JPH08332533A - 金属板の結合方法および結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 延性に劣るような材料の金属板を結合する場
合にも十分な結合強度を持って結合できるようにする。 【構成】 パンチ３８の摺動孔３６を設けたストリッパ
３３には、その上面に嵌装孔３４が形成され、その中に
ストリッパ３３を加熱するための筒形のヒータ４０が嵌
装されている。ヒータ４０の内周には断熱材４２が嵌装
されている。ストリッパ３３内には、ストリッパ３３の
加熱温度を制御することに用いる温度センサ５１が収容
されている。結合すべきアルミ板Ａ、Ｂは、ストリッパ
３３とダイス装置１１の払い１８の間で挟まれると、ス
トリッパ３３の熱を受けて、主に絞り孔２７の回りの絞
り周辺部のみが加熱される。続いてパンチ３８の進出に
より絞り成形が行われるが、絞り周辺部が加熱されて延
性が高められているから、その部分でせん断や破断を生
ずることなく良好に絞り成形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の金属板を絞り
工程と圧延工程を経て結合させるようにした金属板の結
合方法並びに結合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の結合装置として、図９およ
び図１０に示すものが知られている。これを以下に説明
すると、ダイス装置の本体１の頂面には、短円柱形をな
す圧延基台２が形成されており、その圧延基台２を両側
から囲んでその圧延基台２の上方に円形の絞り孔３を形
成する一対の払い４が設けられている。各払い４は、本
体１に対して軸５により揺動自由に支持され、それぞれ
の下端側に設けられた図示しない付勢ばねにより、上端
側が互いに接近する方向に揺動付勢され、上記のように
圧延基台２を囲んで絞り孔３を形成するようになってい
る。ダイス装置の上面側にはパンチ装置が昇降可能に配
設されており、このパンチ装置は、ストリッパ６の中心
孔７内に、上記の絞り孔３内に進入可能なパンチ８が嵌
装されている。

【０００３】使用に際しては、互いに結合する２枚の金
属板ａ、ｂが、ダイス装置の払い４の上面に載置され、
図９に示すようにパンチ装置が下降することで金属板
ａ、ｂがストリッパ６と払い４との間で挟み付けられ
る。続いて、図１０の左側に示すように、パンチ８が絞
り孔３に向けて進出し、２枚の金属板ａ、ｂが絞り孔３
内に押し込まれて、その絞り孔３の形状に倣った有底筒
形に絞り込まれる（絞り工程）。パンチ８はさらに進出
して、２枚の金属板ａ、ｂの絞り成形部ｃの底部ｄを圧
延基台２の上面に打圧して圧延し、同図の右側に示すよ
うに、左右の払い４を開きつつ上記の底部ｄのみが水平
方向に押し広げられて、掛かり部ｅが形成される（圧延
工程）。これにより、両金属板ａ、ｂが機械的に点結合
されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、金属板が例えばアルミニウム合金のように鋼板
に比べて延性に劣る材料を素材としていると、上記した
絞り工程において、図１１に示すように、絞り成形部ｃ
の絞り周辺部ｆ（肩の部分）でせん断または破断が生じ
やすく、十分な結合強度が得られない欠点があった。

【０００５】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、例えば延性に劣るような材料の金
属板を結合する場合にも十分な結合強度を持って結合し
得るようにした結合方法ならびに結合装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、圧延基台の周縁に
保持されてその圧延基台の上方に絞り孔を形成するよう
に開閉可能に設けられた分割された複数の払いと、パン
チを進退自由に嵌装したストリッパとの間に複数枚の金
属板を挟んだのち、前記パンチを絞り孔に向けて進出さ
せることで絞り成形を行い、引き続いてパンチを進出さ
せて前記絞り成形部の底部を圧延基台との間で圧延し
て、前記払いを開きつつ前記底部を広げて掛かり部を形
成することにより、前記各金属板を結合するようにした
結合方法において、金属板を絞り成形する前に、その絞
り周辺部のみを加熱する工程を設けた構成としたところ
に特徴を有する。

【０００７】請求項２の発明は、本体の頂面には圧延基
台が形成され、その圧延基台の周りには圧延基台の上方
に絞り孔を形成する分割された複数の払いが開閉可能に
設けられたダイス装置と、そのダイス装置と対向して接
離可能に配設され、ストリッパを貫通してパンチを進退
自由に設けたパンチ装置とを備え、前記ストリッパと前
記払いとの間に複数枚の金属板を挟んだのち、前記パン
チを絞り孔に向けて進出させることで絞り成形を行い、
引き続くパンチの進出により前記絞り成形部の底部を圧
延基台との間で圧延して、前記払いを開きつつ前記底部
を広げて掛かり部を形成することにより、前記各金属板
を結合するようにした結合装置において、前記ストリッ
パと前記払いの少なくともいずれか一方には、金属板を
絞り成形する前にその絞り周辺部のみを加熱可能とする
加熱手段が埋設されている構成としたところに特徴を有
する。請求項３の発明は、請求項２の発明において、前
記加熱手段による加熱温度を制御する温度制御手段を具
備した構成としたところに特徴を有する。

【０００８】

【作用】請求項１または請求項２の発明の作用は以下の
ようである。結合すべき複数枚の金属板を払いとストリ
ッパとの間に挟むと、ストリッパと払いの少なくとも一
方は加熱手段により加熱されているから、金属板におけ
る絞り孔の回りの絞り周辺部が加熱され、一方、パンチ
と対応する絞り中央部は冷却状態に保たれる。続いてパ
ンチを進出させて絞り工程を行うと、金属板の絞り周辺
部は加熱されて延性が高められており、一方絞り中央部
は冷却状態にあって破断荷重が大きい状態にあるから、
絞り周辺部にせん断や破断を生ずることなく有底筒形の
絞り成形部が形成される。続いて圧延工程を行うと絞り
成形部の底部が広げられて掛かり部が形成され、金属板
同士が機械的に点結合される。請求項３の発明では、温
度制御手段を介して加熱手段による加熱温度が制御さ
れ、金属板の絞り周辺部の加熱温度が所定の温度に制御
される。

【０００９】

【発明の効果】すなわち請求項１の発明によれば、絞り
工程において絞り周辺部にせん断や破断を生ずることな
く良好に絞り成形部が形成でき、もって金属板同士を高
い強度で結合することができる効果が得られる。請求項
２の発明によれば、上記効果が得られる方法発明を確実
に実施することができる効果が得られる。

【００１０】請求項３の発明によれば、金属板の材質や
板厚に応じた最適の温度で加熱することが可能となり、
絞り成形部のより良好な形成ができてより高い結合強度
を得ることができる効果が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。 ＜第１実施例＞図１ないし図７は本発明の第１実施例を
示す。この実施例では図２に示すように、ダイス装置１
１とその上方に配設されるパンチ装置１２とを備えてい
る。

【００１２】まず、ダイス装置１１を図２ないし図４に
よって説明する。このダイス装置１１は基板上に設置さ
れる柱状の本体１３を備えており、その本体１３の頂面
に形成された支持部１４の上面には、背の低い円柱形を
なす圧延基台１５が形成されている。

【００１３】本体１３の左右の側面には縦方向を向いた
取付溝１６が形成されており、各取付溝１６には、左右
で対をなす払い１８が設けられている。各払い１８の上
端部には突合部１９が設けられており、その突合部１９
には、上記した支持部１４の左右の側面から上面にわた
って嵌合されて互いに突き合わされるように、上側に内
方に出っ張った突合面２０が形成されている。各突合面
２０は上記の圧延基台１５よりも高い背丈を有してお
り、それぞれ圧延基台１５と同じ半径の半円形をなす孔
構成溝２１が形成されている。

【００１４】各払い１８は上記した左右の取付溝１６内
に嵌められ、突合部１９の少し下方に形成された挿通孔
２３に取付溝１６の両側壁を貫通して設けられた軸２４
が挿通されることで、揺動自由に支持されている。ま
た、各払い１８の下端部と取付溝１６の底面との間には
圧縮コイルばね２５が装着され、それらの弾拡力によっ
て、各払い１８に対して突合部１９が互いに突き合わさ
れる方向の揺動力が付勢されている。したがって、各払
い１８は、孔構成溝２１の下側の部分が圧延基台１５を
囲んだ状態で支持部１４の両側から互いに突き合わさ
れ、両孔構成溝２１の上側の部分により、圧延基台１５
の上方において円形の絞り孔２７が形成されるようにな
っている。また、このとき両突合部１９の上面は、面一
に整合して水平方向を向いた載置面を構成するようにな
っている。

【００１５】上記したダイス装置１１の上方には、パン
チ装置１２が同心にかつ昇降可能に設置されている。続
いてこのパンチ装置１２の構造を図１および図２によっ
て説明する。このパンチ装置１２は筒形をなすケーシン
グ２９を備えている。ケーシング２９の底部には内向き
の取付鍔３０が形成されているとともに、上端部の内周
面に雌ねじ３１が切られていて、その雌ねじ３１を図示
しない本体に螺着することで本体に取り付けられるよう
になっている。

【００１６】ケーシング２９の下端部にはストリッパ３
３が取り付けられる。このストリッパ３３は、上面の中
心に嵌装孔３４が穿設されるとともに、上端部外周に係
止鍔３５が形成されていて、上記のケーシング２９の取
付鍔３０の内周に緊密に嵌合され、係止鍔３５がケーシ
ング２９の取付鍔３０の上面に係止されることで、その
下端部をケーシング２９の底部から突出させた状態で取
り付けられる。このストリッパ３３の嵌装孔３４の底面
の中心には、パンチ３８を緊密にかつ摺動自由に挿通す
る摺動孔３６が開口されている。

【００１７】ストリッパ３３の嵌装孔３４内には、スト
リッパ３３を加熱するための筒形をなすヒータ４０が嵌
装されている。ヒータ４０の上面からは、図示しない電
源側に接続されるリード線４１が引き出されている。ま
た、ヒータ４０の内側には、セラミック材からなる筒形
の断熱材４２が嵌装されている。その断熱材４２の内周
にパンチ３８が摺動自由に挿通されており、この断熱材
４２はパンチ３８が加熱されることを防止する機能を果
たすものである。

【００１８】上記したストリッパ３３、ヒータ４０およ
び断熱材４２の上面側には、パンチ３８を挿通する中心
孔４５を設けた円板状の押さえ板４４が配されている。
この押さえ板４４には、ヒータ４０のリード線４１を通
す通し孔４６が開口されている。そして、この押さえ板
４４と本体との間に圧縮コイルばね４８が装着され、そ
の弾拡力で押さえ板４４が下方に押圧されて、ストリッ
パ３３の係止鍔３５がケーシング２９の取付鍔３０に押
し付けられ、またヒータ４０と断熱材４２がそれぞれス
トリッパ３３の嵌装孔３４の底面に押し付けられて固定
されている。

【００１９】上記したパンチ３８は、その上端部に形成
された取付溝３９を介して、本体に設けられた図示しな
い駆動装置に連結され、上下方向に進退駆動されるよう
になっている。またストリッパ３３の底部の外周面には
収容孔５０が穿設されており、その中にストリッパ３３
の温度を検知する熱電対等からなる温度センサ５１が収
容されている。この温度センサ５１は図示しない温度制
御装置に接続されており、ストリッパ３３の温度を検知
してそれをフィードバックして設定温度と比較し、ヒー
タ４０のＰＤＩ（比例微分積分）等の制御を行って、ス
トリッパ３３の加熱温度を設定温度に保持するようにな
っている。

【００２０】本第１実施例は上記のような構造であっ
て、続いてその作動を説明する。この実施例では、２枚
のアルミニウム合金板Ａ、Ｂ（以下、単にアルミ板とい
う）が結合される。まず図２に示すように、パンチ装置
１２が上昇位置に退避している状態において、互いに結
合する２枚のアルミ板Ａ、Ｂがダイス装置１１の払い１
８の上面に載置される。そのとき、パンチ３８の先端部
はストリッパ３３の摺動孔３６内に退避している。スト
リッパ３３はヒータ４０により加熱され、既述した温度
制御装置を介して略一定温度に加熱されている。

【００２１】続いて、図４に示すようにパンチ装置１２
が下降することで、アルミ板Ａ、Ｂがストリッパ３３と
払い１８との間で挟み付けられる。ここで上記のように
ストリッパ３３がヒータ４０により加熱されていること
でその熱がアルミ板Ａ、Ｂに伝わり、主にアルミ板Ａ、
Ｂにおける絞り孔２７の回りの絞り周辺部Ｆが加熱され
る（加熱工程）。アルミ板Ａ、Ｂの加熱温度は２５０〜
３００℃が望ましい。一方パンチ３８の下面に対応する
絞り中央部は冷却状態に保たれる。

【００２２】次にパンチ３８を下降させると、図５に示
すようにパンチ３８が絞り孔２７に向けて進出し、２枚
のアルミ板Ａ、Ｂが絞り孔２７内に押し込まれて、その
絞り孔２７の形状に倣った有底筒形に絞り込まれる（絞
り工程）。その際、上記のようにアルミ板Ａ、Ｂの絞り
周辺部Ｆは加熱されて延性が高められており、一方絞り
中央部は冷却状態にあって破断荷重が大きいままの状態
にあるから、絞り周辺部Ｆ（肩部）等にせん断や破断を
生ずることなく有底筒形の絞り成形部Ｃが形成される。

【００２３】続いて図６に示すように、パンチ３８がさ
らに進出して、２枚のアルミ板Ａ、Ｂの絞り成形部Ｃの
底部Ｄを圧延基台１５の上面に打圧して圧延し、左右の
払い１８を開きつつ上記の底部Ｄのみが水平方向に押し
広げられて、掛かり部Ｅが形成される（圧延工程）。

【００２４】以上が完了したら、パンチ３８が元位置に
後退しつつパンチ装置１２が上昇退避され、絞り成形部
Ｃを絞り孔２７から抜き出しつつアルミ板Ａ、Ｂを外す
と、図７に示すように、掛かり部Ｅを介して機械的に点
結合された状態のアルミ板Ａ、Ｂが取り出される。

【００２５】このように本実施例によれば、アルミ板
Ａ、Ｂの絞り工程を行う前に、絞り周辺部Ｆのみを加熱
する加熱工程を設けたことによって、絞り工程において
その絞り周辺部Ｆにせん断や破断を生ずることなく良好
に絞り成形部Ｃが形成できる。また加熱工程を設けたこ
とで、限界絞り比を高くでき、すなわちより深い絞り成
形部Ｃを形成することができて、深い位置で掛かり部Ｅ
を成形することが可能となり、もってアルミ板Ａ、Ｂ同
士を高い強度で結合することができる。

【００２６】また、温度制御装置によりヒータ４０すな
わちストリッパ３３の加熱温度を任意の設定温度に制御
できるので、材質や板厚に応じた最適の温度で加熱する
ことが可能となり、絞り成形部Ｃのより良好な形成がで
きて高い結合強度を得ることができる。

【００２７】＜第２実施例＞図８は本発明の第２実施例
を示す。この第２実施例では、ダイス装置６０に設けら
れた払い６１において、その突合部６２の背面にそれぞ
れ収容凹部６３が穿設されており、その中に払い６１の
突合部６２を加熱するためのヒータ６５が収容されてい
る。各収容凹部６３の開口には蓋板６６が当てられ、ね
じ６７で止められ閉塞されている。また、各突合部６２
の側面には収容孔６９が穿設されて、その中に突合部６
２の温度を検知する温度センサ７０がそれぞれ収容され
ている。各温度センサ７０は同様に温度制御装置に接続
され、検知温度に応じてヒータ６５のＰＤＩ等の制御を
行って、払い６１の突合部６２の加熱温度を設定温度に
保持するようになっている。

【００２８】ダイス装置６０のその他の構造は第１実施
例のダイス装置１１と同様であり、同一部材については
同一符号を付して重複した説明は省略する。また、パン
チ装置１２については第１実施例と同様である。

【００２９】すなわち本第２実施例では、加熱工程にお
いて、パンチ装置１２のストリッパ３３とダイス装置６
０の払い６１の両側から、結合すべきアルミ板Ａ、Ｂの
絞り周辺部Ｆを加熱することができ、すなわちアルミ板
を一定の温度に加熱するまでの時間が短縮され、作業サ
イクルを短縮して製造能率を向上させることができる利
点が得られる。

【００３０】＜他の実施例＞本発明は上記記述及び図面
によって説明した実施例に限定されるものではなく、例
えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含ま
れ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種
々変更して実施することができる。

【００３１】（１）上記実施例では２枚のアルミ板を結
合する場合を例示したが、３枚以上を結合する場合にも
適用することができる。 （２）また、本発明はアルミ板に限らず、他の材質の金
属板を結合する場合にも同様に適用することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るパンチ装置の分解斜
視図である。

【図２】全体構造の一部切欠正面図である。

【図３】ダイス装置の分解斜視図である。

【図４】加熱工程を示す断面図である。

【図５】絞り工程を示す断面図である。

【図６】圧延工程を示す断面図である。

【図７】結合製品の断面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係るダイス装置の分解斜
視図である。

【図９】従来例の一部切欠正面図である。

【図１０】従来例による結合工程を示す断面図である。

【図１１】従来の結合製品の断面図である。

【符号の説明】

１１…ダイス装置 １２…パンチ装置 １３…本体 １５…圧延基台 １８…払い ２７…絞り孔 ３３…ストリッパ ３８…パンチ ４０…ヒータ（加熱手段） ４２…断熱材 ５１…温度センサ ６０…ダイス装置 ６１…払い ６２…突合部 ６５…ヒータ（加熱手段） ７０…温度センサ Ａ、Ｂ…アルミニウム合金板（金属板） Ｃ…絞り成形部 Ｄ…底部 Ｅ…掛かり部 Ｆ…絞り周辺部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延基台の周縁に保持されてその圧延基
   台の上方に絞り孔を形成するように開閉可能に設けられ
   た分割された複数の払いと、パンチを進退自由に嵌装し
   たストリッパとの間に複数枚の金属板を挟んだのち、前
   記パンチを絞り孔に向けて進出させることで絞り成形を
   行い、引き続いてパンチを進出させて前記絞り成形部の
   底部を圧延基台との間で圧延して、前記払いを開きつつ
   前記底部を広げて掛かり部を形成することにより、前記
   各金属板を結合するようにした結合方法において、 金属板を絞り成形する前に、その絞り周辺部のみを加熱
   する工程を設けたことを特徴とする金属板の結合方法。
2. 【請求項２】 本体の頂面には圧延基台が形成され、そ
   の圧延基台の周りには圧延基台の上方に絞り孔を形成す
   る分割された複数の払いが開閉可能に設けられたダイス
   装置と、そのダイス装置と対向して接離可能に配設さ
   れ、ストリッパを貫通してパンチを進退自由に設けたパ
   ンチ装置とを備え、前記ストリッパと前記払いとの間に
   複数枚の金属板を挟んだのち、前記パンチを絞り孔に向
   けて進出させることで絞り成形を行い、引き続くパンチ
   の進出により前記絞り成形部の底部を圧延基台との間で
   圧延して、前記払いを開きつつ前記底部を広げて掛かり
   部を形成することにより、前記各金属板を結合するよう
   にした結合装置において、前記ストリッパと前記払いの
   少なくともいずれか一方には、金属板を絞り成形する前
   にその絞り周辺部のみを加熱可能とする加熱手段が埋設
   されていることを特徴とする金属板の結合装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段による加熱温度を制御する
   温度制御手段を具備したことを特徴とする請求項２記載
   の金属板の結合装置。