(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチでＳＰリベットに圧力を付与し、重ね合わされた３枚以上の板材にその軸部を打ち込み、該軸部のカール径の拡大によって各板材を固定するＳＰリベット用のダイスであって、
ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材を支持可能な加工部を有し、
前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動可能とし、
前記底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重を超えたとき、前記中央部分を移動させる機構を備えることを特徴とするダイス。
【請求項２】
前記底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重を超えたとき、前記中央部分が周辺部分に対し相対的に沈降するように、前記中央部分を支持する支持機構を有することを特徴とする請求項１記載のダイス。
【請求項３】
パンチでＳＰリベットに圧力を付与し、重ね合わされた３枚以上の板材にその軸部を打ち込み、該軸部のカール径の拡大によって各板材を固定するＳＰリベット用のダイスであって、
ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材を支持可能な加工部を有し、
前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動可能とし、
前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量を越えたとき、前記中央部分を移動させる機構を備えることを特徴とするダイス。
【請求項４】
前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量を越えたとき、前記中央部分が周辺部分に対し相対的に沈降するように、前記中央部分を支持する支持機構を有することを特徴とする請求項３記載のダイス。
【請求項５】
重ね合わされた３枚以上の板材の最も外側に位置する一枚の板材にダイスを密着させ、最も外側に位置するもう一枚の板材に対しＳＰリベットの軸部を密着させ、該ＳＰリベットにパンチで圧力を付与して前記板材に打ち込み、それに伴う前記軸部のカール径の拡大によって各板材を固定する、板材の接合方法であって、
前記ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材をダイスの加工部で支持し、
前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重未満である時、前記中央部分をその周囲の部分に対し不動とし、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が、前記所定の荷重を越えた時、前記中央部分をその周囲の部分に対し相対的に沈降させて、前記ＳＰリベットを打ち込むことを特徴とする板材の接合方法。
【請求項６】
重ね合わされた３枚以上の板材の最も外側に位置する一枚の板材にダイスを密着させ、最も外側に位置するもう一枚の板材に対しＳＰリベットの軸部を密着させ、該ＳＰリベットにパンチで圧力を付与して前記板材に打ち込み、それに伴う前記軸部のカール径の拡大によって各板材を固定する、板材の接合方法であって、
前記ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材をダイスの加工部で支持し、
前記ダイスに対するＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量未満である時、前記ダイスの加工部底面の中央部分をその周囲の部分に対し不動とし、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記所定の変位量を越えた時、前記ダイスの加工部底面の中央部分をその周囲の部分に対し相対的に沈降させて、前記ＳＰリベットを打ち込むことを特徴とする板材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルフピアスリベット（以下、「ＳＰリベット」という。）用のダイス、及び、ＳＰリベットを使用した板材の接合方法、並びに、ＳＰリベットにより接合されたアルミ材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アルミニウム等の金属製の板材を重ね合わせて固定する手段として、ＳＰリベット１が用いられている。図３には、ＳＰリベット１と、ＳＰリベット１によって固定された板材Ｗ１、Ｗ２とを断面図で示している。ＳＰリベット１は、筒状の軸部２と頭部３とからなり、板材Ｗ１、Ｗ２に打ち込む以前の軸部２の直径は、図３の状態と異なり、その全長に渡って一定径に形成されている。一方、板材Ｗ１、Ｗ２には、ＳＰリベット１を打ち込むための下孔は、予め形成されていない。
【０００３】
ＳＰリベット１により板材Ｗ１、Ｗ２を固定する工程は、まず、ＳＰリベット１の軸部２を、重ね合わされた板材Ｗ１、Ｗ２のうち一方の板材Ｗ１に密着させ、もう一方の板材Ｗ２には、ＳＰリベット１と対抗する位置に、ダイス（図４のダイス４を参照）を密着させる。そして、ＳＰリベット１に圧力を付与して、ＳＰリベット１の軸部２の剛性を利用して、板材Ｗ１、Ｗ２に軸部２を食い込ませる。この際、軸部２は、カール径Ｄ１を拡大させるように変形して、板材Ｗ１、Ｗ２に対し軸部２を強力に噛み込ませ、板材Ｗ１、Ｗ２を固定するものである。なお、図中の符号Ｄ２はクリンチ径を示し、後述のごとく、この範囲が、ダイスの加工部の面形状に倣って変形する板材の変形範囲である。
したがって、ＳＰリベット１による従来の板材固定方法によれば、２枚の板材Ｗ１、Ｗ２を確実に固定することが可能である。また、ＳＰリベット１は、板材Ｗ２を貫通して板材Ｗ２の表面に軸部２を露出させることはなく、かかる締結部における密閉性を確保できるという利点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＰリベット１によって、３枚以上の板材を固定しようとすると、以下のような問題が生じていた。
図４には、３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対しＳＰリベット１を打ち込む工程を、断面図示している。３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対しＳＰリベット１を打ち込む際にも、まず、図４（ａ）に示すように、重ね合わされた板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のうち、最も外側に位置する一枚の板材Ｗ３にダイス４を密着させ、最も外側に位置するもう一枚の板材Ｗ１に対しては、ＳＰリベット１の軸部２を密着させ、パンチ５でＳＰリベット１に圧力を付与する。
【０００５】
そして、図４（ｂ）に示すように、ＳＰリベット１の軸部２の剛性を利用して、板材Ｗ１に軸部２を食い込ませる。板材Ｗ１の変形に伴って、板材Ｗ２、Ｗ３にも変形が生じ、板材Ｗ２、Ｗ３はダイス４の加工部６の面形状に倣って変形していく。かかる板材Ｗ２、Ｗ３の変形により、軸部２は、板材Ｗ２、Ｗ３の内部で、カール径Ｄ１を拡大させる方向へと案内され、変形を進行していく。そして、図４（ｃ）に示すように、頭部３が板材Ｗ１に完全に打ち込まれたとき、３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の接合を完了する。
【０００６】
ここで、図４（ｃ）の接合完了状態を示す断面図から明らかなように、ＳＰリベット１の軸部２は、板材Ｗ１、Ｗ２に対しては貫通し、若しくは十分に食い込んでいるが、板材Ｗ３にはその先端部が接触する程度であり、板材Ｗ３に対する軸部２の食い込み量は明らかに不足する。このため、板材Ｗ１および板材Ｗ２の接合強度に関しては、十分なものが得られるが、板材Ｗ１、Ｗ２に対する板材Ｗ３の接合強度は不足し、板材Ｗ３の脱落を確実に防ぐためには、板材Ｗ２と板材Ｗ３とを接着する等の脱落防止対策が必要となる。なお、説明の便宜状、リベット１とパンチ５との間、ダイス４と板材Ｗ３との間に、隙間を設けて図示しているが、実際には、これらの間は密着して加工が進行する。
【０００７】
以上の如く、３枚の板材をＳＰリベット１で接合しようとすると、板材Ｗ３に対するＳＰリベット１の軸部２の食い込み量が不足してしまう原因として、ＳＰリベット１の軸部２の、板材への食い込み量が増すごとに、板材はその変形量を増大させ、かつ、軸部２自体も、変形する板材に沿って抵抗がより少ない方向へと変形量を増大させていく。その結果、パンチ５と直接的に接触しない中間の板材Ｗ２に軸部２が到達した時点で、軸部２のカール径Ｄ１の拡大は既に必要以上に進行して、軸部２は板材Ｗ３に十分に食い込むための剛性を失ってしまう。よって、それ以降、軸部２の変形は中間の板材Ｗ２の内部で、カール径Ｄ１を拡大させるのみとなってしまうこと等が挙げられる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重ね合わされた複数の板材にＳＰリベットを打ち込む際に、軸部のカール径の拡大を適切に制御して、全ての板材に軸部を食い込ませ、複数の板材を確実に固定することにある。また、そのようにして、確実に固定されたリベット接合アルミ材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るダイスは、パンチでＳＰリベットに圧力を付与し、重ね合わされた３枚以上の板材にその軸部を打ち込み、該軸部のカール径の拡大によって各板材を固定するＳＰリベット用のダイスであって、ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材を支持可能な加工部を有し、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動可能とし、前記底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重を超えたとき、前記中央部分を移動させる機構を備えることを特徴とするものである。
ＳＰリベットの軸部は、板材への食い込み量が増すごとに、板材はその変形量を増大させ、かつ、軸部自体も、変形する板材に沿って抵抗がより少ない方向へとその変形量を増大させていくが、本発明によれば、前記加工部が、ＳＰリベットの打ち込み当初から一定の間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材を支持可能であることから、板材は、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大する方向へと変形することが抑えられ、当該軸部を必要な深さへと打ち込むことが可能となる。一方、前記一定の間以降は、当該板材の変形を許容することで、ＳＰリベットの軸部のカール形を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。なお、当該板材の変形を、打ち込み作業の最後まで抑えると、前記軸部が全ての板材を貫通してしまう等の弊害を生じるので、かかる弊害の発生を防止することにもなる。よって、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動可能とし、打ち込み当初から一定の間は、当該底面の中央部分を、ダイスと直接接触する板材の変形を抑える位置にして、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑え、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。そして、前記一定の間以降は、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記加工部の、底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重を超える前の状態では、当該底面の中央部分を、ダイスと直接接触する板材の変形を抑える位置にして、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑え、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。そして、底面の中央部分にかかる荷重が、前記所定の荷重を超えたとき、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、前記底面の中央部分にかかる荷重に基き、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るダイスは、請求項１記載のダイスにおいて、前記底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重を超えたとき、前記中央部分が周辺部分に対し相対的に沈降するように、前記中央部分を支持する支持機構を有するものである。
本発明によれば、前記加工部の、底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重を超える前の状態では、当該底面の中央部分を、ダイスと直接接触する板材の変形を抑える位置にして、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑え、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。そして、底面の中央部分にかかる荷重が、前記所定の荷重を超えたとき、前記中央部分を周辺部分に対し相対的に沈降させることにより、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、前記底面の中央部分にかかる荷重に基き、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１２】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項３に係るダイスは、パンチでＳＰリベットに圧力を付与し、重ね合わされた３枚以上の板材にその軸部を打ち込み、該軸部のカール径の拡大によって各板材を固定するＳＰリベット用のダイスであって、ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材を支持可能な加工部を有し、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動可能とし、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量を越えたとき、前記中央部分を移動させる機構を備えることを特徴とするものである。
ＳＰリベットの軸部は、板材への食い込み量が増すごとに、板材はその変形量を増大させ、かつ、軸部自体も、変形する板材に沿って抵抗がより少ない方向へとその変形量を増大させていくが、本発明によれば、前記加工部が、ＳＰリベットの打ち込み当初から一定の間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材を支持可能であることから、板材は、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大する方向へと変形することが抑えられ、当該軸部を必要な深さへと打ち込むことが可能となる。一方、前記一定の間以降は、当該板材の変形を許容することで、ＳＰリベットの軸部のカール形を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。なお、当該板材の変形を、打ち込み作業の最後まで抑えると、前記軸部が全ての板材を貫通してしまう等の弊害を生じるので、かかる弊害の発生を防止することにもなる。よって、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動可能とし、打ち込み当初から一定の間は、当該底面の中央部分を、ダイスと直接接触する板材の変形を抑える位置にして、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑え、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。そして、前記一定の間以降は、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量を越える前の状態では、当該底面の中央部分を、ダイスと直接接触する板材の変形を抑える位置にして、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑え、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。そして、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記所定の変位量を越えたとき、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対移動させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量に基き、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係るダイスは、請求項３記載のダイスにおいて、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量を越えたとき、前記中央部分が周辺部分に対し相対的に沈降するように、前記中央部分を支持する支持機構を有するものである。
本発明によれば、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量を越える前の状態では、当該底面の中央部分を、ダイスと直接接触する板材の変形を抑える位置にして、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑え、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。そして、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記所定の変位量を越えたとき、前記加工部の、底面の中央部分を、周辺部分に対し相対的に沈降させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量に基き、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１６】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項５に係る板材の接合方法は、重ね合わされた３枚以上の板材の最も外側に位置する一枚の板材にダイスを密着させ、最も外側に位置するもう一枚の板材に対しＳＰリベットの軸部を密着させ、該ＳＰリベットにパンチで圧力を付与して前記板材に打ち込み、それに伴う前記軸部のカール径の拡大によって各板材を固定する、板材の接合方法であって、前記ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材をダイスの加工部で支持し、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の荷重未満である時、前記中央部分をその周囲の部分に対し不動とし、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が、前記所定の荷重を越えた時、前記中央部分をその周囲の部分に対し相対的に沈降させて、前記ＳＰリベットを打ち込むことを特徴とするものである。
ＳＰリベットの軸部は、板材への食い込み量が増すごとに、板材はその変形量を増大させ、かつ、軸部自体も、変形する板材に沿って抵抗がより少ない方向へとその変形量を増大させていくが、本発明によれば、ＳＰリベットの打ち込み当初から一定の間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように、ダイスの加工部で支持することで、当該板材の変形を抑え、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑えることで、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。一方、前記一定の間以降は当該板材の変形を許容することで、ＳＰリベットの軸部のカール形を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。なお、当該板材の変形を、打ち込み作業の最後まで抑えると、軸部が全ての板材を貫通してしまう等の弊害を生じるので、前記一定の間以降は当該板材の変形を許容することで、かかる弊害の発生を防止することにもなる。よって、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における荷重未満である時、前記中央部分をその周囲の部分に対し不動とし、板材の変形を抑え、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑制する。そして、ＳＰリベットの軸部自体の剛性を主に利用して、板材に対しＳＰリベットの軸部を、必要な深さへと打ち込む。また、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における荷重を越えた時、前記中央部分をその周囲の部分に対し相対的に沈降させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重に基き、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１８】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項６に係る板材の接合方法は、重ね合わされた３枚以上の板材の最も外側に位置する一枚の板材にダイスを密着させ、最も外側に位置するもう一枚の板材に対しＳＰリベットの軸部を密着させ、該ＳＰリベットにパンチで圧力を付与して前記板材に打ち込み、それに伴う前記軸部のカール径の拡大によって各板材を固定する、板材の接合方法であって、前記ＳＰリベットの打ち込み当初から、ダイスと直接接触する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記軸部が到達するまでの間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように当該板材をダイスの加工部で支持し、前記ダイスに対するＳＰリベット頭部の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における所定の変位量未満である時、前記ダイスの加工部底面の中央部分をその周囲の部分に対し不動とし、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量が、前記所定の変位量を越えた時、前記ダイスの加工部底面の中央部分をその周囲の部分に対し相対的に沈降させて、前記ＳＰリベットを打ち込むことを特徴とするものである。
ＳＰリベットの軸部は、板材への食い込み量が増すごとに、板材はその変形量を増大させ、かつ、軸部自体も、変形する板材に沿って抵抗がより少ない方向へとその変形量を増大させていくが、本発明によれば、ＳＰリベットの打ち込み当初から一定の間、ダイスと直接接触する板材の変形を抑えるように、ダイスの加工部で支持することで、当該板材の変形を抑え、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑えることで、当該軸部を必要な深さへと打ち込む。一方、前記一定の間以降は当該板材の変形を許容することで、ＳＰリベットの軸部のカール形を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。なお、当該板材の変形を、打ち込み作業の最後まで抑えると、軸部が全ての板材を貫通してしまう等の弊害を生じるので、前記一定の間以降は当該板材の変形を許容することで、かかる弊害の発生を防止することにもなる。よって、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００１９】
また、本発明によれば、前記ダイスに対するＳＰリベット頭部の変位量が所定の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における荷重未満である時、前記中央部分をその周囲の部分に対し不動とし、板材の変形を抑え、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を抑制する。そして、ＳＰリベットの軸部自体の剛性を主に利用して、板材に対しＳＰリベットの軸部を、必要な深さへと打ち込む。また、前記所定の変位量が、前記ダイスが密着する最も外側に位置する一枚の板材に隣接する板材へと、前記ＳＰリベットの軸部が到達する時点における荷重を越えた時、前記中央部分をその周囲の部分に対し相対的に沈降させることで、当該板材の変形を許容し、ＳＰリベットの軸部のカール径を拡大させ、各板材に対しＳＰリベットの軸部を確実に食い込ませる。よって、前記ダイスに対する前記ＳＰリベット頭部の変位量に基き、ＳＰリベットの軸部のカール径の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分及び相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００２１】
図１には、本発明の実施の形態に係るダイス７を用い、３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対しＳＰリベット１を打ち込む工程を、断面図示している。ダイス７は、ＳＰリベット１の打ち込み当初から一定の間、ダイス７と直接接触する板材Ｗ３の変形を抑えるように、板材Ｗ３を支持可能な加工部８を有するものである。
具体的には、加工部８は、中央部分９と周辺部分10とが別ピースで構成されており、中央部分９は、周辺部分10に対し相対移動可能となっている。図示の例では、周辺部分10は、打ち込み装置の支持台等（図示省略）に固定されている。一方、中央部分９は、中央部分９にかかる荷重が所定の荷重を超えたとき、周辺部分10に対し相対的に沈降するように支持する支持機構として、所定のバネレートを有する弾性体11を有している。
【００２２】
なお、図示の例では、弾性体11はコイルバネを用いているが、ゴム、空気バネその他の弾性体を用いることが可能である。また、「所定の荷重」は、後述の打ち抜き工程において、ダイス７が密着する最も外側に位置する一枚の板材Ｗ３に隣接する板材Ｗ２へと、ＳＰリベット１の軸部２が到達する時点において、中央部分９にかかる荷重である。さらに、説明の便宜状、リベット１とパンチ５との間、ダイス７と板材Ｗ３との間に、隙間を設けて図示しているが、実際には、これらの間は密着して加工が進行する。
【００２３】
ここで、図１を参照しながら、３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対しＳＰリベット１を打ち込む手順を説明する。３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対しＳＰリベット１を打ち込む際には、まず、図１（ａ）に示すように、重ね合わされた板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のうち、最も外側に位置する一枚の板材Ｗ３にダイス７を密着させ、最も外側に位置するもう一枚の板材Ｗ１に対しては、ＳＰリベット１の軸部２を密着させる。そして、パンチ５でＳＰリベット１に圧力を付与する。この時点では、加工部８の中央部分９は、周辺部分10に対し最も突出した状態となるように、弾性体11によって付勢支持されている。
【００２４】
そして、打ち込み当初は、ＳＰリベット１の軸部２の剛性を主に利用して、板材Ｗ１に対し、軸部２を食い込ませる。この時点では、板材Ｗ１は軸部２が食い込むことにより大きく変形するが、板材Ｗ３を中央部分９によって下方から支持していることから、板材Ｗ２、Ｗ３に関しては大きな変形を生じない。よって軸部２はカール径Ｄ１（図４参照）を拡大することなく、食い込み量を増大させていく。
続いて、図１（ｂ）に示すように、板材Ｗ２へとＳＰリベット１の軸部２が到達する時点において、弾性体11の付勢力に軸部２の推力が勝ることとなり、中央部分９を周辺部分10に対し相対的に沈降させる。すると、板材Ｗ２、Ｗ３は、ダイス７の加工部８の面形状に倣って変形していく。かかる板材Ｗ２、Ｗ３の変形により、軸部２は、板材Ｗ２、Ｗ３の内部で、カール径Ｄ１を拡大させる方向へと案内され、変形を進行していく。そして、図１（ｃ）に示すように、頭部３が板材Ｗ１に完全に打ち込まれたとき、中央部分９は、周辺部分10に対し最も沈降した状態となり、軸部２は板材Ｗ３まで食い込み、３枚の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の接合を完了する。
【００２５】
上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、本発明の実施の形態によれば、ダイス７の加工部８が、ＳＰリベット１の打ち込み当初から一定の間（図１（ａ）から図１（ｂ）の間）、ダイス７と直接接触する板材Ｗ３の変形を抑えるように、板材Ｗ３を支持可能であることから、ＳＰリベット１の軸部２のカール径Ｄ１（図４参照）の拡大を、適切に制御することが可能となる。
【００２６】
すなわち、加工部８の、底面の中央部分９にかかる荷重が所定の荷重未満である時、中央部分９をその周囲の部分10に対し不動とし、各板材が軸部２のカール径Ｄ１（図４（ｃ）参照）を拡大する方向へと変形することを抑制する。そして、軸部２自体の剛性を主に利用して、各板材に対し軸部２を食い込ませる。また、前記ダイスの加工部底面の中央部分にかかる荷重が所定の荷重を越えた時、中央部分９をその周囲の部分10に対し相対的に沈降させることで、ダイスの加工部８の面形状に倣って板材Ｗ２、Ｗ３が変形し、板材Ｗ２、Ｗ３の変形に伴い、ＳＰリベット１の軸部２は、カール径Ｄ１を拡大させることとなる。しかも、各板材の変形を打ち込み作業の最後まで抑えることにより生ずる、軸部２が全ての板材を貫通してしまう等の弊害を防ぐことができる。よって、ＳＰリベット１の軸部２の、カール径Ｄ１（図４（ｃ）参照）の拡大を、適切に制御することが可能となる。
その結果として、重ね合わされた複数の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３にＳＰリベット１を打ち込む際に、全ての板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対して軸部２を食い込ませ、複数の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を確実に固定することが可能となる。しかも、ＳＰリベット１は、板材Ｗ３を貫通して板材Ｗ３の表面に軸部２を露出させることはなく、従来と同様に、かかる締結部における密閉性を確保できる。
【００２７】
なお、「所定の荷重」は、打ち抜き工程において、ダイス７が密着する最も外側に位置する一枚の板材Ｗ３に隣接する板材Ｗ２へと、ＳＰリベット１の軸部２が到達する時点において、中央部分９にかかる荷重とすることで、ＳＰリベット１の軸部２が板材Ｗ２へと到達した以降における、ＳＰリベット１の軸部２のカール径Ｄ１の拡大を、適切に制御することが可能となる。よって、ＳＰリベット１の軸部２のカール径Ｄ１の拡大のタイミングを、上記の作用効果を得るに最適のものとすることが可能となる。
【００２８】
したがって、本発明の実施の形態により接合されたリベット接合アルミ材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、互いに確実に固定され、かつ、締結部における密閉性が確保されたものとなり、例えば、自動車のパネル結合部等へ適用するに最適のものとなる。
【００２９】
なお、ダイス７の加工部８の、底面の周辺部分10の曲面形状は、従来（図４）のダイス４の加工部６における該当位置と同じで良い。一方、中央部分９の上面形状は、図２（ａ）に示すように、平面９ａとしたものや、図２（ｂ）に示すように、頂部が比較的小径の凸球面をなす曲面９ｂ、図２（ｃ）に示すように、頂部が比較的大径の凸球面をなす曲面９ｃ等、様々な形状から、加工条件に応じて適宜選択することが好ましい。また、本発明の実施の形態によれば、４枚以上の複数枚の板材であっても、同様に固定することが可能である。
【００３０】
さらに、図示は省略するが、ダイス７の加工部８の構造として、ダイス７に対するＳＰリベット１の頭部３の変位量が所定の変位量を越えたとき（具体的には、ダイス７に対するパンチ５の変位量が所定の変位量を超えたとき）、中央部分９を周辺部分10に対して沈降させる機構を備えるものとすることも可能である。
また、かかる機構を成立させるための、具体的構造としては、中央部分９と周辺部分10とを別ピースで構成し、中央部分９を、パンチ５のストロークに応じて沈降させるリンク機構によるものが挙げられる。
【００３１】
上記構成によれば、前記所定の変位量は、ダイス７が密着する最も外側に位置する一枚の板材Ｗ３に隣接する板材Ｗ２へと、ＳＰリベット１の軸部２が到達する時点における変位量とし、打ち込み当初から、板材Ｗ２へとＳＰリベット１の軸部が到達する時点まで（図１（ａ）から図１（ｂ）の間）、ダイス７と直接接触する板材Ｗ３の変形を抑えるように、板材Ｗ３を支持して、軸部２自体の剛性を主に利用して、各板材に対し軸部２を食い込ませる。また、板材Ｗ２へとＳＰリベット１の軸部２が到達した後は、打ち込み完了まで（図１（ｃ）参照）、前記ポンチ５の移動量の増加に伴い、中央部分９を周辺部分10に対し沈降させることで、ダイス７の加工部８の面形状に倣って変形する板材Ｗ２、Ｗ３の変形範囲が、ＳＰリベット１の軸部２のカール径Ｄ１を拡大させる方向へと案内し得る形状となるように変形させる。
【００３２】
その結果として、重ね合わされた複数の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３にＳＰリベット１を打ち込む際に、全ての板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に対して軸部２を食い込ませ、複数の板材Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を確実に固定することが可能となる。なお、板材Ｗ２へとＳＰリベット１の軸部が到達する時点については、試打等を行い、実験的に把握することができる。
その他、ダイス７の加工部８の、中央部分９と周辺部分10との変位は、相対的なものであれば良いことから、上記の適切なタイミングにおいて、中央部部９を固定し、周辺部分10を適当なリンク機構等を用いて上昇させることによっても、同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明は、アルミニウム製の板材やアルミ合金製の板材の接合のみならず、鋼材等他の様々な金属製の板材を重ね合わせて固定する手段として、用いることが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、重ね合わされた複数の板材にＳＰリベットを打ち込む際に、軸部のカール径の拡大を適切に制御して、全ての板材に軸部を食い込ませ、複数の板材を確実に固定することが可能となる。また、そのようにして、確実に固定されたリベット接合アルミ材を、提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係るダイスを用い、３枚の板材に対しＳＰリベットを打ち込む工程を示す、断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態に係るダイスの、加工部中央部分の上面形状を例示した図である。
【図３】  従来の、ＳＰリベットによって固定された板材Ｗ１、Ｗ２を示す断面図である。
【図４】  従来のダイスを用い、３枚の板材に対しＳＰリベットを打ち込む工程を示す、断面図である。
【符号の説明】
１  ＳＰリベット
２  軸部
３  頭部
４  ダイス
５  パンチ
６  加工部
７  ダイス
８  加工部
９  中央部分
10  周辺部分
11  弾性体
Ｄ１  カール径
Ｄ２  クリンチ径
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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