JP5134816B2 - 金属材の接合装置および接合方法 - Google Patents
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Description
本発明は、金属材の接合装置および接合方法に関し、特に円筒状の金属部材と金属蓋材に塑性変形を与えて接合する接合装置および接合方法に関するものである。
従来、周壁部を有する金属蓋材を円筒状の金属部材の端部に嵌合させ、その後所定の嵌合部分を接合する方法として、嵌合部分の気密性を必要としない場合には、金属部材に係合部と金属蓋材の周壁部に角孔を設けて嵌合する方法や、金属蓋材の周壁部をスポット溶接により接合するものがあった。
特開平１０−１９３００３号公報
しかしながら、金属部材の係合部と金属蓋材の角孔を嵌合して接合する方法では、係合部と角孔の加工が複雑になり一定の加工精度が必要である。また、スポット溶接では、溶接不良やスポット溶接時に金属蓋材の周壁部を電極により押圧することになるため、円筒状の金属部材が内側に変形して楕円になることがある。さらに、金属蓋材の周壁部をポンチで押圧して塑性変形を与える接合方法でも、スポット溶接と同様に金属部材が内側に変形して楕円になることがあった。
このため、金属部材に内部部品を挿入して金属蓋材を接合する場合には、内部部品の外径と金属部材の内径の隙間を大きくする必要があり、内部部品の外径を小さくできない場合には、金属部材の内径を大きくしなければならず小型化ができなかった。したがって、金属部材と金属蓋材の部品費が上昇するという問題があった。さらに、塑性変形を与えるポンチに集中荷重がかかるため、ポンチにクラックや座屈が生じたりしてポンチの寿命が短いという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためのもので、所望の接合強度を維持できるとともに、金属材の小型化が可能となり部品費の上昇を抑えることができ、ポンチの長寿命化を図れる接合装置および接合方法を提供することを目的とする。
本発明の金属材の接合装置は、周壁部を形成する金属蓋材を、有底筒状の金属部材の端部に嵌合させ、前記周壁部の複数箇所を押圧して塑性変形を与え、前記金属部材に前記金属蓋材を接合する接合装置において、前記周壁部の外周面を前記金属部材の中心軸方向へ押圧して前記周壁部の外周方向に反発力を作用させるチャックと、前記周壁部の複数箇所から前記金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えるポンチを備え、前記ポンチは、先端が凸状錐面を有するとともに、自転しながら塑性変形を与えることを特徴とする金属材の接合装置である。
また、前記ポンチは、金属部材の中心軸をとおる線上の２方向から塑性変形を与えることを特徴とする請求項１記載の金属材の接合装置である。
また、本発明の接合方法は、周壁部を形成する金属蓋材を、有底筒状の金属部材の端部に嵌合させ、前記周壁部の複数箇所を押圧して塑性変形を与え、前記金属部材に前記金属蓋材を接合する接合方法において、前記周壁部を前記金属部材の端部に嵌合させた後、前記周壁部の外周面を前記金属部材の中心軸方向へ押圧して前記周壁部の外周方向に反発力を作用させるとともに、前記周壁部の複数箇所から凸状錐面の自転により前記金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えることを特徴とする金属材の接合方法である。
本発明の金属材の接合装置および接合方法によれば、ポンチで金属材に塑性変形を与えて接合しても、所望の接合強度を維持するとともに、金属材の変形を防止できるため小型化が可能となり部品費の上昇を抑えることができ、ポンチの長寿命化を図ることができる。
好適と考える本発明の最良の形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。
本発明の金属材の接合装置は、円筒状の金属部材と金属蓋材に塑性変形を与えて接合する接合装置に関し、金属蓋材の周壁部を金属部材の端部に嵌合させた後、周壁部の外周面を金属部材の中心軸方向へ押圧して周壁部の外周方向に反発力を作用させるチャックと、周壁部の複数箇所から金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えるポンチを備え、ポンチは先端が凸状錐面を有するとともに、自転しながら塑性変形を与えるものである。さらに、ポンチは金属部材の中心軸をとおる線上の２方向から塑性変形を与えるものである。
つまり、チャックにより周壁部の外周面を金属部材の中心軸方向へ押圧すると、周壁部の外周方向に反発力が作用するため、このときポンチで金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えても金属部材が内側に変形して楕円となることがない。さらに、ポンチの先端部が凸状錐面を有し自転しながら塑性変形を与えるため、金属部材と周壁部の組織は凸状錐面に沿って塑性流動を確実に発生させることができ、ポンチへの加圧力も分散されるので小さな加圧力で塑性変形を与えることができる。
したがって、金属部材が内側に変形して楕円となることがないため、金属部材に挿入する内部部品の外径と金属部材の内径の隙間を大きくする必要がなくなり、塑性変形という簡単な方法により所望の接合強度を確保できるとともに、金属部材と金属蓋材の小型化が可能となり部品費の上昇を抑えることができる。さらに、ポンチへの加圧力が分散して集中加重が作用しないのでポンチの長寿命化を図ることができるのである。
また、本発明の金属材の接合方法は、円筒状の金属部材と金属蓋材に塑性変形を与えて接合する接合方法に関し、金属蓋材の周壁部を金属部材の端部に嵌合させた後、周壁部の外周面を金属部材の中心軸方向へ押圧して周壁部の外周方向に反発力を作用させるとともに、周壁部の複数箇所から凸状錐面の自転により金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えるものである。
つまり、金属蓋材の周壁部を金属部材の端部に嵌合させた状態で周壁部の外周面を金属部材の中心軸方向へ押圧すると、周壁部の外周方向に反発力が作用するため、このとき金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えても金属部材が内側に変形して楕円となることがない。したがって、金属部材に挿入する内部部品の外径と金属部材の内径の隙間を大きくする必要がなくなり、塑性変形という簡単な接合方法により所望の接合強度を確保できるとともに、金属部材と金属蓋材の小型化が可能となり部品費の上昇を抑えることができるのである。
本発明の金属材の接合装置および接合方法の実施例について、図面に基づいて説明する。
図１において、１は有底筒状の金属部材、２は周壁部２Ａを有し中央が開口する金属蓋材であり、金属部材１の内部には内部部品３が挿入されている。４は金属部材１の端部に金属蓋材２の周壁部２Ａを嵌合させた状態で周壁部２Ａの外周面を金属部材１の中心軸方向へ押圧するためのチャック、５は金属部材１の中心軸をとおる線上の２方向から金属部材１の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えるポンチであり、６は金属部材１を固定するための固定冶具である。
チャック４は、ポンチ５が周壁部２Ａに塑性変形を与える時は下降し、図２に示すように４分割のブロックとして周壁部２Ａの外周方向から金属部材１の中心軸方向へ押圧（白矢印）する構造である。さらに、ポンチ５が周壁部２Ａに塑性変形を与えるために通過するポンチ挿入口４Ａを設けている。また、ポンチ５は、先端部５Ａが凸状錐面を有しており金属部材１の中心軸方向へ移動して塑性変形を与える際に自転するようになっている。
次に、上記のように構成された接合装置を用いた金属材の接合方法について説明する。まず、金属部材１に内部部品３を挿入し金属蓋材２の周壁部２Ａを金属部材１の端部に嵌合させて固定冶具６にセットすると、チャック４が下降して４分割されたチャック４のブロックが、図２に示すよう周壁部２Ａを包み込み金属部材１の中心軸方向へ押圧する。するとチャック４の押圧に対して金属部材１と周壁部２Ａの外周方向に反発力が作用することになる。
このとき、図３に示すようにポンチ５が金属部材１の中心軸をとおる線上の２方向から自転しながら周壁部２Ａに塑性変形を与えることにより、金属部材１と金属蓋材２が接合される。なお、金属部材１には外周方向に反発力が作用しているため塑性変形を与えても楕円となるような変形はしないのである。さらに、ポンチ５の先端部５Ａが凸状錐面を有し自転しながら塑性変形を与えるため、金属部材１と周壁部２Ａの組織は凸状錐面に沿って塑性流動を確実に発生させることができ、ポンチ５への加圧力も分散されるので小さな加圧力で塑性変形を与えることができる。
したがって、金属部材１が内側に変形して楕円とならないため、金属部材１に挿入する内部部品３の外径と金属部材１の内径の隙間を大きくする必要がなくなり、塑性変形という簡単な方法により所望の接合強度を確保できるとともに、金属部材１と金属蓋材２の小型化が可能となり部品費の上昇を抑えることができる。さらに、ポンチ５への加圧力が分散して集中加重が作用しないのでポンチ５の長寿命化を図ることができるのである。
１ 金属部材
２ 金属蓋材
２Ａ 周壁部
４ チャック
５ ポンチ
５Ａ 先端部
２ 金属蓋材
２Ａ 周壁部
４ チャック
５ ポンチ
５Ａ 先端部
Claims (3)
- 周壁部を有する金属蓋材を、有底筒状の金属部材の端部に嵌合させ、前記周壁部の複数箇所を押圧して塑性変形を与え、前記金属部材に前記金属蓋材を接合する接合装置において、前記周壁部の外周面を前記金属部材の中心軸方向へ押圧して前記周壁部の外周方向に反発力を作用させるチャックと、前記周壁部の複数箇所から前記金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えるポンチを備え、前記ポンチは、先端が凸状錐面を有するとともに、自転しながら塑性変形を与えることを特徴とする金属材の接合装置。
- 前記ポンチは、金属部材の中心軸をとおる線上の２方向から塑性変形を与えることを特徴とする請求項１記載の金属材の接合装置。
- 周壁部を形成する金属蓋材を、有底筒状の金属部材の端部に嵌合させ、前記周壁部の複数箇所を押圧して塑性変形を与え、前記金属部材に前記金属蓋材を接合する接合方法において、前記周壁部を前記金属部材の端部に嵌合させた後、前記周壁部の外周面を前記金属部材の中心軸方向へ押圧して前記周壁部の外周方向に反発力を作用させ、前記周壁部の複数箇所から凸状錐面の自転により前記金属部材の中心軸方向に押圧して塑性変形を与えることを特徴とする金属材の接合方法。
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| JP2006348708A JP5134816B2 (ja) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 金属材の接合装置および接合方法 |
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| JP2006348708A JP5134816B2 (ja) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 金属材の接合装置および接合方法 |
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2006
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