WO2020174927A1

WO2020174927A1 - 締結方法及び締結装置

Info

Publication number: WO2020174927A1
Application number: PCT/JP2020/001653
Authority: WO
Inventors: 勇気月岡; 道信高萩; 朗井加田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2021-08-25
Also published as: JP2020133861A; US11920621B2; US20220042536A1

Abstract

ファスナピンとカラーとを備えるファスナを用いて被締結部を締結する締結方法において、ファスナピンが挿通される被締結部の一方側にファスナピンのヘッド部が位置し、被締結部の他方側にファスナピンのロック部が位置した状態で、ロック溝にカラーを装着する装着工程Ｓ１４と、被締結部の厚さから導出される未かしめ部高さに基づいて、ロック溝にカラーをかしめて、被締結部を締結する締結工程Ｓ１５と、を含み、設定される未かしめ部高さをＨ２とし、ファスナピンに対応する被締結部の厚さの中央値をＴ１とし、被締結部の厚さの計測値をＴ２とし、中央値Ｔ１における未かしめ部高さの最適値をＨ１とすると、設定される未かしめ部高さＨ２は、「Ｈ２＝Ｔ１－Ｔ２＋Ｈ１」の算出式に基づいて導出される。

Description

\¥0 2020/174927 1 卩（：17 2020 /001653 明細書

発明の名称：締結方法及び締結装置

技術分野

[0001 ] 本発明は、フアスナピンとカラーとを備えるフアスナを用いて被締結部を締結する締結方法及び締結装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、複数のワークピースを互いに固定するスウェージ型締結具を用いた締結システムが知られている（例えば、特許文献 1参照）。スウェージ型締結具は、ピン部材と、カラーとを備えている。ピン部材は、シャンクを有し、シャンクの一方の端部が頭部となっている。また、シャンクは、円筒形のシャンク部分と、シャンク部分に隣接するロック溝を有するロック部分と、を有している。カラーは、スウェージされることでロック溝に係合する。先行技術文献

特許文献

[0003] 特許文献 1 :特表 2 0 1 0— 5 0 9 5 4 7号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004] ところで、フアスナピンとカラーとを備えるフアスナは、被締結部の厚さに対応したものが用いられる。つまり、フアスナピンは、被締結部の厚さに対応した規定の長さとなっている。一方で、フアスナに対応可能な被締結部の厚さには、所定の幅があるため、被締結部の厚さが変わることがある。この場合、被締結部から突き出すフアスナピンの突き出し量が変わってしまう。被締結部から突き出すフアスナピンの突き出し量が長いと、被締結部からシャンク部とロック部との境界までの長さも長くなる。この場合において、カラーをフアスナピンのロック部にかしめるときに、カラーの内周面がシャンク部に対して早々に干渉してしまう。カラーの内周面がシャンク部に対して干渉すると、締結荷重の負荷が増大する。また、フアスナピンの突き出し〇 2020/174927 2 卩（：171? 2020 /001653

量が異なると、荷重制御を行って締結荷重を一様とする場合においては、被締結部に対するフアスナピンのへッド部の沈み込み量が異なってしまい、被締結部の表面とへッド部の表面との平滑度がばらついてしまう。

[0005] そこで、本発明は、フアスナによる締結を安定的に行うことができる締結方法及び締結装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明の締結方法は、フアスナピンとカラーとを備えるフアスナを用いて被締結部を締結する締結方法において、前記フアスナピンは、軸方向の一方側に設けられるへッド部と、前記へッド部に対して軸方向の他方側に設けられるシャンク部と、前記シャンク部に対してさらに軸方向の他方側に設けられるロック溝が形成されたロック部と、を含み、前記フアスナピンが揷通される前記被締結部の一方側に前記フアスナピンの前記へッド部が位置し、前記被締結部の他方側に前記フアスナピンの前記ロック部が位置した状態で、前記ロック溝に前記カラーを装着する装着工程と、前記ロック部の前記ロック溝に前記カラーをかしめて、前記被締結部を締結する締結工程と、を含み、前記ロック溝にかしめられていない前記カラーの軸方向における長さを、未かしめ部高さとし、前記締結工程では、設定された前記未かしめ部高さに基づいて、前記カラーを前記ロック部の前記ロック溝にかしめており、設定される前記未かしめ部高さを 1^~1 2とし、前記フアスナピンに対応する前記被締結部の厚さの中央値を丁 1 とし、前記被締結部の厚さの計測値を丁 2とし、中央値丁 1 における前記未かしめ部高さの最適値を!· I 1 とすると、設定される前記未かしめ部高さ 1^~1 2は、「1^~1 2 =丁 1 —丁 2 + 1^~1 1」の算出式に基づいて導出される。

[0007] また、本発明の締結装置は、フアスナピンとカラーとを有するフアスナを用いて被締結部を締結する締結装置において、前記フアスナピンは、軸方向の一方側に設けられるへッド部と、前記へッド部に対して軸方向の他方側に設けられるシャンク部と、前記シャンク部に対してさらに軸方向の他方側に設けられるロック溝が形成されたロック部と、を含み、前記フアスナピンが〇 2020/174927 3 卩（：171? 2020 /001653

揷通される前記被締結部の一方側に前記ファスナピンの前記へッド部が位置し、前記被締結部の他方側に前記ファスナピンの前記ロック部が位置した状態で、前記ロック溝に前記カラーを装着し、前記ロック部の前記ロック溝に前記カラーをかしめて、前記被締結部を締結しており、前記ロック溝にかしめられていない前記カラーの軸方向における長さを、未かしめ部高さとし、前記被締結部の厚さを計測する計測部と、前記被締結部の厚さの計測値に基づいて、前記未かしめ部高さを設定し、設定された前記未かしめ部高さに基づいて、前記カラーを前記ロック部の前記ロック溝にかしめる制御部と、を備え、前記制御部は、設定される前記未かしめ部高さを 1^~1 2とし、前記ファスナピンに対応する前記被締結部の厚さの中央値を丁 1 とし、前記被締結部の厚さの計測値を丁 2とし、中央値丁 1 における前記未かしめ部高さの最適値を!· I 1 とすると、設定される前記未かしめ部高さ!· I 2を、「1^~1 2 =丁 1 — 丁 2 + ! ! 1」の算出式から、前記被締結部の厚さの計測値丁 2に基づいて設定する。

[0008] この構成によれば、被締結部の厚さが変化することにより、被締結部からシャンク部とロック部との境界までの長さが変化する場合であっても、算出式に基づいて未かしめ部高さを設定することができる。そして、被締結部の厚さに応じた適切な未かしめ部高さに基づいて、ファスナによる被締結部の締結を行うことができるため、締結荷重の過負荷を抑制し、また、被締結部に対するへッド部の沈み込み量のバラツキを抑制することができる。よって、ファスナによる締結を安定的に行うことが可能となる。

[0009] また、前記被締結部の厚さの中央値丁 1は、前記ファスナピンに対応する前記被締結部の最大厚さと最小厚さとの平均値であることが、好ましい。

[0010] この構成によれば、被締結部の最大厚さと最小厚さとの平均値を、被締結部の厚さの中央値丁 1 とすることができる。このため、被締結部の厚さの計測値丁 2を中央値丁 1から差し引くことで、被締結部の平均値に対する、実測された被締結部の厚さの差分を導出することができる。

[001 1 ] また、前記未かしめ部高さの最適値！· I 1は、予め実験によって導出された〇 2020/174927 4 卩（：171? 2020 /001653

値であることが、好ましい。

［0012］この構成によれば、中央値丁 1の被締結部に対する最適な未かしめ部高さを、予め実験により導出することで、フアスナによる中央値丁 1の被締結部の最適な締結を行うことができる。

図面の簡単な説明

［0013］［図 1］図 1は、実施形態 1 に係る被締結部周りの締結装置を模式的に示した説明図である。

［図 2］図 2は、従来に係る締結装置のかしめ荷重に関するグラフである。

［図 3］図 3は、従来に係る締結装置のフアスナ頭平滑度に関するグラフである

［図 4］図 4は、実施形態 1 に係る締結装置の締結動作に関するフローチヤートである。

発明を実施するための形態

［0014］以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［0015］［実施形態 1］

実施形態 1 に係る締結装置 1 〇は、フアスナ 2 0を用いて被締結部 5を締結する装置である。締結装置 1 〇は、例えば、自動穴あけ打鋲装置（オートマチックリベッタ _）と呼ばれるものであり、被締結部 5に穴あけ加工をして締結孔 4を形成し、この締結孔 4を用いてフアスナ 2 0により被締結部 5 の締結を行っている。フアスナ 2 0は、フアスナピン 2 1 とカラー 2 2とを有する 2ピースフアスナが用いられる。また、被締結部 5は、重ね合わせた一対の板材 5

5匕となっている。先ず、図 1 を参照し、締結装置 1 〇によって一対の板材

5 13に締結されるフアスナ 2 0について説明する。〇 2020/174927 5 卩（：171? 2020 /001653

[0016] 図 1 に示すように、フアスナ 2 0は、軸方向に延在するフアスナピン 2 1 と、フアスナピン 2 1 にかしめられるカラー 2 2とを有する。フアスナピン 2 1は、軸方向の一方側に設けられるへッド部 2 4と、へッド部 2 4に対して軸方向の他方側（先端側）の部位となるシャンク部 3 1 と、シャンク部 3 1 に対して軸方向の他方側の部位となるロック溝 3 5が形成されたロック部 3 2と、を含んでいる。ヘッド部 2 4は、座面が円錐形状となる皿頭となっている。ヘッド部 2 4の上面は、被締結部 5の表面よりも僅かに上方に位置するように締結される。シャンク部 3 1は、外周面が円柱面となっている。ロック部 3 2は、その周面にロック溝 3 5が形成されている。ロック溝 3 5 には、カラー 2 2がかしめられる。

[0017] このフアスナピン 2 1は、一対の板材 5

5 匕の積層方向に貫通形成される締結孔 4に揷通される。締結孔 4に揷通されるフアスナピン 2 1は、締結時において、一対の板材

5 13を挟んで、一方（図 1の上側）の板材

5 3側にへッド部 2 4が位置し、他方（図 1の下側）の板材 5 匕側にロック部 3 2が位置する。そして、フアスナピン 2 1のシャンク部 3 1は、基端側（ヘッド部 2 4側）の一部が締結孔 4の内部に位置し、先端側の一部が他方（図 1の下側）の板材 5 13から露出する。

[0018] カラー 2 2は、円筒形状となっており、フアスナピン 2 1のロック部 3 2 側から揷入されて、ロック部 3 2に装着される。ロック部 3 2に装着されたカラー 2 2は、締結装置 1 0によってかしめられる。

[0019] 次に、締結装置 1 0について簡単に説明する。締結装置 1 0は、被締結部

5に対してフアスナピン 2 1 のへッド部 2 4側に設けられる受け部 1 2と、被締結部 5を挟んで受け部 1 2の反対側に設けられる締結部 1 3と、を備えている。締結装置 1 0は、被締結部 5の締結孔 4に装着されたフアスナピン 2 1 に対して、受け部 1 2によりフアスナピン 2 1 のへッド部 2 4を押さえつけている。また、締結装置 1 0は、受け部 1 2によりフアスナピン 2 1 のヘッド部 2 4を押さえつけた状態で、締結部 1 3によりロック部 3 2に装着されたカラー 2 2をかしめる。〇 2020/174927 6 卩（：171? 2020 /001653

[0020] また、締結装置 1 0は、受け部 1 2の外側に設けられる図示しないクランプ受け部（アッパープレッシャーフートプッシングとも呼ばれる）と、締結咅^ 1 3の外側に設けられる図示しないクランプカ印加部（ロワープレッシャ —フートプッシングとも呼ばれる）と、被締結部 5の厚さを計測する計測部 1 5と、各部を制御する制御部 1 6と、を備えている。計測部 1 5は、クランプ受け部及びクランプカ印加部により一対の板材 5

5匕を密着させた状態で、被締結部 5の厚さの計測し、計測した被締結部 5の厚さを計測値丁 2として、制御部 1 6に出力する。制御部 1 6は、計測値丁 2に基づいて、締結部 1 3を制御して、ファスナ 2 0を被締結部 5に締結する。具体的に、制御部 1 6は、計測値丁 2から導出される未かしめ部高さ！· I 2に基づいて、ファスナピン 2 1 にカラー 2 2をかしめることで、ファスナ 2 0を被締結部 5に締結している。

[0021 ] ここで、ファスナピン 2 1の軸方向における長さは、締結する被締結部 5 の厚さに応じた規定された長さとなっている。このため、被締結部 5の厚さが変化すると、ファスナピン 2 1の軸方向において、被締結部 5からシャンク部 3 1 とロック部 3 2との間の境界までの長さが変化する。境界は、ファスナピン 2 1 において、ロック溝 3 5が形成される部位と、ロック溝 3 5が形成されない部位との間である。

[0022] 従来において、上記したように、締結装置 1 0は、未かしめ部高さ!· I 2に基づいて、ファスナピン 2 1 にカラー 2 2をかしめている。未かしめ部高さ 1^~1 2は、ロック溝 3 5にかしめられていないカラー 2 2の軸方向における長さとなっている。締結装置 1 0は、被締結部 5からシャンク部 3 1 とロック部 3 2との間の境界までの長さが変化する場合であっても、予め設定された固定値となる未かしめ部高さ 1^~1 2に基づいて、ファスナ 2 0により被締結部 5を締結していた。このとき、締結装置 1 0のかしめ荷重（締結荷重）は、図 2に示すグラフのとおりであり、また、被締結部 5の表面に対するヘッド部 2 4の上面の平滑度は、図 3に示すグラフのとおりである。図 2は、従来に係る締結装置のかしめ荷重に関するグラフである。図 3は、従来に係る締〇 2020/174927 7 卩（：171? 2020 /001653

結装置のフアスナ頭平滑度に関するグラフである。

[0023] 図 2は、その横軸が、未かしめ部高さ!· I 2となっており、その縦軸が、かしめ荷重となっている。また、図 2の黒丸（争）は、被締結部 5から突き出すフアスナピン 2 1の突き出し量が小さい場合、すなわち、被締結部 5の厚さが厚い場合のかしめ荷重の変化である。一方、図 2の黒四角（¨）は、被締結部 5から突き出すフアスナピン 2 1の突き出し量が大きい場合、すなわち、被締結部 5の厚さが薄い場合のかしめ荷重の変化である。

[0024] 図 2の黒丸（争）を見るに、フアスナピン 2 1の突き出し量が小さい場合、未かしめ部高さが短くなるにつれて、かしめ荷重が線形に増大する。一方で、図 2の黒四角（¨）を見るに、未かしめ部高さが短くなるにつれて、かしめ荷重が非線形に増大する。すなわち、被締結部 5からシャンク部 3 1 とロック部 3 2との間の境界までの長さが所定の長さよりも短くなると、領域巳において、急激にかしめ荷重が増大する。

[0025] 図 3は、その横軸が、かしめ荷重となっており、その縦軸が、ヘッド部 2 4の上面の平滑度となっている。図 3の黒丸（争）は、図 2と同様に、被締結部 5から突き出すフアスナピン 2 1の突き出し量が小さい場合、すなわち、被締結部 5の厚さが厚い場合の平滑度の変化である。 ^_方、図 3の黒四角（¨）は、図 2と同様に、被締結部 5から突き出すフアスナピン 2 1の突き出し量が大きい場合、すなわち、被締結部 5の厚さが薄い場合の平滑度の変化である。

[0026] 図 3を見るに、かしめ荷重が、図 3の黒丸（争）の場合と黒四角（¨）の場合とで、同じ値となるとき（例えば、八 1 または八 2のかしめ荷重）、へッド部 2 4の上面の平滑度は、異なる値となる。すなわち、フアスナピン 2 1の突き出し量が異なる場合、ヘッド部 2 4の上面の平滑度は、ばらつくことが分かる。

[0027] 図 2に示すようなかしめ荷重の増大、図 3に示すような平滑度のバラツキを低減すべく、実施形態 1 に係る締結装置 1 〇では、所定の算出式から導出された未かしめ部高さ ! ! 2に基づいて、フアスナ 2 0による被締結部 5の締〇 2020/174927 8 卩（：171? 2020 /001653

結を行っている。上記のように、設定される未かしめ部高さを 1^~1 2とする。また、ファスナピン 2 1 に対応する被締結部 5の厚さの中央値を丁 1 とする。上記のように、被締結部の厚さの計測値を丁 2とする。また、中央値丁 1 における未かしめ部高さの最適値を！· I 1 とする。ここで、被締結部 5の厚さの中央値丁 1は、ファスナピン 2 1 に対応する被締結部 5の最大厚さと最小厚さとの平均となっている。つまり、被締結部 5の厚さの中央値丁 1は、被締結部 5の最大厚さと最小厚さとを足し合わせて、 2で割った値となっている。また、未かしめ部高さの最適値！· I 1は、予め実験によって導出された値となっている。つまり、厚さが中央値丁 1 となる被締結部 5に対して、ファスナ 2 0を用いて締結したときに、被締結部 5の締結を安定的に行うことができる未かしめ部高さを、最適値！· 1 1 として、実験により導出している。そして、設定される未かしめ部高さ 1^~1 2は、「1^~1 2 =丁 1 —丁 2 + 1^~1 1」の算出式に基づいて導出される。

[0028] つまり、制御部 1 6は、計測部 1 5により計測された被締結部 5の厚さの計測値丁 2を取得すると、被締結部 5の厚さの中央値丁 1 と、未かしめ部高さの最適値 ! ! 1 とは、既知であることから、所定の算出式に基づいて、未かしめ部高さ！· I 2を導出する。そして、制御部 1 6は、導出した未かしめ部高さ 1^~1 2に基づいて、ファスナ 2 0による被締結部 5の締結を実行する。

[0029] 次に、図 4を参照して、上記の締結装置 1 0によるファスナ 2 0を用いた締結動作について説明する。締結装置 1 〇は、一対の板材 5

5 に対してクランプ受け部及びクランプカ印加部によりクランプ荷重を与えることで、一対の板材

5 13を密着させて固定する（ステップ 3 1 1 : クランプ工程）。この後、締結装置 1 〇は、計測部 1 5により被締結部 5の厚さを計測し、計測値丁 2を取得する（ステップ 3 1 2 :計測工程）。締結装置 1 0 は、取得した計測値丁 2から、所定の算出式に基づいて、未かしめ部高さ 1^~1 2を導出する（ステップ 3 1 3 :算出工程）。そして、締結装置 1 0は、一対の板材

5 13に対して締結孔 4を形成し、この締結孔 4に、ファスナピン 2 1 を揷通させる。締結装置 1 0は、ファスナピン 2 1のロック部 3 2 〇 2020/174927 9 卩（：171? 2020 /001653

側から、カラー 2 2をロック溝 3 5に装着する（ステップ 3 1 4 :装着工程）。また、そして、締結装置 1 0は、導出した未かしめ部高さ！· I 2に基づいて、ロック溝 3 5にカラー 2 2をかしめて、被締結部 5を締結する（ステップ3 1 5 :締結工程）。

[0030] 以上のように、実施形態 1 によれば、被締結部 5の厚さが変化する場合であっても、算出式に基づいて未かしめ部高さ 1^~1 2を設定することができる。これにより、被締結部 5の厚さに応じた適切な未かしめ部高さ!· I 2に基づいて、フアスナ 2 0による被締結部 5の締結を行うことができる。このため、かしめ荷重の過負荷を抑制し、また、被締結部 5に対するヘッド部 2 4の沈み込み量のバラツキを抑制することができる。よって、フアスナ 2 0による被締結部 5の締結を安定的に行うことが可能となる。

[0031 ] また、実施形態 1 によれば、被締結部 5の最大厚さと最小厚さとの平均値を、被締結部 5の厚さの中央値丁 1 とすることができる。このため、被締結部 5の厚さの計測値丁 2を中央値丁 1から差し引くことで、被締結部 5の平均値に対する、実測された被締結部 5の厚さの差分であるシフト量を導出することができる。

[0032] また、実施形態 1 によれば、中央値丁 1の被締結部 5に対する最適な未かしめ部高さ！· 1 1 を、予め実験により導出することで、フアスナ 2 0による中央値丁 1の被締結部の最適な締結を行うことができる。

符号の説明

[0033] 4 締結孔

5 被締結部

5 3 , 5匕板材

1 0 締結装置

1 2 受け部

1 3 締結部

1 5 計測部

1 6 制御部〇 2020/174927 10 卩（：171? 2020 /001653

20 フアスナ

2 1 フアスナピン

22 カラー

24 へッド部

3 1 シャンク部

32 ロック咅6

35 ロック溝

Claims

\¥0 2020/174927 1 1 卩（：17 2020 /001653 請求の範囲

[請求項 1 ] ファスナピンとカラーとを備えるファスナを用いて被締結部を締結する締結方法において、

前記ファスナピンは、軸方向の一方側に設けられるヘッド部と、前記へッド部に対して軸方向の他方側に設けられるシャンク部と、前記シャンク部に対してさらに軸方向の他方側に設けられるロック溝が形成されたロック部と、を含み、

前記ファスナピンが揷通される前記被締結部の一方側に前記ファスナピンの前記へッド部が位置し、前記被締結部の他方側に前記ファスナピンの前記ロック部が位置した状態で、前記ロック溝に前記カラーを装着する装着工程と、

前記ロック部の前記ロック溝に前記カラーをかしめて、前記被締結部を締結する締結工程と、を含み、

前記ロック溝にかしめられていない前記カラーの軸方向における長さを、未かしめ部高さとし、

前記締結工程では、設定された前記未かしめ部高さに基づいて、前記カラーを前記ロック部の前記ロック溝にかしめており、

設定される前記未かしめ部高さを 1^~1 2とし、

前記ファスナピンに対応する前記被締結部の厚さの中央値を丁 1 とし、

前記被締結部の厚さの計測値を丁 2とし、

中央値丁 1 における前記未かしめ部高さの最適値を!· I 1 とすると、設定される前記未かしめ部高さ 1^~1 2は、「1^~1 2 =丁 1 _丁 2 + 1^~1 1 」の算出式に基づいて導出される締結方法。

[請求項 2] 前記被締結部の厚さの中央値丁 1は、前記ファスナピンに対応する前記被締結部の最大厚さと最小厚さとの平均値である請求項 1 に記載の締結方法。

[請求項 3] 前記未かしめ部高さの最適値！· I 1は、予め実験によって導出された〇 2020/174927 12 卩（：171? 2020 /001653

値である請求項 1 または 2に記載の締結方法。

[請求項 4] ファスナピンとカラーとを有するファスナを用いて被締結部を締結する締結装置において、

前記ファスナピンが揷通される前記被締結部の一方側に前記ファスナピンの前記へッド部が位置し、前記被締結部の他方側に前記ファスナピンの前記ロック部が位置した状態で、前記ロック溝に前記カラーを装着し、前記ロック部の前記ロック溝に前記カラーをかしめて、前記被締結部を締結しており、

前記被締結部の厚さを計測する計測部と、

前記被締結部の厚さの計測値に基づいて、前記未かしめ部高さを設定し、設定された前記未かしめ部高さに基づいて、前記カラーを前記ロック部の前記ロック溝にかしめる制御部と、を備え、

前記制御部は、

設定される前記未かしめ部高さを 1^~1 2とし、

前記被締結部の厚さの計測値を丁 2とし、

中央値丁 1 における前記未かしめ部高さの最適値を!· I 1 とすると、設定される前記未かしめ部高さ 1^~1 2を、「1^~1 2 =丁 1 _丁 2 + 1^~1 1 」の算出式から、前記被締結部の厚さの計測値丁 2に基づいて設定する締結装置。