JP2009504408A - 打ち抜きリベットのセット方法 - Google Patents

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Abstract

打ち抜きリベット結合の際のセット力を低減させるため、本発明によれば、従来ホールドダウンクランプにより調達していた締め付け力の代わりに、パンチ(1)に作用する力により打ち抜きリベット(3)自体から調達する。締め付け力は公知のオーダーで変化させるが、セット力は20%低減させることができる。

Description

本発明は、請求項1の上位概念に記載の方法に関するものである。
打ち抜きリベット結合法は、長年自動車技術の分野でも知られている。通常はアルミニウムシートを重ね継ぎで半中空打ち抜きリベットを用いて結合させる。
打ち抜きリベット結合法とは、DIN8593−5(2003年9月版)に記載のリベット結合法であり、ホールドダウンクランプを用いて中実リベットまたは半中空リベットをパンチにより少なくとも2つの穿孔していない薄板状部材を貫通させて移動させる。薄板状部材のパンチとは逆の側にはダイが配置されている。ダイは、ホールドダウンクランプの相手方支持部材を形成しているとともに、下部薄板部材または下部薄板部材内のリベットを変形させて打ち抜きリベットと下部薄板部材とを形状拘束的に結合させるために用いる。半中空打ち抜きリベットを使用する場合は、該半中空打ち抜きリベットは下部薄板部材から突出しない。
このために適した打ち抜きリベット結合工具は、通常C字状のフレームから成っており、片側にダイが配置され、他の側に液圧または空気圧で移動可能なパンチが設けられ、パンチはホールドダウンクランプによって取り囲まれている。このような打ち抜きリベットトングは通常ロボットに固定され、ロボットは打ち抜きリベットトングを固定個所へ移動させる。
打ち抜きリベットをセットするため、打ち抜きリベットはパンチの前方で支持される。次にホールドダウンクランプを下降させ、結合すべき2つの部材をリベット結合部位においてダイに対し押圧させる。次に、ホールドダウンクランプの締め付け力を維持したままで打ち抜きリベットを結合すべき2つの穿孔していない部材の中へ移動させる。このとき30kN以上の力が必要である。締め付け力は6kN−7kNのオーダーで変化する。
半中空打ち抜きリベットに対するこの種の装置はたとえば特許文献1に記載されている。この特許文献では、締め付け力は数百Nないし15kNが通常とされ、該特許文献1は、この程度の締め付け力で打ち抜きリベットの領域での薄板部材の深絞り工程を回避することを目的としているが、実際には適切でないことが判明した。
米国特許第5752305号明細書
本発明の課題は、公知の打ち抜きリベットトングを使用して、結合力の減少が可能な打ち抜きリベットセット方法を提案することである。
この課題は、請求項1の構成によって解決される。
従来の技術とは異なり、結合すべき薄板を圧縮させるホールドダウンクランプは使用せずに、本来のセット工程の前にパンチおよび打ち抜きリベットを介して薄板の圧縮を行なう。従来のホールドダウンクランプを使用するが、打ち抜きリベットを結合すべき部材の上面へパンチにより供給する間にリベットを案内するためだけに用いる。しかしホールドダウンクランプは結合すべき部材と接触しないので、締め付け力を発生させない。この場合、リベットを介して発生させる締め付け力は従来よりも小さく、セット力、すなわち打ち抜きリベットを薄板/部材の内部へ移動させるための力も著しく減少させることができることが明らかになった。したがって結合力が小さくて済むので工具の磨耗が少なく、また打ち抜きリベット湾曲体の重量および材料コストを最小化させることもできる。したがって、運搬能力の小さなロボットも使用できる。さらに、従来使用されていた打ち抜きリベットトングを、構造的に変更させずにそのまま使用できるのも利点である。ホールドダウンクランプが結合すべき部材と接触しないように該ホールドダウンクランプの制御のみを変更すればよい。
従属項は本発明による方法の有利な構成を記載している。
請求項2に記載の構成は、締め付け力を一定にした状態での待機時間を記載したものである。これは、パンチの経路の距離測定を介して部材の厚さを特定するために利用できる。このような厚さ特定自体は公知である。
打ち抜きリベットをセットする前に接着剤を点状または帯状に結合すべき薄板/部材の両内面に塗布することにより、打ち抜きリベットを用いて結合すべき部材を同時に接着させることは周知である。打ち抜きリベット結合の前に接着剤を薄板表面に分布させるため、締め付け力を一定にした状態でより長い待機時間を設定する(請求項2)か、或いはこれとは択一的に、請求項3によれば、接着力の大きさを変化させる。請求項2または3に記載のこの構成の利点は、締付けのために、よって接着剤の分布のためにホールドダウンクランプを使用した際に発生する、薄板間に分布した接着剤内部の空気管路を、著しく減少させることができる点である。
請求項4と5は、自動車産業で使用されるような通常の構成の2つのアルミニウムシートを結合させる際の待機時間の範囲および締め付け力の範囲を記載している。
なお、もう一度述べておくが、本発明によれば、締め付け力はもっぱら打ち抜きリベットを介して結合すべき薄板/部材へ作用させるのであって、実際に行われているようにホールドダウンクランプを介して作用させるのではない。
以下の例では、半中空打ち抜きリベットを用いた従来の打ち抜き工程を簡単に説明し、本発明による方法と比較する。
結合すべき2つの薄板を公知の態様で位置正確に締め付け固定する。次に、ロボットに固定した打ち抜きリベットトングを結合部位のほうへ移動させる。打ち抜きリベットトングは通常の態様でリベットストックおよびリベットガイド装置に結合されている。
従来の技術による方法では、半中空打ち抜きリベットを市販の打ち抜きリベットトングのパンチヘッドの前方へ供給して位置決めした後、ホールドダウンクランプを下降させて、リベット結合すべき薄板を圧縮させ、部材下面に配置されているダイに対し押圧させる。これにより、事前に結合すべき部材の内面に塗布されていた接着剤が分布する。このために2kNないし10kNの締め付け力を0.1秒ないし2秒の間ホールドダウンクランプを介して発生させる。
次に、パンチを予めストックされている半中空打ち抜きリベットとともに薄板上へ移動させて最上位の薄板を貫通させ、最下位の薄板の下にダイが設けられているために半中空打ち抜きリベットは最下位の薄板内部で拡開されるが、この最下位の薄板から突出することはない。この工程を約0.5秒継続する。この場合、薄板の材料および厚さによっては90kNまでのセット力を発生させる。
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。添付の唯一の図面は、位置IないしIVを伴う本発明による方法ステップを概略的に示したものである。
図中1はパンチ、2はホールドダウンクランプ、3は半中空打ち抜きリベット、4と5はそれぞれ結合されるべき薄板、6はダイである。
本発明による方法では、公知の方法と同様に、半中空打ち抜きリベット3をパンチヘッド1の前方に供給する(位置I)。
次に、打ち抜きリベットトングをリベット結合個所に位置決めし、ダイ6を下部薄板5に当接させ、ホールダダウンクランプ2をパンチ1および半中空打ち抜きリベット3とともに上部薄板4の上方に位置させる(位置II)。
次に、パンチ1を半中空打ち抜きリベット3とともに上部薄板4の方向へ移動させ、すなわち半中空打ち抜きリベット3が上部薄板上面と接触する程度に移動させ(位置III)、他方ホールダダウンクランプ2は、最上位の薄板4の上面と接触しないように該上面の直前の位置にとどめたままにする。次に、0.1秒ないし2秒の間、半中空打ち抜きリベット3を介して2kNないし10kNの締め付け力を生じさせる。この締め付け力は、接着剤を薄板4と5の間に分布させるためのものである。
次に、半中空打ち抜きリベット3に作用させた締め付け力を該半中空打ち抜きリベット3のセット力まで増大させ、すなわち75kNまで増大させて、半中空打ち抜きリベット3を、結合されるべき薄板4と5のなかへ打ち込ませる(位置IV)。
ダイ6は最下位の薄板5の下方にあるので、半中空打ち抜きリベット3はこの最下位の薄板5の下方で該最下位の薄板5から突出することなく通常どおり拡開される。
次に、本発明を実施例を用いて説明する。なお、各実施例においては、従来の打ち抜きリベットと本発明による打ち抜きリベットとに対し同一の材料、同一の半中空打ち抜きリベット、同一の接着剤を使用した。
上部薄板材:AC−300(アルミニウム6060)、板厚:2.5mm
下部薄板材:H220LAD(鋼)、板厚:1.42mm
薄板間の接着剤:Betamate 1480
半中空打ち抜きリベットの材料:鋼、C形、5.3×5mm、硬度4
打ち抜きリベット結合法
従来の技術:
ホールダダウンクランプによる締め付け力:6kN
セット力:43kN
本発明:
打ち抜きリベットによる締め付け力:6kN
セット力:34kN
上部薄板材:ZSTE 420 BH(鋼)、板厚:1.0mm
下部薄板材:EN AW 5454(アルミニウム)、板厚:1.2mm
薄板間の接着剤:Betamate 1496
半中空打ち抜きリベットの材料:鋼、C形、5.3×5mm、硬度4
打ち抜きリベット結合法
従来の技術:
ホールダダウンクランプによる締め付け力:6kN
セット力:50kN
本発明:
打ち抜きリベットによる締め付け力:6kN
セット力:40kN
上記2つの実施例が示すように、本発明によりセット力を20%以上低減させることができた。したがって、同じ適用例に対しては、より軽量の打ち抜きリベットトングを使用できる。
また、本発明による方法においては、接着剤は薄板の間に極めて均一に分布した。従来の技術で観察される接着剤層内部の空気管路は著しく減少し、或いはまったく発生しなかった。
位置IないしIVを伴う本発明による方法ステップを概略的に示したものである。

Claims (5)

  1. パンチを備えた打ち抜きリベットトングを用いて少なくとも2つの部材を、特に2つの薄板を結合させるために打ち抜きリベットを、特に半中空打ち抜きリベットをセットする方法であって、セットすべき打ち抜きリベットを、パンチによって、結合すべき薄板を通じてプレスするようにした前記方法において、
    打ち抜きリベットをセットする前に、結合すべき薄板を、セットすべき打ち抜きリベットのみを介して圧縮させて、結合すべき薄板の間に隙間があればこれを解消させ、その後にはじめて打ち抜きリベットをセットすることを特徴とする方法。
  2. セットすべき打ち抜きリベットを用いて圧縮させた後、一定の締め付け力の状態で待機時間が設定されていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 結合すべき薄板の間に接着剤が塗布されている請求項1に記載の方法において、セットすべき打ち抜きリベットを用いて圧縮させた後、可変な締め付け力の状態で待機時間が設定されていることを特徴とする方法。。
  4. 待機時間が0.1秒ないし2秒の範囲であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の方法。
  5. 待機時間中の締め付け力が2kNないし10kNの範囲であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の方法。
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