JP4063406B2 - 加工片に取り付けられたパンチリベットを外す方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加工片に取り付けられたパンチリベットを外す方法に関し、該パンチリベットを打ち込む雄型ダイエンドとこれに対向する雌型ダイエンドを有するパンチリベットを外す方法に関する。本発明は又、この方法を実行するための装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
本発明の方法に使用するパンチリベットは、ドイツ公開特許出願DE OS 43 33 052 に記載されており、平坦な板状ヘッドをその雄型ダイエンドに有する。リベット打ち工程中に、パンチリベットを打ち込むための工具がヘッドを押して、該ヘッドの縁が加工片に押し込まれる。この間に、食い込み縁が形成された雌型ダイエンドが加工片に食い込み、この食い込み縁は、雌型ダイエンドが加工片に食い込んだとき半径方向外向きに拡がってリベット接合が完成する。
さらに、ドイツ特許出願197 01 780.0には、食い込み縁が両端に形成された軸方向に対称な設計のパンチリベットが提案されている。先に述べたパンチリベットにおけると同様に、リベット打ち工程中に、雌型ダイエンドがその食い込み縁によって加工片に食い込み、雄型ダイエンドが半径方向外向きに拡がって、パンチリベットの雄型ダイエンド側でリベット接合が完成する。
【０００３】
別の形式のパンチリベットが、例えば、ドイツ特許DE PS 39 42 482 により知られており、これは、雄型ダイエンドに湾曲したヘッドを有する。
このようなパンチリベットによりリベット接合を形勢することは、本明細書におけるパンチリベットを取り付ける加工片を構成する、例えばリベット結合すべき２つの金属シートに実質的に永久的な結合を与えるものである。例えば、実質的な修理作業において、リベット結合された部品を互いに外すためには、リベット接合を外すことが必要であり、これは、通常は、鏨のような工具を金属シート間に打ち込んで、該金属シートを結合しているリベットを強制的に外すことにより行なわれる。その結果、リベットが破壊されるだけでなく、加工片の変形を生じることになり、この変形は、特にリベットが外された点において生じることになり、これは好ましくなく、少なくとも一つの部品の再使用が求められる場合には、その部品の再加工が必要になる。このことを離れて、リベット接合を外すためのこの方法は、高価につき、制御不能な作業であり、リベット接合はアクセス性の悪い場所にあることが多いという事実によって、この作業が又、一層困難になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、加工片に取り付けられたパンチリベットの取り外しを容易にすること、特に、加工片を損なうような加工片の変形を実質的に避けることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パンチリベットを打ち込むための雄型ダイエンドとこれに対向して加工片に食い込む雌型ダイエンドとを有し加工片に取り付けられたパンチリベットを取り外すための方法であって、雄型ダイエンドをほぼ覆う状態でピンの先端を雄型ダイエンドに当て、同時に該ピンを通してエネルギを供給し、該ピンと雄型ダイエンドの間の接触領域を、その領域の溶融温度まで加熱し、その後、接触領域を冷却して、ピンを押し当て圧力とは反対方向にパンチリベットを伴って引っ込め、該パンチリベットを加工片から引き抜くことからなるパンチリベットを外す方法を提供する。
ピンと雄型ダイエンドの間の接触領域で材料を溶融させるため、特に強い結合が形成され、溶融に必要なエネルギの供給はピン自体を通して行なわれ、外部から該接触領域に作用する別のエネルギ源は必要でない。ピンと雄型ダイエンドの間の確実で負荷を加え得る係合のために、ピンを引っ込めることによって、該ピンに付いたパンチリベットを、加工片のリベット接合部分から引き抜くことができ、当て部材によって与えられる支持力が、加工片の広い範囲にわたって、該加工片に作用する張力のもとで該加工片が変形するのを防止する。リベットを引き抜くことによりリベット接合部まわりに不可避的に生じる変形は、当て部材によりリベット接合部の領域に制限され、加工片の広い範囲に影響が及ぶのを当て部材が防止する。
【０００６】
エネルギ供給は、ピンを通して電流を流すことにより行なうことが好ましい。電流は、ピンと雄型ダイエンドとの間でアーク溶接又は抵抗溶接を行なうように使用することができる。アーク溶接の場合には、スタッドのアーク溶接に通常しようされている手法で、ピンを雄型ダイエンドに押し付け、次いで該だいエンドから離してアークを発生させ、接触領域に戻すことにより、アークが形成した溶融領域にピンを挿入し、ピンの材料とパンチリベットの雄型ダイエンドの材料が互いに溶接されるようにする。ピンと雄型ダイエンドの接触領域において抵抗溶接を生じるようにエネルギ供給を利用することも可能である。この場合には、接触領域に不可避的に生じる電気抵抗を利用して、強い電流により、接触点を溶融温度まで加熱する。ピンを冷却したときには、該ピンには雄型ダイエンドの一部が結合されており、強力な、負荷に耐え得る結合部が形成され、この結合部を通してピンからパンチリベットに十分な張力を加えて該パンチリベットを加工片から取り外す。
【０００７】
ピンと雄型ダイエンドの間の接触領域を加熱する別の方法は、誘導加熱によりピンを畝津することであり、この場合も、ピンは、該ピンと雄型ダイエンドの間の接触領域にエネルギを供給する作用を果たす。誘導加熱は、コイルをピンまわりに配置して、適当な交流を供給することにより行なうのが好ましい。このような誘導加熱は、接触領域に半田接合部を形成するのを可能にし、この目的のためには、半田を接触領域に供給することが通常は必要であり、これは、ピンを取り付ける前か、取り付け後に横から行なうことができる。
ピンを通してエネルギを供給する別の方法は、ピンを雄型ダイエンドに押し付けながら該ピンを回転させて、接触領域に摩擦溶接を行なうことである。
上述したようなリベット接合された加工片にはラッカー等の保護層が設けられているのが普通であり、長期間にわたる使用の後には、汚れが堆積していることもあるので、ピンを通して雄型ダイエンドにエネルギを供給する前に雄型ダイエンドを清浄にすることが望ましい。
【０００８】
これは、ピンの先端を雄型ダイエンドに押し付けながら該ピンを回転させることによって行なうことが有利であり、堆積物があまり多すぎないときには、この回転により生じる摩擦で、パンチリベットの雄型ダイエンド側の材料が露出されて、その結果、例えば、アーク溶接又は抵抗溶接を問題なく行ない得るようにすることができる。堆積物が特に多い場合や、特に固着したラッカー等の場合は、清掃のために、特別な目的の回転式削ぎ落とし機、例えば、適当に表面を研磨したドリル等を使用することができる。
アーク溶接を使用する方法を実行するための装置は、スタッド溶接ガンを含むものであり、このスタッド溶接ガンによってピンを電極のように保持し、電力を供給しながら、駆動機構によってピンを前後に動かす。例えば、英国特許GB PS 636 343 号に開示してあるような標準きスタッド溶接ガンをこのための装置として使用することが可能である。
【０００９】
摩擦溶接を使用する方法を実行するためには、回転工具を備える装置を使用して、この工具によりピンを保持し、雄型ダイエンドに押し付けながら回転させることが有利である。すなわち、この工具はドリル機と同様なものであり、この工具によりピンをクランプして、ピンを雄型ダイエンドに押し付け、ピンの前端が雄型ダイエンドに当たる状態で十分な熱をピンを通して供給し、回転摩擦溶接を行なう。
パンチリベットが平坦で板状のヘッドを有する形式であれば、該ヘッドは、中央部に凹部を設けることが望ましく、この凹部が、対応する形状に形成されたピンの先端上の突起を受け、これによってピンが雄型ダイエンドの中央に配置されるようにする。この設計は、パンチリベットに対してピンを自動的に心決めし、溶接工程に要求される雄型ダイエンドに対するピンの位置が保証される。これによって、特に摩擦溶接を採用する場合などには、本発明の方法の実施に使用される装置の取り扱いが容易になる。
【００１０】
本発明による方法は、パンチリベットにより結合される部品が自動車車体部品である場合に特に有利である。自動車車体では、例えば事故の後で修理が必要になり、個々の車体部品を取り替えねばならないことがある。パンチリベットにより原則的には永久的に結合された部品の交換を可能にするために、上述した方法を採用することが可能である。この方法によれば、車体部品を締結するために使用されたリベット接合を、容易に、かつ、車体部品に大きな損傷を与えることなく、互いに取り外すことができ、その後で車体に残る車体部品には、損傷した車体部品に代わる新しい部品を取り付けて、車体に残る部品を再使用することができる。車体に残る車体部品は、先に述べた取り外し工程でひどく損傷されることはないので、この車体に残る車体部品に新しい車体部品を結合することが可能である。もちろん、これら２つの車体部品は、例えば大きいサイズのリベット、特にブラインドリベットを使用するとか、ボルト結合を採用するとかの別の方法で結合することが必要である。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明によるパンチリベットを取り外す方法の好ましい実施例を説明する。
図１ａは、DE OS 43 33 052 に開示された設計に中央凹部２を付加したリベット１を示すものである。パンチリベット１は、一端に、すなわち雄型ダイエンド３に、板状ヘッド４を備える。反対側の端には、食い込み縁６を有する雌型ダイエンド５が形成されている。凹部２はピンを案内するためのものであり、ピンの詳細は後述する。図１ｂは、パンチリベット１の斜視図である。
図２ａは、軸方向に対称な他の形式の構造を有するパンチリベット７を示す。図２ｂに、同じパンチリベットを斜視図で示す。パンチリベット７は、その一端に雄型ダイエンド８を有し、反対側の端に雌型ダイエンド９を有する。雄型ダイエンド８と雌型ダイエンド９の両方に、周方向の食い込み縁１０、１１がそれぞれ形成されている。
【００１２】
図３ａは、２枚の金属シート１２、１３（これが加工片を構成する）が、図１ａ及び図１ｂに示すパンチリベット１と同じ形式のパンチリベット１４によりリベット接合された構造を示すものである。パンチリベット１４は、雄型ダイエンド１５を押すことによって、板状ヘッドが金属シート１２に押し込まれ、雌型ダイエンド１６においては、食い込み縁１７が半径方向外向きに拡げられ、リベット接合を形成する。このリベット接合は、公知の設計である。
図３ｂは、図３ａに示すリベット接合に対してピン１８を接近させている状態を示す。このピン１８は、先端に突起２０を有し、この突起２０が雄型ダイエンド１５の凹部２１（図１ａの符号２を参照）に嵌合する。
図３ｃは、このリベット接合の雄型ダイエンド１５上にピン１８が置かれた状態を示すもので、ピン１８とリベット１４の間のアーク溶接による結合部を、ピン１８と雄型ダイエンド１５の間の接触領域における太い実線３０で示す。ピン１８の先端１９と雄型ダイエンド１５の間の接触領域３０におけるこの溶接は、アーク溶接を使用するスタッド溶接におけると同様の手法で、ピン１８をパンチリベット１４に接触するように動かし、該ピン１８を数ミリ秒引き上げてアークを発生させ、ピン１８の先端１９とパンチリベット１４の雄型ダイエンド１５の表面が互いに溶融するのに必要な時間だけ該アークを保持することによって形成される。次いで、通常の手法で、ピン１８を溶融部分に降下させ、冷却することにより、強力で、負荷に耐え得る結合部をピン１８とパンチリベット１４の間に形成することができる。
【００１３】
図３ｄは、パンチリベット１４をリベット接合部から除去する工程の始めの状態を示すもので、当て部材２２を金属シート１２上に置いた後、図に矢印で示す方向にピン１８を引っ張ることにより、パンチリベット１４がリベット接合部から取り外される。この工程中に、少なくとも当て部材２２の近傍の領域では、金属シート１２とその下の金属シート１３は実質的に変形できず、リベット１４があった位置においてのみ、金属シート１２、１３に損傷が残るだけである。２つの金属シート１２、１３の残りの領域は、取り外し工程による影響を受けない。溶接により形成されたピン１８とパンチリベット１４の間の強力な結合は、ピン１８がパンチリベット１４から外れるのを防止し、究極的にはパンチリベット１４がリベット接合部から完全に引き抜かれる。
【００１４】
パンチリベット１４が除去された状態を図３ｅに示してあり、２つの金属シート１２、１３は互いに離され、リベット取り外しのときには、引き抜かれたパンチリベット１４は、ピン１８に付着した状態にある。こきようにして、２つの金属シート１２、１３は分離され、次の何らかの処理のため、例えば、特定のリサイクルのために取り外される。金属シート１２、１３は、パンチリベット１４があった特定の部署でのみ損傷を受けているだけであり、他の部分は全く変化がない。
図４ａから図４ｅまでを参照すると、図３ａから図３ｅまでに示された工程と同様な工程が示されており、この例は、図２ａ、図２ｂに示すパンチリベットの処理に関するものである。ピン１８をパンチリベット２３上に置く工程、ピン１８をパンチリベット２３に溶接する工程、及び、パンチリベット２３をリベット接合部から除去する工程は、いずれも図３ａから図３ｅまでに示す工程と同じである。
【００１５】
ピン１８とパンチリベット１４又は２３の間の結合をアーク溶接により行なうためには、スタッド溶接ガンを使用することが望ましい。このスタッド溶接ガンは、例えば、英国特許GB PS 636 343 に記載されている。スタッド溶接ガン２４はチャック２５を備え、このチャック２５がピン１８を把持してアーク溶接作業に必要な軸方向の移動を行う。この軸方向の移動は、スタッド溶接ガン２４の内部に収容された公知の駆動機構により行なわれる。既に述べたように、ピン１８は、最初にパンチリベットに向かって、例えばパンチリベット２３に向かって動かされ、アークを発生し、アークの十分な持続時間の後、ピン１８はパンチリベット２３上に動かされて、所望の溶接をピン１８とパンチリベット２３の雄型ダイエンドの間の接触領域に形成する。
【００１６】
その他に、図５に示す形態の工具を使用して、抵抗溶接を行なうこともでき、この場合には、工具は、適当な電力供給源と適当な駆動機構を備えればよい。このような工具も公知である。
図５に示すような工具に類似する工具を使用して摩擦溶接を行なうこともできる。この場合には、工具２４には、回転機構が設けられ、この工具によって、チャック２５が把持したピン１８を回転させ、パンチリベット２３に押し付けることにより、接触領域に溶接に必要な熱を発生させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法に使用される平坦なヘッドを有するパンチリベットの一例を示すもので、ａは断面図、ｂは斜視図である。
【図２】 本発明の方法に使用される軸方向に対称なパンチリベットの例を示すもので、ａは断面図、ｂは斜視図である。
【図３】 本発明の方法によるパンチリベットの取り外し工程を示すものであって、ａは図１に示す形式のパンチリベットによるリベット接合部の状態を示す断面図、ｂはリベット取り外しのためにピンをリベットに接近させる状態を示す断面図、ｃはピンがリベットに接触した状態を示す断面図、ｄはリベット引き抜きの開始の状態を示す断面図、ｅはリベットが引き抜かれた状態を示す断面図である。
【図４】 図２に示すリベットによるリベット接合部からリベットを取り外す状態を示すもので、ａからｅまでは、図３のａからｅまでに対応する。
【図５】 スタッド溶接ガンによりリベット取り外しを行なう状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１２、１３・・・金属シート、１４・・・パンチリベット、
１５・・・雄型ダイエンド、１６・・・雌型ダイエンド、
１７・・・食い込み縁、１８・・・ピン、１９・・・先端、

Claims (12)

1. 加工片（12、13 ）に取り付けられパンチリベット（7、14）を打ち込むための雄型ダイエンド（15）とこれに対向し前記加工片に食い込むための雌型ダイエンド（16）を備えるパンチリベット（4、14、23 ）を取り外す方法であって、ピン（18）を前記雄型ダイエンド（15）をほぼ覆うような状態で該雄型ダイエンド（15）の上に置き、前記ピン（18）を通してエネルギを供給して前記ピン（18）と前記雄型ダイエンド（15）の間の接触領域を該領域の溶融温度まで加熱し、該接触領域を冷却した後に、前記加工片（12、13 ）上に当てられた当て部材（22）の作用に対向する方向に前記ピン（18）を引き抜き、前記パンチリベット（4、14、23 ）を前記ピン（18）伴って前記加工片（12、13 ）から引き抜くことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載した方法であって、エネルギは、前記ピンを通る電流により供給され、アーク溶接が行なわれることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載した方法であって、エネルギは、前記ピンを通る電流により供給され、抵抗溶接が行なわれることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載した方法であって、加熱は、前記ピンの誘導加熱により行なわれ、これによって、接触領域に半田付けが行なわれることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載した方法であって、エネルギは、前記ピンを回転させながら前記雄型ダイエンドに該ピンを押し付けることによって供給されて、接触領域に摩擦溶接を行なうことを特徴とする方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載した方法であって、前記ピンを通してエネルギを供給する前に前記雄型ダイエンドを清浄にすることを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載した方法であって、清浄にする工程は、ピンの先端を前記雄型ダイエンドに押し付けながらピンを回転させることよって行なわれることを特徴とする方法。
8. 請求項６に記載した方法であって、清浄にする工程は、回転式削ぎ落とし機により行なわれることを特徴とする方法。
9. 請求項２に記載した方法であって、前記ピンを前記雄型ダイエンドから離し、次いで該雄型ダイエンドの方向に戻すことによってアーク溶接を行なうことを特徴とする方法。
10. 請求項１又は請求項２に記載した方法を実施するための装置であって、前記ピン（18）を電極として把持するスタッド溶接ガン（24）を備え、該スタッド溶接ガンは電力を供給しながら前記ピンを軸方向前後に動かす駆動機構を有することを特徴とする装置。
11. 請求項１及び請求項５のいずれか１項に記載した方法を実施するための装置であって、回転工具（24）を備え、該回転工具が前記ピン（18）を把持して前記雄型ダイエンド（15）押し付けながら回転させるようになったことを特徴とする装置。
12. 請求項１に記載した方法を実施するための板状ヘッドを備えるパンチリベット（14）であって、前記ヘッドは中央に凹部（26）を有し、該凹部が、前記ピン（18）を前記雄型ダイエンド（15）の上に置いたとき、該凹部に対応する形状に形成された前記ピン（18）の先端（19）上の突起（20）を受けるようになったことを特徴とするパンチリベット。

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