特許 7368022 積層製品及び積層製品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】積層製品及び積層製品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 28/02 20060101AFI20231017BHJP

   B21D 28/10 20060101ALI20231017BHJP

   B21D 39/03 20060101ALI20231017BHJP

   B32B 15/01 20060101ALN20231017BHJP

【ＦＩ】

B21D28/02 D

B21D28/10 Z

B21D39/03 B

B32B15/01 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022164514

(22)【出願日】2022-10-13

【審査請求日】2023-04-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591093494

【氏名又は名称】株式会社ミスズ工業

(74)【代理人】

【識別番号】110002697

【氏名又は名称】めぶき弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100104709

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 誠剛

(72)【発明者】

【氏名】窪田 貴則

(72)【発明者】

【氏名】望月 英治

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１４６６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０２６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１０９１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０１３６６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２８／０２

Ｂ２１Ｄ ２８／１０

Ｂ２１Ｄ ３９／０３

Ｂ３２Ｂ １５／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板部材を積層一体化して構成される積層製品であって、
前記金属板部材は、半抜き加工によって、前記金属板部材の表面に形成される凹部と、裏面に形成され前記凹部に嵌合可能な凸部とを有し、
前記凸部は、平面視して円周又は多角形の辺から内側に向かって形成される複数の切り込み部と、隣り合う前記切り込み部の間に形成される突起部とを有し、
前記突起部の最も幅が小さい領域は、前記突起部の最も幅が大きい領域より前記突起部の頂部から遠い位置に配置されており、
一方の前記金属板部材の前記凹部に、他方の前記金属板部材の前記凸部を嵌合することによって一体化されている、
ことを特徴とする積層製品。

【請求項2】

請求項１に記載の積層製品において、
下層の前記金属板部材の前記凹部と、上層の前記金属板部材の前記凸部とを嵌合させるとき、前記凹部及び前記凸部の接触側面の全周にわたって締め代が設けられている、
ことを特徴とする積層製品。

【請求項3】

請求項１に記載の積層製品において、
前記円周に沿って前記切り込み部が等間隔に複数設けられている、
ことを特徴とする積層製品。

【請求項4】

請求項１に記載の積層製品において、
前記切り込み部の底部、隣り合う前記切り込み部の間に形成される突起部の頂部、及び前記切り込み部と前記頂部とを接続する位置は円弧で形成されている、
ことを特徴とする積層製品。

【請求項5】

請求項１に記載の積層製品において、
前記凹部の前記表面からの深さは、前記凸部の前記裏面からの高さより大きい、
ことを特徴とする積層製品。

【請求項6】

最下層となる金属板材料に凸部に倣う形状の貫通孔を形成する工程と、
前記金属板材料から前記最下層となる金属板部材を打ち抜く工程と、
半抜き加工によって、円周又は多角形の辺から内側に向かって形成される略Ｕ字形状の切り込み部と、隣り合う前記切り込み部の間に形成される突起部とを有する前記凸部と、前記凸部に倣う形状を有し、前記凸部が嵌合可能な凹部とを形成する工程と、
前記凹部及び前記凸部が形成された前記金属板材料から前記最下層の直ぐ上層となる前記金属板部材の外形を打ち抜き、前記凸部を前記貫通孔に嵌合する工程と、
前記金属板材料に前記上層となる前記金属板部材のさらに上層の前記金属板部材の前記凹部及び前記凸部を形成する工程と、
前記さらに上層の前記金属板部材の外形を打抜き、前記上層の前記凸部を下層の前記凹部に嵌合する工程と、を含み、
前記突起部の最も幅が小さい領域は、前記突起部の最も幅が大きい領域より前記突起部の頂部から遠い位置に配置されており、
所定数に達するまで、前記凹部及び前記凸部を形成する工程と、前記上層となる前記金属板部材の外形を打抜き、下層の前記凹部に前記上層の前記凸部を嵌合し一体化する、
ことを特徴とする積層製品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層製品及び積層製品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

積層製品は、金属板部材を所定数積層して一体化することによって構成されるものである。各層の金属板部材は、金属板部材の一部を半抜き加工によって、一方の表面に形成される円形の凹部と、その裏面に形成される円形の凸部とを有している。積層製品は、上層側の金属板部材の凸部を下層側の金属板部材の凹部に嵌合することを繰り返し、複数枚の金属板部材を一体化することによって構成されている。

【0003】

しかし、円形の凸部と凹部とを単純に嵌着させるだけでは、積層される金属板部材が、例えば、０．５ｍｍというような薄板の場合においては結合強度（密着強度）が弱く、上層と下層の金属板部材とが剥がれたり、浮いてしまったりすることがある。そこで、金属板部材の結合強度を高めるために、下層の金属板部材の凹部に上層の凸部を嵌合させて一体化した後に、上層の金属板部材の凹部にポンチの先端を押圧するという積層製品の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、特許文献２には、上記特許文献１と同様に、金属板部材の一部を半抜き加工によって、一方の表面に円形の凹部と、裏面に円形の凸部とを形成し、上層側の金属板部材の凸部を下層側の金属板部材の凹部に嵌着することを繰り返して複数の金属板部材が一体化される積層製品が開示されている。この金属板部材は、凸部及び凹部の平面形状が円形に限らず、三角形、長方形、正方形又はトラック形状とすることが例示されている。

【0005】

また、特許文献３には、断面形状を台形、平面形状を長方形とする、いわゆる山型形状を有する凹部及び凸部を形成することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０００－１２５５１９号公報

【文献】特開２００４－３２４７６０号公報

【文献】特開２０２０－２２２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の積層製品の製造方法は、下層の金属板部材の凹部に上層の凸部を嵌着させて一体化した後に、上層の金属板部材の凹部にポンチの先端を押圧するというものである。このような製造方法によれば、ポンチの先端で圧縮された部分が外周方向に移動することによって、上層の金属板部材の凸部と下層の金属板部材の凹部との結合度を高めようとするものである。しかし、ポンチ先端で押圧するだけでは、凸部の外周方向への移動量は小さく、十分な結合強度が得られないおそれがある。また、下層の金属板部材の凹部に上層の凸部を嵌着させて一体化した後に、上層の金属板部材の凹部にポンチの先端を押圧するため、加工工程が増えることから生産性がよいとはいえない。結合強度を高めるためには、各層においてポンチの押圧が必要になることから、さらに加工工程が増加することになる。

【0008】

特許文献２に記載の積層製品は、凸部及び凹部の形状を円形、三角形、長方形、正方形又はトラック形状としている。しかし、これらの形状にしても、凸部及び凹部が同じ外形サイズの場合、凸部と凹部との接触面積が円形の場合に対してそれほど大きくならないため、結合強度の向上は望めない。

【0009】

特許文献３に記載の積層製品は、特許文献１に記載の積層製品と同様に、下層の金属板部材の凹部に上層の凸部を嵌着させて一体化した後に、上層の金属板部材の凹部にポンチ（プッシュパンチという）の先端を押圧し、ポンチの先端で圧縮された部分を山型形状の傾斜した側面方向に移動させるというものである。しかし、金属板部材が薄板の場合には、パンチで押圧したときに生ずる押圧力が傾斜面で逃げてしまうために、十分な結合強度を得ることは困難である。また、特許文献１と同様に、ポンチで凹部を押圧するという工程が増えてしまうという課題がある。

【0010】

上記特許文献に記載の積層製品の製造方法以外の方法としては、従来から金属板部材の側面溶接や、接着などがあるが、工程増やコストアップとなる課題があった。

【0011】

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、上層の金属板部材と下層の金属板部材との結合強度を高めた積層製品、及び生産性が高い積層製品の製造方法を実現しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

［１］本発明の積層製品は、金属板部材を積層一体化して構成される積層製品であって、前記金属板部材は、半抜き加工によって、前記金属板部材の表面に形成される凹部と、裏面に形成され前記凹部に嵌合可能な凸部とを有し、前記凸部は、平面視して円周又は多角形の辺から内側に向かって形成される複数の切り込み部を有し、一方の前記金属板部材の前記凹部に、他方の前記金属板部材の前記凸部を嵌合することによって一体化されていることを特徴とする。

【0013】

［２］本発明の積層製品においては、下層の前記金属板部材の前記凹部と、上層の前記金属板部材の前記凸部とを嵌合させるとき、前記凹部及び前記凸部の接触側面の全周にわたって締め代が設けられていることが好ましい。

【0014】

「３」本発明の積層製品においては、前記円周に沿って前記切り込み部が等間隔に複数設けられていることが好ましい。

【0015】

［４］本発明の積層製品においては、前記切り込み部の底部、隣り合う前記切り込み部の間に形成される突起部の頂部、及び前記切り込み部と前記頂部とを接続する位置は円弧で形成されていることが好ましい。

【0016】

［５］本発明の積層製品においては、前記凹部の前記表面からの深さは、前記凸部の前記裏面からの高さより大きいことが好ましい。

【0017】

［６］本発明の積層製品の製造方法は、最下層となる金属板材料に凸部に倣う形状の貫通孔を形成する工程と、前記金属板材料から前記最下層となる金属板部材を打ち抜く工程と、半抜き加工によって、円周又は多角形の辺から内側に向かって形成される略Ｕ字形状の切り込み部と、隣り合う前記切り込み部の間に形成される突起部とを有する前記凸部と、前記凸部に倣う形状を有し、前記凸部が嵌合可能な凹部とを形成する工程と、前記凹部及び前記凸部が形成された前記金属板材料から前記最下層の直ぐ上層となる前記金属板部材の外形を打ち抜き、前記凸部を前記貫通孔に嵌合する工程と、前記金属板材料に前記上層となる前記金属板部材のさらに上層の前記金属板部材の前記凹部及び前記凸部を形成する工程と、前記さらに上層の前記金属板部材の外形を打抜き、上層の前記凸部を下層の前記凹部に嵌合する工程と、を含み、所定数に達するまで、前記凹部及び前記凸部を形成する工程と、前記上層となる前記金属板部材の外形を打抜き、下層の前記凹部に前記上層の前記凸部を嵌合する工程を繰り返すことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明の積層製品は、下層の金属板部材の凹部に上層の金属板部材の凸部を嵌合させ一体化される。凸部は、円周、又は多角形の辺から内側に向かって形成された切り込み部を有し、隣り合う切り込み部の間に形成される突起部を有して構成される。凹部及び凸部は、半抜き加工によって形成されているため平面視して同じ形状を有している。そのため、凸部を凹部に嵌合したときに相互に接触する長さ、すなわち、外周側面の接触面積が、凹部及び凸部の形状が単純な円形や四角形などの場合より大きくなるため、上層の金属板部材と下層の金属板部材との結合強度を高めることが可能となる。

【0019】

ところで、従来技術の凹部及び凸部が単純な円形や四角形などの場合には、上層の金属板部材の凸部を下層の金属板部材の凹部に嵌合させたときに、相互の接触側面に発生する圧縮力のうち、凹部外側方向に向かう圧縮力によって、何ら規制がない金属板部材の凹部外周縁が平面方向に変形したり、厚み方向に膨らんだりすることがあり、十分な結合力が選らないことがある。本発明の積層製品においては、金属板部材に形成される凹部及び凸部は、複数の切り込み部と突起部とによって構成されている。そのために、上層の金属板部材の凸部を下層の金属板部材の凹部に嵌合させたときに相互の接触側面に発生する圧縮力は一つひとつの突起部を挟み込むように働くため、十分な結合力を得ることが可能となる。また、凹部及び凸部の外周の接触面積が増加するため結合力を高めることが可能となる。

【0020】

また、本発明の積層製品の製造方法は、半抜き加工によって、凹部及び凸部を形成し、凹部及び凸部が形成された金属板材料から金属板部材の外形を打ち抜き、下層の金属板部材の凹部に上層の金属部材の凸部を嵌合させて一体化する。これらの工程は、例えば、順送型を用いて連続して行うことが可能である。また、旧来の金属板部材の側面溶接や、接着などよりも生産性が高く、さらに、既述した従来技術のように、ポンチ（プッシュパンチ）による押圧工程がなくても、十分な結合強度が得られるため、生産性を高めることが可能となる。

【0021】

以上のことから、本発明によれば、上層の金属板部材と下層の金属板部材との結合強度を高めた積層製品、及び生産性が高い積層製品の製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】積層製品１の１構成例を示す図である。

【図2】第１例に係る凹部１３及び凸部１４の概略構成を示す図である。

【図3】第１例に係る凸部１４の詳細構成を示す平面図である。

【図4】第２例に係る凸部１４の構成を示す図である。

【図5】第３例に係る凸部３０の構成を示す図である。

【図6】第４例に係る凸部４０の構成を示す図である。

【図7】第５例に係る凸部４０の構成を示す図である。

【図8】第６例に係る凸部５０の構成を示す図である。

【図9】積層製品１の製造方法を示す工程フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態に係る積層製品１及び積層製品１の製造方法について、図１～図９を参照しながら説明する。

【0024】

（積層製品１の構成）
図１は、積層製品１の１構成例を示す図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ切断線で切断した断面図である。積層製品１は、複数の金属板部材Ｗを積層し、結合部１０で結合して構成されている。図１（ａ）に示す金属板部材Ｗは、略コの字形状をしているが、形状はこれに限らない。金属板部材Ｗにおいて、本例に使用する金属板部材Ｗの材質は、例えば、純鉄や電磁鋼板などであって、積層製品１としては、積層型電流センサーの端子や、モータのコアなどである。このように使用される金属板部材Ｗの厚みＴ０（図２（ｃ）参照）は、一般に０．３ｍｍ～０．５ｍｍの薄板であって、本例の金属板部材Ｗの幅は１．５ｍｍである。しかし、積層製品１は、純鉄や電磁鋼板以外の鉄系材料、銅系材料などにも適用可能である。なお、図１（ａ）に示す結合部１０は、配置の１例を表しており、結合部１０の数や配置は、金属板部材Ｗの全体のサイズ、幅及び形状に応じて適宜設定されるものである。

【0025】

図１（ｂ）に示すように、積層製品１は、８層の金属板部材Ｗで構成されており、上層から下層に向かって金属板部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８とする。なお、以降の説明において、金属板部材Ｗ１～Ｗ８を共通に説明することが可能な場合には総称して金属板部材Ｗと記載することがある。なお、金属板部材Ｗの数は８個に限らず、もっと少ない数であったり、さらに多くしたりすることが可能である。金属板部材Ｗの構成について金属板部材Ｗ１を代表例として説明する。金属板部材Ｗ１には、各結合部１０の位置に一方の表面１１から窪みである凹部１３が形成され、他方の裏面１２から凸部１４が突設されている。この凹部１３及び凸部１４は、金属板部材Ｗ１をプレス金型による半抜き加工によって形成される。したがって、凹部１３の平面形状は、凹凸の関係にあるが凸部１４の平面形状と同じになる。なお、金属板部材Ｗが、本例のように厚みＴ０（図２（Ｃ）参照）が０．３ｍｍ～０．５ｍｍというような薄板の場合、半抜き加工は、押出し加工ともいえる。

【0026】

金属板部材Ｗ２～Ｗ７は、金属板部材Ｗ１の構成と同じであって、上層の金属板部材Ｗ１の凸部１４は、下層の金属板部材Ｗ２の凹部１３に嵌合可能である。凸部１４は、凹部１３の形状よりも締め代に相当する分大きくしている。すなわち、上層の金属板部材Ｗ１の凸部１４を下層の金属板部材Ｗ２の凹部１３に嵌合（圧入）することによって、金属板部材Ｗ１と金属板部材Ｗ２とが結合される。同様に、金属板部材Ｗ２と金属板部材Ｗ３、金属板部材Ｗ３と金属板部材Ｗ４、金属板部材Ｗ４と金属板部材Ｗ５，金属板部材Ｗ５と金属板部材Ｗ６、及び金属板部材Ｗ６と金属板部材Ｗ７は、下層の凹部１３に上層の凸部１４を嵌合することが可能な構成としている。

【0027】

最下層となる金属板部材Ｗ８には、凹部１３と同じ平面形状の貫通孔１５が形成されている。この貫通孔１５に上層の金属板部材Ｗ７の凸部１４を嵌合することによって金属板部材Ｗ７と金属板部材Ｗ８とが結合される。積層製品１は、最下層の金属板部材Ｗ８から上層の金属板部材Ｗ７～Ｗ１まで順次結合することによって構成される。なお、凸部１４が、最下層の金属板部材Ｗ８の裏面１２から突出してもよい場合には、金属板部材Ｗ１～Ｗ８の全ての構成を同じにすることが可能である。凹部１３及び凸部１４は、様々な形態に適応することが可能であり、そのことについて、第１例～第６例を例示して説明する。

【0028】

（第１例）
図２は、第１例に係る凹部１３及び凸部１４の概略構成を示す図である。図２（ａ）は凹部１３を表面１１側から見た斜視図、図２（ｂ）は凸部１４を裏面１２側から見た斜視図、図２（ｃ）は、図２（ａ）の切断線Ａ－Ａで切断した断面図である。凹部１３は、図２（ａ）に示すように、原料である金属板材料Ｗ０の表面１１に形成された窪みとなる部分である。凸部１４は、図２（ｂ）に示すように、金属板材料Ｗ０の裏面１２から突出した部分であり、凹部１３は平面視して凸部１４と同じ形状（相似形）を有している。ただし、凸部１４の外周形状は、締め代に相当する分だけ凹部１３の外周形状の全体にわたって大きく形成されている。半抜き加工によって、金属板材料Ｗ０に凹部１３及び凸部１４を形成した後、或いは、貫通孔１５を形成した後、外形を打ち抜くことによって金属板部材Ｗ１～Ｗ８が形成される。

【0029】

図２（ｃ）に示すように、凹部１３の表面１１からの凹部１３の深さＴ１、及び凸部１４の裏面１２からの高さＴ２は、金属板部材Ｗの厚みＴ０の略１／２としている。ただし、凹部１３の深さＴ１は、凸部１４の高さＴ２よりも、例えば、０．０５ｍｍ程度深くなるように形成される。このように、凹部１３の深さＴ１を凸部１４の高さＴ２より深くすることによって、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとを結合した際に、凹部１３と凸部１４との間の厚み方向に隙間ができるため、上層と下層の金属板部材Ｗを密着させることができる。また、凸部１４を凹部１３に嵌合する（圧入する）際に切粉などが発生することがあるが、発生した切粉などをこの隙間で吸収することができる。なお、凹部１３を形成したときの残り厚みＴ３は、金属板材料Ｗ０の厚みＴ０と凹部１３の深さＴ１の差であるため、残り厚み部分の強度と、必要な結合強度とのバランスが好適になるように、深さＴ１が決定される。なお、以下に説明する第１例～第６例において、金属板部材Ｗの断面構成は同じに説明できることから断面形状の説明は省略することがある。

【0030】

図３は、第１例に係る凸部１４の詳細構成を示す平面図である。なお、金属板部材Ｗ１～Ｗ７は、同じ構成であることから金属板部材Ｗと記載して説明する。また、凹部１３及び凸部１４は、図２に示すように、凹凸の関係（裏返しの関係）にあるものの裏面１２側から平面視して同じ形状を有していることから凸部１４にて詳細構成を説明する。つまり、凸部１４の切り込み部２１は、凹部１３の突起部分であり、凸部１４の突起部２２は、凹部１３の切り込み部分である。凸部１４は、円周２０から内側に向かう略Ｕ字形状の切り込み部２１を有している。切り込み部２１は、円周２０に沿って等間隔の４か所に設けられている。但し、切り込み部２１は、必ずしも幾何学的に正確な等間隔としなくてもよい。隣り合う切り込み部２１の間は突起部２２となる。切り込み部２１の底部２１ａは円弧Ｒ１で成形され、突起部２２の頂部２２ａは円弧Ｒ２で成形されている。図３に示す例においては、円弧Ｒ１と円弧Ｒ１とが直接接続されている。但し、突起部２２は、円弧Ｒ１と円弧Ｒ２とを直線を介在させて接続する形状としてもよい。円周２０は、４個の頂部２２ａの外接円となるため外接円２０と記載することがある。図３において、符号Ｐは凸部１４の図心である。

【0031】

図３を参照して、切り込み部２１と突起部２２との関係について説明する。第１例においては、切り込み部２１の最小幅Ｈ１は、突起部２２の最小幅Ｈ２とほぼ同じであり、さらに、切り込み部２１の切り込み深さＤが最小幅Ｈ１とほぼ同じになるように形成されている。本例において、切り込み部２１の最小幅Ｈ１は、円弧Ｒ１の直径に相当する。図３に示すように、第１例は、突起部２２の頂部２２ａ及び切り込み部２１の底部２１ａが、それぞれ４か所の円弧Ｒ１，Ｒ２で形成されている。このように、凸部１４は、４か所の頂部２２ａを構成する円弧Ｒ２と、４か所の切り込み部２１の底部２１ａを構成する円弧Ｒ１を含む形状を有している。そのため、円弧Ｒ１，Ｒ２の形成部分においては、凹部１３に対する噛み合い力、つまり、圧縮応力が高くなり、かつ、凸部１４が単純な円形の場合より外周側面の接触面積を大きくすることにより、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度を高めている。

【0032】

ところで、図３に示すように、凸部１４は、四角形２３をベース形状として形成されているともいえる。四角形２３は、本例では正方形である。すなわち、切り込み部２１は、四角形２３の４つの辺２４それぞれに形成されており、４か所の頂角となる部分を内接円（円弧Ｒ２）で成形し突起部２２を形成しているとも言い換えることができる。特許文献１、特許文献２に記載の積層製品は、凹部１３及び凸部１４の外形形状を単純な円形、三角形や四角形で成形されている。そのことに対して、本例は、切り込み部２１を設けることによって、ベース形状が四角形であっても、凹部１３及び凸部１４の接触長さ、つまり、外周側面の接触面積を大きくすることができる。

【0033】

なお、図３に示す例では、凸部１４側の突起部２２の最小幅Ｈ２が、金属板部材Ｗの厚みＴ０とほぼ同じである。このようにすると、最小幅Ｈ２の位置で切断したときの断面形状は正方形となる。したがって、突起部２２の厚み方向の強度と横方向の強度とがほぼ同じになり、厚み方向と横方向で強度が偏ることがなくなる。ただし、切り込み部２１の最小幅Ｈ１、突起部２２の最小幅Ｈ２、及び切り込み部２１の切り込み深さＤは、側面接触面積を円周２０や四角形２３の外周長さ（側面の接触面積）よりも大きくすれば、必ずしも同じにしなくてもよい。突起部２２の最小幅Ｈ２は、突起部２２の裏面１２からの高さＴ２と同じ程度まで小さくすることが可能である。

【0034】

（第２例）
図４は、第２例に係る凸部１４の構成を示す図である。図４に示す凹部１３及び凸部１４は、図３に示した第１例における突起部２２を４個から６個にした変形例である。金属板部材Ｗ１～Ｗ７は同じ構成であり、断面形状は図２（ｃ）と同じに説明できるので図示は省略する。また、凹部１３及び凸部１４は、凹凸の関係（裏返しの関係）にあるものの裏面１２側から平面視して同じ形状を有していることから凸部１４の構成を例示して説明する。つまり、凸部１４の切り込み部２１は、凹部１３の突起部分であり、凸部１４の突起部２２は、凹部１３の切り込み部分である。凸部１４は、円周２０から内側に向かう切り込み部２１を有している。切り込み部２１は、円周２０に沿って等間隔の６か所に設けられている。但し、切り込み部２１は、必ずしも幾何学的に正確な等間隔としなくてもよい。隣り合う切り込み部２１の間は突起部２２である。切り込み部２１の底部２１ａは円弧Ｒ１で成形され、突起部２２の頂部２２ａは円弧Ｒ２で成形されている。図４に示す例においては、円弧Ｒ１と円弧Ｒ１とが直接接続する例である。但し、突起部２２は、円弧Ｒ１と円弧Ｒ２とを直線を介在して接続する形状としてもよい。円周２０は、６個の頂部２２ａの外接円であるため外接円２０と記載することがある。

【0035】

図４を参照して、切り込み部２１と突起部２２との関係について説明する。切り込み部２１の最小幅Ｈ１は、切り込み深さＤとほぼ同じであり、突起部２２の最小幅Ｈ２は、切り込み深さＤ及び切り込み部２１の最小幅Ｈ１より大きい。本例において、切り込み部２１の最小幅Ｈ１は、円弧Ｒ１の直径に相当する。ただし、突起部２２の最小幅Ｈ２は、切り込み深さＤ及び切り込み部２１の最小幅Ｈ１とほぼ同じになるように形成してもよい。例えば、第１例と同様に、突起部２２の最小幅Ｈ２は、突起部２２の裏面１２からの高さＴ２と同じ程度まで小さくすることが可能である。このように、凸部１４は、６か所の頂部２２ａを構成する円弧Ｒ２と、６か所の切り込み部２１の底部２１ａを構成する円弧Ｒ１を含む形状を有している。そのため、図３に示す第１例よりも、外周側面の接触面積を大きくでき、また、突起部２２の数が増えることから凹部１３に対する噛み合い力が高くなり、第１例よりも上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度が高くなる。

【0036】

ところで、図４に示すように、凸部１４は六角形２５をベースに形成されているともいえる。すなわち、切り込み部２１は、六角形２５の６つの辺２６それぞれに形成されており、６か所の頂角となる部分が内接円である円弧Ｒ２で形成されていると言い換えることができる。なお、切り込み部２１及び突起部２２の数は、６個に限らず、５個や８個というように増減してもよい。つまり、五角形や八角形などの多角形の各辺に切り込み部２１を設ける構成も可能である。

【0037】

（第３例）
図５は、第３例に係る凸部３０の構成を示す図である。凹部３１及び凸部３０は、凹凸の関係（裏返しの関係）にあるため凸部３０の構成を説明する。第３例は、既述した第２例の変形例であり、突起部３２の形状が異なる。図４と共通に説明できる部分には、図４と同じ符号を付している。なお、凸部３０の対となる窪み部分を凹部３１とする。凸部３０は、円周２０から内側に向かって形成された略Ｕ字形状の切り込み部２１を有している。切り込み部２１は、円周２０に沿って等間隔の６か所に設けられている。隣り合う切り込み部２１の間が突起部３２となる。切り込み部２１の底部２１ａは円弧Ｒ１で成形されている。

【0038】

ここで、突起部３２のうち、対角に配置される突起部３２ａと突起部３２ｂとは、それぞれの底部２１ａの円弧Ｒ１、円弧Ｒ１の接線を円周２０に交差するまで延伸させた直線部３２ｃ、及び２本の直線部３２ｃで挟まれた領域の円周２０の一部である外周部３３で構成される。外周部３３と直線部３２ｃとの交差部は、円弧Ｒ３で接続されている。突起部３２ａ，３２ｂ以外の他の各突起部３２も同様に構成されている。突起部３２は、突起部３２の外周部３３、直線部３２ｃ、及び１２か所の小径の円弧Ｒ３で形成されている。このように、凸部１４が、多数の小径の円弧Ｒ３と、切り込み部２１の底部２１ａの円弧Ｒ１を含む形状を有している。第３例においては、突起部３２の数は第２例と同じであって、側面の接触面積も同等であるが、突起部３２の先端の円弧Ｒ３の数が第２例よりも多い。そのため、円弧Ｒ３の形成部分においては、凹部１３に対する噛み合い力が高くなり、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度を高めることが可能となる。

【0039】

続いて、第４例及び第５例について図６及び図７を参照して説明する。第４例及び第５例は、凸部４０及び凸部５０の外形形状が略四角形の例である。

【0040】

（第４例）
図６は、第４例に係る凸部４０の構成を示す図である。なお、図示は省略するが、凸部４０の対となる窪み部分を凹部４１とする。凸部４０及び凹部４１は、凸凹の関係（裏返しの関係）にあるため、凸部４０の構成を説明する。凸部４０は、四角形（本例は正方形）の４つの辺４２の中央部から内側に向かって形成された略Ｕ字形状の切り込み部４３を有している。切り込み部４３は、各辺４２の中央部に設けられている。隣り合う切り込み部４３の間が突起部４４となる。突起部４４は、四角形の４隅に設けられ、突起部４４の平面形状は略四角形となる。切り込み部４３の底部４３ａは円弧Ｒ１で形成され、突起部４４の頂部４５及び他の角部４６は円弧Ｒ４で成形されている。突起部４４の４か所の頂部４５は、外接円４７に接している。

【0041】

図６を参照して、切り込み部４３と突起部４４との関係について説明する。切り込み部４３の最小幅Ｈ１は切り込み深さＤより小さく、突起部４４の最小幅Ｈ２は、切り込み部４３の最小幅Ｈ１より大きく、切り込み深さＤより小さい。切り込み部４３の最小幅Ｈ１、突起部４４の最小幅Ｈ２、及び切り込み部４３の切り込み深さＤは、単純な四角形の外周長さ（側面の接触面積）よりも大きくすれば、それぞれの大きさを同じにしても、異なるように形成してもよく、適宜設定可能である。例えば、突起部４４の最小幅Ｈ２は、突起部４４の裏面１２からの高さＴ２と同じ程度まで小さくすることが可能である。一つの突起部４４は、頂部４５及び角部４６がそれぞれ円弧Ｒ４で接続されている。このように、突起部４４が、多数の小径の円弧Ｒ４と、切り込み部４３の底部４３ａの円弧Ｒ４を含む形状で形成されていることから凹部１３に対する噛み合い力が高くなり、かつ、外形形状が単純な四角形の場合よりも凹部４１及び凸部４０の外周側面の接触面積を大きくすることができるため、結合強度を高めることが可能となる。

【0042】

（第５例）
図７は、第５例に係る凸部４０の構成を示す図である。第５例は、第４例（図６参照）の変形例であり、第４例との相違箇所について説明する。なお、第４例と共通に説明できる部分には、図６と同じ符号を付している。第５例の凸部４０は、第４例の頂部４５の位置に第２切り込み部４８を設け、第２切り込み部４８の両側に小突起部４４ａ，４４ｂが形成されている点が異なる。つまり、突起部４４は、２か所の小突起部４４ａ，４４ｂで構成されている。したがって、第４例の凸部５０が４か所の突起部４４を有していることに対して、第５例においては、８か所の小突起部４４ａ，４４ｂを有していることになる。小突起部４４ａ，４４ｂは、各角となる部分が円弧Ｒ４で形成されている。

【0043】

このように構成される第５例は、第４例に対して凸部４０と凹部４１との外周側面の接触面積に大きな差はないものの、８か所の小突起部４４ａ，４４ｂの凹部４１に対する噛み合い力が高くなり、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度が第４例よりも高めることが可能となる。

【0044】

（第６例）
図８は、第６例に係る凸部５０の構成を示す図である。なお、図示は省略するが、凸部５０の対となる窪み部分を凹部５１とする。凸部５０及び凹部５１は、凸凹の関係（裏返しの関係）にあるため、凸部５０の構成を説明する。凸部５０は、４つの辺５２それぞれから内側に向かって形成された略Ｕ字形状の切り込み部５３を有している。切り込み部５３は、各辺の中心から同じ方向に偏った位置に形成される。図８に示す例では、切り込み部５３は、４つの辺５２のうち、突起部５４の最小幅Ｈ２を残す位置に偏って配置されている。隣り合う切り込み部５３の間が突起部５４となる。突起部５４は、４か所に設けられ、切り込み部５３の底部５３ａは円弧Ｒ５で形成され、突起部５４の頂部５５は、円弧Ｒ６で形成されている。突起部５４の４隅の頂部５５は、外接円５７に接している。

【0045】

図８に示す例は、円弧Ｒ５と円弧Ｒ６は同じ大きさである。突起部５４の最小幅Ｈ２は、切り込み部５３の最小幅Ｈ１と同じになるように形成され、切り込み部５３の切り込み深さＤより小さい。切り込み部５３の最小幅Ｈ１、突起部５４の最小幅Ｈ２、及び切り込み部５３の切り込み深さＤは、単純な四角形の外周長さ（側面の接触面積）よりも大きくすれば、それぞれを同じにしても、異なるように形成してもよく、適宜設定可能である。例えば、突起部５４の最小幅Ｈ２は、突起部５４の裏面１２からの高さＴ２と同じ程度まで小さくすることが可能である。図８に示す例は、第４例の突起部４４に対して突起部４４の幅が小さくなっているため、締め代を同じにした場合、凸部５０を凹部５１に嵌合したときの圧縮応力が高くなり、さらに、凸部５０と凹部５１とのの外周側面の接触面積を単純な四角形よりも大きくすることができるため、結合強度を高めることが可能となる。

【0046】

続いて、積層製品１の製造法について図９に示す工程フロー説明図に沿って説明する。

【0047】

図９は、積層製品１の製造方法を示す工程フロー説明図である。既述した第１例～第５例は、形状は異なるものの同じ工程で製造することが可能であるから、図８の工程フロー説明図に沿って、図１を参照しながら説明する。なお、積層製品１の製造方法は、順送型によって各工程が連続的に実行されるものである。まず、原料である金属板材料Ｗ０に最下層となる金属板部材Ｗ８の貫通孔１５を形成する（ステップＳ１）。次いで、金属板材料Ｗ０から最下層の金属板部材Ｗ８の外形を打ち抜く（ステップＳ２）。次いで、半抜き加工によって、金属板部材Ｗ８の上層となる金属板部材Ｗ７の凹部１３及び凸部１４を形成する（ステップＳ３）。次いで、金属板部材Ｗ７の外形を打抜き、金属板部材Ｗ８の貫通孔１５に金属板部材Ｗ７の凸部１４を嵌合する（ステップＳ４）。なお、ここで、嵌合するとは、貫通孔１５に凸部１４を嵌め合わせて圧入することをさす。

【0048】

このようして、最下層の金属板部材Ｗ８にその上層の金属板部材Ｗ７を積層する。続いて、半抜き加工によって、金属板材料Ｗ０に金属板部材Ｗ７のさらに上層となる金属板部材Ｗ６の凹部１３及び凸部１４を形成する（ステップＳ５）。次いで、金属板材料Ｗ０から金属板部材Ｗ６の外形を打抜き、下層の金属板部材Ｗ７の凹部１３に金属板部材Ｗ６の凸部１４を嵌合する（ステップＳ６）。金属板部材Ｗ６より上層となる金属板部材Ｗ５～Ｗ１においても、ステップＳ５及びステップＳ６の工程を繰り返す。つまり、金属板部材Ｗ５～Ｗ１は、金属板材料Ｗ０に、金属板部材Ｗの各層それぞれの凹部１３及び凸部１４を順次形成して外形を打抜き、下層の凹部１３に上層の凸部１４を嵌合し一体化する（ステップＳ７）。そして、次工程において、所定数の金属板部材Ｗを嵌合したかを判定する（ステップＳ８）。積層製品１は、所定数の金属板部材Ｗの嵌合によって一体化される。そして、所定数に達するまで、ステップＳ１～ステップＳ８までの工程を繰り返す。

【0049】

ステップＳ８において、所定数の金属板部材Ｗが嵌合されていない場合には（ＮＯ）、金属板部材Ｗに凹部１３及び凸部１４を形成して外形を打抜き、下層の凹部１３に上層の凸部１４を嵌合する各工程を所定数に達するまで繰り返す（ステップＳ７に相当する工程）。

【0050】

以上説明した積層製品１の製造方法は、順送型によって各工程が連続的に実行されるものである。順送型による製造方法においては、最下層の金属板部材Ｗ８の外形を打ち抜く工程（ステップＳ２）と、上層の金属板部材Ｗ７の凹部１３及び凸部１４を形成する工程（ステップＳ３）とを同時に行うことが可能である。また、金属板部材Ｗ７の外形を打抜き、金属板部材Ｗ８の貫通孔１５に金属板部材Ｗ７の凸部１４を嵌合する工程（ステップＳ４）と、さらに上層の金属板部材Ｗ６の凹部１３及び凸部１４を形成する工程（ステップＳ５）を同時に行うことが可能である。金属板部材Ｗ６よりも上層の金属板部材Ｗにおいても、外形打ち抜き工程と、凸部１４を凹部１３に嵌合する工程と、同時に上層の金属板部材Ｗとなる凹部１３及び凸部１４を形成する工程とを、同時に行うことが可能である。

【0051】

以上説明した第１例の積層製品１は、下層の金属板部材Ｗの凹部１３に、上層の金属板部材Ｗの凸部１４を嵌合し一体化される。凸部１４は、円周２０、又は四角形２３の４つの辺２４から内側に向かって形成される複数の切り込み部２１を有し、隣り合う切り込み部２１の間に形成される突起部２２を有している。既述した従来技術のような凹部１３及び凸部１４が単純な円形や四角形の場合には、上層の金属板部材Ｗの凸部１４を下層の金属板部材Ｗの凹部１３に嵌合させたときに、相互の接触側面に発生する圧縮力のうち、図心Ｐから凹部１３の外側方向に向かう圧縮力によって、何ら規制がない金属板部材Ｗの凹部１３外周縁が平面方向に変形したり、厚み方向に膨らんだりすることによって、十分な結合力が得られないことがある。

【0052】

第１例の積層製品１においては、凸部１４は、複数の切り込み部２１と突起部２２とによって構成されていることから、上層の金属板部材Ｗの凸部１４を下層の金属板部材Ｗの凹部１３に嵌合させたときに相互の接触側面に発生する圧縮力は一つひとつの突起部２２を挟み込むように働くため、十分な結合力を得ることが可能となる。また、凸部１４を凹部１３に嵌合したときに相互に接触する長さ、すなわち、外周側面の接触面積が、凹部１３及び凸部１４が単純な円形や四角形などの場合より大きくなる。そのため、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度を高めることが可能となる。第２例～第６例においても、第１例と同様な理由で結合強度を高めることが可能となる。ただし、第３例は、突起部２２が第１例よりも増やしていることから、第１例よりも結合力が高くなる。また、第５例は、突起部４４に小突起部４４ａ，４４ｂを設けているために、第４例よりも結合力が高くなる。以上のことから、各例において突起部２２，３２，４４，５４の数を増やしていけば、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合力を高めることが可能となるといえる。

【0053】

また、下層の金属板部材Ｗの凹部１３と、上層の金属板部材Ｗの凸部１４とを嵌合させたとき、相互の接触側面の全周にわたって締め代が設けられる。そのために、単純な円や四角形のときよりも凹部１３と凸部１４との外周側面の接触面積が大きく、凸部１４を凹部１３に嵌合したときに相互の外周側面に発生する総圧縮力が大きくなる。このことから、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度を高めることが可能となる。

【0054】

第１例の凸部１４は、図２及び図３に示すように、円周２０に沿って切り込み部２１及び突起部２２が等間隔（９０度間隔）に４か所ずつ設けられている。また、第２例（図４参照）及び第３例（図５参照）の凸部１４、凸部３０それぞれが、切り込み部２１及び突起部２２が円周２０に沿って等間隔（６０度間隔）の６か所ずつに設けられている。このような構成にすることによって、上層の凸部１４を下層の凹部１３に嵌合する際に、場所毎に発生する圧縮力のばらつきを抑えることができるため、嵌合時の歪みを抑え、金属板部材Ｗの反りを抑えることが可能となる。外形が四角形の第４例及び第５例においても、それぞれの突起部４４，５４が外周方向に等間隔に設けられているため、第１例及び第２例と同様な効果が得られる。

【0055】

また、第１例及び第２例の凸部１４は、切り込み部２１の底部２１ａが円弧Ｒ１、突起部２２の頂部２２ａが円弧Ｒ２で形成されている。第３例の凸部３０は、切り込み部２１の底部２１ａが円弧Ｒ１、外周部３３と直線部３２ｃとの交差位置が小径の円弧Ｒ３で形成されている。また、第４例の凸部４０は、切り込み部４３の底部４３ａが円弧Ｒ１、突起部４４の頂部４５及び角部４６が円弧Ｒ４で形成されている。第５例の凸部５０は、切り込み部５３の底部５３ａが円弧Ｒ５、突起部５４の頂部５５、及び切り込み部５３と辺５２が交差する位置が円弧Ｒ６で形成されている。このように、第１例～第６例の各突起部は、角となる部分が円弧Ｒ１～Ｒ６のいずれかで丸められて構成されているため、下層の各凹部に上層の各凸部を嵌合したときに角となる部分に生ずる応力集中を抑え、損傷を抑えることが可能となる。さらに、図示は省略するが、半抜き加工の際に用いる金型のパンチやダイなどにおいて、角ができることによる損傷を抑えることが可能となる。

【0056】

また、第１例～第６例において、各凹部の表面１１からの深さＴ１は、各凸部の裏面１２からの高さＴ２より大きくしている。このように構成すれば、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとを結合した際に、下層の各凹部と上層の各凸部との間の厚み方向に隙間ができるため、嵌合工程において発生する切粉などをこの隙間で吸収することができ、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとを密着させることが可能となる。

【0057】

積層製品１の製造方法は、まず、金属板材料Ｗ０に貫通孔１５を形成し、最下層となる金属板部材Ｗ８を打ち抜く。次いで、金属板材料Ｗ０に上層の金属板部材Ｗ７の凹部１３及び凸部１４を形成した後、金属板部材Ｗ７の外形を打抜き、金属板部材Ｗ７の凸部１４を最下層の金属板部材Ｗ８の貫通孔１５に嵌合する。そして、金属板部材Ｗ７より上層の金属板部材Ｗ６～Ｗ１においては、金属板材料Ｗ０に上層となる金属板部材Ｗの凹部１３及び凸部１４を形成し、外形を打ち抜き、上層の金属板部材Ｗの凸部１４を下層の金属板部材Ｗの凹部１３に嵌合する。積層製品１は、以上の工程を所定数だけ繰り返し、８層の金属板部材Ｗを一体化することによって形成される。

【0058】

このような製造法によれば、積層製品１は、最下層の金属板部材Ｗ８の貫通孔１５を形成する工程、金属板材料Ｗ０に金属板部材Ｗの半抜き加工工程、金属板部材Ｗの外形を打抜き、下層の金属板部材Ｗの凹部１３に上層の金属板部材Ｗの凸部１４を嵌合する工程によって形成される。これらの各工程は、単純な工程で構成され、旧来の金属板部材の側面溶接や、接着などによる製造方法、或いは、特許文献に記載のポンチなどによる補強工程を有する製造方法に対して、格段に生産性を高めることが可能となる。

【符号の説明】

【0059】

１…積層製品、１０…結合部、１１…表面、１２…裏面、１３,３１，４１，５１…凹部、１４，３０，４０，５０…凸部、１５…貫通孔、２０…円周（外接円）、２１，４３，５３…切り込み部、２２，３２，４４，５４…突起部、２１ａ，４３ａ，５３ａ…切り込み部の底部、２２ａ，４５，５５…突起部の頂部、２４，４２，５２…四角形の辺、２５…六角形、２６…六角形の辺、３２ａ，３２ｂ…対角の突起部、３２ｃ…直線部、３３…外周部、４２…辺、４４ａ,４４ｂ…小突起部、４６，５６…角部、４７…外接円、Ｄ…切り込み深さ、４８…第２切り込み部、Ｈ１…切り込み部の最小幅、Ｈ２…突起部の最小幅、Ｐ…図心、Ｒ１～Ｒ６…円弧、Ｔ０…金属板部材の厚み、Ｔ１…凹部深さ（凸部高さ）、Ｗ０…金属板材料、Ｗ，Ｗ１～Ｗ８…金属板部材

【要約】

【課題】上層の金属板部材と下層の金属板部材との結合強度を高めた積層製品と、高い生産効率の積層製品の製造方法を提供すること。
【解決手段】積層製品１は、金属板部材Ｗを積層一体化して構成される。金属板部材Ｗは、半抜き加工によって、表面１１に形成される凹部１３と、裏面１２に形成され凹部１３に嵌合可能な凸部１４とを有している。凸部１４は、平面視して円周２０又は四角形２３の辺から内側に向かって形成される複数の切り込み部２１を有し、一方の金属板部材Ｗの凹部１３に、他方の金属板部材Ｗの凸部１４を嵌合することによって一体化されている。このことによって、上層の金属板部材Ｗと下層の金属板部材Ｗとの結合強度を高めることが可能となる。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】