異形筒体の成形方法及び成形装置
【課題】断面形状が三角形状を含む異形筒体を成形することができ、且つしわや波打ちのない異形筒体を成形するための方法と装置を提供する。
【解決手段】円筒状の金属筒体１０から角部１ａが曲線状に成形されると共に角部１ａと角部１ａを結ぶ辺１ｂ、１ｃが直線状又は曲線状に成形された異形筒体１を成形する方法であって、異形筒体１の各角部１ａに対応させた複数のスライダーダイ１１を配置すると共に、側面１２ｂが異形筒体１の辺部１ｂ、１ｃに対応する形状を持ち複数のスライダーダイ１１を半径方向に移動させるドライバーダイ１２を配置し、スライダーダイ１１の外周に金属筒体１０を設置した後、ドライバーダイ１２を金属筒体１０の軸方向に駆動して各スライダーダイ１１を半径方向に移動させて金属筒体１０の内周面に圧接させて拡径すると共にドライバーダイ１２の側面１２ｂを金属筒体１０の内周面に圧接させることによって異形筒体１を成形する。
【解決手段】円筒状の金属筒体１０から角部１ａが曲線状に成形されると共に角部１ａと角部１ａを結ぶ辺１ｂ、１ｃが直線状又は曲線状に成形された異形筒体１を成形する方法であって、異形筒体１の各角部１ａに対応させた複数のスライダーダイ１１を配置すると共に、側面１２ｂが異形筒体１の辺部１ｂ、１ｃに対応する形状を持ち複数のスライダーダイ１１を半径方向に移動させるドライバーダイ１２を配置し、スライダーダイ１１の外周に金属筒体１０を設置した後、ドライバーダイ１２を金属筒体１０の軸方向に駆動して各スライダーダイ１１を半径方向に移動させて金属筒体１０の内周面に圧接させて拡径すると共にドライバーダイ１２の側面１２ｂを金属筒体１０の内周面に圧接させることによって異形筒体１を成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の金属筒体を角部及び辺部が曲線状の三角形を含む異形筒体に成形するための方法と装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの排気系を構成する触媒装置や消音器は筒状のケースを有している。このケースは円筒形状或いは楕円形状に構成されるのが一般的であるが、自動車に於ける搭載位置によっては四角形を含む異形形状とせざるを得ないようなことがある。このような異形筒体は、例えば鋼管やステンレス鋼管等の筒体をプレス加工して目的の異形断面に成形して構成されるのが一般的である。
【０００３】
例えば特許文献１に記載された発明は角鋼管の製造方法に関するものであり、一対の直角二等辺の角形金型を用いて円筒状の鋼管をプレスし、その後、鋼管の中心軸を回転中心として少なくとも二度、９０度回転させてプレスすることで、角鋼管を製造するものである。このように、特許文献１に記載された発明では、角型金型によって鋼管の外周からプレスすることで、断面形状が略正方形の角鋼管を製造することができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された発明はプレス装置を用いた角管の製造方法に関するものであり、第１の工程で断面Ｖ字形状の上下型によってＶ字形状の長辺を有し、角Ｒ部を有する形状に成形し、第２の工程で平坦な長辺に成形するための上下型によって平坦な長辺に成形して断面長方形状の角鋼管を製造するものである。このように、特許文献２に記載された発明では、上下型及び側型によって鋼管の外周からプレスすることで、断面が長方形状の角鋼管を製造することができる。
【０００５】
上記した特許文献１、２に記載された発明では、夫々目的の角鋼管の形状に合わせた形状を持った成形型によって円筒状の鋼管を外周からプレスすることで、目的の形状を持った角鋼管を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−２８５７１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２６６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された発明では、断面形状が正方形の角型鋼管の製造に限定されてしまうという問題や、成形途中で鋼管を複数回回転させることが必須であり、成形作業が煩雑になるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載された発明では、断面形状が長方形を含む四角形に限定されてしまうという問題と、２段階の成形工程が必須であり、成形作業が煩雑になるという問題がある。
【０００９】
更に、特許文献１、２に記載された発明では、円筒状の鋼管に外周側から力を加えてプレス成形するため、製造された角鋼管にしわや波打ちのような不具合が生じる虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、断面形状が三角形状を含む異形筒体を成形することができ、且つしわや波打ちのない異形筒体を成形するための方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る異形筒体の成形方法は、円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する方法であって、異形筒体の各角部に対応させた複数のスライダーダイを配置すると共に、側面が異形筒体の辺部に対応する形状を持ち前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイを配置し、前記複数のスライダーダイの外周に円筒状の金属筒体を設置した後、前記ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させて各スライダーダイを半径方向に移動させることで金属筒体の内周面に圧接させて拡径すると共にドライバーダイの側面を金属筒体の内周面に圧接させることによって、前記円筒状の金属筒体を異形筒体に成形することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る異形筒体の成形装置は、円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する装置であって、異形筒体の各角部の形状に対応させた形状を有し、金属筒体の半径方向に移動可能に構成された複数のスライダーダイと、側面が異形筒体の辺部に対応する形状を有し、金属筒体の軸方向に移動可能に構成されると共に該移動過程で前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイと、を有し、前記スライダーダイの外周に設置した円筒状の金属筒体を、軸方向に移動するドライバーダイの側面及びドライバーダイの移動に伴って半径方向に移動するスライダーダイによって異形筒体に成形し得るように構成されているものである。
【００１３】
上記異形筒体の成形装置に於いて、前記各スライダーダイの背面に傾斜面が形成されると共にドライバーダイの前記スライダーダイの背面と対向する面にも傾斜面が形成され、前記スライダーダイの傾斜面とドライバーダイの傾斜面が互いに接触してドライバーダイの軸方向への移動に伴ってスライダーダイが半径方向に移動し得るように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る異形筒体の成形方法（以下「本成形方法」という）では、スライダーダイをドライバーダイによって移動させて円筒状の金属筒体の内周面に圧接させ、更に拡径させることで異形筒体に成形することができる。このように、成形に際し金属筒体を拡径させることで、成形された異形筒体にしわや波打ち等の不具合が生じることがない。
【００１５】
特に、ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させることでスライダーダイを半径方向に移動させるので、ドライバーダイを１往復させるという単純な作業工程で円筒状の金属筒体から異形筒体を成形することができる。
【００１６】
また、本発明に係る異形筒体の成形装置（以下「成形装置」という）では、ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させることで、複数のスライダーダイを夫々所定の半径方向に移動させて金属筒体の内周面に圧接させることができる。そして、圧接させたスライダーダイを更に移動させて拡径することで、金属筒体をスライダーダイに形成された角部の形状と、ドライバーダイの側面に形成された辺の形状に対応した形状に成形することができる。
【００１７】
スライダーダイの形状は異形筒体の角部の形状に対応しているため、目的の異形筒体の断面形状に対応させてスライダーダイの数及び形状を設定することができる。そして、各スライダーダイは夫々半径方向に移動可能に構成されているため、目的の異形筒体の断面形状に対応させて最適な形状と数を配置することができる。このため、ドライバーダイを往復移動させるという簡単な作業工程によって、三角形断面を含む多角形状の異形筒体、或いは楕円形状や長円形状の異形筒体を成形することができる。
【００１８】
各スライダーダイの背面に傾斜面を形成すると共にドライバーダイのスライダーダイの背面と対向する面に傾斜面を形成した場合には、両方の傾斜面を互いに接触させてドライバーダイの軸方向への移動に伴ってスライダーダイを半径方向に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】成形準備段階に於ける成形装置の構成を説明する図である。
【図２】成形完了段階に於ける成形装置の構成を説明する図である。
【図３】異形筒体をケースに利用した触媒装置の例を説明する図である。
【図４】三角形断面を有する異形筒体を成形する手順を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る成形装置について説明すると共に本成形方法について説明する。本成形方法は、円筒状の金属筒体の内周面側に配置した複数のスライダーダイを、金属筒体の軸方向に移動するドライバーダイによって半径方向に移動させることで、該金属筒体を拡径して目的の異形筒体を成形するものである。
【００２１】
このように、本成形方法では、金属筒体は複数のスライダーダイとドライバーダイとによって円周方向の引張力が付与されて異形筒体に成形される。従って、成形された異形筒体にはしわや波打ち等の不具合が生じることがなく、精度の良い良好な異形筒体を成形することが可能である。
【００２２】
本発明に於いて、円筒状の金属筒体を構成する材料を限定するものではなく、鋼管やステンレス鋼管を含む鋼管、アルミニウム管や銅管を含む非鉄金属管等であって良く、最終製品が必要とする強度や耐食性等の条件に対応させて最適なものを選択することが好ましい。
【００２３】
また、異形筒体の断面形状も特に限定するものではなく、三角形や四角形を含む多角形、或いは楕円形や長円形、等の種々の形状に成形することが可能である。
【００２４】
次に、本実施例に係る成形装置Ａの構成を説明するのに先立って、成形対象である異形筒体について図３により説明する。
【００２５】
図に示す触媒装置Ｂは自動車エンジンの排気系に配置されるものであり、略四角形の断面形状を持って構成されている。触媒装置Ｂの両端部には図示しないエンジンからの排気管及び消音器への排気管が接続されており、エンジンから排気された高温の排気ガスが供給されて触媒と接触した後、消音器に排気されるように構成されている。
【００２６】
触媒装置Ｂは、異形筒体（ケース）１の内部に触媒２を配置すると共に、この触媒２とケース１との間に耐熱性と弾力性を持った保持材３を配置して触媒２を保持することで構成されている。特に、異形筒体１は断面形状が四角形に成形されており、曲線状に成形された４つの角部１ａと、略直線或いは曲率の小さい曲線状に成形された２つの短辺部１ｂと、略直線或いは曲率の小さい曲線状に成形された２つの長辺部１ｃと、を有して構成されている。
【００２７】
次に、本実施例に係る成形装置Ａの構成について図１、２を用いて説明する。本実施例に係る成形装置Ａは、本成形方法を合理的に実施し得るように構成されたものである。
【００２８】
図に於いて、成形装置Ａは、複数（本実施例では２個）のスライダーダイ１１と、各スライダーダイ１１を半径方向に移動させるドライバーダイ１２を有して構成されている。スライダーダイ１１は異形筒体１の角部１ａに対応させた形状を有しており、ドライバーダイ１２は側面が異形筒体１の長辺部１ｃに対応させた形状を有している。
【００２９】
複数のスライダーダイ１１は、水平方向に設置された下部フレーム１３の上面に配置され、該上面上を移動し得るように構成されている。即ち、下部フレーム１３の上面にはスライダーダイ１１の移動方向を案内する移動ガイド１４が設けられており、この移動ガイド１４によってスライダーダイ１１が往復直線移動し得るように構成されている。
【００３０】
移動ガイド１４は、スライダーダイ１１の下端部分を固定した摺動部材１４ａと、摺動部材１４ａの移動方向を案内する案内部材１４ｂと、下部フレーム１３に設けた固定部材１３ａと摺動部材１４ａとの間に配置され該摺動部材１４ａを常に下部フレーム１３の中央方向に付勢する付勢部材１５と、を有して構成されている。
【００３１】
従って、複数のスライダーダイ１１は付勢部材１５によって常に互いに接近する方向に付勢されており、且つ上端部分が自由端となっている。このため、スライダーダイ１１の上端を利用して該スライダーダイ１１の外周に円筒状の金属筒体１０を装着することが可能であり、且つ成形された異形筒体１を取り出すことが可能である。
【００３２】
スライダーダイ１１は目的の異形筒体１の角部の形状と対応した形状を有している。即ち、スライダーダイ１１の異形筒体１を成形するための成形面となる外周面１１ａは、異形筒体１の角部１ａの形状を有している。また、スライダーダイ１１の背面（ドライバーダイ１２に対向する面）１１ｂには、上端側に向かって外周面１１ａ側に接近するような傾斜面が形成されている。
【００３３】
スライダーダイ１１の形状は必ずしも異形筒体１に於ける１つの角部１ａに対応している必要はなく、本実施例のように、異形筒体１の２つの角部１ａと、これらの角部１ａの間の短辺１ｂを含む形状に対応させたものであっても良い。
【００３４】
ドライバーダイ１２は金属筒体１０の軸方向に移動し得るように構成されており、この方向への移動に伴ってスライダーダイ１１を金属筒体１０の半径方向に移動させるように構成されている。
【００３５】
下部フレーム１３には複数のガイドコラム１８が設けられており、このガイドコラム１８に沿って上部フレーム１９が昇降（金属筒体１０の軸心にそった方向の移動）し得るように構成されている。即ち、上部フレーム１９は図示しない駆動装置によって下降及び上昇し得るように構成されている。
【００３６】
上部フレーム１９の下面に於ける略中央の位置にドライバーダイ１２が固定されている。ドライバーダイ１２のスライダーダイ１１の背面１１ｂと対向する面１２ａは、背面１１ｂの傾斜角度と等しい傾斜角度を持った傾斜面として形成されている。このため、ドライバーダイ１２は側面視が下端側に向かって寸法が小さくなる楔状に形成されている。そして、ドライバーダイ１２の面１２ａが各スライダーダイ１１の背面１１ｂと接触することで、ドライバーダイ１２の下降に伴って各スライダーダイ１１は、下部フレーム１３の上面を互いに離隔する方向に移動することになる。
【００３７】
ドライバーダイ１２の側面１２ｂは異形筒体１の長辺部１ｃと対応する形状を有しており、ドライバーダイ１２が下降することによるスライダーダイ１１の移動にともなって、金属筒体１０とドライバーダイ１２の側面１２ｂとが接触する。更なるスライダーダイ１１の移動に応じて金属筒体１０は拡径され、この拡径に伴って、ドライバーダイ１２の側面１２ａが金属筒体１０を成形することが可能である。
【００３８】
次に、上記の如く構成された成形装置Ａによって金属筒体１０を異形筒体１に成形する過程について図１、２により説明する。
【００３９】
先ず、上部フレーム１９をガイドコラム１８に沿って十分に上昇させ、ドライバーダイ１２をスライダーダイ１１から離脱させると共に、両ダイ１１、１２の間に金属筒体１０を通過させ得る隙間を構成する。このとき、２つのスライダーダイ１１は互いに最も接近した位置にある。そして、金属筒体１０を前記隙間を通して２つのスライダーダイ１１の外周に装着する。
【００４０】
次に、上部フレーム１９を下降させてドライバーダイ１２をスライダーダイ１１の間に挿入する（図１参照）。引き続きドライバーダイ１２を下降させると、この下降に伴ってドライバーダイ１２の面１２ａがスライダーダイ１１の背面１１ｂに接触し、これらの面１２ａ、１１ｂの傾斜角度に応じた水平分力がスライダーダイ１１に付与される。このため、スライダーダイ１１は移動ガイド１４に案内されて金属筒体１０の半径方向に移動する。
【００４１】
スライダーダイ１１の移動に伴って、該スライダーダイ１１の外周面１１ａが金属筒体１０の内周面と接触する。この段階では、ドライバーダイ１２の側面１２ｂは金属筒体１０の内周面とは接触していない。
【００４２】
ドライバーダイ１２の更なる下降に伴ってスライダーダイ１１は半径方向への移動を継続し、金属筒体１０の成形を開始する。即ち、金属筒体１０をスライダーダイ１１の外周面１１ａの形状に成形すると共に、ドライバーダイ１２の側面１２ｂの形状に成形する。そして、スライダーダイ１１の移動によって、金属筒体１の周長を予め設定された比率だけ延長させた時点で、ドライバーダイ１２の下降を停止することで金属筒体１０に対する成形を完了して異形筒体１を成形することが可能である（図２参照）。
【００４３】
異形筒体１を成形するに際し金属筒体１０の周長を何パーセント延長させるか、については限定するものではなく、金属筒体１０を構成する材料の成分や厚さ、目的の製品の仕様等の条件に応じて最適な率を設定することが好ましい。
【００４４】
上記の如くして異形筒体１を成形した後、上部フレーム１９を上昇させることでドライバーダイ１２を上昇させると、このドライバーダイ１２の上昇に伴って、スライダーダイ１１が付勢部材１５に付勢されて互いに接近する。このため、スライダーダイ１１は異形筒体１の内周面から離脱することとなり、成形された異形筒体１は何ら拘束されることのない自由な状態となる。
【００４５】
引き続き上部フレーム１９を上昇させ、ドライバーダイ１２をスライダーダイ１１から離脱させて両ダイ１１、１２の間に異形筒体１が通過し得るような隙間を構成して停止する。その後、自由な状態にある異形筒体１をドライバーダイ１２とスライダーダイ１１との隙間を通して離脱させることで、成形された異形筒体１を取り出すと共に、成形装置Ａを初期の状態とする。
【００４６】
引き続き、前述した作業を繰り返すことで、連続して金属筒体１を成形して異形筒体１を成形することが可能である。
【００４７】
次に、図４により、円筒状の金属筒体３０を断面が三角形状の異形筒体３１に成形する際の手順について簡単に説明する。
【００４８】
図に示すように、異形筒体３１の各角部毎に、該角部に対応した形状を持ったスライダーダイ３２、３３、３４が配置されており、各スライダーダイ３２〜３４の中央にドライバーダイ３５が配置されている。各スライダーダイ３２〜３４は前述した実施例と同様に構成された下部フレームの上面に移動可能に構成されており、ドライバーダイ３５は昇降可能に構成された上部フレームに配置されている。
【００４９】
上記各スライダーダイ３２〜３４は、夫々金属筒体３０の内周面を圧接して成形する外周面３２ａ〜３４ａと、傾斜面として形成された背面３２ｂ〜３４ｂを有している。またドライバーダイ３５は各スライダーダイ３２〜３４の背面３２ａ〜３４ａと対向する位置に面３５ａが形成されると共に、各面３５ａの間に側面３５ｂが形成されている。
【００５０】
同図（ａ）に示すように、スライダーダイ３２〜３４の外周に金属筒体３０を装着した後、ドライバーダイ３５を移動させて各スライダーダイ３２〜３４を夫々半径方向に移動させることで、金属筒体３０を各スライダーダイ３２〜３４の外周面３２ａ〜３４ａ、及びドライバーダイ３５の側面３５ｂによって成形することが可能である。
【００５１】
そして、同図（ｂ）に示すように、金属筒体３０から異形筒体３１を成形した後、ドライバーダイ３５を上昇させると共にスライダーダイ３２〜３４を異形筒体３１の内周面から離脱させた後、成形された異形筒体３１をスライダーダイ３２〜３４の外周から取り出すことが可能である。
【００５２】
上記の如く、目的の異形筒体の断面形状に対応させてスライダーダイを配置し、このスライダーダイをドライバーダイによって移動させることで、断面が三角形、四角形を含む多角形状、或いは楕円形、長円形、等の異形筒体を成形することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る異形筒体の成形方法及び成形装置は、断面が三角形、四角形を含む多角形状、或いは楕円形、長円形、等の異形筒体を成形する際に利用して有利である。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ 成形装置
Ｂ 触媒装置
１ 異形筒体
１ａ 角部
１ｂ 短辺部
１ｃ 長辺部
２ 触媒
３ 保持材
１０ 金属筒体
１１ スライダーダイ
１１ａ 外周面
１１ｂ 背面
１２ ドライバーダイ
１２ａ 面
１２ｂ 側面
１３ 下部フレーム
１３ａ 固定部材
１４ 移動ガイド
１４ａ 摺動部材
１４ｂ 案内部材
１５ 付勢部材
１８ ガイドコラム
１９ 上部フレーム
３０ 金属筒体
３１ 異形筒体
３２〜３４ スライダーダイ
３２ａ〜３４ａ 外周面
３２ｂ〜３４ｂ 背面
３５ ドライバーダイ
３５ａ 面
３５ｂ 側面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の金属筒体を角部及び辺部が曲線状の三角形を含む異形筒体に成形するための方法と装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの排気系を構成する触媒装置や消音器は筒状のケースを有している。このケースは円筒形状或いは楕円形状に構成されるのが一般的であるが、自動車に於ける搭載位置によっては四角形を含む異形形状とせざるを得ないようなことがある。このような異形筒体は、例えば鋼管やステンレス鋼管等の筒体をプレス加工して目的の異形断面に成形して構成されるのが一般的である。
【０００３】
例えば特許文献１に記載された発明は角鋼管の製造方法に関するものであり、一対の直角二等辺の角形金型を用いて円筒状の鋼管をプレスし、その後、鋼管の中心軸を回転中心として少なくとも二度、９０度回転させてプレスすることで、角鋼管を製造するものである。このように、特許文献１に記載された発明では、角型金型によって鋼管の外周からプレスすることで、断面形状が略正方形の角鋼管を製造することができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された発明はプレス装置を用いた角管の製造方法に関するものであり、第１の工程で断面Ｖ字形状の上下型によってＶ字形状の長辺を有し、角Ｒ部を有する形状に成形し、第２の工程で平坦な長辺に成形するための上下型によって平坦な長辺に成形して断面長方形状の角鋼管を製造するものである。このように、特許文献２に記載された発明では、上下型及び側型によって鋼管の外周からプレスすることで、断面が長方形状の角鋼管を製造することができる。
【０００５】
上記した特許文献１、２に記載された発明では、夫々目的の角鋼管の形状に合わせた形状を持った成形型によって円筒状の鋼管を外周からプレスすることで、目的の形状を持った角鋼管を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−２８５７１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２６６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された発明では、断面形状が正方形の角型鋼管の製造に限定されてしまうという問題や、成形途中で鋼管を複数回回転させることが必須であり、成形作業が煩雑になるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載された発明では、断面形状が長方形を含む四角形に限定されてしまうという問題と、２段階の成形工程が必須であり、成形作業が煩雑になるという問題がある。
【０００９】
更に、特許文献１、２に記載された発明では、円筒状の鋼管に外周側から力を加えてプレス成形するため、製造された角鋼管にしわや波打ちのような不具合が生じる虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、断面形状が三角形状を含む異形筒体を成形することができ、且つしわや波打ちのない異形筒体を成形するための方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る異形筒体の成形方法は、円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する方法であって、異形筒体の各角部に対応させた複数のスライダーダイを配置すると共に、側面が異形筒体の辺部に対応する形状を持ち前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイを配置し、前記複数のスライダーダイの外周に円筒状の金属筒体を設置した後、前記ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させて各スライダーダイを半径方向に移動させることで金属筒体の内周面に圧接させて拡径すると共にドライバーダイの側面を金属筒体の内周面に圧接させることによって、前記円筒状の金属筒体を異形筒体に成形することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る異形筒体の成形装置は、円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する装置であって、異形筒体の各角部の形状に対応させた形状を有し、金属筒体の半径方向に移動可能に構成された複数のスライダーダイと、側面が異形筒体の辺部に対応する形状を有し、金属筒体の軸方向に移動可能に構成されると共に該移動過程で前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイと、を有し、前記スライダーダイの外周に設置した円筒状の金属筒体を、軸方向に移動するドライバーダイの側面及びドライバーダイの移動に伴って半径方向に移動するスライダーダイによって異形筒体に成形し得るように構成されているものである。
【００１３】
上記異形筒体の成形装置に於いて、前記各スライダーダイの背面に傾斜面が形成されると共にドライバーダイの前記スライダーダイの背面と対向する面にも傾斜面が形成され、前記スライダーダイの傾斜面とドライバーダイの傾斜面が互いに接触してドライバーダイの軸方向への移動に伴ってスライダーダイが半径方向に移動し得るように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る異形筒体の成形方法（以下「本成形方法」という）では、スライダーダイをドライバーダイによって移動させて円筒状の金属筒体の内周面に圧接させ、更に拡径させることで異形筒体に成形することができる。このように、成形に際し金属筒体を拡径させることで、成形された異形筒体にしわや波打ち等の不具合が生じることがない。
【００１５】
特に、ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させることでスライダーダイを半径方向に移動させるので、ドライバーダイを１往復させるという単純な作業工程で円筒状の金属筒体から異形筒体を成形することができる。
【００１６】
また、本発明に係る異形筒体の成形装置（以下「成形装置」という）では、ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させることで、複数のスライダーダイを夫々所定の半径方向に移動させて金属筒体の内周面に圧接させることができる。そして、圧接させたスライダーダイを更に移動させて拡径することで、金属筒体をスライダーダイに形成された角部の形状と、ドライバーダイの側面に形成された辺の形状に対応した形状に成形することができる。
【００１７】
スライダーダイの形状は異形筒体の角部の形状に対応しているため、目的の異形筒体の断面形状に対応させてスライダーダイの数及び形状を設定することができる。そして、各スライダーダイは夫々半径方向に移動可能に構成されているため、目的の異形筒体の断面形状に対応させて最適な形状と数を配置することができる。このため、ドライバーダイを往復移動させるという簡単な作業工程によって、三角形断面を含む多角形状の異形筒体、或いは楕円形状や長円形状の異形筒体を成形することができる。
【００１８】
各スライダーダイの背面に傾斜面を形成すると共にドライバーダイのスライダーダイの背面と対向する面に傾斜面を形成した場合には、両方の傾斜面を互いに接触させてドライバーダイの軸方向への移動に伴ってスライダーダイを半径方向に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】成形準備段階に於ける成形装置の構成を説明する図である。
【図２】成形完了段階に於ける成形装置の構成を説明する図である。
【図３】異形筒体をケースに利用した触媒装置の例を説明する図である。
【図４】三角形断面を有する異形筒体を成形する手順を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る成形装置について説明すると共に本成形方法について説明する。本成形方法は、円筒状の金属筒体の内周面側に配置した複数のスライダーダイを、金属筒体の軸方向に移動するドライバーダイによって半径方向に移動させることで、該金属筒体を拡径して目的の異形筒体を成形するものである。
【００２１】
このように、本成形方法では、金属筒体は複数のスライダーダイとドライバーダイとによって円周方向の引張力が付与されて異形筒体に成形される。従って、成形された異形筒体にはしわや波打ち等の不具合が生じることがなく、精度の良い良好な異形筒体を成形することが可能である。
【００２２】
本発明に於いて、円筒状の金属筒体を構成する材料を限定するものではなく、鋼管やステンレス鋼管を含む鋼管、アルミニウム管や銅管を含む非鉄金属管等であって良く、最終製品が必要とする強度や耐食性等の条件に対応させて最適なものを選択することが好ましい。
【００２３】
また、異形筒体の断面形状も特に限定するものではなく、三角形や四角形を含む多角形、或いは楕円形や長円形、等の種々の形状に成形することが可能である。
【００２４】
次に、本実施例に係る成形装置Ａの構成を説明するのに先立って、成形対象である異形筒体について図３により説明する。
【００２５】
図に示す触媒装置Ｂは自動車エンジンの排気系に配置されるものであり、略四角形の断面形状を持って構成されている。触媒装置Ｂの両端部には図示しないエンジンからの排気管及び消音器への排気管が接続されており、エンジンから排気された高温の排気ガスが供給されて触媒と接触した後、消音器に排気されるように構成されている。
【００２６】
触媒装置Ｂは、異形筒体（ケース）１の内部に触媒２を配置すると共に、この触媒２とケース１との間に耐熱性と弾力性を持った保持材３を配置して触媒２を保持することで構成されている。特に、異形筒体１は断面形状が四角形に成形されており、曲線状に成形された４つの角部１ａと、略直線或いは曲率の小さい曲線状に成形された２つの短辺部１ｂと、略直線或いは曲率の小さい曲線状に成形された２つの長辺部１ｃと、を有して構成されている。
【００２７】
次に、本実施例に係る成形装置Ａの構成について図１、２を用いて説明する。本実施例に係る成形装置Ａは、本成形方法を合理的に実施し得るように構成されたものである。
【００２８】
図に於いて、成形装置Ａは、複数（本実施例では２個）のスライダーダイ１１と、各スライダーダイ１１を半径方向に移動させるドライバーダイ１２を有して構成されている。スライダーダイ１１は異形筒体１の角部１ａに対応させた形状を有しており、ドライバーダイ１２は側面が異形筒体１の長辺部１ｃに対応させた形状を有している。
【００２９】
複数のスライダーダイ１１は、水平方向に設置された下部フレーム１３の上面に配置され、該上面上を移動し得るように構成されている。即ち、下部フレーム１３の上面にはスライダーダイ１１の移動方向を案内する移動ガイド１４が設けられており、この移動ガイド１４によってスライダーダイ１１が往復直線移動し得るように構成されている。
【００３０】
移動ガイド１４は、スライダーダイ１１の下端部分を固定した摺動部材１４ａと、摺動部材１４ａの移動方向を案内する案内部材１４ｂと、下部フレーム１３に設けた固定部材１３ａと摺動部材１４ａとの間に配置され該摺動部材１４ａを常に下部フレーム１３の中央方向に付勢する付勢部材１５と、を有して構成されている。
【００３１】
従って、複数のスライダーダイ１１は付勢部材１５によって常に互いに接近する方向に付勢されており、且つ上端部分が自由端となっている。このため、スライダーダイ１１の上端を利用して該スライダーダイ１１の外周に円筒状の金属筒体１０を装着することが可能であり、且つ成形された異形筒体１を取り出すことが可能である。
【００３２】
スライダーダイ１１は目的の異形筒体１の角部の形状と対応した形状を有している。即ち、スライダーダイ１１の異形筒体１を成形するための成形面となる外周面１１ａは、異形筒体１の角部１ａの形状を有している。また、スライダーダイ１１の背面（ドライバーダイ１２に対向する面）１１ｂには、上端側に向かって外周面１１ａ側に接近するような傾斜面が形成されている。
【００３３】
スライダーダイ１１の形状は必ずしも異形筒体１に於ける１つの角部１ａに対応している必要はなく、本実施例のように、異形筒体１の２つの角部１ａと、これらの角部１ａの間の短辺１ｂを含む形状に対応させたものであっても良い。
【００３４】
ドライバーダイ１２は金属筒体１０の軸方向に移動し得るように構成されており、この方向への移動に伴ってスライダーダイ１１を金属筒体１０の半径方向に移動させるように構成されている。
【００３５】
下部フレーム１３には複数のガイドコラム１８が設けられており、このガイドコラム１８に沿って上部フレーム１９が昇降（金属筒体１０の軸心にそった方向の移動）し得るように構成されている。即ち、上部フレーム１９は図示しない駆動装置によって下降及び上昇し得るように構成されている。
【００３６】
上部フレーム１９の下面に於ける略中央の位置にドライバーダイ１２が固定されている。ドライバーダイ１２のスライダーダイ１１の背面１１ｂと対向する面１２ａは、背面１１ｂの傾斜角度と等しい傾斜角度を持った傾斜面として形成されている。このため、ドライバーダイ１２は側面視が下端側に向かって寸法が小さくなる楔状に形成されている。そして、ドライバーダイ１２の面１２ａが各スライダーダイ１１の背面１１ｂと接触することで、ドライバーダイ１２の下降に伴って各スライダーダイ１１は、下部フレーム１３の上面を互いに離隔する方向に移動することになる。
【００３７】
ドライバーダイ１２の側面１２ｂは異形筒体１の長辺部１ｃと対応する形状を有しており、ドライバーダイ１２が下降することによるスライダーダイ１１の移動にともなって、金属筒体１０とドライバーダイ１２の側面１２ｂとが接触する。更なるスライダーダイ１１の移動に応じて金属筒体１０は拡径され、この拡径に伴って、ドライバーダイ１２の側面１２ａが金属筒体１０を成形することが可能である。
【００３８】
次に、上記の如く構成された成形装置Ａによって金属筒体１０を異形筒体１に成形する過程について図１、２により説明する。
【００３９】
先ず、上部フレーム１９をガイドコラム１８に沿って十分に上昇させ、ドライバーダイ１２をスライダーダイ１１から離脱させると共に、両ダイ１１、１２の間に金属筒体１０を通過させ得る隙間を構成する。このとき、２つのスライダーダイ１１は互いに最も接近した位置にある。そして、金属筒体１０を前記隙間を通して２つのスライダーダイ１１の外周に装着する。
【００４０】
次に、上部フレーム１９を下降させてドライバーダイ１２をスライダーダイ１１の間に挿入する（図１参照）。引き続きドライバーダイ１２を下降させると、この下降に伴ってドライバーダイ１２の面１２ａがスライダーダイ１１の背面１１ｂに接触し、これらの面１２ａ、１１ｂの傾斜角度に応じた水平分力がスライダーダイ１１に付与される。このため、スライダーダイ１１は移動ガイド１４に案内されて金属筒体１０の半径方向に移動する。
【００４１】
スライダーダイ１１の移動に伴って、該スライダーダイ１１の外周面１１ａが金属筒体１０の内周面と接触する。この段階では、ドライバーダイ１２の側面１２ｂは金属筒体１０の内周面とは接触していない。
【００４２】
ドライバーダイ１２の更なる下降に伴ってスライダーダイ１１は半径方向への移動を継続し、金属筒体１０の成形を開始する。即ち、金属筒体１０をスライダーダイ１１の外周面１１ａの形状に成形すると共に、ドライバーダイ１２の側面１２ｂの形状に成形する。そして、スライダーダイ１１の移動によって、金属筒体１の周長を予め設定された比率だけ延長させた時点で、ドライバーダイ１２の下降を停止することで金属筒体１０に対する成形を完了して異形筒体１を成形することが可能である（図２参照）。
【００４３】
異形筒体１を成形するに際し金属筒体１０の周長を何パーセント延長させるか、については限定するものではなく、金属筒体１０を構成する材料の成分や厚さ、目的の製品の仕様等の条件に応じて最適な率を設定することが好ましい。
【００４４】
上記の如くして異形筒体１を成形した後、上部フレーム１９を上昇させることでドライバーダイ１２を上昇させると、このドライバーダイ１２の上昇に伴って、スライダーダイ１１が付勢部材１５に付勢されて互いに接近する。このため、スライダーダイ１１は異形筒体１の内周面から離脱することとなり、成形された異形筒体１は何ら拘束されることのない自由な状態となる。
【００４５】
引き続き上部フレーム１９を上昇させ、ドライバーダイ１２をスライダーダイ１１から離脱させて両ダイ１１、１２の間に異形筒体１が通過し得るような隙間を構成して停止する。その後、自由な状態にある異形筒体１をドライバーダイ１２とスライダーダイ１１との隙間を通して離脱させることで、成形された異形筒体１を取り出すと共に、成形装置Ａを初期の状態とする。
【００４６】
引き続き、前述した作業を繰り返すことで、連続して金属筒体１を成形して異形筒体１を成形することが可能である。
【００４７】
次に、図４により、円筒状の金属筒体３０を断面が三角形状の異形筒体３１に成形する際の手順について簡単に説明する。
【００４８】
図に示すように、異形筒体３１の各角部毎に、該角部に対応した形状を持ったスライダーダイ３２、３３、３４が配置されており、各スライダーダイ３２〜３４の中央にドライバーダイ３５が配置されている。各スライダーダイ３２〜３４は前述した実施例と同様に構成された下部フレームの上面に移動可能に構成されており、ドライバーダイ３５は昇降可能に構成された上部フレームに配置されている。
【００４９】
上記各スライダーダイ３２〜３４は、夫々金属筒体３０の内周面を圧接して成形する外周面３２ａ〜３４ａと、傾斜面として形成された背面３２ｂ〜３４ｂを有している。またドライバーダイ３５は各スライダーダイ３２〜３４の背面３２ａ〜３４ａと対向する位置に面３５ａが形成されると共に、各面３５ａの間に側面３５ｂが形成されている。
【００５０】
同図（ａ）に示すように、スライダーダイ３２〜３４の外周に金属筒体３０を装着した後、ドライバーダイ３５を移動させて各スライダーダイ３２〜３４を夫々半径方向に移動させることで、金属筒体３０を各スライダーダイ３２〜３４の外周面３２ａ〜３４ａ、及びドライバーダイ３５の側面３５ｂによって成形することが可能である。
【００５１】
そして、同図（ｂ）に示すように、金属筒体３０から異形筒体３１を成形した後、ドライバーダイ３５を上昇させると共にスライダーダイ３２〜３４を異形筒体３１の内周面から離脱させた後、成形された異形筒体３１をスライダーダイ３２〜３４の外周から取り出すことが可能である。
【００５２】
上記の如く、目的の異形筒体の断面形状に対応させてスライダーダイを配置し、このスライダーダイをドライバーダイによって移動させることで、断面が三角形、四角形を含む多角形状、或いは楕円形、長円形、等の異形筒体を成形することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る異形筒体の成形方法及び成形装置は、断面が三角形、四角形を含む多角形状、或いは楕円形、長円形、等の異形筒体を成形する際に利用して有利である。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ 成形装置
Ｂ 触媒装置
１ 異形筒体
１ａ 角部
１ｂ 短辺部
１ｃ 長辺部
２ 触媒
３ 保持材
１０ 金属筒体
１１ スライダーダイ
１１ａ 外周面
１１ｂ 背面
１２ ドライバーダイ
１２ａ 面
１２ｂ 側面
１３ 下部フレーム
１３ａ 固定部材
１４ 移動ガイド
１４ａ 摺動部材
１４ｂ 案内部材
１５ 付勢部材
１８ ガイドコラム
１９ 上部フレーム
３０ 金属筒体
３１ 異形筒体
３２〜３４ スライダーダイ
３２ａ〜３４ａ 外周面
３２ｂ〜３４ｂ 背面
３５ ドライバーダイ
３５ａ 面
３５ｂ 側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する方法であって、
異形筒体の各角部に対応させた複数のスライダーダイを配置すると共に、側面が異形筒体の辺部に対応する形状を持ち前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイを配置し、
前記複数のスライダーダイの外周に円筒状の金属筒体を設置した後、前記ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させて各スライダーダイを半径方向に移動させることで金属筒体の内周面に圧接させて拡径すると共にドライバーダイの側面を金属筒体の内周面に圧接させることによって、前記円筒状の金属筒体を異形筒体に成形することを特徴とする異形筒体の成形方法。
【請求項２】
円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する装置であって、
異形筒体の各角部の形状に対応させた形状を有し、金属筒体の半径方向に移動可能に構成された複数のスライダーダイと、
側面が異形筒体の辺部に対応する形状を有し、金属筒体の軸方向に移動可能に構成されると共に該移動過程で前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイと、を有し、
前記スライダーダイの外周に設置した円筒状の金属筒体を、軸方向に移動するドライバーダイの側面及びドライバーダイの移動に伴って半径方向に移動するスライダーダイによって異形筒体に成形し得るように構成されていることを特徴とする異形筒体の成形装置。
【請求項３】
前記各スライダーダイの背面に傾斜面が形成されると共にドライバーダイの前記スライダーダイの背面と対向する面にも傾斜面が形成され、前記スライダーダイの傾斜面とドライバーダイの傾斜面が互いに接触してドライバーダイの軸方向への移動に伴ってスライダーダイが半径方向に移動し得るように構成されていることを特徴とする請求項２に記載した異形筒体の成形装置。
【請求項１】
円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する方法であって、
異形筒体の各角部に対応させた複数のスライダーダイを配置すると共に、側面が異形筒体の辺部に対応する形状を持ち前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイを配置し、
前記複数のスライダーダイの外周に円筒状の金属筒体を設置した後、前記ドライバーダイを金属筒体の軸方向に移動させて各スライダーダイを半径方向に移動させることで金属筒体の内周面に圧接させて拡径すると共にドライバーダイの側面を金属筒体の内周面に圧接させることによって、前記円筒状の金属筒体を異形筒体に成形することを特徴とする異形筒体の成形方法。
【請求項２】
円筒状の金属筒体から角部が曲線状に成形されると共に角部と角部を結ぶ辺が直線状又は曲線状に成形された異形筒体を成形する装置であって、
異形筒体の各角部の形状に対応させた形状を有し、金属筒体の半径方向に移動可能に構成された複数のスライダーダイと、
側面が異形筒体の辺部に対応する形状を有し、金属筒体の軸方向に移動可能に構成されると共に該移動過程で前記複数のスライダーダイを半径方向に移動させるドライバーダイと、を有し、
前記スライダーダイの外周に設置した円筒状の金属筒体を、軸方向に移動するドライバーダイの側面及びドライバーダイの移動に伴って半径方向に移動するスライダーダイによって異形筒体に成形し得るように構成されていることを特徴とする異形筒体の成形装置。
【請求項３】
前記各スライダーダイの背面に傾斜面が形成されると共にドライバーダイの前記スライダーダイの背面と対向する面にも傾斜面が形成され、前記スライダーダイの傾斜面とドライバーダイの傾斜面が互いに接触してドライバーダイの軸方向への移動に伴ってスライダーダイが半径方向に移動し得るように構成されていることを特徴とする請求項２に記載した異形筒体の成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６６２６８（Ｐ２０１２−６６２６８Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１６２６（Ｐ２０１０−２１１６２６）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００１３８５２１）株式会社ユタカ技研 (134)
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００１３８５２１）株式会社ユタカ技研 (134)
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