(57)【要約】【課題】矩形状の断面形状を確実に得ることができ、フランジ部同士を確実にバラツキなく密着させることができる角パイプ、フレーム構造体、角パイプの製造方法、および、角パイプの製造装置を提供する。【解決手段】矩形状の金属プレート１における幅方向両端部を屈曲させて第１の中間成形体１３を形成する第１加工工程と、第１の中間成形体１３の底面１１における幅方向両側を屈曲させることによって第２の中間成形体２１を形成する第２加工工程と、フランジ部７，７を底壁面１９に向けて押圧して側壁面１７を幅方向外側に凸状に湾曲させたのち、この湾曲した側壁面１７を幅方向内側に押圧した第３の中間成形体２３を得る第３加工工程と、第３の中間成形体２３のそれぞれの角部３１，３３を圧壊変形させる第４加工工程と、を含んでなる角パイプの製造方法である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の金属プレートにおける幅方向両端部を、前記金属プレートの長さ方向に沿った第１の折り曲げ線を境にして屈曲させることによって、前記幅方向両端部をフランジ部とし幅方向中央部を底面とする第１の中間成形体を形成する第１加工工程と、
前記第１の中間成形体の底面における幅方向両側を、前記底面の長さ方向に沿った第２の折り曲げ線を境にして底面の幅方向中央側に対する角度が鈍角になるように屈曲させることによって、前記底面の幅方向両側を側壁面とし前記底面の幅方向中央側を底壁面とする第２の中間成形体を形成する第２加工工程と、
前記第２の中間成形体における前記フランジ部同士を突き合わせて、矩形状の閉断面形状に形成した第３の中間成形体を得る第３加工工程と、
前記第３の中間成形体におけるフランジ部と該フランジ部に対向配置された底壁面とを相対的に近づける方向に圧縮させることによって、第３の中間成形体のそれぞれの角部を圧壊変形させ、この圧壊変形によって前記角部に、一対のフランジ部同士を互いに密着させる残留応力を発生させる第４加工工程と、を含んでなる角パイプの製造方法。
【請求項２】
前記第３加工工程において、前記第２の中間成形体における前記フランジ部を前記底壁面に向けて押圧し、前記側壁面を幅方向外側に凸状に湾曲させたのち、この湾曲した側壁面を幅方向内側に押圧して前記フランジ部同士を突き合わせることによって、前記第３の中間成形体の側壁面に一対のフランジ部同士を互いに密着させる残留応力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の角パイプの製造方法。
【請求項３】
前記第１加工工程では幅方向両端部を下方に向けて屈曲させ、前記第２加工工程では底面の幅方向両側を下方に向けて屈曲させ、前記第３加工工程および第４加工工程では前記底壁面を上側に配置して加工を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の角パイプの製造方法。
【請求項４】
前記第１加工工程において、前記金属プレートにおける幅方向両端部を、幅方向中央部に対する角度が鈍角になるように屈曲加工してフランジ部を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の角パイプの製造方法。
【請求項５】
前記第１の中間成形体の底面、および、前記第２〜第３の中間成形体の底壁面を略平面状に形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の角パイプの製造方法。
【請求項６】
略矩形状の閉断面に形成された金属製の角パイプであって、底壁面と該底壁面の幅方向両端から底壁面に対して略直角に延びる一対の側壁面と該側壁面の先端から側壁面に対して略直角に幅方向内側に向けて延びる一対のフランジ部同士が密着して構成された上壁面と、を備え、
前記底壁面と側壁面とが交差する下側角部、および、前記側壁面と上壁面とが交差する上側角部の少なくともいずれかの角部に、前記一対のフランジ部同士を互いに密着させようとする残留応力が作用していることを特徴とする角パイプ。
【請求項７】
前記側壁面に、前記一対のフランジ部同士を互いに密着させようとする残留応力が作用していることを特徴とする請求項６に記載の角パイプ。
【請求項８】
請求項６または７に記載の角パイプを有することを特徴とするフレーム構造体。
【請求項９】
上型と下型とから構成されると共に、
矩形状の金属プレートをその長さ方向に沿った複数の折り曲げ線を境に折り曲げることによって形成された、底壁面と該底壁面の幅方向両側を鈍角に屈曲させた側壁面と該側壁面の先端部を屈曲させたフランジ部とからなる中間成形体を用いて、複数の壁面からなる断面矩形状の角パイプを成形する角パイプの製造装置であって、
前記上型は、
下方に付勢された状態で上下動可能に設けられ、セットされた前記中間成形体のフランジ部を下方に向けて押圧してフランジ部を変形させると共に、該フランジ部を下方に圧縮させて中間成形体の角部を圧壊変形させる押圧ブロックと、
厚さが略一定に形成されて下方に延びる本体部、および、該本体部の下端に形成された傾斜部からなるドライバカムと、を有し、
前記下型は、
前記ドライバカムの傾斜部に係合して左右方向にスライド可能に構成され、前記押圧ブロックで中間成形体のフランジ部を下方に押圧して幅方向外側に凸状に湾曲した側壁面を、側方から押圧して側壁面を平面状に変形させる左右一対のスライドカムを有し、
前記上型の押圧ブロックは、下型のスライドカムよりも先に前記中間成形体に押圧し、前記ドライバカムが下降して前記傾斜部が前記下型のスライドカムに係合したときに、このスライドカムを幅方向内側に向けてスライド移動するように構成したことを特徴とする角パイプの製造装置。
【請求項１０】
前記上型の下降高さが所定量以上になったときに、前記スライドカムのスライド移動が停止するように構成したことを特徴とする請求項９に記載の角パイプの製造装置。
【請求項１１】
前記スライドカムの下側に配置される一対の下型ダイと、これらの下型ダイの間に上下動可能に設けられ、下方に押し込まれた中間成形体の底壁面を弾性力をもって支持するクッションパッドとを更に備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載の角パイプの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角パイプ、フレーム構造体、角パイプの製造方法、および、角パイプの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば亜鉛メッキ鋼板等の金属プレートを素材として、断面形状が矩形状の閉断面に形成された角パイプの成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許公報に開示された成形方法は、矩形状の金属プレートをその長さ方向に沿った複数の折り曲げ線を境に折り曲げることによって形成された、底壁面と該底壁面の幅方向両側を鈍角に屈曲させた側壁面と該側壁面の先端部を屈曲させたフランジ部とからなる中間成形体を用いて、複数の壁面からなる断面矩形状の角パイプを成形する方法である。特に、中間成形体における底壁面を下側に凸状に湾曲させた後に上下方向に圧縮加工して湾曲した底壁面を平坦に加工することによって、上壁面を構成するフランジ部同士を互いに密着させようとする残留応力を前記底壁面に発生させることが主要な特徴点となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９７４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の特許文献１に記載された成形方法では、前記底壁面に残留応力が生じているため、完成した角パイプの底壁面が、僅かながらでも凸状または凹状に湾曲するおそれがあり、従って、矩形状の断面形状を確実に得ることが困難であった。また、底壁面の残留応力では、フランジ部同士を確実にバラツキなく密着させることが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、矩形状の断面形状を確実に得ることができ、フランジ部同士を確実にバラツキなく密着させることができる角パイプ、フレーム構造体、角パイプの製造方法、および、角パイプの製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る角パイプの製造方法は、矩形状の金属プレートにおける幅方向両端部を、前記金属プレートの長さ方向に沿った第１の折り曲げ線を境にして屈曲させることによって、前記幅方向両端部をフランジ部とし幅方向中央部を底面とする第１の中間成形体を形成する第１加工工程と、前記第１の中間成形体の底面における幅方向両側を、前記底面の長さ方向に沿った第２の折り曲げ線を境にして底面の幅方向中央側に対する角度が鈍角になるように屈曲させることによって、前記底面の幅方向両側を側壁面とし前記底面の幅方向中央側を底壁面とする第２の中間成形体を形成する第２加工工程と、前記第２の中間成形体における前記フランジ部同士を突き合わせて、矩形状の閉断面形状に形成した第３の中間成形体を得る第３加工工程と、前記第３の中間成形体におけるフランジ部と該フランジ部に対向配置された底壁面とを相対的に近づける方向に圧縮させることによって、第３の中間成形体のそれぞれの角部を圧壊変形させ、この圧壊変形によって前記角部に、一対のフランジ部同士を互いに密着させる残留応力を発生させる第４加工工程と、を含むことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、底壁面ではなく、角部に残留応力を作用させることにより、矩形状の断面形状を確実に得ることができ、フランジ部同士を確実にバラツキなく密着させることができる
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による角パイプの製造に用いる金属プレートを示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、第１の中間成形体を形成する第１加工工程を示し、（ａ）は金属プレート１の正面図、（ｂ）は第１の中間成形体を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、第２の中間成形体を形成する第２加工工程を示し、（ａ）は第１の中間成形体を示す正面図、（ｂ）は第２の中間成形体を示す正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、第３の中間成形体を形成する第３加工工程を示し、（ａ）は第２の中間成形体を示す正面図、（ｂ）は第２の中間成形体のフランジ部を押圧して側壁面を凸状に湾曲させる正面図、（ｃ）は凸状に湾曲した側壁面を幅方向内側に押圧して矩形状の閉断面形状に加工する正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、角部を圧壊変形させる第４加工工程を示し、（ａ）は第３の中間成形体を示す正面図、（ｂ）は第３の中間成形体の角部に上下方向に荷重を加えて圧壊変形させる正面図、および、（ｃ）は第３の中間成形体の角部に幅方向内側に荷重を加えて圧壊変形させる正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による角パイプを示す斜視図である。
【図７】（ａ）は本発明の第１実施形態による角パイプの残留応力を概略的に示す正面図、（ｂ）は一方側のフランジ部を除去した場合における他方側の側壁面の動きを概略的に示す正面図、（ｃ）は一方側のフランジ部がある場合における他方側のフランジ部と押し合う応力を概略的に示す正面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による角パイプを用いたフレーム構造体を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態による角パイプの製造装置を示す断面図である。
【図１０】図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、第２の中間成形体を金型内にセットした状態を示す断面図である。
【図１１】図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型が下降して押圧ブロックが第２の中間成形体のフランジ部を押圧している状態を示す断面図である。
【図１２】図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、下型のスライドカムが第２の中間成形体の側壁面を幅方向内側に押圧している状態を示す断面図である。
【図１３】図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型の押圧ブロックと下型のスライドカムとで第２の中間成形体のフランジ部および側壁面を押圧している状態を示す断面図である。
【図１４】第２実施形態の変形例を示す成形方法であり、図１０に対して第２の中間成形体の上下位置を逆にして金型内にセットした状態を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による角パイプの製造装置を示す断面図である。
【図１６】図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、第２の中間成形体を金型内にセットした状態を示す断面図である。
【図１７】図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型が下降して押圧ブロックが第２の中間成形体のフランジ部を押圧している状態を示す断面図である。
【図１８】図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、下型のスライドカムが第２の中間成形体の側壁面を幅方向内側に押圧している状態を示す断面図である。
【図１９】図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型の押圧ブロックと下型のスライドカムとで第２の中間成形体のフランジ部および側壁面を押圧している状態を示す断面図である。
【図２０】図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型の押圧ブロックで下型のフローティングダイを下方に押し込んでいる状態を示す断面図である。
【図２１】本発明の第３実施形態による角パイプの製造装置の変形例を示す断面図である。
【図２２】本発明の第３実施形態による角パイプの製造装置の変形例を示す断面図である。
【図２３】実施例中の本発明例による角パイプの成形過程のシミュレーションを行ったときの概略側面図であり、（ａ）は第２の中間成形体をセットした状態を示し、（ｂ）は上型で第２の中間成形体のフランジ部を押圧している状態を示し、（ｃ）は第２の中間成形体の側壁面を押圧している状態を示し、（ｄ）は第２の中間成形体の角部を圧壊変形している状態を示している。
【図２４】図２３（ｃ）における底壁面の角部の拡大図である。
【図２５】図２３（ｄ）における底壁面の角部の拡大図である。
【図２６】図２３の角パイプを金型から外したときの角パイプの各部位における残留応力の分布を示す概略図であり、（ａ）は板厚の内側における残留応力の分布を示し、（ｂ）は板厚の外側における残留応力の分布を示している。
【図２７】実施例中の比較例による角パイプの成形過程のシミュレーションを行ったときの概略側面図であり、（ａ）は中間成形体をセットした状態を示し、（ｂ）（ｃ）は中間成形体の側壁部を側方から押圧している状態を示し、（ｄ）（ｅ）は上壁面を下方に押圧している状態を示している。
【図２８】図２７の角パイプを金型から外したときの角パイプの各部位における残留応力の分布を示す概略図であり、（ａ）は板厚の内側における残留応力の分布を示し、（ｂ）は板厚の外側における残留応力の分布を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
[第１の実施形態]
まず、本発明の第１の実施形態に係る角パイプの製造方法について説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施形態による角パイプの製造に用いる金属プレートを示す平面図、図２は本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、第１の中間成形体を形成する第１加工工程を示し、（ａ）は金属プレートの正面図、（ｂ）は第１の中間成形体を示す正面図である。また、図３、は本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、第２の中間成形体を形成する第２加工工程を示し、（ａ）は第１の中間成形体を示す正面図、（ｂ）は第２の中間成形体を示す正面図である。図４は、本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、第３の中間成形体を形成する第３加工工程を示し、（ａ）は第２の中間成形体を示す正面図、（ｂ）は第２の中間成形体のフランジ部を押圧して側壁面を凸状に湾曲させる正面図、（ｃ）は凸状に湾曲した側壁面を幅方向内側に押圧して矩形状の閉断面形状に加工する正面図である。図５は、本発明の第１実施形態による角パイプの製造工程中、角部を圧壊変形させる第４加工工程を示し、（ａ）は第３の中間成形体を示す正面図、（ｂ）は第３の中間成形体の角部に上下方向に荷重を加えて圧壊変形させる正面図、および、（ｃ）は第３の中間成形体の角部に幅方向内側に荷重を加えて圧壊変形させる正面図である。
【００１３】
まず、図１に示すように、素材となる矩形状の金属プレート１を準備する。この金属プレート１の材質は特に限定されないが、亜鉛メッキ鋼板等が用いられる。図１の紙面における縦方向に沿って第１の折り曲げ線５，５および第２の折り曲げ線１５，１５が設定される。
【００１４】
次に、図２に示すように、第１加工工程において第１の中間成形体１３を成形する。具体的には、図２（ｂ）に示すように、金属プレート１における幅方向両端部３，３（図２（ａ）参照）を、前記金属プレート１の長さ方向に沿った第１の折り曲げ線５，５を境にして、鈍角の角度θ１をもって屈曲させることによって、前記幅方向両端部３，３をフランジ部７，７とし幅方向中央部９を底面１１とする第１の中間成形体１３を成形する。前記角度θ１は、１００°〜１１０°が好ましいが、完成品の寸法により適時変更される。
【００１５】
次に、図３に示すように、第２加工工程において第２の中間成形体２１を成形する。具体的には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、前記第１の中間成形体１３の底面１１における幅方向両側を、前記底面１１の長さ方向に沿った第２の折り曲げ線１５，１５を境にして底面１１の幅方向中央側に対する角度が鈍角θ２になるように屈曲させることによって、前記底面１１の幅方向両側を側壁面１７，１７とし前記底面１１の幅方向中央側を底壁面１９とする第２の中間成形体２１を成形する。この場合も、前記角度θ２は、１００°〜１１０°が好ましいが、完成品の寸法により適時変更される。
【００１６】
次に、図４に示すように、第３加工工程において第３の中間成形体２３を成形する。具体的には、図４（ａ）（ｂ）に示すように、前記第２の中間成形体２１における前記フランジ部７を前記底壁面１９に向けて押圧し、前記側壁面１７を幅方向外側に凸状に湾曲させる。これは、フランジ部７が幅方向内側に向かうにつれて斜め上方に延びており、フランジ部７における幅方向内側端部が幅方向外側端部よりも上側に配置されているため、後述する押圧ブロックが幅方向内側端部に当たることによって、フランジ部７を下方に下げようとするためである。
【００１７】
こののち、図４（ｃ）に示すように、湾曲した側壁面１７を幅方向内側に押圧することによって、前記フランジ部同士７，７を突き合わせて矩形状の閉断面形状に形成した第３の中間成形体２３を得る。
【００１８】
次に、図５に示すように、第４加工工程において最終的な完成品となる角パイプ２７を成形する。具体的には、図５（ｂ）に示すように、前記第３の中間成形体２３におけるフランジ部７，７と該フランジ部７，７に対向配置された底壁面１９とを相対的に近づける方向に圧縮させることによって、第３の中間成形体２３のそれぞれの角部３１，３３を圧壊変形させる。ここで、「圧壊変形」とは、これらの角部３１，３３に対して上下方向（縦方向）および／または幅方向（横方向）に荷重を加えることによって、角部３１，３３の曲げＲを小さくする塑性変形を意味するものとする。なお、図２〜図５に示すように、前記第１の中間成形体１３の底面１１、および、前記第２〜第３の中間成形体２１，２３の底壁面１９は、上下方向に湾曲することなく略平面状に形成している。
【００１９】
また、図５（ｃ）に示すように幅方向内側に圧縮させることによって、第３の中間成形体２３のそれぞれの角部３１，３３を圧壊変形させてもよい。
【００２０】
次いで、本発明の第１実施形態に係る角パイプおよびこれを用いたフレーム構造体の構造について説明する。
【００２１】
図６は本発明の第１実施形態による角パイプを示す斜視図である。図７（ａ）は本発明の第１実施形態による角パイプの残留応力を概略的に示す正面図、（ｂ）は一方側のフランジ部を除去した場合における他方側の側壁面の動きを概略的に示す正面図、（ｃ）は一方側のフランジ部がある場合における他方側のフランジ部と押し合う応力を概略的に示す正面図である。図８は本発明の第１実施形態による角パイプを用いたフレーム構造体を示す斜視図である。
【００２２】
図６，７に示すように、本発明の第１実施形態による金属製の角パイプ２７は、略矩形状の閉断面に形成され、底壁面１９と該底壁面１９の幅方向両端から底壁面１９に対して略直角に延びる一対の側壁面１７，１７と該側壁面１７の先端から側壁面１７に対して略直角に幅方向内側に向けて延びる一対のフランジ部同士７，７が密着して構成された上壁面２９と、を備えている。また、図６に示すように、フランジ部７，７の合わせ部３５は、アーク溶接によって相互に接合されており、長手方向に沿ってアーク溶接部３７が所定間隔をおいて複数設けられている。
【００２３】
そして、図７（ａ）に示すように、前記底壁面１９と側壁面１７とが交差する下側角部３１、および、前記側壁面１７と上壁面２９とが交差する上側角部３３に、前記一対のフランジ部７の端縁同士７ａ，７ａを互いに密着させようとする残留応力Ｐ１、Ｐ２が作用している。具体的には、下側角部３１には、外面側に引っ張り応力Ｐ１が作用し、内面側には圧縮応力Ｐ２が作用している。同様に、上側角部３３には、外面側に引っ張り応力Ｐ１が作用し、内面側には圧縮応力Ｐ２が作用している。
【００２４】
従って、図７（ｂ）に示すように、一対のフランジ部７，７のうち、一方側のフランジ部７を仮に除去したとすると、他方側のフランジ部７は幅方向内側に倒れ込む。このため、図７（ｃ）に示すように、双方のフランジ部７，７の端縁同士７ａ，７ａを互いに押し当てて確実に密着するようにしている。
【００２５】
また、本実施形態に係るフレーム構造体３９は、大まかには、略箱形状に形成されており、前述した角パイプ２７と同じ成形方法によって製造した鋼板製の角パイプを複数組み付けることによって作製される。図８に示すように、フレーム構造体３９は、上下方向に延びる脚部４１がそれぞれの角部に合計４本配置され、脚部４１の上端は、略水平状に配置された４本の連結材４３，４５で橋渡しされ、脚部４１の下端は略水平状に配置された４本の連結材４５で橋渡しされている。また、高さ方向途中には、補強材４７，４９が配設されている。これらの脚部４１、連結材４３，４５および補強材４７，４９は、本実施形態による角パイプを使用している。
【００２６】
以下に、第１実施形態による作用効果を説明する。
【００２７】
（１）本実施形態による角パイプの製造方法は、矩形状の金属プレート１における幅方向両端部を、前記金属プレート１の長さ方向に沿った第１の折り曲げ線５，５を境にして屈曲させることによって、前記幅方向両端部３，３をフランジ部７，７とし幅方向中央部を底面１１とする第１の中間成形体１３を形成する第１加工工程と、前記第１の中間成形体１３の底面１１における幅方向両側を、前記底面１１の長さ方向に沿った第２の折り曲げ線１５，１５を境にして底面１１の幅方向中央側に対する角度が鈍角θ２になるように屈曲させることによって、前記底面１１の幅方向両側を側壁面１７，１７とし前記底面１１の幅方向中央側を底壁面１９とする第２の中間成形体２１を形成する第２加工工程と、前記第２の中間成形体２１における前記フランジ部同士７，７を突き合わせて、矩形状の閉断面形状に形成した第３の中間成形体２３を得る第３加工工程と、前記第３の中間成形体２３におけるフランジ部７と該フランジ部７に対向配置された底壁面１９とを相対的に近づける方向に圧縮させることによって、第３の中間成形体２３のそれぞれの角部３１，３３を圧壊変形させ、この圧壊変形によって前記角部３１，３３に、一対のフランジ部同士７，７を互いに密着させる残留応力を発生させる第４加工工程と、を含んでなる。
【００２８】
このように、それぞれの角部３１，３３を圧壊変形させて残留応力を作用させ、一対のフランジ部同士７，７を互いに密着させるため、底壁面１９に残留応力を作用させる場合よりも、本実施形態に係る角パイプの方がフランジ部同士７，７が強く押し付け合って、バラツキなく密着し、矩形状の断面形状を確実に保持することができる。即ち、底壁面１９に残留応力を作用させる場合は、底壁面１９が僅かながらでも凸状または凹状に湾曲する形状になりやすいため、矩形状の断面形状を得ることが困難となる。しかし、本発明のように、底壁面１９ではなく、角部３１，３３に残留応力を作用させれば、底壁面１９が凸状または凹状に湾曲する形状になりにくく、矩形状の断面形状を確実に保持することができる。
【００２９】
（２）前記第３加工工程では、前記第２の中間成形体２１における前記フランジ部７，７を前記底壁面１９に向けて押圧し、前記側壁面１７を幅方向外側に凸状に湾曲させたのち、この湾曲した側壁面１７を幅方向内側に押圧することによって、前記フランジ部同士７，７を突き合わせて矩形状の閉断面形状に形成した第３の中間成形体２３が得られる。
【００３０】
このように、本実施形態では、角部３１，３３に加えて側壁面１７，１７にも残留応力が生じているため、フランジ部同士７，７は更に強く押し付け合って強く密着する。
【００３１】
（３）また、本実施形態では、前記第１加工工程において、前記金属プレート１における幅方向両端部３，３を、幅方向中央部に対する角度が鈍角θ１になるように屈曲加工してフランジ部７を形成するため、第２の中間成形体２１における側壁面１７，１７を幅方向外側にさらに凸状に湾曲させやすくなる。
【００３２】
（４）本実施形態では、第２の中間成形体２１のフランジ部７，７を底壁面１９に向けて押圧し、そののち幅方向内側に押圧する。この場合、第２の中間成形体２１が先に上下方向に拘束され、底壁面１９が凸状に湾曲しないため、第３の中間成形体２３が浮き上がらず、成形時の中間成形体２１，２３の位置のバラツキが低下し、品質の安定した角パイプ２７を得ることができる。
【００３３】
（５）本実施形態による角パイプは、略矩形状の閉断面に形成された金属製の角パイプ２７であって、底壁面１９と該底壁面１９の幅方向両端から底壁面１９に対して略直角に延びる一対の側壁面１７，１７と該側壁面１７，１７の先端から側壁面１７に対して略直角に幅方向内側に向けて延びる一対のフランジ部同士７，７が密着して構成された上壁面２９と、を備え、前記底壁面１９と側壁面１７とが交差する下側角部３１，３１、および、前記側壁面１７と上壁面２９とが交差する上側角部３３，３３の少なくともいずれかの角部に、前記一対のフランジ部同士７，７を互いに密着させようとする残留応力が作用している。このように、それぞれの角部３１，３３に残留応力が作用して、一対のフランジ部同士７，７を互いに密着させるため、底壁面１９に残留応力を作用させる場合よりも、矩形状の断面形状を確実に保持することができる。即ち、底壁面１９に残留応力を作用させる場合は、底壁面１９が僅かながらでも凸状または凹状に湾曲する形状になりやすいため、矩形状の断面形状を得ることが困難となる。しかし、本発明のように、底壁面１９ではなく、角部３１，３３に残留応力を作用させれば、底壁面１９が凸状または凹状に湾曲する形状になりにくく、矩形状の断面形状を確実に保持することができる。なお、角部３１，３３に加えて側壁面１７，１７にも残留応力を作用させれば、フランジ部同士７，７は更に強く押し付け合って強く密着する。
【００３４】
（６）本実施形態による角パイプ２７およびこの角パイプ２７を構成部品とするフレーム構造体３９は、前記側壁面１７，１７に、前記一対のフランジ部同士７，７を互いに密着させようとする残留応力が作用しているため、前述したように、矩形状の断面形状を確実に保持することができる。
【００３５】
[第２の実施形態]
次いで、本発明の第２の実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同一構造の部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
【００３６】
図９は本発明の第２実施形態による角パイプの製造装置を示す断面図、図１０は図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、第２の中間成形体を金型内にセットした状態を示す断面図である。また、図１１は、図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型が下降して押圧ブロックが第２の中間成形体のフランジ部を押圧している状態を示す断面図である。図１２は、図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、下型のスライドカムが第２の中間成形体の側壁面を幅方向内側に押圧している状態を示す断面図である。図１３は、図９の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型の押圧ブロックと下型のスライドカムとで第２の中間成形体のフランジ部および側壁面を押圧している状態を示す断面図である。図１４は、第２実施形態の変形例を示す成形方法であり、図１０に対して第２の中間成形体の上下位置を逆にして金型内にセットした状態を示す断面図である。
【００３７】
図９に示すように、本実施形態に係る角パイプの製造装置５１は、上型５３と下型５５とから構成されると共に、矩形状の金属プレート１をその長さ方向に沿った複数の折り曲げ線を境に折り曲げることによって形成された、底壁面１９と該底壁面１９の幅方向両側を鈍角に屈曲させた側壁面１７，１７と該側壁面１７，１７の先端部を屈曲させたフランジ部７，７とからなる第２の中間成形体２１を用いて、複数の壁面からなる断面矩形状の角パイプ２７を成形する金型を有する。
【００３８】
前記上型５３は、下方に付勢された状態で上下動可能に設けられ、セットされた前記第２の中間成形体２１のフランジ部７を下方に向けて押圧してフランジ部７を変形させ次に、該フランジ部７を下方に圧縮させて第３の中間成形体２３の角部３１，３３を圧壊変形させる押圧ブロック５７と、厚さが略一定に形成されて下方に延びる本体部６１、および、該本体部６１の下端に形成された傾斜部６２からなるドライバカム５９と、を有する。
【００３９】
また、上型プレート６３には、上下方向に貫通する挿通孔６５が穿設されており、該挿通孔６５に取付ボルト６７が挿入されている。取付ボルト６７の先端部は、上型ポンチ７５に螺合して固定されている。上型ダイ６９には、貫通孔７１が形成され、該貫通孔７１の内部にスプリング７３が圧縮されて付勢された状態で収納されている。そして、前記押圧ブロック５７を有する上型ポンチ７５の上部には、上方に向けてガイド部７７が突設されており、該ガイド部７７は、上型ダイ６９の挿通孔７９にスライド自在に挿入されている。そして、上型プレート６３には、下方に向けてガイドピン８５が突設され、該ガイドピン８５は、下型プレート８７に設けたガイドポスト８９に係合可能に配置されている。
【００４０】
一方、前記下型５５は、前記ドライバカム５９の傾斜部６２に係合して左右方向にスライド可能に構成され、前記押圧ブロック５７で第２の中間成形体２１のフランジ部７を下方に押圧して幅方向外側に凸状に湾曲した側壁面１７を、側方から押圧して側壁面１７を平面状に弾性変形させる左右一対の側部ポンチ８３，８３およびスライドカム８１，８１を有している。前記上型５３の押圧ブロック５７は、下型５５の側部ポンチ８３よりも先に第２の中間成形体２１を押圧し、前記ドライバカム５９が下降して前記傾斜部６２が前記下型５５のスライドカム８１の傾斜部９７に係合したときに、このスライドカム８１を幅方向内側に向けてスライド移動すると共に、上型５３の下降高さが所定量以上になったときに、スライドカム８１のスライド移動が停止するように構成している。なお、下型ホルダー９１には、スライドプレート６０が配設され、該スライドプレート６０によってドライバカム５９が外方側に変形しないように背面側から支持している。
【００４１】
ここで、本実施形態では、スライドカム８１の幅方向内側に、側部ポンチ８３が取り付けられており、これらのスライドカム８１と側部ポンチ８３は、一体になって横方向にスライド移動するが、側部ポンチ８３を廃止して、スライドカム８１のみによって中間成形体２１，２３の側壁面１７を押圧するようにしても良い。さらに、下型ホルダー９１の幅方向中央部には、下型ポンチ９３が配設され、該下型ポンチ９３を上下に貫通するロケートピン９５が配設されている。
【００４２】
なお、押圧ブロック５７、側部ポンチ８３、および下型ポンチ９３の中間成形体２１、２３と接する面は平面となっている。
【００４３】
次いで、図１０〜図１３を用いて、前記製造装置５１の作動手順を説明する。
【００４４】
まず、図１０に示すように、第２の中間成形体２１を金型内にセットする。この状態で、図１１に示すように、上型５３を下降させていくと、押圧ブロック５７が第２の中間成形体２１のフランジ部７に当たり次に、ドライバカム５９の傾斜部６２がスライドカム８１の傾斜部９７に当接する。図１２，１３に示すように、上型５３をさらに下降させていくと、ドライバカム５９によってスライドカム８１が内方にスライドして、側部ポンチ８３が中間成形体２１の側壁面１７を幅方向内側に押圧する。図１３の段階では、押圧ブロック５７によって中間成形体２３を上下方向に押圧し、側部ポンチ８３によって中間成形体２３の側方を押圧するため、第３の中間成形体２３の角部３１，３３を圧壊し、フランジ部７が幅方向内側に倒れ込もうとする残留応力が発生する。
【００４５】
また、図１０〜図１３では、中間成形体２１，２３を、フランジ部７を上側にし底壁面１９を下側にした姿勢で成形をしたが、本発明ではこれに限定されず、図１４に示すように上下逆にしても良い。つまり、前記第１加工工程では幅方向両端部を下方に向けて屈曲させ、前記第２加工工程では底面１１の幅方向両側を下方に向けて屈曲させ、前記第３加工工程および第４加工工程では前記底壁面１９を上側に配置して加工を施す。この場合、底壁面１９の幅よりもフランジ部７，７の端部同士の間隔の方が大きいため、金型内にセットしたときに安定した姿勢となる。
【００４６】
以下に、第２実施形態による作用効果を説明する。
【００４７】
（１）本実施形態では、図１４で説明したように、中間成形体２１，２３の上下位置を逆に配置し、第１加工工程では金属プレート１の幅方向両端部３，３を下方に向けて屈曲させ、前記第２加工工程では底面１１の幅方向両側を下方に向けて屈曲させ、前記第３加工工程および第４加工工程では前記底壁面１９を上側に配置して加工を施す製造方法を採用することができる。これによれば、中間成形体２１，２３の底面１１や底壁面１９が上側に配置されるため、バキュームカップ等の搬送装置によって搬送しやすくなるという効果が得られる。
【００４８】
（２）本実施形態による角パイプの製造装置は、上型５３と下型５５とから構成されると共に、矩形状の金属プレート１をその長さ方向に沿った複数の折り曲げ線５，１５を境に折り曲げることによって形成された、底壁面１９と該底壁面１９の幅方向両側を屈曲させた側壁面１７，１７と該側壁面１７，１７の先端部を屈曲させたフランジ部７，７とからなる中間成形体２１，２３を用いて、複数の壁面からなる断面矩形状の角パイプ２７を成形する角パイプの製造装置５１であって、前記上型５３は、下方に付勢された状態で上下動可能に設けられ、セットされた前記中間成形体２１，２３のフランジ部７，７を下方に向けて押圧してフランジ部７，７を変形させると共に、該フランジ部７，７を下方に圧縮させて中間成形体２１，２３の角部３１，３３を圧壊変形させる押圧ブロック５７と、厚さが略一定に形成されて下方に延びる本体部６１、および、該本体部６１の下端に形成された傾斜部６２からなるドライバカム５９と、を有し、前記下型５５は、前記ドライバカム５９の傾斜部６２に係合して左右方向にスライド可能に構成され、前記押圧ブロック５７で中間成形体２１のフランジ部７，７を下方に押圧して幅方向外側に凸状に湾曲した側壁面１７，１７を、側方から押圧して側壁面１７，１７を平面状に変形させる左右一対のスライドカム８１，８１を有し、前記上型５３の押圧ブロック５７は、下型５５のスライドカム８１，８１よりも先に前記中間成形体２１を押圧し、前記ドライバカム５９，５９が下降して前記傾斜部６２，６２が前記下型５５のスライドカム８１，８１に係合したときに、このスライドカム８１，８１を幅方向内側に向けてスライド移動すると共に、上型５３の下降高さが所定量以上になったときに、スライドカム８１，８１のスライド移動が停止するように構成している。
【００４９】
従って、上型５３が下降しすぎた場合でも、中間成形体２１，２３の側壁面１７を押圧しすぎることがなく、適切な押圧力をもって圧壊変形させることができる。
【００５０】
[第３の実施形態]
次いで、本発明の第３の実施形態について説明するが、前記第１および第２実施形態と同一構造の部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
【００５１】
図１５は本発明の第３実施形態による角パイプの製造装置を示す断面図、図１６は図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、第２の中間成形体を金型内にセットした状態を示す断面図である。図１７は、図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型が下降して押圧ブロックが第２の中間成形体のフランジ部を押圧している状態を示す断面図である。図１８は、図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、下型のスライドカムが第２の中間成形体の側壁面を幅方向内側に押圧している状態を示す断面図である。図１９は、図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型の押圧ブロックと下型のスライドカムとで第２の中間成形体のフランジ部および側壁面を押圧している状態を示す断面図である。図２０は、図１５の製造装置を用いて角パイプを成形する手順を示しており、上型の押圧ブロックで下型のフローティングダイを下方に押し込んでいる状態を示す断面図である。図２１は、本発明の第３実施形態による角パイプの製造装置の変形例を示す断面図である。図２２は、本発明の第３実施形態による角パイプの製造装置の変形例を示す断面図である。
【００５２】
図１５に示すように、第３実施形態に係る角パイプの製造装置１０１は、基本的に図９の製造装置５１と同様の構造になっているが、下型プレート１０９にダイクッション機構が設けられている点が異なる。以下、製造装置５１との相違点のみ説明する。
【００５３】
下型プレート１０９には、中間成形体２３を下側から支持するクッションパッド９４が配設され、該クッションパッド９４の左右両側には、下型ダイ１１３，１１３が配設されている。また、クッションパッド９４には取付ボルト１０３が取り付けられ、該取付ボルト１０３は、挿通孔１０５内を上下に移動可能に構成されている。また、クッションパッド９４は、取付ボルト１０３の外周に巻回されたスプリング１１１によって上方に向けて付勢されており、クッションパッド９４を下側に押し下げると、スプリング１１１が縮んで上方に持ち上げようとする力が作用する。このダイクッション機構によって、中間成形体２３を上下方向から弾性的に押圧することができる。
【００５４】
次いで、図１６〜図２０を用いて、前記製造装置５１の作動手順を説明する。
【００５５】
まず、図１６に示すように、第２の中間成形体２１を金型内にセットする。この状態で、図１７に示すように、上型５３を下降させていくと、押圧ブロック５７が第２の中間成形体２１のフランジ部７に当たり次に、ドライバカム５９の傾斜部６２がスライドカム８１の傾斜部９７に当接する。図１８，１９に示すように、上型５３をさらに下降させていくと、ドライバカム５９によってスライドカム８１が内方にスライドして、側部ポンチ８３が中間成形体２１の側壁面１７を幅方向内側に押圧する。そして、図２０に示すように、中間成形体２３を下方に更に押し込んでいくと、クッションパッド９４が沈み込んでいき、押圧ブロック５７とクッションパッド９４によって、中間成形体２３を上下方向から押圧する。これによって、中間成形体２３を上下方向から弾性的に押圧し、第３の中間成形体２３の角部３１，３３を圧壊し、フランジ部７が幅方向内側に倒れ込もうとする残留応力が発生する。
【００５６】
そして、本製造装置では、図５（ｃ）に示す圧壊変形を実施することができる。なお、図２１に示す製造装置１３１では、ドライバカム１３７の下降に伴ってスライドカム１３３が中間成形体２３の幅方向内側にスライド移動するが、前記図９および図１５に示した装置のようにスライドカム１３３が所定量以上下降したときにスライドカム８１の移動が停止する構造にはなっておらず、中間成形体２３を幅方向から押圧することが可能となっている。従って、図２１の金型を使用して成形する場合は、予め設定された高さ位置で上型を停止させるようにしなければならない。
【００５７】
また、図２２に示すように、製造装置１０１を用いて中間成形体２３を加工する際に、中間成形体２３の下端部のみ下型ダイ１１３，１１３に入り込むようしても良い。
【００５８】
以下に、第３実施形態による作用効果を説明する。
【００５９】
（１）前記スライドカムの下側に配置される一対の下型ダイと、これらの下型ダイの間に上下動可能に設けられ、下方に押し込まれた中間成形体の底壁面を弾性力をもって支持するクッションパッドとを更に備えている。従って、中間成形体２１，２３を下方に押圧したときに、中間成形体２３は幅方向に膨らもうとするが、下型ダイ１１３は剛性が高いので中間成形体２３は膨らむことなく角部３１，３３を圧壊できるので圧壊量を適切に設定できる。
【実施例】
【００６０】
以下に、本発明の効果を実証するために、シミュレーションを行った実施例を示す。
【００６１】
図２３は、実施例中の本発明例による角パイプの成形過程のシミュレーションを行ったときの概略側面図であり、（ａ）は第２の中間成形体をセットした状態を示し、（ｂ）は上型で第２の中間成形体のフランジ部を押圧している状態を示し、（ｃ）は第２の中間成形体の側壁面を押圧している状態を示し、（ｄ）は第２の中間成形体の角部を圧壊変形している状態を示している。図２４は図２３（ｃ）における底壁面の角部の拡大図、図２５は図２３（ｄ）における底壁面の角部の拡大図である。図２６は、図２３の角パイプを金型から外したときの角パイプ２７の各部位における残留応力の分布を示す概略図であり、（ａ）は板厚の内側における残留応力の分布を示し、（ｂ）は板厚の外側における残留応力の分布を示している。図２７は、実施例中の比較例による角パイプの成形過程のシミュレーションを行ったときの概略側面図であり、（ａ）は中間成形体をセットした状態を示し、（ｂ）（ｃ）は中間成形体の側壁部を側方から押圧している状態を示し、（ｄ）（ｅ）は上壁面を下方に押圧している状態を示している。図２８は、図２３の角パイプを金型から外したときの角パイプの各部位における残留応力の分布を示す概略図であり、（ａ）は板厚の内側における残留応力の分布を示し、（ｂ）は板厚の外側における残留応力の分布を示している。
【００６２】
図２３〜図２５に示すように、（ｂ）工程で側壁面１７が幅方向外側に向けて凸状に湾曲し、（ａ）〜（ｄ）工程の全ての工程で、底壁面１９は平坦状になり、下に凸状に湾曲することがない。
【００６３】
図２６に示すように、完成した角パイプ２７における下側角部３１には、外面側に引っ張り応力Ｐ１が作用し、内面側には圧縮応力Ｐ２が作用していることが判明した。同様に、上側角部３３には、外面側に引っ張り応力Ｐ１が作用し、内面側には圧縮応力Ｐ２が作用していることが判明した。なお、これらに加えて、側壁面１７および底壁面１９においても、外面側に引っ張り応力Ｐ１が作用し、内面側には圧縮応力Ｐ２が作用していた。
【００６４】
一方、比較例に係る中間成形体では、図２７に示すように、（ｂ）工程で、側壁面１４３が幅方向外側に凸状に湾曲せず、（ｃ）工程で、底壁面１４５が下に凸状に湾曲することが判明した。
【００６５】
また、図２８に示すように、底壁面１４５には、外面側に引っ張り応力Ｐ１が作用し、内面側には圧縮応力Ｐ２が作用していることが判明した。しかし、本発明例のように、上側角部３３と下側角部３１には、ほとんど残留応力が作用していなかった。
【符号の説明】
【００６６】
１…金属プレート
３…幅方向両端部
５…第１の折り曲げ線
７…フランジ部
１１…底面
１３…第１の中間成形体
１５…第２の折り曲げ線
１７…側壁面
１９…底壁面
２１…第２の中間成形体
２３…第３の中間成形体
２７…角パイプ
２９…上壁面
３１…下側角部（角部）
３３…上側角部（角部）
３９…フレーム構造体
５１，１０１…角パイプの製造装置
５３…上型
５５…下型
５７…押圧ブロック
５９…ドライバカム
８１…スライドカム
９４…クッションパッド
１１３…下型ダイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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