JP7412789B2

JP7412789B2 - 締結装置

Info

Publication number: JP7412789B2
Application number: JP2022010103A
Authority: JP
Inventors: 泰一馬場; 慶外丸
Original assignee: YAJIMA INDUSTRY CO.,LTD.
Current assignee: YAJIMA INDUSTRY CO.,LTD.
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2024-01-15
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: JP2023108839A

Description

本発明は、締結装置に関する。

締結は、板状材料どうしを結合させる接続手段として、産業界において広く利用されている。締結を行う際には、板状材料どうしの重畳する領域に貫通孔を形成し、この貫通孔にリベットを挿通し、リベットの先端部を塑性変形させる。このようにすることで、変形したリベットにより、板状材料どうしを簡易且つ強固に結合させることができる。かかる締結に関する発明は、例えば以下の特許文献に記載されている。

実登２５０１９８８号公報特開２００２－３６４６２４号公報特開２００８－２０８８６９号公報特許５８３８５３７号公報

しかしながら、前述した締結に関する発明は、締結による接合を更に幅広い素材に適用させる観点から改善の余地があった。

具体的には、工業製品の高品質化、軽量化、デザイン性の向上に伴い、締結は様々な箇所に適用される場合が増えている。しかしながら、締結は、リベット等の端部を塑性変形する工程を含むことから、複雑な工業用製品に締結技術による接合方法を提要させることが簡単ではない課題があった。

本願発明は、上記した課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、様々な形状や素材から成る部材に適用できる締結装置を提供することにある。

本発明の締結装置は、複数の第１孔部を有する第１部材と、複数の第２孔部を有して前記第１部材とは異なる材料から成る第２部材とを、固定柱部と、前記固定柱部に連続する固定頭部と、を有する複数の固定部材により締結する締結装置であり、第１当接部と、第２当接部と、前記第１部材と前記第２当接部との相対移動を駆動する駆動部と、を具備し、前記第１当接部は、前記第１孔部および前記第２孔部を貫通する、複数の前記固定部材の前記固定頭部が載置されるように構成され、前記第２当接部は、前記第１孔部および前記第２孔部を貫通する、複数の前記固定部材の前記固定柱部に、同時に当接するように構成され、前記駆動部が、前記第２当接部を前記第１当接部に対して接近させることで、前記複数の固定部材の前記固定柱部を、端部側から塑性変形させることを特徴とする。

また、本発明の締結装置では、前記第１孔部は、第１筒状孔部と、前記第１筒状孔部から連続して幅が広がる第１拡径孔部と、を有し、前記第１部材の厚さ方向において、前記第１孔部の前記第１拡径孔部の長さは、前記固定部材の前記固定頭部よりも長いことを特徴とする。

また、本発明の締結装置では、前記第１部材は、樹脂を含む板状部材であり、前記第２部材は、金属から成る板状部材であることを特徴とする。

また、本発明の締結装置では、前記第２部材は、曲折加工された金属材料から成り、前記複数の第２孔部が形成される台座部と、前記台座部に変位可能に取り付けられた変位部と、を有し、前記第２当接部は、前記固定部材の前記固定柱部に当接する当接部位と、前記変位部に対応する箇所を開口した開口部位と、を有することを特徴とする。

また、本発明の締結装置では、前記第２部材は前記第１部材の上面側に配置され、前記固定部材は、下方から、前記第１孔部および前記第２孔部に挿入され、前記第２当接部により、前記固定部材の前記固定柱部の上端を塑性変形させることにより、前記固定部材の前記固定頭部を上昇させて前記第１孔部に収納することを特徴とする。

本発明の締結装置は、複数の第１孔部を有する第１部材と、複数の第２孔部を有して前記第１部材とは異なる材料から成る第２部材とを、固定柱部と、前記固定柱部に連続する固定頭部と、を有する複数の固定部材により締結する締結装置であり、第１当接部と、第２当接部と、前記第１部材と前記第２当接部との相対移動を駆動する駆動部と、を具備し、前記第１当接部は、前記第１孔部および前記第２孔部を貫通する、複数の前記固定部材の前記固定頭部が載置されるように構成され、前記第２当接部は、前記第１孔部および前記第２孔部を貫通する、複数の前記固定部材の前記固定柱部に、同時に当接するように構成され、前記駆動部が、前記第２当接部を前記第１当接部に対して接近させることで、前記複数の固定部材の前記固定柱部を、端部側から塑性変形させることを特徴とする。本発明の締結装置によれば、複数の固定部材の固定柱部を同時に塑性変形させることができ、複数の固定部により第１部材と第２部材とを強固に締結することができる。

また、本発明の締結装置では、前記第１孔部は、第１筒状孔部と、前記第１筒状孔部から連続して幅が広がる第１拡径孔部と、を有し、前記第１部材の厚さ方向において、前記第１孔部の前記第１拡径孔部の長さは、前記固定部材の前記固定頭部よりも長いことを特徴とする。本発明の締結装置によれば、第１孔部の第１拡径孔部に、固定柱部の固定頭部を収納させることにより、固定頭部が厚み方向に突出することを抑制できる。

また、本発明の締結装置では、前記第１部材は、樹脂を含む板状部材であり、前記第２部材は、金属から成る板状部材であることを特徴とする。本発明の締結装置によれば、素材および物性が異なる第１部材と第２部材とを良好に接合することができる。

また、本発明の締結装置では、前記第２部材は、曲折加工された金属材料から成り、前記複数の第２孔部が形成される台座部と、前記台座部に変位可能に取り付けられた変位部と、を有し、前記第２当接部は、前記固定部材の前記固定柱部に当接する当接部位と、前記変位部に対応する箇所を開口した開口部位と、を有することを特徴とする。本発明の締結装置によれば、第２当接部が開口部位を有することにより、締結を行う際に変位部が破損することを防止できる。

また、本発明の締結装置では、前記第２部材は前記第１部材の上面側に配置され、前記固定部材は、下方から、前記第１孔部および前記第２孔部に挿入され、前記第２当接部により、前記固定部材の前記固定柱部の上端を塑性変形させることにより、前記固定部材の前記固定頭部を上昇させて前記第１孔部に収納することを特徴とする。本発明の締結装置によれば、固定部材を上昇させるための手段を設けることなく、固定部材の固定頭部を上昇させて第２孔部に収納し、固定部材の厚み方向における突出を防止できる。

本発明の締結装置により締結される第１部材および第２部材を示す断面図である。本発明の締結装置により締結される第１部材および第２部材を離して示す断面図である。本発明の締結装置を示す断面図である。本発明の締結装置を部分的に拡大して示す断面図である。本発明の締結装置の第２当接部を示す斜視図である。本発明の締結装置の第２当接部の下端部を示す斜視図である。本発明の締結装置を用いた締結方法を示す断面図である。本発明の締結装置を用いた締結方法を示す断面図である。本発明の締結装置を用いた締結方法を示す断面図である。本発明の締結装置を用いた締結方法を示す断面図である。本発明の締結装置を用いた締結方法を示す拡大断面図である。本発明の締結装置を用いた締結方法を示す拡大断面図である。

以下に図を参照して、本実施の形態に係る締結装置を説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。

図１Ａは、締結装置１０により締結される第１部材１１および第２部材１２を示す断面図である。図１Ｂは、第１部材１１と第２部材１２とを、上下方向に離して示す分解断面図である。

第１部材１１および第２部材１２は、後述する締結装置１０により塑性変形される固定部材１３により締結される部材である。第１部材１１と第２部材１２とが締結されることで、様々な工業製品を構成することができる。

第１部材１１は、例えば、樹脂を含む板状部材であり、具体的にはＦＲＰ（ＦｉｂｅｒｇｌａｓｓＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）から成る板状材料である。第１部材１１の中央部分を貫通することで第１貫通孔１１４が形成される。

第２部材１２は、曲折加工された金属材料から成り、台座部１２２と変位部１２３とを有する。また、台座部１２２および変位部１２３を貫通する第２貫通孔１２４が形成される。第１部材１１の第１貫通孔１１４と、第２部材１２の第２貫通孔１２４の位置は、上方から見て重畳する。

台座部１２２は、第１部材１１の上面に固定された金属板材である。台座部１２２には、複数の第２孔部１２１が形成され（図１Ｂ参照）、固定部材１３により第１部材１１の上面に固定される。

変位部１２３は、台座部１２２に変位可能に取り付けられた金属板材である。変位部１２３は、例えば、台座部１２２の外縁部を上方に向かって折返変形させた部位により、台座部１２２に対して変位可能に接続される。

固定部材１３は、第１部材１１と第２部材１２を締結する部材である。固定部材１３は、例えばリベットであり、第１部材１１と台座部１２２とを締結する。

図１Ｂを参照して、台座部１２２を貫通する複数の第２孔部１２１が形成され、第１部材１１を貫通する複数の第１孔部１１１が形成される。第２孔部１２１と第１孔部１１１とは、上方から見て重畳するように形成される。

第１孔部１１１は、略円筒状を呈する第１筒状孔部１１２と、第１筒状孔部１１２から連続して幅が広がる第１拡径孔部１１３と、を有する。

固定部材１３は、固定柱部１３１と、固定柱部１３１に連続する固定頭部１３２と、を有する。固定柱部１３１は略円柱状を呈する。固定頭部１３２は下方に向かって幅が広がる、裾広がりの断面形状を呈する。後述するように、固定柱部１３１の上端近傍は、締結加工により塑性変形する。

ここで、第１部材１１に形成される第１拡径孔部１１３の長さＬ１０は、固定部材１３の固定頭部１３２の長さＬ１１よりも長い。このようにすることで、図１Ａに示すように、固定部材１３の固定頭部１３２が、第１部材１１の下面から下方に突出することを防止できる。

図２Ａは、締結装置１０を示す断面図である。図２Ｂは、締結装置１０を部分的に示す分解断面図である。

図２Ａを参照して、締結装置１０は、第１当接部１４と、第２当接部１５と、駆動部１６と、を具備する。締結装置１０は、前述した第１部材１１と第２部材１２とを、固定部材１３により締結する装置である。

第１当接部１４は、締結時において、第１孔部１１１および第２孔部１２１を貫通する、複数の固定部材１３の固定頭部１３２が載置されるように構成される。第１当接部１４の上面は略平坦面とされている。締結作業を行う際に、第１部材１１、第２部材１２および固定部材１３は、第１当接部１４の上面に載置される。

第２当接部１５は、締結時において、第１孔部１１１および第２孔部１２１を貫通する、複数の固定部材１３の固定柱部１３１に、同時に当接するように構成される。第２当接部１５は、ここでは、略直方体の形状を呈している。具体的には、第２当接部１５の下面は、当接部位１５１と、開口部位１５２とを有する。当接部位１５１は、第２当接部１５の下面であり、固定部材１３の固定柱部１３１に当接する部位である。開口部位１５２は、前述した変位部１２３に対応する箇所を開口した部位である。当接部位１５１および開口部位１５２は、図３Ａ等を参照して後述する。第２当接部１５の内部に形成される収納孔１５３および可動固定部１５４等に関しても、図３Ａ等を参照して後述する。

駆動部１６は、第１部材１１と第２当接部１５との相対移動を駆動する機構である。具体的には、駆動部１６は、第２部材１２を上下方向に移動させる。後述するように、駆動部１６が、第２当接部１５を第１当接部１４に対して接近させることで、複数の固定部材１３の固定柱部１３１を、上端側から塑性変形させる。駆動部１６は、モータなどのアクチュエータでも良いし、操作者による人力的操作手段でも良い。

図２Ｂを参照して、第１当接部１４の上面からは、貫通支持部１４１が上方に向かって伸びている。貫通支持部１４１は、例えば、略円柱形状を呈している。後述するように、貫通支持部１４１は、第１部材１１および第２部材１２を貫通することで、前後左右方向において、第１部材１１および第２部材１２が移動することを抑制する。

図３Ａは、締結装置１０の第２当接部１５を示す斜視図である。図３Ｂは、締結装置１０の第２当接部１５の下端部を示す斜視図である。

第２当接部１５は、前述した締結装置１０に配設され、上下方向に沿って移動可能に配設された部材である。第２当接部１５の下面には、当接部位１５１および開口部位１５２が形成されている。

当接部位１５１は、第２当接部１５の下面から成る平坦面である。後述するように、当接部位１５１が、固定部材１３の上端を押圧する。これにより、固定部材１３の上端部近傍が塑性変形する。

開口部位１５２は、第２当接部１５の下面において中央部近傍を開口した部位である。開口部位１５２は、第２当接部１５の下面を上方に向かって窪ませた領域でもある。後述するように、開口部位１５２を形成することで、締結を行う際に、第２部材１２の各部位が不用意に変形することを抑制できる。

収納孔１５３は、第２当接部１５の内部を空洞化させた部位であり、略円筒形状を呈している。収納孔１５３は、第２当接部１５の上端から下端に至るまで形成される。

可動固定部１５４は、収納孔１５３の内部に収納された、略円筒状の部材である。後述するように、可動固定部１５４は、締結時に下方に押し出され、変位部１２３の上下方向の位置を固定する。

付勢部１５５は、収納孔１５３の内部において、可動固定部１５４の上方側に配置される。付勢部１５５は、例えば、コイルスプリングである。付勢部１５５は、可動固定部１５４を下方に向かって付勢する。

図３Ｂを参照して、第２当接部１５の下面の中心部に開口部位１５２が形成され、可動固定部１５４の下端は、開口部位１５２の内部から下方に向かって伸びるように配置されている。当接部位１５１は、第２当接部１５の下面の周辺部から成る。

図４Ａは、締結装置１０を用いた締結方法の初期段階を示す断面図である。

締結の初期段階では、第２当接部１５は、第１当接部１４から離れた上方側に配置される。

貫通支持部１４１の上面に、第１部材１１、第２部材１２および固定部材１３が配置される。図１Ｂに示したように、第１部材１１の第１孔部１１１と、第２部材１２の第２孔部１２１とは重畳される。また、固定部材１３は、下方から、第２孔部１２１および第１孔部１１１に挿入される。係る構成は、図２Ｂに示した通りである。

第１当接部１４の貫通支持部１４１が、第１部材１１および第２部材１２を貫通することで、前後左右方向において、第１部材１１および第２部材１２の位置が固定される。係る構成は、図２Ｂに示した通りである。

図４Ｂは、締結装置１０を用いた締結方法において、可動固定部１５４により変位部１２３を固定する方法を示す断面図である。

ここでは、第２当接部１５の当接部位１５１は、固定部材１３から離間した上方側に配置されている。可動固定部１５４は、収納孔１５３の内部で下方に下降する。その結果、可動固定部１５４の下端は、第２当接部１５の下端である当接部位１５１よりも下方側に配置される。可動固定部１５４の下端は、変位部１２３の上端に当接する。このようにすることで、変位部１２３の上下方向における変位を抑制できる。また、可動固定部１５４は、付勢部１５５により下方に付勢されているので、可動固定部１５４の下端は、変位部１２３に対してソフトに当接する。よって、本工程において変位部１２３が変形することは防止される。

図５Ａは、締結装置１０を用いた締結方法において、第２当接部１５が下降する途中段階を示す断面図である。図５Ｂは、締結装置１０を用いた締結方法において、第２当接部１５が固定部材１３を塑性変形させる段階を示す断面図である。

図５Ａを参照して、可動固定部１５４の下端により変位部１２３を保持した状態のまま、第２当接部１５を下方に移動させる。

図５Ｂを参照して、第２当接部１５を更に下方に移動させると、第２当接部１５の下面である当接部位１５１が、固定部材１３の上端部を圧縮する。ここでは、２つの固定部材１３の上端を、同時に当接部位１５１が押圧する。これにより、２つの固定部材１３の上端が同時に塑性変形する。

この時、変位部１２３は、第２当接部１５の下端に形成された開口部位１５２に入り込む。よって、本工程において第２当接部１５により開口部位１５２が変形することは抑制される。

図６Ａおよび図６Ｂは、前述した締結工程における固定部材１３の変位および変形を示す拡大断面図である。

図６Ａを参照して、固定部材１３を変形させるまでは、固定部材１３は第１当接部１４の上面に載置される。よって、固定部材１３の下端と、第１部材１１の下面とは同一平面上に載置される。

図６Ｂを参照して、第２当接部１５を更に降下させ、固定部材１３の固定柱部１３１の上端を塑性変形させる。この結果、台座部１２２の上面で、固定柱部１３１の上端部が幅広になるように塑性変形する。かかる塑性変形に伴い、固定部材１３が上昇し、固定部材１３の固定頭部１３２が、第１孔部１１１の第１拡径孔部１１３に当接する。このようにすることで、固定部材１３により、台座部１２２と第１部材１１とが締結される。また、固定部材１３を上昇させるための手段を設けることなく、固定部材１３の固定頭部１３２を上昇させて第２孔部１２１に収納し、固定部材１３の厚み方向における突出を防止できる。更に、金属板である台座部１２２と、樹脂板である第１部材１１とを、良好に接合することができる。更にまた、複数の固定部材１３の固定柱部１３１を同時に塑性変形させることができ、複数の固定部材１３により第１部材１１と第２部材１２とを強固に締結することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。

１０締結装置
１１第１部材
１１１第１孔部
１１２第１筒状孔部
１１３第１拡径孔部
１１４第１貫通孔
１２第２部材
１２１第２孔部
１２２台座部
１２３変位部
１２４第２貫通孔
１３固定部材
１３１固定柱部
１３２固定頭部
１４第１当接部
１４１貫通支持部
１５第２当接部
１５１当接部位
１５２開口部位
１５３収納孔
１５４可動固定部
１５５付勢部
１６駆動部

Claims

複数の第１孔部を有する第１部材と、複数の第２孔部を有して前記第１部材とは異なる材料から成る第２部材とを、固定柱部と、前記固定柱部に連続する固定頭部と、を有する複数の固定部材により締結する締結装置であり、
第１当接部と、第２当接部と、前記第１部材と前記第２当接部との相対移動を駆動する駆動部と、を具備し、
前記第１当接部は、前記第１孔部および前記第２孔部を貫通する、複数の前記固定部材の前記固定頭部が載置されるように構成され、
前記第２当接部は、前記第１孔部および前記第２孔部を貫通する、複数の前記固定部材の前記固定柱部に、同時に当接するように構成され、
前記駆動部が、前記第２当接部を前記第１当接部に対して接近させることで、前記複数の固定部材の前記固定柱部を、端部側から塑性変形させることを特徴とする締結装置。
前記第１孔部は、第１筒状孔部と、前記第１筒状孔部から連続して幅が広がる第１拡径孔部と、を有し、
前記第１部材の厚さ方向において、前記第１孔部の前記第１拡径孔部の長さは、前記固定部材の前記固定頭部よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の締結装置。
前記第１部材は、樹脂を含む板状部材であり、
前記第２部材は、金属から成る板状部材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の締結装置。
前記第２部材は、曲折加工された金属材料から成り、前記複数の第２孔部が形成される台座部と、前記台座部に変位可能に取り付けられた変位部と、を有し、
前記第２当接部は、前記固定部材の前記固定柱部に当接する当接部位と、前記変位部に対応する箇所を開口した開口部位と、を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の締結装置。
前記第２部材は前記第１部材の上面側に配置され、
前記固定部材は、下方から、前記第１孔部および前記第２孔部に挿入され、
前記第２当接部により、前記固定部材の前記固定柱部の上端を塑性変形させることにより、前記固定部材の前記固定頭部を上昇させて前記第１孔部に収納することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の締結装置。