JP2005138177A - 電磁気成形を利用した結合方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】誘導磁場が容易に形成されない対象物の結合を、アルミニウムまたは銅材質の補助環をフィールドシェーパーと対象物との間に挿入して、その結合を容易にする電磁気成形を利用した結合方法を提供する。
【解決手段】本発明は電磁気成形を利用した結合方法に関し、結合対象物に磁場を集中させるフィールドシェーパーと、前記フィールドシェーパーに反力が発生するように誘導するコイルと、コイルに電気を供給する充電回路とを設けた、電磁気成形を利用した結合装置において、フィールドシェーパーと前記対象物との間に、スチールより電導性が大きい材質の補助環が挿入されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は電磁気成形を利用した結合方法に係り、より詳しくは、誘導磁場が容易に形成されない対象物の結合を、アルミニウムまたは銅材質の補助環をフィールドシェーパーと対象物との間に挿入することによって、その結合を容易にする電磁気成形を利用した結合方法に関するものである。
一般に、車両の製造において、車両の軽量化と関連してアルミニウム材料の使用が増えており、スチール材料とアルミニウム材料との間の結合方法が大きな関心事となっている。一般に材質の異なる二つの材料の結合は難しいけれども、車体全体をアルミニウム或いはスチールのみで製造していては、強度の確保または軽量化が図れないからである。このようなスチールとアルミニウムのような異種材質の結合のために、電磁気成形方法が提起された。
図１は従来の電磁気成形を概略的に示した図面である。図１に示すように、従来の電磁気成形は、加工物１の加工地点にフィールドシェーパー３を位置させ、フィールドシェーパー３の外側にコイル部材５を巻いて、フィールドシェーパー５の先端に高圧が発生するようにする。このようなフィールドシェーパー５の高圧発生で加工物１を加圧して、二重材質のスチール及びアルミニウムを結合する。
しかし、このような電磁気成形を利用したスチールとアルミニウムの結合方法は、図２に示すように、スチール７の外側にアルミニウム９が位置しなければ誘導磁場を形成することができないので、高圧力でスチールとアルミニウムとを結合することができない。すなわち、アルミニウムを必ず外側に位置させるという制限条件を満たさねばならない、或いは、装備の容量を非常に大きくしないと結合ができないという問題点があった。
特開０７−１１６７５１号公報
本発明は前記問題点を解決するために創出されたものであって、誘導磁場が容易に形成されない材質の部材を含む対象物の結合を、アルミニウムまたは銅材質の補助環をフィールドシェーパーと対象物との間に挿入することによって、その結合を容易にする、電磁気成形を利用した結合方法を提供することにその目的がある。
前記目的を達成するために創出された本発明による電磁気成形を利用した結合方法は、結合対象物に磁場を集中させるフィールドシェーパーと、前記フィールドシェーパーに反力が発生するように磁場を印加するコイルと、コイルに電気を供給する充電回路とを設けた、電磁気成形を利用した結合装置において、前記フィールドシェーパーと前記結合対象物との間に、スチールより電導性の大きい材質の補助環が挿入されることを特徴とする。
好ましくは、前記補助環の内周面には対向する一対の溝が形成されることを特徴とする。
本発明による電磁気成形を利用した結合方法は次のような効果を有する。
誘導磁場が容易に形成されないスチール材質の部材が外側に位置する結合対象物を、補助環を利用して容易に電磁気成形することができ、成形後に補助環の迅速な除去が可能であるので、溶接に比べて１回の成形で結合が完了して結合工程数が減少する。
以下、本発明の好ましい実施例による電磁気成形を利用した結合方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下で開示する実施例に限られず、互いに異なる多様な形態で実施できる。そこで、本実施例は単に本発明の開示を完全にし、通常の知識を有する者に本発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
図３は本発明の好ましい実施例による電磁気成形のセットアップ１００を概略的に示した斜視図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、図５は図３の分解斜視図であり、図６ないし図８は補助環４０及び結合対象物１１について電磁気成形を概略的に示した図面である。
図３ないし図５に示すように、本発明の実施例による電磁気成形のセットアップ１００では、結合対象物に磁場を集中させるフィールドシェーパー１０と、フィールドシェーパー１０に反力が発生するように磁場を印加するコイル２０と、コイル２０に電気を供給する充電回路３０とを設けた、電磁気成形を利用した結合装置において、フィールドシェーパー１０と対象物１１との間に、誘導磁場を発生させるため、スチールより電導性の大きい材質の補助環４０が挿入装着される。
前記フィールドシェーパー１０は、内側に、結合しようとする対象物１１方向に突出した部分１３が設けられ、突出した部分１３に磁場を集中させて成形荷重を強化させる部材である。前記フィールドシェーパー１０の外側にはコイル２０が巻かれる。
前記コイル２０は、瞬間的に磁場を発生して、フィールドシェーパー１０に突出部１３を通じて高圧力が発生するように誘導する。前記コイル２０には充電回路３０が連結されて、コイル２０に電気を供給する。前記充電回路３０は、電力が充電された後で瞬間的にコイル２０に電気を供給して、大きな誘導磁場を発生させる。
前記補助環４０は、結合しようとする対象物１１とフィールドシェーパー１０との間に挿入される部材である。前記補助環４０の材質はスチールより電導性の大きい材質であるアルミニウムまたは銅であるのが好ましい。前記補助環４０には、図６に示すように、内周面に対向する一対の溝４１が形成される。対象物１１の結合時に発生する圧縮荷重によって、この溝４１にクラック発生が誘導されるので、対象物１１の結合完了後に補助環４０の分離が容易になる。
このような補助環４０の作用は次の通りである。結合しようとする対象物１１がスチールのように電導性の低い部材を含む場合、誘導磁場を発生させるのが難しいので、フィールドシェーパー１０に反力を発生させて対象物に高圧を加えるのが難しくなる。この場合、対象物１１とフィールドシェーパー１０との間に電導性の大きいアルミニウムまたは銅材質の補助環４０を挿入すると、補助環４０は誘導磁場によってフィールドシェーパー１０の突出部１３を通じて反力を受けるので、対象物１１に高圧を加えることができる。
すなわち、電導性の低いスチール１５を電導性の高いアルミニウム１７の外側に結合したい場合、誘導磁場が形成されるのが難しく、フィールドシェーパー１０との反力が容易に形成されない。そこで、対象物１１の外側に電導性の大きいアルミニウムまたは銅材質の補助環４０を挿入することによって、誘導磁場を容易に発生させ、フィールドシェーパー１０との作用で反力が容易に発生するようにする。
前記補助環４０の作用を図６ないし図８を参照して具体的に説明する。
最初に、図６に示すように、アルミニウム１７とその外側に位置するスチール１５からなる結合対象物１１のさらに外側に補助環４０を挿入する。
そして、図７に示すように、フィールドシェーパー１０とコイル２０との作用で補助環４０に電磁気力が発生して補助環４０の円周方向に圧縮荷重が発生する。その後、補助環４０は結合対象物１１を構成するいずれか一つの部材（本実施例の場合は、部材１７）の結合溝４５の形状に応じて共に陥入することによって、結合対象物１１の結合が完了する。
次に、図８に示すように、補助環４０は、圧縮荷重が加えられることによって溝部４１を基準にクラックが発生しているので、結合対象物１１から容易に分離されて作業が完了する。
以上で本発明の実施例を、図面を参照して説明した。しかし、本発明の特許請求の範囲はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形例または他の実施例が可能であろう。
従来の電磁気成形を概略的に示した図面である。 従来の電磁気成形による対象物の結合を示した図面である。 本発明の好ましい実施例による電磁気成形のセットアップを概略的に示した斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 図３の分解斜視図である。 本発明の実施例による電磁気成形を、補助環及び結合対象物について概略的に示した図面である。 本発明の実施例による電磁気成形を、補助環及び結合対象物について概略的に示した図面である。 本発明の実施例による電磁気成形を、補助環及び結合対象物について概略的に示した図面である。
符号の説明
１０ フィールドシェーパー
１１ 結合対象物
１３ 突出部
１５ スチール
１７ アルミニウム
２０ コイル
３０ 充電回路
４０ 補助環
４１ 溝
１００ 電磁気成形のセットアップ

Claims (2)

  1. 結合対象物に磁場を集中させるフィールドシェーパーと、前記フィールドシェーパーに反力が発生するように磁場を印加するコイルと、コイルに電気を供給する充電回路とを設けた、電磁気成形を利用した結合装置において、
    前記フィールドシェーパーと前記結合対象物との間に、スチールより電導性の大きい材質の補助環が挿入されることを特徴とする、電磁気成形を利用した結合方法。
  2. 前記補助環の内周面には対向する一対の溝が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電磁気成形を利用した結合方法。
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