(57)【要約】【課題】板金材から連結部を一体的に成形したフレームであって、低コストで加工することを可能にした構造物のフレームの加工方法とその金型を提供する。【解決手段】図５示すように、溝形部３の開口部３３の角度は、図５（ａ）の９０度（角度θ１）から図５（ｂ）の約１２０度（角度θ２）に広げられる。図５に示すように、溝形部３に隣接するリップ溝形部２の開口部も、溝形部３が広げられるのに追従して、図５（ａ）の９０度から図５（ｂ）の約１２０度に近い角度に広げられる。段付き曲げ成形する溝形部３は、リップ溝形部２よりも１辺少ない３辺で構成している。さらに、段付き曲げ成形の前に、溝形部３の開口部３３の角度を９０度から約１２０度に広げるため、金型の動作が単純な上下動作で済み、段付き曲げ成形時の金型が単純な金型で済むため、製造コストを削減することが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフレームをその端部に一体的に形成された連結部で互いに連結して長手方向に長尺化する構造物のフレームの加工方法であって、
板金材を折り曲げて断面形状がリップ溝形のリップ溝形部を形成するとともに、前記リップ溝形部の長手方向の端部に断面形状が溝形の溝形部を形成する工程と、
前記溝形部の開口部を広げる工程と、
前記開口部が広げられた溝形部を段付き曲げ成形して、前記リップ溝形部に内嵌する雄連結部を成形する工程とからなる
ことを特徴とする構造物のフレームの加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の構造物のフレームの加工方法において、
前記溝形部の開口部を広げる工程で、開口部の角度が９０度から約１２０度に広げられる
ことを特徴とする構造物のフレームの加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の構造物のフレームの加工方法において、
前記板金材の材質が、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板である
ことを特徴とする構造物のフレームの加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の構造物のフレームの加工方法において、
前記構造物が太陽電池モジュールを取り付けるための架台である
ことを特徴とする構造物のフレームの加工方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の構造物のフレームの加工方法によって加工された
ことを特徴とする構造物のフレーム。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれかに記載の構造物のフレームの加工方法に使用される
ことを特徴とする金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物のフレームの加工方法とその金型に関する。さらに詳しくは、複数のフレームを長さ方向に連結して長尺化するための連結部を有するフレームを、板金材から低コストで加工することを可能にした構造物のフレームの加工方法とその金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物、例えば、太陽電池モジュールを設置するための架台は、重量形鋼、軽量形鋼等の形鋼でフレームを製造し、そのフレームの端部を互いに連結して長尺化し、所定の形状に構成するのが一般的である。フレームを連結する連結部を、フレームとは別の部品で製造すると、製造コストが上昇する。従って、板金材でフレームとその連結部を一体的に成形することが好ましい。
【０００３】
特許文献１、特許文献２は、板金材を折り曲げて、フレームとその連結部を一体的に成形した構造物のフレームである。すなわち、特許文献１の構造物の支持桁材は、基板２の端部を外方向へ延長してＬ字形状のジョイント板５を一体的に形成するとともに、ジョイント板５は、基板２に対して、基板２の板厚と同じ程度の段差を形成して内側へ平行状に形成されている。特許文献１では、段差を形成するための段部６は、プレスで成形することが記載されているが、具体的な段差の成形方法は記載されていない。また、特許文献２の壁パネルの金属枠材は、一方の溝形鋼の溝内に挿入される他方の溝形鋼の端部を絞り加工して縮小し、挿入後の両溝形鋼のフランジ１１１、１２１表面を、ほぼ面一にしている。特許文献２では、断面形状がコ字状の溝型鋼を絞り加工して縮小することが記載されているが、具体的な絞り加工方法は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１８５４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２５２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような背景で発明されたものであり、以下の目的を達成するものである。本発明の目的は、板金材から連結部を一体的に成形したフレームであって、低コストで加工することを可能にした構造物のフレームの加工方法とその金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
即ち、本発明１の構造物のフレームの加工方法は、複数のフレームをその端部に一体的に形成された連結部で互いに連結して長手方向に長尺化する構造物のフレームの加工方法であって、板金材を折り曲げて断面形状がリップ溝形のリップ溝形部を形成するとともに、前記リップ溝形部の長手方向の端部に断面形状が溝形の溝形部を形成する工程と、前記溝形部の開口部を広げる工程と、前記開口部が広げられた溝形部を段付き曲げ成形して、前記リップ溝形部に内嵌する雄連結部を成形する工程とからなることを特徴とする。
【０００７】
本発明２の構造物のフレームの加工方法は、本発明１において、前記溝形部の開口部を広げる工程で、開口部の角度が９０度から約１２０度に広げられることを特徴とする。
本発明３の構造物のフレームの加工方法は、本発明２において、前記板金材の材質が、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板であることを特徴とする。
本発明４の構造物のフレームは、本発明３において、前記構造物が太陽電池モジュールを取り付けるための架台であることを特徴とする。
【０００８】
本発明５の構造物のフレームは、本発明１から４までのいずれかに記載の構造物のフレームの加工方法によって加工されたことを特徴とする。
本発明６の金型は、本発明１から４までのいずれかに記載の構造物のフレームの加工方法に使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構造物のフレームの加工方法は、リップ溝形部の長手方向の端部に断面形状が溝形の溝形部を形成し、この溝形部の開口部を広げ、この開口部が広げられた溝形部を段付き曲げ成形して、リップ溝形部に内嵌する雄連結部を成形する。従って、段付き曲げ成形時の金型が単純な金型で済むため、製造コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の加工方法で加工された２本のフレームを連結した状態を示す全体斜視図である。
【図２】図２は、本発明の加工方法で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図２（ａ）はロール状の板金材を切断して成形された矩形板金素材を示す説明図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矩形板金素材の溝形部のリップ部を切除した状態を示す加工途中のフレームの説明図である。
【図３】図３は、図２（ｂ）の後工程で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図３（ａ）は図２（ｂ）の加工途中のフレームの一方のリップ部を直角に折り曲げた状態を示す加工途中のフレームの説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）の加工途中のフレームの他方のリップ部を直角に折り曲げた状態を示す加工途中のフレームの説明図である。
【図４】図４は、図３（ｂ）の後工程で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図４（ａ）は図３（ｂ）の加工途中のフレームの一方の溝底部を直角に折り曲げた状態を示す加工途中のフレームの説明図、図４（ｂ）は図４（ａ）の加工途中のフレームの他方の溝底部を直角に折り曲げた状態を示す加工途中のフレームの説明図である。
【図５】図５は、図４（ｂ）の後工程を示す説明図であり、図５（ａ）は、図４（ｂ）の加工途中のフレームを背面側から見た説明図である。図５（ｂ）は図４（ｂ）の後工程を示す説明図であり、図５（ａ）の加工途中のフレームの溝形部の開口部を広げる工程を示す説明図である。
【図６】図６は、図５（ｂ）の後工程で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図６（ａ）は図５（ｂ）の加工途中のフレームの溝形部を段付き曲げ成形した状態を示す加工途中のフレームの説明図、図６（ｂ）は図６（ａ）の加工途中のフレームの溝形部を直角に折り曲げて、リップ溝形部に内嵌する雄連結部を完成した状態を示す加工が完了したフレームの説明図である。
【図７】図７は、加工が完了した３本のフレームを連結する方法を示す全体斜視図である。
【図８】図８は、加工が完了した３本のフレームを連結する他の方法を示す全体斜視図である。
【図９】図９は、図５（ｂ）の加工工程に使用される金型を示す説明図であり、図９（ａ）、図９（ｂ）の順で溝形部の開口部を広げ、図９（ｃ）に示すように加工途中のフレームの溝形部の開口部が広げられる。
【図１０】図１０は、図６（ａ）の加工工程に使用される金型を示す説明図であり、図１０（ａ）、図１０（ｂ）の順で溝形部を段付き曲げ成形し、図１０（ｃ）に示すように加工途中のフレームの溝形部が段付き曲げ成形される。
【図１１】図１１は、図６（ｂ）の加工工程に使用される金型を示す説明図であり、図１１（ａ）、図１１（ｂ）の順で溝形部を直角に折り曲げ、図１１（ｃ）に示すように加工途中のフレームの溝形部がリップ溝形部に内嵌する雄連結部に成形される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の加工方法で加工された２本のフレーム１Ａ、１Ｂを連結した状態を示す全体斜視図である。図１に示すように、本発明の加工方法で加工されたフレーム（加工が完了したフレーム）１Ａ、１Ｂは同一形状を有し、長手方向に対して直交する方向の断面形状がリップ溝形のリップ溝形部（雌連結部）２と、長手方向に対して直交する方向の断面形状が溝形の溝形部（雄連結部）３が形成されている。リップ溝形部２は、フレーム１Ａ、１Ｂの左側に長手方向のほぼ全長にわたって形成され、リップ溝形部２の長手方向の右端部に、全長の短い溝形部３が形成されている。
【００１２】
溝形部３は、段付き曲げ成形によって、リップ溝形部２に内嵌する形状と寸法に成形された雄連結部である。図１に示すように、左側のフレーム１Ａの溝形部（雄連結部）３が右側のフレーム１Ｂのリップ溝形部（雌連結部）２に内嵌され、２本のポップリベット４、４で締結される。溝形部（雄連結部）３、及び、リップ溝形部（雌連結部）２の左端には、各々２個の同一間隔のリベット孔４１、４１、４２、４２が形成され、このリベット孔４１、４２の位置を合わせてからポップリベット４、４を挿入して、溝形部（雄連結部）３とリップ溝形部（雌連結部）２の長手方向の位置を正確に決めている。長手方向の位置決めは、ポップリベット４、４に限られるものではなく、ボルトとナット、ブラインドリベット、通常のリベット、ノッチ、突起等の別の手段でもよい。
【００１３】
次に、フレーム１Ａ、１Ｂの加工方法を説明する。図２は、本発明の加工方法で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図２（ａ）は、ロール状の板金材を切断して成形された所定の縦横寸法の矩形板金素材１１を示す説明図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の矩形板金素材１１の溝形部３のリップ部３１、３２を切除した状態を示す加工途中のフレーム１２の説明図であり、プレスの切断型でリップ部３１、３２を切除する。本発明の実施の形態の矩形板金素材１１の材質は、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板を使用している。溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板は、プレス加工等の成形加工を行った後でも、後めっきが不要で耐食性に優れ、プレス加工性に優れているため、製造コストを低減することが可能で、好ましい。
【００１４】
以下の加工工程は、プレスブレーキで連続金型を使用して効率的に行われる。すなわち、図３は、図２（ｂ）の後工程で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図３（ａ）は加工途中のフレーム１３の説明図であり、図２（ｂ）の加工途中のフレーム１２のリップ溝形部２の一方のリップ部２１を直角に折り曲げた状態を示す。図３（ｂ）は加工途中のフレーム１４の説明図であり、図３（ａ）の加工途中のフレーム１３のリップ溝形部２の他方のリップ部２２を直角に折り曲げた状態を示す。
【００１５】
図４は、図３（ｂ）の後工程で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図４（ａ）は加工途中のフレーム１５の説明図であり、図３（ｂ）の加工途中のフレーム１４の一方の溝底部５２を直角に折り曲げた状態を示す。図４（ｂ）は加工途中のフレーム１６の説明図であり、図４（ａ）の加工途中のフレーム１５の他方の溝底部５２を直角に折り曲げた状態を示す。この加工工程で、リップ溝形部２と溝形部３の基本的形状は完成し、リップ溝形部２は直交する４辺を有し、溝形部３は直交する３辺を有し、リップ溝形部２よりも１辺少なく形成している。
【００１６】
図５は、図４（ｂ）の後工程を示す説明図であり、図５（ａ）は、図４（ｂ）の加工途中のフレーム１６を背面側から見た説明図、図５（ｂ）は図４（ｂ）の後工程を示す説明図である。図５（ｂ）は加工途中のフレーム１７を示す説明図であり、図５（ａ）の加工途中のフレーム１６の溝形部３の開口部３３を広げる工程を示す。図５示すように、溝形部３の開口部３３の角度は、図５（ａ）の９０度（角度θ１）から図５（ｂ）の約１２０度（角度θ２）に広げられる。図５に示すように、溝形部３に隣接するリップ溝形部２の開口部も、溝形部３が広げられるのに追従して、図５（ａ）の９０度から図５（ｂ）の約１２０度に近い角度に広げられる。
【００１７】
図９は、図５（ｂ）の加工工程に使用される金型を示す説明図であり、図９（ａ）、図９（ｂ）の順で溝形部３の開口部３３を広げ、図９（ｃ）に示すように、加工途中のフレーム１６の溝形部３の開口部３３が広げられ、開口部３３が広げられた加工途中のフレーム１７が成形される。図９に示すように、図５（ｂ）の工程は、固定ダイス（断面形状が凸台形）６１と可動ダイス（断面形状が凹台形）６２によって、加工途中のフレーム１６の溝形部３を挟み込んで圧縮して成形する。
【００１８】
図６は、図５（ｂ）の後工程で加工されたフレームを加工工程順に並べた説明図であり、図６（ａ）は加工途中のフレーム１８の説明図であり、図５（ｂ）の加工途中のフレーム１７の溝形部３を段付き曲げ成形して成形する。図１０は、図６（ａ）の加工工程に使用される金型を示す説明図であり、図１０（ａ）、図１０（ｂ）の順で溝形部３を段付き曲げ成形する。その結果、図１０（ｃ）に示すように、加工途中のフレーム１７の溝形部３が段付き曲げ成形されて縮められ、リップ溝形部２に内嵌する形状と寸法の溝形部（雄連結部）３が成形される。加工途中のフレーム１８の溝形部（雄連結部）３、リップ溝形部２はの開口部３３の角度は、段付き曲げ成形前の約１２０度のままである。段付き曲げ成形する溝形部３は、リップ溝形部２よりも１辺少ない３辺で構成している。さらに、段付き曲げ成形の前に、溝形部３の開口部３３の角度を９０度から約１２０度に広げるため、金型の動作が単純な上下動作で済み、段付き曲げ成形時の金型が単純な金型で済むため、製造コストを削減することが可能となる。
【００１９】
図１０に示すように、図６（ａ）の工程は、固定ダイス（断面形状が凸台形）７１と可動ダイス（断面形状が凹台形）７２によって、加工途中のフレーム１７の溝形部３を挟み込んで圧縮し、段付き曲げ成形する。図６（ａ）に示すように、加工途中のフレーム１８の溝形部３は、リップ溝形部２との接続部の段差８１の長さＬ１が、目標値とする長さよりもまだ長い。
【００２０】
図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の加工途中のフレーム１８の溝形部３の溝底部５１、５２を直角に折り曲げて、リップ溝形部２に内嵌する形状と寸法の溝形部（雄連結部）３を成形して、加工が完了したフレーム１を完成させる。すなわち、リップ溝形部２と溝形部３は、矩形板金素材１１の板厚Ｔ（図２（ａ）参照）と少なくとも同一以上の段差Ｄを有して成形される。また、図６（ｂ）に示すように、加工が完了したフレーム１の溝形部３は、リップ溝形部２との接続部の段差８２の長さＬ２が短くなり、目標値とする長さになる。
【００２１】
図１１は、図６（ｂ）の加工工程に使用される金型を示す説明図であり、図１０（ａ）、図１０（ｂ）の順で溝形部３を直角に折り曲げる。その結果、図１０（ｃ）に示すように加工途中のフレーム１８の溝形部３がリップ溝形部２に内嵌する溝形部（雄連結部）３に成形される。図１１に示すように、図６（ｂ）の加工工程は、固定ダイス（断面形状が凸矩形）７３と可動ダイス（断面形状が凹矩形）７４によって、加工途中のフレーム１８の溝形部３を挟み込んで圧縮し、溝底部５１、５２を直角に折り曲げる。図６（ｂ）に示すように、溝形部３が直角に折り曲げられると、溝形部３の溝底部５１、５２の変形に追従して、リップ溝形部２の溝底部５１、５２も直角に折り曲げられる。
【００２２】
図６（ｂ）の加工工程、または、図示しないその後の加工工程で、溝形部３、及び、リップ溝形部２の左端には、各々２個の同一間隔のリベット孔４１、４１、４２、４２が形成される。加工が完了したフレーム１同士の連結は以下のように行う。図７は、加工が完了した３本のフレーム１Ａ、１Ｂ、１Ｃを連結する方法を示す全体斜視図である。すなわち、左端側のフレーム１Ａの溝形部３を、中間のフレーム１Ｂのリップ溝形部２の左端に内嵌する。次に、フレーム１Ａの溝形部３のリベット孔４１とフレーム１Ｂのリップ溝形部２のリベット孔４２の位置を合わせてから、図１で説明したポップリベット４、４を挿入して締結すれば、溝形部（雄連結部）３とリップ溝形部（雌連結部）２の長手方向の位置を正確に決めることができる。
【００２３】
同様に、中間のフレーム１Ｂの溝形部３を、右端側のフレーム１Ｃのリップ溝形部２の左端に内嵌する。次に、フレーム１Ｂの溝形部３のリベット孔４１とフレーム１Ｃのリップ溝形部２のリベット孔４２の位置を合わせてから、ポップリベット４、４を挿入して締結すれば、溝形部（雄連結部）３とリップ溝形部（雌連結部）２の長手方向の位置を正確に決めることができる。結果として、３本のフレーム１Ａ、１Ｂ、１Ｃを連結して長尺の構造物を構築することができる。
【００２４】
図８は、加工が完了した３本のフレーム１Ａ、１Ｄ、１Ｃを連結する他の方法を示す全体斜視図である。すなわち、中間のフレーム１Ｄは、上記した加工方法で成形したフレームとは構造が異なっており、その全長が全てリップ溝形部２だけで形成されている。また、右端側のフレーム１Ｃは、前記した図７の状態から１８０度反転して、溝形部３を左側に配置する。この状態で、左端側のフレーム１Ａの溝形部３を、中間のフレーム１Ｄのリップ溝形部２の左端に内嵌する。次に、フレーム１Ａの溝形部３のリベット孔４１とフレーム１Ｄのリップ溝形部２のリベット孔４２の位置を合わせてから、ポップリベット４、４を挿入して締結すれば、溝形部（雄連結部）３とリップ溝形部（雌連結部）２の長手方向の位置を正確に決めることができる。
【００２５】
同様に、中間のフレーム１Ｄのリップ溝形部２の右端を、右端側のフレーム１Ｃの溝形部３に外嵌する。次に、フレーム１Ｄのリップ溝形部２の右端のリベット孔４２とフレーム１Ｃの溝形部３のリベット孔４１の位置を合わせてから、ポップリベット４、４を挿入して締結すれば、リップ溝形部（雌連結部）２と溝形部（雄連結部）３の長手方向の位置を正確に決めることができる。結果として、３本のフレーム１Ａ、１Ｄ、１Ｃを連結して長尺の構造物を構築することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…フレーム（加工が完了したフレーム）
１１…矩形板金素材
１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８…加工途中のフレーム
２…リップ溝形部（雌連結部）
２１、２２…リップ部
３…溝形部（雄連結部）
３１、３２…リップ部
３３…開口部
４…ポップリベット
４１、４２…リベット孔
５１、５２…溝底部
６１…固定ダイス
６２…可動ダイス
７１…固定ダイス
７２…可動ダイス
７３…固定ダイス
７４…可動ダイス
８１…段差
８２…段差
【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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