JP5101799B2

JP5101799B2 - 圧入接合方法

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Publication number: JP5101799B2
Application number: JP2005122873A
Authority: JP
Inventors: 明野末; 理金原; 亮神田
Original assignee: Ohashi Technica Inc
Current assignee: Ohashi Technica Inc
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: JP2006297448A

Description

本発明は、金属製要素部品を構成する部材同士を圧入接合する圧入接合方法に関する。

従来、自動車等に使用される金属製要素部品を製造する場合、通常、アーク溶接等により部材同士を接合しているが、アーク溶接の溶接熱による熱変形等により、プレート、軸体等の母材の熱的劣化や、寸法歪みが発生して精度への影響が避けられない。また、抵抗溶接法として、スポット溶接法、プロジェクション溶接法による接合が行われているが（特許文献１）、いずれも接合部にナゲットと呼ばれる溶融組織を形成することで接合しておりスパッター発生の問題等がある。

これに対して、本件出願人は先に圧入接合構造を開示した（特許文献２）。この圧入接合構造は、図１２に示すように、治具を用いてプレート１０２の孔部１０３に軸体１０４を圧入接合する。この治具は、電極としてクローム銅製の下型１０６と、下部に円柱状の穴部１０７が設けられた上型１０８とを有し、一方下型１０６の上部にプレート１０２を配置し、上型１０８の穴部１０７に軸体１０４の上部を突入保持させて圧入接合を行う。

圧入接合に際しては、上記プレート１０２の孔部１０３内に軸体１０４を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に上記電極を介して通電し両者の接合部に電気抵抗熱を発生させる。そして電気抵抗熱の発生とともに軸体１０４の圧入が開始され、軸体の接合部がプレート１０２の孔部１０３を降下移動する。この軸体１０４の上記孔部１０３への圧入により、軸体の接合面部と孔部の内壁面部との接合部に接合界面が形成され、固相状態の接合が行える。

特開平７−４００５８公報特開２００１−３５３６２８公報

さて、上記接合方法において、プレート１０２に対する軸体１０４の位置決めが正確に行われないと、接合位置がずれて支障が生じる。また、軸体に孔部或いは凹部が設けられた部品を製造する場合、プレートと軸体とを接合した後に上記孔部或いは凹部を穿設すると、作業性或いは精度の問題が生じ、作業工程が複雑になる。このため、軸体を接合する前に予め孔部或いは凹部を穿設しておき、この軸体をプレートに接合することが考えられる。この場合には、プレートと軸体との接合角度位置を正確に合致させこの状態で圧入接合を行う必要がある。このため、圧入接合装置についての検討課題があり、実用的な装置の開発が望まれていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、接合精度が高く信頼性に優れるとともに、製造容易で経済効果に優れかつ強度的にも優れた圧入接合方法を提供することを目的としている。

以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る圧入接合方法は、図１に示すように、圧入のための内壁面部が形成された孔部３を有する第一の部材２と、上記孔部３との間に所定の圧入代が設けられた接合面部を有する軸状の第二の部材４との接合において、上記第一の部材２を第一の電極６の上部に載置保持し、上記第二の部材４を、上下移動可能に保持するとともに水平角度を位置決めし、上記第一の部材２の孔部３の周方向に対する上記第二の部材４の接合角度位置を定め、同時にこの第二の部材４の水平方向の位置決めを行い、上記孔部３の上部に上記第二の部材４を仮置きし、この第二の部材４に第二の電極８を接続して、上記第一の部材２の孔部３内に上記第二の部材４を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、上記第二の部材を上記孔部に圧入し、上記第二の部材の接合面部と上記孔部の内壁面部との接合部に接合界面を形成させ、かつこの接合を固相状態の接合としたことである。

なお、上記第二の部材は第二の電極から第一の電極へ通電されることから、この第二の部材に接する位置決め部材等と第一の電極との間は、絶縁材等を用いて絶縁する。また、上記第二の部材の仮置きの際に、この第二の部材に所定の押圧力を加えるようにすれば、第二の部材の保持が安定し位置決めが正確に行える。

本発明に係る圧入接合方法は、上記第一の部材の一端部の水平方向の動きを規制する保持部材と、この第一の部材を他端部から押圧する押圧部材により第一の部材を狭持して位置決めすることである。

本発明に係る圧入接合方法は、上記第二の部材の側面部に設けられた係合孔部５にピン３０の一端部を挿通させる一方、このピンの他端部を上下移動可能でかつ水平角度を位置決めするガイド部材で支持したことである。

本発明に係る圧入接合方法は、上記第二の部材の側面部に設けられた係合孔部５の一方の口部及び他方の口部から、それぞれピン５２，５３の先端部を突入させ、これらピンの後端部を上下移動可能でかつ水平角度を位置決めするガイド部材で支持したことである。

本発明に係る圧入接合方法は、受け部材により上記第二の部材の一の側面部を保持し、これと反対側の他の側面部を押え部材により押圧して第二の部材を狭持し、上記水平方向の位置決めを行うことである。

本発明に係る圧入接合方法は、上記第二の部材の一の側面部に設けられた凹部を係止部材で係止し、これと反対側の他の側面部を押え部材で押圧してこの第二の部材を挟持し、上記水平角度を位置決めし同時に第二の部材の水平方向の位置決めを行うことである。

本発明に係る圧入接合方法は、上記第一の電極の表面部に上記第一の部材の孔部と連通する穴部を設け、この穴部内に上下移動可能な絶縁性の位置決部材を配置し、この位置決部材に上記第一の部材の孔部に係合させて位置決めすることである。

本発明に係る圧入接合方法は、上記第一の部材の孔部の上端内周部、又は上記第二の部材の下端外周部の何れか一方又は双方にテーパー部を設けたことである。

本発明に係る圧入接合装置は、圧入のための孔部３を有する第一の部材２を上部に載置保持する第一の電極６と、上記第一の部材２の孔部３との間に所定の圧入代が設けられた接合面部を有する軸状の第二の部材４を、上下移動可能に保持し、かつ水平角度を位置決めして上記第一の部材２の孔部３の周方向に対する上記第二の部材４の接合角度位置を定める角度位置決め手段２１と、上記第二の部材４の水平方向の位置決めを行い、上記第一の部材２の孔部３の上部に上記第二の部材４を仮置きする位置決め手段２０と、上記第二の部材４の上部に介在し、この第二の部材４を押圧可能な第二の電極８とを有し、上記孔部の上部に上記第二の部材を仮置きし、上記第一の部材の孔部内に上記第二の部材を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、上記第二の部材を上記孔部に圧入し、上記第二の部材の接合面部と上記孔部の内壁面部との接合部に接合界面を形成させ、かつこの接合を固相状態の接合としたものである。

本発明に係る圧入接合装置は、上記角度位置決め手段として、上記第二の部材の側面部に設けられた係合孔部５にピン３０の一端部を挿通させる一方、このピンの他端部を上下移動可能でかつ水平角度を位置決めするガイド部材で支持したものである。

本発明に係る圧入接合装置は、上記角度位置決め手段として、上記第二の部材の側面部に設けられた係合孔部５の一方の口部及び他方の口部から、それぞれピン５２，５３の先端部を突入させ、これらピンの後端部を上下移動可能でかつ水平角度を位置決めするガイド部材で支持したものである。上記ピンは、先端部を先細りの形状にすることで係合孔部への突入が容易に行える。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第二の部材を、上下移動可能に保持するとともに水平角度を規制し、第一の部材の孔部の周方向に対する第二の部材の接合角度位置を定め、孔部内に第二の部材を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して固相状態の接合としたから、第一の部材の孔部位置に対する第二の部材の水平角度及び水平位置の位置決めが正確かつ高精度に行えて優れた品質の接合が行え、また簡単な工程で迅速に接合が行えて経済性に優れ、さらに接合界面が清浄化されて接合が良好に行われて強度的にも優れ、加えて接合を固相状態の接合としたことから、接合部の熱的劣化がなく仕上り精度が良いという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第一の部材の水平方向の動きを規制する保持部材と、この第一の部材を押圧する押圧部材により第一の部材を位置決めすることとしたから、第一の部材の水平方向及び水平角度が正確に位置決めできるという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第二の部材の係合孔部にピンを挿通させる一方、このピンの他端部を水平角度を規制するガイド部材で支持したから、第二の部材の水平角度が正確に位置決めできるという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第二の部材の係合孔部の口部にそれぞれ先端部が先細りのピンを突入させ、これらピンの後端部を水平角度を規制するガイド部材で支持し、水平角度を規制したから、第二の部材の水平角度がより正確かつ高精度に位置決めできるという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、受け部材により第二の部材を保持し、これと反対側を押え部材により押圧して第二の部材を狭持したから、水平角度とともに水平位置の位置決めが正確に行えるという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第二の部材の凹部を係止部材で係止し、これと反対側を押え部材で押圧してこの第二の部材を挟持したから、第二の部材の水平角度とともに水平位置の位置決めが簡単な構成で正確に行えるという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第一の電極に設けた穴部内に上下移動可能な絶縁性の位置決部材を配置し、この位置決部材に第一の部材の孔部に係合させることとしたから、簡単な構成で第一の部材の位置決めが正確に行えるという効果がある。

本発明に係る圧入接合方法によれば、第一の部材の孔部又は第二の部材の下端外周部にテーパー部を設けたから、第一の部材の孔部に第二の部材がガイドされて位置決めの精度が高められるという効果がある。

本発明に係る圧入接合装置によれば、第二の部材の接合角度位置を定める角度規制手段と、第二の部材の水平方向の位置決めを行う位置決め手段と、第二の部材を押圧可能な第二の電極とを有し、第一の部材の孔部内に第二の部材を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合を固相状態の接合としたから、第一の部材の孔部位置に対する第二の部材の水平角度及び水平位置の位置決めが正確かつ高精度に行えて優れた品質の接合が行え、また簡単な工程で迅速に接合が行えて経済性に優れ、さらに強度的にも優れまた接合部の熱的劣化がなく仕上り精度が良いという効果がある。

本発明に係る圧入接合装置によれば、角度規制手段として、第二の部材の係合孔部にピンを挿通させる一方、このピンの水平角度を規制するガイド部材で支持したから、第二の部材の水平角度が正確に位置決めできるという効果がある。

本発明に係る圧入接合装置によれば、角度規制手段として、第二の部材の係合孔部の口部それぞれピンを突入させ、これらピンの後端部を水平角度を規制するガイド部材で支持したから、第二の部材の水平角度がより正確かつ高精度に位置決めできるという効果がある。

以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２は、第一の実施の形態に係る圧入接合方法及び圧入接合装置を示したものである。この圧入接合装置を用いて、ワークとしての軸体４を所定の厚さを有するプレート２に圧入接合する。この軸体４は中空の円柱状で、下端部には接合面部１０が形成され、中間部には水平に係合孔部５が設けられている。

上記圧入接合装置は、電極機構１２、位置決め機構１４及び圧入のためのプレス機構を有する。この電極機構は、所定の肉厚の板状の下部電極６と板状の上部電極８とからなり、電源から供給される電流を、上記下部電極６と上部電極８間に通電する。上記下部電極６には、プレート２を載置する平坦な表面部７が形成されている。また上記上部電極８は、電極の機能に加えてプレス機構の押圧により軸体４を加圧降下させる。これら下部電極６と上部電極８は、何れもクローム銅製である。

上記位置決め機構１４は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、プレート２の孔部３に対する軸体４の水平方向の位置決めを行う位置決め具２０と、孔部３に対する軸体４の接合角度を位置決めする角度位置決め具２１と、プレート２を所定位置及び所定角度の向きに保持固定する保持固定具２２とを有する。

また、上記位置決め具２０及び角度位置決め具２１は上部電極８から通電される軸体４と接することから、この接する部分或いは具材の何れかの箇所を絶縁材で形成して、軸体４と下部電極６間を絶縁する。この絶縁の手段として、例えば、角度位置決め具２１の下記ピン３０又はガイド部材３２の何れかの一部又は全部を絶縁材で形成し、位置決め具２０の下記受け部材２４及び押圧部材２６の一部又は全部を絶縁材で形成する。また、位置決め具２０及び角度位置決め具２１を、上部電極８を構成するものに取り付け配置することで、下部電極６との間の絶縁が行える。

上記位置決め具２０は、受け部材２４と押圧部材２６とからなり、この受け部材２４で軸体４の一の側面部を保持する一方、上記押圧部材２６で軸体４の他の側面部を押圧し、軸体４を挟んで所定の位置決め位置で保持する。この押圧部材２６は、エアーシリンダー機構、油圧機構、バネ機構、電磁アクチュエーター或いはレバーとスプリングを組み合わせた押圧機構等により押圧付勢される。

また、上記受け部材２４は、軸体４の側面部における所定の範囲の外周形状と同形状の凹状の挟持部２５が設けられており、上記押圧部材２６の押圧により、軸体４の挟持拘束が安定する。例えば、図１（ｃ）に示すように、軸体４の外周断面形状の一部に非円形の部分（ここでは平坦形状）がある場合には、この部分と同じ形状に受け部材２４の挟持部２５を形成する。この場合には、位置決め具２０のみによっても軸体４の水平角度の位置決めが可能である。

上記角度位置決め具２１は、ピン３０とこのピンの上下移動を水平角度を規制した状態で案内するガイド部材３２とからなる。このガイド部材３２には、直方体状の基部の中央部に上下に切り込まれた断面Ｕ字状のガイド溝部３４が形成されている。ピン３０は、先端部を上記軸体４の側面に形成された係合孔部５に差し込んだ状態で、後端部近傍はガイド部材３２のガイド溝部３４内を上下に摺動移動する。

このピン３０の水平角度を規制するのは、上記ガイド溝部３４に準じた形状で、ピンの上下移動のみが可能なもの、或いはピンの後端部を保持した部材自体を、スプリング等を用いて上下移動のみ可能に構成した形態がある。この角度位置決め具２１によって軸体４の向き（水平角度）が定まり、併せて上記位置決め具２０によって軸体４の水平位置が定められ、プレートの孔部３に対する軸体４の圧入位置決めが行える。

なお、上記ピン３０の後部の断面を四角形状にすることで、ガイド溝部３４内の移動が正確かつ精度よく行える。また、ピン３０の軸部分で、ガイド部材３２に規制される部分及び軸体４に挿通する部分以外の箇所を太く形成することで、ガイド部材３２に対する軸体４の軸方向の動きが規制され、さらにピン先にナット或いは割ピン等のストッパを止着することで、軸体４のピン軸方向の動きが規制され、軸体４の水平方向の位置決めが行える。この場合、上記角度位置決め具２１のみで、軸体４の角度及び水平位置の位置決めが可能である。

上記プレートの保持固定具２２は、図２に示すように、プレート２の一端部近傍を受け止める受け部材３８と、プレート２の他端部を押圧してプレートを挟持固定する押圧部材４０とからなる。この受け部材３８の受け部３９は、プレート２の一端部における所定の範囲のプレートの外形と同一の形状に形成してプレートの動きを規制拘束し、上記押圧部材４０の押圧によりこの受け部３９でプレート２を挟んでプレートを一定位置でかつ一定向きに拘束固定する。この押圧部材４０は、エアーシリンダー機構、バネ機構或いは手動によるレバーとスプリングを組み合わせた押圧機構等により押圧付勢される。

上記ワークとしてのプレート２は、所定位置に孔部３が設けられ、この孔部３は断面の直径が一定の円形であり、プレート２の板面から垂直方向に内壁面部が形成されている。上記軸体４の接合面部１０の外径（直径）は、プレート２の孔部３の直径より僅かに大きく、圧入代はこれらの差となる。この圧入代により、軸体４の接合面部が、プレート２の孔部３の内壁面部と接して接合界面を形成する。圧入代は、通常０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度である。

また、上記下部電極６の表面部７の中央部付近には円柱状の穴部１３が設けられている。上記プレート２は、その孔部３を上記穴部１３の上部に中心を略一致させて配置する。この穴部１３の穴の大きさ（直径）は、軸体４よりも少し大きく形成する。この穴部１３は、圧入接合で、軸体４が孔部３を通過して突き抜けた場合には、軸体４が下部電極６と直接接触して爆飛を起こすなど不都合をきたすことがあるのでこれを防止する。また穴部１３は、軸体をプレート２に圧入接合したときに、プレート２の孔部３の周辺が圧入方向に変形するのでこの逃げを形成する。

上記軸体４の接合面部１０は、断面円形以外に、断面四角状、断面小判状などがあり、プレートの孔部３とは、全周で接合する全周接合、部分的に接合する部分接合の形態がある。また図３に示すように、上記軸体４及びプレート２には、それぞれの接合部に斜面状または凸面状のテーパー部９，１１が設けられている。この内、図３（ａ）は軸体４の下端外周部に斜面状のテーパー部９を設けた形態、図３（ｂ）はさらにプレート２の孔部の上端内周部に凸面状のテーパー部１１を設けた形態である。図３（ｃ）はプレート２の孔部の上端内周部に斜面状のテーパー部９を設けた形態、図３（ｄ）はさらに軸体４の下端外周部に凸面状のテーパー部１１を設けた形態である。

上記テーパー部９，１１によれば、軸体４をプレート２の孔部３の上部に仮置きすることにより、テーパー部のガイド作用により中心位置が効果的に定まり、さらに位置決め精度が高められる。このテーパー部の形状は、大きすぎると深さ方向の接合開始位置が奥にずれ、また小さすぎるとテーパー部の本来のガイド目的が達成できない。これらを考慮すると図３（ｅ）に示すように、テーパー部９の幅（Ａ）及び高さ（Ｂ）の寸法は何れも上記圧入代と同程度以上かつ５倍程度以下が好ましい。このテーパー部の幅等の寸法は、テーパー部９が軸体４に設けられている場合も同様であり、またテーパー部１１についても略同様である。

斜面状のテーパー部９の傾斜角度αは、上記数値を満足することを前提に１５度〜７５度程度、好ましくは３０度〜６０度とする。このテーパーの角度が大きくなれば、挿入物は滑りやすく位置決めし易くなるが、挿入口径は小さくなり挿入は難しくなる。また、テーパー角度が小さくなれば、挿入物は滑り難くなりガイドの役割を果たさなくなる。

図４は、他の形態のプレートの保持固定具２８を示すものである。この保持固定具２８は、プレート２の一端部近傍を受け止めて動きを規制する受け部材４２，４３と、プレート２の他端部を押圧してプレートを挟持固定する押圧部材４６とからなる。上記受け部材４２，４３は２つに分割され、それぞれプレート２の一端部における所定の範囲のプレートの外周と同一の形状の受け部４４を有している。そして、上記押圧部材４６の押圧により、この受け部４４でプレート２を挟んでプレートを一定位置でかつ一定向きに拘束固定する。

図５は、さらに他の形態のプレートの保持固定具２９を示すものである。ここでのプレート２は、複数箇所（ここでは２箇所）に係止孔部４７が設けられている。この保持固定具２９は、下部電極６の複数箇所（ここでは２箇所）に係合突起４８を設け、プレートを下部電極の上に載置した際に、上記係止孔部４７を上記係合突起４８に嵌めてプレートを係合させ、プレートを一定の水平位置かつ一定の水平角度に位置決めする。

上記圧入接合装置を用いることで、ワークとして軸体４（圧入物）をプレート２（被圧入物）の孔部３に正確かつ精度よく接合することができ、また接合後の機械加工などの後加工が省略できる。基本的な工程内容としては、プレートに対する軸体の位置決め（平面の位置、水平角度位置）を行い、次に軸体を所定の圧力で加圧し、通電とともにプレートに圧入接合して固定する。またこの工程では、プレートに対する軸体の接合角度位置が定められているため、プレートの配置位置及び方向、軸体の水平位置及び水平角度方向の位置決めを行う。

この圧入接合装置では、位置決め用治具（位置決め具２０、角度位置決め具２１、保持固定具２２）が、テーブル状の下部電極６の所定の位置あるいは装置近傍の適当な位置に設置固定されている。また上記軸体４が長尺の場合には、この軸体の上記位置決め部材が介在する部位の上部を、上記上部電極８に代えて二つの電極片で挟持し、この位置から軸体に通電するようにしてもよく、これにより軸体自体の電気抵抗の影響が低減でき効率良く電流の供給が行える。

ここで、上記圧入接合装置を用い、上記図１に示すように、ワークとして上記プレート２に上記軸体４を圧入接合して接合品を製造するときの工程について説明する。
（１）プレート２の位置決め
プレート２は、ロボット、部品フィーダーなどを用いて下部電極６上に載置する。そして、保持固定具２２の受け部材３８にプレート２の一端部近傍を当接させ、自由な動きを阻止し得る状態に受け止める。一方、押圧部材４０によりプレート２の他端部を押圧してプレートを受け部材３８との間で挟持し、プレートを保持固定する。このようにして、プレート２の水平位置及び角度方向を一定に維持し正確に位置決めする。

（２）軸体４の位置決め
この位置決めでは、上記角度位置決め具２１を用い、軸体４の係合孔部５にピン３０を挿入した後、ピンをガイド部材３２に設けた摺動溝部３４に上から嵌め込む。この摺動溝部３４は断面Ｕ字状に形成され、軸体の加圧降下に伴って、ピン３０は角度方向が規制された状態で下方に移動し軸体４の水平角度を所定向きに維持する。そして、プレス機構により押圧される上部電極８で軸体４の上部を加圧付勢し、これにより位置決めされた軸体４の位置を固定し、位置ずれが生じないようにする。

さらに、上記位置決め具２０を用いて水平位置の正確な位置決めを行う。この位置決め具２０は、受け部材２４で軸体４の一端部近傍を受け止める一方、押圧部材２６で軸体４の他端部を押圧して軸体を挟持し、プレート２の孔部３上部の位置に軸体を位置決め固定する。なお、先に上記角度位置決め具２１で軸体４の水平位置の位置決め（仮固定）を行い、後に上記角度位置決め具２１を用いて、軸体の角度方向を補正して位置決めを行うこともできる。

（３）上述したように、下部電極６の上部にプレート２を載置固定し、このプレート２の孔部３の中心に合わせて上部に軸体４を位置決めし、この位置に仮置きして所定の押圧力を加え軸体４を動かないように保持する。この仮置きでは、プレス機構で付勢された上部電極８で軸体４の上部を押圧し、軸体を保持固定する。また、下記圧入接合が開始される前は、軸体が押圧付勢されて十分保持された状態であることから、このときに上記ピンを抜き取りこの状態で圧入接合するように構成してもよい。

（４）そして、プレス機構により軸体４を上部電極８を介して押圧し、軸体４に一定の加圧力を付勢し、上部電極８と下部電極６との間に通電する。すると、軸体４とプレート２の孔部３との接合部に電流が流れ、接触抵抗による電気抵抗熱により発熱しこの接合部が軟化する。

（５）この接合部の軟化により、加圧付勢された軸体４がプレート２の孔部３内に圧入される。このとき、圧入代により両部材の接合部にしごきの作用が生じて清浄な接合界面が形成され圧入接合が行われる。ここでの圧入接合は、圧入による塑性変形（熱塑性）を伴った固相接合である。そして、軸体４はプレート２の孔部３内の所定の深さまで圧入される。

上記圧入の工程において、接合界面には滑り方向の動きが生まれ、これにより表面の不純物質層、酸化被膜等が削り取られかつ除去され、この作用により固相接合に必須の清浄な接合表面が形成されて、両者の接合が強固に行われる。そして、通電が終了した後、プレス機構の加圧力を除荷して上部電極８を引き上げる。併せて、位置決め用の治具から軸体４を引き離し、軸体４を開放脱着して圧入工程を終える。

従って上記実施の形態に係る圧入接合によれば、圧入時には軸体のプレートに対する位置決めが正確に行えかつ安定して保持されるため、接合精度にも優れ、また固相接合により接合部の熱的劣化がなく仕上り精度が良く、加えてスパッターの発生がなく良好な作業環境が得られるという効果がある。さらに、接合界面が清浄化されるので接合が良好に行われて強度的にも優れ、加えて固相接合としたことから、部材（母材）に与える熱影響範囲が少ないことから、高精度な接合が確保され仕上り精度が良く、後加工が殆ど不要なものとなる等の効果がある。圧入と通電のみの簡単な工程で、しかも迅速に接合が行えて製造が容易に行えて製造コストが安価で経済性に優れる。

図６（ａ）（ｂ）は、他の形態の位置決め機構１５を示すものである。この位置決め機構１５は、プレート２に対する軸体４の水平方向の位置決めを行う位置決め具２０と、軸体４の水平角度の位置決めを行う角度位置決め具５１と、プレート２を所定位置及び向きに保持する保持固定具とを有する。ここで、保持固定具については図示を省略する。

上記角度位置決め具５１は、２本のピン５２，５３とこのピンの上下移動を案内するガイド部材５４，５５とからなる。各ピンは、それぞれ先端部が尖った先細部６３が形成されており、これら先細部６３をそれぞれ軸体４の係合孔部５の一方の口部６１及び他方の口部６１に突入係合させ、各ピン５２，５３の軸体４方向の位置を加減して軸体４の水平角度を位置決めし固定する。この角度位置決め具５１は、軸体４中心に向かい合わせに配置した二つのピン５２，５３により軸体の角度が定められ、軸体４の水平角度位置の位置決めが高精度に行える。またピン５２，５３は、先端を先細りにして係合孔部への突入係合を容易にしている。

上記ガイド部材５４，５５は可動部４９と固定部５０からなり、この可動部４９でピンの後端部をピンの軸方向を移動可能に保持する。また、ガイド部材５４，５５は、それぞれピン５２，５３を保持した状態で、固定部５０内に設けたコイルバネ５９等の弾性材の作用により上下に移動可能（下方向きの押圧力の解除で復元）である。また、ガイド部材の可動部４９は、ピンを保持した状態でその下端を固定部５０の孔内に嵌合突入させ、ピンの水平角度を規制拘束した状態で上下移動するように形成されている。

各ガイド部材５４，５５の可動部４９は、圧入接合の際に軸体の加圧降下に伴うピンの下方移動に伴って降下する。ここでの角度位置決めでは、軸体４に対してピンを２方向（中心対称）から介在させているが、他に３方向（１２０°の角度方向）、４方向（９０°の角度方向）からピンを介在させて位置決めすることもできる。角度位置決め具５１により、軸体４の水平角度の位置決めを行うとともに、位置決め具２０の受け部材２４で軸体４の一端部近傍を受け止める一方、押圧部材２６で軸体４の他端部を押圧して軸体を挟持し、軸体の水平位置の正確な位置決めを行う。

図７，８は、さらに他の形態の位置決め機構１６を示すものである。この位置決め機構１６は、プレート２に対する軸体４の水平方向の位置及び水平角度の位置決めを行う一対の位置決め具５６、及びこの位置決め具５６を保持操作する操作具５７を有する。なお、ここでもプレート２を固定する保持固定具を使用しているが、図示は省略する。

上記位置決め具５６は、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、基部の一端部側に軸体４を挟持する挟持部５８が形成され、この挟持部５８の中央には円錐状の突起部６０が設けられている。上記挟持部５８の形状は、挟持する軸体４の側面部と合致する凹面状に形状されている。また上記突起部６０は、軸体の係合孔部５に突入した状態で係合孔部５の口部に突起部６０の後部が係合して、軸体の動きを拘束固定する。

図８に示すように上記操作具５７は、上記位置決め具５６に軸体４を挟持させる開閉機構６２及び位置決め具５６を上下に移動させる上下移動機構６４を有する。この開閉機構６２は、固定部７０と移動部６８を有し、この固定部７０に沿って移動部６８は移動し、移動部６８はエアーシリンダー或いはモーター等のアクチュエーターの介在により移動部６８を軸体４方向に押圧付勢することができる。また上下移動機構６４は、バネ等の弾性体を介在させて位置決め具５６を保持する構成である。この位置決め具５６によれば、軸体４の水平方向の位置決めとともに、軸体４の水平角度の規制が同時に行え軸体の位置決めが簡単かつ正確に行える。

図９に示す圧入接合装置は、軸方向に孔部１７を有する中空形状の軸体４をプレート２の孔部３に圧入接合するものである。この圧入接合装置は、位置決め機構１４に係る角度位置決め具７１を上部電極８に取り付けて一体化し、圧入接合の際には両者を一体的に上下移動させるものである。また、この記位置決め機構１４は、プレート及び軸体の各位置決め具に代えて位置決部材７６を用いている。

上記角度位置決め具７１は、一対のピン７４及び各ピンを保持する保持部材７２からなる。この保持部材７２は上部電極８の下面に固定され、保持したピン７４を軸体４方向に操作移動可能である。この角度位置決め具７１は、一対のピン７４をそれぞれ軸体４の係合孔部５に向い合せに突入させて軸体４の水平角度を規制し位置決めする。

上記位置決部材７６は、下部電極６に設けた穴部７８内にコイルバネ８０を設け、このコイルバネ８０の上部に配置したものである。この位置決部材７６は合成樹脂或いはセラミックス等の絶縁材料からなり、基部部から段差部８２を介して円柱状に突起した係合部８４が形成されている。また、上記穴部７８の上部は内径が縮径した係止孔部が形成され、位置決部材７６は穴部７８の係止穴部に段差部８２が係止した状態で、係合部８４が下部電極６の表面部から突出している。

この状態で、上記係合部８４は、プレート２の孔部３に突入係合しさらに軸体４の孔部１７に突入係合している。軸体４の圧入接合の際には、軸体４の降下に伴い位置決部材７６はコイルバネ８０に抗して下方に移動し、また接合後は接合品を除去すれば元に復帰する。この位置決部材７６により、プレート２及び軸体４の水平方向の位置決めが簡単かつ正確に行える。また、この穴部７８を上記穴部１３に該当する大きさに形成すれば、位置決部材の配置に加えて、上記穴部１３と同様に軸体の下部電極への接触を防止することができる。

図１０は、他の実施の形態に係る圧入接合装置を示したものであり、この圧入接合装置は、ワークとして筒体９２と軸体９４とを用い、この筒体９２の孔部９３内に軸体９４を圧入接合する。この軸体９４は、棒状（中実）又は筒状（中空）のものがある。

この圧入接合装置についても、電極機構、位置決め機構１４及び圧入のためのプレス機構を有する。上記電極機構は、下部電極６と上部電極８からなり、上部電極８はプレス機構により軸体９４を押圧付勢する。上記位置決め機構１４は、受け部材８６と押圧部材８８からなる。

この受け部材８６は図１０（ｂ）に示すように、軸体９４の断面外周の形状と受け部材の挟持部８７の形状を合致させ、これにより軸体９４の水平位置及び水平角度の各位置決めが可能である。この受け部材８６および押圧部材８８は、軸体９４を押圧保持した状態で上部電極８とともに上下移動可能に構成されている。また、筒体９２についても、受け部材及び押圧部材からなる保持固定具９６により所定の水平位置及び水平角度の位置に保持される。軸体の筒体内への圧入接合の方法については、上記軸体のプレートへの圧入接合の場合と基本的には同様である。

図１１は、下部電極６に配置される筒体９２の他の位置決め形態を示したものである。これは、下部電極６に設けた穴部９１内にコイルバネ９５を配置し、このコイルバネ９５の上部に位置決部材９７を配置したものである。この位置決部材９７は合成樹脂或いはセラミックス等の絶縁材料からなり、基部部から円柱状に突起した係合部９９が形成されこれらの間に段差部８９が設けられている。また、上記穴部９１の上部は内径が縮径した係止孔部が形成されている。

上記位置決部材９７は、上記下部電極６の係止孔部に段差部８９が係止した状態で、係合部９９が下部電極６の表面部から突出している。この状態で、上記筒体９２の孔部９３を、上記係合部９９に嵌入係合させ配置する。軸体９４の筒体９２内への圧入の際には、軸体９４の降下に伴って位置決部材９７はコイルバネ９５に抗して下方に移動しその後復帰する。上記位置決部材９７により、筒体９２の水平方向の位置決めが簡単かつ正確に行える。

従って上記実施の形態に係る圧入接合によれば、圧入時には軸体のプレートに対する位置決めが正確に行えかつ安定して保持されるため、接合精度にも優れ、また固相接合により接合部の熱的劣化がなく仕上り精度が良く、加えてスパッターの発生がなく良好な作業環境が得られ、また圧入と通電のみの簡単な工程で迅速に接合が行えて製造が容易に行えて製造コストが安価で経済性に優れる。

上記プレート、軸体等のワークの材料としては、一般加工用鋼材、自動車用高張力鋼材、その他の金属材料、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＵＳと炭素鋼とを組み合わせたもの、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、耐熱鋼、工具鋼、バネ鋼、鋳鉄、快削鋼、軸受鋼、一般加工用鋼材、圧力容器用鋼材、チタン、アルミニウム、マグネシウムなどの軽金属、軽金属合金等が適用可能である。

上記圧入接合方法は、自動車の要素部品等の製造に用いることができ、例えばトランスミッションのコントロールレバーコンポーネント、シフトレバーコンポーネント等、プレート部に筒体を接合した形態の部品、或いはエンジン部品等の製造に好適である。

本発明の実施の形態に係る圧入接合装置を示す図で（ａ）は全体の概略を、（ｂ）は位置決め具を、（ｃ）は他の形態の位置決め具を示す。プレートの位置決め具を示す図で、（ａ）は側面を、（ｂ）は平面を示す。軸体及びプレートに設けられたテーパー部を示す図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）である。プレートの他の形態の位置決め具を示す図で、（ａ）は側面を、（ｂ）は平面を示す。孔部を有するプレートの位置決め具を示す図で、（ａ）は側面を、（ｂ）は平面を示す。実施の形態に係り、他の形態の位置決め機構を示す図で（ａ）は全体の概略を、（ｂ）は位置決め具を示す。実施の形態に係り、さらに他の形態の位置決め機構を示す図で（ａ）は全体の概略を、（ｂ）（ｃ）は位置決め具を示す。位置決め機構の上下移動機構などを示す図である。実施の形態に係り、中空の軸体の位置決め機構を示す図である。実施の形態に係り、軸体を筒体に圧入接合する圧入接合装置を示す図で（ａ）は全体の概略を、（ｂ）は位置決め具を示す。筒体の位置決め具の他の形態を示す図である。従来例に係る圧入接合機構を示す図である。

符号の説明

２第一の部材（プレート）
３孔部
４第二の部材（軸体）
５係合孔部
６第一の電極（下部電極）
８第二の電極（上部電極）
２０位置決め手段（位置決め具）
２１角度位置決め手段（角度位置決め具）
３０，５２，５３ピン

Claims

圧入のための内壁面部が形成された孔部を有する第一の部材と、上記孔部との間に所定の圧入代が設けられた接合面部を有する軸状の第二の部材との接合において、
第一の電極の表面部に、上記第二の部材より大きな穴部を設け、
上記第一の部材を上記第一の電極の上部に載置保持し、上記第一の部材の一端部の水平方向の動きを規制する保持部材と、この第一の部材を他端部から押圧する押圧部材により第一の部材を狭持して位置決めし、
上記第二の部材の側面部に設けられた係合孔部にピンの一端部を挿通させる一方、このピンの他端部をガイド部材の断面Ｕ字状のガイド溝部に上下に摺動可能に嵌め、上記第二の部材を、上下移動可能に保持するとともに水平角度を位置決めし、
受け部材により上記第二の部材の一の側面部を保持し、これと反対側の他の側面部を押え部材により押圧して第二の部材を狭持し、水平方向の位置決めを行ない、上記第一の部材の孔部の周方向に対する上記第二の部材の接合角度位置を定め、同時にこの第二の部材の水平方向の位置決めを行い、上記孔部の上部に上記第二の部材を仮置きし、
この第二の部材に第二の電極を接続して、上記第一の部材の孔部内に上記第二の部材を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、上記第二の部材を上記孔部に圧入し、上記第二の部材の接合面部と上記孔部の内壁面部との接合部に接合界面を形成させ、かつこの接合を固相状態の接合としたことを特徴とする圧入接合方法。
圧入のための内壁面部が形成された孔部を有する第一の部材と、上記孔部との間に所定の圧入代が設けられた接合面部を有する中空軸状の第二の部材との接合において、
上記第一の部材を第一の電極の上部に載置保持し、
上記第一の電極の表面部に上記第一の部材の孔部と連通する穴部を設け、この穴部内にコイルバネにより上下移動可能な絶縁性の位置決部材を配置し、この位置決部材に上記第一の部材の孔部を突入係合させて位置決めし、
上記第二の部材の側面部に設けられた係合孔部の一方の口部及び他方の口部から、それぞれピンの先端部を突入させ、これらピンの後端部を上下移動可能でかつ水平角度を位置決めするガイド部材で支持し、
上記第二の部材を、上下移動可能に保持するとともに水平角度を位置決めし、上記第一の部材の孔部の周方向に対する上記第二の部材の接合角度位置を定め、同時に上記位置決部材をさらに上記第二部材の孔部に突入係合させてこの第二の部材の水平方向の位置決めを行い、上記孔部の上部に上記第二の部材を仮置きし、
この第二の部材に第二の電極を接続して、上記第一の部材の孔部内に上記第二の部材を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、上記第二の部材を上記孔部に圧入し、上記第二の部材の接合面部と上記孔部の内壁面部との接合部に接合界面を形成させ、かつこの接合を固相状態の接合としたことを特徴とする圧入接合方法。