(57)【要約】【課題】自動穿孔リベット締結装置において、リベット締結装置の締結ダイを自動的に交換する装置を提供する。【解決手段】自動穿孔リベット締結装置は、複数のダイ（２６〜３０）と可動台（３１）とを有するダイ組立体（１８）と、ダイ組立体を移動させる駆動装置とを備える。駆動装置が、ダイ組立体をパンチ（１４）の軸と直交する方向に移動させて、複数のダイのうち１つのダイ（２６）をパンチの軸方向下の位置へ移動させることが出来、駆動装置が、ダイ組立体をパンチの軸方向に移動させることが出来る。ダイ組立体の下降位置において、１つのダイをパンチの下のダイ取付孔に固定することが出来る。この状態で、パンチにより被締結部材にリベットを打込んで、被締結部材を締結する。【選択図】　　　　　図２
2004001045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動穿孔リベット締結装置であって、大径の頭部と前記頭部から垂下する中空の脚部とを有する自動穿孔リベットを複数の被締結部材に打込むためのパンチとダイを有し、前記自動穿孔リベットを前記被締結部材に打込むと、前記自動穿孔リベットの前記脚部が、前記被締結部材を穿通しつつ脚部先端が半径方向外側に拡径するように変形し、前記脚部先端は前記被締結部材を穿通せずにその中に留まるように打込まれ、拡径した前記脚部と前記頭部とによって前記複数の被締結部材を締結する、自動穿孔リベット締結装置において、
前記自動穿孔リベット締結装置は、可動台と複数のダイとを有するダイ組立体と、
前記ダイ組立体を、前記パンチの軸と直交する方向及び前記パンチの軸方向に移動させる駆動装置とを備え、
前記駆動装置が、前記ダイ組立体を前記パンチの軸と直交する方向に移動させて、前記複数のダイのうち１つのダイを前記パンチの軸方向下の位置へ移動させることが出来、
前記駆動装置が、前記ダイ組立体を上昇位置と下降位置との間で前記パンチの軸方向に移動させ、
前記ダイ組立体は、前記上昇位置においては、前記パンチの軸と直交する方向に移動することが出来、
前記ダイ組立体は、前記下降位置においては、前記パンチの軸と直交する方向に移動することが出来ず、前記１つのダイは、前記パンチの下のダイ取付孔に固定されることを特徴とするリベット締結装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリベット締結装置において、前記ダイ組立体は３つ以上のダイを有するリベット締結装置。
【請求項３】
請求項１に記載のリベット締結装置において、前記可動台は円盤形であり、前記複数のダイは前記可動台の円周上に取り付けられ、前記駆動装置が前記ダイ組立体を回転させることにより、前記ダイを前記パンチの軸と直交する方向に移動させるリベット締結装置。
【請求項４】
請求項３に記載のリベット締結装置において、前記駆動装置は、回転モータであるリベット締結装置。
【請求項５】
請求項１に記載のリベット締結装置において、前記複数のダイは前記可動台上に直線状に取り付けられ、前記駆動装置が前記ダイ組立体を直線移動させることにより、前記ダイを前記パンチの軸と直交する方向に移動させるリベット締結装置。
【請求項６】
請求項４に記載のリベット締結装置において、前記駆動装置は、直線モータであるリベット締結装置。
【請求項７】
請求項１に記載のリベット締結装置において、締結条件を入力することにより使用するダイを選択することが出来るリベット締結装置。
【請求項８】
請求項１に記載のリベット締結装置において、前記可動台の位置を検知するためのセンサーを備え、前記センサーからの位置信号に基づいて、前記駆動装置の移動を制御するリベット締結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、大径の頭部と該頭部から垂下する中空の脚部とを有する自動穿孔リベットを使用して、複数の被締結部材を締結する自動穿孔リベット締結装置に関し、特に該装置に使用する締結ダイを交換する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年輸送用機器等において軽量化の要請から、アルミニウム合金製の部品が多く使用されるようになってきた。自動車等のアルミニウムのパネルは溶接には適さず、一般に自動穿孔リベットにより締結される。
特に、自動車等の板金組立作業（特にアルミボディの組立作業）では、自動穿孔リベットを使用して、２枚又はそれ以上の板部材（又は板部材と部品）である被締結部材を相互に締結する。
【０００３】
特表平８−５０５０８７号公報には、自己穿孔リベット締結装置の１例が記載されている。自己穿孔リベットは、大径の頭部と該頭部から垂下する中空の脚部とを有する。自己穿孔リベットが、締結装置のパンチとダイによって、ボディパネル等の被締結部材に打込まれると、リベットの脚部は、被締結部材を穿通して、脚部の先端部が開くように変形し、この変形した脚部と大径の頭部とによって、２枚の締結部材が相互に連結される。
【０００４】
自動穿孔リベットは、パンチ側の被締結部材は穿通するが、ダイに隣接する受側の被締結部材を穿通せずにその中に留まるように打込まれるので、受側の被締結部材の表面にはリベット穿通孔が形成されない。そのため、受側の被締結部材への密封性が損なわれず、また外観がそのまま維持されるという利点がある。
【０００５】
図１に、従来の自動穿孔リベットにより締結された被締結部材の結合部の断面図を示す。自動穿孔リベット１は、大径の頭部５と、該頭部から垂下する中空の脚部６を有する。自動穿孔リベット１が、締結装置のパンチとダイ（図示せず）によって、２枚の被締結部材２，３に打込まれる。そのとき、リベットの脚部６は、被締結部材（ボディパネル等）を穿通して、脚部６の先端部が開くように変形し、この変形した脚部６と大径の頭部５とによって、パンチ側の被締結部材２と受側の被締結部材３を締結している。
【０００６】
リベットの脚部６が、受側被締結部材３の横方向（即ちリベットの半径方向外側）に拡径し、アンダーカット７が形成されることにより２枚の被締結部材２，３が締結される。
被締結部材は、色々の厚さや材質のものが使用され、そのため被締結部材の厚さと材質に応じて異なるサイズのリベットが使用される。被締結部材の厚さや材質、リベットのサイズに応じて、被締結部材を締結する際のダイも異なるものを使用する必要がある。ダイが異なると、最適なアンダーカットを得るための締結条件も異なってくる。
【０００７】
従来は、被締結部材が異なると、異なるダイを取付けた別の締結装置を使用するか、又は１つの締結装置で締結ダイを交換して使用していた。
別の締結装置を使用する方法では、締結条件に応じた複数のリベット締結装置を準備し、締結する部材をこれらの装置へ移動する必要がある。そのため、複数のリベット締結装置の費用がかかり、リベット締結装置の設置スペースが必要であり、また締結作業に時間がかかる。
また、締結ダイを交換する方法は、その都度作業者が装置を操作して締結ダイ交換する必要があり、ダイを交換する作業時間がかかり実用的ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解決するためなされたものであり、リベット締結装置の締結ダイを自動的に交換する装置を提供し、それにより、自動車の車体等の生産において、生産性の向上を図ろうとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動穿孔リベット締結装置に使用するダイに関する。この自動穿孔リベット締結装置は、大径の頭部と頭部から垂下する中空の脚部とを有する自動穿孔リベットを複数の被締結部材に打込むためのパンチとダイを有する。前記自動穿孔リベットを前記被締結部材に打込むと、前記自動穿孔リベットの脚部が、前記被締結部材を穿通しつつ前記脚部先端が半径方向外側に拡径するように変形し、前記脚部先端は前記被締結部材を穿通せずにその中に留まるように打込まれる。そして、拡径した前記脚部と前記頭部とによって前記複数の被締結部材を締結する。
【００１０】
前記自動穿孔リベット締結装置は、可動台と複数のダイとを有するダイ組立体と、前記ダイ組立体を、前記パンチの軸と直交する方向及び前記パンチの軸方向に移動させる駆動装置とを備える。
前記駆動装置が、前記ダイ組立体を前記パンチの軸と直交する方向に移動させて、前記複数のダイのうち１つのダイを前記パンチの軸方向下の位置へ移動させることが出来る。
前記駆動装置が、前記ダイ組立体を上昇位置と下降位置との間で前記パンチの軸方向に移動させる。
【００１１】
前記ダイ組立体は、前記上昇位置においては、前記パンチの軸と直交する方向に移動することが出来る。
前記ダイ組立体は、前記下降位置においては、前記パンチの軸と直交する方向に移動することが出来ず、前記１つのダイは、前記パンチの下のダイ取付部に固定される。
【００１２】
前記ダイ組立体が前記下降位置にあるときに、前記パンチにより前記リベットを被締結部材に打込んで、締結する。
【００１３】
前記ダイ組立体は３つ以上のダイを有しても良い。
【００１４】
前記可動台は円盤形であり、前記複数のダイは前記可動台の円周上に取り付けられ、前記駆動装置が前記ダイ組立体を回転させることにより、前記ダイを前記パンチの軸と直交する方向に移動させても良い。前記駆動装置は、回転モータとすることも出来る。
【００１５】
前記複数のダイは前記可動台上に直線状に取り付けられ、前記駆動装置が前記ダイ組立体を直線移動させることにより、前記ダイを前記パンチの軸と直交する方向に移動させても良い。前記駆動装置は、直線モータすることも出来る。
【００１６】
締結条件を入力することにより使用するダイを選択することが出来るようにしても良い。
【００１７】
前記可動台の位置を検知するためのセンサーを備え、前記センサーからの位置信号に基づいて、前記駆動装置の移動を制御しても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の実施の形態による自動穿孔リベット締結装置の全体概略図を示す。図２において、自動穿孔リベット締結装置は、Ｃ型フレーム１１を備える。Ｃ型フレーム１１は、上部水平アーム部分と、下部水平アーム部分と、上部と下部の水平アーム部分を連結する垂直アーム部分とが、一体的に形成されている。Ｃ型フレーム１１は、弾性的に変形することが出来、リベット打込み時の衝撃を吸収することが出来るようになっている。Ｃ型フレーム１１の垂直アーム部分は連結部１０を有し、この連結部により多関節型ロボットアーム（図示せず）へ連結される。
【００１９】
上部水平アーム部分の一端部には、自動穿孔リベット締結装置の締結機構部１３が取付けられている。締結機構部１３の下側にパンチ１４が上下方向に移動可能に取付けられている。パンチ１４の更に下側に、自動穿孔リベットを保持するためのレシーバ部１５が設けられている。
【００２０】
パンチ１４の上方には、スピンドル駆動部１７が設けられている。スピンドル駆動部１７は、駆動用電動モータ１９と、モータの回転力を伝達する減速歯車機構２１と、歯車機構２２と、歯車機構２２により駆動され、回転しつつ上下動するスピンドル２３とを備える。締結機構部１３は、パンチ１４を下方へ押して、その下側のレシーバ部１５に保持された自動穿孔リベットを、ダイ組立体１８上に保持された被締結部材に打込むことができるようになっている。
【００２１】
Ｃ型フレーム１１の下部水平アーム部分の端部には、ダイ組立体１８が取付けられている。
本発明の実施例によるダイ組立体１８は、可動台３１と、可動台３１上の複数のダイと、可動台の中心に取付けられた軸３３とを備える。可動台３１は、平らな円盤状で中心軸の周りを制御可能に回転することが出来る。図２の例では、可動台３１の上に５つのダイ２６，２７，２８，２９，３０が設けられている。複数のダイは、それぞれキャビティの形状が異なり、各種締結部材を締結する際の各々の締結条件に適合する形状となっている。可動台３１を回転させて、ダイ２６，２７，２８，２９，３０のうち何れか１つの所望のダイをパンチ１４の下方へ配置することが出来るようになっている。
【００２２】
電動モータ１９が回転すると、スピンドル２３が上下動し、この移動によりパンチ１４がレシーバ部１５に保持された自動穿孔リベットを１つのダイ２６の側に押し込む。複数の被締結部材（例えば、図１の被締結部材２，３）が、ダイ組立体１８の上に載置される。パンチ１４が下降すると、自動穿孔リベットは、複数の被締結部材を穿孔していく。その結果、複数の被締結部材は相互に締結される。
【００２３】
図３、４は、Ｃ型フレーム１１の下部とダイ組立体１８の拡大端面図（一部断面図）を示す。図３はダイ組立体１８が上昇位置にあり、上昇位置では可動台３１をパンチの軸方向と直交する方向に回転させることが出来る。図４はダイ組立体１８が下降位置にある状態を示す。下降位置では可動台３１を回転させることが出来ず、可動台３１が下降位置にあるとき、リベットを締結する。
【００２４】
図３は、可動台３１に複数のダイ２６〜３０が取付けられたダイ組立体１８を回転させて、１つのダイ２６をパンチ（図示せず）の下に配置した状態を示す。
Ｃ型フレーム１１には、駆動装置３２が設けられ、駆動装置３２は軸３３を上下（パンチの軸方向）に移動させることにより、ダイ組立体１８を上下に移動させることが出来る。駆動装置３２にはダイ組立体１８を上下に移動させるための上下動装置が設けられている。上下動装置は電磁石を含み、電磁石を励磁して可動台３１を上昇位置に上昇させ、電磁石を消磁して可動台３１を下降位置に下降させることが出来る。
【００２５】
図３に示すダイ組立体１８が上昇した位置では、駆動装置３２は、軸３３を回転させることにより、ダイ組立体１８を回転させることが出来るようになっている。駆動装置３２には、ダイ組立体１８を回転させるためのサーボモータが設けられている。また、ダイ組立体１８の回転位置を検出するエンコーダが設けられている。エンコーダにより可動台３１の回転位置を検出しながら、サーボモータにより可動台３１を回転させることにより、可動台３１を所定の回転位置に正確に移動することが出来るようになっている。
【００２６】
本発明の実施例では、被締結部材の板厚、材質等の締結条件により、使用するダイを予め決めておき、締結条件を入力することにより、使用するダイを自動的に選択することが出来るようになっている。
又は、作業者が、ダイの種類を直接入力することにより任意にダイを選択することも出来る。
【００２７】
ダイ２６の下部には円柱状の軸部３６が設けられ、ダイ２８の下部には円柱状の軸部３８が設けられている。他のダイの下部にもそれぞれ軸部が設けられている。軸部３６，３８は同じ形状である。Ｃ型フレームの下部には、軸部３６，３８を受入れるためのダイ取付孔４１が設けられている。ダイ取付孔４１の内径は、軸部３６の外径と適合する形状であり、軸部３６を受入れてダイ２８を締結位置に保持することが出来るようになっている。ダイ取付孔４１は、他のダイ２８等の軸部３８等も同様に受入れることが出来る。
【００２８】
図４は、図３に示すダイ組立体１８の上昇位置から、電磁石を消磁して、ダイ組立体１８を下降位置に下降させ、ダイの軸部３６がＣ型フレームの下部に設けられたダイ取付孔４１に挿入された状態を示す。可動台３１の下面は、ダイ取付孔４１の上部の受面４２に接触する。この状態でダイ２６はＣ型フレーム１１に固定される。
【００２９】
図５は、リベット１により、被締結部材２，３を締結した状態を示す端面図（一部を断面で示す）である。図６は、図５のリベット１による締結部分の拡大断面図を示す。
【００３０】
ダイ２６のキャビティ２５の下面は、キャビティの下面の中心部に突起部４３が設けられている。この突起部４３によりリベットの脚部を半径方向外側に拡大するようになっている。又はダイのキャビティは、ほぼ平面とすることが出来る。これらは、ダイの断面形状の例であり、ダイの形状はこれらに限定されない。
【００３１】
レシーバ部１５とダイ２６の間に被締結部材２，３をはさみ、パンチ１４がリベット１を打込む。キャビティ２５の中央部には突起部４３が設けられているので、リベット１の脚部が、被締結部材２，３を穿通しつつ脚部先端が半径方向外側に拡径するように変形し、脚部先端は板部材３を穿通せずにその中に留まるように打込まれ、被締結部材２，３は、リベット１の拡径した脚部と頭部とによって締結される。
【００３２】
動作において、ダイ組立体１８の上昇位置で、駆動装置３２がダイ組立体１８を回転させ、所望のダイ２６をパンチ１４の下方の位置へ回転させる。次に、ダイ組立体１８を下降位置に移動させ、ダイの軸部３６をダイ取付孔４１に挿入し、ダイ２６をＣ型フレーム１１に固定する。
締結機構部１３は、パンチ１４を下方へ押して、その下側のレシーバ部１５に保持された自動穿孔リベットを、ダイ２６上に保持された被締結部材２，３に打込んで締結する。
【００３３】
本実施の形態においては、可動台は円盤形としたが、可動台の形状はこれに限定されない。例えば可動台を長方形とし、複数のダイを可動台上に直線状に取り付け、可動台を直線的に移動させることにより、ダイを交換することも出来る。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による複数のダイを有するダイ組立体を備えるリベット締結装置を使用して、自動穿孔リベットにより被締結部材を締結すると、締結条件に合わせてダイを迅速に交換することが出来、作業性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】締結装置によって、自動穿孔リベットが被締結部材に打込まれた状態を示す断面図である。
【図２】本発明の１実施の形態による自動穿孔リベット締結装置の斜視図である。
【図３】Ｃ型フレームの下部とダイ組立体の拡大端面図（一部断面図）であり、ダイ組立体は上昇位置にある。
【図４】Ｃ型フレームの下部とダイ組立体の拡大端面図（一部断面図）であり、ダイ組立体は下降位置にある。
【図５】リベットにより被締結部材を締結した状態を示す端面図（一部を断面で示す）である。
【図６】図５のリベットによる締結部分の拡大断面図を示す。
【符号の説明】
１　自動穿孔リベット
２，３　被締結部材
５　頭部
６　脚部
７　アンダーカット量
９　リベット締結装置
１０　ロボットアームへの連結部
１１　Ｃ型フレーム
１３　締結機構部
１４　パンチ
１５　レシーバ部
１７　スピンドル駆動部
１８　ダイ組立体
１９　モータ
２１　減速歯車機構
２２　歯車機構
２３　スピンドル
２６，２７，２８，２９，３０　ダイ
３１　可動台
３２　駆動装置
３３　軸
３６，３８　軸部
４１　ダイ取付孔
４２　受面
４３　突起部
【図１】
2004001045.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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