特開 2023-145245 接合構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023145245

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】接合構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 39/03 20060101AFI20231003BHJP

   B21D 39/02 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

B21D39/03 B

B21D39/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022052610

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(72)【発明者】

【氏名】浅井 雄一

(57)【要約】

【課題】複数の板材が溶接されることなく、かつ複数の板材とは別部材を用いることなく接合された接合構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】金属からなる第一板材と第二板材とを含む複数の板材を準備する工程と、複数の板材を互いに重ねて第一板材及び第二板材の各々を最外層に有する積層領域を設ける工程と、積層領域の第一板材を貫通する放射状の切れ込みを入れることにより、互いに区画された複数の第一片を形成する工程と、複数の第一片を第一板材から第二板材に向かう第一方向に折り曲げることにより、第一板材に第二板材の第二貫通孔と同軸の第一貫通孔を形成する工程と、複数の第一片を第一貫通孔の外周側に折り返すことで、第一片と第一板材との間に前記第二板材を挟み込む工程と、を備える、接合構造体の製造方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属からなる第一板材と第二板材とを含む複数の板材を準備する工程と、
前記複数の板材を互いに重ねて前記第一板材及び前記第二板材の各々を最外層に有する積層領域を設ける工程と、
前記積層領域の前記第一板材を貫通する放射状の切れ込みを入れることにより、互いに区画された複数の第一片を形成する工程と、
前記複数の第一片を前記第一板材から前記第二板材に向かう第一方向に折り曲げることにより、前記第一板材に前記第二板材の第二貫通孔と同軸の第一貫通孔を形成する工程と、
前記複数の第一片を前記第一貫通孔の外周側に折り返すことで、前記第一片と前記第一板材との間に前記第二板材を挟み込む工程と、を備え、
前記第二貫通孔は、以下の要件（Ａ）又は要件（Ｂ）を満たす、
接合構造体の製造方法。
（Ａ）前記複数の第一片を形成する工程において前記第一板材と共に前記第二板材を貫通する放射状の切れ込みを入れることにより、互いに区画された複数の第二片を形成し、前記第一貫通孔を形成する工程において前記複数の第一片と共に前記複数の第二片を前記第一方向に折り曲げることにより形成される。
（Ｂ）前記準備する工程において前記第二板材に予め設けられている。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の板材が接合された接合構造体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１はスポット溶接を開示している。スポット溶接は、互いに向かい合う一対の電極で複数のパネルを挟み込み、一対の電極間に通電することにより複数のパネルを溶接する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－３０６０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スポット溶接では、例えば、異種金属の板材同士を溶接する場合、溶接部に金属間化合物が形成される。しかし、金属間化合物が形成されると溶接部が脆くなり、接合強度が低下する。溶接することなく複数の板材を接合する手段として、例えば、リベットを用いてかしめることが挙げられる。しかし、複数の板材とは別部材が必要になり、部品点数が増える。

【0005】

本発明の目的の一つは、複数の板材が溶接されることなく、かつ複数の板材とは別部材を用いることなく接合された接合構造体の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る接合構造体の製造方法は、
金属からなる第一板材と第二板材とを含む複数の板材を準備する工程と、
前記複数の板材を互いに重ねて前記第一板材及び前記第二板材の各々を最外層に有する積層領域を設ける工程と、
前記積層領域の前記第一板材を貫通する放射状の切れ込みを入れることにより、互いに区画された複数の第一片を形成する工程と、
前記複数の第一片を前記第一板材から前記第二板材に向かう第一方向に折り曲げることにより、前記第一板材に前記第二板材の第二貫通孔と同軸の第一貫通孔を形成する工程と、
前記複数の第一片を前記第一貫通孔の外周側に折り返すことで、前記第一片と前記第一板材との間に前記第二板材を挟み込む工程と、を備え、
前記第二貫通孔は、以下の要件（Ａ）又は要件（Ｂ）を満たす。
（Ａ）前記複数の第一片を形成する工程において前記第一板材と共に前記第二板材を貫通する放射状の切れ込みを入れることにより、互いに区画された複数の第二片を形成し、前記第一貫通孔を形成する工程において前記複数の第一片と共に前記複数の第二片を前記第一方向に折り曲げることにより形成される。
（Ｂ）前記準備する工程において前記第二板材に予め設けられている。

【発明の効果】

【0007】

上記接合構造体の製造方法は、上記各工程を行うことによって、第一板材の一部で形成された複数の第一片と第一板材とで複数の板材を接合した接合構造体を製造できる。即ち、上記接合構造体の製造方法は、複数の板材を互いに溶接することなく接合できる。そのため、上記接合構造体の製造方法は、複数の板材が異なる金属で構成されていても、金属間化合物のような脆弱箇所が形成されることなく複数の板材を接合できる。また、上記接合構造体の製造方法は、複数の板材とは別部材を用いることなく複数の板材を接合できる。そのため、上記接合構造体の製造方法は、部品点数が増加しないため、コストの増加を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る接合構造体の製造方法の工程Ａから工程Ｄを説明する説明図である。

【図2】図２は、実施形態に係る接合構造体の製造方法の工程Ｅを説明する説明図である。

【図3】図３は、実施形態に係る接合構造体の製造方法によって製造された接合構造体を示す断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る接合構造体の製造方法における工程Ｃで形成された複数の第一片を説明する説明図である。

【図5】図５は、変形例に係る接合構造体の製造方法を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

《実施形態》
〔接合構造体の製造方法〕
実施形態に係る接合構造体の製造方法を図１から図４を参照しつつ以下に説明する。図１及び図２では、説明の便宜上、複数の板材１０の断面のハッチングが省略して示されている。実施形態に係る接合接構造体の製造方法は、複数の板材１０を互いに接合する。実施形態に係る接合構造体の製造方法は、複数の板材１０を準備する工程Ａと、複数の板材１０を互いに重ねた積層領域を設ける工程Ｂとを備える。実施形態に係る接合構造体の製造方法の特徴の一つは、更に特定の工程Ｃから工程Ｅを備える点にある。以下の説明では、第二板材１２の第一板材１１側を上、第一板材１１の第二板材１２側を下という。

【0010】

［工程Ａ］
工程Ａで準備する複数の板材１０は、全ての板材の構成材料が同じであってもよいし、少なくとも１枚の板材の構成材料が残りの板材の構成材料とは異なっていてもよい。構成材料が同じとは、構成元素の種類が同じであり、かつ構成元素の含有量が同じことをいう。構成材料が異なるとは、構成元素の種類が異なること、又は構成元素の種類が同じでありかつ構成元素の含有量が異なることをいう。

【0011】

本実施形態では、複数の板材１０は第一板材１１と第二板材１２の２枚の板材である。第一板材１１の構成材料は、金属である。金属の一例は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、及び鉄合金である。本実施形態の第一板材１１は鉄板である。第二板材１２の構成材料は、本実施形態では金属である。金属の一例は、第一板材１１と同様である。本実施形態の第二板材１２はアルミニウム板である。本実施形態とは異なり、第二板材１２の構成材料は非金属材料でもよい。非金属材料の一例は、樹脂又はゴムである。本実施形態とは異なり、複数の板材１０は３枚以上の板材であってもよい。

【0012】

［工程Ｂ］
工程Ｂでは、図１の左図に示すように、第一板材１１及び第二板材１２の各々が積層領域の最外層に位置するように複数の板材１０を重ねる。第一板材１１と後述する第一工具１とを向かい合わせ、第二板材１２と後述する第二工具２とを向かい合わせる。ここでは、第一板材１１を第二板材１２の上に重ねる。本実施形態とは異なり、複数の板材１０が３枚以上である場合、第一板材１１と第二板材１２との間に第一板材１１及び第二板材１２以外の板材を配置する。

【0013】

［工程Ｃ］
工程Ｃは、図１の中央図に示すように、積層領域の第一板材１１に第一板材１１を貫通する放射状の切れ込みを入れる。図４に第一板材１１に形成した切れ込み１１ａの一例が示されている。図４は、第一板材１１に形成した切れ込み１１ａを第一工具１から第二工具２に向かう方向に見た状態を示す。切れ込み１１ａを形成することによって、第一板材１１に複数の第一片１１ｂを形成する。第一片１１ｂの数は、３つ以上であれば特に限定されない。本実施形態では４つの第一片１１ｂが形成されている。複数の第一片１１ｂは切れ込み１１ａにより互いに区画されている。

【0014】

本実施形態では、第一板材１１と共に第二板材１２にも第二板材１２を貫通する放射状の切れ込みを入れる。図示は省略するものの、第二板材１２に形成された切れ込みは、第一板材１１の切れ込みと同様の切れ込みとなる。例えば、第一板材１１に図４に示す切れ込み１１ａが形成されれば、第二板材１２にも図４に示す切れ込み１１ａと同様の切れ込みが形成される。第二板材１２の切れ込みによって、第二板材１２に複数の第二片１２ｂを形成する。複数の第二板片は互いに区画されている。

【0015】

本実施形態とは異なり、複数の板材１０が３枚以上である場合、第一板材１１と共に、第一板材１１以外の板材の各々にも貫通する放射状の切れ込みを入れることにより、互いに区画された複数の片を形成する。第一板材１１以外の板材に形成された切れ込みは、第一板材１１の切れ込みと同様の切れ込みとなる。第一板材１１以外の板材には第二板材１２が含まれる。

【0016】

工程Ｃから後述する工程Ｅは、例えば、第一工具１と第二工具２とを用いて行うことができる。第一工具１と第二工具２とは、図示しない１つのロボットアームの先端に設けられている。第一工具１と第二工具２とは、ロボットアームによって所望の位置に移動させられる。第一工具１と第二工具２とは、互いに向かい合っている。第一工具１と第二工具２とは、図示しない駆動機構によって前進及び後退する。前進とは、第一工具１と第二工具２とが互いに近づく方向に移動することをいう。後退とは、第一工具１と第二工具２とが互いに離れる方向に移動することをいう。

【0017】

工程Ｃは、第一工具１を用いて行える。第一工具１の形状は、第一板材１１を極力削らずに切れ込みを形成できる工具であれば特に問わない。本実施形態の第一工具１は基部１ａと先端部１ｂとを有する。基部１ａの形状は、円柱状又は角柱状である。基部１ａと先端部１ｂとは一連に形成されている。先端部１ｂは３つ以上の切れ刃を有する。３つ以上の切れ刃は、先端部１ｂの中央から外周に向かって放射状に設けられている。切れ刃の数が３つ以上であり、放射状に設けられていることで、形成した３つ以上の第一片１１ｂを後述する工程Ｄで折り曲げることができる。基部１ａの形状が角柱状である場合、切れ刃は対角方向に放射状に延びるように設けられていることが好ましい。この場合、第一片１１ｂ・第二片１２ｂは基部１ａで折り曲げられ易い。切れ刃の数は多いほど、各第一片１１ｂを折り曲げ易い。切れ刃の数の一例は、３つ、４つ、５つ、又は６つである。勿論、切れ刃の数は７つ以上でもよい。３つ以上の切れ刃の各々は、第一工具１の先端の中央から外周に向かって直線状に延びている。図４に示す切れ込み１１ａは、４つの切れ刃が先端の中央から外周に向かって放射状に延びるように先端部１ｂに設けられた第一工具１を用いて第一板材１１に形成された例である。先端部１ｂは先細っているとよい。先端が先細っていると切れ込みを形成し易い上に、後述する工程Ｄで複数の第一片１１ｂを折り曲げ易い。

【0018】

図１の左図に示す第一工具１の初期位置から、図１の中央図に示すように第一工具１を前進させる。前進した第一工具１の先端部１ｂの切れ刃が第一板材１１に接する。切れ刃の全長にわたって第一板材１１を貫通する位置まで第一工具１を前進させる。その位置まで前進させれば、第一板材１１に例えば図４に示すような第一板材１１を貫通する放射状の切れ込み１１ａが形成される。切れ刃の全長にわたって第二板材１２を貫通する位置まで第一工具１を前進させる。その位置まで第一工具１が前進すれば、図示は省略するものの、第二板材１２に第二板材１２を貫通する切れ込みが形成される。この切れ込みは、例えば図４に示す切れ込み１１ａと同様の切れ込みとなる。切れ込みが形成され易くするために、第一工具１を振動させてもよい。

【0019】

第一板材１１に切れ込みを形成する際、第一支持機構４を用いることが好ましい。第一支持機構４は、複数の板部の第一工具１とは反対側から複数の板材１０を支持する。本実施形態の第一支持機構４は第一脚部４ａと第一駆動機構４ｂとを有する。第一脚部４ａは、第二板材１２の下面を支持する。第一脚部４ａは、第二工具２の外周を囲むように配置されている。第一脚部４ａと第二工具２との間には間隔が設けられている。第一脚部４ａの形状は円筒状又は角筒状である。図１では、第一脚部４ａの断面を示している。図１では、説明の便宜上、第一脚部４ａの断面のハッチングが省略して示されている。第一脚部４ａの端面は平面で構成されている。第一脚部４ａの端面の形状は円形の枠状又は角形の枠状である。第一駆動機構４ｂは、第一脚部４ａを上昇及び下降する。第一駆動機構４ｂの種類は特に限定されない。第一駆動機構４ｂはバネシリンダーでもよいしエアシリンダーでもよい。第一駆動機構４ｂによって第一脚部４ａの端面が第二板材１２の下面に接触する位置に第一脚部４ａを移動させる。第一脚部４ａによる支持によって、工程Ｃにおいて第一工具１が第一板材１１に切り込みを入れ易く、後述する工程Ｄにおいて第一工具１が第一片１１ｂを折り曲げ易い。

【0020】

［工程Ｄ］
工程Ｄは、図１の右図に示すように、複数の第一片１１ｂを第一板材１１から第二板材１２に向かう第一方向に折り曲げる。複数の第一片１１ｂの折り曲げによって、第一板材１１に第一貫通孔１１ｃを形成する。

【0021】

本実施形態では、複数の第一片１１ｂと共に複数の第二片１２ｂを第一方向に折り曲げる。複数の第二片１２ｂの折り曲げによって第二板材１２に第二貫通孔１２ｃを形成する。第一貫通孔１１ｃと第二板材１２の第二貫通孔１２ｃとは同軸である。

【0022】

本実施形態とは異なり、複数の板材１０が３枚以上である場合、複数の第一片１１ｂと共に、第一板材１１以外の板材の各々の複数の片を第一方向に折り曲げる。第一板材１１以外の板材の各々の複数の片の折り曲げによって第一板材１１以外の板材の各々に貫通孔を形成する。各貫通孔と第一貫通孔１１ｃとは同軸である。

【0023】

工程Ｄは、上述した第一工具１を用いて行える。工程Ｃで前進させた第一工具１によって第一板材１１への切れ込みの形成に連続して図１の右図に示すように複数の第一片１１ｂを折り曲げることができる。複数の第一片１１ｂの折り曲げは、第一工具１の基部１ａを利用して行われる。また、第二板材１２への切れ込みの形成に連続して複数の第二片１２ｂを折り曲げることができる。複数の第二片１２ｂの折り曲げは、複数の第一片１１ｂの折り曲げによって行われる。第二工具２は、前進した第一工具１と接触しない位置に後退させておく。第一工具１の先端部１ｂが先細っているため、第一工具１を前進させるにつれて複数の第一片１１ｂが第一方向に向かって折り曲がり易い。第一片１１ｂが折り曲げられるにつれて複数の第二片１２ｂも第一方向に向かって折り曲がる。

【0024】

第一工具１の前進によって、図１の右図に示すように、第一方向に沿った複数の第一片１１ｂ及び複数の第二片１２ｂを形成できる。第一方向に沿った複数の第一片１１ｂの内周縁によって第一貫通孔１１ｃが形成される。第一貫通孔１１ｃの内寸は、第一工具１の基部１ａの外寸と実質的に同じである。第一方向に沿った複数の第二片１２ｂの内周縁によって第二貫通孔１２ｃが形成される。第二貫通孔１２ｃの内寸は、複数の第一片１１ｂの外寸と実質的に同じである。複数の板材１０の各々の厚みの分、各貫通孔の下端部の内寸が段階的に大きくなっている。

【0025】

［工程Ｅ］
工程Ｅは、複数の第一片１１ｂを第一貫通孔１１ｃの外周側に折り返す。複数の第一片１１ｂを折り返すように塑性変形させることによって、各第一片１１ｂと第一板材１１との間に第二板材１２を挟み込む。

【0026】

本実施形態では、複数の第一片１１ｂと共に複数の第二片１２ｂを外周側へ折り返す。複数の第二片１２ｂの折り返しによって、複数の各第一片１１ｂと第一板材１１との間に複数の第二片１２ｂと第二板材１２とが挟み込まれる。

【0027】

本実施形態とは異なり、複数の板材１０が３枚以上の場合、複数の板材１０の片を外周側へ折り返す。複数の板材１０の片の折り返しによって、複数の第一片１１ｂと第一板材１１との間に第一板材１１以外の板材の片と第一板材１１以外の板材とが挟み込まれる。

【0028】

工程Ｅは、第二工具２の前進によって行える。第二工具２の先端面２ａの形状は、各第一片１１ｂを外周側に折り返すことができる形状であれば特に限定されない。第二工具２の先端面２ａは、例えば、中心から外周に向かって下がるように傾斜していると各第一片１１ｂを外周側に折り返し易い。

【0029】

図２の左図、中央図、及び右図に示すように、第二工具２を前進させる。前進した第二工具２の先端面２ａが複数の第一片１１ｂに接する。複数の第二片１２ｂが第二板材１２の下面に接するように第二工具２を前進させる。この前進によって、図３に示すように、複数の各第一片１１ｂと第一板材１１との間に複数の第二片１２ｂと第二板材１２とが挟み込まれた接合構造体が製造される。よって、本実施形態の接合構造体の製造方法は、溶接することなく、かつ複数の板材１０とは別部材を用いることなく複数の板材１０を接合できる。本実施形態の接合構造体の製造方法は、部品点数が増加しないため、コストの増加を抑制できる。その上、既存のロボットアームの先端を第一工具１及び第二工具２に取り代えることで上記接合構造体を製造できるため、設備投資を抑制できる。特に、既存のロボットアームには溶接用ガンを有するロボットアームが好適に利用できる。溶接用ガンは、互いに向かい合って近接又は離反される一対の溶接用電極を備える。この一対の溶接用電極の代わりに第一工具１及び第二工具２を設けることで、本実施形態の接合構造体の製造方法を実行できる。つまり、既存の設備を利用することで設備費を節約できる。

【0030】

複数の第一片１１ｂを折り返す際、図１、図２に示す第二支持機構５を用いることが好ましい。第二支持機構５は、複数の板材１０の第二工具２とは反対側から複数の板材１０を支持する。本実施形態の第二支持部は、第一支持機構４の第一脚部４ａ及び第一駆動機構４ｂと同様の第二脚部５ａ及び第二駆動機構５ｂを有する。第二駆動機構５ｂによって第二脚部５ａの端面が第一板材１１の上面に接触する位置に第二脚部５ａを移動させる。第二脚部５ａによる支持によって、工程Ｅにおいて第二工具２が複数の第一片１１ｂを外周側に折り返し易い。

【0031】

複数の接合部を形成する場合、工程Ｃから工程Ｅは繰り返される。

【0032】

《変形例１》
変形例１では、図５に示すように、工程Ｃ及び工程Ｄを第一工具１で行い、工程Ｅを第三工具３で行ってもよい。第一工具１と第三工具３とは互いに異なるロボットアームの先端に設けられている。第一工具１は、実施形態で説明した通りである。第一工具１が設けられているロボットアームの先端には、図２を参照して上述した第二工具２が設けられていない。第三工具３は、複数の板材１０を積層方向の両側から挟む第一部材３ａ及び第二部材３ｂとを備える。第一部材３ａの先端面は平面で構成されている。第二部材３ｂの先端面は図２を参照して上述した第二工具２の先端面２ａと同様である。第一部材３ａの先端面と第二部材３ｂの先端面とは互いに向かい合う面である。工程Ｅでは、第一部材３ａの先端面が第一板材１１の上面に接触するように第一部材３ａを前進させた後、第二部材３ｂを前進させる。本例の工程Ｃ及び工程Ｄでは、実施形態と同様、第一支持機構４を用いることが好ましい。第一支持機構４は、ロボットアームに設けてもよいし、複数の板材１０を重ねた状態で固定する治具に設けてもよい。また、工程Ｃ及び工程Ｄでは、第一支持機構４の代わりに固定式の受け台を用いてもよい。本例は、図１、図２に示す第二支持機構５を不要にできる。

【0033】

《変形例２》
変形例１では、工程Ａで準備された複数の板材のうち第一板材以外の少なくとも１枚の板材には予め貫通孔が設けられていてもよい。例えば、複数の板材が第一板材と第二板材の２枚の板材であって、第二板材には予め第二貫通孔が設けられていてもよい。この場合、工程Ｂでは、第二貫通孔が第一板材で覆われるように第一板材を第二板材の上に重ねた積層領域を設ける。工程Ｃでは、第一板材における第二貫通孔に重複する箇所に第一板材を貫通する放射状の切れ込みを入れる。工程Ｄ及び工程Ｅは実施形態で説明した通りである。本例では、第二板材の第二貫通孔の周縁部が第一片と第一板材との間に挟まれる。

【0034】

本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

【符号の説明】

【0035】

１０ 複数の板材
１１ 第一板材、１１ａ 切れ込み、１１ｂ 第一片、１１ｃ 第一貫通孔
１２ 第二板材、１２ｂ 第二片、１２ｃ 第二貫通孔
１ 第一工具、１ａ 基部、１ｂ 先端部
２ 第二工具、２ａ 先端面
３ 第三工具、３ａ 第一部材、３ｂ 第二部材
４ 第一支持機構、４ａ 第一脚部、４ｂ 第一駆動機構
５ 第二支持機構、５ａ 第二脚部、５ｂ 第二駆動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】