JP2009066616A - 金属接合体、金属接合方法、及び、金属接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的特性、信頼性の向上を図った金属接合体、金属接合方法及び金属接合装置を提供する。
【解決手段】突出部１２、１３が、２つの金属板１０、１１を重ねた状態で非切断線の一端から非切断線から離れた側を通って非切断線の他端まで延在する切断線に沿って２つの金属板１０、１１を切断して２つの金属板１０、１１の切断線及び非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向Ｙ１に突出して設けられる。金属接合部が、押圧方向Ｙ１とは逆側にある金属板１０の突出部１２の切断外周面、及び、押圧方向Ｙ１側にある金属板１１の穴１５の切断内周面、の間に設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属接合体、金属接合方法、及び、金属接合装置に係り、特に、２つの金属板同士が接合された金属接合体、２つの金属板同士を接合させる金属接合方法及び金属接合装置に関するものである。

従来、金属板同士を接合する方法としては、金属板同士を加締めて圧着させる方法が知られている。しかしながら、圧着による接合では、加締めによる残留応力と接触に頼っているため電気的特性が十分ではない。また、接触部には隙間が多く、腐食などの観点から長期的な電気的特性の確保が難しい、という問題があった。

また、電気的特性を確保するために例えば、ガス、プラズマなどで金属板を溶かして金属板同士を溶接することも考えられるが、自動化することが難しく、大量生産に向いておらず、コスト的に問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、電気的特性、信頼性の向上を図った金属接合体、金属接合方法及び金属接合装置を低コストで提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、２つの金属板同士が接合された金属接合体において、前記２つの金属板を重ねた状態で非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線に沿って前記２つの金属板を切断して前記２つの金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出して設けられた突出部と、前記２つの金属板に前記突出部を設けることにより形成された穴と、前記押圧方向とは逆側にある前記金属板の突出部の切断外周面、及び、前記押圧方向側にある前記金属板の前記穴の切断内周面、の間に設けられた金属接合部と、を備えたことを特徴とする金属接合体に存する。なお、本発明において、金属接合部とは、金属板の切断線及び非切断線に囲まれた部分を押圧したときに、押圧方向とは逆側にある金属板の突出部の切断外周面、及び、押圧方向側にある金属板の穴の切断内周面、間に生じる摩擦により、突出部の切断外周面及び穴の切断内周面が溶融して凝着された部分を意味する。

請求項２記載の発明は、前記突出部及び前記穴の非切断線方向の幅が前記非切断線に近づくに従って短くなるように、前記切断線が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属接合体に存する。

請求項３記載の発明は、前記切断線が、一つの前記非切断線を挟んで２つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属接合体に存する。

請求項４記載の発明は、２つの金属板同士を重ねる工程と、前記２つの金属板を重ねた状態で非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線に沿って前記２つの金属板を切断して前記２つの金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出する突出部を設ける工程と、を順次有する２つの金属板同士を接合させる金属接合方法であって、前記２つの金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分が、前記押圧方向とは逆側にある前記金属板の突出部の切断外周面が前記押圧方向側にある前記金属板の前記突出部を設けることにより形成された穴の切断内周面に達するように、押圧されることを特徴とする金属接合方法に存する。

請求項５記載の発明は、金属板同士を接合させる金属接合装置において、前記金属板の非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線、及び、前記非切断線、に囲まれた部分と同形状に形成されていて前記非切断線に近づくに従って深さが浅くなるプレス穴が設けられた第１の型と、前記プレス穴に嵌合する形状に設けられていて前記非切断線に近づくに従って突起高さが低くなるプレス突起が設けられた第２の型と、を備えたことを特徴とする金属接合装置に存する。

以上説明したように請求項１、４及び５記載の発明によれば、押圧時に、押圧方向とは逆側にある金属板の突出部の切断外周面と押圧方向側にある金属板の穴の切断内周面との間に摩擦が生じて金属接合部が得られるため、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、突出部が穴の幅の短い方に向かって押し込まれることにより、切断面に法線荷重が生じこれにより金属接合部の接合が促進されるため、より一層、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、一つの非切断線を挟んで２つの金属接合部を得ることができ、より一層、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の金属接合体１の部分斜視図である。図２は、図１に示す金属接合体１の上面図である。図３は、図２に示す金属接合体１のＰ１矢視図である。図４は、図２に示す金属接合体１のＰ２矢視図である。図５は、図２に示す金属接合体１のＩ−Ｉ線断面図である。図６は、図２に示す金属接合体１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

同図に示すように、金属接合体１は、２つの金属板１０、１１から構成されている。図５に示すように、金属接合体１は、突出部１２、１３と、穴１４、１５と、金属接合部１６（図６）と、を備えている。

突出部１２は、金属板１０に設けられている。突出部１３は、金属板１１に設けられている。上記突出部１２、１３は各々、図２に示すように、２つの金属板１０、１１を重ねた状態で非切断線Ｌ１の一端から非切断線Ｌ１から離れた側を通って非切断線Ｌ１の他端まで延在する切断線Ｌ２に沿って２つの金属板を切断すると同時に２つの金属板１０、１１の切断線Ｌ２及び非切断線Ｌ１に囲まれた部分をプレス（押圧）することにより押圧方向Ｙ１に突出して設けられたものである。なお、本実施形態では、切断線Ｌ２は、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つ設けられている。

穴１４は、金属板１０に突出部１２を設けることにより形成されるものである。穴１５は、金属板１１に突出部１３を設けることにより形成されるものである。上記押圧方向Ｙ１とは逆側にある金属板１０の突出部１２は、押圧方向Ｙ１側にある金属板１１の穴１５まで押し込まれている。これにより、突出部１２の切断外周面が穴１５の切断内周面に擦られながら押し込まれる。このため摩擦により、酸化皮膜が除去され新生面が露出して突出部１２の切断外周面と穴１５の切断内周面とが凝着して、図６及び図７に示すような金属接合部１６が得られる。また、プレスにより、突出部１２の下面、突出部１３の上面の形状が変形する。この変形により突出部１２、１３が重なりあっている部分にも摩擦が生じて金属接合部１７（図５）が得られる。

上述した金属接合体１によれば、プレス時に、押圧方向Ｙ１とは逆側にある金属板１０の突出部１２の切断外周面と押圧方向Ｙ１側にある金属板１１の穴１５の切断内周面との間に摩擦が生じて金属接合部１６が得られるため、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。

また、上述した金属接合体１によれば、一般的なプレス工程で金属板１０、１１同士の接合を行うことができるため、金属結合を得るための特殊な設備が不要であり、部品のコストアアップを避けることができる。

また、上記切断線Ｌ２は、図２に示すように、突出部１２、１３及び穴１４、１５の非切断線方向Ｙ２の幅が非切断線Ｌ１に近づくに従って短くなるように、設けられている。即ち、非切断線Ｌ１及び切断線Ｌ２で囲まれた部分が、非切断線Ｌ１を上辺とした台形状に形成されている。

これにより、突出部１２、１３が押し下げられるときに上記突出部１２が穴１５の幅の狭い方に向かって押し込まれるため、上記突出部１２の切断外周面及び穴１５の切断内周面に法線荷重が生じる。これにより、金属板１０、１１同士の接合が促進され、金属接合部１６の接合強度、向上を図ることができる。

また、上述した金属接合体１によれば、切断線Ｌ２が、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つ設けられている。これにより、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つの金属接合部１６を得ることができるため、より一層、電気的特性、信頼性の向上を図ることができる。

次に、上述した２つの金属板１０、１１同士を接合させる金属接合装置２について、図８及び図９を参照して以下説明する。図８は、本発明の金属接合装置２の一実施の形態を示す斜視図である。図９は、図８に示す金属接合装置２のＩＩＩ−ＩＩＩ線部分断面図である。同図に示すように、金属接合装置２は、第１の型２１と、第２の型２２と、ガイド２３と、から構成されている。

第１の型２１は、例えば直方体形状に設けられていて、その上面に２つのプレス穴２４が設けられている。このプレス穴２４は各々、金属板１０、１１の非切断線Ｌ１及び切断線Ｌ２に囲まれた部分と同じ台形状に設けられていて、非切断線Ｌ１に近づくに従って深さが浅くなるように設けられている。このプレス穴２４の非切断線Ｌ１に相当する部分の深さは、０か、金属板１０、１１の非切断線Ｌ１が切断されない程度の深さに設けられている。

第２の型２２は、棒状に設けられている。第２の型２２の上面からみた形状は、２つの台形の短辺同士を連結した、蝶ネクタイ状に形成されている。第２の型２２の押圧方向Ｙ１の先端には、２つのプレス突起２５が設けられている。２つのプレス突起２５はそれぞれ、２つのプレス穴２４に嵌合する形状に設けられている。２つのプレス突起２５はまた、非切断線Ｌ１に近づくに従って押圧方向Ｙ１の突起高さが低くなるように設けられている。

ガイド２３は、例えば直方体形状に設けられて、押圧方向Ｙ１に貫通するガイド穴２６が設けられている。ガイド穴２６は、第２の型２２を嵌合できるように蝶ネクタイ形状に設けられていて、第２の型２２を押圧方向Ｙ１にガイドする。

次に、上述した金属接合装置２を用いた金属接合方法について説明する。まず、図９（Ａ）に示すように、最初に２つの金属板１０、１１を重ねて第１の型２１の上におく。その後、第２の型２２をガイド２３のガイド穴２６に沿って押圧方向Ｙ１に移動させて、第１の型２１と第２の型２２との間に金属板１０、１１を挟む。

さらに、第２の型２２を押圧方向Ｙ１に移動させると、プレス突起２５の切断線Ｌ２に沿ったエッジ、プレス穴２４の切断線Ｌ２に沿ったエッジによって金属板１０、１１が切断線Ｌ２に沿って切断される。同時に、金属板１０、１１の切断線Ｌ２及び非切断線Ｌ１に囲まれた部分が押圧方向Ｙ１にプレスされて、金属板１０の突出部１２が金属板１１の穴１５まで押し込まれ、突出部１２の切断外周面と穴１５の切断内周面とが凝着し金属接合部１６が得られる。

上述した金属接合装置２によれば、一般的なプレス工程で金属板１０、１１同士の接合を行うことができるため、金属結合を得るための特殊な設備が不要であり、部品のコストアアップを避けることができる。

なお、上述した実施形態によれば、突出部１２、１３及び穴１４、１５の非切断線方向Ｙ２の幅が非切断線Ｌ１に近づくに従って短くなるように、切断線Ｌ２が設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。切断線Ｌ２としては、例えば、突出部１２、１３及び穴１４、１５の非切断線方向Ｙ２の幅を一定に設けてもよい。

また、上述した実施形態によれば、切断線Ｌ２が、一つの非切断線Ｌ１を挟んで２つ設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、一つの非切断線Ｌ１に対して一つの切断線Ｌ２を設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、金属板１０、１１を切断してプレスするだけだったが、例えば、金属板１０、１１の切断、プレスと同時に、又は、切断、プレス後に熱を加えて金属板１０、１１の相互拡散を狙っても良い。これにより、金属接合の範囲が拡大し強固な接合を達成することができる。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の金属接合体の部分斜視図である。 図１に示す金属接合体の上面図である。 図２に示す金属接合体のＰ１矢視図である。 図２に示す金属接合体のＰ２矢視図である。 図２に示す金属接合体のＩ−Ｉ線断面図である。 図２に示す金属接合体のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図６に示す金属接合部の写真である。 本発明の金属接合装置の一実施の形態を示す斜視図である。 図８に示す金属接合装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

符号の説明

２ 金属接合装置
１０ 金属板
１１ 金属板
１２ 突出部
１３ 突出部
１４ 穴
１５ 穴
１６ 金属接合部
２１ 第１の型
２２ 第２の型
２４ プレス穴
２５ プレス突起
Ｌ１ 非切断線
Ｌ２ 切断線
Ｙ１ 押圧方向
Ｙ２ 非切断線方向

Claims (5)

1. ２つの金属板同士が接合された金属接合体において、
   前記２つの金属板を重ねた状態で非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線に沿って前記２つの金属板を切断して前記２つの金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出して設けられた突出部と、
   前記２つの金属板に前記突出部を設けることにより形成された穴と、
   前記押圧方向とは逆側にある前記金属板の突出部の切断外周面、及び、前記押圧方向側にある前記金属板の前記穴の切断内周面、の間に設けられた金属接合部と、
   を備えたことを特徴とする金属接合体。
2. 前記突出部及び前記穴の非切断線方向の幅が前記非切断線に近づくに従って短くなるように、前記切断線が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属接合体。
3. 前記切断線が、一つの前記非切断線を挟んで２つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属接合体。
4. ２つの金属板同士を重ねる工程と、前記２つの金属板を重ねた状態で非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線に沿って前記２つの金属板を切断して前記２つの金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分を押圧することにより押圧方向に突出する突出部を設ける工程と、を順次有する２つの金属板同士を接合させる金属接合方法であって、
   前記２つの金属板の前記切断線及び前記非切断線に囲まれた部分が、前記押圧方向とは逆側にある前記金属板の突出部の切断外周面が前記押圧方向側にある前記金属板の前記突出部を設けることにより形成された穴の切断内周面に達するように、押圧される
   ことを特徴とする金属接合方法。
5. 金属板同士を接合させる金属接合装置において、
   前記金属板の非切断線の一端から前記非切断線から離れた側を通って前記非切断線の他端まで延在する切断線、及び、前記非切断線、に囲まれた部分と同形状に形成されていて前記非切断線に近づくに従って深さが浅くなるプレス穴が設けられた第１の型と、
   前記プレス穴に嵌合する形状に設けられていて前記非切断線に近づくに従って突起高さが低くなるプレス突起が設けられた第２の型と、
   を備えたことを特徴とする金属接合装置。