JP2006043769A - セルフピアスリベットによる接合方法およびセルフピアスリベット接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下側の被接合部材がアルミニウム系材料である場合のリベット接合部での亀裂を修復して、上記のような亀裂に起因する種々の不具合を解消できるようにしたセルフピアスリベットによる接合方法を提供する。
【解決手段】ダイ４とパッド５とで被接合部材Ｗ１，Ｗ２を加圧拘束しながら、パンチ６により被接合部材Ｗ１側からセルフピアスリベット１１を打ち込んで被接合部材Ｗ１，Ｗ２同士をセルフピアスリベット１１にて締結，接合する。リベット打ち込み完了と相前後してダイ４を回転させ、その回転に伴う摩擦熱をもって、下側の被接合部材Ｗ２側のリベット接合部１３をいわゆる摩擦撹拌の形態で塑性流動させる。これにより、リベット接合部１３に一旦発生した亀裂が消失して修復される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、セルフピアスリベットによる接合方法とその接合方法に用いるセルフピアスリベット接合装置に関し、特にアルミニウム系材料からなる被接合部材のリベット継手に好適なセルフピアスリベットによる接合方法とセルフピアスリベット接合装置に関するものである。

この種のセルフピアスリベットを用いた接合技術が特許文献１，２等で提案されている。

特許文献１，２に代表されるような従来のセルフピアスリベット接合技術では、少なくとも下側の被接合部材がアルミニウム系材料のものとなるように二枚の被接合部材を重ね合わせた上でダイ上に位置決めし、上側の被接合部材側から頭部付きで且つ有底円筒状のセルフピアスリベットを打ち込むとともに、そのセルフピアスリベットを拡径させながら押し潰し、最終的にはセルフピアスリベットが下側の被接合部材を貫通することがないようにそのセルフピアスリベットと下側の被接合部材の一部を塑性変形させることで、上下の被接合部材同士をリベット締結することを基本としている。
特開２００２−１２１６３５号公報（図１） 特開２００２−３６４６１７号公報（図４）

このような従来のセルフピアスリベット接合技術では、セルフピアスリベットそのものは下側の被接合部材を貫通しないものの、下側の被接合部材はリベット打ち込み時の加圧拘束力を受けて、実質的にダイの形状が転写される程度にまで大きく塑性変形することから、その下側の被接合部材側でのリベット接合部には放射状もしくは環状の亀裂が発生することがある。この傾向は、特に材料自体の破断伸びが１０％程度のアルミニウム合金やアルミニウム押出材の場合に顕著となる。

そのため、リベット継手として機能することになるリベット接合部での強度が低下するほか、使用状態によっては亀裂が進行して破壊に至る可能性もあり、強度向上の上でなおも課題を残している。

また、例えば下側の被接合部材がアルミニウム系材料であるのに対して上側の被接合部材が鋼板等のように異材質の組み合わせの場合、上記の亀裂から水分が浸入し、異材質同士の接触面で電蝕や隙間腐蝕の発生のおそれがあるほか、上記被接合部材を例えば自動車の車体部材として使用した場合には、亀裂の発生部位には塗膜が付着しにくいために外観を損ねる可能性もあり、好ましくない。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ下側の被接合部材がアルミニウム系材料である場合のリベット接合部での亀裂を修復して、上記のような亀裂に起因する種々の不具合を解消できるようにしたセルフピアスリベットによる接合方法と接合装置を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、一方の被接合部材とアルミニウム系材料からなる他方の被接合部材とを重ね合わせた上で、一方の被接合部材側からセルフピアスリベットを打ち込むことにより被接合部材同士を接合する方法として、セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えているダイを、セルフピアスリベットの打ち込みによる接合中もしくは接合後に回転させることを特徴とする。

より具体的には、請求項２に記載のように、上記ダイの回転をもって摩擦熱を発生させることにより他方の被接合部材側でのリベット接合部を塑性流動させるものとする。

また、請求項４に記載の発明は、上記接合方法に用いるセルフピアスリベット接合装置として、セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えるダイと、ダイと対向配置され、一方の被接合部材側からダイ側に向けてセルフピアスリベットを打ち込むパンチと、セルフピアスリベットの打ち込みによる接合中もしくは接合後に上記ダイを回転させる回転駆動手段とを備えていることを特徴とする。

したがって、請求項１，４に記載の発明では、セルフピアスリベットを打ち込む途中もしくは打ち込み後にアルミニウム系材料からなる被接合部材のリベット接合部に亀裂が発生したとしても、そのリベット接合部に接触しているダイの回転をもって摩擦熱を発生させると、そのリベット接合部では摩擦撹拌の形態で塑性流動が起こり、最終的は亀裂が消失するように修復されることになる。

請求項５に記載の発明は、一方の被接合部材とアルミニウム系材料からなる他方の被接合部材とを重ね合わせた上で、一方の被接合部材側からセルフピアスリベットを打ち込むことにより被接合部材同士を接合する方法として、セルフピアスリベットの打ち込みにより被接合部材同士を接合するリベット接合工程と、リベット接合後に他方の被接合部材側のリベット接合部での接合不具合の有無を検査し、その検査結果に応じてそのリベット接合部に修復作業を施す検査・修復工程とを含んでいる。そして、上記検査・修復工程では、他方の被接合部材側のリベット接合部での接合不具合の有無の検査を画像解析により行い、検査結果に応じて、リベット接合部に修復治具を押し当てて回転させることにより摩擦熱を発生させて、その摩擦熱をもってリベット接合部を塑性流動させることで接合不具合を修復することを特徴とする。

すなわち、先の請求項１に記載に発明では、セルフピアスリベットの打ち込みを行う工程で同時に亀裂の修復までも行うようにしているのに対して、この請求項５に記載の発明では、亀裂の修復を目的とした検査・修復工程がセルフピアスリベットの打ち込みを行う工程から独立していることを前提としている。

ここで、請求項６に記載のように、他方の被接合部材側のリベット接合部での接合不具合の有無とは亀裂発生の有無であり、上記接合不具合の修復とは塑性流動による亀裂の消失であるものとする。

また、請求項７に記載の発明は、上記接合方法に用いるセルフピアスリベット接合装置として、セルフピアスリベットの打ち込み作業を司るリベット打ち込み手段と、回転駆動手段により回転駆動される修復治具を有し、リベット打ち込み後における被接合部材を位置決め支持した上で、そのリベット接合部をリベット打ち込み手段と同様に加圧拘束することが可能な不具合修復手段と、上記不具合修復手段に設けられ、他方の被接合部材側でのリベット接合部を撮像する撮像手段と、上記撮像手段の撮像データを解析してリベット接合部での接合不具合の有無を判定し、その判定結果に応じ修復治具を回転させるための回転駆動手段を制御する画像解析手段とを備えていることを特徴とする。

したがって、請求項５，７に記載の発明では、リベット打ち込み工程でのリベット打ち込み作業を終えた被接合部材について、検査・修復工程で他方の被接合部材側のリベット接合部を撮像して画像解析を行い、亀裂発生等の接合不具合の発生が認められた場合のみ該当するリベット接合部に修復治具を押し当てて回転させる。そして、先の場合と同様に、リベット接合部に接触している修復治具の回転をもって摩擦熱を発生させると、そのリベット接合部では摩擦撹拌の形態で塑性流動が起こり、最終的は亀裂が消失するように修復されることになる。

請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明を前提として、ダイの成形面に予め接着剤を充填しておくことを特徴とする。

この場合、望ましくは、請求項１０に記載のように、他方の被接合部材側のリベット接合部に発生した亀裂に上記ダイの回転をもって接着剤を充填し、その亀裂の隙間を接着剤で埋めるものとする。

請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の方法に用いるセルフピアスリベット接合装置として、セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えるダイと、ダイと対向配置され、一方の被接合部材側からダイ側に向けてセルフピアスリベットを打ち込むパンチと、セルフピアスリベットの打ち込みによる接合中もしくは接合後に上記ダイを回転させる回転駆動手段と、セルフピアスリベットの打ち込みに先立ってダイの成形面に接着剤を供給する接着剤供給手段とを備えていることを特徴とする。

したがって、少なくとも請求項９，１１に記載の発明では、ダイの回転に伴い、その成形面と下側の被接合部材側のリベット接合部との間に介在している接着剤が撹拌され、この撹拌のために、リベット接合部に発生している亀裂に接着剤が積極的に充填されて、その亀裂の隙間を接着剤で埋めることで上記亀裂が修復される。

請求項１に記載の発明によれば、リベット打ち込み段階でリベット接合部に亀裂等が発生していたとしても、後処理として摩擦熱をもって塑性流動を起こさせることにより、実質的に亀裂等が消失することになるため、従来のような亀裂の発生を原因とする接合強度の低下や破壊等を未然に防止することができることはもちろんのこと、電蝕や隙間腐蝕の発生もなく、外観品質の向上と併せて接合品質が向上する。特に、塑性流動によってリベット接合部での材料の組織が緻密化されるため、接合強度が一段と向上するほか、塑性流動は材料自体の融点よりも低い温度で起こるため、二次的不具合である熱変形も生じることがない。

請求項４に記載の発明によれば、リベットの打ち込みと同時に亀裂の修復を行うことができるため、工程数の増加を招くことがなく、また既存の設備に回転駆動手段を付加するだけで所期の目的を達成することができるから、設備の大がかりな改造や新たな設備投資の必要がなく、設備費の低減が可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、リベット打ち込み工程とは別の検査・修復工程にてリベット接合部での亀裂発生等の接合不具合の有無の判定を行った上で、該当するリベット接合部に上記と同様に後処理として摩擦熱をもって塑性流動を起こさせるようにしたことから、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、リベット打ち込み工程でのサイクルタイムが長くなるのを未然に防止できるほか、亀裂発生等の接合不具合の発生がない場合には塑性流動処理を行わずに済むので、無駄な工数を削減できる利点がある。

請求項７に記載の発明によれば、リベット打ち込み手段による打ち込み作業と並行して、不具合修復手段による亀裂発生等の不具合発生の検査・修復作業を行うことができるので、請求項５に記載の発明と同様の効果に加えて、生産性が飛躍的に向上する。

請求項９に記載の発明によれば、ダイの成形面に接着剤を予め充填しておき、リベット接合部に発生している亀裂に接着剤を積極的に充填して、その亀裂の隙間を接着剤で埋めるようにしたため、特に亀裂発生部位での電蝕や隙間腐蝕の発生もなく、外観品質の向上と併せて接合品質が向上する。

また、請求項１１に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の効果が得られる。

図１〜４は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であり、特に図１はリベット打ち込み作業を司るセルフピアスリベット接合装置（以下、単にリベット接合装置という）の概略構成を、図２〜４は上記リベット接合装置による接合方法たる接合手順をそれぞれ示している。

図１に示すように、リベット接合装置１は、二枚重ねの被接合部材Ｗ１，Ｗ２を接合対象として、いわゆるＣ型フレーム構造のリベット打ち込み機２を主体として構成されており、Ｃ型フレーム３にはダイ４とワーク押さえとして機能する上下動可能なパッド５とが互いに対向するように配置されているとともに、パッド５にはパンチ６が上下動可能に内挿されている。なお、上下二枚の被接合部材Ｗ１，Ｗ２のうち下側の被接合部材Ｗ２は例えばアルミニウム合金等のアルミニウム系材料、上側の被接合部材Ｗ１は例えば鋼板材製のものであって、いわゆる異材質同士の接合形態としてダイ４が下側の被接合部材Ｗ２に当接するようにリベット打ち込み機２との相対位置決めがなされる。

Ｃ型フレーム３にはその上面に立設されたスタンド７を介して加圧用モータ（サーボモータ）８が配置されているとともに、スタンド７の内部にはボールねじ９が収容配置されている。そして、加圧用モータ８の回転力がボックス１０内の変速歯車列または歯付きベルト等の巻掛伝達手段を介してボールねじ９のスクリューシャフトに伝達されるようになっているとともに、スクリューシャフトの回転に応じてそれに螺合しているナット部材がパンチ６とともに昇降動作して、図２，３に示すようにパンチ６が有底円筒状のセルフピアスリベット（以下、単にリベットという）１１を被接合部材Ｗ１，Ｗ２に対して直接打ち込むことになる。

Ｃ型フレーム３の下部には、ダイ４と同一軸線上に位置するようにこのダイ４を回転させるための回転駆動手段としてのモータ１２が配置されており、必要に応じて外部から指令を与えることによりダイ４を強制回転させることができるようになっている。

このようなリベット接合装置１によれば、図２の（Ａ）に示すように、ダイ４を下側の被接合部材Ｗ２に当接させた上で、パッド５を上側の被接合部材Ｗ１に圧接させると、これらダイ４とパッド５とにより上下二枚の被接合部材Ｗ１，Ｗ２が加圧拘束される。

次いで、このような加圧拘束状態において、パンチ６を下降させてリベット１１を上側の被接合部材Ｗ１側から打ち込む。リベット１１の打ち込み進行に伴い、その打ち込み力を受けて下側の被接合部材Ｗ２がダイ４側に予め彫り込まれた成形面４ａに密着するように上側の被接合部材Ｗ１とともに塑性変形する一方、リベット１１もセルフピアス方式にて上記成形面４ａに対していわゆる底突き状態となって、拡径しながら徐々に押し潰される。このような段階的変化を図２の（Ａ）〜（Ｃ）および図３の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。そして、最終的には、図３の（Ｃ）に示すようにリベット１１は下側の被接合部材Ｗ２を貫通しないまでも、リベット１１の頭部上面が上側の被接合部材Ｗ１とほぼ面一となる状態をもって、リベット継手としての締結すなわちリベット１１による接合が完了する。

この場合において、図４に拡大して示すように、下側の被接合部材Ｗ２におけるリベット接合部１３では、ダイ４側の成形面４ａの形状を転写させるようなかたちで大きな加圧力を受けて、局部的に大きな伸びが発生することから、図５に示すようにリベット接合部１３の輪郭に相当する位置に接合不具合として環状の亀裂１４が発生することがあるほか、そのリベット接合部１３の頂部に相当する位置に同様に接合不具合として放射状の亀裂１５が発生することがある。

そこで、図３の（Ｃ）の状態をもってリベット１１の打ち込みが完了するのと相前後して、もしくは図３の（Ｃ）の状態をもってリベット１１の打ち込みが完了したならば、ダイ４とパッド５とによる加圧拘束状態のもとで、図１，４に示すようにモータ１２を起動してダイ４を強制回転させる。なお、このダイ４の回転は、リベット１１の打ち込みが完全に終了する前から開始しても良く、またリベット１１の打ち込みが完全に終了してから開始しても良い。

ダイ４の回転に伴い、下側の被接合部材Ｗ２側のリベット接合部１３では摩擦熱が発生し、その摩擦熱をもっていわゆる摩擦撹拌の形態でリベット接合部１３を積極的に塑性流動させる。この塑性流動による材料の撹拌のために先に述べた環状の亀裂１４や放射状の亀裂１５が消失して修復されることになるとともに、リベット接合部１３における材料自体の組織が従前よりも緻密化されることになる。

その結果として、上記のような亀裂１４，１５の消失もしくは修復および組織の緻密化をもってリベット接合部１３での接合強度が向上することになる。特に、下側の被接合部材Ｗ２がアルミニウム合金鋳物である場合には、鋳物特有の鋳巣の微細化の上でも有利となる。

上記のような塑性流動を起こさせるのに必要な条件は、ダイ４の回転数にして例えば１，０００〜２，０００ｒｐｍ程度、摩擦熱の温度は被接合部材Ｗ２そのものの融点よりも低い５００℃程度である。

また、先に述べたようなリベット１１の打ち込みに必要なダイ４とリベット１１とによる加圧力は例えば５０〜６０ｋＮ程度であるのに対して、いわゆる摩擦撹拌の形態で塑性流動を起こすのに必要な加圧力は１０ｋＮ程度であり、リベット打ち込み時の加圧力のままでダイ４を回転させると加圧力が大きすぎてしまうことになる。

そこで、図６に示すように、摩擦撹拌の形態で塑性流動を起こさせるのに先立って加圧モータ８を起動して、所定ストロークだけパンチ６を上昇動作させることにより加圧力の調整（除荷）を行うものとする。なお、摩擦撹拌の形態で塑性流動を起こさせるのに先立ってパンチ６を上昇動作させるストロークは、実験もしくは経験的に求めた上で予め設定しておくものとする。

このように本実施の形態によれば、リベット１１の打ち込みに続いて、リベット接合部１３に摩擦撹拌の形態で積極的に塑性流動を起こさせることにより、リベット接合部１３に発生した亀裂１４，１５を消失もしくは修復することができるとともに、リベット接合部１３における材料自体の組織が従前よりも緻密化されて、リベット接合部１３での接合強度が向上するようになる。

図７は本発明の第２の実施の形態を示す。

先の第１の実施の形態では、図１に示すリベット１１の打ち込み工程（リベット接合工程）において摩擦撹拌の形態での塑性流動を行わせるようにしていることから、当該リベット打ち込み工程でのサイクルタイムが多少長くなる傾向にあることから、特に大量生産工程では生産性の低下につながるおそれがあることは否めない。

そこで、リベット１１の打ち込み作業と、先に述べた亀裂１４，１５等の不具合の有無の検査およびその修復作業とを並行して行えるようにするべく、リベット打ち込み工程から上記の検査・修復工程を分離して、実質的にこれを独立させたものが第２の実施の形態である。

図７に示す第２の実施の形態では、リベット接合装置１によるリベット打ち込み工程（リベット接合工程）Ｓ１の後段側に、リベット接合部１３での図５に示したような亀裂１４，１５の発生の有無とその修復とを目的とした検査・修復工程Ｓ２をリベット打ち込み工程Ｓ１から独立させたかたちで設定してある。なお、リベット打ち込み工程Ｓ１におけるリベット接合装置１は図１に示したものと同様であるので、ここでは同一箇所に同一符号を付してその詳細な説明は省略するものとする。

図７に示す検査・修復工程Ｓ２には、撮像手段としてのＣＣＤカメラ１６とともに不具合修復手段としての不具合修復装置１７が配置されている。この不具合修復装置１７は、ベース１８にダイ２と同等形状の修復治具である修復ダイ１９を配置するとともに、この修復ダイ１９を回転駆動手段であるモータ２０にて回転駆動可能に構成したもので、さらに修復ダイ１９と対向するようにパッドと同等機能を有するワーク押さえ２１を配置してある。

ＣＣＤカメラ１６は、リベット接合装置１でリベット接合された被接合部材Ｗ１，Ｗ２のうち下側の被接合部材Ｗ２におけるリベット接合部１３の全てについて下側から撮像し、その撮像データを画像解析手段である画像解析装置２２に出力する。なお、画像解析装置２２はパーソナルコンピュータ等を主体として構成されている。画像解析装置２２では取り込んだ画像データを例えばパターンマッチング等の手法により解析して、図５に示したような亀裂１４，１５の発生の有無を判定する。そして、その判定結果に応じてモータ２０に回転指令が与えられることになる。

リベット打ち込み工程Ｓ１でのリベット接合装置１によるリベット打ち込み作業を終えた被接合部材Ｗ１，Ｗ２を検査・修復工程Ｓ２に搬送し、一次的位置決めを行った上でＣＣＤカメラ１６により被接合部材Ｗ１，Ｗ２のうち下側の被接合部材Ｗ２におけるリベット接合部１３の全てについて下側から撮像し、その撮像データを画像解析装置２２に取り込む。そして、画像解析装置２２では取り込んだ画像データをもとに各リベット接合部１３について亀裂１４，１５の発生の有無を特定する。

一方、ＣＣＤカメラ１６による撮像を終えた被接合部材Ｗ１，Ｗ２を修復ダイ１９を備えた不具合修正装置１７のベース１８の上にセットし、ワーク押さえ２１にて加圧拘束する。この時、先に述べたように修復ダイ１９はリベット接合装置１側のダイ４と同形状に形成されているため、各修復ダイ１９はリベット接合部１３に合致するようにしてこれを受容する。

この状態で、画像解析装置２２での解析結果すなわち亀裂１４，１５の発生の有無情報を受けて、亀裂１４，１５が発生していると判定されたリベット接合部１３を受容している修復ダイ１９がモータ２０にて回転駆動される。これにより、先の第１の実施の形態と同様に、修復ダイ１９の回転に伴い下側の被接合部材Ｗ２側のリベット接合部１３では摩擦熱が発生し、その摩擦熱をもっていわゆる摩擦撹拌の形態でリベット接合部１３を積極的に塑性流動させる。この塑性流動による材料の撹拌のために先に述べた環状の亀裂１４や放射状の亀裂１５が消失して修復されることになるとともに、リベット接合部１３における材料自体の組織が従前よりも緻密化されることになる。

ここで、図１，７に示したリベット接合装置１に代えて図８に示すようなリベット接合装置３１を用いることも可能である。

すなわち、被接合部材Ｗ１，Ｗ２について複数箇所でのリベット打ち込みをもってリベット接合する場合に、図１，７のようなリベット接合装置１を用いた場合には、その都度リベット接合装置１と被接合部材Ｗ１，Ｗ２とを相対移動させる必要がある。

これに対して、図８に示したリベット接合装置３１では、図１，７に示したダイ４以外の要素を有してフレーム３３を主体とする可動ヘッド３２と、複数の修復ダイ３４，３４を備えた固定型３５とが相対移動可能に構成されているため、固定型３５上に被接合部材Ｗ１，Ｗ２を一旦セットしたならば可動ヘッド３２のみを移動させることで複数箇所でのリベット打ち込み作業に対応できることになる。

図９，１０は本発明の第３の実施の形態を示す図であり、図１〜４に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を示してある。

この第３の実施の形態では、図９の（Ａ）に示すようにリベット１１の打ち込みに先立ってダイ４４の成形面４４ａに予め構造用接着剤等の接着剤Ｓを充填しておき、その状態のままで同図（Ｂ），（Ｃ）に示すようにリベット１１の打ち込みを行うものとする。

ここで、ダイ４４には成形面４４ａに開口する接着剤供給通路４１が形成されており、さらに接着剤供給通路４１は図１０に示すように接着剤供給管４２を介して接着剤供給手段たる接着剤供給ポンプ４３および接着剤タンク４５に接続されている。そして、ダイ４４の成形面４４ａにはその都度、接着剤供給ポンプ４３によって適量の接着剤Ｓが定量供給されて充填されることになる。

そして、図９の（Ｃ）の状態をもってリベット１１の打ち込みが完了するのと相前後して、もしくは図９の（Ｃ）の状態をもってリベット１１の打ち込みが完了したならば、ダイ４４とパッド５とによる加圧拘束状態のもとで、図１０のモータ１２を起動してダイ４４を強制回転させる。この時、ダイ４４の成形面４４ａと下側の被接合部材Ｗ２側のリベット接合部１３との間には接着剤Ｓの層が介在していることになる。なお、このダイ４４の回転は、リベット１１の打ち込みが完全に終了する前から開始しても良く、またリベット１１の打ち込みが完全に終了してから開始しても良い。

ダイ４４の回転に伴い、その成形面４４ａと下側の被接合部材Ｗ２側のリベット接合部１３との間に介在している接着剤Ｓの層が撹拌され、この撹拌のために先に述べた環状の亀裂１４や放射状の亀裂１５に接着剤Ｓが積極的に充填されて、その亀裂１４，１５の隙間を接着剤Ｓで埋めて修復することになる。その結果として、先の亀裂１４，１５の存在に起因する電食や隙間腐食を未然に防止できるようになる。

なお、この第３の実施の形態では、第１の実施の形態と異なりリベット接合部１３の材料を塑性流動させるものではないため、ダイ４４の回転数やそのダイ回転時の加圧力は第１の実施の形態のものに比べて大幅に低減することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態としてセルフピアスリベット接合装置の概略を示す構成説明図。 図１のセルフピアスリベット接合装置によるリベット打ち込み過程の詳細を示す工程説明図。 図２に続くリベット打ち込み過程の詳細を示す工程説明図。 図３に続いて行われる摩擦撹拌による塑性流動化処理の詳細を示す工程説明図。 下側の被接合部材におけるリベット接合部での亀裂の発生状況を示す説明図。 リベット打ち込み時および摩擦撹拌による塑性流動処理時においてパンチのストロークと加圧力との関係を示す特性図。 本発明の第２の実施の形態を示す構成説明図。 図１，７に示したセルフピアスリベット接合装置の変形例を示す構成説明図。 本発明の第３の実施の形態を示す工程説明図。 図９のリベット打ち込みに用いるセルフピアスリベット接合装置の概略を示す構成説明図。

符号の説明

１…セルフピアスリベット接合装置
２…リベット打ち込み機（リベット打ち込み手段）
４…ダイ
４ａ…成形面
６…パンチ
８…加圧用モータ（サーボモータ）
１１…セルフピアスリベット
１２…モータ（回転駆動手段）
１３…リベット接合部
１４，１５…亀裂（接合不具合）
１６…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１７…不具合修復装置（不具合修復手段）
１９…修復ダイ（修復治具）
２０…モータ
２２…画像解析装置（画像解析手段）
３４…修復ダイ（修復治具）
４３…接着剤供給ポンプ（接着剤供給手段）
４４…ダイ
４４ａ…成形面
Ｓ…接着剤
Ｓ１…リベット打ち込み工程（リベット接合工程）
Ｓ２…検査・修復工程
Ｗ１…一方の被接合部材（鋼板）
Ｗ２…他方の被接合部材（アルミニウム系材料）

Claims (11)

1. 一方の被接合部材とアルミニウム系材料からなる他方の被接合部材とを重ね合わせた上で、一方の被接合部材側からセルフピアスリベットを打ち込むことにより被接合部材同士を接合する方法であって、
   セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えているダイを、セルフピアスリベットの打ち込みによる接合中もしくは接合後に回転させることを特徴とするセルフピアスリベットによる接合方法。
2. 上記ダイの回転をもって摩擦熱を発生させることにより他方の被接合部材側でのリベット接合部を塑性流動させることを特徴とする請求項１に記載のセルフピアスリベットによる接合方法。
3. セルフピアスリベットの打ち込み動作は、上記ダイと対向するように配置されたサーボモータ駆動のパンチをダイ側に接近動作させることにより行う一方、
   上記ダイの回転時に被接合部材に及ぼす加圧力の調整は、パンチの位置を制御することにより行うことを特徴とする請求項２に記載のセルフピアスリベットによる接合方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の方法に用いるセルフピアスリベット接合装置であって、
   セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えるダイと、
   ダイと対向配置され、一方の被接合部材側からダイ側に向けてセルフピアスリベットを打ち込むパンチと、
   セルフピアスリベットの打ち込みによる接合中もしくは接合後に上記ダイを回転させる回転駆動手段と、
   を備えていることを特徴とするセルフピアスリベット接合装置。
5. 一方の被接合部材とアルミニウム系材料からなる他方の被接合部材とを重ね合わせた上で、一方の被接合部材側からセルフピアスリベットを打ち込むことにより被接合部材同士を接合する方法であって、
   セルフピアスリベットの打ち込みにより被接合部材同士を接合するリベット接合工程と、
   リベット接合後に他方の被接合部材側のリベット接合部での接合不具合の有無を検査し、その検査結果に応じてそのリベット接合部に修復作業を施す検査・修復工程と、
   を含んでいて、
   上記検査・修復工程では、他方の被接合部材側のリベット接合部での接合不具合の有無の検査を画像解析により行い、
   検査結果に応じて、リベット接合部に修復治具を押し当てて回転させることにより摩擦熱を発生させて、その摩擦熱をもってリベット接合部を塑性流動させることで接合不具合を修復することを特徴とするセルフピアスリベットによる接合方法。
6. 他方の被接合部材側のリベット接合部での接合不具合の有無は亀裂発生の有無であり、上記接合不具合の修復は塑性流動による亀裂の消失であることを特徴とする請求項５に記載のセルフピアスリベットによる接合方法。
7. 請求項５または６に記載の方法に用いるセルフピアスリベット接合装置であって、
   セルフピアスリベットの打ち込み作業を司るリベット打ち込み手段と、
   回転駆動手段により回転駆動される修復治具を有し、リベット打ち込み後における被接合部材を位置決め支持した上で、そのリベット接合部をリベット打ち込み手段と同様に加圧拘束することが可能な不具合修復手段と、
   上記不具合修復手段に設けられ、他方の被接合部材側でのリベット接合部を撮像する撮像手段と、
   上記撮像手段の撮像データを解析してリベット接合部での接合不具合の有無を判定し、その判定結果に応じ修復治具を回転させるための回転駆動手段を制御する画像解析手段と、
   を備えていることを特徴とするセルフピアスリベット接合装置。
8. 上記リベット打ち込み手段は、
   セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えるダイと、
   ダイと対向配置され、一方の被接合部材側からダイ側に向けてセルフピアスリベットを打ち込むパンチと、
   を備えていることを特徴とする請求項７に記載のセルフピアスリベット接合装置。
9. ダイの成形面に予め接着剤を充填しておくことを特徴とする請求項１に記載のセルフピアスリベットによる接合方法。
10. 他方の被接合部材側のリベット接合部に発生した亀裂に上記ダイの回転をもって接着剤を充填し、その亀裂の隙間を接着剤で埋めることを特徴とする請求項９に記載のセルフピアスリベットによる接合方法。
11. 請求項９または１０に記載の方法に用いるセルフピアスリベット接合装置であって、
    セルフピアスリベットの打ち込みに際して他方の被接合部材を支えるダイと、
    ダイと対向配置され、一方の被接合部材側からダイ側に向けてセルフピアスリベットを打ち込むパンチと、
    セルフピアスリベットの打ち込みによる接合中もしくは接合後に上記ダイを回転させる回転駆動手段と、
    セルフピアスリベットの打ち込みに先立ってダイの成形面に接着剤を供給する接着剤供給手段と、
    を備えていることを特徴とするセルフピアスリベット接合装置。