(57)【要約】【課題】金属棒材の成形に際し、ヘッダとフランジを単一の装置により、同時に整形することにより、部材成形の工数を減らして所要時間を短縮するとともに、装置の単一化によって設備費を削減し、製造コストの低廉化を図る。【解決手段】金属棒材１の端部にヘッダ２を形成するとともに、金属棒材１の中間部にフランジ３を形成する成形装置であって、ヘッダ形成位置２ａ近傍において外周面１ａを把持する第１のチャッキング手段４と、第１のチャッキング手段４と対向配置され、金属棒材１のフランジ形成位置３ａを挟んで、金属棒材１の外周面１ｂを把持する第２のチャッキング手段５と、ヘッダ形成位置側端面から金属棒材１に圧縮力を付与する圧縮手段６と、第１のチャッキング手段４と第２のチャッキング手段５との間隔を狭める駆動手段７とを備える。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属棒材の端部にヘッダを形成するとともに、該金属棒材の中間部にフランジを形成する成形装置であって、
前記金属棒材のヘッダ形成位置近傍において、該金属棒材の外周面を把持する第１のチャッキング手段と、
前記金属棒材のフランジ形成位置を挟むようにして前記第１のチャッキング手段と対向配置され、該対向位置において該金属棒材の外周面を把持する第２のチャッキング手段と、
前記金属棒材の前記ヘッダ形成位置側端面から該金属棒材に圧縮力を付与する圧縮手段と、
前記第１のチャッキング手段と該第２のチャッキング手段との間隔を狭める駆動手段と
を備えることを特徴とする金属棒材の成形装置。
【請求項２】
前記第１のチャッキング手段及び前記第２のチャッキング手段は、
前記金属棒材を径方向から挟み込み、該金属棒材を挟み込んだ状態において楔形状をなす内部チャッキング手段と、
前記楔形状に適合する凹部を有し、該凹部内に前記内部チャッキング手段が嵌め込まれた状態で、前記金属棒材の径方向から圧力を付与することにより、前記内部チャッキング手段を締め付ける外部チャッキング手段と
をそれぞれ備えることを特徴とする請求項１に記載の金属棒材の成形装置。
【請求項３】
前記圧縮手段は、前記ヘッダ形成位置側端面に当接され、前記圧縮力により膨張して形成されたヘッダの表面を整形するヘッダ整形面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属棒材の成形装置。
【請求項４】
前記第１のチャッキング手段及び前記第２のチャッキング手段は、前記圧縮力により膨張して形成されたフランジを、挟み込むことによって整形するフランジ整形面をそれぞれ有することを特徴とする請求項１乃至３に記載の金属棒材の成形装置。
【請求項５】
前記圧縮手段は、前記金属棒材の軸方向に伸縮するシリンダ部を備え、
前記駆動手段は、固定された状態の前記第２のチャッキング手段に対して、前記第１のチャッキング手段を接近させるものであり、
前記第１のチャッキング手段の移動量は、前記シリンダ部の伸張量よりも小さく設定されている
ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の金属棒材の成形装置。
【請求項６】
前記第１のチャッキング手段は、複数設けられ、
前記駆動手段は、隣接する第１のチャッキング手段同士の間隔を狭めるようにする
ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の金属棒材の成形装置。
【請求項７】
金属棒材の端部にヘッダを形成するとともに、該金属棒材の中間部にフランジを形成する成形方法であって、
前記金属棒材のヘッダ形成位置近傍において、該金属棒材の外周面を第１のチャッキング手段により把持するとともに、第２のチャッキング手段を、前記金属棒材のフランジ形成位置を挟むようにして前記第１のチャッキング手段と対向配置し、この対向位置において該第２のチャッキング手段により、該金属棒材の外周面を把持する工程（１）と、
前記金属棒材の前記ヘッダ形成位置側端面から該金属棒材に圧縮力を付与するとともに、前記第１のチャッキング手段と該第２のチャッキング手段との間隔を狭める工程（２）と
を備えることを特徴とする金属棒材の成形方法。
【請求項８】
前記工程（１）においては、
該金属棒材を挟み込んだ状態において楔形状をなす内部チャッキング手段により、前記金属棒材を径方向から挟み込み、
外部チャッキング手段に設けられた前記楔形状に適合する凹部内に、前記内部チャッキング手段を嵌め込み、
前記外部チャッキング手段により、前記金属棒材の径方向から圧力を付与し、前記内部チャッキング手段を締め付ける
ことを特徴とする請求項７に記載の金属棒材の成形方法。
【請求項９】
前記工程（２）においては、
前記圧縮力により膨張して形成されたヘッダの表面に、所定形状をなすヘッダ整形面を押し当てることにより、該ヘッダを整形することを特徴とする請求項７又は８に記載の金属棒材の成形方法。
【請求項１０】
前記工程（２）においては、
前記圧縮力により膨張した部分を、前記第１のチャッキング手段及び第２のチャッキング手段の側面で挟み込むことによって、前記形成されたフランジを整形する
ことを特徴とする請求項７乃至９に記載の金属棒材の成形方法。
【請求項１１】
前記工程（２）は、
前記第２のチャッキング手段を固定する工程（２の１）と、
前記金属棒材の軸方向に伸縮するシリンダ部を伸張させることにより圧縮力を付与するとともに、固定された前記第２のチャッキング手段に対して、前記第１のチャッキング手段を接近させる工程（２の２）と
を有し、
前記工程（２の２）において、第１のチャッキング手段の移動量は、前記シリンダ部の伸張量よりも小さく設定されている
ことを特徴とする請求項７乃至１０に記載の金属棒材の成形方法。
【請求項１２】
前記第１のチャッキング手段を、複数設け、
前記工程（１）では、隣接する第１のチャッキング手段同士の間隔を狭めるようにする
ことを特徴とする請求項７乃至１１に記載の金属棒材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中実或いは中空の金属棒材の端部及び中間部にヘッダやフランジを形成する金属棒材の成形装置及び成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のマフラーハンガー等に用いられる金属棒材には、その端部及び中間部にヘッダ及びフランジを形成する必要がある。図１１は、従来のヘッダ及びフランジを形成する工程を示す説明図である。
【０００３】
すなわち、従来にあっては、図１１（ａ）に示すように、先ず、プレス等の装置を用いて、金属棒材１の端部にヘッダを形成し、その後、図１１（ｂ）に示すように、他の成形装置を用いてフランジ部を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の成形方法では、上述したように、ヘッダとフランジを別々の装置を用いて、各々独立した複数の工程を行うため、一部材を形成するための所要時間が増大するとともに、複数の装置を設置するための設備費や、敷地面積が必要となることから部材の製造コストの削減が困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、ヘッダとフランジを単一の装置により、同時に整形することにより、部材成形の工数を減らして所要時間を短縮するとともに、装置の単一化によって設備費を削減し、製造コストの低廉化を図ることのできる金属棒材の成形装置及び成形方法を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、金属棒材の端部にヘッダを形成するとともに、金属棒材の中間部にフランジを形成する際、金属棒材のヘッダ形成位置近傍において、金属棒材の外周面を第１のチャッキング手段により把持するとともに、第１のチャッキング手段に対し、金属棒材のフランジ形成位置を挟んで第２のチャッキング手段を対向配置し、この第２のチャッキング手段により、対向位置において金属棒材の外周面を把持し、金属棒材のヘッダ形成位置側端面から金属棒材に圧縮力を付与するとともに、第１のチャッキング手段と第２のチャッキング手段との間隔を狭めることを特徴とする。
【０００７】
このような本発明によれば、金属棒材に対し、ヘッダ形成位置側端面から軸方向に圧縮力を付与することにより、ヘッダ形成位置側端部を膨張させ、ヘッダを形成することができ、これと同時に第１及び第２のチャッキング手段の間隔を狭めることにより、両チャッキング手段の間のフランジ形成位置を膨張させ、フランジを形成することができる。この結果、本発明によれば、ヘッダ形成処理とフランジ形成処理を、単一の装置により、同時に行うことができる。
【０００８】
なお、金属棒材の圧縮に際し、ヘッダ／フランジ形成位置以外の部分は、チャッキング手段により把持されているため、金属棒材に、座屈や膨張等の変形が生じることはない。
【０００９】
上記発明においては、金属棒材を挟み込んだ状態において楔形状をなす内部チャッキング手段により、金属棒材を径方向から挟み込み、外部チャッキング手段に設けられた楔形状に適合する凹部内に、内部チャッキング手段を嵌め込み、外部チャッキング手段により、金属棒材の径方向から圧力を付与し、内部チャッキング手段を締め付けることが好ましい。
【００１０】
この場合には、金属棒材を内部チャッキング手段により径方向に挟み込み、この内部チャッキング手段の楔形状に適合する外部のチャッキング手段により径方向から圧力を付与することから、楔形状を介して、外部チャッキング手段からの圧力を内部チャッキング手段に伝達することができ、内部チャッキング手段による金属棒材の締付け及び固定を効果的に行うことができる。
【００１１】
上記発明においては、圧縮力により膨張して形成されたヘッダの表面に、所定形状をなすヘッダ整形面を押し当てることにより、ヘッダを整形することが好ましく、また、圧縮力により膨張した部分を、第１のチャッキング手段及び第２のチャッキング手段の側面で挟み込むことによって、形成されたフランジを整形することが好ましい。この場合には、金属棒材の端部や中間部が膨張することにより形成されたヘッダやフランジを、任意の形状に整形することができる。
【００１２】
上記発明においては、第２のチャッキング手段を固定し、金属棒材の軸方向に伸縮するシリンダ部を伸張させることにより圧縮力を付与するとともに、固定された第２のチャッキング手段に対して、第１のチャッキング手段を接近させることによりヘッダ及びフランジを成形し、第１のチャッキング手段の移動量は、シリンダ部の伸張量よりも小さく設定されていることが好ましい。
【００１３】
この場合には、シリンダ部による圧縮力を、ヘッダ形成位置及びフランジ形成位置に適切に作用させることができる。なお、これらの各チャッキング手段の移動量を任意に調節することにより、形成されるヘッダ及びフランジの大きさや形状を調節するようにしてもよい。
【００１４】
上記発明においては、第１のチャッキング手段を複数設け、隣接する第１のチャッキング手段同士の間隔を狭めるようにすることが好ましい。この場合には、端部のヘッダとともに、フランジを複数個、同時に成形することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（金属棒材の成形方法の概要）
以下に本発明の実施形態に係る金属棒材の成形方法及び成形装置について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る成形方法及び成形装置により成形された金属棒材を示す外観図であり、図２は、成形方法の概要を示す説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態では、金属棒材１の端部にヘッダ２を形成するとともに、金属棒材１の中間部にフランジ３を成形する。
【００１７】
この成形は、図２（ａ）に示すように、金属棒材１のヘッダ形成位置２ａの近傍において、金属棒材１の外周面１ａを把持するとともに、フランジ形成位置３ａを挟んだ外周面１ａの反対側において、金属棒材１の外周面１ｂを把持し、金属棒材１のヘッダ形成位置２ａ側端面から金属棒材１に圧縮力を付与するとともに、外周面１ａと１ｂにおける把持の間隔を狭める。
【００１８】
このように圧縮力を付与することによって、図２（ｂ）に示すように、ヘッダ形成位置２ａ及びフランジ形成位置３ａの表面部分に局部座屈を生じさせ、金属棒材１を径方向へ膨張させ、ヘッダ２及びフランジ３を形成することができる。
【００１９】
（成形装置の構成）
次いで、上述した成形方法を実施するための成形装置について説明する。図３は、本実施形態に係る成形装置１０の構成を示す側面図である。
【００２０】
図３に示すように、成形装置１０は、金属棒材１のヘッダ形成位置２ａ近傍において、金属棒材１の外周面１ａを把持する第１のチャッキング手段４と、第１のチャッキング手段４と対向配置され、金属棒材１のフランジ形成位置３ａを挟んで、金属棒材１の外周面１ｂを把持する第２のチャッキング手段５と、ヘッダ形成位置２ａ側端面から金属棒材１に圧縮力を付与する圧縮手段６と、第１のチャッキング手段４と第２のチャッキング手段５との間隔を狭める駆動手段７とを備えている。
【００２１】
また、本実施形態において成形装置１０は、金属棒材１の他端において金属棒材１の移動を抑止するストッパ８と、金属棒材１を載置する作業台９と、後述する外部チャッキング手段４２及び５２を上下動する昇降手段１１とを備えている。
【００２２】
本実施形態において、第１のチャッキング手段４及び第２のチャッキング手段５は、図４及び図５に示すように、左右一対の把持部４１ａ及び４１ｂにより金属棒材１の外周面１ａを径方向から挟み込み、金属棒材１を把持する内部チャッキング手段４１と、左右一対の把持部５１ａ及び５１ｂにより金属棒材１の外周面１ｂを径方向から挟み込み、金属棒材１を把持する内部チャッキング手段５１を備えている。
【００２３】
本実施形態において、これらの内部チャッキング手段４１，５１の側面は、圧縮力により膨張して形成されたフランジを挟み込むことによって、フランジ側面を平滑に整形するフランジ整形面４３及び５３をそれぞれ有している。なお、このフランジ整形面４３，５３に、任意の凹凸を形成することによって、フランジ側面に任意の凹凸を成形するようにしてもよい。
【００２４】
また、第１のチャッキング手段４及び第２のチャッキング手段５は、図６及び図７に示すように、昇降手段１１により上下動され、内部チャッキング手段４１及び５１に対して、それぞれ上方から覆い被せられる外部チャッキング手段４２及び５２を備えている。
【００２５】
外部チャッキング手段４２は、金属棒材１のヘッダ形成位置２ａ側に配置され、内部チャッキング手段４１の形状に適合する凹部４２ａを有し、凹部４２ａ内に内部チャッキング手段４１が嵌め込まれるように下降することによって、金属棒材１の径方向から圧力を付与し、内部チャッキング手段４１を締め付ける装置である。
【００２６】
外部チャッキング手段５２は、金属棒材１のフランジ形成位置３ａを挟んで、外部チャッキング手段４２と対向配置され、内部チャッキング手段５１の形状に適合する凹部５２ａを有し、凹部５２ａ内に内部チャッキング手段５１が嵌め込まるように下降されることによって、金属棒材１の径方向から圧力を付与し、内部チャッキング手段５１を締め付ける装置である。
【００２７】
なお、本実施形態において、内部チャッキング手段５１の把持部５１ｂは、作業台９に固定されており、金属棒材１を把持した状態では、把持部５１ａ及び５１ｂともに、作業台９に固定された状態となる。また、外部チャッキング手段５２は、内部チャッキング手段５１に被さった状態において、作業台９の端面９ａに当接され、金属棒材１に圧縮力が作用したとき、軸方向に移動できないように配置されている。
【００２８】
本実施形態において、内部チャッキング手段４１及び５１は、図８に示すように、把持部４１ａ，ｂ又は把持部５１ａ，ｂによって、左右から金属棒材１を挟み込んだ状態において、金属棒材１の径方向に傾斜した面を有する楔形状をなしているとともに、上記外部チャッキング手段４２，５２に設けられた凹部４２ａ，５２ａは、この内部チャッキング手段４１，５１の楔形状に適合する形状となっている。
【００２９】
前記圧縮手段６は、金属棒材１の軸方向に伸縮するシリンダ部６１を備えており、このシリンダ部６１の端部には、金属棒材１のヘッダ形成位置２ａ側端面に当接され、圧縮力により膨張して形成されたヘッダの表面を整形するヘッダ整形面６２を有している。なお、このヘッダ整形面６２に、任意の凹凸を形成することによって、ヘッダ表面に任意の凹凸を成形するようにしてもよい。
【００３０】
前記駆動手段７は、固定された第２のチャッキング手段５に対して、第１のチャッキング手段４を接近させるものであり、図９に示すように、駆動の際には、第１のチャッキング手段４の移動量ｄｘ２は、シリンダ部６１の伸張量ｄｘ１よりも小さく設定されている。なお、これらの各チャッキング手段４，５の移動量ｄｘ１及びｄｘ２を任意に調節することにより、形成されるヘッダ２及びフランジ３の大きさや形状を調節するようにしてもよい。
【００３１】
（成形装置の動作）
次いで、上述した成形装置の動作について説明する。
【００３２】
先ず、図４及び図５に示すように、把持部４１ａ及び４１ｂにより金属棒材１の外周面１ａを径方向から挟み込むとともに、把持部５１ａ及び５１ｂにより金属棒材１の外周面１ｂを径方向から挟み込み、金属棒材１を把持する。このとき、金属棒材１のヘッダ形成部側端面をヘッダ整形面６２に当接させるとともに、金属棒材１の他端をストッパ８に当接させる。
【００３３】
次いで、図６及び図７に示すように、昇降手段１１により外部チャッキング手段４２及び５２を下降させ、内部チャッキング手段４１及び５１に対して、それぞれ上方から覆い被せる。このとき、昇降手段１１によって外部チャッキング手段４２及び５２を下方に押しつけることにより、図９に示すように、内部チャッキング手段４１及び５１の楔形状が、凹部４２ａ及び５２ａに押しつけられ、把持部５１ｂ，ｂ及び４１ａ，４１ｂが締め付けられ、金属棒材１が強固に固定される。なお、この外部チャッキング手段４２及び５２が下降された状態では、外部チャッキング手段５２は、作業台９の端面９ａに当接される。
【００３４】
その後、シリンダ部６１を伸張させるとともに、第１のチャッキング手段４を第２のチャッキング手段５に接近させる。これにより、このシリンダ部６１のヘッダ整形面６２が、金属棒材１のヘッダ形成位置２ａ側端面に当接され、圧縮力により膨張して形成されたヘッダの表面を整形するとともに、圧縮力により膨張して形成されたフランジを、フランジ整形面４３及び５３で挟み込むことによって、フランジ側面を平滑に整形する。
【００３５】
そして、十分に圧縮した後、シリンダ部６１を縮小させ、外部チャッキング手段５２を昇降手段１１により上昇させ、内部チャッキング手段４１を解除し、成形された金属棒材１を取り出す。
【００３６】
（成形方法及び成形装置による作用効果）
以上説明した本実施形態に係る成形方法及び成形装置によれば、シリンダ部６１により、金属棒材１に対し、ヘッダ形成位置２ａ側端面から軸方向に圧縮力を付与することにより、ヘッダ形成位置２ａ側端部を膨張させ、ヘッダ２を形成することができ、これと同時に第１及び第２のチャッキング手段４，５の間隔を狭めることにより、両チャッキング手段４，５の間のフランジ形成位置３ａを膨張させ、フランジ３を形成することができる。
【００３７】
この結果、本実施形態の成形方法及び成形装置によれば、ヘッダ形成処理とフランジ形成処理を、単一の装置（工程）により、同時に行うことができる。なお、金属棒材１の圧縮に際し、ヘッダ／フランジ形成位置２ａ，３ａ以外の部分１ａ，１ｂでは、チャッキング手段４，５により把持されているため、金属棒材１に、座屈や膨張等の変形が生じることはない。
【００３８】
また、本実施形態においては、金属棒材１を内部チャッキング手段４１，５１により径方向左右から挟み込み、この内部チャッキング手段４１，５１の楔形状に適合する外部チャッキング手段４２，５２により上方から圧力を付与することから、楔形状を介して、外部チャッキング手段４２，５２からの圧力を内部チャッキング手段４１，５１に伝達することができ、内部チャッキング手段４１，５１による金属棒材１の締付け及び固定を効果的に行うことができる。
【００３９】
（変更例）
なお、上記実施形態においては、第１のチャッキング手段を１つのみ設け、１つのフランジを形成するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば以下に示すような変更を加えることができる。
【００４０】
図１０に示すように、第１のチャッキング手段を複数に分割して複数（図示した例では３個）のチャッキング手段５’とし、隣接するチャッキング手段５’同士の間隔を狭めるようにすることもできる。この場合には、端部のヘッダ２とともに、複数のフランジ形成位置３’ａにフランジを同時に成形することができる。このとき、シリンダ部６１の伸張量と、各チャッキング手段４及び５’の変位量とを任意に設定することにより、形成されるヘッダ及び複数のフランジの大きさや形状を調節することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属棒材の成形装置及び成形方法によれば、中実或いは中空の金属棒材の成形に際し、ヘッダとフランジを単一の装置により、同時に整形することが可能となり、部材成形の工数を減らして所要時間を短縮するとともに、装置の単一化によって設備費を削減し、製造コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態において整形される金属棒材を示す外観図である。
【図２】実施形態に係る成形方法の概要を示す説明図である。
【図３】実施形態に係る成形装置の構成を示す側面図である。
【図４】実施形態に係る内部チャッキング手段の構成及び動作を示す斜視図である。
【図５】実施形態に係る内部チャッキング手段の構成及び動作を示す斜視図である。
【図６】実施形態に係るチャッキング手段の構成及び動作を示す斜視図である。
【図７】実施形態に係る成形装置の圧縮処理動作前の状態を示す側面図である。
【図８】実施形態に係るチャッキング手段の動作を示す概念図である。
【図９】実施形態に係る成形装置の圧縮時における動作を示す側面図である。
【図１０】変更例に係る成形装置の構成を示す側面図である。
【図１１】従来の金属棒材の成形方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１…金属棒材
１ａ，１ｂ…外周面
２…ヘッダ
２ａ…ヘッダ形成位置
３…フランジ
３ａ…フランジ形成位置
４…第１のチャッキング手段
５…第２のチャッキング手段
６…圧縮手段
７…駆動手段
８…ストッパ
９…作業台
９ａ…端面
１０…成形装置
１１…昇降手段
４１，５１…内部チャッキング手段
４１ａ，４１ｂ…把持部
４２，５２…外部チャッキング手段
４２ａ，５２ａ…凹部
４３，５３…フランジ整形面
５１ａ，５１ｂ…把持部
５２…外部チャッキング手段
５２ａ…凹部
６１…シリンダ部
６２…ヘッダ整形面
【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】
2004122197.tif 000008
【図７】
2004122197.tif 000009
【図８】
2004122197.tif 000010
【図９】
2004122197.tif 000011
【図１０】
2004122197.tif 000012
【図１１】
2004122197.tif 000013