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JP2016129890A - リング状部材の製造方法 - Google Patents

リング状部材の製造方法 Download PDF

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JP2016129890A JP2015003754A JP2015003754A JP2016129890A JP 2016129890 A JP2016129890 A JP 2016129890A JP 2015003754 A JP2015003754 A JP 2015003754A JP 2015003754 A JP2015003754 A JP 2015003754A JP 2016129890 A JP2016129890 A JP 2016129890A
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敏資 白井
Toshisuke Shirai
敏資 白井
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TIGER SASH SEISAKUSHO KK
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Abstract

【課題】材料歩留りを大幅に高めることができ、完成までの所要工数を少なくし得て、製造のためのコストを大きく削減することが可能となるリング状部材の製造方法を提供する。【解決手段】全体として環状をなして周方向に開口を有するリング状部材を製造する際、長尺の帯状金属板Hをロール成形により所定の断面形状に成形し、その後に、帯状金属板Hを連続的に一定の曲率でR曲げ加工し、R曲げ加工されたR曲げ部56を先行部58から後行部60にかけて円環状に成形するとともに、R曲げ部56の側面をガイドプレート62,64,66に当接させて、R曲げ部56をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させ、R曲げ部56の先行部58と後行部60とを離間した状態として切断装置70を用いて後行部60の切断を行う。【選択図】 図6

Description

この発明はリング状部材の製造方法に関し、特に周方向に開口を有するリング状部材の製造方法に関する。
例えば、自動車の排気経路中に配置される円筒形状の触媒コンバータケースの内部には、全体として環状をなしたリング状部材であるリテーナが取り付けられている。
このリテーナは、触媒コンバータケース内に収容されている触媒担体の位置ずれを防止すること、また触媒担体の外周に巻き付けられている緩衝材としてのマット部材に直接高温の排ガス流が当たらないようにしてマット部材の風食を防止すること等を目的とするものである。
リテーナの断面形状は様々であるが、一般的には円筒形状の触媒コンバータケースの内周面に沿って隙間なく取り付けられるように設けられた円筒形状の外周部と、外周部の一端から径方向内側に延びる内周部とを有している。
またリテーナの周方向の形状に注目すると、下記特許文献1に記載されているような周方向に開口を有するC字状のリング状部材が用いられる場合と、下記特許文献2に記載されているような周方向の全周で繋がった無端のリング状部材が用いられる場合とがある。
これらリング状部材の製造方法を以下に示す。
無端のリング状部材であって、例えば図1(B)で示すような断面形状を有するリテーナを製造する場合、その工程は、図8(イ)で示すようなものとなる。
先ず、丸形状の金属板材200に対して絞り加工が施され円筒形状の外周部を有する中間製品202が成形される。その後プレス打抜加工にて不要な内側部分205が打ち抜かれてリング状の中間製品204が成形される。その後内周面を曲げ起こす加工が行なわれ、無端のリング状部材210が得られる。
しかしながらこのような製造方法の場合、プレス打抜加工の際、金属板材の多くの部分が打抜屑となってしまうため材料歩留りが低く、リテーナの製造コストが高くなる問題が生じる。
一方、周方向に開口を有するC字状のリング状部材であって、図1(B)で示すような断面形状を有するリテーナを製造する場合、その工程は、図8(ロ)で示すようなものとなる。
この場合、長尺の帯状金属板Hを素材として用いることができる。
先ず、長尺の帯状金属板Hを所定の長さに切断し、得られた棒状部材212に対しプレス加工若しくはロール成形加工を施し所定断面形状の棒状部材214を得る。
その後この棒状部材214をプレス加工にて一旦U字状に曲げ加工し中間製品216が成形される。その後改めて直線状に延びた両端部を円弧状に曲げ加工することによって全体として環状をなしたC字状のリング状部材220が得られる。
この製造方法によれば、無端のリング状部材をプレス打抜加工で製造する場合に比べて材料歩留りを高めることができるものの、所定長さに切断された棒状部材212に対して加工が行われるため、長尺の帯状金属板Hから完成品のリング状部材220を得るまでを一連の連続の工程で製造することができず、加工途中の中間製品214,216等を次工程に運搬する工数も含めて完成までの所要工数が多く製造コストを大きく削減することが難しい。
特開2006−233827号公報 特開平9−303141号公報
本発明は以上のような事情を背景とし、材料歩留りを大幅に高めることができ、完成までの所要工数を少なくし得て、製造のためのコストを大きく削減することが可能となるリング状部材の製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
而して請求項1の製造方法は、全体として環状をなして周方向に開口を有するリング状部材の製造方法であって、(a)長尺の帯状金属板をロール成形により所定の断面形状に成形する断面成形工程と、(b)前記断面成形工程の後に、前記帯状金属板を連続的に一定の曲率でR曲げ加工し、該R曲げ加工されたR曲げ部を先行部から後行部にかけて円環状に成形するとともに、該R曲げ部の側面をガイドプレートに当接させて、該R曲げ部をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させ、該R曲げ部の先行部と後行部とを該直交方向に離間した状態にするリング成形工程と、(c)該R曲げ部の先行部と後行部とが離間した状態において、該後行部の切断を行う切断工程と、を経てリング状部材を製造することを特徴とする。
請求項2のものは、請求項1において、前記カイドプレートを、前記R曲げ部の周方向の軌跡に沿って複数に分割して設けたことを特徴とする。
請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、前記リング状部材がエンジンの排気経路中に配置された触媒コンバータケース若しくはサブマフラの内部に取り付けられるリテーナであることを特徴とする。
以上のように本発明は、長尺の帯状金属板にロール成形により所定の断面形状を成形し、その後、帯状金属板を連続的に一定の曲率でR曲げ加工し、R曲げ加工されたR曲げ部を先行部から後行部にかけて円環状に成形するとともに、R曲げ部をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させて、R曲げ部の先行部と後行部とを直交方向に離間した状態とし、その状態でR曲げ部の後行部を切断して、周方向に開口を有するリング状部材を製造するようになしたものである。
本発明では、長尺の帯状金属板に対して先ず断面成形とR曲げを行い、その後に切断を行って帯状金属板からリング状部材を分離させるため、長尺の帯状金属板からリング状部材の完成品を得るまでの工程を、詳しくは断面成形工程、リング成形工程及び切断工程を、一連の連続の工程とすることができる。このため所要工数を少なくし得て、リング状部材製造のためのコストを大きく削減することができる。
従来、長尺の帯状金属板からリング状部材を製造する場合、図8(ロ)で示しているように、先ず帯状金属板を所定長さに切断し、切断により得られた棒状部材に対し曲げ加工を行い、全体を円環状とすることが行なわれていた。
このような製造方法が用いられていたのは、仮に本発明のように帯状金属板に対し連続的にR曲げ加工を行なってR曲げ部を円環状に成形した場合、R曲げ加工されたR曲げ部の先行部と後行部とが干渉してしまったり、若しくは密着状態で重なり合ってしまい切断すべきR曲げ部の後行部の周りに切断装置を配置するのに必要なスペースが確保できず、長尺の帯状金属板から所定周長のリング状部材を分離切断することが難しかったからである。
本発明ではこの問題を解決すべく、帯状金属板に対して連続的にR曲げ加工を施しR曲げ部を円環状に成形する際、R曲げ部の側面をガイドプレートに当接させることによってR曲げ部をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させて、R曲げ部の先行部と後行部とを直交方向に離間した状態にして、R曲げ部の後行部(帯状金属板)周りにスペースを確保した。
このようにすることで、本発明ではR曲げ部の後行部の周りに切断装置を配置することが可能となり、長尺の帯状金属板から所定周長のリング状部材を分離切断することができる。
また本発明の製造方法によれば、加工途中に帯状金属板の一部が廃材として捨てられることもなく、材料歩留りを極めて高いものとすることができる。
尚、切断装置により切断された時点でガイドプレートによる拘束が解かれるため、R曲げ方向と直交する方向に生じていた弾性変形は、リング状部材自身の復元力により解消される。
本発明では、ガイドプレートをR曲げ部の側面に当接させ、R曲げ部をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させる。
ガイドプレートとしては、例えば大きな一枚の板材をR曲げ部の側面に対向するように設置することも可能であるが、この場合はR曲げ部の弾性変形量が適正なものとなるようガイドプレートとR曲げ部との当たり具合を調節する際にガイドプレート全体の位置が変わってしまうため細かな調節が難しい。またガイドプレートがR曲げ部と当接する部分で局部的に磨耗が生じた場合ガイドプレート全体を交換しなければならず無駄が多い。
そこで本発明では、カイドプレートを、R曲げ部の周方向の軌跡に沿って複数に分割して設けることができる(請求項2)。
このようにカイドプレートを複数に分割して設けておけば、ガイドプレートとR曲げ部との当たり具合の調節を個々のカイドプレートごとに行うことができるので、調節作業を容易化することができる。
またR曲げ部と当接する部分で局部的に磨耗が生じた場合でも、磨耗が生じたガイドプレートのみ交換すればよく、交換及びその後の調節作業を容易化することができる。
尚本発明は、エンジンの排気経路中に配置された円筒状をなす触媒コンバータケースやサブマフラの内部に取り付けられるリテーナに適用して好適である(請求項3)。
以上のような本発明によれば、材料歩留りを大幅に高めることができ、完成までの所要工数を少なくし得て、製造のためのコストを大きく削減することが可能となるリング状部材の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態の製造方法にて製造されたリテーナの図である。 図1のリテーナを製造するための装置の構成を示した図である。 ロール成形ユニットにおけるロール駒の断面図である。 R曲げ装置の上ロール及び下ロールの断面図である。 R曲げ装置の作用を説明するための模式図である。 同実施形態で用いるR曲げ装置及び切断装置を帯状金属板とともに示した図である。 切断装置の構成を示した図である。 従来のリング状部材の製造方法を説明するための図である。
次に本発明の実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
図1において、10は本発明の適用対象の一例であるリテーナで、自動車の排気経路中に配置される円筒形状の触媒コンバータケース内に取り付けられる。
リテーナ10は、図示のように平面視が全体として環状をなし、その周方向の一箇所に開口12が設けられている。
また図1(B)で示すようにリテーナ10は、円筒状の外周部14と、その一端から径方向内向きに延びる第1内周部16、更に第1内周部16の内周端から軸方向外向きに短く立ち上がった第2内周部18を有している。
図2は、このリテーナ10を製造するための装置の構成を示した図である。
この製造装置では、長尺の帯状金属板Hをロール成形により所定の断面形状に成形する断面成形工程と、断面成形工程の後に帯状金属板Hを連続的に一定の曲率でR曲げ加工し円環状に成形するリング成形工程と、円環状に成形されたR曲げ部56を所定の周長で切断する切断工程と、が行われる。
図2において、34は長尺の帯状金属板Hが巻回されたアンコイラ、20はロール成形を行うためのロール成形装置、40は断面成形工程を経た帯状金属板Hを円環状に成形するR曲げ装置、70は円環状に成形された帯状金属板Hを所定の周長で切断する切断装置である。
この製造装置によれば長尺の帯状金属板Hからリテーナ10の完成品を得るまでの工程、詳しくは断面成形工程、リング成形工程及び切断工程を一連の連続の工程とすることできる。
<断面成形工程>
断面成形工程では、ロール成形装置20を用いて長尺の帯状金属板Hを所定の断面形状に成形する。
本例のロール成形装置20は、ロール成形ユニット22を22−1〜22−5まで5段備えている。
各ロール成形ユニット22は、上下一対の上ロールシャフト26と下ロールシャフト28とが支持フレーム24に回転可能に支持されている。これらロールシャフト26,28は図示しないモータの出力軸とギアを介して連結されており、モータの駆動力によってロールシャフト26,28は互いに逆方向に回転する。
各ロール成形ユニット22では、上ロールシャフト26に上ロール駒30が、また下ロールシャフト28に下ロール駒32がそれぞれ設けられており、図3で示すように上ロール駒30と下ロール駒32との間には帯状金属板Hの板厚と略同一の隙間が形成されている。
アンコイラ34からロール成形装置20に引き込まれた帯状金属板Hは、各ロール成形ユニット22毎に、上ロール駒30と下ロール駒32とで挟まれ、駒の回転力で下流側に送られる。この際各ロール成形ユニット22における上ロール駒30と下ロール駒32との間に設けられた隙間形状に倣って帯状金属板Hは幅方向に変形させられ、最終段のロール成形ユニット22−5を通過したところで帯状金属板Hの断面形状は図1(B)で示されたリテーナ10の断面形状と同じ形状となる。
尚、本例においてはロール成形装置20を構成するロール成形ユニット22の数を5段としたが、使用するロール成形ユニット22の数は目的とする断面形状や使用する帯状金属板の板厚等に応じて適宜変更することができる。
<リング成形工程>
リング成形工程では、断面成形工程を経た帯状金属板Hを、R曲げ装置40を用いて連続的にR曲げ加工し、R曲げ加工されたR曲げ部56を円環状に成形する。
R曲げ装置40は、図2で示すように帯状金属板Hを上下方向に挟み込む上下一対をなす上ロール43及び下ロール45と、更にこれら上ロール43及び下ロール45よりも帯状金属板Hの送り方向の下流側に位置し、帯状金属板Hに対し曲げモーメントを付与する押込ロール47とを備えている。
これら3つのロール43,45,47は、自由回転可能な形態で、ベースフレームの縦壁部41より水平方向に延びるシャフト42,44,46の先端部にそれぞれ取り付けられている。
50,52は、それぞれ上ロール43,押込ロール47の位置調整を行うための各ロールの昇降機構で、昇降機構50は帯状金属板Hの板厚に応じて上ロール43を上下方向に位置移動させることができる。また昇降機構52は、帯状金属板Hに付与するR曲げ加工の曲率に応じて押込ロール47を斜め方向に位置移動させることができる。
各ロール43,45,47の外周面は、それぞれのロールが接する帯状金属板Hの面の形状に倣った形状に加工されている。
図4で示すように上ロール43、下ロール45の間には帯状金属板Hの断面形状と略同形状の隙間が形成されており、上ロール43、下ロール45の間に位置する帯状金属板Hはこれら上ロール43、下ロール45によって図中上下方向及び左右方向の移動が規制される。
尚、上ロール43と同様に帯状金属板Hの上面に接する押込ロール47の外周面の形状は、図4で示す上ロール43の形状と同じである。
図5はR曲げ装置40の作用を説明するための模式図である。
ロール成形装置20によってR曲げ装置40に送り出された帯状金属板Hは、図5(A)で示すように上ロール43と下ロール45とで挟まれ上下方向に拘束されるとともに、更に上ロール43及び下ロール45よりも材料送り方向の下流側に位置する押込ロール47で図中斜め下向きに押し込まれる。これにより帯状金属板Hは上ロール43と下ロール45で拘束された部位から押込ロール47で押し込まれている部位にかけて所定の曲率でR曲げされる。
この状態で帯状金属板Hが連続的にR曲げ装置40に送られると、帯状金属板Hは連続的に一定の曲率でR曲げ加工される。
そして最初にR曲げ加工されたR曲げ部56の先行部58は円を描いて再び押込ロール47の近傍に戻り、図5(B)に示すようにR曲げ部56は先行部58から後行部60にかけて円環状に成形される。
但し、このままではR曲げ部56の先行部58と後行部60とが干渉してしまったり、若しくは図5(B)の部分拡大図で示すように密着状態で重なり合ってしまうため、切断すべきR曲げ部56の後行部60の周りに切断を行うために必要なスペースが確保できず、長尺の帯状金属板Hから所定周長のリテーナ10を分離することが難しくなってしまう問題が生じる。
そこで本実施形態のR曲げ装置40では、図6で示すように、R曲げ部56が描く円の軌跡に沿って3箇所に分割して板状のガイドプレート62,64,66を設けておく。
これらガイドプレート62,64,66はR曲げ部56の側面に当接し、R曲げ部56をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させるためのもので、R曲げ部56の弾性変形量が適正なものとなるよう、予め各ガイドプレート62,64,66とR曲げ部56との当たり具合が調節されている。
これにより帯状金属板Hが連続的にR曲げ装置40に送られると、一定の曲率でR曲げ加工されたR曲げ部56は円を描くように延び出すとともに、各ガイドプレート62,64,66が設けられている位置を通過する際に、R曲げ部56、即ち帯状金属板Hの側面が各ガイドプレートに当接し、R曲げ部56はR曲げ方向とは直交する方向(図6(A)の部分拡大図における矢印方向)に弾性変形させられる。
このようにすることで、R曲げ加工されたR曲げ部56の先行部58が、円を描いて再び押込ロール47の近傍に戻ったとき、先行部58と後行部60とが重なる部分において図6(B)で示すように先行部58は後行部60と離間した状態となる。
本実施形態では、このようにして確保した後行部60周りのスペースに、R曲げ部56の後行部60を切断するための切断装置70を設けておく。
<切断工程>
切断工程では、切断装置70を用いてR曲げ部56の後行部60を切断し、帯状金属板Hからリテーナ10を分離する。
図7は切断装置70の構成を示した図である。
図7で示すように切断装置70は、切断動作の際R曲げ部56の一部を保持し固定刃の役目を果たす保持部72と、保持部72の下面に沿って進退する可動刃74と、可動刃74に接続された駆動シリンダ76とを備えている。
可動刃74の上側に位置する保持部72は平板状をなし、図7(A)の部分拡大図で示すようにR曲げ部56の断面形状と略同形状のガイド穴73が貫通状態に設けられている。
また図7(A),図6(B)で示すように保持部72の先端側であって、R曲げ部56の先行部58が弾性変形させられる側に位置する角部には、R曲げ部56の先行部58との干渉を防止のため切欠78が形成されている。
本例の切断装置70は、剪断力を帯状金属板Hの切断面に均一に作用させるため、可動刃74の形状を帯状金属板Hの断面形状に合わせた段付き形状とするとともに、可動刃74の移動方向(切断方向)を図6(B)における平面視で斜め右上方向としている。
切断装置70は、図6(A)で示すように押込ロール47の下方に設けられており、本例ではR曲げ装置40にて曲げ加工されたR曲げ部56を、予め、切断装置70の保持部72のガイド穴73に挿通させておく。
この状態で帯状金属板Hが連続的にR曲げ装置40に送られると、R曲げ装置40にて一定の曲率でR曲げ加工されたR曲げ部56は、保持部72のガイド穴73を下向きに通過した後、各カイドプレート62,64,66にその側面を当接させ、R曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させられながら、R曲げ部56の先行部58は円を描いて再び押込ロール47の近傍に戻り、R曲げ部56は先行部58から後行部60にかけて円環状に成形される。
このとき図6(B)で示すようにR曲げ部56の先行部58は、後行部60とは離間した位置にあり、切断装置70は先行部58と干渉することなく保持部72にてR曲げ部56の後行部60を保持することができる。
一方、帯状金属板HがR曲げ装置40に向けて送られる際、帯状金属板Hの送り長さは測長ユニット36(図2参照)で測長されており、その長さが設定長さ(リテーナ10の周長)に達すると、測長ユニット36より切断装置70に向けて信号が送信される。信号を受けた切断装置70は駆動シリンダ76を駆動させ、駆動シリンダ76に接続されている可動刃74を前進方向に移動させる。
このとき保持部72のガイド穴73を挿通しているR曲げ部56の後行部60は、保持部72によって切断方向に固定され、可動刃74と固定刃としての保持部72との間で切断される。
これにより、図1で示す全体として環状をなして周方向に開口12を有する所定周長のリテーナ10を得ることができる。
尚、後行部60であって切断時に帯状金属板H側に残った部分は、そのまま次のリテーナ10を成形する際のR曲げ部56の先行部58となるので、加工途中で帯状金属板Hの一部が廃材として捨てられることはなく、本実施形態によれば材料歩留りを極めて高いものとすることができる。
以上のように本実施形態では、長尺の帯状金属板Hに対して先ず断面成形とR曲げを行い、その後に切断を行って帯状金属板Hからリテーナ10を分離させるため、長尺の帯状金属板Hからリテーナ10の完成品を得るまでの工程を、詳しくは断面成形工程、リング成形工程及び切断工程を、一連の連続の工程とすることできる。このため所要工数も少なくし得て、リング状部材製造のためのコストを大きく削減することができる。
尚本実施形態では、帯状金属板Hに対して連続的にR曲げ加工を施しR曲げ部56を円環状に成形する際、R曲げ部56の側面をガイドプレート62,64,66に当接させることによってR曲げ部56をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させて、R曲げ部56の先行部58と後行部60とをR曲げ方向とは直交方向に離間した状態としているが、切断装置70により切断された時点でガイドプレート62,64,66による拘束が解かれるため、R曲げ方向と直交する方向に生じていた弾性変形は、リテーナ10自身の復元力により解消される。
本実施形態では、切断装置70による後行部60の切断位置を任意に選択することができる。
具体的には、上記測長ユニット36の設定値を大きくすることで周長を長く即ちリテーナ10の開口12の幅を小さくすることができ、逆に設定値を小さくすることで周長を短く即ち開口12の幅を大きくすることができる。
本実施形態では、カイドプレート62,64,66を、R曲げ部56の周方向の軌跡に沿って3箇所に分割して設けておく。
R曲げ部56を周方向の3箇所でガイドプレート62,64,66と当接させておけば、加工中にR曲げ部56の位置や向きが変動することなく、R曲げ部56の弾性変形量を一定の値で安定させることができる。
このようにカイドプレートを複数に分割して設けておけば、ガイドプレートとR曲げ部56との当たり具合の調節作業を個々のカイドプレートごとに行うことができるので作業を容易化することができる。
またR曲げ部56と当接する部分で局部的に磨耗が生じた場合でも、磨耗が生じたガイドプレートのみ交換すればよく、交換及びその後の位置調節の作業を容易化することができる。
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。リング状部材の形状は図1で示した形状に限定されるものではなく、周方向に開口を有するリング状部材であれば、様々な形状・大きさに適用可能である。
また本発明は触媒コンバータケース内に取り付けられるリテーナの外、例えばエンジンの排気経路中に配置された円筒形状のサブマフラ内に取り付けられるリテーナや、場合によっては排気経路以外の様々な部材に取り付けられるリング状部材にも適用可能である。
またガイドプレートの数も3に限定するものではなく、分割されていない単体の場合や,2,4又はそれ以上に分割されたものであっても良い等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
10 リテーナ(リング状部材)
20 ロール成形装置
40 R曲げ装置
56 R曲げ部
58 先行部
60 後行部
62,64,66 ガイドプレート
70 切断装置
H 帯状金属板

Claims (3)

  1. 全体として環状をなして周方向に開口を有するリング状部材の製造方法であって、
    (a)長尺の帯状金属板をロール成形により所定の断面形状に成形する断面成形工程と、
    (b)前記断面成形工程の後に、前記帯状金属板を連続的に一定の曲率でR曲げ加工し、該R曲げ加工されたR曲げ部を先行部から後行部にかけて円環状に成形するとともに、該R曲げ部の側面をガイドプレートに当接させて、該R曲げ部をR曲げ方向とは直交する方向に弾性変形させ、該R曲げ部の先行部と後行部とを該直交方向に離間した状態にするリング成形工程と、
    (c)該R曲げ部の先行部と後行部とが離間した状態において、該後行部の切断を行う切断工程と、
    を経てリング状部材を製造することを特徴とするリング状部材の製造方法。
  2. 請求項1において、前記カイドプレートを、前記R曲げ部の周方向の軌跡に沿って複数に分割して設けたことを特徴とするリング状部材の製造方法。
  3. 請求項1,2の何れかにおいて、前記リング状部材がエンジンの排気経路中に配置された触媒コンバータケース若しくはサブマフラの内部に取り付けられるリテーナであることを特徴とするリング状部材の製造方法。
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