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技術 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

出願人 日新製鋼株式会社
発明者 田上竜司
出願日 2015年7月13日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-139858
公開日 2017年1月26日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-018997
状態 特許登録済
技術分野 溝・フランジの加工および板・棒等への特殊な曲げ 板・棒・管等の曲げ
主要キーワード 押し上げ量 形成パンチ 形成予定箇所 押えプレート 押圧パンチ 曲がり角度 押込み量 用架台
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月26日)のものです。
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図面 (8)

課題

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。

解決手段

角鋼管1の一面1aを、該一面1aの短手方向に沿って、前記一面1aの裏側に位置する他面1b側に押圧することにより、溝部5を形成する溝部形成工程と、前記一面1aにおける、前記溝部5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1Aの製造方法を提供する。

概要

背景

従来、ユニットバス用架台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、外観仕様耐食性を考慮すると、仕上げ補修が必要となる。

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)。

概要

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。角鋼管1の一面1aを、該一面1aの短手方向に沿って、前記一面1aの裏側に位置する他面1b側に押圧することにより、溝部5を形成する溝部形成工程と、前記一面1aにおける、前記溝部5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1Aの製造方法を提供する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

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。

請求項2

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、請求項1に記載のL字型角管の製造方法。

請求項3

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、請求項2に記載のL字型角管の製造方法。

請求項4

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、請求項1から3のいずれか1項に記載のL字型角管の製造方法。

請求項5

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

請求項6

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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

従来、ユニットバス用架台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。

0003

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。

0004

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、外観仕様耐食性を考慮すると、仕上げ補修が必要となる。

0005

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)。

先行技術

0006

特開2010−201503号公報

発明が解決しようとする課題

0007

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。

課題を解決するための手段

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

発明の効果

0014

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。

図面の簡単な説明

0015

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。

実施例

0016

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。

0017

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。

0018

本実施形態でL字型に折り曲げる角鋼管1は、断面が長方形鋼製中空角管である。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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

(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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

(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。

0028

溝部形成工程を実現する具体的な溝部形成装置3(つぶ金型)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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

(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。

0035

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。

0036

押えプレート9は、角鋼管1の側面1c,1dを押さえ板部材である。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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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接着剤接合してもよい。

0045

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、高強度の家電筺体パレット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。

0046

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。

0047

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

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