(57)【要約】【課題】接合体のせん断方向の接合強度を向上させることが可能な接合装置を提供する。【解決手段】接合装置１００は、凹部１１が形成されるとともに、凹部１１内に突部１２が形成されたダイ１と、凹部１１と対向配置されるパンチ２とを備える。パンチ２は、内側パンチ部２１と、内側パンチ部２１の周囲に配置される外側パンチ部２２とを含み、内側パンチ部２１および外側パンチ部２２が個別に移動可能に構成されている。外側パンチ部２２は、上板および下板を凹部１１側に押圧して変形させることにより、溝部７５を形成するように構成されている。内側パンチ部２１は、溝部７５が形成された後に、上板を突部１２側に押圧して変形させることにより、溝部７５と当接する当接部７６を形成するように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の下板および上板をメカニカルクリンチによって接合する接合装置であって、
凹部が形成されるとともに、前記凹部内に突部が形成されたダイと、
前記凹部と対向配置されるパンチとを備え、
前記パンチは、内側パンチ部と、前記内側パンチ部の周囲に配置される外側パンチ部とを含み、前記内側パンチ部および前記外側パンチ部が個別に移動可能に構成され、
前記外側パンチ部は、前記上板および前記下板を前記凹部側に押圧して変形させることにより、溝部を形成するように構成され、
前記内側パンチ部は、前記溝部が形成された後に、前記上板を前記突部側に押圧して変形させることにより、前記溝部と当接する当接部を形成するように構成されていることを特徴とする接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製の下板および上板をメカニカルクリンチによって接合する接合装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の接合装置は、凹部を有するダイと、凹部と対向配置されるパンチとを備え、パンチがダイに対して移動可能に構成されている。そして、ダイに平坦な下板および上板が載置された状態でパンチがダイに向けて移動されることにより、パンチによって上板および下板が凹部側に押圧されて変形され、インターロック部が形成される。このインターロック部により、上板および下板が機械的に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、従来の接合装置では、上板および下板が接合された接合体のせん断方向の接合強度を向上させることについて改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、接合体のせん断方向の接合強度を向上させることが可能な接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による接合装置は、金属製の下板および上板をメカニカルクリンチによって接合するものであり、凹部が形成されるとともに、凹部内に突部が形成されたダイと、凹部と対向配置されるパンチとを備える。パンチは、内側パンチ部と、内側パンチ部の周囲に配置される外側パンチ部とを含み、内側パンチ部および外側パンチ部が個別に移動可能に構成されている。外側パンチ部は、上板および下板を凹部側に押圧して変形させることにより、溝部を形成するように構成されている。内側パンチ部は、溝部が形成された後に、上板を突部側に押圧して変形させることにより、溝部と当接する当接部を形成するように構成されている。
【０００８】
このように構成することによって、下板および上板が接合された接合体にせん断方向の荷重が入力された場合に、上板において当接部を介してせん断方向の荷重を伝達することができるので、接合体のせん断方向の接合強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の接合装置によれば、接合体のせん断方向の接合強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による接合装置を説明するための模式的な断面図である。
【図２】本実施形態による接合装置を用いた接合体の製造方法を説明するための図であって、外側パンチ部が下方向に移動された状態を示した模式的な断面図である。
【図３】本実施形態による接合装置を用いた接合体の製造方法を説明するための図であって、外側パンチ部が抜き取られた状態を示した模式的な断面図である。
【図４】本実施形態による接合装置を用いた接合体の製造方法を説明するための図であって、内側パンチ部が下方向に移動された状態を示した模式的な断面図である。
【図５】本実施形態による接合装置を用いた接合体の製造方法を説明するための図であって、内側パンチ部が上板から離間された状態を示した模式的な断面図である。
【図６】本実施形態の接合装置によって接合された接合体を示した模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による接合装置１００について説明する。
【００１３】
接合装置１００は、金属製の下板６０および上板７０をメカニカルクリンチによって接合するように構成されている。この接合装置１００は、図１に示すように、ダイ１およびパンチ２を備え、パンチ２がダイ１に対して移動可能に構成されている。
【００１４】
ダイ１は、下板６０および上板７０を載置可能な表面１ａを有する。表面１ａには凹部１１が形成され、凹部１１の中心には突部１２が形成されている。凹部１１および突部１２は、平面的に見て（Ｚ１方向から見て）円形に形成されている。凹部１１の深さは、たとえば、下板６０および上板７０の厚みなどに応じて設定されている。突部１２の高さは凹部１１の深さよりも小さくされており、突部１２の上端面が表面１ａの内側に配置されている。凹部１１の底面の周縁には、円環状の溝部１１ａが形成されている。
【００１５】
下板６０および上板７０は、ダイ１の表面１ａに積層されている。具体的には、下板６０がダイ１の表面１ａに載置され、上板７０が下板６０に載置されている。下板６０の材質は、たとえば高張力鋼であり、上板７０の材質は、たとえばアルミニウム合金である。このため、上板７０の強度（引張強度）が下板６０の強度よりも低い。すなわち、上板７０が下板６０に比べて展性が高く、圧力が加えられた場合に上板７０が下板６０に比べて変形しやすい。
【００１６】
パンチ２は、ダイ１の凹部１１と対向配置され、ダイ１に対して上下方向（Ｚ１およびＺ２方向）に移動可能に構成されている。パンチ２は、先端側から見て（Ｚ２方向から見て）円形に形成されている。パンチ２の中心軸が凹部１１の中心に一致され、パンチ２の直径は凹部１１の直径よりも小さくされている。このパンチ２は、中心に配置される内側パンチ部２１と、内側パンチ部２１の周囲に配置される外側パンチ部２２とを含んでいる。
【００１７】
内側パンチ部２１が円柱状に形成されるとともに、外側パンチ部２２が円筒状に形成されており、外側パンチ部２２の内部に内側パンチ部２１が嵌め合わされている。内側パンチ部２１および外側パンチ部２２は、個別に移動可能に構成されている。
【００１８】
外側パンチ部２２は、上板７０および下板６０を凹部１１側に押圧して変形させることにより、インターロック部７４および溝部７５（図２参照）を形成するように構成されている。内側パンチ部２１は、インターロック部７４が形成された後に、上板７０ａ（図３参照）を突部１２側に押圧して変形させることにより、溝部７５の外側面と当接する当接部７６（図４参照）を形成するように構成されている。なお、内側パンチ部２１の直径は、突部１２の直径よりも大きくされている。外側パンチ部２２は、凹部１１の内周面と突部１２との間に配置されている。
【００１９】
−接合体の製造方法−
次に、図１〜図６を参照して、本実施形態の接合装置１００を用いた接合体５０の製造方法（接合装置１００の動作例）について説明する。
【００２０】
まず、図１に示すように、ダイ１の表面１ａに下板６０が載置されるとともに、下板６０に上板７０が載置される。パンチ２側に配置される上板７０は、ダイ１側に配置される下板６０に比べて強度が低い。下板６０および上板７０は、ストリッパ（図示省略）によってダイ１の表面１ａに押さえ付けられる。
【００２１】
そして、円筒状の外側パンチ部２２が下方向（Ｚ１方向）に移動され、外側パンチ部２２によって上板７０および下板６０が押圧されることにより、上板７０および下板６０が変形され、図２に示すように、外側パンチ部２２の先端が凹部１１に侵入される。なお、凹部１１に対する外側パンチ部２２の侵入量は、たとえば、凹部１１の深さなどに応じて設定される。
【００２２】
このとき、下板６０ａでは、凹部１１の底面に接触する円環状の底部６１が形成されるとともに、凹部１１の内周面に接触する側周部６２が形成される。また、上板７０ａでは、下板６０ａの底部６１と外側パンチ部２２の先端との間に底部７１が形成されるとともに、下板６０ａの側周部６２と外側パンチ部２２の外周面との間に側周部７２が形成される。そして、下板６０ａの一部が溝部１１ａに逃がされ、上板７０ａにインターロック部７４が形成される。インターロック部７４は、側周部７２から径方向の外側に張り出すように形成され、下板６０ａの側周部６２に食い込むように形成される。したがって、インターロック部７４が側周部６２に係合され、下板６０ａおよび上板７０ａが機械的に接合される。
【００２３】
ここで、外側パンチ部２２が円筒状であることから、下板６０ａでは外側パンチ部２２によって潰されない中央部分６３が残されるとともに、上板７０ａでは外側パンチ部２２によって潰されない中央部分７３が残される。中央部分６３は、底部６１の内側に配置され、突部１２を覆うように形成される。中央部分７３は、底部７１の内側に配置され、中央部分６３を覆うように形成される。
【００２４】
その後、外側パンチ部２２が上方向（Ｚ２方向）に移動されることにより、図３に示すように、外側パンチ部２２が下板６０ａおよび上板７０ａから抜き取られる。上板７０ａには、外側パンチ部２２が抜き取られた部分に円環状の溝部７５が形成されている。
【００２５】
次に、円柱状の内側パンチ部２１が下方向に移動され、内側パンチ部２１によって上板７０ａが押圧されることにより、図４に示すように、上板７０ｂの中央部分７３が潰され、当接部７６が形成される。当接部７６は、中央部分７３から径方向の外側に張り出すように形成され、溝部７５の外側面と当接されている。すなわち、当接部７６は、円環状の溝部７５の内側面から外側面に向けて延びるように形成されている。このため、当接部７６は、溝部７５の上端を塞ぐように形成されている。
【００２６】
その後、内側パンチ部２１が上方向に移動されることにより、図５に示すように、内側パンチ部２１が上板７０ｂから離間される。そして、ストリッパによる押圧が解除され、下板６０ａおよび上板７０ｂがダイ１から取り外される。
【００２７】
このようにして、図６に示すような接合体５０が製造される。この接合体５０では、円環状のインターロック部７４によって下板６０ａおよび上板７０ｂが機械的に接合されている。すなわち、積層された平坦な下板６０および上板７０がダイ１およびパンチ２によって変形（塑性変形）されることにより下板６０ａおよび上板７０ｂが形成され、その下板６０ａおよび上板７０ｂがインターロック部７４によって接合されて接合体５０となっている。なお、接合体５０では、一面（パンチ２側の面）５０ａに円形の凹部５１が形成され、他面（ダイ１側の面）５０ｂに円環状の突部５３が形成されている。接合体５０には円環状の中空部５２が形成され、凹部５１と中空部５２とが当接部７６によって仕切られている。すなわち、凹部５１の底面が中央部分７３および当接部７６によって構成され、溝部７５の外側面と中央部分７３とが当接部７６を介して繋がるようになっている。
【００２８】
−効果−
本実施形態では、上記のように、溝部７５の外側面と当接する当接部７６を形成することによって、下板６０ａおよび上板７０ｂが接合された接合体５０にせん断方向（たとえば、図６の左右方向）の荷重が入力された場合に、上板７０ｂにおいて当接部７６および中央部分７３を介してせん断方向の荷重を伝達することができるので、接合体５０のせん断方向の接合強度を向上させることができる。
【００２９】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３０】
たとえば、上記実施形態では、接合装置１００が２枚の下板６０および上板７０をメカニカルクリンチによって接合する例を示したが、これに限らず、接合装置が３枚以上の板材をメカニカルクリンチによって接合するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、上板７０の強度が下板６０の強度よりも低い例を示したが、これに限らず、両板材の強度が同じであってもよい。すなわち、上板７０の材質がアルミニウム合金であり、下板６０の材質が高張力鋼である例を示したが、これに限らず、両板材の材質が同じ（たとえば、アルミニウム合金）であってもよい。
【００３２】
また、上記実施形態において、下板６０および上板７０の厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、ダイ１に対してパンチ２が移動される例を示したが、これに限らず、パンチに対してダイが移動されるようにしてもよい。たとえば、外側パンチ部が突出された状態のパンチに対してダイが移動されてインターロック部が形成された後に、内側パンチ部が突出された状態のパンチに対してダイが移動されて当接部が形成されるようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、パンチ２および凹部１１が円形である例を示したが、これに限らず、パンチおよび凹部が多角形などのその他の形状であってもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、凹部１１に溝部１１ａが形成される例を示したが、これに限らず、凹部に溝部が形成されていなくてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、凹部１１の中心に突部１２が配置される例を示したが、これに限らず、凹部の中心からずれた位置に突部が配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、金属製の下板および上板をメカニカルクリンチによって接合する接合装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１      ダイ
２      パンチ
１１    凹部
１２    突部
２１    内側パンチ部
２２    外側パンチ部
６０、６０ａ  下板
７０、７０ａ、７０ｂ  上板
７５    溝部
７６    当接部
１００  接合装置
【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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