(57)【要約】【課題】特にサンドイッチパネルのような強度の小さい薄板を、十分な強度で且つ簡易に接合することのできる薄板用接合具を提供する。【解決手段】薄板用接合具１０は、略平坦であり略矩形状を有する基体部１１と、基体部１１に対して直立するようにして、基体部１１の４隅近傍に突設された４本の脚部１２とを備えている。基体部１１および脚部１２は、一枚の金属板から一体的に形成されている。薄板用接合具１０によって接合される薄板は、基体部１１と、薄板を貫通して折り曲げられる脚部１２とによって挟み込まれ、機械的に接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平坦であり略矩形状を有する基体部と、
前記基体部に対して直立するようにして突設された複数の脚部とを備えており、
前記基体部および前記脚部は、一枚の金属板から一体的に形成されていることを特徴とする薄板用接合具。
【請求項２】
請求項１に記載の薄板用接合具であって、
前記複数の脚部は、前記基体部の４隅近傍で互いに相対しない位置に突設された４本の脚部であり、
前記薄板用接合具は、前記基体部の中心に対して点対称であり、基体部の中心回りに９０°回転させた場合に元の立体と一致する形状とされていることを特徴とする薄板用接合具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄い金属板やその他の板材同士を重ねて簡易に接合するのに適した薄板用接合具に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚の薄い金属板の間に、軽量化や断熱性の向上や振動を抑える制振性向上に適した樹脂層を挟み込んだ、いわゆるサンドイッチパネルと呼ばれる部材が種々の分野で用いられている。
【０００３】
また、複合板や金属板を型材に取り付けるための締結構造や、複数枚の板を接合するための締結構造については、特許文献１または２に開示されるようなリベットを用いる方法や、特許文献３に開示されるようなタッピングねじを用いる方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３２１８０号公報
【特許文献２】特許第３８３０４２１号公報
【特許文献３】特開２００３−２８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サンドイッチパネルを重ね合わせて接合する場合、サンドイッチパネルを構成する金属板単体は非常に薄いため、特許文献１〜３に開示されるような、リベットやタッピングねじでの締結においては保持力が確保できない。これは、リベットやタッピングねじでは、接合力が一箇所に集中しやすく、その箇所で金属板に破れが生じて剥離するためである。
【０００６】
また、サンドイッチパネルの中間層は樹脂であるため、スポット溶接での接合は電気は流れないため不可能である。さらに、アーク溶接などでは熱の影響で樹脂が溶けて組成が変化してしまうといった問題がある。
【０００７】
ボルト・ナットでの接合では、上記のような問題は生じないが、接合における手間が掛かる上に、板の厚みや強度に対して過剰となり、且つ重量増加となって軽量化の要求に反することとなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、特にサンドイッチパネルのような強度の小さい薄板を、十分な強度で且つ簡易に接合することのできる薄板用接合具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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の薄板用接合具は、略平坦であり略矩形状を有する基体部と、前記基体部に対して直立するようにして突設された複数の脚部とを備えており、前記基体部および前記脚部は、一枚の金属板から一体的に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、薄板用接合具によって接合される薄板は、薄板用接合具の基体部と、薄板を貫通して折り曲げられる脚部とによって挟み込まれ、機械的に接合される。このため、薄板の接合部に作用する力は一箇所に集中せず一定範囲の面積に分散されるため、薄板の破損を回避し、薄板同士の剥離を防止できる。このため、リベットやタッピングねじでは十分な締結力が得られない薄板材やサンドイッチパネルの接合にも適用できる。
【００１１】
また、薄板用接合具は、薄板を機械的に接合するものであるため、スポット溶接やアーク溶接では接合できない樹脂積層板にも適用できる。さらに、薄板用接合具は、一枚の金属板から形成されるため、ボルト・ナット締結による接合よりも簡便であり、且つ、軽量化にも適したものとなる。
【００１２】
また、上記薄板用接合具では、前記複数の脚部は、前記基体部の４隅近傍で互いに相対しない位置に突設された４本の脚部であり、前記薄板用接合具は、前記基体部の中心に対して点対称であり、基体部の中心回りに９０°回転させた場合に元の立体と一致する形状とされている構成とすることができる。
【００１３】
上記の構成によれば、脚部の長手方向寸法Ｌｂは基体部１１の一辺の長さＬａに対して半分以上の長さとすることが可能である。具体的には、脚部の長手方向寸法Ｌｂは、Ｌａ／２＜Ｌｂ≦Ｌａ−Ｌｃの範囲で設定することができる（Ｌｃは、脚部の短手方向寸法であり、Ｌｃ＜Ｌａ／２）。
【００１４】
このように、基体部の一辺の長さＬａに対して脚部の長手方向寸法Ｌｂを大きく取ることで、薄板用接合具を大サイズ化することなく、接合可能な薄板の厚さ範囲を広げることが可能となる。すなわち、薄板用接合具の小サイズ化および軽量化に寄与することができる。
【００１５】
また、薄板用接合具を接合箇所へ位置決めする際の姿勢の回転が許容される。これにより、接合装置を用いた自動化にも適用しやすくなる、
【発明の効果】
【００１６】
本発明の薄板用接合具は、リベットやタッピングねじでは十分な締結力が得られない薄板材やサンドイッチパネルの接合にも適用でき、スポット溶接やアーク溶接では接合できない樹脂積層板にも適用できるといった効果を奏する。さらに、ボルト・ナット締結による接合よりも簡便であり、且つ、軽量化にも適したものとなるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、（ａ）は薄板用接合具を斜め上から見た状態の斜視図、（ｂ）は薄板用接合具を斜め下から見た状態の斜視図である。
【図２】図１に示す薄板用接合具の予備成形状態である金属板の形状を示す平面図である。
【図３】図２に示す金属板を折り曲げて形成された薄板用接合具１０を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】薄板用接合具を用いて薄板の接合を行う接合装置を示す図であり、作業前状態を示す断面図である。
【図５】薄板用接合具を用いて薄板の接合を行う接合装置を示す図であり、接合具供給状態を示す断面図である。
【図６】薄板用接合具を用いて薄板の接合を行う接合装置を示す図であり、板貫通状態を示す断面図である。
【図７】薄板用接合具を用いて薄板の接合を行う接合装置を示す図であり、接合完了状態を示す断面図である。
【図８】上記接合装置に用いられるダイスを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は薄板用接合具とダイスとの相関関係を示す側面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の薄板用接合具の変形例を示すものであり、薄板用接合具を斜め下から見た状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る薄板用接合具１０の斜視図であり、（ａ）は斜め上から見た状態、（ｂ）は斜め下から見た状態である。図２は、薄板用接合具１０の予備成形状態である金属板１００の形状を示す平面図である。図３は、金属板１００から形成された薄板用接合具１０を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００１９】
薄板用接合具１０は、図２に示す形状の金属板１００を曲げ加工して形成される。先ずは、金属板１００の形状について説明する。尚、金属板１００の材質は特に限定されるものではないが、例えば、適度な塑性を有する冷間圧延鋼板やステンレス鋼板を用いることができる。
【００２０】
金属板１００は、矩形状の基体部１１０と、基体部１１０の各辺から外方へ突出する計４本の突出部１２０とを有している。基体部１１０は、好ましくは、一辺の長さがＬａ（例えば１５．４ｍｍ）である略正方形状である。また、金属板１００は、基体部１１０の中心に対して点対称であり、基体部１１０の中心回りに９０°回転させた場合にも元の図形と一致する形状とされている。
【００２１】
突出部１２０は、互いに平行な２つの長辺１２０ａ・１２０ｂを有する細長い形状を有しており、長手方向寸法がＬｂ（例えば９．０ｍｍ），短手方向寸法がＬｃ（４．０ｍｍ）である。突出部１２０は、基体部１１０の一辺と一方の長辺１２０ａが一直線となるように配置されている。また、基体部１１０の各辺においては、突出部１２０の他方の長辺１２０ｂに隣接するように切欠き１１１が設けられている。切欠き１１１は、例えば、平面視でＵ字形状の切欠きとすることが好ましい。切欠き１１１は、内部に鋭利な角を持たないＵ字形状とすることで、振動や他の応力が掛かった場合に、切欠き１１１からクラックが発生するような不具合を抑制できる。
【００２２】
突出部１２０の先端（基体部１１０と接続されていない側）は、２つのテーパ辺１２０ｃ・１２０ｃが設けられた先細りの形状とされている。また、テーパ辺１２０ｃ・１２０ｃの間は、該突出部１２０が接続されている基体部１１０の辺と平行な平行辺１２０ｄとされている。
【００２３】
金属板１００は、ほぼ全体的に一定の厚さ（例えば、厚さｔ＝１．２ｍｍ）であるが、各突出部１２０の先端には、先端に行くほど厚みが薄くなるようなテーパ面１２０ｅ（図３（ｂ）参照）が設けられていても良い。
【００２４】
本実施の形態に係る薄板用接合具１０は、図１または図３に示されるように、一辺の長さがＬａである略正方形状の基体部１１と、基体部１１に対して直立するようにして突設された４本の脚部１２とを有して構成される。各脚部１２は、基体部１１の各辺に突設され、基体部１１の４隅近傍に配置されている。すなわち、薄板用接合具１０は、図２に示す金属板１００において、４つの突出部１２０を同一方向に折り曲げて形成されるものであり、金属板１００における基体部１１０が薄板用接合具１０における基体部１１に対応し、金属板１００における突出部１２０が薄板用接合具１０における脚部１２に対応する。基体部１１０の一方の主面を上面、他方の主面を下面とした場合、４つの突出部１２０は下面側に９０°折り曲げられ、脚部１２となる。薄板用接合具１０は、基体部１１の中心に対して点対称であり、基体部１１の中心回りに９０°回転させた場合にも元の立体と一致する形状とされている。
【００２５】
突出部１２０を折り曲げて脚部１２を形成する際、上述したように、基体部１１０には突出部１２０の長辺１２０ｂに隣接するように切欠き１１１が設けられているため、折り曲げ部を基体部１１の各辺に揃えるような折曲げが可能となる。すなわち、図３（ａ）に示すように、薄板用接合具１０の平面視は、基体部１１と同じく、一辺の長さがＬａである略正方形状となる。
【００２６】
続いて、本実施の形態に係る薄板用接合具１０を用いて、２枚の薄板（例えば、サンドイッチパネル）を接合する方法について図４ないし図８を参照して説明する。
【００２７】
図４は、薄板用接合具１０を用いて薄板の接合を行う接合装置を示す図であり、作業前状態を示す断面図である。上記接合装置は、上下方向に移動可能でありパンチ５１を有する上型と、ダイス６１を有する下型とからなる。
【００２８】
上型は、パンチ５１、ホルダ５２、スライドガイド５３、金属シュート５４およびソレノイド５５を主要部材として構成されている。パンチ５１およびソレノイド５５は、上型の天板に対して固定的に取り付けられており、上記天板と共に上下移動する構成となっている。
【００２９】
一方、ホルダ５２、スライドガイド５３および金属シュート５４は、一体的に移動可能な部材として構成されており、パンチ５１に対して相対的に上下移動可能となっている。ホルダ５２は、上下方向に貫通する案内穴５２ａを有する筒状の部材であり、案内穴５２ａの内面にてパンチ５１の相対的な上下移動を案内する。また、ホルダ５２の側面には、案内穴５２ａに連通する接合具供給穴５２ｂが設けられており、接合具供給穴５２ｂには筒状の金属シュート５４が接続されている。また、金属シュート５４には、樹脂ホース７０が接続されている。これにより、案内穴５２ａの内部には、樹脂ホース７０、金属シュート５４および接合具供給穴５２ｂを介して、薄板用接合具１０を一つずつ外部から連続的に供給できるようになっている。
【００３０】
スライドガイド５３は、上型に対して上下方向に摺動可能に設けられている。また、スライドガイド５３は筒状の部材であり、上下方向を伸縮方向とする圧縮バネ５６を内部に収容している。そして、スライドガイド５３は、圧縮バネ５６によって下方に付勢されている。
【００３１】
スライドガイド５３の側面には、規制ピン５７と係合して、スライドガイド５３の下方移動を規制する規制溝５３１が形成されている。規制溝５３１の上端側には、上下方向に位置の異なる二段の面５３１ａおよび５３１ｂが形成されており、面５３１ａおよび５３１ｂのうちの一方の面が、規制ピン５７と当接することによってスライドガイド５３の下方移動が規制される。また、規制ピン５７は、ソレノイド５５によって水平移動されるものであり、前進位置および後退位置の何れかに位置決めされるようになっている。
【００３２】
規制ピン５７が前進位置にある時、規制ピン５７は規制溝５３１の面５３１ａと当接する。この時、パンチ５１の下端面は、ホルダ５２の接合具供給穴５２ｂの上端縁よりもやや下方に位置する。このため、薄板用接合具１０は、パンチ５１に阻害されて接合具供給穴５２ｂから案内穴５２ａに進入することができず、図４に示す作業前状態となる。
【００３３】
図５は、上記接合装置において接合具供給状態を示す断面図である。作業前状態から接合具供給状態に移行するときには、規制ピン５７がソレノイド５５によって前進位置から後退位置に移動される。これにより、スライドガイド５３は圧縮バネ５６の付勢力によって下方に移動するが、規制ピン５７が規制溝５３１の面５３１ｂと当接する位置でその移動は規制される。
【００３４】
この時、パンチ５１の下端面は、ホルダ５２の接合具供給穴５２ｂの上端縁と同じか、やや上方に位置する。このため、薄板用接合具１０は、パンチ５１に阻害されることなく接合具供給穴５２ｂから案内穴５２ａに進入し、図５に示す接合具供給状態となる。
【００３５】
図６は、上記接合装置において板貫通状態を示す断面図である。接合具供給状態から板貫通状態に移行するときには、パンチ５１とダイス６１との間に接合しようとする複数枚の薄板３０が設置され、この状態で接合装置の上型が下降させられる。尚、接合される薄板３０の種類は、薄板用接合具１０の脚部１２が貫通可能な強度および厚みのものであれば特に限定されないが、特にサンドイッチパネル同士の接合や、サンドイッチパネルとアルミ板との接合等に適している。
【００３６】
上型を下降させると、最初は上型全体が下降するが、ホルダ５２の下端とダイス６１の上端とが薄板３０を挟み込む状態となると、その時点でホルダ５２（およびスライドガイド５３，金属シュート５４）の下降は停止する。そこからさらに上型を下降させると、パンチ５１がホルダ５２の案内穴５２ａに沿って下降し、案内穴５２ａ内に供給されている薄板用接合具１０を押し下げる。
【００３７】
この時、ホルダ５２の下方にはダイス６１が配置されている。また、ダイス６１の上面には、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、４つの凹部６１ａが形成されており、これら４つの凹部６１ａは、薄板用接合具１０の４つの脚部１２に対応する位置に配置されている。このため、薄板用接合具１０の脚部１２が薄板３０を貫通し、図６に示す板貫通状態となる。薄板用接合具１０の脚部１２の先端は、テーパ辺１２０ｃ・１２０ｃやテーパ面１２０ｅによって先細り形状とされているため、容易に薄板３０を貫通する。
【００３８】
図７は、上記接合装置において接合完了状態を示す断面図である。板貫通状態からさらに接合装置の上型が下降させると、薄板用接合具１０がパンチ５１からのプレス力をうけることにより、脚部１２がダイス６１の凹部６１ａの曲面に沿って内側に円弧状に折れ曲がる。これにより、接合される薄板３０は、薄板用接合具１０の基体部１１と折り曲げられた脚部１２とによって挟み込まれ、図７に示す接合完了状態となる。
【００３９】
接合完了状態から、接合装置の上型を元の位置まで上昇させると、図５に示す接合具供給状態に戻る。この後は、上述した図５〜図７の動作を繰り返し行うことで、上記接合装置は薄板用接合具１０を用いた薄板３０の接合作業を連続的に実行することが可能となる。全ての接合作業が終了した後は、接合完了状態から、規制ピン５７を後退位置から前進位置に移動させ、接合装置の上型を元の位置まで上昇させると、図４に示す作業前状態に戻る。
【００４０】
上述したように、本実施の形態に係る薄板用接合具１０によって接合される薄板３０は、薄板用接合具１０の基体部１１と折り曲げられた脚部１２とによって挟み込まれ、機械的に接合される。このため、薄板３０は面で挟み込まれる形状となり、その接合部に作用する力は一箇所に集中せず一定範囲の面積に分散されるため、薄板３０の破損を回避し、薄板３０同士の剥離を防止できる。このため、リベットやタッピングねじでは十分な締結力が得られない薄板材やサンドイッチパネルの接合にも適用できる。
【００４１】
また、薄板用接合具１０は、薄板３０を機械的に接合するものであるため、スポット溶接やアーク溶接では接合できない樹脂積層板にも適用できる。さらに、薄板用接合具１０は、一枚の金属板１００から形成されるため、ボルト・ナット締結による接合よりも簡便であり、且つ、軽量化にも適したものとなる。
【００４２】
図１に示す薄板用接合具１０においては、４本の脚部１２は互いに相対しない配置とされている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、それぞれの脚部１２は他の脚部１２と面同士が対向する位置には配置されていない。
【００４３】
図９（ａ），（ｂ）に示す薄板用接合具１０’，１０”は、本発明の薄板用接合具の変形例を示すものである。図１に示す薄板用接合具１０では、４本の脚部１２は互いに相対しない配置とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９（ａ）に示す薄板用接合具１０’のように互いに相対する脚部１２を有する構成であってもよい。また、互いに相対する脚部１２を有する構成の場合、脚部１２が突設される各辺において、形成される脚部１２の数は特に限定されない。このため、図９（ｂ）に示す薄板用接合具１０”のように脚部１２の本数も４本に限定されるものではない。
【００４４】
一方、４本の脚部１２が互いに相対しない薄板用接合具１０では、基体部１１の一辺の長さＬａに対して、脚部１２の長手方向寸法Ｌｂを大きく取ることができるといったメリットがある。
【００４５】
例えば、互いに相対する脚部１２が存在する構成（図９（ａ），（ｂ）参照）では、これらの脚部１２は内側に曲げた場合に干渉しないように（脚部１２の先端同士が当たらないように）、脚部１２の長さは、相対する脚部１２・１２間の距離に対して半分の長さに制限される。例えば、薄板用接合具１０と同様に、基体部１１が一辺の長さがＬａである略正方形状であるとすれば、脚部の長さはＬｓ／２に制限される。
【００４６】
これに対し、脚部１２が互いに相対しない薄板用接合具１０では、脚部１２の長手方向寸法Ｌｂは基体部１１の一辺の長さＬａに対して半分以上の長さとすることが可能である。具体的には、脚部１２の長手方向寸法Ｌｂは、
Ｌａ／２＜Ｌｂ≦Ｌａ−Ｌｃ
の範囲で設定することができる。尚、脚部１２の短手方向寸法Ｌｃは、Ｌｃ＜Ｌａ／２である。
【００４７】
このように、基体部１１の一辺の長さＬａに対して脚部１２の長手方向寸法Ｌｂを大きく取ることで、薄板用接合具１０を大サイズ化することなく、接合可能な薄板３０の厚さ範囲を広げることが可能となる。すなわち、薄板用接合具１０の小サイズ化および軽量化に寄与することができる。
【００４８】
また、本実施の形態に係る薄板用接合具１０は、上述した接合装置を用いて接合処理が行われる場合に、個別の状態で樹脂ホースを用いて任意の場所（ここでは、ホルダ５２の案内穴５２ａ内）へ供給できる。これは、自動車産業のような複雑な形状の部品に対応させる場合に好適であり、接合装置を用いた自動化への対応も可能である。
【００４９】
さらに、薄板用接合具１０は４本の脚部１２は互いに相対しない配置とされており、基体部１１の中心回りに９０°回転させた場合に元の立体と一致する形状とされている。このため、上述した接合装置を用いる場合に、接合箇所へ位置決めする際の薄板用接合具１０の姿勢の回転を許容することができる。このため、樹脂ホース７０内への薄板用接合具１０の供給も容易となる。さらに、樹脂ホース７０内で薄板用接合具１０が９０°回転してもダイス６１と薄板用接合具１０との位置関係がずれることは無く、樹脂ホース７０内での薄板用接合具１０の回転に対する許容度も高くなる。
【００５０】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０    薄板用接合具
１１    基体部
１２    脚部
３０    薄板
５１    パンチ
６１    ダイス
１００  金属板
１１０  基体部
１１１  切欠き
１２０  突出部
【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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