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発明の名称 板材と筒状体の一体構造物及びその製造方法
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10−156481
公開日 平成10年(1998)6月16日
出願番号 特願平8−310295
出願日 平成8年(1996)11月21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
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 筒状体の円筒壁の一部が密着した重合壁であって、該重合壁の最外壁が折り返されて板材と一体に連続していることを特徴とする板材と筒状体の一体構造物。
【請求項2】 板材に筒状体を突出させ、該筒状体の円筒壁の端部を外側へ反転させて外壁を形成し、該外壁を上記円筒壁に密着させて重合壁を形成することを特徴とする板材と筒状体の一体構造物の製造方法。
【請求項3】 板材と筒状体の一方または双方を、筒状体の軸芯方向へ移動させて円筒壁の反転を行う請求項2記載の板材と筒状体の一体構造物の製造方法。
【請求項4】 外壁の縮径または円筒壁の拡径または外壁の縮径と円筒壁の拡径により、外壁を円筒壁に密着させるようにした請求項2記載の板材と筒状体の一体構造物の製造方法。
【請求項5】 筒状体の突出時に、円筒壁を絞り加工により薄肉化する請求項2記載の板材と筒状体の一体構造物の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、板材と筒状体の一体構造物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、燃料キャップやパイプ取付具のような金属製の板材(フランジ)とこれを貫通する金属製の筒状体を一体的に設けるものとして、例えば図10に示すように、板材100と筒状体101を熱間鍛造で一体成形したものや、図11に示すように、プレス成形した板材102と筒状体103を溶接104で接合したものがある。
【0003】しかし、上記鍛造品のものにおいては、一体化により強度は高いが製品として肌粗く、寸法精度も悪いため切削等の2次加工が必要であり、また製造設備として炉及び高剛性の金型が必要であるなど製造設備が高価になる。
【0004】また、上記プレス成形したものにおいては、溶接等による接合が必要である上に溶接位置等の制約が発生し、設計の自由度が制限され、更に溶接歪も発生しやすい。
【0005】そのため、従来、製造容易でかつ低コストな一体成形品及びその製造方法が要望されていた。また、上記の要望に応えるために例えば図12に示すように板材を一般的なプレス加工により先ず図12(a)の矢印方向から図のような円筒体105に絞り成形し、次で、図12(b)の矢印方向から逆絞り成形により内側筒体106を成形する二重円筒絞り加工を採用することも考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の二重円筒絞り加工により製造すると、その内外筒105,106からなる筒状壁部が図のように、これらの間に大きな間隙107をもって離れてしまう上に、内外筒体105,106と板材部108が大きなRで結ばれていることから、板材部108と筒状壁部との結合剛性(相対変位強度)が低く、容易に両者の位置関係が変わってしまう。そのため、板材部と筒状壁を強固に結合する必要がある製品には本工法を使用できない。
【0007】また、上記の二重円筒絞り加工では、一旦、円筒状に絞って板厚が薄く、かつ加工硬化した部分を拘束して、再度円筒状に絞るため、2回目の円筒絞り形状(特に高さと径)は限定されてしまい形状の自由度が制限される問題がある。
【0008】そこで本発明は、板材と筒状体との結合剛度が高く、かつ製造が容易な板材と筒状体の一体構造物と、この構造物を容易に成形できるとともに、その形状の自由度が高い製造方法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記載の発明は、筒状体(2)の円筒壁(3)の一部が密着した重合壁(6)であって、該重合壁(6)の最外壁(5)が折り返されて板材(1)と一体に連続していることを特徴とする板材と筒状体の一体構造物である。
【0010】請求項2記載の発明は、上記請求項1の構造物を製造する製造方法で、板材(1)に筒状体(2)を突出させ、該筒状体(2)の円筒壁(3)の端部を外側へ反転させて外壁(5)を形成し、該外壁(5)を上記円筒壁(3)に密着させて重合壁(6)を形成することを特徴とする板材と筒状体の一体構造物の製造方法である。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項2の発明において、板材(1)と筒状体(2)の一方または双方を、筒状体(2)の軸芯方向へ移動させて円筒壁(3)の反転を行うものである。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項2の発明において、外壁(5)の縮径または円筒壁(3)の拡径または外壁(5)の縮径と円筒壁(3)の拡径により、外壁(5)を円筒壁(3)に密着させるようにしたものである。
【0013】請求項5記載の発明は、請求項2の発明において、筒状体(2)の突出時に、円筒壁(3)を絞り加工により薄肉化するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】図1乃至図9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は本発明の板材と筒状体の一体構造物を示す2つの実施例を示す。
【0015】図1(a)に示す実施例において、1は金属製の板材、2は金属製の筒状体である。筒状体2の円筒壁3の一部は、内壁4の開口端側の一部を外側へ折り返して反転させ、その反転した外壁5を内壁4に密着させた重合壁6に形成され、その外壁5の先部を円筒壁3と直交する外方に折曲して板材1を形成し、板材1と筒状体2を一体に形成したものである。
【0016】図1(b)に示す実施例は、上記実施例における外壁5を更に上下に蛇行状に折り返して反転させ、4枚の板が密着重合してなる重合壁6とし、その最外壁5の先部を円筒壁3と直交する外方へ折曲して、板材1と筒状体2を一体に形成したものである。
【0017】尚、上記筒状体2の内底面には、凹部7が形成され、これによって、外面側に図6に示すような工具を係止できる六角凸部7aが形成されている。次に上記図1(a)に示す構造物の製造方法について図2乃至図5により説明する。
【0018】先ず、第1工程において、金属製の板材を公知のプレス機により、図5(a)に示すように、有底状筒状部11とその開口端側に一連に形成された板材1とからなるハット型の成品12を成形する。
【0019】次で、第2工程において、上記成品12を図2に示す成形機にて変形する。この図2に示す成形機について説明する。下ベース13上にはダイ14が固設され、該ダイ14の中心部にはクッションプレート15が昇降可能に備えられている。16はクッションプレート15を常時上方へ付勢するスプリングである。
【0020】上ベース17は図示しない油圧シリンダ等の昇降駆動手段により昇降するようになっている。上記上ベース17の下面には外周に位置してダイス18が固設されており、その下端内周面19は、加工負荷を軽減するために若干大きな曲面、具体的にはRが1mmの曲面に形成されている。上記ダイス18の中心部に位置して中型20が上記ベース17に固設されている。
【0021】上記ダイス18と中型20間にはノックアウト21が昇降可能に介在され、常時スプリング22により下方へ付勢されている。23は第2工程で成形された成品を示す。
【0022】尚、上記クッションプレート15の上面には、上記図1に示した凹部7を成形する凹型面24が形成され、上記中型20の下面には、上記凹型面24に対応する凸型面25が形成されている。また、上記ノックアウト21の上下方向長は、上記図1に示した外壁5を成形するためにダイス18より短尺に形成されているとともにその板厚D1 が、成形される板材の板厚の2倍以上、実施例では約3倍に形成されている。
【0023】そして成形に際しては、先ず、図2の状態より上ベース17が上昇し、ダイス18及び中型20が上方に位置している状態において、上記第1工程により成形された部材12を、その中心がクッションプレート15の中心に位置するようにしてクッションプレート15と中型20間に介在する。
【0024】次で、上ベース17を下降させると、中型20の下部が先行して図5(a)に示す筒状部11内に嵌入し、後続してノックアウト21が下降することにより上記筒状部11の上部がノックアウト21の下端で外方へ順次折曲されるとともにこの折曲された部分がダイス18により下方へ反転折曲され、最終段階において、図2に示すように、その板材1の外周部がダイ14とダイス18で圧着され、図2及び図5(b)に示すように、筒状の内壁4と、これより離間した筒状の外壁5と、内壁4と直交する板材1が一連に折曲した成品23が成形される。
【0025】また、凹型面24と凸型面25により凹凸部7,7aが成形される。次で、第3工程において、上記部材23を図3に示す成形機により変形する。この図3に示す成形機は、上記図2におけるノックアウト21の代わりに、板材1の板厚の2倍の板厚D2 を有するノックアウト21Aを使用するとともに、これに伴って上記ダイス18の代わりに、内径がノックアウト21Aに接触する径としたダイス18Aを使用したものである。また、ダイス18Aの下端内周面19Aは、加工負荷を軽減するために、上記19より更に大きな曲面に形成され、具体的にはRが5mmに設定されている。その他の構造は上記第2工程の成形機と同様であるのでその説明は省略する。
【0026】該第3工程においては、上記第2工程と同様の作動により、上記第2工程で成形された成品23を成形する。この成形により上記第2工程で反転折曲された外壁5が内壁4側へ移動されて図3に示すように内壁4に密着する。これにより、図3及び図5(c)に示すように、円筒壁3の開口端側の一部に、内壁4と外壁5が密着重合した重合壁6が形成された成品26が成形される。
【0027】次で、第4工程において、上記成品26を図4に示す成形機により変形する。この図4に示す成形機は、そのダイス18Bにおける下端内周部面19Bの曲面を、上記第2,第3工程における成形機のダイス18,18Aの下端内周面19,19Aの曲面より小さくしたもので、具体的にはRを0.5mmに設定したものである。その他の構造は上記第3工程の成形機と同様であるのでその説明は省略する。
【0028】該第4工程においては、上記第2工程と同様の作動により、上記第3工程で成形された成品26を変形する。この成形により、上記第3工程で成形された外壁5と板材1との連接部8の曲面Rが0.5mmに小さく矯正され、図5(d)に示すような成品27が成形される。これにより、図1(a)に示す成品が成形される。
【0029】そして、上記成品27に、必要により図6に示すように、外壁5の外周面にねじ28を刻設する。次に、上記図1(a)に示す成品における筒状体2の肉厚を薄く成形する場合について説明する。
【0030】この場合は、上記図5(a)の成品12を、第2工程として、図7に示す成形機で図9(a)のように変形する。この第2工程に使用する成形機は、上記図2に示す成形機と同一の部品からなり、上記図2の成形機と比べ、ダイ14と中型20との隙間D3 が、板材1の厚みより小さく、例えば板材の半分の隙間に形成され、ダイ14がクッションプレート15より更に長く形成され、ダイス18とノックアウト21が同長に形成されている点が異なる。
【0031】そして、この成形機に上記成品12を供給して上記と同様に成形加工すると、図7に示すように、成品12における筒状部11がダイ14と中型20により絞られて均一に薄くなり、図9(a)に示す成品29が成形される。
【0032】次で、第3工程において上記成品29を図8に示す成形機にて変形する。この成形機は、上記第2工程における成形機に比べ、上記ノックアウト21の下面に曲面からなる凹部21aを形成し、ダイ14の上面に凸部14aを形成した点が相違する。
【0033】そして、この成形機に上記成品29を供給して上記と同様に成形加工すると、図8に示すように、凸部14aと凹部21aとにより、上記筒状部11と板材1の連接部が上向きの曲部30に形成され、図9(b)に示すような成品31が成形される。尚、図9(b)において、曲部30のRは、例えばその内面をR=1mmに、外面をR=3mmにする。
【0034】上記の曲部30を形成することにより、上記のように円筒部11を薄肉に形成しても、次工程において該部が座屈することを防止できる。次で、上記成品31を、上記図2と同様の成形機による第4工程で図9(c)に示すように成形し、次で上記図3と同様の成形機による第5工程で図9(d)に示すように成形し、更に、上記図4と同様の成形機による第6工程で図9(e)に示すように成形する。
【0035】これにより、筒状体2の肉厚が薄くなり、その重合壁6の肉厚を板材1の肉厚と同等にすることができる。尚、上記実施例の他に下記のようにしてもよい。
【0036】上記実施例の板材1は、フランジ部とするため短く形成したが、この板材1部は長いものでもよく、例えば大型タンクの給油口に適用する場合には、板材1がそのタンク壁を構成するものであってもよい。
【0037】また、上記筒状体2の底面は上記の実施例のような六角状凸部7aに限るものではなく、四角状凸部や単なる平板状、更には穴明きでもよいし、どの工程において成形されても構わない。また、筒状体2に対する板材1の形成位置も上記の実施例に限るものではなく、所望の位置でよく、更に、筒状体2の軸芯に対する板材1の形成角度も、上記のような直交方向に限るものではなく、傾斜させてもよい。この場合は、ダイ14とダイス18の対向面を傾斜させればよい。
【0038】また、上記図4に示す工程後において、更にダイ14及びダイス18で板材1を上方へ折曲し、更に図2の工程とその以後の工程をくり返すことにより、重合壁6を反転する所望数の板で形成することができる。図1(b)に示す重合壁6はこのようにして形成したものである。また、この重合壁6は、上記図1(a)(b)のものに限ることなく、2枚以上必要数の板で形成してもよい。
【0039】また、上記図2の工程において、ダイス18を下降して板状1を下方へ押し下げるようにしたが、クッションプレート15側を上昇して筒状部11側を押し上げるようにしてもよく、またダイス18の下降とクッションプレート15の上昇との組合せでもよい。
【0040】また、図6において、外壁5の外面にねじ28を刻設したが内壁4の内面にねじを刻設してもよい。また、上記図3の工程において、外壁5を縮径して筒状体2の内壁4に密着させるようにしたが、この工程において、上記内壁4を拡径して外壁5を内壁4に密着させるようにしてもよく、更にこれらの組合せにより密着させるようにしてもよい。
【0041】また、図9(a)の工程は、図5(a)に示す成品12を絞り加工するものであるが、この図5(a)の工程を省き、板材を直接図9(a)の工程で筒状体の突出とその薄肉化を行うようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項1記載の発明によれば、筒状体の円筒壁における板材が有する部分が密着した重合壁で形成されているので、板材と筒状体との結合剛性(相対変位強度)が高くて強固な結合を有する板材と筒状体とからなる構造物を提供できる。
【0043】請求項2記載の発明によれば、1回のプレス絞り加工と、反転加工と拡径又は縮径加工により、上記請求項1記載の構造物を容易に製造できる。更に前記従来の二重円筒絞り工法のように、同じ箇所へ複数回のプレス絞り加工をせずに済むので、加工限度の制約が少なく、形状の自由度が高い製造方法を提供できる。
【0044】請求項3記載の発明によれば、更に、上記請求項2における反転が、プレスによる絞り加工ではなく、板材と筒状体の一方又は双方を筒状体の軸芯方向へ移動させることで達成できるので、加工が容易かつ確実になる。
【0045】請求項4記載の発明によれば、更に、請求項2における密着も既存の簡単な工法で行えるので、その加工が容易でかつ確実に行える。請求項5記載の発明によれば、筒状体及び重合壁の壁厚を薄くすることが容易に行える。




 

 


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