(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺に、割裂方法によって深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを形成する加工方法であって、
先端部が鋭利な刃先を有し、該刃先が前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と同じか、若しくは部分的に同じ形状で、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された割裂パンチを、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺に当接して裂け目を形成する工程、及び該裂け目部分に前記の割裂プレスをプレス成形する操作を１回又は２回以上繰り返すことによって前記の割裂を前記金属棒又は金属管の長手方向にさらに進める工程を有し、
各プレス成形する操作の度に、あらかじめ前記プレス成形のときに発生する金属の亀裂深さを調製するために、
前記の金属管の端部、絞り端部、及びハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属管の内側と外側のそれぞれ対向する位置で、前記金属管の内側と外側の全周囲面に接触するようにして挟持する押え型の片側の一端を前記の金属管断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置し、前記押え型のもう一方の別の片側は一端を前記の金属管断面の１端面縁部から分割しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置するか、若しくは前記の金属管断面の１端面縁部と同じ位置で前記金属管を支持するように配置し、
前記の金属棒の端部及び絞り端部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属棒の外側を該外側の全周囲面に接触するようにして挟持する押え型の一端を前記の金属棒断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置すること、を特徴とする金属端部断面外周の加工方法。
【請求項２】
前記割裂パンチは、刃先が、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と同じ形状を有することを特徴とする請求項１に記載の金属端部断面外周の加工方法。
【請求項３】
前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において、刃先が前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と部分的に同じ形状で、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された割裂パンチを用いてプレス成形を行い、深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを形成するとき、前記割裂パンチを当接する前記金属管の断面周辺箇所の両脇に相当する位置にあらかじめ切れ込み溝又はけがき線を設け、各プレス成形する操作の度に、前記プレス成形のときに発生する金属の亀裂が前記割裂パンチを当接する箇所以外には広がらないようにすることによって、深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを断面周辺で部分的に形成することを特徴とする請求項１に記載の金属端部断面外周の加工方法。
【請求項４】
前記割裂パンチは、前記金属管又は金属棒の径方向に対して内側及び外側のどちらか一方の断面が先端部の刃先から後端部に向けて直線部分を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の金属端部断面外周の加工方法。
【請求項５】
前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺を、該金属板又は金属棒に対して長手方向に割裂による分割を行う工程、及び前記の割裂による分割をさらに進める工程において、前記割裂パンチによる各プレス成形はそれぞれ分離した工程からなる順送方式で行われ、前記の各プレス成形の際に、
前記の金属管の端部、絞り端部、及びハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、あらかじめ前記の金属管の内側及び外側を挟持する押え型の少なくとも片側の押え型の位置を、前記の金属管断面の１端面縁部から分割しようとする部分の先端までの距離に応じて移動し、
前記の金属棒の端部及び絞り端部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属棒の外側を挟持する押え型の一端を前記金属棒断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端までの距離に応じて移動すること、を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の金属端部断面外周の加工方法。
【請求項６】
前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを形成する割裂工程の後に、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に加工することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の金属端部断面外周の加工方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の方法によって金属端部断面外周に形成された深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかの間に、金属、プラスチック、セラミック、ガラス及び木材から選択される何れか一つの材料からなる他の部材を挿入した後、プレス、溶接、溶着、ボルト締結、リベット締結及び接着剤の何れかの方法によって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを有する金属棒又は金属管と前記他の部材とを互いに接続することを特徴とする金属部品と他部材との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において前記金属棒又は金属管の長手方向に、割裂方法によって平滑で一様な深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを容易に形成できる金属端部断面周辺の加工方法及び該加工方法によって得られる金属部品と他部材との接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属棒又は金属管の周辺加工は、パンチやダイスを用いて塑性変形による鍛造成形が行われている（例えば、特許文献１及び２を参照）。前記特許文献１には、断面が略円形の雌型をプレス成形で成形し、雌型の内周面或いは円柱状のパンチ外周面に複数條の溝を形成し、雌型の底にペレットを配置した後、パンチを雌型内でペレットに対してプレスすることによって、外面或いは内面にリブを備えた缶体の成形方法が提案されている。
【０００３】
また、前記特許文献２には、パイプ状素材の底部に段差部（セレーション部）を形成する方法として、従来の切削法に代えて、鍛造成形によるパイプ状加工品の製法が提案されている。前記特許文献２に記載の製法では、ガイドピンとセレーション状凹凸部間に形成された環状隙間にパイプ状素材の底部を上型によって案内し、パイプ状素材の底部外周面にセレーション部を鍛造形成している。
【０００４】
塑性変形による鍛造成形は、金属棒又は金属管の他にも、金属板状素材の外周部加工技術としても適用されている。例えば、特許文献３には、金属板状素材の外周部に所望の形状を有する凹溝と薄肉の堅壁部とを、プレス加工にて低コストに形成し得る凹溝の形成技術が開示されている。
【０００５】
さらに、金属周辺を加工する別の方法として、特許文献４には、楔状の第一パンチにより取付板の保持孔の周囲部分の円周方向複数箇所を押圧して塑性変形により各素係止突部を形成し、次いで、前記各素係止突部を径方向内方に塑性変形させて各係止突部を形成する成形方法が開示されている。
【０００６】
前記の各加工方法は主に金属棒又は金属管の周辺加工を行うためのものであるが、一方で、金属板又は金属棒の端部断面の加工についても様々な方法が提案されている。例えば、前記特許文献５には、ドラムブレーキの製造においてフランジ部とダストカバー部とを一体化するために、有底円筒金属体を回転させながらカッタダイスにより前記有底円筒金属体の円周外周部を切り裂いた後、押圧ダイスによりこの切り裂き部に絞り加工を施してダストカバー部となる円筒部を形成する方法が開示されている。
【０００７】
前記特許文献５に記載されている金属の端部分割方法は、円形金属素材であるブレーキシューの周辺端部の加工を行うものであるが、円形金属素材以外にも、矩形、多角形及び楕円形の何れかの形状を有する金属板又は円形、楕円形、矩形及び多角形の何れかの断面形状を有する金属棒についても、それらの端部を前記の金属板又は金属棒に対して水平方向に分割できる方法があれば様々な用途が期待できる。そのため、本発明等は、先に金属板又は金属棒の端部分割を行うための新しい方法を開発した（特許部文献４及び５）。この端部分割方法は、割裂パンチ又はすり割りパンチによるプレス成形を１回だけでなく、連続的に多数回行うとともに、分割による切れ込みの長さを所望の範囲に自由に調整できるように前記のプレス成形の度に前記の金属板又は金属棒を挟持する押え型の位置を移動して最適化するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２９９１０号公報
【特許文献２】特開２００３−７１５３８号公報
【特許文献３】特開２００４−３４０３３号公報
【特許文献４】特開２０１４−２９１９７号公報
【特許文献５】特開２００２−４５９４０号公報
【特許文献６】特許第５１６５８０６号公報
【特許文献７】特許第５２１９１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１及び２に記載の鍛造成形は、金属棒又は金属管の外周辺部分を所望の形状にするため成型品外形を規定する雌金型を用いて加工する方法であり、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において前記金属棒又は金属管の長手方向に平滑で一様な深溝又は深凹部を形成する加工方法としては適さない。
【００１０】
前記特許文献３に記載の方法はプレス加工によって凹溝を形成するものであり、金属端部断面周辺に微小又は微細な凹溝部を形成するには、凹溝に対応した形状の凸条を有するプレスを作製する必要がある。しかしながら、プレス金型にそのような凸条を作製するのは加工精度及びプレス成形時の強度の点から困難である。したがって、金属端部断面周辺に形成できる溝又は凹部は形状及び深さ等が限られるため、適用範囲が大きな制約を受ける。加えて、成型品の凹溝部の形状や寸法の変更がある場合は、新たなプレス金型を一から製作する必要があり、細かな仕様変更に対応しづらく少量多品種の生産には適さない。これは、前記特許文献１及び２に記載の鍛造成形で使用する雌金型の作製の場合でも同様に起きる技術課題である。
【００１１】
前記特許文献４に記載の加工方法は、楔状の第一パンチの押圧によりＶ字状の凹溝を形成すると同時に、これら各凹溝と保持孔の内周縁との間部分を径方向に塑性変形させるものであるが、前記Ｖ字状の凹溝を所望の形状及び深さで形成する方法やそれを実現するための金型や治具等については何等記載されていない。パンチの押圧による塑性変形を利用して加工を行うことを鑑みると、前記特許文献４に記載されている凹溝形成方法を、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において前記金属棒又は金属管の長手方向に平滑で一様な深溝又は深凹部を形成する加工に対してそのまま適用することはできない。
【００１２】
前記特許文献５に記載の方法は、カッタダイスにより有底円筒金属体の円周外周部を切り裂くものであるが、この加工においては一様な分割面を形成するために、前記の有底円筒金属体を回転する必要がある。したがって、この方法は、適用が一様に回転できる金属板や金属棒等に限定され、大口径で長いものや、複雑で異形の形状を有するものには適用できない。加えて、金属棒又は金属管の端部断面周辺の局所部分だけを加工し、平滑で一様な深溝又は深凹部を形成することが難しく、それを行うには高度の熟練が求められるだけでなく、煩雑な操作が必要となる。
【００１３】
また、前記の特許文献６及び７に記載の端部分割方法は、前記の特許文献５に記載の製造方法と比べて適用できる金属板又は金属棒の形状の選択幅が広くなり、Ｔ字状、Ｌ字状又はＹ字状の形状を有する金属板又は金属棒の製造を、部材削減と工数低減により低コストで行うことができる。しかしながら、前記の特許文献６及び７に記載の端部割裂方法は、金属板又は金属棒の一端部断面を中心から周辺まで一度に分割するための方法あり、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において前記金属棒又は金属管の長手方向に、深溝又は深凹部を形成する加工方法については何ら検討がなされていない。そのため、前記の特許文献６及び７に記載の端部分割方法をそのまま適用することは出来なかった。
【００１４】
本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、前記の特許文献６及び７に記載の金属板又は金属棒の端部分割で適用する割裂方法について、パンチや押え型の構造と形状及び割裂条件を根本から見直しを行い、その最適化を図った結果、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工方法として新たに確立することによって、前記金属棒又は金属管の長手方向に平滑で一様な深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを、形状及び深さを自由に調整しつつ容易に形成できる金属端部断面外周の加工方法を提供することを目的とする。
【００１５】
さらに、本発明は、前記金属端部断面外周の加工方法によって得られる金属部品を用いて他部材と接合することによって、接続時の両者の位置合わせが容易で、且つ、接続又は接合の高強度化及び高信頼性化を図るだけでなく、異種材料との接合を容易に実現できる接合方法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】
【００１６】
本発明者は、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工において、前記金属棒又は金属管の長手方向に平滑で一様な深溝、深凹部及びフランジを形成するため、割裂パンチによるプレス成形を１回だけでなく、連続的に複数回以上行い、割裂による切れ込みの長さ（又は深さ）を所望の範囲に自由に制御できる断面内部割裂方法を適用し、さらに、割裂パンチについて新規の構造及び形状を採用するだけでなく、前記プレス成形の度に前記の金属板又は金属棒を挟持するときの押え型の構造、及び前記割裂による割裂長さを決めるときに移動する前記押え型の移動方法を最適化することによって、上記の課題を解決できることを見出して本発明に到った。
【００１７】
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
［１］本発明は、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺に、割裂方法によって深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを形成する加工方法であって、先端部が鋭利な刃先を有し、該刃先が前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と同じか、若しくは部分的に同じ形状で、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された割裂パンチを、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺に当接して裂け目を形成する工程、及び該裂け目部分に前記の割裂プレスをプレス成形する操作を１回又は２回以上繰り返すことによって前記の割裂を前記金属棒又は金属管の長手方向にさらに進める工程を有し、各プレス成形する操作の度に、あらかじめ前記プレス成形のときに発生する金属の亀裂深さを調製するために、前記の金属管の端部、絞り端部、及びハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属管の内側と外側のそれぞれ対向する位置で、前記金属管の内側と外側の全周囲面に接触するようにして挟持する押え型の片側の一端を前記の金属管断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置し、前記押え型のもう一方の別の片側は一端を前記の金属管断面の１端面縁部から分割しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置するか、若しくは前記の金属管断面の１端面縁部と同じ位置で前記金属管を支持するように配置し、前記の金属棒の端部及び絞り端部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属棒の外側を該外側の全周囲面に接触するようにして挟持する押え型の一端を前記の金属棒断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置すること、を特徴とする金属端部断面外周の加工方法を提供する。
［２］本発明は、前記割裂パンチにおいて、刃先が、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と同じ形状を有することを特徴とする前記［１］に記載の金属端部断面外周の加工方法を提供する。
［３］本発明は、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において、刃先が前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と部分的に同じ形状で、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された割裂パンチを用いてプレス成形を行い、深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを形成するとき、前記割裂パンチを当接する前記金属管の断面周辺箇所の両脇に相当する位置にあらかじめ切れ込み溝又はけがき線を設け、各プレス成形する操作の度に、前記プレス成形のときに発生する金属の亀裂が前記割裂パンチを当接する箇所以外には広がらないようにすることによって、深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを断面周辺で部分的に形成することを特徴とする前記［１］に記載の金属端部断面外周の加工方法を提供する。
［４］本発明は、前記割裂パンチにおいて、前記金属管又は金属棒の径方向に対して内側及び外側のどちらか一方の断面が先端部の刃先から後端部に向けて直線部分を有することを特徴とする前記［１］〜［３］の何れかに記載の金属端部断面外周の加工方法を提供する。
［５］本発明は、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺を、該金属板又は金属棒に対して長手方向に割裂による分割を行う工程、及び前記の割裂による分割をさらに進める工程において、前記割裂パンチによる各プレス成形はそれぞれ分離した工程からなる順送方式で行われ、前記の各プレス成形の際に、前記の金属管の端部、絞り端部、及びハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、あらかじめ前記の金属管の内側及び外側を挟持する押え型の少なくとも片側の押え型の位置を、前記の金属管断面の１端面縁部から分割しようとする部分の先端までの距離に応じて移動し、前記の金属棒の端部及び絞り端部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属棒の外側を挟持する押え型の一端を前記金属棒断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端までの距離に応じて移動すること、を特徴とする前記［１］〜［４］の何れかに記載の金属端部断面外周の加工方法を提供する。
［６］本発明は、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを形成する割裂工程の後に、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に加工することを特徴とする前記［１］〜［５］の何れかに記載の金属端部断面外周の加工方法を提供する。
［７］本発明は、前記［１］〜［６］の何れかに記載の方法によって金属端部断面外周に形成された深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかの間に、金属、プラスチック、セラミック、ガラス及び木材から選択される何れか一つの材料からなる他の部材を挿入した後、プレス、溶接、溶着、ボルト締結、リベット締結及び接着剤の何れかの方法によって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを有する金属棒又は金属管と前記他の部材とを互いに接続することを特徴とする金属部品と他部材との接合方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による金属端部断面外周の加工方法は、新たな構造と形状を有する割裂パンチを用いる割裂方法によって、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を容易に行うことができる。さらに、割裂パンチによるプレス成形を連続的に複数回以上行う割裂方法を適用し、その際に押え型の構造と保持位置を最適化することによって、切れ込みの深さ（又は長さ）を所望の範囲に自由に調整できるため、前記金属棒又は金属管の長手方向に、深さ（又は長さ）を自由に制御できる深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを、平滑で、且つ、一様に形成することができる。
【００１９】
また、本発明の加工方法は、割裂パンチによるプレス成形を所定のストロークで一方向に行うだけでなく、順送方式で連続的な成形を行うことによって、量産性に優れ、同時に製造コストの低減を図ることができる金属端部断面外周の加工方法を提供することができる。
【００２０】
本発明の金属端部断面外周の加工方法によって製造される金属部品は、金属、プラスチック、セラミック、ガラス及び木材から選択される何れか一つの材料からなる他の部材との位置合わせが容易であるため、簡便な操作によって容易に接合を行うことができる。さらに、本発明によって形成した深溝又は深凹部に金属端部断面外周に形成された深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかの間に他の部材を挿入した後、プレス、溶接、溶着、ボルト締結、リベット締結及び接着剤の何れかの方法を加えることによって、金属部品と他部材との間で接合の信頼性及び耐久性の大幅な向上を図ることができる。それによって、より高い耐熱性及びより厳しい耐環境性等が強く求められる分野において、簡便な低コスト接合方法として適用の拡大を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一端縁部周辺を本発明の加工方法によって割裂した後の金属管を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による金属管の端部断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による金属棒の端部断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による金属管の端部断面周辺の加工方法の別の工程例を説明する図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による金属管のハブ孔成形部の断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である
【図６】本発明の加工方法で使用する割裂パンチの形状例を示す正面図である。
【図７】矩形の外径形状を有する金属管の端部断面周辺の加工方法の工程例の一部を示す図である。
【図８】金属管の端部断面周辺を、先端部の刃先が別の断面形状を有する割裂パンチによって部分的に割裂を行う本発明の第７の実施形態による加工方法の工程例を説明する図である。
【図９】本発明の第７の実施形態において、金属管の端部断面周辺の部分的な割裂による加工方法の別の工程例を説明する図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態による順送方式で行う金属管の端部断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態において、フランジを曲げ加工する金属部品の製造工程を説明する図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態において、段付円柱状金属部材の製造工程を説明する図である
【図１３】本発明の第１０の実施形態において、フランジがＬ字状に曲げ加工された金属管１を他の部材と接合するときの接合工程を説明する図である。
【図１４】本発明の第１０の実施形態において、金属管のハブ孔形成部を他の部材と接合するときの接合工程を説明する図である。
【図１５】本発明の第１０の実施形態において、フランジがＬ字状に曲げ加工された金属管を他の部材と接着するときの接合工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の金属端部断面外周の加工方法は、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺を前記金属棒又は金属管の長手方向に割裂するために行うものである。ここで、金属棒又は金属管の絞り端部とは、一定の径を有する金属棒又は金属管に絞り加工を施すことによって成形された径が小さな部分の端部を意味する。また、金属管のハブ孔成形部とは、金属管の途中に所定の孔（又は穴）径で形成した開口部と所定外周径の開口先端部を備えた部分を意味する。本発明による割裂方法は、金属棒又は金属管の一端部断面を一律に分割するために行う前記特許文献６及び７に記載の端部分割方法とは異なり、主に次の３つの特徴を有する。
【００２３】
第１の特徴は、金属端部断面外周を金属棒又は金属管の長手方向に割裂するときに使用する割裂パンチは、先端部が鋭利な刃先を有し、該刃先が前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と同じか、若しくは部分的に同じ形状で、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成されたものを使用する。例えば、外径及び内径がそれぞれ８ｍｍ及び５、５ｍｍであり、円形の断面形状を有する金属管に本発明の加工方法を適用する場合、割裂パンチとして先端部刃先の断面が円形状であり、７ｍｍの直径を有するものを使用する。また、前記先端部刃先の断面は、円形の一部を構成する形状、例えば、半円や１／４周円等であってもよい。ここで、割裂パンチの先端部刃先の直径は、割裂によって形成される深溝、深凹部又はフランジを除いて、加工後の金属管の外形に応じて決めることができる。
【００２４】
また、本発明によって加工する金属棒又は金属管は断面形状が円形に限定されず、正方形や長方形の矩形状、多角形又は楕円形であってもよい。本発明で使用する割裂パンチとして、先端部刃先の断面形状を、円形の代わりに、正方形や長方形の矩形状、多角形又は楕円形又はそれらの一部を構成する形状に変えたものを使用することによって金属棒又は金属管の断面周辺の加工ができる。また、金属棒の外径又は金属管の外径及び内径についても特に限定は無く、小さいものは０．０１ｍｍから、大きいものは１ｍを超えてもよい。
【００２５】
本発明で使用する割裂パンチは、先端部が鋭利な刃先を有することが必須の要件であり、両側面については刃先から後端部（前記割裂パンチの根元）に向けて所定の角度又は曲率を持ってテーパ状の先細り形状を有することが実用的である。また、前記両側面は、角度又は曲率が異なるテーパ部分を２つ以上有してもよい。それらの中で、本発明においては、前記金属管又は金属棒の径方向に対して内側及び外側のどちらか一方の断面が先端部の刃先から後端部に向けて直線部分を有する割裂パンチ、すなわち、片側側面が刃先から後端部に向けてストレートの平面部分を有する割裂パンチを使用することが好ましい。これは、金属棒の端部断面を加工する場合には必須の構成である。また、金属管の端部断面の加工において割裂によって形成されるフランジ部分が金属管の内外の両側に張り出す場合においても、フランジ部が金属管の内側に当たり割裂がスムーズに進行しなくなるため、割裂部分を形成できる距離（深さ）に制約を受けることがあり、その問題を避けるために好適な構成である。
【００２６】
第２の特徴として、割裂パンチを用いてプレス成形を複数回繰り返すことによって金属端部周辺を金属棒又は金属管の長手方向に割裂を進めるとき、割裂部分の深さ（又は距離）を制御するために使用する押え型の構造と配置が、前記前記特許文献６及び７に記載のものとは異なる。前記特許文献６及び７に記載の押え型は、金属棒の周辺又は金属板の両面の少なくとも対向する２箇所を挟持するのに対し、本発明においては、金属棒の場合は外側だけを抑えて金属棒を保持し、他方、金属管の場合は金属管の外側と内側の対向する部分で挟持する押え型の構造を採用し、金属管を両側から挟持するようにして押え型を配置する。
【００２７】
さらに、割裂を進めるときに行う各プレス成形の操作の度に、あらかじめ前記プレス成形のときに発生する金属の亀裂深さを調製するため、押え型を前記の金属管断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように移動するが、その方法が金属棒と金属管でそれぞれ異なり、被加工対象物である金属の形状に応じて場合分けして行う。これが、本発明の第３の特徴である。すなわち、金属管の場合は、前記金属管の内部と外部のそれぞれ対向する位置で挟持する押え型の片側の一端を前記の金属管断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置し、前記押え型のもう一方の別の片側は一端を前記の金属管断面の１端面縁部から分割しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置するか、若しくは前記の金属管断面の１端面縁部と同じ位置で前記金属管を支持するように配置する。他方、金属棒の場合は、前記金属棒の外側を挟持する押え型の一端を前記金属棒断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端と同じ位置になるように配置する。このように、割裂部分の距離（切れ込み長さ）は、金属棒又は金属管を支持又は挟持するために移動する押え型の位置によって制御することができる。押え型の配置方法については、後述の実施形態において図面を用いながら具体的に説明する。
【００２８】
このように、本発明の加工方法は、従来の方法では困難であった金属棒又は金属管の端部断面周辺の加工を、前記第１乃至第３の特徴を有する割裂方法を適用することによって初めて、深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを平滑で、且つ、一様に成形できることができることを見出してなされてものである。
【００２９】
次に、本発明の加工で行う割裂方法の工程を概略説明する。本発明は、割裂部分を深く（又は割裂距離を長く）するために、金属板又は金属棒の端部断面周辺に割裂パンチによるプレス成形を連続的に多数回行う。本発明の内部割裂方法は、少なくとも次の２つの工程から構成される。
【００３０】
第１の工程は、前記の金属棒の外側又は前記の金属管の外側及び内側の少なくとも対向する２箇所を押え型で挟持し、前記の金属棒又は金属管の一端縁部断面の周辺に割裂パンチを当接した後、プレス成形によって端部断面周辺に裂け目を形成する工程である。第２の工程としては、第１工程で形成した割裂の裂け目部分に前記割裂プレスをプレス成形して割裂をさらに進める工程であり、このプレス成形の操作は、割裂距離（長さ又は深さ）の所定の範囲まで１回又は２回以上繰り返される。第１及び第２の工程において、前記金属棒の外側又は前記金属管の外側及び内側の少なくとも対向する２箇所を挟持する押え型の位置は、各プレス成形する操作の度に、あらかじめ前記の金属棒又は金属管の一端面端部から分割しようとする部分の先端までの距離に応じて移動する。このとき、前記の金属棒又は金属管を挟持する押え型は、少なくとも片側の押え型の一端が、前記の金属棒又は金属管の一端面縁部から分割しようとする部分の先端と略同じ位置になるように移動することによって位置決め調整することが好ましい。それによって、前記の金属棒又は金属管の端部における分割距離を所定の範囲に調整することができる。
【００３１】
本発明においては、金属端部断面外周を金属棒又は金属管の長手方向に割裂するときに使用する割裂パンチにおいて先端部刃先の外径が異なるものを２種類以上使用し、それぞれの加工において少なくとも前記第１及び第２の工程を繰り返すことによって、金属棒又は金属管の端部断面に外径の異なる割裂部分の２以上を形成することができる。また、前記先端部刃先の断面として、前記の金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面外形と部分的に同じ形状のものを使用すれば、金属棒又は金属管の端部断面の異なる位置に、それぞれ外径の異なる割裂部分の２以上を形成することも可能である。
【００３２】
本発明による縁部断面周辺の加工方法を適用する金属棒又は金属管の材質は特に限定されないが、適用範囲が広く、高付加価値金属部品としてのニーズが高く、同時に製造コストの低減が求められる銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮及び鉄が好適である。また、これらの金属よりも硬い金属、例えば、チタン及びチタン合金等にも適用することができる。
【００３３】
本発明による金属棒又は金属管の端部周辺の加工方法の実施形態を図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
＜第１の実施形態＞
図１は、一端縁部周辺を本発明の加工方法によって割裂した後に得られる円形断面形状を有する金属管（材質：銅、アルミニウム、鉄又は真鍮）を示す外観斜視図であり、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ外観写真図及びそれを模式的に表した斜視図を示す。図１の（ｂ）に示すように、金属管１は、その一端部縁部を割裂パンチを用いて長手方向に所望の距離だけ割裂することによって、深溝又は深凹部２及びフランジ３とともに、所定の深さ（長さ）で割裂後の加工部４が形成される。本発明においては、図１に示す深溝２が幅広く形成される場合、深溝の代わりに深凹部として表す。割裂後の加工部分４に相当する部分は、図１の（ａ）に示すように平滑で一様な面を有することが分かる。
【００３５】
図２は、図１に示す金属管の端部断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である。図２において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。図２に示すように、本実施形態の加工方法は、基本的に（ａ）金属管１の外側及び内側の対向する位置にそれぞれ配置する外側押え型５及び内側押え型６によって内側と外側の全周囲面に接触するようにして金属管１を挟持し固定した後、金属管１の一端縁部断面の周辺に割裂パンチ７を当接して第１回目のプレス形成を開始する工程、（ｂ）割裂パンチを上方向（矢印↑の方向）へ移動し、金属管から脱型と同時又は脱型した後、外側押え型５を割裂しようとする部分の深さＭまで下方向（矢印↓）に移動する工程、及び（ｃ）割裂パンチ７を用いて割裂しようとする部分の深さＭまで第２回目以降のプレス成形を行う工程からなる。割裂しようとする部分の深さをＭよりさらに深く加工する場合は、図２の（ｂ）及び（ｃ）の工程を繰り返す。それによって、所望の深さ（距離）まで加工することができる。プレス成形が終了した後、割裂パンチ７を移動し、加工後の金属管１を取出す工程を行う。最終的に、図１に示すように金属管１は深溝又は深凹部２及びフランジ３とともに、所定の深さ（長さ）を有する割裂後の加工部４が形成される。その後、必要であれば、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００３６】
図２の（ａ）の工程においては、右側の斜視図に示すように、先端部の刃先形状が金属管１の断面形状と同じ円形あり、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された外径を有する割裂パンチを用い、金属管１の断面周辺に当接してプレス成形を開始する。割裂パンチ７は、金属管１の径方向に対して内側の断面が先端部の刃先からパンチ根元の後端部に向けて直線部分を有するため、割裂加工によって形成されるフランジ３が金属管１の外側だけに形成され、内側は断面が直線状である平坦形状を有する。また、図２の（ｂ）で示す工程において、割裂パンチは、例えば、スプリング８を利用する方式を採用して自動で上下方向に移動する。
【００３７】
図２の（ａ）〜（ｃ）に示す工程において、割裂パンチ７のプレス成形による金属管１の一端縁部断面周辺の割裂は、金属管１を挟持する外側押え型５に設けた開口部の一端Ｐと同じ位置まで、すなわちＭの深さまで行われる。外側押え型５によって挟持された金属管１の当接部分は、外側押え型５及び内側押え型６による締め付け圧縮応力によって被加工金属の組織の破壊や開裂が抑制されるために、割裂パンチ７によるプレス成形の際に割裂がおきない。したがって、外側押え型５に設ける開口部の設置位置を調整することによって、割裂距離（深さ）を自由に調整することができる。金属管１を挟持する外側押え型５の一端Ｐが分割しようとする部分の先端部Ｑと同じ位置とは、外側押え型５に設けた開口部の一端Ｐが前記の分割しようとする部分の先端部Ｑから−３ｍｍ〜＋１ｍｍ、より好ましくは−１ｍｍ〜＋０．５ｍｍの範囲に含まれる位置のことである。ここで、−３ｍｍの位置とは、図２の（ｃ）において、外側押え型５の設ける開口部の一端Ｐが分割しようとする部分の先端部Ｑより下の方向へ３ｍｍ離れた位置にあることを意味する。逆に、＋１ｍｍの位置は一端ＰがＱより上の方向へ１ｍｍ離れた位置にあり、押え型で挟持されている部分において分割が進展する距離はＰの位置から最大で１ｍｍ内部までであることを意味する。このように、外側押え型５は分割の進展を止めるという機能も有する。
【００３８】
通常、外側押え型５及び内側押え型６の挟持によるプレス成形を行う際、プレス成形圧力が高い場合や成形速度が速い場合には、端部断面分割部分の先端Ｑと外側押え型５の一端Ｐとの位置的なズレが大きくなる傾向にある。その場合は、端部分割部分の長さ（又は深さ）を調整することが困難になるだけでなく、被加工金属である金属管１の変形や分割部分の先端に微細なクラック発生が起きやすいため、好ましくない。また、成形圧力が小さ過ぎたり、成形速度が遅過ぎる場合には、割裂が十分に行われず、外側押え型５の一端からの位置的なズレが大きくなる。さらに、その場合は、割裂のための作業効率の低下という問題が起きる。そのため、本発明においては、割裂しようとする部分の先端Ｑと外側押え型５の一端部Ｐとの位置的なズレが小さくなるように、プレス成形の圧力及び速度を最適化して成形を行うことが必要である。すなわち、金属管１を挟持する外側押え型５の一端を割裂しようとする部分の先端と同じ位置に規定することによって、結果的に、本発明の一端部断面外周の加工において割裂を行うプレス成形の最適化条件を規定することができる。本実施形態においてプレス成形は、プレス荷重及びプレス荷重速度をそれぞれ１〜１０トン及び１〜５０ｍｍ／秒の範囲に設定して行う。さらに、プレス装置の性能とコストについて両者のバランスを考慮すると、プレス荷重及びプレス荷重速度は、それぞれ２〜５トン及び２〜１０ｍｍ／秒の範囲がより好ましい。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
図３は、被加工対象物として金属棒を用い、該金属棒の端部断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である。図３において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。図３に示すように、本実施形態の加工方法は、基本的に（ａ）金属棒９の外側に配置する外側押え型５によって外側の全周囲面に接触するようにして金属棒９を支持し固定した後、金属棒９の一端縁部断面の周辺に割裂パンチ７を当接して第１回目のプレス形成を開始する工程、（ｂ）割裂パンチを上方向（矢印↑の方向）へ移動し、金属棒から脱型と同時又は脱型した後、外側押え型５を割裂しようとする部分の深さＭまで下方向（矢印↓）に移動する工程、及び（ｃ）割裂パンチ７を用いて割裂しようとする部分の深さＭまで第２回目以降のプレス成形を行う工程からなる。割裂しようとする部分の深さをＭよりさらに深く加工する場合は、図３の（ｂ）及び（ｃ）の工程を繰り返す。それによって、所望の深さ（距離）まで加工することができる。プレス成形が終了した後、割裂パンチ７を移動し、加工後の金属棒９を取出す。最終的に、図３の（ｃ）の右図に示すように、金属棒９には深溝又は深凹部２及びフランジ３とともに、所定の深さ（長さ）を有する割裂後の加工部４が形成される。その後、必要であれば、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００４０】
本実施形態は、被加工対象物が内実の金属棒９であるため、前記第１の実施形態における金属管１と異なり、割裂しようとする部分の深さＭの制御は、内側押え型を使用する必要がなく、外部押え型５の移動だけで行うことができる。
【００４１】
また、本実施形態では、割裂パンチ７は先端部の刃先形状が金属棒９の断面形状と同じ円形あり、且つ、金属棒９の断面の外径より小さな径を有する。図３の（ａ）の右側斜視図に示すように、この割裂パンチ７を金属棒９の断面周辺に当接し、プレス成形を開始する。割裂パンチ７は、金属管１の径方向に対して内側の断面が先端部の刃先からパンチ根元の後端部に向けて直線部分を有するため、割裂加工によって形成されるフランジ３が金属棒９の外側だけに形成される。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
図４は、金属管の端部断面周辺の別の加工方法の工程例を説明する図である。図４において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。図４に示すように、本実施形態の加工方法は、前記第１の実施形態とは割裂パンチ１０の先端部形状が異なるだけで、加工工程は基本的に同じである。図４に示す割裂パンチ１０は、図４の（ａ）の右側斜視図に示すように、割裂パンチ１０の断面両側面が両者とも刃先から後端部（前記割裂パンチの根元）に向けてテーパ状の先細り形状を有し、内側が外側と比べてより鋭角に形成されている。また、先端部の刃先形状は金属管１の断面形状と同じ円形あり、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された外径を有する。
【００４３】
図４に示す加工工程は、基本的に（ａ）金属管１の外側及び内側の対向する位置にそれぞれ配置する外側押え型５及び内側押え型６によって内側と外側の全周囲面に接触するようにして金属管１を挟持し固定した後、金属管１の一端縁部断面の周辺に割裂パンチ１０を当接して第１回目のプレス形成を開始する工程、（ｂ）割裂パンチを上方向（矢印↑の方向）へ移動し、金属管から脱型と同時又は脱型した後、外側押え型５を割裂しようとする部分の深さＭまで下方向（矢印↓）に移動する工程、及び（ｃ）割裂パンチ１０を用いて割裂しようとする部分の深さＭまで第２回目以降のプレス成形を行う工程からなる。割裂しようとする部分の深さをＭよりさらに深く加工する場合は、図４の（ｂ）及び（ｃ）の工程を繰り返す。それによって、所望の深さ（距離）まで加工することができる。プレス成形が終了した後、割裂パンチ１０を移動し、加工後の金属管１を取出す工程を行う。最終的に、金属管１は、深溝又は深凹部２、及び所定の深さ（長さ）で内側と外側に張り出した形のフランジ３が形成される。その後、必要であれば、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００４４】
＜第４の実施形態＞
図５は、金属管のハブ孔成形部の断面周辺の加工方法の工程例を説明する図である。図４において、左図は断面図であり、右図には金属管のハブ孔成形部の加工前及び加工後の斜視図を示している。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態の加工方法は、基本的に（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程からなる。まず、図５の（ａ）に示すように、金属管のハブ孔成形部において、所定の孔（又は穴）径で形成した開口先端部１１の外側及び内側の対向する位置にそれぞれ配置する外側押え型５及び内側押え型６によって金属管１を挟持し固定した後、金属管１の一端縁部断面の周辺に割裂パンチ７を当接して第１回目のプレス形成を開始する。図には、外側押え型５の例として、上部押え型５ａと下部押え型５ｂの２枚から構成を示している。ここで、上部押え型５ａ及び下部押え型５ｂは分割できるような構成にすれば、割裂方法による加工後に両者の押え型の取外しが容易になる。
【００４６】
次いで、図５の（ｂ）に示すように、割裂パンチを上方向（矢印↑の方向）へ移動し、金属管から脱型と同時又は脱型した後、外側押え型５の上部押え型５ａを取外す。本実施形態では、割裂しようとする部分の深さが上部押え型５ａの厚さによって規定される。
【００４７】
次いで、図５の（ｃ）に示すように、割裂パンチ７を用いて割裂しようとする部分の深さ、すなわち、上部押え型５ａの厚さまで第２回目のプレス成形を行う。その後、割裂しようとする部分をより深く加工するため、下部押え型５ｂを取り外す。そして、図５の（ｄ）に示すように、第３回目のプレス成形を行い、金属管１の外部表面近くまで深く割裂された部分を形成する。
【００４８】
本実施形態では、外側押え型５は、外側押え型５ａ及び下部押え型５ｂの２枚に限定されず、３枚以上で構成してもよい。その場合は、割裂しようとする部分の深さを細かく分けることができ、割裂による加工が制御しやすくなる。また、割裂しようとする部分の深さを容易に制御する別の方法として、外側押え型５ａ及び下部押え型５ｂの代わりに、上下に移動可能な外側押え型を採用してもよい。その場合は、図５の（ｂ）〜（ｄ）の工程を繰り返すことによって、所望の深さ（距離）まで割裂による加工を行うことができる。
【００４９】
このようにしてプレス成形が終了した後、割裂パンチ７を移動し、加工後の金属管のハブ孔成形部を取出す。最終的に、金属管のハブ孔成形部は、図５の（ｄ）の右側の斜視図に示すように、深溝又は深凹部２が外側に張り出した形のフランジ３とともに形成される。その後、必要であれば、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００５０】
＜第５の実施形態＞
図６は、本発明による金属端部断面外周の加工方法で使用する割裂パンチの形状例を示す正面図である。割裂パンチの具体的な形状は、図中において点線で示している。
【００５１】
図６において、（ａ）は前記第１、第２及び第４の実施形態で使用したものと同じ形状を有する割裂パンチ７の例である。（ｂ）に示す割裂パンチ１２は、（ａ）と同様に被加工対象物である金属管又は金属棒の径方向に対して内側の断面が先端部の刃先から後端部に向けて（図６において下部から上部に向けて）直線部分を有するものの、途中から段差を設けた形状を有する。本発明において使用する割裂パンチは、先端部刃先から後端部に向け、すべての部分が直線である必要はなく、刃先から後端部の途中までが直線部分を有するものであればよい。
【００５２】
また、図６の（ｃ）に示す割裂パンチ１３は、直線部分が（ａ）に示す割裂パンチ７とは反対である外側に形成されている。この割裂パンチ１３を使用する場合、図６の（ｄ）に示すように、割裂によってフランジ３が金属管１の内部に形成される。そのため、フランジ３の部分を金属管１の内部に形成し、所望の形状に後加工を行う場合には、図６の（ｃ）に示す割裂パンチを使用する。
【００５３】
＜第６の実施形態＞
図７は、外径形状が円形ではなく、正方形や長方形等の矩形状である金属管の端部断面周辺の加工方法の工程例の一部を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）はその斜視図を示している。
【００５４】
図７に示す矩形状断面を有する金属管１４の加工工程は、図２の（ａ）に示す工程に相当するものであり、それ以降の工程は、金属管の外形形状が異なるだけで、基本的に図２の（ｂ）及び（ｃ）と同じである。割裂しようとする部分をさらに深く加工する場合は、図２の（ｂ）及び（ｃ）の工程と同じ工程を繰り返す。それによって、所望の深さ（距離）まで割裂による加工を行うことができる。プレス成形が終了した後、割裂パンチ１５を移動し、加工後の金属管１４を取出す工程を行う。最終的に、図２に示す金属管１と同じように、矩形状断面を有する金属管１４には深溝又は深凹部及びフランジとともに、所定の深さ（長さ）を有する割裂後の加工部が形成される。その後、必要であれば、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行うことによって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００５５】
＜第７の実施形態＞
図８は、円形断面を有する金属管の端部断面周辺を、先端部の刃先形状が略１／４周の円形である割裂パンチによって部分的に割裂を行う加工方法の工程例を説明する図である。図８において、左図は右図に示す斜視図のＡ−Ａ’位置の断面図を示している。図８に示すように、本実施形態の加工方法は、金属管１の端部断面周辺を部分的に割裂するものであり、図２に示すものとは割裂パンチの先端部刃先形状が異なるだけで基本的に同じ工程からなる。すなわち、（ａ）金属管１の外側及び内側の対向する位置にそれぞれ配置する外側押え型５及び内側押え型６によって内側と外側の全周囲面に接触するようにして金属管１を挟持し固定した後、金属管１の一端縁部断面の周辺に割裂パンチ１６を当接して第１回目のプレス形成を開始する工程、（ｂ）割裂パンチを上方向（矢印↑の方向）へ移動し、金属管から脱型と同時又は脱型した後、外側押え型５を割裂しようとする部分の深さＭまで下方向（矢印↓）に移動する工程、及び（ｃ）割裂パンチ１６を用いて割裂しようとする部分の深さＭまで第２回目以降のプレス成形を行う工程からなる。割裂しようとする部分の深さをＭよりさらに深く加工する場合は、図８の（ｂ）及び（ｃ）の工程を繰り返す。それによって、所望の深さ（距離）まで加工することができる。プレス成形が終了した後、割裂パンチ１６を移動し、加工後の金属管１を取出す工程を行う。
【００５６】
最終的に、図８の（ｃ）の右側斜視図に示すように、金属管１には円形断面の略１／４周の部分（図中、点線で囲んだ部分）に、深溝又は深凹部２及びフランジ３とともに、所定の深さ（長さ）を有する割裂後の加工部４が形成される。その後、必要であれば、割裂された略１／４周の部分だけをプレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工によって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００５７】
本実施形態においては、部分的な割裂は、円形断面の略１／４周の部分に限定されず、金属管１の断面形状を部分的に構成する形状であれば半円等の他の形状であっても当業者の設計事項の範囲内で行うことができる。また、金属管の断面形状も円形に限定されず、矩形や楕円形であってもよい。
【００５８】
本実施形態においては、部分的な割裂を行うことができように、図９に示すように、前記割裂パンチを当接する前記金属管の断面周辺箇所の両脇に相当する位置にあらかじめ切れ込み溝又はけがき線を設けてもよい。それによって、各プレス成形する操作の度に、プレス成形のときに発生する金属の亀裂が割裂パンチ１６を当接する箇所以外には広がらないようにすることができる。
【００５９】
まず、図９の（ａ）に示すように、先端部の刃先形状が略１／４周の円形である割裂パンチ１６を金属管１の端部断面周辺に当接する箇所の両脇に相当する位置にあらかじめ切れ込み溝１７を設ける。切れ込み溝１７の深さは特に限定されないが、金属管の端部断面周辺の割裂部分の厚さと同じ程度で設けるのが実用的である。次いで、図９の（ｂ）に示すように、金属管１の端部断面周辺に割裂パンチ１６を当接し、第１回目のプレス成形を行う。図９の（ｂ）には、第１回目のプレス成形工程だけを示しているが、本実施形態においては図８の（ｂ）及び（ｃ）に示すものと基本的に同じ工程を経て、金属管１の部分的な割裂を所望の深さ（距離）まで行う。プレス成形が終了した後、割裂パンチ１６を上方に移動し、加工後の金属管１を取出す。
【００６０】
このようにして、図９の（ｃ）に示すように、金属管１には円形断面の略１／４周の部分（図中、点線で囲んだ部分）に、深溝又は深凹部２及びフランジ３とともに、所定の深さ（距離）を有する割裂後の加工部４が形成される。その後、必要であれば、割裂された略１／４周の部分だけをプレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工によって、前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工を行う。
【００６１】
図９には、プレス成形のときに発生する金属の亀裂が割裂パンチ１６を当接する箇所以外には広がらないようにするため、切れ込み溝１７を設けているが、本実施形態においては、切れ込み溝１７に代えて、同じ箇所にけがき線を設けてもよい。けがき線の形成は、割裂パンチ１６の当接位置合せが容易にできるという効果も得られる。
【００６２】
＜第８の実施形態＞
次に、上記の第１〜第７の各実施形態において、連続的なプレス成形操作によって量産性を向上させた本発明の金属棒又は金属管の一端部断面周辺の加工方法について説明する。
【００６３】
本発明の加工方法は、図１〜図９の示す各工程において、金属管の端部、絞り端部、及びハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、あらかじめ前記金属管の内側及び外側を挟持する押え型の少なくとも片側の押え型の位置を、前記の金属管断面の１端面縁部から分割しようとする部分の先端までの距離（ストローク）に応じて移動し、他方、金属棒の端部及び絞り端部の何れかの断面周辺の加工を行う場合は、前記金属棒の外側を挟持する押え型の一端を前記金属棒断面の１端面縁部から割裂しようとする部分の先端までの距離（ストローク）に応じて移動した後、金属棒又は金属管の一端縁部断面周辺の割裂を行う操作を１工程として、この工程を連続的に自動で行って端部周辺の割裂を進めて、最終的に所定の深さ（又は距離）まで割裂を行う金属棒又は金属管の一端縁部断面周辺の割裂方法である。また、この方法では、押え型の移動の代わりに、被加工金属素材である金属棒又は金属管を所定のストロークで連続的に自動で移動させることによって、割裂工程を一方向で連続的に行っても良い。このとき、プレス成形を行う前の割裂パンチの位置は、位置センサーを用いてコンピュータによる自動制御によって所定に位置に定められる。同様に、外側及び内側の少なくとも一方で挟持する押え型も、自動制御されて所定の位置に移動される。また、上記で説明したように、割裂距離の変更に伴って、プレス成形条件を変える必要が生じた場合は、あらかじめ割裂距離とプレス成形条件との関係を把握することによって、コンピューター等によって、前記押え型の移動と締付け挟持及びプレス成形条件等の連続的な自動制御を行うことができる。
【００６４】
連続的なプレス成形による別の内部割裂方法としては、図１〜図９に示すプレス成形工程を個別に分離して、それらを直列的に整列して複数のプレス成形工程を連続的に行う順送方式の一端部断面周辺の割裂方法が挙げられる。この順送方式による端部断面周辺の割裂方法の工程例を図１０を用いて説明する。図１０に示す加工方法は、図２に示す割裂パンチ７によるプレス成形によって行う例である。図１０に示す金属管１の端部断面周辺の割裂方法による加工工程において、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ平面図及び正面図である。図１０において、（ｂ）に示す金属管１の一端縁部を矢印（↓）の方向からみた図が（ａ）であるが、割裂パンチ７は図示が省略されている。
【００６５】
図１０に示すように、まず、第１ステージにおいて金属管１を固定台１８に据付けする。固定台１８は、ベルトコンベア方式の移動ステージ１９に連結されている。次いで、据付け後の金属管１は移動ステージ１９によって第２ステージに移送され、金属管１の外側を挟持する外側押え型５を所定の位置に配置した後、内側押え型（図示せず）とともに金属管１を両側から挟持し、割裂パンチ７を用いて第１回目のプレス成形が行われる。その後、加工後の金属管１から、割裂パンチ７を移動し、内側押え型及び外側押え型５を脱型する。次いで、金属管１は第３ステージに移送され、第２ステージと同様に、金属管１の外側を挟持する外側押え型５を所定の位置に配置した後、割裂パンチ７を用いて第２回目のプレス成形が行われる。第３ステージでは、さらに割裂が深く行われる。その後、加工後の金属管１から、割裂パンチ７を移動し、内側押え型及び外側押え型５を脱型する。以下、金属管１は第４及び第５のステージに順送方式で移送され、割裂しようとする深さ（又は距離）に応じた位置で外側押え型５が配置され、内側押え型（図示せず）とともに金属管１を挟持した後、プレス成形を繰り返すことによって金属管１の端部断面周辺の加工を進める。図１０には便宜的に第５ステージまでの工程しか示していないが、本発明においては、１プレス工程当たりの割裂距離及び割裂しようとする最終の割裂距離に応じて割裂ステージ数を変えることができ、第５ステージ以降のステージ総数を決めることができる。
【００６６】
以上のように、割裂パンチによるプレス成形を所定のストロークで一方向に又は順送方式で連続的に行うことによって、量産性に優れ、同時に製造コストを低減した一端部断面の内部割裂方法を構築することができる。
【００６７】
＜第９の実施形態＞
本発明の加工方法で金属端部断面外周に深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを所望の形状に後加工して製造される金属部品の製造方法について図面を用いて説明する。前記後加工においては、プレス成形加工、曲げ加工、切込み加工、縁切り加工及び穴開け加工の少なくとも何れかの加工を行う。
【００６８】
図１１は、後加工の例として、フランジを曲げ加工する金属部品の製造工程を説明する図である。図１１において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。
【００６９】
まず、図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すものと基本的に同じ工程によって、金属管１の端部断面周辺を割裂パンチ７を用いて複数回のプレス成形を行い、割裂加工を進める（図１１の（ａ）及び（ｂ））。その後、割裂パンチ７を移動し、外側押え型５及び内側押え型６を脱型し、加工後の金属管１を取出す。次いで、割裂加工後の金属管１を用いて、断面が円形状の外径と内径を有する中空のプレス型２０を割裂後の加工部分４に挿入してプレス成形を行う。このとき、金属管１のフランジの周囲に、フランジ３の加工後の外形形状及び寸法を決めるための外形保持用押え型２１を配置する（図１１の（ｃ）及び（ｄ））。ここで、中空のプレス型２０は、内径が金属管１の割裂後の加工部分４の外径と同じか、又はやや大きくなるように設計する。他方、中空のプレス型２０の外径は、フランジ３の加工後の内形寸法と同じか、又はやや小さくなるように設計する。
【００７０】
その後、中空のプレス型２０及び外形保持用押え型２１を脱型し、図１１の（ｄ）の右斜視図に示すように、フランジ３がＬ字状に曲げ加工された金属管１を得る。
【００７１】
図１２は、後加工の例として、段付円柱状金属部材の製造工程を説明する図である。図１２において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。
【００７２】
まず、図３の（ｂ）及び（ｃ）に示すものと基本的に同じ工程によって、金属棒９の端部断面周辺を割裂パンチ７を用いて複数回のプレス成形を行い、割裂加工を進める（図１２の（ａ））。その後、割裂パンチ７を移動し、外側押え型５を脱型し、加工後の金属棒９を取出す。そして、金属棒９を回転しながらフランジ３ａの根元部分にカッタ２２を当接し、フランジ３ａの部分を切断する（図１２の（ｂ））。この工程によって製造される金属棒９は、図１２の（ｂ）の右斜視図に示すような形状を有する。
【００７３】
次いで、フランジ３ａの部分を切断した金属棒９の周囲に、外側押え型５を割裂しようとする距離だけずらして配置し、図１２の（ａ）に示す割裂パンチ７と異なる刃先断面径を有する割裂パンチ７を用いて金属棒９の周辺部分の割裂加工を行う。割裂による加工は、所望の割裂の深さ（距離）が得られるまで、外側押え型５を下方へ移動しながらプレス成形を繰返し行う（図１２の（ｃ））。その後、割裂パンチ７を移動し、外側押え型５を脱型し、加工後の金属棒９を取出す。そして、金属棒９を回転しながらフランジ３ｂの根元部分にカッタ２２を当接し、フランジ３ｂの部分を切断する（図１２の（ｄ））。このようにして、図１２の（ｄ）の右側斜視図に示すように、２段の段付円柱状金属部材を製造する。
【００７４】
図１２には、段付円柱状金属部材として２段のものの製造工程を示しているが、本実施形態では段数は２段に限定されず、３段以上の段付きを形成してもよい。また、各段の端部の形状も斜め上方には限定されず、カッタ２２の形状を選択することによって、水平又は斜め下方に形成することができる。
【００７５】
＜第１０の実施形態＞  
本発明の加工方法で金属端部断面外周に形成された深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかの間に、金属、プラスチック、セラミック、ガラス及び木材から選択される何れか一つの材料からなる他の部材を挿入した後、両者の接着又は接合を行う接合方法について図を用いて説明する。前記深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを有する金属棒又は金属管と前記他の部材とを互いに接合する方法は、プレス、溶接、溶着、ボルト締結、リベット締結及び接着剤の何れかの方法によって行う。
【００７６】
図１３は、図１１に示す工程によってフランジがＬ字状に曲げ加工された金属管１を、他の部材として使用する金属管と接合するときの接合工程を説明する図である。図１３において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。
【００７７】
まず、金属管１のフランジがＬ字状に曲げ加工された部分２３に別の金属管２４を挿入する（図１３の（ａ））。次いで、別の金属管２４の挿入部を、プレス型２５を用いて金属管１の周囲外側から均一にプレス成形を開始する（図１３の（ｂ））。さらに、プレス成形を進めて、別の金属管２４の挿入部がやや変形するまで加締めを行い（図１３の（ｃ））、次いで、プレス型２５を移動し脱型する（図１３の（ｄ））。以上の方法によって、図１３の（ｄ）の右側斜視図に示すように、金属管１と別の金属管２４とが接合した金属部材を製造する。
【００７８】
図１３には、金属管１と別の金属管２４を接合を加締め成形で行う例を示したが、両者の金属管の接合強度を向上させるため、さらに、別の金属管２４の挿入部の周囲をＴＩＧ溶接又はレーザ溶接してもよい。また、図１３の（ａ）に示す工程の後、プレス加締め成形を行わないで、直接、別の金属管２４の挿入部の周囲を溶接する方法を採用してもよい。さらに、金属管１及び別の金属管２４の接合部分の一部に、ボルト締結又はリベット締結を行うための穴、孔又は平坦部の少なくとも何れかを形成した後、両者の金属管をボルト締結又はリベット締結によって接合することもできる。
【００７９】
図１４は、図５に示す工程によって製造された金属管のハブ孔形成部を他の部材と接合するときの接合工程を説明する図である。図１４において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。
【００８０】
まず、図５に示す工程に従って、金属管１のハブ孔形成部の開口先端部断面に深溝又は深凹部２及びフランジ３とともに、割裂後の加工部分４を形成する（図１４の（ａ））。次いで、フランジ３と割裂後の加工部分４との間に、別の金属管２６を挿入し、内側押え型２７をセッテイングした後、フランジ３の周囲外側からプレス型２８を用いてプレス成形を開始する（図１４の（ｂ））。さらに、プレス成形を進めて、別の金属管２６の挿入部の加締めを行い（図１４の（ｃ））、次いで、内側押え型２７及びプレス型２８を移動し脱型する（図１４の（ｄ））。以上の方法によって、図１４の（ｄ）の右側斜視図に示すように、金属管１のハブ孔形成部の開口先端部と別の金属管２６とが接合したＴ字状の金属部材２９を得ることができる。
【００８１】
図１４には、金属管１と別の金属管２６を接合を加締め成形で行う例を示したが、両者の金属管の接合強度を向上させるため、さらに、別の金属管２６の挿入部の周囲をＴＩＧ溶接又はレーザ溶接してもよい。また、図１４の（ａ）に示す工程の後、プレス加締め成形を行わないで、直接、別の金属管２５の挿入部の周囲を溶接する方法を採用してもよい。さらに、金属管１及び別の金属管２６の接合部分の一部に、ボルト締結又はリベット締結を行うための穴、孔又は平坦部の少なくとも何れかを形成した後、両者の金属管をボルト締結又はリベット締結によって接合することもできる。
【００８２】
図１５は、図１１に示す工程によってフランジがＬ字状に曲げ加工された金属管を、他の部材として使用するプラスチックと接着するときの接合工程を説明する図である。図１４において、左図は断面図であり、右図は斜視図を示している。
【００８３】
まず、金属管１のフランジがＬ字状に曲げ加工された部分２３の凹部に、シリコーン樹脂系、エポキシ樹脂系又はアクリル樹脂系の接着剤３０を注入し（図１５の（ａ））、その後、別のプラスチック部材３１を挿入する（図１５の（ｂ））。次いで、プラスチック部材３１の挿入部を、締結部材３２を用いて金属管１の周囲外側から均一に圧縮成形を行う（図１５の（ｃ））。ここで、締結部材３２としては、圧縮テープ等のテープ材、バンド材、又は断面が円形状、矩形状若しくは楕円状の断面を有する中空の金型が挙げられる。中空の金型を使用する場合は、金属管１の周囲外側から圧力を負荷できるようにする。また、接着剤３０の硬化を進めるため、締結部材３２で覆った接合部分を加熱する場合は、締結部材３２に加熱用のヒータを内蔵させてもよい。それ以外にも、金属管１と別の金属管３１を含めて全体を恒温槽中に入れて加熱する方法を採用してもよい。
【００８４】
次いで、締結部材３２を金属管１の接合部分から解放する（図１５の（ｄ））。以上の方法によって、図１５の（ｄ）の右側斜視図に示すように、金属管１とプラスチック部材３１とが接合した部材を製造することができる。図１５に示す方法によって実現される接合部分は、プラスチック部材３１がＬ字状に曲げ加工された部分２３によって挟持された構造を有するため、熱膨張係数の差によって発生する応力が小さくなる傾向にある。したがって、金属とプラスチックという異種材料の接合であっても、接合部分の信頼性及び耐久性の向上を図ることができる。図１５には、他の部材の例としてプラスチック部材を使用したが、本実施形態においては、プラスチック部材３１に代えて、セラミック、ガラス又は木材等の他の部材を使用してもよい。
【００８５】
以上のように、本発明による金属端部断面外周の加工方法は、新たな構造と形状を有する割裂パンチを用いる割裂方法によって、金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺の加工を容易に行うことができるだけでなく、切れ込みの長さ（又は深さ）を所望の範囲に自由に調整できるため、前記金属棒又は金属管の長手方向に、深さ又は長さを自由に制御できる深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを、平滑で、且つ、一様に形成することができる。
【００８６】
また、本発明の金属端部断面外周の加工方法によって製造される金属部品は、金属、プラスチック、セラミック、ガラス及び木材から選択される何れか一つの材料からなる他の部材との位置合わせが容易であるため、簡便な操作によって容易に接合を行うことができる。さらに、前記位置合せ部分に、プレス、溶接、溶着、ボルト締結、リベット締結及び接着剤の何れかの方法を加えることによって、金属部品と他部材との間で接合の信頼性及び耐久性の大幅な向上を図ることができる。このように、本発明の加工方法は様々な分野に幅広く適用できる部品や部材を容易に製造することができるため、その有用性は極めて高い。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・金属管、２・・・深溝又は深凹部、３・・・フランジ、４・・・割裂後の加工部分、５・・・外側押え型、６・・・内側押え型、７・・・割裂パンチ、８・・・スプリング、９・・・金属棒、１０・・・割裂パンチ、１１・・・パブ孔成形部の開口先端部、１２，１３・・・割裂パンチ、１４・・・矩形状断面を有する金属管、１５，１６・・・割裂パンチ、１７・・・切れ込み溝、１８・・・固定台、１９・・・移動ステージ、２０・・・中空のプレス型、２１・・・外形保持用押え型、２２・・・カッタ、２３・・・フランジがＬ字状に加工された部分、２４・・・別の金属管、２５・・・プラス型、２６・・・別の金属管、２７・・・内側押え型、２８・・・プレス型、２９・・・Ｔ字状の金属部材、３０・・・接着剤、３１・・・プラスチック部材、３２・・・締結部材。
【要約】
【課題】金属棒又は金属管の端部、金属棒又は金属管の絞り端部、及び金属管のハブ孔成形部の何れかの断面周辺において、金属棒又は金属管の長手方向に平滑で一様な深溝、深凹部及びフランジの少なくとも何れかを容易に形成できる金属端部断面外周の加工方法及び該加工方法によって得られる金属部品と他部材との接合方法を提供する。
【解決手段】本発明の加工方法は、先端部が鋭利な刃先を有し、該刃先が前記金属端部の断面外形と同じか、若しくは部分的に同じ形状で、且つ、前記断面の外径より小さな径で形成された割裂パンチを用いてプレス成形する操作を連続的に複数回繰り返して割裂を進め、各プレス成形操作の度に発生する金属の亀裂深さを制御するために、金属棒の外側又は金属管の内側及び外側を挟持する押え型の少なくとも片側の押え型の位置を、割裂部分の距離に応じて移動して配置することを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
0005833261.tif 000002
【図２】
0005833261.tif 000003
【図３】
0005833261.tif 000004
【図４】
0005833261.tif 000005
【図５】
0005833261.tif 000006
【図６】
0005833261.tif 000007
【図７】
0005833261.tif 000008
【図８】
0005833261.tif 000009
【図９】
0005833261.tif 000010
【図１０】
0005833261.tif 000011
【図１１】
0005833261.tif 000012
【図１２】
0005833261.tif 000013
【図１３】
0005833261.tif 000014
【図１４】
0005833261.tif 000015
【図１５】
0005833261.tif 000016