JP6022402B2 - リベット接合構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異種金属部材の接合を、一方の部材を貫通して他方の部材に当接するリベットを介して溶接して行ったリベット接合構造体及びその製造方法に関するものである。

一般に、アルミニウムパネルと、鉄パネルなどの異種金属を溶接して構成される接合構造体は、一例として、車体部材の中で面積が大きなボンネット材、ドア材等に使用され剛性を維持してより軽量化するために使用されている。この接合構造体では、異種金属パネルが接合されることから、ピンやリベットが使用されている。そして、接合構造体では、例えば、リベットを鉄パネルと同種の材料で形成して、リベットと鉄パネルとをスポット溶接することで、異種金属パネルを接合することが従来行われている（例えば、特許文献１参照）。

ピンやリベットを使用する接合構造体では、異種金属パネルを強固に接合できるため、異種金属パネル同士を直接溶接することで接合する構造よりも接合強度が高くなる。また、接合構造体では、アルミニウムパネルに予めリベットを貫通させて打設しておき、リベット軸先端部をアルミニウムパネルから露出させ、露出しているリベット軸先端部に鉄パネルの表面を当接させた状態でスポット溶接する製造方法が示されている。この接合構造体の製造方法では、異種金属パネルの一方にリベットを打設した後に他方のパネルと当接させた状態でスポット溶接しているので、接合強度を維持して作業効率を向上させることができる。

特開２００９−２８５６７８号公報

しかし、前記した従来の接合構造体及びその製造方法では、以下に示すような問題点が存在していた。
従来の接合構造体では、スポット溶接時の電極位置のずれにより、溶融ナゲットが融点の低いアルミニウム部材である第２部材の近傍に形成されることにより、第２部材の軟化を生じる場合があった。

また、接合構造体の製造方法では、リベットを複数打設する場合、リベットの打設位置がお互いに近いと、スポット溶接時に流れる電流が分流を起こし、必要な継手強度を確保するための溶融ナゲットの大きさがばらつくという問題が発生する場合があった。
さらに、接合構造体の製造方法では、スポット溶接により異種金属パネルを溶接して接合するため、パネルの表面及び裏面の両側に電極を配置する必要があり、溶接可能な構造体の形状・作業スペースに制限があり、より溶接施工性の良い工法が望まれていた。

本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、第２部材の軟化が抑制され、溶接強度が安定したリベット接合構造体を提供すると共に、リベットの接合位置の影響を受けずに溶接作業が行え、かつ、作業スペースを異種金属パネルの両側に必要としないリベット接合構造体の溶接方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明に係るリベット接合構造体は、以下のように構成した。すなわち、リベット接合構造体は、第１部材と同種の金属で形成されたリベットを、前記第１部材と異材の第２部材を貫通させて、前記リベットと前記第１部材とを当接した状態で、前記第１部材と前記リベットを溶接して、前記第１部材と前記第２部材とを接合したリベット接合構造体であって、前記リベットは、第２部材から露出するリベット頭部方向から、前記リベットのリベット軸部を貫通し、かつ、前記第１部材を貫通しないように溶融部を形成して溶接された構成を備えることとした。

かかる構成により、リベット接合構造体は、第１部材と当接するリベットが、リベット頭部側又は第１部材側からリベット軸部に沿って溶融部を形成して溶接されているため、スポット溶接のように溶融部が第２部材の近くに形成されることがなくなり、第２部材の軟化が抑制され、かつ、第１部材との接合強度を確保することができる。なお、リベット接合構造体は、第１部材側からリベット軸部に沿って溶接する場合には、溶接ジグを利用して、あらかじめ溶接位置を決めておくことや、あるいは、ロボットに溶接位置を予め教示しておく事、レーザ溶接においてはリモート溶接法である、ミラー・スキャン法やロボット・スキャン法等を採用することによりビーム照射の正確な位置決めをして溶接されることになる。また、リベット接合構造体は、第１部材を貫通しない状態で溶接されているので、第１部材の表面の変形がほとんどなく溶接強度も確保できる。

さらに、リベット接合構造体は、第１部材と同種の金属で形成されたリベットを、前記第１部材と異材の第２部材を貫通させて、前記リベットと前記第１部材とを当接した状態で、前記第１部材と前記リベットを溶接して、前記第１部材と前記第２部材とを接合したリベット接合構造体であって、前記リベットは、第２部材から露出するリベット頭部方向から、又は、前記第１部材側から、前記リベットのリベット軸部及び前記第１部材を貫通するように溶融部を形成して溶接された構成を備える構成としてもよい。
かかる構成により、リベット接合構造体は、リベットから第１部材を貫通することで、ブローホール等の溶接欠陥が減少し、接合強度が大きくなる。
また、リベットの頭部に凹部を設けておくことにより、第１部材とリベットの溶融部が短くなり熱エネルギーの投入量が少なくてすみ、溶接熱による歪や第２部材の軟化を防止することができる。更に、凹部の形状を三角錐状や、放物線状にすることにより、レーザ光の狙い位置が若干ずれても凹部内でレーザ光が反射して中央に集中し、効率よく溶接を行うことができる。

また、上記課題を解決するために本発明に係るリベット接合構造体の接合方法として、以下に示す手順とした。すなわち、リベット接合構造体の接合方法は、第１部材と同種の金属で形成したリベットを、前記第１部材と接合する異材の第２部材を貫通させて打設する第１工程と、前記第１部材に対面して前記第２部材を貫通したリベットのリベット頭部方向から、リベット軸部の軸線に沿って前記リベットのリベット軸部を貫通し、かつ、前記第１部材を貫通しないように溶融する第２工程と、を行い溶接することとした。
また、リベット接合構造体の製造方法は、第１部材と同種の金属で形成したリベットを、前記第１部材と接合する異材の第２部材を貫通させて配置する第１工程と、前記第１部材に対面して前記第２部材を貫通したリベットのリベット頭部方向から、又は、前記第１部材側から、リベット軸部の軸線に沿って前記リベットのリベット軸部及び前記第１部材を貫通するように溶融部を形成して溶融する第２工程と、を行うこととしてもよい。
そして、前記リベットを溶融する溶融溶接手段として、前記リベット頭部側から、又は、前記第１部材側からの溶接となる片面施工で行うことがよい。さらに、前記接合を行う手段が、レーザ溶接手段、ＴＩＧ溶接手段、ＭＩＧ溶接手段のいずれかであることとしてもよい。

かかる手順により、リベット接合構造体の製造方法は、リベットを第２部材に貫通させ打設して、貫通したリベットのリベット軸部の軸線に沿って、リベット頭部側あるいは第１部材側のどちらか一方側から溶融させて接合するので、スポット溶接のように溶融ナゲットが第２部材に近接して配置されることにより生じる、第２部材の軟化が生じず、第１部材とリベットとの接合強度も安定する。また、リベット接合構造体の製造方法は、溶接時にリベット接合構造体の一方側からの作業であり、また、リベットと第１部材を電気的に接続する必要がない。特に、溶融溶接手段として、レーザ溶接手段等を使用することで、作業効率が一層向上する。

さらに、リベット接合構造体の接合方法において、前記リベット頭部に凹部を設けていてもよい。これにより、溶接の入熱を低減することができ接合体の歪及び第２部材の軟化が防止できる。

本発明に係るリベット接合構造体及びその製造方法は、以下に示すような優れた効果を奏するものである。
リベット接合構造体は、スポット溶接を行わずに、リベットの軸線に沿って溶融して同種金属の第１部材とリベットとが溶接されるため、変形が少なく安定した接合強度を確保することができる。

リベット接合構造体の製造方法では、第２部材にリベット打設（第２部材へのリベット穿孔、かしめ）して第１部材をリベット軸端面に当接するように第２部材に重ねて、第１部材側又は第２部材側のいずれか一方からリベット軸部に沿って溶融させて接合するので、スポット溶接のような溶融ナゲットのずれが生じず、第２部材の軟化が生じない。そのため、リベット接合構造体の製造方法では、溶接作業では片面施工で対応でき、また、安定した接合強度を確保してリベット接合構造体の製造をすることができる。

リベット接合構造体の製造方法では、特に、レーザ溶接手段を使用することでミラー等の使用により短時間で多数のリベットを精度よく溶接することができ、作業効率に優れている。

（ａ）は、本発明に係るリベット接合構造体の全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、本発明に係るリベット接合構造体の一部を模式的に断面で示す断面図である。 （ａ）は、本発明に係るリベット接合構造体に使用するリベットと第２部材であるルーフパネルの関係を模式的に断面にして示す断面図、（ｂ）は本発明に係るリベット接合構造体を一部切欠いて模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るリベット接合構造体の製造工程においてリベットを第２部材に打設して第１部材である車体フレームパネルを当接するまでの状態を模式的に断面で示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明に係るリベット接合構造体の製造工程においてリベットを溶融して第１部材に溶接する状態を模式的に断面で示す断面図である。 本発明に係るリベット接合構造体の打設装置にリベットが収納された状態を模式的に断面で示す断面図である。 本発明に係るリベット接合構造体の第２部材をプレス加工すると共にリベットを打設した状態を一部断面にして模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るリベット接合構造体においてリベットを打設する工程からリベットを溶接する工程までを一部省略して模式的に示す断面図である。 本発明に係るリベット接合構造体のリベットを溶接する状態を模式的に示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明に係るリベット接合構造体の他の溶接工程を模式的に示す斜視図、断面図、断面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明に係るリベット接合構造体の他のリベットの構造をそれぞれ示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明に係るリベット接合構造体の他の製造工程においてリベットを溶融して第１部材に溶接する状態を模式的に断面で示す断面図である。

以下、本発明に係るリベット接合構造体及びその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、リベット接合構造体（以下、接合構造体という）は、その一例として、第１部材である車体フレームパネルに、第２部材であるルーフパネルを、接合部材であるリベットを介してレーザ溶接装置により接合したものを説明する。
図１に示すように、接合構造体１は、車体フレームパネル１０にルーフパネル２０を、リベット３０を介して溶接して接合した構成を備えている。この接合構造体１は、車体フレームパネル１０及びリベット３０が例えば、鉄系金属材料で形成されると共に、ルーフパネル２０がアルミニウム合金で形成されている。接合構造体１は、ここでは、鋼板から加工した車体フレームパネル１０及びアルミニウム合金板から加工したルーフパネル２０を異種金属として接合対象部材としている。

第１部材である車体フレームパネル１０は、ここでは、車体に採用される鋼板である平パネルから折り曲げ加工等の加工が施されたものである。この車体フレームパネル１０は、鉄系金属であり、車体として使用されている鉄を主成分とする鉄系金属であれば、特にその成分が限定されるものではない。そして、車体フレームパネル１０は、接合される位置は、車体フレームパネル１０のルーフサイドレール１１の位置を接合位置としている。また、車体フレームパネル１０は、その形状を車体のフレーム形状としている。この車体フレームパネル１０は、その形状や、接合位置について特に限定されるものではない。

第２部材であるルーフパネル２０は、ここでは、アルミニウム合金板の平パネルからプレス加工等が施されたものである。このルーフパネル２０は、例えば６０００系のアルミニウム合金が使用されているが、この他に、２０００系、３０００系、５０００系、７０００系等の任意の材種のアルミニウム合金が採用され、特にその成分が限定されるものではない。
ルーフパネル２０は、一例として、リベット３０が打設されて接合される接合位置として周縁部分として設定されている。ルーフパネル２０は、車体フレームパネル１０のルーフサイドレール１１の位置に当接するよう形成されているが、その厚みや形状や大きさは特に限定されるものではない。
尚、本実施形態では、一例として自動車パネルへの適用例を説明するが、アルミニウム材の形態として板材に限らず、押出形材や鋳物も採用することができ、適用対象も自動車の各構成部品や建材等、様々な用途に適用することができる。

ここでは、ルーフパネル２０は、リベット３０が貫通する位置に溶接凹部（溶接用凹部）２１が形成されることになる。
溶接凹部２１は、リベット３０が貫通する際にリベット３０と相対して第２部材の反対側に配置されたカウンターパンチ（図７参照）により押し上げられて形成されるものであり、リベット３０の溝部３３へ第２部材を流動させてしっかりとかしめ固着するものである。又、この溶接凹部を設けることで第１部材と第２部材との間に空間を設けることができる。これによって第１部材やリベットからの溶接の熱の伝達を防止することでき第２部材の軟化を防止することができる。

図２に示すように、リベット３０は、車体フレームパネル１０とルーフパネル２０とを接合させるものである。このリベット３０は、リベット頭部である頭部３１と、この頭部３１の直径Ｈ１よりも小さく形成されたリベット軸部である軸部３６と、を備えている。

頭部３１は、軸部３６の直径Ａ１よりも大きく形成されたフランジ部３２と、このフランジ部３２の下面側で軸部３６の外周縁回りに環状に形成された環状凹部３３と、フランジ部３２の上面側で軸部３６とは反端側に突出するように形成した段部３４と、この段部３４の軸線中心に向かって傾斜するように凹ませた凹部３５とを備えている。
環状凹部３３は、リベット３０がルーフパネル２０に打設されたときに、そのルーフパネル２０の表面部分２２を流動させて噛み込むためのものである。この環状凹部３３は、基端軸部３７の外周縁の位置に軸基端に連続するように形成されている。また、この環状凹部３３の凹部幅Ｈ３は、フランジ部３２の直径方向におけるフランジ幅Ｈ２の２／３を超えないように設定されている。さらに、環状凹部３３の凹部深さＨＴは、フランジ部３２の板厚ＨＲの１／２を超えないように形成されている。環状凹部３３の凹部幅Ｈ３及び凹部深さＨＴは、前記した値を超えてしまうとフランジ部３２の強度を低下させてしまうことになり好ましくない。

段部３４は、本発明において必須の構成ではなく、フランジ部３２は平坦であっても差し支えないが、段部３４を設けることで、例えば摩擦撹拌接合の撹拌棒が当接して摩擦撹拌の処理を行う目安となる位置や、レーザ溶接装置Ｌｓ（図７（ｃ）参照）のレーザ照射位置等を特定しやすいという効果を奏するものである。この段部３４は、フランジ部３２の表面側から連続して段外縁が円形状に突出して形成されている。なお、段部３４の直径は、後記する先端軸部３８の直径Ａ２と同じ大きさになるようにここでは形成されている。
段部３４に形成された凹部３５は、溶融された金属の変形状態を吸収して頭部３１側に当接する他の部材がある場合には、当接状態を揃えるためにも有効となる。この凹部３５の窪み形状はここでは断面Ｖ字型に形成されている。

軸部３６は、ルーフパネル２０を貫通して車体フレームパネル１０に当接させるためのものである。この軸部３６は、ここでは、基端軸部３７と、先端軸部３８と、円錐頂部３９とを備えている。
基端軸部３７は、頭部３１の下面から連続して形成され、その先端側に連続して当該基端軸部３７の直径Ａ１より小さな直径Ａ２の先端軸部３８が形成されている。そして、先端軸部３８は、その先端側に連続して、先端面の中心が突出するように形成した円錐頂部３９を備えている。

円錐頂部３９は、ルーフパネル２０に貫通させる際に、材料に食い込み易くするためのものである。また、先端軸部３８及び円錐頂部３９の長さＡＰは、ルーフパネル２０を貫通したときに、車体フレームパネル１０の表面に当接した状態となるように設定されることが望ましい。ここでは、軸部３６において、フランジ部３２下面から円錐頂部３９の先端までの長さＡＲが、ルーフパネル２０の板厚ＴＡと同等か同等以上となるように設定されている。また、先端軸部３８及び円錐頂部３９の長さＡＰは、ルーフパネル２０の穴深さＴｄと同等あるいは同等以上となるように設定されている。尚、材料への食い込み易さが必要でなければ、軸部３６の先端はフラット形状、フラット形状に溝を設けた形状、円弧状、多角錐状であってもよい。

図２（ｂ）に示すように、接合構造体１は、リベット３０を打設してルーフパネル２０及び車体フレームパネル１０を当接させた状態でリベット３０を溶接することで構成されている。接合構造体１は、リベット３０の頭部３１から車体フレームパネル１０の一部まで例えばレーザ溶接により溶融した溶融部３０Ｍにより溶接される。したがって、接合構造体１は、溶融部３０Ｍが第２部材側に偏ることなく配置されるため第２部材の軟化が生じず、溶接強度が高く安定した構造が得られる。また、接合構造体１は、溶接凹部２１が溶接部３１を形成するときに熱の伝達を抑制するため、車体フレームパネル１０の熱による変形を抑えることができる。

以上の構成を備える接合構造体１の製造工程について図３及び図４を主として図５乃至図８を参照して説明する。接合構造体１は、片面施工で作業を行うことができる溶接手段で溶接される。ここでは、一例として、レーザ溶接装置Ｌｓ（図７（ｃ）参照）による溶接作業で接合される構成として説明する。

車体フレームパネル１０とルーフパネル２０とは、プレス加工等が別々のラインで行われその基本形状が形成されている。車体フレームパネル１０は、ここでは、車体の骨格となる形状に鉄パネルから各加工工程を経て形成されている。そして、車体の天井となる部位が開放された状態の車体フレームパネル１０として組み立てられた状態で搬送ラインに沿って送られてくる。また、ルーフパネル２０は、ここでは、平坦パネルをプレス加工装置に設置され、プレス加工作業とリベット３０の打設作業が同じ場所で行われている。

図３（ａ）に示すように、ルーフパネル２０は、アルミニウム合金から所定の大きさ、所定の形状に切り出された平板の状態で準備される。なお、ルーフパネル２０は、リベット３０を打設する際に、リベット３０の頭部３１が当接する面とは反対側からカウンターパンチ（図５のＤｕ）で第２部材を押し上げ、その打設する位置に溶接凹部２１が形成されることになる。この溶接凹部２１は、リベット３０の軸部３６の先端軸部３８と同等あるいは、先端軸部３８よりも穴深さＴｄが浅く形成されている。平板の状態のルーフパネル２０は、アームロボット等によりプレス加工装置Ｐｓに搬送されて加工位置に設置される。

ルーフパネル２０に打設されるリベット３０は、図５に示すように、供給用のカセット収納体１３０に収納された状態で、作業者の手作業あるいはアームロボット（図示せず）により、プレス加工装置Ｐｓの打設位置に着脱自在に装着される。カセット収納体１３０は、筒状の収納本体１３１と、この収納本体１３１の先端に設けた保持手段１３２とを備えている。そして、収納本体１３１は、リベット３０の軸部３６を他方の開口に向けた状態で軸線方向に一列に収納する空間を有している。また、保持手段１３２は、Ｃリング状の弾性部材が装着されており、押型ポンチＤｐにより押されることで、弾性部材のＣリング開口が弾性力に抗して拡張させられて、収納本体１３１の先端に収納されているリベット３０を打設位置に供給する構成を備えている。

そして、カセット収納体１３０が装着される位置の上下には、打設手段Ｄｓの押型ポンチＤｐと、この押型ポンチＤｐに対向して設けたカウンターパンチＤｕが設置されている。なお、押型ポンチＤｐとカウンターパンチＤｕとは、プレス加工装置Ｐｓとは異なるタイミング、あるいは、同じタイミングで動作できるように構成されている。

ルーフパネル２０は、プレス加工装置Ｐｓの下金型１４２及び上金型１４１によりプレス加工が施される。また、ルーフパネル２０がプレス加工装置Ｐｓでプレス加工された状態において、図３（ｃ）に示すように、リベット３０の打設作業も併せて行われる（第１工程）。そして、リベット３０の打設作業が行われたときに、溶接凹部２１がルーフパネル２０に形成され、溶接凹部２１が形成されることでリベット３０の環状凹部３３内にルーフパネル２０の部材がかしめられて入り込むことになる。なお、プレス加工作業及び打設作業は、作業のタイミングについて、どちらか一方が先あるいは同時のいずれであっても構わない。

図５及び図７（ａ）に示すように、打設作業は、カセット収納体１３０に収納されているリベット３０が、押型ポンチＤｐで直接押されるかまたは整列する他のリベット３０を介して押される。図５に示すように、押されたリベット３０は、カセット収納体１３０の保持手段１３２の弾性力に抗してＣリング状の保持手段１３２を押し広げて打設位置に供給され、かつ、カウンターパンチＤｕに向かって押型ポンチＤｐで押圧される。そのため、リベット３０は、軸部３６がルーフパネル２０を貫通し、環状凹部３３内にルーフパネル２０の部材をかしめる。打設作業でリベット３０がルーフパネル２０に打設されたときに、ルーフパネル２０の打ち抜かれた打ち抜き片２０ａが下方に落下して廃棄される。

ルーフパネル２０は、プレス加工が施されると共に予め設定された数のリベット３０が打設して取り付けられると、次の作業位置に図示しないハンドラ等の搬送手段により搬送される。ここでは、ルーフパネル２０は、図示しない搬送手段により搬送され、図７（ｂ）に示すように、車体フレームパネル１０の所定位置に設置される。
ルーフパネル２０が車体フレームパネル１０に設置されると、図７（ｃ）及び図８に示すように、レーザ溶接装置Ｌｓのレーザ溶接トーチＴｃがロボットアームＲａで移動してリベット３０の頭部３１側からレーザ溶接作業が行われる（第２工程）。レーザ溶接装置Ｌｓによりリベット３０を溶接する場合には、ＸＹＺ座標空間において溶接位置を設定して、かつ、レーザ照射時間、レーザ照射幅、レーザ溶接深さ等を設定することで、レーザ溶接トーチＴｃを支持するロボットアームＲａの移動を迅速に行い、レーザ溶接作業をスムーズにすることができる。

レーザ溶接作業は、レーザ溶接深さ等が既に設定されているので、溶接個所が複数存在しても短時間で車体フレームパネル１０にルーフパネル２０がリベット３０を介して溶接される。また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ溶接装置Ｌｓでは、レーザ光の幅であるレーザ照射幅が軸部３６の直径よりも小さく、かつ、接合に必要な範囲となるように設定されているので、リベット３０の頭部３１の露出している部分の変形を最小限に抑えることができる。

そして、レーザ溶接装置Ｌｓは、ここでは、レーザ光の照射条件が、車体フレームパネル１０をリベット３０側から貫通しないで溶接するように設定されている。したがって、車体フレームパネル１０及びルーフパネル２０は、リベット３０の頭部３１側から軸線に沿って連続して溶融されて、車体フレームパネル１０とリベット３０とが溶融部３０Ｍを形成して溶接され、接合構造体１として常に一定の溶接強度を確保できる。

リベット３０がレーザ溶接装置Ｌｓにより溶接される場合、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、軸部３６の軸線に沿ってレーザ光（点線矢印で示す）が照射されることで、リベット３０の軸線に沿った位置及び車体フレームパネル１０の表面側が溶融して溶融部３０Ｍを形成する。また、溶融した溶融部３０Ｍは、溶接凹部２１があることで熱の伝達が緩和されて車体フレームパネル１０の熱による変形を抑制することができる。溶融された溶融部３０Ｍは、接合構造体１は、レーザ溶接装置Ｌｓで溶接されると、そのリベット３０の頭部３１の凹部から軸部３６に沿って円錐頂部３９を超えて車体フレームパネル１０側までレーザ光が連通して溶接が行われる。そのため、接合構造体１では、スポット溶接のような溶融ナゲットの偏在が生じず第２部材の軟化が生じない。

また、接合構造体１は、リベット３０と車体フレームパネル１０とを溶接する際に溶接位置に対して片面施工で溶接作業を行うことができるので、車体フレームパネル１０の溶接姿勢を変更させることや、あるいは、溶接個所を電極で挟み込むような溶接設備を必要としない。

そして、レーザ溶接作業が終了した車体フレームパネル１０は、搬送レールに沿って次の作業工程に送られる。
このようにして溶接された接合構造体１は、リベット３０の頭部３１側から軸部３６側にレーザ光により溶融して接合されているので、溶接強度が安定しており、また、リベット３０の設置間隔が互いに近い位置にあっても、電流を部材間に流す必要がないので、スポット溶接のような溶接電流の分流現象による接合強度の低下は生じることがない。

なお、レーザ溶接装置Ｌｓによりリベット３０の軸部３６に沿って溶接する場合、頭部３１とは反対側となる第１部材である車体フレームパネル１０側から溶接作業を行うようにしても構わない。つまり、図９に示すように、リベット３０の軸部３６の位置は、作業空間におけるＸＹＺ座標において設定されているので、レーザ溶接装置Ｌｓのレーザ作業開始位置を車体フレームパネル１０側から特定でき（図９（ａ）参照）、前記したレーザ溶接の条件により作業が行われる（図９（ｂ）参照）。溶接されたリベット３０は、図９
ｃ）に示すように、車体フレームパネル１０側からリベット３０の軸部３６及び頭部３１まで軸部３６に沿って溶融して溶接されることであっても構わない。

また、図１０に示すように、使用されるリベット３０Ｂ、３０Ｃの構成であっても構わない。なお既に説明したリベット３０と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。図１０（ａ）に示すように、リベット３０Ｂは、頭部３１Ｂの段部３４ｂがフランジ部３２から段差を形成した円柱状に突出するように形成されている。このように、リベット３０Ｂは、段部３４ｂのように凹部がない場合も本発明の効果を奏する。また、図１０（ｂ）に示すように、リベット３０Ｃは、頭部３１Ｃのフランジ部３２ｃの上面が平坦に形成されている。そして、リベット３０Ｃは、軸部３６Ｃの基端軸部３７ｃと、その基端軸部３７ｃの端面に円錐頂部３９とを備えるように構成されている。このように、リベット３０Ｃは、構成がシンプルに形成されることで、製造が容易で、かつ、ＴＩＧ溶接等を行うときに、溶接開始面が基端軸部３７ｃの延長線上におけるフランジ部３２ｃの位置となり都合がよい。

さらに、図１１に示すように、レーザ溶接作業を行う場合に、リベット３０から第１部材である車体フレームパネル１０まで貫通して溶融部３０Ｍを形成するようなキーホール溶接とする構成であっても構わない。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ溶接作業は、リベット３０の頭部３１から車体フレームパネル１０の裏面までに溶融部３０Ｍが形成されるようにレーザ溶接条件を設定して行われる。溶融部３０Ｍがリベット３０の軸部３６に沿ってリベット３０、ルーフパネル２０及び車体フレームパネル１０までの全ての部分に形成されることで、溶接凹部２１に入り込んで接合するために有効となる溶接面積を大きくすることができる。

なお、図１１で説明したレーザ溶接方法は、図１０に示すリベット３０Ｂ、３０Ｃにおいても適用することができることはもちろんである。
また、ここでは、レーザ溶接作業を主として説明したが、摩擦撹拌溶接手段、ＴＩＧ溶接手段、ＭＩＧ溶接手段のいずれかであっても構わない。すなわち、片面施工で行うことができる溶接手段であれば、特に限定されるものではない。
また、ここでは、第２部材の材料としてアルミニウム合金を一例として示したが、リベット３０（３０Ｂ、３０Ｃ）により接合できるものであれば、マグネシウム合金、チタン合金等の他の金属であることや、あるいは、炭素繊維強化プラスチック等の金属以外の素材であっても構わない。また、第１部材及びリベット３０（３０Ｂ、３０Ｃ）も同系の素材であれば鉄系金属に限定されるものではない。

１ リベット接合構造体
１０ 車体フレームパネル
１１ ルーフサイドレール
２０ ルーフパネル
２０ａ 打ち抜き片
２１ 溶接凹部
２２ 表面部分
３０ リベット
３０Ｍ 溶融金属
３１ 頭部
３２ フランジ部
３３ 環状凹部
３４ 段部
３４ｂ 段部
３５ 凹部
３６ 軸部
３７ 基端軸部
３８ 先端軸部
３９ 円錐頂部
４２ 収納本体
１３０ カセット収納体
１３１ 収納本体
１３２ 保持手段
１４１ 上金型
１４２ 下金型
Ｄｐ 押型ポンチ
Ｄｓ 打設手段
Ｄｕ カウンターパンチ
Ｌｓ レーザ溶接装置
Ｐｓ プレス加工装置
Ｒａ ロボットアーム
Ｔｃ レーザ溶接トーチ

Claims (8)

1. 第１部材と同種の金属で形成されたリベットを、前記第１部材と異材の第２部材を貫通させて、前記リベットと前記第１部材とを当接した状態で、前記第１部材と前記リベットを溶接して、前記第１部材と前記第２部材とを接合したリベット接合構造体であって、
   前記リベットは、第２部材から露出するリベット頭部方向から、前記リベットのリベット軸部を貫通し、かつ、前記第１部材を貫通しないように溶融部を形成して溶接された構成を備えることを特徴とするリベット接合構造体。
2. 第１部材と同種の金属で形成されたリベットを、前記第１部材と異材の第２部材を貫通させて、前記リベットと前記第１部材とを当接した状態で、前記第１部材と前記リベットを溶接して、前記第１部材と前記第２部材とを接合したリベット接合構造体であって、
   前記リベットは、第２部材から露出するリベット頭部方向から、又は、前記第１部材側から、前記リベットのリベット軸部及び前記第１部材を貫通するように溶融部を形成して溶接された構成を備えることを特徴とするリベット接合構造体。
3. 前記リベットは、リベット頭部に凹部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリベット接合構造体。
4. 請求項１又は請求項３いずれか一項のリベット接合構造体の製造方法であって、
   第１部材と同種の金属で形成したリベットを、前記第１部材と接合する異材の第２部材を貫通させて配置する第１工程と、
   前記第１部材に対面して前記第２部材を貫通したリベットのリベット頭部方向から、リベット軸部の軸線に沿って前記リベットのリベット軸部を貫通し、かつ、前記第１部材を貫通しないように溶融する第２工程と、を行い前記第１部材と前記リベットとを溶接することを特徴とするリベット接合構造体の製造方法。
5. 請求項２又は請求項３いずれか一項のリベット接合構造体の製造方法であって、
   第１部材と同種の金属で形成したリベットを、前記第１部材と接合する異材の第２部材を貫通させて配置する第１工程と、
   前記第１部材に対面して前記第２部材を貫通したリベットのリベット頭部方向から、又は、前記第１部材側から、リベット軸部の軸線に沿って前記リベットのリベット軸部及び前記第１部材を貫通するように溶融する第２工程と、を行い前記第１部材と前記リベットとを溶接することを特徴とするリベット接合構造体の製造方法。
6. 前記リベットを接合する接合手段として、前記リベット頭部側からの溶接となる片面施工で行うことを特徴とする請求項４に記載のリベット接合構造体の製造方法。
7. 前記リベットを接合する接合手段として、前記リベット頭部側から、又は、前記第１部材側からの溶接となる片面施工で行うことを特徴とする請求項５に記載のリベット接合構造体の製造方法。
8. 前記接合が、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接のいずれかであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のリベット接合構造体の製造方法。

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