(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金からなる溶接用の被加工材の端部に、切欠状の開先部と、該開先部の延長方向に沿って突出する突片部とを成形する加工方法であって、
外方へ突出する第１段差部を設けた上刃と、
上記第１段差部に対向して内方へ突出する第２段差部を設けた下刃とからなって、
切断時に上記第１段差部と第２段差部との接近により、ワークの端部が剪断されて開先部と突片部とが同時に形成されてなることを特徴とする被加工材の加工方法。
【請求項２】
端部に開先部と突片部とを形成したワークの曲げ加工が、予備成形工程と最終成形工程とからなっており、予備成形工程が、ワークの突片部がパンチ本体に干渉しない程度のクリアランスをダイスとの間にあけ、パンチの横幅をワークの最終成形品のフランジの内幅とほぼ同じに設定してなり、ワークを直角に至らないようフランジ部分を鈍角に曲げて形成してなり、
最終成形工程が、パンチの横幅をフランジ部分の端部に形成された突片部と干渉しないように内側に逃がした形状の幅に設定し、ダイスとのクリアランスは、フランジ部分の厚みに突片部の突出長さを加えた長さより僅かに広く設定されダイスの幅は、最終成形品のフランジの外幅にほぼ合わせており、
パンチの側方で段差を介して一体に設けられたパンチ肩部が、パンチ下死点で曲げ加工されたフランジ部分の端部と衝合して軽く叩く程度に押圧して、フランジ部分の直角度とアール状の曲げ部分の形状及びルートフェイス面の成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の被加工材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板金からなる溶接用の被加工材の開先部分の構造およびその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板金の溶接構造において、中厚板の突き合わせ及び隅肉溶接部Ｗは、溶け込み量を確保するために、図２に示すようにブランク１’に開先部（ＧＲＯＯＶＥ）２’を設けたり、両面から溶接を行って接合部の強度を確保している。
この開先部２’を成形するには、ガスカットなどによる溶断や機械加工・プレス加工等が用いられている。
溶断による開先部の成形方法では、切断時の熱影響によりワークが変形して、切断形状がばらついたり、切断時の湯の流れが切断面に凹凸を生じさせたりする事により、ルートギャップ幅のばらつきやルートフェイスの長さのばらつきが発生しやすく、溶け落ちや溶け込み不足が生じる虞れがある。
現時点では、それらの不具合の防止を図るため、下盛り溶接を実施したり、溶接終了後に不整ビード形状を修正している。
また、機械加工では開先部の加工に時間がかかり、プレス加工では多大な加工荷重を必要としたり、工程数が増えるなど、多くの問題が生じている。
上記いずれの場合においても、ブランクに開先部を形成することによりルートフェイスの長さが短くなる。
そこで、溶接時の溶け落ち防止を図るため、溶接電流を落として多層盛りをしたり、バッキングプレートを用いて溶接を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記問題点を解決するために創案されたものであって、その第１の課題は、特別な工程や工数を増やすことなく、また従来用いていた裏当て用のバッキングプレートを用いること無しに、ルートフェイスの長さを十分確保した開先部をブランク加工と同時に加工する方法を提供することにある。
この発明の第２の課題は、前記開先部を有するブランク材をＵ曲げ加工する方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決するために、請求項１の発明では、
板金からなる溶接用の被加工材の端部に、切欠状の開先部と、該開先部の延長方向に沿って突出する突片部とを成形する加工方法であって、
外方へ突出する第１段差部を設けた上刃と、上記第１段差部に対向して内方へ突出する第２段差部を設けた下刃とからなって、
切断時に上記第１段差部と第２段差部との接近により、ワークの端部が剪断されて開先部と突片部とが同時に形成されてなる、という技術的手段を講じている。
また、上記第２の課題を解決するために、請求項２の発明では、
前記端部に開先部と突片部とを形成したワークの曲げ加工が、予備成形工程と最終成形工程とからなっており、予備成形工程が、ワークの突片部がパンチ本体に干渉しない程度のクリアランスをダイスとの間にあけ、パンチの横幅をワークの最終成形品のフランジの内幅とほぼ同じに設定してなり、ワークを直角に至らないようフランジ部分を鈍角に曲げて形成してなり、
最終成形工程が、パンチの横幅をフランジ部分の端部に形成された突片部と干渉しないように内側に逃がした形状の幅に設定し、ダイスとのクリアランスは、フランジ部分の厚みに突片部の突出長さを加えた長さより僅かに広く設定されダイスの幅は、最終成形品のフランジの外幅にほぼ合わせており、
パンチの側方で段差を介して一体に設けられたパンチ肩部が、パンチ下死点で曲げ加工されたフランジ部分の端部と衝合して軽く叩く程度に押圧して、フランジ部分の直角度とアール状の曲げ部分の形状及びルートフェイス面の成形を行う、という技術的手段を講じている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の開先付き被加工材構造の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
図１に示す板金からなる溶接用の被加工材１は、端部に、切欠状の開先部２と、該開先部２の延長方向に沿って突出する突片部３とを有している。
上記構成からなっているので、開先深さ（Ｌ１）が深く形成され、且つルートフェイスの長さ（Ｌ２）を充分確保できる。
これにより、図８（ａ）および（ｂ）で従来例と比較するように、本実施例の構成では、安定した溶接条件で、溶融金属の溶け落ち無しに、開先部２に充分な溶け込み量の確保ができる。なお、図中、Ｗは溶接部分である。
【０００６】
この被加工材１の端部に形成される開先部２及び突片部３の剪断による成形方法を、図３の（ａ）〜（ｄ）に示す。
図３（ａ）は、セット位置を示すもので、剪断前の素材となるワーク９が図示しない剪断装置のパッド８上で、上刃６と下刃７により上下で挟圧される。
ここで、上刃６は、パッド８の真上に配置されている。
この上刃６は、下端に切り刃１０が形成されており、その側端に中途高さ位置で外方へ突出する第１段差部１２が形成されている。
【０００７】
また、下刃７は、パッド８と並んでその側方に配置されている。
この下刃７は、上端に切り刃１１が形成されており、その側端に中途高さ位置で内方へ突出する第２段差部１３が形成されている。
該第２段差部１３は、上記第１段差部１２に対向しており、この第１及び第２段差部１２、１３間で開先部２と突片部３とを形成するようになっている。
【０００８】
図３（ａ）のセット時の位置から、下刃７が上昇して切断が開始され、図３（ｂ）の切断開始時の位置となる。
ここで、上刃６と下刃７の切り刃１０、１１により切断が開始される。
【０００９】
その後、更に下刃７をストロークすることにより、ワーク９は、図３（ｃ）に示すように上刃６と下刃７の第１段差１２と第２段差１３によって突片部３および開先部２を成形し、図３（ｄ）の状態に切断される。
このようにして、図１で示した被加工材１が成形される。
【００１０】
次ぎに、上記被加工材１をワーク（ブランク）９としてＵ曲げ加工する場合を説明する。
このワーク９に対して従来の加工方法を用いると、図７（ａ）に示すように、ワーク９をパンチ本体２２で押圧してＵ曲げ加工する場合に、図７（ｃ）に示すように開先部２の延長上に突片部３があるため、プレス加工機のパンチ本体２２と前記突片部３が干渉してしまい、上記ワーク９のフランジ部分Ｆを９０°に立ち上げることができない。
なお、図７中、符号２３はダイス、２４はダイス内で昇降してワーク９を支持するパッドである。
【００１１】
そこで、この実施例では、まず予備成形工程を行った後に、最終成形工程を行っている。
即ち、図４に示す予備成形工程では、ワーク９の突片部３がパンチ本体１４に干渉しない程度のクリアランスＬ３をダイス本体１５との間に設けておき、直角に至らないようフランジ部分Ｆを鈍角に曲成した予備成形を行う。
【００１２】
ここで、予備成形用に用いるパンチ本体１４の横幅Ｌ４は、最終成形品のフランジ部分Ｆ間の幅とほぼ同じにしてあり、パンチ本体１４が上昇しダイス１５から抜ける時、上記フランジ部分の端部の突片部とパンチ本体１４とが干渉しないように設定してある。
尚、図中、符号１６は、パッドである。
【００１３】
次ぎに、図５に示すように、最終成形用に用いるパンチ本体１８の横幅Ｌ５は、フランジ部分Ｆの端部に形成された突片部３と干渉しないように内側に逃がした形状の幅に設定されている。
そして、ダイス１９とのクリアランスＬ６は、フランジ部分Ｆの厚みに突片部３の突出長さを加えた長さとほぼ同一、ないし僅かに広く設定される。
また、ダイス１９の幅Ｌ７は、最終成形品のフランジＦの外幅にほぼ合わせている。ここで符号２０はパッドである。
【００１４】
そして、パンチ本体１８の側方で段差を介して一体に設けられたパンチ肩部（リストライクパンチ）２６が、パンチ下死点で曲げ加工されたフランジ部分Ｆの端部、即ち、溶接時のルートフェイス部（突き合わせ部）になる部分と衝合して軽く叩く程度に押圧し、フランジ部分Ｆの直角度とアール状の曲げ部分の形状及びルートフェイス面の成形を行う。
【００１５】
成形時には、ワーク９と金型との接触面はリストライク面２６のみであり、そのリストライク面２６をダイス１９内へ押し込むことにより（図５（ｂ）参照）、フランジ部分Ｆを９０°まで立ち上げ、且つ、ルートフェイス面の平坦度を確保することができる。
【００１６】
次ぎに、図６（ａ）（ｂ）は、異なる実施例のワーク９をＵ曲げする場合を示す。
本実施例は、開先部成形ブランク時の荷重軽減を目的としたもので、図６（ａ）に示すようにブランク時の開先部２ａと突片部３ａの形状を、前記実施例（図３参照）で剪断加工した形状よりルーズな形状にしてある。
そして、その形状を整えルートフェースの平坦度を出すために、Ｕ曲げ後のフランジ部分Ｆの端部の押圧をおこなって図示のような所定形状の開先部２Ａと突片部３Ａを成形している（図６（ｂ）参照）。
なお、前記実施例と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
また、本発明者らは、すでに特開昭５５−３０３１７号の曲げ加工法とその装置に係る発明を提案して相応の実績をあげており、この方法を用いることもできる。
即ち、図９に示すこのプレス加工機では、Ｕ曲げ用のパンチ本体２７と、リストライクパンチ３０とを分離しており、Ｕ曲げ用のパンチ本体２７を背圧によりフローティングさせた状態でパンチ本体２７とダイス２８とでＵ曲げ成形し、パンチ本体２７がストローク下死点に着いた時にパンチ本体２７の背圧を抜き、リストライクパンチ３０でフランジ端部を押圧するようにすれば、前記実施例の予備成形と本成形を同一工程で加工することができる。
【００１８】
上記実施例でプレス加工された被加工材は、Ｕ断面またはＣ断面等の形状を持ち、両端部および、端部とその接合部を突き合わせ溶接する部材の、接合部開先形状の成形法に応用することができる。
この構造は、特に、トラック等の運搬車輛用のアクスルケースなどの中厚板部材の接合に適しているが、平板の突き合わせ接合部や隅肉溶接部材の接合部への適応も可能である。
【００１９】
また、接合した後の突片部を摺動ガイド部として用い、二本の筒状体を嵌合しその回転ずれを防止するような機構に応用する事も可能である。
その他、この発明は、前記実施例に限定されることなく、種々の用途に用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る被加工材構造およびその加工方法によれば、突片部を形成することにより、従来用いていた裏当て用のバッキングプレートを不要化し、ルートフェイスの長さを十分確保した開先を形成することができる。
また、成形に際しては、別途の生産工程の増加なしに、既存の生産設備を用いることができ、また、溶接部の品質安定・疲労強度向上を達成することができる。  更に、溶接工程の工数低減を図ることもでき極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の開先部を端部に有する被加工材の部分正面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、従来の開先部のそれぞれ異なる形状を示す正面図である。
【図３】開先部の成形工程を示す図で、（ａ）はセット位置、（ｂ）は切断開始位置、（ｃ）はストローク位置、（ｄ）は切断位置を示す要部断面図である。
【図４】Ｕ曲げの予備成形工程を示す要部断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、Ｕ曲げの最終成形工程を示す図である。
【図６】開先部の異なる形状のＵ曲げの最終成形工程を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、従来のＵ曲げ加工法を用いた場合の説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、従来の構造に対して、本実施例の開先部を有する被加工材を溶接する場合の比較図である。
【図９】別の曲げ加工法を用いた場合の説明図である。
【符号の説明】
１    被加工材
２    開先部
３    突片部
６    上刃
７    下刃
８    パッド
９    被加工材を用いたワーク
１４、１８、２７  パンチ本体
１５、１９、２８  ダイス
１６、２０、２９  パッド
２６  パンチ肩部
３０  リストライクパンチ
【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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