塑性加工のみにより形成でき、切削加工するものに比べて低コストで容易に形成できる。




 

 


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