冷間圧接方法及び冷間圧接装置
【課題】 金属板材の接合強度をダイスの押圧力に基づいて正確に管理する。
【解決手段】 ダイス５０と、ダイス５０に押圧方向への駆動力を付与する油圧シリンダ６０（駆動手段）との間に、ロードセル６５（荷重計測手段）を介在させる。ダイス５０を端子金具１０に侵入させると、端子金具１０のうちダイス５０と対応する接合領域では、ダイス５０からの押圧力に抗する反力が端子金具１０及びバスバー２０の接合領域１１ａ，２１ａ側からダイス５０側に作用し、この反力がロードセル６５で計測される。この接合領域１１ａ，２１ａからの反力は、接合領域１１ａ，２１ａにおける接合強度を示すものであるから、接合強度を正確に管理することができる。
【解決手段】 ダイス５０と、ダイス５０に押圧方向への駆動力を付与する油圧シリンダ６０（駆動手段）との間に、ロードセル６５（荷重計測手段）を介在させる。ダイス５０を端子金具１０に侵入させると、端子金具１０のうちダイス５０と対応する接合領域では、ダイス５０からの押圧力に抗する反力が端子金具１０及びバスバー２０の接合領域１１ａ，２１ａ側からダイス５０側に作用し、この反力がロードセル６５で計測される。この接合領域１１ａ，２１ａからの反力は、接合領域１１ａ，２１ａにおける接合強度を示すものであるから、接合強度を正確に管理することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧接方法及び冷間圧接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の金属板材を重ね合わせて一体化させことで金属接合体を製造する方法として、図５及び図６に示すように、重ね合わせた複数の金属板材１００，１０１を、その板面と交差する方向にダイス１０２で押圧することで、表面側に凹部１０３が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体１０４を製造することが行われている。この冷間圧接方法によれば、ダイス１０２が金属板材１００，１０１を押圧すると、金属板材１００，１０１が凹まされるように変形しつつ、金属板材１００，１０１の板面のうちダイス１０２で押圧される領域１００ａ，１０１ａ同士が密着して接合される。尚、金属同士を冷間圧接によって接合する手段については、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平２−２８０９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
接合済みの金属板材１００，１０１の接合強度は、接合領域１００ａ，１０１ａにおける密着強度によって決まる。この接合領域１００ａ，１０１ａの密着強度を変化させる要因としては、ダイス１０２の金属板材１００，１０１内への侵入速度、侵入量、ダイス１０２が最も侵入した状態を維持する保圧時間、金属板材１００，１０１に対するダイス１０２の押圧力があり、その中でも、特にダイス１０２の押圧力が大きく影響を与える。
【０００４】
ダイス１０２の押圧力を管理する手段としては、ダイス１０２とは反対側に位置する下側の治具１０５を重量計に載せ、その重量計の計測値に基づいて金属板材１００，１０１に対するダイス１０２の侵入量を調整、設定する方法が考えられる。しかしながら、この方法の場合、金属板材１００，１０１が変形を生じない剛体であれば、重量計の計測値をそのままダイス１０２の押圧力と見做すことができるのであるが、ダイス１０２の押圧によって金属板材１００，１０１を変形させる冷間圧接では、重量計の計測値が、ダイス１０２から接合領域１００ａ，１０１ａに実際に付与される押圧力よりも小さい値を示すことになる。したがって、治具１０５を重量計に載せて計測する方法では、接合領域１００ａ，１０１ａの接合強度を正確に管理することができない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、金属板材の接合強度をダイスの押圧力に基づいて正確に管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造する冷間圧接方法であって、前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理する構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造するところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置するところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えた治具にセットされた状態で前記ダイスにより押圧されることで接合するところに特徴を有する。
【０００８】
請求項５の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造するための冷間圧接装置であって、前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理する構成としたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を有する治具を備えているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載のものにおいて、前記ダイスにおける前記金属板材との対向面が、押圧方向と略直角な平坦な押圧面とされており、前記ダイスの外周面と前記押圧面とが弧状面を介して連なっているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のものにおいて、前記ダイスの表面が鏡面加工されているところに特徴を有する。
請求項９の発明は、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を有する治具を備えているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
＜請求項１及び請求項５の発明＞
金属板材のうちダイスと対応する接合領域では、ダイスからの押圧力に抗する反力が接合領域側からダイス側に作用し、この反力が荷重計測手段で計測される。この接合領域からの反力は、接合領域における密着強度、即ち接合強度を示すものであるから、接合強度を正確に管理することができる。
【００１３】
＜請求項２及び請求項６の発明＞
金属板材を治具にセットしてダイスで押圧したときに、金属板材は、ダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することが規制されるので、金属板材のうちダイスと対応する接合領域が拡がるように不安定な変形を生じることがない。したがって、接合領域の不安定な広がり変形に起因して接合強度にバラツキが生じる虞がなく、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００１４】
＜請求項３の発明＞
金属板材をダイスで押圧して凹ませるように変形させると、金属板材のうちダイスで押圧される領域は中心から外周側へ変位しつつ伸展変形する。ここで、ダイスが硬度の低い金属板材を直接押圧した場合には、ダイスの侵入に伴なう伸展量の多くの部分を変形し易い金属板材が受け持つこととなり、金属板材同士の接触界面において過大な滑りが生じ、その結果、接合強度にバラツキが生じることが懸念される。
これに対し、本発明では、硬度が高い方の金属板材をダイスで押圧するようにしたので、硬度の高い金属板材が凹まされるように変形すると、それに伴って、硬度の小さい金属板材も追従して凹まされるように変形する。したがって、硬度の高い金属板材の伸展量と硬度の低い金属板材の伸展量がほぼ同じ量となり、両金属板材の接触面において過大な滑りが発生しないため、金属板材間の不安定な滑りに起因して接合強度にバラツキが生じる虞がなく、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００１５】
＜請求項４及び請求項９の発明＞
金属板材を治具にセットしてダイスで押圧したときに、金属板材は、凹部の周囲においてダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することがないので、形状が安定する。
＜請求項７の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、押圧面の中心から外周側へ流れるとともにダイスの外周面に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、ダイスの押圧面と外周面は弧状面を介して連なっているので、金属板材の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００１６】
＜請求項８の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、ダイスの表面に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、ダイスの表面が鏡面加工されているので、ダイスと金属板材との間の摩擦抵抗が低減され、金属板材の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の金属接合体Ａは、冷間圧接により端子金具１０（本発明の構成要件である金属板材）とバスバー２０（本発明の構成要件である金属板材）とを冷間圧接装置によって接合して製造される。端子金具１０は、所定形状に打ち抜いた銅合金製の板材を曲げ加工したものであり、前端側に箱部１２を有し、後端側は略方形の平板状をなす接合部１１となっている。一方のバスバー２０は、所定形状に打ち抜いた銅製の板材を曲げ加工したものであり、端子金具１０の接合部１１と同じ幅の平板状をなす接合部２１を有する。
【００１８】
端子金具１０の硬度はＨＶ１１５であり、バスバー２０の硬度はＨＶ８５である。つまり、端子金具１０の方がバスバー２０よりも硬度が高く、端子金具１０１０の方が変形し難い。かかる端子金具１０とバスバー２０は、その接合部１１，２１同士を上下に重ね合わせた状態で電気的導通可能に接合される。ここで、硬度の高い端子金具１０の接合部１１がバスバー２０の接合部２１の上面（表面）側に重ねられるが、これは、接合手段であるダイス５０が上から下向きに接合部１１，２１を押圧することを考慮した配置である。
【００１９】
次に、冷間圧接装置について説明する。
上部治具３０は、合金工具鋼製（ＳＫＤ１１）であり、全体として厚い板状をなし、下面には端子金具１０を収容するためのキャビティ３１が形成されている。キャビティ３１内には、端子金具１０の接合部１１が水平方向（ダイス５０の押圧方向と略直交する方向）へのガタ付き（変位）なく位置決めして収容される。キャビティ３１の内側面は、端子金具１０がそのダイス押圧方向に視た投影形状、即ち接合部１１の上面（表面）の形状を拡大させるように変形することを規制するための規制部３２として機能する。また、キャビティ３１の天井面は、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部３４として機能する。
【００２０】
また、上部治具３０には、その上面からキャビティ３１の天井面（内面）に至る上下方向（接合部１１，２１の板面と直角方向）の円形をなすガイド孔３３が形成されている。ガイド孔３３の内周面は、下方（端子金具１０及びバスバー２０に対してダイス５０が押圧する方向と同方向）に向かって次第に縮径するテーパ状をなしている。さらに、上部治具３０は、その周縁部（四隅）において軸線を上下方向に向けたボルト（図示せず）により下部治具４０に固定されているのであるが、後述するように両治具３０，４０の内部の圧力が上昇したときには、ボルト締め箇所から遠いガイド孔３３を略中心として上方へ湾曲するように弾性変形し得るようになっている。また、上部治具３０のキャビティ３１の天井面には、端子金具１０の接合部１１の上面との摩擦抵抗を低減するための手段として、鏡面加工がなされている。
【００２１】
一方の下部治具４０は、合金工具鋼製（ＳＫＤ１１）であり、全体として肉厚の板状をなす。下部治具４０の上面には、バスバー２０の接合部２１を収容するためのキャビティ４１が形成されている。キャビティ４１に接合部２１を収容した状態では、接合部２１が水平方向へのガタ付き（変位）なく位置決めされる。このキャビティ４１の内側面は、バスバー２０がそのダイス押圧方向に視た投影形状、即ち接合部２１の上面（表面）側から視た投影形状を拡大させるように変形することを規制するための規制部４２として機能する。また、キャビティ４１の底面は、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部４３として機能する。さらに、下部治具４０のキャビティ４１の内面には、バスバー２０の接合部２１の下面との摩擦抵抗を低減するための手段として、鏡面加工がなされている。
【００２２】
ダイス５０は、合金工具鋼（ＳＫＤ１１）製であり、硬度はＨＶ７００〜７５０である。ダイス５０は、軸線を上下方向に向けた円柱形をなし、その外周面５１は、端子金具１０に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしている。かかるダイス５０は上部治具３０の上方からガイド孔３３内に差し込まれ、端子金具１０とバスバー２０が正しく接合された状態（圧接が完了した状態）では、ダイス５０のテーパ状をなす部分がガイド孔３３に対して前後左右方向へのガタ付きなく嵌合されるようになっている。
【００２３】
ダイス５０の下面は、ダイス５０と同心の円形をなす押圧面５２となっている。この押圧面５２は、ダイス５０により接合部１１，２１を押圧する方向と直角な平坦面である。この押圧面５２とダイス５０のテーパ状の外周面５１とは、弧状面５３を介して連なっている。また、ダイス５０の表面のうち少なくとも端子金具１０と接触する領域（外周面５１、押圧面５２及び弧状面５３）には、端子金具１０の接合部１１の上面との摩擦抵抗を低減するための手段として、鏡面加工がなされている。
【００２４】
上記ダイス５０は、油圧シリンダ６０（本発明の構成要件である駆動手段）に取り付けられている。油圧シリンダ６０は、シリンダ本体６１と、シリンダ本体６１の内部で上下動するピストン６２と、ピストン６２に固着されてシリンダ本体６１の下方へ突出するロッド６３とを有する。ロッド６３の下端部には、上下方向の圧縮荷重を測定するロードセル６５（本発明の構成要件である荷重計測手段）が取り付けられている。そして、このロードセル６５の下面には、ダイス５０がロッド６３と同軸状に固定されている。油圧シリンダ６０は、作動油の供給と排出によってロッド６３を上下させることで、ダイス５０とロードセル６５とダイス５０を昇降させる。このロードセル６５により、ダイス５０が端子金具１０を押圧したときの端子金具１０からの上向きの反力を検出する。
【００２５】
次に、油圧シリンダ６０に作動油を供給するための油圧回路について説明する。作動油が貯留されるタンク７０には、高速と低速の２段に切り換え可能なサクションポンプ７１が接続されている。高速側圧送路７２と低速側圧送路７３は、夫々、逆止弁７４を有し、下流端で合流し、合流圧送路７５は、方向切換弁７６と流量制御弁７７を介してシリンダ本体６１におけるピストン６２よりも上側の圧力室６１ａに接続されている。また、シリンダ本体６１におけるピストン６２よりも下側の圧力室６１ｂに接続された圧送路７８は、方向切換弁７６を介してリリーフタンク７９に接続されている。尚、高速側圧送路７２と低速側圧送路７３には、流量制御弁８０，８１を介してリリーフタンク８２が接続され、低速側圧送路７３には、別の流量制御弁８３が接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
端子金具１０とバスバー２０を接合して金属接合体Ａを製造する際には、スクレーパ（キサゲ）、ワイヤブラシ、バフ等を用いることにより、接合部１１，２１における接合領域１１ａ，２１ａ（ダイス５０との対応領域）を研磨する。この研磨処理を行うことで、接合部１１，２１の表面の酸化被膜が除去され、接合強度が高まるとともに、密着度が高まって電気的抵抗が低減される。
表面研磨処理の後、下部治具４０のキャビティ４１にバスバー２０の接合部２１をセットするとともに、その接合部２１の上面に端子金具１０の接合部１１を重ね、その上から上部治具３０を被せて、上下両治具３０，４０を合体させ、上部治具３０の下面と下部治具４０の上面とを面接触状態で当接させる。この状態では、双方の接合部１１，２１が上下に面接触状態で重なり合うとともに、上下両治具の間で挟み付けられることで上下のガタ付きなく保持されるとともに、上下方向へ反るような変形が規制される。
【００２７】
この状態からダイス５０をガイド孔３３内に進入（下降）させると、進入の初期にダイス５０の下端の押圧面５２が端子金具１０の接合部１１の上面（表面）を上から押圧し、この押圧作用によって端子金具１０の接合部１１の上面が凹まされるように変形させられるとともに、この接合部１１の変形部分に押圧されたバスバー２０の接合部２１も、追従して変形する。このとき、硬度の低いバスバー２０の接合部２１の変形量は、端子金具１０の接合部１１の変形量よりも大きい。
【００２８】
そして、ダイス５０が接合完了位置まで下降すると、端子金具１０の接合部１１の上面には、円形の凹部Ｂが形成される。このように、双方の接合部１１，２１がダイス５０によって変形させられると、端子金具１０の接合部１１の下面とバスバー２０の接合部２１の上面とが、そのダイス５０の押圧面５２と対応する略円形の接合領域１１ａ，２１ａにおいて互いに強固に接合（圧接）し、もって、端子金具１０とバスバー２０が一体化されて金属接合体Ａが製造される。
【００２９】
尚、上記のようにダイス５０が端子金具１０の接合部１１に潜り込む過程では、ダイス５０の潜り込み量（キャビティ３１，４１への侵入量）を含む接合部１１，２１の体積が増加するため、接合部１１の内部圧力上昇によって上部治具３０が上方へ膨らむように弾性変形する。これと同時に、ダイス５０で押圧された接合部１１，２１が、押圧面５２の中心から外周側へ向かって放射状に流れるように変位しつつ伸展変形するが、このとき上部治具３０と下部治具４０の規制部３２，４２によって接合部１１，２１は前後左右方向への拡がりを規制されているので、押圧面５２の中心から放射状に流れた変形部分は、ダイス５０の外周に沿って上方へ変位することになる。この上方への変位により、接合部１１，２１のうちダイス５０の押圧面５２と対応する接合領域１１ａ，２１ａを除いた部分が、上部治具３０に追従するように上方へ変位する。そして、この上方へ変位した部分と下部治具４０のキャビティ４１の下面との間にはごく僅かな隙間（図示せず）が生じる。以上により、バスバー２０の接合部２１の下面には、ダイス５０の押圧面５２と対応する略円形領域を下方（ダイス５０の押圧方向と同方向）へ膨らむような変形部２１ｂが生じることになる。
【００３０】
さて、接合済みの端子金具１０とバスバー２０の接合強度は、端子金具１０とバスバー２０の接合領域１１ａ，２１ａにおける密着強度によって決まる。この接合領域１１ａ，２１ａの密着強度を変化させる要因としては、ダイス５０の端子金具１０及びバスバー２０内への侵入速度、ダイス５０の侵入量、ダイス５０が最も侵入した状態を維持する保圧時間、端子金具１０とバスバー２０に付与するダイス５０の押圧力があり、その中でも、特にダイス５０の押圧力が圧接強度に大きく影響を与える。
【００３１】
そこで、本実施形態では、ダイス５０の押圧力を管理する手段として、ダイス５０と、ダイス５０に押圧方向への駆動力を付与する油圧シリンダ６０のロッド６３との間に、荷重計測手段としてロードセル６５を介在させ、このロードセル６５の計測値に基づいてダイス５０の端子金具１０及びバスバー２０への侵入量を管理するようにしている。これにより、端子金具１０とバスバー２０のうちダイス５０の押圧面５２と対応する接合領域１１ａ，２１ａでは、ダイス５０からの押圧力に抗する反力が接合領域１１ａ，２１ａ側からダイス５０側に作用し、この反力がロードセル６５によって計測される。図２のグラフに示すように、ダイス５０の侵入量が増大するのに伴ない、端子金具１０側からの圧入反力（圧接力）も増大し、この圧入反力の値がロードセル６５によって計測される。本実施形態では、例えば圧入反力が２１．６ｋＮに達したところで、ダイス５０のそれ以上の侵入動作を停止する。このときのダイス５０の侵入量は例えば３．２ｍｍとなる。その後、例えば６秒程度の保圧時間を設け、この保圧時間のあいだ、ダイス５０の侵入量（例えば、３．２ｍｍ）と圧入反力（２１．６ｋＮ）を維持する。
【００３２】
ダイス５０から端子金具１０及びバスバー２０に付与された押圧力に対する接合領域１１ａ，２１ａからの圧入反力は、接合領域１１ａ，２１ａにおける密着強度、即ち接合強度を示すものであるが、本実施形態では、この接合領域１１ａ，２１ａからの圧入反力をロードセル６５によって正確に計測し、その計測値に基づいてダイス５０の侵入深さを調整するようにしているので、端子金具１０とバスバー２０の接合強度を正確に管理することができる。
【００３３】
また、端子金具１０とバスバー２０がダイス押圧方向に視た投影形状（接合部１１，２１の上面の形状）を拡大させるように変形することを規制する規制部３２，４２と、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部３４，４３とを備えた治具３０，４０を用い、治具３０，４０にセットした端子金具１０とバスバー２０をダイス５０で押圧することにより、端子金具１０とバスバー２０の内部圧力を上昇させることによって、両者１０，２０を接合するようになっている。このような規制部３２，３４，４２，４３を設けたことにより、ダイス５０で押圧したときに、端子金具１０とバスバー２０の接合部１１，２１は、ダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形すること、及び凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することが規制されているので、圧接済みの金属接合体Ａの形状や大きさに不安定な変形が生じることがない。したがって、接合領域１１ａ，２１ａの不安定な広がり変形に起因して接合強度にバラツキが生じる虞がなく、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３４】
また、端子金具１０やバスバー２０をダイス５０で押圧して凹ませるように変形させると、端子金具１０やバスバー２０のうちダイス５０で押圧される領域は中心から外周側へ変位しつつ伸展変形する。ここで、ダイス５０が硬度の低いバスバー２０を直接押圧した場合には、ダイス５０の侵入に伴なう伸展量の多くの部分を変形し易いバスバー２０が受け持つこととなり、端子金具１０とバスバー２０の接触界面において過大な滑りが生じ、その結果、接合強度にバラツキが生じることが懸念される。
これに対し、本実施形態では、硬度が高い端子金具１０をダイス５０で押圧するようにしたので、硬度の高い端子金具１０が凹まされるように変形すると、それに伴って、硬度の小さいバスバー２０も追従して凹まされるように変形する。したがって、端子金具１０の伸展量とバスバー２０の伸展量がほぼ同じ量となり、端子金具１０とバスバー２０との接触面において過大な滑りが発生しないため、端子金具１０とバスバー２０の接合強度が低下することはなく、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３５】
また、ダイス５０は端子金具１０の接合部１１の上面（表面）に対して潜り込むのであるが、ダイス５０の外周面５１は、接合部１１に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしているので、ダイス５０の接合部１１への潜り込みが円滑に行われる。
【００３６】
また、端子金具１０の接合部１１のうちダイス５０の押圧面５２で押圧される領域は、押圧面５２の中心から外周側へ流れるとともにダイス５０の外周面５１に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、ダイス５０の押圧面５２と外周面５１は弧状面５３を介して連なっているので、接合部１１の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３７】
また、端子金具１０の接合部１１のうちダイス５０の押圧面５２で押圧される領域は、ダイス５０の表面（押圧面５２及びテーパ状の外周面５１）に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、ダイス５０の表面が鏡面加工されているので、ダイス５０と接合部１１との間の摩擦抵抗が低減され、接合部１１の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３８】
また、バスバー２０の接合部２１のうちダイス５０の押圧面５２で押圧される領域は、下部治具４０のキャビティ４１の内面に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、下部治具４０における接合部２１との接触面が鏡面加工されているので、下部治具４０と接合部２１との間の摩擦抵抗が低減され、接合部２１の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では２枚の金属板材を重ねた場合について説明したが、本発明によれば、３枚以上の金属板材を重ね合わせることもできる。
（２）上記実施形態では硬度が異なる２枚の金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材をダイスで押圧される表面側に配置したが、本発明によれば、硬度が低い方の金属板材をダイスで押圧される表面側に配置してもよい。
（３）上記実施形態ではダイスの断面形状を円形としたが、本発明によれば、ダイスの断面形状を非円形（例えば、楕円形、長円形、方形、多角形等）としてもよい。
（４）上記実施形態では金属板材の硬度が異なる場合について説明したが、本発明によれば、硬度が同一の金属板材を重ねて金属接合体を構成してもよい。この場合、金属板材同士は同一の材質でも、互いに異なる材質でもよい。
（５）上記実施形態では端子金具とバスバーとを接合する場合を説明したが、本発明は、金属板材が端子金具やバスバー以外の場合にも適用できる。
（６）上記実施形態の具体的な寸法、角度及び硬度については、いずれも一例を示したものであり、本発明によれば、寸法、角度及び硬度を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態１の全体構成図
【図２】圧接力とダイス侵入量との関係を経時的にあらわしたグラフ
【図３】端子金具とバスバーの圧接前の状態の断面図
【図４】端子金具とバスバーの圧接済みの状態の断面図
【図５】従来例における金属板材の圧接前の状態の断面図
【図６】従来例における金属板材の圧接済みの状態の断面図
【符号の説明】
【００４１】
Ａ…金属接合体
Ｂ…凹部
１０…端子金具（金属板材）
２０…バスバー（金属板材）
３０…上部治具
３２…規制部
４０…下部治具
４２…規制部
５０…ダイス
５２…押圧面
５３…弧状面
６０…油圧シリンダ（駆動手段）
６５…ロードセル（荷重計測手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧接方法及び冷間圧接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の金属板材を重ね合わせて一体化させことで金属接合体を製造する方法として、図５及び図６に示すように、重ね合わせた複数の金属板材１００，１０１を、その板面と交差する方向にダイス１０２で押圧することで、表面側に凹部１０３が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体１０４を製造することが行われている。この冷間圧接方法によれば、ダイス１０２が金属板材１００，１０１を押圧すると、金属板材１００，１０１が凹まされるように変形しつつ、金属板材１００，１０１の板面のうちダイス１０２で押圧される領域１００ａ，１０１ａ同士が密着して接合される。尚、金属同士を冷間圧接によって接合する手段については、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平２−２８０９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
接合済みの金属板材１００，１０１の接合強度は、接合領域１００ａ，１０１ａにおける密着強度によって決まる。この接合領域１００ａ，１０１ａの密着強度を変化させる要因としては、ダイス１０２の金属板材１００，１０１内への侵入速度、侵入量、ダイス１０２が最も侵入した状態を維持する保圧時間、金属板材１００，１０１に対するダイス１０２の押圧力があり、その中でも、特にダイス１０２の押圧力が大きく影響を与える。
【０００４】
ダイス１０２の押圧力を管理する手段としては、ダイス１０２とは反対側に位置する下側の治具１０５を重量計に載せ、その重量計の計測値に基づいて金属板材１００，１０１に対するダイス１０２の侵入量を調整、設定する方法が考えられる。しかしながら、この方法の場合、金属板材１００，１０１が変形を生じない剛体であれば、重量計の計測値をそのままダイス１０２の押圧力と見做すことができるのであるが、ダイス１０２の押圧によって金属板材１００，１０１を変形させる冷間圧接では、重量計の計測値が、ダイス１０２から接合領域１００ａ，１０１ａに実際に付与される押圧力よりも小さい値を示すことになる。したがって、治具１０５を重量計に載せて計測する方法では、接合領域１００ａ，１０１ａの接合強度を正確に管理することができない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、金属板材の接合強度をダイスの押圧力に基づいて正確に管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造する冷間圧接方法であって、前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理する構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造するところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置するところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えた治具にセットされた状態で前記ダイスにより押圧されることで接合するところに特徴を有する。
【０００８】
請求項５の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造するための冷間圧接装置であって、前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理する構成としたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を有する治具を備えているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載のものにおいて、前記ダイスにおける前記金属板材との対向面が、押圧方向と略直角な平坦な押圧面とされており、前記ダイスの外周面と前記押圧面とが弧状面を介して連なっているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のものにおいて、前記ダイスの表面が鏡面加工されているところに特徴を有する。
請求項９の発明は、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を有する治具を備えているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
＜請求項１及び請求項５の発明＞
金属板材のうちダイスと対応する接合領域では、ダイスからの押圧力に抗する反力が接合領域側からダイス側に作用し、この反力が荷重計測手段で計測される。この接合領域からの反力は、接合領域における密着強度、即ち接合強度を示すものであるから、接合強度を正確に管理することができる。
【００１３】
＜請求項２及び請求項６の発明＞
金属板材を治具にセットしてダイスで押圧したときに、金属板材は、ダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することが規制されるので、金属板材のうちダイスと対応する接合領域が拡がるように不安定な変形を生じることがない。したがって、接合領域の不安定な広がり変形に起因して接合強度にバラツキが生じる虞がなく、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００１４】
＜請求項３の発明＞
金属板材をダイスで押圧して凹ませるように変形させると、金属板材のうちダイスで押圧される領域は中心から外周側へ変位しつつ伸展変形する。ここで、ダイスが硬度の低い金属板材を直接押圧した場合には、ダイスの侵入に伴なう伸展量の多くの部分を変形し易い金属板材が受け持つこととなり、金属板材同士の接触界面において過大な滑りが生じ、その結果、接合強度にバラツキが生じることが懸念される。
これに対し、本発明では、硬度が高い方の金属板材をダイスで押圧するようにしたので、硬度の高い金属板材が凹まされるように変形すると、それに伴って、硬度の小さい金属板材も追従して凹まされるように変形する。したがって、硬度の高い金属板材の伸展量と硬度の低い金属板材の伸展量がほぼ同じ量となり、両金属板材の接触面において過大な滑りが発生しないため、金属板材間の不安定な滑りに起因して接合強度にバラツキが生じる虞がなく、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００１５】
＜請求項４及び請求項９の発明＞
金属板材を治具にセットしてダイスで押圧したときに、金属板材は、凹部の周囲においてダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することがないので、形状が安定する。
＜請求項７の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、押圧面の中心から外周側へ流れるとともにダイスの外周面に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、ダイスの押圧面と外周面は弧状面を介して連なっているので、金属板材の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００１６】
＜請求項８の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、ダイスの表面に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、ダイスの表面が鏡面加工されているので、ダイスと金属板材との間の摩擦抵抗が低減され、金属板材の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、荷重計測手段の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の金属接合体Ａは、冷間圧接により端子金具１０（本発明の構成要件である金属板材）とバスバー２０（本発明の構成要件である金属板材）とを冷間圧接装置によって接合して製造される。端子金具１０は、所定形状に打ち抜いた銅合金製の板材を曲げ加工したものであり、前端側に箱部１２を有し、後端側は略方形の平板状をなす接合部１１となっている。一方のバスバー２０は、所定形状に打ち抜いた銅製の板材を曲げ加工したものであり、端子金具１０の接合部１１と同じ幅の平板状をなす接合部２１を有する。
【００１８】
端子金具１０の硬度はＨＶ１１５であり、バスバー２０の硬度はＨＶ８５である。つまり、端子金具１０の方がバスバー２０よりも硬度が高く、端子金具１０１０の方が変形し難い。かかる端子金具１０とバスバー２０は、その接合部１１，２１同士を上下に重ね合わせた状態で電気的導通可能に接合される。ここで、硬度の高い端子金具１０の接合部１１がバスバー２０の接合部２１の上面（表面）側に重ねられるが、これは、接合手段であるダイス５０が上から下向きに接合部１１，２１を押圧することを考慮した配置である。
【００１９】
次に、冷間圧接装置について説明する。
上部治具３０は、合金工具鋼製（ＳＫＤ１１）であり、全体として厚い板状をなし、下面には端子金具１０を収容するためのキャビティ３１が形成されている。キャビティ３１内には、端子金具１０の接合部１１が水平方向（ダイス５０の押圧方向と略直交する方向）へのガタ付き（変位）なく位置決めして収容される。キャビティ３１の内側面は、端子金具１０がそのダイス押圧方向に視た投影形状、即ち接合部１１の上面（表面）の形状を拡大させるように変形することを規制するための規制部３２として機能する。また、キャビティ３１の天井面は、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部３４として機能する。
【００２０】
また、上部治具３０には、その上面からキャビティ３１の天井面（内面）に至る上下方向（接合部１１，２１の板面と直角方向）の円形をなすガイド孔３３が形成されている。ガイド孔３３の内周面は、下方（端子金具１０及びバスバー２０に対してダイス５０が押圧する方向と同方向）に向かって次第に縮径するテーパ状をなしている。さらに、上部治具３０は、その周縁部（四隅）において軸線を上下方向に向けたボルト（図示せず）により下部治具４０に固定されているのであるが、後述するように両治具３０，４０の内部の圧力が上昇したときには、ボルト締め箇所から遠いガイド孔３３を略中心として上方へ湾曲するように弾性変形し得るようになっている。また、上部治具３０のキャビティ３１の天井面には、端子金具１０の接合部１１の上面との摩擦抵抗を低減するための手段として、鏡面加工がなされている。
【００２１】
一方の下部治具４０は、合金工具鋼製（ＳＫＤ１１）であり、全体として肉厚の板状をなす。下部治具４０の上面には、バスバー２０の接合部２１を収容するためのキャビティ４１が形成されている。キャビティ４１に接合部２１を収容した状態では、接合部２１が水平方向へのガタ付き（変位）なく位置決めされる。このキャビティ４１の内側面は、バスバー２０がそのダイス押圧方向に視た投影形状、即ち接合部２１の上面（表面）側から視た投影形状を拡大させるように変形することを規制するための規制部４２として機能する。また、キャビティ４１の底面は、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部４３として機能する。さらに、下部治具４０のキャビティ４１の内面には、バスバー２０の接合部２１の下面との摩擦抵抗を低減するための手段として、鏡面加工がなされている。
【００２２】
ダイス５０は、合金工具鋼（ＳＫＤ１１）製であり、硬度はＨＶ７００〜７５０である。ダイス５０は、軸線を上下方向に向けた円柱形をなし、その外周面５１は、端子金具１０に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしている。かかるダイス５０は上部治具３０の上方からガイド孔３３内に差し込まれ、端子金具１０とバスバー２０が正しく接合された状態（圧接が完了した状態）では、ダイス５０のテーパ状をなす部分がガイド孔３３に対して前後左右方向へのガタ付きなく嵌合されるようになっている。
【００２３】
ダイス５０の下面は、ダイス５０と同心の円形をなす押圧面５２となっている。この押圧面５２は、ダイス５０により接合部１１，２１を押圧する方向と直角な平坦面である。この押圧面５２とダイス５０のテーパ状の外周面５１とは、弧状面５３を介して連なっている。また、ダイス５０の表面のうち少なくとも端子金具１０と接触する領域（外周面５１、押圧面５２及び弧状面５３）には、端子金具１０の接合部１１の上面との摩擦抵抗を低減するための手段として、鏡面加工がなされている。
【００２４】
上記ダイス５０は、油圧シリンダ６０（本発明の構成要件である駆動手段）に取り付けられている。油圧シリンダ６０は、シリンダ本体６１と、シリンダ本体６１の内部で上下動するピストン６２と、ピストン６２に固着されてシリンダ本体６１の下方へ突出するロッド６３とを有する。ロッド６３の下端部には、上下方向の圧縮荷重を測定するロードセル６５（本発明の構成要件である荷重計測手段）が取り付けられている。そして、このロードセル６５の下面には、ダイス５０がロッド６３と同軸状に固定されている。油圧シリンダ６０は、作動油の供給と排出によってロッド６３を上下させることで、ダイス５０とロードセル６５とダイス５０を昇降させる。このロードセル６５により、ダイス５０が端子金具１０を押圧したときの端子金具１０からの上向きの反力を検出する。
【００２５】
次に、油圧シリンダ６０に作動油を供給するための油圧回路について説明する。作動油が貯留されるタンク７０には、高速と低速の２段に切り換え可能なサクションポンプ７１が接続されている。高速側圧送路７２と低速側圧送路７３は、夫々、逆止弁７４を有し、下流端で合流し、合流圧送路７５は、方向切換弁７６と流量制御弁７７を介してシリンダ本体６１におけるピストン６２よりも上側の圧力室６１ａに接続されている。また、シリンダ本体６１におけるピストン６２よりも下側の圧力室６１ｂに接続された圧送路７８は、方向切換弁７６を介してリリーフタンク７９に接続されている。尚、高速側圧送路７２と低速側圧送路７３には、流量制御弁８０，８１を介してリリーフタンク８２が接続され、低速側圧送路７３には、別の流量制御弁８３が接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
端子金具１０とバスバー２０を接合して金属接合体Ａを製造する際には、スクレーパ（キサゲ）、ワイヤブラシ、バフ等を用いることにより、接合部１１，２１における接合領域１１ａ，２１ａ（ダイス５０との対応領域）を研磨する。この研磨処理を行うことで、接合部１１，２１の表面の酸化被膜が除去され、接合強度が高まるとともに、密着度が高まって電気的抵抗が低減される。
表面研磨処理の後、下部治具４０のキャビティ４１にバスバー２０の接合部２１をセットするとともに、その接合部２１の上面に端子金具１０の接合部１１を重ね、その上から上部治具３０を被せて、上下両治具３０，４０を合体させ、上部治具３０の下面と下部治具４０の上面とを面接触状態で当接させる。この状態では、双方の接合部１１，２１が上下に面接触状態で重なり合うとともに、上下両治具の間で挟み付けられることで上下のガタ付きなく保持されるとともに、上下方向へ反るような変形が規制される。
【００２７】
この状態からダイス５０をガイド孔３３内に進入（下降）させると、進入の初期にダイス５０の下端の押圧面５２が端子金具１０の接合部１１の上面（表面）を上から押圧し、この押圧作用によって端子金具１０の接合部１１の上面が凹まされるように変形させられるとともに、この接合部１１の変形部分に押圧されたバスバー２０の接合部２１も、追従して変形する。このとき、硬度の低いバスバー２０の接合部２１の変形量は、端子金具１０の接合部１１の変形量よりも大きい。
【００２８】
そして、ダイス５０が接合完了位置まで下降すると、端子金具１０の接合部１１の上面には、円形の凹部Ｂが形成される。このように、双方の接合部１１，２１がダイス５０によって変形させられると、端子金具１０の接合部１１の下面とバスバー２０の接合部２１の上面とが、そのダイス５０の押圧面５２と対応する略円形の接合領域１１ａ，２１ａにおいて互いに強固に接合（圧接）し、もって、端子金具１０とバスバー２０が一体化されて金属接合体Ａが製造される。
【００２９】
尚、上記のようにダイス５０が端子金具１０の接合部１１に潜り込む過程では、ダイス５０の潜り込み量（キャビティ３１，４１への侵入量）を含む接合部１１，２１の体積が増加するため、接合部１１の内部圧力上昇によって上部治具３０が上方へ膨らむように弾性変形する。これと同時に、ダイス５０で押圧された接合部１１，２１が、押圧面５２の中心から外周側へ向かって放射状に流れるように変位しつつ伸展変形するが、このとき上部治具３０と下部治具４０の規制部３２，４２によって接合部１１，２１は前後左右方向への拡がりを規制されているので、押圧面５２の中心から放射状に流れた変形部分は、ダイス５０の外周に沿って上方へ変位することになる。この上方への変位により、接合部１１，２１のうちダイス５０の押圧面５２と対応する接合領域１１ａ，２１ａを除いた部分が、上部治具３０に追従するように上方へ変位する。そして、この上方へ変位した部分と下部治具４０のキャビティ４１の下面との間にはごく僅かな隙間（図示せず）が生じる。以上により、バスバー２０の接合部２１の下面には、ダイス５０の押圧面５２と対応する略円形領域を下方（ダイス５０の押圧方向と同方向）へ膨らむような変形部２１ｂが生じることになる。
【００３０】
さて、接合済みの端子金具１０とバスバー２０の接合強度は、端子金具１０とバスバー２０の接合領域１１ａ，２１ａにおける密着強度によって決まる。この接合領域１１ａ，２１ａの密着強度を変化させる要因としては、ダイス５０の端子金具１０及びバスバー２０内への侵入速度、ダイス５０の侵入量、ダイス５０が最も侵入した状態を維持する保圧時間、端子金具１０とバスバー２０に付与するダイス５０の押圧力があり、その中でも、特にダイス５０の押圧力が圧接強度に大きく影響を与える。
【００３１】
そこで、本実施形態では、ダイス５０の押圧力を管理する手段として、ダイス５０と、ダイス５０に押圧方向への駆動力を付与する油圧シリンダ６０のロッド６３との間に、荷重計測手段としてロードセル６５を介在させ、このロードセル６５の計測値に基づいてダイス５０の端子金具１０及びバスバー２０への侵入量を管理するようにしている。これにより、端子金具１０とバスバー２０のうちダイス５０の押圧面５２と対応する接合領域１１ａ，２１ａでは、ダイス５０からの押圧力に抗する反力が接合領域１１ａ，２１ａ側からダイス５０側に作用し、この反力がロードセル６５によって計測される。図２のグラフに示すように、ダイス５０の侵入量が増大するのに伴ない、端子金具１０側からの圧入反力（圧接力）も増大し、この圧入反力の値がロードセル６５によって計測される。本実施形態では、例えば圧入反力が２１．６ｋＮに達したところで、ダイス５０のそれ以上の侵入動作を停止する。このときのダイス５０の侵入量は例えば３．２ｍｍとなる。その後、例えば６秒程度の保圧時間を設け、この保圧時間のあいだ、ダイス５０の侵入量（例えば、３．２ｍｍ）と圧入反力（２１．６ｋＮ）を維持する。
【００３２】
ダイス５０から端子金具１０及びバスバー２０に付与された押圧力に対する接合領域１１ａ，２１ａからの圧入反力は、接合領域１１ａ，２１ａにおける密着強度、即ち接合強度を示すものであるが、本実施形態では、この接合領域１１ａ，２１ａからの圧入反力をロードセル６５によって正確に計測し、その計測値に基づいてダイス５０の侵入深さを調整するようにしているので、端子金具１０とバスバー２０の接合強度を正確に管理することができる。
【００３３】
また、端子金具１０とバスバー２０がダイス押圧方向に視た投影形状（接合部１１，２１の上面の形状）を拡大させるように変形することを規制する規制部３２，４２と、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部３４，４３とを備えた治具３０，４０を用い、治具３０，４０にセットした端子金具１０とバスバー２０をダイス５０で押圧することにより、端子金具１０とバスバー２０の内部圧力を上昇させることによって、両者１０，２０を接合するようになっている。このような規制部３２，３４，４２，４３を設けたことにより、ダイス５０で押圧したときに、端子金具１０とバスバー２０の接合部１１，２１は、ダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形すること、及び凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することが規制されているので、圧接済みの金属接合体Ａの形状や大きさに不安定な変形が生じることがない。したがって、接合領域１１ａ，２１ａの不安定な広がり変形に起因して接合強度にバラツキが生じる虞がなく、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３４】
また、端子金具１０やバスバー２０をダイス５０で押圧して凹ませるように変形させると、端子金具１０やバスバー２０のうちダイス５０で押圧される領域は中心から外周側へ変位しつつ伸展変形する。ここで、ダイス５０が硬度の低いバスバー２０を直接押圧した場合には、ダイス５０の侵入に伴なう伸展量の多くの部分を変形し易いバスバー２０が受け持つこととなり、端子金具１０とバスバー２０の接触界面において過大な滑りが生じ、その結果、接合強度にバラツキが生じることが懸念される。
これに対し、本実施形態では、硬度が高い端子金具１０をダイス５０で押圧するようにしたので、硬度の高い端子金具１０が凹まされるように変形すると、それに伴って、硬度の小さいバスバー２０も追従して凹まされるように変形する。したがって、端子金具１０の伸展量とバスバー２０の伸展量がほぼ同じ量となり、端子金具１０とバスバー２０との接触面において過大な滑りが発生しないため、端子金具１０とバスバー２０の接合強度が低下することはなく、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３５】
また、ダイス５０は端子金具１０の接合部１１の上面（表面）に対して潜り込むのであるが、ダイス５０の外周面５１は、接合部１１に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしているので、ダイス５０の接合部１１への潜り込みが円滑に行われる。
【００３６】
また、端子金具１０の接合部１１のうちダイス５０の押圧面５２で押圧される領域は、押圧面５２の中心から外周側へ流れるとともにダイス５０の外周面５１に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、ダイス５０の押圧面５２と外周面５１は弧状面５３を介して連なっているので、接合部１１の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３７】
また、端子金具１０の接合部１１のうちダイス５０の押圧面５２で押圧される領域は、ダイス５０の表面（押圧面５２及びテーパ状の外周面５１）に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、ダイス５０の表面が鏡面加工されているので、ダイス５０と接合部１１との間の摩擦抵抗が低減され、接合部１１の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３８】
また、バスバー２０の接合部２１のうちダイス５０の押圧面５２で押圧される領域は、下部治具４０のキャビティ４１の内面に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、下部治具４０における接合部２１との接触面が鏡面加工されているので、下部治具４０と接合部２１との間の摩擦抵抗が低減され、接合部２１の流れるような変形が安定して行われ、ひいては、ロードセル６５の計測値に基づく接合強度の管理を正確に行うことができる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では２枚の金属板材を重ねた場合について説明したが、本発明によれば、３枚以上の金属板材を重ね合わせることもできる。
（２）上記実施形態では硬度が異なる２枚の金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材をダイスで押圧される表面側に配置したが、本発明によれば、硬度が低い方の金属板材をダイスで押圧される表面側に配置してもよい。
（３）上記実施形態ではダイスの断面形状を円形としたが、本発明によれば、ダイスの断面形状を非円形（例えば、楕円形、長円形、方形、多角形等）としてもよい。
（４）上記実施形態では金属板材の硬度が異なる場合について説明したが、本発明によれば、硬度が同一の金属板材を重ねて金属接合体を構成してもよい。この場合、金属板材同士は同一の材質でも、互いに異なる材質でもよい。
（５）上記実施形態では端子金具とバスバーとを接合する場合を説明したが、本発明は、金属板材が端子金具やバスバー以外の場合にも適用できる。
（６）上記実施形態の具体的な寸法、角度及び硬度については、いずれも一例を示したものであり、本発明によれば、寸法、角度及び硬度を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態１の全体構成図
【図２】圧接力とダイス侵入量との関係を経時的にあらわしたグラフ
【図３】端子金具とバスバーの圧接前の状態の断面図
【図４】端子金具とバスバーの圧接済みの状態の断面図
【図５】従来例における金属板材の圧接前の状態の断面図
【図６】従来例における金属板材の圧接済みの状態の断面図
【符号の説明】
【００４１】
Ａ…金属接合体
Ｂ…凹部
１０…端子金具（金属板材）
２０…バスバー（金属板材）
３０…上部治具
３２…規制部
４０…下部治具
４２…規制部
５０…ダイス
５２…押圧面
５３…弧状面
６０…油圧シリンダ（駆動手段）
６５…ロードセル（荷重計測手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造する冷間圧接方法であって、
前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、
前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理することを特徴とする冷間圧接方法。
【請求項２】
前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、
前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造することを特徴とする請求項１記載の冷間圧接方法。
【請求項３】
硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷間圧接方法。
【請求項４】
前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えた治具にセットされた状態で前記ダイスにより押圧されることで接合することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷間圧接方法。
【請求項５】
重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造するための冷間圧接装置であって、
前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、
前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理する構成としたことを特徴とする冷間圧接装置。
【請求項６】
前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を有する治具を備えていることを特徴とする請求項５記載の冷間圧接装置。
【請求項７】
前記ダイスにおける前記金属板材との対向面が、押圧方向と略直角な平坦な押圧面とされており、
前記ダイスの外周面と前記押圧面とが弧状面を介して連なっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の冷間圧接装置。
【請求項８】
前記ダイスの表面が鏡面加工されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の冷間圧接装置。
【請求項９】
前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を有する治具を備えていることを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の冷間圧接装置。
【請求項１】
重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造する冷間圧接方法であって、
前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、
前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理することを特徴とする冷間圧接方法。
【請求項２】
前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、
前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造することを特徴とする請求項１記載の冷間圧接方法。
【請求項３】
硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷間圧接方法。
【請求項４】
前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えた治具にセットされた状態で前記ダイスにより押圧されることで接合することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷間圧接方法。
【請求項５】
重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造するための冷間圧接装置であって、
前記ダイスと、前記ダイスに押圧方向への駆動力を付与する駆動手段との間に、荷重計測手段を介在させ、
前記荷重計測手段の計測値に基づいて前記ダイスの前記金属板材への侵入量を管理する構成としたことを特徴とする冷間圧接装置。
【請求項６】
前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を有する治具を備えていることを特徴とする請求項５記載の冷間圧接装置。
【請求項７】
前記ダイスにおける前記金属板材との対向面が、押圧方向と略直角な平坦な押圧面とされており、
前記ダイスの外周面と前記押圧面とが弧状面を介して連なっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の冷間圧接装置。
【請求項８】
前記ダイスの表面が鏡面加工されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の冷間圧接装置。
【請求項９】
前記複数の金属板材が前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を有する治具を備えていることを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の冷間圧接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２６７１５（Ｐ２００６−２６７１５Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１１９４５（Ｐ２００４−２１１９４５）
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]