JP2008290111A - かしめ方法、かしめ装置及びかしめ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰接着剤をインターロック部から排出して充分な接合強度を確保し得るインターロック量を得ることができるかしめ方法を提供する。
【解決手段】２枚の金属板１０、１１の間に接着剤１２を塗布し重ね合わせてワークＷとした後、そのワークをダイ１の上に置き、かしめる部位の周囲をストリッパ３で押さえながら該ストリッパ３の中心に設けたポンチ２を前記ダイ１に形成した凹部４内まで押し込んでワークＷの一部を加圧成形し、ポンチ２側に配置された金属板１０の一部をダイ１側に配置された金属板１１に食い込ませてインターロック部１６を形成することにより金属板１０、１１同士を結合させる。ポンチ２をダイ１に形成した凹部４内まで押し込んで行ったときに、ワークＷがへこんで形成されるかしめ部１３における縦壁１３ｂの一部に空隙部１５を形成し、その空隙部１５に底壁１３ａからの余剰接着剤１２を流れ込ませて溜めるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、いわゆるメカニカルクリンチ接合により金属板同士を点接合するかしめ方法、かしめ装置及びかしめ構造に関する。

２枚の金属板を点接合する技術としては、例えば、接着剤を２枚の金属板間に塗布したワークの一部をポンチでダイに形成した凹部内に押し込んで加圧成形し、上側の金属板の一部を下側の金属板に食い込ませる（インターロックする）ようにするメカニカルクリンチ接合技術が知られている（例えば、特許文献１など参照）。

このメカニカルクリンチ接合技術において、かしめ部の周囲をストリッパで均一に押さえ込んでかしめ加工を行った場合、インターロック部（食い込み部）に接着剤が溜まり本来必要な食い込み量を確保することができない。

特許文献１のかしめ技術では、余剰接着剤をインターロック部から排出するために、ワークを押さえ付けるストリッパの座面に突起を放射状に形成してワークとストリッパが部分的な接触となるようにして、このストリッパの突起で押圧される高面圧の部位と突起で押圧されない低面圧の部位とを生じさせることによって、低面圧部位から余剰接着剤を逃がすようにしている。
特開平６−１１４４７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、かしめの初期段階では接着剤の排出が可能であるが、ポンチを押し込んで行くポンチストロークが大きくなるに連れて接着剤の排出が困難になる。そのため、インターロック部に接着剤が残留し、インターロック量（食い込み量）を充分に確保することができず、安定した接合強度を得ることができない。また、ストリッパに形成した突起によりワーク表面にしわが生じ、外観を損ねる。

そこで、本発明は、余剰接着剤をインターロック部から排出して充分な接合強度を確保し得るインターロック量を得ることができ且つワーク表面にしわが発生しないかしめ方法、かしめ装置及びかしめ構造を提供することを目的とする。

本発明のかしめ方法は、少なくとも２枚の金属板の間に接着剤を塗布し重ね合わせてワークとした後、そのワークをかしめ装置のダイの上に置き、かしめる部位の周囲をストリッパで押さえながら該ストリッパの中心に設けたポンチを前記ダイに形成した凹部内まで押し込んでワークの一部を加圧成形し、ポンチ側に配置された金属板の一部をダイ側に配置された金属板に食い込ませてインターロック部を形成することにより金属板同士を結合させる。そして、本発明では、前記ポンチを前記ダイに形成した凹部内まで押し込んで行ったときに、前記ワークがへこんで形成されるかしめ部における縦壁の一部に空隙部を形成し、その空隙部に底壁からの余剰接着剤を流れ込ませて溜めるようにする。

本発明のかしめ装置は、少なくとも２枚の金属板の間に接着剤を塗布し重ね合わせたワークをダイの上に置き、かしめる部位の周囲をストリッパで押さえながら該ストリッパの中心に設けたポンチを前記ダイに形成した凹部内まで押し込んでワークの一部を加圧成形し、ポンチ側に配置された金属板の一部をダイ側に配置された金属板に食い込ませてインターロック部を形成することにより金属板同士を結合させるものである。特に、本発明のかしめ装置では、前記ポンチの外周面の一部に加圧低減用突起部を形成し、その加圧低減用突起部と対応する前記ダイに加圧低減用溝部を形成して、前記加圧低減用突起部と前記加圧低減用溝部とで加圧される前記ワークの部位が前記加圧低減用溝部の底面に接触することのないように、これら加圧低減用突起部と加圧低減用溝部の傾斜角度を異なるようにした。

本発明のかしめ構造は、少なくとも２枚の金属板の間に接着剤が塗布されて重ね合わされたワークの一部をポンチでダイに形成した凹部内まで押し込んで加圧成形し、ポンチ側に配置された金属板の一部をダイ側に配置した金属板に食い込ませてインターロック部を形成してなるものである。特に、このかしめ構造では、前記ワークの一部がへこんで形成されるかしめ部における縦壁の一部に、底壁からの余剰接着剤が流れ込む空隙部を備える。

本発明のかしめ方法によれば、かしめ部における縦壁の一部に空隙部を形成し、その空隙部に底壁からの余剰接着剤を流れ込ませて溜めるようにしたので、かしめの初期段階からかしめ完了時まで余剰接着剤がインターロック部から排出され、接合強度を充分に確保し得るインターロック量を得ることができ、安定した接合強度が得られる。

本発明のかしめ装置によれば、ポンチの外周面の一部に形成した加圧低減用突起部と、ダイに形成した加圧低減用溝部とで加圧されるワークの部位が前記加圧低減用溝部の底面に接触することのないように、これら加圧低減用突起部と加圧低減用溝部の傾斜角度を異なるようにしたので、これら突起部及び溝部で挟まれた部位は他の部位に対して低圧で押圧されることから、この部位にかしめ部の底壁から余剰接着剤が流れ込み、インターロック部の接着剤量を少なくすることができる。

また、本発明のかしめ装置によれば、加圧低減用突起部と加圧低減用溝部とによりワークにはかしめ部の外周に突出するリブが形成されるため、このリブによりかしめ部の剛性が高まり金属板同士の剥離強度が向上すると共に、このリブによりかしめ時に金属板が回転して位置決め不良が生じるのを防止することができる。

本発明のかしめ構造によれば、ワークの一部がへこんで形成されるかしめ部における縦壁の一部に、底壁からの余剰接着剤が流れ込む空隙部を備えたので、接合強度を充分確保し得る程度にインターロック量を得ることができ、安定した接合強度を得られる。また、本発明のかしめ構造によれば、空隙部に余剰接着剤が溜まることにより、金属板間の剥離強度を向上させることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「第１の実施の形態」
先ず、かしめ装置について説明する。図１は第１の本実施の形態におけるかしめ装置の斜視図、図２はそのかしめ装置の要部を示し、（Ａ）はポンチの断面図、（Ｂ）はダイの断面図である。

本実施の形態のかしめ装置は、図１及び図２に示すように、少なくとも２枚の金属板の間に接着剤を塗布し重ね合わせて形成したワークの一部をかしめて結合させるためのダイ１と、ポンチ２と、ストリッパ３とから構成される。

ダイ１には、ワークにかしめ部を形成するための平面視円形状をなす凹部４が形成されている。この凹部４の底面４ａには、該底面４ａよりも一段低い円環溝５が外周部に形成されている。この円環溝５は、前記ポンチ２によりワークを前記凹部４内に押し込んで加圧成形したときに、加圧により生じる金属板の余肉の逃げ部として利用される。

また、前記凹部４の開口周縁部には、ワークを載せるワーク載置面１ａから凹部４に向けて斜め切り欠かれた細長いスリットとして形成される加圧低減用溝部６が形成されている。かかる加圧低減用溝部６は、平面視円形状をなす凹部４を３等分する位置にそれぞれ形成されている。この加圧低減用溝部６の底面６ａは、凹部４の中心から外側に向けて傾斜する傾斜面とされている。

ポンチ２は、先端部２Ａが若干先細りとなった円柱体として形成され、その先端部２Ａでワークをダイ１の凹部４内へ押し込んで加圧成形するようになっている。このポンチ２の外周面の一部には、前記加圧低減用溝部６と対応する位置に、外方に突出する突起としての加圧低減用突起部７が形成されている。この加圧低減用突起部７は、ワークを押圧する押圧面７ａを有している。この押圧面７ａは、ポンチ２でワークを凹部４内に押し込んで行ったときに、前記加圧低減用突起部７と前記加圧低減用溝部６とで加圧されるワークの部位が当該加圧低減用溝部６の底面６ａに接触することのないように、前記加圧低減用溝部６の底面６ａに対してそれの傾斜角度θ１、θ２を異にしている。

本実施の形態では、加圧低減用溝部６の底面６ａの傾斜角度をθ１とし、加圧低減用突起部７の押圧面７ａの傾斜角度をθ２としたときに、θ１＜θ２なる関係としている。このように、互いの傾斜面（底面６ａと押圧面７ａ）の傾斜角度θ１、θ２を異ならせることで、これら加圧低減用溝部６と加圧低減用突起部７とで加圧されるワークは、その他の部位よりも低圧で加圧されることになる。

ストリッパ３は、ダイ１のワーク載置面１ａに置かれたワークをこのワーク載置面１ａに押し付けて位置決めするためのもので、前記ダイ１とほぼ同一径をなす円柱体として形成されている。そのストリッパ３の中心部には、ポンチ２をスライドガイドさせるためのスライドガイド孔８と、ポンチ２に形成された加圧低減用突起部７のガイド孔９と、が軸芯方向に形成されている。

次に、以上のように構成されたかしめ装置を使用して２枚の金属板をメカニカルクリンチ接合するかしめ方法及びその方法で製造されたかしめ構造について説明する。

図３は本実施の形態のかしめ方法を適用したかしめ工程を順次示す工程図、図４は本実施の形態のかしめ方法で製造されたかしめ構造を示し、（Ａ）はかしめ構造の一面側を示す斜視図、（Ｂ）はかしめ構造の他面側を示す斜視図、（Ｃ）はかしめ構造の断面図である。

先ず、図３（Ａ）に示すように、２枚の金属板１０、１１の間に接着剤１２を塗布しこれらを重ね合わせてワークＷとした後、そのワークＷをダイ１のワーク載置面１ａの上に置く。ワークＷをワーク載置面１ａの上に置くに際しては、かしめ部を形成する位置が前記ダイ１の凹部４と対応する位置とする。２枚の金属板１０、１１は、同一材料でも異種材料でもよい。例えば、一方の金属板には鋼材、他方の金属板にはアルミニウム合金などが用いられる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、ストリッパ３をワークＷに押し付ける。ストリッパ３は、前記ワークＷのかしめる部位の周囲をワーク載置面１ａに押し付けることで、ワーク加圧成形時に該ワークＷが位置ずれしないようにするためのものである。ストリッパ３でワークＷをダイ１側に固定したらポンチ２を下降させてかしめを開始する。ポンチ２が次第に下降されて行くと、図３（Ｃ）に示すように、ワークＷがダイ１に形成された凹部４内に押し込まれて行く。

前記凹部４内にワークＷが押し込まれて加圧成形されることでかしめ部１３が次第に形成されて行く。このとき、ポンチ２に形成された加圧低減用突起部７もワークＷを押圧するが、この加圧低減用突起部７の押圧面７ａでワークＷを押圧する押圧力がその他の部位よりも低圧とされる。そのため、前記加圧低減用突起部７で押されたワークＷの部位は、図３（Ｄ）で示すように、加圧低減用溝部６の底面６ａと接触せず、当該底面６ａに対して隙間１４を形成する。その結果、前記ダイ１の底面４ａとポンチ２の先端部２Ａとで挟み込まれたかしめ部１３の底壁１３ａにある接着剤１２のうち余剰部分が、縦壁１３ｂへと流れ込んで、この縦壁１３ｂの一部に形成される２枚の金属板１０、１１間の空隙部１５に溜まる。

このように、かしめ部１３のうち加圧力を他の部位よりも低圧にする加圧低減用溝部６と加圧低減用突起部７とに対応する部位に、余剰接着剤１２を底壁１３ａから縦壁１３ｂへと排出させて溜める空隙部１５を形成することで、インターロック部（食いつき部）１６に過剰な接着剤１２が残存することはない。

また、ポンチ２が凹部４内に押し込まれてかしめ完了時になると、一方の金属板１０の一部が他方の金属板１１に食い込んで充分な接合強度が得られるインターロック部１６が形成される。また、ダイ１とポンチ２とで押圧されて余ったワークＷの余肉は、前記凹部４の外周囲に形成された環状溝５に押し込まれる。

以上のようにして製造されたかしめ構造は、図４に示すように、かしめ部１３において一方の金属板１０が他方の金属板１１の一部に食い込むインターロック部１６が形成されることで、２枚の金属板１０、１１が結合された構造となっている。かしめ部１３は、ワークＷの一面から他面へ向けて円形状に突出する平面視円形状の底壁１３ａと、この底壁１３ａから立ち上がる縦壁１３ｂと、この縦壁１３ｂの周面の一部から外側に伸びるようにして形成されたリブ１７と、からなる。

このかしめ部１３においては、前記リブ１７が形成された部位には、この部位が他の部位よりも低い加圧力で加圧されることから２枚の金属板１０、１１間に空隙部１５が形成されている。この空隙部１５には、かしめ部１３の底壁１３ａから縦壁１３ｂを通って排出される余剰の接着剤１２が溜まっている。そのため、かしめ部１３の底壁１３ａと縦壁１３ｂとに存在する接着剤１２は、これら２枚の金属板１０、１１を接合するに充分な量とされると共に、インターロック部１６に余剰接着剤１２が存在していない。これにより、インターロック部１６は、従来構造の図５に示すような余剰接着剤１２に邪魔されて必要なインターロック量（食い込み量）Ｓが確保されることはなく、２枚の金属板１０、１１同士を結合するに充分なインターロック量Ｓを確保している。図５の従来構造では、インターロック部１６が僅かに形成されるだけで、その部位に接着剤１２が溜まる隙間１８が形成されてしまうが、本実施の形態では、接着剤１２を排出できるのでインターロック量Ｓを充分に形成できる。

以上、本実施の形態によれば、かしめ部１３における縦壁１３ｂの一部に空隙部１５を形成し、その空隙部１５に底壁１３ａからの余剰接着剤１２を流れ込ませて溜めるようにしたので、かしめの初期段階からかしめ完了時まで余剰接着剤１２がインターロック部１６から排出され、接合強度を充分に確保し得るインターロック量を得ることができ、安定した接合強度を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、ポンチ２をダイ１に押し込んでワークＷを加圧成形するときに、その加圧力を他の部位に対して低圧として空隙部１５を形成するため、かしめ加工工程の中で余剰接着剤１２を排出させる空隙部１５を形成することができ、余分な加工工程を減らすことができる。

また、本実施の形態によれば、インターロック部１６から余分な接着剤１２を排出することができるので、かしめ部１３の底壁１３ａの板厚管理により、かしめ部１３における引っ張り強度及び剥離強度などの強度保証を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、ポンチ２の外周面の一部に形成した加圧低減用突起部７と、ダイ１に形成した加圧低減用溝部６とで加圧されるワークＷの部位が加圧低減用溝部６の底面６ａに接触することのないように、これら加圧低減用突起部７と加圧低減用溝部６の傾斜角度θ１、θ２を異なるようにしたので、これら突起部７及び溝部６で挟まれた部位は他の部位に対して低圧で押圧され、この部位にかしめ部１３の底壁１３ａから余剰接着剤１２が流れ込み、インターロック部１６の接着剤量を少なくすることができる。

また、本実施の形態によれば、加圧低減用突起部７と加圧低減用溝部６とによりワークＷにはかしめ部１３の外周に突出するリブ１７が形成されるため、このリブ１７によりかしめ部１３の剛性が高まり金属板１０、１１同士の剥離強度が向上すると共に、このリブ１７によりかしめ時に金属板１０、１１が回転して位置決め不良が生じるのを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、ワークＷの一部がへこんで形成されるかしめ部１３における縦壁１３ｂの一部に、底壁１３ａからの余剰接着剤１２が流れ込む空隙部１５を備えたので、接合強度を充分確保し得る程度にインターロック量を得ることができ、安定した接合強度を得られる。また、本実施の形態のかしめ構造によれば、空隙部１５に余剰接着剤１２が溜まることにより、金属板１０、１１間の剥離強度を向上させることができる。

「第２の実施の形態」
第２の実施の形態は、第１の実施の形態でかしめ部１３の縦壁１３ｂに形成した空隙部１５を、金属板１０、１１の重ね合わせ面にローレット加工を施することにより形成した例である。

図６はワーク形成工程を示し、（Ａ）は一方の金属板の斜視図、（Ｂ）はローレット加工された他方の金属板の斜視図、（Ｃ）はローレット加工された金属板の要部拡大断面図、図７は第２の実施の形態におけるかしめ装置の斜視図、図８は第２の本実施の形態におけるかしめ方法で製造されたかしめ構造を示し、（Ａ）はかしめ構造の一面側を示す斜視図、（Ｂ）はかしめ構造の他面側を示す斜視図、（Ｃ）はかしめ構造の断面図である。

第２の実施の形態では、２枚の金属板１０、１１に異種金属を使用した場合、相対的に固い材料側（鋼とアルミニウム合金の場合は鋼）の金属板１１の重ね合わせ面１１ａに、ローレット加工を施す。ローレット加工を施すことで、金属板１１の重ね合わせ面１１ａには、図６（Ｃ）に示すように微細な凹凸が形成される。

次に、ローレット加工された金属板１１と何も加工されていない金属板１０の対向面に接着剤１２を塗布した後、これら２枚の金属板１０、１１を張り合わせてワークＷを形成する。そして、ワークＷをダイ１のワーク載置面１ａの上に配置し、図７に示すダイ１とポンチ２とストリッパ３からなるかしめ装置でかしめ加工を行う。この実施の形態のかしめ装置は、第１の実施の形態で形成した加圧低減用溝部６と加圧低減用突起部７をダイ１とポンチ２から無くした点以外は、第１の実施の形態のかしめ装置と同じ構成である。

このかしめ装置でワークＷをかしめると、かしめ部１３の底壁１３ａに存在する接着剤１２は、ローレット加工されることで表面が粗くされた凹凸により形成される金属板間の隙間から余剰量が排出され、縦壁１３ｂに形成されたローレット加工による空隙部１５に溜まる。また、かしめ時に、柔らかい方の金属板１０が前記凹凸により形成された隙間に入り込むため、接合強度がさらに向上する。

第２の実施の形態によれば、一方の金属板１１の重ね合わせ面１１ａに微細な凹凸形状を形成しているので、かしめ部１３の底壁１３ａの余剰接着剤１２をこの凹凸で形成される隙間を通して排出でき、縦壁１３ｂに形成された前記凹凸による空隙部１５にその余剰接着剤１２を溜めることができる。したがって、この実施の形態によれば、ダイ１とポンチ２に特別な加工を施すことなく、簡単に余剰接着剤１２を排出させることが可能となる。このようにして得られたかしめ部１３は、２枚の金属板１０、１１を接合し得る程度に充分なインターロック量を形成でき、高い接合強度を得ることができる。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態は、本発明の一例に過ぎず、前記した実施の形態に制限されることはない。

第２の実施の形態では、ローレット加工を施すことで金属板１１の重ね合わせ面１１ａに微細な凹凸形状を形成したが、その重ね合わせ面１１ａに微小な粒子を高速で吹き付けて微細な凹凸形状を形成するサンドブラスト加工を採用してもよい。

また、上述の実施の形態では、金属板１０、１１を２枚としたが、３枚以上としてもよい。

図１は第１の本実施の形態におけるかしめ装置の斜視図である。 図２はそのかしめ装置の要部を示し、（Ａ）はポンチの断面図、（Ｂ）はダイの断面図である。 図３は本実施の形態のかしめ方法を適用したかしめ工程を順次示す工程図である。 図４は本実施の形態のかしめ方法で製造されたかしめ構造を示し、（Ａ）はかしめ構造の一面側を示す斜視図、（Ｂ）はかしめ構造の他面側を示す斜視図、（Ｃ）はかしめ構造の断面図である。 図５は従来構造のかしめ部の断面図である。 図６はワーク形成工程を示し、（Ａ）は一方の金属板の斜視図、（Ｂ）はローレット加工された他方の金属板の斜視図、（Ｃ）はローレット加工された金属板の要部拡大断面図である。 図７は第２の実施の形態におけるかしめ装置の斜視図である。 図８は第２の本実施の形態におけるかしめ方法で製造されたかしめ構造を示し、（Ａ）はかしめ構造の一面側を示す斜視図、（Ｂ）はかしめ構造の他面側を示す斜視図、（Ｃ）はかしめ構造の断面図である。

符号の説明

１…ダイ
２…ポンチ
３…ストリッパ
４…凹部
５…円環溝
６…加圧低減用溝部
６ａ…加圧低減用溝部の底面
７…加圧低減用突起部
７ａ…加圧低減用突起部の押圧面
１０、１１…金属板
１２…接着剤
１３…かしめ部
１３ａ…かしめ部の底壁
１３ｂ…かしめ部の縦壁
１４、１８…隙間
１５…空隙部
１６…インターロック部
１７…リブ

Claims (5)

1. 少なくとも２枚の金属板の間に接着剤を塗布し重ね合わせてワークとした後、そのワークをかしめ装置のダイの上に置き、かしめる部位の周囲をストリッパで押さえながら該ストリッパの中心に設けたポンチを前記ダイに形成した凹部内まで押し込んでワークの一部を加圧成形し、ポンチ側に配置された金属板の一部をダイ側に配置された金属板に食い込ませてインターロック部を形成することにより金属板同士を結合させるかしめ方法において、
   前記ポンチを前記ダイに形成した凹部内まで押し込んで行ったときに、前記ワークがへこんで形成されるかしめ部における縦壁の一部に空隙部を形成し、その空隙部に底壁からの余剰接着剤を流れ込ませて溜めるようにした
   ことを特徴とするかしめ方法。
2. 請求項１に記載のかしめ方法であって、
   前記空隙部は、前記ポンチで前記ワークを前記ダイに押し付ける加圧力を他の部位に対して低圧とすることで前記金属板間に形成される
   ことを特徴とするかしめ方法。
3. 請求項１に記載のかしめ方法であって、
   前記空隙部は、前記金属板の少なくとも一方の重ね合わせ面にローレット加工またはサンドブラスト加工を施して形成される
   ことを特徴とするかしめ方法。
4. 少なくとも２枚の金属板の間に接着剤を塗布し重ね合わせたワークをダイの上に置き、かしめる部位の周囲をストリッパで押さえながら該ストリッパの中心に設けたポンチを前記ダイに形成した凹部内まで押し込んでワークの一部を加圧成形し、ポンチ側に配置された金属板の一部をダイ側に配置された金属板に食い込ませてインターロック部を形成することにより金属板同士を結合させるかしめ装置において、
   前記ポンチの外周面の一部に加圧低減用突起部を形成し、その加圧低減用突起部と対応する前記ダイに加圧低減用溝部を形成して、前記加圧低減用突起部と前記加圧低減用溝部とで加圧される前記ワークの部位が前記加圧低減用溝部の底面に接触することのないように、これら加圧低減用突起部と加圧低減用溝部の傾斜角度を異なるようにした
   ことを特徴とするかしめ装置。
5. 少なくとも２枚の金属板の間に接着剤が塗布されて重ね合わされたワークの一部をポンチでダイに形成した凹部内まで押し込んで加圧成形し、ポンチ側に配置された金属板の一部をダイ側に配置した金属板に食い込ませてインターロック部を形成してなるかしめ構造において、
   前記ワークの一部がへこんで形成されるかしめ部における縦壁の一部に、底壁からの余剰接着剤が流れ込む空隙部を備えた
   ことを特徴とするかしめ構造。

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