JP4365465B2 - 金属板加工部材の接合方法及び接合装置 - Google Patents
金属板加工部材の接合方法及び接合装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属板加工部材の接合方法及び接合装置に関し、特に突合せ接合において、一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加工部材を切り起こしかしめ接合するために好適な金属板加工部材の接合方法及び接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に示されるように、一方の金属板加工部材５１の平面に他方の金属板加工部材５２を垂直に突き合わせて接合する場合、通常ア−ク溶接、アプセット溶接又はフラッシュ溶接等で接合５３している。
しかし、ア−ク溶接等による接合は熟練と工数を要し、時には接合部に熱歪や未溶接部を残したりするおそれがあり、接合強度のバラツキの大きいものである。
【０００３】
この突合せ接合に替え、重ね接合で接合するには、図１７に示すように、（１）一方部材６１の接合端部をＬ形に曲げ加工し、（２）この曲げ加工部材６１と他方の部材６２とを接合ステ−ションに搬入し、（３）両部材を位置合わせして（組み合わせて）かしめ接合６３またはリベット接合或いはスポット溶接する方法が採られることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この接合方法では、曲げ加工のための装置の動作機構が複雑になる、両部材相互の位置合わせが容易ではない、曲げ加工部材の接合ステ−ションへの搬入時に設備・治具との干渉が生じ易く自動化が難しい、工数が多い等の不具合がある。
【０００５】
これらの接合作業の自動化、標準化を目的に、本発明者らは、先に、特願平１０−３４４２６７号において、一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加工部材を垂直に、簡易な設備・治具でスム−ズに優れた寸法精度で接合することを可能にする接合方法を提案した。
【０００６】
本発明は、互いに突合せ接合される金属板加工部材の接合位置に折り曲げられて重ね合わされた一方の部材の引起し接合片にスプリングバック力が発生しないように構成された金属板加工部材の接合方法及び接合装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の金属板加工部材の接合方法は、互いに接合される金属板加工部材の一方に予め切り起こし接合片を起こすためのスリットを入れておき、両部材相互を位置合わせした状態で前記一方の部材の接合片を起こして両部材の被接合部を重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ両部材の被接合部を接合する金属板加工部材の接合方法において、互いに接合される金属板加工部材の一方が四角筒型であり、他方が前記四角筒型一端に垂直面で接合される部位を有する部材であり、この他方部材に前記筒型の金属板加工部材の内面内に納められる寸法の対向する二個の切り起こし接合片を起こすためのスリットを予め入れておき、両部材相互を位置合わせした状態で前記他方部材の二個の接合片を前記一方部材の筒型内に向け起こして筒型内面に重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ切り起こされた部材の二個の接合片が前記一方の部材の内面の二つの被接合部にそれぞれ平行して平坦化されるように前記二個の接合片と前記二つの被接合部とを内側及び外側から同時に挟圧すると共に、両者を外側からかしめ接合することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明の金属板加工部材の接合装置は、請求項１に記載の金属板加工部材の接合方法に使用する接合装置であって、前記二個の接合片が重ね合わされる接合位置を接合両面から固定する昇降式ワーククランプ手段、一方部材の四角筒型内の軸線方向に前後進自在の他方部材の垂直面部位の前記二個の接合片の切り起こし手段、前記二個の接合片が重ね合わされた接合位置において一方部材の四角筒型内当接面に平行して前記二個の接合片が平坦化するように挟圧するための加圧手段及び接合位置において両部材を接合するためのかしめ手段から構成されており、前記二個の接合片が重ね合わされた接合位置において一方部材の四角筒型内当接面に平行して前記二個の接合片が平坦化するように挟圧するための加圧手段及び接合位置において両部材を接合するためのかしめ手段が、他方部材の垂直面部位の二個の接合片を起こしつつ一方部材の四角筒型内壁に押圧しながら挿入されるコアにかしめ接合用ダイスが取り付けられ、これと対置される前記昇降式ワーククランプ装置に、直接もしくはこれと連動する押圧装置に設けられた前記かしめ用ダイスに対するかしめ用パンチ及び前記コア表面に対する切り起こされた前記二個の接合片がそれぞれ平坦化するように挟圧する加圧子が取り付けられたプレス兼かしめガンであることを特徴とする構成である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の参考例及び実施の形態について説明する。
【００１３】
（参考例）
図１の（イ）乃至図１の（ニ）は、本発明の金属板加工部材の接合方法の一参考例につき、前段の被接合両部材相互を位置合わせした状態で一方の部材の接合片を切り起こし、重ね合わせる工程の流れを順を追って示す斜視図である。
【００１４】
図１において、１は位置決め治具を示し、位置決めスロット１１を備えている。２はかしめ接合装置を示し、一端に上記スロット１１に入出されるコア部２１を有するフレーム２２の他端に昇降式のかしめ用パンチ２３が取り付けられ、これと対向するコア部２１内側の位置にかしめ用ダイス（かしめ用ダイスは本図には現れていない）を取り付け、コア部２１を前記スロット１１に入出され得るようにフレーム２２がコア部２１の先端部付近に印した矢印方向に前進・後退移動させるための駆動部（図示せず）を設けてある。
【００１５】
３は一方の金属板加工部材であり、上記スロット１１の内幅に等幅の切り起こし接合片を作製するためのスリットｓが予め入れてある。４は他方の金属加工部材であり、上記スロット１１の内幅に等しい幅としてある。
【００１６】
上記両金属板加工部材を接合するに際し、先ず、図１の（ロ）に示すように一方の部材３を位置決め治具１の背面に当接すると共にスロット１１にスリットｓを幅方向の両側及び下端において位置決めし、他方の部材４の先端をスロット１１に位置決めする。これらの両部材３、４の個々の位置決めにより、両部材相互が位置合わせされる。
【００１７】
この位置合わせ状態を保持しつつ、かしめ接合装置２を矢印方向に前進移動させ、図１の（ハ）に示すようにコア部２１を位置決め治具のスロット１１に挿入し接合片３１を前側に曲げて他方部材４に重ねられる。
【００１８】
他方の部材４の先端部に重ね合わせされた一方の部材３の接合片３１は、図２に示すように、その根元部３１１から湾曲して折り曲げられるものであるので、該部３１１においてスプリングバック力が発生し、接合片３１を矢印の方向に移動して重ね合わせを緩めるおそれがあり、重合部が緩んだ状態でかしめ接合を行うと十分な接合強度が得られないため、上記切り起こされた接合片３１、就中その折り曲げられた根元部３１１が他方の部材４の先端部の端面及びこれに連なる壁面に沿ってこれに密着して折り曲げられ、接合片３１が両部材の被接合部に平行して平坦化されるように両部材の被接合部をその両面から挟圧される。
上記折り曲げられた根元部３１１が湾曲して浮き上がり、切り起こされた接合片３１に生じるスプリングバック力を消滅させるための挟圧手段は、図１の（ニ）に示されるように、かしめ接合装置２に油圧シリンダー等の加圧手段２１１を付設し、切り起こされた接合片３１が重ね合わされた他方の部材４の裏面より当設される加圧治具２１２を用いて、上記両者間に強い加圧を負荷することにより、上記のように平坦化されてもよい。
【００１９】
上記両部材の被接合部を挟圧する手段は、特に限定されるものではなく、上記の他、例えば、上記かしめ接合装置２のコア部２１の入出方向の反対面から入出するプレス装置を用い、両部材３及び４の上記被接合部を強く挟圧し、接合片３１の折り曲げられた根元部３１１が他方の部材４の先端部の端面及びこれに連なる壁面に沿ってこれに密着するように挟圧し、接合片３１が両部材の被接合部に平行して平坦化されるものであってもよい。
【００２０】
両部材３及び４の上記被接合部が挟圧され、接合片３１が両部材の被接合部に平行して平坦化された後、かしめ用パンチ２３を上昇させ重ね部がかしめ接合される。
このかしめ接合後、かしめ接合装置２を後退移動させ、接合した部材を位置決め治具１から脱出させて本発明による接合を完了する。
【００２１】
図３は、上記かしめ接合時の状態を示し（図３において、２３はかしめ用パンチ２３、２４はかしめ用ダイス）、図３の（イ）は、かしめ用パンチ２３が上記重ね部に向かって上昇して行く過程を示し、図３の（ロ）は、深絞り過程を示し、図３の（ハ）は、かしめ用ダイス２４のアンダーカット部において両部材３及び４がかしめられる過程を示し、図３の（ニ）は、かしめ用パンチ２３が下降してかしめ接合された状態を示している。
【００２２】
この場合、かしめ用ダイスに図４の（イ）及び図４の（ロ）に示すように、Ｃ型高剛性リング２４１で胴締めした割りダイス２４を用いてもよく、この場合かしめ加圧力を低減することができる。
【００２３】
本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法によれば、予めスリットを入れた一定幅部分のスリット下端位置を根元とする曲げにより接合片を作製しているので、溶接法による突合せ接合のように溶接歪み等がなく、接合片の長さ寸法精度を高精度にできる。又、両部材のかしめ接合時、接合片の位置決め治具のスロットへの嵌合によって、かしめ接合に対し部材を安定に固定できる。従って、接合部の寸法精度や接合強度が高いレベルで得られる。
【００２４】
本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法においては、接合片の曲げ形成前に両部材相互の位置合わせを行っているので、曲げ加工を施した接合片を他方の部材端部に位置合わせを行う従来法に較べ、曲げ片の干渉無く位置合わせができるので位置合わせが容易であるばかりか位置合わせ精度が著しく向上する。又、両部材相互の位置合わせを行った状態（組み合わせた状態）で接合片を起こしているから、接合片を形成した後での両部材の組合せが不要であり、両部材の組合せと接合を場所を変えずに実施でき、組み合わせのための部材移動に伴う曲げ形成接合片の設備・治具への干渉を排除し得、動作の円滑化を図ることができ、生産性を高めることができる。
【００２５】
更に、本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法においては、重ね合わされた両部材の被接合部を、接合片の折り曲げられた根元部が他方の部材の先端部の端面及びこれに連なる内壁面に沿ってこれに密着するように挟圧し、接合片が両部材の被接合部に平行して平坦化されるものであるので、該部においてスプリングバック力が発生し、接合片を元の位置に戻ろうとして重ね合わせを緩めるおそれもなく、常に安定して高いレベルの接合部の寸法精度と高い接合強度を発現し得るものである。
【００２６】
本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法は、上述のように各部材の位置決め治具に対する位置合わせ→かしめ接合装置前進による接合部折り曲げ→プレス装置の作動による被接合部の挟圧→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接合装置を後退移動させての接合部材の取出しという、一連の単純な工程によって実施できるものであるので、工程の自動化が容易である。
【００２７】
本発明の金属板加工部材の接合方法における、被接合金属板加工部材は、金属板を加工して作製された部材であって、切り起こして接合片を作製できる板状部分を有するものであれば、特にその形状は限定されるものではなく、例えば、枚葉の金属板であってもよく、リップ付きＣ型鋼材や角パイプ等であってもよい。
（実施例）
以下に、本発明の金属板加工部材の接合方法として、平板状の金属板以外の金属板加工部材同士を接合する一実施例を示す。
【００２８】
図５は、本発明の金属板加工部材の接合方法により接合された部材の斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図を示すが、一方の金属板加工部材３は、図７に斜視図で示すハット型鋼であり、他方の金属板加工部材４は四角筒であって、ハット型鋼３のウエブ面にＨ型に切り込みｓを入れて接合片３１を二個切り起こし、これらの接合片３１を、図６に示すように四角筒４の端部内の対向内面に重ね、各重ね部をかしめ接合している。
【００２９】
本発明の金属板加工部材の接合方法及び接合装置を、上記ハット型鋼及び二本の四角筒からなる金属板加工部材が、図５に示される部材のように接合される実施の態様を以下に順を追って説明する。
図８及び図９に本発明の金属板加工部材の接合装置の作動状況を、本発明の金属板加工部材の接合方法の二つの主要工程について示している。
【００３０】
（１）先ず、ハット型鋼のウエブ面に接合片３１を形成するためのＨ型に切り込みｓを入れ、二本の四角筒４の各々の端面に上記Ｈ型の切り込みｓ面が当接するように突き合わせ、上記接合片３１が切り起こされて四角筒の筒内面の対向する二面に重ね合わされるように、図８の左端上部に描かれているワーククランプ装置１０と対向して設けられた一方の固定ワーククランプ面に位置決めされる。
【００３１】
（２）上記位置決めされた上記金属板加工部材からなる被接合部材（ワーク）は、可動側のワーククランプ装置１０を油圧シリンダー等によって下降させ、四角筒４の外側からクランプされ、固定される。
上述のようにワーククランプ装置１０によって外側からクランプされたワークを、図１０にその上方に見える可動側のワーククランプ装置１０と共に取り出して拡大斜視図で示す。
位置決め工程におけるワーククランプ圧力は、金属板加工部材の種類、サイズ等によって定められるものであって特に限定されるものではないが、好ましくはワークが大きく変形しない程度の圧力〔例えば、四角筒が４０Ｗ×５０Ｈ×０．５ｔの市販の一般構造用圧延鋼材（溶融亜鉛めっき品）からなる角パイプである場合、約５００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度である〕である。またワーククランプの下死点を調整し、ワークが座屈・変形しないようにしている。
【００３２】
（３）このようにワーククランプ装置１０によって位置決めされたワークは、図９に示されるように、ハット型鋼３のウエブ面にＨ型に切り込みｓを入れられた部分を両側に押し拡げ、これを貫通して四角筒４の軸線に沿って筒内に挿入されるかしめ接合装置２のコア部２１によって、図６に示されるように四角筒４の筒内面の対向する二面に切り起こされた接合片３１が重ね合わされる。
上記接合片３１の切り起こし時に、四角筒４はワーククランプ装置１０によって外側からクランプされ、固定されているので、接合片３１の切り起こし部分、就中その根元部分３１１が盛り上がって部材３が破損する等の好ましくない変形は抑制される。
【００３３】
上記コア部２１の挿入による接合片３１の曲げ加工においては、図１１に示すようにコア先端を先細りテーパ面として接合片３１、３１の前進押し付け箇所を接合片先端に集中することが曲げ加工上有利である（接合片先端以外の接触箇所を少なくすることによってトータル曲げモーメントΣｆｈを最大にする。但し、ｆは押付け力、ｈは、接合片の根元から接触箇所までの長さ）。
又、コア先端を先細りテーパ面とする代わりに、図１２に示すようにアール面とすることによって、コア先端と接合片との漸次的接触や接触抵抗の軽減により接合片表面の傷付きを防止する上でも有効である。
【００３４】
（４）上記コアが接合片３１を十分に切り起こした時点で、ワーククランプ装置１０とコア部２１の間にクランプされているワークに、上記ワーククランプ圧力を超える圧力（例えば、前記する四角筒が４０Ｗ×５０Ｈ×０．５ｔの市販の一般構造用圧延鋼材（溶融亜鉛めっき品）製角パイプである場合、約２６０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度である）が負荷され、接合片３１の切り起こし部の根元部分３１１が他方の被接合部材４の端面及びこれに直交して連なる壁面に沿ってこれに密着するように挟圧され、接合片３１の総てが、四角筒の筒内面の対向する二面に平行して平坦化される。
上記接合片３２の平坦化の強い加圧によって、図１３に示されるように、接合片３２の切り起こし部分が元（内側）に戻ろうとする所謂スプリングバック力によって次工程のかしめ接合後にかしめ部を剥離しようとする力が生じることを防止する。
【００３５】
一方、かしめ接合装置２においては、図８に示すように昇降式のかしめ用パンチ２３を上側及び下側に取り付けたフレーム２２に、これら上下のかしめ用パンチ２３、２３間中央を水平方向に延びるコア２１を支持させ、フレーム２２がガイドレール２５上を油圧シリンダー２５１により前進・後退移動可能に搭載されており、コア２１に上記各かしめ用パンチ２３、２３に対する各かしめ用ダイス２４、２４が各々対向する位置に取り付けられている。
【００３６】
図８の符号１０で示すワーククランプ装置においては、ワークをクランプする昇降式押え板１２にかしめ用パンチ２３挿入孔１３がこれを貫通して穿設されており、押え板１２の支持体１４は、上記かしめ用パンチ２３、かしめ用パンチ昇降装置２４５及びこれらを支持したフレーム２２先端部を干渉させることなくスムーズに入出させ得るように支脚構造としてある。
【００３７】
上述のように他方の被接合部材である角パイプの軸線に沿ってコアが挿入され、一方の被接合部材であるハット型鋼のウエブ面に設けられた接合片３２が角パイプの端部の対向する二面に密着して重ねられ、所定位置に到達したとき、図８に示されるようにコア２１に取り付けられたかしめ用ダイス２４及びフレーム２２に取り付けられているかしめ用パンチ２３は、いずれもワーククランプ装置１０によってクランプされた上記重ね合わされた被接合部材上に移動されており、かしめ用パンチ２３、ワーク押え板１２のかしめ用パンチ挿入孔１３及びかしめ用ダイス２４は一直線上に揃えられる。
【００３８】
（５）かしめ接合装置のフレーム２２中央部に埋め込まれたかしめ用ダイス２４が上昇する。
図１４は、かしめ用ダイス２４、２４の上下可動機構も示し、かしめ用ダイス２４をコア部２１のダイス挿入孔２４１に納めると共にかしめ用ダイスベース２４２にバネ２４３を装着し、楔式ロッド２４４を昇降装置２４５（油圧シリンダー、水圧シリンダー、空気圧シリンダー等）によって矢印方向移動させることによりかしめ用ダイス２４、２４をバネ２４３の圧縮反力のもとで同時に上下移動させるようにしてある。
【００３９】
（６）フレーム２２の上下に取り付けられたかしめ用パンチ２３、２３をかしめ用シリンダー２６によって上下同時にかしめ用ダイス２４、２４に向かって押圧し、部材３の接合片３１と角パイプ４の端部筒壁とをかしめ用ダイス２４、２４内に押し込んでかしめる。この被接合部材３及び４内面にかしめ絞り代に応じた突子が出現するので、コア２１の後退移動時に上記突子を逃がすための溝２４６が設けられている。
かしめ手段及びその機作については、特に限定されるものではないが、例えば、先に図３（イ）〜図３（ニ）及び図４（イ）及び図４（ロ）に示した手段及びその機作が挙げられる。
【００４０】
（７）かしめ用ガンによって上下同時にかしめ用パンチ２３、２３をかしめられた部材から引き離す。
（８）楔式ロッド２４４を元に戻してかしめ用ダイス２４、２４をフレーム中央部に戻す。
（９）かしめ接合装置２を四角筒４の筒内面から引き出す。
上記かしめ接合後は、図１４に示すようにかしめ用ダイス２４をバネ２４３の圧縮反力でかしめ箇所から離脱させるように、楔式ロッド２４４の操作により、かしめ用ダイス２４、２４を下り移動させると共にかしめ用パンチ２３、２３をかしめパンチ昇降装置の作動によりかしめ箇所から離脱させ、かしめ接合装置２の後退移動によりコア２１を四角筒４の筒内面から引き出す。
上記かしめ接合装置２の前進・後退移動は、サーボモータや手動によって行うこともできる。
（10）ワーククランプ圧を解除して部材を取り出し、かしめ接合を完了する。
【００４１】
本発明の金属板加工部材の接合方法によれば、上記実施例に示されるように、上下に二つのかしめ用パンチを取り付け、コアに上記二つのかしめ用パンチに対応する二つのかしめ用ダイスを取り付け、コアに上下双方から反対方向の実質的に等しい荷重を同時に作用させているから（かしめ接合の場合の荷重は数トン、後述の抵抗溶接の場合の荷重は数百ｋｇｆ）、コアに曲げモーメントが作用することがなく、コアのフレームへの支持構造を簡易化できる。
【００４３】
上記接合片の角パイプ端部内面への接合に際し、上記かしめ用パンチ及びかしめ用ダイスに替えて、溶接用電極を取り付け（溶接用電極をコアに、コア表面と電極表面とを面一にして埋め込み、コアに通電回路を内蔵させる。コア側電極は固定式とし、上下可動とする必要はない）、上記かしめ接合法に替え抵抗溶接法が使用されることも可能である。
【００４４】
本発明の金属板加工部材の接合方法によれば、図１乃至図４に示した参考例において既述した金属板加工部材の接合方法の利点の外、（ａ）ハット型鋼等の一方の金属板加工部材のウエブ面の切り起こし接合片を四角筒型部材の端部内に嵌合させることにより接合強度を増大できる、（ｂ）かしめ接合装置のコアに曲げモーメントが作用しないので、コアのフレームへの支持構造が簡易化でき、コアの低剛性化による軽量化を図ることができる、（ｃ）各種用途に用いられる格子材をかしめ接合により製作でき、溶接接合での焼き鈍しに起因する易腐食性化、熱ひずみ、強度低下、部材表面のめっき層剥離や蒸発等のマイナス要素を回避できる、（ｄ）コアの先端部にテーパ又はアールを付すことにより、切り起こし接合片の曲げ加工を効率的に実施でき、接合片表面の損傷をも防止することができる上、かしめ接合装置の前進・後退機構を小型化できる、等の利点がある。
【００４５】
特に、本発明の金属板加工部材の接合方法によれば、図１乃至図４に示した参考例におけると同様に、重ね合わされた両部材の被接合部を、接合片の折り曲げられた根元部が他方の部材の先端部の端面及びこれに連なる内壁面に沿ってこれに密着するように挟圧し、接合片が両部材の被接合部に平行して平坦化されるものであるので、該部においてスプリングバック力が発生し、接合片が元の位置に戻ろうとして重ね合わせを緩めるおそれもなく、常に安定して高いレベルの接合部の寸法精度と高い接合強度を発現し得るものである。
【００４６】
更に、本発明の金属板加工部材の接合方法は、上述のように各部材の位置決め治具に対する位置合わせ→かしめ装置コア部による部材接合部の折り曲げ→プレス装置の作動による被接合部の挟圧→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接合装置を後退移動させての接合部材の取出しという、一連の単純な工程によって実施できるものであるので、工程の自動化が容易である。
【００４７】
図５乃至図１５に示された実施例における金属板加工部材と接合条件は以下に示す通りである。
【００４８】
（金属板加工部材）
角パイプ（一般構造用圧延鋼材、溶融亜鉛めっき品）寸法：幅５０ｍｍ×高さ４０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ
ハット型鋼（溶融亜鉛めっき品）寸法：高さ５０ｍｍ×幅４０ｍｍ×ハット幅１２．５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍ
ハット型鋼は、図６に示されるように、長さ１９ｍｍ×幅４６ｍｍの接合片二個が上記角パイプの端面開口部の対向する二面に密着して挿入されるようにウエブ面にＨ型スリットが幅２ｍｍで設けられた。
【００４９】
（接合条件）
ワーククランプのクランプ圧力：５０ｋｇｆ／ｃｍ2
接合片の切り起こし部挿入力：２０００ｋｇｆ
接合片の切り起こし部挿入ストローク：２００ｍｍ（角パイプ内に平面部分からなる切り起こし部分が６０ｍｍ挿入された。）
接合片の平坦化のためのワーククランプのクランプ圧力：２６０ｋｇｆ／ｃｍ2
かしめ用ダイス径及び深さ：６ｍｍφ×０．８ｍｍ
かしめ用パンチ径及び突き量：４ｍｍφ×１．８ｍｍ
かしめ用パンチ加圧力：３０００ｋｇｆ
【００５０】
接合作業は極めてスム−ズであり、接合外観も良好であった。
上記金属板加工部材と接合条件によってかしめ接合された建築用パネルの接合部のかしめ１点当たりの強度は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６及び同Ｚ ３１３７に準拠して測定した引張剪断強度は、１１２ｋｇ、剥離強度は、５２ｋｇｆと極めて高い接合強度を示した。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加工部材を垂直に、かしめ接合により接合できる。
特に、接合部における垂直に折り曲げられた接合片、就中その根元部の平坦化によって、スプリングバック力が除去され、接合部の高い寸法精度と高い接合強度を発現し得るものである。
【００５２】
又、両部材相互を位置合わせし、その位置合わせ状態を保持しつつ一方の部材の切り起こし接合片を起こして他方部材の接合面部位に重ね、その重ね箇所を接合しているから、一方の部材の切り起こし接合片を起こしたのちに両部材を接合する場合に較べ位置合わせが簡単である。又、切り起こし接合片をスリット下端位置での曲げにより形成しているから、その曲げ箇所を一定の位置に固定できて切り起こし接合片をばらつき無く形成できる。更に各部材の位置合わせ→かしめ接合装置の前進移動による一方部材のスリット間部分の押し曲げ→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接合装置を後退移動させての接合部材の取り出しという、一連の単純な工程により実施できるから自動化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属板加工部材の接合方法の一参考例を実施するための接合装置の作動状況を工程の順を追って示す斜視図である（イ）〜（ニ）。
【図２】図１の接合装置のコア部によって切り起こされる接合片に生じるスプリングバック力の説明図である。
【図３】図１の接合装置におけるかしめ用パンチ及びかしめ用ガンのかしめ接合の過程を示す一部切欠正面面である（イ）〜（ニ）。
【図４】図１の接合装置におけるかしめ用パンチ及びかしめ用ガンの他の例及びそのかしめ接合の過程を示す一部切欠正面面である（イ）〜（ロ）。
【図５】本発明の金属板加工部材の接合方法で接合した接合部材の一実施例を示す一部切欠斜視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】図５及び図６の加工部材の接合部材に用いられたハット型鋼からなる金属板加工部材を示す斜視図であり、予め接合片切り起こしのためのＨ型スリットが設けられている。
【図８】本発明の金属板加工部材の接合方法の一実施例（図５の接合部材の接合方法）を実施するための接合装置の作動の一状態を示す正面図である。
【図９】図８の接合装置の作動の他の状態を示す正面図である。
【図１０】図８又は図９の接合装置のワーククランプ装置が被接合部材をクランプした状態を取り出して示す一部切欠斜視図である。
【図１１】図８又は図９の接合装置のコア部先端の構造の一例とこれによって接合片が切り起こされる金属板加工部材との接触位置関係を示す一部切欠正面図である。
【図１２】図１１の接合装置のコア部先端の構造の他の例とこれによって接合片が切り起こされる金属板加工部材との接触位置関係を示す一部切欠正面図である。
【図１３】図８又は図９の接合装置のコア部によって切り起こされる接合片に生じるスプリングバック力の説明図である。
【図１４】図８又は図９の接合装置のコア部に設けられたかしめ用ダイスの上下可動機構を示す一部切欠正面図である。
【図１５】図８又は図９の接合装置のコア部表面に設けられたかしめ突子逃がし用溝を示す一部切欠斜視図である。
【図１６】アーク溶接等の溶接接合方法（従来法）によって接合された直交突合せ接合部材を示す斜視図である。
【図１７】一方の金属板加工部材にＬ字状に曲げ加工を施した上、他方の金属板加工部材にかしめ接合等適宜方法（従来法）によって直交して接合された接合部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 位置決め治具
１１ 置決めスロット
１０ ワーククランプ装置
１２ 押え板
１３ かしめ用パンチ挿入孔
１４ 支持体（支脚）
２ かしめ接合装置
２１ コア部
２１１ 加圧手段
２１２ 加圧治具
２２ フレ−ム
２３ かしめ用パンチ
２４ かしめ用ダイス
２４１ Ｃ型高剛性リング
２４２ かしめ用ダイスベース
２４３ バネ
２４４ 楔式ロッド
２４５ 移動装置（油圧シリンダー等）
２４６ かしめ突子逃がし溝
２５ ガイドレール
２５１ 油圧シリンダー
２６ かしめ用油圧シリンダー
３、４、５１、５２、６１、６２ 金属板加工部材
３１ 接合片
３１１ 根元部
ｓ スリット
５３ アーク溶接
６３ かしめ接合
【発明の属する技術分野】
本発明は金属板加工部材の接合方法及び接合装置に関し、特に突合せ接合において、一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加工部材を切り起こしかしめ接合するために好適な金属板加工部材の接合方法及び接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に示されるように、一方の金属板加工部材５１の平面に他方の金属板加工部材５２を垂直に突き合わせて接合する場合、通常ア−ク溶接、アプセット溶接又はフラッシュ溶接等で接合５３している。
しかし、ア−ク溶接等による接合は熟練と工数を要し、時には接合部に熱歪や未溶接部を残したりするおそれがあり、接合強度のバラツキの大きいものである。
【０００３】
この突合せ接合に替え、重ね接合で接合するには、図１７に示すように、（１）一方部材６１の接合端部をＬ形に曲げ加工し、（２）この曲げ加工部材６１と他方の部材６２とを接合ステ−ションに搬入し、（３）両部材を位置合わせして（組み合わせて）かしめ接合６３またはリベット接合或いはスポット溶接する方法が採られることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この接合方法では、曲げ加工のための装置の動作機構が複雑になる、両部材相互の位置合わせが容易ではない、曲げ加工部材の接合ステ−ションへの搬入時に設備・治具との干渉が生じ易く自動化が難しい、工数が多い等の不具合がある。
【０００５】
これらの接合作業の自動化、標準化を目的に、本発明者らは、先に、特願平１０−３４４２６７号において、一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加工部材を垂直に、簡易な設備・治具でスム−ズに優れた寸法精度で接合することを可能にする接合方法を提案した。
【０００６】
本発明は、互いに突合せ接合される金属板加工部材の接合位置に折り曲げられて重ね合わされた一方の部材の引起し接合片にスプリングバック力が発生しないように構成された金属板加工部材の接合方法及び接合装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の金属板加工部材の接合方法は、互いに接合される金属板加工部材の一方に予め切り起こし接合片を起こすためのスリットを入れておき、両部材相互を位置合わせした状態で前記一方の部材の接合片を起こして両部材の被接合部を重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ両部材の被接合部を接合する金属板加工部材の接合方法において、互いに接合される金属板加工部材の一方が四角筒型であり、他方が前記四角筒型一端に垂直面で接合される部位を有する部材であり、この他方部材に前記筒型の金属板加工部材の内面内に納められる寸法の対向する二個の切り起こし接合片を起こすためのスリットを予め入れておき、両部材相互を位置合わせした状態で前記他方部材の二個の接合片を前記一方部材の筒型内に向け起こして筒型内面に重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ切り起こされた部材の二個の接合片が前記一方の部材の内面の二つの被接合部にそれぞれ平行して平坦化されるように前記二個の接合片と前記二つの被接合部とを内側及び外側から同時に挟圧すると共に、両者を外側からかしめ接合することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明の金属板加工部材の接合装置は、請求項１に記載の金属板加工部材の接合方法に使用する接合装置であって、前記二個の接合片が重ね合わされる接合位置を接合両面から固定する昇降式ワーククランプ手段、一方部材の四角筒型内の軸線方向に前後進自在の他方部材の垂直面部位の前記二個の接合片の切り起こし手段、前記二個の接合片が重ね合わされた接合位置において一方部材の四角筒型内当接面に平行して前記二個の接合片が平坦化するように挟圧するための加圧手段及び接合位置において両部材を接合するためのかしめ手段から構成されており、前記二個の接合片が重ね合わされた接合位置において一方部材の四角筒型内当接面に平行して前記二個の接合片が平坦化するように挟圧するための加圧手段及び接合位置において両部材を接合するためのかしめ手段が、他方部材の垂直面部位の二個の接合片を起こしつつ一方部材の四角筒型内壁に押圧しながら挿入されるコアにかしめ接合用ダイスが取り付けられ、これと対置される前記昇降式ワーククランプ装置に、直接もしくはこれと連動する押圧装置に設けられた前記かしめ用ダイスに対するかしめ用パンチ及び前記コア表面に対する切り起こされた前記二個の接合片がそれぞれ平坦化するように挟圧する加圧子が取り付けられたプレス兼かしめガンであることを特徴とする構成である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の参考例及び実施の形態について説明する。
【００１３】
（参考例）
図１の（イ）乃至図１の（ニ）は、本発明の金属板加工部材の接合方法の一参考例につき、前段の被接合両部材相互を位置合わせした状態で一方の部材の接合片を切り起こし、重ね合わせる工程の流れを順を追って示す斜視図である。
【００１４】
図１において、１は位置決め治具を示し、位置決めスロット１１を備えている。２はかしめ接合装置を示し、一端に上記スロット１１に入出されるコア部２１を有するフレーム２２の他端に昇降式のかしめ用パンチ２３が取り付けられ、これと対向するコア部２１内側の位置にかしめ用ダイス（かしめ用ダイスは本図には現れていない）を取り付け、コア部２１を前記スロット１１に入出され得るようにフレーム２２がコア部２１の先端部付近に印した矢印方向に前進・後退移動させるための駆動部（図示せず）を設けてある。
【００１５】
３は一方の金属板加工部材であり、上記スロット１１の内幅に等幅の切り起こし接合片を作製するためのスリットｓが予め入れてある。４は他方の金属加工部材であり、上記スロット１１の内幅に等しい幅としてある。
【００１６】
上記両金属板加工部材を接合するに際し、先ず、図１の（ロ）に示すように一方の部材３を位置決め治具１の背面に当接すると共にスロット１１にスリットｓを幅方向の両側及び下端において位置決めし、他方の部材４の先端をスロット１１に位置決めする。これらの両部材３、４の個々の位置決めにより、両部材相互が位置合わせされる。
【００１７】
この位置合わせ状態を保持しつつ、かしめ接合装置２を矢印方向に前進移動させ、図１の（ハ）に示すようにコア部２１を位置決め治具のスロット１１に挿入し接合片３１を前側に曲げて他方部材４に重ねられる。
【００１８】
他方の部材４の先端部に重ね合わせされた一方の部材３の接合片３１は、図２に示すように、その根元部３１１から湾曲して折り曲げられるものであるので、該部３１１においてスプリングバック力が発生し、接合片３１を矢印の方向に移動して重ね合わせを緩めるおそれがあり、重合部が緩んだ状態でかしめ接合を行うと十分な接合強度が得られないため、上記切り起こされた接合片３１、就中その折り曲げられた根元部３１１が他方の部材４の先端部の端面及びこれに連なる壁面に沿ってこれに密着して折り曲げられ、接合片３１が両部材の被接合部に平行して平坦化されるように両部材の被接合部をその両面から挟圧される。
上記折り曲げられた根元部３１１が湾曲して浮き上がり、切り起こされた接合片３１に生じるスプリングバック力を消滅させるための挟圧手段は、図１の（ニ）に示されるように、かしめ接合装置２に油圧シリンダー等の加圧手段２１１を付設し、切り起こされた接合片３１が重ね合わされた他方の部材４の裏面より当設される加圧治具２１２を用いて、上記両者間に強い加圧を負荷することにより、上記のように平坦化されてもよい。
【００１９】
上記両部材の被接合部を挟圧する手段は、特に限定されるものではなく、上記の他、例えば、上記かしめ接合装置２のコア部２１の入出方向の反対面から入出するプレス装置を用い、両部材３及び４の上記被接合部を強く挟圧し、接合片３１の折り曲げられた根元部３１１が他方の部材４の先端部の端面及びこれに連なる壁面に沿ってこれに密着するように挟圧し、接合片３１が両部材の被接合部に平行して平坦化されるものであってもよい。
【００２０】
両部材３及び４の上記被接合部が挟圧され、接合片３１が両部材の被接合部に平行して平坦化された後、かしめ用パンチ２３を上昇させ重ね部がかしめ接合される。
このかしめ接合後、かしめ接合装置２を後退移動させ、接合した部材を位置決め治具１から脱出させて本発明による接合を完了する。
【００２１】
図３は、上記かしめ接合時の状態を示し（図３において、２３はかしめ用パンチ２３、２４はかしめ用ダイス）、図３の（イ）は、かしめ用パンチ２３が上記重ね部に向かって上昇して行く過程を示し、図３の（ロ）は、深絞り過程を示し、図３の（ハ）は、かしめ用ダイス２４のアンダーカット部において両部材３及び４がかしめられる過程を示し、図３の（ニ）は、かしめ用パンチ２３が下降してかしめ接合された状態を示している。
【００２２】
この場合、かしめ用ダイスに図４の（イ）及び図４の（ロ）に示すように、Ｃ型高剛性リング２４１で胴締めした割りダイス２４を用いてもよく、この場合かしめ加圧力を低減することができる。
【００２３】
本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法によれば、予めスリットを入れた一定幅部分のスリット下端位置を根元とする曲げにより接合片を作製しているので、溶接法による突合せ接合のように溶接歪み等がなく、接合片の長さ寸法精度を高精度にできる。又、両部材のかしめ接合時、接合片の位置決め治具のスロットへの嵌合によって、かしめ接合に対し部材を安定に固定できる。従って、接合部の寸法精度や接合強度が高いレベルで得られる。
【００２４】
本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法においては、接合片の曲げ形成前に両部材相互の位置合わせを行っているので、曲げ加工を施した接合片を他方の部材端部に位置合わせを行う従来法に較べ、曲げ片の干渉無く位置合わせができるので位置合わせが容易であるばかりか位置合わせ精度が著しく向上する。又、両部材相互の位置合わせを行った状態（組み合わせた状態）で接合片を起こしているから、接合片を形成した後での両部材の組合せが不要であり、両部材の組合せと接合を場所を変えずに実施でき、組み合わせのための部材移動に伴う曲げ形成接合片の設備・治具への干渉を排除し得、動作の円滑化を図ることができ、生産性を高めることができる。
【００２５】
更に、本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法においては、重ね合わされた両部材の被接合部を、接合片の折り曲げられた根元部が他方の部材の先端部の端面及びこれに連なる内壁面に沿ってこれに密着するように挟圧し、接合片が両部材の被接合部に平行して平坦化されるものであるので、該部においてスプリングバック力が発生し、接合片を元の位置に戻ろうとして重ね合わせを緩めるおそれもなく、常に安定して高いレベルの接合部の寸法精度と高い接合強度を発現し得るものである。
【００２６】
本発明の上記参考例の金属板加工部材の接合方法は、上述のように各部材の位置決め治具に対する位置合わせ→かしめ接合装置前進による接合部折り曲げ→プレス装置の作動による被接合部の挟圧→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接合装置を後退移動させての接合部材の取出しという、一連の単純な工程によって実施できるものであるので、工程の自動化が容易である。
【００２７】
本発明の金属板加工部材の接合方法における、被接合金属板加工部材は、金属板を加工して作製された部材であって、切り起こして接合片を作製できる板状部分を有するものであれば、特にその形状は限定されるものではなく、例えば、枚葉の金属板であってもよく、リップ付きＣ型鋼材や角パイプ等であってもよい。
（実施例）
以下に、本発明の金属板加工部材の接合方法として、平板状の金属板以外の金属板加工部材同士を接合する一実施例を示す。
【００２８】
図５は、本発明の金属板加工部材の接合方法により接合された部材の斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図を示すが、一方の金属板加工部材３は、図７に斜視図で示すハット型鋼であり、他方の金属板加工部材４は四角筒であって、ハット型鋼３のウエブ面にＨ型に切り込みｓを入れて接合片３１を二個切り起こし、これらの接合片３１を、図６に示すように四角筒４の端部内の対向内面に重ね、各重ね部をかしめ接合している。
【００２９】
本発明の金属板加工部材の接合方法及び接合装置を、上記ハット型鋼及び二本の四角筒からなる金属板加工部材が、図５に示される部材のように接合される実施の態様を以下に順を追って説明する。
図８及び図９に本発明の金属板加工部材の接合装置の作動状況を、本発明の金属板加工部材の接合方法の二つの主要工程について示している。
【００３０】
（１）先ず、ハット型鋼のウエブ面に接合片３１を形成するためのＨ型に切り込みｓを入れ、二本の四角筒４の各々の端面に上記Ｈ型の切り込みｓ面が当接するように突き合わせ、上記接合片３１が切り起こされて四角筒の筒内面の対向する二面に重ね合わされるように、図８の左端上部に描かれているワーククランプ装置１０と対向して設けられた一方の固定ワーククランプ面に位置決めされる。
【００３１】
（２）上記位置決めされた上記金属板加工部材からなる被接合部材（ワーク）は、可動側のワーククランプ装置１０を油圧シリンダー等によって下降させ、四角筒４の外側からクランプされ、固定される。
上述のようにワーククランプ装置１０によって外側からクランプされたワークを、図１０にその上方に見える可動側のワーククランプ装置１０と共に取り出して拡大斜視図で示す。
位置決め工程におけるワーククランプ圧力は、金属板加工部材の種類、サイズ等によって定められるものであって特に限定されるものではないが、好ましくはワークが大きく変形しない程度の圧力〔例えば、四角筒が４０Ｗ×５０Ｈ×０．５ｔの市販の一般構造用圧延鋼材（溶融亜鉛めっき品）からなる角パイプである場合、約５００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度である〕である。またワーククランプの下死点を調整し、ワークが座屈・変形しないようにしている。
【００３２】
（３）このようにワーククランプ装置１０によって位置決めされたワークは、図９に示されるように、ハット型鋼３のウエブ面にＨ型に切り込みｓを入れられた部分を両側に押し拡げ、これを貫通して四角筒４の軸線に沿って筒内に挿入されるかしめ接合装置２のコア部２１によって、図６に示されるように四角筒４の筒内面の対向する二面に切り起こされた接合片３１が重ね合わされる。
上記接合片３１の切り起こし時に、四角筒４はワーククランプ装置１０によって外側からクランプされ、固定されているので、接合片３１の切り起こし部分、就中その根元部分３１１が盛り上がって部材３が破損する等の好ましくない変形は抑制される。
【００３３】
上記コア部２１の挿入による接合片３１の曲げ加工においては、図１１に示すようにコア先端を先細りテーパ面として接合片３１、３１の前進押し付け箇所を接合片先端に集中することが曲げ加工上有利である（接合片先端以外の接触箇所を少なくすることによってトータル曲げモーメントΣｆｈを最大にする。但し、ｆは押付け力、ｈは、接合片の根元から接触箇所までの長さ）。
又、コア先端を先細りテーパ面とする代わりに、図１２に示すようにアール面とすることによって、コア先端と接合片との漸次的接触や接触抵抗の軽減により接合片表面の傷付きを防止する上でも有効である。
【００３４】
（４）上記コアが接合片３１を十分に切り起こした時点で、ワーククランプ装置１０とコア部２１の間にクランプされているワークに、上記ワーククランプ圧力を超える圧力（例えば、前記する四角筒が４０Ｗ×５０Ｈ×０．５ｔの市販の一般構造用圧延鋼材（溶融亜鉛めっき品）製角パイプである場合、約２６０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度である）が負荷され、接合片３１の切り起こし部の根元部分３１１が他方の被接合部材４の端面及びこれに直交して連なる壁面に沿ってこれに密着するように挟圧され、接合片３１の総てが、四角筒の筒内面の対向する二面に平行して平坦化される。
上記接合片３２の平坦化の強い加圧によって、図１３に示されるように、接合片３２の切り起こし部分が元（内側）に戻ろうとする所謂スプリングバック力によって次工程のかしめ接合後にかしめ部を剥離しようとする力が生じることを防止する。
【００３５】
一方、かしめ接合装置２においては、図８に示すように昇降式のかしめ用パンチ２３を上側及び下側に取り付けたフレーム２２に、これら上下のかしめ用パンチ２３、２３間中央を水平方向に延びるコア２１を支持させ、フレーム２２がガイドレール２５上を油圧シリンダー２５１により前進・後退移動可能に搭載されており、コア２１に上記各かしめ用パンチ２３、２３に対する各かしめ用ダイス２４、２４が各々対向する位置に取り付けられている。
【００３６】
図８の符号１０で示すワーククランプ装置においては、ワークをクランプする昇降式押え板１２にかしめ用パンチ２３挿入孔１３がこれを貫通して穿設されており、押え板１２の支持体１４は、上記かしめ用パンチ２３、かしめ用パンチ昇降装置２４５及びこれらを支持したフレーム２２先端部を干渉させることなくスムーズに入出させ得るように支脚構造としてある。
【００３７】
上述のように他方の被接合部材である角パイプの軸線に沿ってコアが挿入され、一方の被接合部材であるハット型鋼のウエブ面に設けられた接合片３２が角パイプの端部の対向する二面に密着して重ねられ、所定位置に到達したとき、図８に示されるようにコア２１に取り付けられたかしめ用ダイス２４及びフレーム２２に取り付けられているかしめ用パンチ２３は、いずれもワーククランプ装置１０によってクランプされた上記重ね合わされた被接合部材上に移動されており、かしめ用パンチ２３、ワーク押え板１２のかしめ用パンチ挿入孔１３及びかしめ用ダイス２４は一直線上に揃えられる。
【００３８】
（５）かしめ接合装置のフレーム２２中央部に埋め込まれたかしめ用ダイス２４が上昇する。
図１４は、かしめ用ダイス２４、２４の上下可動機構も示し、かしめ用ダイス２４をコア部２１のダイス挿入孔２４１に納めると共にかしめ用ダイスベース２４２にバネ２４３を装着し、楔式ロッド２４４を昇降装置２４５（油圧シリンダー、水圧シリンダー、空気圧シリンダー等）によって矢印方向移動させることによりかしめ用ダイス２４、２４をバネ２４３の圧縮反力のもとで同時に上下移動させるようにしてある。
【００３９】
（６）フレーム２２の上下に取り付けられたかしめ用パンチ２３、２３をかしめ用シリンダー２６によって上下同時にかしめ用ダイス２４、２４に向かって押圧し、部材３の接合片３１と角パイプ４の端部筒壁とをかしめ用ダイス２４、２４内に押し込んでかしめる。この被接合部材３及び４内面にかしめ絞り代に応じた突子が出現するので、コア２１の後退移動時に上記突子を逃がすための溝２４６が設けられている。
かしめ手段及びその機作については、特に限定されるものではないが、例えば、先に図３（イ）〜図３（ニ）及び図４（イ）及び図４（ロ）に示した手段及びその機作が挙げられる。
【００４０】
（７）かしめ用ガンによって上下同時にかしめ用パンチ２３、２３をかしめられた部材から引き離す。
（８）楔式ロッド２４４を元に戻してかしめ用ダイス２４、２４をフレーム中央部に戻す。
（９）かしめ接合装置２を四角筒４の筒内面から引き出す。
上記かしめ接合後は、図１４に示すようにかしめ用ダイス２４をバネ２４３の圧縮反力でかしめ箇所から離脱させるように、楔式ロッド２４４の操作により、かしめ用ダイス２４、２４を下り移動させると共にかしめ用パンチ２３、２３をかしめパンチ昇降装置の作動によりかしめ箇所から離脱させ、かしめ接合装置２の後退移動によりコア２１を四角筒４の筒内面から引き出す。
上記かしめ接合装置２の前進・後退移動は、サーボモータや手動によって行うこともできる。
（10）ワーククランプ圧を解除して部材を取り出し、かしめ接合を完了する。
【００４１】
本発明の金属板加工部材の接合方法によれば、上記実施例に示されるように、上下に二つのかしめ用パンチを取り付け、コアに上記二つのかしめ用パンチに対応する二つのかしめ用ダイスを取り付け、コアに上下双方から反対方向の実質的に等しい荷重を同時に作用させているから（かしめ接合の場合の荷重は数トン、後述の抵抗溶接の場合の荷重は数百ｋｇｆ）、コアに曲げモーメントが作用することがなく、コアのフレームへの支持構造を簡易化できる。
【００４３】
上記接合片の角パイプ端部内面への接合に際し、上記かしめ用パンチ及びかしめ用ダイスに替えて、溶接用電極を取り付け（溶接用電極をコアに、コア表面と電極表面とを面一にして埋め込み、コアに通電回路を内蔵させる。コア側電極は固定式とし、上下可動とする必要はない）、上記かしめ接合法に替え抵抗溶接法が使用されることも可能である。
【００４４】
本発明の金属板加工部材の接合方法によれば、図１乃至図４に示した参考例において既述した金属板加工部材の接合方法の利点の外、（ａ）ハット型鋼等の一方の金属板加工部材のウエブ面の切り起こし接合片を四角筒型部材の端部内に嵌合させることにより接合強度を増大できる、（ｂ）かしめ接合装置のコアに曲げモーメントが作用しないので、コアのフレームへの支持構造が簡易化でき、コアの低剛性化による軽量化を図ることができる、（ｃ）各種用途に用いられる格子材をかしめ接合により製作でき、溶接接合での焼き鈍しに起因する易腐食性化、熱ひずみ、強度低下、部材表面のめっき層剥離や蒸発等のマイナス要素を回避できる、（ｄ）コアの先端部にテーパ又はアールを付すことにより、切り起こし接合片の曲げ加工を効率的に実施でき、接合片表面の損傷をも防止することができる上、かしめ接合装置の前進・後退機構を小型化できる、等の利点がある。
【００４５】
特に、本発明の金属板加工部材の接合方法によれば、図１乃至図４に示した参考例におけると同様に、重ね合わされた両部材の被接合部を、接合片の折り曲げられた根元部が他方の部材の先端部の端面及びこれに連なる内壁面に沿ってこれに密着するように挟圧し、接合片が両部材の被接合部に平行して平坦化されるものであるので、該部においてスプリングバック力が発生し、接合片が元の位置に戻ろうとして重ね合わせを緩めるおそれもなく、常に安定して高いレベルの接合部の寸法精度と高い接合強度を発現し得るものである。
【００４６】
更に、本発明の金属板加工部材の接合方法は、上述のように各部材の位置決め治具に対する位置合わせ→かしめ装置コア部による部材接合部の折り曲げ→プレス装置の作動による被接合部の挟圧→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接合装置を後退移動させての接合部材の取出しという、一連の単純な工程によって実施できるものであるので、工程の自動化が容易である。
【００４７】
図５乃至図１５に示された実施例における金属板加工部材と接合条件は以下に示す通りである。
【００４８】
（金属板加工部材）
角パイプ（一般構造用圧延鋼材、溶融亜鉛めっき品）寸法：幅５０ｍｍ×高さ４０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ
ハット型鋼（溶融亜鉛めっき品）寸法：高さ５０ｍｍ×幅４０ｍｍ×ハット幅１２．５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍ
ハット型鋼は、図６に示されるように、長さ１９ｍｍ×幅４６ｍｍの接合片二個が上記角パイプの端面開口部の対向する二面に密着して挿入されるようにウエブ面にＨ型スリットが幅２ｍｍで設けられた。
【００４９】
（接合条件）
ワーククランプのクランプ圧力：５０ｋｇｆ／ｃｍ2
接合片の切り起こし部挿入力：２０００ｋｇｆ
接合片の切り起こし部挿入ストローク：２００ｍｍ（角パイプ内に平面部分からなる切り起こし部分が６０ｍｍ挿入された。）
接合片の平坦化のためのワーククランプのクランプ圧力：２６０ｋｇｆ／ｃｍ2
かしめ用ダイス径及び深さ：６ｍｍφ×０．８ｍｍ
かしめ用パンチ径及び突き量：４ｍｍφ×１．８ｍｍ
かしめ用パンチ加圧力：３０００ｋｇｆ
【００５０】
接合作業は極めてスム−ズであり、接合外観も良好であった。
上記金属板加工部材と接合条件によってかしめ接合された建築用パネルの接合部のかしめ１点当たりの強度は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６及び同Ｚ ３１３７に準拠して測定した引張剪断強度は、１１２ｋｇ、剥離強度は、５２ｋｇｆと極めて高い接合強度を示した。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、一方の金属板加工部材の平面に他方の金属板加工部材を垂直に、かしめ接合により接合できる。
特に、接合部における垂直に折り曲げられた接合片、就中その根元部の平坦化によって、スプリングバック力が除去され、接合部の高い寸法精度と高い接合強度を発現し得るものである。
【００５２】
又、両部材相互を位置合わせし、その位置合わせ状態を保持しつつ一方の部材の切り起こし接合片を起こして他方部材の接合面部位に重ね、その重ね箇所を接合しているから、一方の部材の切り起こし接合片を起こしたのちに両部材を接合する場合に較べ位置合わせが簡単である。又、切り起こし接合片をスリット下端位置での曲げにより形成しているから、その曲げ箇所を一定の位置に固定できて切り起こし接合片をばらつき無く形成できる。更に各部材の位置合わせ→かしめ接合装置の前進移動による一方部材のスリット間部分の押し曲げ→かしめ用パンチの作動によるかしめ接合→かしめ接合装置を後退移動させての接合部材の取り出しという、一連の単純な工程により実施できるから自動化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属板加工部材の接合方法の一参考例を実施するための接合装置の作動状況を工程の順を追って示す斜視図である（イ）〜（ニ）。
【図２】図１の接合装置のコア部によって切り起こされる接合片に生じるスプリングバック力の説明図である。
【図３】図１の接合装置におけるかしめ用パンチ及びかしめ用ガンのかしめ接合の過程を示す一部切欠正面面である（イ）〜（ニ）。
【図４】図１の接合装置におけるかしめ用パンチ及びかしめ用ガンの他の例及びそのかしめ接合の過程を示す一部切欠正面面である（イ）〜（ロ）。
【図５】本発明の金属板加工部材の接合方法で接合した接合部材の一実施例を示す一部切欠斜視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】図５及び図６の加工部材の接合部材に用いられたハット型鋼からなる金属板加工部材を示す斜視図であり、予め接合片切り起こしのためのＨ型スリットが設けられている。
【図８】本発明の金属板加工部材の接合方法の一実施例（図５の接合部材の接合方法）を実施するための接合装置の作動の一状態を示す正面図である。
【図９】図８の接合装置の作動の他の状態を示す正面図である。
【図１０】図８又は図９の接合装置のワーククランプ装置が被接合部材をクランプした状態を取り出して示す一部切欠斜視図である。
【図１１】図８又は図９の接合装置のコア部先端の構造の一例とこれによって接合片が切り起こされる金属板加工部材との接触位置関係を示す一部切欠正面図である。
【図１２】図１１の接合装置のコア部先端の構造の他の例とこれによって接合片が切り起こされる金属板加工部材との接触位置関係を示す一部切欠正面図である。
【図１３】図８又は図９の接合装置のコア部によって切り起こされる接合片に生じるスプリングバック力の説明図である。
【図１４】図８又は図９の接合装置のコア部に設けられたかしめ用ダイスの上下可動機構を示す一部切欠正面図である。
【図１５】図８又は図９の接合装置のコア部表面に設けられたかしめ突子逃がし用溝を示す一部切欠斜視図である。
【図１６】アーク溶接等の溶接接合方法（従来法）によって接合された直交突合せ接合部材を示す斜視図である。
【図１７】一方の金属板加工部材にＬ字状に曲げ加工を施した上、他方の金属板加工部材にかしめ接合等適宜方法（従来法）によって直交して接合された接合部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 位置決め治具
１１ 置決めスロット
１０ ワーククランプ装置
１２ 押え板
１３ かしめ用パンチ挿入孔
１４ 支持体（支脚）
２ かしめ接合装置
２１ コア部
２１１ 加圧手段
２１２ 加圧治具
２２ フレ−ム
２３ かしめ用パンチ
２４ かしめ用ダイス
２４１ Ｃ型高剛性リング
２４２ かしめ用ダイスベース
２４３ バネ
２４４ 楔式ロッド
２４５ 移動装置（油圧シリンダー等）
２４６ かしめ突子逃がし溝
２５ ガイドレール
２５１ 油圧シリンダー
２６ かしめ用油圧シリンダー
３、４、５１、５２、６１、６２ 金属板加工部材
３１ 接合片
３１１ 根元部
ｓ スリット
５３ アーク溶接
６３ かしめ接合
Claims (2)
- 互いに接合される金属板加工部材の一方に予め切り起こし接合片を起こすためのスリットを入れておき、両部材相互を位置合わせした状態で前記一方の部材の接合片を起こして両部材の被接合部を重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ両部材の被接合部を接合する金属板加工部材の接合方法において、
互いに接合される金属板加工部材の一方が四角筒型であり、他方が前記四角筒型一端に垂直面で接合される部位を有する部材であり、この他方部材に前記筒型の金属板加工部材の内面内に納められる寸法の対向する二個の切り起こし接合片を起こすためのスリットを予め入れておき、両部材相互を位置合わせした状態で前記他方部材の二個の接合片を前記一方部材の筒型内に向け起こして筒型内面に重ね、前記位置合わせ状態を保持しつつ切り起こされた部材の二個の接合片が前記一方の部材の内面の二つの被接合部にそれぞれ平行して平坦化されるように前記二個の接合片と前記二つの被接合部とを内側及び外側から同時に挟圧すると共に、両者を外側からかしめ接合することを特徴とする金属板加工部材の接合方法。 - 請求項１に記載の金属板加工部材の接合方法に使用する接合装置であって、
前記二個の接合片が重ね合わされる接合位置を接合両面から固定する昇降式ワーククランプ手段、一方部材の四角筒型内の軸線方向に前後進自在の他方部材の垂直面部位の前記二個の接合片の切り起こし手段、前記二個の接合片が重ね合わされた接合位置において一方部材の四角筒型内当接面に平行して前記二個の接合片が平坦化するように挟圧するための加圧手段及び接合位置において両部材を接合するためのかしめ手段から構成されており、
前記二個の接合片が重ね合わされた接合位置において一方部材の四角筒型内当接面に平行して前記二個の接合片が平坦化するように挟圧するための加圧手段及び接合位置において両部材を接合するためのかしめ手段が、他方部材の垂直面部位の二個の接合片を起こしつつ一方部材の四角筒型内壁に押圧しながら挿入されるコアにかしめ接合用ダイスが取り付けられ、これと対置される前記昇降式ワーククランプ装置に、直接もしくはこれと連動する押圧装置に設けられた前記かしめ用ダイスに対するかしめ用パンチ及び前記コア表面に対する切り起こされた前記二個の接合片がそれぞれ平坦化するように挟圧する加圧子が取り付けられたプレス兼かしめガンであることを特徴とする金属板加工部材の接合装置。
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| JP02395699A JP4365465B2 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 金属板加工部材の接合方法及び接合装置 |
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