(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状素材をブランクどりして得られる平板始発ワークからこれを塑性変形させることにより無溶接シームパイプを製造する方法であって、
この方法は始発ブランクどり工程と、接合辺加工工程と、Ｕ曲げ工程とＯ曲げ工程とを含むものであり、
前記始発ブランクどり工程は、係合突起と係合受入部とを含む目的形状に合わせて板状素材を打ち抜くものであり、
また前記接合辺加工工程は、接合辺が素材断面方向に接合するためのシーム舌片を接合辺の一部を圧潰することによって形成するシーム舌片圧潰加工と、
素材のスプリングバックを考慮して接合辺をあらかじめ完成状態の円弧形状になじんだ形状とする予備アール加工とを同時または別のタイミングで行うものであり、
また前記Ｕ曲げ工程は、接合辺加工工程を経た中間ワークを断面Ｕ字状に変形させるものであり、
また前記Ｏ曲げ工程は、Ｕ曲げ工程を経た中間ワークを下方外側から下型により保持しながら、上方から円弧断面の作用面を有する上型により中間ワークの接合辺近くを押圧して円管状とするものであり、
前記Ｏ曲げ工程において、係合突起を係合受入部に、両者の部分的な撓みを利用して対向的に押し込んで嵌め合わせるとともに、シーム舌片を接合状態に噛み合わせることを特徴とする無溶接シームパイプの製造方法。
【請求項２】
前記接合辺加工工程は、一次接合辺加工工程においてシーム舌片圧潰加工を行い、続く二次接合辺加工工程において予備アール加工を行うことを特徴とする請求項１記載の、無溶接シームパイプの製造方法。
【請求項３】
前記Ｏ曲げ加工工程では、中間ワークの内側は非支持状態で行われていることを特徴とする請求項１または２記載の、無溶接シームパイプの製造方法。
【請求項４】
前記Ｏ曲げ加工工程における上型と下型とが形成する加工面の円周長寸法は、平板始発ワークの管径方向の展開寸法より小さく設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の、無溶接シームパイプの製造方法。
【請求項５】
前記シーム舌片圧潰加工において、シーム舌片は対となる内外の舌片の組合せを異ならせた二対以上の組合せを形成するものであり、これによりシーム舌片を重なり・噛み合い接合状態とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の、無溶接シームパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状金属素材をブランクどりして得られた平板始発ワークから、これを塑性変形させてパイプ状とした無溶接シームパイプの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管状の各種機能部品等は、パイプ素材を出発材料として加工成形するほか、平板金属素材からブランクどりされた平板始発ワークを管状にプレス成形して製造されている。このうち後者の平板始発ワークをプレス加工するものにあっては、管状に成型した素材の接合辺の突き合わせ線に沿ってブレージングを含む溶接等の手法でシーム加工されるのが一般的である。しかしながら製品ないしは部品として要求される仕様によっては、このような溶接シーム構造までは必要がない場合もある。このため、従来からシーム部、即ち突き合わせ部については、素材の係合によってこの部位の固定を図る手法が種々提案されている。
【０００３】
ところでこれら従来技術においては、図１２（ａ）に示すようにパイプ１′の突き合わせがされる接合辺３′に、凹凸の噛み合いと、その維持即ち抜け止めができるように、係合突起４′と係合受入部５′とが形成されている。このため係合突起４′は、係合受入部５′に嵌まり合うプロセスと、嵌まり合った後その維持を図る構造やプロセスが必要である。即ち嵌まり合いの維持のためには必然的に係合突起４′で見れば元括れ先拡がり状であり、係合受入部５′で見れば口括れ奥拡がり状の形状を採っている。このような形状の場合、両者を噛み合い状に係合させるには、両者を対向的に突き合わせても両者の係合進入を図ることができない。
結果的に図１２（ｂ）に示すように、係合突起４′を重なり方向にずらせておき、接合辺３′を合わせた後、係合突起４′を係合受入部５′に押し入れるような組み合わせ加工が行われている（例えば特許文献１参照）。
あるいは図１２（ｃ）に示すように、先拡がり状の係合突起４′の一部を曲げ起こしておき、この状態の係合突起４′を係合受入部５′内に案内した後、曲げ起こし部を平らに曲げ戻すような手法を採っている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
これらの手法はいずれもパイプ材を製造するための常法であるＵ曲げとＯ曲げとを経た後、更に係合突起４′と係合受入部５′との完全な嵌まり合いを達成するための加工工程が不可欠であり、製造工程の更なる簡略化は達成できていない。加えてこのような加工手法のときは、必ずパイプ材の内側に配する受け金型と、外側に配する押し金型とが不可欠であり、特にパイプ形状が曲がっていたり複雑な場合にはそれに対応した金型を必要とし、設備投資の面でもこれを低く抑えることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２５１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１５５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような従来手法を考慮してなされたものであって、平板始発ワークから無溶接シームパイプを得るにあたり、適切なシーム構造とするとともに、加工時に不可欠なＵ曲げ工程に続くＯ曲げ工程の段階で接合辺のシームが達成でき、且つその際、内側の受け金型を排することも可能な無溶接シームパイプの製造方法を案出することを技術課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
まず請求項１記載の、無溶接シームパイプの製造方法は、
板状素材をブランクどりして得られる平板始発ワークからこれを塑性変形させることにより無溶接シームパイプを製造する方法であって、
この方法は始発ブランクどり工程と、接合辺加工工程と、Ｕ曲げ工程とＯ曲げ工程とを含むものであり、
前記始発ブランクどり工程は、係合突起と係合受入部とを含む目的形状に合わせて板状素材を打ち抜くものであり、
また前記接合辺加工工程は、接合辺が素材断面方向に接合するためのシーム舌片を接合辺の一部を圧潰することによって形成するシーム舌片圧潰加工と、
素材のスプリングバックを考慮して接合辺をあらかじめ完成状態の円弧形状になじんだ形状とする予備アール加工とを同時または別のタイミングで行うものであり、
また前記Ｕ曲げ工程は、接合辺加工工程を経た中間ワークを断面Ｕ字状に変形させるものであり、
また前記Ｏ曲げ工程は、Ｕ曲げ工程を経た中間ワークを下方外側から下型により保持しながら、上方から円弧断面の作用面を有する上型により中間ワークの接合辺近くを押圧して円管状とするものであり、
前記Ｏ曲げ工程において、係合突起を係合受入部に、両者の部分的な撓みを利用して対向的に押し込んで嵌め合わせるとともに、シーム舌片を接合状態に噛み合わせることを特徴として成るものである。
【０００８】
また請求項２記載の、無溶接シームパイプの製造方法は、前記請求項１記載の要件に加え、
前記接合辺加工工程は、一次接合辺加工工程においてシーム舌片圧潰加工を行い、続く二次接合辺加工工程において予備アール加工を行うことを特徴として成るものである。
【０００９】
更にまた請求項３記載の、無溶接シームパイプの製造方法は、前記請求項１または２記載の要件に加え、
前記Ｏ曲げ加工工程では、中間ワークの内側は非支持状態で行われていることを特徴として成るものである。
【００１０】
更にまた請求項４記載の、無溶接シームパイプの製造方法は、前記請求項１から３のいずれか１項記載の要件に加え、
前記Ｏ曲げ加工工程における上型と下型とが形成する加工面の円周長寸法は、平板始発ワークの管径方向の展開寸法より小さく設定されていることを特徴として成るものである。
【００１１】
更にまた請求項５記載の、無溶接シームパイプの製造方法は、前記請求項１から４のいずれか１項記載の要件に加え、
前記シーム舌片圧潰加工において、シーム舌片は対となる内外の舌片の組合せを異ならせた二対以上の組合せを形成するものであり、これによりシーム舌片を重なり・噛み合い接合状態とすることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の要件を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１２】
まず請求項１記載の製造方法の発明によれば、平板始発ワークがパイプ状に塑性変形しているから、工程において断面Ｕ字状にＵ曲げ加工したワークがＯ曲げ工程を受けるだけで、接合辺が互いに突き合わせ接近する動きを生じ、係合突起と係合受入部との係合が図られる。更に同時にシーム舌片も係合されるものであり、従来行われていたＯ曲げ工程後に係合突起と係合受入部とを改めて係合させるための加工工程を不要とすることができるものである。
【００１３】
また請求項２記載の製造方法の発明によれば、接合辺加工工程において、平板始発ワークをまず一次接合辺加工工程によりシーム舌片圧潰加工を行い、次いで予備アール加工を行うものであり、シーム舌片の圧潰加工がシンプル且つ確実に行われるとともに、パイプ状に塑性変形させたときにスプリングバック等の影響から、難しいシーム加工であるにも拘わらず確実な円形断面のパイプが構成し得る。
【００１４】
更にまた請求項３記載の製造方法の発明によれば、前記Ｏ曲げ工程では、係合突起と係合受入部との係合及びシーム舌片の係合は、それぞれ対向する接合辺が互いに接近する動きのみで係合達成でき、結果的に中間ワークの内側は非支持状態、即ち芯金等を配さない状態で加工を行うことができ、加工工程の簡便化が一気に図られる。
【００１５】
更にまた請求項４記載の製造方法の発明によれば、Ｏ曲げ加工における上型と下型とによって円形に塑性変形させられる中間ワークは、言わばきつめのスペースに押し込まれるような形となり、結果的に金型の加工面に対し密に張り付いたような状態で塑性変形が促され、正確なパイプ形状を形成することができる。
【００１６】
更にまた請求項５記載の製造方法の発明によれば、内外の舌片が重なり・噛み合い状態に係合されるものであり、このような重なり・噛み合い状態の係合が複数形成されるため、パイプ形状の維持をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る無溶接シームパイプ及び曲げ加工前の圧潰加工ワークを併せて示す説明図である。
【図２】係合突起及び係合受入部を示す平面図である。
【図３】重なりシーム部を示す斜視図（ａ）・（ｂ）、並びに平面図（ｃ）である。
【図４】本発明の無溶接シームパイプの製造方法によって板状素材がＯ曲げワークにまで加工されていく様子を段階的に示す平面図である。
【図５】予備アール加工ワークをＵ曲げワークにするＵ曲げ加工工程を示す正面図並びにＵ曲げワークをＯ曲げワークにするＯ曲げ加工工程を示す正面図である。
【図６】係合突起と係合受入部との間での係合作用を段階的に示す平面図である。
【図７】両端に膨出部を具えた無溶接シームパイプを示す斜視図、並びに両端に膨出準備部を具えた平板始発ワークを示す平面図である。
【図８】長手方向中央に膨出部を具えた無溶接シームパイプを示す斜視図、並びに長手方向中央に膨出準備部を具えた平板始発ワークを示す平面図である。
【図９】曲がりパイプを示す斜視図、並びに接合辺に外周拡がり部を具えた平板始発ワークを示す平面図である。
【図１０】係合突起と係合受入部との変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明に係る無溶接シームパイプを排ガス触媒装置（排気ガスの浄化装置）の外筒体（管本体）に適用した実施例を種々示す断面図である。
【図１２】従来手法によって製造されるパイプ及びその無溶接シーム構造付近を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
原[0022]
本発明を実施するための形態は、以下に述べる実施例をその一例とするものであり、更にこの技術思想に基づく種々の形態をも含むものである。
【実施例】
【００１９】
以下本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明する。なお、説明にあたっては、まず本発明に係る無溶接シームパイプ１について説明した後、その製造工程を説明しながら、併せて本発明の製造方法について説明する。
まず本発明に係る無溶接シームパイプ１（以下パイプ１と記す場合もある。）の最もシンプルな形態は、図１に示すような完成形態であり、このものは図中（ｂ）に示した平板始発ワークＷ１をパイプ状に塑性変形させて構成されている。このような平板始発ワークＷ１を適用する場合、当然円管状とするためにはシーム部が形成されるものであるが、本発明ではこの部位は無溶接シーム構造２によって構成されている。つまり無溶接シーム構造２の部位である接合辺３にあっては格別溶接しない状態でのパイプ形状の維持が図られている。
【００２０】
以下この無溶接シーム構造２について説明すると、図２に示すように前記接合辺３に対して、対向する部位に係合突起４とそれに対応した形状の係合受入部５とが具えられる。前記係合突起４は一例として接合辺３から突出した先拡がり状に分かれた二又状の突片４１を具えた形状を有する。そしてこの二又状の突片４１の接合辺３側、即ち係合基部４２近くに抜け止め括れ部４３を具えることにより、結果的に突片４１は先拡がり状に二又状となっている。また前記突片４１は二又状に形成されることに伴い、結果的に一対の突片４１の間に切り欠き状の変形許容部４４が形成されている。更にこの係合突起４は製造する際の種々の作用を奏するために、最も幅広状の突起広幅部４５に対し、それより先端外側に滑らかな円弧状の係合誘導面４６を具え、更にその先端部を係合先端部４７とする。そして前記変形許容部４４の部位における係合突起４の面を変形戻り面４８としている。
【００２１】
一方、係合受入部５は平面視で前記係合突起４と同じような形状をした切り欠き状であり、同様に接合辺３から奥へ向かって二又状に切り欠かれた受入切り欠き５１を具えている。
そして接合辺３の近くの受入開始部５２が、接合辺３から奥部に向かってやや窄まるような形状に形成され、更にその受入開始部５２の奥部側を抜け止め塞ぎ部５３としている。一方、係合受入部５の最奥部中央からは接合辺３側に向けて変形戻し部５４が設けられる。そして係合受入部５は更にその最も奥部寄りに受入確保面５６を形成するとともに、更に係合受入部５の最奥部を受入奥部５７とする。また突起状の変形戻し部５４の外周面を変形戻し面５８とする。そしてパイプ１としての完成形態において、平面視形状をほぼ同じ形状とする係合突起４と係合受入部５とが噛み合い状態に組み合わされて完成状態を呈している。なおこのような噛み合い状態に組み合わされる構造は、建築業界においては「鎌継ぎ」等と呼ばれている。
【００２２】
次に重なりシーム部６について説明する。このものは図３に示すように、シーム舌片６０の組合せによって形成されるものであって、一例として重なりシーム部６は前記係合突起４と係合受入部５とが形成されていない範囲における接合辺３に形成されている。前記シーム舌片６０は、パイプ１の内側に位置する内舌片６１と外側に位置する外舌片６２とを対として具える。更にこの内舌片６１と外舌片６２との組み合わせはパイプ１の軸方向において隣り合う組み合わせが逆関係、即ち隣り合うシーム舌片６０は、一方が内舌片６１のときは隣り合うものは外舌片６２とすることが好ましい。そしてこの重なりシーム部６は、パイプ１が形成された状態において、対向するシーム舌片６０がそれぞれ上下に重なり合うような状態となって係合する。
なお後述する製造方法において詳しく述べるが、重なりシーム部６を構成するシーム舌片６０は、舌片と表現されるように接合辺３から幾分か張り出したような形態となっているが、これは板状素材Ｗ０を押し潰すことにより実質的に素材の一部が接合辺３から張り出すように変形してくることにより形成されるからである。
そしてシーム舌片６０の組み合わせは、図３に示すように内舌片６１、外舌片６２の一対の噛み合わせが隣り合う組同士切り替えることにより、接合辺３が円周方向へ外れてしまうことを積極的に阻止し、実質的にパイプ形状が維持される。なおこのような噛み合いを特許請求の範囲において「重なり・噛み合い接合」と定義しており、このような構造は建築業界においては「相欠き」、「あいじゃくり」等と呼ばれている。またこのように接合辺３において係合突起４と係合受入部５の対が形成されていない部位及び重なりシーム部６が形成されていない部位については、素材としての積極的な噛み合いがなされないが、このような部位を直合わせシーム部７とする。
【００２３】
本発明に係る無溶接シームパイプ１は以上述べたような具体的な形状を有するものであり、以下その製造方法について説明する。
まず本発明の無溶接シームパイプ１の製造方法の各工程の説明に先立ち、その概略及び用語について説明する。製造方法を実施するための各工程は、概略以下のとおりであって、始発ブランクどり工程と、接合辺加工工程と、Ｕ曲げ加工工程と、Ｏ曲げ加工工程とを順次経る。なお前記接合辺加工工程は、一次接合辺加工工程と二次接合辺加工工程とを含んでいる。
また各工程の加工処理を経るに従い、形状を変化させる素材に関しては、板状素材Ｗ０から平板始発ワークＷ１、圧潰加工ワークＷ２、予備アール加工ワークＷ３、Ｕ曲げワークＷ４、Ｏ曲げワーク（製品ワーク）Ｗ５とし、一般的にワークを総称する場合ワークＷとする。
【００２４】
また無溶接シーム構造２における係合突起４と係合受入部５との間の各部位の寸法等について述べると、図２（ｂ）に示すように係合突起４は、その基部の寸法を基部幅寸法Ｄ１、更に先端側に寄った部位の寸法を括れ幅寸法Ｄ２、更に先端に寄った部位の寸法を突起最大幅寸法Ｄ３、更に係合先端部４７間の寸法を先端間寸法Ｄ４とする。同様に係合受入部５に関しては、受入開始部５２間の最大寸法を受入誘導寸法ｄ１、抜け止め塞ぎ部５３間の寸法を抜け止め作用寸法ｄ２、更に奥部に寄った部位の寸法を切り欠き最大幅寸法ｄ３、更に受入奥部５７間の寸法を奥端間寸法ｄ４とする。
【００２５】
（Ｉ）始発ブランクどり工程
始発ブランクどり工程は図４（ａ）に示すような板状素材Ｗ０から、図４（ｂ）に示すような最終製品に適した形状の平板始発ワークＷ１を打ち抜く工程である。板状素材Ｗ０は適宜の肉厚を具えた金属素材が選択されるものであり、一般的にはプレス成形により打ち抜かれる。もちろん加工形状が複雑であったりする場合に、レーザー加工等による切り出しが行われる場合がある。
なおこの平板始発ワークＷ１についてみると、全体としては短寸のパイプ１を想定し、これを展開形状としたような矩形状を有するものであり、その接合辺３を構成する一方の辺に係合突起４を一例として二カ所に形成する。他方これに対応するもう一方の接合辺３に係合受入部５が二カ所に形成される。
なおこの始発ブランクどり工程において得られる平板始発ワークＷ１については、係合突起４及び係合受入部５の寸法設定は最終的に必要とされる前記各部の寸法を具えている。すなわち係合突起４における基部幅寸法Ｄ１に対する、係合受入部５の受入誘導寸法ｄ１をはじめとする各部の寸法については、両者の噛み合いが確実に行い得るような寸法設定とするものであり、各部の寸法は係合受入部５の寸法が係合突起４における対応する部位の寸法と同じがわずかに例えば±１００分の数ｍｍ程度の公差で寸法設定がなされる。このような公差を考慮して、請求項では「ほぼ同じ形状」との表現を用いている。
【００２６】
（II）接合辺加工工程
このような平板始発ワークＷ１に対し、接合辺３に関して更に予備的な加工がおこなわれる。この接合辺加工工程は、一次接合辺加工工程と二次接合辺加工工程との二つの工程が行われるものであり、それぞれ具体的にはシーム舌片圧潰加工と予備アール加工とが行われる。
（II-i）一次接合辺加工工程
まず前記一次接合辺加工工程は、接合辺３における係合突起４、係合受入部５が形成されていない部位を選択して、ここに図４（ｃ）に示すように重なりシーム部６を構成するためのシーム舌片６０を圧潰加工する工程である。具体的には、シーム舌片６０の形態は図３に示すように、一例として重なりシーム部６を構成する際に互いに重なり合う内舌片６１と外舌片６２とが三対形成されている。
また中央のシーム舌片６０における内舌片６１と外舌片６２との形成態様に対しその両側に位置するシーム舌片６０はその噛み合いを逆に形成するものであり、例えば中央が内舌片６１とすると、これに隣接する両側のシーム舌片６０は外舌片６２を構成するようにプレス加工される。
一方これに対向する側の接合辺３におけるシーム舌片６０をみると、中央が外舌片６２を構成する場合、その両側のシーム舌片６０は内舌片６１を構成するようにプレス加工される。
なおこのシーム舌片６０をプレス加工する際には、平板始発ワークＷ１の接合辺３の部位を部分的に肉薄に押し潰して圧潰加工ワークＷ２とするものであり、結果的にシーム舌片６０は元の平板始発ワークＷ１における接合辺３のラインよりわずかに舌片状に張り出すような状態に金属素材が押し出される。
【００２７】
（II-ii)二次接合辺加工工程
次に二次接合辺加工工程は、このような圧潰加工ワークＷ２に対し、更に予備アール加工をして図４（ｄ）に示すような予備アール加工ワークＷ３を得る工程である。即ち予備アール加工とは、平板始発ワークＷ１を最終的にＯ曲げ加工した際に、接合部がスプリングバック等の影響によってパイプ状の正円にならない状態が生じがちなことを考慮して、完成したパイプ１の円弧を描くように接合辺３の近くの部位のみを予めアール加工するものである。
【００２８】
なお以上、始発ブランクどり工程から接合辺加工工程（一次接合辺加工工程、二次接合辺加工工程）に至るまで、その打ち抜き形状ないしは曲げ形状、押し潰し形状に合った上型あるいは下型によりプレス加工するものであり、金型自体はその形状になじんだものであるので、金型についての説明は省略する。なお前記接合辺加工工程において、金型の形状工夫によっては予備アール加工とともに、シーム舌片６０の圧潰加工も同時に行うことが可能である。
【００２９】
（III)Ｕ曲げ加工工程
次にＵ曲げ加工工程は、前記予備アール加工ワークＷ３を対象にこれを正面視Ｕ字状に塑性変形させる工程である。即ち、予備アール加工ワークＷ３は両端のみ一部曲げられたような形状を採っているが、全体として未だ平板帯状の形態を採っており、このものを図５（ａ）に示すようにＵ曲げ金型８を用いて、断面Ｕ字状に形成する工程である。
まずＵ曲げ金型８はＵ曲げ下型８１とＵ曲げ上型８２とを具えるものである。Ｕ曲げ下型８１は、完成状態のパイプ１の外周径に近い寸法の半円弧状の成形凹部を具えている。一方Ｕ曲げ上型８２は同様に、パイプ１を構成した際の内径にほぼ近い外周径を有する半円弧状の成型凸部を有する。
このようなＵ曲げ金型８を用いるＵ曲げ加工自体は、言わば常法に従いなされるものであり、Ｕ曲げ下型８１にセットした予備アール加工ワークＷ３を、上方からＵ曲げ上型８２の中央部で押圧し、図４（ｅ）、図５（ａ）に示すような断面Ｕ字状のＵ曲げワークＷ４を得る。
なお金型に関し、上型、下型と記載しているが、これはワークＷが断面Ｕ字状と表現されていることに因み、開放されている接合辺３側を上方と定義し、この接合辺３側に作用する金型を上型と表現し、他方を下型としたものであり、これら金型は上下逆配置としたり、斜め配置、水平配置としてもよい。
【００３０】
またこのとき、予備アール加工ワークＷ３は二次接合辺加工工程で予備アール加工がされており、この接合辺３近くが内側に向かっていることから、Ｕ曲げワークＷ４は一例として上端となる接合辺３の部位が内側に曲がり込むが、Ｕ曲げ上型８２の形状設定如何でこのような曲げ部分があったとしても、その抜き外し自体は可能である。具体的にはＵ曲げ上型８２を押し込み方向と逆に上戻し方向に強制的に戻したとしてもＵ曲げワークＷ４はその先端部即ち接合辺３の部位で一時的に外側に撓み、Ｕ曲げ上型８２の抜け出しを許容し得る。もちろんＵ曲げ上型８２に引っ掛かるような状態で持ち上げられたＵ曲げワークＷ４が存在したときには、前後方向（パイプ１の軸方向）に引き抜くような操作で取り外すことができる。
【００３１】
（IV) Ｏ曲げ加工工程
次に前記Ｏ曲げ加工工程は、このようにして得られたＵ曲げワークＷ４を最終的に図４（ｆ）に示すような製品ワークたるＯ曲げワークＷ５とする工程である。
具体的には図５（ｂ）に示すように、Ｏ曲げ下型９１とＯ曲げ上型９２とを具えたＯ曲げ金型９によりＵ曲げワークＷ４を塑性変形させる。即ちＵ曲げワークＷ４を、前記Ｕ曲げ下型８１と同様のＯ曲げ下型９１に対しセットし、その上方からパイプ１の外径と近い半円弧状の成型凹部を有するＯ曲げ上型９２を接近させ、Ｕ曲げワークＷ４の上方を更にパイプ状に押圧して最終的に対向する接合辺３を接触させ、パイプ形状とする。
なおこのときＯ曲げ下型９１とＯ曲げ上型９２とにより構成される内側の加工円９３の円周長寸法は、前記平板始発ワークＷ１の管径方向の展開寸法より小さく設定される。
逆に言えば平板始発ワークＷ１の径方向展開寸法の方がＯ曲げ金型９の加工円９３の寸法より大きく設定されている。この結果、Ｏ曲げ加工工程にあっては前工程で加工されたＵ曲げワークＷ４はＯ曲げ金型９の加工円９３内に密着するような状態で塑性変形を受ける。このためＯ曲げ金型９にあっては従来不可欠とされていた芯金作用をする金型が一切不要となっている。
このようにしてパイプ形状のＯ曲げワークＷ５が得られるものであるが、この際の無溶接シーム構造３が現出する状態について更に詳しく説明する。
【００３２】
（Ｖ) 係合作用
図５（ｂ）に示すＯ曲げ加工工程において、Ｕ曲げワークＷ４がＯ曲げ上型９２による押圧を受けて徐々にパイプ状に変形してゆくと、互いに接近する接合辺３には、係合作用が開始され、まず係合突起４と係合受入部５との間の係合作用について説明する。
（Ｖ-i）係合開始時
具体的にはＯ曲げ加工が進むと、図６（ａ）に示すように、接合辺３に互いに対向的に設けられている係合突起４と係合受入部５とが接触する。この接触開始時にあっては、係合突起４における一例として二又状に分かれた各突片４１の係合先端部４７からやや外側に寄った範囲の円弧状の係合誘導面４６が係合受入部５における受入開始部５２に接触する。
このとき係合突起４における係合誘導面４６がほぼ始まる部位である係合先端部４７間の寸法である先端間寸法Ｄ４（以下、各寸法については図２（ｂ）参照）は、係合受入部５における受入開始部５２間の最大寸法である受入誘導寸法ｄ１より小さく設定されている。
また係合突起４における円弧状の係合誘導面４６と、内窄まり状に傾斜している受入開始部５２との傾斜案内により変形許容部４４が切り欠かれるように形成されていることから、図６（ｂ）に示すように突片４１同士が接近するような形に変形する。
【００３３】
（Ｖ-ii)係合誘導時
このような状態で係合突起４が係合受入部５に対して相対的に進入するような形態を続け、図６（ｃ）に示すように一対の突片４１は瞬間的に撓んで接近し、突起最大幅寸法Ｄ３が抜け止め作用寸法ｄ２より小さくなり、この間をあたかもすり抜けるような形に変形して受入切り欠き５１内に進入するようになる。
このとき、瞬間的に寄り合うように撓んでいた一対の突片４１は、受入切り欠き５１が二又状に奥拡がり状になっていることから、それに従ってスプリングバックにより元の形状に復帰しようとしながら進入を続ける。もちろん進入途中では、突起広幅部４５の突起最大幅寸法Ｄ３は、受入切り欠き５１の切り欠き最大幅寸法ｄ３よりは小さいから、突片４１は完全に始発状態に復帰したわけではない。
この状態で更に進入すると図６（ｄ）に示すように、一対の突片４１が接近していることにより幅狭となっている変形許容部４４が、係合受入部５における変形戻し部５４に当接する。そして更にこの動きを進めて次の係合完了時の状態に至る。
【００３４】
（Ｖ-iii) 係合完了時
係合完了時の状態は、図６（ｅ）に示すように、前記係合誘導時の動きを受けて突片４１が受入切り欠き部５１内に進入するものであり、最終的に進入が完了した時点で、突起状の変形戻し部５４が係合突起４における変形許容部４４に密に係合した状態となる。結果的に突片４１は元の状態に押し広げられるようになって、係合突起４と係合受入部５との係合が完了する。
この係合完了状態では、係合突片４の抜け止め括れ部４３を、係合受入部５における抜け止め塞ぎ部５３が押さえ込むようになり、いわゆる鎌継ぎ構造が形成されて抜け止めが確実に図られる。
【００３５】
（VI）シーム部作用
次に上述した係合突起４と係合受入部５との係合と同時に行われる、重なりシーム部６におけるシーム舌片６０の相互の係合について説明する。
この重なりシーム部６におけるシーム舌片６０は、図３に示されたように接合辺３からわずかに舌片状に張り出しているものであり、従って重なりシーム部６における係合作用はＯ曲げ加工工程におけるほぼ最後の段階で行われる。
即ち接合辺３が充分に接近した場合には、対向する接合辺３同士に構成されている内舌片６１と外舌片６２とが対向して上下に嵌まり合うような係合状態を得る。
このとき内舌片６１と外舌片６２との形成態様は、一方の接合辺３で見れば交互に形成されるようになっているから、互いにパイプ１の肉厚方向への位置決めとともにパイプ１の軸方向への動きも規制されたような状態となる。この状態が特許請求の範囲で「重なり・噛み合い接合状態」と定義された、いわゆる相欠き構造、あいじゃくり構造である。
なおこの作用についても、Ｏ曲げ金型９によるＵ曲げワークＷ４の案内がされて、Ｕ曲げワークＷ４自体はその周縁をＯ曲げ金型９における内側の加工円９３にほぼ密着したような状態で曲成されるものであり、結果的に通常この種の作業で必要とされる芯金作用をする金型を不要としている。
また本発明においては、図１２に示した従来手法のように、Ｏ曲げ加工の後に例えば係合突起４と係合受入部５との完全な嵌まり合いを達成するための加工工程は不必要であり、接合辺３の突き合わせ作用のみで無溶接シーム構造２が得られる。
【００３６】
本発明は以上述べたような形態を基本形態とするものであり、次のような変形態様が採り得る。
まず図７（ａ）に示すものは、パイプ１の両端に膨出部１1 を具え、例えば中間部の径と同じような管体を接続することができるように構成されたものである。このためには例えば平板始発ワークＷ１をブランクどりする際に、図７（ｂ）に示すように接合辺３を構成する部分となる両端縁の外端部に、中央部より展開寸法を長く取った膨出準備部３１を形成する。
この場合には、すでに述べた基本的実施例における二次接合辺加工工程、即ち図４（ｄ）で示した予備アール加工をする際に、膨出準備部３１を中央部より外側に変形するような加工を同時に行うことにより実現することができる。
【００３７】
更に図８（ａ）に示す実施例は、同様に膨出部１１をパイプ１の長手方向中央に形成したものであり、この場合には図８（ｂ）に示すように、平板始発ワークＷ１は接合辺３の部位で二片の係合突片４の中央部（二片の係合受入部５の中央部）に膨出準備部３１が形成される。
【００３８】
更に本発明の手法を発展させ、図９（ａ）に示す曲がりパイプ１２を一気に製造することができる。この場合には図９（ｂ）に示すように、平板始発ワークＷ１の接合辺３に外周拡がり部３２を形成することにより前記曲がりパイプ１２を構成し得る。
なお以上述べたパイプ１の各種バリエーションについては全体形状のバリエーションを示すため、重なりシーム部６についての説明は省略した。
【００３９】
続いて係合突起４と係合受入部５との種々の形態について説明する。この係合突起４と係合受入部５との関係は、係合開始時及び係合誘導時において、係合突起４の突片４１ないしは係合受入部５の受入切り欠き５１周辺の部位が瞬間的に弾性変形され、更に最終的に係合完了時には両者が密に嵌まり合う状態が得られればよいものであり種々の形態が採り得る。
まず図１０（ａ）に示す実施例は、二片の突片４１を接合辺３から斜めに突出するとともにほぼ平行に配置し、同様の二片の突片４１を傾き方向を異ならせて配置することにより構成するものである。突片４１の先端部は平面視円弧状に形成されており、この部位が係合誘導面４６となる。また二片一対の突片４１の間が変形許容部４４を構成する。
なおこのとき、係合突起４を受け入れる係合受入部５の開口部には、平面視で斜設された係合突起４を案内し得るように、受入開始部５２を具えるとともに、ここに対向する縁辺を変形戻し部５４とする。
【００４０】
また図１０（ｂ）に示す実施例は、係合突起４側において係合するにあたっての弾性変形は少なく、むしろ係合受入部５側に楔状に切り欠いた変形許容部５９を形成しておき、突片４１が受入切り欠き５１に進入する際、受入切り欠き５１と変形許容部５９との間が前記変形許容部５９側に撓んでその受け入れを許容するように図っているものである。
一方、係合突起４側の接合辺３においては、突片４１の両側に楔状に突出した変形戻し突起部４９を、請求項１で定義した変形戻し部として構成しておくものである。
なおこの実施例においては、突片４１の先端円弧状部が係合誘導面４６を構成する。また特許請求の範囲における変形撓み部は受入切り欠き５１と変形許容部５９との間の部位に該当する。
【００４１】
本発明は以上述べたような構成及び製造方法を具えるものであるが、無溶接シーム構造２を採るため、例えば液密性を要求されるような場合、例えばパイプ１の内外に樹脂ライナー等を張り付けたりする加工が施し得る。なお重なりシーム部６については、これを形成する部位は必ずしも係合突起４または係合受入部５が形成されてない部位に限らず、例えば係合突起４の突片４１の先端部と係合受入部５の受入奥部５７等に設けることももとより差し支えない。
【００４２】
また、本発明によって得られた無溶接シームパイプ１は、内燃機関から排出される排気ガスの浄化装置Ａのパイプ材として適用することが可能であり、以下、このような態様について説明する。
この種の排気ガスの浄化装置Ａは、一般に排ガス触媒装置とか触媒パイプ等と称され、一例として図１１（ａ）に示すように、外筒体としての管本体Ａ１の内周側に、コアピースとしての触媒エレメントＡ２を挿着して成り、排気ガスが管本体Ａ１内を通過する間に、予め流路面に付着形成しておいた触媒との接触によって排気ガスの浄化を図る装置である。
そして、上述したように本発明によって得られた無溶接シームパイプ１は、例えば上記管本体Ａ１として適用することが可能である。
なお、触媒エレメントＡ２は、上記図１１（ａ）に併せ示すように、従来、断面がハニカム状に形成されるのが一般的であり、これは排気ガスとの接触面積（表面積）を増大させ、浄化性能を向上させるためである。また、ハニカム状の触媒エレメントＡ２の製作にあたっては、例えば波板と平板とを重ね合わせた後、これを適宜の大きさになるまでコイル状に巻回して、所望の径寸法の触媒エレメントＡ２を得る手法が採られることがあった。
【００４３】
もちろん、コアピースとしての触媒エレメントＡ２としては、このようなハニカム状断面のものに限らず、一例として図１１（ｂ）に示すように、複数のヒダを有するヒダ付き管を適用することもでき、その製作にあたっては、例えば一枚の金属板材に深さの異なるヒダを複数、連続的に形成し、このヒダ付板を円柱状に丸め、隣り合うヒダが互いにほぼ外接するように（これが上記ヒダ付き管）、外筒体としての管本体Ａ１の内周側に挿着して、排気ガスの浄化装置Ａを得るものである。
【００４４】
更にまた、触媒エレメントＡ２としては、これら以外にも、例えば図１１（ｃ）に示すような、花びら状断面を呈するものも適用できる。このような触媒エレメントＡ２の製作にあたっては、例えば波板と平板とを重ね合わせた後、これを不均一な深さ（長さ）のヒダを繰り返し形成するように巻回しながら、更に外周側から押し込むようにして径寸法を縮め、管本体Ａ１の内周側に圧入、挿着して、排気ガスの浄化装置Ａを得るものである。この圧入状態で各ヒダは、管本体Ａ１の中心に必ずしも全てが一致した放射状態を呈するのではなく、また各ヒダにおいては必ずしも直線状ではなく湾曲状を成すように形成され、このような状態を「ランダム放射状」とも称する。なお、触媒エレメントＡ２をこのような「花びら状」もしくは「ランダム放射状」に形成することで、触媒エレメントＡ２は、排気ガスが通過する一つひとつのヒダの配置や形状等が不規則となり、これが触媒エレメントＡ２の目新しさや面白さ等を演出する。
【符号の説明】
【００４５】
１      無溶接シームパイプ
１１    膨出部
１２    曲がりパイプ
２      無溶接シーム構造
３      接合辺
３１    膨出準備部
３２    外周拡がり部
４      係合突起
４１    突片
４２    係合基部
４３    抜け止め括れ部
４４    変形許容部
４５    突起広幅部
４６    係合誘導面
４７    係合先端部
４８    変形戻り面
４９    変形戻し突起部
５      係合受入部
５１    受入切り欠き
５２    受入開始部
５３    抜け止め塞ぎ部
５４    変形戻し部
５６    受入確保面
５７    受入奥部
５８    変形戻し面
５９    変形許容部
６      重なりシーム部
６０    シーム舌片
６１    内舌片
６２    外舌片
７      直合わせシーム部
８      Ｕ曲げ金型
８１    Ｕ曲げ下型
８２    Ｕ曲げ上型
９      Ｏ曲げ金型
９１    Ｏ曲げ下型
９２    Ｏ曲げ上型
９３    加工円
Ｗ      ワーク
Ｗ０    板状素材
Ｗ１    平板始発ワーク
Ｗ２    圧潰加工ワーク
Ｗ３    予備アール加工ワーク
Ｗ４    Ｕ曲げワーク
Ｗ５    Ｏ曲げワーク（製品ワーク）
Ｄ１    基部幅寸法
Ｄ２    括れ幅寸法
Ｄ３    突起最大幅寸法
Ｄ４    先端間寸法
ｄ１    受入誘導寸法
ｄ２    抜け止め作用寸法
ｄ３    切り欠き最大幅寸法
ｄ４    奥端間寸法  
Ａ      排気ガスの浄化装置
Ａ１    管本体（無溶接シームパイプ）
Ａ２    触媒エレメント
【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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