JP6892113B2

JP6892113B2 - 板部材の接合方法

Info

Publication number: JP6892113B2
Application number: JP2017130231A
Authority: JP
Inventors: 宗一川口
Original assignee: ダイソウ工業株式会社
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-07-03
Also published as: JP2019010675A

Description

本発明は、板部材同士を積層させて接合する板部材の接合方法に関する。

従来、接合強度を向上させる等の目的で、特開２０１６−１４４８１７号公報に、第１部材と、貫通穴が設けられた第２部材とを準備し、第１形セットを用い、前記第１部材を弾性的に押さえつつ部分的に膨出させて、前記貫通穴に挿通可能な最終形状における第２の径よりも大きい第１の径を有する突起を前記第１部材に形成し、第２金型セットを用い、前記突起を前記第１の径から前記第２の径に縮径するように成形し、第３金型セットを用い、前記突起が前記貫通穴に挿通されるように前記第１部材と前記第２部材を重ねた状態で前記突起を潰して前記第１部材と前記第２部材をかしめる、部材の接合方法が開示されている。

特開２０１６−１４４８１７号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術によって形成された突起では、突起を潰してかしめるときに、材料が変更される等の材質の変化によって座屈の方向が変わる等して上手く潰れず、例えば、板厚方向のみに座屈して面方向に広がらずに潰れ、かしめることができなくなるということが考えられる。

また、上記文献には、突起を形成する際に、段付きパンチを使用する旨が開示されているものの、この段付きパンチは、材料の割れ防止のために設けられているものであり、突起の形状について特に開示されている訳ではない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、凸部の頭部を尖塔形とすることで、凸部を板厚方向に圧縮させてかしめるカシメ工程のときに凸部が面方向に広がり、様々な材質の板部材同士を確実にかしめることができる板部材の接合方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の板部材の接合方法は、
第１板部材の一部を突出させることで中空の凸部を設ける成形工程と、
第２板部材に前記凸部が貫通する孔を設ける孔開け工程と、
前記孔に前記凸部を貫通させて前記第１板部材と前記第２板部材とを積層させる積層工程と、
前記凸部を前記第１板部材の板厚方向に圧縮させてかしめるカシメ工程と、を含む接合方法において、
前記凸部が前記第１板部材の面より立設される円筒部と、前記円筒部の端部を塞ぐ尖塔形の頭部とになるとともに、前記円筒部の高さ寸法が前記頭部の高さ寸法より大きくなるように前記成形工程を行なうことを特徴とする。

本発明の板部材の接合方法によれば、凸部の頭部が尖塔形となっているため、凸部を潰すときの圧縮力が加えられたとき、頭部が板部材の面方向に広がる。これにより、円筒部の上部も面方向に広がることとなり、凸部全体が板厚方向のみに座屈することなく面方向に広がりながら潰れ、様々な材質の板部材でも確実にかしめて接合することができる。

（２）本発明の板部材の接合方法の好ましい例は、
前記カシメ工程のとき、前記凸部の内側に挿入する受け側パンチを使用しないことを特徴とする。

本発明の板部材の接合方法の好ましい例によれば、カシメ工程のとき、凸部の内側に挿入する受け側パンチを使用しないため、金型と加工工程の簡素化を図ることができ、金型の費用及び加工費用を抑えることができる。

（３）本発明の板部材の接合方法の好ましい例は、
前記カシメ工程で使用するカシメ用パンチが、前記凸部に接触する面が平面であることを特徴とする。

本発明の板部材の接合方法の好ましい例によれば、カシメ工程で使用するカシメ用パンチの、凸部に接触する面が平面であるため、金型と加工工程の簡素化を図ることができ、金型の費用及び加工費用を抑えることができる。

（４）本発明の板部材の接合方法の好ましい例は、
前記成形工程で使用する金型に、
前記第１板部材の裏面から押し付ける成形用パンチと、
前記第１板部材の表面から前記円筒部の周囲を覆うとともに前記頭部には接触しない成形用ダイと、
を備えることを特徴とする。

本発明の板部材の接合方法の好ましい例によれば、成形工程で使用する成形用ダイが、凸部のうち頭部には接触しないものであるため、内面が円筒形のダイで足り、金型の費用及び加工費用を抑えることができる。

（５）本発明の板部材の接合方法の好ましい例は、
前記尖塔形を、円錐形に、又は半球形をなす頭部のうちの頂点部分及び前記円筒部と接続される接続部分の径を、前記頂点部分と前記接続部分との間の中間部分の径より小さく形成することを特徴とする。

本発明の板部材の接合方法の好ましい例によれば、頭部を円錐形に、又は頭部のうち頂点部分と接続部分との間の中間部分を、前記頂点部分及び前記接続部分より直線的に形成するため、カシメ工程のときの凸部を第１板部材の板厚方向に圧縮させる力を、より効果的に面方向に広がる力に変換することができる。

以上、説明したように、本発明の板部材の接合方法によれば、凸部の頭部を尖塔形とすることで、凸部を板厚方向に圧縮させてかしめるカシメ工程のときに凸部が面方向に広がり、様々な材質の板部材同士を確実にかしめることができる。

本発明の一実施形態に係る板部材の接合方法における成形工程を説明する図である。成形工程を説明する他の図である。成形工程を説明する他の図である。第１板部材の凸部を説明する図である。積層工程を説明する図である。カシメ工程を説明する図である。カシメ工程を説明する他の図である。従来の板部材の接合方法を説明する図である。

以下、本発明に係る板部材の接合方法の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の板部材の接合方法は、成形工程と、孔開け工程と、積層工程と、カシメ工程とを経て実施される。なお、成形工程と孔開け工程は、その順序が前後しても構わない。

先ず、成形工程によって第１板部材１０の一部を突出させる。この成形工程では、一度の成形で所望の形状にすると割れ等が発生することがあるため、本実施形態の板部材の接合方法では、複数の成形用ダイと成形用パンチとを用い、第１成形工程、第２成形工程、第３成形工程と３回ほど成形工程を繰り返している。なお、成形工程の繰返し回数は、本実施形態の３回に限られず、第１板部材１０の材質、板厚、温度等の条件によって様々に変更することができる。

第１成形工程は、図１に示すように、金型として比較的大きな径の第１成形用ダイ３０と第１成形用パンチ４０とを用いる。そして、第１成形用ダイ３０を第１板部材１０の表面から押し付けることで、第１成形用ダイ３０と第１ブランクホルダ５０との間に第１板部材１０を挟み、第１板部材１０の裏面から第１成形用パンチ４０を上昇させ、第１板部材１０の一部を突出させる。ここで、第１成形用ダイ３０は、略円筒形のダイであり、突出させた第１板部材１０の上部には接触せずに、その部分は開放されている（後述する第２成形用ダイ３１、第３成形用ダイ３２も同様。）。

次に、第２成形工程を行なう。第２成形工程では、図２に示すように、金型として中間径の第２成形用ダイ３１と第２成形用パンチ４１とを用いる。そして、第２成形用ダイ３１を第１板部材１０の表面から押し付けることで、第２成形用ダイ３１と第２ブランクホルダ５１との間に第１板部材１０を挟み、第１板部材１０の裏面から第２成形用パンチ４１を上昇させ、第１成形工程で突出させた部分を縮径させる。

次に、第３成形工程を行なう。第３成形工程では、図３に示すように、金型として細径の第３成形用ダイ３２と第３成形用パンチ４２とを用いる。そして、第３成形用ダイ３２を第１板部材１０の表面から押し付けることで、第３成形用ダイ３２と第３ブランクホルダ５２との間に第１板部材１０を挟み、第１板部材１０の裏面から第３成形用パンチ４２を上昇させ、第２成形工程で縮径させた部分を所定の寸法までさらに縮径させ、凸部１１を形成する。なお、第３成形工程の後に、凸部１１の根元の形状等を整える第４成形工程（図示せず）をさらに行なってもよい。

この凸部１１の形状であるが、図４（Ａ）に示すように、その内部は中空とされ、第１板部材１０の面より立設される円筒部１２と、円筒部１２の上方の端部を塞ぐ尖塔形の頭部１４とを備える。この円筒部１２の高さｈは、後述する積層工程で積層させる第２板部材２０の板厚より高くすることが好ましい。また、頭部１４が尖塔形とは、先端に向かって漸次その径が縮小され尖っているものであるが、本実施形態では先端が丸みを帯びている形状も含む。そして、この尖塔形の形状のなかで、半球形をなす頭部１４のうちの頂点部分１５の径ｒ１及び前記円筒部１２と接続される接続部分１６の径ｒ３が、前記頂点部分１５と前記接続部分１６との間の中間部分１７の径ｒ２より小さく形成された形状が好ましい。さらに、図４（Ｂ）に示すような、尖塔形をなす頭部１１４を備える凸部１１１の他の例として、円錐形ないし略円錐形をした頭部１１４も好適である。

次に、穴開け工程であるが、第２板部材２０に、成形工程で形成した凸部１１が貫通する大きさの孔２１（図５参照）を、公知の打ち抜きプレスやドリル等によって形成する。この孔開け工程は、図示しなくともその工程を理解できるため、図面は省略する。なお、第１板部材１０と第２板部材２０は必ずしも分離された別々の板部材である必要はなく、例えば、１枚の板部材を折曲げて箱状にするとき、又は円筒形にするとき等は、１枚の板部材の別々の端部を第１板部材及び第２板部材とすることができる。

次に、積層工程として、図５に示すように、成形工程で形成した凸部１１を、孔開け工程で形成した孔２１に貫通させて、第１板部材１０と第２板部材２０とを積層させる。

次に、カシメ工程を行なう。カシメ工程では、図６に示すように、金型としてカシメ用ダイ６０とカシメ用パンチ６１とを用いる。そして、カシメ用ダイ６０の上に、上述の積層工程で積層させた第１板部材１０と第２板部材２０とを載置させ、上からカシメ用パンチ６１で第１板部材１０の板厚方向に圧縮させてかしめる。このカシメ用パンチ６１として、凸部１１に接触する面である加圧面６２の中央を、下向きに突出させた形態（図示せず）とすることもできるが、本実施形態の板部材の接合方法では、カシメ用パンチ６１の加圧面６２は平面としている。また、カシメ工程のとき、凸部１１の内側の中空部分に、カシメ用ダイ６０側から受け側パンチ（図示せず）を挿入することもできるが、本実施形態では受け側パンチを用いていない。

これは、既に述べたように、第１板部材１０に形成された凸部１１が、尖塔形の頭部１４と円筒部１２とで構成されているため、頭部１４の頂点部分１５に加えられた下向きの力が、頭部１４の頂点部分１５及び接続部分１６より直線的に形成された中間部分１７（図４（Ａ）参照。）を通じて図６の矢印の方向に伝達され、接続部分１６及び円筒部１２の上部１３が第１板部材１０及び第２板部材２０の面方向に広がるためである。この、頭部が面方向に広がる作用は、図４（Ｂ）に示す円錐形ないし略円錐形の頭部１１４でも同様で、頭部１１４の頂点部分１１５に加えられた下向き矢印方向の力が、中間部分１１７を通じて斜め矢印の方向に伝達され、接続部分１１６及び円筒部１１２の上部１１３が広がる。

一方、図８に示すような、頭部２１４を半球形に形成した凸部２１１とすると、半球形はその全体が強度に優れるため、曲がりや座屈の方向が予測しづらい。このため、第１板部材２１０の材質や板厚によっては、頭部２１４が図中の下向き矢印の方向である板厚方向に座屈して、凸部２１１の内側に向かって潰れるおそれがある。そうなると、頭部２１４が第１板部材２１０の面方向に広がらず、第２板部材２２０をかしめて接合することができなくなる。そのため、カシメ用パンチ６１のうち凸部に接触する加圧面６２の中央を下向きに突出させる（図示せず）、又はカシメ工程のときに、カシメ用ダイ６０側から凸部２１１の内側に挿入する受け側パンチ（図示せず）を用いる等の対策が必要となる。

本実施形態のカシメ工程に戻り、次に、図７に示すように、カシメ用パンチ６１がさらに下降することによって、凸部１１が第１板部材１０及び第２板部材２０の面方向に広がりながら潰れる。そして、第１板部材１０と第２板部材２０とをかしめによって接合することができる。

以上、説明したように、本実施形態の板部材の接合方法によれば、第１板部材に形成された凸部が、尖塔形の頭部と、円筒部とを備えるため、カシメ工程でのカシメ用パンチによる下向きの加圧力が、頭部の中間部分によって斜め下方向に伝達される。これにより頭部の下側の接続部分と円筒部の上部とが第１板部材の面方向に広がり、様々な材質や板厚の板部材においても問題なくかしめることができる。

また、成形用ダイの奥に凸部の頭部を接触させないため成形用ダイを略円筒形にできること、カシメ用パンチの加圧面を平面にできること、及びカシメ工程での受け側パンチが不要であるため、金型の費用を抑えることができ、製造にかかる費用のコストダウンを図ることができる。

１０，２１０・・第１板部材、１１，１１１，２１１・・凸部、１２，１１２・・円筒部、１３，１１３・・上部、１４，１１４，２１４・・頭部、１５，１１５・・頂点部分、１６，１１６・・接続部分、１７，１１７・・中間部分、
２０，２２０・・第２板部材、２１・・孔、
３０・・第１成形用ダイ、３１・・第２成形用ダイ、３２・・第３成形用ダイ、
４０・・第１成形用パンチ、４１・・第２成形用パンチ、４２・・第３成形用パンチ、
５０・・第１ブランクホルダ、５１・・第２ブランクホルダ、５２・・第３ブランクホルダ、
６０・・カシメ用ダイ、６１・・カシメ用パンチ、６２・・加圧面、

Claims

第１板部材の一部を突出させることで中空の凸部を設ける成形工程と、
第２板部材に前記凸部が貫通する孔を設ける孔開け工程と、
前記孔に前記凸部を貫通させて前記第１板部材と前記第２板部材とを積層させる積層工程と、
前記凸部を前記第１板部材の板厚方向に圧縮させてかしめるカシメ工程と、を含む接合方法において、
前記凸部が前記第１板部材の面より立設される円筒部と、前記円筒部の端部を塞ぐ尖塔形の頭部とになるとともに、前記円筒部の高さ寸法が前記頭部の高さ寸法より大きくなるように前記成形工程を行なうことを特徴とする板部材の接合方法。
前記カシメ工程のとき、前記凸部の内側に挿入する受け側パンチを使用しないことを特徴とする請求項１に記載の板部材の接合方法。
前記カシメ工程で使用するカシメ用パンチが、前記凸部に接触する面が平面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の板部材の接合方法。
前記成形工程で使用する金型に、
前記第１板部材の裏面から押し付ける成形用パンチと、
前記第１板部材の表面から前記円筒部の周囲を覆うとともに前記頭部には接触しない成形用ダイと、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の板部材の接合方法。
前記尖塔形を、円錐形に、又は半球形をなす頭部のうちの頂点部分の径及び前記円筒部と接続される接続部分の径を、前記頂点部分と前記接続部分との間の中間部分の径より小さく形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の板部材の接合方法。