JP6573522B2 - Member joining method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、部材の接合方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for joining members.
自動車の軽量化や安全性向上のために、ハイテンション鋼と呼ばれる強度が高い薄鋼板が使用されている。これらのハイテンション鋼は軽量化や安全性向上に有効ではあるものの、アルミなどの低比重材料と比べると依然として重い。また、ハイテンション鋼には、その高強度ゆえに成形性が低下したり、成形荷重が上昇したり、更には寸法精度が低下するなどの問題がある。これらの問題を解決するために、近年、鋼板よりも比重が軽いアルミを用いた押し出し成形品や鋳造品、プレス成形品を鋼製部品と合わせて活用するマルチマテリアル化が行われている。 In order to reduce the weight and improve safety of automobiles, a high strength steel sheet called high tension steel is used. Although these high-tension steels are effective for weight reduction and safety improvement, they are still heavy compared to low specific gravity materials such as aluminum. Further, high tension steel has problems such as a decrease in formability due to its high strength, an increase in forming load, and a decrease in dimensional accuracy. In order to solve these problems, in recent years, multi-materials have been used in which extruded products, cast products, and press-formed products using aluminum having a lighter specific gravity than steel plates are used together with steel parts.
このマルチマテリアル化で問題となるのは鋼板製部品とアルミ部品の接合である。スポット溶接に代表される溶接技術においては鋼板とアルミ板の界面に脆弱な金属間化合物(IMC:intermetallic compound)が生じるため、電磁成形接合、ボルトとナットに代表されるねじ締結、摩擦撹拌接合(FSW:friction stir welding)、リベット、セルフピアスリベット(SPR:self-piercing rivet)、メカニカルクリンチング、接着などの接合技術が実用化されている。 The problem with this multi-materialization is the joining of steel plate parts and aluminum parts. In welding technology represented by spot welding, a brittle intermetallic compound (IMC) is generated at the interface between the steel plate and the aluminum plate, so electromagnetic forming joining, screw fastening represented by bolts and nuts, friction stir welding ( Fusing techniques such as FSW (friction stir welding), rivets, self-piercing rivets (SPR), mechanical clinching, and adhesion have been put into practical use.
このような異種材料の部材の接合方法が特許文献1に開示されている。特許文献1では、穴部を有する第2部材に管状の第1部材を挿通し、第1部材の管内に拡管装置を挿入し、第1部材を拡管加工し、第1部材と第2部材を接合している。拡管装置は、周方向に複数個に分割された金型(拡管圧子)と、マンドレル(拡管具)からなる。各金型は、マンドレルを押し込むことにより、第1部材の半径方向外向きに移動し、第1部材は拡管成形される。 A method for joining members of such different materials is disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, a tubular first member is inserted into a second member having a hole, a tube expansion device is inserted into the tube of the first member, the first member is expanded, and the first member and the second member are assembled. It is joined. The tube expansion device includes a mold (tube expansion indenter) divided into a plurality of pieces in the circumferential direction and a mandrel (tube expansion tool). Each mold moves outward in the radial direction of the first member by pushing in the mandrel, and the first member is expanded.
特許文献1の接合方法では、十分な接合力を確保するために、拡管装置の形状を作り込む必要があると同時に、マンドレルの押込量に関する精度も高く求められる。また、第1部材と拡管装置は共に金属部材であり、これらの金属部材が接触することにより、第1部材に割れや局所的な変形が生じ、第2部材の穴部にも変形が生じることがある。 In the joining method of Patent Document 1, in order to secure a sufficient joining force, it is necessary to create a shape of the tube expansion device, and at the same time, a high accuracy with respect to the mandrel pushing amount is required. In addition, the first member and the pipe expansion device are both metal members, and when these metal members are in contact, the first member is cracked or locally deformed, and the hole of the second member is also deformed. There is.
本発明は、第1部材の拡管成形時の割れや局所的な変形及び第2部材の穴部の変形を抑制し、拡管圧子の形状精度及び拡管具の押込量精度を緩和できる部材の接合方法を提供することを課題とする。 The present invention suppresses cracking and local deformation during the tube expansion molding of the first member and deformation of the hole of the second member, and a member joining method capable of reducing the shape accuracy of the tube expansion indenter and the push-in amount accuracy of the tube expansion tool. It is an issue to provide.
本発明の第1の態様は、管状の第1部材と、穴部が設けられた第2部材と、前記第1部材を拡管する拡管圧子と、弾性材料からなる弾性層と、前記拡管圧子を外側へ拡張させる拡管具とを準備し、前記第1部材の内部に前記拡管圧子を配置し、前記第1部材と前記拡管圧子との間に前記弾性層を配置し、前記第2部材の前記穴部に前記第1部材を挿通し、前記拡管具を前記拡管圧子に押入することにより前記拡管圧子を外側へ押し出して拡張させ前記第1部材及び前記弾性層を外側へ膨張させて前記第1部材と前記第2部材を接合する、部材の接合方法を提供する。 A first aspect of the present invention includes a tubular first member, a second member provided with a hole, a tube expansion indenter that expands the first member, an elastic layer made of an elastic material, and the tube expansion indenter. A tube expansion tool to be expanded outward, the tube expansion indenter is disposed inside the first member, the elastic layer is disposed between the first member and the tube expansion indenter, and the second member The first member is inserted into the hole, and the tube expansion tool is pushed into the tube expansion indenter, thereby pushing the tube expansion indenter outward and expanding the first member and the elastic layer to expand the first member. A member joining method for joining a member and the second member is provided.
この方法によれば、第1部材と拡管圧子の間に弾性層を配置することで、弾性層が緩衝材として作用し、第1部材の拡管成形時の割れや局所的な変形及び第2部材の穴部の変形を抑制できる。従って、拡管圧子の形状精度及び拡管具の押込量精度を緩和できる。 According to this method, by disposing the elastic layer between the first member and the tube expansion indenter, the elastic layer acts as a cushioning material, and cracks and local deformation during the tube expansion molding of the first member and the second member. The deformation of the hole portion can be suppressed. Therefore, the shape accuracy of the tube expansion indenter and the push-in amount accuracy of the tube expansion tool can be relaxed.
前記弾性層は、前記拡管圧子を少なくとも部分的に被覆していてもよい。 The elastic layer may at least partially cover the tube expansion indenter.
弾性層が拡管圧子を少なくとも部分的に被覆していることで、拡管圧子全体を被覆する必要がない。特に、第1部材が複雑な形状であっても、弾性層を接触部に確実に配置でき、第1部材と拡管圧子との直接接触を確実に防止できる。 Since the elastic layer at least partially covers the tube expansion indenter, it is not necessary to cover the entire tube expansion indenter. In particular, even if the first member has a complicated shape, the elastic layer can be reliably disposed in the contact portion, and direct contact between the first member and the tube expansion indenter can be reliably prevented.
前記弾性層は、管状であってもよい。 The elastic layer may be tubular.
弾性層が管状であることで、拡管具を引き抜くと、弾性層の締め付け力により拡管圧子を径方向内側へ締め付ける。そのため、接合時に径方向外側へ拡張していた拡管圧子は、径方向内側へ収縮し第1部材の内面との接触を解除される。従って、拡管圧子を第1部材に引っかけることなく引き抜くことができる。 Since the elastic layer is tubular, when the tube expansion tool is pulled out, the tube expansion indenter is tightened radially inward by the tightening force of the elastic layer. Therefore, the expanded indenter that has expanded radially outward at the time of joining contracts radially inward and is released from contact with the inner surface of the first member. Therefore, the tube expansion indenter can be pulled out without being caught on the first member.
前記弾性層は、部分的に厚みが異なってもよい。 The elastic layer may partially differ in thickness.
第1部材と拡管圧子との接触圧が高い部分の弾性層を厚くすることで、より緩衝効果を高め、第1部材の割れや局所的な変形及び第2部材の穴部の変形を確実に防止できる。また、拡管圧子の形状を変更することなく、弾性層の形状変更で第1部材の変形量を調整し、接合強度を調整できる。 By thickening the elastic layer in the portion where the contact pressure between the first member and the tube expansion indenter is high, the buffering effect is further increased, and the cracking and local deformation of the first member and the deformation of the hole of the second member are ensured. Can be prevented. Moreover, the deformation amount of the first member can be adjusted by changing the shape of the elastic layer without changing the shape of the tube expansion indenter, and the bonding strength can be adjusted.
前記弾性層は、部分的に材質が異なってもよい。 The elastic layer may be partially different in material.
第1部材と拡管圧子との接触圧が高い部分の弾性層の材質を軟らかくすることで、より緩衝効果を高め、第1部材の割れや局所的な変形及び第2部材の穴部の変形を確実に防止できる。また、拡管圧子の形状を変更することなく、弾性層の材質変更で第1部材の変形量を調整し、接合強度を調整できる。 By softening the material of the elastic layer of the portion where the contact pressure between the first member and the tube expansion indenter is high, the buffering effect is further improved, and the cracking and local deformation of the first member and the deformation of the hole of the second member are prevented. It can be surely prevented. Moreover, the deformation amount of the first member can be adjusted by changing the material of the elastic layer without changing the shape of the tube expansion indenter, and the bonding strength can be adjusted.
また、本発明の第2の態様は、管状の第1部材と、穴部が設けられた第2部材と、前記第1部材を拡管する弾性材料からなる拡管圧子と、前記拡管圧子を外側へ拡張させる拡管具とを準備し、前記第2部材の前記穴部に前記第1部材を挿通し、前記第1部材の内部に前記拡管圧子を配置し、前記拡管具を前記拡管圧子に押入することにより前記拡管圧子を外側へ押し出して拡張させ前記第1部材を外側へ膨張させて前記第1部材と前記第2部材を接合する、部材の接合方法を提供する。 The second aspect of the present invention includes a tubular first member, a second member provided with a hole, a tube expansion indenter made of an elastic material that expands the first member, and the tube expansion indenter outward. A tube expansion tool to be expanded, the first member is inserted into the hole of the second member, the tube expansion indenter is disposed inside the first member, and the tube expansion tool is pushed into the tube expansion indenter. Thus, a member joining method is provided in which the tube indenter is pushed out and expanded to expand the first member to join the first member and the second member.
拡管圧子が弾性材料からなることで、拡管圧子と第1部材が接触しても、第1部材に割れや局所的な変形を生じることなく、第1部材と第2部材を接合できる。また、緩衝材としての弾性層が不要となるため、弾性層を省略して構成を簡易化できる。 When the tube expansion indenter is made of an elastic material, even if the tube expansion indenter and the first member are in contact with each other, the first member and the second member can be joined without causing cracks or local deformation in the first member. Further, since an elastic layer as a cushioning material is not necessary, the configuration can be simplified by omitting the elastic layer.
本発明の第3の態様は、管状の第1部材と、穴部が設けられた第2部材とを接合する方法であって、前記第1部材を拡管する拡管圧子と、前記第1部材と前記拡管圧子との間に配置された弾性層と、前記拡管圧子を外側へ拡張させるテーパ状の拡管具とを備え、前記第1部材が前記第2部材の前記穴部に挿通された状態で、かつ、前記拡管圧子が前記第1部材の内部に配置された状態で、前記拡管具を前記拡管圧子に押入することにより前記拡管圧子を外側へ押し出して拡張させ前記第1部材及び前記弾性層を外側へ膨張させて前記第1部材と前記第2部材を接合する、部材の接合装置を提供する。 A third aspect of the present invention is a method of joining a tubular first member and a second member provided with a hole, a tube expanding indenter for expanding the first member, and the first member. An elastic layer disposed between the tube expansion indenter and a tapered tube expansion device for expanding the tube expansion indenter outward, wherein the first member is inserted through the hole of the second member; And in the state where the tube expansion indenter is arranged inside the first member, the tube expansion indenter is pushed out and expanded by pushing the tube expansion tool into the tube expansion indenter, and the first member and the elastic layer A member joining apparatus for joining the first member and the second member by expanding the outer side of the member.
本発明によれば、第1部材と拡管圧子の間に弾性層を配置することで、弾性層が緩衝材として作用し、第1部材の拡管成形時の割れや局所的な変形及び第2部材の穴部の変形を抑制できる。従って、拡管圧子の形状精度及び拡管具の押込量精度を緩和できる。 According to the present invention, by disposing the elastic layer between the first member and the tube expansion indenter, the elastic layer acts as a buffer material, and the first member is cracked or locally deformed during tube expansion molding and the second member. The deformation of the hole portion can be suppressed. Therefore, the shape accuracy of the tube expansion indenter and the push-in amount accuracy of the tube expansion tool can be relaxed.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下で説明する各実施形態では、第1部材10と第2部材20の材料は特に限定されず、任意の材料に対して本発明は適用できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment described below, the material of the
(第1実施形態)
図1Aから図2Bを参照して、第1部材10と第2部材20を接合する接合方法について説明する。本実施形態では、接合装置30として拡管圧子31とマンドレル(拡管具)32と弾性部材(弾性層)33とを使用して第1部材10と第2部材20を接合する。
(First embodiment)
A joining method for joining the
第1部材10は、断面円形の管状である。第2部材20は、円形の穴部21が設けられた平板状である。即ち、第1部材10の断面形状と第2部材20の穴部21の形状は相似形である。第1部材10の外形及び第2部材20の穴部21の形状が互いに相似形であることで、第1部材100を均等に拡大変形して接合でき、第1部材10及び第2部材20に対して局所的な負荷が発生することを防止できる。また、第2部材20の穴部21は第1部材10の外径よりもわずかに大きく形成され、第1部材10は穴部21に挿通可能である。第1部材10は、第2部材20の穴部21に挿通された状態で第2部材20と接合される。なお、第2部材20の形状は、平板状に限定されず、管状等であってもよく、特に限定されない。
The
マンドレル32は、断面四角形でテーパ状の先端部32aと円柱状の基端部32bとを有する。マンドレル32の基端部32bは図示しない駆動源に接続されており、この駆動源により移動され、拡管圧子31に押入され、後述するように拡管圧子31を径方向外側へ押し出して拡張させる(図1B矢印参照)。本実施形態のマンドレル32の材質は、工具鋼等の金属製であるが、拡管圧子31を押し出して拡張できる強度を有するものであれば特に限定されない。
The
拡管圧子31は、第1部材10の内部に配置されて使用される。拡管圧子31は、マンドレル32を押入するための断面四角形の押入孔31aを中心に有する。押入孔31aは、拡管圧子31を貫通し、マンドレル32の先端部32aのテーパ形状に対応して形成されている。即ち、押入孔31aは、マンドレル32を押入する拡管圧子31の一端から他端へ断面形状が徐々に小さくなるように形成されている。拡管圧子31の外周面の中央部には、軸方向に互いに離間した2個の凸部31bが全周に亘って設けられている。2個の凸部31bは、接合時に第1部材10を局部的に外側に膨出させる。
The
拡管圧子31は、断面外形が円形であり、押入孔31aを中心に周方向に4分割されている。即ち、拡管圧子31は、4個の拡管圧子要素31cが組み合わされて構成されている。従って、マンドレル32を押入孔31aに押入すると、個々の拡管圧子要素31cが互いに周方向に離間すると共に径方向外側へ押し出される。本実施形態の拡管圧子31の材質は、工具鋼等の金属製であるが、第1部材10を拡管成形できる強度を有するものであれば特に限定されない。また、拡管圧子31の分割数についても4分割に限定されず、任意の分割数であってもよい。
The
拡管圧子31の両端には、4個の拡管圧子要素31cが分解しないように2つのリング状の治具34が配置されている。2つの治具34には、貫通孔である4つのねじ孔34aがそれぞれ設けられている。ねじ孔34aの数は、拡管圧子要素31cの数に対応している。ねじ孔34aを通じてねじ34bによりねじ止めされることで、個々の拡管圧子要素31cと治具34は固定されている。本実施形態では、ねじ孔34aは、長穴で形成されており、ねじ孔34a内でねじ34bが径方向外側へ移動できるため、後述するようにマンドレル32の押入により個々の拡管圧子要素31cを径方向外側へ押し出して拡張できる。
Two ring-shaped
弾性部材33は、ゴムのような弾性材料からなり、個々の拡管圧子要素31cの外周面を被覆するように個々の拡管圧子要素31cの外周面に貼着されている。従って、本実施形態では個々の拡管圧子要素31cの数に対応して4個の弾性部材33が使用されている。これらの弾性部材33は、接合時に第1部材10と拡管圧子31の間に配置され、第1部材10と拡管圧子31の接触に対して緩衝効果を有する。弾性部材33の材質は、例えば、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、CNRゴム(クロロプレンゴム+ニトリルゴム)、又はシリコンゴムのいずれかを用いることが好ましい。また、弾性部材33の硬度はショアAで30以上であることが好ましい。
The
また、弾性部材33は、個々の拡管圧子要素31cの外周面を被覆するように貼着されるが、部分的に被覆するように貼着されてもよい。例えば、接触圧が高い拡管圧子31の凸部31b付近のみを被覆してもよい。
Moreover, although the
図3を参照して、本実施形態の接合装置30について説明する。支持台35には、管状の第1部材10がハット型の第2部材20の穴部21に挿通された状態で載置されている。第1部材10の内部には、治具34とねじ止めされた拡管圧子31が配置されている。拡管圧子31には、マンドレル32が押入されている。マンドレル32にはガイドボルト36が挿入されるためのボルト孔32cが設けられている。ガイドボルト36はボルト孔32cを通じて支持台35に固定されており、マンドレル32の移動方向はガイドボルト36に沿って支持台35に垂直な方向に制限されている。また、マンドレル32は、駆動源であるプレス機械37に取り付けられており、プレス機械37から支持台35へ向かう外力を受け(図の矢印参照)、ガイドボルト36に沿って支持台35へ向かって移動し、拡管圧子31を径方向外側へ押し出す。
With reference to FIG. 3, the joining
図1Aから図3を参照して、接合過程を順に説明する。 The joining process will be described in order with reference to FIGS. 1A to 3.
まず、第1部材10の内部に拡管圧子31を配置し、第1部材10と拡管圧子31との間に弾性部材33を配置し、第2部材20の穴部21に第1部材10を挿通する。ただし、これらの接合過程における順番は特に限定されない。本実施形態では、拡管圧子31の外周面に弾性部材33が貼着された状態で拡管圧子31を第1部材10の内部に配置するため、拡管圧子31と弾性部材33の配置は同時に行われる。図1Aは、これらの手順を完了した状態を示している。
First, the
次に、プレス機械37(図3参照)によりマンドレル32を拡管圧子31の押入孔31aに押入することにより、個々の拡管圧子要素31cを外側へ押し出して拡張させ、第1部材10及び弾性部材33を外側へ膨張させて第1部材10と第2部材20を接合する。具体的には、第1部材10の径方向外側へ塑性変形して膨出された部分が、第2部材20の穴部21に圧接されて接合される。図1Bは、このようにして接合されたときの状態を示している。
Next, by pushing the
接合後、マンドレル32を拡管圧子31から引き抜き、拡管圧子31に対する径方向外側の力を除去し、拡管圧子31を収縮させて第1部材10に対する接触を解除する。その後、拡管圧子31を第1部材10から引き抜き、接合過程は完了する。
After joining, the
このように、第1部材10と拡管圧子31の間に弾性部材33を配置することで、弾性部材33が緩衝材として作用し、第1部材10の拡管成形時の割れや局所的な変形及び第2部材20の穴部21の変形を抑制できる。従って、拡管圧子31の形状精度及びマンドレル32の押込量精度を緩和できる。
In this way, by disposing the
図4Aから図9Bを参照して、第1部材10及び拡管圧子31の形状の変形例について説明する。
A modification of the shape of the
図4A及び図4Bを参照して、第1部材10及び拡管圧子31の第1変形例として、第1部材10は円形で、拡管圧子31は概略四角形である。このように、第1部材10と第2部材20の形状は相似形でなくても本発明は適用可能である。
4A and 4B, as a first modification of the
図5A及び図5Bを参照して、第1部材10及び拡管圧子31の第2変形例として、第1部材10は概略四角形で、拡管圧子31も概略四角形である。このように、第1部材10と第2部材20の形状は、円形以外の相似形あっても上述の相似形としての効果を得られる。
Referring to FIGS. 5A and 5B, as a second modification of the
図6A及び図6Bを参照して、第1部材10及び拡管圧子31の第3変形例として、第1部材10は概略四角形で内部を2分割する仕切壁11を有し、拡管圧子31も概略四角形である。仕切壁11を有することで、第1部材10の強度は向上する。このように、第1部材10が内部に仕切壁11を有するような複雑な形状の場合も本発明は適用可能である。この場合、マンドレル32は、仕切壁11に対応する部分を切り欠くなどの形状変更が必要である。特にこのように第1部材10が複雑な形状の場合、弾性部材33が拡管圧子31を少なくとも部分的に被覆すればよく、拡管圧子31全体を被覆する必要はない。例えば、弾性部材33を接触部に配置することで、第1部材10と拡管圧子31との直接接触を確実に防止できる。
6A and 6B, as a third modification of the
図7A及び図7Bを参照して、第1部材10及び拡管圧子31の第4変形例として、第1部材10は概略四角形で内部を4分割する仕切壁11を有し、拡管圧子31も概略四角形である。このように、仕切壁11の形状は特に限定されず、第1部材10の内部を何分割するかについても特に限定されない。
7A and 7B, as a fourth modification of the
なお、図4Aから図9Bに示した第1部材10及び拡管圧子31の形状以外にも任意の形状に対して本発明は適用可能であり、本発明が図に示した形状に限定されることはない。
It should be noted that the present invention can be applied to any shapes other than the shapes of the
図8A及び図8Bを参照して、第2部材20の変形例について説明する。
With reference to FIG. 8A and FIG. 8B, the modification of the
第2部材20の穴部21の縁は、バーリング加工されていてもよい。第2部材20の穴部21の縁をバーリング加工することで、第2部材20の穴部21の強度を向上でき、第2部材20の変形を防止できる。さらにバーリング加工により第1部材10と第2部材20との接合面積が増大し、接合強度を向上できる。
The edge of the
図9Aから図10Bを参照して、弾性部材33の変形例について説明する。
A modification of the
図9Aを参照して、弾性部材33の第1変形例として、弾性部材33の厚さは、部分的に変更されてもよい。本変形例では、接触圧の高い拡管圧子31の凸部31bに貼着される部分の弾性部材33を厚くしている。第1部材10と拡管圧子31との接触圧が高い部分の弾性部材33を厚くすることで、より緩衝効果を高め、第1部材10の割れや局所的な変形及び第2部材20の穴部21の変形を確実に防止できる。また、拡管圧子31の形状を変更することなく、弾性部材33の形状変更で第1部材10の変形量を調整し、接合強度を調整できる。
With reference to FIG. 9A, as a first modification of the
図9Bを参照して、弾性部材33の第2変形例として、弾性部材33の材質を部分的に変更してもよい。本変形例では、拡管圧子31の凸部31bに貼着される部分の弾性部材33の材質をより軟性にしている。第1部材10と拡管圧子31との接触圧が高い部分の弾性部材33の材質を軟らかくすることで、より緩衝効果を高め、第1部材10の割れや局所的な変形及び第2部材20の穴部21の変形を確実に防止できる。また、拡管圧子31の形状を変更することなく、弾性部材33の材質変更で第1部材10の変形量を調整し、接合強度を調整できる。
With reference to FIG. 9B, as a second modification of the
図10A及び図10Bを参照して、弾性部材33は管状であってもよい。この場合、弾性部材33は、拡管圧子31に貼着されていなくてもよく、拡管圧子31と第1部材10の間に配置されている。弾性部材33は、例えば第1部材10の内面に貼着されていてもよい。弾性部材33が管状であることで、マンドレル32を引き抜くと、弾性部材33の締め付け力により拡管圧子31を径方向内側へ締め付ける。そのため、接合時に径方向外側へ拡張していた拡管圧子31は、径方向内側へ収縮し第1部材10の内面との接触を解除される。従って、拡管圧子31を第1部材10に引っかけることなく引き抜くことができる。
Referring to FIGS. 10A and 10B, the
このように、第1部材10、第2部材20、拡管圧子31、及び弾性部材33の形状は様々に変更可能であり、これらの変形の可能性については本実施形態に限らず、以降の実施形態でも同様である。
As described above, the shapes of the
(第2実施形態)
図11A及び図11Bに示す第2実施形態の接合装置30は、2つのマンドレル32を拡管圧子31の両側から押入する点で、図1A及び図1Bの第1実施形態と相違する。本実施形態では、図1A及び図1Bに示した第1実施形態の構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
The joining
本実施形態では、2つのマンドレル32は拡管圧子31の両側から押入孔31aに押入されるため、拡管圧子31の押入孔31aは2つのマンドレル32の先端部32aのテーパ形状に対応して両端から中央部に向かって断面形状が徐々に小さくなるように形成されている。このように、2つのマンドレル32を使用することで、両側から均等に拡管圧子31を径方向外側へ押し出すことができ、接合精度を向上できる。
In the present embodiment, since the two
(第3実施形態)
図12A及び図12Bに示す第3実施形態の接合装置30は、カム機構40を使用する点で、図1A及び図1Bの第1実施形態と相違する。本実施形態では、図1A及び図1Bに示した第1実施形態の構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
12A and 12B is different from the first embodiment of FIGS. 1A and 1B in that the joining
本実施形態では、水平方向に第1部材10及び第2部材20を配置し、垂直方向のプレス力をカム機構40により水平方向に変換して押子41aを水平方向に移動させ、押子41aによりマンドレル32を押し出して拡管圧子31に押入する。
In the present embodiment, the
カム機構40は、カムドライバ42及びカムスライダ43を備える。
The
カムドライバ42は、垂直方向に移動可能であり、カムスライダ43に力を伝達するための傾斜面42aをその下部に有する。カムドライバ42に下向きの力が付加されると、傾斜面42aを介してカムドライバ42からカムスライダ43に力が伝達され、カムドライバ42が垂直方向(図において下方向)へ移動すると共にカムスライダ43はガイド軸44に沿って水平方向(図において左方向)へ移動する。カムドライバ42には、例えば通常よくプレス加工などに使用されるプレス機械等を使用してもよい。
The
カムスライダ43は、カムドライバ42から力を伝達されるための傾斜面43aをその上部に有する。カムスライダ43は、ガイド軸44に沿って水平方向に移動可能である。カムスライダ43には、マンドレル32を押圧するための押子41aが取り付けられている。また、カム機構40の水平方向外側(図において右側)には、カム機構40の水平方向外側への移動を止める立壁部45が固定して配置されている。ガイド軸44は、一端が立壁部45の水平方向外側で固定され、立壁部45とカムスライダ43と押子41aとマンドレル32とを貫通し、他端が治具34に固定されている。立壁部45とカムスライダ43はコイルばね46により弾性的に接続され、カムスライダ43は立壁部45へ向かって付勢されている。
The
接合の際は、カムドライバ42に対して下向きの力を付加し、カムドライバ42を下向きに移動させ、傾斜面42a,43aを介してカムドライバ42からカムスライダ43に力を伝達するともに垂直方向(下方向)の力を水平方向(左方向)の力へと変換する。そしてカムスライダ43をガイド軸44方向に移動させて押子41aによりマンドレル32を押圧し、マンドレル32を拡管圧子31に押入して接合する。接合完了後、カムスライダ43は、カムドライバ42からの力が除去されるとコイルばね46の付勢力により自動的に元の位置へ復元する。
At the time of joining, a downward force is applied to the
押子41aを水平方向(ガイド軸44方向)に移動させてマンドレル32を拡管圧子31に押入して接合するため、第1部材10を水平に配置できる。従って、長尺な第1部材10でも拡管成形できる。ここでガイド軸44が延びる水平方向とは、厳密な水平方向以外に傾斜方向も含む。
Since the
(第4実施形態)
図13A及び図13Bに示す第4実施形態の接合装置30は、ハンドル50を介してガイド軸44に回転トルクを付加して押子41aを移動させ、押子41aにより押し出してマンドレル32を拡管圧子31に押入する点で、図11A及び図11Bの第2実施形態と相違する。図11A及び図11Bに示した第2実施形態の構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。ここでは、説明のため第1部材10及び第2部材20の図示を省略している。
(Fourth embodiment)
13A and 13B, the joining
本実施形態では、ガイド軸44にハンドル50が取り付けられ、ねじ溝51a,51bが形成されている。ハンドル50を回転させることでガイド軸44に回転トルクを付加できる。ねじ溝51a,51bは、同じ形状ではなく、押子41a,41bを互いに近接移動させるように、それぞれの押子41a,41bに対して別の形状に形成されている。一方の押子41aは、ガイド軸44に貫通されており、ガイド軸44からねじ溝51aを介して回転トルクが伝達される。また、押子41aは、2つの支持棒52が挿入され回転を止められている。支持棒52は概略U字型の固定台53に固定されており、ガイド軸44は固定台53に回転可能に支持されている。そのため、一方の押子41aは、支持棒52により回転せずにガイド軸44のねじ溝51aに沿って水平方向(図13Aにおいて右方向)に移動してマンドレル32を押し出す。
In this embodiment, the
図13Bに示すように、ガイド軸44の回転に伴って図13Aにおいて右側のマンドレル32が左側のマンドレル32に対して回転しないように、2つのマンドレル32は拡管圧子31のキー溝31dを介して接続されている。具体的には、マンドレル32は側面にキー山32dを有し、個々の拡管圧子要素31cはキー山32dに対応したキー溝31dをそれぞれ有している。キー山32dとキー溝31dが係合した状態では、ガイド軸44が回転しても、2つのマンドレル32と拡管圧子31は相対的に回転を制限される。そのため、他方の押子41bは、回転せずにガイド軸44のねじ溝51bに沿って水平方向(図13Aにおいて左方向)に移動してマンドレル32を押し出す。また、キー山32dとキー溝31dが係合することで、個々の拡管圧子要素31cがマンドレル32のテーパ状の先端部32aに沿って同時に移動可能である。さらに、キー溝31d等を用いることにより、スペースを小さくすることが可能である。また、キー溝31d等の代わりに、第1実施形態で示したリング状の治具34(図1A参照)を使用しても同様の効果が得られる。
As shown in FIG. 13B, the two
従って、両側のマンドレル32は、一方の押子41a及び他方の押子41bにより押し出されて拡管圧子31に両側から押入される。このように、ガイド軸44に対して与えた回転トルクによりマンドレル32を拡管圧子31に押入してもよい。
Therefore, the
図14を参照して、第4実施形態の変形例を説明する。本変形例は、2つの支持棒52が延長され、一方の押子41a及びマンドレル32を貫通し、他方の押子41b及びマンドレル32にまで挿入されている。このように、両側の押子41a,41bの回転は制限されている。ただし、拡管圧子31には、支持棒52を挿通するための挿通孔54を設ける必要がある。本変形の場合、支持棒52により、両側のマンドレル32の回転を制限できるため、図13Bに示すキー溝31d及びキー山32dを設ける必要がない。
A modification of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, two
(第5実施形態)
図15A及び図15Bに示す第5実施形態の接合装置30は、拡管圧子31が弾性材料で形成され、かつ、弾性部材33が省略されている点で、図1A及び図1Bの第1実施形態と相違する。本実施形態では、図1A及び図1Bに示した第1実施形態の構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
15A and 15B, the joining
本実施形態では、拡管圧子31がゴムのような弾性材料で形成されており、第1から第4実施形態では存在していた弾性部材33が省略されている。拡管圧子31の弾性材料の硬度は、第1部材10を拡管成形できる程度であればよい。拡管圧子31が弾性材料からなることで、拡管圧子31と第1部材10が接触しても、第1部材10に割れや局所的な変形を生じることなく、第1部材10と第2部材20を接合できる。また、緩衝材としての弾性部材33(図1A及び図1B参照)が不要となるため、弾性部材33を省略して構成を簡易化できる。
In the present embodiment, the
10 第1部材
11 仕切壁
20 第2部材
21 穴部
30 接合装置
31 拡管圧子
31a 押入孔
31b 凸部
31c 拡管圧子要素
31d キー溝
32 マンドレル(拡管具)
32a 先端部
32b 基端部
32c ボルト孔
32d キー山
33 弾性部材(弾性層)
34 治具
34a ねじ孔
34b ねじ
35 支持台
36 ガイドボルト
37 プレス機械
40 カム機構
41a,41b 押子
42 カムドライバ
42a 傾斜面
43 カムスライダ
43a 傾斜面
44 ガイド軸
45 立壁部
46 コイルばね
50 ハンドル
51a,51b ねじ溝
52 支持棒
53 固定台
54 挿通孔
DESCRIPTION OF
34
Claims (7)
前記第1部材の内部に前記拡管圧子を配置し、
前記第1部材と前記拡管圧子との間に前記第1部材と同方向に延びる前記弾性層を配置し、
前記第2部材の前記穴部に前記第1部材を挿通し、
前記拡管具を前記拡管圧子に押入することにより前記拡管圧子を外側へ押し出して拡張させ前記第1部材及び前記弾性層を外側へ膨張させて前記第1部材と前記第2部材を接合する、部材の接合方法。 A tubular first member, a second member provided with a hole, a tube expansion indenter that expands the first member, an elastic layer made of an elastic material, and a tube expander that expands the tube expansion indenter outward are prepared. And
Arranging the expanded tube indenter inside the first member;
The elastic layer extending in the same direction as the first member is disposed between the first member and the tube expansion indenter,
Inserting the first member into the hole of the second member;
A member that pushes the tube expansion tool into the tube expansion indenter to push the tube expansion indenter outward and expands the first member and the elastic layer to bond the first member and the second member. Joining method.
前記第2部材の前記穴部に前記第1部材を挿通し、
前記第1部材の内部に前記拡管圧子を配置し、
前記拡管具を前記拡管圧子に押入することにより前記拡管圧子を外側へ押し出して拡張させ前記第1部材を外側へ膨張させて前記第1部材と前記第2部材を接合する、部材の接合方法。 Preparing a tubular first member, a second member provided with a hole, a tube expansion indenter made of an elastic material that expands the first member, and a tube expander that expands the tube expansion indenter outward,
Inserting the first member into the hole of the second member;
Arranging the expanded tube indenter inside the first member;
A member joining method in which the tube expansion tool is pushed out into the tube expansion indenter, the tube expansion indenter is pushed out and expanded to expand the first member, and the first member and the second member are bonded together.
前記第1部材を拡管する拡管圧子と、
前記第1部材と前記拡管圧子との間に配置され、前記第1部材と同方向に延びる弾性層と、
前記拡管圧子を外側へ拡張させるテーパ状の拡管具と
を備え、
前記第1部材が前記第2部材の前記穴部に挿通された状態で、かつ、前記拡管圧子が前記第1部材の内部に配置された状態で、前記拡管具を前記拡管圧子に押入することにより前記拡管圧子を外側へ押し出して拡張させ前記第1部材及び前記弾性層を外側へ膨張させて前記第1部材と前記第2部材を接合する、部材の接合装置。 A method of joining a tubular first member and a second member provided with a hole,
A tube expansion indenter for expanding the first member;
An elastic layer disposed between the first member and the tube expansion indenter and extending in the same direction as the first member ;
A tapered tube expansion tool for expanding the tube expansion indenter outward,
The tube expansion tool is pushed into the tube expansion indenter in a state where the first member is inserted through the hole of the second member and the tube expansion indenter is disposed inside the first member. A member joining apparatus that pushes and expands the tube indenter outward to expand the first member and the elastic layer to join the first member and the second member.
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