JP2018079774A - Metallic part manufacturing method and metallic part manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、車両に組み付けられる金属部品を2つのパネル状金属体から製造する際の製造方法又は製造装置に関する。 The present invention relates to, for example, a manufacturing method or a manufacturing apparatus for manufacturing a metal part assembled in a vehicle from two panel-like metal bodies.
従来より、例えば、特許文献1に開示されているインシュレータは、防音及び遮熱を目的として車両下部におけるフロアパン下面とマフラーとの間に配設されている。上記インシュレータは、アルミニウム合金材からなるパネル状の第1金属体と、該第1金属体のフロアパン側に配設されたシート状の吸音遮熱体と、該吸音遮熱体のフロアパン側に配設されたアルミニウム合金材からなるフィルム状の第2金属体とを備え、上記第1金属体の外周部分を折り返すとともにこの折返部分で上記吸音遮熱体の外周部分と上記第2金属体の外周部分とを同時に挟み込むことにより、第1金属体、吸音遮熱体及び第2金属体を一体にしている。 Conventionally, for example, an insulator disclosed in Patent Document 1 is disposed between a lower surface of a floor pan and a muffler in a lower part of a vehicle for the purpose of sound insulation and heat insulation. The insulator includes a panel-like first metal body made of an aluminum alloy material, a sheet-like sound-absorbing heat insulator disposed on the floor pan side of the first metal body, and the floor-pan side of the sound-absorbing heat insulator. A film-like second metal body made of an aluminum alloy material disposed on the outer periphery of the first metal body, and the outer peripheral portion of the sound-absorbing heat shield and the second metal body at the folded-back portion. The first metal body, the sound-absorbing heat shield, and the second metal body are integrated with each other by sandwiching the outer peripheral portion of the first metal body.
ところで、特許文献1の如きインシュレータにおいて、材料歩留まりの向上や軽量化を目的として、第1金属体の外周部分を折り返さずに第1金属体の外周部分及び第2金属体の外周部分を互いに接合することで第1金属体と第2金属体とを一体にしたいという要求があり、その接合方法として、完成後のインシュレータの外観に熱歪みの影響が出難い超音波接合法を適用することが考えられる。 By the way, in the insulator as in Patent Document 1, for the purpose of improving the material yield and reducing the weight, the outer peripheral portion of the first metal body and the outer peripheral portion of the second metal body are joined to each other without folding the outer peripheral portion of the first metal body. Therefore, there is a demand for integrating the first metal body and the second metal body, and as the joining method, it is possible to apply an ultrasonic joining method in which the appearance of the insulator after completion is hardly affected by thermal distortion. Conceivable.
しかし、超音波接合法は、接合時に微細な振動を接合箇所に加えるため、接合する金属体において、例えば、治具に対する位置決め用の基準穴周りのような剛性の高い箇所がある部分に超音波振動が伝搬すると、当該箇所に繰り返し荷重が加わることで亀裂や割れが発生してしまうおそれがある。 However, in the ultrasonic bonding method, minute vibrations are applied to the bonding portion during bonding, so in the metal body to be bonded, for example, the ultrasonic wave is applied to a portion having a highly rigid portion such as a reference hole for positioning with respect to a jig. When vibration propagates, there is a risk that cracks and cracks may occur due to repeated application of load to the location.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波接合により2つのパネル状金属体を一体にして亀裂や割れの無い金属部品を得ることにある。 This invention is made | formed in view of such a point, The place made into the objective is to obtain a metal component without a crack and a crack by uniting two panel-shaped metal bodies by ultrasonic bonding.
上記の目的を達成するために、本発明は、超音波接合を行う際に使用する治具の位置決め用の基準ピンが振動可能となっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a reference pin for positioning a jig used when performing ultrasonic bonding can be vibrated.
すなわち、第1の発明では、フロアに設置された治具本体、複数の基準ピン及び該各基準ピンを振動可能に上記治具本体に取り付けるピン取付手段を有する治具と、超音波接合が可能な超音波接合手段とを用意し、各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置し、上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得ることを特徴とする。 That is, in the first invention, ultrasonic bonding is possible with a jig main body installed on the floor, a plurality of reference pins, and a jig having pin attachment means for attaching the reference pins to the jig main body so as to be able to vibrate. Ultrasonic bonding means, and two panel-like metal bodies each having a plurality of fitting holes corresponding to the reference pins, and the reference pins to the fitting holes of the metal bodies. The metal bodies are placed on the jig main body in order so as to be fitted, and a joining part is formed by the ultrasonic joining means at an overlapping portion of the metal bodies to obtain a metal part integrally. It is characterized by that.
第2の発明では、第1の発明において、上記ピン取付手段は、ゴム材からなる弾性体であることを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the pin mounting means is an elastic body made of a rubber material.
また、本発明は、フロアに設置された治具本体及び複数の基準ピンを有する治具と、該治具の側方に配置され、超音波接合が可能な超音波接合手段とを備え、各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置した状態で上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得るよう構成された金属部品製造装置をも対象とし、次のような解決手段を講じた。 Further, the present invention comprises a jig main body and a jig having a plurality of reference pins installed on the floor, and ultrasonic bonding means arranged on the side of the jig and capable of ultrasonic bonding, The two metal plates are formed in order so that the reference pins fit into the fitting holes of the metal bodies, respectively, in the two panel-like metal bodies formed with a plurality of fitting holes corresponding to the reference pins. In addition, a metal part manufacturing apparatus configured to obtain a metal part integrally by forming a joint with the ultrasonic joining means on the overlapping part of the metal bodies while being placed on the jig body. Targeted the following solutions.
すなわち、第3の発明では、上記治具本体は、上記各基準ピンを振動可能に上記治具本体に取り付けるピン取付手段を備えていることを特徴とする。 That is, in the third aspect of the invention, the jig main body includes pin attachment means for attaching the reference pins to the jig main body so as to vibrate.
第4の発明では、第3の発明において、上記ピン取付手段は、ゴム材からなる弾性体であることを特徴とする。 According to a fourth invention, in the third invention, the pin mounting means is an elastic body made of a rubber material.
第1及び第3の発明では、2つの金属体を各基準ピンが各金属体の各嵌合孔に嵌合するように各金属体を順番に治具本体に載置した状態で各金属体の重なり合った部分に対して超音波接合手段によって超音波接合を行うと、微細な振動が各金属体の全域に伝搬するが、その振動に合わせて上記各ピン取付手段が振動するようになる。したがって、治具に載置された状態の2つの金属体が超音波振動と同期して振動するようになり、2つの金属体における剛性の高い箇所に繰り返し荷重が加わり難くなって亀裂や割れの発生を抑制することができる。 In the first and third inventions, each metal body is placed on the jig body in order so that the two metal bodies are fitted in the respective fitting holes of the respective metal bodies. When ultrasonic bonding is performed on the overlapping portions by the ultrasonic bonding means, fine vibration propagates to the entire area of each metal body, but each of the pin mounting means vibrates in accordance with the vibration. Therefore, the two metal bodies placed on the jig vibrate in synchronism with the ultrasonic vibration, and it is difficult to repeatedly apply a load to the highly rigid portions of the two metal bodies, and cracks and cracks are caused. Occurrence can be suppressed.
第2及び第4の発明では、簡単な構造で基準ピンが超音波振動に対応する振動を行うようになるので、超音波接合による金属部品の製造を低コストな装置で行うことができる。 In the second and fourth inventions, since the reference pin vibrates corresponding to the ultrasonic vibration with a simple structure, metal parts can be manufactured by ultrasonic bonding with a low-cost apparatus.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature.
図1及び図2は、本発明の実施形態に係るインシュレータ1(金属部品)を示す。該インシュレータ1は、排気系部品や駆動系部品から発生する熱や騒音などに対する遮熱及び防音を目的として車両のフロアパンF1下面に取り付けられるものであり、図3及び図4に示すインシュレータ製造装置10(金属部品製造装置)で製造されている。 1 and 2 show an insulator 1 (metal component) according to an embodiment of the present invention. The insulator 1 is attached to the lower surface of a floor pan F1 of a vehicle for the purpose of heat insulation and sound insulation against heat and noise generated from exhaust system parts and drive system parts, and the insulator manufacturing apparatus shown in FIGS. 3 and 4 10 (metal parts manufacturing apparatus).
上記インシュレータ1は、図1及び図2に示すように、車両前後方向に延びるパネル状のアルミニウム合金材からなる第1金属体2と、該第1金属体2におけるフロアパンF1側のパネル面に沿って配設されるシート状のグラスウール材3(吸音遮熱体)と、該グラスウール材3のフロアパンF1側に設けられたパネル状のアルミニウム合金材からなる第2金属体4とを備え、該第2金属体4は、上記グラスウール材3を覆うように上記第1金属体2に組み付けられている。尚、図1乃至図4の第1及び第2金属体2,4の板厚は、便宜上、誇張して描かれている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the insulator 1 includes a
上記第1金属体2は、板厚が0.4〜0.6mmで、且つ、1000〜3000番台のアルミニウム合金板をプレス成形することにより得たものであり、車両前後方向に延びる水平面部21と、該水平面部21の車幅方向両側部分から車幅方向両端に近づくにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する一対の傾斜面部22とを備えている。
The
該各傾斜面部22には、上方に向けて張り出すとともに張出面が水平に延びる平面視で円形状の第1座面部22aが車両前後方向に所定の間隔をあけて一対形成され、上記各第1座面部22aの中央には、第1嵌合孔22bが貫通形成されている。
Each
上記第1金属体2における4つの第1座面部22aより外側の部分には、上記第2金属体4を組み付けた際に当該第2金属体4と重なり合う重合部2bが設けられ、上記第1金属体2における4つの第1座面部22aに囲まれる部分には、多数の貫通孔2cが形成されている。
In the
上記第2金属体4は、板厚が0.4〜0.6mmで、且つ、1000〜3000番台のアルミニウム合金板をプレス成形することにより得たものであり、車両前後方向に延びる水平パネル部41と、該水平パネル部41の車幅方向両側部分から車幅方向両端に近づくにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する一対の傾斜パネル部42とを備えている。
The
該各傾斜パネル部42には、上方に向けて張り出すとともに張出面が水平に延びる平面視で円形状の第2座面部42aが上記第1金属体2の各第1座面部22aに対応するように一対形成され、上記各第2座面部42aの中央には、第2嵌合孔42bが貫通形成されている。
In each of the
上記第2金属体4における4つの第2座面部42aより外側の部分には、上記第1金属体2に組み付けた際に上記重合部2bに重なり合う重合部4bが設けられ、上記第2金属体4における4つの第2座面部42aに囲まれる部分には、上記重合部4bに対して上方に段差状に張り出す空間形成部4aが形成されている。
A portion of the
そして、上記第1金属体2に上記第2金属体4を組み付けると、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとが重なり合うとともに、上記第1金属体2と上記第2金属体4における空間形成部4aとの間に上記グラスウール材3を収容する収容空間層S1が形成されるようになっている。
And when the said
また、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとの間には、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとの間を繋ぐ超音波接合による複数の固相接合部W1が上記第1及び第2金属体2,4の外周部分に沿って断続的に形成されていて、上記各固相接合部W1により、上記第1金属体2と上記第2金属体4とが一体になっている。
Further, between the
上記インシュレータ製造装置10は、図3に示すように、上記第1金属体2に対する上記第2金属体4の位置決めを行う治具5と、該治具5の側方に配置され、超音波接合が可能な超音波接合機6(超音波接合手段)とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
上記治具5は、フロアに設置された治具本体51を備え、該治具本体51は、図示しない移動手段により移動可能となっている。
The
上記治具本体51は、厚みのある矩形板状のベースプレート52と、該ベースプレート52の上面に突設された4つの支持フレーム53とを備えている。
The
これら4つの支持フレーム53は、平面視で長方形の頂点をなす位置関係となっていて、上記超音波接合機6に近い側の2つの支持フレーム53は、上記超音波接合機6から遠い側の2つの支持フレーム53より突出高さが低くなっている。
These four
上記各支持フレーム53の上部には、それぞれ位置決めユニット54が取り付けられている。
Positioning
該位置決めユニット54は、図4に示すように、超音波接合機6側の斜め上方に開口する収容凹部55aが形成された金属製のユニット本体55を備え、上記収容凹部55aの底面側略半分にはリング状の硬質ゴム材からなる弾性体56(ピン位置決め手段)が嵌め込まれている。
As shown in FIG. 4, the
また、上記収容凹部55aには、円板形状の頭部57a及び該頭部57aに連続する軸部57bからなる基準ピン57が収容され、上記軸部57bが上側を向く姿勢で上記頭部57aが上記弾性体56の内方に嵌合するとともに、上記軸部57bが上記収容凹部55aの開口部分から外側に飛び出している。
The
すなわち、上記弾性体56は、上記基準ピン57を振動可能に上記治具本体51に取り付けるようになっている。
That is, the
さらに、上記収容凹部55aの開口側半分には、中央に挿通孔58aを有するリング部材58が上記弾性体56に接触するように嵌め込まれ、上記挿通孔58aには、上記基準ピン57の軸部57bが遊嵌した状態となっている。
Further, a
そして、上記第2金属体4における上記第1金属体2に組み付ける側を上向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第2嵌合孔42bに嵌合するように上記第2金属体4を上記治具本体51に載置するとともに上記第2金属体4の空間形成部4aにグラスウール材3を載置し、且つ、上記第1金属体2における上記第2金属体4が組み付く側を下向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第1嵌合孔22bに嵌合するように上記第1金属体2を上記治具本体51に載置することにより、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとが重なった状態で上記第1及び第2金属体2,4の位置決めがなされるようになっている。
Then, the
上記超音波接合機6は、図3に示すように、上記治具5に位置決めされた第1及び第2金属体2,4における両重合部2b,4bを支持可能な台座部61と、該台座部61の上方に配置され、超音波振動が可能な振動部62と、該振動部62を下降させて上記両重合部2b,4bを上記台座部61との間に挟み込んで加圧する加圧部63とを備え、該加圧部63が上記台座部61との間において上記両重合部2b,4bを加圧した状態で上記振動部62が超音波振動を行うことにより、上記両重合部2b,4bの間に固相接合部W1が形成されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the
そして、上記超音波接合機6は、上記治具本体51を図示しない移動手段で移動させながら、上記治具本体51によって位置決めされた第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bを上記第1及び第2金属体2,4の外周部分に沿って断続的に接合することにより第1及び第2金属体2,4を一体にしてインシュレータ1を得るようになっている。
Then, the
次に、本発明の実施形態に係るインシュレータ製造装置10を用いたインシュレータ1の製造について詳述する。
Next, manufacture of the insulator 1 using the
まず、図3に示すように、上記第2金属体4における上記第1金属体2に組み付ける側を上向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第2嵌合孔42bに嵌合するように上記第2金属体4を上記治具本体51に載置する。
First, as shown in FIG. 3, the reference pins 57 are fitted into the second
次に、上記治具本体51に載置した第2金属体4の空間形成部4aにシート状のグラスウール材3を載置する。
Next, the sheet-like
次いで、上記第1金属体2における上記第2金属体4が組み付く側を下向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第1嵌合孔22bに嵌合するように上記第1金属体2を上記治具本体51に載置する。すると、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとが重なり合うとともに、上記第1金属体2と上記第2金属体4における空間形成部4aとの間に収容空間層S1が形成され、該収容空間層S1に上記グラスウール材3が収容された状態になる。
Next, the
その後、治具本体51を図示しない移動手段で移動させながら、上記治具本体51によって位置決めされた第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bを上記超音波接合機6が上記第1及び第2金属体2,4の外周部分に沿って断続的に超音波接合を行うことにより第1及び第2金属体2,4を一体にしてインシュレータ1を得る。
Thereafter, while the
尚、超音波接合の接合条件は、振動周波数:20kHz、振動部62の振幅:0.06mm、加圧部63による加圧力:1.5kNとした。 Note that the joining conditions for ultrasonic joining were vibration frequency: 20 kHz, amplitude of the vibrating part 62: 0.06 mm, and pressure applied by the pressing part 63: 1.5 kN.
以上より、本発明の実施形態によると、上記両重合部2b,4bに超音波接合を行う際、微細な振動が第1及び第2金属体2,4の全域に伝搬するが、その振動に合わせて上記各弾性体56が振動するようになる。したがって、治具5に載置された状態の第1及び第2金属体2,4が超音波振動と同期して振動するようになり、第1及び第2金属体2,4における剛性の高い箇所に繰り返し荷重が加わり難くなるので、第1及び第2金属体2,4における亀裂や割れの発生を抑制することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when ultrasonic bonding is performed to both the overlapping
また、各弾性体56は硬質ゴム材で形成されているので、簡単な構造で基準ピン57が超音波振動に対応する振動を行うようになり、超音波接合によるインシュレータ1の製造を低コストな装置で行うことができる。
Further, since each
尚、本発明の実施形態では、治具本体51に第1及び第2金属体2,4を位置決めする際、第1及び第2金属体2,4の各第1嵌合孔22b及び各第2嵌合孔42bに各基準ピン57を嵌合させるだけの構成となっているが、第1金属体2の各第1嵌合孔22b周りをクランプ機構の爪部材で押さえるような構成にしてもよい。
In the embodiment of the present invention, when the first and
また、本発明の実施形態では、弾性体56が硬質ゴム材からなっているが、これに限らず、例えば、発泡体からなるものであってもよい。
In the embodiment of the present invention, the
また、上記第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bに施す各接合は、各接合間の途中において、第1及び第2金属体2,4を異なる治具5に移載した後に残りの各接合を行うようにしてもよい。
In addition, each joint to be applied to the overlapping
また、上記第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bに施す各接合は、各接合間の途中において、治具5に設けた位置決め姿勢を変更可能な機構や、或いは、産業用ロボットが治具5自体の傾きを変更することによって上記第1及び第2金属体2,4の姿勢を変更した後に残りの各接合を行うようにしてもよい。
In addition, each joint to be applied to both overlapping
また、本発明の実施形態では、本発明の製造方法によって第1金属体2、グラスウール材3及び第2金属体4からインシュレータ1を製造しているが、これに限らず、本発明の製造方法によってパネル状をなす2つの金属体を一体にして他の金属部品を得ることもできる。
Moreover, in embodiment of this invention, although the insulator 1 is manufactured from the
本発明は、例えば、車両に組み付けられる金属部品を2つのパネル状金属体から製造する際の製造方法又は製造装置に適している。 The present invention is suitable, for example, for a manufacturing method or a manufacturing apparatus for manufacturing a metal part to be assembled to a vehicle from two panel-like metal bodies.
1 インシュレータ(金属部品)
2 第1金属体
4 第2金属体
5 治具
6 超音波接合機(超音波接合手段)
22b 第1嵌合孔
42b 第2嵌合孔
51 治具本体
56 弾性体(ピン取付手段)
57 基準ピン
W1 接合部
1 Insulator (metal parts)
2
22b 1st
57 Reference pin W1 Joint
Claims (4)
各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置し、
上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得ることを特徴とする金属部品の製造方法。 A jig body installed on the floor, a plurality of reference pins, a jig having a pin mounting means for attaching each of the reference pins to the jig body so as to vibrate, and an ultrasonic bonding means capable of ultrasonic bonding are prepared. And
Each metal body is mounted so that each reference pin is fitted into each fitting hole of each of the metal bodies, and two panel-like metal bodies each having a plurality of fitting holes corresponding to the respective reference pins are formed. Place them on the jig body in order,
A metal part manufacturing method characterized in that a metal part is obtained integrally by forming a joint part at an overlapping part of each metal body by the ultrasonic joining means.
上記ピン取付手段は、ゴム材からなる弾性体であることを特徴とする金属部品の製造方法。 In the manufacturing method of the metal component of Claim 1,
The pin mounting means is an elastic body made of a rubber material.
該治具の側方に配置され、超音波接合が可能な超音波接合手段とを備え、
各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置した状態で上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得るよう構成された金属部品製造装置であって、
上記治具本体は、上記各基準ピンを振動可能に上記治具本体に取り付けるピン取付手段を備えていることを特徴とする金属部品製造装置。 A jig body having a jig body and a plurality of reference pins installed on the floor;
An ultrasonic bonding means disposed on the side of the jig and capable of ultrasonic bonding;
Each metal body is mounted so that each reference pin is fitted into each fitting hole of each of the metal bodies, and two panel-like metal bodies each having a plurality of fitting holes corresponding to the respective reference pins are formed. A metal part manufacturing apparatus configured to obtain a metal part integrally by forming a joining part with the ultrasonic joining means in an overlapping part of the metal bodies in a state of being placed on the jig body in order. There,
The jig main body includes a pin mounting means for mounting the reference pins on the jig main body so that the reference pins can vibrate.
上記ピン取付手段は、ゴム材からなる弾性体であることを特徴とする金属部品製造装置。 In the metal part manufacturing apparatus according to claim 3,
The pin mounting means is an elastic body made of a rubber material.
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