JP2006349167A - ブラインドリベット、除去システム、及び関連する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラインドリベット、除去システム、及び関連する方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、ブラインドリベット、関連する除去方法、及び工具に関する。除去可能ブラインドリベットは、マンドレルを受け入れるリベット本体を備える。リベット本体は、脆弱ラインが形成されたフランジを有する。脆弱ラインは、軸方向荷重により剪断するようになっており、それにより、フランジが、実質的に単一の物品としてリベット本体から切断される。本発明は、リベットを除去するための工具にまで及び、この工具は、本体及び打ち抜き工具表面を備え、この打ち抜き工具表面は、軸方向の力をフランジ領域に適用するようになっており、それにより、フランジが、環体の形態でリベット本体から切断されて、加工物から除去することができる中空のリベット本体を残す。本発明の利点は、フランジを単一の物品としてリベット本体から除去することを可能にすることである。
【選択図】図５

Description

本発明はブラインドリベットに関し、より具体的には、ブラインドリベット、ブラインドリベット除去システム及び関連するリベット除去方法に関する。

ブラインドリベットの除去に関連する困難を認識するためには、ブラインドリベットの取り付けの際に用いられる一般的な方法、及びその結果形成されるブラインドリベット構造を理解することが有益である。

ブラインドリベットは、通常は、リベット本体とマンドレルとを含む２部品の組立体である。リベット本体は細長く、一般的にはフランジ頭部を有する。作動時には、リベット本体のフランジが、適用物すなわち加工物の前もって準備された穴に挿入されて、リベット本体のフランジが、多くの場合、作業員側と呼ばれる加工物の露出側に、当接するようになる。露出されたマンドレルステムが、リベット取り付け工具の引張把持システムに挿入され、リベットを取り付ける際には、取り付け工具によりマンドレルを引っ張ることを伴う。張力が増加すると、マンドレル頭部がリベット本体に入り、フランジの方向に進む。この現象により、リベット本体が半径方向に拡がり、加工物すなわち適用物の穴を塞ぐ。マンドレル頭部が加工物のブラインド側面の近傍に到達したときには、リベット本体の直径が、実質的に、適用物の部品を互いにクランプするように増加されている。さらに先へは進むことができなくなったマンドレル頭部が止められる。リベットの破断ネックにおいては、マンドレルが所定の荷重で破断するまで、引っ張り荷重をさらに増加させることができる。取り付けが完了する。

従って、取り付けられたリベットは、フランジが加工物の作業員側にしっかりと当接するリベット本体と、加工物からブラインド側に延びる半径方向に拡がった本体とを含む。リベットが取り付けられると、マンドレルの残部、すなわちマンドレル頭部の部分が元の場所に残される。リベットの取り付けは、脆弱溝等の所定の位置でマンドレルを破砕することにより、行われる。

しかしながら、残存するマンドレル頭部の部分が、フランジ部分を含む取り付けられたリベットの全長を支持する長い頭部シャフト部分を含む、高い剪断抵抗をもつリベットのような代替的なブラインドリベットの設計がある。これらの高剪断抵抗マンドレルは、通常は高張力鋼線から形成される。マンドレルの残存するマンドレル頭部の部分は取り付けられたリベット本体に保持されて、破断された端部はリベットのフランジの外面近くか、或いは、同一平面上にある。

ブラインドリベットは、従来、恒久的な留め具として設計され、意図されたものであり、適用物を修理する場合、或いは、リベットが間違って取り付けられて交換が必要とされる場合を除いて、通常は除去されない。しかしながら、リベットはまた、一時的な保持及びクランプ手段としても用いることができ、この場合、２つ又はそれより多い適用物の部品が互いに接着される。従って、一時的なリベットは、接着剤が完全な接着強度を実現した時点で、その後の除去を必要とする。

ブラインドリベットの除去は、典型的には、動力により作動する工具を採用して、取り付けられたブラインドリベットを理想的には単体として、又は実質的に単体として、適用物すなわち加工物から取り外す。

例えば、リベットの除去にツイスト・ドリルを用いることを試みた場合には、ドリルが硬いマンドレル端部に接触し、リベット本体の軸線からそれる結果として、加工物に損傷がもたらされることがある。こうした損傷は、高価な改修が必要になる。マンドレル頭部の部分が短い場合でさえ、ドリル先端部が、依然として、保持されたマンドレル部分により、それることになる。

より最近では、さらに、車両がその寿命に達した後の自動車材料のリサイクルに関する法律の策定のために、リベットの除去がますます関心事となってきている。従って、（使用していないエアバックのような）或る構成部品を容易に除去できることが重要である。これらの構成部品は、通常は、低費用の組立方法を利用して、ブラインドリベットを用いて組み立てられるため、必然的に、これらの構成部品はまた、ブラインドリベットの容易な除去により、容易にかつ費用効率良く除去できるものであるべきである。

このようにリベットの除去が必要な場合においては、金属加工たがね、又は、金属切断ペンチを用いること、或いは、リベット本体の直径と実質的に同じ直径のツイスト・ドリルでフランジの中央を除去することにより、リベットのフランジを除去することが必要である。フランジが除去された後、適用物に残るリベット本体の部分を、例えば、リベット本体と実質的に同じ直径のファットエンド打ち抜き工具を用いることによって、作業員から離れる方向に適用物から押し出すことができる。

しかしながら、金属除去ドリルを用いてリベットのフランジを除去することは、労働力を有し、時間を浪費するものであった。また、多くの場合、収集するのが困難な削り屑又は破片が生成された。さらに、潜在的に有害な削り屑又は残存物が除去されない恐れがある。電子又は電気機器がある場合には、削り屑又はチップの存在が短絡を引き起したり、又は、腐食及び環境問題を引き起こすため、これは特に問題である。

既存の金属除去方法が遭遇する別の問題は、フランジを通して穿孔された後、通常はリング又は材料の環状部形態であるフランジの残りの部分が、離れてドリルを取り囲むことである。このことはドリルビットからリング又は環状部の人為的な除去を必要とし、時間がかかり、危険で、指の保護又は指が切断されるのを防ぐ工具の使用を必然的に伴う。

金属ツイスト・ドリル又はフライスエンドミルを用いた金属除去によるリベットのフランジの除去に提案される種々の技術がある。１つのこのような技術が、公開された日本特許出願第２００００８４７５５号（リコーＫＫ）に説明される。説明された技術はいくつかの既存の方法の１つである。非常に類似した当業者に周知の他の方法がある。しかしながら、このリベット除去技術は、フランジが穿孔され、（リベットの本体と実質的に同じ直径の）金属除去ドリルが用いられた場合に、望ましくない削り屑又は破片がもたらされるという点で問題を提示する。この望ましくない削り屑及びチップを除去することは、多くの場合、困難で、労働力を有し、時間を浪費することが分かり、破片の除去は潜在的に有害であり、望ましくない削り屑又はチップは、腐食及び環境問題を引き起こすものであった。

この方法を克服する方法が米国特許第４，２８５，２６５号（Ｍｅｓｓａｒｓｃｈｍｉｔｔ‐Ｂｏｅｌｋｏｗ‐Ｂｌｏｈｍ）に説明される。その方法は、どのようにしてスロットが、フランジにおいて互いに直径方向に相対する２つの位置に形成されて、残りのフランジ部分がドリルにより除去された後、２つの部品になって落ちるようになるかを説明する。

しかしながら、このことも同様に問題を提示し、特に航空宇宙産業においては、全ての残りの部品を見出して対処し、粒子による損傷のリスクがなくなるようにしなければならないという問題が残る。このことは、リベットが一時的な留め具として用いられた場合には、特に困難な作業になる。

米国特許第４，５４１，７６１号（ＵＳＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）及び米国特許第４，４３６，４６７号（Ｌａｒｓｓｏｎ及びＡｎｄｅｒｓｏｎ）は、リベット本体からフランジ部分を引き離すことによりリベットの頭部を除去する方法を開示し、これはフランジの下での環状部の脆弱化によって可能になる。

しかしながら、この種類のリベットを除去することは、高剪断抵抗をもつリベットのようなブラインドリベットは、残りのマンドレルの頭部の部分が長い頭部シャフト部分を含む設計であるため問題を含む。典型的には、頭部シャフト部分が取り付けられたリベット（フランジ部分を含む）の全体の長さを支持する。こうした種類のマンドレルは、通常は高張力鋼線から形成される。マンドレルの残りの部分は取り付けられたリベット本体に保持されて、破断された端部の部分はリベットのフランジの外面近くか、或いは、同一平面上にある。

本発明の目的は、ブラインドリベットが、適用物すなわち加工物に損傷を与えることなく、適用物すなわち加工物から実質的に全体に或いは完全に除去されるブラインドリベット及びそれを除去する手段を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、通常は金属除去技術を用いて、単独で又は２つの部品でフランジを除去することに関連する削り屑及び砕片を生成することなく、除去可能なブラインドリベットを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、前述のブラインドリベットを除去するための工具を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、取り付けられると、適用物を損傷することなく、単純かつ低価格の工具により除去することができる低価格のブラインドリベットを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、適用物を損傷することなく、リベット本体を適用物から後で除去することを実現できるように、リベット、具体的にはリベット本体のフランジを除去するための単純かつ効果的な手段を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、使用状態でマンドレルを受け入れるようにされ、脆弱ラインが形成されたフランジを有するリベット本体を備え、前述の脆弱ラインが軸方向荷重により剪断されるようになっており、これによって、フランジが実質的に単一の物品としてリベット本体から切断される、除去可能ブラインドリベットが提供される。

前述の脆弱ラインは、フランジの周囲部分の周りに延びることが好ましく、これが円形である場合には、一般に、フランジの弧状部分として定められることが好ましい。脆弱ラインは、フランジの完全な円周の周りに延びるのが理想的である。

脆弱ラインは、複数の個別のスロット、くぼみ、溝によって、或いは、連続する溝又はチャネルによって定めることができる。

脆弱ラインは、フランジの上側（露出されている）面又は下側面のどちらかで定めることができる。

適切な力の適用により、脆弱ラインでフランジが剪断されると、通常、環状構造形態のフランジの残存物及び中空のリベット本体が生み出される。リベットから環状フランジ部分の切断が所定の方法で行われると、２部分だけの廃棄材料が生成される。これらは簡単に収集し、処分することができる。例えば、後での処分のために、廃棄材料をチャンバに吸引する真空ポンプを除去工具に適用することができる。

本発明の利点は、リベット本体のブラインド側の向きが変わらないように挟み付ける一対のペンチによりリベット本体を保持する必要がないため、ブラインド側へのアクセスが不要であることである。このことは、多くの場合、フランジをツイスト・ドリルで穿孔する、又は、リベットの頭部を回転させてリベット本体をフランジから破砕するような他の除去技術に必要なものである。

本発明の第２の態様によれば、フランジを有するリベット本体を形成するステップと、フランジに脆弱部を形成するステップとを含み、脆弱ラインが少なくともフランジの位置の周りに延びるようになっており、前述のフランジが剪断力に曝された場合には、脆弱ラインにおいてリベット本体から切断される方法が提供される。

フランジが、環体の形態で、脆弱ラインでリベット本体から切断されるように、脆弱部が連続的な弧の状態で延びるのが理想的である。

本発明の別の態様によれば、軸方向の力を取り付けられたリベットのフランジ上に向けて、剪断力がリベットの軸方向に対して平行に、フランジの領域に適用されるようにし、これによって、フランジが環体の形態でリベット本体から切断されて、加工物から除去することができる中空のリベット本体を残すことを含む、リベット除去方法が提供される。

リベット除去方法の利点は、廃棄される物品が２つしか生成されないことである。通常の金属除去方法からもたらされるチップ又は削り屑等の、予想外又は不規則な破片がない。更に、金属除去工程により適用物が損傷され得る危険が少ない。また、破砕されたフランジを容易にかつ利便性をもって収集し、廃棄できるという利点により、リベットを除去するのに必要とされる時間が、より通常の技術より大幅に少なくなる。

本発明のさらに別の態様によれば、本体及び打ち抜き表面を有する、リベットを除去するための工具が提供され、この打ち抜き表面は、軸方向の力をフランジ領域に適用するようになっており、これによって、フランジが環体の形態でリベット本体から切断されて、加工物から除去することができる中空のリベット本体が残る。

この工具は、中空のリベット本体に受け入れられるように成形され寸法決めされた位置決め装置を有することが好ましい。

除去工具は、加工物へのいかなる損傷も最小限に抑えながら、フランジを除去するのに十分な、前もって定められた力をリベットに適用するために、種々のバネ付き又は他の機構等の弾性的に変形可能な手段を有することができる。

リベット本体からリベット本体のフランジ部分を分離するには、リベットのフランジに配置されている単純な手持ち工具及びこの工具へのハンマー打撃で十分であるということが想定される。従って、こうしたリベットは、工具の製造に対する変更は小さくかつ低価格で済むため、比較的低価格である。また、その製造において必要とされる補助的な作業がなく、その後の生産量及び生産費は、通常のリベットの費用と差異がない。

ここで、本発明の好ましい実施形態を、例示的なものに過ぎない例を用いて、図を参照しながら説明する。

同様の部品が同じ参照番号で示されている図を一般に参照し、特に、図１及び図２を参照すると、マンドレル１４が通るリベット本体１２を備えたリベット１０が示される。マンドレル１４は、通常の方法によりリベット本体１２に組み立てられ、マンドレルのステムはリベット本体１２の中央の孔１５を通り、マンドレル頭部１７がリベット本体１２のブラインド側端部１３に当接するようになっている。

図１から図４までを簡単に参照すると、ブラインドリベット１０の取り付け段階が示されている。リベット１０は、通常の方法により、取り付け工具（図示せず）の中に挿入され、加工物２２、２４に導入されて取り付けられ、マンドレル頭部１７が、加工物２４のブラインド側表面の方向に付勢されて、マンドレル１４が脆弱溝５０で破断したときに取り付けが完了するようになっている。溝５０は連続的な周方向溝であるか、又は一連のくぼみとすることができる。

リベット本体１２は、弧状の脆弱ライン１９が形成されたフランジ１６を特徴とする。この脆弱ライン１９は、リベット・フランジの上部面に環状のＶ字形態の溝として示され（図１）、（図２では）アンダーカット溝１９として示され、すなわち、複数の個別のスロット、くぼみ、或いは溝により定めることができる。フランジ１６の上面と下面との間の最も狭い領域での材料の量が、材料の厚さｘとして示される。脆弱部１９の内径の間の材料の厚さｘは、リベット本体１２の外径と等しいか又は実質的に等しく、リベットのフランジをリベット本体１２に取り付ける比較的薄い材料のウェブ２０が定められるようになっている。

リベット１２のフランジ１６が端ぐり１９を有する、さらに別の実施形態が図３に示される。端ぐり１９の直径は、リベット本体の外径とほぼ等しい。従って、ここでも、フランジ１６は、小さい厚さの領域を定める厚さｘの薄い材料ウェブ２０によりリベット本体１２に取り付けられる。

脆弱ライン１９により定められる環体が、リベットのセグメント化軸の周りで同心であり、材料ウェブ２０のラインが実質的にリベット本体１２の外面と同軸であるようになっていることが重要である。これは、除去が望まれる場合に、リベット本体１２からフランジ１６を切断するように、力がフランジ１６に適用されたときに、薄い材料ウェブ２０が受ける応力を最大にするためである。

図示された実施形態においては、材料ウェブの厚さｘは、リベットの意図される目的、加工物すなわち適用物の性質、リベット１０の取り付けに適用される引張荷重、及び取り付けられた時点で受けた適用される応力に応じて異なってよいことが想定される。例えば、適用物２２、２４が堅牢であり、かつリベット・フランジ１６が比較的高い引張荷重を支持することになっている場合には、ウェブ２０の厚さは、フランジの厚さのおよそ３０％というように比較的厚くすることができる。しかしながら、適用物２２、２４が比較的薄い又は延性のある材料で、かつ適用される引張荷重が小さい場合には、ウェブ２０の厚さは、典型的にはフランジ１６の厚さの１０％というように極めて小さくする必要がある。

図４は、２つの材料のシート又は板２２及び２４から成る適用物に取り付けられたリベット１０を示す。実際は、リベット１２は、取り付け工具（図示せず）を作動させることにより、リベット組立体が適用物２２、２４に準備された穴の中に入れられる通常の方法で、ブラインドリベット取り付け工具に組み立てられる。取り付けの際には、リベット１０は板２２及び２４を互いに引き寄せ、マンドレル１４のステムが表面２６で破断する前にこれらを固定する。

ステムの使用済み部分（図示せず）は、工具（図示せず）のマンドレル収集システム（図示せず）の中へ捨てられる。

除去の手順が図５及び図６に示される。特に、リベット本体１２がアルミニウム等の延性のある材料から成る場合には、取り付けの間にリベットのフランジにおける溝が、変位された材料で部分的に埋められるが、それにもかかわらず、取り付け材料のウェブによって決まる脆弱ラインは依然として残るであろう。

図５を参照すると、リベット本体１２の除去には、ハンマー（図示せず）及び単純な打ち抜き工具３０のみが必要とされるということが理解されるであろう。打ち抜き工具３０は、正面部すなわち打ち抜き工具端部３６を備えるように設計される。任意的な位置決め装置３２は、リベット本体の孔１５に入って、打ち抜き工具端部３６の外径をリベット本体の外径及び環状の脆弱ライン１９とほぼ同一線上に位置合わせする寸法にされる。

図３に示す実施形態においては、打ち抜き工具端部の配置は、端ぐり１９に配置された打ち抜き工具端部の外径により達成される。

打ち抜き工具３０は、打ち抜き工具が３６において最大直径となるように、縦方向に先細にされるか、又は、小さい直径３８に段状に縮小されることは、打ち抜き工具３０の更なる改善である。打ち抜き工具組立体を完成させるのは、保持停止部として働き、ハンマーの衝撃に抵抗するようにされた、打ち抜き工具の小さい方の端部の周りに配置されるキャップ３４である。また、キャップ３４は都合よく除去することができる。

打ち抜き工具の端部がリベット・フランジに対して休止するように、打ち抜き工具３０をリベット・フランジ１６に対して配置することにより、ハンマー（図示せず）の打撃が、リベット本体１２をフランジ１６から離れるように前方に押し出して、薄い材料ウェブ２０を破砕する。リベット本体１２はこのようにして適用物２２、２４の穴から押し出される。この瞬間、リベット・フランジ１６は、脆弱ライン１９の結果として分離し、後方に面する先細部３８により、矢印Ａの反対方向に押され、キャップ３４により停止される。

その後、剪断除去されたフランジはまた、打ち抜き工具の周りのキャップ３４のこの領域において収集される。十分なフランジが収集されたときに、打ち抜き工具３０の小さい方の端部を取り囲むキャップ３４が除去され、剪断された又は使用済みのフランジ１６が適当なコンテナに分配されることになる。

次いで、取り付けられたリベット１０が２つの部品に分割される。リベット本体１２は適用物から押し出され、穿孔に頼らず、適用物２２に対して潜在的な損傷を与えることなく、フランジ１６が収集される。従って、単純な工具を用いる、リベット１０を除去するための有効な手段が記載されており、リベットの価格は、同サイズの標準的なリベットの価格とほぼ同じである。更に、リベットの除去されたフランジ１６は、自動的に収容し、有効で、安全かつ整然とした方法により処分することができる。

本発明は単なる一例に過ぎないものとして説明され、本発明の範囲から離れることなく、説明される実施形態に変更を加えてよいことが理解されるであろう。

除去可能リベットの第１の実施形態である。 除去可能リベットの第２の実施形態を示す。 除去可能リベットの第３の実施形態である。 加工物に取り付けられた第３の実施形態のリベットの概略断面図である。 例えば、打ち抜き工具を用いた、リベット除去の第１段階を示す。 例えば、打ち抜き工具を用いた、リベット除去の第２段階を示す。

符号の説明

１０：リベット
１２：リベット本体
１４：マンドレル
１５：孔
１６：フランジ
１７：マンドレル頭部
１９：脆弱ライン
２０：材料ウェブ
２２、２４：適用物（加工物）
３０：打ち抜き工具

Claims (16)

1. 使用状態でマンドレルを受け入れるようにされ、脆弱ラインが形成されたフランジを有するリベット本体を備え、前記脆弱ラインが軸方向加重により剪断して、前記フランジが、実質的に単一の物品として前記リベット本体から切断されることを特徴とする除去可能ブラインドリベット。
2. 前記脆弱ラインが前記フランジの周囲部分の周りに延びる、請求項１に記載の除去可能ブラインドリベット。
3. 前記フランジが円形であり、前記フランジの弧状部分の周りの、１つ又はそれ以上の個別のスロット、くぼみ、又は溝により定められる、請求項２に記載の除去可能ブラインドリベット。
4. 前記脆弱ラインが、前記フランジの完全な円周の周りに連続的な周方向溝として延びる、請求項１に記載の除去可能ブラインドリベット。
5. 前記脆弱ラインが、前記フランジの上面に定められることができる、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の除去可能ブラインドリベット。
6. 前記脆弱ラインが、前記フランジの下側面に定められる、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の除去可能なブラインドリベット。
7. 除去可能リベットを形成する方法であって、フランジを有するリベット本体を形成するステップと、脆弱ラインが少なくとも前記フランジの位置の周りに延びるように脆弱部を前記フランジに形成するステップと、を含み、前記フランジが剪断力に曝された場合には、前記脆弱ラインにおいて前記リベット本体から切断される方法。
8. 前記脆弱ラインが連続的な弧状で延びて、前記フランジが、環体の形態になるように、前記脆弱ラインにおいて、前記リベット本体から切断される、請求項７に記載の方法。
9. 軸方向の力を取り付けられたリベットのフランジ上に向けて、剪断力が前記リベットの軸方向に対して平行に、前記フランジの領域に適用されるようにし、これによって、前記フランジが環体の形態でリベット本体から切断されて、加工物から除去することができる中空のリベット本体を残すステップを含むことを特徴とするリベット除去方法。
10. 本体及び打ち抜き工具表面を備える、リベットを除去するための工具であって、前記打ち抜き工具表面は、軸方向の力を前記フランジ領域に適用するようになっており、これによって、前記フランジが環体の形態でリベット本体から切断されて、加工物から除去することができる中空のリベット本体を残すことを特徴とする工具。
11. 前記中空リベット本体に受け入れられるように成形され、寸法決めされた位置決め装置を有する、請求項１０に記載の工具。
12. 前記除去工具が、前記加工物へのいかなる損傷も最小限に抑えながら、前記フランジを除去するのに十分な、前もって定められた力を前記リベットに適用するための弾性的に変形可能な手段を有する、請求項１１に記載の工具。
13. 前記弾性的に変形可能な手段が種々のバネを含む、請求項１２に記載の工具。
14. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載され、実質的に図面を参照してここに説明されたリベット。
15. 請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載され、実質的に図面を参照してここに説明された方法。
16. 請求項１１から請求項１２までのいずれか１項に記載され、実質的に図面を参照してここに説明された工具。

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