(57)【要約】【課題】材質の異なる部材同士をプレスによってより短時間にかつ外れ難く結合するためのプレス用金型、プレス用金型セット、プレス加工機及び金型結合体の製造方法を提供すること。【解決手段】プレス用金型５は、塑性変形可能な被加工材Ｗより硬い材質からなり、中心軸線Ｃ１を共有して中心軸線Ｃ１方向に接続された第一本体部１１及び第二本体部１２を備え、第一本体部１１の外径が、第二本体部１２の外径よりも短く形成され、第一本体部１１の第二本体部１２との接続部位の表面に第一溝部１３が配され、第一本体部１１側から被加工材Ｗに押圧される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性変形可能な被加工材より硬い材質からなり、
中心軸線を共有して該中心軸線方向に接続された第一本体部及び第二本体部を備え、
前記第一本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅が、前記第二本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅よりも短く形成され、
前記第一本体部の前記第二本体部との接続部位の表面に第一溝部が配され、
前記第一本体部側から前記被加工材に押圧されるプレス用金型。
【請求項２】
前記第一本体部及び前記第二本体部と前記中心軸線を共有して該中心軸線方向に前記第二本体部と接続された第三本体部を備え、
前記第三本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅が、前記第二本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅よりも長く形成され、
前記第二本体部の前記第三本体部との接続部位の表面に第二溝部が配された請求項１に記載のプレス用金型。
【請求項３】
塑性変形可能な被加工材を間に挟んで互いに反対方向から前記被加工材を支持する第一型及び第二型と、
請求項１又は２に記載のプレス用金型と、
前記プレス用金型を押圧する押圧型と、
を備え、
前記第一型又は前記第二型に前記プレス用金型及び前記押圧型が前記中心軸線方向に挿通可能な挿入部が配され、
該挿入部内に挿通された前記プレス用金型の前記第一本体部が前記被加工材に当接されさらに前記押圧型に押圧されることによって膨張又は抜き取られた前記被加工材の一部を収容する収容部が前記第二型又は前記第一型に配されているプレス用金型セット。
【請求項４】
請求項３に記載のプレス用金型セットが配置可能に形成されているプレス加工機。
【請求項５】
塑性変形可能な被加工材と請求項１又は２に記載のプレス用金型とからなる金型結合体の製造方法であって、
塑性変形可能な被加工材を間に挟んで互いに反対方向から前記被加工材を支持する第一型及び第二型により前記被加工材を支持する支持工程と、
前記プレス用金型を前記被加工材に向けて押圧して前記被加工材を塑性変形させながら前記プレス用金型を前記被加工材と結合する押圧工程と、
を備える金型結合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス用金型、プレス用金型セット、プレス加工機及び金型結合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被結合部材にこれとは異なる材質からなる結合部材を接続して結合体を製造する方法として、従来から溶接や接着等が知られている。
【０００３】
しかし、溶接に適さない材質の部材には溶接による接続ができない。また、部材の材質によっては接着剤の接着力では不十分な場合もある。さらに、互いに異なる材質のため、部材間で溶接条件や接着剤の種類を変える必要がある。しかも、溶接設備や接着設備が必要になる。
【０００４】
一方、締結したい部材よりも硬い材質からなる接合具を押圧することによる締結部材の塑性流動を利用して両者を締結する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８４８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、締結したい部材の両方に接合具のための孔等を設ける必要があり、特に広い面積を有する部材に数多くの接合具を接続するためには孔あけ加工や当該孔位置と接合具との位置合わせに時間がかかる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、材質の異なる部材同士をプレスによってより短時間にかつ外れ難く結合するためのプレス用金型、プレス用金型セット、プレス加工機及び金型結合体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るプレス用金型は、塑性変形可能な被加工材より硬い材質からなり、中心軸線を共有して該中心軸線方向に接続された第一本体部及び第二本体部を備え、前記第一本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅が、前記第二本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅よりも短く形成され、前記第一本体部の前記第二本体部との接続部位の表面に第一溝部が配され、前記第一本体部側から前記被加工材に押圧される。
【０００９】
また、本発明に係るプレス用金型は、さらに前記第一本体部及び前記第二本体部と前記中心軸線を共有して該中心軸線方向に前記第二本体部と接続された第三本体部を備え、前記第三本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅が、前記第二本体部の前記中心軸線と直交する断面の最大幅よりも長く形成され、前記第二本体部の前記第三本体部との接続部位の表面に第二溝部が配されている。
【００１０】
また、本発明に係るプレス用金型セットは、塑性変形可能な被加工材を間に挟んで互いに反対方向から前記被加工材を支持する第一型及び第二型と、本発明に係るプレス用金型と、前記プレス用金型を押圧する押圧型と、を備え、前記第一型又は前記第二型に前記プレス用金型及び前記押圧型が前記中心軸線方向に挿通可能な挿入部が配され、該挿入部内に挿通された前記プレス用金型の前記第一本体部が前記被加工材に当接されさらに前記押圧型に押圧されることによって膨張又は抜き取られた前記被加工材の一部を収容する収容部が前記第二型又は前記第一型に配されている。
【００１１】
また、本発明に係るプレス加工機は、本発明に係るプレス用金型セットが配置可能に形成されている。
【００１２】
また、本発明に係る金型結合体の製造方法は、塑性変形可能な被加工材と本発明に係るプレス用金型とからなる金型結合体の製造方法であって、塑性変形可能な被加工材を間に挟んで互いに反対方向から前記被加工材を支持する第一型及び第二型により前記被加工材を支持する支持工程と、前記プレス用金型を前記被加工材に向けて押圧して前記被加工材を塑性変形させながら前記プレス用金型を前記被加工材と結合する押圧工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、材質の異なる部材同士をプレスによってより短時間にかつ外れ難く結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプレス用金型セット及びプレス用金型を示す一部断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る金型結合体を示す一部断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る金型結合体の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るプレス用金型セット及びプレス用金型を示す一部断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る金型結合体を示す一部断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る金型結合体の製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る金型結合体の製造途中を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本発明に係るプレス用金型セット１は、図１に示すように、塑性変形可能な被加工材Ｗを間に挟んで上下方向から被加工材Ｗを支持する上型（第一型）２及び下型（第二型）３と、プレス用金型５と、押圧型６と、を備える。このプレス用金型セット１は、これが配置可能なプレス加工機７とともに使用される。
【００１６】
上型２には、プレス用金型５が中心軸線Ｃ１方向に挿通可能な挿入孔（挿入部）８が配されている。下型３には、挿入孔８内に挿入されたプレス用金型５が押圧型６によって被加工材Ｗに押圧されることによって膨張又は抜き取られる被加工材Ｗの一部を収容する収容部１０が配されている。
【００１７】
なお、挿入孔８は下型に配されていてもよく、収容部１０が上型に配されていてもよい。また、被加工材Ｗを必ずしも上下方向から支持する必要はなく、互いに反対方向から支持するように金型が配されていれば上下方向でなくてもよい。
【００１８】
プレス用金型５は、被加工材Ｗ内よりも硬い材質からなり、中心軸線Ｃ１を共有する第一本体部１１及び第二本体部１２を備える。
【００１９】
第一本体部１１及び第二本体部１２は略円柱状に形成され、中心軸線Ｃ１方向に互いに接続されている。第一本体部１１の外径は、第二本体部１２の外径よりも短く形成されるとともに、収容部１０の内径と略同一に形成されている。第二本体部１２の外径は、第二本体部１２が上型２の挿入孔８内を中心軸線Ｃ１に沿って挿通可能な長さとなっている。第一本体部１１の第二本体部１２との接続部位の表面には、周方向に第一溝部１３が配されている。
【００２０】
被加工材Ｗは、例えば板状に形成されており、例えばアルミニウム合金からなる。プレス用金型５は、例えばステンレス製であって、中心軸線Ｃ１方向の長さが、被加工材Ｗの板厚と略同一とされている。
【００２１】
なお、第一本体部１１及び第二本体部１２は略円柱状である必要はなく、中心軸線Ｃ１を共有するとともに、第一本体部の中心軸線Ｃ１と直交する断面の最大幅が、第二本体部の中心軸線Ｃ１と直交する断面の最大幅よりも短く形成されていればよい。また、第一溝部は、第一本体部１１の一部が縮径して切り欠き状等の形態で形成されていても構わない。さらに、プレス用金型５の中心軸線Ｃ１方向の長さが、被加工材Ｗの板厚と略同一である必要はない。
【００２２】
押圧型６は略円柱状に形成され、プレス加工機７が備える不図示の押圧機構と接続されている。押圧型６の外径は、押圧型６が上型２の挿入孔８内を中心軸線Ｃ１に沿って挿通可能な長さとなっている。プレス加工機７は、プレス用金型セット１を配置可能に形成されている。
【００２３】
次に、本実施形態に係るプレス用金型セット１、プレス用金型５、プレス加工機７の作用効果について、被加工材Ｗとプレス用金型５とからなる金型結合体１５の製造方法とともに図２から図６を用いて説明する。
【００２４】
金型結合体１５は、図２に示すように、被加工材Ｗとプレス用金型５とからなる。この金型結合体１５の製造方法は、図３に示すように、支持工程（Ｓ０１）と、設置工程（Ｓ０２）と、押圧工程（Ｓ０３）と、を備える。
まず、支持工程（Ｓ０１）では、図４に示すように、上型２及び下型３により被加工材Ｗを間に挟んで上下方向から支持する。そして、設置工程（Ｓ０２）では、図５に示すように、挿入孔８にプレス用金型５を挿通する。この際、プレス用金型５の第一本体部１１側が被加工材Ｗと当接する方向となるよう挿入する。
【００２５】
押圧工程（Ｓ０３）では、押圧型６にてプレス用金型５を中心軸線Ｃ１方向に押圧する。ここで、被加工材Ｗはアルミニウム合金からなり、プレス用金型５はステンレスからなる。よって、第一本体部１１が被加工材Ｗに当接した後、さらに押圧すると、図６に示すように、被加工材Ｗが塑性変形してプレス用金型５との当接部分が凹む。一方、被加工材Ｗの中心軸線Ｃ１方向反対側が膨張する。
【００２６】
そして、第二本体部１２の下端が被加工材Ｗの表面に当接後もさらにプレス用金型５を押圧し続けることによって、第一本体部１１及び第二本体部１２によって押圧されて塑性変形した被加工材Ｗの一部が第一溝部１３内に塑性流動して、図７に示すように、第二本体部１２まで被加工材Ｗに埋設される。こうして、金型結合体１５が製造される。
【００２７】
このプレス用金型セット１、プレス用金型５、プレス加工機７及び金型結合体１５の製造方法によれば、被加工材Ｗを塑性変形させて被加工材Ｗとは異なる材質からなる異種材を接続させる際、被加工材に異種材を誘導するための孔又は穴を設ける必要がなく、両者を結合することができる。その結果、被加工材の孔位置合わせや穴位置合わせが必要なく、製造コストを低減することができ、金型結合体１５を製造することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、第２の実施形態について図８から図１４を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１実施形態との異なる点は、図８に示すように、本実施形態に係るプレス用金型２０が、中心軸線Ｃ１を第一本体部１１及び第二本体部１２と共有する第三本体部２１をさらに備えるとした点である。
【００２９】
第三本体部２１は略円柱状に形成され、第二本体部１２と中心軸線Ｃ１方向に接続されている。第三本体部２１の外径は、第二本体部１２の外径よりも長く形成されている。そして、第二溝部２２が、第二本体部１２の第三本体部２１との接続部位の表面に周方向に配されている。
【００３０】
プレス用金型セット２３は、このプレス用金型２０と、上型２と、下型３と、押圧型６と、を備える。
【００３１】
金型結合体２５は、図９に示すように、プレス用金型２０が挿通可能な貫通孔Ｈが形成された第一被加工材Ｗ１と、孔などは配されない第二被加工材Ｗ２と、を備える。第一被加工材Ｗ１及び第二被加工材Ｗ２とも板状に形成されており、例えばアルミニウム合金からなる。
【００３２】
プレス用金型２０は、例えばステンレス製であって、プレス用金型２０の中心軸線Ｃ１方向の長さは、第一被加工材Ｗ１及び第二被加工材Ｗ２を重ねたときの板厚と略同一とされている。ただし、貫通孔Ｈの内径は第二本体部１２が挿通可能かつ第三本体部２１の外径よりも小さく形成されている。また、第二本体部１２の先端が第二被加工材Ｗ２に当接したときに、第三本体部２１の先端が第一被加工材Ｗ１に当接する長さにそれぞれ形成されている。
【００３３】
なお、第三本体部２１は略円柱状である必要はなく、第三本体部の中心軸線Ｃ１と直交する断面の最大幅が、第二本体部の中心軸線Ｃ１と直交する断面の最大幅よりも短く形成されていればよい。また、第二溝部は、第二本体部１２の一部が縮径して切り欠き状等の形態で形成されていても構わない。さらに、プレス用金型２０の中心軸線Ｃ１方向の長さが、第一被加工材Ｗ１及び第二被加工材Ｗ２を重ねたときの板厚と略同一である必要はない。第三本体部２１が第一被加工材Ｗ１に当接する際に第二本体部１２が第二被加工材Ｗ２を押圧可能な長さであればよい。
【００３４】
次に、本実施形態に係るプレス用金型セット２３、プレス用金型２０及びプレス加工機７の作用効果について、第一被加工材Ｗ１及び第二被加工材Ｗ２とプレス用金型２０とからなる金型結合体２５の製造方法とともに説明する。
【００３５】
金型結合体２５の製造方法は、図１０に示すように、第１の実施形態と同様に、支持工程（Ｓ１１）と、設置工程（Ｓ１２）と、押圧工程（Ｓ１３）と、を備える。
【００３６】
まず、支持工程（Ｓ１１）では、図１１に示すように、上型２及び下型３により第一被加工材Ｗ１及び第二被加工材Ｗ２を重ねた状態で間に挟んで上下方向から支持する。このとき、上型２の挿入孔８と第一被加工材Ｗ１の貫通孔Ｈとの中心軸線Ｃ１を一致させておく。そして、設置工程（Ｓ０２）では、図１２に示すように、プレス用金型２０の第一本体部１１が第二被加工材Ｗ２と当接するまで挿入孔８にプレス用金型２０を挿通する。
【００３７】
押圧工程（Ｓ１３）では、挿入孔８内にて押圧型６によってプレス用金型２０を第二被加工材Ｗ２に向けて押圧する。ここで、第一被加工材Ｗ１及び第二被加工材Ｗ２はアルミニウム合金からなり、プレス用金型２０はステンレスからなる。よって、第一本体部１１が第二被加工材Ｗ２に当接した後も押圧し続けることによって、図１３に示すように、第一被加工材Ｗ１が塑性変形して当接部分が凹む一方、第一被加工材Ｗ１の反対側が膨張する。
【００３８】
さらに押圧し続けることによって、第二本体部１２によって押圧されて塑性変形した第二被加工材Ｗ２の一部が第一溝部１３内に塑性流動するとともに、第三本体部２１によって押圧されて塑性変形した第一被加工材Ｗ１の一部が第二溝部２２内に塑性流動する。こうして、図１４に示すように、第一被加工材Ｗ１に第三本体部２１が没入されるとともに、第二被加工材Ｗ２の一部が分離され、金型結合体２５が製造される。
【００３９】
このプレス用金型セット２３、プレス用金型２０、プレス加工機７及び金型結合体２５の製造方法によれば、被加工材が複数重ねられたものであっても、押圧型６に面する被加工材のみ孔又は穴を設けるだけで複数の被加工材をプレス用金型２０によって結合させることができ、金型結合体２５を製造することができる。
【００４０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、被加工材Ｗ，Ｗ１，Ｗ２はアルミニウム合金、プレス用金型５，２０はステンレス製としているがこれらに限らず、プレス用金型による押圧によって被加工材が塑性変形可能な材質であれば構わない。
【００４１】
また、金型結合体の製造方法において、設置工程にて上型２の挿入孔８にプレス用金型５，２０を挿通する設置工程を備えるとしているが、押圧工程にてプレス用金型５，２０が押圧型６の先端に予め接続された状態でプレス用金型５，２０及び押圧型６を挿入孔８に挿入しても構わない。
【符号の説明】
【００４２】
１，２３  プレス用金型セット
２  上型（第一型）
３  下型（第二型）
５，２０  プレス用金型
６  押圧型
７  プレス加工機
８  挿入孔（挿入部）
１０  収容部
１１  第一本体部
１２  第二本体部
１３  第一溝部
１５，２５  金型結合体
２１  第三本体部
２２  第二溝部
Ｃ１  中心軸線
Ｗ  被加工材
Ｗ１  第一被加工材
Ｗ２  第二被加工材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2020146736.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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