(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ継手の素材である板材にパンチによって抜き穴を穿設した後、その抜き方向と逆の方向から段付きパンチを圧入し、上記打ち抜き時に生じたテーパ部の肉材を、上記打ち抜き時に生じたダレ部側へ押し移動して板材の接合面側に、これと略直交する面を有する小径穴を形成するとともに上記接合面と反対側に上記小径穴より大径のパイプ嵌挿穴を小径穴と同軸に形成することを特徴とするフランジ継手の製造方法。
【請求項２】
パイプ嵌挿穴の直径を小径穴の直径よりも、パイプ嵌挿穴に嵌挿されるパイプの肉厚の略２倍分大径にした請求項１記載のフランジ継手の製造方法。
【請求項３】
所定の外径を有する第１のパンチと、前記パンチの外径より大径の型穴を有するダイスとからなる第１のプレス機と、別に、上記パンチと略同径の小径部と該小径部より大径の大径部とこれらの間に段差部を有する第２パンチと、上記小径部と略同径で該小径部が挿通する型穴を有する下型からなる第２のプレス機を用い、
上記第１のプレス機の第１のパンチで板材に抜き穴を形成し、該板材を、その表裏を逆にして、上記第２のプレス機の第２のパンチを上記板材の抜き穴に圧入することによりフランジ継手に段付き穴を形成することを特徴とするフランジ継手の製造方法。
【請求項４】
ダイスの型穴の直径を第１パンチの直径よりも、成形されるフランジ継手に嵌挿されるパイプの肉厚の略２倍分大径にした請求項３記載のフランジ継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフランジ継手の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に示すように、流通パイプ１００の端部に嵌挿固定されて相手部品１０７との接続を担うフランジ継手１０１の製造方法は一般に図７に示すように、打ち抜き用ダイス１０２上に継手素材である板材１０３を載置し、打ち抜き用ダイス１０２の穴１０４と略同径の打ち抜き用のパンチ１０５で板材１０３にパイプ嵌挿穴１０６を打ち抜いて形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなフランジ継手は、図１２に示すように、流通パイプ１００の内径と相手部品１０７の連通路１０８の内径とが等しいことが、流体抵抗を低減する上で理想的である。また、両内径が等しいと、介在されるシール１０９の内径面１１０を上記両内径面と同一面上に位置させてそのシール１０９を確実に挟持できるので、シール性の保証からも理想的である。
【０００４】
しかし、上記従来のようなパンチ１０５による打ち抜きによってパイプ継手のパイプ嵌挿穴１０６を形成すると次のような問題が生じる。
一般にパンチによる板材の打ち抜きは、図８（ａ）に示す塑性変形期、（ｂ）に示すせん断期、（ｃ）に示す破断期を経て行われ、その過程において、その板材１０３におけるパンチ１０５の食い込み側周縁にＲ状のダレ１１１が形成される。
【０００５】
そのため上記のように嵌挿穴１０６を単に打ち抜いて形成した板材１０３を、図９に示すように、そのダレ１１１部を接合側にしてフランジ継手１０１として使用すると、このダレ１１１によって接合面（シール面）での穴径（Ａ部）が嵌挿穴１０６の穴径（内径）よりも拡大してしまい、この拡大したダレ部１１１の穴径（Ａ部）に合わせてシール１０９の内径も拡大しなければならない。そのため、相手部品１０７における連通路１０８の内径を図９の鎖線のようにパイプ１００の内径と合致させた場合には、シール１０９の内径と相手部品１０７の内径とに径差が生じ、シール性が悪化する。
【０００６】
一方、シール性を重視して、ダレ部１１１の穴径（Ａ部）とシール１０９の内径と、相手部品１０７における連通路１０８を図９の実線の如く形成すると、フランジ継手１０１の嵌挿穴１０６の穴径及びパイプ１００の内径を連通路１０８より小さくせざるを得ず、流体抵抗の増加を招いてしまう。
【０００７】
つまり、上記のようなパンチ加工によるフランジ継手においては、流体抵抗の低減とシール性確保が背反するという問題がある。
この問題を解決するために、上記のようにパンチ加工した後に、図１０に示すように、その板材１０３の接合面をダレ１１１分（図１０のＤ1 分）切削加工にて面取りし、かつ上記パイプ１００の内径と相手部品１０７における連通路１０８の内径を同径にするため、図１１に示すように、パイプ挿入域をパイプ１００の厚み分（図１１のＤ2 分）切削加工にて拡径することも考えられるが、このようなコストの嵩む切削加工を多用することは非現実的である。
【０００８】
そこで本発明は、切削加工をせず、塑性加工のみにより上記のような流体抵抗の低減とシール性確保を両立するフランジ継手を製造できる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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、フランジ継手の素材である板材（８）にパンチ（２）によって抜き穴（８ａ）を穿設した後、その抜き方向と逆の方向から段付きパンチ（１０）を圧入し、上記打ち抜き時に生じたテーパ部８ｄの肉材を、上記打ち抜き時に生じたダレ部（８ｂ）側へ押し移動して板材（８）の接合面（１９ｂ）側に、これと略直交する面を有する小径穴（１９ｃ）を形成するとともに上記接合面（１９ｂ）と反対側に上記小径穴（１９ｃ）より大径のパイプ嵌挿穴（１９ｅ）を小径穴（１９ｃ）と同軸に形成することを特徴とするフランジ継手の製造方法である。
【００１０】
請求項２記載の第２の発明は、上記請求項１の発明におけるパイプ嵌挿穴（１９ｅ）の直径を小径穴（１９ｃ）の直径よりも、パイプ嵌挿穴（１９ｅ）に嵌挿されるパイプ（２０）の肉厚の略２倍分大径にしたフランジ継手の製造方法である。
【００１１】
請求項３記載の第３の発明は、所定の外径を有する第１のパンチ（２）と、前記パンチ（２）の外径より大径の型穴（６ａ）を有するダイス（６）とからなる第１のプレス機（１）と、別に、上記パンチ（２）と略同径の小径部（１１ａ）と該小径部（１１ａ）より大径の大径部（１１ｂ）とこれらの間に段差部（１１ｃ）を有する第２パンチ（１１）と、上記小径部（１１ａ）と略同径で該小径部（１１ａ）が挿通する型穴（１７ａ）を有する下型（１７）からなる第２のプレス機（１０）を用い、
上記第１のプレス機（１）の第１のパンチ（２）で板材（８）に抜き穴（８ａ）を形成し、該板材（８）を、その表裏を逆にして、上記第２のプレス機（１０）の第２のパンチ（１１）を上記板材（８）の抜き穴（８ａ）に圧入することによりフランジ継手に段付き穴を形成することを特徴とするフランジ継手の製造方法である。
【００１２】
そして、請求項４記載の第４の発明は、上記請求項３の発明におけるダイス（６）の型穴（６ａ）の直径を第１パンチ（２）の直径よりも、成形されるフランジ継手に嵌挿されるパイプ（２０）の肉厚の略２倍分大径にしたフランジ継手の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図６に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１はフランジ継手の素材である板材に穴を打ち抜き形成する第１のプレス機を示す。
【００１４】
該第１のプレス機１において、２は第１パンチで、パンチホルダー３を介して上プレート４に固定され、上プレート４と共に昇降可能に備えられている。上プレート４はプレス機のラム５にボルトＢ1により固着されており、そのラム５の下降により上プレート４と共に第１パンチ２が下降するようになっている。上記第１パンチ２は、円柱、だ円柱等、所望の横断面形状に形成される。
【００１５】
６Ａは打ち抜き用のダイスで、上記第１パンチ２と同芯上に位置して、第１パンチ２より大径の型穴６ａが上下方向に貫通して形成され、該型穴６ａに第１パンチ２が挿通するようになっている。該型穴６ａの内径は、形成されたフランジ継手に嵌挿されるパイプの肉厚と略同等分上記第１パンチ２より大径に形成されている。更に該型穴６ａの下部に位置して、型穴６ａと同芯でかつ型穴６ａより大径の大径穴６ｂが、テーパ穴６ｃを介して連続的に形成されている。該ダイス６ＡはボルトＢ3によりプレスベッド６Ｂに固定されている。
【００１６】
７は押さえプレートで、上記上プレート４に垂設した連結ボルトＢ2に昇降可能に備えられている。９は上記上プレート４と押さえプレート７間に介在したウレタンゴムからなる弾性体で、押さえプレート７を常時下方へ付勢している。該弾性体９としてその他コイルスプリング等を使用してもよい。上記押さえプレート７には、上記第１パンチ２と同芯上に位置して、上記第１パンチ２の直径と略同径のパンチ挿入穴７ａが形成されている。
【００１７】
上記第１のプレス機１による打ち抜き工程について説明する。
先ず、図１の状態よりラム５が上方に位置し、押さえプレート７も上昇している状態において、図１に示すようにダイス６上に素材である板材８を載置し、次でラム５を下降させる。このラム５の下降により押さえプレート７が板材８に当接し、更にラム５が下降すると弾性体９が圧縮され、その反発力により、板材８が押さえプレート７とダイス６Ａ間に狭持される。そして、更にラム５を下降させると第１パンチ２の下端が板材８に接触して打ち抜き加工が開始され、更に第１パンチ２が下降すると打ち抜き加工が行われ、図８に示すような塑性変形期、せん断期、破断期を経て図２に示すような抜き穴８ａが形成される。
【００１８】
したがって、この抜き穴８ａの縦断面形状は、図２に示すように、パンチ挿入側である上部に位置してＲ状のダレ部８ｂが形成され、該ダレ部８ｂの頂部（小径部）８ｃから下方に向かって拡径するテーパ部８ｄが形成され、下端に大径部８ｅが形成された穴形状になる。そして、その小径部８ｃの横断面の内径と形状は第１パンチ２と略同様に形成され、また大径部８ｅの横断面の内径と形状はダイス６における型穴６ａと略同様に形成される。
【００１９】
図３は上記打ち抜き形成された抜き穴８ａを塑性加工する第２のプレス機を示す。
該第２のプレス機１０において、１１は第２パンチで、その下部に位置して上記図１の第１パンチ２と同径、同形状の小径部１１ａと、この上部に位置して、形成されたフラン継手に嵌挿されるパイプの肉厚の略２倍分上記小径部１１ａより大径の大径部１１ｂと、これらの間に形成したテーパ状の段差部１１ｃとを夫々同芯上において連続形成されている。尚、段差部１１ｃの角度θは大きくして、後述するダレの除去及び段差部の形成に必要な材料体積を獲得できるように設定されている。また、上記小径部１１ａの下部にはテーパ状の導入部１１ｄが形成されている。このような第２パンチ１１はパンチホルダー１２を介して上プレート１３に固定され、上プレート１３と共に昇降可能に備えられている。
上プレート１３は第２のプレス機１０のラム１４にボルトＢ4により固着されており、そのラム１４の下降により、上プレート１３と共に第２パンチ１１が下降するようになっている。
【００２０】
１５は押さえプレートで、上プレート１３に垂設した連結ボルトＢ5に昇降可能に備えられている。１６は上プレート１３と押さえプレート１５間に介在したウレタンゴムからなる弾性体で、押さえプレート１５を常時下方へ付勢している。該弾性体１６としてその他コイスルプリング等を使用してもよい。上記押さえプレート１５には上記第２パンチ１１と同芯上に位置して、上記第２パンチ１１の大径部１１ｂと略同径で、該大径部１１ｂが挿通する穴１５ａが形成されている。
【００２１】
１７Ａは下型で、上記第２パンチ１１と同芯上に位置して、第２パンチ１１の小径部１１ａと略同径で略同横断面形状の型穴１７ａが上下方向に貫通して形成され、該型穴１７ａに第２パンチ１１の小径部１１ａが挿通するようになっている。該下型１７ＡはボルトＢ6によりプレスベッド７Ｂに固定されている。
【００２２】
上記第２のプレス機１０による穴加工について説明する。
先ず、図３の状態よりラム１４が上方に位置し、押さえプレート１５も上昇している状態において、図３のように、上記第１のプレス機１によって抜き穴８ａが形成された板材８を、その表裏を逆にして、すなわち、図３に示すように、ダレ部８ｂを下側にするとともにその抜き穴８ａを型穴１７ａと同芯させて下型１７上に載置する。
【００２３】
次でラム１４を下降すると弾性体１６が圧縮され、その反発力により板材８が押さえプレート１５と下型１７Ａ間に狭持される。更にラム１４を下降して第２パンチ１１を下降させると、先ず第２パンチ１１の小径部１１ａが板材８の抜き穴８ａを貫通し、その小径部１１ａの外周面が抜き穴８ａにおける頂部８ｃの内周面と下型１７における型穴１７ａの内周面に近接する。
【００２４】
更に第２パンチ１１を下降させると、その段差部１１ｃが押さえプレート１５の穴１５ａ内を通って板材８の抜き穴８ａにおけるテーパ部８ｄの上端部に当接し、この当接時点から段差部１１ｃがテーパ部８ｄの肉材を下方（ダレ部８ｂ側）へ押し移動する。この押し移動された肉材はダレ部８ｂと下型１７との隙間内へ流れ込み、その隙間が徐々に埋められると同時に第２パンチ１１の小径部１１ａの外周面と段差部１１ｃと大径部１１ｂの外周面により肉材の穴中心側への流れが拘束されて徐々に整形される。
【００２５】
そして、下降量が所定量に達すると、ダレ部８ｂが消失すると同時に第２パンチ１１の外周面により整形された図４に示すような連通用の穴１９ａが形成される。
【００２６】
すなわち、相手部品との接合面となる一方の面１９ｂに直交するとともに第２パンチ１１の小径部１１ａと同径の小径穴１９ｃと、パイプ接続側面となる他方の面１９ｄに直交するとともに第２パンチ１１の大径部１１ｂと同径の大径穴からなるパイプ嵌挿穴１９ｅと、これら両穴１９ｃ，１９ｅ間において第２パンチ１１の段差部１１ｃと同形のテーパ部１９ｆ（段差部）とからなる連通用の穴１９ａが形成されたフランジ継手１９が形成される。
【００２７】
また、上記小径穴１９ｃとパイプ嵌挿穴１９ｅの段差Ｄ2 はそのフランジ継手１９に嵌挿されるパイプの肉厚と略等しくなる。
そして、上記のように形成されたフランジ継手１９におけるパイプ嵌挿穴１９ｅに、図５に示すように、パイプ２０の端部２０ａを嵌挿する。この嵌挿状態では、小径部１９ｃがパイプ嵌挿穴１９ｅよりパイプ２０の肉厚分だけ小径であるので、そのパイプ２０の円周面２０ｂとフランジ継手１９における小径部１９ｃの円周面は、軸方向における同一面上（同径）に位置する。
【００２８】
そして、上記のようにパイプ２０を嵌挿した後、該パイプ２０とフランジ継手１９とを溶接２１にて固着する。
そして、上記のようにパイプ２０を固着したフランジ継手１９を、図６に示すように、フランジ継手１９の小径部１９ｃと同径の流通路２２ａを形成した相手部品２２にシール２３を介在して連結する。このとき、フランジ継手１９の接合面（シール面）１９ｂと小径部１９ｃの内周面との境界部はダレがなく略直角に形成されているため、また、相手部品２２側の流通路２２ａの内周面と接合面（シール面）との境界部も当然乍ら略直角に形成されているため、図６に示すように、小径部１９ｃの内周面と、これと略同一径の流通路２２ａの内周面の位置までシール２３を介在させることができる。したがって、良好なシール性を確保できる。
【００２９】
また、パイプ２０の内周面２０ｂとフランジ継手１９における小径部１９ｃの内周面と相手部品２２における流通路２２ａの内周面が軸方向の略同一面上（同一径）に位置するため、該継手部における流体の流通抵抗が低減される。
【００３０】
尚、本発明により製造されたフランジ継手は、内燃機関のインテークマニホールドやエキゾーストマニホールドの継手として使用したり、その他、流体を流通する管の継手として使用される。
【００３１】
【発明の効果】
以上のようであるから本発明によれば、パイプを嵌挿する穴における接合面側端部の周面が接合面と略直交し、かつ嵌挿されるパイプの内周面と相手部品における連通路の内周面を略同一径にしてシール性の確保と流体抵抗の低減を図ることができるフランジ継手をプレス機による塑性加工のみにより形成でき、切削加工するものに比べて低コストで容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１のプレス機を示す縦断面図。
【図２】第１のプレス機により打ち抜かれた抜き穴を示す素材の縦断面図。
【図３】本発明における第２のプレス機を示す断面図。
【図４】第２のプレス機により塑性加工されたフランジ継手を示す断面図。
【図５】図４のフランジ継手にパイプを嵌挿固定した断面図。
【図６】図５のパイプを嵌挿固定したフランジ継手により相手側部品に接続した断面図。
【図７】従来のパンチによる抜き穴加工を説明する図。
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）はパンチによる抜き穴加工の過程を説明する図。
【図９】従来のパンチの抜き穴のみによるフランジ継手の接続状態を示す断面図。
【図１０】従来の抜き穴形成後の切削状態を示す断面図。
【図１１】図１０において更に切削により穴加工した状態を示す断面図。
【図１２】理想の連結状態を説明する図。
【符号の説明】
１…第１のプレス機              ２…第１パンチ
６…ダイス                      ６ａ…型穴
８…板材                        ８ａ…抜き穴
１０…第２のプレス機            １１…第２パンチ
１１ａ…小径部                  １１ｂ…大径部
１１ｃ…段差部                  １７…下型
１７ａ…型穴                    １９ｂ…接合面
１９ｃ…小径部                  １９ｅ…パイプ嵌挿穴
【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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【図１２】
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