(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイとパンチを用いて板材をプレス加工してフランジ継手を製造するフランジ継手の製造方法において、
前記板材の一方の面を前記ダイで支持し、前記板材の他方の面に、周方向が無端状の突起を有するパンチを押圧して凹部を形成する行程と、
前記凹部よりも内側において、前記板材に貫通穴を穿設して、前記板材に凸部を形成する行程を有し、
前記突起を、その外側面が前記ダイ側に向うほど内側へ傾斜するように形成し、その内側面が、前記ダイ側に向うほど外側へ傾斜するように形成し、前記突起の先部に形成した押圧面が、内側から外側に向かうほど、前記ダイから離間するように形成して、前記突起の縦断面形状を略台形状に形成したことを特徴とするフランジ継手の製造方法。
【請求項２】
前記凹部を形成する行程において、
前記板材における凹部より内側に位置する他方の面の少なくとも一部と、前記パンチにおける前記突起より内側に位置する面の少なくとも一部とが、相互に当接しないことを特徴とする請求項１記載のフランジ継手の製造方法。
【請求項３】
前記凹部を形成する行程において、
前記板材における凹部より内側に位置する他方の面全体と、前記パンチにおける前記突起より内側に位置する面全体とが、相互に当接しないことを特徴とする請求項２記載のフランジ継手の製造方法。
【請求項４】
前記凹部を形成する行程において、
前記板材における凹部より内側に位置する他方の面における外周部と、前記パンチにおける前記突起より内側に位置する面における外周部とが当接し、
前記板材の他方の面における外周部よりも内側の面と、前記パンチにおける外周部よりも内側の面は、相互に当接しないことを特徴とする請求項２記載のフランジ継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ継手の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パイプの端部に溶接固定される金属製フランジ継手として、図８に示すように、フランジ継手１０１の中央部に穿設された貫通穴１０２に対して同心円状の環状凸部１０３及び環状凹部１０４を、貫通穴１０２の周縁部から外側方向へ向かって順に形成し、貫通穴１０２内にパイプ１０６の端部を嵌入して、パイプ１０６の端部と環状凸部１０３とを全周に亘って溶接トーチ１１０により隅肉溶接を行って固定することにより、パイプ１０６の端部の熱容量と環状凸部１０３の熱容量を同等にして、パイプ１０６とフランジ継手１０１を確実に溶接固定するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、図９に示すように、金属製の板材１１１の一方の面１１１ａを、ダイ１１２にて支持した状態で、他方の面１１１ｂを、台形断面からなる環状突起１１３ａを有するパンチ１１３で押圧して、板材１１１に環状凹部１１５を形成するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７６２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９７１０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、図９に示す前記従来の環状凹部１１５の成形方法では、パンチ１１３における環状突起１１３ａの先部の押圧面１１３ｂが、板材１１１の他方の面１１１ｂと平行に形成されているため、パンチ１１３で押圧した際に、環状突起１１３ａの内側は、逃げ場のない材料から内圧を受け、環状突起１１３ａを外側へ倒そうとするスラスト荷重が生じる。このため、環状突起１１３ａの根元部に応力が集中し、環状突起１１３ａが、図１０のＥで示すように破損する恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決したフランジ継手の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、本願発明は、ダイとパンチを用いて板材をプレス加工してフランジ継手を製造するフランジ継手の製造方法において、
前記板材の一方の面を前記ダイで支持し、前記板材の他方の面に、周方向が無端状の突起を有するパンチを押圧して凹部を形成する行程と、
前記凹部よりも内側において、前記板材に貫通穴を穿設して、前記板材に凸部を形成する行程を有し、
前記突起を、その外側面が前記ダイ側に向うほど内側へ傾斜するように形成し、その内側面が、前記ダイ側に向うほど外側へ傾斜するように形成し、前記突起の先部に形成した押圧面が、内側から外側に向かうほど、前記ダイから離間するように形成して、前記突起の縦断面形状を略台形状に形成したことを特徴とするものである。 
【０００８】
また、前記凹部を形成する行程において、
前記板材における凹部より内側に位置する他方の面の少なくとも一部と、前記パンチにおける前記突起より内側に位置する面の少なくとも一部とが、相互に当接しないようにしてもよい。
【０００９】
また、前記凹部を形成する行程において、
前記板材における凹部より内側に位置する他方の面全体と、前記パンチにおける前記突起より内側に位置する面全体とが、相互に当接しないようにしてもよい。
【００１０】
また、前記凹部を形成する行程において、
前記板材における凹部より内側に位置する他方の面における外周部と、前記パンチにおける前記突起より内側に位置する面における外周部とが当接し、
前記板材の他方の面における外周部よりも内側の面と、前記パンチにおける外周部よりも内側の面は、相互に当接しないようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、板材の一方の面をダイで支持し、板材の他方の面に、周方向が無端状の突起を有するパンチを押圧して凹部を形成し、突起の押圧面を、内側から外側に向かうほどダイから離間するように形成したことにより、突起を、板材に押圧した際に、突起が内側に倒れこむようなスラスト荷重が生じるため、前述の従来技術における突起を外側へ倒そうとするスラスト荷重を打ち消そうとする作用が生じ、突起の根元部の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係るフランジ継手の製造方法を説明するための板材の上面図。
【図２】図１の断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る凹部形成工程を説明するための図で、プレス加工前の断面図。
【図４】図３の状態から、パンチを板材に押圧した状態の断面図。
【図５】図３におけるパンチの突起部の部分拡大断面で断面線を省略した図。
【図６】本発明の実施例２に係る凹部形成工程を説明するための断面図。
【図７】本発明の実施例３に係る凹部形成工程を説明するための断面図。
【図８】従来技術におけるパイプの端部と金属製フランジ継手の溶接方法を説明する断面図。
【図９】従来技術における環状凹部の形成方法を説明するための断面図。
【図１０】従来技術の問題点を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の最良の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【００１４】
［実施例１］
図１乃至図５は本発明の実施例１を示す。
【００１５】
被加工部材である帯状に形成された金属製の板材（以下、板材という）１は、複数の金型を併設した図示しない１台のプレス機に順次送られて、順送プレス加工によりフランジ継手２が製造される。図１は、プレス加工の各工程を説明するための板材１の上面図で、図２は、図１の断面図である。板材１は、図１の左側から右側（Ｘ方向）へ順送されて各工程の順にプレス加工が行われる。
【００１６】
先ず、図３に示すように、板材１の一方の面１ａを、ダイ３の上面３ａにより支持する。板材１としては、任意の材質、板厚のものを用いることができるが、本実施例においては板厚が６〜９ｍｍの軟鋼やステンレス鋼を用いた。
【００１７】
次に、図１，図２に示すように、Ａ部において、板材１の所定の位置にパイロット穴５を、板材１の長手方向に一定間隔を有して、所定位置に形成する。
【００１８】
次に、板材１を、右側へ順送した後に、Ｂ部において、図３に示す周方向が無端状で長円状の突起６を有するパンチ７を、図１，図２，図４に示すように、板材１の他方の面１ｂに押圧して、周方向が無端状で長円状の凹部８を形成する凹部形成工程を行う。なお、本実施例においては、突起６と凹部８を、平面視において図１に示すような環状の長円状に形成したが、後述する貫通穴１１の周縁形状に対応した形状で、かつ、直線や曲面からなり周方向に閉じた形状（閉ループ状）、すなわち、周方向が無端状に形成されていれば任意の形状に形成することができ、真円、楕円等の円形、多角形、異形など任意の形状に形成することができる。
【００１９】
パンチ７は、図３に示すように、平面状のパンチ面９と、このパンチ面９を囲繞し、かつ、周方向が無端状である環状の突起６を有し、すなわち、突起６の内側にパンチ面９が形成されている。突起６は、その縦断面形状が、図５に示すように、パンチ７の基部７ａからダイ３側（先部側）に向かうほど縮径する略台形状に形成されている。
【００２０】
突起６の先部に形成された押圧面６ａは、内側から外側に向かうほど、ダイ３から離間する（基部７ａからの高さが低くなる）ように傾斜する傾斜面で形成されている。また、突起６の内側面６ｂがダイ３側に向かうほど外側へ傾斜し、外側面６ｃがダイ３側に向かうほど内側へ傾斜するように形成されている。
【００２１】
押圧面６ａの水平面（パンチ面９）に対する傾斜角度θは、板材１の材質、凹部８の形状や深さ等により任意に設定するもので、本実施例では１〜２°に設定した。なお、押圧面６ａは、内側から外側に向かうほど、ダイ３から離間するように形成すればよく、図に示すようなテーパ状以外にも、円弧などの曲面状に形成してもよい。
【００２２】
パンチ面９は、図４に示すように、所定の凹部８を形成した際に、板材１の他方の面１ｂと当接するようになっている。
【００２３】
次に、環状の凹部８が形成された板材１を右側へ順送した後に、図１のＣ部において、図示しない上下のダイにより板材１を挟圧し、凹部８を形成する際に生じた加工歪みを矯正する歪み矯正行程が行われる。なお、本工程は、板材の材質や、凹部の形状や深さ等や加工歪みの程度によっては行わなくてもよい。
【００２４】
次に、加工歪みを矯正した板材１を右側へ順送した後に、図１，図２に示すように、Ｄ部において、図示しないパンチとダイを用いて、環状の凹部８の内側に、凹部８に対して所定の間隔を有して、貫通穴１１を穿設する。図示しないパンチとダイにより、貫通穴１１の形成と同時に、図１，図２に示すように、所定の場所に複数の小穴１３の穿設と、外形抜きが行われてフランジ継手２を得ることができる（フランジ形成工程）。なお、貫通穴１１等を形成する図示しないパンチとダイは周知のものを用いることができる。
【００２５】
凹部８より内側に、貫通穴１１を形成することにより、図１，図２に示すように、凹部８の内側、すなわち、凹部８と貫通穴１１との間に位置し、かつ、貫通穴１１の周縁部の全周に亘って、周方向が無端状である環状の凸部１５が形成される。
【００２６】
貫通穴１１は、前記特許文献１と同様に、パイプ端部が嵌入するための穴であり、小穴１３は、フランジ継手２を、被締結部材と締結する際にボルト等を挿通するための穴である。
【００２７】
前記のように、押圧面６ａを、内側から外側に向かうほど、ダイ３から離間する傾斜面に形成したことにより、突起６を、板材１の他方の面１ｂに押圧した際に、突起６が内側に倒れこむようなスラスト荷重が生じるため、前記従来の突起の成形方法の問題点で述べた突起を外側へ倒そうとするスラスト荷重を打ち消そうとする作用が生じ、突起６の根元部の破損を抑制することができる。これにより、パンチ７にかかる加工負荷を低減することができる。
【００２８】
［実施例２］
図６は本発明の実施例２を示す。
【００２９】
前記実施例１では、凹部８を形成する際に、環状の突起６より内側に位置するパンチ面９の全体を、板材１の他方の面１ｂに当接するようにしたが、本実施例２では、凹部８を形成する際に、環状の突起６より内側に位置する面１９の全体を、板材１における凹部８より内側の他方の面１ｄの全体と相互に当接しないようしたものである。この面１９は、凹部８を形成する際に、板材１の他方の面１ｂと当接しない形状であれば、平面等任意の形状に形成することができる。
【００３０】
その他の構造は、前記実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００３１】
また、本実施例２においても、前記実施例１と同様の作用、効果を発揮することができる。
【００３２】
本実施例２では、更に、環状の凹部８を形成する際に、環状の突起６より内側に位置する面１９が、板材１における凹部８より内側の他方の面１ｄに当接しないようしたことにより、板材１の他方の面１ｂと環状の突起６より内側に位置する面１９との間に隙間２０が形成され、凹部８の形成に伴う余肉が、この隙間２０にも塑性流動することにより、凸部１５を構成する凹部８より内側の面１ｄを、板材１における凹部８より外側の他方の面である一般面１ｃよりも突出させる（図６に示すＨ分高くする）ことができる。
【００３３】
これにより、フランジ継手２とパイプの端部とを溶接固定する際に、パイプ端部の熱容量に対する凸部の熱容量の調整が容易となり、前記実施例１のものよりもフランジ継手２の溶接性を向上させることができる。
【００３４】
また、突起６を、板材１の他方の面１ｂに押圧した際の余肉が、隙間２０へも塑性流動することができ、突起６に対する材料から受ける内圧を減少させ、突起６を外側へ倒そうとするスラスト荷重を従来技術よりも減少させて、突起６の根元部の破損を抑制し、パンチ７にかかる加工負荷を低減することができる。
【００３５】
［実施例３］
図７は本発明の実施例３を示す。
【００３６】
前記実施例２では、凹部８を形成する際に、環状の突起６より内側に位置する面１９の全体を、板材１における凹部８より内側の他方の面１ｄの全体と相互に当接しないようしたが、環状の突起６より内側に位置する面のうち少なくとも一部が、板材１における凹部８より内側の他方の面１ｄの少なくとも一部と当接しないようにしてもよい。
【００３７】
例えば、図７に示すように、環状の突起６より内側に位置する面における外周部２１が、板材１における凹部８より内側に位置する面における外周部１ｅと当接するようにするとともに、突起６の外周部２１より内側に位置する面２２が、板材１の外周部１ｅより内側に位置する面１ｆと当接しないようにしてもよい。
【００３８】
なお、板材１の外周部１ｅは、その後の工程であるフランジ形成工程で形成される凸部１５が位置する部分と同じか、大きく設定することが好ましい。また、この突起６の外周部２１より内側に位置する面２２は、凹部８を形成する際に、板材１の外周部１ｅより内側に位置する面１ｆと当接しない形状であれば、平面等任意の形状に形成することができる。
【００３９】
その他の構造は、前記実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００４０】
また、本実施例３においても、前記実施例１と同様の作用、効果を発揮することができる。
【００４１】
本実施例３では、更に、環状の突起６より内側に位置する面における外周部２１が、板材１における凹部８より内側に位置する面における外周部１ｅと当接するようにしたことにより、形成される凸部１５の加工精度を、前記実施例２よりも向上させることができる。
【００４２】
また、突起６の外周部２１より内側に位置する面２２を、板材１の外周部１ｅより内側に位置する面１ｆと当接しないようしたことにより、突起６の外周部２１より内側の面２２と外周部１ｅより内側の面１ｆとの間に隙間２３が形成され、突起６を、板材１の他方の面１ｂに押圧した際の余肉が、隙間２３へも塑性流動することができ、突起６が材料から受ける内圧を減少させ、突起６を外側へ倒そうとするスラスト荷重を従来技術よりも減少させて、突起６の根元部の破損を抑制し、パンチ７にかかる加工負荷を低減することができる。
【００４３】
［その他の実施例］
前記実施例では、フランジ継手に１個の貫通穴を形成したが、複数の貫通穴を形成してもよく、その場合には、夫々の貫通穴の周縁部に凹部及び凸部を形成する。
【００４４】
前記実施例では、１台のプレス装置を用いて順送プレスによりフランジ継手を形成したが、各工程を異なるプレス装置を用いて製造するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  板材
１ｄ  板材における凹部より内側に位置する他方の面
１ｅ  板材における凹部より内側に位置する他方の面における外周部
１ｆ  板材の他方の面における外周部よりも内側の面
２  フランジ継手
３  ダイ
６  突起
６ａ  押圧面
７  パンチ
８  凹部
１１  貫通穴
１５  凸部
１９  パンチにおける突起より内側に位置する面
２１  パンチにおける前記突起より内側に位置する面における外周部
２２  パンチにおける外周部よりも内側の面
【図１】
0006402000.tif 000002
【図２】
0006402000.tif 000003
【図３】
0006402000.tif 000004
【図４】
0006402000.tif 000005
【図５】
0006402000.tif 000006
【図６】
0006402000.tif 000007
【図７】
0006402000.tif 000008
【図８】
0006402000.tif 000009
【図９】
0006402000.tif 000010
【図１０】
0006402000.tif 000011