(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面角形の管本体から成る角管の端部に先端に向けてテーパを施すように加工する角管のテーパ加工方法において、前記角管の中空部に加工すべきテーパに相応する形状を有する芯金を挿入し、前記角管の一方の相対する面を拘束しながら他方の相対する面の少なくとも一方の面を前記角管に係合して前記角管を搬送しつつ押圧するカムローラによってその長手方向に向けて次第に大きく変形するように押圧してテーパ加工し、前記角管の一方の相対する面の拘束は、前記カムローラを支持し前記角管の一方の相対する面に係合する１対の側板によって行われ、前記テーパ加工に際して押圧によって生ずる余分の材料部分は、前記１対の側板の内面又は前記芯金に設けられたポケットに吸収して逃されることを特徴とする角管のテーパ加工方法。
【請求項２】
断面角形の管本体から成る角管の端部に先端に向けてテーパを施すように加工する角管のテーパ加工装置であって、前記角管の一方の相対する面を拘束する面拘束手段と、前記角管の他方の相対する面の間の間隔がその長手方向に沿って小さくなるように少なくもと一方の面を次第に押圧変形して前記角管をテーパ加工するように押し出す押圧変形手段と、前記テーパ加工に際して押圧によって生ずる余分の材料部分を逃す材料逃げ手段とを備え、前記押圧変形手段は、前記他方の相対する面の少なくとも一方の面に係合して前記角管を搬送しつつ押圧するカムローラと、前記カムローラを回転駆動する回転駆動源と、前記角管の中空部に挿入され加工すべきテーパに相応する形状を有する芯金とから成り、前記面拘束手段は、前記カムローラを支持し前記角管の一方の相対する面に係合する１対の側板から成り、また前記材料逃げ手段は、前記１対の側板の内面又は前記芯金に設けられて前記余分の材料を吸収して逃すポケットから成っていることを特徴とする角管のテーパ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車やオートバイ等のフレーム用材料として用いられる角管の端部にテーパを付するように加工する角管のテーパ加工方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車、オートバイ等の低燃費化を達成するために、車体を軽量化することが要求されている。このように車体を軽量化するために、非鉄金属、特にアルミニウム合金の角管が使用されている。角管は、他の部材との結合を容易にするために、端部にテーパが付与されたテーパ付きの形態である。
【０００３】
従来技術では、テーパ付き角管は、たとえば、図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）に示すような方法でテーパ加工して形成されている。すなわち、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、まず、角管１０のテーパが付されるべき相対する面１２、１２’とは異なる他の相対する面１４、１４’の壁部分にプレスによる打ち抜きで楔状又は三角形状の切欠き１６を形成し、次いで、図９（Ｃ）に示すように、切欠き１６の相対する縁１６ａ、１６ｂが符号１８で示す線に沿って接触するように、テーパが付されるべき面１２、１２’の壁部分をプレスによって押圧変形し、最後に、図９（Ｄ）に示すように、縁１６ａ、１６ｂの接触部分を符号１８Ｗで示すように溶接してテーパ１０Ｔ付き角管１０Ｆが形成される。
【０００４】
しかし、この従来技術の方法では、打抜き、押圧変形及び溶接という３つの工程を必要とするので、加工工程が多く、加工費が高価となり、また一旦切欠きを形成し、この切欠きを接合してテーパを形成するので、切欠き接合部の強度が低く、角管全体の機械的強度が低下する欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする１つの課題は、加工工程を低減して安価な加工費で角管にテーパ加工を施すことができる角管のテーパ加工方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の課題は、テーパ加工部の機械的強度が低下することなく角管にテーパ加工を施すことができる角管のテーパ加工方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の課題解決手段は、断面角形の管本体から成る角管の端部に先端に向けてテーパを施すように加工する角管のテーパ加工方法において、角管の中空部に加工すべきテーパに相応する形状を有する芯金を挿入し、角管の一方の相対する面を拘束しながら他方の相対する面の少なくとも一方の面を角管に係合して角管を搬送しつつ押圧するカムローラによってその長手方向に向けて次第に大きく変形するように押圧してテーパ加工し、角管の一方の相対する面の拘束は、カムローラを支持し角管の一方の相対する面に係合する１対の側板によって行われ、テーパ加工に際して押圧によって生ずる余分の材料部分は、１対の側板の内面又は芯金に設けられたポケットに吸収して逃されることを特徴とする角管のテーパ加工方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の課題解決手段は、断面角形の管本体から成る角管の端部に先端に向けてテーパを施すように加工する角管のテーパ加工装置であって、角管の一方の相対する面を拘束する面拘束手段と、角管の他方の相対する面の間の間隔がその長手方向に沿って小さくなるように少なくもと一方の面を次第に押圧変形して角管をテーパ加工するように押し出す押圧変形手段と、テーパ加工に際して押圧によって生ずる余分の材料部分を逃す材料逃げ手段とを備え、押圧変形手段は、他方の相対する面の少なくとも一方の面に係合して角管を搬送しつつ押圧するカムローラと、このカムローラを回転駆動する回転駆動源と、角管の中空部に挿入され加工すべきテーパに相応する形状を有する芯金とから成り、面拘束手段は、カムローラを支持し角管の一方の相対する面に係合する１対の側板から成り、また材料逃げ手段は、この１対の側板の内面又は芯金に設けられて余分の材料を吸収して逃すポケットから成っていることを特徴とする角管のテーパ加工装置を提供することにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は本発明に係る方法を実施するのに用いられる角管のテーパ加工装置２０を示す。テーパ加工すべき角管１０は、図３及び図４に拡大して示すように、たとえば、アルミニウム合金を押出成形して形成された断面矩形の管本体１０Ｂから成っている。
【００１０】
本発明の装置２０は、角管１０の一方の相対する面１４、１４’を拘束する面拘束手段２２と、角管１０の他方の相対する面１２、１２’の間隔がその長手方向に沿って小さくなるように少なくとも一方の面１２又は１２’あるいはその両方を次第に押圧変形して角管１０をテーパ加工するように押し出す押圧変形手段２４と、テーパ加工に際して押圧によって生ずる余分の材料部分を逃す材料逃げ手段２６（図３及び図４参照）とを備えている。
【００１１】
図示の形態では、押圧変形手段２４は、図１及び図２に示すように、角管１０他方の相対する両方の面１２、１２’に係合して角管１０を搬送しつつ押圧するカムローラ２８、２８’（図４参照）と、これらのカムローラ２８、２８’を回転駆動する回転駆動源３０とから成っている。
【００１２】
カムローラ２８、２８’は、基台３２に固定された１対のブラケット３４、３４’の形態のスタンド３６に回転自在に支持された回転軸３８、３８’に固定されている。回転駆動源３０は、図示の形態では、油圧シリンダ４０とこの油圧シリンダ４０の伸縮（直線運動）を回転軸３８、３８’の角度運動に変換する直線運動−回転運動変換機構４２とから成っている。
【００１３】
直線運動−回転運動変換機構４２は、回転軸３８、３８’にそれぞれ固定されて相互に噛み合う歯車４４、４４’と、回転軸３８、３８’と油圧シリンダ４０のピストン４０Ｐの先端及びシリンダ本体４０Ｂの基端との間を連結するように、一端は回転軸３８、３８’に固定され、他端はピストン４０Ｐの先端及びシリンダ本体４０Ｂの基端にそれぞれピボット止めされたアーム４６、４６’とから成っている。
【００１４】
油圧シリンダ４０が収縮すると、アーム４６、４６’は、回転軸３８、３８’の軸線を中心にして図１の時計方向及び反時計方向にそれぞれ角度運動するので、回転軸３８、３８’もそれぞれ時計方向、反時計方向に所定角度回転する。逆に、油圧シリンダ４０が伸長すると、アーム４６、４６’は、回転軸３８、３８’の軸線を中心にして図１の反時計方向及び時計方向にそれぞれ角度運動するので、回転軸３８、３８’もそれぞれ反時計方向、時計方向に所定角度回転する。
【００１５】
従って、油圧シリンダ４０の収縮及び伸長に応じて回転軸３８、３８’が所定角度の範囲で時計方向及び反時計方向とその逆方向とにそれぞれ往復回転運動（正逆の角度運動）し、これに伴ってカムローラ２８、２８’も時計方向及び反時計方向とその逆方向に往復回転運動し、カムローラ２８、２８’の間に挟まれている角管１０は、図１の左方向に搬送されながら（図５参照）、相対する面１２、１２’が押圧される。なお、歯車４４、４４’は、カムローラ２８、２８’の回転を同期させる作用を有する。
【００１６】
図１から解るように、カムローラ２８、２８’は、それぞれ時計方向及び反時計方向に回転するにつれて角管１０の相対する面１２、１２’をそれぞれ次第に大きく押圧するように半径が大きくなるカム周面を有するので、角管１０は、図７に示すように、面１２、１２’の間隔が次第に先端に向けて小さくなるように変形されてテーパ加工される。
【００１７】
また、図示の形態では、押圧変形手段２４は、図３、図４及び図７に示すように、角管１０の中空部に挿入され加工すべきテーパに相応する形状を有する芯金４８を更に備えている。図７に示すように、この芯金４８は、可動フランジ５０Ｆを有する芯金抜出用フック５０から延びる連結桿５２の先端にねじ連結して取り付けられている。この芯金４８は、テーパ加工すべき角管１０に挿入されて加工すべき端部とは反対側の端部（非加工端部）にフランジ５０Ｆを衝合し適宜の手段で仮止めして角管１０にセットされる。
【００１８】
このように芯金４８が挿入された角管１０を押圧変形手段２４によってテーパ加工すると、角管１０は、芯金４８を成形型として所定のテーパに精度よく変形して加工することができる。
【００１９】
図示の形態では、面拘束手段２２は、押圧変形手段２４の回転軸３８、３８’に固定され角管１０の一方の相対する面１２、１２’に係合する１対の側板５４、５４’から成っている。これらの側板２４、２４’は、押圧変形手段２４によって角管１０の面１２、１２’が押圧変形される際に、押圧力が面１４、１４’に広がりによって吸収されるのを防止してテーパ加工を精度よく行うのを助ける働きを有する。
【００２０】
図示の形態では、材料逃げ手段２６は、図３に示すように、芯金４８の中間の両側に設けられたポケット４８ａ、４８ａ’から成っているが、図４に示すように、側板５４、５４’の周縁内面に設けられたポケット５４ａ、５４’ａからなっていてもよいし、両方のポケット４８ａ、４８ａ’、５４ａ、５４’ａから成っていてもよい。これらの、ポケット４８ａ、４８ａ’、５４ａ、５４’ａは、角管１０がテーパ加工されて断面積が減少するにつれて発生する余分の材料を逃す働きを有し、これは、テーパ加工が進行するにつれて加工抵抗（変形抵抗）が増大するのを抑制する働きを有する。
【００２１】
ポケット４８ａ（又は４８ａ’）は、図７に示すように、テーパ加工時の角管１０の断面積の減少が大きくなるにつれてポケット断面積が大きくなるように長手方向に変化させることができる。図示していないが、ポケット５４ａ、５４’ａも同様に、テーパ加工による角管１０の断面積の減少が大きくなるにつれてポケット断面積が大きくなるように周方向に変化させることができる。これらのポケット断面積の変化は、ポケットの幅の変化（図７参照）によって行うことができるが、ポケットの奥行きの変化によって行うこともできる。なお、角管１０の断面積の減少に伴う余分の材料を吸収することができれば、ポケットの大きさは、必ずしも長手方向に変化させないで同じとしてもよい。
【００２２】
本発明の方法は、上記の説明からほぼ理解することができるが、その概要を順を追って説明すると、断面積が長手方向に同じである角管１０に図７に示すように芯金４８を挿入し、角管１０のテーパ加工しない端部（非加工端部）を適宜の手段でフック５０のフランジ５０Ｆに仮止めする。なお、連結桿５２は、フランジ５０Ｆを摺動自在に貫通するようになっている。
【００２３】
次いで、この芯金４８が挿入された角管１０を図１に示すように装置２０のカムローラ２８、２８’の間に差し込む。なお、この角管１０を差し込む際には、カムローラ２８、２８’は、図１に示すように、その小径部分が相対しており、角管１０の非加工部分を差し込むことができるようなローラ間隔が維持されている。
【００２４】
次に、押圧変形手段２４の回転駆動源３０を駆動してカムローラ２８、２８’を時計方向及び反時計方向に所定角度回転すると、角管１０は、カムローラ２８、２８’によって右方向に搬送されながら、そのテーパ加工されるべき相対する面１２、１２’がカムローラ２８、２８’の次第に径が大きくなるカム周面によって押圧され、芯金４８に倣うようにしてテーパ加工される。
【００２５】
この際、角管１０の断面積の減少に伴って生ずる余分の材料は、材料逃げ手段２６であるポケット４８ａ又は５４ａ，５４’ａに吸収されるので、加工抵抗を生ずることがなく、角管１０を円滑にテーパ加工することができる。
【００２６】
角管１０に所定のテーパ加工が施された後、押圧変形手段２４の回転駆動源３０を逆転して図１に示すようにローラ間隔を大きくすると、角管１０は押圧変形手段２４から引き出すことができる（図７参照）。その後、角管１０の端部をフック５０のフランジ５０Ｆで角管１０の非加工端部の潰れを抑制しながら、フック５０を持って芯金４８を図７の右方向に引き抜く。連結桿５２は、フランジ５１の貫通孔を貫通して芯金４８を角管１０のテーパ部分１０Ｔから引き抜くが、その後、フランジ５０Ｆから角管１０の非加工端部の仮止めを外し、連結桿５２と芯金４８とを角管１０から引き出して最終のテーパ付き角管１０Ｆを得ることができる。
【００２７】
角管１０の材質、寸法、テーパ角度によってはテーパ加工時の加工抵抗が大きくなるので、角管１０が硬質であったり、大型であったり、テーパ角度が大きかったりする場合には、角管１０の相対する面１４、１４’の壁部分を部分的に加熱軟化（焼鈍）するのが好ましい。
【００２８】
この加熱軟化は、たとえば、図５及び図６に示すように、角管１０のテーパ加工する直前に、材料逃げ手段２６であるポケット４８ａ、４８ａ’、５４ａ、５４’ａに吸収されるべき材料幅で壁部分に摩擦撹拌溶接（ＦＳＷ）方式の摩擦スピンドル５６を当てたり、図示しないレーザ光照射手段によってレーザ光５８を照射したりして行うことができる。
【００２９】
このようにすると、角管１０のテーパ加工時の加工抵抗（変形抵抗）を高めることなく、余分の材料を加熱焼鈍によって軟化された余分の材料をポケット４８ａ又は５４ａ、５４’ａに吸収しつつ円滑にテーパ加工することができる。
【００３０】
図１乃至図７の形態では、角管１０のテーパ加工は、相対する面１２、１２’の間隔を上下から押圧して行われたが、図８に示すように、相対する面１２、１２’のうち、面１２’側は押圧変形しないで面１２’側のみから押圧して行ってもよい。このような形態の加工は、角管１０をカムローラと同心円ローラとの間で挟んでカムローラによって一方の面のみを押圧することによって達成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように  切欠きを形成したりその接合部を溶接したりすることなく、カムローラの回転運動による押圧変形によってテーパ加工することができるので、加工工程を低減して安価な加工費で角管にテーパ加工を施すことができる。
【００３２】
また、本発明によれば、切欠きを形成することなく、材料の変形加工のみによってテーパ加工部を形成するので、テーパ加工部の機械的強度が低下することなく高い機械的強度を有するテーパ付き角管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る角管のテーパ加工方法に用いられる装置の側面図である。
【図２】  図１の装置の一部を省略して示された正面図である。
【図３】  テーパ加工すべき角管に芯金が挿入された状態の拡大横断面図である。
【図４】  図２の装置に角管がセットされた状態の要部の拡大断面図である。
【図５】  角管がテーパ加工されている状態を示すが、テーパ加工時の抵抗を少なくする手段を示す拡大説明図である。
【図６】  図５の状態の横断面図である。
【図７】  本発明に用いられる芯金が挿入された角管の縦断面図である。
【図８】  本発明の方法によって加工されることができる異なる形態のテーパを有する角管の側面図である。
【図９】  従来技術によって角管にテーパを施す方法を工程順に示し、同図（Ａ）は、角管のテーパ加工すべき位置に楔状の切欠きを設けた状態の正面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）と同じ状態の側面図、同図（Ｃ）は、切欠きを塞ぐように押圧変形された角管の側面図、同図（Ｄ）は、接合部に溶接を施して完成されたテーパ付き角管の側面図である。
【符号の説明】
１０  角管
１２、１２’  角管の一方の相対する面
１４、１４’    角管の他方の相対する面
１６  切欠き
１８  接合線
１８Ｗ  溶接部
２０  テーパ加工装置
２２  面拘束手段
２４  押圧変形手段
２６  材料逃げ手段
２８、２８’  カムローラ
３０  回転駆動源
３２  基台
３４、３４’  ブラケット
３６  スタンド
３８、３８’  回転軸
４０  油圧シリンダ
４２  直線運動−回転運動変換機構
４４、４４’  歯車
４６、４６’  アーム
４８  芯金
４８ａ、４８’ａ  ポケット
５０  フック
５０Ｆ  フランジ
５２  連結桿
５４、５４’  側板
５４ａ，５４’ａ  ポケット
５６  スピンドル
５８  レーザ光
【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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