JP2009061492A - 長尺体接続方法および長尺体接続構造体 - Google Patents

長尺体接続方法および長尺体接続構造体 Download PDF

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大輔 小坂
Akiyuki Ota
昭行 大田
Toru Tateishi
徹 立石
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Abstract

【課題】2枚以上の長尺体をプレスによる塑性加工のみで接続する長尺体接続方法および長尺体接続構造体を提供する。
【解決手段】先材110の末端111と次材120の先端121とを所定長さだけ重ね合わせ、プレスのみによって接続部100を形成している。2枚の長尺体110、120を塑性加工のみで接続していることから、例えば銅板のような熱伝導度の高い長尺体を接続するのに好適な接続方法である。接続部100は、末端111と先端121とを所定長さだけ重ね合わせた位置の両側をZ状に折り畳んだ第1の塑性加工部101と第2の塑性加工部102とを形成しており、この2つの塑性加工部101、102によって2枚の長尺体110、120を強固に接続している。
【選択図】図1

Description

本発明は、2枚以上の長尺体を塑性加工により接続する長尺体接続方法および長尺体接続構造体の技術分野に関するものである。
従来より、2枚の長尺体を端部で接続する方法として、溶接による方法が広く知られている。一例として、図6では2枚の長尺体901、902のそれぞれの端部を重ね合わせ、重ね合わせた部分を溶接機903で溶接している。
また、2枚の長尺体の別の接続方法として、図7に示すように、2枚の長尺体911、912を粘着テープ913で接着して接続する方法が知られている。
さらに別の長尺体接続方法として、ステッチャーを用いた板端接続も知られている。この方法では、図8に示すように、2枚の長尺体921、922を重ね合わせた板端に、クサビ形状の剪断プレス加工によって部分切断した凹凸923を形成し、この凹凸を噛み合わせることにより板端を接続している。
さらに別の長尺体接続方法として、2枚の薄長尺体を段付きパンチを用いて押圧することで接続する方法が特許文献1に開示されている。この接続方法では、図9に示すように、2枚の薄長尺体931、932に段付きパンチ933を押圧することで、薄長尺体931に段付き部分934を形成している。この段付き部分934の成形時に、薄長尺体931の一部が薄長尺体932の厚さ方向に押し出され、押し出された部分が薄長尺体932の長手方向に拡張されることで、2枚の薄長尺体931、932を相互に固定するようにしている。
特表平10−503427号公報
しかしながら、溶接により2枚の長尺体を接続する従来の方法では、鉄板等の接続には好適であるが、例えば銅板のように熱伝導度が高いものについては、材料の充分な予熱が必要となるため好ましくない。必要な予熱量は板厚によって変化し、特に板厚が小さいと予熱してもすぐに温度が下がってしまうため、板厚が小さい銅板を溶接により接続することは困難である。また、特に板厚が薄い場合には、溶接スパークにより長尺体に穴が開くことがあるといった問題もある。
また、接着による長尺体接続方法では、2枚の長尺体の接着面に対し、事前に油分を脱脂して汚れをふき取っておくといった手間が必要となる。また、接着により接続された長尺体は、高温環境(高温槽内や処理槽内を通板する場合など)に置くと、粘着テープが焼けたり剥れたりしてしまうといった問題がある。
さらに、ステッチャーを用いた長尺体接続方法では、長尺体が切断されたことにより剪断加工面のバリや切粉が発生し、このバリや切粉が長尺体に直接付着したり設備内の長尺体を移動させるためのロール等に付着して長尺体に傷を付けてしまうといった問題がある。
さらに、特許文献1に記載の長尺体接続方法では、段付きパンチで一方の薄長尺体の一部を他方の薄長尺体の厚さ方向に押し出していることから、段付きパンチの段近傍における一方の薄長尺体の厚さが薄くなって強度が低下してしまうといった問題がある。また、他方の薄長尺体のプレスされた位置の厚さも薄くなってしまうことから、他方の薄長尺体の強度も低下して破断しやすくなってしまうといった問題がある
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、2枚以上の長尺体をプレスによる塑性加工のみで接続する長尺体接続方法および長尺体接続構造体を提供することを目的とする。
本発明の長尺体接続方法の第1の態様は、2枚以上の長尺体のそれぞれの接続位置を重ね合わせ、前記接続位置を両面から凹金型と凸金型とで一体にプレスして凸状嵌合部を形成し、前記凸状嵌合部の2つの対向する立ち上がり部を2つの対向するクサビ状金型を用いて中心に向かって屈曲させ、前記凸状嵌合部を両面から平坦金型でプレスすることで、前記2以上の長尺体を固定することを特徴とする。このように2枚以上の長尺体を塑性加工のみで接続することで、予熱等を必要としないため、例えば銅板のような熱伝導度の高い長尺体を接続するのに好適な接続方法である。なお、本発明における長尺体とは、板材、箔や条などを指す。
本発明の長尺体接続方法の他の態様は、第1の長尺体の一方の端部と第2の長尺体の他方の端部とを所定幅以上重ね合わせ、前記重ね合わせた端部を両面から凹金型と凸金型とで一体にプレスして凸状嵌合部を形成し、前記凸状嵌合部の2つの対向する立ち上がり部を2つの対向するクサビ状金型を用いて中心に向かって屈曲させ、前記凸状嵌合部を両面から平坦金型でプレスすることで、前記第1の長尺体と前記第2の長尺体とを固定することを特徴とする。このように2枚の長尺体の接続が、塑性加工のみで形成されており、剪断や延伸等が行われていないことから、長尺体の強度を低下させるおそれはない。従って、2枚の長尺体を強固に接続することが可能となる。
本発明の長尺体接続方法の他の態様は、前記凸状嵌合部は、前記第1の長尺体及び前記第2の長尺体の板幅方向全体に形成されることを特徴とする。板幅方向全体に凸状嵌合部を形成することにより、プレスによる加工が容易になるのに加えて、接続部の接続強度を高めることができる。
本発明の長尺体接続方法の他の態様は、第1の長尺体の一方の端部と第2の長尺体の他方の端部とを所定幅以上重ね合わせ、前記重ね合わせた端部を長手方向に対向する2つのクサビ状金型で中心に向かって押し寄せて凸状重ね合わせ部を形成し、前記凸状重ね合わせ部を両面から平坦金型でプレスすることで、前記第1の長尺体と前記第2の長尺体とを固定することを特徴とする。このように2枚の長尺体の接続が、剪断や延伸等が行われていないことから、長尺体の強度を低下させることなく、2枚の長尺体を強固に接続することが可能となる。
本発明の長尺体接続構造体の第1の態様は、2以上の長尺体を重ね合わせて接続した長尺体接続構造体であって、前記2以上の長尺体の長手方向一方の第1の部分が一方の回転方向に一体に折り返された第1の折返部と、前記2以上の長尺体の前記第1の折返部より前記長手方向一方に隣接する第2の部分が他方の回転方向に一体に折返された第2の折返部と、前記2以上の長尺体の前記第2の折返部より前記長手方向一方に隣接する第3の部分が前記他方の回転方向に一体に折返された第3の折返部と、前記2以上の長尺体の前記第3の折返部より前記長手方向一方に隣接する第4の部分が前記一方の回転方向に一体に折返された第4の折返部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、2枚以上の長尺体をプレスによる塑性加工のみで接続することが可能な長尺体接続方法を提供することができる。本発明の長尺体接続方法では、長尺体を切断したり板厚を薄くすることなく接続することが可能となることから、切粉を発生させて長尺体表面を傷つけたり強度を低下させるおそれがない。
本発明の好ましい実施の形態における長尺体接続方法について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施の形態に係る長尺体接続方法および長尺体接続構造体を、図1を用いて説明する。同図は、2枚の長尺体を本実施形態の長尺体接続方法によって接続した長尺体接続構造体を示しており、同図(a)は斜視図、(b)は側面図をそれぞれ示している。
同図に示す第1の長尺体(先材)110と第2の長尺体(次材)120は、例えばそれぞれがロールに巻かれた長尺のコイル(長尺体)であって、本実施形態の長尺体接続方法は、このようなコイルを接続して連接させるのに好適な方法である。図1は、コイルをロールから引き出しながら末端で別のコイルを接続するプロセスを例示している。
図1では、先材110の一方の端部(末端)111と次材120の他方の端部(先端)121とを所定長さだけ重ね合わせ、プレスのみによって接続部100を形成している。すなわち、接続部100を形成している2枚の長尺体110、120のそれぞれの末端111及び先端121は、ともに塑性加工のみが行われている。
本実施形態の長尺体接続方法では、2枚の長尺体110、120を塑性加工のみで接続していることから、溶接により接続する場合のように予熱等を必要としないため、例えば銅板のような熱伝導度の高い長尺体を接続するのに好適な接続方法である。この場合、2枚の長尺体110、120の両方が銅板等の熱伝導度の高い長尺体であってよく、あるいはいずれか一方のみが銅板等の熱伝導度の高い長尺体であってもよい。なお、銅板等の板厚としては、板厚が薄すぎる場合には接続部の強度確保が十分ではなく、板厚が厚すぎる場合には塑性加工の際に、大きな加工力が必要となり、加工効率が悪くなる。よって、この場合には、板厚0.05〜0.5mm程度のものを用いるのがよい。
接続部100は、末端111と先端121とを所定長さだけ重ね合わせた位置(以下では接続位置という)の両側をZ状に折り畳むようにして形成されている。本実施形態の接続構造である接続部100は、長尺体である先材110および次材120の長手方向一方の第1の部分が、一方の回転方向(図1(a)においては左回転)に一体に折り返された第1の折返部101aと、第1の折返部101aより長手方向一方に隣接する第2の部分が他方の回転方向(図1(a)においては右回転)に一体に折返された第2の折返部101bと、第2の折返部101bより長手方向一方に隣接する第3の部分が他方の回転方向(図1(a)においては右回転)に一体に折返された第3の折返部102bと、第3の折返部102bより長手方向一方に隣接する第4の部分が一方の回転方向(図1(a)においては左回転)に一体に折返された第4の折返部102aと、を有している。
つまり、図1(a)のように、接続部100は、4つの折返部101a、101b、102a、102bが形成されており、この4つの折返部101a、101b、102a、102bのうち、両端に形成された101aおよび102aを、中央に形成された折返部101bおよび102bよりも接続部100の中心C(一点鎖線)側に配置することで形成されている。従って、接続部100は、第1の塑性加工部101(折返部101a、101b)と第2の塑性加工部102(折返部102a、102b)とを有しており、この2つの塑性加工部101、102によって2枚の長尺体110、120を強固に接続している。
第1の塑性加工部101は、末端111の端部から所定長さ(A1とする)のところで折り曲げ、さらに所定距離(B1とする)だけ離して再び折り曲げている。同様に、第2の塑性加工部102も、先端121の端部から所定長さ(A2とする)のところで折り曲げ、さらに所定距離(B2とする)だけ離して再び折り曲げている。
末端111と先端121のそれぞれの端部からの長さA1、A2は、ともに所定の大きさ以上とするのが好ましく、それぞれB1、B2以上とするのがより好ましい。特に、末端111の端部から長さA1の部分は、次材120の面上に圧接されて露出していることから、その長さをB1以上とすることで次材120の面から離れにくくするのがよい。これに対し、先端121の端部から長さA2の部分は、A2をB2より短くしても長さB2の折り曲げ部分で覆われることから、先材110の面から離れるおそれはない。
長尺体110、120が、図1に示すように、ともに同じ幅を有している場合には、幅方向の全体にわたって接続部100を形成するのがよい。幅方向全体に接続部100を形成する場合は、プレスによる加工が容易になるのに加えて、接続部の強度を高めることができる。
接続する2枚の長尺体の幅が異なる場合の実施例を図2に示す。ここでは、次材120aの幅が先材110aの幅より狭くなる例を示している。図2(a)は、次材120aの幅全体に接続部100aを形成したときの長尺体接続構造体の斜視図を示している。接続部100aを、次材120aの板幅全体に形成し、先材110aは次材120aと重ね合わさっている部分のみが塑性変形し、接続部100aが形成されている。同様に図2(b)は、先材110aの幅全体に接続部100bを形成したときの斜視図を示している。接続部100bを、先材110aの板幅全体に形成し、先材110aおよび次材120a共に、全体が塑性変形し、接続部100bが形成されている。
このように、接続部100a、100bは、先材110aまたは次材120aの板幅全体に形成するのがよく、特に図2(b)のように板幅の広い先材110aの幅全体に形成するのがより好ましい。これにより、接続部100a、100bの接続強度を高めることができる。
次に、本実施形態の長尺体接続方法の工程を、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態の長尺体接続方法の工程を示す側面図である。先材110の末端111と次材120の先端121とを所定長さだけ重ね合わせ、重ね合わせた部分を凹金型130と凸金型140との間に配置する。そして、凹金型130と凸金型140とを上下から移動させて嵌合することで、末端111と先端121との重ね合わせ部をプレスして凸状嵌合部150を形成する(図3(a))。凸状嵌合部150は、末端111と先端121との重ね合わせ部を塑性加工して形成されたものである。
図3(a)では、上記の重ね合わせ部を挟んでその上下から凹金型130と凸金型140の両方を垂直方向に移動させてプレスしているが、必ずしも凹金型130と凸金型140の両方を移動させるように構成する必要はなく、例えば凸金型140をその先端が2つの長尺体110、120の移動高さと略等しくなるように配置して固定しておき、凹金型130のみを上から垂直下方に移動させてプレスするように構成してもよい。
また、図3(a)では、凹金型130を上側に配置し凸金型140を下側に配置しているが、それぞれの配置を逆にして、凹金型130を下側に配置し凸金型140を上側に配置してもよい。この場合、凹金型130と凸金型140の両方を垂直方向に移動させてプレスしてもよく、あるいは凹金型130の先端が2つの長尺体110、120の移動高さと略等しくなるように配置して固定しておき、凸金型140のみを上から垂直下方に移動させてプレスするようにしてもよい。
凸金型140が末端111と先端121との重ね合わせ部をプレスする位置は、末端111と先端121とのそれぞれの先端から所定の長さA1、A2だけ離れた位置とするのがよい。また、凸金型140の突出部141の高さをBとすると、末端111及び先端121が垂直方向に折り曲げられた長さB1、B2は高さBに略等しくなる。少なくとも長さA1は、高さB以上の長さとするのがよい。
凸状嵌合部150を形成した後は、凹金型130及び凸金型140を垂直移動させて凸状嵌合部150から隔離する。その後、凸状嵌合部150の立ち上がり部151、152を2つの対向するクサビ状金型161、162を用いて中心に向かって押圧する。これにより、凸状嵌合部150は図3(b)に示すように屈曲する。凸状嵌合部150をこのように屈曲させるのは、次に凸状嵌合部150をプレスして平坦化させるとき、凸状嵌合部150の立ち上がり面153、154が屈曲しないようにするためである。したがって、立ち上がり面153、154がある程度傾斜する程度にクサビ状金型161、162を用いて押圧するのがよい。
図3(b)のように屈曲された凸状嵌合部150に対し、その上下から平坦金型171、172でプレスする(図3(c))。これにより、凸状嵌合部150が固定されて接続部100が形成される。接続部100は、立ち上がり面153、154を水平方向に屈曲して形成された第1の塑性加工部101と第2の塑性加工部102を有している。この塑性加工部101、102は、塑性加工のみで形成されており、剪断や延伸等が行われていないことから、長尺体110、120の強度を低下させるおそれはない。従って、接続部100で2枚の長尺体110、120を強固に接続することが可能となる。
接続部100による2枚の長尺体110、120の接続強度は、立ち上がり面153、154の高さを大きくするほど強固にすることができる。そのためには、図3(a)で用いる凸金型140として、突出部141の高さBが大きいものを用いるのがよい。
上記説明の通り、本実施形態の長尺体接続方法によれば、2枚以上の長尺体を塑性加工のみで接続することが可能となり、溶接により接続する場合のように予熱等を必要としない。そのため、銅板のような熱伝導度が高い長尺体を接続するのに好適な接続方法である。2枚の長尺体110、120の両方が銅板等の熱伝導度の高い長尺体であってよく、あるいはいずれか一方のみが銅板等の熱伝導度の高い長尺体であってもよい。また、塑性加工による接続のため、長尺体110、120の表面に例えば油分等が付着した状態であってもよい。本実施形態の長尺体接続方法では、長尺体の表面状態に影響されない。
さらに、剪断加工により長尺体を切断することもなく、延伸して板厚を小さくすることもないことから、長尺体の強度を低下させることなく接続することが可能となる。さらに、長尺体を切断しないため、切粉やバリを発生させて長尺体表面を傷つけたりするおそれもない。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施の形態に係る長尺体接続方法を、図4を用いて説明する。同図は、本実施形態の長尺体接続方法の工程を示す側面図である。図3に示した第1の実施形態の長尺体接続方法では、図3(a)において、凹金型130と凸金型140凹金型を用いて凸状嵌合部150を形成し、その後図3(b)においてクサビ状金型161、162を用いて凸状嵌合部150の立ち上がり部151、152を屈曲させていた。
これに対し、本実施形態の長尺体接続方法では、凸状嵌合部150を形成してその立ち上がり部151、152を屈曲させる工程を、図4(a)に示す1つの工程で実現させるようにしている。図4(a)では、先材110の末端111と次材120の先端121とを所定長さだけ重ね合わせ、それぞれの端部から長さA1、A2だけ離れた位置にクサビ状金型201、202の先端を押し当てている。そして、クサビ状金型201、202の先端で末端111と先端121との重ね合わせ部を中心に向かって押し寄せることで、凸状重ね合わせ部210を形成している。
上記のように本実施形態では、金型を用いて凸状嵌合部150を形成する工程を省略し、クサビ状金型201、202の先端で末端111と先端121との重ね合わせ部を押し寄せることで凸状重ね合わせ部210を形成している。このようにして形成された凸状重ね合わせ部210は、コブ状に膨らんだ形状に形成される。クサビ状金型201、202のみで凸状重ね合わせ部210が形成できるのは、2枚の長尺体110、120が薄い銅板(銅箔)等の場合であり、本実施形態の長尺体接続方法は、長尺体110、120が比較的軟らかい材料のものか、あるいは板厚が薄い場合に適用される。
図4(a)で形成された凸状重ね合わせ部210は、その上下から平坦金型171、172でプレスされてかしめられる(図4(b))。このようにして形成された接続部200は、2枚の長尺体110、120のそれぞれの末端111と先端121とを塑性加工して形成されたものである。従って、第1の実施形態の接続部100と同様に、剪断や延伸等が行われていないことから、長尺体110、120の強度を低下させることなく、2枚の長尺体110、120を強固に接続することが可能となる。
上記の本発明の長尺体接続方法を用いて、図5に示すように、例えば3枚の長尺体310、320及び330を重ねあわせ、これを塑性加工して強固に固定した構造体を作製することもできる。
上記説明の通り、本発明の長尺体接続方法では、いずれの実施形態においても塑性加工のみで長尺体を接続することが可能となる。そのため、銅板等の熱伝導度が高い長尺体も、容易に接続することができる。また、接続する長尺体の表面に例えば油分等が付着した状態であってもよく、プレス加工前に手作業で脱脂したりする手間は不要となる。さらに、剪断加工による長尺体の切断もなく、また延伸により板厚が薄くなることもないことから、長尺体の強度を低下させることなく接続することができる。剪断加工による長尺体の切断がないため、切粉やバリを発生させて長尺体表面を傷つけたりするおそれもない。
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る長尺体接続方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における長尺体接続方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
第1の実施形態に係る長尺体接続方法によって形成された長尺体接続構造体の斜視図及び側面図である。 板幅が異なる2枚の長尺体を第1の実施形態の長尺体接続方法によって接続したときの長尺体接続構造体の斜視図である。 第1の実施形態の長尺体接続方法の工程を示す側面図である。 第2の実施形態の長尺体接続方法の工程を示す側面図である。 第3の実施形態の長尺体接続方法によって形成された長尺体接続構造体の斜視図である。 従来の溶接による長尺体接続方法を説明するための斜視図である。 従来の接着による長尺体接続方法を説明するための斜視図である。 従来のステッチャーによる長尺体接続方法を説明するための斜視図である。 従来の段付きパンチを用いた長尺体接続方法を説明するための断面図である。
符号の説明
100、100a、200、300 接続部
101、102 塑性加工部
101a、101b、102a、103b 折返部
110、110a、120、120a 長尺体
111、121 端部
130 凹金型
140 凸金型
141 突出部
150 凸状嵌合部
151、152 立ち上がり部
161、162、201、202 クサビ状金型
171、172 平坦金型
210 凸状重ね合わせ部
310、320、330 長尺体
903 溶接機
913 粘着テープ913
923 凹凸
923 段付きパンチ
934 段付き部分

Claims (5)

  1. 2以上の長尺体のそれぞれの接続位置を重ね合わせ、
    前記接続位置を両面から凹金型と凸金型とで一体にプレスして凸状嵌合部を形成し、
    前記凸状嵌合部の2つの対向する立ち上がり部を2つの対向するクサビ状金型を用いて中心に向かって屈曲させ、
    前記凸状嵌合部を両面から平坦金型でプレスすることで、前記2以上の長尺体を固定する
    ことを特徴とする長尺体接続方法。
  2. 第1の長尺体の一方の端部と第2の長尺体の他方の端部とを所定幅以上重ね合わせ、
    前記重ね合わせた端部を両面から凹金型と凸金型とで一体にプレスして凸状嵌合部を形成し、
    前記凸状嵌合部の2つの対向する立ち上がり部を2つの対向するクサビ状金型を用いて中心に向かって屈曲させ、
    前記凸状嵌合部を両面から平坦金型でプレスすることで、前記第1の長尺体と前記第2の長尺体とを固定する
    ことを特徴とする長尺体接続方法。
  3. 前記凸状嵌合部は、前記第1の長尺体及び前記第2の長尺体の板幅方向全体に形成される
    ことを特徴とする請求項2に記載の長尺体接続方法。
  4. 第1の長尺体の一方の端部と第2の長尺体の他方の端部とを所定幅以上重ね合わせ、
    前記重ね合わせた端部を長手方向に対向する2つのクサビ状金型で中心に向かって押し寄せて凸状重ね合わせ部を形成し、
    前記凸状重ね合わせ部を両面から平坦金型でプレスすることで、前記第1の長尺体と前記第2の長尺体とを固定する
    ことを特徴とする長尺体接続方法。
  5. 2以上の長尺体を重ね合わせて接続した長尺体接続構造体であって、
    前記2以上の長尺体の長手方向一方の第1の部分が一方の回転方向に一体に折り返された第1の折返部と、
    前記2以上の長尺体の前記第1の折返部より前記長手方向一方に隣接する第2の部分が 他方の回転方向に一体に折返された第2の折返部と、
    前記2以上の長尺体の前記第2の折返部より前記長手方向一方に隣接する第3の部分が 前記他方の回転方向に一体に折返された第3の折返部と、
    前記2以上の長尺体の前記第3の折返部より前記長手方向一方に隣接する第4の部分が 前記一方の回転方向に一体に折返された第4の折返部と、を有する
    ことを特徴とする長尺体接続構造体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104245173A (zh) * 2012-09-03 2014-12-24 矿山机械和轧钢机械制造有限公司 用于连接金属带材的方法和设备
CN108188264A (zh) * 2017-12-30 2018-06-22 安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司 一种打扁模具及其使用方法
CN110385379A (zh) * 2019-06-26 2019-10-29 鞍钢股份有限公司 一种高连接强度易装拆的厚钢板连接结构及装拆方法

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