(57)【要約】【課題】金属薄板を突き合わせて面一状態にて接合する場合に、必要な接合強度が得られ、不要な変形を生じず、製造容易化、低コストを可能とする。【解決手段】突合される金属薄板の第一板１ｂ及び第２板１ｃを嵌合可能な凹凸状に形成して面一に継ぎ、この継目ライン２は、基準ライン３と基準ライン間を結ぶ加圧ライン４とで形成され、周囲部分が加圧部５とされ、継目ラインの隙間は、嵌合可能とする大きさ、塑性変形量によって埋められる大きさに設定され、次に、加圧部５に対してプレス動作する複数のパンチ６と、プレスを受ける受型７と、位置決めの位置決軸１０と水平面方向支えの横支持型９及び板厚方向支えの上支持型８とを配設し、プレスによって加圧部５が、第一，第二板１ｂ，ｃの板厚の１０％乃至２０％の深さを有する凹部１１に形成され、その塑性変形によって継目ライン２を埋めて第一板１ｂと第二板１ｃとを接合する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突合される第一板及び第２板の相互に突合う突合側辺を嵌合可能な凹凸状に形成し、この第一板及び第二板を面一に継いで、プレス工程によって両板を接合する板材のプレス接合方法において、
前記板材が金属薄板であり、
前記両突合側辺の継目ラインは、突合せ方向に対して直角方向に少なくとも１本の破線状に設けられる基準ラインと、前記基準ラインの各破線間を結ぶ任意形状の加圧ラインとによって形成される１本のラインであり、前記加圧ラインの周囲部分が加圧部とされ、
前記継目ラインの隙間は、前記両突合側辺を嵌合可能とする大きさ、且前記プレス工程にて生じる塑性変形量によって埋められる大きさに設定され、
前記プレス工程は、面一に嵌合される第一板及び第二板の一方表面における前記加圧部に対してプレス動作する複数のパンチと、
前記加圧部に対応する他方裏面の位置における、前記パンチによるプレスを受ける平板状の受型と、
前記第一，第二板の水平面方向及び板厚方向においてプレス時の両板を支えて位置決めする支持型とを配設し、
前記パンチをプレスすることによって、パンチ作用面側の前記加圧部が、前記第一，第二板の板厚の１０％乃至２０％の深さを有し、パンチ断面形状と同じ平面形状を有する凹部に形成され、前記凹部形成による塑性変形によって前記継目ラインの隙間を埋めて第一板と第二板とを接合すること、を特徴とする板材のプレス接合方法。
【請求項２】
上記プレス工程は、面一に嵌合される上記第一板及び第二板の一方表面における上記加圧部に対して、プレス作動する複数の第一パンチと、
前記加圧部の他方裏面の位置に対して、前記第一パンチと共にプレス作動する複数の第二パンチと、
前記第一，第二板の水平面方向及び板厚方向においてプレス時の両板を支えて位置決めする支持型とを配設し、
前記第一，第二パンチを同時プレスすることによって、両パンチ作用の表裏両面の前記加圧部が、前記第一，第二板の板厚の１０％乃至２０％の深さを有し、パンチ断面形状と同じ平面形状を有する凹部に形成され、表裏両面の前記凹部の形成による塑性変形によって上記継目ラインの隙間を埋めて第一板と第二板とを接合すること、を特徴とする請求項１に記載される板材のプレス接合方法。
【請求項３】
金属薄板によって形成される金属ケースであって、前記金属ケースの少なくとも一面において、少なくとも１箇所の継目を接合する方法として、請求項１又は２に記載される板材のプレス接合方法を使用すること、を特徴とするこのプレス接合方法を用いた金属ケース。
【請求項４】
上記金属ケースが長方形の金属薄板一枚を折り曲げて両端開放状態の四角短筒であり、四角短筒の一側面に上記継目ラインを設け、
前記継目ラインは、平行2線を交互に破線状に設ける基準ラインと、鉤状線を平行間に設ける加圧ラインとで１本に形成され、
上記パンチが円形断面であり、
上記支持型は、パンチ側から板厚方向を支える上支持型と、前記金属ケースの水平面方向を支える横支持型と、前記上支持型，受型，金属ケースに各々設けられる位置決孔に係合して前記金属ケースを位置決めする位置決軸とで構成されること、を特徴とする請求項３に記載されるこのプレス接合方法を用いた金属ケース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工によって金属薄板材二枚の相互突合せ側辺を面一に接合する方法に関し、また、この方法を用いて製造される金属ケースに関する。特に、金属ケースは各種産業に使用される電気・電子機器類の収納等に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
板材を接合する手段のひとつとしてプレス加工がある。このプレス加工接合の従来の代表例として、かしめを利用する接合方法があり、比較的簡便かつ安価であるため、広く利用されている。また、このプレス接合方法の利用先の代表例としては、各種産業に使用される電気・電子機器類を収納する金属ケースの製造に用いられている。従来のかしめ利用の接合方法は、二枚の板を重ね合わせる場合、一方の板に穴（貫通部・特許文献２以下同じ）を設け、他方の板に袋状突起（突起部）を設け、袋状突起を穴に嵌合させてのち、プレスのパンチによってかしめ（バーリングかしめ）ることで、二枚の板を接合する接合方法がある。そして、この接合方法を利用して金属ケースである板金（収納）ケースを製造している（特許文献１、２参照）。
また、突き合わせた板を面一に接合する方法としては、対向辺に嵌合可能な凹部、凸部を各々設け、対向辺を面一に嵌合させて凹部の周囲をプレス加工等によってかしめることで、凸部を凹部に強く嵌着させる接合方法がある（特許文献２参照）。
なお、突合せ板を面一に接合するプレス以外の方法としては、特許文献２中の従来技術として示された各種溶接（アーク溶接、抵抗溶接等）を継目に施して接合する方法もある（特許文献２・図7及び図８参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９６３２５号公報（第２頁、図２、図５、図７）
【特許文献２】
特開平６−３０２９７３号公報（第２頁、図１乃至図４、図７、図８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の接合する板同士を重ね合わせてかしめ利用の接合方法の場合、金属薄板では許容強度が過剰品質となるだけでなく、ケース内空間を有効利用できず、更に正確な寸法精度を出せないという問題がある。この点で突き合わせ板を面一に接合する方法であれば、ケース内空間を有効利用でき、寸法精度も向上する。しかし、特許文献２に示される凹部周囲をかしめる方法では、実際に収納ケースに使用する場合でも、重ね合わせ板のかしめ方法を併用すること（特許文献２、図１参照）からも判るように、必ずしも十分な接合強度が得られず、また周囲を線状にプレスして肉寄せするため、板表面上に肉盛を生じ易い問題がある。なお、溶接を用いる接合方法は、強度上問題ないが製造工程数、高コストの問題がある。また、従来のかしめ方法によって製造される金属ケースも、同様の問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、従来のかしめ利用の接合方法に捕らわれずに新しいプレス接合を試行して成されたものであり、その第一の目的とするところは、金属薄板を突き合わせて面一状態にて接合する場合に、必要な接合強度が得られ、不要な変形を生じず、製造容易化、低コストとなる板材のプレス接合方法を提供し、また、第二の目的は、このプレス接合方法を用いて変形の無い製造容易で低コストの金属ケースを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するために、請求項１に係る板材のプレス接合方法は、
突合される第一板及び第２板の相互に突合う突合側辺を嵌合可能な凹凸状に形成し、この第一板及び第二板を面一に継いで、プレス工程によって両板を接合する板材のプレス接合方法において、
前記板材が金属薄板であり、
前記両突合側辺の継目ラインは、突合せ方向に対して直角方向に少なくとも１本の破線状に設けられる基準ラインと、前記基準ラインの各破線間を結ぶ任意形状の加圧ラインとによって形成される１本のラインであり、前記加圧ラインの周囲部分が加圧部とされ、
前記継目ラインの隙間は、前記両突合側辺を嵌合可能とする大きさ、且前記プレス工程にて生じる塑性変形量によって埋められる大きさに設定され、
前記プレス工程は、面一に嵌合される第一板及び第二板の一方表面における前記加圧部に対してプレス動作する複数のパンチと、
前記加圧部に対応する他方裏面の位置における、前記パンチによるプレスを受ける平板状の受型と、
前記第一，第二板の水平面方向及び板厚方向においてプレス時の両板を支えて位置決めする支持型とを配設し、
前記パンチをプレスすることによって、パンチ作用面側の前記加圧部が、前記第一，第二板の板厚の１０％乃至２０％の深さを有し、パンチ断面形状と同じ平面形状を有する凹部に形成され、前記凹部形成による塑性変形によって前記継目ラインの隙間を埋めて第一板と第二板とを接合する。
【０００７】
また、請求項２に係る板材のプレス接合方法は、請求項１のプレス接合方法に対して、
上記プレス工程は、面一に嵌合される上記第一板及び第二板の一方表面における上記加圧部に対して、プレス作動する複数の第一パンチと、
前記加圧部の他方裏面の位置に対して、前記第一パンチと共にプレス作動する複数の第二パンチと、
前記第一，第二板の水平面方向及び板厚方向においてプレス時の両板を支えて位置決めする支持型とを配設し、
前記第一，第二パンチを同時プレスすることによって、両パンチ作用の表裏両面の前記加圧部が、前記第一，第二板の板厚の１０％乃至２０％の深さを有し、パンチ断面形状と同じ平面形状を有する凹部に形成され、表裏両面の前記凹部の形成による塑性変形によって上記継目ラインの隙間を埋めて第一板と第二板とを接合する。
【０００８】
第二の目的を達成するために、請求項３に係るこのプレス接合方法を用いる金属ケースは、
金属薄板によって形成される金属ケースであって、前記金属ケースの少なくとも一面において、少なくとも１箇所の継目を接合する方法として、請求項１又は２に記載される板材のプレス接合方法を使用する。
【０００９】
また、請求項４に係るこのプレス接合方法を用いる金属ケースは、前記請求項３の金属ケースに対して、
上記金属ケースが長方形の金属薄板一枚を折り曲げて両端開放状態の四角短筒であり、四角短筒の一側面に上記継目ラインを設け、
前記継目ラインは、平行2線を交互に破線状に設ける基準ラインと、鉤状線を平行間に設ける加圧ラインとで１本に形成され、
上記パンチが円形断面であり、
上記支持型は、パンチ側から板厚方向を支える上支持型と、前記金属ケースの水平面方向を支える横支持型と、前記上支持型，受型，金属ケースに各々設けられる位置決孔に係合して前記金属ケースを位置決めする位置決軸とで構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、上述の請求項に対応する実施形態について図面を参照して説明する。先ず、請求項４に対応する第１実施形態の金属ケース１ついて、この製造に用いる請求項１に対応したプレス接合方法と共に説明する。金属ケース１は、図１に示すように、長方形の金属薄板一枚を折り曲げて両端開放状態の四角短筒であり、四角短筒の一側面１ａに継目ライン２が形成されている。ここでの金属薄板は板厚０．5乃至２ｍｍの金属板である。使用種類は冷間圧延鋼板（ＪＩＳ  Ｇ  ３１４１・SPCC等）等が一般的であり、他ステンレス鋼板、非鉄板等も適宜選択できる。
【００１１】
金属ケース１の側面１ａは請求項１記載の第一板及び第二板の嵌合状態に相当しており、この第一，第二板に直接対応するのが突合側辺１ｂ，１ｃであり、その形状は嵌合可能な凹凸形状に形成されている。従って、両突合側辺１ｂ，１ｃ嵌合状態によって生じる継目ライン２は、図２に示すように、突合方向Ｆに対して直角方向に破線状に平行２本設けられる基準ライン３ａ，３ｂと、この基準ライン３の各破線間を結ぶ鉤状の加圧ライン４とに、よって１本のラインに形成されている。また、加圧ライン４の周囲部分が加圧部５である。図２に示す継目ライン２の隙間Ｓは、両突合側辺１ｂ，１ｃを嵌合可能とする大きさ、且プレス工程にて生じる塑性変形量によって埋められる大きさに設定される。なお、この隙間Ｓを嵌合可能とする大きさとすることで、許容差を狭過ぎないように最小値を考慮し、他方、塑性変形量によって埋められる大きさとすることで、許容差を広過ぎないように最大値を考慮している。そして、具体的な隙間Ｓの数値は、加工板種類、板厚、プレス面積等の加工条件によって決定される。
【００１２】
次に、プレス装置関係を説明する。プレス装置は、図３に示すように、パンチ６と受型７及び支持型である上，横支持型８，９、位置決軸１０とで構成される。パンチ６は、円形断面であり、面一に嵌合される突合側辺１ｂ，１ｃの一方表面における加圧部５に対してプレス作動し、複数の加圧部５に同時に対応するため複数個が設置される。また、受型７は、パンチ６の作用する加圧部５に対応する他方裏面の位置における、パンチ６のプレスを受けられる平板状に形成されている。受型７は、金属ケース１の寸法精度を高める場合、金属ケース１の内側に合わせた大きさとなるが、それ以外の場合、パンチ６の断面形状に対応し、プレスに十分な面積が確保できる大きさでも良い。上支持型８は両突合側辺１ｂ，１ｃの板厚方向においてプレス時の両板を支え、横支持型９は水平面方向において支える。位置決軸１０は、上支持型８、受型７、突合側辺１ｂ，１ｃに各々設ける位置決孔８ａ，７ａ，１ｄに係合して上，横支持型内において突合側辺１ｂ，１ｃを位置決めしている。横支持型９は、受型７と共に金属ケース１の外形寸法又は内寸法の精度出しとして同時に利用もできる。
【００１３】
以上のプレス装置を用いて金属ケース１を製造するプレス接合工程について説明する。先ず、図３に示す両突合側辺１ｂ，１ｃは、同時に又は横支持型９、位置決軸１０、上支持型８の順に作動して、これらに支えられ位置決め固定される（図４イ参照）。次に、パンチ６がプレスされ、図４ロに示すように、加圧部５において、凹部１１が平面形状をパンチ６の円形断面と同じに形成される。なお、継目ライン２上に設けられる全個数の加圧部５に対してパンチプレスするわけではない、例えば両端の２箇所は板変形を防止するため省略される等、加工板の種類等に対応して適宜省略される。
【００１４】
パンチ６プレスによる塑性変形によって継目ライン２の隙間Ｓが埋められ、両突合側辺１ｂ，１ｃが接合される。この接合は、パンチ６端面の面プレスによって加圧部５に対して行われ、しかも、必ずしも加圧部５全体でなく、継目ライン２を埋めるのに必要な面積にパンチ６断面積によって調整できるため、不要な肉盛も無く、かつ十分な接合強度が可能となる。凹部１１の深さＤは板厚の１０％乃至２０％が有効である（図４ロ参照）。すなわち、板厚の１０％以下であると、塑性変形量が少なく接合強度に不十分であり、２０％以上の場合塑性変形が影響しすぎて板変形等の問題を生じてしまうためである。また、プレスの使用力を調整することで、加工板の種類、板厚等に対応させて、接合に最適な凹部１１の深さＤを形成できる。更にパンチ６は突合側辺１ｂ，１ｃに対して直角に作用するため、この点からも余分な肉盛が生じることはない。
【００１５】
なお、上述したプレス接合方法に使用されるプレス装置及びその制御は、ＦＡとしてプレス加工ラインの一部として設置して集中制御されても、又は個別に操作される単独装置として設置する等、各種の設置形態が選択される。
【００１６】
請求項１における基準ライン３及び加圧ライン４については、前述の第１実施形態の数量及び形状に限定されることなく、異なる形状の継目ラインを選択利用できる。例えば、図５に示すように、１本の基準ライン３と鋭角状の加圧ライン１５（図５イ）、３本の基準ライン３ａ，ｂ，ｃと波状の加圧ライン１６（図５ロ）、２本の基準ライン３ａ，ｂと連続半円状の加圧ライン１７（図５ハ）。また、パンチ６の断面形状も前述第１実施形態の円形に限定されずに、だ円，方形，多角形等の各種形状を選択し、前述の各種加圧ラインの線形によって特定される様々な加圧部５に対応させることができる（図５参照）。
【００１７】
前述請求項４の上位概念である請求項３に対応する他の実施形態の金属ケース２１は、例えば図６に示すように、上筒体２１ａと下筒体２１ｂとが、四辺中央の継目２２を接合して形成される。このように、上記第1実施形態の1箇所の継目ライン２接合に限定されることなく、各種形状の金属ケースに対して、接合箇所及び継目ライン数も任意に選択される他実施形態が請求項３に対応している。
【００１８】
次に、請求項２のプレス接合方法を用いて請求項３又は４に対応する金属ケースの第2実施形態について説明する。第2実施形態は、上述の第1実施形態のプレス装置に対して受型７でなくパンチ１３を使用し、突合側辺１ｂ，１ｃの表裏両面に凹部１１を形成する点が異なる。すなわち、プレス装置は、図７イに示すように、一方表面における加圧部５に対して、プレス作動による第一パンチ１２と、他方裏面の位置に対して、第一パンチ１２と共にプレス作動による第二パンチ１３と、板厚方向においてプレス時の両板を支える上，下支持型８，１４とを配設する構成である。他の横支持型９と位置決軸１０等は同じため詳細な説明を省略する。
【００１９】
そして、第一，第二パンチ１２，１３を同時プレスすることによって、両パンチの作用する両面の加圧部５が、板厚の１０％乃至２０％の深さを有し、パンチ断面形状と同じ平面形状を有する凹部１１に形成され、表裏両面の凹部１１形成による塑性変形によって継目ライン２の隙間を埋めて接合される（図７ロ参照）。この表裏両面に凹部１１を形成するプレス接合方法は、十分な塑性変形が確保できるので、金属薄板でも厚めの板に有効である。また、凹部１１の深さＤは、両面とも同じ深さにする必要は無く、一方を深く他方を浅く等選択でき、更に、プレス速度も第一パンチ１２と第二パンチ１３とで速度差を設け、又はプレス使用力に差を付ける等、加工条件を各種設定することができるので、各種の加工板に十分対応できる。
【００２０】
【実施例】
加工板  種類ＳＰＣＣ    板厚０．８mm
パンチ  直径４mm円形  プレス使用力  １０乃至２０トン
凹部深さ０．１mm乃至０．２mm
図８に示す試験板形状の強度確認
(１)プレス部分全体に荷重２９４Ｎ（３０Ｋｇｆ）を与える。結果として、接合部分の外れなく、試験板が変形する。
(２)高さ２ｍから落下させる。連続５回行う。結果として、接合部分の外れなく、試験板の変形もない。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２に係る板材のプレス接合方法であれば、金属薄板を突き合わせて面一状態にて接合する場合に、必要な接合強度が得られ、不要な変形を生じず、製造容易化、低コストにて行うことができる。特に請求項２のプレス接合方法であれば、薄板中の厚めの板でも、十分な接合強度を確保できる。請求項３，４に係る金属ケースであれば、前述の接合方法によって確実に変形の無い製造容易で低コストの金属ケースが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の金属ケースの外観斜視図である。
【図２】第１実施形態の継目ラインの一部断面を含む平面図である。
【図３】第１実施形態のプレス装置を示す断面構成図である。
【図４】イはプレス前の突合側辺の断面図であり、ロがプレス後の同断面図である。
【図５】他実施形態の継目ラインの平面図である。
【図６】他実施形態の金属ケースの外観斜視図である。
【図７】イは第２実施形態の特徴の第一，第二パンチの構成を示す断面図であり、ロがプレス後の突合側辺の断面図である。
【図８】実施例の強度確認に使用した試験板の寸法図である。
【符号の説明】
１，２１  金属ケース  １ｂ，１ｃ  突合側辺  ２  継目ライン  ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）基準ライン  ４，１５，１６，１７  加圧ライン  ５  加圧部  ６  パンチ  ７  受型  ８  上支持型  ９  横支持型  １０  位置決軸  １１  凹部
１２，１３  第一，第二パンチ  １４  下支持型
【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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