JPH07328729A - 部材締結方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な締結部品を用いることなく高い信頼性
を有する締結部が得られ、加えてその作業性がよい部材
締結方法ならびに装置を提供する。 【構成】 複数の部材をその板部Ｗにおいて互いに重ね
合わせ、この板部Ｗの一部を絞りパンチ２により絞りダ
イ１のダイ空間３に絞り成形して、互いに重なり合う突
出部ｂを形成する。その重なり合う突出部ｂは、ダイ空
間内を相対的に進退可能に設けられたかしめパンチ４に
より、絞りパンチ２に向かってかしめられ、その結果か
しめ圧着部Ｃが形成されて、前記複数の部材が互いに締
結される。その後さらに、かしめ圧着部Ｃの外縁部を絞
りダイ１の開口周縁部（二次かしめパンチ部）５により
圧縮して、二次かしめを行うことにより、部材の締結強
度をより強固なものとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２以上の金属板材やプ
レス部材等を締結する方法ならびに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の金属板製部材の締結には、
ボルト・ナットによる締結、リベットによる締結、ある
いは溶接による固着等の締結方法が知られている。

【０００３】

【課題が解決しようとする課題】上記従来の締結方法
は、いずれも形態の差こそあれ、締結のために特別な部
品であるボルト・ナットやリベット、あるいは溶接金属
等を必要とする上、その締結作業あるいは溶接作業が面
倒である欠点がある。さらに、溶接による場合、異種金
属同士の溶接は困難な場合が少なくなく、仮に溶接でき
てもその溶接部に生ずる欠陥等のため、信頼性が低下す
る等の問題を生じていた。

【０００４】本発明の課題は、ボルト・ナットやリベッ
ト等の特別な締結部品を必要とせず、また異種金属同士
でも締結が可能で、その締結部の信頼性が高く、加えて
締結のための作業性がよい部材締結方法と、それを効率
よく実施するための装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の部材締結方法は、以下の工程を含むこと
を特徴とする。それぞれ板部を有する複数の部材をそ
の板部において互いに重ね合わせ、その重ね合わされた
板部に対し絞り加工を施して、互いに重なり合う突出部
を形成する（突出部形成工程）。その重なり合う突出
部をプレス加工によりかしめることにより、外側の突出
部に形成されるかしめ部と内側の突出部に形成されるか
しめ部とが互いに圧着し合うかしめ圧着部を形成して、
上記複数の部材を互いに締結する（かしめ工程）。

【０００６】そして、そのかしめ工程終了後に、かしめ
圧着部の外縁部をさらにプレス加工により圧着する二次
かしめ工程を付け加えることができる。

【０００７】上記部材締結方法を実施するための本発明
の装置は、上記部材の重ね合わされた板部に面する側に
開口するダイ空間を備えた絞りダイと、その絞りダイと
は板部を挟んで反対側にそのダイ空間に対応して設けら
れた絞りパンチと、ダイ空間内を相対的に進退可能に、
かつ板部を介して絞りパンチと対向するように設けられ
るかしめパンチとを含む。絞りパンチは、ダイ空間内
に、重ね合わされた板部の一部を絞り成形して、その板
部に互いに重なり合う突出部を形成する。また、かしめ
パンチは板部に形成された突出部を絞りパンチに向かっ
てかしめることにより、その突出部にかしめ圧着部を形
成する。

【０００８】ここで、絞りダイの開口周縁部に、かしめ
パンチによるかしめ圧着部の外縁部をさらに圧着する二
次かしめパンチ部を形成することができる。

【０００９】上記装置を用いて、例えば図１に示すよう
な工程により、本発明の部材締結方法が実施される。ま
ず、（ａ）のように、絞りダイ１と絞りパンチ２の間に
互いに重ね合わせた二枚の板部Ｗを挟み、さらに（ｂ）
のように、絞りダイ１のダイ空間３内に板部Ｗの一部を
絞りパンチ２により圧入（絞り成形）して、突出部ｂを
形成する。次に、（ｃ）のように、その突出部ｂを絞り
パンチ２とともにダイ空間３の外へ移動させ、そこで
（ｄ）のように、かしめパンチ４によりその突出部ｂを
絞りパンチ２に向けてかしめ、かしめ圧着部Ｃを形成し
て二枚の板部Ｗを互いに締結する。

【００１０】また、その後さらに二次かしめを行う場合
には、（ｅ）、（ｆ）のように、かしめパンチ４をかし
め圧着部Ｃから退避させるとともに、絞りダイ１をかし
め圧着部Ｃに接近させ、その開口周縁部（二次かしめパ
ンチ部）５によってかしめ圧着部Ｃの外縁部を圧縮し、
二次かしめ部Ｃ′を形成する。こうして形成されたかし
め圧着部Ｃより、（ｇ）のように、絞りパンチ２を抜き
取って、締結された板部Ｗを回収可能な状態とする。な
お、二次かしめ時の絞りダイ１からの荷重はストリッパ
ー６が受けているが、これは他の部材で代用することも
でき、二次かしめを行わない場合は省略してもよい。

【００１１】このような本発明の装置はさらに、絞りダ
イを絞りパンチ側に付勢するダイ側弾性部材と、絞りパ
ンチを絞りダイ側に付勢するパンチ側弾性部材と、板部
に所望高さの突出部が形成された後における絞りダイの
絞りパンチ側への相対的移動を阻止するダイストッパ
と、絞りダイの開口周縁部に形成され、かしめパンチに
よるかしめ圧着部の外縁部をさらに圧着する二次かしめ
パンチ部と、を備えた構成とすることができる。

【００１２】また、上記構成にさらにかしめ準備部材を
付加することもできる。このかしめ準備部材は、板部に
所望高さの突出部が形成された後において、パンチ側弾
性部材の付勢力に抗して絞りパンチに作用し、突出部を
かしめパンチと協働して絞りダイの外へ移動させるもの
である。

【００１３】

【発明の作用及び効果】本発明の部材締結方法によれ
ば、部材の互いに重ね合わされた板部に絞り加工により
互いに重なり合う突出部を形成し、それをプレス加工に
よりかしめることにより、それら部材が締結される。そ
の際、特別な締結部品を一切用いないので部材の締結を
安価に行うことができる。また、リベット接合等の場合
のように、リベット穴を形成したりする必要もなく、締
結作業が簡単で作業性が向上する。さらに、溶接では不
可能な異種金属同士の締結も容易に行うことができ、締
結部の信頼性も高い。

【００１４】また、かしめ圧着部の外縁部をさらに二次
かしめすることにより、かしめ圧着部の強度が向上し、
より信頼性の高い締結部を得ることができる。

【００１５】また、本発明の装置を用いることにより、
絞りダイと絞りパンチにより板部に突出部を形成した
後、すぐにかしめパンチによりかしめ圧着部を形成して
部材が締結されるので、部材締結を効率的に行うことが
できる。また、形成されたかしめ圧着部の外縁部を絞り
ダイの開口周縁部を用いて圧縮することにより、圧着部
の二次かしめも容易に行うことができる。

【００１６】上記装置に、ダイ側及びパンチ側弾性部材
とダイストッパとを設けることにより、板部に所望高さ
の突出部が形成された後において、ダイストッパが絞り
ダイの絞りパンチ側への相対的な移動を阻止し、板部に
形成された突出部が絞りパンチとともにダイ空間の外部
へ相対的に移動させられる。その状態でかしめパンチに
よりかしめ圧着部を形成後、絞りダイが絞りパンチから
離間するときに、ダイ側弾性部材の付勢力により原位置
に復帰しようとする絞りダイが、その開口周縁部の二次
かしめパンチ部においてかしめ圧着部の外縁部を圧縮
し、二次かしめが行われる。このように、突出部形成→
突出部のダイ空間外への移動→かしめ圧着部形成→二次
かしめの一連の工程を、絞りダイと絞りパンチの一回の
接近・離間のサイクルで効率よく行うことができる。

【００１７】また、かしめ準備部材を備えた構成によれ
ば、そのかしめ準備部材が、かしめパンチと協働して突
出部を絞りダイの外へ移動させるので、突出部のダイ空
間外への移動と、それに続くかしめ圧着部の形成をより
確実に行うことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付の図面に基づ
いて説明する。図２に示した部材締結装置Ｐは、ダイ空
間３が形成された絞りダイ１、このダイ空間３に対応す
る絞りパンチ２、及びかしめパンチ４を複数備えるもの
である。

【００１９】絞りダイ１は、その下面側において互いに
面一となるダイボタン板７とともに、図示しないボルト
等によりダイ補強板８の下面に下向きに固定されてい
る。また、ダイ補強板８は、ダイ側弾性部材としての複
数のダイ皿ばね９を介して上型ベース板１０と連結され
ている。なお、ダイボタン板７、ダイ補強板８を絞りダ
イ１と一体に構成してもよい。

【００２０】絞りパンチ２は、その基端側において絞り
パンチ板１１とともに、絞りパンチ補強板１２上のダイ
空間３に対応する位置に固定されている。絞りパンチ板
１１、絞りパンチ補強板１２を絞りパンチ２と一体に構
成することもできる。絞りパンチ補強板１２はパンチ側
弾性部材としての複数の絞りパンチ皿ばね１３を介して
下型ベース板１４と連結されている。ここで、６は加工
後の部材を絞りパンチ２から抜き取るためのストリッパ
ーであり、コイルばね１７を介して絞りパンチ補強板１
２上に支持されている。また、１５は絞りパンチ補強板
１２の下型ベース板１４側への移動限度を規定するスト
ッパである。

【００２１】かしめパンチ４は、上側ホルダ１０ａによ
り上型ベース板１０の下面に下向きに固定されており、
その先端側はダイ補強板８を貫通してダイ空間３内へ進
入し、絞りパンチ２と対向している。ここで、上側ホル
ダ１０ａは、ダイ補強板８の上型ベース板１０側への移
動限度を規定する役割も果たす。なお、かしめパンチ４
を、上側ホルダ１０ａと一体に形成することも可能であ
る。

【００２２】下型ベース板１４には、ダイストッパとし
ての複数本のダイキラーピン１８が下側ホルダ１４ａに
より上向きに固定されており、絞りパンチ補強板１２、
絞りパンチ板１１及びストリッパー６を貫通して、その
上端がダイボタン板７の下面と対向している。また、上
型ベース板１０の下面には、かしめ準備部材としてのパ
ンチキラーピン１９が皿ばね２０を介してダイ補強板８
等の外側に固定されており、その下端側がストリッパー
６の上面と対向している。なお、皿ばね２０を省略し
て、パンチキラーピン１９を直接上型ベース板１０に固
定することも可能である。ここで、絞りダイ１及び絞り
パンチ２は、上型ベース板１０及び下型ベース板１４に
対して上下方向に相対的に移動可能となっているが、こ
の移動をガイドするガイドピン２１及び２２が、ホルダ
１０ａ及び１４ａを用いて上型ベース板１０及び下型ベ
ース板１４にそれぞれ固定されている。

【００２３】上型ベース板１０と下型ベース板１４は所
定の駆動機構により互いに接近・離間させられる。例え
ば、下型ベース板１４が図示しないプレスフレームに固
定され、上型ベース板１０がそのプレスフレームに昇降
可能に取り付けられ、カムもしくはクランク機構等の駆
動機構に連結される。駆動機構としては、油圧シリンダ
等の流体圧機構を用いることもできる。ここで、２３は
上型ベース板１０を図示しない昇降ヘッドに取付けるた
めのシャンクである。

【００２４】以下、上記装置の動作と、これを用いた部
材締結方法について説明する。図３は、図１の装置の要
部のみを簡略化して描いたものである。図１において、
複数組ある絞りダイ１、絞りパンチ２及びかしめパンチ
４は、説明を簡単にするため１組のみを描いている。ま
た、絞りダイ１、ダイボタン板７及びダイ補強板８は一
体的に表わされている。締結されるべき複数の部材（図
では２つ）の板部Ｗは互いに重ね合わされて、絞りダイ
１と絞りパンチ２の間に配置される。なお、図面作製の
都合上、板部Ｗの厚みは誇張して描かれている。この状
態で上型ベース板１０を下降させ、絞りダイ１を絞りパ
ンチ２に対して接近させると、図４に示すように、板部
Ｗは絞りダイ１と絞りパンチ２によって挟み付けられた
状態となる。

【００２５】図５に示すように、絞りダイ１は板部Ｗを
ストリッパー６とともに押し下げながら下降し、これに
伴い絞りパンチ２がダイ空間３内部へ板部Ｗの一部を圧
入しながら進入して、突出部ｂを絞り成形する。そし
て、突出部ｂが一定の高さに到達すると、ダイキラーピ
ン１８が絞りダイ１と接触し、絞りパンチ２側へそれ以
上移動するのを阻止して、形成される突出部ｂの高さを
規定する。このとき、ストリッパー６は絞りパンチ板１
１に当たってその下降を止められる。また、パンチキラ
ーピン１９はストリッパー６の上面と接触した状態とな
る。

【００２６】さらに上型ベース板１０が下降すると、図
６に示すように、ダイキラーピン１８は、ダイ皿ばね９
の付勢力に抗して絞りダイ１を上型ベース板１０側へ押
し戻す一方、パンチキラーピン１９はかしめパンチ４と
協働して、絞りパンチ皿ばね１３を押し縮めながら、絞
りパンチ２を板部Ｗとともに押し下げる。これにより、
突出部ｂは絞りパンチ２とともにダイ空間３の外へ移動
する。なお、パンチキラーピン１９（かしめ準備部材）
を省略して、かしめパンチ４のみにより、絞りパンチ２
及び突出部ｂを押し下げることも可能である。

【００２７】その後、図７に示すように、かしめパンチ
４はダイ空間３の下方へ突出する位置まで下降し、突出
部ｂを絞りパンチ２に向かってかしめ、かしめ圧着部Ｃ
を形成する。上型ベース板１０はその位置で下死点に到
達する。この際、絞りダイ１及び絞りパンチ補強板１２
は、それぞれ上側ホルダ１０ａ及びストッパ１５に当た
った状態か、あるいは多少隙間が残った状態となってい
る。なお、ストッパ１５は下型ベース板１４と一体的に
設けたり、あるいは省略することも可能である。この下
死点となってから、以後は上昇に転ずる。

【００２８】図８は、上型ベース板１０が上昇して図６
とほぼ同位置まで復帰した状態を示している。かしめ圧
着部Ｃは、かしめに伴う永久変形によって、もとの突出
部ｂ（図６）より高さを減じているため、かしめパンチ
４との間には隙間ｇが生じている。そして、上型ベース
板１０の上昇にともない、絞りダイ１と絞りパンチ２
は、絞りダイ皿ばね９及び絞りパンチ皿ばね１３の付勢
作用により接近して、図９に示すような状態となる。絞
りパンチ２は、かしめ圧着部Ｃとともにダイ空間３内に
進入しようとするが、上記永久変形によってかしめ圧着
部Ｃはダイ空間３の開口部よりも寸法が大きくなってお
り、その外縁部がダイ空間３の開口周縁部５とストリッ
パー６との間で、皿ばね９及び１３の付勢力により圧縮
されて、二次かしめ部Ｃ′が形成される。換言すれば、
絞りダイ１の開口周縁部が二次かしめパンチ部５となっ
ている。

【００２９】上型ベース板１０が原位置へ復帰すると、
図１０に示すように、ストリッパー６は、絞りダイ１等
による押付けが解除されるのに伴い、コイルばね１７の
付勢力によって絞りパンチ２に対し相対的に上昇する。
これにより、かしめ圧着部Ｃは絞りパンチ２より抜き取
られ、締結された部材Ｗが回収される。以後、新たな部
材がセットされ、同様の工程が繰り返される。

【００３０】上記実施例において、１回のかしめ工程に
よるかしめ圧着部Ｃが充分な締結強度を有している場合
は、二次かしめ工程を省略することもできる。また、図
１１に示すように、３つ以上の部材の板部Ｗを重ね合わ
せ、かしめ圧着部ｋを形成することも可能である。

【００３１】さらに、絞りダイ１と絞りパンチ２は上下
を反転させることができる。また、絞りダイ１と絞りパ
ンチ２を水平方向に接近・離間させる構成も可能であ
る。

【００３２】また、本実施例では、絞りダイ１、絞りパ
ンチ２及びかしめパンチ４は、上型ベース板１０の上昇
・下降に伴う他部材（例えばダイキラーピン１８等）と
の連係により必要な作動を行っているが、例えば、それ
ぞれ別々の油圧シリンダーやカム機構等に接続すること
により、互いに独立に作動させることも可能である。

【００３３】さらに、図１２に示すように、ストリッパ
ー６は省略することも可能である。本装置の場合、かし
め圧着部は、かしめ工程もしくは二次かしめ工程終了
後、絞りパンチ２から手動で取り外される。また、二次
かしめ工程は、絞りダイ１の開口周縁部５と絞りパンチ
板１１の間にかしめ圧着部の外周部を挟み付けることに
より実施される。

【００３４】また、本装置では、ダイ側弾性部材２４及
びパンチ側弾性部材２５は皿ばねに代えてコイルばねで
構成されている。さらに、図１３に示すように、絞りパ
ンチ２の先端部を突出部形成用の突起２ａと平坦部２ｂ
を有する段付面として、この平坦部２ｂとの間で二次か
しめを行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法による部材締結工程の一例を示す
図。

【図２】本発明の装置の一実施例を示す正面断面図。

【図３】図２の要部を簡略化した模式図。

【図４】図３で、板部が絞りダイと絞りパンチに挟み付
けられた状態を示す図。

【図５】同じく、板部に突出部が形成された状態を示す
図。

【図６】同じく、突出部がダイ空間外に移動した状態を
示す図。

【図７】同じく、板部にかしめ圧着部が形成された状態
を示す図。

【図８】同じく、かしめパンチがかしめ圧着部より離間
した状態を示す図。

【図９】同じく、かしめ圧着部の二次かしめが行われて
いる状態を示す図。

【図１０】同じく、かしめ圧着部が絞りパンチより抜き
取られた状態を示す図。

【図１１】３つ以上の部材をかしめ圧着部により締結し
た例を示す断面図。

【図１２】本発明の装置の変形実施例を示す正面断面
図。

【図１３】絞りパンチの変形例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 絞りダイ ２ 絞りパンチ ３ ダイ空間 ４ かしめパンチ ５ 開口周縁部（二次かしめパンチ部） ９ 絞りダイ皿ばね（ダイ側弾性部材） １３ 絞りパンチ皿ばね（パンチ側弾性部材） １８ ダイキラーピン（ダイストッパ） １９ パンチキラーピン（かしめ準備部材） Ｗ 板部 ｂ 突出部 Ｃ、ｋ かしめ圧着部 Ｃ′ 二次かしめ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ板部を有する複数の部材をその
   板部において互いに重ね合わせ、その重ね合わされた板
   部に対し絞り加工を施して、互いに重なり合う突出部を
   形成する突出部形成工程と、 その重なり合う突出部をプレス加工によりかしめること
   により、外側の突出部に形成されるかしめ部と内側の突
   出部に形成されるかしめ部とが互いに圧着し合うかしめ
   圧着部を形成して、前記複数の部材を互いに締結するか
   しめ工程と、 を含むことを特徴とする部材締結方法。
2. 【請求項２】 前記かしめ工程終了後に、前記かしめ圧
   着部の外縁部をさらにプレス加工により圧着する二次か
   しめ工程を含む請求項１記載の部材締結方法。
3. 【請求項３】 それぞれ板部を有する複数の部材をその
   板部において互いに重ね合わせ、その重ね合わされた板
   部においてそれら複数の部材を互いに締結するための装
   置であって、 重ね合わされた板部に面する側に開口するダイ空間を備
   えた絞りダイと、 その絞りダイとは前記板部を挟んで反対側に、そのダイ
   空間に対応して設けられ、そのダイ空間内に、前記重ね
   合わされた板部を絞り成形して、その板部に互いに重な
   り合う突出部を形成する絞りパンチと、 前記ダイ空間内を相対的に進退可能に、かつ前記板部を
   介して前記絞りパンチと対向するように設けられるとと
   もに、前記板部に形成された突出部を前記絞りパンチに
   向かってかしめることにより、その突出部にかしめ圧着
   部を形成するかしめパンチと、 を含むことを特徴とする部材締結装置。
4. 【請求項４】 前記絞りダイの開口周縁部に、前記かし
   めパンチによるかしめ圧着部の外縁部をさらに圧着する
   二次かしめパンチ部が形成されている請求項３記載の部
   材締結装置。
5. 【請求項５】 それぞれ板部を有する複数の部材をその
   板部において互いに重ね合わせ、その重ね合わされた板
   部においてそれら複数の部材を互いに締結するための装
   置であって、 重ね合わされた板部に面する側に開口するダイ空間を備
   えた絞りダイと、 その絞りダイとは前記板部を挟んで反対側に、前記ダイ
   空間に対応して設けられ、そのダイ空間内に、前記重ね
   合わされた板部の一部を絞り成形して、その板部に互い
   に重なり合う突出部を形成する絞りパンチと、 前記絞りダイを前記絞りパンチ側に付勢するダイ側弾性
   部材と、 前記絞りパンチを前記絞りダイ側に付勢するパンチ側弾
   性部材と、 前記板部に所望高さの突出部が形成された後における前
   記絞りダイの前記絞りパンチ側への相対的移動を阻止す
   るダイストッパと、 前記ダイ空間内を相対的に進退可能に、かつ前記板部を
   介して前記絞りパンチと対向するように設けられるとと
   もに、その板部に形成された突出部を前記絞りダイの外
   部において前記絞りパンチに向かってかしめることによ
   り、その突出部にかしめ圧着部を形成するかしめパンチ
   と、 前記絞りダイの開口周縁部に形成され、前記かしめパン
   チによるかしめ圧着部の外縁部をさらに圧着する二次か
   しめパンチ部と、 を含むことを特徴とする部材締結装置。
6. 【請求項６】 前記板部に所望高さの突出部が形成され
   た後において、前記絞りパンチに前記パンチ側弾性部材
   の付勢力に抗して作用し、前記突出部を前記かしめパン
   チと協働して前記絞りダイの外へ移動させるかしめ準備
   部材を含む請求項５記載の部材締結装置。