JP2020097056A - リベッティング方法 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
が、当業界のみに限定されない。
リベットは、ダイ上に設置される積層された加工物にパンチで打ち込まれる。ダイは、ダ
イに向かってリベットを加工物に打ち込めば加工物の材料が塑性変形するように形成され
ている。加工物材料をこのように処理すれば、リベットの環状先端部が外向きに裾状に拡
がり、加工物材料のアップセット環状部に包み込まれた状態に保たれる。リベットの裾状
に広がる先端が加工物のアップセット環状部と噛み合った状態で結合することにより、リ
ベットの外れや加工物の層の分離を防ぐ。
、いくつかの材料は、SPR技術に用いるには、適さないと一般的に考えられてきた。例
えば、マグネシウム合金、超高強度鋼(UHSS)、および航空機グレードアルミニウムは、
従来のSPRに用いるのに十分な延性を有さないと考えられてきた。このような強度を有
する材料に貫入可能な柱強度を有する従来のリベットは、適正なアップセットのために裾
状とすることができない程の過度の強度を有する。他の例として、重合体加工物層または
、複合材料の加工物層は、リベットと接触することで、塑性変形するのではなく、亀裂や
破砕を生じさせかねない。これにより、接合が弱くなり、および/または、湿気の侵入に
より酸化が生じやすくなる。そのため、従来技術において、SPRは、標準グレードの鋼
や形成段階のアルミニウムなどの材料のみに用いられてきた。
である。円柱状のシャンクおよび拡張されたヘッドを、加工物内の予め形成された穴に挿
入することで、ヘッドが加工物の上側表面に当接し、積層された加工物の裏面側からシャ
ンクが突き出る。続いて、シャンクの突出端は、アップセットされる。例えば、ハンマー
または当盤と共にプレス機を用いること、リベットの除去または加工物の層の分離を防止
する拡径型ローブを形成するためにシャンクの端部をピーニングすることで、アップセッ
トが行われる。ソリッドリベッティングの問題として、加工物内に予め形成された穴を要
する点が挙げられる。これにより接合工程の複雑性および所要時間が増し、従って、コス
トも上昇する。更に、リベットおよび関連するツールが適切な位置に移動する間に、各層
、従って層内の穴同士が不整列となることを防止するために、穴の形成後に加工物を適切
な位置に保持する工程を要する。
ポット溶接においては、その先端にT字型のプローブを有する円柱状パンチを、回転させ
、接合されるべき加工物の層に打ち込む。プローブと加工物層との間の摺動摩擦は、層を
溶かすことなく、軟化および可塑化させる。また、プローブの回転により、材料を変位さ
せ、2つの層の可塑化部分を合体させる。パンチが引き戻され、加工物が冷却されると、
合体可塑化部分が硬化し、2つの層の間を溶接する。
形成可能であるため、摩擦攪拌スポット溶接は、非常に似通った溶接材料同士のみに用い
られてきた。更に、いくつかの材料は、摩擦攪拌スポット溶接に全く適さない。例えば、
熱硬化性重合体のように所要の方法により発生する温度によっては軟化しない材料、ある
いは、摩擦攪拌スポット溶接の領域内の温度にて特性が変わる硬化鋼のように、所要の温
度にて機械特性が変化する材料が挙げられる。
ベッティング方法を提供することは、本発明の目的の1つである。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットの軸の一端に、加工物を穿孔するための先端部を設けると共に、リベットに、
先端部から縦方向に伸張する実質的に円柱状のシャンクを設け、
シャンクに、1つ以上の表面凹凸部を設ける。
相対的に動かすことは、リベットをその縦軸方向に沿って加工物に対して動かすこと、加
工物をリベットの縦軸方向に沿ってリベットに対して動かすこと、または、両者を相対的
に動かすことを含む。リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度の変
更は、速くするものであっても、遅くするものであってもよい。変更の前後の速度は、実
質的にゼロである。リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度の変更
は、リベットが加工物と接触する間、例えば、加工物にリベットが打ち込まれる間に生じ
る。
り、シャンクの半径方向内面を規定し、半径内方向のシャンク面に1つ以上の表面凹凸部
を設けることができる。
列させることができる。
ん形状とすることができる。
もよい。なお、平面形状を有する場合、実際には平面は、リベットシャンクの残余の構成
要素の円柱状外面の裏側に凹みを有する。
向内面と半径方向外面との間で伸張させることができる。
ば、リベットは、シャンクに刻み面を設けるために軸線列の環状溝または円周列の縦溝を
備えてもよい。他の例として、リベットは、1つの突起部と3つの開口部を備えてもよい
。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットの軸の一端に、加工物を穿孔するための円周方向に不連続の先端部を設け、リ
ベットに、先端部から縦方向に伸張する実質的に円柱状のシャンクおよびシャンクの半径
方向外面を設ける。
方向にて最も末端にある点と交差する場合に存在すると考えられる。この場合、上記の点
は、リベット縦軸方向から少なくとも1つの半径方向距離を隔てた位置にて、先端部が1
つの特定の角度位置にある平面と交差するが、他の角度位置では平面と交差しない点を指
す。言い換えると、先端部は、少なくとも上述した平面の半径部が、円形または環状形状
を有しない場合に、円周方向に不連続の先端部となる。例えば、星形形状の先端部は、そ
の半径方向外面が環状でないことから、円周方向に不連続であると考えられる。これは、
縦軸から大きく離れる半径方向距離を有することで、先端部が、星の点の角度位置にて平
面と交差するが、点同士の間の角度位置においては交差しないことから生じる。他の例と
して、ライフル砲身形状の先端部は、ライフリングを除いた残余の部分の半径方向内面が
環状でないことから、円周方向に不連続であると考えられる。これは、縦軸から小さく離
れる半径方向距離を有することで、先端部が、ライフリングの角度位置にて平面と交差す
るが、ライフリングの溝の角度位置においては交差しないことから生じる。
形状により設けられる。
にある点と交差する場合にリベットの全ての半径方向範囲に亘って円周方向に不連続とし
てもよい。この場合、上記の点は、リベット縦軸方向から少なくとも1つの半径方向距離
を隔てた位置にて、先端部が1つの特定の角度位置にある平面と交差するが、他の角度位
置では平面と交差しない点を指す。言い換えると、先端部は、上述した平面の半径部が、
円形または環状形状を有しない場合に、その全ての半径方向範囲に亘って円周方向に不連
続となる。例えば、星形形状の先端部は、そのハブが環状でないことから、その全ての半
径方向範囲に亘って円周方向に不連続であると考えられる。これは、縦軸から小さく離れ
る半径方向距離を有することで、先端部が、星の点の角度位置にて平面と交差するが、点
同士の間の角度位置においては交差しないことから生じる。他の例として、ライフル砲身
形状の先端部は、その半径外部が環状であることから、円周方向に不連続ではないと考え
られる。これは、縦軸から大きく離れる半径方向距離を有することで、先端部が、全ての
角度位置にて平面と交差するためである。例えば、三日月形の先端部は、その全ての半径
方向範囲に亘って円周方向に不連続であると考えられる。起伏または凹凸形状の切削片を
有する先端部もその全ての半径方向範囲に亘って円周方向に不連続であると考えられる。
径方向内面に実質的に管状のシャンクを設けることができる。
縦方向のスロットを設けることができる。
とができる。
ることができるが、スロットがシャンクの厚さの全てに亘って貫通することはない。
。
面を設けることができる。
点または交差しない点にてテーパーを施すことができる。
たは30度未満の角度であってもよい。
ー面を、ファセット面とすることができる。
形状、または他の適切な形状を有していてもよい。
できる。例えば、平面を、縦軸に対して、少なくとも5度または少なくとも10度の位置
に配置してもよい。代替的または追加的に、平面を、縦軸に対して、少なくとも40度未
満の角度を有する位置に配置することもできる。例えば、平面を、縦軸に対して、少なく
とも30度未満または少なくとも20度未満の位置にしてもよい。
である。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
加工物に、マグネシウム、航空機用アルミニウム、超高強度鋼、チタニウム、または、
金属マトリックス材からなる層を設ける。
する鋼であると考えられる。航空機グレードアルミニウムは、約12.5%未満の伸張率を有
するアルミニウムであると考えられる。航空機グレードアルミニウムは、例えば、7000シ
リーズまたは2000シリーズのアルミニウムであってもよい。
合材、炭素繊維複合体、または、ポリマーからなる更なる層を設けてもよい。
からなる追加的な層を設け、リベットを加工物に挿入する際に該追加的な層を、リベット
が接触する最後の層としてもよい。
張率を有する鋼であると考えられる。形成段階のアルミニウムは、約12.5%超の伸張率を
有するアルミニウムであると考えられる。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットを、航空機用アルミニウム、ステンレス鋼、チタニウム、または、セラミック
で構成する。
される接合が酸化などの腐食に対してより高い耐性を有する。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットツールにより、リベットと摩擦係合する1つ以上の回転駆動部材を通じてリベ
ットを回転させる。
チによって、リベットを加工物に打ち込むための軸線方向力を加えることができる。
とにより生じる場合、パンチによって加えられる軸線方向力は、反力であってもよい。
る。
ノーズで構成することができる。
に取り付けられる圧力面を設け、該圧力面が、リベットの挿入中に加工物に接触し、該加
工物と接触する少なくとも一部の時間に亘り、リベットをノーズに対して回転させる構成
としてもよい。
めに、リベットおよび加工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、
リベットを加工物に打ち込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットツールに、その内部で往復動可能なツールノーズおよびパンチを設け、
リベットを加工物に打ち込むための軸線方向力が該パンチにより加えられるものとし
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットツールのノーズに
より、リベットをその縦軸を中心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更する。
ができる。
あることにより、パンチは自由回転可能となりまたは、ツールノーズをパンチ駆動と係合
させることもできる。
リベットツールの他の構成要素)との間のインターフェイスにおける、パンチの摩損の速
度を低減させることができるため有益である。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を適用する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットツールが、リベットの一部の円周方向にてリベットと係合する回転駆動部材を
通じて、リベットを回転させる。
ら縦軸方向に伸張するシャンク、および該シャンクから半径方向に外側に伸張するヘッド
を設けることができる。
周辺端またはヘッドにより規定される表面を設けることができる。代替的または追加的に
、回転駆動部材と係合するリベットの一部に、ヘッドとシャンクとの交点にて、フィレッ
ト部または面取り部を設けることもできる。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットに、その全軸長に亘って伸張する縦方向の穿孔を設ける。
形断面を設けた穿孔の一部と係合させることができる。この穿孔の一部は、例えば、その
断面にて、四角形、六角形または卵形であってもよい。
るパンチで構成し、該パンチから突き出る補完的な形状の打ち込みビットを通じて、該パ
ンチを穿孔と係合させる構成としてもよい。
みビットがパンチの端面からより少ない程度で突出し、または、パンチの端面と同一平面
となる格納位置との間で可動としてもよい。
ットの端部を変形させる成形先端部を設けることができる。
対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち込むステップを備える方法を提供する
。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットの軸の一端に、加工物を穿孔するための先端部を設けると共に、リベットに、
先端部から縦軸方向に伸張するシャンク、および該シャンクから半径方向に外側に伸張す
るヘッドを設け、
ヘッドにより、先端部に対向する底面を規定し、
リベットに、ヘッドの底面または該ヘッドに隣接するシャンクの一部に設けられ、その
内部に加工材料を収容するキャビティを設ける。
係る表面凹凸部を構成する。
施される場合、加工物は、キャビティを避けたままである。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この補法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットの軸の一端に、加工物を穿孔するための先端部を設け、リベットに、先端部か
ら縦軸方向に伸張するシャンク、および該シャンクから半径方向に外側に伸張するヘッド
を設け、
リベットの端部にある、ヘッドに最も近いシャンクの一部を、シャンクの残余の構成要
素よりも大径とする。
工物をリベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、リベットを加工物に打ち
込むステップを備える方法を提供する。この方法においては、
リベットが加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、リベットを、その縦軸を中
心に加工物に対して回転させ、
リベットの回転速度またはリベットの縦軸方向に沿う移動速度を、リベットの加工物へ
の打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットを加工物に打ち込む前後または打ち込む際に、加工物および/またはリベット
に少なくとも一地点において補助加熱を加える。
軟化させるために用いてもよい。
い。
て加工物に打ち込み、少なくとも一部の超音波エネルギを、ダイから加工物に与えること
もできる。代替的または追加的に、ツールノーズまたはパンチによって、超音波エネルギ
を、加工物および/またはリベットに与えてもよい。
した後に、第2回転速度にて第2加工物層を穿孔することができる。
度にて第2加工物層を穿孔することができる。
2加工物層を穿孔し、リベットにより、第1軸線方向速度にて第1加工物層を穿孔した後
に、第2軸線方向速度にて第2加工物層を穿孔する場合、第1回転速度にて穿孔された第
1加工物は、第1軸線方向速度にて穿孔された第1加工物層と同一の層であっても、そう
でなくともよい。同様に、第2回転速度にて穿孔された第2加工物は、第2軸線方向速度
にて穿孔された第2加工物層と同一の層であっても、そうでなくともよい。
できる。
程度に低い値であることを意味する。
そうでなくともよい。
は変更することができる。
とも二度は変更することができる。
の異なる軸線方向速度または回転速度にてリベットを移動することに制限するものではな
い。例えば、リベットの回転速度または軸線方向速度を一度変更した後に、元の値に速度
を戻すよう二度目の変更をしてもよい。
の変更)を、加工物によりリベットに適用される抵抗力により生じさせることができる。
れは、加工物層の材料成分と無関係に、より深く貫入するに連れてより強い抵抗力が生じ
るため、あるいは、リベットが加工物の異なる層に接触することで、加工物層が更に硬く
なる結果、より強い抵抗力が生じるためである。
転させるためにリベットに適用するトルク値の変更により生じさせることができる。
ットを加工物に打ち込むためにリベットまたは加工物に適用するトルク値の変更により生
じさせることができる。
ことができる。
は、回転速度の変更(複数の場合には少なくとも一度の変更)を生じさせることができる
。
リベットを挿入するリベットツールは、加工物内のリベットの位置を検知し、それに対応
して速度を変更することができる。
する前に少なくとも一地点にて休止させることができる。例えば、加工物に対するリベッ
トの軸線方向での移動を、リベットが最初に加工物の層に接触したときに、休止させるこ
とができる。上記の層が加工物の上側の層である場合、加工物に対するリベットの軸線方
向での移動を、リベットが最初に加工物に接触したときに、休止させるものとしてもよい
。
わせる製品の製造方法を提供する。
。
トラックまたは航空機などの車両であってもよい。
うち、それらの任意の特徴を備えるリベットを提供する。
を有する1つ以上の層を備える加工物に用いるのに適する。例えば、本発明の態様は、マ
グネシウム(マグネシウムは約8%の伸張率を有し得る)から構成される加工物に用いる
のに特に適している。また、本発明の態様は、約1,000 MPa超、例えば約1,200 MPa超の超
高強度を有する超高強度鋼から構成される1つ以上の層を備える加工物に用いるのに特に
適している。
る。
は、リベットの一方の端部に先端部6、他方の端部にヘッド8、およびその両端部間に伸
張する円柱状のシャンクを備え、縦軸4を規定する。リベットは、リベット縦軸4と実質
的に同軸上にある穿孔12を備える。本実施例において、穿孔12は、先端部6を通過し、シ
ャンク10の全長に亘って伸張する。そのため、シャンク10は、シャンクの半径方向外面14
とシャンクの半径方向内面16を規定する。各面を、実質的に円柱形状とし、実質的に縦軸
4周りで円周方向に配置する。リベット2の先端部6は、テーパー内面18を備える。テー
パー内面18は、先端部6に環状切削片20を設けるものである。この実施例において、テー
パー内面18は、約140度の角度にて、シャンクの半径方向内面16と交差する。更に、テー
パー内面18は、半径方向に外側に十分に伸張するため、この実施例の切削片20は、テーパ
ー面18の交差点にて、実質的に円周方向にある切削端であり、シャンクの半径方向におけ
る外面14であると考えられる。
形状を有し、実質的にリベット縦軸4の円周方向に配置される。ヘッド8は、リベット2
の先端部6に最も近いヘッドの表面にて底面24を規定する。本実施例において、底面24は
、円錐台形状を有し、実質的にリベット縦軸4の円周方向に配置され、シャンク10の半径
方向外面14とフィレット交点26にて交わる。さらにヘッド8は、圧力面28を規定する。圧
力面28には、リベットを加工物(図面では見えていない)に打ち込むための軸線方向力を
加えることができる。
クは、実質的に管状である。他の実施例においては、穿孔12は、シャンク10の一部に沿っ
て伸張するのみである。この場合、穿孔12が通るシャンクの一部を、シャンクの実質的
な管状部と称する。
を示す。本実施例において、リベット2の先端部6は、図1のリベットにて示すテーパー
内面18ではなく、テーパー外面30を備える。テーパー外面30は、この場合、約140度の角
度にて、シャンクの半径方向外面14と交差する。更に、図1の示すリベットの切削片20は
、鋭利な先端部を有するが、図2のリベットの切削片20は、環状面形状を有し、実質的に
縦軸4周りに円周方向に配置される。更に、本実施例において、リベット2のヘッド8の
底面24は、専らフィレット交点26により規定される。また、ヘッド8の外周縁部22は、円
柱状面ではなく、環状縁部により規定される。
り、図3の穿孔12は、丸み帯びた端部ではなく、テーパー端部32を有する。追加的に、ヘ
ッド8の底部24は、環状面形状を有し、実質的に縦軸4周りに円周方向に配置される。ヘ
ッドの底部とシャンク10の半径方向外面との間の交点は、フィレット交点を有さない。更
に、リベット2の先端部6は、図1および図2にてそれぞれテーパー面18、30として示さ
れるテーパー面を有さない。代わりに、切削片20は、環状面形状を有し、実質的にシャン
ク10の半径方向外面14と半径方向内面16との間にて伸張する縦軸4周りに円周方向に配置
される。
4を参照しながら以下に詳述する。本実施形態は、他の製品の製造にも用いることができ
るが、車両の製造工程の一部である。第1実施形態において、加工物46は、マグネシウム
合金で構成する車両用シャーシの一部である第1層42、および従来の形成段階のアルミニ
ウムで構成する車体構造パネルの一部である第2層44を備える。これらの層は、図1に示
されるタイプのリベットをこれらの層に挿入することで接合する。この場合、リベット2
をチタニウムで構成する。本実施形態において、第2層44は、追加的な層の具体例である
。リベット2は、パンチ48を備えるリベットツールを用いて挿入する。パンチ48は、ツー
ルノーズ50およびダイ52の内部に相互に収容される。本実施形態において、ツールノーズ
50は実質的に管状であり、パンチ48は、実質的に円柱形状である。ツールノーズとパンチ
は、実質的に互いに同軸上に配置される構成とする。ダイ52は、ピップ54および環状キャ
ビティ56を有する。ピップ54および環状キャビティ56は、実質的に互いに同軸上に配置さ
れる構成とする。ツールノーズ50をパンチ48に弾性的に接続することで、パンチが軸線方
向に移動するとそれに伴ってツールノーズも移動するが、ツールノーズの移動が妨げられ
た場合においてもパンチの動作が継続するような構成とすることができる。本実施形態に
係るツールノーズ50は、その遠位先端部に温度センサ57を備える。
トが最初に接触する部分を指し、加工物の「下側」は、リベットが最後に接触する部分、
この場合、ダイに接触する部分を指す。例えば、下方からリベットを加工物に挿入するこ
ともできるが、この場合においてもリベットは、最初に「上側」層に接触する。
ト2をツールノーズ50内に取り付ける。より具体的には、この場合、リベット2を、圧力
面28がパンチ48の端面58に当接するように取り付け、ツールノーズ50およびパンチ48と実
質的に同軸上になるよう配置する。パンチ48およびリベット2に沿う、ツールノーズ50を
ダイ52の反対側に配置する。従って、ツールノーズ50、パンチ48およびリベット2は、全
てピップ54およびダイ52のキャビティ56と同軸上にある。油圧シリンダ形状のアクチュエ
ータにより、パンチをその縦軸、すなわち、ツールノーズ50およびリベット2の縦軸に沿
って、加工物に向けて前進させる。この際、パンチと共にツールノーズも軸線方向に移動
する。ツールノーズ50が加工物46の上側に接触すると、ツールノーズ50は、更に前進する
できなくなるが、パンチは、加工物に向けて、前進し続ける。パンチ48とツールノーズ50
が弾性接続する結果、パンチの継続的な動きが、ツールノーズを加工物に対して変位させ
る。そのため、加工物は、ダイ52とツールノーズ50の遠位端との間の位置にて保持される
。パンチ48の端面58が、リベット2の圧力面28と接触することにより、パンチ48が、加工
物に向けて、ツールノーズ50内で軸線方向に前進すると、それに伴いリベットも前進する
。このことは、図4Aに示されている。パンチおよびリベットは、加工物に向けて前進し
、例えば、軸線方向速度300 mm/秒にて前進する。
リベットの軸線方向動作を、制御ユニットにより休止させる。リベットが加工物46に接触
している間に、ツールノーズ50内にて、パンチ48をモータによりその縦軸を中心として回
転させる。パンチ48の端面58とリベット2の圧力面28との間の摩擦により、パンチ48が回
転すると、リベット2も共に回転する。そのため、パンチ48は、リベット2と摩擦係合す
る回転駆動部材として機能する。パンチを、位置エンコーダにより制御ユニット(いずれ
も図面では見えていない)に連結する。エンコーダを通して、制御ユニットは、パンチの
速度を検知し、モータの速度を調整する。これにより、パンチを一定の速度、例えば、こ
の場合は6,000 RPMにて回転させることができる。
ると、リベット2と加工物46間の摺動摩擦により熱が生じ、リベット2と接触する位置に
ある加工物46が軟化する。これにより、特に第1層42のマグネシウムが軟化することによ
り、リベット2の尚早な変形または当該層に亀裂を生じさせることなく、その延性がリベ
ット2を貫入するのに十分なものとなる。制御ユニットは、センサ57を用いて加工物46の
上側の温度を検知する。ひとたび、十分に温度が上昇すると、制御ユニットは、モータに
より回転するパンチ48の速度を調整することで、リベット2の回転速度を変更する。より
具体的には、パンチ48の速度、従って、リベット2の速度は、500 RPMまで減速する。続
いて、制御ユニットは、油圧シリンダ(図面では見えていない)により、再びパンチ48お
よびリベット2を軸線方向に前進させる。この時点では、リベットは、例えば、軸線方向
速度200 mm/秒にて移動する。
2は、加工物46の上側、すなわち第1層42に貫入し始める。リベット2が、加工物46に貫
入するに連れて、加工物の上側の加工物材料60の一部は、リベット2の穿孔12に押し込め
られる。更に、リベット2により加工物46に加えられる軸線方向力によって、加工物の上
側の加工物材料62の一部はダイ52のキャビティ56に押し込められる。
、無視できる程度の追加的な摩擦加熱しか生じさせないものであるが、この速度にてリベ
ット2が軸線方向に回転しながら前進することで、加工物材料がリベット2に密着する度
合い、ひいてはリベット2により加工物46に押し込まれる度合いを低減させることができ
る。リベット2が加工材料に深く押し込まれることで、加工物の上側表面にリベットを取
り囲む著しい凹凸が生じる。このような凹凸は、審美的には望ましくなく、湿気が侵入す
るリスクを増やし、従って、接合部分に酸化を生じさせかねない
向にてリベット2が更に移動することによりアップセットが行われる。キャビティ56に押
し込まれる第2層44の加工物材料62は、ピップ54により半径方向に外側に向かって拡が
る。リベット2の先端部6が加工物の上記部分に貫入することで、塑性流れにより先端部
が外向きに裾状に拡がり、リベットのアップセットを行うことができる。リベット2の挿
入を通して、加工物材料60は、リベットの穿孔12に到るまで移動し続ける。
ットが到達すると、リベット2の加工物46への打ち込みが完了する。従って、制御ユニッ
ト(図面では見えていない)によりパンチ48の回転および軸線方向への前進が停止される
ため、リベット2も動作を停止する。接合が完了した状態において、リベット2の穿孔に
押し込まれた加工物材料60は、「スラグ」64を形成する。本実施形態において、スラグは
、実質的に穿孔の容量全体を占め、ダイ52のキャビティ56に押し込まれた加工物材料62は
、上述のように、外向きに裾状に拡がるリベットの先端部を包み込むアップセット環状部
66を形成する。
置に残る。当初は、ツールノーズ50は、パンチ48への弾性接続により加工物46に対して変
位されたままである。しかしながら、ひとたびパンチ48が十分に引き戻されると、ツール
ノーズ50は、パンチ48と共に上方に移動し、加工物46の表面から離れる。続いて、後続の
リベット2をツールノーズ50に取り付けることで、加工物46の異なる位置または異なる加
工物に、更なる接合を行うことができる。
転速度は第2回転速度の一例として示している。この場合、第1回転速度は第2回転速度
以上である。他の回転速度を用いてもよい。
始が選択される時点では、上側層42に加える摩擦攪拌加熱の温度は、下側層44の大部分を
軟化させるのに十分な程度にまで上昇していない。これは、本実施形態において、第2加
工物層44を、従来のSPRに適する機械特性を有する形成段階のアルミニウムから構成し
ているからである。そのため、リベット2の回転速度の変更を一定の時間内に行うことに
より、第2加工物層44の大部分への影響を与えることなく、SPRを、通常通りに実施す
ることができる。この場合においても、リベット2は、低速で回転し続けている。リベッ
ト2の回転が、リベット2の挿入時においても上側層42を軟化させるのに十分な速さの回
転速度に維持された場合、下側層44は、キャビティ56に流入し、リベット2をアップセ
ットすることができない程、過度に軟化してしまう。
ているが、他の材料を接合に用いてもよい。6,000 RPMの回転速度、および500 RPMの回転
速度について上記にて参照したが、他の回転速度を適用することもできる。回転速度は、
実験的に材料との組み合わせにより選択することもできる。
実施形態は、第1実施形態と同様であるため、相違点のみを以下に詳述する。第2実施形
態は、他の製品の製造にも用いることができるが、車両の製造工程の一部である。本実施
形態において、加工物46は、ポリマー材料で構成する絶縁パネルの一部である第1層42、
チタニウム合金で構成する車体構造パネルの一部である第2層44、および標準グレードの
鋼で構成する車両用シャーシ部材の一部である第3層70を備える。この場合、第1層42が
上側層であり、第3層70が下側層である。リベット2は、図1に関して上述したタイプの
リベットであるが、本実施形態においては、リベットをステンレス鋼で構成する。本実施
形態において、第1層42または第2層44の(双方ではなく)いずれか一方が「更なる層」
を構成し、第3層70は、「追加的な層」を構成すると考えられる。
ベアリング74によりツールノーズ50に回転可能に取り付けられている。クランプ座金72は
、圧力面76を有する。本実施形態において、圧力面76は、環状面形状を有し、実質的にツ
ールノーズ50およびパンチ48の縦軸周りに円周方向に配置される。第1実施形態において
、加工物46は、ツールノーズ50と直接接触するが、本実施形態において、加工物46は、ダ
イ52の支持面57とクランプ座金72の圧力面76との間で保持される。後述するように、第2
実施形態は、レーザー78の形状の補助加熱ユニットおよびレーザー78からの平行ビーム82
を発散ビーム84として拡散させるレンズ80を備える。
する。本実施形態において、実際にパンチ48は、加工物46に対して、非回転状態である。
リベット2は、加工物に挿入される前に、ツールノーズ50に取り付けられると、リベット
2と締まりばめとなる寸法としたツールノーズ50の穿孔86に挿入される。本実施形態にお
いては、穿孔86は、リベット2のヘッド8の周縁部22と締まりばめとなる。リベット2と
穿孔86との締りばめにより実質的に摩擦係合が生じることで、ツールノーズ50によって、
リベット2を動かすことが可能となり、例えば、リベット2とツールノーズ50との回転を
一致させることができる。本実施形態において、穿孔86は、リベット2の周縁部22(この
場合、リベット2のヘッド8)に対して補完的な形状を有するが、適切な締りばめを形成
するために補完的な形状であることを必ずしも要するわけではない。締りばめの代わりに
、穿孔86に設ける補完的な手段と係合する、軸線方向リッジまたは溝をリベットヘッドに
設けることもできる。
配置する前に、加工物46の底面、すなわち第3層70を加熱するようレーザー78を用いる。
リベット接合を形成する第3層70の一部であって、リベット接合を形成する位置にビーム
84を照射する。後述するように、レーザーからのエネルギが第3層70を加熱することによ
り、所要の摩擦攪拌加熱の総量を低減させることができる。制御ユニット(図面では見え
ていない)は、レーザー78の作動時間を検知し、それにより、間接的に加工物46の第3層
70の温度を検知することができる。制御ユニットが、第3層70を所要の温度に到達させる
に十分な時間に亘ってレーザー78が作動したと決定すると、レーザーを遮断させ、ツール
ノーズ50(従って、パンチ48とリベット2)およびダイ52を、接合が所望される加工物46
の位置に実質的に一直線に配置する。レーザーを作動させる前後またはその作動の際、あ
るいは、ツールノーズ50を配置する前後または配置する際に、リベット2をツールノーズ
50に取り付けてもよい。
に配置すると、ツールノーズ50およびパンチ48、従ってリベット2が、ダイ上に支持され
た加工物46に向けて、例えば、速度300 mm/秒にて軸線方向に前進する。本実施形態にお
いて、軸線方向への移動は、電気リニアアクチュエータ(図面では見えていない)または
油圧シリンダにより生じさせる。上述したように、クランプ座金72の圧力面76が加工物46
の上側層42に接触するのに十分な程度にまでツールノーズ50が前進すると、ツールノーズ
50は、加工物46に対して保持される。本実施形態において、ツールノーズ50とパンチ48と
の間の弾性接続は、加工物46を適切な位置に保持するだけでなく、パンチ48の継続的な動
作中にクランプ座金72とダイ52との間の加工物46をクランプする構成とする。この場合、
パンチ48がツールノーズ50内で、リベット2が加工物46に接触するのに十分な程度にまで
前進するときに適用されるクランプ力は3kNにまで到る。いくつかの状況下では、このよ
うな方法で加工物46をクランプすることで、材料に変形を生じさせかねない加工物46の表
面領域を制限することができ、接合の質の向上を図ることができる。例えば、上述したよ
うな、加工物がリベット2により押し込まれる度合いを制限することができる。
移動が休止する。この時点にて、制御ユニット(図面では見えていない)は、2 Nmのト
ルクをツールノーズ50に適用するようモータに指令を送り、例えば、ツールノーズ50が4,
000 RPMにて回転するよう作用する。なお、制御ユニットは、ツールノーズ50に適用され
るトルクを、変換器を介して検知する。これにより、加工物46の表面上でリベット2が同
一速度で回転することで、摩擦加熱が生じる。リベット2と加工物46との間の摩擦に加え
、パンチ48が非回転状態であることから、パンチ48の端面58とリベット2の圧力面28との
間に著しい摩擦加熱が生じる。これにより、リベット2が熱せられ、いくらかの熱がリベ
ット2から加工物46へと伝導することで、加工物材料を軟化させるために要する時間を短
縮することができる。リベット2が熱せられることで、リベット2の延性が向上し、必要
に応じて、リベット2を所要の程度に裾状に拡げることが可能となる。対照的に、いくつ
かの用途において、このような加熱工程を経ないリベットのステンレス鋼材料は、適正な
変形が不可能な程、脆弱である場合がある。しかしながら、他の用途においては、ステン
レス鋼リベットは、室温あるいは加工物単体の摩擦接触により到達する温度により、十分
な延性を有することができる。
72をツールノーズ50に連結するベアリング74は、ツールノーズ50により、クランプ座金72
に適用されるトルクを制限する。また、クランプ座金72の圧力面76と加工物46との間の摩
擦は、クランプ座金72を実質的に回転静止状態にて保持する。対照的に、クランプ座金72
がツールノーズ50と共に回転する場合、ベアリング74は加工物材料自体に入り込み、審美
的にも望ましくない、脆弱な接合を形成しかねない。
48間、およびベアリング74に生じる摩擦として、リベット2に作用する回転に対する抵抗
力が生じ、ツールノーズ50およびリベット2の回転速度を、例えば、2,000 RPMに制限す
る。しかしながら、加工物46の上側が加熱され、軟化すると、加工物46間およびリベット
の摩擦抵抗は減少する。制御ユニットは、ツールノーズ50の速度を検知し、速度が当初の
速度、例えば、3,000 RPMにまで加速すると、パンチ48が、リベット2を加工物46に向け
て押し始める。この場合、制御ユニットは、歪みゲージなどの力変換器を用いることで、
パンチ48およびリベット2に加えられる力を検知することができ、制御ユニットは、アク
チュエータ2を規制することができる。そのため、アクチュエータ2は、パンチ48に2 kN
の力を加えることで、速度180 mm/秒にてリベット2を第1加工物層の重合体材料内へと
移動させることができる。
第2層44のチタニウム材料によって、リベット2に加わる摩擦抵抗が上昇し、軟化するた
めにより高い温度を要することとなる。この抵抗力の上昇により、リベット2およびツー
ルノーズ50の回転速度は減速する。この変化を、制御ユニットにより検知する。この変化
に応答して制御ユニットはリベット2の軸線方向での移動を休止させ、モータによってツ
ールノーズ50に適用するトルクを5 Nmまで上昇させる。従って、リベット2の回転速度
は、例えば、5,000 RPMまで加速する。従って、リベット2は第2層44の上側表面にて回
転し、この層のチタニウム材料を軟化させるために要する追加的な摩擦攪拌加熱を行う時
間ができる。回転への抵抗力が再び減少すると、制御ユニットが、連動して加速する速度
を検知し、1.5 kNの軸線方向力を適用するようにアクチュエータを規制することで、140
mm/秒にて、第2層44へのリベット2の打ち込みが開始する。
が、再び増加する。この時点では、制御ユニットは、ツールノーズ50に作用するトルクを
変更しない。結果的に、リベット2の回転速度は、例えば、3,000 RPMまで減速する。レ
ーザー78により第3層70を加熱し、リベット2をアップセットするために第3層70が変形
への一定の抵抗力を要することから、第3層70は、SPRを行うのに十分な軟化を生じさ
せるために、リベット2からのわずかな摩擦攪拌加熱しか必要とせず、あるいは、そのよ
うな加熱を全く必要としない。そのためリベット2は、第3層70にて休止することなく、
第3層70への軸線方向への移動をし続ける。実際に、制御ユニットは、パンチ48に加えら
れる軸線方向力を3 kNまで増加することで、リベットの軸線方向速度を、例えば、150 mm
/秒まで加速する。リベット2の第3層70への貫入中に、加工物材料は、上述したように
ダイ52のキャビティ56に押し込まれることで変形し、リベット2をアップセットする。
0 mm/秒の軸線方向速度は第2回軸線方向速度の一例として示している。この場合、第1
軸線方向速度は第2軸線方向速度以上である。「第1軸線方向速度」と「第2軸線方向速
度」は、軸線方向速度とそれに続く軸線方向速度とを区別するために用いる。これらの用
語は、第1軸線方向速度の前には軸線方向速度が存在しないことを示すものでも、第1軸
線方向速度と第2軸線方向速度との間に軸線方向速度が存在しないことを示すものでもな
い。同様に、本実施形態において、4,000 RPMの回転速度は第1回転速度として、2,000 R
PMまたは、3,000 RPMの回転速度は第2回転速度のとして示している。この場合、第1回
転速度は第2回転速度以上である。「第1回転速度」と「第2回転速度」は、回転速度と
それに続く回転速度とを区別するために用いる。これらの用語は、第1回転速度の前には
回転速度が存在しないことを示すものでも、第1回転速度と第2回転速度との間に回転速
度が存在しないことを示すものでもない。
るために要するリベット2の回転速度が、第1層42に不利な影響を与えかねない。例えば
、このような速度で回転するリベット2により第1層42が過熱され、この層の加工物材料
は、軟化ではなく、溶解しかねず、この場合、溶解した加工材料が遠心力により放出され
、接合領域に不適切な材料を残すこととなるか、あるいはキャッチライトを生じさせかね
ない。そのため、本実施形態においては、リベット2を第2層44に貫入した後に回転速度
を減速することで、第3層が要するレーザー78による追加的な加熱によりもたらされかね
ない、上述のような不利な影響を被るリスクを低減する。
わせの材料を用いて接合を行ってもよい。異なる組み合わせの材料を用いる場合、適正な
回転速度は、実験的に決定することができる。
実施形態は、第1実施形態と同様であるため、相違点のみを以下に詳述する。本実施形態
において、第1層42は、炭素繊維複合体で構成する車体構造パネルの一部であり、第2層
46は、形成段階のアルミニウムで構成する車両用シャーシ部材の一部である。本実施形態
は、他の任意の実施形態のように、他の材料および/または他の製品にも用いることがで
きる。また、リベットを、ステンレス鋼、非ステンレス鋼、マグネシウム、チタニウムま
たは異なるグレードのアルミニウムなど、異なる適切な材料から構成してもよい。
軸線方向手段によりリベット2と係合する回転駆動部材である。この場合、ツールノーズ
50は、実質的に円周列に配置され、リベット2と摩擦係合する4つの牽引可能なクランプ
ジョー90を備える。ジョー90は、半径方向内側に突出しているために、リベット2を把持
することできる閉位置と、ジョー90をその内部に収容するツールノーズ50内の開位置との
間で可動である。ツールノーズ50の遠位先端部は、制御ユニット(図面では見えていない
)に連結する力変換器92を備える。本実施形態において、パンチ48は、自由回転可能であ
る。
したように、リベット2の圧力面28が、パンチ48の端面58に当接するように、リベット2
を配置しなければならない。続いて、ジョー90を閉じると、図1により詳細に示すように
、各ジョー90は、リベット2のフィレット交点26の円周部にてクランプする。クランプジ
ョー90が、このスロープ面にて作用することにより、リベット2は、上方に移動する、す
なわち、加工物46から離れる傾向にある。しかし、これは、リベット2の圧力面28とパン
チ48の端面58との接触により防止することができる。図6に示すように、ツールノーズ50
内にリベット2を取り付けた状態では、その先端部6は、ツールノーズ50の遠位端から突
き出ている。本実施形態において、リベット2は、実質的に加工物46の第1層42の厚さと
同じ長さだけツールノーズ50より突出している。
態と異なる。超音波ホーン94は、超音波エネルギ源(図面では見えていない)に接続可能
であり、そのエネルギ源にて生成される超音波エネルギを収束させし、ダイ52を介して超
音波エネルギを、加工物46に作用させる。すなわち、超音波ホーン94と超音波エネルギ源
は、共働して、補助加熱ユニットを形成するものである。本実施形態において、超音波エ
ネルギとしいての補助加熱を、加工物46にリベット2を打ち込む前およびリベット2を打
ち込む際に加工物46に対して行う。制御ユニットは、超音波エネルギを加工物46に作用さ
せた時間を検知する。ひとたび、制御ユニットが、超音波エネルギの作用により、加工物
46の温度が十分に上昇したと判断すると、パンチ48、従ってツールノーズ50とリベット2
が前進し始める。本実施形態において、パンチ48、従ってツールノーズ50とリベット2が
前進すると、ノーズ片50ではなく、リベット2が最初に加工物46に接触する。実際には、
リベット2は、実質的に加工物46の第1層42の厚さと同じ長さだけツールノーズ50より突
出しているため、後述するように、ツールノーズ50は、リベット2が第2層44に到達した
際に一度だけ加工物46に接触するのみである。
すると、リベット2は、例えば速度4,000 RPM にて回転する。パンチ48の端面58とリベッ
ト2の圧力面28との間に摩擦が生じることで、リベット2の作用により、パンチ48も共に
回転する。ひとたび、リベット2が第1層44の上側に接触すると、この層はダイ52を介し
て適用される超音波エネルギにより十分に加熱されるため、わずかな摩擦攪拌加熱のみを
要する。そのため、本実施形態においては、リベット2の軸線方向での移動を、加工物46
の表面上にて休止させる必要がない。代わりに、パンチ48、リベット2、およびノーズ片
50は前進し続け、リベット2は、遅滞することなく、加工物46に貫入し始める。第1層44
の炭素繊維は、それ自体が軟化するものではないが、炭素繊維を維持する繊維内のマトリ
ックスを軟化させることで、炭素繊維を切断するのではなく、リベット2により、変形さ
せることができる。これにより、摩耗を軽減することができる。
触したという指令を力変換器92から受信する。この時点で制御ユニットは、ツールノーズ
50の回転を停止させ、クランプジョー90を引き戻すことでリベット2をツールノーズ50か
ら離脱させる。この時点でも、パンチ48は、軸線方向に前進し続けているが、ツールノー
ズ50に対するパンチ48の動きにより、クランプジョー90に損傷を与えることのないよう、
減速しながら前進する。これにより、任意の十分な力によって、ツールノーズ50が加工物
46に対して変位する前に、ツールノーズ50を確実に停止させることができ、ツールノーズ
50が加工物に入り込むことという,上述したような事態を防止することができる。リベッ
ト2は、第2層44に打ち込まれる際にはもはや非回転状態にあることから、この時点では
、リベット2をアップセットすることができない程、過度に軟化しかねないアルミニウム
材料を加熱することはない。その後、接合およびリベット2のアップセットが完了する。
工物46の表面上にて休止することはないが、これは、補助加熱を用いる場合にのみ、休止
なしにリベット2を加工物46に向けて前進させることができるという意味ではない。例え
ば、他の実施形態において、リベットが加工物に接触する際に、それが十分な角運動速度
を有することにより、十分な速度にて摩擦攪拌による軟化を生じさせることができる場合
には、軸線方向の移動を休止させる必要がない。
施形態は、ソリッドリベッティングの方法に関する。リベットをアップセットすることに
より、リベットと加工物との間に機械的な係合を行わせてリベットの両面に拡張部分を形
成する、従来のリベッティングと異なり、本実施形態においては、リベット2は、全く変
形しない。実際に、本実施形態に係るリベット2は、破砕が生じるまでは、通常、著しく
変形することのないセラミック材料で構成する。更に、本実施形態においては、リベット
を加工物内の予め形成された穴に挿入するのではなく、リベット2を直接、加工物46に貫
入させる。
ンク10、環状切削片20を有する先端部6および円錐台形状底面24を有するヘッド8を備え
る。この場合、リベット2の環状切削片20は、穿孔ではなく、凹面100の周囲に設ける。
リベット2は、ヘッド8にて、実質的に90度の間隔をおいて円周列上に配置され、実質的
に半径方向にある4本の溝102(1本のみが図示されている)形状の駆動係合手段を備え
る。他の構成を有する溝またはリッジを用いてもよい。
凸部は、細長く、開口部の一例である、溝104形状を有する。溝104を、実質的に円周方向
にて、リベットシャンク10の全円周を取り囲むように設ける。そのため、溝104は、環状
形状を有し、リベットシャンク10に、くびれた中央部、すなわち縮小直径部分を設ける。
各層は、形成段階のアルミニウムで構成する車体構造パネルの一部である。本方法は、他
の材料および/または製品にも用いることができる。本実施形態において用いるリベット
ツールは、SPRのように、パンチ48をその内部に相互に収容するツールノーズ50を備え
る。この場合、パンチ48は、リベット2の半径方向にある溝102に収容される実質的に半
径方向にある4本のリッジ106(1本のみ図示されている)の環状列を有する。本実施形
態に係るダイ52は、コイニング型ダイである。このダイは、環状リップ112が上方に突き
出る平面108を備える。リップ108は、ダイ52を通じて穿孔110の入口を包囲する。
ば、6,000 RPMにて、加工物46に打ち込む。更に、制御ユニットが、パンチ48の直線運動
を能動的に制御するのではなく、アクチュエータ(図面では見えていない)を規制するこ
とで、例えば、700 Nの一定の力を加えることができる。これにより、リベット2の加工
物46へ向かう軸線方向の移動は、先端部6接触する加工物材料の状態により決定すること
ができる。リベット2は、加工物46に接近するに連れて、回転する。リベット2が加工物
46に接触するとき、アルミニウム材料の上側層42は室温下にあるため十分に軟化していな
い。そのため、加工物46によりリベット2に対する軸線方向抵抗力が加えられ、リベット
2の加工物46内への移動が妨げられる。従って、リベット2は、加工物46の上側面にてス
ピンする。ひとたび、加工物46の上層部領域が摩擦攪拌により十分に軟化すると、リベッ
ト2に加えられる軸線方向抵抗力が減少する。リベット2に下方向への軸線方向力を作用
させることにより、リベット2を加工物46に打ち込み始めることができる。リベット2が
、十分に軟化していない加工物46に接触するに連れて、あるいは、接触する際に、リベッ
ト2の軸線方向への移動が減速または停止することで、所要の摩擦加熱を生じさせる時間
を確保する。
2と共に下方に押されるスラグ64を形成する。リベット2を完全に貫入し終えると、スラ
グ64は、リベット先端部6とダイ52のリップ112との間で切り落とされ、廃棄のために穿
孔110を通って落下する。いくつかの用途において、加工物46から構成されるスラグ64は
、例えば、審美的または空気力学上の理由により、加工物46の底面をより平滑にする仕上
げが所望されることもある。この段階でスラグ64を除去することにより、例えば、後の段
階におけるスラグの分離を防止することができる。後の段階でスラグが分離する場合には
、スラグ64が他の部材や製品に損傷を与え、あるいは、製品内に緩みを残し、製品が動く
時にがたつきを生じさせかねない、
のインデントを形成するのに十分な力を、ダイ52のリップ112に対する加工物46の下側表
面に加える。この力により、下側層44から溝104へと加工物材料が入り、第2層44とリベ
ット2との係合を設けることができる。リベット2のヘッド8が、リベット2に対する第
1加工物材料層43の上方移動を防止し、溝104内の材料が、リベット2に対する下側層44
が下方移動を防止することで、加工物層は、結合状態に保持され、接合が完了する。
の機械的な係合を設けるために塑性変形を要するので、本技術は、第1実施形態において
記載した強度および延性に関する懸念事項と同様の課題を伴う。従って、回転速度の変更
および/またはソリッドリベット2の軸線方向の挿入により、SPRに関連して記載した
1つ以上の利点を提供することができる。
からの力により、ダイ52のリップ112に対して変位させるが、他の実施形態においては、
加工物46は、専らパンチまたはノーズ片によって変位させることもできる。更に、他の実
施形態においては、リベット2の挿入中の少なくとも一部に亘り、ダイ52は、上方に変位
させることができる。代替的または追加的に、ダイ52は、リベット2の挿入中の少なくと
も一部に亘り、ツールノーズ50および/またはパンチ48により下方に変位させることがで
きる。
ベットを示す。図8のリベット2は、図7のリベット2と同様に、先端部6、シャンク10
および半径方向にある溝102を有するヘッド8を備える。しかしながら、図8のリベット2
は、図7における凹面100のような凹面を備えていない。その代わりに、実質的にリベッ
トの縦軸方向4に対して垂直である位置に配置され、実質的に円形形状を有するリベット
2の先端部6を備える。加えて、図8のリベット2の溝104は、実質的にシャンク10の全
軸長に亘って伸張でき、ヘッド8の底面24と交差するに十分な幅を有する。図7のリベッ
ト2に比べて、図8のリベット2の溝104がより大きな容積を有することで、より大きな
容積の加工物材料を収容することができ、加工物層42、44とリベット2との間の係合強度
を潜在的に高めることができる。
な環状切削片を設けることは、リベット2に対しては有益であるが、いくつかのリベッテ
ィング方法においては、そのような手段を不必要に残すことのないよう、接合が形成され
たときに加工物の下側を研磨するなど、スラグ64の能動的除去工程を設けてもよい。
10の半径方向外面14に2つの表面凹凸部を有し、各表面凹凸部が実質的に円錐台形状の半
径方向突起部120である点を除いては、図7aのリベット2と同様である。この場合、突
起部120を円周方向にて互いに対向する位置に配置する。突起部120が、例えば、下側加工
物層44に突き出ることで、加工物46と機械的に係合させることができる。加えて、突起部
120は、リベット2が回転しながら加工物46へ挿入する間に、攪拌作用をもたらすことが
できる。この攪拌作用は、2つの加工物層42、44の軟化した材料を混ぜ合わせるように作
用し、合体領域を形成し、摩擦攪拌スポット溶接を行う。このような溶接は、接合に補完
的な強度を提供し、あるいは、例えば、図9のリベット2の突起部120が2つの加工物層4
2、44間に突き出る場合には、加工物層42、44との間における全ての連結を形成するよう
適用することができる。
形状突起部120を備えるが、異なる数の突起部、異なる形状の突起部および/または、例
えば、1つ、3つ、もしくは、4つ以上の異なる数の突起部を備える他のリベットも使用
することができる。他のリベットの突起部は、任意の適切な方法で配置することができる
。例えば、突起部は、実質的に円周方向に均等な間隔または不均等な間隔を有する環状列
上に、および/または、リベットの長さに沿った異なる軸線上の点に間隔を設けて配置し
てもよい。
リベット2と同様である。この場合、リベット2のシャンク10は、実質的に対向位置にあ
る円形開口部122形状を有する2つの表面凹凸部を備える。これらの円形開口部122は、直
径貫通孔124により設けるものである。例えば、コイニング型ダイにより変形させること
で、リベット2の挿入中に開口部122に加工物を収容することができ、リベット2と加工
物層42、44との間に係合を設けることができる。
配置の開口部を備える他のリベットも使用することができる。例えば、図10のリベット
2の変形実施形態として、各開口部を、別個の盲孔として設けることもできる。
示すソリッドリベットと同様に、図11のSPRリベット2は、シャンク10の半径方向外
面14に表面凹凸部を有する。本実施例において、各表面凹凸部は、溝126形状の細長い開
口部である。各溝126は、リベット2のシャンク10に実質的に縦方向に整列する。図11
から明白なように、溝126は、異なる縦方向の長さを有し、実質的にリベットシャンク10
周りの円周列に均一に配置される。溝126は、上述したようなリベット2と加工物との間
の所要の係合を改善し、あるいは、リベットがアップセットされていない他の実施形態に
おいても、両者間に係合を設け、および/または攪拌作用を生じさせる。
ト2は、シャンク10の半径方向外面14の表面凹凸部がらせん形状の細長い溝128を備える
点を除いて、図7に関して記載したリベット2と同様である。この溝128は、上述したよ
うな攪拌作用および/または機械的な係合を提供することができる。溝128のらせん形状
は、リベット2が回転しながら加工物へ挿入する間に、スクリューねじとして作用するこ
とができる。例えば、リベット2の挿入中に、リベット2に最も近い先端部6の溝128の
一部に加工物材料を収容する。この加工物材料は、ねじを動かす方法に類似する方法でリ
ベット2が連続回転するのに従い、リベット2を加工物へと変位させるように作用するこ
とができる。代替的に、溝128のようならせん形状により、代替的にまたは追加的に、上
述したような攪拌作用または機械的な係合を提供することができる。例えば、図12に示
すリベット2を逆転させながら加工物に打ち込むことで、溝128は、スクリューねじとし
て作用することができる。
例えば、二重らせんを形成するように互いに噛み合う2本以上のらせん溝を備えてもよい
。更に、本実施例において、らせん溝128は、リベットシャンク10を完全に1回以上周回
するが、他の実施形態においては、リベットシャンク周りを完全には周回せず、らせん形
状の一部のみを形成する1つ以上の溝であってもよい。このような溝は、らせん形状を有
すると考えられる。
を加工物46に挿入するリベットツールの構成要素(図13b)、およびこれらを用いて形
成することのできる接合(図13c)を示す。図13のリベット2は、図1のリベット2
と同様であるため、相違点のみを以下に詳述する。このリベット2は、図7〜図12に示
すリベットと同様に、表面凹凸部を有する。この場合、リベット2は、4つの表面凹凸部
140a〜140dを有する。各凹凸部140a〜140dは、らせん状リブ、すなわち、らせん状の細長
い突起形状を有する。4つのらせん状リブ140a〜140dは、互いに噛み合い、各端部がリベ
ット2のシャンク10の周りを約11/4回転(約450度の角度)だけ周回する。リブ140a〜140
dは、図12の溝に関して記載した任意の利点を提供することができる。
の溝142形状の係合手段を備える点で図1とは異なる。溝142は、約90度の角度間隔で実質
的に円周列に配置され、各溝142はその半径方向遠位端に向かって深さ方向にテーパー加
工されている。溝142は、フィリップス型ドライバソケットに近似する十字状のインデン
トを協働して形成する。加えて、図13のリベット2は、テーパー内面18が弧状であり、
入口を備える穿孔12がトランペット形状を有する点でも図1のリベット2とは異なる。言
い換えると、図1のリベット2のテーパー面18は面取り部であるが、図13のリベット2
のテーパー面18はフィレット部である。
の端面58にて補完的な形状を有し、かつ間隔をあけて配置されるリッジ144と係合する。
なお、リッジ144は、フィリップス型ドライバビットに近似する十字状のインデントを協
働して形成する。図13bは、図4〜図6のダイとわずかに形状の異なるSPRダイ52を
図示する。図4〜図6に示すダイは、支持面57の後方にわずかに凹んだピップ54を備える
が、図13bにおいては、ピップ54は支持面57から突き出ている。更に、図13bのダイ
52のキャビティ56は、図4〜図6のダイに比べ、より浅い深さを有する。
工物46との間の係合がリベットシャンク10の裾状の拡がりによってのみならず、リブ140a
〜140d間に収容される加工物材料により形成されることを示している。
ベット2は、ソリッドリベットである。このリベット2は、2本の表面凹凸部を備え、各
表面凹凸部が細長い溝144形状を有する点を除いて、図7のリベット2と同様である。溝1
44は、リベットシャンク10周りにらせん状に整列するのではなく、溝144の長さに沿って
湾曲している。各溝144は、漸近的な経路に沿う。
内面を規定する穿孔を有する場合には、リベットは、その内面に1つ以上の表面凹凸部を
備えることができる。図15は、図13のリベットの変形例として、内面に凹凸部を備え
るリベット2を示す。より具体的には、図15のリベット2は、図13のリベット2と同
様に、らせん状の配列を有するリブ140a、140bを備える。しかしながら、図15において
、リブ140a、140bは、シャンク10の内面16に設けられるものである。らせん状リブ140a、
140bは、図13のリブと同様の機能を発揮させることができる。図15のリベット2は、
円形開口部122を有する。これらの開口部122は、それぞれ、シャンク10の半径方向内面16
および半径方向外面14を通過する、実質的に半径方向に伸張する穿孔の形状を有する。開
口部122は、半径方向内面16および半径方向外面14の両社と交差するため、内側および外
側に、すなわち内面および外面に配置することができる。代替的な構成として、各開口部
122は、一組の盲孔により置き換えることもできる。この場合、一方の盲孔を半径方向外
面14に、他方の盲孔を半径方向内面16に配置することができる。なお、これらの盲孔を互
いに整列させる必要はない。
12内に確実に保持するように作用させることができる。これにより、スラグによって緩み
が生じ、最終製品の機能に影響を与えかねないという、上述したリスクを最小限に抑える
ことができる。例えば、図15のリベット2において、スラグからの加工物材料により、
1つ以上の開口部122の一部および/または内部らせん状リブ140a、140b間のスペースの
一部を塞ぐことができる。これにより、リベット2とスラグが係合するたねにスラグを穿
孔内に保持することができる。
びシャンク10を示す。このリベット2は、図13に関して上述したタイプのらせん状リブ
140a〜140cに加えて、円周方向に内部溝104a、104bを備える。らせん状リブ140a〜140cは
、図13にて上述した機能を発揮し、円周方向内部溝104a、104bは、スラグを穿孔12内に
保持するという上述した機能を発揮することができる。図16のリベット2の穿孔12は、
ショルダ146形状の表面凹凸部を備え、ショルダの後方のスペースを塞ぐために穿孔12の
加工物材料が変形される場合においても、リベット2と加工物材料のスラグが係合するよ
うに作用することができる。
する。円周方向に不連続の先端部は、リベットの縦軸方向に対して垂直であり、その円周
にて均一形状を有さない先端部であると考えられる。円周方向に不連続の先端部を備える
例示的なリベット2を図17に示す。このリベット2は、実質的に円周列の縦方向スロッ
ト150を備える点を除いて図1のリベット2と同様である。スロット150は、リベット2の
先端部6まで伸張し、シャンク10の軸長に沿い、その長さの約70%に亘って伸張する。こ
の場合、スロット150は、シャンク10の半径方向外面14および半径方向内面16の双方と交
差する。言い換えると、スロット150は、シャンク10の円柱形状部の全厚さに亘って、半
径方向に伸張する。
、リベット先端部が加工物への経路をそれ自体が切り開き、ドリルすることができるとい
う点で有益である。円周方向に不連続の先端部6は、シャンク10の縦方向のスロット150
をシャンク10の主要部に伸張させることができ、シャンク10の力を円周方向に弱めること
ができるために有益である。これにより、リベットのアップセットのために生じる加工物
材料の塑性流れによる力を低減することができる。
のリベット2と同様に、図18のリベット2は、スロット150によって設けられる円周方
向に不連続の先端部6を備える。図18のリベット2の場合、スロット150は、例えば、
シャンク10の長さの4分の1未満のように短い寸法にてシャンク10の縦方向に伸張する。
これにより、リベット2は、尚早に裾状に拡がることなく、より硬い加工物材料に貫入さ
せることができる。図18のリベット2は、90度の角度間隔で配列した4本の半径方向
リッジで構成された駆動係合手段152を備える。これらのリッジ152は、パンチの半径方向
にある対応する溝102に収容される構成とする。
場合、円周方向に不連続の先端部6は、実質的に円周列上に均一な間隔を置いて配列する
歯部154により設ける。リベット2は、実質的にピラミッド形状の歯部154を規定するテー
パー内面18およびテーパー外面30を備える。このような鋭利な先端を備えるリベット2の
歯部154は、特に効果的に作用させることができる。しかしながら、図17および図18
のリベットと比べて、歯部154は、特に硬い材料への挿入中に生じる先端部6の変形また
は摩損に対して耐性が不足する場合がある。
は、鋸歯形状を有する。リベット2の回転方向に応じて、リベット2の切削作用の効力は
変更することができる。より具体的には、リベット2が図8の上方から見て時計周りに回
転する方が、反時計周りに回転するよりも、リベット2は高い切削作用を有する。図20
のリベット2において、歯部154は、実質的に半径方向で直線的に伸張する点ではなく、
エッジにて終端する。これにより、図19のリベットと比べて、歯部154は、リベットの
挿入中に生じる摩損または変形に対して、より強い耐性を有する。
周方向に不連続の先端部6は、切削片20の方位により設けられる。より具体的には、前述
のリベットは、リベット2の縦軸に対して実質的に垂直である平面上に先端部6を備える
が、本実施例においては、リベット2の縦軸4に対して約80度の角度162で傾斜した平
面180上に切削片20を配置する。図21のリベット2は、図17〜図20のリベットとは
形式の異なる駆動係合手段を備える。この場合、リベット2のヘッド8は、実質的に六角
断面を有するソケット164を備える。ソケット164は、補完的な六角断面形状を有するパン
チの突起部を収容する構成とする。
場合、リベット2は、盲孔リベットであり、当業者にとって既知の態様でマンドレル172
を牽引することにより変形する構成とした本体170を備える。更に、リベット2の円周方
向に不連続の先端部6をマンドレル172におけるバルブ174に設け、本体170におけるシャ
ンク10は、バルブ174の近位部176によりバルブ174から離間している。なお、バルブ174の
近位部176は、本体170をアップセットするマンドレル172の一部である。先端部6は、本
実施形態において、リベット2の縦軸(図示せず)と交差する先端点173に向けてテーパ
ー加工を施したテーパー外面30形状を有する。リベット2のテーパー面は、ファセット面
とする。より具体的には、テーパー面30は、実質的に側面がピラミッド形状の4つのファ
セット面を有する。図22のリベット2は、回転駆動部材の無頭ねじにより係合するため
にマンドレル172に設けられる駆動係合平面178を備える。リベット2のヘッド8を、本体
170に設ける。ヘッド8は、図18に関して上述した形式の、半径方向に伸長するリッジ1
52を備える。
ト2の全軸長に亘って伸張する。これは、穿孔の端部を超えた位置にあるヘッドによる、
あらゆる機械的な支持を排除することで、リベットの円周方向強度を低減させ、シャンク
のアップセットをより簡易にすることができるため有益である。完全に管状であるリベッ
トは、穿孔内の空間への制限がより少ない点で有益である。穿孔の空間が小さ過ぎると、
穿孔が満杯である場合に、追加的な加工物材料が穿孔に貫入できず、リベットと共に下方
に向かって変形するために貫入が妨げられる。
断面である駆動係合部190を有する、穿孔12を備える。本実施例において、駆動係合部190
を、先端部6の反対側に位置する穿孔12の軸端、従って、リベット2の軸端に配置する。
他の実施例においては、異なる位置に配置してもよい。例えば、本実施例においては、駆
動係合穿孔部190の断面形状は、実質的に八角形である。駆動係合穿孔部190は、パンチ48
の端面58に設ける補完的な形状の駆動係合突起部192形状の打ち込みビットを収容するよ
うな構成とする。この構成を図24Bに示す。例えば、上述したように穿孔が満杯である
ことにより生じる抵抗を回避するため、あるいは、完了した接合のスラグの上部が実質的
にリベット2の圧力面28と同一平面上にあることから、加工物材料を穿孔12の実質的に全
長に亘って貫入することが所望される場合、パンチ8の駆動係合突起部192を牽引可能な構
成とすることができる。これにより、パンチ48がリベット2と接触している際に、駆動係
合突起部192の少なくとも一部を駆動係合穿孔部190から引き戻すことができる。より具体
的には、図24Cに示すように、駆動係合突起部192は、パンチ48の端面58と同一平面と
なるような位置まで。あるいは、端面58から突出するが、より少ない程度で突出する位置
まで引き戻すことができる。
他の実施例において、駆動係合穿孔部は、残余の構成要素よりも小径としてもよく、ある
いは、同径とするが、形状の異なる穿孔部で構成してもよい。更に、他の構成において、
駆動係合穿孔部190は、実質的に穿孔の全長に亘って伸張させてもよい。
ットを図25に示す。このリベット2は、その縦軸4を中心に実質的に対称である。つまり
、リベットの縦軸方向4に対して垂直な平面にて対称である。リベット2のいずれか一端
は、先端部6であり、その切削片20を加工物の穿孔のために使用し、他端の切削片20はリ
ベット2の接触面28として作用させる。リベット2が、縦軸4に沿って実質的に対称であ
ることにより、リベット2の両端のいずれも先端部6として機能させることができる。こ
のため、リベットをいずれの軸線方向からもリベットツールのツールノーズに供給できる
点で有益である。対照的に、リベットの一方の端部しか加工物を穿孔するのに適していな
い場合には、ツールノーズ内にてリベット先端部を下方に向けて確実に取り付けるに配向
機構を備えなければならない。このような配向機構により、リベットツールの複雑性が増
し、および/または嵩が増しかねない。
図示する。上述した実施形態のリベットツールと同様に、本実施例において、リベットツ
ールは、パンチ48、ツールノーズ50、並びに、ピップ54およびキャビティ56を有するダイ
52を備える。
00は、リベット2のシャンク10を補完する形状を有する弧状インデント202を備え、シャ
ンク10の一部を収容する構成とされている。図26のツールは、パンチ48が成形先端部を
有する点においても上述した実施形態とは異なる。より具体的には、パンチ48の端面58は
、そこから突き出る半球状の突起部を有する。前述の実施形態においては、パンチ48は、
実質的にリベットと同径であるが、本実施形態においては、パンチ48は、リベット2より
も直径が著しく大きい。
イ52を加工物46の下側表面に対して配置し、支持部材200が上側表面にて休止する状態で
、リベット2と摩擦係合する回転駆動部材として機能するパンチ48を作用させることによ
り、リベット2を前進および回転させる。
め、シャンク10を半径方向に支持し、かつ、シャンク10が外側に向かって変形するのを防
ぐことができる。リベット2が第2層44に到達すると、支持部材200は互いに離れ、支持
部材200のインデント202をリベット2のシャンク10から離脱させる。この動作により、パ
ンチ48が支持部材200間を通過するスペースを設けることができる。更に、リベット2の
上側端、すなわち先端部6とは反対側の軸端を、突起部204の作用により外側に裾状に拡
げることができる。これにより、リベット2の上側端と加工物46の上側層42とを係合させ
ることができる。同時に、上述したように、下側層44での加工物材料の塑性流れにより先
端部6が外向きに裾状に拡がる。この様子は、図26cに図示している。
を互いに反対側に配置しているが、他の実施形態においては、別の手段によりリベットを
支持してもよい。他の実施形態においては、例えば3つまたは4つ以上の異なる数の支持
部材部材200を用いてもよく、あるいは、支持部材を他の適切な構成としてもよい。例え
ば、他の実施形態において、リベット2の周囲の異なる円周上の位置に4つの支持部材を
配置してもよい。図26の他の変形実施形態において、リベットのシャンクが、支持部材
によって全く支持されない構成とすることもできる。例えば、支持部材により支持される
ことのない場合、リベット2は、その上側端がいくらか変形するが、それでもリベットは
加工物46に効果的に貫入させることができる。支持部材を用いると、これらはリベットか
ら適時に離脱させることができる。支持部材は、異なる形状を有していてもよい。例えば
、インデントを設けた表面ではなく、リベットと接触する平面を備えていてもよく、ある
いは、異なる形状のインデントを備えていてもよい。支持部材が存在する場合には、それ
らは互いに同一であっても、そうでなくともよい。
の成形先端部を有するパンチを備える他の構成において、成形先端部は、円錐形状、ピラ
ミッド形状、または、円錐台形状もしくは切頭角錐形状の突起部を備えていてもよい。こ
の突起部は、半球状の突起部ではなく、パンチの端面から突き出る構成でも、パンチの遠
位端全体がこのような形状を有する構成であってもよい。代替的に、パンチ先端部を他の
適切な形状に成形することができる。
よりも上方に押しやられる場合がある。加えて、リベットが、切削またはドリルにより加
工物に貫入する場合、削り屑が生成される。上述した加工物スラグを保持するのと同様の
理由から、いくつかの用途においては、これらの材料を後の段階で分離するのではなく、
積極的に保持することを要する。そのため、リベットのヘッドの底面、あるいは、ヘッド
の底面に隣接するシャンクの一部に、1つ以上のキャビティを設けることで、上記の材料
を保持するような構成としてもよい。図27〜図29は、上記の構造を有する3種類のS
PRリベットを図示する。
た、図28のリベット2は、ヘッド8の底面24に隣接するシャンク10の一部に環状キャビ
ティ201を配置したもんである。更に、図29は、ヘッド8の底面24とそれに隣接するシャ
ンク10の一部との交点に環状キャビティを配置したリベット2を図示するものである。図
29のキャビティ210は、一方をヘッド8に、他方をシャンク10に配置する2つの連結した
キャビティであってもよい。
。しかしながら、他の本実施形態において、キャビティ210を他の適切な構成で配置して
もよい。更に、他のリベットは、非環状の加工物材料を保持するキャビティを備えていて
もよい。このようなリベットの一例として、リベットは円周列上に配置する3つの別個の
キャビティを備えていてもよい。図27および図28に示すリベット2を加工物に向けて
打ち込むことで、リベットの底面24が加工物の上側表面に接触する。それにより、ヘッド
によって変形される加工物がなくなり、加工物材料をより完全な状態で維持することがで
きる。代替的に、リベット2の圧力面28が、加工物と実質的に同一平面となるようにリベ
ット2を加工物に打ち込むことで、接合部分をより平滑な表面とすることができる。
層が従来のリベットのシャンクよりも大径の穴を残しかねない。例えば、加工物の上側層
が他の層よりも著しく軟性であると、層は過度に軟化、例えば溶解し、溶解した加工材料
は、リベットの遠心力により半径方向に外側に向かって放出されかねない。これにより、
リベットと加工物の上側層との間に、審美的には望ましくなく、湿気が侵入する際の経路
となるギャップが生じかねない。そのため、ヘッド端におけるリベットのシャンクの一部
が、シャンクの残余の部分よりも半径方向に大きいリベットを用いることが所望される。
図30および図31は、このような2つリベットを図示するものである。図30のリベッ
ト2は、先端部6に隣接する第1シャンク部10aと、ヘッド8に隣接する第2シャンク部
10bを有する段付シャンク10とを備える。第2シャンク部10bの直径は、第1シャンク部
10aの直径よりも大きいため、第1シャンク部10aの貫入により、加工物の上側層または
複数の層が押し広がり、拡張した穴を発生させた場合、第2シャンク部10bにより塞ぐこ
とができる。図31のリベット2は、ヘッド8から先端部6に亘って、連続してテーパー
加工が施されたされるシャンク10を備える。図30のリベット2と同様に、リベットのヘ
ッド端におけるシャンク10の一部は、シャンクの先端部の端部よりも大径の穴を塞ぐこと
がきる。
いことを理解されたい。例えば、本明細書において、ダイとノーズツールとの間の加工物
のクランピングについては、特定の実施形態に関連して述べたのみであるが、他の適切な
実施形態においても同様に利用し得る。加えて、加工物の補助加熱は、摩擦撹拌加熱の補
助的な手段として記載しているが、他の実施形態において、摩擦撹拌加熱を生じさせるに
は十分でない回転速度にてリベットが加工物に打ち込まれる場合、加工物材料を軟化させ
るために要する温度の上昇の実質的に全てを補助加熱により行うことができる。本発明の
任意の実施形態において、補助加熱を行う場合、任意の適切な手段により行うことができ
る。例えば、超音波エネルギの適用、レーザーの使用、電磁誘導の使用、または、熱線も
しくはガスバーナーなどの放射加熱部材もしくは対流加熱部材を用いることができる。更
に、一実施形態に対して、異なる時点または同時に使用する1つ以上のタイプの補助加熱
を用いることができる。
おいて、ダイおよびパンチ、および/またはツールノーズをC字形フレームなどの反力フ
レームにて互いに対向するように取り付けてもよい。
リベットに関するものを含むが、SPRリベットに関連して記載した1つ以上の特徴は、
ソリッドリベットも有するものであり、また逆も成立することを理解されたい。同様に、
リベットの挿入に用いる回転速度および/または軸線方向速度の代わりに、摩擦撹拌によ
る軟化をブラインドリベットの挿入に用いてもよい。従って、1つ以上の本発明の態様お
よび適正な任意の手段において、ブラインドリベット工程を備えてることもできる。この
場合、リベッティング方法は、加工物に挿入されたブラインドリベットのマンドレルをブ
ラインドリベットの本体に対して移動させることで、リベットをアップセットする工程を
更に含む。ブラインドリベットの構造および本発明の方法を用いて加工物を挿入した後に
ブラインドリベットのアップセットを行うことは、当業者にとっては自明の事項である。
プの補助加熱について記載したが、これらのタイプまたは他のタイプの補助加熱は、本発
明のいずれの態様に係るいずれの実施形態においても用いることができる。
切な製品の製造にも適用することができる。これらの製品には、産業機器、空調システム
、道路標識、機械支持構造、水タンクおよび穀物サイロを含む。
ってもよい。穿孔は、実質的に円形断面を有していても、他の任意の断面形状を有してい
てもよい。穿孔は、リベットの縦軸に平行に配置することができ、例えば、リベットの縦
軸と同線上に配置してもよい。穿孔は、その長さに沿って、直径および/または、断面形
状を変更してもよいし、しなくてもよい。
て機能する実施形態において、ツールノーズがリベットに円周方向にて摩擦係合すること
を記載しているが、他の実施形態において、ツールノーズは、リベットの異なる部分に係
合させることができ、および/または、摩擦により係合させなくともよい。同様に、リベ
ットを円周方向にて非摩擦係合させること、および/または、ツールノーズではなく、リ
ベットツールの構成要素により係合させることが可能である。具体例として、リベットが
、八角形などの非円形ヘッドを有し、ノーズピース内の八角形穿孔または四角形穿孔など
の補完的な形状の穿孔に収容される構成としてもよい。この場合、リベットは、ツールノ
ーズに非摩擦係合する。他の例として、リベットが、非円形断面を有するヘッドを備え、
パンチ内の補助的な形状のソケット内に収容される構成としてもよい。具体的には、リベ
ットヘッドが五角形であり、パンチ内の五角形のソケットに収容される構成が挙げられる
。この場合、リベットを円周方向にて係合するが、非摩擦状態にて、ツールノーズによら
ないで係合する。
実施形態において、クランプ座金に設けるリベットツールの圧力面は、ベアリングによっ
て取り付けられることにより、ツールノーズに対して自由回転可能な構成となっている。
しかしながら、他の代替的な実施形態において、圧力面をツールノーズに連結し、圧力面
とツールノーズとの間の相対的な回転を抑制する構成とすることもできる。これは、圧力
面が加工物の表面にて回転するよう変位されることで、摩擦熱を生成することができる点
で有益である。
、この支持部材は、他の実施形態により適用してもよい。例えば、支持部材により、完全
に管状であるがヘッドを有するリベットを支持することにより、上述したように低下した
強度を補うことができ、あるいは、リベットが成形パンチによりヘッド端にて変形した場
合に、そのヘッドを半径方向に拡張させることができる。更に、支持部材は、任意の他の
タイプのリベットを支持することができる。例えば、耐腐食性のために比較的軟質のリベ
ットを使用する場合に、そのリベットの低減した柱強度を支持部材による支持により補う
ことができる。
るものとして記載したが、他の実施形態において、ソリッドリベットはそのようなヘッド
を備えていなくてもよい。この場合、リベットと加工物層との間の機械的係合は、専ら、
表面凹凸部内またはその周囲の加工物材料の変形により形成される。例えば、リベットは
、一方が上側加工物層からの材料を収容し、他方が下側加工物層からの材料を収容する、
2本の溝を備えていてもよい。
態において、異なる形状のダイを用いてもよい。例えば、実施形態において、平面を有す
るダイ、ピップのない凹部を有するダイ、凹部のないピップを有するダイ、凸状の支持部
を有するダイ、または、他の適切な形状を有するダイを用いることもできる。更に、本発
明のいくつかの実施形態において、例えば、ブラインドリベットを適用する場合には、ダ
イを用いなくてもよい。
物を接合する際、または、異なるリベットを用いる際など、いくつもの異なるリベッティ
ング工程にて、特定の形状を有するダイを用いてもよい。具体例として、10 mmの軸長
を有するリベットを、総厚が8 mmまたは、12 mmの加工物と接合するダイは、いずれ
の加工物にも対応する同じダイを用いることができる。12 mmの厚さを有する加工物の
場合、加工物材料がダイのキャビティの最深部まで入り込まず、リベット自体は全くキャ
ビティに貫入しない。それにも関わらず、ダイのピップは、リベットを完全にアップセッ
トするのに十分な加工物材料の塑性流れを生じさせることができる。8 mmの厚さを有
する加工物の場合、加工物材料は、キャビティのより深部まで入り込み、リベットの先端
部が加工物内で完全に包み込まれた状態でキャビティ内に貫入可能である。
連して、SPRについて記載したが、他のリベッティング形態において、リベットは加工
物を完全に貫通させてもよい。例えば、リベットは、加工物の下側表面の下方にてシャン
クの端部を裾状に拡げるようダイによりアップセットされる前に、著しく変形することな
く加工物を完全に貫通させることもできる。これは、リベットを下側層の内部にアップセ
ットするには延性が不十分である場合に、加工物をリベット接合する場合に有用である。
ずれの実施形態においても、情報を収集するための適切な検知手段を用いることができる
。例えば、リベットの回転方向および/または軸線方向の位置または速度、あるいは、リ
ベットツールのその他の属性は1つ以上の位置エンコーダを用いる制御ユニットにより検
知することができ、このような一エンコーダには、光学式(例えば、レーザー式)、磁気
式、誘導式、容量式または過電流エンコーダ等が含まれる。同様に、温度センサおよび力
変換器(またはトルク変換器)は、それぞれ、特定の位置および他の多数の特徴と関連し
て上述したが、上記のような複数の変換器または他の任意のタイプの変換機器は、ツール
のノーズ、パンチ、ダイなど適切な位置に配置することができ、本発明のあらゆる態様に
係る適切な実施形態にも適用することができる。同様に、例えば、リベットを軸線方向に
移動または回転させる時間、あるいは補助加熱を加える時間など、特定の作業の所要時間
は、本発明のいずれの実施形態においても検知可能とすることができ、後続の動作を開始
する時を判断するために用いることができる。代替的に、本発明の実施形態は、いずれの
タイプの指令も収集しない構成とすることができる。例えば、リベットツールを用いてリ
ベットの挿入する作業は、専ら操縦者が制御する構成としてもよい。
について記載しているが、他の実施形態においては、加工物を静止状態のリベットに対し
て、その軸線方向に沿って移動させる構成、あるいは、リベットおよび加工物の両者を共
に移動させる構成としてもよい。なお、回転または軸線方向速度は、加工物に対するリベ
ットの速度であると理解されたい。
変更、並びに、回転方向速度およびその変更について、その数値の組み合わせを記載して
いるが、これらの選択は、上述の組み合わせによる使用のみが適切であるわけではない。
加工物層、加工物層材料、リベット材料、軸線方向速度およびその変更、並びに、回転方
向速度およびその変更について、あらゆる適切な数値の組み合わせを適用することができ
る。
ットの回転速度は、挿入を通して終始一定とすることができる。同様に、リベットの回転
速度を調整することができる場合、リベットの軸線方向速度は、挿入を通して終始一定と
することができる。
を用いるが、他の実施形態においては、リベットを回転させるための他の任意の適切な手
段を用いることができる。例えば、一実施形態において、誘導モータ、同期モータ、また
はDCモータなどの電気モータあるいは、油圧または空圧モータを用いてもよい。同様に
、上述の実施形態においては、リベットを軸線方向に移動させるための油圧シリンダまた
は電気リニアアクチュエータの使用について記載したが、任意の実施形態においては、ソ
レノイド、油圧または空圧シリンダ、あるいは、電気リニアアクチュエータなどの適切な
形状のアクチュエータを用いることができる。
部は、1つ以上の特定の加工物層の位置に対応する寸法および/または配置とすることが
できる。
いる、歯部列について記載したが、これら双方をリベットに組み込むこともできることを
理解されたい。例えば、リベットは、縦方向のスロットを備え、そのスロット間に1つ以
上の歯部をそれぞれ有する円周部を設けることもできる。代替的に、統合した歯部を提供
するために縦方向のスロットに、それぞれがその遠位先端部に向かってテーパーを有する
円周部を設けてもよい。
は、その管状部分の全軸長に亘って伸張してもよいし、そうでなくともよい。そして、ス
ロットが管状部分の全軸長に亘って伸張する場合、スロットは、シャンクの全軸長に亘っ
て伸張してもよいし、そうでなくともよい。上述の実施例において、スロットは、均一な
縦方向の幅および均一な半径方向の深さを有するが、他の実施形態においては、そのよう
な寸法を有さなくてもよい。例えば、スロットの円周方向の幅は、先端部に向かって、均
一または不均一に増減させることができる。代替的または追加的に、半径方向の深さも先
端部に向かって、均一または不均一に増減させることができる。上述した実施例において
、スロットは、実質的に同一であり、実質的に均一に配置しているが、他の実施形態にお
いては、スロットは、その縦方向の長さ、円周方向の幅または半径方向の深さにおいて、
互いに異なり、および/または、異なる構成を有していてもよい。
る場合に、例えば、SPRリベットの穿孔またはソリッドリベットの凹面などの位置にて
、リベットに一定量の接着剤を付着することができる。これによりスラグをリベットに接
着し、スラグの分離のリスクを低減することができる。これは、スラグを保持する方法と
して、上述した手段と組み合わせて用いても、単独で用いてもよい。
過ぎない。本発明の実施形態において、加工物は、マグネシウム、航空機グレードアルミ
ニウム、超高強度鋼、チタニウム、または、金属マトリックス材などの任意の材料から構
成される1つ以上の層を有する。代替的または追加的に、加工物は、炭素繊維複合体、ガ
ラス繊維複合体、ポリマー、標準グレードの鋼(ステンレス鋼もしくは非ステンレス鋼)
などの金属、形成段階のアルミニウム、革などの有機材料、または他の適切な材料を備え
ることができる。
、層から層へ段階を追って生じるように記載した。しかしながら、現実問題として、リベ
ットの変形やおよび/または、回転方向および/または直線方向の速度の変化は、このよ
うには生じない。例えば、リベットが、より硬い加工物層に接触すると直ちに生じるとさ
れる事態であっても、実際には、その加工物材料が、徐々に冷たくなり、従って徐々に硬
くなる構造を有する場合には、そのような変化は、当該材料が新たにリベットに接触する
加工物層であるか、そうでないかとは関係なく、リベットが加工物層に接触してから徐々
に生じる場合がある。従って、リベットの加工物層に対する位置ではなく、リベットに加
えられる抵抗力などの力によりリベットの動作を制御することができる。
は、個別または他の複数もしくは1つの態様と組み合わせて適用することができることを
理解されたい。例えば、本発明の第7態様において、リベットは円周方向にて係合するこ
とを記載したが、そのような係合は、第11態様においては補助加熱の適用と組み合わせて
記載している。本発明に係る方法は、これらのコンセプトのいずれか1つのみを適用する
ことができる。他の例として、本発明の第8態様において、リベットは、その全軸長に亘
って伸張する縦方向の穿孔を備えることを、第8態様において、リベットにヘッドの底面
に設けるキャビティを備えることを、そして第9態様において、リベットは、ツールのノ
ーズによって回転されることをそれぞれ記載した。実際に、リベットが、ヘッドにおいて
拡張されたシャンクおよび加工物材料を収容するキャビティの両者を備えることで、拡張
されたシャンクを故意にオーバーサイズとすることができる点において、有益である。こ
れにより、常識的に想定される任意のサイズの加工物の上部の穴をリベットにより確実に
塞ぐことができる。この際、加工物の上部の穴がより小さい直径を有する場合、加工物材
料を収容するキャビティは、拡張されたシャンクにより変形される。
述べたものであるが、そのような特徴および構成は、他の適切な本発明の態様においても
同様に適用することができる。例えば、図14のリベットは、表面凹凸部である溝につい
て詳述しているため、リベットは、本発明の第1態様に関連して記載されていると考えら
れる。これらの溝は、その全ての半径方向範囲に亘って円周方向に不連続のリベットでは
ないが、円周方向に不連続のリベットを設けているため、このリベットは、本発明の第2
態様にも関連して記載されていると考えられる。他の例として、図17のリベットは、円
周方向に不連続のスロットについて、詳述しているため本発明の第2態様にも関連して記
載されていると考えられる。このスロットは、開口部形状の表面凹凸部を構成するため、
リベットは、本発明の第1態様にも関連して記載されていると考えられる。
て使用することができ、組み合わせの適切性および具体的な組み合わせは、添付の特許請
求の範囲の記載に従う。本発明の各態様に関して開示された任意および/または好適な特
徴は、適切である限り本発明の他の態様に適用することができる。
Claims (71)
- リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットの軸の一端に、前記加工物を穿孔するための先端部を設けると共に、前記
リベットに、前記先端部から縦方向に伸張する実質的に円柱状のシャンクを設け、
前記シャンクに、1つ以上の表面凹凸部を設ける、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、シャンクの半径方向外面に1つ以上の前記表面凹凸部
を設ける、方法。 - 請求項1または請求項2に記載の方法であって、前記リベットに、前記先端部および少
なくとも一部の前記シャンクを通過する穿孔を設けることにより、シャンクの半径方向内
面を規定し、半径内方向の前記シャンク面に1つ以上の前記表面凹凸部を設ける、方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法であって、1つ以上の前記表面凹凸部を、細
長い形状とする、方法。 - 請求項4に記載の方法であって、1つ以上の前記細長い形状の表面の凹凸を、実質的に
軸線方向に整列させる、方法。 - 請求項4または請求項5に記載の方法であって、1つ以上の前記細長い形状の表面の凹
凸を、実質的に円周方向に整列させる、方法。 - 請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法であって、1つ以上の前記細長い形状の表面
凹凸部を、それぞれ実質的にらせん形状とする、方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法であって1つ以上の前記細長い形状の表面凹
凸部を、それぞれ突起形状とする、方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法であって、1つ以上の前記細長い形状の表面
の凹凸が、それぞれ開口部形状とする、方法。 - 請求項2および3に従属する場合の請求項9に記載の方法であって、1つ以上の前記開
口部を、シャンクの半径内面と半径方向外面との間で伸張させる、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットの軸の一端に、前記加工物を穿孔するための円周方向に不連続の先端部を
設け、前記リベットに、前記先端部から縦方向に伸張する実質的に円柱状のシャンクおよ
びシャンクの半径方向外面を設ける、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、前記円周方向に不連続の先端部に、複数の歯部を設け
る、方法。 - 請求項11または請求項12に記載の方法であって、前記先端部を、その全ての半径方向範
囲に亘って円周方向に不連続とする、方法。 - 請求項11〜13のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットに前記先端部および
前記シャンクの一部を通過する穿孔を設けることで、シャンクの半径方向内面に実質的に
管状のシャンクを設ける、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、前記先端部において実質的に管状である部分に縦方向
のスロットを設ける、方法。 - 請求項13に従属する場合の請求項15に記載の方法であって、前記スロットを、前記シャ
ンクの半径方向内面と前記シャンクの半径方向外面との間に伸張させる、方法。 - 請求項14〜16のいずれか一項に記載の方法であって、前記先端部に、前記シャンクの半
径方向内面と交差するテーパー内面を設ける、方法。 - 請求項11〜17のいずれか一項に記載の方法であって、前記先端部に、前記シャンクの半
径方向外面と交差するテーパー外面を設ける、方法。 - 請求項17または請求項18に記載の方法であって、前記テーパー面または各テーパー面を
、ファセット面とする、方法。 - 請求項11〜19のいずれか一項に記載の方法であって、前記先端部により、前記リベット
の縦軸に対して垂直でない平面を規定する、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記加工物に、マグネシウム、航空機用アルミニウム、超高強度鋼、チタニウム、また
は、金属マトリックス材からなる層を設ける、方法。 - 請求項21に記載の方法であって、前記加工物に、マグネシウム、航空機用アルミニウム
、超高強度鋼、チタニウム、金属系複合材、炭素繊維複合体、または、ポリマーからなる
更なる層を設ける、方法。 - 請求項21または22に記載の方法であって、前記加工物に、標準グレードの鋼または、形
成段階のアルミニウムからなる追加的な層を設け、前記リベットを前記加工物に挿入する
際に該追加的な層を、前記リベットが接触する最後の層とする、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットを、航空機用アルミニウム、ステンレス鋼、チタニウム、または、セラミ
ックで構成する、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
リベットツールにより、前記リベットと摩擦係合する1つ以上の回転駆動部材を通じて
前記リベットを回転させる、方法。 - 請求項25に記載の方法であって、前記リベットツールに、その内部で往復動可能なツー
ルノーズおよびパンチを設け、該パンチによって、前記リベットを前記加工物に打ち込む
ための軸線方向力を加える、方法。 - 請求項26に記載の方法であって、前記回転駆動部材(複数の場合には1つの回転駆動部
材)を、前記パンチで構成する、方法。 - 請求項26または27に記載の方法であって、前記回転駆動部材(複数の場合には1つの回
転駆動部材)を、前記ツールノーズで構成する、方法。 - 請求項28に記載の方法であって、前記リベットツールに、前記ノーズに対して回転可能
に取り付けられる圧力面を設け、該圧力面が、前記リベットの挿入中に前記加工物に接触
し、該加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを前記ノーズに対し
て回転させる、方法。 - リベットツールを用いて、リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットお
よび前記加工物を前記リベットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベ
ットを前記加工物に打ち込むステップを備え、
前記リベットツールに、その内部で往復動可能なツールノーズおよびパンチを設け、
前記リベットを前記加工物に打ち込むための軸線方向力が該パンチにより加えられるも
のとし、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットツー
ルのノーズにより、前記リベットをその縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更する、方法。 - 請求項30に記載の方法であって、前記リベットを前記加工物に打ち込む際に、前記パン
チを前記加工物に対して非回転状態に維持する、方法。 - 請求項30に記載の方法であって、前記パンチを前記リベットに沿って回転させる、方法
。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットツールが、前記リベットの一部の円周方向にて前記リベットと係合する回
転駆動部材を通じて、前記リベットを回転させる、方法。 - 請求項33に記載の方法であって、前記リベットの軸の一端に、前記加工物を穿孔するた
めの先端部を設け、前記リベットに、前記先端部から縦軸方向に伸張するシャンク、およ
び該シャンクから半径方向に外側に伸張するヘッドを設ける、方法。 - 請求項34に記載の方法であって、前記回転駆動部材と係合する前記リベットの一部に、
半径方向周辺端または前記ヘッドにより規定される表面を設ける、方法。 - 請求項34または請求項35に記載の方法であって、前記回転駆動部材と係合する前記リベ
ットの一部に、前記ヘッドと前記シャンクとの交点にて、フィレット部または面取り部を
設ける、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットに、その全軸長に亘って伸張する縦方向の穿孔を設ける、方法。 - 請求項37に記載の方法であって、前記リベットを、リベットツールの回転駆動部材によ
り回転させ、該回転駆動部材を、非円形断面を設けた前記穿孔の一部と係合させる、方法
。 - 請求項38に記載の方法であって、前記回転駆動部材を、前記リベットに、該リベットを
前記加工物に打ち込むための軸線方向力を加えるパンチで構成し、該パンチから突き出る
補完的な形状の打ち込みビットを通じて、該パンチが前記穿孔と係合させる、方法。 - 請求項39に記載の方法であって、前記打ち込みビットを、該打ち込みビットが前記パン
チの端面から突き出る伸張位置と、前記打ち込みビットが前記パンチの端面からより少な
い程度で突出し、または、前記パンチの端面と同一平面となる格納位置との間で可動とす
る、方法。 - 請求項37〜40のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットを、縦軸に沿って実
質的に対称とする、方法。 - 請求項41に記載の方法であって、前記パンチに、前記リベットの一端に前記軸線方向力
を加え、前記リベットを前記加工物へ打ち込む際に前記リベットの端部を変形させる成形
先端部を設ける、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットの軸の一端に、前記加工物を穿孔するための先端部を設けると共に、前記
リベットに、前記先端部から縦軸方向に伸張するシャンク、および該シャンクから半径方
向に外側に伸張するヘッドを設け、
前記ヘッドにより、前記先端部に対向する底面を規定し、
前記リベットに、前記ヘッドの底面または該ヘッドに隣接するシャンクの一部に設けら
れ、その内部に加工材料を収容するキャビティを設ける、方法。 - 請求項43に記載の方法であって、前記加工物への前記リベットの挿入中に、加工材料を
前記キャビティに押し入れる、方法。 - リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットの軸の一端に、前記加工物を穿孔するための先端部を設け、前記リベット
に、前記先端部から縦軸方向に伸張するシャンク、および該シャンクから半径方向に外側
に伸張するヘッドを設け、
前記リベットの端部にある、前記ヘッドに最も近い前記シャンクの一部を、前記シャン
クの残余の構成要素よりも大径とする、方法。 - 請求項45に記載の方法であって、前記シャンクの一部を、実質的に円柱形状とする、方
法。 - 請求項45に記載の方法であって、前記シャンクの一部を、円錐台形状とする、方法。
- リベットを加工物に挿入する方法であって、前記リベットおよび前記加工物を前記リベ
ットの縦軸方向に沿って相対的に動かすことにより、前記リベットを前記加工物に打ち込
むステップを備え、
前記リベットが前記加工物と接触する時間の少なくとも一部に亘り、前記リベットを、
その縦軸を中心に前記加工物に対して回転させ、
前記リベットの回転速度または前記リベットの縦軸方向に沿う移動速度を、前記リベッ
トの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも一度は変更し、
前記リベットを前記加工物に打ち込む前後または打ち込む際に、前記加工物および/ま
たは前記リベットに少なくとも一地点において補助加熱を加える、方法。 - 請求項48に記載の方法であって、前記補助加熱の少なくとも一部をレーザービームによ
って行う、方法。 - 請求項48または請求項49に記載の方法であって、前記補助加熱の少なくとも一部を超音
波エネルギによって行う、方法。 - 請求項48〜50のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットをダイに向けて前記
加工物に打ち込み、少なくとも一部の前記超音波エネルギを、前記ダイから前記加工物に
与える、方法。 - 請求項1〜51のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットにより、第1回転速
度にて第1加工物層を穿孔した後に、第2回転速度にて第2加工物層を穿孔する、方法。 - 請求項52に記載の方法であって、前記第1回転速度を前記第2回転速度以上とする、方
法。 - 請求項52に記載の方法であって、前記第1回転速度を前記第2回転速度以下とする、方
法。 - 請求項1〜54のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットにより、第1軸線方
向速度にて第1加工物層を穿孔した後に、第2軸線方向速度にて第2加工物層を穿孔する
、方法。 - 請求項55に記載の方法であって、前記第1軸線方向速度を前記第2軸線方向速度以上と
する、方法。 - 請求項55に記載の方法であって、前記第1軸線方向速度を前記第2軸線方向速度以下と
する、方法。 - 請求項1〜57のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットを実質的にゼロの回
転速度にて、前記加工物の少なくとも一部に貫入させる、方法。 - 請求項1〜58のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットの前記回転速度を、
前記リベットの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも二度は変更する、方法
。 - 請求項1〜59のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットの前記軸線方向移動
速度を、前記リベットの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくとも二度は変更す
る、方法。 - 請求項1〜60のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットの前記回転速度また
は、前記軸線方向移動速度の前記変更(複数の場合には少なくとも一度の変更)を、前記
加工物により前記リベットに適用される抵抗力により生じさせる、方法。 - 請求項1〜61のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットの前記回転速度の前
記変更(複数の場合には少なくとも一度の変更)を、前記リベットを回転させるために前
記リベットに適用するトルク値の変更により生じさせる、方法。 - 請求項1〜62のいずれか一項に記載の方法であって、前記リベットの前記軸線方向移動
速度の前記変更(複数の場合には少なくとも1つの変更)を、前記リベットを前記加工物
に打ち込むために前記リベットまたは前記加工物に適用するトルク値の変更により生じさ
せる、方法。 - 請求項63に記載の方法であって、前記リベットを前記加工物に打ち込むために適用する
前記軸線方向移動速度を、実質的に一定とする、方法。 - 請求項1〜64のいずれか一項に記載の方法であって、前記加工物内の異なる層に前記リ
ベットを接触させることで、前記リベットの前記軸線方向移動速度または、前記回転速度
の前記変更(複数の場合には少なくとも一度の変更)を生じさせる、方法。 - 請求項1〜65のいずれか一項に記載の方法であって、前記加工物に対する前記リベット
の軸線方向での移動を、前記リベットの前記加工物への打ち込みが完了する前に少なくと
も一地点にて休止させる、方法。 - 請求項66に記載の方法であって、前記加工物に対する前記リベットの軸線方向での移動
を、前記リベットが最初に前記加工物の層に接触したときに、休止させるものとする、方
法。 - 請求項67に記載の方法であって、前記加工物に対する前記リベットの軸線方向での移動
を、前記リベットが最初に前記加工物に接触したときに、休止させるものとする、方法。 - 請求項1〜68のいずれか一項に記載の方法を使用して加工物の2つ以上の層を留め合わ
せる製品の製造方法。 - 請求項69に記載の方法であって、前記製品を車両とする、方法。
- 請求項69または請求項70に記載の方法を使用して、製造される製品。
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