JP4048352B2 - Die and plate joining method - Google Patents

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Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a die for self-piercing rivets (hereinafter referred to as “SP rivets”), a method for joining plate materials using SP rivets, and an aluminum material joined by SP rivets.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, an SP rivet 1 has been used as means for overlapping and fixing a metal plate such as aluminum. FIG. 3 shows an SP rivet 1 and a plate W fixed by the SP rivet 1.1, W2Are shown in a sectional view. The SP rivet 1 includes a cylindrical shaft portion 2 and a head portion 3, and a plate material W1, W2Unlike the state of FIG. 3, the diameter of the shaft portion 2 before being driven into is formed with a constant diameter over the entire length thereof. On the other hand, plate material W1, W2The pre-hole for driving the SP rivet 1 is not formed in advance.
[0003]
  Plate material W with SP rivet 11, W2First, the shaft portion 2 of the SP rivet 1 is overlapped with the overlapped plate material W.1, W2One plate material W1The other plate W2For this, a die (see the die 4 in FIG. 4) is brought into close contact with a position facing the SP rivet 1. Then, pressure is applied to the SP rivet 1 and the rigidity of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 is utilized to make the plate material W1, W2Bite the shaft portion 2 into. At this time, the shaft portion 2 is deformed so as to increase the curl diameter D1, and the plate material W1, W2The shaft 2 is strongly bitten against the plate material W1, W2Is fixed. In addition, the code | symbol D2 in a figure shows a clinch diameter, and it is a deformation | transformation range of the board | plate material which deform | transforms according to the surface shape of the process part of die | dye as it mentions later.
  Therefore, according to the conventional plate material fixing method using the SP rivet 1, two plate materials W are provided.1, W2Can be securely fixed. The SP rivet 1 is made of a plate material W2Through the plate W2There is also an advantage that the shaft portion 2 is not exposed on the surface, and the sealing property at the fastening portion can be secured.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, when three or more plate members are fixed by the SP rivet 1, the following problems occur.
  In FIG. 4, three plate members W1, W2, W3The process of driving the SP rivet 1 is shown in cross section. 3 sheets W1, W2, W3Also, when the SP rivet 1 is driven, first, as shown in FIG.1, W2, W3One of the outermost plates W3The die 4 is brought into close contact with the other plate material W located on the outermost side.1For this, the shaft portion 2 of the SP rivet 1 is brought into close contact, and the punch 5 applies pressure to the SP rivet 1.
[0005]
  And as shown in FIG.4 (b), plate | board material W is utilized using the rigidity of the axial part 2 of SP rivet 1. As shown in FIG.1Bite the shaft portion 2 into. Plate material W1With the deformation of the plate material W2, W3Deformation also occurs in the plate material W2, W3Is deformed following the surface shape of the processed portion 6 of the die 4. Such plate material W2, W3Due to the deformation of the shaft portion 2, the plate material W2, W3Are guided in the direction of increasing the curl diameter D1, and the deformation proceeds. And as shown in FIG.4 (c), the head 3 is the board | plate material W. As shown in FIG.1When fully driven in, 3 sheets W1, W2, W3Complete the joining.
[0006]
  Here, as is clear from the sectional view showing the joining completion state in FIG. 4C, the shaft portion 2 of the SP rivet 1 is formed of the plate material W.1, W2However, the plate material W3Is the extent that the tip is in contact with the plate material W.3The amount of biting of the shaft portion 2 with respect to is obviously insufficient. For this reason, the plate material W1And plate material W2With respect to the bonding strength, sufficient material can be obtained.1, W2Plate material W against3The joint strength of the plate material W is insufficient3In order to prevent the falling off of the plate,2And plate material W3It is necessary to take preventive measures such as adhering to each other. In addition, for convenience of explanation, between the rivet 1 and the punch 5, the die 4 and the plate material W3Although a gap is provided between the two, actually, the processing proceeds in close contact with each other.
[0007]
  As described above, when the three plate members are joined by the SP rivet 1, the plate member W3As a cause of the shortage of the biting amount of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 against the plate material, the plate material increases its deformation amount as the biting amount of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 increases. The part 2 itself also increases the amount of deformation in a direction with less resistance along the deformed plate material. As a result, the intermediate plate W that does not directly contact the punch 52When the shaft portion 2 reaches the shaft portion 2, the expansion of the curl diameter D1 of the shaft portion 2 has already proceeded more than necessary, and the shaft portion 2 is made of the plate material W.3Loses enough rigidity to bite. Therefore, after that, the deformation of the shaft portion 2 is the intermediate plate material W.2In other words, the curl diameter D1 is only enlarged.
  The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion when driving the SP rivet into a plurality of stacked plate materials. It is to fix the plurality of plate materials securely by causing the shaft portion to bite into the plate material. It is another object of the present invention to provide a rivet-bonded aluminum material that is securely fixed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The die according to claim 1 of the present invention for solving the above-described problem is to apply pressure to the SP rivet with a punch, drive the shaft portion into three or more stacked plates, and the curl diameter of the shaft portion. This is a die for SP rivets that fixes each plate material by enlarging, and the shaft portion reaches the plate material adjacent to the outermost one plate material that is in direct contact with the die from the beginning of SP rivet driving. Until there is a processed part that can support the plate so as to suppress deformation of the plate that is in direct contact with the die.The center portion of the bottom surface of the processed portion is movable relative to the peripheral portion, and the load applied to the center portion of the bottom surface is adjacent to the one plate material positioned on the outermost side where the die is in close contact. And a mechanism for moving the central portion when a predetermined load at a time point when the shaft portion of the SP rivet reaches has been exceeded.Is.
  As the amount of biting into the plate material increases, the shaft portion of the SP rivet increases its deformation amount, and the shaft portion itself also reduces its deformation amount in the direction of less resistance along the deformed plate material. However, according to the present invention, the processed portion can support the plate material so as to suppress deformation of the plate material in direct contact with the die for a certain period from the beginning of the SP rivet. Is suppressed from being deformed in the direction of increasing the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, and the shaft portion can be driven to a required depth. On the other hand, after the predetermined period, by allowing deformation of the plate material, the curl shape of the shaft portion of the SP rivet is expanded, and the shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. Note that if the deformation of the plate material is suppressed to the end of the driving operation, such a bad effect that the shaft portion penetrates all the plate materials is caused. Therefore, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet can be appropriately controlled.
[0009]
  Further, according to the present invention, the center portion of the bottom surface of the processed portion can be moved relative to the peripheral portion, and the center portion of the bottom surface is directly contacted with the die for a certain period from the beginning of driving. At the position where deformation is suppressed, the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is suppressed, and the shaft portion is driven to a required depth. And after the fixed period, by allowing the central portion of the bottom surface of the processed portion to move relative to the peripheral portion, the deformation of the plate material is allowed, and the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is enlarged, The shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. Therefore, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet can be appropriately controlled.
[0010]
  Also, according to the present invention, the load applied to the center portion of the bottom surface of the processed portion is transferred to the plate material adjacent to the one plate material located on the outermost side where the die is in close contact with the shaft portion of the SP rivet. In a state before exceeding a predetermined load at the time of arrival, the central portion of the bottom surface is positioned to suppress deformation of the plate material that is in direct contact with the die, thereby suppressing an increase in the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, Drive the part to the required depth. Then, when the load applied to the center portion of the bottom surface exceeds the predetermined load, the deformation of the plate material is allowed by moving the center portion of the bottom surface of the processed portion relative to the peripheral portion, and SP The curl diameter of the shaft portion of the rivet is enlarged, and the shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. Therefore, it is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet based on the load applied to the center portion of the bottom surface.
[0011]
  Further, the claims of the present invention2Dice according to claim1In the described die, the load applied to the central portion of the bottom surface is a predetermined load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches a plate material adjacent to the one plate material positioned on the outermost side where the die is in close contact. And a support mechanism for supporting the central portion so that the central portion sinks relative to the peripheral portion.
  According to the present invention, the load applied to the center portion of the bottom surface of the processed portion reaches the plate member adjacent to the one plate member located on the outermost side where the die is in close contact with the shaft portion of the SP rivet. In a state before exceeding a predetermined load at the time point, the central portion of the bottom surface is positioned to suppress deformation of the plate material that is in direct contact with the die, the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is suppressed, and the shaft portion is Drive to the required depth. Then, when the load applied to the center portion of the bottom surface exceeds the predetermined load, the center portion is allowed to sink relative to the peripheral portion, thereby allowing deformation of the plate material, and the shaft portion of the SP rivet. The curl diameter is enlarged, and the shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. Therefore, it is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet based on the load applied to the center portion of the bottom surface.
[0012]
  Also,To solve the above problems,Claims of the invention3Dice related toAn SP rivet die for applying pressure to an SP rivet with a punch, driving the shaft portion into three or more stacked plate materials, and fixing each plate material by enlarging the curl diameter of the shaft portion. From the beginning of the insertion of the plate material, the plate material which is in direct contact with the die until the shaft reaches the plate material adjacent to the outermost plate material which is in direct contact with the die so as to suppress deformation of the plate material. A center portion of the bottom surface of the processing portion can be moved relative to the peripheral portion, and the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die is the outermost side where the die is in close contact A mechanism for moving the central portion when a predetermined amount of displacement at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches a plate material adjacent to a single plate material positioned at AndIs.
  As the amount of biting into the plate material increases, the shaft portion of the SP rivet increases its deformation amount, and the shaft portion itself also reduces its deformation amount in the direction of less resistance along the deformed plate material. However, according to the present invention, the processed portion can support the plate material so as to suppress deformation of the plate material in direct contact with the die for a certain period from the beginning of the SP rivet. Is suppressed from being deformed in the direction of increasing the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, and the shaft portion can be driven to a required depth. On the other hand, after the predetermined period, by allowing deformation of the plate material, the curl shape of the shaft portion of the SP rivet is expanded, Then, the shaft part of the SP rivet is securely bited. Note that if the deformation of the plate material is suppressed to the end of the driving operation, such a bad effect that the shaft portion penetrates all the plate materials is caused. Therefore, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet can be appropriately controlled.
[0013]
  Further, according to the present invention, the center portion of the bottom surface of the processed portion can be moved relative to the peripheral portion, and the center portion of the bottom surface is directly contacted with the die for a certain period from the beginning of driving. At the position where deformation is suppressed, the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is suppressed, and the shaft portion is driven to a required depth. And after the fixed period, by allowing the central portion of the bottom surface of the processed portion to move relative to the peripheral portion, the deformation of the plate material is allowed, and the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is enlarged, The shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. Therefore, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet can be appropriately controlled.
[0014]
  Also,According to the present invention, when the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die reaches the plate adjacent to the outermost plate that is in close contact with the die, the shaft portion of the SP rivet reaches In the state before exceeding the predetermined displacement amount in the above, the central portion of the bottom surface is positioned to suppress deformation of the plate material that is in direct contact with the die, the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is suppressed, and the shaft portion is Drive to the required depth. Then, when the displacement amount of the SP rivet head relative to the die exceeds the predetermined displacement amount, the center portion of the bottom surface of the processed portion is moved relative to the peripheral portion, thereby deforming the plate material. Is increased, and the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is enlarged, and the shaft portion of the SP rivet is surely bitten into each plate material. Therefore, based on the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die, it is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet.
[0015]
  Further, the claims of the present invention4Dice according to claim3In the die described above, the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die is at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate adjacent to the one plate located on the outermost side where the die is in close contact. When a predetermined amount of displacement is exceeded, a support mechanism for supporting the central portion is provided so that the central portion sinks relative to the peripheral portion.
  According to the present invention, when the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die reaches the plate adjacent to the outermost plate that is in close contact with the die, the shaft portion of the SP rivet reaches In the state before exceeding the predetermined displacement amount in the above, the central portion of the bottom surface is positioned to suppress deformation of the plate material that is in direct contact with the die, the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is suppressed, and the shaft portion is Drive to the required depth. And when the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die exceeds the predetermined amount of displacement, the central portion of the bottom surface of the processed portion is allowed to sink relative to the peripheral portion, thereby the plate material Is allowed, the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet is enlarged, and the shaft portion of the SP rivet is surely bitten into each plate material. Therefore, based on the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die, it is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet.
[0016]
  Moreover, the claim of this invention for solving the said subject5In the plate material joining method, the die is brought into close contact with the outermost plate material of the three or more stacked plate materials, and the shaft portion of the SP rivet is attached to the outermost plate material. A method for joining plate members, in which the SP rivets are applied with a punch and driven into the plate member, and the respective plate members are fixed by enlarging the curl diameter of the shaft portion. To the plate material adjacent to the outermost one plate material that is in direct contact with the die until the shaft portion reaches the plate material so that the deformation of the plate material in direct contact with the die is suppressed. Supported by the processing sectionThe predetermined load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate material adjacent to the one plate material located on the outermost side where the die is in close contact with the center portion of the bottom surface of the processed portion of the die. The center part is immovable relative to the surrounding parts when When the load applied to the central portion of the bottom surface of the die processing portion exceeds the predetermined load, the SP rivet is driven by allowing the central portion to sink relative to the surrounding portion.Is.
  As the amount of biting into the plate material increases, the shaft portion of the SP rivet increases its deformation amount, and the shaft portion itself also reduces its deformation amount in the direction of less resistance along the deformed plate material. However, according to the present invention, the deformation of the plate material is supported by the processing portion of the die so as to suppress the deformation of the plate material in direct contact with the die for a certain period from the beginning of the SP rivet. By suppressing the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, the shaft portion is driven to a required depth. On the other hand, by allowing the deformation of the plate material after the predetermined period, the curl shape of the shaft portion of the SP rivet is expanded, and the shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. In addition, if the deformation of the plate material is suppressed until the end of the driving operation, the shaft portion may cause adverse effects such as penetrating all the plate materials, so that the deformation of the plate material is allowed after the predetermined period, The occurrence of such harmful effects is also prevented. Therefore, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet can be appropriately controlled.
[0017]
  Further, according to the present invention, the load applied to the center portion of the bottom surface of the processed portion of the die is changed to the plate material adjacent to the one plate material located on the outermost side where the die is in close contact with the shaft portion of the SP rivet. When the load is less than the load at the time of arrival, the central portion is immovable relative to the surrounding portion to suppress the deformation of the plate material and suppress the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet. Then, the shaft portion of the SP rivet is driven to a required depth with respect to the plate material mainly using the rigidity of the shaft portion of the SP rivet. In addition, the load applied to the central portion of the bottom surface of the processed portion of the die is the load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate material adjacent to the one plate material positioned on the outermost side where the die is in close contact. When exceeded, the central portion is allowed to settle relative to the surrounding portion, thereby allowing deformation of the plate material, increasing the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, and the axis of the SP rivet for each plate material. Ensuring that the part is invaded. Accordingly, it is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet based on the load applied to the center portion of the bottom surface of the die.
[0018]
  Also,To solve the above problems,Claims of the invention6The method of joining the plate materials according toA die is brought into close contact with the outermost plate of the three or more stacked plates, and the shaft portion of the SP rivet is brought into close contact with the other outermost plate, and the SP rivet is punched. The plate member is fixed by applying pressure to the plate member and fixing the plate members by enlarging the curl diameter of the shaft portion. Accordingly, since the SP rivet is initially driven, the most direct contact is made with the die. The plate material is supported by a die processing portion so as to suppress deformation of the plate material that is in direct contact with the die until the shaft portion reaches a plate material adjacent to one plate material located on the outside, and the die The amount of displacement of the SP rivet head relative to the predetermined displacement at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate adjacent to the outermost plate that is in close contact with the die. Is less than the center portion of the bottom of the processed portion of the die relative to the surrounding portion, and when the displacement amount of the SP rivet head relative to the die exceeds the predetermined displacement amount, The SP rivet is driven by sinking the central portion of the bottom surface of the processed portion relative to the surrounding portion.Is.
  As the amount of biting into the plate material increases, the shaft portion of the SP rivet increases its deformation amount, and the shaft portion itself also reduces its deformation amount in the direction of less resistance along the deformed plate material. However, according to the present invention, the deformation of the plate material is supported by the processing portion of the die so as to suppress the deformation of the plate material in direct contact with the die for a certain period from the beginning of the SP rivet. By suppressing the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, the shaft portion is driven to a required depth. On the other hand, by allowing the deformation of the plate material after the predetermined period, the curl shape of the shaft portion of the SP rivet is expanded, and the shaft portion of the SP rivet is securely bited into each plate material. In addition, if the deformation of the plate material is suppressed until the end of the driving operation, the shaft portion may cause adverse effects such as penetrating all the plate materials. Therefore, the deformation of the plate material is allowed after the predetermined period. This also prevents the occurrence of such harmful effects. Therefore, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet can be appropriately controlled.
[0019]
  Further, according to the present invention, the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die is such that a predetermined amount of displacement is applied to the plate material adjacent to the outermost plate material in close contact with the die. When the load is less than the load at the time when the shaft portion reaches, the central portion is made immovable with respect to the surrounding portion, thereby suppressing deformation of the plate material and suppressing an increase in the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet. Then, the shaft portion of the SP rivet is driven to a required depth with respect to the plate material mainly using the rigidity of the shaft portion of the SP rivet. Further, when the predetermined displacement amount exceeds the load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate material adjacent to the plate material located on the outermost side where the die is in close contact, the central portion Is allowed to sink relative to the surrounding portion, thereby allowing deformation of the plate material, increasing the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet, and securely biting the shaft portion of the SP rivet into each plate material. Therefore, based on the amount of displacement of the SP rivet head relative to the die, it is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter of the shaft portion of the SP rivet.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the same parts as those in the prior art and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0021]
  In FIG. 1, three plates W are used using a die 7 according to an embodiment of the present invention.1, W2, W3The process of driving the SP rivet 1 is shown in cross section. The die 7 is a plate material W that is in direct contact with the die 7 for a certain period from the beginning of the SP rivet 1.3So that the deformation of the plate W3It has processing part 8 which can support.
  Specifically, in the processing portion 8, the central portion 9 and the peripheral portion 10 are configured as separate pieces, and the central portion 9 can be moved relative to the peripheral portion 10. In the illustrated example, the peripheral portion 10 is fixed to a support base or the like (not shown) of the driving device. On the other hand, the central portion 9 has an elastic body 11 having a predetermined spring rate as a support mechanism for supporting the central portion 9 so as to sink relative to the peripheral portion 10 when the load applied to the central portion 9 exceeds the predetermined load. is doing.
[0022]
  In the illustrated example, the elastic body 11 uses a coil spring, but it is possible to use a rubber, an air spring or other elastic body. In addition, the “predetermined load” is a sheet material W located on the outermost side where the die 7 is in close contact in the punching process described later.3Plate material W adjacent to2The load applied to the central portion 9 when the shaft portion 2 of the SP rivet 1 arrives. Further, for convenience of explanation, between the rivet 1 and the punch 5, the die 7 and the plate material W3Although a gap is provided between the two, actually, the processing proceeds in close contact with each other.
[0023]
  Here, with reference to FIG.1, W2, W3A procedure for driving the SP rivet 1 will be described. 3 sheets W1, W2, W3When the SP rivet 1 is driven, first, as shown in FIG.1, W2, W3One of the outermost plates W3The die 7 is brought into close contact with the other plate material W located on the outermost side.1For this, the shaft portion 2 of the SP rivet 1 is brought into close contact. Then, the punch 5 applies pressure to the SP rivet 1. At this time, the central portion 9 of the processed portion 8 is urged and supported by the elastic body 11 so as to protrude most with respect to the peripheral portion 10.
[0024]
  Then, at the beginning of driving, the plate material W is mainly used by utilizing the rigidity of the shaft portion 2 of the SP rivet 1.1In contrast, the shaft portion 2 is bitten. At this point, the plate material W1Is greatly deformed when the shaft 2 bites in, but the plate material W3Is supported from below by the central portion 9, so that the plate material W2, W3Does not cause significant deformation. Therefore, the shaft portion 2 increases the amount of biting without increasing the curl diameter D1 (see FIG. 4).
  Subsequently, as shown in FIG.2When the shaft portion 2 of the SP rivet 1 reaches the heel, the thrust of the shaft portion 2 wins over the biasing force of the elastic body 11, and the central portion 9 is allowed to sink relative to the peripheral portion 10. Then, plate material W2, W3Is deformed following the surface shape of the processed portion 8 of the die 7. Such plate material W2, W3Due to the deformation of the shaft portion 2, the plate material W2, W3Are guided in the direction of increasing the curl diameter D1, and the deformation proceeds. And as shown in FIG.1 (c), the head 3 is the board | plate material W. As shown in FIG.1When completely driven into the center portion 9, the central portion 9 is in a state where it is most settled with respect to the peripheral portion 10.33 board materials W1, W2, W3Complete the joining.
[0025]
  The effects obtained by the embodiment of the present invention having the above-described configuration are as follows. First, according to the embodiment of the present invention, the processed portion 8 of the die 7 is directly in contact with the die 7 for a certain period from the beginning of the SP rivet 1 (between FIG. 1 (a) to FIG. 1 (b)). Contacting plate material W3So that the deformation of the plate W3Therefore, the enlargement of the curl diameter D1 (see FIG. 4) of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 can be appropriately controlled.
[0026]
  That is, when the load applied to the central portion 9 of the bottom surface of the processed portion 8 is less than a predetermined load, the central portion 9 is fixed with respect to the surrounding portion 10 and each plate member has a curl diameter D1 (see FIG. 4 (c)) is prevented from being deformed in the expanding direction. And the axial part 2 is made to bite into each board | plate material mainly using the rigidity of axial part 2 itself. Further, when the load applied to the central portion of the bottom surface of the die processing portion exceeds a predetermined load, the surface shape of the processing portion 8 of the die is settled by causing the central portion 9 to sink relative to the surrounding portion 10. Follow the plate material W2, W3Is deformed and the plate material W2, W3With the deformation, the shaft portion 2 of the SP rivet 1 increases the curl diameter D1. Moreover, it is possible to prevent adverse effects such as the shaft portion 2 penetrating through all the plate materials, which are caused by suppressing the deformation of each plate material to the end of the driving operation. Therefore, the enlargement of the curl diameter D1 (see FIG. 4C) of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 can be appropriately controlled.
  As a result, a plurality of stacked plate materials W1, W2, W3When the SP rivet 1 is driven into the1, W2, W3The shaft portion 2 is bitten into the plurality of plate members W.1, W2, W3Can be securely fixed. Moreover, the SP rivet 1 is a plate material W3Through the plate W3The shaft portion 2 is not exposed on the surface of the, and the sealing performance at the fastening portion can be ensured as in the conventional case.
[0027]
  Note that the “predetermined load” is a sheet material W located on the outermost side where the die 7 is in close contact with each other in the punching process.3Plate material W adjacent to2When the shaft portion 2 of the SP rivet 1 reaches, the load on the central portion 9 is used so that the shaft portion 2 of the SP rivet 1 becomes the plate material W.2It is possible to appropriately control the expansion of the curl diameter D1 of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 after reaching the position. Therefore, it is possible to optimize the expansion timing of the curl diameter D1 of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 to obtain the above-described effects.
[0028]
  Therefore, the rivet-bonded aluminum material W bonded according to the embodiment of the present invention.1, W2, W3Are securely fixed to each other and sealed in the fastening portion, and are optimal for application to, for example, a panel coupling portion of an automobile.
[0029]
  The curved surface shape of the peripheral portion 10 on the bottom surface of the processed portion 8 of the die 7 may be the same as the corresponding position in the processed portion 6 of the conventional die 4 (FIG. 4). On the other hand, the upper surface shape of the central portion 9 is a flat surface 9a as shown in FIG. 2A, or a curved surface 9b whose top is a convex spherical surface having a relatively small diameter as shown in FIG. As shown in FIG.2 (c), it is preferable to select suitably from various shapes, such as the curved surface 9c in which the top part forms a convex spherical surface with a comparatively large diameter according to processing conditions. In addition, according to the embodiment of the present invention, even a plurality of four or more plate members can be similarly fixed.
[0030]
  Furthermore, although illustration is omitted, as a structure of the processing portion 8 of the die 7, when the displacement amount of the head 3 of the SP rivet 1 with respect to the die 7 exceeds a predetermined displacement amount (specifically, punching with respect to the die 7) It is also possible to provide a mechanism for causing the central portion 9 to sink with respect to the peripheral portion 10 when the displacement amount 5 exceeds a predetermined displacement amount).
  Further, as a specific structure for establishing such a mechanism, there is a link mechanism in which the central portion 9 and the peripheral portion 10 are configured as separate pieces, and the central portion 9 is settled according to the stroke of the punch 5. Can be mentioned.
[0031]
  According to the above configuration, the predetermined displacement amount is a single plate material W located on the outermost side where the die 7 is in close contact.3Plate material W adjacent to2The amount of displacement at the time when the shaft portion 2 of the SP rivet 1 arrives, and from the beginning, the plate material W2The plate material W that is in direct contact with the die 7 until the shaft portion of the SP rivet 1 reaches the end (between FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b)).3So that the deformation of the plate W3The shaft portion 2 is bitten into each plate material mainly using the rigidity of the shaft portion 2 itself. In addition, plate material W2After the shaft portion 2 of the SP rivet 1 has reached, until the driving is completed (see FIG. 1 (c)), the central portion 9 is allowed to sink with respect to the peripheral portion 10 as the amount of movement of the punch 5 increases. Thus, the plate material W deforms in accordance with the surface shape of the processed portion 8 of the die 7.2, W3The deformation range is such that the curl diameter D1 of the shaft portion 2 of the SP rivet 1 can be guided in the direction of increasing the curl diameter D1.
[0032]
  As a result, a plurality of stacked plate materials W1, W2, W3When the SP rivet 1 is driven into the1, W2, W3The shaft portion 2 is bitten into the plurality of plate members W.1, W2, W3Can be securely fixed. In addition, board material W2The point at which the shaft portion of the SP rivet 1 reaches the center can be experimentally grasped by performing a test hit or the like.
  In addition, since the displacement between the central portion 9 and the peripheral portion 10 of the processing portion 8 of the die 7 may be a relative one, the central portion 9 is fixed at the appropriate timing described above, and the peripheral portion A similar effect can be obtained by raising 10 using an appropriate link mechanism or the like.
  The present invention can be used not only for joining aluminum plate materials and aluminum alloy plate materials, but also as means for stacking and fixing various other metal plate materials such as steel materials.
[0033]
【The invention's effect】
  Since the present invention is configured as described above, when the SP rivet is driven into a plurality of stacked plate materials, the enlargement of the curl diameter of the shaft portion is appropriately controlled so that the shaft portions are bitten into all the plate materials. It is possible to securely fix the plate material. In addition, it is possible to provide a rivet-bonded aluminum material that is securely fixed in such a manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process of driving SP rivets into three sheets using a die according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram exemplifying a top surface shape of a central portion of a processing part of a die according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a conventional plate W fixed with SP rivets.1, W2FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process of driving SP rivets into three sheets using a conventional die.
[Explanation of symbols]
  1 SP rivet
  2 Shaft
  3 head
  4 dice
  5 Punch
  6 Processing part
  7 Dice
  8 Machining part
  9 Central part
  10 Peripheral part
  11 Elastic body
  D1 curl diameter
  D2 clinch diameter
  W1, W2, W3  Board

Claims (6)

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。A die for SP rivets that applies pressure to the SP rivet with a punch, drives the shaft portion into three or more stacked plate materials, and fixes each plate material by expanding the curl diameter of the shaft portion,
From the beginning of SP rivet driving, the deformation of the plate material in direct contact with the die is suppressed until the shaft reaches the plate material adjacent to the outermost plate material in direct contact with the die. have a processing unit capable of supporting the sheet material,
The center portion of the bottom surface of the processed portion is movable relative to the peripheral portion,
When the load applied to the center portion of the bottom surface exceeds a predetermined load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate material adjacent to the one plate material located on the outermost side where the die is in close contact, A die comprising a mechanism for moving the central portion . 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。When the load applied to the center portion of the bottom surface exceeds a predetermined load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate material adjacent to the one plate material located on the outermost side where the die is in close contact, wherein such central portion is relatively settle to the peripheral portion, the die according to claim 1, further comprising a support mechanism for supporting the central portion. 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。 A die for SP rivets that applies pressure to the SP rivet with a punch, drives the shaft portion into three or more stacked plate materials, and fixes each plate material by expanding the curl diameter of the shaft portion,
From the beginning of SP rivet driving, the deformation of the plate material in direct contact with the die is suppressed until the shaft reaches the plate material adjacent to the outermost plate material in direct contact with the die. It has a processing part that can support the plate material,
The center portion of the bottom surface of the processed portion is movable relative to the peripheral portion,
The amount of displacement of the SP rivet head relative to the die is a predetermined amount of displacement at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches a plate adjacent to the outermost plate that is in close contact with the die. A die comprising a mechanism for moving the central portion when the center is exceeded. 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。The amount of displacement of the SP rivet head relative to the die is a predetermined amount of displacement at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches a plate adjacent to the outermost plate that is in close contact with the die. The die according to claim 3 , further comprising a support mechanism for supporting the central portion so that the central portion sinks relative to the peripheral portion when exceeding. 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。A die is brought into close contact with the outermost plate of the three or more stacked plates, and the shaft portion of the SP rivet is brought into close contact with the other outermost plate, and the SP rivet is punched. Applying pressure to the plate material and driving the plate material, and fixing each plate material by enlarging the curl diameter of the shaft portion accompanying it,
Suppressing deformation of the plate material that is in direct contact with the die from the beginning of the SP rivet until the shaft reaches the plate material adjacent to the outermost plate material that is in direct contact with the die. The plate is supported by the die processing part ,
The load applied to the central portion of the bottom surface of the die processing portion is less than a predetermined load at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches the plate material adjacent to the one plate material located on the outermost side where the die is in close contact. When the load is applied to the center portion of the bottom surface of the processed part of the die exceeds the predetermined load, the center portion is fixed to the surrounding portion. A method of joining plate members, wherein the SP rivets are driven by being allowed to settle relatively . 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。 A die is brought into close contact with the outermost plate of the three or more stacked plates, and the shaft portion of the SP rivet is brought into close contact with the other outermost plate, and the SP rivet is punched. Applying pressure to the plate material and driving the plate material, and fixing each plate material by enlarging the curl diameter of the shaft portion accompanying it,
Suppressing deformation of the plate material that is in direct contact with the die from the beginning of the SP rivet until the shaft reaches the plate material adjacent to the outermost plate material that is in direct contact with the die. The plate is supported by the die processing part,
The amount of displacement of the SP rivet head relative to the die is less than a predetermined amount of displacement at the time when the shaft portion of the SP rivet reaches a plate adjacent to the outermost plate that is in close contact with the die. At one time, when the center portion of the bottom surface of the processing portion of the die is fixed with respect to the surrounding portion, and the displacement amount of the SP rivet head relative to the die exceeds the predetermined displacement amount, the processing portion of the die A method for joining plate members, wherein the SP rivet is driven by allowing a central portion of a bottom surface to sink relative to a peripheral portion thereof .
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