(57)【要約】【課題】  本発明は、従来必要であったハイドロフォーム加工後の切断工程を排除することによって、低コストでのハイドロフォーム製品製造を可能にするためのものである。【解決手段】  金属管のハイドロフォーム用管製造方法において、金属板を型抜きプレスでブランク材を製造し、そのブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接してハイドロフォーム用金属管を製造し、その金属管にハイドロフォーム加工を施しハイドロフォーム製品を得る方法で、その型抜きプレスにてブランク材の少なくとも一辺を連続直線でない形状とすることを特徴とする、ハイドロフォーム用金属管製造方法。【選択図】      図７
2005169451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を型抜きプレスでブランク材を製造し、該ブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接して金属管とし、該金属管にハイドロフォーム加工を施しハイドロフォーム製品を得ることができるハイドロフォーム用金属管の製造方法において、型抜きプレスにてブランク材の少なくとも一辺を連続的な直線でない形状としたブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接して金属管とすることを特徴とする、ハイドロフォーム用金属管製造方法。
【請求項２】
前記ブランク材の少なくとも一辺が楕円状の凹部を有する形状のブランク材であることを特徴とする請求項１記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
【請求項３】
前記ブランク材の少なくとも一辺が階段状の形状のブランク材であることを特徴とする請求項１記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
【請求項４】
ハイドロフォーム加工後、製品の少なくとも一端を切断しないまま他部材と結合することができるようにしたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属管の液圧バルジ加工すなわち、ハイドロフォーム加工に適し、かつ、ハイドロフォーム加工後に管端部を切断すること無しに他部材と接合することができるハイドロフォーム用金属管の製造方法に関するものである
【背景技術】
【０００２】
ハイドロフォーム加工は、一般に金属管の両端をシールし、内部に充填した液体の圧力を上昇させるとともに管軸方向に押し込みを負荷し、所定の形状に成形を行なうものである。金型内部の形状は、製品の形状となっており、金属管は液圧により塑性変形し、拡管しながらこの金型内部の形状に添うため所望の形状を得ることができる。
現在のハイドロフォーム加工部材の主な適用先として、自動車用のシャシー用部品が上げられるが、その製造工程としては、ハイドロフォーム加工の後、（１）管端部のカット（切断）工程、（２）他部材との溶接工程、（３）洗浄塗装工程、を経て部品として完成する。とくにハイドロフォーム部材をメンバー類・ビーム類として使用する場合には、管端部にブラケットを溶接したり、他部材と突合せ溶接する必要があり、このために管端部を接合する相手方の部材の形状に応じて加工する、切断工程が必要となる。
このように通常ハイドロフォーム加工を行った金属管は、ハイドロフォーム加工後、他部材との接合のために、管端部分の切断を行う必要があり、従来この切断は、切り口が単一平面上の単純な場合では鋸などの機械加工による切断、もしくは、切り口が単一平面上にない複雑な場合には、ロボットにより倣い制御をしながらのレーザービーム、プラズマ等による切断が適用されている（例えば、特許文献１参照）。このように従来はハイドロフォーム後、切断工程が必要なことにより、切断工程をおこなうための設備が必要であり、また工程間の仕掛品も必要なため、コスト高になってしまう問題があった。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１２２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、従来必要であったハイドロフォーム加工後の管端部の切断工程を排除することによって、低コストでのハイドロフォーム製品製造を可能にしたハイドロフォーム用金属管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】
【０００５】
本発明者は、型抜きプレスにてブランク材の少なくとも一辺を連続的な直線でない形状とし、そのブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接してハイドロフォーム用金属管とすることによって、管端部が他部材と接合可能な形状に成形できるので、従来必要であったハイドロフォーム加工後の管端部の切断工程を排除することができ、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成した。
【０００６】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）  金属板を型抜きプレスでブランク材を製造し、該ブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接して金属管とし、該金属管にハイドロフォーム加工を施しハイドロフォーム製品を得ることができるハイドロフォーム用金属管の製造方法において、型抜きプレスにてブランク材の少なくとも一辺を連続的な直線でない形状としたブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接して金属管とすることを特徴とする、ハイドロフォーム用金属管製造方法。
（２）  前記ブランク材の少なくとも一辺が楕円状の凹部を有する形状のブランク材であることを特徴とする上記（１）記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
（３）  前記ブランク材の少なくとも一辺が階段状の形状のブランク材であることを特徴とする上記（１）記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
（４）  ハイドロフォーム加工後、製品の少なくとも一端を切断しないまま他部材と結合することができるようにしたことを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来必要であったハイドロフォーム加工後の管端部の切断をすること無しに、他部材と接合することができるハイドロフォーム用金属管を製造することができる。特に、他部材が角柱や円柱状の形状のものであっても、ハイドロフォーム製品の少なくとも一端を切断しないまま他部材と結合することができる。そして、ハイドロフォーム加工後の切断工程を不要としたことにより、ハイドロフォーム製品の製造コストが低下でき、かつ在庫仕掛時間を大幅に削減できるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明による実施の形態例を図に基づき説明する。
【０００９】
図１はハイドロフォーム加工用金型の基本構成を示す断面図であり、通常ハイドロフォーム加工用金型は上金型１および下金型２からなり、これらの金型は液圧による成型反力を受け持つ型締め装置（図示せず）により支持される。またハイドロフォーム加工は管内部に液圧を付与しながら軸圧縮を行いながら加工するため、そのための液圧シール機能を持つ軸押しノズル４と、それを管軸方向に駆動するための軸押しシリンダ３とを持つ。
【００１０】
ハイドロフォーム用金型は、上金型１及び下金型２に通常金属管を挿入する金型内部凹み５があり、その凹み５の形状は、所望の製品形状を象ったものとなっている。ハイドロフォーム加工においては図２に示すようにこの凹み５の中に素材となる金属管６を挿入し、上下金型を数百から数千トンの圧力で型閉めした状態で内部に数百〜数千Ｂａｒの水圧を付与し、さらに図３のように軸押しノズル４が矢印７に示すように前進し、金属管を管軸方向圧縮することにより、金属管６を円周方向に膨張させることで塑性加工を行う。ハイドロフォーム加工後の製品８は前述のしたように他部材との接合のため、端部を所望の形状に切断する必要があるため、通常は製品を金型から取り出した後、図４のようにハイドロフォーム製品の端部を別の機械加工装置９による切断工程にて（一般的には鋸）切断加工を行う。または多関節ロボット上のレーザービームもしくはプラズマトーチによる切断を行う場合もある。
【００１１】
また、ハイドロフォーム成型品の管端部を曲面形状の部材につき合わせ溶接しようとする場合には、切断部端面を単一平面上の切断面１０や図５に示すような管端部を傾斜した切断面１１ではなく、相手部材形状に合わせた複雑な形状の切断面にする必要がある。例えば、図６に示すような階段状切断面１２、或は、図７に示すような凹面状の切断面１３とする必要がある。その場合、図１５に示すように、鋸による機械加工よりもさらに加工装置が高価で生産性の低い、矢印に示すように三次元に移動可能なレーザービームもしくはプラズマトーチを用いるロボット等による三次元切断加工可能な三次元切断装置１４が必要で、コスト及び生産性でさらに不利である。
【００１２】
図１４は、ハイドロフォーム製品を製造するための従来技術と本発明技術のプロセスを示す図である。図１４に示すように、このプロセスを、金属管の素材である、帯板コイルまで溯って見れば、従来技術では、（１）まず圧延工場から出荷される帯板コイルを、スリット加工工場に輸送し、（２）スリット加工を施した条板コイルを造管工場に輸送し、（３）造管した金属管を切断工場に輸送し、（４）切断工場で所望の長さに切断した金属管をハイドロフォーム加工工場に輸送し、（５）ハイドロフォーム加工した製品を切断工場に輸送し、（６）当該製品の端面に切断加工を施す、ことによってようやく他部材との結合が可能な状態の製品になる。このように上記（１）〜（５）の輸送コスト・在庫コストは膨大なものであり、なおかつ（６）の切断工程は、ハイドロフォーム加工工程と同じく、ハイドロフォーム製品コストのうち大きな部分を占めている。
【００１３】
本発明によれば、（１）まず圧延工場から出荷される帯板コイルを、ブランキング加工工場に輸送し、（２）任意の形状のブランクを造管工場に搬送し、（３）造管した金属管をハイドロフォーム加工工場に輸送し、（４）ハイドロフォーム後端面の切断無しで他部材との結合が可能である。つまりブランキング工程にて、すでに造管後に任意の端面形状となるようにその展開形状のブランクを形成して造管してある。その端面形状はハイドロフォーム後もそのままを保つことが出来るため、ハイドロフォーム加工後の製品は端面の再切断なしに他部材との結合が可能となる。
【実施例１】
【００１４】
図１２に示すようなハイドロフォーム製品の素材ブランクは本発明に基づけば、図１３のようなものになる。この場合製品の他部材１６との接合部付近断面は階段状の形状で、接合する他部材（相手部材）の断面は長方形で、接合端面付近を直交して接合する場合には矩形形状のブランク形状で、概ね非連続直線による外形を示す。即ち、図１３に示すようにブランク材の一辺が階段状の形状１７に型抜きされていて、この素材ブランク材１８を点線部分で順次折り曲げ成形加工を行うことによって、端部断面が階段状の金属管が得られる。この金属管をハイドロフォーム加工すれば、端面を再切断することなしに、他部材と接合できる図１２に示すハイドロフォーム製品となる。
【００１５】
また、図１１示すようなハイドロフォーム製品８の素材ブランク１８は本発明に基づけば、図８のようなものになる。この場合製品の接合部付近断面は楕円で、接合する相手部材も楕円で、ブランク形状の交互の接合予定線は、調和関数的な形状を示す。即ち、図８に示すようにブランク材は一辺が楕円状の凹部１９を有する形状に型抜きされていて、素材ブランク１８を図９に示すように管状に成形し、突合せ部を溶接２０することで造管され、図１０に示す端部が楕円状の凹面２１を有する金属管６が得られる。この金属管をハイドロフォーム加工することによって図１１に示すハイドロフォーム製品８となる。このハイドロフォーム製品は、管端部を切断すること無しに、図７に示すように管状の他部材１６と接合することが可能である。
【００１６】
下表に本発明によるプロセス処理時間および、在庫輸送時間の低減効果例を示す。
【００１７】
板母材は熱延帯鋼板で、ハイドロフォーム製品の長さは１ｍのものであった。また表中のプロセス処理時間数字は、１ｍあたりの処理時間を示している。
【００１８】
比較例１では、スリット工場と造管工場は圧延工場と同じ敷地内の別棟内にあり、切断工場と、ハイドロフォーム工場はそれぞれ別地域にある。なおハイドロフォーム工場内にハイドロフォーム設備と、レーザーによる管端切断設備が同じライン内にあるためこの間の在庫仕掛時間は短くなっている。この場合造管装置は連続造管装置であったため、造管時間は非常に短いプロセス処理時間であったがその設備では工業規格に定められる定尺でしか鋼管を切断できないため、ハイドロフォーム製品に必要な長さに切断するために、切断工場に輸送し、そこで切断を行った。その後ハイドロフォーム工場に輸送されハイドロフォーム加工の後、レーザーにより切断されたが、トータルのプロセス処理時間は１００秒で、在庫仕掛時間は輸送時間を含め２００時間以上かかってしまった。その結果プロセスコスト、在庫費用の増と、在庫によるキャッシュフローの悪化が大きな大きな問題であった。
【００１９】
比較例２では、ブランキング工場と造管工場は圧延工場と同じ敷地内の別棟内にあり、ハイドロフォーム工場はそれぞれ別地域にある。なおハイドロフォーム工場内にハイドロフォーム設備と、レーザーによる管端切断設備が同じライン内にあるためこの間の在庫しかかり時間は短くなっている。この場合造管装置はブランク材の曲げ加工によるバッチ造管であったため、造管時間は長いプロセス処理時間であったが、ブランク材ですでにハイドロフォーム製品に必要な長さに切断するために、切断工程を経る必要はなかった。その後ハイドロフォーム工場に輸送されハイドロフォーム加工の後、レーザーにより切断された。経るプロセスの数が少なくなった分在庫仕掛時間は輸送時間を含め１３１時間と比較例１に比べて大幅に削減できたが、トータルのプロセス処理時間は１１０秒であった。その結果、在庫費用の減と、在庫によるキャッシュフローの向上が達成できたが、一方プロセスコストは高いままであった。
【００２０】
本発明例では、各工程の配置は比較例２と同様であったが、本発明により、ハイドロフォーム加工後の管端部のレーザー切断工程が不要である。ゆえに在庫仕掛時間は比較例２と同様に大幅に削減出来、さらにプロセス時間も比較例１及び２に比べ大幅に削減出来た。これにより、低コストで短納期の製造が可能となり、向上収益向上に大きな成果を得ることが出来た。
【００２１】
【表１】
2005169451.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ハイドロフォーム加工用金型の基本構成を示す断面図である。
【図２】ハイドロフォーム加工金型でハイドロフォーム加工時に水圧を付与する状態を示す図である。
【図３】ハイドロフォーム加工金型でハイドロフォーム加工時に金属管を管軸方向に圧縮して、金属管を円周方向に膨張させた状態を示す図である。
【図４】従来技術によるハイドロフォーム加工品の端部を鋸によって切断する例を示す図である。
【図５】ハイドロフォーム加工製品の接合部となる切断面を示す図である。
【図６】ハイドロフォーム加工製品の接合部となる切断面を示す図である。
【図７】ハイドロフォーム加工製品の接合部となる切断面を示す図である。
【図８】切断部端面が単一平面上の切断面でない凹面状切断面であるハイドロフォーム製品を製造するためのブランク材の形状を示す図である。
【図９】図８のブランク材を管状に成形し、突合せ部を溶接して金属管とする造管の例を示す図である。
【図１０】図９で得られた凹面状切断部端面を有する金属管を示す図である。
【図１１】図１０の金属管から製造したハイドロフォーム加工製品であって、管端部は曲面形状の他部材に突合せ溶接可能な形状となっているハイドロフォーム加工製品を示めす図である。
【図１２】角柱状の他部材と突合せ溶接可能なハイドロフォーム加工製品を示す図である。
【図１３】図１２のハイドロフォーム加工製品を製造するためのブランク材の形状を示す図である。
【図１４】ハイドロフォーム製品を製造するための従来技術と本発明技術のプロセスを対比して示す図である。
【図１５】レーザービームもしくはプラズマトーチを用いるロボット等による三次元切断加工可能な三次元切断装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  上金型
２  下金型
３  軸押しシリンダー
４  軸押しノズル
５  金型内部凹み
６  金属管
７  矢印
８  ハイドロフォーム製品
９  機械加工装置
１０  単一平面状の切断面
１１  単一平面上の傾斜した切断面
１２  階段状の切断面
１３  凹面状の切断面
１４  三次元切断装置
１５  レーザービームもしくはプラズマトーチ
１６  他部材
１７  階段状の形状
１８  素材ブランク材
１９  楕円状の凹部
２０  溶接
２１  楕円状の凹面
【図１】
2005169451.tif 000004
【図２】
2005169451.tif 000005
【図３】
2005169451.tif 000006
【図４】
2005169451.tif 000007
【図５】
2005169451.tif 000008
【図６】
2005169451.tif 000009
【図７】
2005169451.tif 000010
【図８】
2005169451.tif 000011
【図９】
2005169451.tif 000012
【図１０】
2005169451.tif 000013
【図１１】
2005169451.tif 000014
【図１２】
2005169451.tif 000015
【図１３】
2005169451.tif 000016
【図１４】
2005169451.tif 000017
【図１５】
2005169451.tif 000018