(57)【要約】【課題】高い耐摩耗性及び長い寿命を達成できるダイ、接合工具、及びダイ製造方法を提供する。【解決手段】特に補助接合要素を用いて又は用いずに成形による接合方法を行うための、接合工具（１８）のためのダイ（２６）であって、ダイシャンク（３８）とダイヘッド（３６）とを有し、ダイヘッド（３６）はダイシャンク（３８）より大きい直径（４０）を有し、シームの裏面を成形するための凹部（４６）はダイヘッド（３６）の、ダイシャンク（３８）から遠い軸方向側に形成される。  この場合、ダイ（２６）は、第１のダイ要素（６０）と、少なくとも第２ダイ要素（６２）とで構成され、凹部（４６）は、一部が第１のダイ要素（６０）で形成され、一部が第２のダイ要素（６２）で形成される。【選択図】図２
2016101605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に補助接合要素を用いて又は用いずに成形による接合方法を行うための、接合工具（１８）のためのダイ（２６）であって、ダイシャンク（３８）とダイヘッド（３６）とを有し、前記ダイヘッド（３６）は前記ダイシャンク（３８）より大きい直径（４０）を有し、シームの裏面を成形するための凹部（４６）は前記ダイヘッド（３６）の、前記ダイシャンク（３８）から遠い軸方向側に形成され、
前記ダイ（２６）は、第１のダイ要素（６０）と、少なくとも第２のダイ要素（６２）とで構成され、前記凹部（４６）は、一部が前記第１のダイ要素（６０）で形成され、一部が前記第２のダイ要素（６２）で形成されることを特徴とする、ダイ。
【請求項２】
前記第１のダイ要素（６０）は、前記凹部（４６）の半径方向外側部分を形成し、前記第２のダイ要素（６２）は、前記凹部（４６）の半径方向内側部分を形成することを特徴とする、請求項１に記載のダイ。
【請求項３】
前記第１のダイ要素（６０）及び前記第２のダイ要素（６２）は、接合軸（６４）に対して同心状に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のダイ。
【請求項４】
前記凹部（４６）は、凹部縁（４８）と凹部基部（５０）とを有し、前記凹部基部（５０）は中央隆起部（５２）を有し、前記中央隆起部（５２）は、主として前記第２のダイ要素（６２）によって形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のダイ。
【請求項５】
前記凹部（４６）は、前記中央隆起部（５２）と前記凹部縁（４８）との間に凹部チャネル（５４）を有し、分離シーム（７４）は、前記凹部チャネル（５４）の領域において、前記第１のダイ要素（６０）と前記第２のダイ要素（６２）との間に延びることを特徴とする、請求項４に記載のダイ。
【請求項６】
前記第１のダイ要素（６０）は、前記第２のダイ要素（６２）が形成される第２の材料より大きい延性を有する第１の材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のダイ。
【請求項７】
前記第２のダイ要素（６２）は前記ダイシャンク（３８）を形成することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のダイ。
【請求項８】
前記ダイ（２６）は、前記ダイシャンク（３８）から前記ダイヘッド（３６）への遷移部において、半径方向向きの支持面（４４）を有し、前記支持面（４４）は、主として前記第２のダイ要素（６２）によって形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のダイ。
【請求項９】
前記ダイヘッド（３６）の領域において、前記第２のダイ要素（６２）は、前記ダイシャンク（３８）に隣接する第１の軸方向部分（６６）と、前記凹部（４６）に隣接する第２の軸方向部分（６８）とを有することを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のダイ。
【請求項１０】
前記第１の軸方向部分（６６）は第１の直径（７０）を有し、前記第２の軸方向部分（６８）は第２の直径（７２）を有し、前記第１の直径（７０）は前記第２の直径（７２）より大きいことを特徴とする、請求項９に記載のダイ。
【請求項１１】
前記第１のダイ要素（６０）は、前記第２のダイ要素（６２）に焼き嵌めされることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のダイ。
【請求項１２】
前記第１のダイ要素（６０）及び前記第２のダイ要素（６２）は、分離シーム（７４）において互いに当接し、前記第１のダイ要素（６０）及び／又は前記第２のダイ要素（６２）は、前記分離シーム（７４）に隣接するダクト（７８）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のダイ。
【請求項１３】
フレーム（２０）を有し、その上に接合軸（６４）において可動のラム（２４）を有する接合ヘッド（２２）と、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のダイ（２６）とが固定された、接合工具（１８）。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のダイ（２６）を製造するための方法であって、第１のダイ要素（６０）と少なくとも第２のダイ要素（６２）とを準備するステップと、シームの裏面を成形する役割の前記ダイ（２６）の凹部（４６）が、一部が前記第１のダイ要素（６０）によって、かつ一部が前記第２のダイ要素（６２）によって形成されるように、前記第１のダイ要素（６０）と前記第２のダイ要素（６２）とを互いに接続するステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合工具のためのダイに関するものであり、特に、補助接合要素を用いて或いは用いずに成形する接合方法を実施するためのダイ、例えば、ダイシャンクと該ダイシャンクより大きい直径のダイヘッドとを有する半中空パンチリベットを用いるパンチリベット締結方法のような接合方法を実施するためのものであって、シームの裏面を成形するための凹部が、軸方向にみてダイヘッドのダイシャンクから遠い側に形成された、ダイに関する。
【０００２】
本発明はまた、フレームを有し、その上に、接合軸方向に可動のラムを有する接合ヘッドと、上述された型式のダイとが固定された、接合工具にも関する。
【０００３】
最後に、本発明は、かかるダイを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
上述の型式の接合工具は、特に、自動車の車体の製造分野で用いられる。具体的に述べると、パンチリベット締結は、特に、異なる材料を結合するのに適しているため、最近、製造方法として確立したものとなっている。ソリッドパンチリベット締結においては、ソリッドパンチリベットが、被加工物構造、例えば、金属板等の被加工物構造の中に打ち込まれ、ダイが、パンチリベット締結される結合部の裏面において環状に作用し、被加工物構造の材料が、確実にソリッドパンチリベットの周方向領域において流れて、外周上の環状部分の裏側で係合し、それにより軸方向においても完全な結合状態を生成する。パンチリベット締結方法に加えて、クリンチング法も確立したものとなっており、この方法も、補助接合要素を用いて又は用いずに実施することができる。クリンチング法は、２つの接合相手が補助接合要素によって切断されないという事実により特徴付けられる。ダイを用いて接合の相手（被加工物構成）を形成することと、アンダーカットを形成することとによって、シームが形成される。この場合、ダイは、深絞りと同様な工程の後に、材料が確実に半径方向外向きに流れ、アンダーカットが形成されるようにする。補助接合要素を用いたクリンチングの場合、補助接合要素は、接続部を安定化させるためのみの役割である。
【０００５】
半中空パンチリベット締結の場合、中実のリベットヘッドと中空のリベットシャンクとを有するパンチリベットが使用される。中空パンチリベットも、同様に、被加工物構造の中へ打ち込まれ、一般的に被加工物構造の上部層が切断され、中空シャンクが接合動作中に変形して、半径方向外向きに拡がる。この工程において、シャンクは、被加工物構造の底部層の材料の後ろで係合し、それにより軸方向においても完全な嵌合をもつ接続部を生成する。この技術のさらなる利点は、被加工物構造は完全に打ち抜かれず、シームの裏面が閉じたままであることである。換言すれば、ダイシャンクは、シームの裏面から突出しない。
【０００６】
この型式のパンチリベット締結された接続部を生成するために、ラムを有するパンチリベット締結工具を使用し、これを用いてパンチリベットを上から被加工物構造の中へ打ち込むことができる。この場合、被加工物構造はダイ上に静止した状態にある。ダイは、空隙又は凹部を有し、これにより材料がパンチリベット締結動作中に被加工物構造の裏面において確実に流れる。この点で、これ以降凹部とも呼ぶ空隙は、中央隆起部と、中央隆起部を環状様式で取り囲む凹部又は空隙チャネルとを有することが多い。この型式の形態は、一般的に、半中空パンチリベットの中空シャンクを周方向に一様に広げる。
【０００７】
上述の接合方法において被加工物構造にかけられる力は、特に、比較的硬質の材料又は低い延性を有する材料を使用するときは相当なものである。このことは、一般的に、接合工具、及び、特に接合ダイの両方を摩耗させる。
【０００８】
特に、比較的長い半中空パンチリベットが用いる場合及びダイに向かって面する側の被加工物構造の材料の延性が比較的低い場合、ダイの凹部は、パンチリベット締結工程中に、一杯になることがある。このことは、ダイに応力を与え、ダイの寿命を短くすることがある。一般的に、非常に高い延性を有するダイを製造できるのは事実である。これによりダイの寿命を延ばし、ダイを破損させないことができる。しかしながら、これにより、凹部の基部の変形という意味で、摩耗が増大することがあり、時間がたつと、不均一なシームが生じることがある。ソリッドパンチリベット締結の場合でも、同様の挙動をみることができる。特に、高強度材料を接合する場合、環状突出部上に非常に高い水準の負荷がかかることがある。これによりダイが早期に破壊しかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の背景に対して、本発明の目的は、改善されたダイ、改善された接合工具、さらにダイを製造するための改善された方法を特定し、好ましくは高い摩耗抵抗及び長い寿命を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
導入部で述べたダイの場合、上述の目的は、ダイが第１のダイ要素と、少なくとも第２のダイ要素とで構成され、凹部は、一部が第１のダイ要素で形成され、一部が第２のダイ要素で形成されるという事実によって達成される。
【００１１】
さらに、上述の目的は、フレームを有し、その上に接合軸において可動のラムを有する接合ヘッドと、本発明による型式のダイとが固定された接合工具によって達成される。
【００１２】
最後に、上述の目的は、第１のダイ要素と少なくとも第２のダイ要素とを準備するステップと、シームの裏面を成形する役割のダイの凹部の一部が第１のダイ要素によって形成され、一部が第２のダイ要素によって形成されるように第１のダイ要素と第２のダイ要素とを互いに接続するステップと、を含むダイを製造するための方法によって達成される。
【００１３】
各々が凹部又は空隙の部分を形成する２つのダイ要素を用いることにより、分離ラインつまりシームが、少なくとも部分的に凹部又は空隙の基部の領域において２つのダイ要素間に延びる。
【００１４】
ダイ要素を好適に選択すると、接合工程中に、軸方向及び成形の際に半径方向の両方においてダイに加わる強い力が、応力亀裂を生じさせない効果を有することができる。分離ラインつまりシームは、接合工程中、ダイ部品間の、亀裂が生じる最も危険な領域が存在する点に配置されることが好ましい。例として、この型式の領域は、有限要素法によるシミュレーションによって識別できる。多くの場合、亀裂が生じる最も危険な領域は、ダイの凹部の基部の環状領域又はソリッドパンチリベット締結ダイの環状突起である。
【００１５】
凹部の領域において、第１のダイ要素の表面及び／又は第２のダイ要素の表面の少なくとも一方に、例えば、ＰＶＤコーティング、ＣＶＤコーティング等の摩耗抑制コーティングを設けることができる。
【００１６】
ダイ要素は、様々な材料から製造できる。ダイ要素の一方が、一般的に、相対的に高い摩耗レベルにさらされる場合、このダイ要素は、適切であれば、別個に交換することができる。このことは、ダイの耐用年数の間の費用節約も可能にする。この点で、ダイを製造するための製造工程は、ダイを新しく製造する工程、又は既に製造されたダイのダイ要素を交換する工程の両方とすることができる。
【００１７】
上記により目的は、完全に達成される。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、第１のダイ要素は、凹部の半径方向外側部分を形成し、第２のダイ要素は、凹部の半径方向内側部分を形成する。
【００１９】
本実施形態において、ダイ要素間の分離シームは、閉じた分離ラインとして、凹部の領域に形成され、具体的には円形の形態で凹部の基部の領域に配置することができるが、凹部の基部と縁との間の領域に形成することもできる。
【００２０】
さらに、第１のダイ要素及び第２のダイ要素が、接合軸に対して同心状に配置されると有利である。
【００２１】
さらに、ダイ要素は、軸対称の様式で形成されることが好ましい。
【００２２】
さらに、凹部が凹部縁と凹部基部とを有し、凹部基部が、主として第２のダイ要素によって、すなわち、半径方向内側のダイ要素によって形成された中央隆起部を有すると有利である。中央隆起部は、第２のダイ要素によって、少なくとも６０％、具体的には７０％、好ましくは８０％、又は９０％又はそれ以上の程度まで形成することができる。
【００２３】
この点で、凹部が、中央隆起部と凹部縁との間に凹部チャネルを有し、分離シームが、凹部チャネルの領域において、第１のダイ要素と第２のダイ要素との間、具体的には、凹部チャネルの最深部分の領域に延びると、さらに有利である。
【００２４】
凹部チャネルは、平面図では略円形の形態を有し、長手方向断面では半トロイダル形態を有する。外側へ向かって半径方向に、凹部チャネルは環状凹部縁と融合し、内側へ半径方向に、凹部チャネルは中央隆起部と融合する。
【００２５】
凹部の領域における全ての面部分が、好ましくは連続的な輪郭によって形成されることは自明である。２つのダイ要素は、同じ特性を有する同じ材料から製造することができる。
【００２６】
しかし、さらに好ましい実施形態によれば、第１のダイ要素は、第２のダイ要素が形成される第２の材料より大きい延性を有する第１の材料から形成される。
【００２７】
第1のダイ要素は、ダイリングの形態とすることができ、結果的に、相対的に延性の材料から製造され、一方、半径方向内側のダイ要素は、好ましくは、より小さい延性の、及び／又は、より高い耐摩耗性の材料から製造される。半径方向内側のダイ要素によって形成される凹部の部分は、上述のように、耐摩耗コーティングを与えることもできる。
【００２８】
パンチリベット締結工程において、概ね軸方向の力が凹部の半径方向内側部分に加わる。ここで、多くのパンチリベット締結工程を同じダイで行っても、凹部の形状は、相対的に小さい程度しか変化しないことが重要である。従って半径方向内側ダイ要素は、より小さい延性の材料から製造される。
【００２９】
パンチリベット締結工程中の材料の成形は、従来技術では、ダイの破損という影響を有することが多い、半径方向外向きに作用する力を生じさせる。本発明において、半径方向外側のダイ要素、すなわちダイリングは、相対的に延性の材料によって形成される。一方、それにより応力は、ダイ要素間の分離シームの領域で吸収され、亀裂は回避される。第１のダイ要素の相対的に延性の材料により、この性質の半径方向外向きに作用する力を、延性がより低い材料の場合より、さらに効率的かつ一様に吸収することができる。
【００３０】
別の好ましい実施形態によれば、第２のダイ要素は、ダイシャンクを形成する。
【００３１】
従って、第２のダイ要素は、軸方向に、ダイシャンクからダイヘッドの長さ全体を超えて凹部まで延び、第２のダイ要素はこの凹部の一部を形成する。
【００３２】
別の好ましい実施形態によれば、ダイは、ダイシャンクからダイヘッドへの遷移部において、半径方向に向けられた支持面を有し、支持面は、主として第２のダイ要素によって形成される。
【００３３】
この点で、支持面は、第２のダイ要素によって、少なくとも６０％、具体的に７０％、好ましくは少なくとも８０％の程度まで形成することができる。支持面は、それを介して、ダイが接合工具のフレームに堅固に接続されたダイ受け部の表面に静止する面である。
【００３４】
さらに、全体的に、ダイヘッドの領域において、第２のダイ要素が、ダイシャンクに隣接する第１の軸方向部分を有し、凹部に隣接する第２の軸方向部分を有すると、有利である。
【００３５】
第２のダイ要素の２つの軸方向部分は、同じ直径を有することができる。軸方向部分の直径は、この場合、ダイシャンクの直径より大きいことが好ましい。しかしながら、軸方向部分の直径は、ダイシャンクの直径より小さくてもよい。
【００３６】
しかしながら、第１の軸方向部分が第１の直径を有し、第２の軸方向部分が第２の直径を有し、第１の直径が第２の直径より大きいと、特に好ましい。
【００３７】
本実施形態において、第１の軸方向部分の第１の直径がダイシャンクの直径より大きいことが好ましい。従って、長手方向において、第１のダイ要素は、ダイシャンク直径を有するダイシャンクを有し、次に、ダイシャンク直径より大きい第１の直径を有する第１の軸方向部分を有し、凹部に隣接して、第１の軸方向部分の直径より小さい直径の第２の軸方向部分を有する。
【００３８】
環状要素の形態の第１のダイ要素は、この場合、ダイヘッドの軸方向長さと同じ軸方向長さを有することができる。この場合、第１のダイ要素は、その第１の軸方向部分の領域及びその第２の軸方向部分の領域の両方において、半径方向に、第２のダイ要素と重なる。本実施形態において、ダイヘッドの外周の全体は、第１のダイ要素によって形成することができる。
【００３９】
しかし、代替的に、第１のダイ要素は、ダイヘッドの軸方向高さより小さい軸方向高さを有することもできる。この場合、例として、第１のダイ要素は、凹部に隣接する第２の軸方向部分を囲むことができる。この場合、ダイヘッドの外周は、第２の軸方向部分の領域、すなわち凹部に隣接する領域においては、第１のダイ要素によって形成することができ、かつダイヘッドの外周は、ダイシャンクに隣接する第１の軸方向部分の領域においては、第２のダイ要素によって形成することができる。
【００４０】
第１のダイ要素及び第２のダイ要素は、例えば、溶接又は接着結合などの一体接続によって、任意の所望の方法で互いに固定することができる。ボルト又はネジなどの接続要素によって形成された接続も、一般に考えられる。
【００４１】
しかしながら、第１のダイ要素が圧力嵌めによって第２のダイ要素と接続されることが特に好ましい。この点で、第１及び第２のダイ要素は、それぞれの半径方向接触面に圧力嵌めが形成されるように製造される。結果として、第１のダイ要素は、別の一体的又は機械的接続要素なしで、第２のダイ要素に固定することができる。第１のダイ要素が第２のダイ要素上に焼き嵌めされることが特に好ましい。
【００４２】
結果として、半径方向の圧縮力は、一般的に、焼き嵌め後、第１のダイ要素によって、半径方向内側の第２のダイ要素にくわわる。この点で、半径方向の圧縮力は、接合工程中、例えば、凹部チャネルの最深点の半径方向外側にある部分等の凹部の部分に半径方向外向きの方向に作用する力に対抗することができる。焼き嵌めによって第２のダイ要素に半径方向にくわわる単位面積当たりの圧縮力は、接合工程中に最大所望力として凹部の対応する部分に半径方向外向きに作用する、単位面積当たりの半径方向の力と同じことが特に好ましい。
【００４３】
全体として、第１のダイ要素及び第２のダイ要素が、分離シームにおいて互いに当接することがさらに好ましい。例として、分離シームは、上方領域では円柱面によって、及び下方領域では半径方向の拡張面によって形成され、面は、互いに融合又は互いに交わることができる。
【００４４】
この場合、第１及び／又は第２のダイ要素が、分離シームに隣接して少なくとも１つのダクトを有することが、さらに好ましい。
【００４５】
この型式のダクトは、凹部の領域から、分離シームが見えるダイヘッドの別の領域、例えば、ダイヘッドの外周領域まで延びることが好ましい。ここで、ダクトは、例えば、円柱面の領域においては軸方向に延びる部分を有し、かつ、例えば、分離シームの半径方向面の領域においては半径方向に延びる部分を有することができる。
【００４６】
複数のかかるダクトをダイの周囲に形成することが好ましい。
【００４７】
ダクトは、パンチリベット締結工程中、凹部に閉じ込められた空気又は他の気体を逃がし、より信頼性のあるシームを作ることができるような、貫通ダクトの形態であることが好ましい。
【００４８】
全体として、実施形態に応じて、非常に高い耐摩耗性及び非常に長い寿命を有するダイを形成することができる。ダイの破損のリスクは、半径方向外側の第１のダイ要素に相対的に延性の材料であって、半径方向内側の第２のダイ要素の材料よりも、いくらか延性の材料を用いることによって最小化できる。
【００４９】
第１のダイ要素と第２のダイ要素との間の分離シームは、従来技術のダイが定期的に破損する若しくは破損するであろう点又はラインの領域で、慎重に形成することが好ましい。この手法により、高レベルの荷重及び高い応力ピークでも、この領域では制御されない様式で大きくなる亀裂が形成されず、最初から２つのダイ要素は規定されただけ分離される。従って、特に、接合工程中、ダイの空隙又は凹部が過剰に一杯になった場合でも、ダイの破損を最小化できる。半中空パンチリベットを用いるパンチリベット締結方法の形態の接合方法を、具体的に、上記及び以下に説明する。しかし、このパンチリベット締結方法への全ての言及は、例えば、クリンチング、ソリッドパンチリベット締結等の、補助接合要素を用いる又は用いない他の成形接合方法にも同様に適用可能である。ダイは、空隙又は凹部の基部に中央隆起部をもって形成したり、平坦な基部をもって形成したり、或いは凹状の基部を備えたりでき、さらに、これらの実施形態の各々の中央に、くぼみを設けることもできる。
【００５０】
上述の特徴及び以下の文中でさらに説明する特徴は、それぞれ提示した組合せのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組合せでも又は単独でも用いることができることは、いうまでもない。
【００５１】
本発明の例示的な実施形態を図面で示し、以下で、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による接合工具の実施形態を有するパンチリベット締結装置を概略的に示す。
【図２】本発明によるダイの実施形態を通る長手方向断面図を示す。
【図３】本発明の別の実施形態によるダイの概略平面図を示す。
【図４】図３に示される線ＩＶ−ＩＶに沿った長手方向断面を示す。
【図５】図３及び図４に示されるダイの部分の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１において、パンチリベット締結装置が概略的に、全体を１０で示す。パンチリベット締結装置１０は、ロボット基部１４と、これに関連して可動に装着されたロボットアーム１６とを有するロボット１２を備える。接合工具１８はロボットアーム１６に装着される。接合工具１８は、Ｃフレームを有し、その一端に接合ヘッド２２が固定される。ダイ２６は、Ｃフレームの他端に、正確には概略的に示したダイ受け部２８に、固定される。
【００５４】
異なる材料から構成できる被加工物構造３０は、接合ヘッド２２のパンチリベット締結ラム２４とダイ２６との間に配置される。例として、被加工物構造は、例えば鋼等の、同一又は同様の材料から製造できる少なくとも２つの金属板の層で構成できる。しかし、例として、被加工物構造のダイ側の層を鋼で製造し、被加工物構造３０のラム側の層を、アルミニウム材料、炭素繊維複合材料、又は同様なもので製造することもできる。
【００５５】
図１は、さらに、ラム２４によって、ダイ２６の上面に支持された被加工物構造３０のラム側から、被加工物構造３０へ打ち込むことができる半中空パンチリベットの形態のパンチリベット３２を概略的に示す。ダイは、パンチリベット３２が被加工物構造３０の中へ打ち込まれると、シームの裏面を形成するように設計された凹部を有する。
【００５６】
図１に示す型式のパンチリベット締結装置１０は、一般的に既知である。しかし、ダイ２６は、既知のパンチリベット締結装置１０とは対照的に本発明によって形成され、ダイ２６は、第１のダイ要素と少なくとも第２のダイ要素で構成され、上述の凹部は、一部が第１のダイ要素によって形成され、一部が第２のダイ要素によって形成される。
【００５７】
かかるダイ２６の例を図２に示す。
【００５８】
ダイ２６は、ダイヘッド３６とダイシャンク３８とを有する。ダイヘッド３６は、ダイシャンク直径４２より大きい、ダイヘッド直径４０を有する。
【００５９】
支持面４４は、ダイヘッド３６とダイシャンク３６との間の遷移部に形成される。一般的に形状を従来技術において既知の方法で構成できる凹部４６は、支持面４４の反対側のダイヘッド３６の軸方向側に形成される。具体的には、凹部４６は、凹部縁４８と凹部基部５０とを有することができる。凹部４６は、凹部基部５０の領域に中央隆起部５２を有する。凹部チャネル５４は中央隆起部５２と凹部縁４８との間に形成される。
【００６０】
ダイ２６は、第１のダイ要素６０と第２のダイ要素６２とによって形成される。ダイ要素６０、６２は、互いに対して同心に配置され、好ましくは、軸対称の形態、正確には接合軸６４に対して対称の形態を有する。
【００６１】
第２のダイ要素６２は、ダイヘッド３６の領域において、ダイシャンク３８を形成し、第１の軸方向部分６６と第２の軸方向部分６８とを有する。第１の軸方向部分６６は、ダイシャンク３８に隣接し、ダイシャンク直径４２より大きくかつダイヘッド直径４０より小さい、直径７０を有する。
【００６２】
ダイヘッド３６の領域において、第２のダイ要素６２は、軸方向において第１の軸方向部分６６に隣接しかつ凹部４６に隣接する、第１の軸方向部分６８も有する。第２の軸方向部分６８は、第１の軸方向部分６６の直径７０より小さく、かつダイシャンク直径４２より大きいことが好ましい、第２の直径７２を有する。
【００６３】
第２の軸方向部分６８の直径７２は、凹部チャネル５４の最深部の直径と同じであることが好ましい。
【００６４】
第１のダイ要素６０は、ダイヘッド３６の軸方向高さと同じ軸方向高さを有し、第１の軸方向部分６６及び第２の軸方向部分６８の両方を半径方向に囲む。本実施形態において、ダイヘッド３６の外周は、第１のダイ要素６０のみによって形成される。第１のダイ要素６０は、第２の軸方向部分６８の領域において、第１の軸方向部分６６の領域より大きい半径方向厚さを有する。
【００６５】
第１のダイ要素６０と第２のダイ要素６２との間の分離シーム７４は、凹部チャネル５４の最深部から、最初は円柱面の形態で、第１の軸方向部分６６まで延びる。この領域において、分離シーム７４は、支持面４４に対して平行に向けられた、半径方向向きの環状面を備える。この半径方向向きの環状面に続いて、分離シーム７４は、さらに、第１の軸方向部分６６の領域に形成され、直径が第１の軸方向部分６６の第１の直径７０と同じ、第２の円柱面を有する。
【００６６】
分離シーム７４は、ここでは互いに概ね直角に向けられた表面により示される。しかし、分離シーム７４は、純粋な軸方向円柱面によって、又は、少なくとも特定の部分において、斜めの、具体的には、円錐面によって形成することもできる。
【００６７】
第１のダイ要素６０は、例えば、第２のダイ要素６２の工具鋼の材料より大きい延性を有する、同様の工具鋼等の材料から製造される。
【００６８】
第１のダイ要素６０は、第２のダイ要素６２上に焼き嵌めされ、第２の軸方向部分６８の領域において、第２のダイ要素６２に半径方向の力ＦRをくわえる。パンチリベット締結工程中、軸方向の力ＦSがダイ２６上にくわわり、軸方向の力ＦSは、少なくとも部分的に、半径方向の力ＦRとほぼ同じ量であることが好ましい半径方向の力として向け直され、凹部４６を形成し構成する。
【００６９】
ダイヘッドの領域において、凹部４６の一部が第１のダイ要素６０によって、かつ一部が第２のダイ要素６２によって形成され、好ましくは予測される最も高い応力の領域において分離シーム７４により分離される様式で、ダイ２６を慎重に分離することにより、ダイの摩耗を大幅に低減させ、寿命を延ばすことができる。
【００７０】
第２のダイ要素６２には、凹部４６の領域に、耐摩耗コーティングを与えることができる。
【００７１】
図３から図５は、構造及び動作のモードに関して、一般的に図２に示すダイ２６に対応する、ダイの別の実施形態を示す。従って、同一の要素は、同一の参照符号で示される。以下の文脈は、基本的に、その違いを説明する。
【００７２】
図３から図５に示すダイ２６’において、第１のダイ要素６０は、第２の軸方向部分６８’上にだけ軸方向に延びる環状要素の形態である。従って、第１の軸方向部分６６’の領域において、ダイヘッド３６の外周は、第２のダイ要素６２によって形成され、全体としてさらに支持面４４’を形成する。第２の軸方向部分６８’の領域において、ダイヘッド３６の外周は、第１のダイ要素６０によって形成される。
【００７３】
さらに、図において、分離シーム７４’の領域において、ダイ２６’は、周方向にわたり分散して配置され、かつ分離シーム７４’の領域において第１のダイ要素６０及び／又は第２のダイ要素６２における凹部によって形成された、複数の空気ダクト７８を有することがわかる。
【００７４】
空気ダクト７８は、凹部４６においてダクト７８の中に入る空気８０が、出口開口部の領域において流出できる、貫通ダクトの形態である。
【符号の説明】
【００７５】
１０：パンチリベット締結装置
１２：ロボット
１４：ロボット基部
１６：ロボットアーム
１８：接合工具
２０：フレーム
２２：接合ヘッド
２４：パンチリベット締結ラム
２６、２６’：ダイ
２８：ダイ受け部
３０：被加工物構造
３２：パンチリベット
３６：ダイヘッド
３８：ダイシャンク
４０：ダイヘッド直径
４２：ダイシャンク直径
４４、４４’：支持面
４６：凹部
４８：凹部縁
５０：凹部基部
５２：中央隆起部
５４：凹部チャネル
６０：第１のダイ要素
６２：第２のダイ要素
６４：接合軸
６６、６６’：第１の軸方向部分
６８、６８’：第２の軸方向部分
７０：第１の軸方向部分の直径
７２：第２の軸方向部分の直径
７４、７４’：分離シーム
７８：空気ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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