JPH08332531A - 接合装置 - Google Patents

接合装置

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JPH08332531A
JPH08332531A JP8135931A JP13593196A JPH08332531A JP H08332531 A JPH08332531 A JP H08332531A JP 8135931 A JP8135931 A JP 8135931A JP 13593196 A JP13593196 A JP 13593196A JP H08332531 A JPH08332531 A JP H08332531A
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JP
Japan
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anvil
die
joining
joining apparatus
contact surface
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Application number
JP8135931A
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English (en)
Inventor
Stephen E Sawdon
エドワード ソードン ステファン
Edwin G Sawdon
ジョージ ソードン エドウィン
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BTM Corp
Original Assignee
BTM Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/035Joining superposed plates by slitting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/53Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53709Overedge assembling means

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイスボディ中に穴を設ける必要なく組込め
るダイス付勢用スプリングを備えていて耐久性に富み、
また接合形成時のエネルギー伝達を改善して結合強度を
高める板材接合装置を、提供する。 【解決手段】 1対の横向き移動可能なダイブレード2
9をアンビル23向きに移動付勢するスプリング27
を、1対の弾性アーム41を橋渡し部で連結して成るも
のに形成し、ダイスボディ25の外面及び基端面に形成
した溝内に臨ませダイスボディに支持させた。被接合材
を接触させるアンビル接触面42を、複数個の凹溝その
他の凹凸模様を有する不連続面に形成した。他の構造の
ダイス付勢部材を設けた実施例、及び2個より多いダイ
ブレードを設けた実施例もある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は板材の接合装置、
特にアンビルと内向きに移動付勢されている少なくとも
1対の可動ダイブレードを有する接合装置に、関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】複数枚の薄板材をポンチ加工等により局
所的に変形させて、限定された箇所での相互係合関係を
生じさせるように接合するための装置が、公知である。
そのような接合の典型例では2枚又はそれより多い金属
その他の薄板材をアンビルに向けてポンチにより装置軸
線方向で圧縮し、切開き型(lanced)の接合を得
るか倒立キノコ形の漏れ防止型(leakproof)
の接合を得ることとされている。これらの両者の型の接
合の形成は、ポンチ加工された領域の板材を該領域より
も大きく横向きに押出すことによって、ボタン状接合部
を形成することで達成される。ボタン状接合領域は複数
枚の板材を相互係合関係に維持する。1つの切開き型接
合は当業界においてランス−エヌ−ロック(Lance
−N−Loc)として知られており、また倒立キノコ形
の連続した漏れ防止型接合はトグ−エル−ロック(To
g−L−Loc,登録商標)として知られている。この
ような接合は、以下に掲げる米国特許に詳細に開示され
ている。1993年12月7日にE.Sawdonに与
えられた「薄板材の接合装置」と題する米国特許No.
5,267,383、1991年7月16日にKynl
に与えられた「薄板材固着装置用のポンチ・アンビル」
と題する米国特許No.5,031,442、1988
年7月19日にE.Sawdonに与えられた「薄板材
の接合装置」と題する米国特許No.4,757,60
9、及び1984年7月17日にE.Sawdonに与
えられた「金属薄板の接合」と題する米国特許No.
4,459,735。
【0003】薄板材の接合を形成するために使用される
従来の別の工具が、1989年2月14日にObrec
ht等に与えられた「固着用の工具」と題する米国特許
No.4,803,767に開示されている。本工具は
工具鋼から作製されたコレットを含み、該コレットは、
ピンを取巻いていると見受けられる基部から突出する複
数個の弾性フィンガーを有する。本米国特許は他に、コ
レットのフィンガーに代わるウレタン製スリーブの利用
も示している。
【0004】インサート或はポンチ模様が、1962年
2月27日にRichardsに与えられた「リベット
止め方法」と題する米国特許No.3,022,68
7、及び特開平4−284928号公報に開示されてい
る。1973年11月13日にJohnsonに与えら
れた「クローズドエンド形リベットを押出し成形する方
法と工具」と題する米国特許No.3,771,216
は、凸に湾曲させた端面を有するアンビルを開示してい
るように見受けられる。また1933年7月25日にB
ortonに与えられた「成形及び固着用の機械」と題
する米国特許No.1,919,999は、帯材を係合
させるための溝付けされた押え把持具(ジョー)を用い
る機械を開示しているように見受けられる。しかし該把
持具は板材接合のために、1対のダイブレード及びポン
チと協力して動作するようなものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は製作及び組
込みが容易であるダイス付勢用のスプリングを備え、ス
プリングを支持するための穴をダイスボディ及びアンビ
ルに形成することが不要であって、耐久性に富んでいる
板材接合装置を提供しようとするものである。
【0006】またこの発明は接合形成過程において板材
に対し該板材の動きを制限するように係合するアンビル
を備え、接合形成時のエネルギー伝達を改善して結合強
度を高めることとしてある接合装置を提供しようとする
ものである。
【0007】
【発明の要約】この発明に従った接合装置は複数個、例
えば1対、のダイブレードをアンビルに向けて内向きに
付勢するスプリング手段を有する。アンビルとダイブレ
ードはポンチと協力して板材が相互に係合する、切開き
型の接合又は倒立キノコ形の連続した漏れ防止型の接合
を得させるものに、構成できる。上記スプリング手段は
複数個の弾性アームを備え、各弾性アームは各ダイブレ
ードに対し、該ブレードをアンビル向きに移動付勢する
ように係合させてある。複数個、例えば1対、の弾性ア
ームは橋渡し部により互いに連結して、ダイスボディの
外面に形成した溝内に臨ませることで該ダイスボディに
支持させるのが、好ましい。
【0008】この発明に係る接合装置は従来のものと対
比して、製作及び組込みが容易であるスプリング手段を
備えている点で、有利である。このスプリング手段はダ
イス付勢力とスプリングの耐久性を改善しつつ、製作コ
スト及び組立てコストを低減する。またスプリングを支
持するための貫通する穴をダイスボディ及びアンビルに
設けていないことにより、長期の使用及びポンチの非整
列とか過剰なポンチ力といった誤まった使用に対するダ
イスの耐久性が、高められる。
【0009】またこの発明は、被接合薄板材を接触させ
るアンビル接触面が凹凸模様、例えば互いに平行する複
数個の凹溝を有する溝付け模様、を含む不連続な面に形
成されているアンビルを備えた板材接合装置に係る。上
記接触面は複数枚の重ね合わされた薄板材の結合過程に
おいて、該接触面に対し接触する薄板材に対し強く係合
してその薄板材の横向きの拡がり移動を遅延させるか停
止させ、もって残りの薄板材に対するエネルギー伝達を
高め該薄板材を横向きに大きく拡大させることとして、
薄板材接合強度を高める。
【0010】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を
参照して行う以下の説明から明瞭に理解できる。
【0011】
【実施例】図1−10に示す、好ましい実施例に係る接
合装置21は、図1−3に示すようにアンビル23、ダ
イスボディ25、スプリング27、及び1対のダイブレ
ード29を有する。アンビル23はダイスボディ25と
一体に形成されており、これらのアンビル23とダイス
ボディ25は窒化チタンより成る被覆を有する高速度鋼
から機械加工して形成されている。接合装置21はポン
チ35も備えており、このポンチ35はシート鋼又はシ
ートアルミニウムのような、2枚又はそれより多い枚数
の薄板材37中に切開き型の接合を形成するように働
く。鋼、アルミニウム以外の金属或いは非金属の薄板材
も勿論、接合できる。ポンチ35の作用面39は、切開
かれ両ダイブレード29間に押込まれた板材部分をアン
ビル23の接触面42に向けて軸線方向で圧縮するよう
に作用する。したがって押込まれた板材部分は横向き
に、1対の切開き穴を越えて拡げられ、それによって薄
板材間にボタン状接合部が形成される。押込まれた板材
部分の横向きの拡がりによってダイブレード29は、ア
ンビル23から遠去かるように横向きに摺動せしめられ
る(図2参照)。
【0012】スプリング27は、装置軸線方向に沿わせ
てある1対の弾性アーム41を橋渡し部43により連結
して成るU字形のものであるのが好ましい。各弾性アー
ム41の自由端を横方向内向きに屈曲させて、フィンガ
ー45を形成してある。スプリング27はグレード(g
rade)1074のばね鋼からスタンピング加工によ
り形成し、次いでロックウェル硬度5256にまで熱処
理したものであるのが好ましい。平らな状態でのスプリ
ング27の厚さは0.18インチ(4.6mm)であ
る。図示のように弾性アーム41は該厚さより大である
横幅を有し、また同横幅より大である軸線方向長さを有
する。
【0013】図1及び図3−5から見てとれるようにダ
イスボディ25は円筒面状の外面53に機械加工等によ
り形成してある、互いに逆方向を向く1対の軸線方向の
溝51を有する。ダイスボディ25はまた、基端面57
に機械加工により形成してある横方向の溝55も有す
る。弾性アーム41は通常、軸線方向溝51の少なくと
も一部分内に配置され、橋渡し部43は横方向溝55内
に配置されている。これによって使用中にダイス組立体
に対するスプリング27の位置ずれが防止される。図1
−3及び図8−10に示すようにスプリング27のフィ
ンガー45は、各ダイブレード29の軸線方向に沿う外
面63中に機械加工してあるポケット61に対し係合さ
せてある。弾性アーム41はダイブレード29をアンビ
ル23向きに付勢する。またダイブレード29は主とし
て、アンビル23から離れる向きに横向きに摺動せしめ
られる。したがってスプリング27のフック状フィンガ
ー45はボタン状接合部の横向き拡大中に、ダイスボデ
ィ25の段部ないし肩部69からダイブレード29が持
上げられるのを防止する。スプリング27を位置保持す
べく拘束等するためにダイスボディ25に、特にアンビ
ル23の直ぐ背後で、貫通する穴とか他のガイド通路を
形成する必要がない点が重要である。従来構造におけ
る、スプリング保持用のその種の穴はアンビル及びダイ
スボディの垂直圧縮強度と耐久性を著しく弱めていた。
この事実は特に、鋼材薄板中に接合部を形成するときに
従来技術の問題点であった。したがってこの発明に従っ
たダイスボディ外面の溝及びスプリングの外部支持構造
は、従来技術の問題点を回避させるものとなっている。
この発明による強度の増大は従来のスプリング保持用の
穴を無くし、それによってダイブレードの完全な横向き
移動前の接合の初期形成中における、ダイスボディの肩
部69とダイブレードの対応部分との面積を増大させた
ことによる。これによって鋼のような硬い板材の接合時
により大きな力を加えることが可能となった。ダイスボ
ディ25はさらに機械加工して形成された1対の半円錐
形のえぐり溝(アンダカット)59を有し、これらの溝
59はダイスボディ25をC形の締付け工具クランプと
か他の取付け面へと取付けるためのねじ頭に対し係合さ
せるものである。
【0014】各ダイブレード29は、薄板材37を切開
き穴の側外方で支持するための横向き配置の肩部65を
有する。これらの肩部65は軸線方向でみて、アンビル
23の接触面42をのり越えた位置にある。各ダイブレ
ード29はまた図示のように偏寄した横向き面64を有
していてもよく、この面64はダイスボディ25の横向
き面に対し平行であっても傾斜していてもよい。
【0015】図2及び図6,7に示すようにアンビル2
3は切開き型の接合を形成するのに使用するため、実質
的に長方形である横断面形状を有するのが好ましい。接
触面42は切削形成され横方向で間欠的に配置してある
5個の平行する凹溝81を有する。各凹溝81は接触面
42の平面下で0.020インチ(0.51mm)以
下、特に0.010インチ(0.25mm)、の半径を
有するのが好ましい。両ダイブレード間に押込まれた薄
板材のうちアンビル23に対し最も近接している薄板材
37は、ポンチ35により圧縮された時に凹溝81中へ
と変形せしめられる。これにより接合過程中の同薄板材
がアンビル23に対しかみ合ってその薄板材の横向きの
拡がり移動が遅くされるか停止され、残りの薄板材の横
向きの拡がり移動による接合形成過程が迅速に開始し迅
速に完結することになる。また薄板材37を接合するの
に必要なエネルギーが接合過程中の残りの薄板材に対し
それらの薄板材を、アンビル23に対し最も近接し接触
している薄板材と対比してより大きく拡げるように、伝
達される(図2参照)。これによりダイス側外方向きの
金属の流れが増されて、より強固な接合が得られる。視
覚的に特定できる接合が得られるだけでなく、最終のボ
タン状接合部の寸法を測定するのが容易となる。
【0016】図11は、上述実施例の第1の変形例に係
る接合装置21を示している。本変形例では1対の回動
可能なダイブレード91が組合せダイスボディ95から
突出するアンビル93に対し、ポリマーより成るエラス
トマー材97によって付勢保持されている。エラストマ
ー材97は環状のものである。アンビル93の接触面9
9は前述実施例におけるのと同様に、複数個の凹溝10
1を有する。
【0017】図12は、第2の変形例に係る接合装置2
1を示している。円柱状のアンビル121は3個の可動
ダイブレード123によって取囲まれており、これらの
ダイブレード123は、ダイスボディ127の外側スリ
ーブ125内で環状コイルスプリング(図示せず)によ
って付勢保持されている。本ダイス組立体は、前述した
漏れ防止型の接合を形成するのに用いられる。アンビル
121における板材への接触面129には、図13の
(a)−(f)に示す凸状又は凹状の不連続面131の
何れかが設けられている。図13の(a)はソケットレ
ンチないし六角ボルト模様を示している。図13の
(b)はねじ回しの溝模様を示している。図13の
(c)はフィリップスねじ用のねじ回しヘッド模様を示
している。図13の(d)及び(e)はそれぞれ文字模
様を示し、図13の(f)は図6,7に示したものに類
似した溝付け模様を示している。上述した、或いは他の
溝数、溝形状及び溝模様を備えた接触面は、本発明装置
の切開き型接合形成用アンビル及び漏れ防止型接合形成
用アンビルと組合せて利用できる。例えば散乱した星模
様とかローレット模様とかも利用可能である。
【0018】この発明に従った接合装置の好ましい実施
例について説明して来たが、実施例の構成はこの発明の
範囲内で種々に変更可能である。例えばスプリングによ
る付勢構造は図12に示したような、連続したキノコ形
漏れ防止接合を形成するためのダイス組立体においても
採用することができる。また橋渡し部を有しない1対の
弾性アームをダイスボディにねじ止め等で取付けて、ダ
イブレードを弾性的に保持することも可能である。さら
に前述した弾性アーム端のフィンガー45を、別体に形
成して組付けるボルト、リベット、その他の係合手段に
置換することもできる。また前述したような2個又はそ
れより多いスプリングを、3個又はそれより多いダイブ
レードをアンビル向きに付勢するために一体的に或は個
別的に、採用することもできる。種々の被接合材及びア
ンビル接触面模様を例示したが、他の多数の被接合材及
びアンビル接触面模様も利用可能である。特許請求の範
囲に記載した接合装置は、この発明の範囲を逸脱するこ
とのない、上述の変更及びその他の変更を含むものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に従った接合装置の好ましい実施例を
示す斜視図である。
【図2】図1に示した接合装置の一部分を、3枚の板材
中に切開き型接合を形成している状態で画いた拡大正面
図である。
【図3】図1に示した接合装置の分解斜視図である。
【図4】図1に示した接合装置におけるダイスボディと
アンビルの正面図である。
【図5】図4に示したダイスボディとアンビルの側面図
である。
【図6】図1に示した接合装置におけるアンビルの拡大
斜視図である。
【図7】図6の7−7線に沿った拡大断面図である。
【図8】図1に示した接合装置における1個のダイブレ
ードの平面図である。
【図9】図8に示したダイブレードの正面図である。
【図10】図8に示したダイブレードの側面図である。
【図11】第1の変形例に係る接合装置を示す正面図で
ある。
【図12】第2の変形例に係る接合装置を示す斜視図で
ある。
【図13】図12に示した接合装置におけるアンビルを
例示する上端面図である。
【符号の説明】
21 接合装置 23,93,121 アンビル 25,92,127 ダイスボティ 27 スプリング 29,91,123 ダイブレード 35 ポンチ 41 弾性アーム 42,99,129 接触面 43 橋渡し部 45 フィンガー 51 軸線方向溝 55 横方向溝 61 ポケット 69 肩部 81,101 凹溝 97 エラストマー材 131 不連続面

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被接合材を接触させる接触面と外面とを
    有するアンビル、 このアンビルの外面に隣接させて配置された複数個の可
    動のダイブレード、及び 装置軸線方向に沿わせて配置された複数個の弾性アーム
    であって、その各々が上記ダイブレードのうちの1個の
    ダイブレードに対し、該ダイブレードをアンビル向きに
    移動付勢するように係合する複数個の弾性アーム、を備
    えた接合装置。
  2. 【請求項2】 アンビルに延設され前記弾性アームを支
    持するダイスボディを備えている請求項1の接合装置。
  3. 【請求項3】 前記した複数個の弾性アームを橋渡し部
    により、ほぼU字形の部材が形成されるように互いに連
    結してあり、 前記ダイスボディが、互いに逆方向を向く1対の軸線方
    向に沿う溝を外面上に有すると共に横方向に沿う溝を基
    端面上に有していて、前記弾性アームを少なくとも一部
    で該軸線方向の溝内に、また上記橋渡し部を少なくとも
    一部で該横方向の溝内に、それぞれ位置させることによ
    り弾性アームを、ダイスボディに支持させてある請求項
    2の接合装置。
  4. 【請求項4】 アンビルの外面とダイスボディにおける
    軸線方向に沿う外面との間に、横方向に沿う肩部を設け
    てあり、前記ダイブレードが該肩部に沿いほぼ直線的に
    摺動可能である請求項2の接合装置。
  5. 【請求項5】 前記各ダイブレードに設けられたポケッ
    ト、及び前記各弾性アームから内向きに突出して該ポケ
    ット中に挿入してあるフィンガー、を備えている請求項
    1の接合装置。
  6. 【請求項6】 前記弾性アームがほぼ一様な厚さと、該
    厚さよりも大である横幅と、該横幅よりも大である軸線
    方向長さとを有する請求項1の接合装置。
  7. 【請求項7】 少なくとも2枚の薄板間に切開き型の接
    合を、前記アンビル及びダイブレードと協力して形成す
    るポンチを備えた請求項1の接合装置。
  8. 【請求項8】 前記した複数個の弾性アームを、橋渡し
    部により互いに連結してある請求項1の接合装置。
  9. 【請求項9】 前記橋渡し部を、アンビルの背後側に配
    置してある請求項8の接合装置。
  10. 【請求項10】 前記弾性アームを、前記アンビル及び
    ダイブレードの外面に隣接させて配置してある請求項9
    の接合装置。
  11. 【請求項11】 前記アンビル及びダイブレードと共に
    少なくとも2枚の薄板材の一部分を、装置軸線方向に変
    位させた上で横向きに拡大させて、切開き型の接合を形
    成するものであるポンチを備えている請求項9の接合装
    置。
  12. 【請求項12】 前記アンビル及びダイブレードと共に
    倒立キノコ形の漏れ防止型接合を、少なくとも2枚の薄
    板材間に形成するものであるポンチを備えた請求項8の
    接合装置。
  13. 【請求項13】 被接合薄板材を接触させる、不連続な
    接触面を有するアンビル、及びこのアンビルに隣接させ
    て該アンビルの側方に配置され、それぞれがアンビルの
    上記接触面よりも装置軸線方向で突出した位置に配置さ
    れている、被接合薄板材支持用の肩部を有する複数個の
    ダイブレードであって、薄板材中への接合形成時にアン
    ビルから遠去かる向きで横方向に移動する複数個のダイ
    ブレード、を備えた接合装置。
  14. 【請求項14】 前記した不連続な接触面が、複数個の
    円弧状凹溝を含むものである請求項13の接合装置。
  15. 【請求項15】 前記各凹溝の半径が0.51mm以下
    である請求項14の接合装置。
  16. 【請求項16】 前記したアンビルの接触面を、ほぼ単
    一の平面上に配置してある請求項13の接合装置。
  17. 【請求項17】 前記した不連続な接触面が、互いにほ
    ぼ平行な少なくとも3個の凹溝を含むものである請求項
    13の接合装置。
  18. 【請求項18】 前記アンビル及びダイブレードと共に
    少なくとも2枚の薄板材の一部分を、装置軸線方向に変
    位させた上で横向きに拡大させて、切開き型の接合を形
    成するものであるポンチを備えている請求項13の接合
    装置。
  19. 【請求項19】 前記した不連続な接触面が、ねじ回し
    の溝模様を含むものである請求項13の接合装置。
  20. 【請求項20】 前記した不連続な接触面が、フィリッ
    プスねじ用のねじ回しヘッド模様を含むものである請求
    項13の接合装置。
  21. 【請求項21】 前記した不連続な接触面が、ソケット
    レンチのヘッド模様を含むものである請求項13の接合
    装置。
  22. 【請求項22】 前記した不連続な接触面が、ボルト頭
    模様を含むものである請求項13の接合装置。
  23. 【請求項23】 前記した不連続な接触面が、文字模様
    を含むものである請求項13の接合装置。
  24. 【請求項24】 前記した複数個のダイブレードを互い
    方向に移動付勢する、1対の弾性アームを有するスプリ
    ングを備えている請求項13の接合装置。
  25. 【請求項25】 前記した1対の弾性アームがほぼ一様
    な厚さと、該厚さよりも大であり軸線方向においてほぼ
    一様である横幅と、該横幅よりも大である軸線方向長さ
    とを有する請求項24の接合装置。
  26. 【請求項26】 前記アンビルが、装置軸線方向で位置
    を固定されている請求項13の接合装置。
JP8135931A 1995-05-10 1996-05-02 接合装置 Pending JPH08332531A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/438,383 1995-05-10
US08/438,383 US5737819A (en) 1995-05-10 1995-05-10 Fastening apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08332531A true JPH08332531A (ja) 1996-12-17

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