JP6537151B1 - 突起部形成方法、突起部形成システム、及び突起部を有する金属部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各種装置の部品や集電端子等に用いられる突起部を有する金属板又は金属棒において、前記金属板の薄肉化又は前記金属棒の細径化や変形を伴うことなく、中実状の突起部をプレス成形によって簡便に形成することができる突起形成方法、突起部形成システム及び突起部を有する金属部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の突起部形成方法は、金属製のワークの一面に突起部を形成するための突起部形成方法であって、金属製のワークの一面に形成しようとする突起部の直立方向に対して垂直又は斜めの方向から前記ワークの外形周辺端部断面をプレス成形によって押圧し、前記突起部に対して雌型となる凹部内に前記ワークの金属を塑性流動させることにより金属の中実状の突起部を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種装置の部品や集電端子等に用いられる突起部を有する金属板又は金属棒において、前記金属板の薄肉化又は前記金属棒の細径化を伴うことなく、中実状の突起部をプレス成形によって簡便に形成することができる突起形成方法、突起部形成システム及び突起部を有する金属部品の製造方法に関するものである。

金属部品に１又は複数の突起部（又は突出部）を形成する従来の方法としては、特許文献１にも記載されているように、（１）金板素材をプレス成形加工して突起部とその裏面に成形凹部を形成する方法、（２）鍛造用の金属素材を鍛造成形する方法、（３）金属製の本体部の外面に突起部をレーザやＴＩＧ等による溶接する方法、（４）金属本体部に穴を形成後、該穴に突起部の基部に形成した嵌合部を嵌合させ、その嵌合部を加締めることにより本体部に突起部を固着する方法、等が公知である。

上記（１）のプレス成形による突起部形成方法は、前記特許文献１に開示されたＨＤＤ用イナーシャアームの他に、エンボス成形品、放熱板及び集電端子等にも適用が図られており、汎用性が高く、適用範囲が広い技術である。上記（１）の方法は、プレス成形による突出し加工の後、金属板の一方の面を平坦にするため、形成された突起部の裏面又形成面の切削又は研磨を行う後加工と組み合わせて適用されることが多い（特許文献２及び３を参照）。また、上記（１）の方法を、プレスによる絞り出しの前工程と組み合わせることにより、先端部の肉厚が外周壁よりも厚くなるようにした円錐台状突起を形成する方法も提案されている（特許文献４を参照）

プレス成形による別の突起部形成方法としては、特許文献５において、突起部形状の凹部を有するプレス型を金属板に押し付けてプレス加工を行うことにより、前記凹部内に金属板の一部を押し込んで突起部を形成する方法が開示されている。また、特許文献６には、突起部を有するキャビティを備える第１の金型に、前記キャビティと滑合する第２の金型を嵌入し、この第２の金型を移動し、第１の金型が備えるキャビティと第２の金型との間に材料を充填成形することによって突起部を形成する方法が提案されている。

さらに、特許文献７には、金属ワークの一面の近接した二位置を押圧して、二位置間に互いに逆方向の金属流動部を形成し、金属の盛り上げ部（突起部）を形成する方法が提案されている。

一方、金属板又は金属棒を使用する代わりに、中空の金属素管を用いて突起部を形成する技術も開示されており、例えば、特許文献８には、金属素管の内部に加工用液体を注入しつつ、前記金属素管の軸方向に金型を摺動させる液圧バルジ加工による突起付き中空軸の成形方法が提案されている。

特開２００１−３２８０３１号公報 特開２０１３−６６９９８号公報 特開２００４−３３０３３４号公報 特開２０１１−５０９８７号公報 特開２００２−１４３９３３公報 特開平９−２９８０５６号公報 特開２００５−１５３０１４号公報 特開２００４−１７１０７号公報

上記の（１）プレス成形は、（２）鍛造法、（３）溶接法、及び（４）かしめ法に比べて、高品質の突起部の形成が可能であること、精密金属部品への適用に適すること、及び突起部の形成工程が簡略化でき、安価に製作できること、等の利点を有することから突起部形成方法として従来から重宝されている技術である。

しかしながら、特許文献１〜８に開示された従来のプレス成形による突起部形成方法では次に述べるような技術課題がある。すなわち、特許文献１〜４に開示されている方法は、中実状の突起部を形成することができないこと、板厚が薄い金属板や小径の金属棒の場合には突起部又はその周辺部にクラックや割れが発生しやすく高品質の突起部の形成が難しいこと、切削や研磨などの後加工が必要となるため、工程が煩雑になること、等の問題がある。

また、特許文献５及び６に開示されている方法は、突起部形成後の金属板本体部の厚さが薄くなるため、金属板の板厚が薄い場合には適用が困難であること、金属棒の場合はプレスによる均一な押し付けが難しく、突起部の高さに大きな制限を受けるだけでなく、生成後の金属棒本体部に局所的な変形が発生しやすいこと、等の問題がある。特に、特許文献５に開示されている方法では、押し付けによる金属の塑性流動が垂直下方向→水平方法→垂直上方向と３方向で変わるため、突起部形状の凹部への流動がスムーズに行われず、突起部の品質が劣るだけでなく、形成される突起部の径及び高さにおいて大きな制限を受けていた。

さらに、特許文献７に開示されている方法は、形成される突起部が環状に限られるため、突起形状の選択の自由度が乏しいだけでなく、加工後の金属本体部の表面に（突起部が形成される面）に窪みが発生し、外観上問題となる場合がある。また、突起部を高く形成しようとすると、加工後に表面に見られる窪みが大きくなり、これが突起部や金属本体部の強度にも悪影響を与えることがある。以上のことから、特許文献７に開示されている方法は、高品質又は高精度の突起部が求められる金属部品、例えば、集電端子への適用には適さない。

一方、特許文献８に記載の突起付き中空軸の成形方法は、そもそも被加工物のワークとして中空の金属素管を対象とするものであり、金属板又は金属管の一面に突起部を形成する方法については記載や示唆が何らされておらず、そのような方法を認識した発明ではあるとは言えない。

本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、各種装置の部品や集電端子等に用いられる突起部を有する金属板又は金属棒において、前記金属板の薄肉化又は前記金属棒の細径化や変形を伴うことなく、中実状の突起部をプレス成形によって簡便に形成することができる突起形成方法及び突起部形成システムを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、前記突起形成方法によって形成される突起部を有する金属部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、従来のプレス成形加工方法とは異なり、被加工物である金属板ワークの上下面又は金属棒ワークの長手方向に対して垂直方向からではなく、水平方向から前記各ワークの外形周辺端部断面をプレスによって押圧成形し、突起部に対して雌型となる凹部内に前記ワークの金属を塑性流動させる方法により上記の課題を解決できることを見出して本発明に到った。

すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
［１］本発明は、金属製のワークの一面又は二面以上に１又は２以上の突起部を形成するための突起部形成方法であって、金属製のワークの一面又は二面以上に１又は２以上の突起部を形成するための突起部形成方法であって、水平方向に沿って横置きにされた受け型及び押え型によって前記金属製のワークを上下からクランプし、前記受け型及び押え型を固定した状態で、前記ワークの一面又は二面以上に形成しようとする前記突起部の直立方向に対して垂直又は斜めの方向から前記ワークの外形周辺端部断面を、前記受け型及び押え型とは異なる押圧用治具を用いてプレス成形によって前記ワークとして使用する金属の軟化点未満の温度で連続送り又は間欠送りによる押圧を行い、前記受け型及び前記押え型の少なくともどちらかに前記突起部に対して雌型となる凹部として設けられた貫通孔の内部に前記ワークの金属を塑性流動させることにより金属の中実状の突起部を形成することを特徴とする突起部形成方法を提供する。
［２］本発明は、前記受け型及び押え型とは異なる押圧用治具を用いて前記ワークの外形端部断面からの前記プレス成形による押圧を、前記突起部の底面中心を対称中心とするときに点対称に位置する２以上の方向、又は前記突起部の底面円周方向から行い、前記点対称に位置する２以上の方向、又は前記突起部の底面円周方向に存在する前記ワークの外形周辺端部断面の位置を、前記突起部の底面中心に向けて同時に移動させることにより金属の中実状の突起部を形成することを特徴とする前記［１］に記載の突起形成方法を提供する。
［３］本発明は、前記ワークが、前記ワークの長手方向とは異なる方向で、且つ、前記点対称に位置する２以上の方向、又は前記突起部の底面円周方向に伸張した金属部分を有し、前記伸長した金属部分の外径周辺部端面から前記受け型及び押え型とは異なる前記押圧用治具を用いて前記プレス成形による押圧が行われることを特徴とする前記［２］に記載の突起部形成方法を提供する。
［４］本発明は、前記プレス成形による押圧が、室温で行われることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれか一項に記載の突起部形成方法を提供する。
［５］本発明は、前記受け型及び押え型によって前記ワークをクランプする圧力を、前記プレス成形による押圧工程の前半から後半に向けて連続的又は段階的に上げることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の突起部形成方法を提供する。
［６］本発明は、金属製のワークの一面又は二面以上に１又は２以上の中実状の突起部を形成するための突起部形成システムであって、金属製のワークを支持するための受け型と、前記ワークの一面に形成しようとする突起部に対して雌型となる凹部と、前記ワークの浮き上がりを抑えるための押え型と、前記受け型及び前記押え型のクランプ装置と、前記ワークの外形周辺端部断面を押圧するための押圧用治具と、前記ワークの外形周辺端部断面を、前記受け型及び押え型とは異なる前記押圧用治具を用いてプレス成形によって前記ワークとして使用する金属の軟化点未満の温度で連続送り又は間欠送りによる押圧を行うためのプレス成形機とを有し、前記受け型及び前記押え型を水平方向に沿って横置きに配置するとともに、前記受け型及び前記押え型は、少なくともどちらかに、前記凹部として貫通孔が設けられており、前記ワークと当接する側の面が、前記押圧用治具によって押圧される方向に対して垂直方向に、前記凹部を除いて、段差のない一様な平滑面を有することを特徴とする突起部形成システムを提供する。
［７］本発明は、前記ワークの外形周辺端部断面を押圧するためのプレス成形機が、前記押え型のクランプ面に対して垂直方向に作用する押圧力を、前記押圧用治具を介して平行方向に作用する力に変換するためのカム機構を有することを特徴とする前記［６］に記載の突起部形成システムを提供する。
［８］本発明は、前記［６］又は［７］に記載の突起部形成システムにおいて、加熱手段が具備されていないことを特徴とする突起部形成システム。
［９］本発明は、金属の本体部と該本体部から突出する突起部とを一体形成した前記突起部を有する金属部品の製造方法であって、前記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の金属の中実状の突起部を形成する工程と、前記金属製のワークから、前記突起部付き本体部を打ち抜き加工、又は切断加工によって分離する工程と、を含む突起部を有する金属部品の製造方法を提供する。
［１０］本発明は、前記［９］に記載の突起部を有する金属部品の製造方法が、さらに、前記突起部の裏面のプレス押出し成形加工、又は前記凹部を有する押え型の前記ワークの面へのプレス押付け成形加工の工程を有することを特徴とする、突起部を有する金属部品の製造方法を提供する。
［１１］本発明は、前記金属の中実状の突起部を形成する工程の後に、少なくとも前記突起部を含む部分の裏面を研磨又は切削する工程を備えることを特徴とする、前記［９］又は［１０］に記載の突起部を有する金属部品の製造方法を提供する。
［１２］本発明は、前記［９］〜［１１］のいずれか一項に記載の工程において、前記金属の中実状の突起部を形成する工程、及び該金属の中実状の突起部を形成する工程と組み合わせて行われる工程が、順送方式又はトランスファー方式によって連続的に行われる工程であることを特徴とする突起部を有する金属部品の製造方法。
［１３］本発明は、前記金属部品が、集電端子であることを特徴とする前記［９］〜［１２］のいずれか一項に記載の突起部を有する金属部品の製造方法を提供する。
［発明の効果］

本発明の突起部形成方法によれば、各種装置の部品や集電端子等に用いられる突起部を有する金属板又は金属棒の少なくとも一面に、前記金属板の薄肉化又は前記金属棒の細径化や変形を伴うことなく、中実状の突起部を簡便に形成することができる。また、形成された中実状の突起部の裏面には、プレス成形による金属の塑性流動の痕跡が小さな凹部として見られるだけであり、ほぼ平坦な裏面が形成できるため、突起部裏面の切削又は研磨の工程を省略することができる。仮に、前記金属の塑性流動の痕跡を無くして平坦な裏面を形成する場合であっても、従来のプレス成形による押出し方法に比べて、切削又は研磨の工程を短時間で行うことができるという利点を有する。

本発明の突起部形成方法は、従来の粉末金属の押出成形方法や半溶融金属の成形方法に比べて、形成された中実状の突起部が高い均一性と強度を有することから、高品質の突起部を形成することができるだけでなく、２以上の突起部を金属ワークの所望の位置に形成することが容易になる。例えば、金属ワークが金属板の場合は、金属板の上下面だけでなく、側面両側にも突起部を設けることができる。さらに、金属ワークの少なくとも一面に対して垂直方向だけでなく、斜め方向に突起部を形成したり、突起部形状を円錐状だけでなく、角錐状にしたりすることも可能であり、突起部を設ける方向（角度）や突起部形状の選択幅が広くなる。

また、本発明の突起部形成方法は、従来の半溶融金属の成形方法と比べると、突起部形成を行うときの成形温度をより低温で行うことができる。本発明の具体的な成形温度としては、ワークとして使用する金属材料の軟化点未満の温度であり、室温下での成形においても均一な形状を有する中実状の突起部の形成が可能になる。さらに、半溶融金属の成形方法では金属射出成形装置等の特殊な成形装置を用いて射出成形条件等の煩雑な管理を行う必要があるのに対して、本発明による突起部形成システムは、受け型、押え型、クランプ装置及びプレス成形機を有する簡単な構成であり、特殊な装置を用いる必要がない。プレス成形条件等についても、金属射出成形装置を用いる場合に比べて制御及び管理が容易である。したがって、突起部形成時の製造コストが、従来の半溶融金属の成形方法に比べて大幅に低減できる。

本発明による金属部品の製造方法は、中実状の突起部を一つ又は複数で任意の位置に高強度で形成することができるだけでなく、従来のプレス押出し成形加工又は前記凹部を有する押え型のワーク面へのプレス押し付け成形加工との組み合わせにより様々な形状と機能を有する金属部品を提供することができる。例えば、突起部の高さを高くしたり、先端部の肉厚が外周壁よりも厚くなるように円錐台状突起部を形成することが可能となる。さらに、板厚が薄い金属板や小径の金属棒を本体部として有する金属部品に対しても適用が可能であるため、汎用金属部品に限らず、精密金属部品にも適用を拡大することができる。

本発明の突起部形成方法の工程概略を説明するための図である。 突起部を支持する部分と押圧によって減肉する部分とを分けた金属製ワークの例を示す図である。 本発明の突起部形成システムの概略構成を示す断面図である。 本発明の突起部形成システムの変形例を示す断面図である。 本発明の突起部形成方法によって形成された突起部を有する銅板の外観と断面を示す写真図である。 本発明の突起部形成方法によって形成された突起部を有するアルミニウム板の外観と断面を示す写真図である。 本発明の突起部形成方法においてワークとして金属棒を用いて突起部を形成する工程概略を説明するための図である。 金属板のワークに斜め方向の突起部を形成する工程を示す図である 金属板のワークの一面又は両面に複数の突起部を形成するときのプレス成形による押圧工程を示す図である。 金属板のワークの側面片側に複数の突起部を形成するときのプレス成形による押圧工程を示す図である。 本発明の突起形成方法とプレス押出し成形加工方法との組合せによる金属部品の製造方法の概略工程を示す断面図である。 本発明の突起形成方法とワーク面へのプレス押付け成形加工方法との組合せによる金属部品の製造方法の概略工程を示す断面図である。

＜突起形成方法＞
図１に、本発明の突起部形成方法の工程概略を示す。図１において左側には各工程の断面図を、また、右側には金属製ワークの一例として用いる金属板の斜視図を突起部形成の工程の前後でそれぞれ示している。図１を用いて本発明の突起部形成方法を説明する。

図１に示すように、金属板のワーク１は、ワーク１を支持するための受け型２と、ワーク１を抑えるための押え型３の間に挿入された後（図１の（ａ））、受け型２と押え型３とを矢印方向にクランプする（図１の（ｂ））。ここで、押え型３は、形成しようとする突起部に対して雌型となる凹部を有する。図１には、前記凹部の一例として前記凹部の開口部と同じ径で貫通孔４が設けられている。本発明においては、押え型３の凹部が、貫通孔４にノックアクトピンを挿入する形で形成されていてもよい。また、形成しようとする突起部の高さと同じか、又はそれより長い形状で形成した未貫通部を凹部として設けてもよい。

次いで、図１の（ｃ）に示すように、プレス成形機（不図示）を用いてワーク１の外形周辺端部断面５をプレス成形により押圧し、ワーク１の外形周辺端部断面５の両側２方向から貫通孔４に向けて金属を塑性流動させる。塑性流動によって貫通孔４の内部に流動した金属は突起部６を形成する。ここで、突起部６の高さは、プレス成形による押圧力、押圧速度及び押圧時間を調製することにより制御することができる。これらの操作は、連続送り又は間欠送りで行う押圧方法のいずれか適当な方法を選択して行われる。

本発明において、プレス成形は、プレス荷重及びプレス荷重速度をそれぞれ１〜５０トン及び０．１〜５０ｍｍ／秒の範囲に設定して行うのが実用的であるが、プレス成形機の性能と押圧の効率性を考慮すると、それぞれ１〜１０トン及び１〜１０ｍｍ／秒の範囲がより好ましい。また、押え型３は、プレス成形による押圧時、ワーク１の浮き上がりを抑えるために高いクランプ圧が必要となる。クランプ圧は押圧工程の最初から高い値に設定した状態で一定の圧力をかけ続けてもよいが、ワーク１の浮き上がりが押圧工程の後半において大きくなる傾向にあるため、押圧工程の前半から後半に向けてクランプ圧を連続的又は段階的に上げる方法を採用することが実用的である。この方法は、クランプ圧を押圧工程の最初から高くする場合に比べて、受け型２及び押え型３の摩耗低減やプレス成形機の寿命向上の点で有利である。本発明においては、ワーク１の浮き上がりを抑えるため押え型３のクランプ圧が１０トン以上であり、好ましくは３０トン以上で、より好ましくは５０トン以上である。クランプ圧の上限値は特に制限はないが、プレス成型機の能力及び押え型と受け型の寿命の点から２００トン以下が実用的である。

最終的に、図１の（ｄ）に示すように、クランプ圧を解放し、押え型３が矢印方向（↑）に脱型された後、突起部６を有するワーク１が取り出される。形成された中実状の突起部の裏面には、プレス成形による金属の塑性流動の痕跡が小さな凹部として見られるだけであり、ほぼ平坦な裏面が形成される。前記金属の塑性流動の痕跡を無くして平坦な裏面を形成する場合は、前記痕跡部分をスライス状で切削するか、又はその部分だけを研磨する。このようにして突起部６が形成されたワーク１は、打ち抜き加工又は切断加工等の後加工により本体部から不要な部分を除いて所望の金属部品に加工される。

以上のようにして、本発明の突起形成方法は、金属製のワーク１に形成しようとする突起部６を基準位置としてみるとき、突起部６の直立方向に対して垂直の方向からワーク１の外形周辺端部断面５をプレス成形によって押圧し、突起部６に対して雌型となる凹部内にワーク１の金属を塑性流動させることにより中実状の突起部を形成することができる。本発明は、プレス成形によってワーク１の面に対して垂直な方向で突起部の裏面から押出し加工が行われる従来の方法とは異なり、ワーク１の面と平行な方向からワーク１の外形周辺端部断面５に対して押圧加工が行われる点で特徴を有する。

本発明で使用するワークは、図１に示すように矩形状の金属板に限定されない。円盤状、楕円状、及び３辺以上の多角形状の何れかの形状を有する金属板であってもよいし、円形、楕円形及び３以上の多角形の断面形状を有する金属棒や扁平状の金属棒であってもよい。前記ワークとして金属板を使用する場合は、前記特許文献１に開示された発明とは異なり、金属本体部と突起部の合計厚さ以上の板状素材を使用する必要が特段になく、０．５ｍｍ未満の薄い板条素材を使用してもよい。また、数十ｍｍ以上の厚い板条素材も使用することができるが、その場合は使用するプレス成型機の能力によって適用できる金属板の厚さが決まる。一方、前記ワークとして金属棒を使用する場合も、金属板と同様に、０．５ｍｍ未満の小径から数十ｍｍ以上の大径の棒状素材を使用することができる。

本発明では被加工物であるワークの金属材料として、アルミ、アルミ合金、銅、低炭素鋼、マグネシウム等のプレス成形性に優れる金属材料は勿論のこと、高炭素鋼、リン青銅、ステンレス、チタン合金等のプレス成形性に乏しい金属材料であってもプレス成形が可能であれば使用することができる。ワーク１の外形周辺端部断面５をプレス成形により押圧する本発明は、塑性流動可能な金属であれば成形条件の検討とその最適化によって対応することが可能である。

金属板をワークとして使用する場合は、例として図１に示すように、金属板を上下から押え型及び受け型によってクランプし、金属板の周辺端部からプレス成形による押圧で金属板の一面に突起部を形成する。このとき、受け型及び押え型の設置される位置は相対的なものであり、両者の型が、それぞれ逆になる位置で設置されていてもよい。

金属棒をワークとして使用する場合は、金属棒と接触する押え型及び受け型の部分を、前記金属棒の外周形状に沿った曲線状にするとともに、突起部に対して雌型となる凹部を押え型に形成する。金属棒の場合は、金属棒の外周面全体をワークの一面として考える。金属棒をクランプする受け型及び押え型の設置位置は相対的なものであり、金属板の場合と同じように、両者の型を逆に配置してもよい。

本発明は、突起部６をワーク１の金属板に対して垂直方向に形成するだけでなく、斜め方向にも形成することができる。その場合は、凹部に相当する貫通孔４を、押え型３のクランプ平面に対して斜め方向に傾けて設けるだけでよい。従来の突起部裏面からの押し出しによるプレス成形では、金属板に対して斜め方向に突起部を形成するとき、押し出し方向を斜めにしてプレス成形するか、又は受け型を斜め方法に設置するため、細かな調整を行う等の煩雑な工程が必要になる。また、斜め方向への押し出しによって形成される中空の突起部は、工程中にクラックや割れが発生しやすくなること、壁面厚さが不均一になりやすいこと等の品質面での問題が発生することがある。それに対して、本発明はそのような煩雑な工程を行う必要がなく、簡便な工程で斜め方向の突起部を容易に形成できるだけでなく、突起部の品質向上を図ることができる。

また、本発明の突起形成方法は、形成される突起部の形状として、円錐形状だけでなく、角錐形状のものを含め、様々な形状のものを形成することができる。例えば、角錐状の突起部の場合、押え型３の凹部の断面形状を多角形にするだけで容易に形成することができる。また、突起部の高さの調整もプレス成形条件を変えるだけで可能である。このようにして形成される角錐状の突起部は中実状の構造であるため、従来の押出し法による中空構造と比べて、均一性が高い高強度の突起部となる。

図１に示す突起形成方法は、ワーク１が矩形状の金属板であり、プレス成形による押圧方向が２方向であるが、本発明においては２方向に限定されず、３方向以上であってもよい。例えば、円盤状の金属板の場合は、プレス成形による押圧方向が、形成しようとする突起部の底面円周方向からであってもよい。本発明においては、形状が均一で、高強度を有する高品質の突起部を形成するため、押え型３の凹部に向けて金属をその外形周辺端部から均一に塑性流動させることが必要である。そのため、プレス成形による押圧を２以上の方向で行う場合、形成しようとする突起部の底面中心を対称中心とするときに点対称の位置に押圧の各方向を設定することが好ましい。

図１に示すように、ワーク１の外形周辺端部断面５をプレス成形によって押圧するとき、押圧される両側２方向からの金属の塑性流動に伴い、外形周辺の両端部断面５の位置がそれぞれ貫通孔４の方向に移動するという減肉がみられる。結果的に、突起部６の形成後の本端部のワーク１は押圧方法の長さが短くなり、用途によっては突起部形成前後においてワーク１の形状やサイズが大きく変化することがある。これを避けるため、本発明では、突起部６を支持する部分と押圧によって減肉する部分とを分けたワークを使用してもよい。

図２は、突起部を支持する部分と押圧によって減肉する部分とを分けた金属製ワークの例を示す図である。図２は、金属製ワークが板状の金属板で、該金属板を裏面からみたときの形状を示しており、形成しようとする突起部の底面が、一例として円形の点線で表されている。図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）には、それぞれ２方向、４方向及び円周方向からプレス成形によって押圧される部分を矢印で示している。

押圧される方向が２方向の場合は、金属板ワーク７が、形成しようとする突起部を支持する部分８と、プレス成形によって押圧される部分９として９ａ、９ｂとから構成される（図２の（ａ））。押圧される方向が４方向である場合は、金属板ワーク１０が、形成しようとする突起部を支持する部分８と、プレス成形によって押圧される部分１１として１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとから構成されている（図２の（ｂ））。また、押圧方法が円周方向からである場合は、金属板ワーク１２が、形成しようとする突起部を支持する部分８と、プレス成形によって押圧される周辺部分１３とから構成されている（図２の（ｃ））。

図２に示すように、金属板ワーク７、１０、１２において、プレス成形によって押圧される部分９、１１、１３は、形成しようとする突起部の底面中心を対称中心とするときに点対称に位置する２以上の方向に伸長した形状とすることが好ましい。それによって、突起部形成前後においてワーク７、１０，１２のサイズが突起形成前と比べて大きく変化するのを避けることができる。伸長した金属部分９、１１、１３は、突起部形成後に所望の長さに切断又は切削して金属部品の本体部として使用することができる。必要であれば、突起部を支持する部分８も同時に所望の長さに切断又は切削してもよい。本発明は、伸長した金属部分が、図２に示す２方法、４方向及び円周方向に限定されず、６以上の偶数又は３以上の奇数からなる複数方向に設けられていてもよい。また、ワークが金属棒である場合も、図２に示す金属板と基本的に同じような考え方に基づいて、プレス成形によって押圧される部分として２以上の方向に伸長した形状とすることができる。

また、本発明は、金属板に形成される突起部が金属板の一面だけに限定されず、その側面に１又は２以上で形成されていてもよい。さらに、前記金属板の上下両面又は側面両側に２以上の複数の突起部を設けることもできる。金属棒の場合も、その外周一面において２か所以上の任意の箇所に複数の突起部を設けることができる。金属板又は金属棒に複数の突起部を形成する方法については、後述の実施形態において詳細に説明する。

本発明は、ワークの一面に中実状の突起部を形成するとき、プレス成形による押圧を、ワークとして使用する金属材料の軟化点未満の温度で行うことができる方法である。これは、中実状の突起部を形成するとき、押圧による金属の塑性流動を利用するためである。プレス成形による押圧は、温度制御等の煩雑な操作を省くため、室温で行うのが実用的である。本発明と異なる中実状の突起部の形成方法として、例えば、軟化点以上に加熱した半溶融状態の金属を射出成形して突起部を形成する方法等が従来から提案されている。しかしながら、金属射出成形方法は、特殊な金属射出成形装置を用いる必要があるだけでなく、成形時の温度調整と成形条件出しに煩雑な作業を伴う。この金属射出成形方法に比べて、本発明は、特殊な成形装置を用いる必要がなく、加えて、成形温度の制御等を行わないですむことから、工程の簡略化と製造コストの低減が図れる突起部形成方法である。

＜突起部形成システム＞
図３に、本発明の突起部形成システムの概略構成を断面図で示す。図３に示すように、本発明の突起部形成システム１４は、基本的に、金属製のワークを支持するための受け型２と、前記ワーク１の一面に形成しようとする突起部に対して雌型となる凹部に相当する貫通孔４を有し、前記ワークの浮き上がりを抑えるための押え型３と、前記受け型及び前記押え型をクランプするためのクランプ板１５を有するクランプ装置（不図示）と、ワーク１の外形周辺端部断面を押圧するためのプレス成形機１６と、を有する。クランプ装置は、操作性の点から自動のものを使用するのが好ましい。図３に示すプレス成形機１６は、ワーク１の外形周辺端部断面の２方向から押圧するため、押圧プランジャー１７を２つ備える例であるが、本発明においては、ワーク１の形状及びワーク１への押圧方向に応じて、押圧プランジャー１７として３個以上を備えていてもよい。

図３に示すように、上側のクランプ板１５には、押え型３の貫通孔４に繋がる小径の空気抜け穴１８が設けられている。この空気抜け穴１８は、突起部形成のときに塑性流動により金属の一部が貫通孔４の内部に侵入するときに起こる大きな圧力上昇を避けるために設けられるものである。低い突起部を形成するとき等のように、塑性流動によって貫通孔４に内部に侵入する金属の量が少なくてもよい場合は、空気抜け穴孔１５を設けなくてもよい。その場合、押え型３には、貫通孔４の代わりに、非貫通孔の凹部を設けてもよい。以上のような構成を有する突起部形成システム１４を用いて、上述した突起形成方法の各工程に従って金属製のワークの一面に中実状の突起部を形成することができる。

図４は、本発明の突起部形成システムの変形例を示す図である。図４に示す突起部形成システム１９は、プレス成形機１６が、押え型３のクランプ面１５に対して垂直方向に作用する押圧力を平行方向に作用する力に変換するためのカム機構を有するものである。カム機構としては、図４に示すように、カムドライブ２０及びカムスライド２１からなる可動量可変のカムを使用することができる。可動量可変のカムは、カムドライブ２０とカムスライド２１の斜面が常に接しており、カムドライブ２０の垂直方向の動きに比例してカムスライド２１も水平方向に動く方式である。本発明のプレス成形機としては、可動量可変のカム他にも、可動量一定のカムを使用してもよい。また、円柱状のカムドライブをカムスライドに押し込んでカムスライドを水平に移動させる方式、又は戻し機構を有するカムによる方式を採用してもよい。

図４に示すカム機構を有する突起部形成システムは、プレス成型機の押圧を一括で集中して制御することができるため、押圧の制御が独立のプレス成形機によって分散して行われる図３に示す突起部形成システムに比べて、装置構成の簡略化と装置そのもののコンパクト化を図ることができる。特に、ワーク１の外形周辺端部断面を３以上の多方向から押圧する場合においてその効果が大きくなる。

また、図４に示す突起部形成システムは、押え型３の貫通孔４に挿入するノックアウトピン２２を備える。本発明においてはノックアウトピン２２を設けなくてもよいが、形成しようとする突起部の高さを調製したり、形成後の中実突起部の頭部を緻密な構造にしようとする場合、ノックアウトピン２２を使用することによりそれらの制御がより簡単になる。

＜金属部品の製造方法＞
上記のようにして形成された中実突起部を有する金属製のワークは、不要な部分を打ち抜き加工又は切断加工等の後加工により前記ワークの本体部から除かれて所望の金属部品に加工される。プレス成形により押圧された部分は、突起部形成後においてプレス成形による押圧後の痕跡が残るため、この部分を不要部分として除去する必要がある。前記押圧後の痕跡としては、例えば、図１の（ｃ）に示す工程後に、外形周辺の両端部断面５の減肉部分の周辺、すなわち、前記減肉部分と受け型及び押え型との境界に残りやすい薄状の金属片がある。また、図２に示すように、ワーク７、１０、１２に、押圧される部分として金属伸長部分９、１１、１３を設ける場合も、プレス成形による押圧後に金属部品の所望のサイズに納まらないで残った部分は、打ち抜き加工又は切断加工等の後加工により除かれる。最終的に、金属部品として使用するときに最適な部品サイズとして打ち抜き加工又は切断加工が施される。

また、本発明においては、金属製のワークの設けた突起部の高さをより高くした金属部品を製造するとき、又は先端部の肉厚が外周壁よりも厚くなるように円錐台状突起部を形成するとき等のように、強度、機能及び意匠性の観点から突起部の形状及び構造を変更する場合は、本発明によって突起部を形成した後、さらに、前記中実状の突起部の裏面をプレス成形による押出し加工を行ってもよい。また、前記特許文献５に開示された方法と同じように、突起部形状の凹部を有する別の押え型を用いて、該押え型を突起形成後のワークの面にプレス成形による押し付け加工を行ってもよい。

本発明の金属部品の製造方法は、前記金属の中実状の突起部を形成する工程の後に、前記突起部を含む部分の裏面を研磨又は切削する工程を行ってもよい。この工程は、形成された中実状の突起部の裏面に、プレス成形による金属の塑性流動の痕跡が小さな凹部として見られる場合に、その痕跡を無くして平坦な裏面を形成するときに行う。その場合は、金属部品の全体ではなく、前記痕跡部分だけをスライス状で切削するか、又はその部分だけを研磨してもよい。この工程を、上記のプレス押出し成形加工又はプレス押し付け成形加工と併用して行う場合は、それらの加工を行う前であってもよいし、後であってもよい。同様に、上記の抜き加工又は切断加工と併用する場合においても、それらの加工の前後のどちらでも行うことができる。要は、金属部品の製造方法として高効率な工程が構築できるように、突起部裏面の研磨又は切削の工程を、他の前加工又は後加工の各工程と組み合わせることが好ましい。

このように、本発明による突起部を有する金属部品の製造方法は、必要に応じて、（ａ）最適な部品サイズに加工するための打ち抜き加工又は切断加工、（ｂ）突起部の形状及び構造を変更するためのプレス押出し成形加工又はプレス押し付け成形加工、及び（ｃ）突起部裏面を平坦するための研磨工程又は切削工程、等の少なくともいずれかの工程が、前記金属の中実状の突起部を形成する工程と組み合わせて行われる。その際、前記金属の中実状の突起部を形成する工程、及び前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）等の少なくともいずれかの工程は、それぞれ独立の工程として分離して行ってもよいし、連続した工程として順送方式又はトランスファー方式で行ってもよい。金属部品の製造ラインを順送方式又はトランスファー方式で構築することによりラインの自動化が容易になり、突起部を有する金属部品の製造を効率的に、かつ、安定した品質で行うことができる。それにより、低コストで、高品質の金属部品を提供することができる。

本発明の製造方法は、様々な金属部品に適用が可能であるが、特に、高強度、高い突起部形状、良好な電気伝導性、及び複雑な形状等の少なくともいずれかが求められる集電端子の製造に適用するときに大きな効果が得られる。集電端子としては、電気電子部品、自動車等の輸送機器、又は工作機械等の産業機器の用途に使用される蓄電池、コネクタ、及び配線接続等の用途に適用が可能である。

本発明の突起部形成方法及び金属部品の製造方法の実施形態を以下に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

＜第１の実施形態＞
本実施形態において、ワーク１としてＣ１１００−１／４系の銅で、厚さが１．５ｍｍの金属板を用いて、図１に示す工程に従って行った突起部形成方法について説明する。

突起部を形成する前の銅板ワークは、図２の（ｂ）に示す形状と同じであり、プレス成形によって押圧される部分が、形成しようとする突起部の底面中心を対称中心とするとき、突起部を支持する部分に対して点対称に位置する横斜め４方向に伸長した部分を有する銅板を使用した。

本実施形態では、図１に示す方法と同じように、（ａ）上記形状を有する銅板のワーク１を受け型２と押え型３との間に挿入する工程、（ｂ）受け型２と押え型３でワーク１をクランプする工程、（ｃ）プレス成形機を用いて、押圧しようとする４か所の部分が伸長したワーク１の外形端部断面を４方向からプレス成形によって押圧して、押え型３の凹部に相当する貫通孔４に向けて金属を塑性流動させることにより突起部５を形成する工程、及び（ｄ）クランプ圧を解放し、押え型を脱型した状態で、突起部が形成されたワーク１を取り出す工程、を経て突起部の形成を行った。ここで、プレス形成機は、図４に示すように、押圧しようとする４か所にカム機構を備え、間欠送りで押圧を行うサーボプレス機を用いた。プレス成形による押圧工程は、ワーク１である銅板の加熱を行わず、室温で実施した。また、押え型３のクランプ圧は、プレス成形直後で１０トンにし、その後、押圧時間とともに段階的に上げる操作を行い、プレス押圧終了時点で８０トンになるように設定して行った。最後に、突起部が形成されたワーク１は、４方向に伸長した部分及び突起部の周辺を円形状に切断した。

このようして突起部２３が形成された銅板の外観及びその断面を図５に示す。図５において、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ銅板の外観及びその断面を示す写真図である。図５の（ａ）に示すように、銅板の一面には高さが７ｍｍ以上の中実状の突起部２３が形成された。また、図５の（ｂ）に示すように、中実状の突起部２３の断面にはクラック等の発生は見られず、突起部形成方法の押圧工程（図１の（ｃ）に示す工程）の過程で押圧がスムーズに行われたことが分かる。中実状の突起部２３の底面にもプレス成形による金属の塑性流動の痕跡がほとんど観測されておらず、ほぼ平坦な裏面が形成されているのが分かる。さらに、図５の（ｂ）からは、突起の先端部、突起の立ち上がり部及び突起底辺部において初期粒界、変形帯及び巨視的な組織が全く観察されておらず、本実施形態において金属結晶粒の微細化が均一な中実状の突起部２３が形成されることが確認された。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態でワーク１として使用した銅板に代えて、Ａ５０５２−Ｈ３２系のアルミニウム板を用いて、第１の実施形態と同じ方法でアルミニウム板の一面に突起部の形成を行った。突起形成前のアルミニウム板の形状も、第１の実施形態の銅板と同じである。

図６の（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ中実状の突起部２４が形成されたアルミニウム板の外観及びその断面の写真図を示す。図６の（ａ）に示すように、アルミニウム板の一面には高さが７ｍｍ以上の中実状の突起部２４が形成された。また、図６の（ｂ）に示すように、突起部２４の断面にはクラック等の発生は見られず、第１の実施形態の銅板と同じように、突起部形成方法の押圧工程（図１の（ｃ）に示す工程）の過程で押圧がスムーズに行われたことが分かる。他方、中実状の突起部２４の底面にはプレス成形による金属の塑性流動の痕跡である窪み（凹部）２５がわずかに観測された。この要因はワーク板の金属材料として銅より柔らかいアルミニウムを使用したためであるが、この窪み２５は突起部の底面から１．３ｍｍの部分を研磨することにより完全に無くなった。さらに、プレス成形による押圧条件を最適化すること、例えば、間欠式による押圧スピードをやや遅くすること等によりアルミニウムの塑性流動の痕跡である窪み２５の大きさを小さくできる。

図６の（ｂ）に示すように、アルミニウム板の場合も、銅板と同じように、突起の先端部、突起の立ち上がり部及び突起底辺部において初期粒界、変形帯及び巨視的な組織が全く観察されておらず、本実施形態において金属結晶粒の微細化が均一な中実突起部が形成されることが確認された。

＜第３の実施形態＞
図７は、本実施形態の突起部形成方法において、円形断面形状を有する金属棒をワークとして用いて、前記金属棒に突起部を形成する工程を説明するための図である。図７の左側に、各工程の断面図を示す。また、図７の（ａ）及び（ｄ）の右側には、金属製ワークの一例として用いる金属棒の斜視図を突起部形成の工程の前後でそれぞれ示し、図７の（ｂ）及び（ｃ）にはそれぞれの工程のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図を示している。図７を用いて金属棒の一面に突起部を形成するときの突起部形成方法を説明する。

本実施形態では、図７に示すように、（ａ）金属棒のワーク２６を受け型２７と押え型２８との間に挿入する工程、（ｂ）ワーク２６の断面形状に沿った円形形状の断面を有する受け型２７と押え型２８でワーク２６をクランプする工程、（ｃ）プレス成形機を用い、押圧しようとするワーク２６の両端２方向からワーク２６の外形端部断面３０をプレス成形によって押圧して、押え型２８の凹部に相当する貫通孔２９に向けて金属を塑性流動させることにより突起部３１を形成する工程、及び（ｄ）クランプ圧を解放し、押え型を脱型した後、突起部が形成された金属棒のワーク２６を取り出す工程、を経て突起部の形成を行う。このようにして金属棒のワーク２６にクラックや欠けがない突起部３１を形成することができる。

＜第４の実施形態＞
図８は、本実施形態の突起部形成方法において、金属板をワークとして用いて、前記金属板に斜め方向の突起部を形成する工程を示す図である。図８において左側には各工程の断面図を、また、右側には金属製ワークの一例として用いる金属板の斜視図を突起部形成の工程の前後でそれぞれ示している。図１を用いて金属板の一面に対して突起部を斜め方向に形成するときの突起部形成方法を説明する。

本実施形態においては、金属板のワーク３２が、ワーク３２を支持するための受け型３３と、ワーク３２を抑えるための押え型３４の間に挿入された後（図１の（ａ））、受け型３３と押え型３４とを矢印方向にクランプする（図１の（ｂ））。ここで、押え型３４は、形成しようとする突起部の方向に合わせてワーク３２の一面に対して斜め方向に設けられる貫通孔３５と、貫通孔３５に挿入されるノックアクトピン３６とを有する。

次いで、図８の（ｃ）に示すように、プレス成形機を用いて、押圧しようとするワーク３２の外形端部の複数の方向からワーク３２の外形端部断面３７をプレス成形によって押圧し、押え型３４の凹部に相当する貫通孔３５に向けて金属を塑性流動させることにより斜め方向の突起部３８を形成する。このとき、突起部３８の形成に伴って貫通孔３６の内部圧力が上昇するため、ノックアウトピン３６を押え型３６の上方へ徐々に移動させる操作を行うことにより急激な圧力上昇を抑えることができる。

その後、図８の（ｄ）に示すように、クランプ圧を解放し、ノックアウトピン３６を押え型３８の下方に移動することにより突起部３８の頭部を突き出しながら押え型３４をワーク３２から脱型させる。そして、突起部３８が形成された金属板ワーク３２を取り出す。

このようにして金属棒のワーク３２の一面に対して斜め方向に突起部３８を形成する。本実施形態によって形成される斜め方向の突起部３８は、押え型３４の凹部に相当する貫通孔３５に、塑性流動する金属を充填するだけで形成できる。そのため、内部金属組織の均一性が良好であり、外観的にもクラックや欠けがない突起部３８の形成が可能である。

＜第５の実施形態＞
本実施形態において、図９を用いてワークとして使用する金属板又は金属棒に複数の突起部を形成する方法について説明する。

ワークの例として金属板を受け型及び押え型でクランプし、該金属板の外形端部断面をプレス成形によって押圧を行い、金属板の一面又は両面に、例として２つの突起部を形成するときの一工程を抜き出して、図９の各図上段に断面図で示す。図９の（ａ）は、受け型３９及び押え型４０でクランプされた金属板のワーク４１の一面の異なる位置に突起部４２、４３を同時に形成する工程を示す図である。図９の（ｂ）は、受け型４４及び押え型４５でクランプされた金属板のワーク４６の両面の異なる位置に突起部４７、４８を形成する工程を示す図である。また、図９の（ｃ）は、受け型４９及び押え型５０でクランプされた金属板のワーク５１の両面の同じ位置に突起部５２、５３を形成する工程を示す図である。図９の（ｃ）に示す工程で形成された突起部５２、５３の外観の写真図を図９の（ｄ）に示す。図９の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において下段に示される各図は、金属板ワーク４１、４６、５１を裏面からみたときの形状を表しており、形成しようとする突起部を支持する部分と、その部分から横垂直２方向又は横斜め４方向に伸長した部分とが設けられる。図９の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）には、それぞれ４方向からプレス成形によって押圧される部分を矢印で示している。また、図９において各図の下段に示す円形の点線は、形成しようとする２つの突起部の底面を模式的に表したものである。

金属板のワーク４１、４６、５１において、前記横垂直２方向又は横斜め４方向に伸長した部分は、プレス成形の押圧方向に沿って設けられる。プレス成形による押圧工程において、前記伸長した部分の端部断面が、塑性流動によって突起部の形成位置へ移動するため押圧方向で金属の減肉がみられる。

図９の（ａ）に示すように、突起部４２、４３は、突起部４２及び４３の位置からそれぞれ横垂直２方向（図面では上下２方向）に伸長する金属の塑性流動によって形成される。このとき、押え型４０に２つの貫通孔が設けられており、図１に示す工程と同じ方法によって金属板ワーク４１の一面に２つの突起部を形成することができる。

図９の（ｂ）に示す２つの突起部４７、４８は、受け型４４及び押え型４５にそれぞれ一つの貫通孔が設けられており、突起部４７及び４８の位置からそれぞれ横垂直２方向（図面では上下２方向）に伸長する金属の塑性流動によって金属板ワーク４６の両面のそれぞれ異なる位置に一つの突起部が形成され、計２つの突起部が形成される。

また、図９の（ｃ）に示す２つの突起部５２、５３は、受け型４９及び押え型５０にそれぞれ一つの貫通孔が設けられており、突起部５２及び５３が同じ位置であるため、横斜め４方向（図面では上下斜め４方向）に伸長する金属の塑性流動によって金属板ワーク５１の両面にそれぞれ一つの突起部が形成される。それにより、図９の（ｄ）に示す写真図からも確認できるように、同じ位置に対向する形で計２つの突起部５２、５３を形成することができる。

このようにして金属板ワークの一面又は両面の所望の位置に複数の中実状の突起部を形成する。また、本実施形態によって形成される複数の突起部は、押え型及び受け型の少なくともいずれかに、突起部に対して雌型となる凹部又は該凹部に相当する貫通孔を設け、それらの内部に塑性流動する金属を充填するだけで形成できる。それにより複数の突起部の形成を容易に行うことができる。

本実施形態では、例として金属板ワークの一面又は両面に２つの突起部形成方法を説明したが、形成する突起の数が３つ以上であってもよい。また、複数の突起部の位置から横垂直方向又は横斜め方向に伸長する金属を設けるときの配置角度及び配置数、並びに伸長した金属部分の長さと幅は、当該分野の技術者が設計事項の範囲内で最適なものを選択することができる。それにより、複数の突起部を１列だけでなく、２列以上で２次元的に形成することが可能である。さらに、ワークとして金属板に代えて金属棒を用いる場合も、押え型及び受け型の構造と、それぞれの金型に設ける凹部の形状と寸法を最適化することにより、金属棒の任意の場所に複数の突起部を形成することができる。

＜第６の実施形態＞
本実施形態において、ワークとして使用する金属板の側面片側に複数の突起部を形成するときのプレス成形による押圧工程を図１０によって説明する。図１０において、左側に示す図は、各工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）においてワーク５４の長手方向（図面の左右方向）の断面図である。また、図１０の右側に示す図は、各工程においてワーク５４の長手方向に対して上下垂直方向の位置（Ｃ−Ｃ）、（Ｄ−Ｄ）、（Ｅ−Ｅ）及び（Ｆ−Ｆ）の各断面図である。図１０の（ａ）及び（ｄ）には、突起部形成前後のワークの斜視図を合わせて示している。

ワーク５４としてＣ１１００−１／４系の銅で、厚さが１．５ｍｍの矩形状銅板を用いた。図１０の（ａ）に示すように、銅板ワーク５４の片側側面には、突起部を形成しようとする２つの位置にそれぞれ貫通孔５５を有する押え型５６が当接して２か所の突起部の形成を行った。

本実施形態は、図１０に示すように、（ａ）凹状の段差を有し、片側段差の盛肉部分に貫通孔５５が２か所に設けられた受け型５６と押え型５７との間にワーク５４を挿入する工程、（ｂ）受け型５６と押え型５７でワーク５４をクランプする工程、（ｃ）プレス成形機を用いて、ワーク５４の外形端部断面を２方向（ワーク５４の長手方向において矢印で示す２方向）からそれぞれプレス成形によって押圧して、受け型５６の凹部に相当する２か所の貫通孔５５に向けて金属を塑性流動させることにより突起部５８、５９（図中において、点線で示す部分）を形成する工程、及び（ｄ）クランプ圧を解放し、押え型５７を脱型した状態で、突起部５８、５９が形成されたワーク５４を上部から取り出す工程、を経て、ワーク５４の片側側面に２か所の突起部５８、５９の形成を行った。ここで、プレス形成機は、図４に示す方法と同じように、押圧しようとする２か所にカム機構を備え、間欠送りで押圧を行うサーボプレス機を用いた。プレス成形は、前記第１の実施形態と同じ押圧条件で行った。最後に、突起部５８、５９が形成されたワークは、切断又は研磨によって所望の形状に加工した。必要に応じて、さらにワーク５４には穴開け及び切断等の後加工を行った。

図１０に示す工程は、金属板ワーク５４の側面片側に２個の突起部を形成したものであるが、本実施形態においては、受け型５６に設ける貫通孔５５の数と位置を変更することにより、突起部を１個又は３個以上で形成することができる。また、受け型５６に設ける貫通孔５５を、ワーク５４の両側側面において突起部を設けようとする位置に合致するように調整して設けることにより、２個以上の突起部を金属板ワーク５４の両側側面に形成することもできる。

＜第７の実施形態＞
本発明の突起形成方法は、中実状の突起部を一つ又は複数で任意の位置に高強度で形成することができるだけでなく、従来のプレス押出し成形加工又は前記凹部を有する押え型のワーク面へのプレス押付け成形加工との組み合わせにより様々な形状と機能を有する突起部を有する金属部品を製造することができる。図１１及び後述の図１２を用いて、本発明の突起形成方法と他の加工方法との組合せによる金属部品の製造方法の例を説明する。

図１１は、本発明の突起形成方法とプレス押出し成形加工方法との組合せによる金属部品の製造方法の概略工程を示す断面図である。図１１の（ａ）〜（ｄ）に示す各工程において、図面左側には、本発明の突起形成方法で形成された中実状の突起部を、該中実状の突起部の底面からプレス成形によって押出し加工を行う工程を示す。また、図面右側には、押出し加工を途中で止め、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）のそれぞれの工程後に押出し金型を脱型した状態にある金属板のワークを断面図で示している。

図１１の（ａ）に示すように、本発明によって形成された中実状の突起部６０を有する金属板ワーク６１を、中実状の突起部６０の底面中心に位置するワーク６１の底面から押出し用プレス型６２を用いてプレス成形による押出し加工を行う。さらに、突起部６０の高さを高くするため、図１１の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、押出し加工を継続する。

本実施形態において、プレス成形による押出し加工を図１１の（ｂ）の工程後に中断し、その段階で押出し用プレス型６２を脱型する場合、底面径が異なる形態で階段状に形成された中空突起部６３を得ることができる。また、図１１の（ｃ）の工程後に中断する場合は、先端部の肉厚が外周壁よりも厚くなった円錐台状の中空突起部６４が得られる。さらに、図１１の（ｄ）に示す工程まで押出し加工を継続する場合は、最も高い突起部が中空突起部６５として形成される。

最後に、それぞれの工程で形成された中空突起部６３、６４又は６５を有するワーク６１は、打ち抜き加工又は切断加工により不要な部分をワーク６１の本体部から除いて所望の形状やサイズを有する金属部品に加工される。必要に応じて、形成された突起部の形成面や裏面の切削又は研磨の後加工を、前記打ち抜き加工又は切断加工の前後のいずれかで行ってもよい。

このように、本発明の突起形成方法とプレス押出し成形加工方法との組合せにより、突起部の強度、機能及び意匠性の観点から様々な形状及び構造を有する突起部を形成することができる。その際、本発明による突起形成加工及びプレス押出し成形加工をそれぞれ独立の工程として分離して行ってもよいし、連続した工程として順送方式又はトランスファー方式で行ってもよい。

＜第８の実施形態＞
本発明の突起部形成方法と組み合わせる他の加工方法の例として、ワーク面へのプレス押付け成形加工方法との組合せによる金属部品の製造方法の概略工程を図１２に断面図で示す。

図１２に示すように、本実施形態による金属部品の製造方法の工程は、本発明によって形成された中実状の突起部６０を有する金属板ワーク６１を受け型６６で支持した後、中実状の突起部６０に対して雌型となる凹部６７を有する押付け用プレス型６８をワーク６１の一面に向けて矢印方向に下降させる工程（図１２の（ａ））、押付け用プレス型６８をワーク６１の一面に押付ける工程（図１２の（ｂ））、前記押付けによってワーク６１の一部を、中実状の突起部６０と凹部６７との間の隙間から凹部６７の内部に押し込むことにより、ワーク６１の薄肉化を伴いながら中実状の突起部６７を形成する工程（図１２の（ｃ））、及び押付け用プレス型６８を上方の矢印方向に移動し、脱型する工程（図１２の（ｄ））を有する。

このようにして形成された中実状の突起部６７を有するワーク６１は、打ち抜き加工又は切断加工により不要な部分をワーク６１の本体部から除いて所望の形状やサイズを有する金属部品に加工される。必要に応じて、形成された突起部の形成面や裏面の切削又は研磨の後加工を、前記打ち抜き加工又は切断加工の前後のいずれかで行ってもよい。

本発明の突起形成方法はワーク面へのプレス押付け成形加工方法と組合せることにより、ワークの薄肉化を伴うものの、プレス押付け成形加工を単独で行う方法に比べて、高い中実状の突起部又は大きな径を有する突起部を形成することができる。その際、本発明の突起形成方法及びプレス押付け加工方法をそれぞれ独立の工程として分離して行ってもよいし、連続した工程として順送方式又はトランスファー方式で行ってもよい。

以上のように、本発明の突起部形成方法は、金属板又は金属棒のワークに、前記金属板の薄肉化又は前記金属棒の細径化や変形を伴うことなく、中実状の突起部を簡便に形成することができる。本発明の突起部形成方法によって形成される中実状の突起部は高い均一性と強度を有することから、高品質の突起部が得られるだけでなく、２以上の複数の突起部を金属ワークの所望の位置に形成することができる。さらに、金属ワークの一面に対して垂直方向だけでなく、斜め方向に突起部を形成したり、突起部形状を円錐状だけでなく、角錐状にしたりすることも可能であり、突起部を設ける方向（角度）や突起部形状の選択幅が広くなる。

また、本発明による金属部品の製造方法は、従来の押出しプレス成形加工方法又は前記凹部を有する押え型のワーク面へのプレス押し付け成形加工方法との組み合わせにより様々な形状と機能を有する金属部品を提供することができる。したがって、汎用金属部品に限らず、精密金属部品にも適用範囲を拡大することができる。

１，７，１０，１２，２６，３２，４１，４６，５１，５４，６１・・・ワーク
２，２７，３３，３９，４４，４９，５６，６６・・・受け型
３，２８，３４，４０，４５，５０，５７・・・押え型
４，２９，３５，５５・・・貫通孔
５，３０，３７・・・ワークの外形周辺端部断面
６，３１，３８，４２，４３，４７，４８，５２，５３，５８，５９，６０・・・突起部
８・・・突起部を支持する部分
９，１１，１３・・・プレス成形により押圧される部分
１４，１９・・・突起部形成システム
１５・・・クランプ板
１６・・・プレス成形機
１７・・・押圧プランジャー
１８・・・空気抜け穴
２０・・・カムドライブ
２１・・・カムスライド
２２，３６・・・ノックアウトピン
２３，２４，５２，６１・・・中実状の突起部
２５・・・窪み
６２・・・押出し用プレス型
６３，６４，６５・・・中空突起部
６７・・・凹部
６８・・・押付け用プレス型

Claims (13)

1. 金属製のワークの一面又は二面以上に１又は２以上の突起部を形成するための突起部形成方法であって、
   水平方向に沿って横置きにされた受け型及び押え型によって前記金属製のワークを上下からクランプし、前記受け型及び押え型を固定した状態で、前記ワークの一面又は二面以上に形成しようとする前記突起部の直立方向に対して垂直又は斜めの方向から前記ワークの外形周辺端部断面を、前記受け型及び押え型とは異なる押圧用治具を用いてプレス成形によって前記ワークとして使用する金属の軟化点未満の温度で連続送り又は間欠送りによる押圧を行い、前記受け型及び前記押え型の少なくともどちらかに前記突起部に対して雌型となる凹部として設けられた貫通孔の内部に前記ワークの金属を塑性流動させることにより金属の中実状の突起部を形成することを特徴とする突起部形成方法。
2. 前記受け型及び押え型とは異なる押圧用治具を用いて前記ワークの外形端部断面からの前記プレス成形による押圧を、前記突起部の底面中心を対称中心とするときに点対称に位置する２以上の方向、又は前記突起部の底面円周方向から行い、前記点対称に位置する２以上の方向、又は前記突起部の底面円周方向に存在する前記ワークの外形周辺端部断面の位置を、前記突起部の底面中心に向けて同時に移動させることにより金属の中実状の突起部を形成することを特徴とする請求項１に記載の突起形成方法。
3. 前記ワークは、前記ワークの長手方向とは異なる方向で、且つ、前記点対称に位置する２以上の方向、又は前記突起部の底面円周方向に伸張した金属部分を有し、前記伸長した金属部分の外径周辺部端面から前記受け型及び押え型とは異なる前記押圧用治具を用いて前記プレス成形による押圧が行われることを特徴とする請求項２に記載の突起部形成方法。
4. 前記プレス成形による押圧が、室温で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の突起部形成方法。
5. 前記受け型及び押え型によって前記ワークをクランプする圧力を、前記プレス成形による押圧工程の前半から後半に向けて連続的又は段階的に上げることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の突起部形成方法。
6. 金属製のワークの一面又は二面以上に１又は２以上の中実状の突起部を形成するための突起部形成システムであって、
   金属製のワークを支持するための受け型と、
   前記ワークの一面に形成しようとする突起部に対して雌型となる凹部と、
   前記ワークの浮き上がりを抑えるための押え型と、
   前記受け型及び前記押え型のクランプ装置と、
   前記ワークの外形周辺端部断面を押圧するための押圧用治具と、
   前記ワークの外形周辺端部断面を、前記受け型及び押え型とは異なる前記押圧用治具を用いてプレス成形によって前記ワークとして使用する金属の軟化点未満の温度で連続送り又は間欠送りによる押圧を行うためのプレス成形機とを有し、
   前記受け型及び前記押え型を水平方向に沿って横置きに配置するとともに、
   前記受け型及び前記押え型は、少なくともどちらかに前記凹部として貫通孔が設けられており、前記ワークと当接する側の面が、前記押圧用治具によって押圧される方向に対して垂直方向に、前記凹部を除いて、段差のない一様な平滑面を有することを特徴とする突起部形成システム。
7. 前記ワークの外形周辺端部断面を押圧するためのプレス成形機が、前記押え型のクランプ面に対して垂直方向に作用する押圧力を、前記押圧用治具を介して平行方向に作用する力に変換するためのカム機構を有することを特徴とする請求項６に記載の突起部形成システム。
8. 請求項６又は７に記載の突起部形成システムは、加熱手段が具備されていないことを特徴とする突起部形成システム。
9. 金属の本体部と該本体部から突出する突起部とを一体形成した前記突起部を有する金属部品の製造方法であって、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属の中実状の突起部を形成する工程と、
   前記金属製のワークから、前記突起部付き本体部を打ち抜き加工、又は切断加工によって分離する工程と、を含む突起部を有する金属部品の製造方法。
10. 請求項９に記載の突起部を有する金属部品の製造方法が、さらに、前記突起部の裏面のプレス押出し成形加工、又は前記凹部を有する押え型の前記ワークの面へのプレス押付け成形加工の工程を有することを特徴とする、突起部を有する金属部品の製造方法。
11. 前記金属の中実状の突起部を形成する工程の後に、少なくとも前記突起部を含む部分の裏面を研磨又は切削する工程を備えることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の突起部を有する金属部品の製造方法。
12. 請求項９〜１１のいずれか一項に記載の工程において、前記金属の中実状の突起部を形成する工程、及び該金属の中実状の突起部を形成する工程と組み合わせて行われる工程が、順送方式又はトランスファー方式によって連続的に行われる工程であることを特徴とする突起部を有する金属部品の製造方法。
13. 前記金属部品が、集電端子であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の突起部を有する金属部品の製造方法。

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