JP5914552B2 - 回転搖動運動を用いたクリンチリベット接合を行うための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の導入部に係る、回転搖動運動（rotary oscillating movement）を用いてクリンチリベット接合（clinch-rivet connection）を行うための方法及び装置に関する。

上記のような目的は、本願と同一の出願人によるドイツ特許出願公開第１０２０１１０１１４３８号から周知である。当該公報の開示内容は、全体的に本発明の開示内容に組み込まれる。

上記の公報では、搖動運動を用いて金属部材のクリンチリベット接合が行われる。この金属部材は、板状の上部に接合される壺状（pot-shaped）の下部／ワークピースを含む。クリンチリベット法の適用及び成形ローラー（forming roller）の使用により、壺状の下部の周辺部の周りに成形及び配置された円弧ウェブ（arced web）の形状が広がるように（in the sense of widening）変形して、板状の上部に形成された対応する円弧スロット（arc slots）と係合する。これにより、形状変形した（reshaped）円弧ウェブが円弧スロット内にぴったりと圧入された状態で隣接する。

従って、円弧スロットに達した変形していない下部の円弧ウェブは、成形ローラーの押圧下で冷間流れ状態（cold flow state）となり、ぴったりと圧入された状態で板状の上部の側壁で止まるように広げられる。このようにして、上記のクリンチリベット接合が得られる。

しかしながら、上記の周知の方法の欠点は、成形手段（forming tool）に回転搖動運動を導入しなければならないという点である。上記公報に係る成形手段は実質的に、周辺部の周りにいくつかの成形ローラーを有するローラーリテーナ（roller retainer）である。該成形手段は、搖動運動を行う駆動手段により回転駆動される。上記の周知の方法では、変形のために必要な成形ローラーに対する押圧を、成形手段に対しても同時に加える必要があるため、搖動運動と押圧とを同時に加えることによってクリンチリベット接合を行う成形手段が使用される。

上記の周知のクリンチリベット法の他の欠点は、実質的に変更不能な所定の振幅及び所定の回転角を必要とするクランクドライブ（crank drive）によって搖動運動が生成されるために、搖動運動の調整がひどく限定されている点である。

本願の請求項１の導入部は、ドイツ特許出願公開第１０２０１２２０６６７８号の主題に基づいている。

該公報には、とりわけクラッチ部内で、第１の部材と第２の部材とを回転係合した状態で接合するプラグコネクタが開示されている。第１の部材は、第２の部材に形成されたスロット状の開口を貫通する、円弧ウェブとして構成された少なくとも１つの接続要素を備える。第２の部材のスロットを貫通する第１の部材の円弧ウェブは、ロール成形法により第２の部材に接合されている。

このため、第１及び第２の部材は、搖動可能に回転駆動されると同時に軸方向に移動可能なフィード部上に配置されるため、ホルダー内で固定配置された円筒状の成形ローラーに対して、互いに接続される部材を強く押し付けることができる。

従って、円筒状の成形ローラーは、各円弧ウェブが、回転可能に搭載された円筒状の成形ローラーにより数回圧延されるように、回転装置の円周方向に対して例えば９０又は１８０°の角度範囲に亘って時計回り及び反時計回りに搖動可能に回転する。円筒状ローラーとして構成された成形ローラーにより流れ押圧（flow pressing pressure）が円弧ウェブに加えられるため、円弧ウェブが一つ一つ押し下げられ且つ広げられて、第１の部材と第２の部材とがロール成形接合（roll formed connection）する。

円弧ウェブの押し下げは数ｍｍの範囲である。円筒状の成形ローラーのＺ方向への供給量（feed）は、１回転毎に約１／１０ｍｍである（００４４段落）。

従って、円筒状ローラーが各円弧ウェブ上で何度も（例えば、十回又は数百回）転がるため、円弧ウェブがキノコ状に広がり、その側面が、第２の部材の凹部の範囲を定める端部で止まる。

しかしながら、そのようなロール成形法のデメリットは、円弧ウェブが複数回圧延されると、その両側のキノコ状に外側に広がった端部が、第２の部材の凹部の端部領域の上側で固定され（settle）、そこで部分的に壊れたり、分化（splintering）したりするため、円弧ウェブの無制御の変形（uncontrolled deformation）が生じる。これによって、第２の部材の凹部の端部を越えて円弧ウェブがキノコ状に広がることが原因で、円弧ウェブの構造において目に見えない割れ目や望ましくない結晶変形が起こる危険性が呈され、ロール成形接合の安定性が損なわれる。

そのため、上記のようなロール成形接合では、品質上割れ目がないかどうかをＸ線又は超音波検査によって検査することもできない。

従って、円弧ウェブは言うなればスチームロールされる（steamrolled）。円弧ウェブのローラー成形断面の領域に割れ目が入るというデメリットがその代償として生じる。

従って、本発明の目的は、壺状の下部と板状の上部とのクリンチリベット接合を実質的により高精度に且つより好適なプロセスパラメータで行えるように、クリンチリベット接合を行うための方法と該方法で用いる装置をさらに開発することである。

この目的を実現するために、本発明の方法は請求項１の技術的教示によって特徴付けられる。

ドイツ特許出願公開第１０２０１２２０６６７８号における平坦でタブ状の円弧ウェブ（flat, tab-like arc web）を荒く圧延（rough rolling over）するのとは対照的に、本発明では、ロール状又は円筒状の成形ローラーの代わりに、鋭角を有する輪郭を持つ成形ローラー（acute-angle profile）を用い、所定の振り子経路（pendulum path）を持つ各成形ローラーの搖動運動は、円弧ウェブの長さを越えることがない。

これは、円弧ウェブの中央領域における円弧ウェブの長さは、鋭角を有する輪郭を持つ成形ローラーによって部分的にしか圧延されず、成形ローラーは円弧ウェブの長さを超えて転がらないため、成形ローラーの搖動運動は常に円弧ウェブの領域内で維持されることを意味する。

従って、円弧ウェブは圧延されて平らになってキノコ状に広がるのではなく、鋭角を有する輪郭を持つ成形ローラーによって中心領域から側部にかけて部分的に楔形にプレスされ、フロー成形工程時に端部側の断面が変形して、他方の部材の凹部の内側で止まる。

「鋭角」を有する輪郭を持つ成形ローラーという用語は、円弧ウェブの中央領域から外側に（即ち、円弧ウェブの端部領域に）金属材料を変位させることが可能な成形ローラーの外周の対称な楔形の輪郭（symmetrical wedge profile）として理解される。従って、そのような対称な楔形の輪郭は１８０°よりも小さい任意の角度を有し得る。１６０〜３０°の範囲の楔形の輪郭が好ましい。４０〜６０°の範囲の楔形が特に好ましい。「鋭角」という用語の代わりに、「楔形」という用語も用いる。

しかしながら、本発明の範囲内で、軸上に搭載される成形ローラー及び軸上に搭載されない成形ローラーの双方が、本発明に不可欠であるとしてクレームされる。例えば、軸上に搭載されないタイプの成形ローラーは、セラミック製の土台に着座している。そのシャフトレス成形ローラーは、セラミック材からなる固定土台において回転し、その楔形の輪郭を持つ周辺部のみが土台から突出し、この独立した周辺部（freestanding periphery）によって円弧ウェブに影響を与える。

形状変形された円弧ウェブは、破損や分化の危険性がある円弧ウェブの断面が折れてしまうことがあるため、他の部材の表面から突出しない。

それよりも、本発明では、フロー成形工程時に表面領域が楔形に変形されるこれらの円弧ウェブが、凹部の内側に、即ち、第２の部材の円弧スロット内にしかない。

形状変形された円弧ウェブの断面が、外側及び他方の部材に形成されたＶ字状の円弧スロットの表面より上で固定されるのが避けられる。そのため、分化が起こらず、目に見えない裂け目や確認不可能な裂け目が発生しない。

本発明のさらなる特徴は、残りの従属項の主題である。

ワークピースに搖動運動を導入すること及び成形ローラーのローラーヘッドが、成形ローラーに対して、ひいては形状変形される下部の円弧ウェブに対して押圧をほとんど生成しないことが有利である。

搖動運動と、振り子力（pendulum force）の適用と、押力の生成とが、装置の互いに別々の２つの部材において行われることがさらに好ましい。装置の下部に配置されたワークピースに振り子力が加えられることが好ましい。これは、非常に小さな出費（expenditure）で、ワークピースを搖動可能に駆動させることができるという利点がある。それに対して、ローラーヘッド及び装置の上部の場合ではこれはもっと難しい。

従って、本発明の好ましい実施形態では、ワークピースをぴったりと圧入された状態で収容する締め付け手段（clamping device）によって、ワークピースに振り子力が導入される。締め付け手段の一部は、フォロワー顎を有するセンタリング装置である。フォロワー顎のそれぞれは、ワークピースの周方向外方を向いた対向輪郭とぴったり係合する輪郭を有している。そのため、締め付け装置とワークピースとが輪郭係合（contour engagement）するため、締め付け手段に振り子力を加えるのがとても容易である。

本発明の好ましい実施形態では、締め付け手段に搭載されるセンタリング装置は、ギアモーターの関連する駆動歯車とかみ合う外側を向いた歯付リングを備えた回転板上にある。

上記の構成により、ギアモーターは、その長さ及び／又は振幅に対して自由に調整可能（プログラム制御可能）な搖動運動を行うため、広い範囲内で搖動運動を変更することができる。搖動運動を０〜３６０°の回転角に調整することが理論上可能である。これは、先行技術の締め付け装置では成し得なかったことである。

本発明のさらなる利点は、押圧に対して正確に調整可能な制御が容易の駆動、例えば油圧又はボールローラースピンドルが、ワークピースの円弧ウェブを変形させるための成形ローラーを収容するローラーリテーナに作用するという点である。従って、そのような駆動の押圧及び圧力経路は、非常に簡素な調整手段により正確に調整することができるため、本発明の装置が簡素化及び精度の向上が得られる。

油圧シリンダでローラーリテーナを押し付けることは、先行技術（ドイツ特許出願公開第１０２０１１０１１４３８号）の装置でしか知られていなかった。同装置では押圧の調整は可能であったが、圧力経路の調整はできなかった。

ここで、本発明は所謂ローラブル駆動（rollable drive）の使用を取り上げる。その場合、圧力経路及び押圧の双方を細かく調整することができ、その結果として、実質的に精度がより良好な方法及び装置が得られる。

本発明の重要な要因は、Ｚ軸における、定義が変更（defined modification）された（振り子装置が駆動される回転力である）振り子力がＸ方向における押圧と連動している（coordinated）という点である。

Ｚ方向の振り子力は、搖動運動の開始時では比較的小さく、その後急に加速しなければならないことが分かっている。Ｚ方向でフロープレスを行う時に最大の力が生成され、円弧ウェブの中央領域ほどは円弧ウェブの端部を変形させないようにするため、振り子力は円弧ウェブの端部に達する少し前に再び低下する。

この振り子力は、回転角により制御される。これは技術水準から知られていない。

ローラーヘッドから成形ローラーに作用するＸ方向における押圧を生成することについても同じことが言える。何故なら、ここでも、生成される力は、均衡位置において比較的小さい押圧として始まり、Ｘ方向で非常に速く加速する。成形ローラーが先ず円弧ウェブの材料に押し付けられ、そして搖動運動時に押圧は比較的均等に維持され、搖動運動が終わる前に押圧が再度低下し、小さな値で終了する。

本発明の利点及び特徴は、以下のように要約される。

１）成形ローラーの回転搖動運動により、垂直方向の変形と水平方向の変形（３軸応力状態／材料フロー（material flow））とが同時に起こる、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

２）前記部材の一方は、予め形成された平坦なタブ状の成形物（preformed, flat tab-like material formation）を有し、第２の部材は、前記予め形成された平坦なタブ状の成形物を収容する少なくとも部分的にＶ字状の開口を備え、成形ローラーは円周方向に搖動運動することで、度重なる軸方向運動（superimposed axial movement）により前記成形物を前記Ｖ字状の開口に少なくとも１０°の角度で押し付け、前記２つの部材をぴったりと接合する、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

３）前記部材の一方は、予め形成された環状の材料エンボス部（preformed, annular material embossing）を有し、第２の部材は、前記予め形成された環状の材料エンボス部を収容する、波状の輪郭よりも大きい直径の受容輪郭（receiving contour）を備え、成形ローラーは円周方向に搖動運動することで、度重なる軸方向運動により前記材料エンボス部を前記受容輪郭に少なくとも１０°の角度で押し付け、前記２つの部材をぴったりと接合する、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

４）前記２つの部材の一方は、接合工程のために他の部分を収容するためのＶ字状の開口を有する、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

５）波連結（wave connection）により、２つの部材の一方は、予め形成された物体が押し付けられる歯又は波形の輪郭を有し、それにより、面的に大きく故にトルク耐性がより高いポジティブフィット（surface-wise and therefore more-torque-proof positive fit）が得られる、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

６）規定の角度値のローラーリテーナの回転搖動運動は、部材のリベット工程において、回転の中心から見た場合の円周方向の成形経路と角度的に対応する、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

７）ローラーリテーナは１つ以上の成形ローラーを収容する、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

８）ローラーリテーナは１つ以上の成形ローラーを収容し、それらは輪郭が異なる、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

９）変形の程度に関して、本方法は、図面の説明の箇所でより詳細に説明する数学関数に従う、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合。

１０）機械、油圧又はサーボモーターによる、成形ローラーを有するローラーリテーナの調整可能な程度値を有する円周方向の回転搖動運動と、機械、油圧又はサーボモーター部材による、調整可能な軸方向運動とが同時に行われる、少なくとも２つの金属部材のクリンチリベット接合を行うための装置。

１１）軸１を中心とした円周方向の回転搖動運動と軸１に沿った軸方向運動とにおいて、クリンチリベット工程の変形のための力及びトルクが同時に伝送され、調整及び制御可能である、少なくとも２つの金属部材をクリンチリベット接合するための装置。

１２）成形ローラーにより、接合される部材に円周方向及び軸方向の力を組み合わせて加えることで、部材の金属材料のフローが起こる、少なくとも２つの金属部材をクリンチリベット接合するための装置。

１３）前記工程時、２つの運動及び主軸を、経路、力及びトルクに関して測定及び調整可能である、少なくとも２つの金属部材を接合するための装置。

１４）前記工程時、２つの運動及び主軸を、経路、力及びトルクに関して測定及び調整可能である、少なくとも２つの金属部材を接合するための装置。これは、モニタ可能な閉鎖成形工程（closed forming process）であり、垂直及び水平方向の経路及び回転運動の回転トルクが互いに電気的にシンクロし、測定及び調整される。回転トルクは、ローラーリテーナ内の動的成形ローラーにより、材料を実際に変位することで生成される。

本発明の範囲は、個々の特許請求項の主題にではなく、本発明の個々の特許請求項全ての組み合わせに限定される。

要約書を含む、本明細書に開示の詳細及び特徴、とりわけ図面に示す寸法上の構成は、その個々又は組み合わせが技術水準に対して新規性がある限り、本発明の不可欠な特徴としてクレームされる。

一実施形態のみを示す図面を参照して、本発明を以下で詳細に説明する。図面及びその説明から、本発明の不可欠な特許性のある特徴及び利点が明らかになる。

図１は、略板状の上部の円弧スロットに円弧ウェブが貫通した状態のワークピースの壺状の下部のクリンチリベット変形を示す概略側面図である。 図２は、締め付け手段の図を含む、図１のワークピースの斜視図である。 図３は、開口状態の装置の断面図である。 図４は、図３の装置の上面図である。 図５は、ワークピースと成形ローラーの拡大側面図である。 図６は、円弧スロット内での円弧ウェブの変形時の成形ローラーのローラーヘッドを大きく拡大した概略断面図である。 図７は、図６と同様に示すローラー成形工程の概略図である。 図８は、図７の側面図である。 図９は、図８に係る配置の上面図である。

図１に、ワークピース１の概略を示す。ワークピース１は、周辺部の周りに等間隔で配置された数個のクリンチリベット接合部（clinch-rivet connections）を用いて下部３に接合される上部２から実質的に構成される。上部２は、斜め外側を向いた端部２ａを備えた略壺状のプレート部２ｂから実質的に構成される。

下部３は実質的に壺状に形成されており、底部に設けられた中央凹部と、周辺部の周りに均等に配置され、径方向外方を向いた1つ又は複数の凹部１６とを備える。

壺状の下部３の垂直に上方を向いた壁部は、円弧ウェブ５として構成され、円弧ウェブ５として、上部２のプレート部２ｂの領域に形成された対応する円弧スロット４を所定の角度（３０°）で貫通する。

円弧ウェブ５は、未変形状態では、上部２のプレート部２ｂの上側から約０．５ｍｍ突出している。

図１に概略のみを示すクリンチリベット接合は次のようにして得られる。円弧スロット４のそれぞれに対して設けられ、ローラーリテーナ１２の周辺部の周りに均等に配置された成形ローラー１０によって、フロー押圧（flow-pressing force）が下部３の円弧ウェブ５の上側に対して加えられる。その結果、円弧ウェブ５は、円周方向の内方及び外方に変形し、ぴったりと圧入された状態（form-fittingly and force-fittingly）で上部２の円弧スロット４の側面上で止まる。

そのため、好適な押圧１４が各成形ローラー１０に加えられ、各成形ローラー１０は、その略円錐状のローラーヘッド１１を介して円弧ウェブ５の面側に同じ押圧で押しつけられる。

装置として、本発明では、ワークピース１が、後でより詳細に説明する締め付け手段（clamping tool）１７においてぴったりと圧入された状態で保持され、その回転軸６を中心に矢印８、９の方向に搖動運動（oscillating movement）７される。搖動運動７は、特定の回転振り子力（rotary pendulum force）１５により行われる。

さらに、各成形ローラー１０は、専用のローラーリテーナ１２に回転自在に搭載されているが、成形ローラー１０は回転自在に駆動されない。従って、成形ローラー１０は回転自在に搭載されているだけで回転自在には駆動されない。

図２は、対応する締め付け手段１７でのワークピース１の締め付けをさらに詳細を示す。締め付け手段１７は実質的にセンタリングディスク（centering disk）１８で構成されている。センタリングディスク１８の上には、複数のフォロワー顎（follower jaw）２０が周辺部の周りに均等に配置されている。各フォロワー顎２０は、径方向内方を向いた輪郭２１を備え、ワークピース１の端部２ａの領域内の上部２に設けられた専用の輪郭とぴったり係合する。

このように、遊びがなく且つ形状ロックされた状態（form-locked manner）でワークピース１が締め付け手段１７内で保持される。

さらに、ワークピース１の下部３は、下部３の外壁でぴったりと止まる締め付け顎（clamping jaw）１９によってさらに保持され且つセンタリングされる。

図３によれば、その外周部が歯付リング３９に連結された回転板２３の上側にセンタリングディスク１８が着座している。歯付リング１９の外側を向いた歯は、専用の駆動歯車４０と歯係合（tooth engagement）している。駆動歯車４０は、ギアモーター４１のドライブシャフトに回転自在に固定された状態で連結されている。ギアモーター４１は、回転板２３上で矢印８、９の方向に搖動運動７を行う。ギアモーター４１は、調整自在な角距離に亘って高回転トルクの振り子力１５を生成可能なように構成されている。

図３のさらなる部材によれば、装置の上部は、ヘッド板４６に搭載されたボールローラースピンドル（ball roller spindle）３４で実質的に構成されている。ボールローラースピンドル３４は、プレスラム（pressure ram）３５を介してプランジャ板２９の上側に作用する。

プランジャ板は、固定カラム３６内において、ガイドブッシュ３７を用いて持ち上げフレームの様に変位自在に配置されている。ガイドカラム３６はヘッド板４６に固定されている。

プランジャ板２９の下側には、ローラーリテーナ１２が配置されており、ローラーリテーナ１２の周辺部の周りに成形ローラー１０が均等に配置されている。

装置の下部には、空気圧シリンダ４２が配置されている。空気圧シリンダ４２のピストンロッドは、図５を参照して後で説明するように、排出装置（ejector）がセンタリング装置から部材を引き上げるような形で、昇降可能な引き上げボルト４３を駆動する。

周辺部の周りに配置されたラジアルベアリング４５とアキシアルベアリング４４により、回転板２３が装置の下部に回転自在に搭載されていることが図３から分かる。

ちなみに、装置の下部は、底部に位置するベースフレーム５０において保持されている。

ローラーリテーナ１２は、上部にある保持板３８で保持されている。図４は、装置の上面図である。図４では、図３の部位と同じ部材には同一の参照符号を付している。ボールローラースピンドル３４がヘッド板４６の上に配置され、ヘッドプレート４６は、それよりもサイズが大きいベースプレート４７の上に配置されていることが分かる。

図５から装置の成形部のさらなる詳細を理解することができる。

下部では、センタリングボルト２４が図３の引き上げボルト４３に連結されており、センタリングボルト２４の上側がセンタリングディスク２５に連結され、下部３の中央のレセプタクルとぴったりと係合することで、下部がセンタリングされる。

センタリングボルト２４は、上部が開いた状態の場合（図３参照）、ワークピース１を下部から引き上げるために、空気圧シリンダ４２の矢印２６の方向の引き上げ駆動により昇降自在に作動される。

装置の上部では、ローラーリテーナ１２は、周辺部の周りに均等に配置された数個の成形ローラー１０を収容するためのスロット状のレセプタクルをいくつか備えた板体（plate body）２７で形成されている。各成形ローラー１０は、回転自在にベアリングボルト２８上に搭載されている。

ワークピース１の上部２をセンタリングするために、板体２７の中央領域に保持ディスク３３が設けられ、ねじ（threaded screw）によってワークピース１のプレート部２ｂの上部中央凹部と係合する。そこでは、ワークピース１のプレート部２ｂの上側に対して圧力ディスク３０が押し付けられるように弾力保持力（resilient retaining force）が生成され、周辺部の周りに配置された板ばね３１の援助により、圧力ディスク３０に対して弾性押圧が生成される。

圧力ディスク３０は、スラストベアリング３２により固定された保持ディスク３３上で回転自在に搭載されている。

このように、ワークピース１の下部３に導入される回転搖動運動を、圧力ディスク３０に伝達することができ、そのため、固定されたローラーリテーナ１２に対して回転自在に搭載される。

クリンチリベット工程を大きく拡大した図を図６に示す。各成形ローラーのローラーヘッド１１は略円錐状の輪郭４８を有していることが分かる。輪郭４８の厳密な形状は、下部３の円弧ウェブ５の材料に加えて、押圧１４及び振り子力１５によって決まる。さらに、成形プロセスは、クリンチリベット接合の安定性に関する要件によって決まる。円弧ウェブ５のコールドフロー法によって行われるクリンチリベット接合は、成形ビード（forming bead）４９が、ローラーヘッド１１の両側で径方向に（図６によれば）変位し、円弧スロット４の領域内の専用の円錐状面（dedicated cone-shaped chamfer）５１に押し付けられる。

図７は、図６に示す部材と同じものを示す。回転成形法により形成された成形ビード４９が円弧ウェブ５の頭部領域内にあり、その表面７２が、隣接する部材２ｂの面７１と略同一平面にあることが図７から分かる。

また、成形ローラー１０の鋭角を有する輪郭４８が、円弧ウェブ５の略中央領域に埋まっており、流れ押し出し工程で、円弧ウェブ５の端面領域の金属材料が、プレート部２ｂの略円錐状の面取り（図６の面５１）レセプタクル（chamfered receptacle）に変位させられることが分かる。

成形ローラー１０の鋭角を有する輪郭４８は、凹状の成形面７３に沿って円弧ウェブ５の長さに亘って移動するため、円弧ウェブ５の中央領域で凹み、側部に傾いた成形面７３が形成される。それによって、隣接する部材２ｂの隣接面７１と同一平面の面７２が形成されることが図８から分かる。

図９は、成形ローラー１０の搖動運動７の経路７ａと、円弧ウェブ５の長さ７６とを同時に示す。

余剰経路７５が右側及び左側に残っていることから、円弧ウェブ５の長さ７６の方が振り子経路（pendulum path）７ａよりも短いことが分かる。

そのため、振り子経路７ａの範囲に含まれる角度範囲７４は、円弧ウェブ５の実際の角度の度合いよりも小さい。

１ ワークピース
２ 上部
２ａ 端部
２ｂ プレート部
３ 下部
４ 円弧スロット
５ 円弧ウェブ
６ 回転軸
７ 搖動運動
７ａ 振り子経路
８ 矢印の方向
９ 矢印の方向
１０ 成形ローラー
１１ ローラーヘッド
１２ ローラーリテーナ
１３ 回転軸
１４ 押圧
１５ 振り子力
１６ 凹部
１７ 締め付け手段
１８ センタリングディスク
１９ 締め付け顎（下）
２０ フォロワー顎（上）
２１ 輪郭
２２ （１の）外郭
２３ 回転板
２４ センタリングボルト
２５ センタリングディスク
２６ 矢印の方向
２７ 板体
２８ ベアリングボルト
２９ プランジャ板
３０ 圧力ディスク
３１ 板ばね
３２ スラストベアリング
３３ 保持ディスク
３４ ボールローラースピンドル
３５ プレスラム
３６ 固定カラム；ガイドカラム
３７ ガイドブッシュ
３８ 保持板
３９ 歯付リング
４０ 駆動歯車
４１ ギアモーター
４２ 空気圧シリンダ
４３ 引き上げボルト
４４ （２３用の）スラストベアリング
４５ （２３用の）ラジアルベアリング
４６ ヘッド板
４７ ベースプレート
４８ 輪郭
４９ 成形ビード
５０ ベースフレーム
５１ 面
５２ 位置
５３ （成形ローラー１０に対する）振り子力
５４ （センタリング装置１８に対する）振り子力
５５ （ワークピース１に対する）振り子力
５６ 位置
５７ 位置
５８ 位置
５９ 位置
６０ 位置
６１ Ｎ／Ａ
６２ Ｎ／Ａ
６３ （成形ローラー１０に対する）押圧
６４ （１８に対する）押圧
６５ （１に対する）押圧
６６ 位置
６７ 位置
６８ 位置
６９ 位置
７０ 位置
７１ （２ｂの）面
７２ （４９の）面
７３ 成形面
７４ 角度範囲
７５ 余剰経路
７６ （円弧ウェブ５の）長さ

Claims (13)

1. ２つの金属部材（２、３）を接合するために、回転搖動運動を用いてクリンチリベット接合を行うための方法であって、成形ローラー（１０）とその搖動運動とによって、垂直方向の変形と水平方向の変形とが同時に起こり、前記金属部材の一方（３）は、予め形成された平坦なタブ状の円弧ウェブ（５）を有し、第２の部材（２）は、前記予め形成された平坦なタブ状の円弧ウェブ（５）を収容する円弧スロット（４）を備え、前記成形ローラー（１０）は回転搖動運動をすることで、度重なる軸方向回転運動により前記円弧ウェブ（５）を前記円弧スロット（４）に押しつけ、前記２つの金属部材（２、３）をぴったり接合する方法であって、
   前記成形ローラー（１０）の外周は楔形の輪郭（１１、４８）を有し、前記円弧ウェブ（５）に亘る、所定の振り子経路（７ａ）を有する前記各成形ローラー（１０）の搖動運動（７）は、前記円弧ウェブ（５）の長さ（７６）を超えない、方法。
2. 前記輪郭を有する前記成形ローラー（１０）の前記振り子経路（７ａ）は、前記円弧ウェブ（５）の長さ（７６）の８０〜９５％である、請求項１に記載の方法。
3. 形状変形された前記円弧ウェブ（５）の表面（７３）は成形ビード（４９）を形成し、該成形ビード（４９）は、前記円弧ウェブ（５）の長さ（７６）に亘って見た場合、前記円弧ウェブ（５）の長さ（７６）の少なくとも中央領域で凹んでおり、且つ隣接する前記第２の部材（２）の面（７１）より下に位置している、請求項１又は２に記載の方法。
4. 形状変形された前記円弧ウェブ（５）の、周方向に隣接する前記第２の部材（２）に接続した面（７２）が、隣接する前記第２の部材（２）の面（７１）と同一面内に移行する、請求項３に記載の方法。
5. 前記２つの金属部材（２、３）をぴったりと圧入された状態で収容する締め付け手段（１７）によって前記２つの金属部材（２、３）に振り子力が導入される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 垂直方向を中心とする回転方向における振り子力の変更が、垂直方向における押圧と連動している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 小さな押圧として始まるローラーヘッド（１１）から前記成形ローラー（１０）に作用する前記垂直方向における押圧は、前記成形ローラー（１０）が最初に前記円弧ウェブ（５）の材料に押し付けられるように前記垂直方向で加速し、その後、前記押圧は、前記搖動運動の間は制御された状態で一定となる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. ２つの金属部材（２、３）を接合するために、回転搖動運動を用いてクリンチリベット接合を行うための装置であって、成形ローラー（１０）とその搖動運動とによって、垂直方向の変形と水平方向の変形とが同時に起こり、前記金属部材の一方（３）は、予め形成された平坦なタブ状の円弧ウェブ（５）を有し、第２の部材（２）は、前記予め形成された平坦なタブ状の円弧ウェブ（５）を収容する円弧スロット（４）を備え、前記成形ローラー（１０）は回転搖動運動をすることで、度重なる軸方向回転運動により前記円弧ウェブ（５）を前記円弧スロット（４）に押しつけ、前記２つの金属部材（２、３）をぴったり接合する装置であって、
   前記成形ローラー（１０）の外周は鋭角を有する輪郭（１１、４８）を持ち、前記円弧ウェブ（５）に亘る、所定の振り子経路（７ａ）を有する前記各成形ローラー（１０）の搖動運動（７）は、前記円弧ウェブ（５）の長さ（７６）を超えない、装置。
9. ２つの金属部材（２、３）を接合するために、回転搖動運動を用いてクリンチリベット接合を行うための装置であって、成形ローラー（１０）とその搖動運動とによって、垂直方向の変形と水平方向の変形とが同時に起こり、前記金属部材の一方（３）は、予め形成された平坦なタブ状の円弧ウェブ（５）を有し、第２の部材（２）は、前記予め形成された平坦なタブ状の円弧ウェブ（５）を収容する円弧スロット（４）を備え、前記成形ローラー（１０）は回転搖動運動をすることで、度重なる軸方向回転運動により前記円弧ウェブ（５）を前記円弧スロット（４）に押しつけて、前記２つの金属部材（２、３）をぴったり接合する装置であって、
   ２つの金属部材（２、３）をぴったりと圧入された状態で収容する締め付け手段（１７）によって該２つの金属部材（２、３）に振り子力を導入することができ、前記締め付け手段（１７）の一部は、フォロワー顎（２０）を有するセンタリング装置（１８、１９、２５）であり、前記フォロワー顎（２０）のそれぞれは、径方向内方を向いた輪郭（２１）を有し、該輪郭（２１）が、前記２つの金属部材の径方向外方を向いた外郭（２２）とぴったり係合する、装置。
10. 前記締め付け手段（１７）に搭載された前記センタリング装置（１８、１９、２５）は、ギアモーター（４１）の関連する駆動歯車（４０）とかみ合う外方を向いた歯付リング（３９）を備えた回転板（２３）上にある、請求項９に記載の装置。
11. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を行うための装置であって、前記２つの金属部材（２、３）の一方の前記円弧ウェブ（５）を変形させるための前記成形ローラー（１０）を支持するローラーリテーナ（１２）に機械装置（３４）が作用し、前記変形は押圧及び／又は圧力経路に対して調整することができる、装置。
12. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を行うための装置であって、前記クリンチリベット接合の形成時に存在する３軸応力状態は、垂直方向及び垂直方向を中心とする回転方向の運動により独立して調整及び制御が可能である、装置。
13. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を行うための装置であって、垂直方向及び垂直方向を中心とする回転方向における力及びトルクは、調整することができる、装置。
    

Images