(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に連続的に延びる突部および凹部を備えた所定の断面形状をそれぞれ有する金属製の複数の異形断面板を準備し、
これら複数の異形断面板を、前記凹部により中空部が画成されるように前記突部が互いに接した状態で積層し、
積層した前記複数の異形断面板の互いに接する前記突部同士を接合し、
接合した前記複数の異形断面板をその積層の方向に沿って所定寸法に切断することによって、前記中空部が前記積層の方向と直角にかつ表裏方向に貫通する中空金属材を製造する中空金属材の製造方法。
【請求項２】
前記異形断面板を圧延異形加工法によって形成することを特徴とする、請求項１に記載の中空金属材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば金属材の軽量化などを目的として用いられる、内部に中空部を有する中空金属材、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、金属材は、様々な技術分野で広く用いられており、その用途に適した特性をもつものが選択され、使用されている。一方、金属材は、一般には比重が大きいため、その用途によっては、軽量化を求められる場合がある。例えば、オーディオ機器や車両のドアミラーなどに用いられるモータは、小型かつ軽量であることが好ましく、その場合、モータのコアを構成するケイ素鋼などの金属材もまた、材質を変えずに軽量化することが求められる。中空金属材は、このような場合などに用いられており、従来一般に、中実の金属材をＮＣ機械による切削などで穴あけ加工することによって、製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の中空金属材は、中実の金属材の機械的な切削によって形成されるため、生産効率が低いとともに、無駄な切削片が生じることで材料の歩留まりも悪く、製造コストが増大するという欠点がある。この欠点は、金属材の軽量化を進めるために中空部の断面積比を大きくした場合に、特に顕著になる。また、中空部の断面積比が大きくなると、切削の際に必要な金属材の支持力や剛性が不足がちになるため、得られる軽量化の度合には限界がある。さらに、機械的な切削で穴あけを行うので、穴の位置や寸法がずれやすく、中空部を高い精度で形成することができないとともに、その断面形状も限られてしまう。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、中空金属材を効率良く低コストで製造できるとともに、中空部を高精度で且つ大きな断面積比と多様な断面形状で容易に形成することができる中空金属材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
この目的を達成するため、本発明の中空金属材の製造方法は、長さ方向に連続的に延びる突部および凹部を備えた所定の断面形状をそれぞれ有する金属製の複数の異形断面板を準備し、これら複数の異形断面板を、凹部により中空部が画成されるように突部が互いに接した状態で積層し、積層した複数の異形断面板の互いに接する突部同士を接合し、接合した複数の異形断面板をその積層の方向に沿って所定寸法に切断することによって、中空部が積層の方向と直角にかつ表裏方向に貫通する中空金属材を製造することを特徴としている。
【０００９】
この中空金属材の製造方法によれば、長さ方向に連続的に延びる突部および凹部を備えた所定の断面形状を有する長尺の複数の異形断面板をあらかじめ準備し、これらを積層・接合した後、その積層方向に沿って所定寸法に切断するだけで、中空部が積層の方向と直角にかつ表裏方向に貫通する中空金属材を効率良く製造することができる。また、切断の際に材料の無駄が生じないので、中空金属材の製造コストをさらに削減することができる。さらに、本発明の中空金属材の製造方法では、所定の断面形状にあらかじめ形成され、積層・接合された複数の異形断面材によって、中空部が形成されるので、従来の金属材の切削加工による場合と比較して、中空金属材を効率良くかつ低コストで製造することができる。また、この製造方法では、上記のように中空部が形成されることから、中空部の精度ならびに断面積比および断面形状が、異形断面材の断面精度および断面形状にそれぞれ依存することになる。一方、異形断面材自体は、比較的高い断面精度で作製できるとともに、様々な断面形状のものを比較的容易に得ることができる。したがって、従来の切削加工による場合と比較して、中空部を高精度で且つ大きな断面積比と多様な断面形状で形成することができる。例えば、従来の中空金属材よりも大きな断面積比の中空部を形成することが可能であり、それによって、より軽量化された金属材を得ることができる。
【００１０】
この場合、異形断面板を圧延異形加工法によって形成することが好ましい。
【００１１】
ここで、圧延異形加工法とは、先端が鋭角の平板状ダイの表面に長尺の金属板を当接させ、この金属板上で押圧ロールを転動させることにより金属板を平板状ダイに向かって押圧し、押圧ロールの転動の終了ごとに金属板をその長さ方向に沿って後方へ所定長さ移動させる方法（特公昭５２−３６５１２号公報参照）、およびその応用法（特公平２−５１６９４号公報参照）をいう。この圧延異形加工法によれば、高い断面精度の異形断面板を形成できるとともに、平板状ダイの形状および配置などを変更することによって、多様な断面形状を容易に得ることが可能である。したがって、この製造方法によれば、高精度で且つ大きな断面積比と多様な断面形状で、中空部を容易に得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態による中空金属材を示している。図１に示すように、この中空金属材１は、４個の異形断面材２を上下方向に積層・接合したものである。
【００１３】
異形断面材２は、ケイ素鋼などの同材質の金属から成る、上下２個の表面異形断面材２ａ、２ａおよび中間の２個の中間異形断面材２ｂ、２ｂで構成されている。上側の表面異形断面材２ａは、上面が平坦である一方、下面には、表面が平坦な複数の突部３と断面半円形の複数の凹部４とが、交互に等間隔で形成されており、これらの突部３および凹部４は、断面と直角な方向（図１のＣ方向）に連続的に延びている。下側の表面異形断面材２ａは、上側の表面異形断面材２ａと同じ構成を有し、上下逆にしたものである。また、各中間異形断面材２ｂの上下両面には、表面異形断面材２ａと同様の複数の突部３および凹部４が形成されている。
【００１４】
これらの異形断面材２は、図１に示すように、突部３同士が重なり合うように上下方向に積層され、突部３の部分でかしめなどにより接合されている。これにより、中空金属材１は、全体としてブロック状に形成されるとともに、隣接する各２つの異形断面材２、２の対向する凹部４、４によって、断面が円形でその直角方向に連続的に延びる複数の中空部５が画成される。この中空部５の断面積比、すなわち中空金属材１の全断面積に占める中空部５の断面積の割合は、例えば約５０％であり、したがって、この中空金属材１によれば、約５０％の軽量化が達成される。
【００１５】
図２および図３は、中空金属材１の製造方法を示している。この製造方法ではまず、図２に示す長尺の表面異形断面板６ａおよび中間異形断面板６ｂ（異形断面板６）を必要数、準備する。これらの表面異形断面板６ａおよび中間異形断面板６ｂは、表面異形断面材２ａおよび中間異形断面材２ｂとそれぞれ同じ断面を有するよう形成されており、長さ方向に連続的に延びる突部３および凹部４を備えている。
【００１６】
この異形断面板６は、例えば、前述した圧延異形加工法によって製造される。この圧延異形加工法によれば、高い断面精度の異形断面板を形成できるとともに、平板状ダイの形状および配置などを変更することによって、多様な断面形状を容易に得ることが可能である。もちろん、異形断面板６として、他の方法で製造されたものを用いてもよい。
【００１７】
次いで、図３に示すように、これらの異形断面板６を、突部３同士が重なり合うように上下方向に積層し、突部３同士を、かしめ、溶接あるいは接着などすることによって、接合する。最後に、接合した異形断面板６を、同図のＡ−Ａ’線に沿って所定寸法に切断することによって、図１に示す中空金属材１が完成する。この中空金属材１は、必要に応じて所要の寸法にさらに切断され、例えば、モータのコアなどとして用いられる。
【００１８】
以上のように、本実施形態の中空金属材１によれば、所定の断面形状にあらかじめ形成され、積層・接合された複数の異形断面材２によって、中空部５が形成されるので、従来の金属材の切削加工による場合と比較して、効率良くかつ低コストで製造することができる。また、本実施形態では、長尺の複数の異形断面板６をあらかじめ準備し、これらを積層・接合した後に所定寸法に切断することによって、中空金属材１を形成するので、中空金属材１を効率良く製造することができる。さらに、切断の際に材料の無駄が生じないので、中空金属材１の製造コストをさらに削減することができる。また、異形断面板６が圧延異形加工法で形成されていることで、高い断面精度が得られるので、中空部５を高精度で形成することができる。
【００１９】
図４〜図６は、本発明の第２実施形態による中空金属材およびその製造方法を示している。この中空金属材１１は、第１実施形態の中空金属材１と比較し、異なる断面形状の異形断面材を用いることによって、ハニカム状の中空部を得るとともに、中空部の断面積比を大きくすることで軽量化の度合を高めたものである。図４に示すように、中空金属材１１は、中間の３個の異形断面材１２、１２、１２と、それらを被う上下の表面材１３、１３とから成る５層構成になっている。各異形断面材１２の中央部には正六角形の突部１４ａが、両端部には半六角形の突部１４ｂが、それぞれ上下方向に突出するように形成されており、突部１４ａ、１４ｂの間が、比較的大きな幅の凹部１５になっている。
【００２０】
第１実施形態と同様、これらの異形断面材１２および表面材１３は、突部１４ａ、１４ｂを介して、相互に積層され、かしめなどで接合されていて、異形断面材１２、１２相互の間、および異形断面材１２と表面材１３の間に、凹部１５によってハニカム状の中空部１６が画成されている。この中空部１６の断面積比は例えば約７５％であり、第１実施形態の中空金属材１の場合（約５０％）と比較して、軽量化の度合が高くなっている。
【００２１】
図５および図６に示すように、この中空金属材１１もまた、第１実施形態と同様に、異形断面材１２および表面材１３とそれぞれ同じ断面を有する長尺の異形断面板１７および表面板１８を準備し、これらを積層・接合した後、図６のＢ−Ｂ’線に沿って所定寸法に切断することにより、製造される。この異形断面板１７もまた、例えば圧延異形加工法で製造される。
【００２２】
以上のように、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、第１実施形態と異なる断面形状の異形断面材１２を用いることによって、中空金属材１とは異なるハニカム状の中空部１６が得られるとともに、中空部１６の断面積比がより大きくなることで、軽量化の度合を高めることができる。なお、圧延異形加工法などによれば、上記２つの実施形態以外の断面形状を有する様々な異形断面板を容易に形成できるので、適当な断面形状の異形断面板を採用することによって、任意の断面積比および断面形状の中空部を有する中空金属材を容易に製造することができる。
【００２３】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、長尺の複数の異形断面板を積層・接合した後に切断することによって、中空金属材を得ているが、これらの積層・接合工程と切断工程を逆にしてもよい。また、これまでの説明は、中空金属材を金属材の軽量化を目的として利用する場合を中心として行っているが、本発明の中空金属材は、これに限定されるものではなく、例えば、中空部を流体の流路として利用する場合などに広く適用することができる。また、実施形態で示した中空金属材の材質などはあくまで例示であり、本発明は、任意の金属について適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の中空金属材およびその製造方法によれば、中空金属材を効率良く低コストで製造できるとともに、中空部を高精度で且つ大きな断面積比と多様な断面形状で容易に形成することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による中空金属材を示す斜視図である。
【図２】図１の中空金属材の製造方法を示す分解斜視図である。
【図３】図２の積層・接合後の状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態による中空金属材を示す斜視図である。
【図５】図４の中空金属材の製造方法を示す分解斜視図である。
【図６】図５の積層・接合後の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  中空金属材
２  異形断面材
２ａ  表面異形断面材
２ｂ  中間異形断面材
３  突部
４  凹部
５  中空部
６  異形断面板
６ａ  表面異形断面板
６ｂ  中間異形断面板
１１  中空金属材
１２  異形断面材
１４ａ  突部
１４ｂ  突部
１５  凹部
１６  中空部
１７  異形断面板
【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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