JP2010031896A - 棒状体と板状体との結合構造および結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接接合箇所を極力少なくしても所要のトルク伝達が可能な、かつポストめっきを行わなくても耐久性、耐食性を維持できる板状体と棒状体との結合体を低コストで提供する。
【解決手段】棒状体の端部外面に非円形部を形成するとともに、板状体の接合箇所に半抜き加工により非円形凹部を形成した後、棒状体端部の非円形部を板状体端部の非円形凹部に嵌合し、嵌合部において、棒状体端部外面と板状体表面とを溶接接合する。
【選択図】図６

Description

本発明は、互いにトルクを伝達し合う棒状体と板状体との間の結合構造および結合方法に関する。

例えば図１に見られるように、保持体４に回転可能に取付けた操作軸６に操作レバー７，７と支持アーム８，８を固定するとともに、当該支持アーム８の先端部に前記操作軸６と平行な係合ピン９を側設し、前記操作レバー７，７を動かすことにより、係合ピン９を作動させるような動作伝達機構は各分野で広く用いられている。なお、この伝達機構は特許文献１に記載の「折畳みテーブル」に用いられているものである。そして、図１中、１４はばね体、２９はコイル部、３０は脚線である。
上記伝達機構にあっては、操作軸６の側端部に操作レバー７が溶接等により一体的に固着されている。
特開平８−１４０７４４号公報

上記のような動作伝達機構は、板状体が棒状体の端部に溶接等により一体的に固着されている。そして、耐食性、耐久性を付与するために、溶接等により固着された後、ＺｎないしＺｎ系合金のめっきが施されて使用されている。
元来、動作伝達機構は、板状体と棒状体との間にトルクがかかる。このため、それぞれの間の接合には十分な溶接強度が求められ、その溶接接合に手間を要していた。また溶接によりそれぞれの部材に熱歪みが生じ、全体として形状が不安定になるという問題もある。そこで、例えばアーク溶接で溶接接合しようとすると、各部材を固定治具で正確に拘束した後に溶接を施す必要があるため、寸法精度の高い固定治具が要求される。このため、溶接技術の他に治具作製技術も必要になって、結果的に製造コストの上昇を招いている。

また、このような板状体と棒状体との結合体にも耐食性、耐久性が求められるため、素材として、耐食性に優れた、例えばＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金等のＺｎ合金系のめっきが施された鋼材を用い、溶接接合により製品を得ようとすると、溶融金属脆化割れを起こしやすいので、溶接作業等に細心の注意を払わなければならず、コスト上昇の一因にもなっている。
そこで、溶接接合した半製品にポストめっきを施そうとすると、物干し状の取付治具に吊り下げた後、脱脂、水洗、電解脱脂、洗浄等を繰り返した後、めっき浴に浸漬し、その後に洗浄、乾燥させる一連の作業を行わざるを得ず、非常に手間がかかって製造コストの上昇を招いている。

本発明は、このような課題を解決するために案出されたものであり、溶接接合箇所を極力少なくしても所要のトルク伝達が可能な、かつポストめっきを行わなくても耐久性、耐食性を維持できる板状体と棒状体との結合体を低コストで提供することを目的とするものである。

本発明の棒状体と板状体との結合構造は、その目的を達成するため、棒状体とその一端に結合された板状体との結合構造であって、板状体の結合箇所に半抜き加工により形成された非円形凹部に、前記棒状体の端部外面に形成された非円形部が嵌合され、当該棒状体端部外面の非円形部と前記板状体の非円形凹部とが溶接接合されていることを特徴とする。

棒状体としては、円筒体であってもよいし中実の丸棒であってもよい。
円筒体の場合、その端部外面に形成された非円形部が、前記円筒体の端部に形成されたフランジにフランジ抜き加工が施されて形成されたものが好ましい。そして、この非円形凹部の上面形状としては、円形部とその径方向に突出した少なくとも二つの突出部から形成される平面形状を有するように形作ることが好ましい。この際、棒状体端部外面に形成された非円形部も、棒状体端部外面の径方向に形成された少なくとも二つの突出部を有する形状に形作る必要がある。

中実丸棒の場合、その端部外面に形成された非円形部は、前記中実丸棒の端部に鍛造加工、切削加工または研削加工が施されて形成されたものが好ましい。
いずれであっても、棒状体および板状体が、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系の合金めっき鋼から形成されたものであることが好ましい。

このような棒状体と板状体との結合構造は、棒状体の端部外面に非円形部を形成するとともに、板状体の結合箇所に半抜き加工により非円形凹部を形成した後、前記棒状体端部の非円形部を前記板状体の非円形凹部に嵌合し、当該嵌合部において、棒状体端部外面の非円形部と板状体の非円形凹部とを溶接接合することにより形成される。

棒状体として円筒体を用いる場合、円筒体の端部に、フランジ部が基材円筒体を構成する筒面に対して略垂直になるように拡開のフランジ加工を施した後、フランジ部を打抜き加工することにより円筒体の端部外面に非円形部を形成するとともに、板状体の結合箇所に前記非円形部を嵌合する非円形凹部を形成することが好ましい。
棒状体として中実丸棒を用いる場合、中実丸棒の端部に鍛造加工、切削加工または研削加工を施して非円形部を形成するとともに、板状体の接合部に前記非円形部を嵌合する非円形凹部を形成することが好ましい。

本発明によれば、棒状体の端部外面に非円形部を形成するとともに、板状体の接続部に半抜き加工により非円形凹部を形成し、この非円形凹部に棒状体の端部外面に形成した非円形部を嵌合し、両者を溶接接合している。所要のトルクの伝達は、両者に形成した非円形部と非円形凹部の嵌合構造によりなされるため、この溶接接合は単に両者を固定するに必要な箇所のみ行うことで十分である。

したがって、溶接接合箇所を極力少なくしても所要のトルク伝達が可能な棒状体と板状体との結合構造を低コストで提供することができる。また、溶接接合箇所を極力少なくすることができるので、溶接時の熱ひずみの発生を防止して形状精度の高い製品が得られる。さらに、素材として、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金等、Ｚｎ合金系のめっきを施した鋼材の使用が可能となり、ポストめっき工程の回避とも相俟って、耐食性、耐久性に優れた棒状体と板状体との結合構造を低コストで提供することができる。

本発明者等は、トルク伝達が可能な板状体と棒状体との結合体として、所要の機能を有するものを低コストで得るべく、その構造および製造工程の改善可能性について鋭意検討を重ねてきた。
その過程で、従来の板状体と棒状体との結合体の構造が多くの溶接工程を必要とするものであるため、コスト削減の意味ではその溶接工程の削減が可能となる構造に変更することが有効であることに到達した。

すなわち、従来の板状体と棒状体との結合体は、前記した通り、棒状体の端部に板状体が溶接により一体に固着されている。板状体または棒状体の一方を操作して両者間にトルクが負荷された際、板状体と棒状体との継手箇所が外れたり、継手が変形したりしないように、板状体に当接させた棒状体端部の全域に亘って強固に溶接接合されている。このため、溶接線の長さが長くなっており、この溶接により両部材に熱歪みが生じることもある。そこで、確実な溶接を行うために、治具を必要としたり、高度な溶接技術を必要としたりするために、結果的にコスト高となっている。
したがって、本発明は、棒状体と板状体との結合構造を変更することにより、溶接の箇所、長さを極力低減し、コストを削減させようとするものである。
以下にその詳細を説明する。

板状体に当接させた棒状体の端部全域に亘って溶接を施した結合構造にあっても、板状体または棒状体の何れかにトルクが負荷された際、両者間の継手箇所が外れたり、継手が変形したりすることなく、トルクを確実に伝達できる構造が必要である。
そこで、本発明では、板状体の接合箇所に半抜き加工により非円形凹部を形成するとともに、棒状体の端部外面に非円形部を形成し、この棒状体端部の非円形部を前記板状体の非円形凹部に嵌合させ、その嵌合部において、板状体と棒状体とを溶接により固着した構造を採用した。

板状体と棒状体との連結が、両者に形成した非円形部と非円形凹部の嵌合構造によりなされるため、何の問題なく所要のトルクの伝達がなされる。
もともと、板状体と棒状体とからなるトルク伝達機構にあっては、板状体の動きは棒状体の回動方向と重なる往復動のみであって、棒状体の軸方向の動きはない。このため、棒状体端部に嵌合された板状体が棒状体からその軸方向に外れるおそれはほとんどない。また、前記した通り、非円形部と非円形凹部の嵌合構造を採用しているために、棒状体の回動方向に対して板状体が回動することもない。したがって、板状体と棒状体の固着は、非円形部と非円形凹部の嵌合部において、簡便な溶接、例えばスポット的な溶接を施すのみで十分となる。

次に、本発明の棒状体と板状体との結合構造の、好ましい構築態様について説明する。
棒状体と板状体との結合構造を構築する一方の部材である棒状体としては、丸鋼管等、金属からなる円筒体であることが好ましい。この円筒体の両端外面に非円形部を形成する。例えば、図２，３に示すように、円筒体の端部に、フランジ部が基材円筒体を構成する筒面に対して略垂直になるように拡開のフランジ加工を施す。この際、円錐面を有する金型を用いて４５°程度の角度の先端穴広げ加工を施した後、平らな面を有する金型を用いて筒面に対して略垂直なフランジ部を形成することが好ましい。その後、フランジ部に打抜き加工を施すことによりリテーナとなる円筒体の端部に、二つ以上の突出部を有する非円形部を形成する。

他方の部材である板状体の円筒体接続部位に、前記円筒体端部に形成した非円形部の形状に合致する形状の非円形凹部を形成する。この非円形凹部を簡便に成形する手段として、本発明では、半抜き加工を採用した。
例えば、図４に示すように、板状体の円筒体接続部位に円筒体の内径と合致する穴を打抜いた後、この穴の外周に、円筒体端部に形成した非円形部形状に合致する形状の非円形凹部を半抜き加工により形成する。

上記のような非円形凹部が形成された板状体の前記非円形凹部に、円筒体端部の非円形部を嵌合する。その後、嵌合部において、円筒体と板状体を溶接接合する（図５参照）。
構築された円筒体と板状体からなる結合体は図６に示される通りとなる。
溶接方法としては、通電抵抗によるスポット溶接、アークによるスポット溶接、プロジェクション溶接などが好ましい。

なお、板状体に形成する非円形凹部の形状としては、図４に見られるように円形部とその四方に突出した四つの突出部からなる平面形状を有するものの他に、図７に示すような、二方向あるいは三方向に突出した二つないし三つの突出部を形成したものでもよい。もちろん五つ以上の突出部を形成したものであってもよい。なお、溶接接合箇所は、図７に見られるように突出部のコーナー部とすることが好ましい。
いずれにしても、板状体に対して嵌合したフランジが回転しない形状であれば、様々な形状が選択できる。ただし、突出部は、点対称になるような形状・配置とすることが好ましい。

以上は、棒状体が例えば丸鋼管であるような場合の結合機構の構築方法について説明したが、棒状体として、例えば丸鋼棒のような中実丸棒であってもよい。
この場合、中実丸棒の端部側面に溶接法等を採用して突起物を固着して円筒体と板状体端部に非円形部を形成してもよいが、溶接法等の採用は当初の目的を逸脱することになるので、中実丸棒を構成する材料そのものに加工を加えて端部に非円形部を形成することが好ましい。
丸形状から非円形形状に変える加工法としては、鍛造法、切削法あるいは研削法が挙げられる。いずれの方法を用いてもよい。

中実丸棒端部に形成した非円形部と合致する形状の非円形凹部を板状体の接合部位に半抜き加工法により形成し、非円形凹部が形成された板状体の前記非円形凹部に、中実丸棒端部の非円形部を嵌合する。その後、嵌合部において中実丸棒と板状体を溶接接合する。
この場合の溶接方法としては、アークによるスポット溶接が好ましい。
なお、前記中実丸棒端部に形成する非円形部の形状としては、加工法にもよるが、鍛造法を採用する場合は矩形形状に、切削法や研削法を採用する場合は四角、六角等の正多角形とすることが好ましい。

以上説明したように、板状体と棒状体との結合構造が、非円形凹部と非円形部との嵌合構造によりなされるため、板状体または棒状体の一方を操作したときに、他方へのトルクの伝達が問題なく確実に行われる。しかも、前記した通り、板状体と棒状体の固着は、非円形部と非円形凹部の嵌合部において、簡便な溶接、例えばスポット的な溶接を施すのみで足りる。

板状体と棒状体の固着に必要な溶接の箇所および長さを少なく、また短くすることができるために、素材としてＺｎめっき、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき等のＺｎ系のめっきが施された鋼板、鋼管が使用できる。
なお、このようなプレめっきが施されたものを素材とする際には、基本的に非円形部のどの部分で溶接接合しても問題はないが、非円形部を形作る突端部付近で溶接接合することが好ましい。また、通電抵抗によるスポット溶接法を採用する際は、電極が所定の位置以外に接触することによる分流が発生しないように、電極形状などに留意することが好ましい。

棒状体と板状体との結合構造体の一般的な使用態様を説明する図 円筒体の端部に非円形部を形成するための金型形状を説明する断面図 円筒体の端部に非円形部を形成する手順を説明する図 板状体に非円形部凹部を形成する手順を説明する図 板状体の非円形部凹部に円筒体端部の非円形部を嵌合・溶接する態様を説明する図 板状体と円筒体端部を結合した結合体の構造を説明する図 非円形部凹部を形成する突出部の形成態様および溶接接合の好ましい施工箇所を説明する図

Claims (8)

1. 棒状体とその一端に結合された板状体との結合構造であって、板状体の結合箇所に半抜き加工により形成された非円形凹部に、前記棒状体の端部外面に形成された非円形部が嵌合され、当該棒状体端部外面の非円形部と前記板状体の非円形凹部とが溶接接合されていることを特徴とする棒状体と板状体との結合構造。
2. 棒状体が円筒体であり、その端部外面に形成された非円形部が、前記円筒体の端部に形成されたフランジにフランジ抜き加工が施されて形成されたものである請求項１に記載の棒状体と板状体との結合構造。
3. 非円形凹部が円形部とその径方向に突出した少なくとも二つの突出部から形成される平面形状を有し、棒状体端部外面に形成された非円形部が、棒状体端部外面の径方向に形成された少なくとも二つの突出部からなるものである請求項１または２に記載の棒状体と板状体との結合構造。
4. 棒状体が中実丸棒であり、その端部外面に形成された非円形部が、前記中実丸棒の端部に鍛造加工、切削加工または研削加工が施されて形成されたものである請求項１に記載の棒状体と板状体との結合構造。
5. 棒状体および板状体が、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系の合金めっき鋼から形成されたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の棒状体と板状体との結合構造。
6. 棒状体の端部外面に非円形部を形成するとともに、板状体の結合箇所に半抜き加工により非円形凹部を形成した後、前記棒状体端部の非円形部を前記板状体の非円形凹部に嵌合し、当該嵌合部において、棒状体端部外面の非円形部と板状体の非円形凹部とを溶接接合することを特徴とする棒状体と板状体との結合方法。
7. 棒状体である円筒体の端部に、フランジ部が基材円筒体を構成する筒面に対して略垂直になるように拡開のフランジ加工を施した後、フランジ部を打抜き加工することにより円筒体の端部外面に非円形部を形成するとともに、板状体の結合箇所に前記非円形部を嵌合する非円形凹部を形成する請求項６に記載の棒状体と板状体との結合方法。
8. 棒状体である中実丸棒の端部に鍛造加工、切削加工または研削加工を施して非円形部を形成するとともに、板状体の接合部に前記非円形部を嵌合する非円形凹部を形成する請求項６に記載の棒状体と板状体との結合方法。

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