JP6739795B2 - Metal component manufacturing method and metal component manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、車両に組み付けられる金属部品を2つのパネル状金属体から製造する際の製造方法又は製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method or a manufacturing apparatus for manufacturing a metal component to be mounted on a vehicle from two panel-shaped metal bodies, for example.
従来より、例えば、特許文献1に開示されているインシュレータは、防音及び遮熱を目的として車両下部におけるフロアパン下面とマフラーとの間に配設されている。上記インシュレータは、アルミニウム合金材からなるパネル状の第1金属体と、該第1金属体のフロアパン側に配設されたシート状の吸音遮熱体と、該吸音遮熱体のフロアパン側に配設されたアルミニウム合金材からなるフィルム状の第2金属体とを備え、上記第1金属体の外周部分を折り返すとともにこの折返部分で上記吸音遮熱体の外周部分と上記第2金属体の外周部分とを同時に挟み込むことにより、第1金属体、吸音遮熱体及び第2金属体を一体にしている。 Conventionally, for example, the insulator disclosed in Patent Document 1 is arranged between the lower surface of the floor pan and the muffler in the lower part of the vehicle for the purpose of soundproofing and heat insulation. The insulator is a panel-shaped first metal body made of an aluminum alloy material, a sheet-shaped sound absorbing heat shield disposed on the floor pan side of the first metal body, and a floor pan side of the sound absorbing heat shield. A film-shaped second metal body made of an aluminum alloy material disposed in the outer peripheral portion of the first metal body, and the outer peripheral portion of the sound absorbing and heat insulating body and the second metal body at the folded back portion. The first metal body, the sound absorbing and heat insulating body, and the second metal body are integrated by simultaneously sandwiching the outer peripheral portion of the first metal body and the outer peripheral portion of.
ところで、特許文献1の如きインシュレータにおいて、材料歩留まりの向上や軽量化を目的として、第1金属体の外周部分を折り返さずに第1金属体の外周部分及び第2金属体の外周部分を互いに接合することで第1金属体と第2金属体とを一体にしたいという要求があり、その接合方法として、完成後のインシュレータの外観に熱歪みの影響が出難い超音波接合法を適用することが考えられる。 By the way, in the insulator as in Patent Document 1, the outer peripheral portion of the first metal body and the outer peripheral portion of the second metal body are joined to each other without folding back the outer peripheral portion of the first metal body for the purpose of improving the material yield and reducing the weight. By doing so, there is a demand to integrate the first metal body and the second metal body, and as a joining method therefor, it is possible to apply an ultrasonic joining method that is unlikely to be affected by thermal strain in the appearance of the completed insulator. Conceivable.
しかし、超音波接合法は、接合時に微細な振動を接合箇所に加えるため、接合する金属体において、例えば、治具に対する位置決め用の基準穴周りのような剛性の高い箇所がある部分に超音波振動が伝搬すると、当該箇所に繰り返し荷重が加わることで亀裂や割れが発生してしまうおそれがある。 However, in the ultrasonic bonding method, since minute vibration is applied to the bonding portion at the time of bonding, the ultrasonic wave is applied to a portion having high rigidity such as around a reference hole for positioning with respect to a jig in the metal body to be bonded. When the vibration propagates, a load may be repeatedly applied to the location, causing cracks or fractures.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超音波接合により2つのパネル状金属体を一体にして亀裂や割れの無い金属部品を得ることにある。 The present invention has been made in view of the above point, and an object thereof is to obtain a metal component free from cracks and cracks by integrating two panel-shaped metal bodies by ultrasonic bonding.
上記の目的を達成するために、本発明は、超音波接合を行う際に使用する治具の位置決め用の基準ピンが振動可能となっていることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that a reference pin for positioning a jig used when performing ultrasonic bonding can vibrate.
すなわち、第1の発明では、フロアに設置された治具本体、複数の基準ピン及び該各基準ピンを振動可能に上記治具本体に取り付けるピン取付手段を有する治具と、超音波接合が可能な超音波接合手段とを用意する工程と、各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置する工程と、上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得る工程と、を含み、上記各基準ピンは、上下方向に斜めに延びており、上記各金属体を上記治具本体に載置する工程は、上記各嵌合孔が上下方向に斜めに延びる状態で、該各嵌合孔を上記各基準ピンにそれぞれ嵌合させる工程であることを特徴とする。 That is, in the first aspect of the present invention, ultrasonic bonding is possible with a jig having a jig main body installed on the floor, a plurality of reference pins, and a pin attaching means for vibrating the reference pins to the jig main body. the fitting of such a step of preparing an ultrasonic bonding means, each said respective reference pins into a corresponding plurality of two panel-like metal body the respective reference pins fitting hole is formed in the above respective metal bodies The step of placing each of the metal bodies in order on the jig body so as to fit into the hole, and the formation of a joint by the ultrasonic joining means in the overlapping portion of each of the metal bodies to integrate them. A step of obtaining a metal part, wherein each of the reference pins extends diagonally in the vertical direction, and the step of mounting each of the metal bodies on the jig body includes It is characterized in that it is a step of fitting the fitting holes into the reference pins in an obliquely extended state .
また、本発明は、フロアに設置された治具本体及び複数の基準ピンを有する治具と、該治具の側方に配置され、超音波接合が可能な超音波接合手段とを備え、各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置した状態で上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得るよう構成された金属部品製造装置をも対象とし、次のような解決手段を講じた。 Also, the present invention comprises a jig having a jig body and a plurality of reference pins installed in the floor, are arranged on the side of the jig, and an ultrasonic bonding means capable ultrasonic bonding, Two panel-shaped metal bodies, each of which has a plurality of fitting holes corresponding to the respective reference pins, are attached to the metal bodies so that the reference pins fit into the respective fitting holes of the metal bodies. A metal component manufacturing apparatus configured to obtain a metal component integrally by forming a bonding portion by the ultrasonic bonding means in an overlapping portion of each metal body in a state of being placed on the jig main body in order. The following solution measures were taken.
すなわち、第2の発明では、上記治具本体は、上記各基準ピンを振動可能に上記治具本体に取り付けるピン取付手段を備え、上記各基準ピンは、上下方向に斜めに延びるように配設されていることを特徴とする。 That is, in the second aspect of the invention, the jig body includes pin mounting means for vibrating the reference pins to the jig body, and the reference pins are arranged so as to extend obliquely in the vertical direction. It is characterized by being.
第1及び第2の発明では、2つの金属体を各基準ピンが各金属体の各嵌合孔に嵌合するように各金属体を順番に治具本体に載置した状態で各金属体の重なり合った部分に対して超音波接合手段によって超音波接合を行うと、微細な振動が各金属体の全域に伝搬するが、その振動に合わせて上記各ピン取付手段が振動するようになる。したがって、治具に載置された状態の2つの金属体が超音波振動と同期して振動するようになり、2つの金属体における剛性の高い箇所に繰り返し荷重が加わり難くなって亀裂や割れの発生を抑制することができる。 In the first and second inventions, the two metal bodies are placed on the jig body in order so that the reference pins fit into the fitting holes of the metal bodies. When ultrasonic bonding is performed on the overlapped portions by ultrasonic bonding means, fine vibration propagates to the entire area of each metal body, and the pin mounting means vibrates in accordance with the vibration. Therefore, the two metal bodies placed on the jig vibrate in synchronism with the ultrasonic vibration, and it becomes difficult to repeatedly apply a load to the high-rigidity portions of the two metal bodies and cracks or cracks are generated. Occurrence can be suppressed .
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature.
図1及び図2は、本発明の実施形態に係るインシュレータ1(金属部品)を示す。該インシュレータ1は、排気系部品や駆動系部品から発生する熱や騒音などに対する遮熱及び防音を目的として車両のフロアパンF1下面に取り付けられるものであり、図3及び図4に示すインシュレータ製造装置10(金属部品製造装置)で製造されている。 1 and 2 show an insulator 1 (metal part) according to an embodiment of the present invention. The insulator 1 is attached to the lower surface of the floor pan F1 of the vehicle for the purpose of heat insulation and sound insulation against heat and noise generated from exhaust system components and drive system components, and the insulator manufacturing apparatus shown in FIGS. It is manufactured by 10 (metal part manufacturing apparatus).
上記インシュレータ1は、図1及び図2に示すように、車両前後方向に延びるパネル状のアルミニウム合金材からなる第1金属体2と、該第1金属体2におけるフロアパンF1側のパネル面に沿って配設されるシート状のグラスウール材3(吸音遮熱体)と、該グラスウール材3のフロアパンF1側に設けられたパネル状のアルミニウム合金材からなる第2金属体4とを備え、該第2金属体4は、上記グラスウール材3を覆うように上記第1金属体2に組み付けられている。尚、図1乃至図4の第1及び第2金属体2,4の板厚は、便宜上、誇張して描かれている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the insulator 1 includes a
上記第1金属体2は、板厚が0.4〜0.6mmで、且つ、1000〜3000番台のアルミニウム合金板をプレス成形することにより得たものであり、車両前後方向に延びる水平面部21と、該水平面部21の車幅方向両側部分から車幅方向両端に近づくにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する一対の傾斜面部22とを備えている。
The
該各傾斜面部22には、上方に向けて張り出すとともに張出面が水平に延びる平面視で円形状の第1座面部22aが車両前後方向に所定の間隔をあけて一対形成され、上記各第1座面部22aの中央には、第1嵌合孔22bが貫通形成されている。
On each of the
上記第1金属体2における4つの第1座面部22aより外側の部分には、上記第2金属体4を組み付けた際に当該第2金属体4と重なり合う重合部2bが設けられ、上記第1金属体2における4つの第1座面部22aに囲まれる部分には、多数の貫通孔2cが形成されている。
A portion of the
上記第2金属体4は、板厚が0.4〜0.6mmで、且つ、1000〜3000番台のアルミニウム合金板をプレス成形することにより得たものであり、車両前後方向に延びる水平パネル部41と、該水平パネル部41の車幅方向両側部分から車幅方向両端に近づくにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する一対の傾斜パネル部42とを備えている。
The
該各傾斜パネル部42には、上方に向けて張り出すとともに張出面が水平に延びる平面視で円形状の第2座面部42aが上記第1金属体2の各第1座面部22aに対応するように一対形成され、上記各第2座面部42aの中央には、第2嵌合孔42bが貫通形成されている。
In each of the
上記第2金属体4における4つの第2座面部42aより外側の部分には、上記第1金属体2に組み付けた際に上記重合部2bに重なり合う重合部4bが設けられ、上記第2金属体4における4つの第2座面部42aに囲まれる部分には、上記重合部4bに対して上方に段差状に張り出す空間形成部4aが形成されている。
A portion of the
そして、上記第1金属体2に上記第2金属体4を組み付けると、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとが重なり合うとともに、上記第1金属体2と上記第2金属体4における空間形成部4aとの間に上記グラスウール材3を収容する収容空間層S1が形成されるようになっている。
When the
また、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとの間には、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとの間を繋ぐ超音波接合による複数の固相接合部W1が上記第1及び第2金属体2,4の外周部分に沿って断続的に形成されていて、上記各固相接合部W1により、上記第1金属体2と上記第2金属体4とが一体になっている。
Further, between the polymerized
上記インシュレータ製造装置10は、図3に示すように、上記第1金属体2に対する上記第2金属体4の位置決めを行う治具5と、該治具5の側方に配置され、超音波接合が可能な超音波接合機6(超音波接合手段)とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
上記治具5は、フロアに設置された治具本体51を備え、該治具本体51は、図示しない移動手段により移動可能となっている。
The
上記治具本体51は、厚みのある矩形板状のベースプレート52と、該ベースプレート52の上面に突設された4つの支持フレーム53とを備えている。
The
これら4つの支持フレーム53は、平面視で長方形の頂点をなす位置関係となっていて、上記超音波接合機6に近い側の2つの支持フレーム53は、上記超音波接合機6から遠い側の2つの支持フレーム53より突出高さが低くなっている。
These four
上記各支持フレーム53の上部には、それぞれ位置決めユニット54が取り付けられている。
該位置決めユニット54は、図4に示すように、超音波接合機6側の斜め上方に開口する収容凹部55aが形成された金属製のユニット本体55を備え、上記収容凹部55aの底面側略半分にはリング状の硬質ゴム材からなる弾性体56(ピン位置決め手段)が嵌め込まれている。
As shown in FIG. 4, the
また、上記収容凹部55aには、円板形状の頭部57a及び該頭部57aに連続する軸部57bからなる基準ピン57が収容され、上記軸部57bが上側を向く姿勢で上記頭部57aが上記弾性体56の内方に嵌合するとともに、上記軸部57bが上記収容凹部55aの開口部分から外側に飛び出している。
The
すなわち、上記弾性体56は、上記基準ピン57を振動可能に上記治具本体51に取り付けるようになっている。
That is, the
さらに、上記収容凹部55aの開口側半分には、中央に挿通孔58aを有するリング部材58が上記弾性体56に接触するように嵌め込まれ、上記挿通孔58aには、上記基準ピン57の軸部57bが遊嵌した状態となっている。
Further, a
そして、上記第2金属体4における上記第1金属体2に組み付ける側を上向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第2嵌合孔42bに嵌合するように上記第2金属体4を上記治具本体51に載置するとともに上記第2金属体4の空間形成部4aにグラスウール材3を載置し、且つ、上記第1金属体2における上記第2金属体4が組み付く側を下向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第1嵌合孔22bに嵌合するように上記第1金属体2を上記治具本体51に載置することにより、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとが重なった状態で上記第1及び第2金属体2,4の位置決めがなされるようになっている。
Then, the
上記超音波接合機6は、図3に示すように、上記治具5に位置決めされた第1及び第2金属体2,4における両重合部2b,4bを支持可能な台座部61と、該台座部61の上方に配置され、超音波振動が可能な振動部62と、該振動部62を下降させて上記両重合部2b,4bを上記台座部61との間に挟み込んで加圧する加圧部63とを備え、該加圧部63が上記台座部61との間において上記両重合部2b,4bを加圧した状態で上記振動部62が超音波振動を行うことにより、上記両重合部2b,4bの間に固相接合部W1が形成されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the ultrasonic bonding machine 6 includes a
そして、上記超音波接合機6は、上記治具本体51を図示しない移動手段で移動させながら、上記治具本体51によって位置決めされた第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bを上記第1及び第2金属体2,4の外周部分に沿って断続的に接合することにより第1及び第2金属体2,4を一体にしてインシュレータ1を得るようになっている。
Then, the ultrasonic bonding machine 6 moves the jig
次に、本発明の実施形態に係るインシュレータ製造装置10を用いたインシュレータ1の製造について詳述する。
Next, manufacturing of the insulator 1 using the
まず、図3に示すように、上記第2金属体4における上記第1金属体2に組み付ける側を上向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第2嵌合孔42bに嵌合するように上記第2金属体4を上記治具本体51に載置する。
First, as shown in FIG. 3, the reference pins 57 are fitted in the second
次に、上記治具本体51に載置した第2金属体4の空間形成部4aにシート状のグラスウール材3を載置する。
Next, the sheet-shaped
次いで、上記第1金属体2における上記第2金属体4が組み付く側を下向きにした姿勢で上記各基準ピン57が各第1嵌合孔22bに嵌合するように上記第1金属体2を上記治具本体51に載置する。すると、上記第1金属体2の重合部2bと上記第2金属体4の重合部4bとが重なり合うとともに、上記第1金属体2と上記第2金属体4における空間形成部4aとの間に収容空間層S1が形成され、該収容空間層S1に上記グラスウール材3が収容された状態になる。
Then, the
その後、治具本体51を図示しない移動手段で移動させながら、上記治具本体51によって位置決めされた第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bを上記超音波接合機6が上記第1及び第2金属体2,4の外周部分に沿って断続的に超音波接合を行うことにより第1及び第2金属体2,4を一体にしてインシュレータ1を得る。
Thereafter, while moving the
尚、超音波接合の接合条件は、振動周波数:20kHz、振動部62の振幅:0.06mm、加圧部63による加圧力:1.5kNとした。 The joining conditions for ultrasonic joining were: vibration frequency: 20 kHz, amplitude of the vibrating part 62: 0.06 mm, and pressure applied by the pressurizing part 63: 1.5 kN.
以上より、本発明の実施形態によると、上記両重合部2b,4bに超音波接合を行う際、微細な振動が第1及び第2金属体2,4の全域に伝搬するが、その振動に合わせて上記各弾性体56が振動するようになる。したがって、治具5に載置された状態の第1及び第2金属体2,4が超音波振動と同期して振動するようになり、第1及び第2金属体2,4における剛性の高い箇所に繰り返し荷重が加わり難くなるので、第1及び第2金属体2,4における亀裂や割れの発生を抑制することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when ultrasonic bonding is performed on both the overlapping
また、各弾性体56は硬質ゴム材で形成されているので、簡単な構造で基準ピン57が超音波振動に対応する振動を行うようになり、超音波接合によるインシュレータ1の製造を低コストな装置で行うことができる。
Further, since each
尚、本発明の実施形態では、治具本体51に第1及び第2金属体2,4を位置決めする際、第1及び第2金属体2,4の各第1嵌合孔22b及び各第2嵌合孔42bに各基準ピン57を嵌合させるだけの構成となっているが、第1金属体2の各第1嵌合孔22b周りをクランプ機構の爪部材で押さえるような構成にしてもよい。
In the embodiment of the present invention, when the first and
また、本発明の実施形態では、弾性体56が硬質ゴム材からなっているが、これに限らず、例えば、発泡体からなるものであってもよい。
Further, in the embodiment of the present invention, the
また、上記第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bに施す各接合は、各接合間の途中において、第1及び第2金属体2,4を異なる治具5に移載した後に残りの各接合を行うようにしてもよい。
In addition, each of the joints to be applied to the overlapping
また、上記第1及び第2金属体2,4の両重合部2b,4bに施す各接合は、各接合間の途中において、治具5に設けた位置決め姿勢を変更可能な機構や、或いは、産業用ロボットが治具5自体の傾きを変更することによって上記第1及び第2金属体2,4の姿勢を変更した後に残りの各接合を行うようにしてもよい。
In addition, each of the joints to be applied to the overlapping
また、本発明の実施形態では、本発明の製造方法によって第1金属体2、グラスウール材3及び第2金属体4からインシュレータ1を製造しているが、これに限らず、本発明の製造方法によってパネル状をなす2つの金属体を一体にして他の金属部品を得ることもできる。
Further, in the embodiment of the present invention, the insulator 1 is manufactured from the
本発明は、例えば、車両に組み付けられる金属部品を2つのパネル状金属体から製造する際の製造方法又は製造装置に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for, for example, a manufacturing method or a manufacturing apparatus when manufacturing a metal component to be assembled in a vehicle from two panel-shaped metal bodies.
1 インシュレータ(金属部品)
2 第1金属体
4 第2金属体
5 治具
6 超音波接合機(超音波接合手段)
22b 第1嵌合孔
42b 第2嵌合孔
51 治具本体
56 弾性体(ピン取付手段)
57 基準ピン
W1 接合部
1 insulator (metal parts)
2
22b
57 Reference Pin W1 Joint
Claims (2)
各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置する工程と、
上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得る工程と、を含み、
上記各基準ピンは、上下方向に斜めに延びており、
上記各金属体を上記治具本体に載置する工程は、上記各嵌合孔が上下方向に斜めに延びる状態で、該各嵌合孔を上記各基準ピンにそれぞれ嵌合させる工程であることを特徴とする金属部品の製造方法。 Prepare a jig that has a jig body installed on the floor, a plurality of reference pins, and a pin attachment means that attaches the reference pins to the jig body so that they can vibrate, and an ultrasonic joining means that enables ultrasonic joining. The process of
Two panel-shaped metal bodies, each of which has a plurality of fitting holes corresponding to the reference pins, are attached to the metal bodies so that the reference pins fit into the fitting holes of the metal bodies. Steps of sequentially mounting the jig body ,
A step of obtaining a metal part integrally by forming a joint portion by the ultrasonic joining means in the overlapping portion of each metal body ,
Each of the above reference pins extends diagonally in the vertical direction,
The step of placing the metal bodies on the jig body is a step of fitting the fitting holes into the reference pins in a state where the fitting holes extend obliquely in the vertical direction. And a method for manufacturing a metal component.
該治具の側方に配置され、超音波接合が可能な超音波接合手段とを備え、
各々に上記各基準ピンに対応する複数の嵌合孔が形成された2つのパネル状金属体を上記各基準ピンが上記各金属体の各嵌合孔に嵌合するように上記各金属体を順番に上記治具本体に載置した状態で上記各金属体の重なり合った部分に上記超音波接合手段で接合部を形成することにより一体にして金属部品を得るよう構成された金属部品製造装置であって、
上記治具本体は、上記各基準ピンを振動可能に上記治具本体に取り付けるピン取付手段を備え、
上記各基準ピンは、上下方向に斜めに延びるように配設されていることを特徴とする金属部品製造装置。 A jig having a jig body and a plurality of reference pins installed on the floor,
An ultrasonic bonding means that is arranged on the side of the jig and is capable of ultrasonic bonding,
Two panel-shaped metal bodies, each of which has a plurality of fitting holes corresponding to the reference pins, are attached to the metal bodies so that the reference pins fit into the fitting holes of the metal bodies. A metal component manufacturing apparatus configured to obtain a metal component integrally by forming a bonding portion by the ultrasonic bonding means in an overlapping portion of each metal body in a state of being placed on the jig main body in order. There
It said jig body is e Bei the pin mounting means for mounting the vibratably said jig body to the respective reference pin,
The metal part manufacturing apparatus , wherein each of the reference pins is arranged so as to extend obliquely in the vertical direction .
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