JP2006116560A - セルフピアスリベット接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 板厚や材料特性のばらつきがあっても良好な接合状態が得られる大量生産に適したセルフピアスリベット接合方法を提供する。
【解決手段】 最大押し込み量付近の母集団の最小値を接合状態の良否判定の最大値（上限の閾値）とし、最小押し込み量付近の母集団の最大値を接合状態の良否判定の最小値（下限の閾値）とし、それぞれの押し込み量における加工荷重の平均値を結んだ加重平均の近似曲線（1）、それぞれの押し込み量におけるばらつきのある加工荷重の上限の近似曲線（2）、及びそれぞれの押し込み量におけるばらつきのある加工荷重の下限の近似曲線（3）を描き、加工荷重の上限の近似曲線（2）と上限の閾値との交点に相当する出代と、加工荷重の下限の近似曲線（3）と下限の閾値との交点に相当する出代との中央値を設定値としてリベットを押し込む。
【選択図】 図４

Description

本発明はリベットにより被接合部材をかしめて接合するセルフピアスリベット接合方法に関する。

リベット及び被接合部材の両方が組成変形して接合するセルフピアスリベット接合方法は従来から知られており、抗張力、耐力、伸びなどに影響されるプレス加工に近い接合方法である。特に、セルフピアスリベット接合は、引張り剪断強度及び加工荷重はリベット押し込み量に相関し、剥離強度は、リベット押し込み量には殆んど影響されず安定した特性を示すため、自動車などの部品同士の接合に適している。

先行文献として、特許文献1にはセルフピアスリベット接合方法に用いるリベットの形状として、ヘッド部と軸部とからなり、軸部は末端部において円錐状の開き角を有し、またヘッド部と軸部との繋ぎ部が丸みを持ったものが提案されている。

特許文献２には、ハウジングの凹部に部品（リベット）をセットし、パンチでハウジングをかしめることで、部品の溝部にハウジング材料を充填せしめるにあたリ、パンチのストローク量と、パンチにかけるかしめ荷重との関係を示す特性曲線の変曲点を検出し、この変曲点を基準として充填材料の溝部への充填量を制御する方法が提案されている。

特許文献３及び４にはリベットを用いず、２枚の金属板を重ねてポンチとダイス間でプレスして突出部と凹部を形成し、突出部の底部を展延させて凹部に当接させることで、２枚の金属板を接合する際に、パンチまたはダイスにかかる荷重とパンチの変位置との関係を示す動作線図を求め、この動作線図を基準動作線図と対比して接合状態の良否を判定する方法が提案されている。
特表平９−５０６１５３号公報 特開２００２−３５８６４号公報 特開平９−１６４４３８号公報 特開平９−１６４４３９号公報

セルフピアスリベット接合方法において、押し込み量（ストローク）に対する加工荷重の大きさによって、接合部の強度、外観品質に影響を及ぼすため、被接合部材にあった加工荷重基準値を設定するが、実際上、設定作業における基準値の見極めが難しく曖昧になりやすい。特に、特許文献１は専らリベットの形状に関する改良であり、この点の改善はなされていない。

一般には加工荷重の中央値を決め、この中央値から上下の許容値を設定しているが、そもそも中央値の信頼性が低いため、これに連動して上下の許容値の信頼性も低くなる。そこで、特許文献２に開示されるように、パンチの押し込み量と加工荷重との関係を示す特性曲線の変曲点を検出してこれを基準値とすることが考えられるが、実際の大量生産においては、被接合材料の材料特性のばらつきや寸法精度のばらつきがあるため効果的な方法とは言えない。

更に特許文献３及び４に開示される方法によれば、金属板の一部を変形させて互いに接合するようにしているので、リベットを必要としないが、接合できる板厚、材料などが制限されてしまい、また外観上も凹部ができるため好ましくない。

上記課題を解決するため第１発明に係るセルフピアスリベット接合方法は、被接合部材に対するリベットの押し込み量を誤差があっても製品の品質に影響がない範囲で決定し、この押し込み量を設定値としてリベットを被接合部材に押し込むようにした。
このように構成することで、大量生産および多点接合でも効率よく接合することができる。

また、第２発明に係るセルフピアスリベット接合方法は、被接合部材に対するリベットの押し込み量を誤差があっても製品の品質に影響がない範囲で決定し、この押し込み量を設定値としてリベットを被接合部材に押し込み、押し込み後に当該押し込み量に対応する加工荷重が許容範囲にあるか否かで接合状態の良否を判定するようにした。
このように構成することで、各接合点において、接合強度や外観品質を満たす加工荷重で接合されたかを精度よく判定することができる。

上記第２発明においては、先ずリベットの押し込み量の上限値と下限値を設定し、押し込み量の上限値での接合状態の良否に影響を与える要因ごとの加工荷重のうち最小値を選定し、また押し込み量の下限値での接合状態の良否に影響を与える要因ごとの加工荷重のうち最大値を選定し、これら加工荷重の最小値と最大値との間を加工荷重の許容範囲とする。

本発明によれば、実際の大量生産において、受け部材のばらつきなどがあっても、良好な接合状態を確保できる。また被接合部材の厚さや材料特性のばらつきも考慮した精度の高い接合状態の良否判定方法を実現できる。更に、従来にあっては加工荷重が許容範囲にあっても不良と判断される場合が多かったが、本発明によればこのようなケースが少なくなり、無駄に生産ラインを停止することがなくなり生産効率が向上する。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るセルフピアスリベット接合方法の工程を説明した図である。
先ず図１（ａ）に示すように、金属板などの被接合部材１，２を重ね、これをダイ３の上に載置し、更に被接合部材の上に筒状ガイド部材４を固定する。

次いで、図１（ｂ）に示すように、筒状ガイド部材４内にリベット５を挿入するとともに、パンチ６でリベット５を所定の加工荷重で押し込む。この加工荷重の設定方法については後述する。

リベット５を所定の加工荷重で押し込むと、図１（ｃ）に示すように、リベット５及び被接合部材１，２がともに塑性変形する。そして、接合良否の判定は、リベット５の被接合部材に対する押し込み量、即ちリベット５頭部の被接合部材１表面からの出代でもって判断する。

次に、リベット５を押し込む加工荷重の設定について説明する。
先ず、接合状態の良否に影響を与える因子を選定する。例えば、接合時のリベットの軸線に対する被接合部材の傾きの有無、被接合部材間の隙間の有無、被接合部材の厚み、被接合部材の材質など多くの因子が考えられるが、実施例では傾き０°、５°及び被接合部材間に1ｍｍの隙間があるものを想定した。因みに接合状態の良否に影響を与える因子は上記に限定されるものではない。

上記によって接合状態の良否に影響を与える因子を決定したならば、リベットの押し込み量（出代）と最大荷重との関係を測定する。本実施例では、リベットの押し込み量を測定する代わりにリベットの板材からの突出量を測定する。

先ず出代の上限値と下限値を決定する。前記したように加工荷重はリベット押し込み量に相関する。つまり、出代が大き過ぎると押し込み量は小さく加工荷重は不足することになる。また出代が小さ過ぎる（−の絶対値が大きくなる）のは加工荷重の不足ではないがリベットの貫通などにより要求品質を満たさなくなり好ましくない。そこで、本実施例では出代の上下限値を−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍとした。尚、数値的にこれに限定されるものではない。

上記のように出代の上下限値を決定したら、この上下限値付近及び中間値（０ｍｍ）付近における各因子ごとの加工荷重を測定する。その結果を図２に示す。

次いで、図３に示すように、−０．２ｍｍ付近の母集団の最小値を接合状態の良否判定の最大値（上限の閾値）とし、０．２ｍｍ付近の母集団の最大値を接合状態の良否判定の最小値（下限の閾値）とする。

更に、加工荷重と押し込み量の関係を示す曲線を描く。具体的には、それぞれの押し込み量における加工荷重の平均値を結んだ加重平均の近似曲線（1）、それぞれの押し込み量におけるばらつきのある加工荷重の上限の近似曲線（2）、及びそれぞれの押し込み量におけるばらつきのある加工荷重の下限の近似曲線（3）を描く。

そして、図４に示すように、加工荷重の上限の近似曲線（2）と上限の閾値との交点に相当する出代と、加工荷重の下限の近似曲線（3）と下限の閾値との交点に相当する出代との中央値を設定値としてリベットを押し込む。この設定値は仮に押し込み量に誤差が生じても、品質には影響のない接合状態が確保される可能性が極めて高い値である。

尚、上限の閾値と下限の閾値との中間値を示す線分と加重平均の近似曲線（1）との交点に相当する値を設定値とするなど、設定値の決定の仕方は上記に限らず任意である。

以上の如くしてリベットを押し込むと、設定した押し込み量と実際の押し込み量との間には誤差が生じる。そこで、当該誤差が加工荷重の上限と下限の範囲内であるか否かを判別する。判別にはロードセルによって加工荷重を電気信号に変換して行う。

（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るセルフピアスリベット接合方法の工程を説明した図 リベットの押し込み量（出代）と最大荷重との関係を示すグラフ 最大荷重の閾値の決定方法を説明したグラフ 押し込み荷重の設定方法を説明したグラフ

符号の説明

１，２…被接合部材
３…ダイ
４…筒状ガイド部材
５…リベット
６…パンチ

Claims (3)

1. リベットにより被接合部材をかしめて接合するセルフピアスリベット接合方法であって、被接合部材に対するリベットの押し込み量を誤差があっても製品の品質に影響がない範囲で決定し、この押し込み量を設定値としてリベットを被接合部材に押し込むことを特徴とするセルフピアスリベット接合方法。
2. リベットにより被接合部材をかしめて接合するセルフピアスリベット接合方法であって、被接合部材に対するリベットの押し込み量を誤差があっても製品の品質に影響がない範囲で決定し、この押し込み量を設定値としてリベットを被接合部材に押し込み、押し込み後に当該押し込み量に対応する加工荷重が許容範囲にあるか否かで接合状態の良否を判定することを特徴とするセルフピアスリベット接合方法。
3. 請求項２に記載のセルフピアスリベット接合方法において、リベットの押し込み量の上限値と下限値を設定し、押し込み量の上限値での接合状態の良否に影響を与える要因ごとの加工荷重のうち最小値を選定し、また押し込み量の下限値での接合状態の良否に影響を与える要因ごとの加工荷重のうち最大値を選定し、これら加工荷重の最小値と最大値との間を加工荷重の許容範囲とすることを特徴とするセルフピアスリベット接合方法。