JP2015165151A - ダボカシメ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合しようとする板材間において板厚を同等の関係にできるなど、板厚に起因する制限を減らして汎用性を高めるようにし、また高い接合強度を得ることができるようにする。
【解決手段】ダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とを準備し、ダボ付き板材２ではダボ６の根本部内面に拡径部８を形成しておき、ダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とをダボ孔５にダボ６が嵌る状態にして重ね合わせ、ダボ付き板材２では、ダボ６の内部へ拡径部８の内周面と非接触を保持する末広がりのテーパ基部１５が形成された受け側パンチ１２を挿入し、ダボ孔付き板材１には、ダボ孔５を突き抜けて突出しているダボ６の先端部へ潰し側パンチ１３を突き当て、受け側パンチ１２と潰し側パンチ１３とを対向押圧させることによりダボ６の先端部をダボ孔５の開口周部で径方向外方へ押し広げてダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とを接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、接合しようとする板材間において板厚を同等の関係にできるなど、板厚に起因する制限を減らして汎用性を高めるようにし、また高い（強い）接合強度を得ることができるようにしたダボカシメ方法に関する。

板材同士を接合する方法としては、一般に、スポット溶接やカシメなどが知られている。このうちスポット溶接は、重ねた板材を挟持させるように電極を圧着し給電する作業が基本になるが、溶接位置と電極との位置合わせが面倒であるうえに、溶接後処理、接合強度確認など種々の付随作業によって長いタクトタイムを要する。そのため、板材を製作するプレス工程等には組み込むことができずに、生産ラインの長大化や生産能率の低下などを招来する不都合がある。また接合強度の観点からは、強度不足や強度のバラツキが生じやすいといった事情もあった。

一方、カシメによる接合方法には、板材の他にハトメやリベットといった接合部品を用いる方法をはじめとして、一方の板材にバーリングを形成して行うバーリングカシメやダボを形成して行うダボカシメなど、種々の方法が知られている。このうちバーリングカシメやダボカシメは、ハトメやリベットを必要としないために使用部品の点数を減らすことができる点で好適とされる（例えば、ダボカシメについては特許文献１等参照）。なかでもダボカシメは、バーリングカシメよりも接合強度が高くなる点、及びバーリングと違って板厚を貫通するような孔が形成されない点で好適とされることがある。

特開２００２−４５９３４号公報

ダボカシメを行うには、当然ながら一方の板材にダボ（中空の突起）を形成する必要がある。一般に、ダボを形成するには、元になる板材の板厚ｔを含めて１．５ｔ以内のダボ高さに抑えるのが、亀裂のないダボを形成させるための必要条件とされていた。すなわち、板材の表面からダボが突出する高さ（板厚ｔを除いた高さ）は板厚ｔの半分と同じか、これより小さい寸法に制限される。そのため、このダボを形成させた板材（以下、「ダボ付き板材」と言う）に対し、ダボ孔を形成させる方の板材（以下、「ダボ孔付き板材」と言う）として同じ板厚のものを選択したとすると、ダボ孔からダボを突き抜けさせることができないことになる。

その結果として、ダボ孔付き板材は、ダボ付き板材のおおよそ半分以下の板厚のものに制限されることとなってしまい、それだけ汎用性が低くなる（ダボカシメの適用条件が厳しくなる）という問題があった。また、ダボ高さを十分に高くできないことがネックになるため、たとえダボ孔付き板材が薄い場合でも、接合強度に自ずと上限があるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、接合しようとする板材間において板厚を同等の関係にできるなど、板厚に起因する制限を減らして汎用性を高めるようにし、また高い（強い）接合強度を得ることができるようにしたダボカシメ方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係るダボカシメ方法は、板厚方向に貫通するダボ孔が形成されたダボ孔付き板材とこのダボ孔付き板材の前記ダボ孔を突き抜けて突出する中空のダボが形成されたダボ付き板材とを準備し、前記ダボ付き板材では前記ダボの根本部内面に段差状又はテーパ状に内径が拡大する拡径部を形成しておき、前記ダボ孔付き板材と前記ダボ付き板材とを前記ダボ孔に前記ダボが嵌る状態にして重ね合わせ、前記ダボ付き板材に対しては前
記ダボの内部へ前記拡径部の内周面と非接触を保持する末広がりのテーパ基部が形成された受け側パンチを挿入すると共に、前記ダボ孔付き板材に対しては前記ダボ孔を突き抜けて突出している前記ダボの先端部へ潰し側パンチを突き当て、前記受け側パンチと前記潰し側パンチとを対向押圧させることにより前記ダボの先端部を前記ダボ孔の開口周部で径方向外方へ押し広げて前記ダボ孔付き板材と前記ダボ付き板材とを接合することを特徴とする。

前記ダボ付き板材の板厚に対し、前記ダボ孔付き板材が同等以上の板厚を有したものとすることができる。
前記潰し側パンチのパンチ先端部に対し前記ダボよりも径小の突起を設けておき、前記受け側パンチと前記潰し側パンチとの対向押圧時に前記突起によるダボ先端部の径方向外方への押し広げを促進させるようにしてもよい。

前記ダボ孔付き板材における前記ダボ孔の開口周部に対し、前記ダボ孔から前記ダボが突き抜けた時の根本部を取り囲むように環状凹部を形成しておき、前記受け側パンチと前記潰し側パンチとの対向押圧時にダボ先端部の径方向外方への押し広げ部分を前記環状凹部内へ収容させるようにしてもよい。

本発明に係るダボカシメ方法は、接合しようとする板材間において板厚を同等の関係にできるものとなって板厚に起因する制限を減らして汎用性を高めることができ、また高い（強い）接合強度を得ることができる。

本発明に係るダボカシメ方法を説明した側断面図である。 本発明に係るダボカシメ方法の実施前状況を説明した側断面図である。 本発明に係るダボカシメ方法の途中経過を説明した側断面図である。 本発明に係るダボカシメ方法の実施により構成された接合構造を示した側断面図である。 ダボ付き板材のダボに対して設ける拡径部を第２例とした場合の受け側パンチとの関係を示した側断面図である。 ダボ付き板材のダボに対して設ける拡径部を第３例とした場合の受け側パンチとの関係を示した側断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図３は、本発明に係るダボカシメ方法を実施してダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とを接合する状況を示しており、また図４は、このダボカシメ方法の実施により構成された接合構造を示している。本実施形態では、ダボ孔付き板材１の板厚ｔ₁とダボ付き板材２の板厚ｔ₂とを同じ寸法にする場合を例示してある。

図２に示すように、ダボ孔付き板材１には、板厚方向に貫通するダボ孔５が形成されている。これに対してダボ付き板材２には中空のダボ６が形成されている。言うまでもなく、これらダボ孔５とダボ６とは、ダボ孔５（内径）に対してダボ６（外径）を嵌め入れることができる寸法関係としてある。
なお、ダボ孔付き板材１の板形状や用途、またダボ付き板材２の板形状や用途等は、特に限定されるものではない。例えば、ダボ孔付き板材１をベース材としてダボ付き板材２をベース材に取り付けるブラケットやフック等の小物類としたり、その反対に、ダボ付き板材２をベース材にしてダボ孔付き板材１を小物類としたりすることは、任意に選択可能である。また筐体等を製作する際などにあって、ダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とのいずれもが、筐体の壁材や仕切材を形成するための要素（板状部品）とすることも、当然に可能である。

また、ダボ孔付き板材１の板厚ｔ₁とダボ付き板材２の板厚ｔ₂との寸法関係においても、同厚とすることが限定されるものではなく、多少の板厚差（例えば、１ｍｍ以内）を有する「同等」の範囲としたり、明らかに板厚が異なるもの（例えば、ｔ₁＝０．５×ｔ₂）としたりすることも可能である。更に、ダボ孔付き板材１やダボ付き板材２の材質につい
ても、金属板であれば特に限定されるものではなく、加えて各板材１，２を同一材質としても異なる材質としてもよい。要するに、これら寸法的な要件や材質的な要件は、ダボ付き板材２に関して言えば中空のダボ６を形成でき、またそのダボ６をプレスで押し潰せるものであることで判断すればよい。

ダボ孔付き板材１には、ダボ孔５の開口周部に対してその開口をテーパ状に拡げた環状凹部７が形成されている。そのため、ダボ孔５に対してダボ付き板材２のダボ６を嵌め入れたとき、この環状凹部７がダボ孔５から突き抜けたダボ６の根本部を取り囲むようになる（図３参照）。
一方、ダボ付き板材２において、ダボ６のダボ高さｈ（板厚ｔ₂を含んだ寸法）は、図３に示すように、このダボ６をダボ孔付き板材１のダボ孔５へ嵌め付けたときに、ダボ孔５を突き抜けて突出するダボ先端部の高さｍ（ｍ＝ｈ−ｔ₂−ｔ₁）が、おおよそダボ孔付き板材１の板厚ｔ₁の半分以上となること（即ち、ｍ≧０．５×ｔ₁）を目安として、形成されている。そのうえで、このダボ６には、その根本部内面に内径を拡大させた拡径部８が形成されている。

この拡径部８は、ダボ６の内径よりも径大となる開口端を有したものとしてあり、例えば、開口端から板厚内（ダボ６）へ向かう方向で徐々に径小化させたテーパ部８ａを備える孔とすることができる。なお、この拡径部８の形成深さｄは、ダボ付き板材２の板厚ｔ₂よりも小さくなるように抑えてある（ｔ₂＞ｄ）。このようにすることで、ダボ６の根元部に対し、その全周を取り巻くようにして残肉部１０が形成される。この残肉部１０により、ダボ６の根元部に亀裂を発生させることなく、ダボ６の突出高さｈを可及的に大きくすることができる。

このような拡径部８は、フライス盤やボール盤等を用いた切削加工により形成することもできるが、好ましくはダボ６の形成と並行して行うプレス加工により形成する。プレス加工を採用することで、残肉部１０を圧密化（圧縮による組成の緻密化）ができるので、その結果としてより一層、ダボ根元部の亀裂防止作用を得ることができる。なお、圧密化の作用を効果的に得るためには、ダボ６の形成後に拡径部８(テーパ部８ａ)の形成を行わせるようにするのが好適である。

これらダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とを接合するためのダボカシメ方法では、受け側パンチ１２と潰し側パンチ１３とを備えたカシメ装置を用いる。
受け側パンチ１２はダボ６内へ挿入する突起形状を有して形成されたもので、ダイプレート１４から突出する基部まわりには、末広がりのテーパ基部１５が形成されている。このテーパ基部１５は、ダボ６に設けられた拡径部８の内周面とは非接触を保持するものとなっている。ここにおいて「非接触を保持する」とは、ダボ６に対して受け側パンチ１２を挿入した時点（受け側パンチ１２と潰し側パンチ１３との対向押圧を行う前の段階）を言う。すなわち、テーパ部８ａを備える拡径部８の場合、この拡径部８の内周面と受け側パンチ１２のテーパ基部１５との周間には、菱形状の隙間が環状に連通した状態で形成されることになる。

これに対し、潰し側パンチ１３は、ダボ孔５及びこのダボ孔５に嵌ったダボ６と同心配置となる円柱状に形成されたもので、ダボ６へ向けたパンチ先端部には、同じくダボ孔５及びダボ６と同心配置となる突起１６が設けられている。この突起１６は、ダボ６よりも径小となるように形成されたもので、本実施形態では、突出方向に徐々に径小となるテーパが付されたもの（円錐台形）としてある。

次に、これら受け側パンチ１２及び潰し側パンチ１３が備えられたカシメ装置を用いて、本発明に係るダボカシメ方法によりダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とを接合する実施状況を説明する。
まず、図３に示すように、ダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とを、ダボ孔５にダボ６が嵌る状態で重ね合わせる。そして、ダボ付き板材２のダボ６内へ受け側パンチ１２を挿入する。このとき、受け側パンチ１２のテーパ基部１５がダボ６の拡径部８内に収まり、ダイプレート１４がダボ付き板材２（ダボ６の下端部まわり）を支持した状態にする。

次に、ダボ孔付き板材１のダボ孔５を突き抜けて突出しているダボ６の先端部へ潰し側
パンチ１３を突き当て、更に受け側パンチ１２と潰し側パンチ１３とを対向押圧させる。受け側パンチ１２を加圧側とするか潰し側パンチ１３を加圧側とするかはカシメ装置の仕様によるものであって、特に限定されるものではない。
この両パンチ１２，１３の対向押圧により、ダボ６の先端部が潰し側パンチ１３の突起１６によって軸方向（図３下方）に押圧される。従って、ダボ６においてダボ孔５から突出（露出）している周壁部分には、図１に示すように、押し潰しの負荷と同時にダボ孔５の開口周部で径方向外方へ拡がるように変形させる負荷（矢符Ｘ参照）が生じる。そのためダボ６は、その先端部が実際にダボ孔付き板材１の表面に沿う方向で拡径状に変形を起こすことになる。

潰し側パンチ１３には突起１６が設けられているために、ダボ６の先端部に拡径状の変形を起こさせる作用は促進される。殊に、本実施形態では、突起１６が突出方向に徐々に径小となるテーパ付き（円錐台形）とされているので、ダボ６の先端部に拡径状の変形を起こさせる作用は更に一層、強化される。
ダボ６は、突起１６による押圧部分が、この突起１６の形状に対応した凹み形状に変形されるが、この凹み変形部分の外周部は、潰し側パンチ１３において突起１６を取り囲んでいる円環状の平坦な先端面で押圧されて、押し返しによる隆起は抑えられることになる。そのため、ダボ６において拡径状の変形を起こした部分は、ダボ孔付き板材１の環状凹部７内を埋めるように収容されるようになり、ダボ孔付き板材１の表面にダボ６による凸部は生じず、ほぼフラットな状態に保持されることになる。

一方、ダボ６の根元部では、潰し側パンチ１３の押圧に伴う軸方向の押圧力が残肉部１０を介してダボ付き板材２へと伝搬される。ダボ付き板材２は受け側パンチ１２のダイプレート１４によりバックアップされた状態にあるので、ダボ６の根元部でも、前記した周壁部と同様にやはり軸方向（図１の下方向き）に圧縮変形を受けることになる。
ここにおいて、ダボ付き板材２の拡径部８と受け側パンチ１２のテーパ基部１５との周間には環状の隙間が形成されていることから、ダボ６の根元部はこの隙間内へ向けた（縮径方向へ向けた）変形が許容される状況にある。そのため、この変形を起こそうとする作用が、ダボ６の根元部に負荷する軸方向圧縮力を緩和し、且つダボ６の径方向外方へ負荷を円滑に逃がすように作用する（矢符Ｙの円弧カーブ参照）。実質的に、ダボ６の根元部が隙間内へ向けて変形し、受け側パンチ１２のテーパ基部１５へ接触干渉するようになれば、ダボ６の径方向外方へ負荷を逃がす作用は、より一層高くなる。

要するに、潰し側パンチ１３の押圧に伴う軸方向の押圧力がダボ６の根元部をダイプレート１４へ直線的に押し付けて圧縮させるといった過激な作用の発生は回避されることになる。そのため、残肉部１０では応力集中が起こり難くなり、結果としてこの残肉部１０で亀裂等が発生することはない。
このようにして、図４に示すように、ダボ孔付き板材１とダボ付き板材２とが確実に、且つ高い（強い）接合強度で接合されるものとなる。

なお、本発明に係るダボカシメ方法では、スポット溶接などとは異なってタクトタイムを短縮することができるので、ダボ孔付き板材１やダボ付き板材２を製造するための順送プレスやタレパン（タレットパンチプレス）の中の１工程として本発明に係るダボカシメ方法による接合工程を組み込むようにすることもできる。
ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。

例えば、環状凹部７は、テーパ状とすることが限定されるものではなく、段差状の凹み（深さ方向がストレートの内周面を備えた凹み）として形成してもよい。また、環状凹部７は省略して、ダボ６の先端部がダボ孔付き板材１の表面で径方向外方へ拡がるように押し潰す構造にしてもよい。
図５に示すように、ダボ付き板材２のダボ６に対して設ける拡径部８のテーパ部８ａと、受け側パンチ１２の基部まわりに設けるテーパ基部１５とを接近させて形成することも可能である。この場合には、拡径部８のテーパ部８ａに付与するテーパ角αよりも、受け側パンチ１２のテーパ基部１５に付与するテーパ角βのほうが小さくなる関係にすること
で、拡径部８とテーパ基部１５との間を非接触に保持させる（隙間を生じさせる）ことができる。

図６に示すように、ダボ付き板材２のダボ６に対して設ける拡径部８は、ダボ付き板材２の板厚内に段差を生じさせた段付き孔とすることもできる。この場合、この拡径部８の内周面と受け側パンチ１２のテーパ基部１５との周間には、逆三角形状の隙間が環状に連通した状態で形成されることになる。

１ ダボ孔付き板材
２ ダボ付き板材
５ ダボ孔
６ ダボ
７ 環状凹部
８ 拡径部
１０ 残肉部
１２ 受け側パンチ
１３ 潰し側パンチ
１４ ダイプレート
１５ テーパ基部

Claims (4)

1. 板厚方向に貫通するダボ孔が形成されたダボ孔付き板材とこのダボ孔付き板材の前記ダボ孔を突き抜けて突出する中空のダボが形成されたダボ付き板材とを準備し、
   前記ダボ付き板材では前記ダボの根本部内面に段差状又はテーパ状に内径が拡大する拡径部を形成しておき、
   前記ダボ孔付き板材と前記ダボ付き板材とを前記ダボ孔に前記ダボが嵌る状態にして重ね合わせ、
   前記ダボ付き板材に対しては前記ダボの内部へ前記拡径部の内周面と非接触を保持する末広がりのテーパ基部が形成された受け側パンチを挿入すると共に、
   前記ダボ孔付き板材に対しては前記ダボ孔を突き抜けて突出している前記ダボの先端部へ潰し側パンチを突き当て、
   前記受け側パンチと前記潰し側パンチとを対向押圧させることにより前記ダボの先端部を前記ダボ孔の開口周部で径方向外方へ押し広げて前記ダボ孔付き板材と前記ダボ付き板材とを接合する
   ことを特徴とするダボカシメ方法。
2. 前記ダボ付き板材の板厚に対し前記ダボ孔付き板材が同等以上の板厚を有していることを特徴とする請求項１記載のダボカシメ方法。
3. 前記潰し側パンチのパンチ先端部に対し前記ダボよりも径小の突起を設けておき、前記受け側パンチと前記潰し側パンチとの対向押圧時に前記突起によるダボ先端部の径方向外方への押し広げを促進させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のダボカシメ方法。
4. 前記ダボ孔付き板材における前記ダボ孔の開口周部に対し、前記ダボ孔から前記ダボが突き抜けた時の根本部を取り囲むように環状凹部を形成しておき、前記受け側パンチと前記潰し側パンチとの対向押圧時にダボ先端部の径方向外方への押し広げ部分を前記環状凹部内へ収容させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のダボカシメ方法。

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