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JP7129368B2 - Mechanical clinch device for plate-like members - Google Patents
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Description

本発明は、板状部材のメカニカルクリンチ装置に関する。 The present invention relates to a mechanical clinch device for plate-like members.

当該技術分野においては、自動車の車体等における板状部材同士の接合方法として、溶接及び接着によらない機械的締結工法の一種である所謂「かしめ工法」が知られている。また、かしめ工法の中でも、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結が可能な「メカニカルクリンチ工法」が広く用いられている(例えば、特許文献1を参照)。 BACKGROUND ART In the technical field, a so-called "caulking method", which is a type of mechanical fastening method that does not rely on welding or adhesion, is known as a method for joining plate-like members in an automobile body or the like. In addition, among the crimping methods, the "mechanical clinch method" is widely used, which can fasten plate-like members only by plastic deformation of the plate-like members without using other members such as rivets (for example, patent documents 1).

メカニカルクリンチ工法においては、当業者に周知であるように、例えば、積層された板状部材に上方からパンチを打ち込むことにより凹型に成形すると共に上側の板状部材を下側に隣接する他の板状部材の内部において径方向における外側へ塑性流動させる。その結果、隣接する2つの板状部材を構成する材料が互いに噛み合っている所謂「インターロック部」が形成され、これらの板状部材が互いに締結される。 In the mechanical clinch method, as is well known to those skilled in the art, for example, a stacked plate-like member is punched from above to form a concave shape, and the upper plate-like member is attached to another plate adjacent to the lower side. In the inside of the shaped member, plastic flow is caused to the outside in the radial direction. As a result, a so-called "interlock portion" is formed in which the materials forming the two adjacent plate-shaped members are engaged with each other, and these plate-shaped members are fastened together.

上記のようなメカニカルクリンチ工法による板状部材同士の締結力を向上させるためには、パンチの打ち込みによって形成される凹部の側面(以降、「凹部側面」と称呼される場合がある)における板状部材の厚み及びインターロック部における板状部材同士の噛み合いの深さ(以降、「インターロック量」と称呼される場合がある)を大きくすることが望ましい。 In order to improve the fastening force between plate-shaped members by the mechanical clinch method as described above, the side surface of the recess formed by punching (hereinafter sometimes referred to as the “side surface of the recess”) has a plate-shaped surface. It is desirable to increase the thickness of the member and the depth of meshing between the plate-like members at the interlock portion (hereinafter sometimes referred to as "interlock amount").

そこで、当該技術分野においては、メカニカルクリンチ工法による板状部材同士の締結力の更なる向上を目的とする多種多様な技術が提案されている。例えば、図13は、従来技術に係るメカニカルクリンチ装置(以降、「従来装置」と称呼される場合がある)の構成及び作動の一例を示す模式図である。 Therefore, in this technical field, a wide variety of techniques have been proposed for the purpose of further improving the fastening force between plate members by the mechanical clinch method. For example, FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the configuration and operation of a conventional mechanical clinch device (hereinafter sometimes referred to as “conventional device”).

図13に例示する従来装置200においては、(a)に示すように、先端部に金属板に向かって凹状の円錐面を有するダイス(固定アンビル5)の外周に分割配置された可動ブレード6の上に2枚の金属板1及び2を重ねて配置し、ストリッパ4とブレード6との間に金属板1及び2を挟み込んで固定する。その後、(b)に示すように、先端部に凸状の円錐面を有する円柱形のパンチ3を上方から当該金属板に局部的に押し込み、上側の金属板1を塑性変形させると共にブレード6を外周方向に逃がすことにより下面の金属板2を塑性変形させて、上下の金属板を機械的に接合する。これにより、インターロック部の下側の板状部材(金属板2)を構成する材料の径方向における外側への張り出し量を大きくして、インターロック部を径方向へ拡大させ、締結力を増大させることができる(例えば、特許文献2を参照)。 In the conventional device 200 illustrated in FIG. 13, as shown in (a), movable blades 6 are dividedly arranged on the outer periphery of a die (fixed anvil 5) having a concave conical surface toward the metal plate at the tip end. Two metal plates 1 and 2 are placed on top of each other, and the metal plates 1 and 2 are sandwiched and fixed between a stripper 4 and a blade 6. - 特許庁After that, as shown in (b), a cylindrical punch 3 having a convex conical surface at the tip is locally pushed into the metal plate from above, thereby plastically deforming the upper metal plate 1 and moving the blade 6. The lower metal plate 2 is plastically deformed by letting it escape in the outer peripheral direction, and the upper and lower metal plates are mechanically joined. As a result, the material forming the plate member (metal plate 2) below the interlock portion protrudes outward in the radial direction by a large amount, thereby expanding the interlock portion in the radial direction and increasing the fastening force. (See Patent Document 2, for example).

また、ダイスの軸中心部を構成する第1ダイスとダイスの外周部を構成する第2ダイスとによってダイスを構成し、第1ダイスを打ち込んだ後に第2ダイスをインターロック部のダイス側に打ち込むメカニカルクリンチ工法が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。当該メカニカルクリンチ工法によれば、第2ダイスの打ち込みにより、インターロック部のダイス側の部分が径方向における外側に向けて塑性流動し、インターロック部が径方向へ拡大すると共に凹部側面における板状部材の厚みが増大する。その結果、板状部材同士の締結力を増大させることができる。 In addition, the die is composed of a first die that constitutes the axial center of the die and a second die that constitutes the outer periphery of the die, and after the first die is driven, the second die is driven into the die side of the interlock portion. A mechanical clinch construction method has been proposed (see Patent Document 3, for example). According to the mechanical clinch method, by driving the second die, the die-side portion of the interlock portion plastically flows outward in the radial direction, the interlock portion expands in the radial direction, and the plate shape on the side surface of the recess becomes The thickness of the member increases. As a result, the fastening force between the plate members can be increased.

しかしながら、上記のようなメカニカルクリンチ工法においては、径方向において移動可能に構成されたブレード及び第1ダイスと第2ダイスとによって構成されたダイス等の複雑な可動機構及び当該可動機構の精密な制御が必要とされる。このため、例えば、製造コストの増大及びメンテナンスの煩雑化等の問題に繋がる虞がある。また、インターロック部の下側の張り出し量が増大するため、例えば、周囲の他の部材との干渉及び審美性の低下等の問題に繋がる虞がある。 However, in the mechanical clinch method as described above, a complex movable mechanism such as a blade configured to be movable in the radial direction and a die composed of a first die and a second die, and precise control of the movable mechanism is required. This may lead to problems such as an increase in manufacturing cost and complication of maintenance, for example. In addition, since the amount of overhang on the lower side of the interlock portion is increased, there is a possibility that it may lead to problems such as interference with other surrounding members and deterioration of aesthetics.

ところで、板状部材の性状によっては、パンチの打ち込みに伴って、例えば板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥が凹部側面において生ずる場合がある。このような欠陥は、例えば、インターロック量の低下及び板状部材同士の締結力の低下等の問題に繋がる。そこで、レーザ光を照射することにより板状部材のパンチが打ち込まれる部位を事前に加熱しておくことにより、板状部材の塑性流動を促進して、上記のような欠陥を低減する技術が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。しかしながら、当該技術には、例えば、加工装置の構成及び制御の複雑化等の問題に加えて、エネルギー消費量の増大等の問題がある。 By the way, depending on the properties of the plate-like member, defects such as reduction in the thickness of the plate-like member or cracks or cuts may occur on the side surface of the concave portion as the punch is driven. Such defects lead to problems such as, for example, a decrease in the amount of interlocking and a decrease in fastening force between plate members. Therefore, a technology has been proposed to reduce the above defects by preheating the portion of the plate-shaped member where the punch is driven by irradiating the laser beam, thereby promoting the plastic flow of the plate-shaped member. (See Patent Document 4, for example). However, this technique has problems such as an increase in energy consumption in addition to problems such as complication of the configuration and control of the processing apparatus.

また、上記のような凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥は、パンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がパンチの打ち込みに伴う塑性流動を生じ易い場合により顕著となる。このような場合の具体例としては、例えば、パンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がより軟らかい場合及びパンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がより厚い場合等を挙げることができる。 In addition, the reduction in the thickness of the plate-like member on the side surface of the concave portion as described above, or defects such as cracks or cuts, occur in the plate-like member on the die side more than the plate-like member on the punch side. becomes more pronounced when it is likely to occur. Specific examples of such a case include, for example, a case in which the die-side plate-like member is softer than the punch-side plate-like member, and a case in which the die-side plate-like member is softer than the punch-side plate-like member. A case where the thickness is thicker can be mentioned.

米国特許第4760634号明細書U.S. Pat. No. 4,760,634 特開2009-274119号公報JP 2009-274119 A 特開2001-200813号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-200813 特開2019-000883号公報JP 2019-000883 A

上述したように、当該技術分野においては、複雑な構成及び/又は制御を必要とすること無く、単純な構成により、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結力を増大させることが可能なメカニカルクリンチ装置が求められている。更に、パンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がパンチの打ち込みに伴う塑性流動を生じ易い場合においても、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥を低減しつつ、板状部材同士の締結力を増大させることが可能なメカニカルクリンチ装置が求められている。 As described above, in the technical field, plate-shaped members can be formed by plastic deformation of a plate-shaped member only by a simple structure without using any other member such as a rivet, without requiring a complicated structure and/or control. There is a need for a mechanical clinch device capable of increasing the fastening force between members. Furthermore, even if the plate-like member on the die side is more susceptible to plastic flow due to the punching than the plate-like member on the punch side, the thickness of the plate-like member may be reduced on the side surface of the recess, or cracks or cuts may occur. There is a demand for a mechanical clinch device capable of increasing the fastening force between plate members while reducing defects.

上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、メカニカルクリンチ工法によって複数の板状部材を締結するメカニカルクリンチ装置において、互いに対向するパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離を頂面の中心から外側へ向かうほど小さくなるように構成することにより、上記要求に応えることができることを見出した。 In view of the above problems, as a result of intensive research, the present inventors have found that in a mechanical clinch device for fastening a plurality of plate-shaped members by a mechanical clinch method, the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die facing each other is It has been found that the above requirement can be met by structuring such that the distance from the center of the top face to the outside becomes smaller.

具体的には、本発明に係る板状部材のメカニカルクリンチ装置(以降、「本発明装置」と称呼される場合がある)は、近接・離反自在に対向するパンチ及びダイスを備える板状部材のメカニカルクリンチ装置である。パンチの先端部には、ダイスに対向する面である先端面が形成されている。ダイスの先端部には、パンチ側に開口するキャビティが形成されており、キャビティの内部には、キャビティの底面からパンチに向かって隆起する凸部が形成されており、凸部の先端部には、パンチの先端面に対向する面である頂面が形成されている。また、本発明装置は、複数の板状部材が重なり合う部分である積層部にパンチを打ち込んでパンチの先端面とダイスの頂面との間に当該積層部を挟むことにより複数の板状部材を締結するように構成されている。 Specifically, the mechanical clinch device for a plate-like member according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as the "apparatus of the present invention") is a plate-like member provided with a punch and a die facing each other so as to approach and move away from each other. It is a mechanical clinch device. The tip of the punch is formed with a tip surface facing the die. A cavity that opens toward the punch is formed at the tip of the die, and a protrusion that protrudes from the bottom surface of the cavity toward the punch is formed inside the cavity. , and a top surface, which is a surface facing the tip surface of the punch. In addition, in the apparatus of the present invention, a plurality of plate-like members are separated by striking a punch into the laminated portion where a plurality of plate-like members overlap and sandwiching the laminated portion between the tip surface of the punch and the top surface of the die. configured to be closed.

更に、本発明装置においては、ダイスの底面に形成された凸部の頂面が凹面として形成されており、パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離は頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている。 Furthermore, in the apparatus of the present invention, the top surface of the convex portion formed on the bottom surface of the die is formed as a concave surface, and the distance between the tip end surface of the punch and the top surface of the die is radially from the center of the top surface. is configured to become smaller toward the outside.

好ましくは、ダイスの頂面は凹状の球面として形成されており、パンチの先端面は凸状の球面として形成されており、且つ先端面の曲率半径r1は頂面の曲率半径r2よりも大きい。 Preferably, the top surface of the die is formed as a concave spherical surface, the tip surface of the punch is formed as a convex spherical surface, and the radius of curvature r1 of the tip surface is larger than the radius of curvature r2 of the top surface.

本発明装置によれば、複雑な構成及び/又は制御を必要とすること無く、単純な構成により、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結力を増大させることができる。また、パンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がパンチの打ち込みに伴う塑性流動を生じ易い場合においても、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥を低減しつつ、板状部材同士の締結力を増大させることができる。 According to the apparatus of the present invention, plate-like members can be fastened only by plastic deformation of the plate-like members with a simple structure without requiring complicated structure and/or control without using other members such as rivets. power can be increased. In addition, even if the plate-like member on the die side is more susceptible to plastic flow due to the punching than the plate-like member on the punch side, the thickness of the plate-like member may be reduced on the side surface of the recess, or cracks or cuts may occur. It is possible to increase the fastening force between the plate members while reducing defects.

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 Other objects, features and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of each embodiment of the present invention described with reference to the following drawings.

本発明の第1実施形態に係る板状部材のメカニカルクリンチ装置(第1装置)が備えるパンチの構成の一例を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a punch included in a mechanical clinch device (first device) for a plate member according to a first embodiment of the present invention; 第1装置が備えるダイスの構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the dice with which a 1st apparatus is provided. 図1及び図2に示したパンチ及びダイスが第1装置に組み込まれた状態を示す模式的な部分断面斜視図である。FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional perspective view showing a state in which the punches and dies shown in FIGS. 1 and 2 are incorporated in a first device; 図3に示したパンチ及びダイスを共通の軸に垂直な方向から観察した場合における模式的な部分断面側面図である。4 is a schematic partial cross-sectional side view of the punch and die shown in FIG. 3 as viewed from a direction perpendicular to a common axis; FIG. 第1装置においてメカニカルクリンチ工法によって2枚の板状部材が締結される様子を段階的に表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows a mode that the plate-shaped member of 2 sheets is fastened by the mechanical clinch construction method in a 1st apparatus in steps. 第1装置が備えるダイスの頂面の形状の具体例を示す模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of the shape of the top surface of the die provided in the first device; 第2装置が備えるパンチの先端面の形状の具体例を示す模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of the shape of the tip surface of the punch provided in the second device; 第2装置が備えるパンチの先端面及びダイスの頂面の形状の組み合わせの具体例を示す模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of a combination of shapes of the tip end surface of the punch and the top surface of the die provided in the second device; 実施例1において本発明の実施例に係るメカニカルクリンチ装置(実施例装置)によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing a fastening portion between a first member and a second member formed by a mechanical clinch device (example device) according to an example of the present invention in Example 1. FIG. 実施例1において従来技術の比較例に係るメカニカルクリンチ装置(比較例装置)によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a fastening portion between a first member and a second member formed by a mechanical clinch device (comparative example device) according to a comparative example of conventional technology in Example 1; 実施例2において本発明の実施例に係るメカニカルクリンチ装置(実施例装置)によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a fastening portion between a first member and a second member formed by a mechanical clinch device (example device) according to an example of the present invention in Example 2; 実施例2において従来技術の比較例に係るメカニカルクリンチ装置(比較例装置)によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a fastening portion between a first member and a second member formed by a mechanical clinch device (comparative example device) according to a conventional comparative example in Example 2; 従来技術に係るメカニカルクリンチ装置(従来装置)の構成及び作動の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure and operation|movement of the mechanical clinch apparatus (conventional apparatus) which concerns on a prior art. 従来装置が備えるパンチの構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the punch with which a conventional apparatus is provided. 従来装置が備えるダイスの構成の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a die provided in a conventional device; 図14及び図15に示したパンチ及びダイスが従来装置に組み込まれた状態を示す模式的な部分断面斜視図である。FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional perspective view showing a state in which the punches and dies shown in FIGS. 14 and 15 are incorporated in a conventional device; 図16に示したパンチ及びダイスを共通の軸に垂直な方向から観察した場合における模式的な部分断面側面図である。FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional side view of the punch and die shown in FIG. 16 when viewed from a direction perpendicular to a common axis; 従来装置においてメカニカルクリンチ工法によって2枚の板状部材が締結される様子を段階的に表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows in steps how two plate-shaped members are fastened by the mechanical clinch construction method in a conventional apparatus.

《第1実施形態》
以下、本発明の第1実施形態に係る板状部材のメカニカルクリンチ装置(以降、「第1装置」と称呼される場合がある)の種々の実施形態について説明するが、それに先立ち、従来技術に係る板状部材のメカニカルクリンチ装置(従来装置)が抱える問題点について説明する。
<<1st Embodiment>>
Various embodiments of the mechanical clinch device for plate-like members (hereinafter sometimes referred to as "first device") according to the first embodiment of the present invention will be described below. Problems associated with the mechanical clinch device for plate members (conventional device) will be described.

〈従来装置の構成〉
図14の(a)は、従来装置が備えるパンチの構成の一例を示す模式的な側面図であり、(b)は、(a)に示したパンチ210の先端部211の太い破線によって囲まれた部分の拡大図である。図14に例示したパンチ210の先端部211には、先端面212が平面として形成されている。
<Configuration of conventional device>
(a) of FIG. 14 is a schematic side view showing an example of the configuration of a punch provided in a conventional device, and (b) is surrounded by a thick dashed line of the tip portion 211 of the punch 210 shown in (a). 1 is an enlarged view of a portion; FIG. A distal end surface 212 is formed as a flat surface on a distal end portion 211 of a punch 210 illustrated in FIG. 14 .

次に、図15の(a)は、従来装置が備えるダイスの構成の一例を示す模式的な斜視図であり、(b)は、(a)に示したダイス220の先端部の模式的な正面図である。また、(c)は、ダイス220の軸を含む平面によるダイス220の断面図であり、(d)は、(c)に示したダイス220の先端部の太い破線によって囲まれた部分の拡大図である。(c)及び(d)に示すように、ダイス220の先端部には、パンチ210側に開口するキャビティ221が形成されている。また、キャビティ221の内部には、キャビティ221の底面から(従来装置に組み込まれた状態において)パンチ210に向かって隆起する凸部222が形成されている。更に、凸部222の先端部には、(従来装置に組み込まれた状態において)パンチ210の先端面212に対向する面である頂面223が形成されている。 Next, (a) of FIG. 15 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of a die provided in a conventional device, and (b) is a schematic view of the tip of the die 220 shown in (a). It is a front view. Also, (c) is a cross-sectional view of the die 220 along a plane including the axis of the die 220, and (d) is an enlarged view of the portion surrounded by the thick broken line at the tip of the die 220 shown in (c). is. As shown in (c) and (d), the tip of the die 220 is formed with a cavity 221 that opens toward the punch 210 side. Further, inside the cavity 221, a protrusion 222 is formed that protrudes from the bottom surface of the cavity 221 toward the punch 210 (in a state incorporated in a conventional device). Furthermore, the tip of the projection 222 is formed with a top surface 223 that faces the tip surface 212 of the punch 210 (in a state of being assembled in a conventional device).

次に、図16は、パンチ210及びダイス220が従来装置201に組み込まれた状態を示す模式的な部分断面斜視図であり、図17は、図16に示したパンチ210及びダイス220の共通の軸AXに垂直な方向からパンチ210及びダイス220を観察した場合における模式的な部分断面側面図である。尚、以下の説明においては「パンチ210」という呼称が使用されるが、図16及び図17においてはパンチ210の先端部211以外の部分は省略されている。 Next, FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional perspective view showing a state in which the punch 210 and the die 220 are incorporated in the conventional device 201, and FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional side view when the punch 210 and the die 220 are observed from a direction perpendicular to the axis AX; FIG. Although the name "punch 210" is used in the following description, parts of the punch 210 other than the tip portion 211 are omitted in FIGS. 16 and 17. FIG.

図16及び図17に示す例においては、パンチ210はパンチホルダ213の中央に形成された円柱状の空間に収容され、図示しない駆動装置によって駆動されて、軸AXの方向に沿ってダイス220に近接したり離反したりするように構成されている。また、ダイス220の先端部は、中央部220aと周縁部220bとによって構成されている。中央部220aはキャビティ221の底辺及び凸部222を構成しており、周縁部220bはキャビティ221の側面及び周縁部並びにダイス220の外周面を構成している。しかしながら、中央部220aと周縁部220bとは必ずしも別部材として構成されている必要は無く、連続的な一体物としてダイス220が構成されていてもよい。 In the example shown in FIGS. 16 and 17, the punch 210 is accommodated in a cylindrical space formed in the center of the punch holder 213 and driven by a driving device (not shown) to move the die 220 along the direction of the axis AX. It is configured to approach and separate. A tip portion of the die 220 is composed of a central portion 220a and a peripheral edge portion 220b. The center portion 220 a constitutes the bottom side of the cavity 221 and the convex portion 222 , and the peripheral portion 220 b constitutes the side surfaces and peripheral portions of the cavity 221 and the outer peripheral surface of the die 220 . However, the central portion 220a and the peripheral edge portion 220b do not necessarily have to be formed as separate members, and the die 220 may be formed as a continuous integral body.

図16及び図17に示す従来装置201においては、パンチ210側の板状部材である第1部材301及びダイス220側の板状部材である第2部材302からなる積層体が、パンチホルダ213とダイス220の周縁部220bとの間に挟まれて固定されている。そして、上述した駆動装置によってパンチ210の先端部211が第1部材301側から打ち込まれ、第1部材301及び第2部材302からなる積層体がパンチ210の先端面212とダイス220の頂面223との間に挟まれる。これにより、第1部材301と第2部材302とが所謂「メカニカルクリンチ工法」によって締結される。 In the conventional device 201 shown in FIGS. 16 and 17, a punch holder 213 and a laminate composed of a first member 301 that is a plate member on the punch 210 side and a second member 302 that is a plate member on the die 220 side. It is sandwiched between and fixed to the peripheral edge portion 220b of the die 220 . Then, the front end portion 211 of the punch 210 is driven from the first member 301 side by the above-described driving device, and the laminated body composed of the first member 301 and the second member 302 is formed by the front end surface 212 of the punch 210 and the top surface 223 of the die 220 . sandwiched between Thereby, the 1st member 301 and the 2nd member 302 are fastened by what is called a "mechanical clinch construction method."

図18は、図17において太い破線によって囲まれた部分の拡大図であり、上記のような構成を有する従来装置201においてメカニカルクリンチ工法によって第1部材301と第2部材302とが締結される過程を(a)から(e)までの5つの状況に分けて段階的に表している。(a)はパンチホルダ213とダイス220の周縁部220bとの間に固定されている第1部材301にパンチ210の先端部211が当接したときの状況を表す。次に、(b)は、先端部211がダイス220のキャビティ221に向かって更に押し込まれて第1部材301及び第2部材302からなる積層体を湾曲させた結果、第2部材302がダイス220の頂面223に接触するようになったときの状況を表す。従って、(a)から(b)までの期間においては、第1部材301及び第2部材302からなる積層体は曲げ加工に付されている。 FIG. 18 is an enlarged view of a portion surrounded by a thick dashed line in FIG. 17, showing the process of fastening the first member 301 and the second member 302 by the mechanical clinch method in the conventional device 201 having the configuration described above. is divided into five situations from (a) to (e) and represented step by step. (a) shows the situation when the tip portion 211 of the punch 210 comes into contact with the first member 301 fixed between the punch holder 213 and the peripheral edge portion 220b of the die 220. FIG. Next, in (b), the tip portion 211 is further pushed toward the cavity 221 of the die 220 to bend the laminate composed of the first member 301 and the second member 302 , and as a result, the second member 302 is bent into the die 220 . comes into contact with the top surface 223 of the . Therefore, during the period from (a) to (b), the laminate composed of the first member 301 and the second member 302 is subjected to bending.

次に、(c)は、先端部211が更に押し込まれて第1部材301及び第2部材302からなる積層体に凹部が形成されつつある状況を表す。この状況下における積層体は、曲げ加工に加えて、先端部211の押し込みにより積層部を潰して径方向における外側へと塑性流動させる所謂「張り出し加工」にも付されている。次に、(d)は、先端部211が更に押し込まれて張り出し加工が更に進行し、第1部材301が第2部材302の中に入り込んで互いに噛み合っている部分であるインターロック部が形成される直前の状況を表す。最後に、(e)は、パンチ210の先端部211の打ち込みが完了し、インターロック部が形成されている状況を表す。 Next, (c) shows a situation in which the tip portion 211 is further pushed in and a recess is being formed in the laminate composed of the first member 301 and the second member 302 . In addition to the bending process, the laminated body under this condition is subjected to a so-called "bulging process" in which the tip portion 211 is pressed to crush the laminated portion and cause plastic flow outward in the radial direction. Next, in (d), the tip portion 211 is further pushed in and the overhanging process further progresses, and the first member 301 enters the second member 302 to form an interlock portion, which is a portion where they are engaged with each other. represents the situation immediately before Finally, (e) represents the state in which the impacting of the tip 211 of the punch 210 is completed and the interlock portion is formed.

前述したように、上記のようなメカニカルクリンチ工法による板状部材同士の締結力を向上させるためには、パンチの打ち込みによって形成される凹部の側面(凹部側面)における板状部材の厚み及びインターロック部における板状部材同士の噛み合いの深さ(インターロック量)を大きくすることが望ましい。しかしながら、例えばパンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がパンチの打ち込みに伴う塑性流動を生じ易い場合等において、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥が発生しがちである。このような場合の具体例としては、例えば、パンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がより軟らかい場合及びパンチ側の板状部材に比べてダイス側の板状部材の方がより厚い場合等を挙げることができる。 As described above, in order to improve the fastening force between the plate-like members by the mechanical clinch method as described above, the thickness of the plate-like member on the side surface of the recess formed by punching (the side surface of the recess) and the interlock It is desirable to increase the depth of engagement (interlock amount) between the plate-like members at the portion. However, for example, when the plate-like member on the die side is more likely to undergo plastic flow due to the impact of the punch than the plate-like member on the punch side, the thickness of the plate-like member is reduced, cracked, or cut on the side surface of the recess. defects tend to occur. Specific examples of such a case include, for example, a case in which the die-side plate-like member is softer than the punch-side plate-like member, and a case in which the die-side plate-like member is softer than the punch-side plate-like member. A case where the thickness is thicker can be mentioned.

ここで、図18に示した例においてパンチ210(の先端部211)側に位置する第1部材301よりもダイスの方側に位置する第2部材302の方が塑性流動を生じ易い場合(例えば、第1部材301よりも第2部材302の方がより軟らかい又はより厚い場合等)を想定する。この場合、(a)から(d)までの過程においてパンチ210の打ち込みに伴って潰れる量は第2部材302よりも第1部材301の方が少なくなるので、径方向における外側へと塑性流動する第1部材301も少なくなる。その結果、凹部側面において第1部材301が局所的に延伸されるため、第1部材301の厚みが低下したり第1部材301が破断したりする。また、インターロック量も小さくなるので、第1部材301と第2部材302との締結力も小さくなる。 Here, in the example shown in FIG. 18, when the second member 302 located on the die side is more likely to cause plastic flow than the first member 301 located on (the tip portion 211 of) the punch 210 (for example, , the second member 302 is softer or thicker than the first member 301, etc.). In this case, since the first member 301 is crushed less than the second member 302 in the process from (a) to (d) as the punch 210 is driven, plastic flow is performed outward in the radial direction. The first member 301 is also reduced. As a result, the first member 301 is locally stretched on the side surface of the recess, so that the thickness of the first member 301 is reduced or the first member 301 is broken. Moreover, since the interlock amount is also reduced, the fastening force between the first member 301 and the second member 302 is also reduced.

上記のような場合においてインターロック量を大きくするためには、パンチ210をより深く打ち込んで第1部材301が潰れる量を増大させる必要がある。しかしながら、パンチ210をより深く打ち込むことは、凹部側面における第1部材301及び第2部材302の厚みの更なる低下に繋がってしまう。 In order to increase the amount of interlocking in the case described above, it is necessary to strike the punch 210 deeper to increase the amount of crushing of the first member 301 . However, driving the punch 210 deeper leads to a further decrease in the thickness of the first member 301 and the second member 302 on the side surface of the recess.

上記のように、従来装置において、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥を低減しつつ、複雑な構成及び/又は制御を必要とすること無く、単純な構成により、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結力を増大させることは困難である。 As described above, in the conventional apparatus, while reducing defects such as reduction in thickness of the plate-like member on the side surface of the recess or cracking or cutting, a simple configuration does not require a complicated configuration and / or control. It is difficult to increase the fastening force between plate-like members only by plastic deformation of the plate-like members without using other members such as rivets.

〈第1装置の構成〉
そこで、本発明の第1実施形態に係る板状部材のメカニカルクリンチ装置(第1装置)においては、前述したように、互いに対向するパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離を頂面の中心から外側へ向かうほど小さくなるように構成することにより、上記課題を解決する。
<Configuration of the first device>
Therefore, in the mechanical clinch device (first device) for a plate-like member according to the first embodiment of the present invention, as described above, the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die facing each other is the top. The above problem is solved by structuring such that the distance from the center of the surface to the outside becomes smaller.

具体的には、第1装置は、近接・離反自在に対向するパンチ及びダイスを備える板状部材のメカニカルクリンチ装置であり、基本的には、上述した従来装置と同様の構成を有する。従って、例えば、パンチ及びダイスを近接・離反自在に対向するように支持するための機構等、当業者に周知である構成についての説明は省略される場合がある。 Specifically, the first device is a plate-like member mechanical clinch device provided with a punch and a die facing each other in a freely approachable/separable manner, and basically has the same configuration as the conventional device described above. Therefore, descriptions of structures well known to those skilled in the art, such as a mechanism for supporting a punch and a die so as to face each other so that they can approach and separate from each other, may be omitted.

パンチの先端部には、ダイスに対向する面である先端面が形成されている。ダイスには、パンチ側に開口するキャビティが形成されており、キャビティの内部には、キャビティの底面からパンチに向かって隆起する凸部が形成されている。このように、キャビティの内部に凸部が形成されているということは、凸部はキャビティの外部へ突出しておらず、キャビティの底面からの凸部の高さはキャビティの深さ(パンチとダイスとが近接・離反する方向における奥行き)以下であることを意味する。尚、凸部の形状は特に限定されないが、パンチが打ち込まれるときの衝撃及び押圧力に耐える必要があることから、典型的には截頭錐体状の形状を有する。 The tip of the punch is formed with a tip surface facing the die. The die is formed with a cavity that opens toward the punch, and inside the cavity is formed a convex portion that protrudes from the bottom surface of the cavity toward the punch. Thus, the fact that the protrusion is formed inside the cavity means that the protrusion does not protrude outside the cavity, and the height of the protrusion from the bottom surface of the cavity is the depth of the cavity (punch and die). is less than or equal to the depth in the approaching/separating direction. Although the shape of the protrusion is not particularly limited, it is typically shaped like a truncated cone because it must withstand the impact and pressing force when the punch is driven.

凸部の先端部には、パンチの先端面に対向する面である頂面が形成されている。また、凸部はキャビティの底面から隆起しているので、底面における凸部の周囲は凸部の頂面よりも低く、凸部を取り囲む溝状の形状を呈する。これにより、パンチの打ち込みに伴って塑性流動する板状部材を構成する材料を受け入れて、パンチの打ち込みに対する抗力を低減したり、インターロック部の形成を促進したりすることができる。尚、パンチ及びダイスの全体としての形状及び構造並びに材料等については、例えば、パンチ及びダイスが組み込まれる第1装置の設計及び仕様並びに第1装置によって締結しようとする部材の形状及び構造並びに材料等に応じて適宜定められる。 A top surface, which is a surface facing the tip surface of the punch, is formed at the tip of the projection. Further, since the protrusion protrudes from the bottom surface of the cavity, the periphery of the protrusion on the bottom surface is lower than the top surface of the protrusion, and has a groove-like shape surrounding the protrusion. As a result, it is possible to receive the material forming the plate-like member that plastically flows as the punch is driven, thereby reducing the resistance to the punch driving and promoting the formation of the interlock portion. In addition, regarding the overall shape, structure, materials, etc. of the punch and die, for example, the design and specifications of the first device in which the punch and die are incorporated, and the shape, structure, material, etc. of the member to be fastened by the first device determined as appropriate depending on

また、第1装置は、複数の板状部材が重なり合う部分である積層部にパンチを打ち込んでパンチの先端面とダイスの頂面との間に当該積層部を挟むことにより複数の板状部材を締結するように構成されている。積層部を構成する板状部材の数は、複数(即ち、2つ以上)であれば特に限定されないが、典型的には2つである。また、個々の板状部材の厚み及び材料等についても特に限定されないが、典型的には個々の板状部材は金属板である。 In addition, the first device strikes a punch into the laminated portion where the plurality of plate-like members overlap, and sandwiches the laminated portion between the tip surface of the punch and the top surface of the die, thereby punching the plurality of plate-like members. configured to be closed. The number of plate-shaped members forming the laminated portion is not particularly limited as long as it is plural (that is, two or more), but is typically two. Also, the thickness and material of each plate-like member are not particularly limited, but typically each plate-like member is a metal plate.

積層部にパンチを打ち込んでパンチの先端面とダイスの頂面との間に当該積層部を挟む動作は、所定の位置に固定されたダイスにパンチを近接させることによって達成してもよく、或いは所定の位置において積層部を挟むようにパンチ及びダイスの双方を互いに近接させることによって達成してもよい。尚、パンチとダイスとを近接させたり離反させたりするための駆動装置及び付随する機構等については、当業者に周知であるので、ここでの説明は省略される。 The act of striking the stack with a punch to sandwich the stack between the tip surface of the punch and the top surface of the die may be accomplished by bringing the punch close to the die fixed in place, or This may be accomplished by bringing both the punch and die close together to sandwich the stack at a given location. The driving device and associated mechanisms for bringing the punch and the die closer together and away from each other are well known to those skilled in the art, and therefore descriptions thereof will be omitted here.

更に、第1装置においては、ダイスの底面に形成された凸部の頂面が凹面として形成されており、パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離は頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている。先端面と頂面との間の距離が頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている限り、凹面として形成される頂面の具体的な形状は、特に限定されない。尚、ここで言う「パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離」は、パンチとダイスとが近接・離反する方向におけるパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離である。 Furthermore, in the first device, the top surface of the convex portion formed on the bottom surface of the die is formed as a concave surface, and the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die is in the radial direction from the center of the top surface. is configured to become smaller toward the outside. The specific shape of the top surface formed as a concave surface is not particularly limited, as long as the distance between the tip surface and the top surface is configured to decrease radially outward from the center of the top surface. . The "distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die" referred to here is the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die in the direction in which the punch and the die approach or separate. .

ここで、第1装置の1つの具体例につき、図面を参照しながら、より詳しく説明する。図1の(a)は、第1装置が備えるパンチの構成の一例を示す模式的な側面図であり、(b)は、(a)に示したパンチ110の先端部111の太い破線によって囲まれた部分の拡大図である。図1に例示したパンチ110の先端部111には、曲率半径がr1である球面として先端面112が形成されているが、上述した要件を満たす限り、先端面112の形状はこれに限定されず、例えば、球面以外の曲面であってもよく、或いは平面であってもよい。 Here, one specific example of the first device will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1(a) is a schematic side view showing an example of the configuration of the punch provided in the first device, and FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a cut portion; The tip end portion 111 of the punch 110 illustrated in FIG. 1 has the tip end face 112 formed as a spherical surface having a radius of curvature r1, but the shape of the tip end face 112 is not limited to this as long as the above requirements are met. For example, it may be a curved surface other than a spherical surface, or it may be a flat surface.

次に、図2の(a)は、第1装置が備えるダイスの構成の一例を示す模式的な斜視図であり、(b)は、(a)に示したダイス120の先端部の模式的な正面図である。また、(c)は、ダイス120の軸を含む平面によるダイス120の断面図であり、(d)は、(c)に示したダイス120の先端部の太い破線によって囲まれた部分の拡大図である。(c)及び(d)に示すように、ダイス120の先端部には、パンチ110側に開口するキャビティ121が形成されている。また、キャビティ121の内部には、キャビティ121の底面から(第1装置に組み込まれた状態において)パンチ110に向かって隆起する凸部122が形成されている。更に、凸部122の先端部には、(第1装置に組み込まれた状態において)パンチ110の先端面112に対向する面である頂面123が形成されている。 Next, (a) of FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the die provided in the first device, and (b) is a schematic view of the tip of the die 120 shown in (a). It is a front view. Also, (c) is a cross-sectional view of the die 120 along a plane including the axis of the die 120, and (d) is an enlarged view of the portion surrounded by the thick broken line at the tip of the die 120 shown in (c). is. As shown in (c) and (d), the tip of the die 120 is formed with a cavity 121 that opens toward the punch 110 side. Further, inside the cavity 121, a convex portion 122 is formed that protrudes from the bottom surface of the cavity 121 toward the punch 110 (when assembled in the first device). Further, the tip of the projection 122 is formed with a top face 123 that faces the tip face 112 of the punch 110 (in the state of being incorporated in the first device).

上述した従来装置201が備える凸部222の頂面223は平面として形成されているのに対し、第1装置101が備える凸部122の頂面123は凹面として形成されている。これにより、詳しくは後述するように、上述した従来装置201においては先端面212と頂面223との間の距離は頂面223上の何れの位置においても一定であるのに対し、第1装置101においては先端面112と頂面123との間の距離は頂面123の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている。 The top surface 223 of the projection 222 provided in the above-described conventional device 201 is formed as a flat surface, whereas the top surface 123 of the projection 122 provided in the first device 101 is formed as a concave surface. As will be described in detail later, in the above-described conventional device 201, the distance between the tip surface 212 and the top surface 223 is constant at any position on the top surface 223, whereas the first device In 101, the distance between the tip surface 112 and the top surface 123 is configured to become smaller as it goes radially outward from the center of the top surface 123 .

次に、図3は、パンチ110及びダイス120が第1装置101に組み込まれた状態を示す模式的な部分断面斜視図であり、図4は、図3に示したパンチ110及びダイス120の共通の軸AXに垂直な方向からパンチ110及びダイス120を観察した場合における模式的な部分断面側面図である。図1乃至図4に示すように、典型的には、パンチ110及びダイス120はそれぞれ略円柱状の外観を有し、第1装置において同軸状に(即ち、共通の軸AXを有するように)配置される。尚、以下の説明においては「パンチ110」という呼称が使用されるが、図3及び図4においてはパンチ110の先端部111以外の部分は省略されている。 Next, FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional perspective view showing a state in which the punch 110 and the die 120 are assembled in the first device 101, and FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional side view when the punch 110 and the die 120 are observed from a direction perpendicular to the axis AX of FIG. As shown in FIGS. 1-4, typically the punch 110 and the die 120 each have a generally cylindrical appearance and are coaxially (i.e., having a common axis AX) in the first apparatus. placed. Although the name "punch 110" is used in the following description, parts other than the tip portion 111 of the punch 110 are omitted in FIGS.

図3及び図4に示す例においては、パンチ110はパンチホルダ113の中央に形成された円柱状の空間に収容され、図示しない駆動装置によって駆動されて、軸AXの方向に沿ってダイス120に近接したり離反したりするように構成されている。また、ダイス120の先端部は、中央部120aと周縁部120bとによって構成されている。中央部120aはキャビティ121の底辺及び凸部122を構成しており、周縁部120bはキャビティ121の側面及び周縁部並びにダイス120の外周面を構成している。しかしながら、中央部120aと周縁部120bとは必ずしも別部材として構成されている必要は無く、中央部120aと周縁部120bとからなる連続的な一体物としてダイス120が構成されていてもよい。 In the example shown in FIGS. 3 and 4, the punch 110 is accommodated in a cylindrical space formed in the center of the punch holder 113 and driven by a driving device (not shown) to move the die 120 along the direction of the axis AX. It is configured to approach and separate. A tip portion of the die 120 is composed of a central portion 120a and a peripheral edge portion 120b. The central portion 120 a constitutes the bottom side of the cavity 121 and the convex portion 122 , and the peripheral portion 120 b constitutes the side surfaces and peripheral portions of the cavity 121 and the outer peripheral surface of the die 120 . However, the central portion 120a and the peripheral portion 120b do not necessarily have to be formed as separate members, and the die 120 may be formed as a continuous integral body comprising the central portion 120a and the peripheral portion 120b.

図3及び図4に示す第1装置101においては、パンチ110側の板状部材である第1部材301及びダイス120側の板状部材である第2部材302からなる積層体が、パンチホルダ113とダイス120の周縁部120bとの間に挟まれて固定されている。そして、上述した駆動装置によってパンチ110の先端部111が第1部材301側から打ち込まれ、第1部材301及び第2部材302からなる積層体がパンチ110の先端面112とダイス120の頂面123との間に挟まれる。これにより、第1部材301と第2部材302とがメカニカルクリンチ工法によって締結される。 In the first device 101 shown in FIGS. 3 and 4, a punch holder 113 is a laminate composed of a first member 301 that is a plate member on the punch 110 side and a second member 302 that is a plate member on the die 120 side. and the peripheral edge portion 120b of the die 120 and fixed. Then, the front end portion 111 of the punch 110 is driven from the first member 301 side by the above-described driving device, and the laminated body composed of the first member 301 and the second member 302 is formed by the front end surface 112 of the punch 110 and the top surface 123 of the die 120 . sandwiched between Thereby, the 1st member 301 and the 2nd member 302 are fastened by the mechanical clinch construction method.

図5は、図4において太い破線によって囲まれた部分の拡大図であり、上記のような構成を有する第1装置101においてメカニカルクリンチ工法によって第1部材301と第2部材302とが締結される過程を(a)から(e)までの5つの状況に分けて段階的に表している。(a)はパンチホルダ113とダイス120の周縁部120bとの間に固定されている第1部材301にパンチ110の先端部111が当接したときの状況を表す。次に、(b)は、先端部111がダイス120のキャビティ121に向かって更に押し込まれて第1部材301及び第2部材302からなる積層体を湾曲させた結果、第2部材302がダイス120の頂面123に接触するようになったときの状況を表す。従って、(a)から(b)までの期間においては、第1部材301及び第2部材302からなる積層体は曲げ加工に付されている。 FIG. 5 is an enlarged view of a portion surrounded by a thick dashed line in FIG. 4. In the first device 101 having the configuration described above, the first member 301 and the second member 302 are fastened by a mechanical clinch method. The process is divided into five situations from (a) to (e) and shown step by step. (a) shows the situation when the tip portion 111 of the punch 110 comes into contact with the first member 301 fixed between the punch holder 113 and the peripheral portion 120b of the die 120. FIG. Next, in (b), the tip portion 111 is further pushed toward the cavity 121 of the die 120 to bend the laminate composed of the first member 301 and the second member 302 , and as a result, the second member 302 is bent into the die 120 . comes into contact with the top surface 123 of the . Therefore, during the period from (a) to (b), the laminate composed of the first member 301 and the second member 302 is subjected to bending.

次に、(c)は、先端部111が更に押し込まれて第1部材301及び第2部材302からなる積層体に凹部が形成されつつある状況を表す。この状況下における積層体は、曲げ加工に加えて、先端部111の押し込みにより積層部を潰して径方向における外側へと塑性流動させる所謂「張り出し加工」にも付されている。次に、(d)は、先端部111が更に押し込まれて張り出し加工が更に進行し、第1部材301が第2部材302の中に入り込んで互いに噛み合っている部分であるインターロック部が形成される直前の状況を表す。最後に、(e)は、パンチ110の先端部111の打ち込みが完了し、インターロック部が形成されている状況を表す。 Next, (c) shows a state in which the tip portion 111 is further pushed in and a recess is being formed in the laminate composed of the first member 301 and the second member 302 . In addition to the bending process, the laminated body under this condition is subjected to a so-called "bulging process" in which the tip portion 111 is pressed to crush the laminated portion and cause plastic flow outward in the radial direction. Next, in (d), the tip portion 111 is further pushed in and the overhanging process further progresses, and the first member 301 enters the second member 302 to form an interlock portion, which is a portion where they are engaged with each other. represents the situation immediately before Finally, (e) represents the state in which the impacting of the tip portion 111 of the punch 110 is completed and the interlock portion is formed.

上述したように、第1装置101においては、ダイス120の頂面123は凹面として形成されており、パンチ110の先端面112とダイス120の頂面123との間の距離は頂面123の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている。これにより、図5の(a)から(d)に示したパンチ110が打ち込まれる過程において、ダイス120側の板状部材である第2部材302の径方向における外側への塑性流動が抑制されるので、パンチ110の打ち込みに伴って第2部材302が潰れる量も減少する。その分、パンチ110側の板状部材である第1部材301がパンチ110の打ち込みに伴って潰れる量が増大し、第1部材301の径方向における外側への塑性流動が促進される。 As described above, in the first device 101, the top surface 123 of the die 120 is formed as a concave surface, and the distance between the tip surface 112 of the punch 110 and the top surface 123 of the die 120 is the center of the top surface 123. It is configured to become smaller toward the outside in the radial direction from the top. As a result, plastic flow outward in the radial direction of the second member 302, which is a plate member on the die 120 side, is suppressed in the process of punching the punch 110 shown in FIGS. 5(a) to 5(d). Therefore, the amount of crushing of the second member 302 as the punch 110 is driven is also reduced. Correspondingly, the first member 301, which is a plate-like member on the punch 110 side, is crushed by the punch 110, and the radially outward plastic flow of the first member 301 is promoted.

上記の結果、凹部側面における第1部材301の局所的な延伸が抑制されるため、第1部材301の厚みが低下したり第1部材301が破断したりする問題が低減される。また、インターロック量も大きくなるので、第1部材301と第2部材302との締結力も大きくなる。 As a result of the above, local stretching of the first member 301 on the side surface of the recess is suppressed, thereby reducing the problem of reduction in the thickness of the first member 301 and breakage of the first member 301 . Further, since the interlock amount is also increased, the fastening force between the first member 301 and the second member 302 is also increased.

〈効果〉
以上のように、第1装置によれば、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥を低減しつつ、複雑な構成及び/又は制御を必要とすること無く、単純な構成により、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結力を増大させることができる。
<effect>
As described above, according to the first apparatus, while reducing defects such as reduction in thickness or cracks or cuts of the plate member on the side surface of the concave portion, a simple structure and/or control is not required. With this configuration, the fastening force between the plate-like members can be increased only by plastic deformation of the plate-like members without using other members such as rivets.

〈第1装置が備えるダイスの頂面の具体例〉
上述したように、第1装置においては、ダイスの底面に形成された凸部の頂面が凹面として形成されており且つパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている限り、ダイスの頂面の具体的な形状は、特に限定されない。
<Specific example of the top surface of the die provided in the first device>
As described above, in the first device, the top surface of the protrusion formed on the bottom surface of the die is formed as a concave surface, and the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die is the center of the top surface. The specific shape of the top surface of the die is not particularly limited, as long as it is configured such that it becomes smaller toward the outside in the radial direction from the top.

例えば、図6の(a)に示すように、第1装置が備えるダイスの凸部122の頂面123は、凹状の曲面として形成されていてもよい。この場合、頂面123は、図6の(b)に示すように、特定の曲率半径r2を有する凹状の球面として形成されていてもよい。或いは、第1装置が備えるダイスの凸部122の頂面123は、図6の(c)に示すように、特定の円錐角θ2を有する凹状の円錐面として形成されていてもよい。尚、本明細書において「円錐角」とは、円錐面の頂点を通る軸を含む平面による当該円錐面の断面における2つの母線がなす角を意味する。 For example, as shown in (a) of FIG. 6, the top surface 123 of the convex portion 122 of the die provided in the first device may be formed as a concave curved surface. In this case, the top surface 123 may be formed as a concave spherical surface having a specific radius of curvature r2, as shown in FIG. 6(b). Alternatively, the top surface 123 of the convex portion 122 of the die provided in the first device may be formed as a concave conical surface having a specific cone angle θ2, as shown in FIG. 6(c). In this specification, the term "conical angle" means an angle formed by two generatrices in a cross section of a conical surface taken along a plane including an axis passing through the vertex of the conical surface.

《第2実施形態》
以下、本発明の第2実施形態に係る板状部材のメカニカルクリンチ装置(以降、「第2装置」と称呼される場合がある)の種々の実施形態について説明する。
<<Second embodiment>>
Various embodiments of the mechanical clinch device for plate-like members (hereinafter sometimes referred to as "second device") according to the second embodiment of the present invention will now be described.

上述した図1に例示したパンチ110の先端部111においては、曲率半径がr1である球面として先端面112が形成されている。しかしながら、上述したように、パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている限り、パンチの先端面の形状はこれに限定されず、例えば、球面以外の曲面であってもよく、或いは平面であってもよい。 At the tip portion 111 of the punch 110 illustrated in FIG. 1 described above, the tip surface 112 is formed as a spherical surface having a radius of curvature r1. However, as described above, as long as the distance between the tip end surface of the punch and the top surface of the die is configured to decrease radially outward from the center of the top surface, the shape of the tip end surface of the punch is not limited to this, and may be, for example, a curved surface other than a spherical surface, or may be a flat surface.

しかしながら、凹部側面における第1部材の薄肉化及び/又は破断を低減したりインターロック量を大きくしたりして第1部材と第2部材との締結力を増大させる観点からは、パンチの打ち込みに伴う第1部材の径方向における外側への塑性流動を促進して凹部側面における第1部材の局所的な延伸を低減することがより好ましい。 However, from the viewpoint of increasing the fastening force between the first member and the second member by reducing the thickness and/or breakage of the first member on the side surface of the recess or increasing the amount of interlock, it is difficult to drive the punch. It is more preferable to reduce the local stretching of the first member on the side surface of the recess by promoting plastic flow outward in the radial direction of the accompanying first member.

〈第2装置の構成〉
そこで、第2装置は、上述した第1装置であって、パンチの先端面が凸面として形成されている、板状部材のメカニカルクリンチ装置である。
<Configuration of the second device>
Therefore, the second device is a mechanical clinch device for a plate-like member, which is the first device described above and in which the tip end surface of the punch is formed as a convex surface.

上述したように、第1装置においては、ダイスの底面に形成された凸部の頂面が凹面として形成されており且つパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている。これにより、第2部材の径方向における外側への塑性流動が抑制され、パンチの打ち込みに伴って第2部材が潰れる量も減少する。その分、パンチの打ち込みに伴って第1部材が潰れる量が増大し、第1部材の径方向における外側への塑性流動が促進される。これに加えて、第2装置においては、パンチの先端面が凸面として形成されているので、パンチの打ち込みに伴う第1部材の径方向における外側への塑性流動が更に促進される。 As described above, in the first device, the top surface of the protrusion formed on the bottom surface of the die is formed as a concave surface, and the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die is the center of the top surface. It is configured to become smaller toward the outside in the radial direction from the top. As a result, the outward plastic flow in the radial direction of the second member is suppressed, and the amount of crushing of the second member due to the impact of the punch is also reduced. Correspondingly, the amount of crushing of the first member increases with the impact of the punch, and the plastic flow of the first member to the outside in the radial direction is promoted. In addition to this, in the second device, since the tip end surface of the punch is formed as a convex surface, the radially outward plastic flow of the first member accompanying the driving of the punch is further promoted.

〈効果〉
以上のように、第2装置によれば、パンチの打ち込みに伴う第1部材の径方向における外側への塑性流動が更に促進される。その結果、凹部側面における第1部材の局所的な延伸が更に低減され、凹部側面における第1部材の薄肉化及び/又は破断が更に低減され且つインターロック量が更に増大されるので、第1部材と第2部材との締結力を更に増大させることができる。
<effect>
As described above, according to the second device, the radially outward plastic flow of the first member accompanying the driving of the punch is further promoted. As a result, the local extension of the first member on the side surface of the recess is further reduced, the thinning and/or breakage of the first member on the side surface of the recess is further reduced, and the interlock amount is further increased. and the second member can be further increased in fastening force.

〈第2装置が備えるパンチの先端面の具体例〉
上述したように、第2装置においては、パンチの先端面が凸面として形成されている。図7は、第2装置が備えるパンチの先端面の形状の具体例を示す模式的な断面図であり、図1の(b)と同様に、パンチ110の先端部111の模式的な拡大図である。第2装置が備えるパンチ110の先端面112は、例えば、図7の(a)に示すように、凸状の曲面として形成されていてもよい。この場合、先端面112は、図7の(b)に示すように、特定の曲率半径r1を有する凸状の球面として形成されていてもよい。或いは、第2装置が備えるパンチ110の先端面112は、図7の(c)に示すように、特定の円錐角θ1を有する凹状の円錐面として形成されていてもよい。尚、本明細書において「円錐角」とは、円錐面の頂点を通る軸を含む平面による当該円錐面の断面における2つの母線がなす角を意味する。
<Specific example of tip surface of punch provided in second device>
As described above, in the second device, the tip surface of the punch is formed as a convex surface. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of the shape of the tip surface of the punch provided in the second device, and is a schematic enlarged view of the tip portion 111 of the punch 110, similar to FIG. 1(b). is. The tip surface 112 of the punch 110 provided in the second device may be formed as a convex curved surface, for example, as shown in FIG. 7(a). In this case, the tip surface 112 may be formed as a convex spherical surface having a specific radius of curvature r1, as shown in FIG. 7(b). Alternatively, the tip surface 112 of the punch 110 provided in the second device may be formed as a concave conical surface having a specific cone angle θ1, as shown in FIG. 7(c). In this specification, the term "conical angle" means an angle formed by two generatrices in a cross section of a conical surface taken along a plane including an axis passing through the vertex of the conical surface.

尚、図8の(a)に示すように、パンチ110の先端面112が凸状の球面として形成されており且つダイス120の頂面123が凹状の球面として形成されている場合、先端面112の曲率半径r1が頂面123の曲率半径r2よりも大きいように構成する必要がある。これにより、前述した「パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離は頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなる」という本発明装置の要件を満たすことができ、所期の効果を達成することができる。 Incidentally, as shown in FIG. 8A, when the tip surface 112 of the punch 110 is formed as a convex spherical surface and the top surface 123 of the die 120 is formed as a concave spherical surface, the tip surface 112 should be configured so that the curvature radius r1 of the top surface 123 is larger than the curvature radius r2 of the top surface 123. As a result, the above-mentioned requirement of the apparatus of the present invention that "the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die becomes smaller in the radial direction from the center of the top surface toward the outside" can be satisfied. effect can be achieved.

また、図8の(b)に示すように、パンチ110の先端面112が凸状の円錐面として形成されており且つダイス120の頂面123が凹状の円錐面として形成されている場合、先端面112の円錐角θ1が頂面123の円錐角θ2よりも大きいように構成する必要がある。これにより、前述した「パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離は頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなる」という本発明装置の要件を満たすことができ、所期の効果を達成することができる。 Further, as shown in FIG. 8B, when the tip surface 112 of the punch 110 is formed as a convex conical surface and the top surface 123 of the die 120 is formed as a concave conical surface, the tip The cone angle .theta.1 of surface 112 should be greater than the cone angle .theta.2 of top surface 123. FIG. As a result, the above-mentioned requirement of the apparatus of the present invention that "the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die becomes smaller in the radial direction from the center of the top surface toward the outside" can be satisfied. effect can be achieved.

ところで、上記のようにパンチの先端面を凸面として形成する場合、パンチの先端面を平面として形成する場合に比べて、先端面の加工が複雑になり、製造コストの増大に繋がる虞がある。従って、ダイスの底面に形成された凸部の頂面が凹面として形成されており且つパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されていることにより、十分な効果が達成される場合は、パンチの先端面が平面として形成されていてもよい。 By the way, when the tip end face of the punch is formed as a convex face as described above, the processing of the tip end face becomes complicated compared to the case where the tip end face of the punch is formed as a flat face, which may lead to an increase in manufacturing cost. Therefore, the top surface of the convex portion formed on the bottom surface of the die is formed as a concave surface, and the distance between the tip end surface of the punch and the top surface of the die becomes smaller toward the outside in the radial direction from the center of the top surface. If a sufficient effect is achieved by being configured so as to achieve a sufficient effect, the tip surface of the punch may be formed as a flat surface.

メカニカルクリンチ工法における凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥の低減及びインターロック量の増大における本発明の効果を確認する。具体的には、本発明に係るメカニカルクリンチ装置及び従来技術に係るメカニカルクリンチ装置を用いて、異なる材料によって構成される2枚の金属板を締結し、それぞれのインターロック部の断面を観察した。 The effects of the present invention in reducing defects such as cracks or cuts and reducing the thickness of the plate member on the side surface of the recess in the mechanical clinch method and increasing the amount of interlock are confirmed. Specifically, using the mechanical clinch device according to the present invention and the mechanical clinch device according to the prior art, two metal plates made of different materials were fastened together, and cross-sections of the respective interlock portions were observed.

〈メカニカルクリンチ装置の構成〉
本発明の実施例に係るメカニカルクリンチ装置(以降、「実施例装置」と称呼される場合がある)においては、図1乃至図5、図6の(b)、図7の(b)、及び図8の(a)に示したように、パンチの先端面が凸状の球面として形成されており且つダイスの頂面が凹状の球面として形成されている。実施例装置において、パンチの先端面の曲率半径r1は11mmであり、ダイスの頂面の曲率半径r2は9mmである。これにより、パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が、頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている。
<Configuration of mechanical clinch device>
1 to 5, FIG. 6(b), FIG. 7(b), and As shown in FIG. 8(a), the tip surface of the punch is formed as a convex spherical surface and the top surface of the die is formed as a concave spherical surface. In the apparatus of the embodiment, the radius of curvature r1 of the tip end surface of the punch is 11 mm, and the radius of curvature r2 of the top surface of the die is 9 mm. As a result, the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die becomes smaller as it goes radially outward from the center of the top surface.

一方、従来技術の比較例に係るメカニカルクリンチ装置(以降、「比較例装置」と称呼される場合がある)においては、図14乃至図16に示したように、パンチの先端面及びダイスの頂面が互いに平行な平面として形成されている。即ち、比較例装置においては、頂面上の何れの位置においても、パンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が一定である。 On the other hand, in a mechanical clinch device according to a comparative example of the prior art (hereinafter sometimes referred to as a “comparative device”), as shown in FIGS. The faces are formed as planes parallel to each other. That is, in the comparative example, the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die is constant at any position on the top surface.

〈第1部材及び第2部材〉
パンチ側に配置される板状部材である第1部材としては、1.0mmの厚み及び590MPaの引張強度を有する高張力鋼板を採用した。一方、ダイス側に配置される板状部材である第2部材としては、2.0mmの厚みを有するアルミニウム合金(A6061-T6)の板材を採用した。
<First member and second member>
A high-strength steel plate having a thickness of 1.0 mm and a tensile strength of 590 MPa was adopted as the first member, which is a plate-shaped member arranged on the punch side. On the other hand, as the second member, which is a plate-like member arranged on the die side, a plate material of aluminum alloy (A6061-T6) having a thickness of 2.0 mm was used.

上記のように、第1部材(高張力鋼板)に比べて第2部材(アルミニウム合金板)の方がより軟らかく且つより厚いため、第1部材に比べて第2部材の方がパンチの打ち込みに伴う塑性流動を生じ易い。従って、上記板状部材の組み合わせは、前述したような凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥がより顕著となる組み合わせに該当する。 As described above, the second member (aluminum alloy plate) is softer and thicker than the first member (high-tensile steel plate), so the second member is easier to punch than the first member. associated plastic flow is likely to occur. Therefore, the combination of the plate-like members described above corresponds to a combination in which defects such as reduction in the thickness of the plate-like members or cracks or cuts on the side surfaces of the concave portion as described above become more conspicuous.

〈メカニカルクリンチ工法による第1部材と第2部材との締結〉
上述した実施例装置及び比較例装置を用いて、上述した第1部材と第2部材とをメカニカルクリンチ工法によって締結した。実施例装置においては図5を参照しながら説明したように締結過程が進行し、比較例装置においては図18を参照しながら説明したように締結過程が進行したものと考えられる。
<Fastening of the first member and the second member by the mechanical clinch method>
Using the above-described embodiment device and comparative example device, the above-described first member and second member were fastened by a mechanical clinch construction method. It is considered that the fastening process proceeded in the embodiment device as described with reference to FIG. 5, and the fastening process proceeded in the comparative example device as described with reference to FIG.

〈第1部材と第2部材との締結部分の断面観察〉
上記のようにして形成された第1部材(高張力鋼板)と第2部材(アルミニウム合金板)との締結部分(パンチの打ち込みによって形成される凹部及びその周辺の部分)をパンチ及びダイスの共通の軸AXを含む平面に沿って切断し、断面の顕微鏡写真を撮影した。図9は実施例装置によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図であり、図10は比較例装置によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図である。
<Cross-sectional observation of the fastening portion between the first member and the second member>
The fastening portion (recessed portion formed by punching and its peripheral portion) between the first member (high-tensile steel plate) and the second member (aluminum alloy plate) formed as described above is commonly used for punches and dies. A micrograph of the cross section was taken by cutting along a plane containing the axis AX. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the fastening portion between the first member and the second member formed by the apparatus of the example, and FIG. It is a typical sectional view showing a fastening portion.

上述した第1部材と第2部材との組み合わせについては、実施例装置及び比較例装置の何れによる締結部位においても、凹部側面における第1部材の破断は認められず、インターロック部が形成された(太い破線によって囲まれた領域を参照)。しかしながら、図9と図10との比較から明らかであるように、凹部側面における第1部材の厚みT及びインターロック量Lについては、実施例装置による締結部位の方が、比較例装置の何れによる締結部位に比べて、より大きいことが確認された。 Regarding the combination of the first member and the second member described above, no breakage of the first member was observed on the side surface of the concave portion at the fastening portion by either the example device or the comparative example device, and the interlock portion was formed. (See area bounded by thick dashed line). However, as is clear from the comparison between FIG. 9 and FIG. 10, regarding the thickness T of the first member on the side surface of the recess and the amount of interlock L, the fastening portion according to the device of the example is better than that of the device of the comparative example. It was confirmed to be larger than the fastening portion.

これは、ダイスの底面に形成された凸部の頂面が凹面として形成されており且つパンチの先端面とダイスの頂面との間の距離が頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように実施例装置が構成されていることに起因するものと考えられる。更に、実施例装置においては、パンチの先端面が凸状の球面として形成されており且つダイスの頂面が凹状の球面として形成されている。これにより、パンチの打ち込みに伴う第1部材の径方向における外側への塑性流動が更に促進されるため、凹部側面における第1部材の局所的な延伸が更に低減され、凹部側面における第1部材の薄肉化が更に低減され且つインターロック量が更に増大されたものと考えられる。 This is because the top surface of the protrusion formed on the bottom surface of the die is formed as a concave surface, and the distance between the tip surface of the punch and the top surface of the die increases radially outward from the center of the top surface. This is considered to be due to the fact that the embodiment device is configured to be small. Furthermore, in the embodiment apparatus, the tip surface of the punch is formed as a convex spherical surface, and the top surface of the die is formed as a concave spherical surface. As a result, the plastic flow of the first member to the outside in the radial direction due to the impact of the punch is further promoted, so that the local extension of the first member on the side surface of the recess is further reduced. It is believed that the thinning was further reduced and the amount of interlock was further increased.

〈効果〉
以上のように、本発明に係る実施例装置によれば、従来技術に係る比較例装置に比べて、凹部側面における第1部材の薄肉化を低減し且つインターロック量を増大させることができるので、第1部材と第2部材との締結力を更に増大させることができる。即ち、本発明によれば、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥を低減しつつ、複雑な構成及び/又は制御を必要とすること無く、単純な構成により、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結力を増大させることができる。
<effect>
As described above, according to the embodiment device of the present invention, compared to the conventional comparative example device, the thinning of the first member on the side surface of the recess can be reduced and the interlock amount can be increased. , the fastening force between the first member and the second member can be further increased. That is, according to the present invention, the thickness of the plate-shaped member on the side surface of the recess is reduced, and defects such as cracks and cuts are reduced, and a rivet can be formed by a simple configuration without requiring a complicated configuration and/or control. It is possible to increase the fastening force between the plate-like members only by plastic deformation of the plate-like members without using other members such as.

〈概要〉
実施例2においては、実施例1と同様のメカニカルクリンチ装置(即ち、実施例装置及び比較例装置)を用いて、異なる材料によって構成される2枚の金属板を締結し、それぞれのインターロック部の断面を観察した。但し、実施例2においては、パンチ側に配置される板状部材である第1部材として、1.0mmの厚み及び1180MPaの引張強度を有する超高張力鋼板を採用した。一方、ダイス側に配置される板状部材である第2部材としては、実施例1と同様の2.0mmの厚みを有するアルミニウム合金(A6061-T6)の板材を採用した。
<Overview>
In Example 2, the same mechanical clinch device as in Example 1 (i.e., Example device and Comparative Example device) was used to fasten two metal plates made of different materials, and each interlock portion Observed the cross section of However, in Example 2, an ultra-high-tensile steel plate having a thickness of 1.0 mm and a tensile strength of 1180 MPa was used as the first member, which is a plate-shaped member arranged on the punch side. On the other hand, as the second member, which is a plate-like member arranged on the die side, a plate material of aluminum alloy (A6061-T6) having a thickness of 2.0 mm similar to that of Example 1 was adopted.

上記のように、実施例2においては、実施例1における第1部材(高張力鋼板)よりも硬い第1部材(超高張力鋼板)を採用した。従って、実施例1に比べて、パンチの打ち込みに伴う塑性流動の生じ易さにおける第1部材と第2部材との差がより大きい。従って、実施例2においては、実施例1に比べて、本発明と従来技術との差がより明確に発現されるものと期待される。 As described above, in Example 2, the first member (ultra-high-tensile steel plate) harder than the first member (high-tensile steel plate) in Example 1 was employed. Therefore, compared to Example 1, there is a greater difference between the first member and the second member in the likelihood of plastic flow occurring due to the impact of the punch. Therefore, in Example 2, compared with Example 1, it is expected that the difference between the present invention and the prior art will be expressed more clearly.

〈第1部材と第2部材との締結部分の断面観察〉
実施例1と同様の締結過程によって形成された第1部材(超高張力鋼板)と第2部材(アルミニウム合金板)との締結部分をパンチ及びダイスの共通の軸AXを含む平面に沿って切断し、断面の顕微鏡写真を撮影した。図11は実施例装置によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図であり、図12は比較例装置によって形成された第1部材と第2部材との締結部分を表す模式的な断面図である。
<Cross-sectional observation of the fastening portion between the first member and the second member>
The joint portion between the first member (ultra-high-tensile steel plate) and the second member (aluminum alloy plate) formed by the same joint process as in Example 1 is cut along a plane including the common axis AX of the punch and die. Then, micrographs of the cross section were taken. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the fastening portion between the first member and the second member formed by the apparatus of the example, and FIG. It is a typical sectional view showing a fastening portion.

図11に示すように、実施例装置による締結部位においては、超高張力鋼板を第1部材として採用した実施例1に比べて、凹部側面における第1部材の厚みT及びインターロック量Lがより小さい。しかしながら、実施例装置による締結部位においては、凹部側面における第1部材の破断を生ずること無くインターロック部が形成され(太い破線によって囲まれた領域を参照)、第1部材と第2部材とが良好に締結された。一方、比較例装置による締結部位においては、図12に示すように、凹部側面における第1部材の破断が生じてしまった。このような破断が生ずると、第1部材と第2部材との締結力が低下する。 As shown in FIG. 11, in the fastening portion by the example device, the thickness T and the interlock amount L of the first member on the side surface of the recess are greater than in Example 1 in which the ultra-high-strength steel plate is used as the first member. small. However, in the fastening portion according to the embodiment device, the interlock portion is formed without causing the breakage of the first member on the side surface of the recess (see the area surrounded by the thick dashed line), and the first member and the second member are connected. well concluded. On the other hand, as shown in FIG. 12, the first member fractured on the side surface of the concave portion at the fastening portion according to the comparative example device. When such breakage occurs, the fastening force between the first member and the second member is reduced.

〈効果〉
以上のように、パンチの打ち込みに伴う塑性流動の生じ易さにおける第1部材と第2部材との差がより大きい場合においても、本発明に係る実施例装置によれば、凹部側面における第1部材の薄肉化及び破断を低減し且つインターロック量を増大させることができるので、第1部材と第2部材との締結力を更に増大させることができる。即ち、本発明によれば、凹部側面における板状部材の厚みの低下又は割れ若しくは切れ等の欠陥を低減しつつ、複雑な構成及び/又は制御を必要とすること無く、単純な構成により、リベット等の他部材を使用せず、板状部材の塑性変形のみによって板状部材同士の締結力を増大させることができる。
<effect>
As described above, even when there is a large difference between the first member and the second member in the likelihood of plastic flow occurring due to the impact of the punch, according to the embodiment device of the present invention, the first Since thinning and breakage of the member can be reduced and the amount of interlock can be increased, the fastening force between the first member and the second member can be further increased. That is, according to the present invention, the thickness of the plate-shaped member on the side surface of the recess is reduced, and defects such as cracks and cuts are reduced, and a rivet can be formed by a simple configuration without requiring a complicated configuration and/or control. It is possible to increase the fastening force between the plate-like members only by plastic deformation of the plate-like members without using other members such as.

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び実施例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び実施例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。 Although several embodiments and examples having specific configurations have been described above for the purpose of illustrating the present invention, sometimes with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is not limited to these exemplary embodiments. It should not be construed as being limited to the embodiments and examples, and it goes without saying that modifications can be made as appropriate within the scope of the claims and the matters described in the specification.

101…メカニカルクリンチ装置(本発明)、110…パンチ(本発明)、111…先端部(本発明)、112…先端面(本発明)、113…パンチホルダ(本発明)、120…ダイス(本発明)、120a…中央部(本発明)、120b…周縁部(本発明)、121…キャビティ(本発明)、122…凸部(本発明)、123…頂面(本発明)、201…メカニカルクリンチ装置(従来技術)、210…パンチ(従来技術)、211…先端部(従来技術)、212…先端面(従来技術)、213…パンチホルダ(従来技術)、220…ダイス(従来技術)、220a…中央部(従来技術)、220b…周縁部(従来技術)、221…キャビティ(従来技術)、222…凸部(従来技術)、223…頂面(従来技術)、301…第1部材、302…第2部材、AX…軸、r1…曲率半径(先端面)、r2…曲率半径(頂面)、θ1…円錐角(先端面)、及びθ2…円錐角(頂面)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101... Mechanical clinch apparatus (this invention), 110... Punch (this invention), 111... Tip part (this invention), 112... Tip surface (this invention), 113... Punch holder (this invention), 120... Die (this invention) Invention), 120a Central portion (present invention), 120b Peripheral edge portion (present invention), 121 Cavity (present invention), 122 Convex portion (present invention), 123 Top surface (present invention), 201 Mechanical Clinch device (prior art) 210 Punch (prior art) 211 Tip (prior art) 212 Tip face (prior art) 213 Punch holder (prior art) 220 Die (prior art) 220a... Central part (prior art) 220b... Peripheral part (prior art) 221... Cavity (prior art) 222... Convex part (prior art) 223... Top surface (prior art) 301... First member 302: second member, AX: axis, r1: radius of curvature (tip surface), r2: radius of curvature (top surface), θ1: cone angle (tip surface), and θ2: cone angle (top surface).

Claims (12)

近接・離反自在に対向するパンチ及びダイスを備え、
前記パンチの先端部には、前記ダイスに対向する面である先端面が形成されており、
前記ダイスの先端部には、前記パンチ側に開口するキャビティが形成されており、
前記キャビティの内部には、前記キャビティの底面から前記パンチに向かって隆起する凸部が形成されており、
前記凸部の先端部には、前記先端面に対向する面である頂面が形成されており、
複数の板状部材が重なり合う部分である積層部に前記パンチを打ち込んで前記先端面と前記頂面との間に前記積層部を挟むことにより複数の前記板状部材を締結するように構成された、板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記頂面は凹面として形成されており、
前記先端面と前記頂面との間の距離は、前記頂面の中心から径方向において外側へ向かうほど小さくなるように構成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
Equipped with punches and dies that face each other so that they can approach and move away from each other,
A tip surface facing the die is formed at the tip of the punch,
A cavity opening toward the punch is formed at the tip of the die,
A convex portion protruding from the bottom surface of the cavity toward the punch is formed inside the cavity,
A top surface, which is a surface facing the tip surface, is formed at the tip portion of the convex portion,
The plurality of plate-shaped members are fastened together by punching the punch into the laminated portion where the plurality of plate-shaped members overlap and sandwiching the laminated portion between the tip surface and the top surface. , a mechanical clinch device for a plate-like member,
the top surface is formed as a concave surface,
The distance between the tip surface and the top surface is configured to decrease radially outward from the center of the top surface.
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項1に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記頂面は、凹状の曲面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 1,
The top surface is formed as a concave curved surface,
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項2に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記頂面は、凹状の球面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 2,
wherein the top surface is formed as a concave spherical surface;
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項1に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記頂面は、凹状の円錐面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 1,
the top surface is formed as a concave conical surface;
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、凸面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to any one of claims 1 to 4,
The tip surface is formed as a convex surface,
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項5に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、凸状の曲面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 5,
The tip surface is formed as a convex curved surface,
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項6に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、凸状の球面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 6,
The tip surface is formed as a convex spherical surface,
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項5に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、凸状の円錐面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 5,
The tip surface is formed as a convex conical surface,
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、平面として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to any one of claims 1 to 4,
The tip surface is formed as a plane,
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項3に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、凸状の球面として形成されており、
前記先端面の曲率半径r1は前記頂面の曲率半径r2よりも大きい、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 3,
The tip surface is formed as a convex spherical surface,
the radius of curvature r1 of the tip surface is greater than the radius of curvature r2 of the top surface;
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項4に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記先端面は、凸状の円錐面として形成されており、
前記先端面の円錐角θ1は前記頂面の円錐角θ2よりも大きい、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to claim 4,
The tip surface is formed as a convex conical surface,
the cone angle θ1 of the tip surface is greater than the cone angle θ2 of the top surface;
Mechanical clinch device for plate-like members.
請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載された板状部材のメカニカルクリンチ装置であって、
前記凸部は、凹状の頂面を有する截頭錐体として形成されている、
板状部材のメカニカルクリンチ装置。
A mechanical clinch device for a plate member according to any one of claims 1 to 11,
the protrusion is formed as a truncated cone having a concave top surface;
Mechanical clinch device for plate-like members.
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