(57)【要約】【課題】電気的特性、信頼性の向上を図った３つ以上の金属板同士が接合された金属接合体、３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合方法及び金属接合装置を低コストを提供する。【解決手段】突出部１３〜１５が、３つの金属板１０〜１２を重ねた状態で非切断線の一端から非切断線から離れた側を通って非切断線の他端まで延在する切断線に沿って３つの金属板１０〜１２を切断して３つの金属板１０〜１２の切断線及び非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向Ｙ１に突出して設けられる。金属接合部が、金属板１０、１１の突出部１３、１４の切断外周面と、押圧方向Ｙ１に隣接して重ねられた金属板１１、１２の穴１７、１８の切断内周面と、の間に設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３枚以上の金属板同士が接続された金属接合体において、
前記３枚以上の金属板を重ねた状態で非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線に沿って前記３つ以上の金属板を切断して前記３つ以上の金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出して設けられた突出部と、
前記３つ以上の金属板に突出部を設けることにより形成された穴と、
最も押圧方向側の金属板を除いた残りの金属板の突出部の切断外周面のそれぞれと前記押圧方向側に隣接して重ねられた前記金属板の穴の切断内周面との間に設けられた金属接合部と、
を備えたことを特徴とする金属接合体。
【請求項２】
前記３つ以上の金属板のうち少なくとも２つが、互いに種類の異なる異種金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属接合体。
【請求項３】
前記３つ以上の金属板のうち少なくとも１つがメッキされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属接合体。
【請求項４】
前記３つ以上の金属板のうち少なくとも２つが、互いに板厚が異なることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の金属接合体。
【請求項５】
前記突出部及び前記穴の非切断線方向の幅が前記非切断線に近づくに従って短くなるように、前記切断線が設けられていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の金属接合体。
【請求項６】
前記切断線が、一つの前記非切断線を挟んで２つ設けられていることを特徴とする請求項１〜５何れか１項に記載の金属接合体。
【請求項７】
３つ以上の金属板同士を重ねる工程と、前記３つ以上の金属板を重ねた状態で非接続線の一端から前記非接続線から離れた側を通って前記非接続線の他端まで延在する切断線に沿って前記３つ以上の金属板を切断して前記３つ以上の金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出する突出部を設ける工程と、を順次有する３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合方法であって、
前記３つ以上の金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分が、最も押圧方向側の金属板を除いた残りの金属板の突出部の切断外周面がそれぞれ前記押圧方向側に隣接して重ねられた前記金属板の前記突出部を設けることにより形成された穴の切断内周面に達するように、押圧される
ことを特徴とする金属接合方法。
【請求項８】
３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合装置において、
前記金属板の非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線、及び、前記非切断線、に囲まれた部分と同形状に形成されていて前記非切断線に近づくに従って深さが浅くなるプレス穴が設けられた第１の型と、
前記プレス穴に嵌合する形状に設けられていて前記非切断線に近づくに従って突起高さが低くなるプレス突起が設けられた第２の型と、
を備えたことを特徴とする金属接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属接合体、金属接合方法、及び、金属接合装置に係り、特に、３つ以上の金属板同士が接合された金属接合体、３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合方法及び金属接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板同士を接合する方法としては、金属板同士を加締めて圧着させる方法が知られている。しかしながら、圧着による接合では、加締めによる残留応力と接触に頼っているため電気的特性が十分ではない。また、接触部には隙間が多く、腐食などの観点から長期的な電気的特性の確保が難しい、という問題があった。また、電気的特性を確保するために例えば、ガス、プラズマなどで金属板を溶かして金属板同士を溶接することも考えられるが、自動化することが難しく、大量生産に向いておらず、コスト的に問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、電気的特性、信頼性の向上を図った３つ以上の金属板同士が接合された金属接合体、３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合方法及び金属接合装置を低コストで提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、３枚以上の金属板同士が接続された金属接合体において、前記３枚以上の金属板を重ねた状態で非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線に沿って前記３つ以上の金属板を切断して前記３つ以上の金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出して設けられた突出部と、前記３つ以上の金属板に突出部を設けることにより形成された穴と、最も押圧方向側の金属板を除いた残りの金属板の突出部の切断外周面のそれぞれと前記押圧方向側に隣接して重ねられた前記金属板の穴の切断内周面との間に設けられた金属接合部と、を備えたことを特徴とする金属接合体に存する。
【０００５】
請求項２記載の発明は、前記３つ以上の金属板のうち少なくとも２つが、互いに種類の異なる異種金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属接合体に存する。
【０００６】
請求項３記載の発明は、前記３つ以上の金属板のうち少なくとも１つがメッキされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属接合体に存する。
【０００７】
請求項４記載の発明は、前記３つ以上の金属板のうち少なくとも２つが、互いに板厚が異なることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の金属接合体に存する。
【０００８】
請求項５記載の発明は、前記突出部及び前記穴の非切断線方向の幅が前記非切断線に近づくに従って短くなるように、前記切断線が設けられていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の金属接合体に存する。
【０００９】
請求項６記載の発明は、前記切断線が、一つの前記非切断線を挟んで２つ設けられていることを特徴とする請求項１〜５何れか１項に記載の金属接合体に存する。
【００１０】
請求項７記載の発明は、３つ以上の金属板同士を重ねる工程と、前記３つ以上の金属板を重ねた状態で非接続線の一端から前記非接続線から離れた側を通って前記非接続線の他端まで延在する切断線に沿って前記３つ以上の金属板を切断して前記３つ以上の金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出する突出部を設ける工程と、を順次有する３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合方法であって、前記３つ以上の金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分が、最も押圧方向側の金属板を除いた残りの金属板の突出部の切断外周面がそれぞれ前記押圧方向側に隣接して重ねられた前記金属板の前記突出部を設けることにより形成された穴の切断内周面に達するように、押圧されることを特徴とする金属接合方法に存する。
【００１１】
請求項８記載の発明は、３つ以上の金属板同士を接合させる金属接合装置において、前記金属板の非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線、及び、前記非切断線、に囲まれた部分と同形状に形成されていて前記非切断線に近づくに従って深さが浅くなるプレス穴が設けられた第１の型と、前記プレス穴に嵌合する形状に設けられていて前記非切断線に近づくに従って突起高さが低くなるプレス突起が設けられた第２の型と、を備えたことを特徴とする金属接合装置に存する。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１、７及び８記載の発明によれば、押圧時に、金属板の突出部の切断外周面と押圧方向側に隣接して重ねられた金属板の穴の切断内周面との間に摩擦が生じて金属接合部が得られるため、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、異種金属で構成された金属板同士も接合することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、金属板の少なくとも１つをメッキすることにより金属板をやわらかくすることができるため、容易に金属板の降伏応力を上回る力を加えて金属板を切断することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、板厚が異なる金属板同士も接合することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、突出部が穴の幅の短い方に向かって押し込まれることにより、切断面に法線荷重が生じこれにより金属接合部の接合が促進されるため、より一層、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、一つの非切断線を挟んで２つの金属接合部を得ることができ、より一層、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の金属接合体の部分斜視図である。
【図２】図１に示す金属接合体の上面図である。
【図３】図２に示す金属接合体のＰ１矢視図である。
【図４】図２に示す金属接合体のＰ２矢視図である。
【図５】図２に示す金属接合体のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】図２に示す金属接合体のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】図６に示す金属接合部の写真である。
【図８】本発明の金属接合装置の一実施の形態を示す斜視図である。
【図９】図８に示す金属接合装置を構成する第１の型の上面図である。
【図１０】図８に示す金属接合装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の金属接合体１の部分斜視図である。図２は、図１に示す金属接合体１の上面図である。図３は、図２に示す金属接合体１のＰ１矢視図である。図４は、図２に示す金属接合体１のＰ２矢視図である。図５は、図２に示す金属接合体１のＩ−Ｉ線断面図である。図６は、図２に示す金属接合体１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２０】
同図に示すように、金属接合体１は、例えば互いに同じ金属から構成された３つの金属板１０、１１、１２を備えている。図５に示すように、金属接合体１は、突出部１３、１４、１５と、穴１６、１７、１８と、金属接合部１９（図６）と、を備えている。
【００２１】
突出部１３は、金属板１０に設けられている。突出部１４は、金属板１１に設けられている。突出部１５は、金属板１２に設けられている。上記突出部１３〜１５は各々、図２に示すように、３つの金属板１０〜１２を重ねた状態で非切断線Ｌ１の一端から非切断線Ｌ１から離れた側を通って非切断線Ｌ１の他端まで延在する切断線Ｌ２に沿って３つの金属板１０〜１２を切断すると同時に２つの金属板１０〜１２の切断線Ｌ２及び非切断線Ｌ１に囲まれた部分をプレス（押圧）することにより押圧方向Ｙ１に突出して設けられたものである。なお、本実施形態では、切断線Ｌ２は、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つ設けられている。
【００２２】
穴１６は、金属板１０に突出部１３を設けることにより形成されるものである。穴１７は、金属板１１に突出部１４を設けることにより形成されるものである。穴１８は、金属板１２に突出部１５を設けることにより形成されるものである。最も押圧方向Ｙ１側にある金属板１２を除いた残りの金属板１０、１１の突出部１３、１４はそれぞれ、押圧方向Ｙ１に隣接して重ねられた金属板１１、１２の穴１７、１８まで押し込まれている。これにより、突出部１３の切断外周面が穴１７の切断内周面に擦られながら押し込まれ、突出部１４の切断外周面が穴１８の切断内周面に擦られながら押し込まれる。このため摩擦により、酸化皮膜が除去され新生面が露出して突出部１３、１４の切断外周面と穴１７、１８の切断内周面とが凝着して、図６及び図７に示すような金属接合部１９が得られる。また、プレスにより、突出部１３〜１５の形状が変形する。この変形により突出部１３、１４が重なりあっている部分、突出部１４、１５が重なりあってる部分、にもそれぞれ摩擦が生じて金属接合部２０（図５）が得られる。
【００２３】
上述した金属接合体１によれば、プレス時に、金属板１０、１１の突出部１３、１４の切断外周面のそれぞれと、押圧方向Ｙ１に隣接する金属板１１、１２の穴１７、１８の切断内周面と、の間に摩擦が生じて金属接合部１９が得られるため、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。
【００２４】
また、上述した金属接合体１によれば、一般的なプレス工程で３つの金属板１０〜１２同士の接合を行うことができるため、金属結合を得るための特殊な設備が不要であり、部品のコストアアップを避けることができる。
【００２５】
また、上記切断線Ｌ２は、図２に示すように、突出部１３〜１５及び穴１６〜１８の非切断線方向Ｙ２の幅が非切断線Ｌ１に近づくに従って短くなるように、設けられている。即ち、非切断線Ｌ１及び切断線Ｌ２で囲まれた部分が、非切断線Ｌ１を上辺とした台形状に形成されている。
【００２６】
これにより、突出部１３、１４が押し下げられるときに上記突出部１３、１４が穴１７、１８の幅の狭い方に向かって押し込まれるため、上記突出部１３、１４の切断外周面及び穴１７、１８の切断内周面に法線荷重が生じる。これにより、金属板１０〜１２同士の接合が促進され、金属接合部１９の接合強度、向上を図ることができる。
【００２７】
また、上述した金属接合体１によれば、切断線Ｌ２が、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つ設けられている。これにより、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つの金属接合部１９を得ることができるため、より一層、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。
【００２８】
次に、上述した３つの金属板１０〜１２同士を接合させる金属接合装置２について、図８及び図１０を参照して以下説明する。図８は、本発明の金属接合装置２の一実施の形態を示す斜視図である。図９は、図８に示す金属接合装置２を構成する第１の型２１の上面図である。図１０は、図８に示す金属接合装置２のＩＩＩ−ＩＩＩ線部分断面図である。同図に示すように、金属接合装置２は、第１の型２１と、第２の型２２と、ガイド２３と、から構成されている。
【００２９】
第１の型２１は、例えば直方体形状に設けられていて、その上面に２つのプレス穴２４が設けられている。このプレス穴２４は各々、金属板１０〜１２の非切断線Ｌ１及び切断線Ｌ２に囲まれた部分と同じ台形状に設けられていて、非切断線Ｌ１に近づくに従って深さが浅くなるように設けられている。このプレス穴２４の非切断線Ｌ１に相当する部分の深さは、０か、金属板１０〜１２の非切断線Ｌ１が切断されない程度の深さに設けられている。なお、接合したい金属板の総板厚が大きくなると、２つのプレス穴２４の開度θ（図９）を大きくする必要がある。この開度θが１５°より大きければ、第１の型２１及び後述する第２の型２２により３つ以上の金属板をまとめて切断するのに十分な法線応力を加えることができる。
【００３０】
第２の型２２は、棒状に設けられている。第２の型２２の上面からみた形状は、２つの台形の短辺同士を連結した、蝶ネクタイ状に形成されている。第２の型２２の押圧方向Ｙ１の先端には、２つのプレス突起２５が設けられている。２つのプレス突起２５はそれぞれ、２つのプレス穴２４に嵌合する形状に設けられている。２つのプレス突起２５はまた、非切断線Ｌ１に近づくに従って押圧方向Ｙ１の突起高さが低くなるように設けられている。
【００３１】
ガイド２３は、例えば直方体形状に設けられて、押圧方向Ｙ１に貫通するガイド穴２６が設けられている。ガイド穴２６は、第２の型２２を嵌合できるように蝶ネクタイ形状に設けられていて、第２の型２２を押圧方向Ｙ１にガイドする。
【００３２】
次に、上述した金属接合装置２を用いた金属接合方法について説明する。まず、図１０（Ａ）に示すように、最初に３つの金属板１０〜１２を重ねて第１の型２１の上におく。その後、第２の型２２をガイド２３のガイド穴２６に沿って押圧方向Ｙ１に移動させて、第１の型２１と第２の型２２との間に金属板１０〜１２を挟む。
【００３３】
さらに、第２の型２２を押圧方向Ｙ１に移動させると、プレス突起２５の切断線Ｌ２に沿ったエッジ、プレス穴２４の切断線Ｌ２に沿ったエッジによって金属板１０〜１２が切断線Ｌ２に沿って切断される。同時に、金属板１０〜１２の切断線Ｌ２及び非切断線Ｌ１に囲まれた部分が押圧方向Ｙ１にプレスされて、金属板１０の突出部１３が金属板１１の穴１７まで押し込まれ、金属板１１の突出部１４が金属板１２の穴１８まで押し込まれて、突出部１３、１４の切断外周面と穴１７、１８の切断内周面とが凝着し金属接合部１９が得られる。
【００３４】
上述した金属接合装置２によれば、一般的なプレス工程で金属板１０〜１２同士の接合を行うことができるため、金属結合を得るための特殊な設備が不要であり、部品のコストアップを避けることができる。
【００３５】
なお、上述した実施形態によれば、金属接合体１は３つの金属板１０〜１２を接合して設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。金属接合体１としては３つ以上の金属板を接合して設ければよい。
【００３６】
また、上述した実施形態によれば、金属接合体１は互いに同じ金属で構成された金属板１０〜１２同士を接合していたが、本発明はこれに限ったものではない。３つ以上の金属板をプレスして切断することができれば、すず、亜鉛、金、銀などの異種金属同士でも金属接合することが確認された。即ち、３つ以上の金属板のうち少なくとも２つが、互いに種類の異なる異種金属で構成されていてもよい。
【００３７】
また、３つ以上の金属板のうち少なくとも１つが、すず、亜鉛、金、銀などでメッキされていてもよい。このように金属板の少なくとも１つをメッキすることにより金属板をやわらかくすることができるため、容易に金属板の降伏応力を上回る力を加えて金属板を切断することができる。
【００３８】
また、上述した実施形態によれば、金属接合体１は互いに同じ板厚で構成された金属板１０〜１２同士を接合していたが、本発明はこれに限ったものではない。３つ以上の金属をプレスして切断することができれば、互いに板厚が異なる金属板同士でも金属接合することが確認された。即ち、３つ以上の金属板のうち少なくとも２つが、互いに板厚が異なる。
【００３９】
また、上述した実施形態によれば、突出部１３〜１５及び穴１６〜１８の非切断線方向Ｙ２の幅が非切断線Ｌ１に近づくに従って短くなるように、切断線Ｌ２が設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。切断線Ｌ２としては、例えば、突出部１３〜１５及び穴１６〜１８の非切断線方向Ｙ２の幅を一定に設けてもよい。
【００４０】
また、上述した実施形態によれば、切断線Ｌ２が、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つ設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、一つの非切断線Ｌ１に対して一つの切断線Ｌ２を設けるようにしてもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態によれば、金属板１０〜１２を切断してプレスするだけだったが、例えば、金属板１０〜１２の切断、プレスと同時に、又は、切断、プレス後に熱を加えて金属板１０〜１２の相互拡散を狙っても良い。これにより、金属接合の範囲が拡大し強固な接合を達成することができる。
【００４２】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
２    金属接合装置
１０  金属板
１１  金属板
１２  金属板
１３  突出部
１４  突出部
１５  突出部
１６  穴
１７  穴
１８  穴
１９  金属接合部
２１  第１の型
２２  第２の型
２４  プレス穴
２５  プレス突起
Ｌ１  非切断線
Ｌ２  切断線
Ｙ１  押圧方向
Ｙ２  非切断方向
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図７】
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