JP4050509B2 - 金属板の機械的接合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数枚の金属板を重ね合わせた状態で、切込線を形成し、切込線の付近の切込部を押し伸ばすことで、両金属板の機械的な接合を行う接合方法および接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記のような接合方法および接合装置に関して、従来、例えば特開平０５ー７６９６２号に示される技術が存在する。すなわち、図６に示すように、２枚の金属板５１を重ね合わせた状態で第１回転工具対により挟圧し、このとき各回転工具に設けた突き出し刃と受け溝により２状の切込線５３を形成し、さらに切込線５３の間の切込部５５を断面凹形に押し伸ばす。
【０００３】
その後、第２回転工具対５７、５９で再び２枚の金属板５１を挟圧し、このとき一方の回転工具５７に設けられた突出部６１を、切込部５５の跡部分である切込窓６３に挿入し、突出部６１のフラットな先端で切込部５５の断面凹形をフラットにし、これにより切込部６１を拡幅し切込窓６３より大きくする。よって、切込部５５は切込窓６３には戻らずに済み、接合が外れてしまうことを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術では、第２回転工具の突出部６１を切込窓６３に挿入するためには、第１回転工具と第２回転工具との正確な同調が必要であった。そして、わずかな同調誤差が接合部の不良につながるものであった。
また、対で設けられる第１回転工具の突き出し刃と受け溝の同調が必要であり、第１回転工具同士のスリップなどがあると、装置の運転を停止して調整をする必要があった。
【０００５】
また、第２回転工具の突出部６１で切込部５５を拡幅する作業を行うためには、切込部５５と切込窓６３側との間に板厚方向の隙間６５が必然的に必要となり、この隙間６５のために金属板５１のしっかりした接合、特に圧接状態での接合は困難になってしまう。
【０００６】
この発明は、以上の課題を解決するために成されたものであり、第１回転工具と第２回転工具との正確な同調が不要であり、第１回転工具同士の同調が不要であり、しっかりした圧接状態での接合が可能な金属板の機械的接合方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、第１の発明は、複数枚の金属板を重ね合わせた状態で挟圧する第１回転工具対と、第１回転工具対のうち一方の雄回転工具の外周に設けられた切込刃と、前記第１回転工具対のうち他方の雌回転工具の外周に設けられ前記切込刃に対応する溝刃と、前記切込刃と前記溝刃とによって形成された切込線の付近の切込部が、前記切込動作により斜めに押し伸ばされた状態で、前記複数枚の金属板を挟圧することにより、前記切込部を押圧し切込線の外側まで拡幅し、前記切込部の端部分と切込線の外側部分を重ね合わせて圧接する第２回転工具対と、を備えたことを特徴とする金属板の機械的接合装置である。
【０００８】
第２の発明は、前記切込刃は、前記雄回転工具の回転の軸を含む断面で、直角三角形の断面形状を有する凸部分が、前記回転軸方向に対となって対象に配置され、これにより全体が略Ｖ字状になり、各凸部分の前記直角三角形の斜辺にクサビ状突起を有し、前記溝刃は、前記切込刃の断面に対応する断面形状を有し、雌回転工具の全周に二条の溝として形成されたことを特徴とする請求項１に記載の金属板の機械的接合装置である。
【０００９】
第３の発明は、前記切込刃は、前記一対の凸部分と、両部分の間の中央平面部分とに、３つに分割可能であり、前記溝刃は、前記二条の溝の部分と、両部分の間の中央平面部分とに、３つに分割可能であることを特徴とする請求項２に記載の金属板の機械的接合装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図１〜図５に示す。
図３に示すように、この実施形態で接合を行うワークは、建設床材であるデッキプレート１である。このデッキプレート１は、下面に複数条のリブ３が形成される。このリブ３はデッキプレート１を屈曲して一体的に形成されるもので、二等辺三角形の袋状の断面を有する。この二等辺三角形の頂部付近は、デッキプレート１の材料である金属板５が２枚重ね合わされた状態となっており、この実施形態の機械的接合方法によって切込部７が形成され、接合される。
【００１１】
なお、リブ３の二等辺三角形に底辺部分には水抜き孔９が形成される。また、デッキプレート１の本体部分には多数のエンボス１１が形成されている。
図４に示すように、図３のデッキプレート１は図示しない移動手段によりリブ３の長手方向に移動され、この移動方向に第１回転工具対となる第１ロール対１３と、第２回転工具対となる第２ロール対１５が配置される。これら第１ロール対１３と第２ロール対１５の組は、一枚のデッキプレート１に形成される３条のリブ３に合わせて、３組が配置される。
【００１２】
後で、述べるように、第１ロール対１３が、リブ３の二等辺三角形の頂部付近の２枚の金属板５を重ね合わせた状態で挟圧するとともに、切込線を形成し、切込線の付近の切込部７を斜めに押し伸ばす。第２ロール対が、その後、再び２枚の金属板５を挟圧し、切込部７を押圧し、切込線の外側まで拡幅し、切込部７の両端部分と切込線の外側部分を重ね合わせて圧接する。
【００１３】
図４、図２に示す第１および第２ロール対１３、１５を構成する合計４個の各ロールは、デッキプレート１の下面で二等辺三角形のリブ３の頂部付近３ａを噛み込んで挟圧できるように、逆等脚台形（図示しない）の断面形状を有する。
第１ロール対１３のうち一方のロールである雄回転工具１３ａには、外周に等間隔の４ヶ所に取付凹部１７が形成され、切込動作を行うための切込刃１９が、嵌合されている。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、この切込刃１９は、雄回転工具１３ａの回転の軸（図中、上下方向の軸）を含む断面で、直角三角形の断面形状を有する凸部分２１が、回転軸方向（図中、上下方向）に対となって対象に配置される。これにより、全体が略Ｖ字状になる。そして、各凸部分２１の直角三角形の斜辺にクサビ状突起２３を有し、切込部７に食い込み安くなり、切込部７を押し伸ばす力を大きくできる。また、切込刃１９は、一対の凸部分２１と、両凸部分２１の間の中央平面部分２５とに、３つに分割され、各部分２１、２５は合計三枚の分割ピースとなり、図示しないボルトなどで一体的に、取付凹部１７に嵌合した状態で、締結される。
【００１５】
第１ロール対１３のうち他方のロールである雌回転工具１３ｂには、外周に溝刃２７が形成されている。図１（ａ）に示すように、この溝刃２７は、切込刃１９の断面に対応する断面形状を有する。すなわち、雌回転工具１３ｂの回転の軸（図中、上下方向の軸）を含む断面で、直角三角形の断面形状の空間２９を有する溝部分３１が、回転軸方向（図中、上下方向）に対となって対象に、二条の溝として配置される。
【００１６】
これにより、全体が略Ｖ字状の空間を有することになる。そして、溝刃２７は、一対の溝部分３１と、両溝部分３１の間の中央平面部分３３とに、３つに分割され、各部分３１、３３は合計三枚のリング状ピースとなり、図示しないボルトなどで一体的に、雌回転工具の外周に、締結される。
【００１７】
第２回転工具対である第２ロール対１５は、第１ロール対１３が有するような刃１９、２７を有さず、単に圧接を行うように、外周は平坦な形状になっている。
（作用）
図４に示すように、デッキプレート１はリブ３の長手方向に移動され、各リブ３は順に第１ロール対１３と第２ロール対１５に噛み込まれる。このとき各ロール対１３、１５は、図２に示すように、二等辺三角形のリブ３の頂部付近３ａを噛み込んで挟圧する。
【００１８】
まず、第１ロール１３の剪断用の切込刃１９と溝刃２７は、略Ｖ字状に設けられているので、図５に示すように、挟圧により２条の互いに平行な切込線３５が形成される（図５（ｂ））。これら切込線３５の間の切込部７は、切込刃１９のクサビ状突起２３が食い込んで、切り込み動作の初期において溝刃１９の空間２９内へ、自由に押し伸ばされる。この押し伸ばしは、この切込部７の肉厚部分の塑性変形のみならず、切込部７を構成する２枚の金属板５、５が互いにずれることでも、切込部７の見かけ上の押し伸ばしが行われる。押し伸ばされた切込部７は、溝刃２７の溝部分３１の斜辺に沿って斜めの状態に変形し、切込部７の跡部分である切込線３５に対し斜めの状態、すなわちクロスした状態となる（図１（ａ））。
【００１９】
次に、第２ロール１５により、切込部７は切込線３５にクロスした状態で挟圧されるが、切込部７は押し伸ばされ実際の幅は既に広がっているので（図１（ａ））、この挟圧によって切込部７は切込線３５の外側（図１（ｂ）の上下側）まで拡幅される。そして、切込部７の両端部分（図１（ｂ）の上下部分）と切込線３５の外側部分が重ね合わされた状態で圧接される（図１（ｂ））。
【００２０】
（効果）
以上の実施形態によれば、第２ロール対１５の挟圧で拡幅を行う作業の際に、従来（図６）のように突出部６１を切込窓６３に挿入する必要はなく、切込部７と切込窓を全体的に挟圧すればよく、よって第１ロール１３と第２ロール１５の正確な同調は不要となり、接合部の不良を無くすことが可能になる。
【００２１】
また、第２ロール１５の挟圧で拡幅を行う作業の際に、切込部７の両端部分と切込線３５の外側部分を重ね合わせて圧接することになり、従来のような切込部５５と切込窓６３側との間に板厚方向の隙間６５が不要になる。したがって、金属板５、５のしっかりした圧接状態での接合が可能になる。よって、接合強度が高くなる。
【００２２】
この圧接状態により、デッキプレート１を建設床材に使用しコンクリートを打設した際に、切込部７付近に隙間が生じず、この隙間からコンクリートが漏れることを防止できる。
さらに、切込部７の押し伸ばしは、切込部７が塑性変形を起こして生じるのみならず、切込部７を構成する２枚の金属板５、５が互いにずれることによっても生じるので、小さな力でも大きな押し伸ばし効果がある。したがって装置を大型化する必要がない。
【００２３】
また、第１回転工具対である第１ロール対１３の雌回転具１３ｂの溝刃２７は、雌回転工具１３ｂの全周に溝として形成されるので、この全周のどこへ切込刃１９が合っても構わない。したがって、雌回転工具１３ｂの溝刃２７と雄回転工具１３ａの切込刃１９との同調は不要であり、仮に雌回転具１３ｂと雄回転具１３ａとのスリップなどがあっても、装置の運転を停止して調整をするなどのことは不要である。
【００２４】
また、切込刃１９に形成されたクサビ状突起２３により、金属板５の切込部７はしっかりと食い込まれ、大きな力で斜めに押し伸ばされ、したがって、大きな拡幅が可能になり、よりしっかりした接合が行われる。
また、切込刃１９が金属板５を介して溝刃２７に侵入し、金属板５に切込線３５を形成する初期に、金属板５は溝刃２７の直角三角形の空間２９の中へ自由に押し伸ばされる。つまり、従来のように刃物側面による拘束がない。したがって、押し伸ばしが十分に行われる。
【００２５】
また、切込刃１９と溝刃２７は、３つに分割されているので、分割された部分２１、２５、３１、３３の一部を取り替えることで、切込部７を押し伸ばす量を変更でき、よって、切込部７の端部分と切込線３５の外側部分を重ね合わせる重ね代の寸法を変更することが、容易に可能になる。
【００２６】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、切込線３５は２条形成されるものであったが、他の実施形態においては、一条でも、あるいは３条以上でもよい。すなわち、切込刃１９は凸部分２１を二つ有するものであったが、一つでも、あるいは三つ以上でも構わない。この切込刃１９の凸部分２１の数に合わせて、溝刃２７も形状が設定される。
【００２７】
また、以上の実施形態においては、切込刃１９は、雄回転工具１３ａの円周上の４ヶ所設けられるものであったが、他の実施形態においては、１ヶ所、２ヶ所、３ヶ所、あるいは５ヶ所以上でもよい。
また、以上の実施形態においては、接合される金属板５は２枚であったが、他の実施形態においては、３枚以上であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、第１、２、または３の発明によれば、第２回転工具による挟圧で拡幅を行う作業の際に、従来のように突出部を切込窓に挿入する必要はなく、全体的な挟圧でよく、よって第１回転工具と第２回転工具の正確な同調は不要となり、接合部の不良を無くすことが可能になる。
【００２９】
また、第１回転工具で既に切込部は斜めに押し伸ばされた状態になっており、第２回転工具での挟圧で拡幅を行う作業の際には、切込部の端部分と切込線の外側部分を重ね合わせて圧接することになり、切込部と切込窓側との間に板厚方向の隙間が不要になり、よって金属板のしっかりした圧接状態での接合が可能になる。
【００３０】
第２、または３の発明によれば、第１回転工具対の雌回転具の溝刃は、雌回転工具の全周に溝として形成されるので、雄回転工具の切込刃との同調が不要であり、雌回転具と雄回転具とのスリップなどがあっても、装置の運転を停止して調整をすることは不要である。
【００３１】
また、クサビ状突起により、切込部を斜めに押し伸ばす力を大きくでき、したがって、大きな拡幅を可能にし、よりしっかりした接合が可能になる。
また、切込刃が溝刃に侵入して金属板に切込線を形成する初期に、金属板は溝刃の直角三角形の空間の中へ自由に押し伸ばされ、従来のように刃物側面による拘束がないので、押し伸ばしが十分に行われる。
【００３２】
第３の発明によれば、３つの分割された部分の一部を取り替えることで、切込部を斜めに押し伸ばす量を変更し、よって、切込部の端部分と切込線の外側部分を重ね合わせる重ね代の寸法を変更することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、この発明の一実施形態の要部の切込動作を示す拡大断面図
（ｂ）は、（ａ）の後の接合動作を示す拡大断面図である。
【図２】図１の各動作を行う回転工具からなる装置の平面図である。
【図３】（ａ）は、この発明の一実施形態の装置によって接合加工されるワークの全体斜視図
（ｂ）は、（ａ）の要部を示す拡大断面図である。
【図４】図２の装置の全体を示す平面図である。
【図５】図３のワークに接合加工を施した状態を示すもので
（ａ）は全体斜視図
（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図６】従来例を示すもので、図１（ｂ）に対応する図である。
【符号の説明】
１ デッキプレート ３ リブ
５ 金属板 ７ 切込部
９ 水抜き孔 １１ エンボス
１３ 第１ロール対 １５ 第２ロール対
１７ 取付凹部

Claims (2)

1. 複数枚の金属板を重ね合わせた状態で挟圧する第１回転工具対と、第１回転工具対のうち一方の雄回転工具の外周に設けられた切込刃と、前記第１回転工具対のうち他方の雌回転工具の外周に設けられ前記切込刃に対応する溝刃と、前記切込刃と前記溝刃とによって形成された切込線の付近の切込部が、前記切込動作により斜めに押し伸ばされた状態で、前記複数枚の金属板を挟圧することにより、前記切込部を押圧し切込線の外側まで拡幅し、前記切込部の端部分と切込線の外側部分を重ね合わせて圧接する第２回転工具対と、を備えた金属板の機械的接合装置であって、
   前記切込刃は、前記雄回転工具の回転の軸を含む断面で、直角三角形の断面形状を有する凸部分が、前記回転軸方向に対となって対象に配置され、これにより全体が略Ｖ字状になり、各凸部分の前記直角三角形の斜辺にクサビ状突起を有し、前記溝刃は、前記切込刃の断面に対応する断面形状を有し、前記雌回転工具の全周に二条の溝として形成されたことを特徴とする金属板の機械的接合装置。
2. 前記切込刃は、前記一対の凸部分と、両部分の間の中央平面部分とに、３つに分割可能であり、前記溝刃は、前記二条の溝の部分と、両部分の間の中央平面部分とに、３つに分割可能であることを特徴とする請求項１に記載の金属板の機械的接合装置。

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