JP2000254741A - 金属板加工部材の接合方法及び接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加
工部材を垂直に、簡易な設備・治具によりスム−ズに優
れた寸法精度で接合することを可能にする接合方法を提
供する。 【解決手段】互いに接合される金属板加工部材３，４を
相互に位置合わせした状態で一方の部材３に切り起こし
接合片３１を起こすための切り込みを入れ、その接合片
３１を起こして両部材３，４の被接合部を重ね、前記位
置合わせ状態を保持しつつ両部材３，４の被接合部を接
合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属板加工部材の接
合方法及び装置に関し、特に一方の金属板加工部材の平
面に他方の金属板加工部材を垂直にかしめ接合で接合す
るのに有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】一方の金属板加工部材の平面に他方の金
属板加工部材を垂直に突き合わせて接合する場合、通常
ア−ク溶接、アプセット溶接またはフラッシュ溶接等で
接合している。

【０００３】この突合せ接合に代え、重ね接合で接合す
るには、他方部材の接合端部をＬ形に曲げ加工し、この
曲げ加工部材と前記一方の部材とを接合ステ−ションに
搬入し、両部材を位置合わせして（組み合わせて）かし
め接合またはリベット接合或いはスポット溶接すること
が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この接
合方法では、曲げ加工のための装置の動作機構が複雑に
なる、両部材相互の位置合わせが容易ではない、曲げ加
工部材の接合ステ−ションへの搬入時に設備・治具との
干渉が生じ易く自動化が難しい、工数が多い等の不具合
がある。

【０００５】本発明の目的は、一方の金属板加工部材の
平面に他方の金属板加工部材を垂直に、簡易な設備・治
具によりスム−ズに優れた寸法精度で接合することを可
能にする接合方法を提供することにある。

【０００６】本発明の更なる目的は、一方の筒型金属板
加工部材を他方の金属板加工部材の平面に垂直に、簡易
な設備・治具によりスム−ズに優れた寸法精度でかしめ
接合することを可能にする接合方法及び接合装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属板加工
部材の一の接合方法は、互いに接合される金属板加工部
材を相互に位置合わせした状態で一方の部材に切り起こ
し接合片を起こすための切り込みを入れ、その接合片を
起こして両部材の被接合部を重ね、前記位置合わせ状態
を保持しつつ両部材の被接合部を接合することを特徴と
する構成である。

【０００８】本発明に係る金属板加工部材の他の接合方
法は、互いに接合される金属板加工部材の一方が筒型で
あり、他方が前記筒型一端に垂直面で接合される部位を
有する部材であり、両部材相互を位置合わせした状態で
前記他方部材に前記筒型内に納められる寸法の切り起こ
し接合片を起こすための切り込みを入れ、その接合片を
前記一方部材の筒型内に向け起こして筒型内面に重ね、
前記位置合わせ状態を保持しつつ両部材の重ね部を接合
することを特徴とする構成であり、筒型を四角筒型と
し、接合片を筒内面の対向する二面に接合される二個と
することができる。

【０００９】本発明に係る金属板加工部材の接合装置
は、他方部材の垂直面部位に切り起こし接合片を起こす
ための切り込みを入れその接合片を起こしつつ一方部材
の筒型内に挿入されるコアがフレ−ムに取り付けられ、
そのコアにかしめ用ダイスが取り付けられ、このダイス
に対する昇降式かしめ用パンチがフレ−ムに取り付けら
れていることを特徴とする構成であり、ワ−ク押え板を
有し該押え板にかしめ用パンチ挿入孔が設けられたワ−
ク押え治具を付設することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。

【００１１】図１の（イ）乃至図１の（ハ）は請求項１
に係る金属板加工部材の接合方法の一実施例を示す図面
である。

【００１２】図１において、１は位置決め治具を示し、
位置決めスロット１１を備えている。２はかしめ接合装
置を示し、前記スロット１１に入出されるコア部２１を
有するフレ−ム２２に昇降式のかしめ用パンチ２３とか
しめ用ダイス（かしめ用ダイスは図に現われていない）
を取付け、コア部２１を前記スロット１１に入出させ得
るように矢印方向に前進・後退移動させるための駆動部
（図示せず）を設けてある。

【００１３】前記コア部２１の先端側には、図２に示す
ように上記スロット１１の内巾に等しい間隔の切り込み
を入れるための刃２１１，２１１を取り付けてある。こ
れらの刃は、切り込みを上端側から入れるように上部側
ほど突出させた斜め刃または曲線刃とすることが望まし
い。

【００１４】３は一方の金属板加工部材である。４は他
方の金属板加工部材であり、上記上記スロット１１の内
巾に等しい巾としてある。

【００１５】請求項１に係る発明により上記の両金属板
加工部材を接合するには、図１の（イ）に示すように一
方の部材３を位置決め治具１の背面に当接すると共に他
方の部材４の先端をスロット１１に嵌め、両部材を相互
に位置合わせする。

【００１６】この位置合わせ状態を保持しつつ、かしめ
接合装置２を矢印方向に前進移動させてコア部２１の先
端の刃２１１，２１１で一方の部材３に点線の位置にお
いて切り込みを入れ、更にコア部２１を位置決め治具の
スロット１１に挿入し接合片３１を前側に曲げて他方部
材４に重ね、而るのち、かしめ用パンチ２３を上昇させ
重ね部をかしめ接合する。

【００１７】このかしめ接合後は、かしめ接合装置２を
矢印方向とは反対方向に後退移動させ、接合した部材を
位置決め治具１から脱出させ、これにて本発明による接
合を終了し、図１の（ハ）に示す接合部を得る。

【００１８】図３は上記かしめ接合時の状態を示し（図
３において、２３はかしめ用パンチ、２４はかしめ用ダ
イス）、図３の（イ）の初期段階、図３の（ロ）の深絞
り段階、図３の（ハ）のかしめ段階、図３の（ニ）の接
合終了段階を経て終結される。

【００１９】この場合、かしめ用ダイスに図４の（イ）
及び図４の（ロ）に示すように、Ｃ形高剛性リング２４
１で胴締めした割りダイス２４を用いると、かしめ圧力
を低減できる。

【００２０】上記請求項１に係る金属板加工部材の接合
方法によれば、所定の巾間隔で入れた一定深さの切り
込みの下端位置を根元とする曲げにより接合片を起こし
ているから、曲げ位置を曲げモ−メントの集中のため確
実に切り込み下端位置にでき、接合片の長さを切り込み
深さと等長の高精度寸法に設定できる。また、両部材の
かしめ接合時、接合片の位置決め治具のスロットへの嵌
合によりかしめ接合に対し部材を安定に固定できる。し
たがって、接合部の寸法精度や接合強度を充分に高くで
きる。接合片の曲げ形成前に両部材相互の位置合わせ
を行っており、接合片の曲げ形成後に両部材相互の位置
合わせを行う場合に較べ、曲げ片の干渉無く位置合わせ
でき、位置合わせが容易である。両部材相互を位置合
わせした状態（組み合わせた状態）で接合片を起こして
いるから、接合片を形成した後での両部材の組み合せが
不要であり、両部材の組合せと接合を一工程で行うこと
ができ、組み合せのための部材移動に伴う曲げ形成接合
片の設備・治具への干渉を排除し得、動作のスム−ズ化
を図ることができる。従って、生産性を向上できる。
各部材の位置決め治具に対する位置合わせ→かしめ接合
装置の前進移動による一方部材の切り込み間部分の押し
曲げ→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ
接合装置を後退移動させての接合部材の取り出しとい
う、一連の単純な工程により実施できるから、自動化が
容易である。切り込みと切り込み間部分の押し曲げを
同時に行っているので、予め切り込みを入れておく場合
とは異なり、切り込みを入れるための専用機（例えば、
油圧プレスまたはタレットパンチャ−）が不要であり、
また切り込み線と位置決め治具のスロットとの位置合わ
せが不要であり、一層の装置の簡易化や接合寸法精度の
一層の向上を図ることができる。

【００２１】図５の（イ）は請求項２の発明に係る接合
方法により接合した部材の斜視図を、図５の（ロ）は図
５（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、一方の
金属板加工部材３が断面Ｃ型材であり、他方の金属板加
工部材４が四角筒であって、後述するようにＣ型材３の
ウエブから接合片３１をコア２１の刃２１１，２１１及
び２１２で２個切り起こし、これらの接合片３１，３１
を四角筒４の端部内の対向内面に重ね、各重ね部をかし
め接合してある。

【００２２】図６の（イ）は上記のかしめ接合に使用さ
れるかしめ接合装置の一例及びワ−ク押え治具の一例を
示し、図６の（ロ）は同接合装置におけるコアを示し、
図６の（ハ）図６の（ロ）におけるハ−ハ断面図を示し
ている。

【００２３】上記かしめ接合装置２においては、昇降式
のかしめ用パンチ２３を上側及び下側に取付けたフレ−
ム２２に、これら上下のパンチ２３，２３間中央を水平
方向に延びるコア２１を支持させ、フレ−ム２２をガイ
ドレ−ル２５上を油圧シリンダ−２５１により前進・後
退移動可能に搭載してある。

【００２４】上記コア２１の先端には、図６の（ハ）に
示すように上記断面Ｃ型材のウエブにＨ形切り込みを入
れるための両サイド垂直刃２１１，２１１と中央水平刃
２１２とを取り付けてある。これらの刃は尖頭形乃至は
三角形とすることが望ましい。また、このコア２１に
は、上記かしめ用パンチ２３，２３に対する各かしめ用
ダイス２４，２４を取付けてある。

【００２５】図６の（ハ）には、かしめ用ダイスの上下
可動機構も示されており、ダイス２４をコア２１のダイ
ス挿入孔２４１に納めると共にダイスベ−ス２４２にバ
ネ２４３を装着し、楔式ロッド２４４の矢印方向移動に
よりダイス２４，２４をバネ２４３の圧縮反力のもとで
同時に上下移動させるようにしてある。図６の（イ）に
おいて、２４５は図６の（ロ）での楔式ロッド２４４を
矢印方向に移動させるためのシリンダ−（油圧、空気
圧、水圧式等）であり、このシリンダ−に代えカム式、
ネジ式、バネ式等の使用も可能である。

【００２６】図６の（イ）の符号１で示すワ−ク押え治
具においては、ワ−クを押える昇降式押え板１２及び台
板１２１にかしめ用パンチ挿入用孔１３を貫設してあ
り、押え板１２や台板１２１を支持する躯体１４は、前
記のパンチ及びパンチ昇降用シリンダ−並びにこれらを
支持したフレ−ム先端部を干渉させることなくスム−ズ
に入出させ得るように支脚構造としてある。また、台板
１２１には図７に示すように位置決め凸部及び溝を設け
てある。

【００２７】請求項２に係る金属板加工部材の接合方法
により図５に示す部材の接合を行うには、Ｃ型部材３と
四角筒４とをワ−ク抑え治具１の台板１２１上で位置合
わせし、更に図８の（イ）に示すように押え板１２で両
ワ−ク３，４を挾持し、次いで、図８の（ロ）に示すよ
うに接合装置２を前進移動させる。

【００２８】図９の（イ）〜（ハ）はこの前進移動時の
状態を示し、コア２１先端の両サイド垂直刃２１１，２
１１と中央水平刃２１２とによりＣ型部材３のウェブに
Ｈ型切り込みが入れられつつコア２１（ダイス２４を表
面下に納めた状態）の先端部でその切り込みが拡開それ
てコア２１の先端部が四角筒型部材４の端部内に挿入さ
れ、このコア２１の挿入により接合片３１が起こされて
四角筒型部材４の端部内面に重ねられる（なお、コア２
１の挿入に対し、ワ−ク押え板１２や台板１２１が四角
筒型部材４の端部の盛り上がりを防止する）。

【００２９】図８の（ロ）は上記コア２１が前進移動を
終了した段階を示し、この段階ではかしめ用パンチ２
３，２３がワ−ク押え板１２，台板１２１上に位置し、
かしめ用パンチ２３とワ−ク押え板１２のパンチ挿入孔
１３とダイス２４が上下一直線上に揃えられると共にか
しめ用パンチ２３とワ−ク台板１２１のパンチ挿入孔１
３とダイス２４が上下一直線上に揃えられる。

【００３０】上記コア２１が前進移動を終了したのち
は、かしめ用パンチ２３，２３をワ−ク押え板と台板の
パンチ挿通孔１３，１３を通してかしめ用ダイス２４，
２４に接近させると共にダイス２４，２４を上り移動さ
せ（楔式ロッドの操作により、ダイス穴の底面をコアの
後述する逃し溝の底面と同一レベルとするまで移動させ
る）、前記Ｃ型部材３の切り起こし接合片３１，３１と
四角筒型部材４の端部筒壁とをかしめ接合する。この接
合部内面にかしめ絞り代に応じた突子が出現するので、
コアに図６の（ロ）に示すように、コア２１の後退移動
時に当該突子を逃がすための溝２４６を設けてある。こ
の溝に代え、逃し溝の深さ分だけコア先端部の厚みを切
削することも可能である。

【００３１】上記かしめ接合後は、図６の（ハ）に示す
ようにダイス２４をバネ２４３の圧縮反力でかしめ箇所
から離脱させるように、楔式ロッド２４４の操作によ
り、ダイス２４，２４を下り移動させると共にパンチ２
３，２３をパンチ昇降用シリンダ−の作動により接合箇
所から隔離させ、更にかしめ接合装置２の後退移動によ
りコア２１を接合部材内から脱出させると共にかしめ用
パンチ及びパンチ昇降用シリンダ−並びにフレ−ム先端
部をワ−ク押え治具の躯体内から脱出させ、更にワ−ク
押え板を開放し、接合した部材を取り出し、これにて本
発明による接合を終了する。

【００３２】上記かしめ接合装置の前進・後退移動はサ
−ボモ−タや手動により行うことも可能である。

【００３３】上記の請求項２に係る金属板加工部材の接
合方法の例では、特に上下の双方にかしめ用パンチを配
設し、コアに各パンチに対するそれぞれのかしめ用ダイ
スを取付け、コアに上下双方から反対方向の実質的に等
しい荷重を同時に作用させているから（かしめ接合の場
合の荷重は数トン、後述の抵抗溶接の場合の荷重は数百
ｋｇｆ）、コアに曲げモ−メントが作用することがな
く、コアのフレ−ムへの支持構造を簡易化できる。

【００３４】上記において、Ｈ形切り込みを入れるＣ型
部材の板厚に応じてコア挿入圧力や挿入速度を調整し、
または刃の材質や形状を選択することが望ましい。

【００３５】上記の例では、Ｃ型部材のウエブにＨ形切
り込みを入れつつ切り込み片を押し曲げているが、コア
の先端頭部面と各刃の刃先との隔離距離を長くしてＨ形
切り込みを終了してから切り込み片を押し曲げることも
可能である。

【００３６】上記において、切り起こし接合片の箇数を
一箇とし、上下何れか一方からのかしめ接合とすること
も可能である。

【００３７】上記かしめ用パンチ及びかしめ用ダイスに
代え溶接用電極を取付け（電極をコアにコア表面と電極
表面とを面一にして埋め込み、コアに通電路を内蔵させ
る。コア側電極は固定式とし、上下可動とする必要はな
い）、上記かしめ接合に代え抵抗溶接を使用することも
可能である。

【００３８】上記請求項２に係る金属板加工部材の接合
方法によれば、既述した利点（請求項１に係る金属板加
工部材の接合方法の利点）の外、（ａ）Ｃ型部材のウエ
ブの切り起こし接合片を四角筒型部材の端部内に嵌合さ
せることにより接合強度を増大できる、（ｂ）かしめ接
合装置のコアに曲げモ−メントが作用しないので、コア
のフレ−ムへの支持構造を簡易化でき、コアの低剛性化
による軽量化を図ることができる、（ｃ）格子材をかし
め接合により製作でき、溶接接合での焼き鈍しに起因す
る易腐食性化や強度低下及び部材表面のめっき層剥離や
蒸発を回避できる、（ｄ）コアの先端部にテ−パまたは
ア−ルを付けることにより、切り起こし接合片の曲げ加
工を低い押付け力で行うことができ、かしめ接合装置の
前進・後退移動機構を小型化できる、等の利点が得られ
る。

【００３９】

【実施例】板厚０．３ｍｍのＣ型鋼材（溶融亜鉛めっき
品）と板厚０．５ｍｍ、断面寸法５０ｍｍ×４０ｍｍの
四角パイプ鋼材（溶融亜鉛めっき品）とを請求項２に係
る前記の接合方法によりかしめ接合した。

【００４０】かしめ接合装置のダイスにはダイス径φ６
ｍｍ、ダイス穴深さ０．８ｍｍのものを、パンチにはパ
ンチ径φ４ｍｍ、突き量１．８ｍｍのものをそれぞれ使
用し、パンチ加圧力を２８００ｋｇｆ、コアの挿入押圧
力を４０００ｋｇｆ、コアのストロ−クを２００ｍｍ、
コア速度を４００ｍｍ／ｓとし、四角パイプ鋼材へのコ
アの進入深さを６０ｍｍとした。

【００４１】接合作業は極めてスム−ズであり、接合外
観も良好であった。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、一方の金属板加工部材
の平面に他方の金属板加工部材を垂直に、かしめ接合に
より接合できる。

【００４３】また、両部材相互を位置合わせし、その位
置合わせ状態を保持しつつ一方の部材の切り起こし接合
片を起こして他方部材の接合面部位に重ね、その重ね箇
所を接合しているから、一方の部材の切り起こし接合片
を起こしたのちに両部材を接合する場合に較べ位置合わ
せが簡単である。また、切り起こし接合片を切り込み下
端位置での曲げにより形成しているから、その曲げ箇所
を一定の一に固定できて切り起こし接合片をばらつき無
く形成できる。また各部材の位置合わせ→かしめ接合装
置の前進移動による一方部材の切り込み間部分の押し曲
げ→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接
合装置を後退移動させての接合部材の取り出しという、
一連の単純な工程により実施できるから自動化が容易で
ある。更に、一方の部材に接合片用切り込みを入れつつ
この切り込み部を押し曲げているから、一方の部材に予
め切り込みを入れておく場合に較べ、切り込みと押し曲
げとを共通のコアで行い得、また切り込みを基準として
の他部材の位置合わせが不要であり、装置の一層の簡易
化と接合精度の一層の高精度化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る金属板加工部材の接合方法を示
す図面である。

【図２】請求項１に係る金属板加工部材の接合方法で使
用する接合装置のコア部を示す図面である。

【図３】請求項１に係る金属板加工部材の接合方法での
かしめ接合の過程を示す図面である。

【図４】請求項１に係る金属板加工部材の接合方法での
上記とは別のかしめ接合の過程を示す図面である。

【図５】請求項２の接合方法で接合する接合部材を示す
図面である。

【図６】請求項３に係る金属板加工部材の接合装置を示
す図面である。

【図７】図６の接合装置における台板を示す図面であ
る。

【図８】図５の接合装置を使用した金属板加工部材の接
合方法を示す図面である。

【図９】請求項２の接合方法での接合片の切り起こし状
態を示す図面である。

【符号の説明】

２ かしめ接合装置 ２１ コア ２２ フレ−ム ２３ パンチ ２４ ダイス ３ 部材 ３１ 接合片 ４ 部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに接合される金属板加工部材を相互に
   位置合わせした状態で一方の部材に切り起こし接合片を
   起こすための切り込みを入れ、その接合片を起こして両
   部材の被接合部を重ね、前記位置合わせ状態を保持しつ
   つ両部材の被接合部を接合することを特徴とする金属板
   加工部材の接合方法。
2. 【請求項２】互いに接合される金属板加工部材の一方が
   筒型であり、他方が前記筒型一端に垂直面で接合される
   部位を有する部材であり、両部材相互を位置合わせした
   状態で前記他方部材に前記筒型内に納められる寸法の切
   り起こし接合片を起こすための切り込みを入れ、その接
   合片を前記一方部材の筒型内に向け起こして筒型内面に
   重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ両部材の重ね部
   を接合することを特徴とする金属板加工部材の接合方
   法。
3. 【請求項３】筒型を四角筒型とし、接合片を筒内面の対
   向する二面に接合される二個とする請求項２記載の金属
   板加工部材の接合方法。
4. 【請求項４】請求項２または３記載の金属板加工部材の
   接合方法に使用する装置であり、他方部材の垂直面部位
   に切り起こし接合片を起こすための切り込みを入れその
   接合片を起こしつつ一方部材の筒型内に挿入されるコア
   がフレ−ムに取り付けられ、そのコアにかしめ用ダイス
   が取り付けられ、このダイスに対する昇降式かしめ用パ
   ンチがフレ−ムに取り付けられていることを特徴とする
   金属板加工部材の接合装置。
5. 【請求項５】ワ−ク押え板を有し、該押え板にかしめ用
   パンチ挿入孔が設けられたワ−ク押え治具を備えている
   請求項４記載の金属板加工部材の接合装置。