JPH04258328A - かしめ装置及びかしめ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料等からなる二
部材を互いに固着せしめる方法及びその装置に関し、特
に互いに嵌合されるような挿通部材と被挿通部材とにお
いて、前記被挿通部材を高周波加熱装置等により加熱す
ると共に、前記加熱された被挿通部材に常温状態におけ
る挿通部材を挿通し、更に挿通部材と被挿通部材の接合
部を外圧によってかしめることにより、低コスト且つ二
部材の強固着を可能とした、かしめ装置及びかしめ方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属材料等からなる二部材を互い
に固着せしめるために各種の工法及びその装置が採用さ
れていた。

【０００３】例えば、二部材間の接合面部をプレス機等
により高圧力で叩打することにより生ずる金属の塑性流
動を利用して、二部材を固着させるかしめ方法が知られ
ている。

【０００４】また、挿通部材及び被挿通部材を回転させ
、該回転力により挿通部材を被挿通部材にねじ込むよう
に挿通し、固着させる方法が知られている。

【０００５】更に挿通部材及び被挿通部材の両金属部材
を加熱すると共に両部材の間隙に銀、銅、或いはニッケ
ル等の非鉄金属からなるペーストを流込むことにより両
部材を固着させる鑞付方法が知られている。

【０００６】前記鑞付固着において特に銀からなるペー
ストを使用する場合には、両金属部材を８４０℃乃至８
６０℃程度に加熱し、銅からなるペーストを使用する場
合には１０５０℃乃至１１５０℃程度に加熱するという
ように、ペーストに使用されている金属の融点近傍に両
金属部材を加熱することにより、ペーストの溶解を行っ
ている。

【０００７】また、被挿通部材を加熱して該被挿通部材
の挿通部を膨張させることにより挿通部材の挿通を容易
に行えるようにし、該挿通部材挿通後、被挿通部材を冷
却し収縮させることにより、挿通部材及び被挿通部材の
両部材を固着させる焼きばめ方法が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のかしめ方法、ねじ込み方法、鑞付方法、及び焼きば
め方法等においては、それぞれに多くの問題を抱えてい
た。

【０００９】先ず挿通部材または被挿通部材をかしめる
ことにより両部材の固着を行うかしめ方法においては、
両部材非加熱の状態において、一方を高圧により叩打し
接合部に塑性流動を起こし他方と固着させるため、前記
高圧力を得るための設備及び動力が必要となり、生産コ
ストが向上するという問題点があった。

【００１０】また、挿通部材及び被挿通部材を回転させ
ることによりねじ込む方法においては、回転力程度で両
部材が接合するようにしなければならないため、両部材
の高精度加工が要求されると共に、前記のように回転力
程度の力で両部材が接合するため、固着力が非常に弱い
という問題点があった。

【００１１】また、銀や銅或いはニッケル等の非鉄金属
等からなるペーストを流込むことにより挿通部材及び被
挿通部材の両部材を固着させる鑞付法においては、銀や
銅或いはニッケル等の非鉄金属等からなるペーストが溶
解し得るように挿通部材及び被挿通部材の両部材を赤熱
させ、これにより添加されたペーストが溶解し両部材の
間隙に流入し、その後固化することで両部材の固着を行
うものであるから、前記のように挿通部材及び被挿通部
材を赤熱した場合に赤熱された両部材が外気に触れるこ
とで表面が酸化され、酸化鉄を生ずることとなる。

【００１２】このため、酸化された部分がペーストによ
り固着されることとなり、固着精度の悪化を招くように
なると共に、前記ペーストを溶解可能なまでに挿通部材
及び被挿通部材の両部材を赤熱させねばならないため、
これに要する時間と電力等のエネルギーを浪費すること
になり、非効率、不経済であるという問題点があった。

【００１３】また、被挿通部材を赤熱することにより膨
張させ、挿通部材の挿通を可能とし、該挿通部材挿通後
に前記被挿通部材を冷却させることにより収縮させ被挿
通部材が挿通部材を締付、両部材を固着させる焼きばめ
法においては、金属の熱伸縮性を利用することにより両
部材を固着させるものであるが、金属、例えば鉄におい
ても熱による伸縮は僅かなものである。

【００１４】このため、焼きばめ法における両部材の接
合部においてはかなり精度の高い加工技術が要求される
。

【００１５】例えば、挿通部材径及び被挿通部材径の加
工精度が規格通り仕上がっていなければ、例え被挿通部
材を赤熱し膨張させても挿通部材が挿通不能となる恐れ
や、逆に挿通部材挿通後、被挿通部材の冷却を行っても
、両部材にガタが生ずる等の恐れがあった。

【００１６】よって、該焼きばめ固着においては上記の
ように両部材接合部の高精度加工技術が要求されるため
、加工費増大となるばかりか加工に要する時間も増大す
るという問題点があった。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、被挿通部材を加熱して膨張させると共に、挿通
部材を挿通した後両部材の接合部をかしめることにより
両部材の固着を行うかしめ方法及びその装置を提供する
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、挿通部材が複
数装着できるように構成された垂直ターンテーブルから
送出される挿通部材と、前記垂直ターンテーブルに従動
すると共に複数の被挿通部材が装着できるように構成さ
れた水平ターンテーブルから送出される被挿通部材と、
をかしめる装置において、前記被挿通部材を加熱する加
熱部を設け、更に被挿通部材加熱後に挿通部材とのかし
めを行うように構成したかしめ装置を提供することによ
り上記目的を達成するものである。

【００１９】また、本発明は、貫通孔が穿孔された被挿
通部材の加熱を行った後、前記貫通孔に非加熱の挿通部
材を挿通し、しかる後、両部材の少なくとも一方をかし
めることにより上記目的を達成するものである。

【００２０】また、本発明は、貫通孔が穿孔された被挿
通部材の加熱を行った後、前記貫通孔に非加熱の挿通部
材を挿通し、しかる後、被挿通部材の貫通孔周囲をかし
めることにより上記目的を達成するものである。

【００２１】また、本発明は、挿通部材と被挿通部材と
が接合する接合面の少なくとも一部を粗加工することに
より上記目的を達成するものである。

【００２２】

【作用】本発明においては、金属材料からなる被挿通部
材を高周波加熱装置等により加熱することにより、該被
挿通部材が熱膨張を起こし、該被挿通部材先端部に穿孔
された貫通孔が径拡大を生ずるようになる。

【００２３】また、上記のように拡大した貫通孔に非加
熱の挿通部材を挿通した後、かしめを行うことにより、
挿通部材及び被挿通部材の接合が強固となり両部材の固
着が達成される。

【００２４】更にその後、熱膨張により拡大していた貫
通孔が被挿通部材の冷却に伴い次第に収縮を進行し、挿
通部材を締付けるようになり、両部材の接合を一層強固
なものとするため完全な固着が達成される。

【００２５】尚、本発明においては上記のようにかしめ
を行った後、熱収縮を利用して一層強固な固着を行うた
め、挿通部材及び被挿通部材のはめ合い加工精度は要求
されないと共に仕上面粗さも特に要求されないばかりか
、逆に仕上面の粗い方が、噛合が強く、強固な固着を行
うことができる。

【００２６】また、上記のように被挿通部材を加熱する
において、加熱温度は被挿通部材の材質にもよるが６０
０℃乃至８００℃程度であり、該被挿通部材の酸化防止
域内での加熱を行うため、発生する酸化物で固着悪化を
招くことはない。

【００２７】例えば被挿通部材が鉄材で構成されていれ
ば、加熱温度を該鉄の酸化が始まる５７５℃近傍とする
ことにより、酸化鉄の発生を防止または極微量に止める
ことにより、完全な固着が行われるようにしている。

【００２８】

【実施例】以下本発明の請求項１に係わるかしめ装置の
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明の請求項１に係わるかしめ装
置の実施例を示す正面図、図２は同実施例を示す側面図
、図３は同実施例を示す背面図、図４は同実施例の水平
ターンテーブル部を示す平面図である。

【００３０】本発明に係わるかしめ装置１０は、挿通部
材Ａが複数装着できるように構成された垂直ターンテー
ブル１４から送出される挿通部材Ａと、前記垂直ターン
テーブル１４に従動すると共に複数の被挿通部材Ｂが装
着できるように構成された水平ターンテーブル１２から
送出される被挿通部材Ｂと、をかしめる装置において、
前記被挿通部材Ｂを加熱する加熱部１８を設け、更に被
挿通部材Ｂ加熱後に挿通部材Ａとのかしめを行うことに
より挿通部材Ａと被挿通部材Ｂが固着させるように構成
されている。

【００３１】前記水平ターンテーブル１２と垂直ターン
テーブル１４とは互いに直角をなすように構成されてい
ると共に、前記挿通部材Ａと、被挿通部材Ｂに穿孔され
た貫通孔３７とが所定位置、すなわち、かしめ部１５に
おいて一直線上に配列するように構成されている。

【００３２】すなわち、前記水平ターンテーブル１２は
主動の垂直ターンテーブル１４に従動するように、該水
平ターンテーブル１２の回転軸に嵌合されたギア３２を
垂直ターンテーブル１４の回転軸に嵌合されたギア３１
と噛合した機構を採用し、これにより水平ターンテーブ
ル１２と垂直ターンテーブル１４の同期がとられ、かし
め部１５においての両部材の一直線上配列を可能として
いる。

【００３３】また、前記水平ターンテーブル１２及び垂
直ターンテーブル１４は、かしめ部１５において、前記
挿通部材Ａと、被挿通部材Ｂに穿孔された貫通孔３７と
、が一直線上に配列した状態で停止するような間欠運動
を行うように電気的に制御されている。

【００３４】尚、上記挿通部材Ａは、図２に示すように
該挿通部材Ａを多数格納したホッパ２１内から挿入アー
ム２９により、垂直ターンテーブル１４に固着されると
共に前記挿入アーム２９の延長線上のＶ１位置に停止し
た保持具２５内へ送出されるように構成され、送出され
保持具２５に係止された挿通部材Ａは前記垂直ターンテ
ーブル１４が９０度反転することによりＶ２位置におけ
るかしめ部１５へと移動するように構成されている。

【００３５】上記保持具２５は、図２に示すように四個
の保持具２５が互いに直角をなすように垂直ターンテー
ブル１４に固着されていると共に、その形状は挿通部材
Ａを挿通可能なように基端が閉塞された中空円筒形状を
なしており、更に長手方向はテーパ状となるよう構成さ
れている。

【００３６】尚、本発明において保持具２５形状は上記
のものに限定されるものではなく、角柱体に挿通部材Ａ
の挿通される孔を穿孔したもの等でもよい。

【００３７】かしめの終了した両部材は垂直ターンテー
ブル１４が回転することによりＶ３位置に移動し、該位
置において固着された両部材の引抜きを人力により行っ
た後、保持具２５はＶ４位置を経て再度Ｖ１に移動し、
挿通部材Ａの供給待ち状態となるように構成されている
。

【００３８】一方、前記水平ターンテーブル１２は図１
に示すように該回転軸をベアリング３５を介して保持台
３６に貫通させることにより回転自在に保持されるよう
に構成されている。

【００３９】更に、前記水平ターンテーブル１２におい
て、前記被挿通部材Ｂは図４に示すように互いに直角を
なすような四カ所　Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で係止され
るように構成されている。

【００４０】すなわち、Ｈ１位置において被挿通部材Ｂ
の供給を受け該被挿通部材Ｂを係止した後、水平ターン
テーブル１２は９０度回転し被挿通部材ＢをＨ２位置ま
で移動させ、該位置において近設される加熱部１８によ
り被挿通部材Ｂ先端部の加熱を行い、加熱後にＨ３の位
置、すなわち、かしめ部１５に移動し該位置においてか
しめが行われるように構成されている。

【００４１】かしめ後の被挿通部材Ｂは前記したように
挿通部材Ａと共に垂直ターンテーブル１４によりＶ３方
向に運ばれる一方、水平ターンテーブル１２においては
上記のように垂直ターンテーブル１４に従動するように
構成されているためＨ３位置がＨ４位置へと移動を行う
ような機構となっている。

【００４２】上記のように、垂直ターンテーブル１４及
びこれに従動するように構成された水平ターンテーブル
１２は、間欠回転運動をおこなうが、このタイミングは
Ｈ２位置における加熱部１８での加熱時間により制御さ
れるよう構成される。

【００４３】すなわち、かしめ部１５におけるかしめ時
間は極僅かな時間で終了するため、これより時間を要す
るＨ２位置での加熱部１８による被挿通部材Ｂの加熱終
了時点で垂直ターンテーブル１４を回転させると共に、
水平ターンテーブル１２を従動させるように構成されて
いる。

【００４４】また、被挿通部材Ｂの加熱を行う上記加熱
部１８は高周波加熱装置を採用することにより、迅速加
熱が行え得るようにしている。

【００４５】しかしながら前記加熱部１８は高周波加熱
に限定されるものではなく、単なる電熱線を利用したも
のや、ガスバーナー装置等を採用することも可能である
。

【００４６】一方、前記かしめ部１５においては、挿通
部材Ａを被挿通部材Ｂの貫通孔３７に挿通した後、図１
または図２に示すように該かしめ部１５鉛直上部方向に
垂設されたエアシリンダ２３が該エアシリンダ２３先端
方向に設けられた叩打部２６を押圧することにより、該
叩打部２６が被挿通部材Ｂの貫通孔３７周囲をかしめる
ように構成されている。

【００４７】前記叩打部２６は、被挿通部材Ｂの貫通孔
３７周囲をかしめ可能なように基端が閉塞された中空円
筒形状をなしており、更に長手方向はテーパ状をした形
状を有している。

【００４８】尚、本発明において叩打部２６形状は上記
のものに限定されるものではなく、被挿通部材Ｂかしめ
時に挿通部材Ａに位置する箇所を空洞とした中空状角柱
体等にするように構成してもよい。

【００４９】また、前記被挿通部材Ｂかしめ時において
、叩打部２６の形状を各種備えることにより挿通部材Ａ
を同時にかしめるように構成してもよいし、逆に挿通部
材Ａのみをかしめるように構成してもよい。

【００５０】次に、本発明の請求項２に係わるかしめ方
法を図面に基づいて詳細に説明する。

【００５１】図５（ａ）乃至（ｄ）は本発明の請求項２
に係わるかしめ方法のかしめ状況を示す説明図、図６（
ａ）乃至（ｃ）は叩打部の形状を示す説明図である。

【００５２】本発明の請求項２に係わるかしめ方法は、
貫通孔３７が穿孔された被挿通部材Ｂの加熱を行った後
、前記貫通孔３７に非加熱の挿通部材Ａを挿通し、しか
る後、両部材Ａ，Ｂの少なくとも一方をかしめるもので
ある。

【００５３】まず、高周波加熱装置等により加熱された
被挿通部材Ｂを図５（ａ）に示すようにかしめ部１５内
にセットさせる。

【００５４】次に、図５（ｂ）に示すように、前記加熱
済被挿通部材Ｂの貫通孔３７と、非加熱の挿通部材Ａを
接合させた状態とする。

【００５５】更に図５（ｃ）に示すように接合された挿
通部材Ａ及び被挿通部材Ｂの上部方向から叩打部２６に
より挿通部材Ａ或いは被挿通部材Ｂの少なくても一方を
かしめることにより両部材Ａ，Ｂの固着を行う。

【００５６】すなわち、図６（ａ）に示すような円筒状
または凹状をなした叩打部２６により被挿通部材Ｂのみ
をかしめてもよいし、図６（ｂ）に示すように貫通孔３
７より径の大きい円柱体とした叩打部２６により、挿通
部材Ａ及び被挿通部材Ｂを同時にかしめてもよいし、或
いは図６（ｃ）に示すように挿通部材Ａ先端径とほぼ同
径の円柱体とした叩打部２６により、挿通部材Ａのみを
かしめるようにしてもよい。

【００５７】その後、図５（ｄ）に示すように叩打部２
６を上昇させ、固着された両部材Ａ，Ｂを保持具２５か
ら取外せばよい。

【００５８】尚、かしめることにより固着された両部材
Ａ，Ｂは更に、加熱された被挿通部材Ｂの温度低下が進
行するにしたがい貫通孔３７の収縮が始まることにより
一層強固に固着するようになる。

【００５９】この場合、被挿通部材Ｂは空冷により徐々
に冷却するようにしてもよいし、水や油内に浸して急冷
するようにしてもよい。

【００６０】次に、本発明の請求項３に係わるかしめ方
法を図面に基づいて詳細に説明する。

【００６１】図７は本発明の請求項３に係わるかしめ方
法のかしめ状況を示す断面図である。

【００６２】本発明の請求項３に係わるかしめ方法は、
貫通孔３７が穿孔された被挿通部材Ｂの加熱を行った後
、前記貫通孔３７に非加熱の挿通部材Ａを挿通し、しか
る後、被挿通部材Ｂの貫通孔３７周囲をかしめるもので
ある。

【００６３】すなわち、請求項３に係わるかしめ方法は
、中空円筒状の叩打部２６により被挿通部材Ｂの貫通孔
３７周囲をかしめるようにしたものである。

【００６４】上記のように貫通孔３７周囲をかしめるこ
とにより、貫通孔３７部の肉が均一的に挿通部材Ａ方向
に流動するため、両部材Ａ，Ｂの固着が一層強固になる
。

【００６５】また、その他の方法については請求項２に
係わるかしめ方法と同様であるため説明を省略する。

【００６６】次に、本発明の請求項４に係わるかしめ方
法を図面に基づいて詳細に説明する。

【００６７】図８は本発明の請求項４に係わるかしめ方
法における挿通部材及び被挿通部材を示す断面図である
。

【００６８】本発明の請求項４に係わるかしめ方法は、
上記請求項２または請求項３に係わるかしめ方法におい
て、挿通部材Ａと被挿通部材Ｂとが接合する接合面４１
の少なくとも一部を粗加工するものである。

【００６９】すなわち、接合面４１を粗加工することに
より、両部材Ａ，Ｂの接触面積を増大させ、一層の強固
着が行われるようにしている。

【００７０】また、本発明請求項４に係わるかしめ方法
における他のかしめ方法については請求項２または請求
項３に係わるかしめ方法と同様であるため説明を省略す
る。

【００７１】

【発明の効果】本発明に係わるかしめ装置及びかしめ方
法は、上記のような構成及び工程を有しているため、以
下に記載するような効果を有する。

【００７２】（１）請求項１乃至４に係わるかしめ装置
及びかしめ方法においては、被挿通部材を加熱し膨張さ
せ、更に非加熱の挿通部材と接合させた後かしめを行う
ため、かしめることにより接合力が増大した両部材が、
後の被挿通部材冷却による貫通孔収縮により一層強固に
接合するようになり、よって両部材が完全且つ強固に固
着できるようになるという優れた効果を有する。

【００７３】（２）また、被挿通部材の加熱においては
、かしめにより十分に接合された両部材の接合力を、更
に被挿通部材収縮により一層強固にできるだけの収縮率
が得られればよいため、鑞付け固着のように超高温に加
熱する必要がなく、よって加熱時間の短縮によるエネル
ギー消費削減、効率の向上等となり、生産コスト低減を
達成できるという優れた効果を有する。

【００７４】（３）また、上記のように被挿通部材は超
高温に加熱する必要がないため、該被挿通部材Ｂ加熱に
よる酸化を極力防止できることとなり、よって酸化物に
よる接合面阻害がなく完全固着が実現できるという優れ
た効果を有する。

【００７５】（４）また、請求項１に係わるかしめ装置
においては、高周波加熱装置等の加熱部を設けるように
構成され、更に該加熱部により加熱された被挿通部材と
、非加熱の挿通部材とが、同期して回転するように構成
された水平ターンテーブル及び垂直ターンテーブルによ
り所定位置で接合され、更に該位置において、かしめが
行われるように構成されているため、連続的に両部材の
固着を行うことができると共に、被挿通部材が加熱部に
より加熱膨張されたすぐ後にかしめが行われるように構
成されているため、該被挿通部材冷却収縮後に一層強固
な固着が行われるようになるという優れた効果を有する
。

【００７６】（５）また、請求項３に係わるかしめ方法
においては、特に被挿通部の貫通孔周囲、すなわち加熱
前に比し軟質となっていると共に薄材により塑性変形を
生じ易い被挿通部材貫通孔周囲をかしめるため、かしめ
に要する圧力が少なくてすみ、コスト低減を達成するこ
とができると共に、貫通孔周囲から接合面に向けて均一
な塑性流動が生ずるため、接合面の固着が均一になり一
層固着強固となるという優れた効果を有する。

【００７７】（６）また、請求項４に係わるかしめ方法
においては、特に接合面を粗加工するようにしているた
め、接合面の接合面積が増大し且つ粗面が噛合い作用を
生じて、一層強固に固着されるようになるという優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係わるかしめ装置の実施例を示す正
面図。

【図２】同実施例を示す側面図。

【図３】同実施例を示す背面図。

【図４】同実施例の水平ターンテーブルを示す平面図。

【図５】請求項２に係わるかしめ方法のかしめ状況を示
す説明図。

【図６】叩打部の形状を示す説明図。

【図７】請求項３に係わるかしめ方法のかしめ状況を示
す断面図。

【図８】請求項４に係わるかしめ方法における挿通部材
及び被挿通部材を示す断面図。

【符号の説明】

Ａ　　　　挿通部材 Ｂ　　　　被挿通部材 １０　　　　かしめ装置 １２　　　　水平ターンテーブル １４　　　　垂直ターンテーブル １５　　　　かしめ部 １８　　　　加熱部 ２１　　　　ホッパ ２３　　　　エアシリンダ ２５　　　　保持具 ２６　　　　叩打部 ２９　　　　挿入アーム ３１　　　　ギア ３２　　　　ギア ３５　　　　ベアリング ３６　　　　保持台 ３７　　　　貫通孔 ４１　　　　接合面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　挿通部材が複数装着できるように構成
   された垂直ターンテーブルから送出される挿通部材と、
   前記垂直ターンテーブルに従動すると共に複数の被挿通
   部材が装着できるように構成された水平ターンテーブル
   から送出される被挿通部材と、をかしめる装置において
   、前記被挿通部材を加熱する加熱部を設け、更に被挿通
   部材加熱後に挿通部材とのかしめを行うように構成した
   ことを特徴とするかしめ装置。
2. 【請求項２】　　貫通孔が穿孔された被挿通部材の加熱
   を行った後、前記貫通孔に非加熱挿通部材を挿通し、し
   かる後、両部材の少なくとも一方をかしめることを特徴
   とするかしめ方法。
3. 【請求項３】　　被挿通部材の貫通孔周囲をかしめるこ
   とを特徴とする請求項２記載のかしめ方法。
4. 【請求項４】　　挿通部材と被挿通部材とが接合する接
   合面の少なくとも一部を粗加工することを特徴とする請
   求項２または３記載のかしめ方法。