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▶ ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024170375
(43)【公開日】2024-12-10
(54)【発明の名称】リベット継ぎ手の製造方法
(51)【国際特許分類】
B21J 15/28 20060101AFI20241203BHJP
【ＦＩ】
B21J15/28 G
B21J15/28 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024075287
(22)【出願日】2024-05-07
(31)【優先権主張番号】23171215.9
(32)【優先日】2023-05-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】504075577
【氏名又は名称】ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100119013
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(74)【代理人】
【識別番号】100219003
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 敢行
(72)【発明者】
【氏名】ポール バーティグ
(72)【発明者】
【氏名】ミヒャエル ブレッヒャー
(57)【要約】 （修正有）
【課題】リベットのセッティングを改善する。
【解決手段】セルフピアシングリベットでの接合方法は、パンチは駆動ユニットによってクランプデバイス内で案内されるセッティングツールを提供する段階と、リベットセッティング最大速度を画定する段階と、予め定められるセルフピアシングリベット最大長よりも劣る長さを有するセルフピアシングリベットを提供する段階と、リベットをセッティングする段階であって、第１段階において、パンチが第１速度で移動し、第２段階において、パンチ速度が第２パンチ速度に到達するまで減少し、第２パンチ速度は遅くともリベットがワークピースに最初に接触するときまでに到達し、第２パンチ速度は第１パンチ速度よりも遅く、第３段階において、リベット速度は、予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される、ように、リベットをセッティングする段階と、を備える接合方法。
【選択図】図１
【解決手段】セルフピアシングリベットでの接合方法は、パンチは駆動ユニットによってクランプデバイス内で案内されるセッティングツールを提供する段階と、リベットセッティング最大速度を画定する段階と、予め定められるセルフピアシングリベット最大長よりも劣る長さを有するセルフピアシングリベットを提供する段階と、リベットをセッティングする段階であって、第１段階において、パンチが第１速度で移動し、第２段階において、パンチ速度が第２パンチ速度に到達するまで減少し、第２パンチ速度は遅くともリベットがワークピースに最初に接触するときまでに到達し、第２パンチ速度は第１パンチ速度よりも遅く、第３段階において、リベット速度は、予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される、ように、リベットをセッティングする段階と、を備える接合方法。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リベットで少なくとも二つのワークピースを結合するための接合方法であって、
フレーム（２０）と、接合軸（Ｘ）に沿って前記フレーム上で変位可能なパンチ（２２）と、前記フレーム上に取り付けられるダイ（２８）と、一つ以上の部材を接合方向に圧縮することができるクランプデバイス（３０）と、を有し、前記パンチが駆動ユニット（２４）によって前記クランプデバイス内で案内されるセッティングツール（１２）を提供する段階と、
予め定められるリベットセッティング最大速度を画定する段階と、
リベット（１８）を提供する段階と、
前記リベットを前記セッティングツール（１２）内へ送り込む段階と、
前記リベット（１８）をセッティングする段階であって、
第１段階において、前記パンチ（２２）は、第１パンチ速度（Ｓ１）で移動し、
第２段階において、パンチ速度は、第２パンチ速度（Ｓ２）に到達するまで減少し、前記第２パンチ速度は、遅くとも前記リベットが前記ワークピースに最初に接触するときまでに到達し、前記第２パンチ速度は前記第１パンチ速度よりも遅く、
第３段階において、前記パンチは移動し続け、リベット速度は、前記予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される、
ように、前記リベット（１８）をセッティングする段階と、
を備える接合方法。
フレーム（２０）と、接合軸（Ｘ）に沿って前記フレーム上で変位可能なパンチ（２２）と、前記フレーム上に取り付けられるダイ（２８）と、一つ以上の部材を接合方向に圧縮することができるクランプデバイス（３０）と、を有し、前記パンチが駆動ユニット（２４）によって前記クランプデバイス内で案内されるセッティングツール（１２）を提供する段階と、
予め定められるリベットセッティング最大速度を画定する段階と、
リベット（１８）を提供する段階と、
前記リベットを前記セッティングツール（１２）内へ送り込む段階と、
前記リベット（１８）をセッティングする段階であって、
第１段階において、前記パンチ（２２）は、第１パンチ速度（Ｓ１）で移動し、
第２段階において、パンチ速度は、第２パンチ速度（Ｓ２）に到達するまで減少し、前記第２パンチ速度は、遅くとも前記リベットが前記ワークピースに最初に接触するときまでに到達し、前記第２パンチ速度は前記第１パンチ速度よりも遅く、
第３段階において、前記パンチは移動し続け、リベット速度は、前記予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される、
ように、前記リベット（１８）をセッティングする段階と、
を備える接合方法。
【請求項2】
予め定められるリベット最大長を画定する段階を備え、
前記リベットは、前記予め定められるリベット最大長よりも劣る長さを有し、
前記第２パンチ速度は、前記予め定められるリベット最大長に対応する位置に前記パンチが達するときに到達される、
請求項１に記載の接合方法。
前記リベットは、前記予め定められるリベット最大長よりも劣る長さを有し、
前記第２パンチ速度は、前記予め定められるリベット最大長に対応する位置に前記パンチが達するときに到達される、
請求項１に記載の接合方法。
【請求項3】
前記第１パンチ速度（Ｓ１）は、１５０から１０００ｍｍ／ｓの範囲以内である、
請求項１または２に記載の接合方法。
請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項4】
前記第２パンチ速度（Ｓ２）および／または前記予め定められるリベットセッティング最大速度は、１０から３００ｍｍ／ｓの範囲以内である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項5】
前記予め定められるリベットセッティング最大速度は、１００ｍｍ／ｓ以下である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項6】
前記駆動ユニット（２４）は、前記予め定められるリベットセッティング最大速度が、前記リベットが前記ワークピースに最初に接触するときに到達されるように、前記パンチ速度を減少する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から５のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項7】
前記第２パンチ速度（Ｓ２）は、前記予め定められるリベットセッティング最大速度が、前記予め定められるリベット最大長に対応する位置に達した前記パンチが到達されるときに到達されるように、予め定められるリベットセッティング最大速度と互いに関係がある、
請求項１から６のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から６のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項8】
前記セッティングする段階中の前記フレーム（２０）の変形は、監視ユニットによって検出され、前記セッティングする段階中の移動の過程は、前記変形の関数として修正される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から７のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項9】
前記フレーム（２０）とクランプデバイス（３０）の間の相対的な移動は、第１センサ（３８）によって測定され、前記フレームと前記パンチの間の相対的な移動は、第２センサ（４０）によって測定される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から７のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項10】
前記第１センサ（３８）および／または前記第２センサ（４０）は、リニアパスレコーダ、好ましくはデジタルカウンタである、
請求項９に記載の接合方法。
請求項９に記載の接合方法。
【請求項11】
第１および／または第２ワークピース（３２，３４）は、高強度鋼ワークピースである、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から１０のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項12】
３個のワークピースは、接合され、上部２層は、高強度鋼ワークピースである、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から１１のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項13】
前記予め定められるリベットセッティング最大速度は、調整可能である、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の接合方法。
請求項１から１２のいずれか一項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リベットのセッティングに関する。
より具体的には、本発明は、リベットにひび割れが入るリスクを減らすために適合されるリベットを有する少なくとも二つのワークピースを結合するための接合方法に関する。
より具体的には、本発明は、リベットにひび割れが入るリスクを減らすために適合されるリベットを有する少なくとも二つのワークピースを結合するための接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
セルフピアシングリベット（ＳＰＲ）は、ダイで支えられるワークピースの層の中へ、パンチによって、セルフピアシングリベットが打ち込まれるスポット接合技術である。
ダイは、リベットがワークピース内をダイへ向かって打ち込まれるにつれて、ワークピースの材料が塑性変形するように形成される。
このワークピース材料のこのフローにより、リベットの環状先端が外側にフレアになり、ワークピース材料のアップセット環状部（ｕｐｓｅｔ ａｎｎｕｌｕｓ）によって包まれたままとなる。
ワークピースのアップセット環状部（ｕｐｓｅｔ ａｎｎｕｌｕｓ）とかみ合うリベットのフレア状先端は、リベットの取り外しまたはワークピースの層の分離を防止する。
ダイは、リベットがワークピース内をダイへ向かって打ち込まれるにつれて、ワークピースの材料が塑性変形するように形成される。
このワークピース材料のこのフローにより、リベットの環状先端が外側にフレアになり、ワークピース材料のアップセット環状部（ｕｐｓｅｔ ａｎｎｕｌｕｓ）によって包まれたままとなる。
ワークピースのアップセット環状部（ｕｐｓｅｔ ａｎｎｕｌｕｓ）とかみ合うリベットのフレア状先端は、リベットの取り外しまたはワークピースの層の分離を防止する。
【0003】
ワークピース中へのリベットの挿入は、フォースリアクションフレーム（ｆｏｒｃｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｒａｍｅ）の別のサポートアーム上に取り付けられるダイ（または鉄床）に対向するフォースリアクションフレームのサポートアーム上に取り付けられるアクチュエータ（例えば、油圧シリンダまたは電動リニアアクチュエータなどリニアアクチュエータ）を有する駆動ユニットを使用することで実施される。
リニアアクチュエータは、パンチを駆動し、リベットは、静止するワークピースおよびダイへ向かう。
リベットがセットされるときまたはパンチングの間で発生するワークピース上の大きな力は、反発力により補償されなければならない。
これは通常、望ましくは実質的にＣの形状を有し、したがって通常はＣ－フレームとも呼ばれる対向力構造上のワークピースを支えることで達成される。
リニアアクチュエータは、パンチを駆動し、リベットは、静止するワークピースおよびダイへ向かう。
リベットがセットされるときまたはパンチングの間で発生するワークピース上の大きな力は、反発力により補償されなければならない。
これは通常、望ましくは実質的にＣの形状を有し、したがって通常はＣ－フレームとも呼ばれる対向力構造上のワークピースを支えることで達成される。
【0004】
リベットの正確なセッティングまたは正確なパンチングのために、リベットまたはダイがワークピース中にどの程度深く入り込んでいるかを知ることは、重要である。
欧州公開公報第１２２８８２４Ａ２号は、この問題に対処するリベットまたはパンチング用の方法に誘導される。
より具体的には、リベットまたはパンチング処理中の対向力構造の変形は、監視ユニットによって検出され、リベットまたはパンチング処理中の移動の過程は、曲げの関数として訂正される。
欧州公開公報第１２２８８２４Ａ２号は、この問題に対処するリベットまたはパンチング用の方法に誘導される。
より具体的には、リベットまたはパンチング処理中の対向力構造の変形は、監視ユニットによって検出され、リベットまたはパンチング処理中の移動の過程は、曲げの関数として訂正される。
【0005】
経験は、いくつかのリベットがセッティング段階の間でひび割れが入る傾向があることを示す。
より具体的には、リベット（またはさらに具体的にはセルフピアシングリベット）は、とりわけ、セルフピアシングリベットの穴が充填されるときに、結合する方向にひび割れの入ることができる。
これらのひび割れは、その後リベットが最終位置に至るまで広げられる。
ひび割れの形成の傾向は、数ある中で、後述する要因である、リベット長さ、リベット被覆、リベットされるシートの硬さ、に依存する。
いくつかの開発は、この問題を克服するためになされている。
例えば、欧州公開公報第２６３１０２２Ａ１号と欧州公開公報第３４２４６１１号は、改善されるダイに誘導される。
米国公開公報２０２０２６１９６６Ａ１号は、改善されるセルフピアシングリベットに誘導される。
より具体的には、リベット（またはさらに具体的にはセルフピアシングリベット）は、とりわけ、セルフピアシングリベットの穴が充填されるときに、結合する方向にひび割れの入ることができる。
これらのひび割れは、その後リベットが最終位置に至るまで広げられる。
ひび割れの形成の傾向は、数ある中で、後述する要因である、リベット長さ、リベット被覆、リベットされるシートの硬さ、に依存する。
いくつかの開発は、この問題を克服するためになされている。
例えば、欧州公開公報第２６３１０２２Ａ１号と欧州公開公報第３４２４６１１号は、改善されるダイに誘導される。
米国公開公報２０２０２６１９６６Ａ１号は、改善されるセルフピアシングリベットに誘導される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、とりわけ、サイクルタイムに重大な影響がなく、リベットのセッティングを改善する必要性、とりわけ、例えば、セルフピアシングリベットにおけるひび割れのリスクのような、ファスナーへのダメージのリスクを減らす接合方法の提供は、まだ存在する。
そして、リベットのセッティングを改善する必要性、とりわけ機械的に被覆されているファスナー用にも動く接合方法の提供は、まだ存在する。
本開示の例は、上記の問題に取り組むことを目的とする。
そして、リベットのセッティングを改善する必要性、とりわけ機械的に被覆されているファスナー用にも動く接合方法の提供は、まだ存在する。
本開示の例は、上記の問題に取り組むことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一側面によると、リベットで少なくとも二つのワークピースを結合するための接合方法は、
フレームと、接合軸に沿ってフレーム上で変位可能なパンチと、フレーム上に取り付けられるダイと、一つ以上の部材を接合方向に圧縮することができるクランプデバイスと、を有し、パンチが駆動ユニットによってクランプデバイス内で案内されるセッティングツールを提供する段階と、
予め定められるリベットセッティング最大速度を画定する段階と、
予め定められるリベット最大長よりも劣る長さを有するリベットを提供する段階と、
リベットをセッティングツール内へ送り込む段階と、
リベットをセッティングする段階であって、
第１段階において、パンチは、第１パンチ速度で移動し、
第２段階において、パンチ速度は、第２パンチ速度に到達するまで減少し、第２パンチ速度は、遅くともリベットがワークピースに最初に接触するときまでに到達し、第２パンチ速度は、第１パンチ速度よりも遅く、
第３段階において、パンチは移動し続け、リベット速度は、予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される、
ように、リベットをセッティングする段階と、
を備える。
フレームと、接合軸に沿ってフレーム上で変位可能なパンチと、フレーム上に取り付けられるダイと、一つ以上の部材を接合方向に圧縮することができるクランプデバイスと、を有し、パンチが駆動ユニットによってクランプデバイス内で案内されるセッティングツールを提供する段階と、
予め定められるリベットセッティング最大速度を画定する段階と、
予め定められるリベット最大長よりも劣る長さを有するリベットを提供する段階と、
リベットをセッティングツール内へ送り込む段階と、
リベットをセッティングする段階であって、
第１段階において、パンチは、第１パンチ速度で移動し、
第２段階において、パンチ速度は、第２パンチ速度に到達するまで減少し、第２パンチ速度は、遅くともリベットがワークピースに最初に接触するときまでに到達し、第２パンチ速度は、第１パンチ速度よりも遅く、
第３段階において、パンチは移動し続け、リベット速度は、予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される、
ように、リベットをセッティングする段階と、
を備える。
【0008】
このような制御される速度の低下およびリベットのセッティングの間に到達しない予め定められるリベットセッティング最大速度の画定を有する方法は、リベットのひび割れのリスクを減らすことを可能にする。
より具体的には、リベット接触点からセッティング処理の終わりに至るまでのセッティング速度は、画定されたセッティング速度よりも低いか同じであることが、保証されなければならない。
画定されるリベット最大長は、パンチの速度が最大に至るまで保つことを可能にする。
より速いパンチ速度は、実際に、接合処理の効果的なサイクルタイムのために、有利である。
速度の低下は、ひび割れを避けるまたは著しく減らすことを可能にする。
リベット速度は、処理の正確な制御を保証するために監視される。
より具体的には、リベット接触点からセッティング処理の終わりに至るまでのセッティング速度は、画定されたセッティング速度よりも低いか同じであることが、保証されなければならない。
画定されるリベット最大長は、パンチの速度が最大に至るまで保つことを可能にする。
より速いパンチ速度は、実際に、接合処理の効果的なサイクルタイムのために、有利である。
速度の低下は、ひび割れを避けるまたは著しく減らすことを可能にする。
リベット速度は、処理の正確な制御を保証するために監視される。
【0009】
実施形態において、方法は、予め定められるリベット最大長を画定する段階をさらに含み、第２パンチ速度は、予め定められるリベット最大長に対応する位置にパンチが達するときに到達される。
リベット最大長は、リベット接触点の前に常に到達され、操作者によって容易に指示または画定されることができる点である。
リベット最大長は、操作者によって調整されることができる。
リベット最大長は、リベット接触点の前に常に到達され、操作者によって容易に指示または画定されることができる点である。
リベット最大長は、操作者によって調整されることができる。
【0010】
実施形態において、第１パンチ速度は、１５０から１０００ｍｍ／ｓの範囲以内である。
これは、接合処理の効果的なサイクルタイムを可能にする。
これは、接合処理の効果的なサイクルタイムを可能にする。
【0011】
実施形態において、第２パンチ速度および／または予め定められるリベットセッティング最大速度は、１０から３００ｍｍ／ｓの範囲以内である。
実施形態において、予め定められるリベットセッティング最大速度は、１００ｍｍ／ｓ以下、またはさらに５０ｍｍ／ｓ以下である。
これは、とりわけ、機械的な被覆を有するセルフピアシングリベットのために、ひび割れのリスクを減らすことが可能ある。
実施形態において、予め定められるリベットセッティング最大速度は、１００ｍｍ／ｓ以下、またはさらに５０ｍｍ／ｓ以下である。
これは、とりわけ、機械的な被覆を有するセルフピアシングリベットのために、ひび割れのリスクを減らすことが可能ある。
【0012】
実施形態において、駆動ユニットは、予め定められるリベット最大長が到達されるときに、予め定められるリベットセッティング最大速度が到達されるように、パンチ速度を低下する。
例えば、速度の低下は、滑らかな移行が実現できるように一定であり、より低速は、リベット最大長でのみ、またはリベットが最初にワークピースに接触し、効率的なサイクルタイムが影響されないときに到達される。
実際に、低速は、常にサイクルタイムを上昇する。
本方法は、サイクルタイムの最小効果を有することを目的とする。
方法は、このように、予め定められるリベット最大長に劣る長さを有する幅広いリベットのために使用されることができる。
例えば、速度の低下は、滑らかな移行が実現できるように一定であり、より低速は、リベット最大長でのみ、またはリベットが最初にワークピースに接触し、効率的なサイクルタイムが影響されないときに到達される。
実際に、低速は、常にサイクルタイムを上昇する。
本方法は、サイクルタイムの最小効果を有することを目的とする。
方法は、このように、予め定められるリベット最大長に劣る長さを有する幅広いリベットのために使用されることができる。
【0013】
実施形態において、第２パンチ速度は、予め定められるリベット最大長が到達されるとき、またはリベットがワークピースに最初に接触するとき、予め定められるリベットセッティング最大速度が到達されるように、予め定められるリベットセッティング最大速度と互いに関係がある。
【0014】
実施形態において、セッティング段階の間におけるフレームの変形は、監視ユニットによって検出され、セッティング段階の間における移動の過程は、変形の関数として訂正される。
このようにして、ワークピースに関してリベットの正確な位置は、決定されることができ、それによりリベット速度は監視および制御されることができる。
実施形態において、リベット速度は、ワークピースの位置の情報なく監視されることもできるが、このような監視は、正確さに欠ける。
このようにして、ワークピースに関してリベットの正確な位置は、決定されることができ、それによりリベット速度は監視および制御されることができる。
実施形態において、リベット速度は、ワークピースの位置の情報なく監視されることもできるが、このような監視は、正確さに欠ける。
【0015】
実施形態において、フレームとクランプデバイスの間の相対的な移動は、第１センサによって測定され、フレームとパンチの間の相対的な移動は、第２センサによって測定される。
二つのセンサは、容易に実装されることができ、リベット速度を正確に決定することを可能にする。
二つのセンサは、容易に実装されることができ、リベット速度を正確に決定することを可能にする。
【0016】
実施形態において、第１センサおよび／または第２センサは、リニアパスレコーダ（ｌｉｎｅａｒ ｐａｔｈ ｒｅｃｏｒｄｅｒ）、望ましくはデジタルカウンタである。
例えば、デジタルカウンタは、定規の一種上のストローク形状（ｓｔｒｏｋｅ－ｓｈａｐｅｄ）マーキングを数える。
これは、監視ユニット内における早く正確な信号の処理を可能にする。
別の実施形態において、例えばレーザのような他のシステムは、使用されることができる。
例えば、デジタルカウンタは、定規の一種上のストローク形状（ｓｔｒｏｋｅ－ｓｈａｐｅｄ）マーキングを数える。
これは、監視ユニット内における早く正確な信号の処理を可能にする。
別の実施形態において、例えばレーザのような他のシステムは、使用されることができる。
【0017】
実施形態において、第１および／または第２ワークピースは、高強度鋼（ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ）ワークピースである。
高強度鋼の部材は、お互いに接合したり他の金属と接合したりすることが困難であると知られている。
このような高強度鋼は、いくつかの場合、少なくとも４００ＭＰａの張力を有することができる。
別の実施形態において、ワークピースまたは少なくとも一つのワークピースは、厚い（少なくとも３ｍｍ）の軟鋼または硬アルミニウム合金で作られる。
高強度鋼の部材は、お互いに接合したり他の金属と接合したりすることが困難であると知られている。
このような高強度鋼は、いくつかの場合、少なくとも４００ＭＰａの張力を有することができる。
別の実施形態において、ワークピースまたは少なくとも一つのワークピースは、厚い（少なくとも３ｍｍ）の軟鋼または硬アルミニウム合金で作られる。
【0018】
別の実施形態において、３個のワークピースは、接合され、上部２層は、高強度鋼ワークピースである。
【0019】
実施形態において、予め定められるリベットセッティング最大速度は、調整できる。
これにより、リベットに応じて、ワークピースと接合の性質、リベットセッティング最大速度は、ひび割れを避ける一方でサイクルタイムを最適にするため操作者によって調整されることができる。
これにより、リベットに応じて、ワークピースと接合の性質、リベットセッティング最大速度は、ひび割れを避ける一方でサイクルタイムを最適にするため操作者によって調整されることができる。
【0020】
様々な他の側面およびさらなる例は、添付図面を参照して、後述する詳細な説明および添付される特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
開示の実施形態は、図面を参照することにより最もよく理解され、同じ参照符号は、同一のまたは似ている要素を示す。
本明細書の図面で一般的に説明され、描かれているように、開示される実施形態の構成要素は、多種多様な異なる構成で配置および設計されることができることは、たやすく理解されるだろう。
方法の段階は、特に限定されない限り、特定の順番のいずれかで実行されることが必須でなく、または順番通りでさえもよく、または段階は一度だけ実行される必要がない。
本明細書の図面で一般的に説明され、描かれているように、開示される実施形態の構成要素は、多種多様な異なる構成で配置および設計されることができることは、たやすく理解されるだろう。
方法の段階は、特に限定されない限り、特定の順番のいずれかで実行されることが必須でなく、または順番通りでさえもよく、または段階は一度だけ実行される必要がない。
【0023】
いくつかの実施形態において、よく知られる特徴、構造、または操作は、詳細に示され、説明されない。
さらに、説明される特徴、構造、または操作は、一つ以上の実施形態の適切な方法のいずれかで組み合わせられることができる。
実施形態の構成要素は、明細書の図面で一般的に説明され、描かれているように、多種多様な異なる構成で配置および設計されることも、たやすく理解さるだろう。
さらに、説明される特徴、構造、または操作は、一つ以上の実施形態の適切な方法のいずれかで組み合わせられることができる。
実施形態の構成要素は、明細書の図面で一般的に説明され、描かれているように、多種多様な異なる構成で配置および設計されることも、たやすく理解さるだろう。
【0024】
図１は、接合方法を実行するための接合装置１０の概略図を示す。
接合装置１０は、セッティングツール１２を含む。
セッティングツール１２は、固定式に取り付けられることができるか、またはロボット１４の手段により移動されることができる接合ヘッドを含む。
フィーダホース１６を有するフィーダ装置は、提供されることができる。
フィーダホース１６は、例えば、エアブラストの手段で、個別化される（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）リベット１８を接合ヘッドへ供給する。
代替的に、フィーダ装置は、接合ヘッド上に、個別化されるリベットを自動的にホルダ内に移送するのに使用される弾倉を有することもできる。
接合装置１０は、セッティングツール１２を含む。
セッティングツール１２は、固定式に取り付けられることができるか、またはロボット１４の手段により移動されることができる接合ヘッドを含む。
フィーダホース１６を有するフィーダ装置は、提供されることができる。
フィーダホース１６は、例えば、エアブラストの手段で、個別化される（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）リベット１８を接合ヘッドへ供給する。
代替的に、フィーダ装置は、接合ヘッド上に、個別化されるリベットを自動的にホルダ内に移送するのに使用される弾倉を有することもできる。
【0025】
接合ヘッドは、対向力構造またはフレーム２０をさらに含む。
典型的に、そのようなフレーム２０は、固体材料で構成されるＣ型フレームである。
接合軸Ｘに沿うフレーム２０上で変位可能なパンチ２２も、提供される。
パンチ２２は、駆動ユニット２４および制御デバイス２６によって制御されることができる。
駆動ユニット２４は、パンチ２２を動作させるためのアクチュエータを含むことができる。
典型的に、そのようなフレーム２０は、固体材料で構成されるＣ型フレームである。
接合軸Ｘに沿うフレーム２０上で変位可能なパンチ２２も、提供される。
パンチ２２は、駆動ユニット２４および制御デバイス２６によって制御されることができる。
駆動ユニット２４は、パンチ２２を動作させるためのアクチュエータを含むことができる。
【0026】
接合ヘッドは、フレーム２０上に取り付けられるダイ２８と、クランプデバイス３０をさらに含む。
ダイ２８は、フレーム２０の一端に取り付けられ、クランプデバイス３０は、フレーム２０の他端に取り付けられる。
パンチ２２は、駆動ユニット２４によってクランプデバイス３０内で案内される。
クランプデバイス３０は、接合方向またはダイ２８の方向に偏って適合される。
ダイ２８は、フレーム２０の一端に取り付けられ、クランプデバイス３０は、フレーム２０の他端に取り付けられる。
パンチ２２は、駆動ユニット２４によってクランプデバイス３０内で案内される。
クランプデバイス３０は、接合方向またはダイ２８の方向に偏って適合される。
【0027】
接合装置１０は、例えば、金属シートとして設計されることができる、第１ワークピース３２と第２ワークピース３４を、リベット１８によって結合するために提供する。
セッティングツール１２は、２個以上のワークピース３２，３４を接合するのに使用されることもできる。
例えば、３個のワークピースは、接合され、上部２層は、高強度鋼ワークピースである。
リベット１８は、例えばセルフピアシングリベット１８または、中空または半中空リベットであることができるパンチリベットであることができる。
ワークピース３２，３４は、例えば高強度鋼でできている。
制御デバイス２６は、予め定められるリベット最大長が入力されることができるように、プログラムされることができる。
この予め定められるリベット最大長は、操作者によって調整されることができ、接合方法のために使用されるリベット最大長に対応する。
リベット長は、リベットの頭から足までの間に対応する軸長である。
予め定められるリベット最大長は、操作者によって与えられ、実行される接合操作に依存することができる。
例えば、自動車工場内の接合操作のために、８ｍｍの予め定められるリベット最大長は、使用されることができる。
セルフピアシングリベット１８は、例えば、金属的に被覆または例えばガルバニックコーティングされることができる。
リベット１８は、欧州公開公報第３０８０４６３Ａ１号または欧州公開公報第２４７０７９９Ａ１号で説明されているように、セルフピアシングリベット１８であることができる。
セッティングツール１２は、２個以上のワークピース３２，３４を接合するのに使用されることもできる。
例えば、３個のワークピースは、接合され、上部２層は、高強度鋼ワークピースである。
リベット１８は、例えばセルフピアシングリベット１８または、中空または半中空リベットであることができるパンチリベットであることができる。
ワークピース３２，３４は、例えば高強度鋼でできている。
制御デバイス２６は、予め定められるリベット最大長が入力されることができるように、プログラムされることができる。
この予め定められるリベット最大長は、操作者によって調整されることができ、接合方法のために使用されるリベット最大長に対応する。
リベット長は、リベットの頭から足までの間に対応する軸長である。
予め定められるリベット最大長は、操作者によって与えられ、実行される接合操作に依存することができる。
例えば、自動車工場内の接合操作のために、８ｍｍの予め定められるリベット最大長は、使用されることができる。
セルフピアシングリベット１８は、例えば、金属的に被覆または例えばガルバニックコーティングされることができる。
リベット１８は、欧州公開公報第３０８０４６３Ａ１号または欧州公開公報第２４７０７９９Ａ１号で説明されているように、セルフピアシングリベット１８であることができる。
【0028】
ワークピース３２，３４内にリベット１８をセットするために、ワークピース３２，３４は、ダイ２８の上に配置される。
パンチ２２は、その後、ダイ２８に向かう方向に駆動ユニット２４の手段で移動される。
この場合、クランプデバイス３０は最初に最上のワークピース３２の表面接触し、接合方向にワークピース３２，３４を共に押圧する。
パンチ２２は、その後、ダイ２８に向かう方向に駆動ユニット２４の手段で移動される。
この場合、クランプデバイス３０は最初に最上のワークピース３２の表面接触し、接合方向にワークピース３２，３４を共に押圧する。
【0029】
パンチ２２は、第１段階Ｒ１内において第１パンチ速度Ｓ１で駆動される。
第１パンチ速度Ｓ１は、例えば１５０から１０００ｍｍ／ｓの間である。
第１パンチ速度Ｓ１は、一定またはそうでないことができる。
より具体的には、第１パンチ速度Ｓ１は特定の最大値、例えば３００ｍｍ／ｓ、まで上げられることができる。
第１パンチ速度Ｓ１は、制御デバイス２６によってコマンドされる。
パンチ２２は、駆動ユニット２４によって第１パンチ速度Ｓ１で駆動され、その後パンチ速度は、与えられるリベット最大長に対応する位置にパンチが到達するまで減少する。
パンチ速度は、パンチが予め定められるリベット最大長に対応する位置に達するとすぐに第２パンチ速度Ｓ２に到達するように、第１パンチ速度Ｓ１から第２パンチ速度Ｓ２までゆっくりと減少する。
パンチの速度の低下は第２段階Ｒ２に対応する。
第２パンチ速度Ｓ２は、例えば一定の速度または感覚的に一定の速度である。
第２パンチ速度Ｓ２は、第１パンチ速度Ｓ１よりも低い。
第１パンチ速度Ｓ１は、例えば１５０から１０００ｍｍ／ｓの間である。
第１パンチ速度Ｓ１は、一定またはそうでないことができる。
より具体的には、第１パンチ速度Ｓ１は特定の最大値、例えば３００ｍｍ／ｓ、まで上げられることができる。
第１パンチ速度Ｓ１は、制御デバイス２６によってコマンドされる。
パンチ２２は、駆動ユニット２４によって第１パンチ速度Ｓ１で駆動され、その後パンチ速度は、与えられるリベット最大長に対応する位置にパンチが到達するまで減少する。
パンチ速度は、パンチが予め定められるリベット最大長に対応する位置に達するとすぐに第２パンチ速度Ｓ２に到達するように、第１パンチ速度Ｓ１から第２パンチ速度Ｓ２までゆっくりと減少する。
パンチの速度の低下は第２段階Ｒ２に対応する。
第２パンチ速度Ｓ２は、例えば一定の速度または感覚的に一定の速度である。
第２パンチ速度Ｓ２は、第１パンチ速度Ｓ１よりも低い。
【0030】
ダイ２８へ向かうパンチ２２の動きの間、パンチ２２は、リベットの頭に接触し、それによってリベットをワークピース配置内に結合を実現するために駆動する。
この段階は第３段階Ｒ３に対応し、パンチ２２がリベット１８を第２パンチ速度でワークピース内に駆動する間、リベット速度が予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される。
予め定められるリベットセッティング最大速度は、制御デバイス内の接合方法前に操作者によって画定されるデータである。
予め定められるリベットセッティング最大速度と、第２パンチ速度は、互いに関係がある。
予め定められるリベットセッティング最大速度は、接合操作、ワークピース材料、リベット材料、例えば、機械的に被覆されるリベット、リベットの幾何学的形状、ダイの機械的形状・・・に依存して操作者によって調節されることができ、例えば、機械的に被覆されるリベットでは、予め定められるリベットセッティング最大速度は、１０から３００ｍｍ／ｓの範囲以内である。
特定の実施形態において、予め定められるリベットセッティング最大速度は、１００ｍｍ／ｓ以下、またはさらに５０ｍｍ／ｓ以下であることもできる。
この段階は第３段階Ｒ３に対応し、パンチ２２がリベット１８を第２パンチ速度でワークピース内に駆動する間、リベット速度が予め定められるリベットセッティング最大速度を超過しないことを保証するために監視される。
予め定められるリベットセッティング最大速度は、制御デバイス内の接合方法前に操作者によって画定されるデータである。
予め定められるリベットセッティング最大速度と、第２パンチ速度は、互いに関係がある。
予め定められるリベットセッティング最大速度は、接合操作、ワークピース材料、リベット材料、例えば、機械的に被覆されるリベット、リベットの幾何学的形状、ダイの機械的形状・・・に依存して操作者によって調節されることができ、例えば、機械的に被覆されるリベットでは、予め定められるリベットセッティング最大速度は、１０から３００ｍｍ／ｓの範囲以内である。
特定の実施形態において、予め定められるリベットセッティング最大速度は、１００ｍｍ／ｓ以下、またはさらに５０ｍｍ／ｓ以下であることもできる。
【0031】
予め定められるリベット最大長は、速度が、リベットが最初にワークピースに接触するとき、または接触前に減少することを保証することと、それにより、リベットのひび割れを避けるためのより遅いパンチ速度が、サイクルタイムに最小の影響を有するように、パンチ速度が減らされる必要なときを画定することと、を可能にする。
【0032】
セッティング段階の間のリベット速度を正確に監視するために、セッティングツールは、セッティング処理中のフレーム２０の変形を検出するように適合される監視ユニット３６を含み、セッティング段階の間における移動の過程は、変形の関数として制御デバイスによって訂正されることができる。
したがって、パンチ２２および／またはリベット１８の実際の変位は、画定され、実際のリベット速度は、正確に監視されることができる。
第１センサ３８は、クランプデバイス３０とフレーム２０の間の相対的な動きを測定する。
このセンサは、好ましくは、クランプデバイスとして同様の動きをする定規の一種と、フレームに固定され、定規上を通過する定規のマーキングを数えるカウンタを含むリニアパスレコーダ（ｌｉｎｅａｒ ｐａｔｈ ｒｅｃｏｒｄｅｒ）である。
第２センサ４０は、フレームとパンチの間の相対的な動きを測定する。
したがって、パンチ２２および／またはリベット１８の実際の変位は、画定され、実際のリベット速度は、正確に監視されることができる。
第１センサ３８は、クランプデバイス３０とフレーム２０の間の相対的な動きを測定する。
このセンサは、好ましくは、クランプデバイスとして同様の動きをする定規の一種と、フレームに固定され、定規上を通過する定規のマーキングを数えるカウンタを含むリニアパスレコーダ（ｌｉｎｅａｒ ｐａｔｈ ｒｅｃｏｒｄｅｒ）である。
第２センサ４０は、フレームとパンチの間の相対的な動きを測定する。
【0033】
第１センサ３８と第２センサ４０は、監視ユニット３６に接続され、それによりワークピース３２，３４上のパンチ２２およびクランプデバイス３０による力の動作中におけるフレームの曲げを検出することができる。
この方法で検出されるフレーム２０の曲げの情報で、パンチの移動は、リベットの一定の侵入深さが常に保証されるような方法で、調整されることができる。
より具体的には、ワークピースに関してリベットの位置は、常に測定されることができる。
これは、正確なパンチ位置だけでなく正確なリベット速度を決定することを可能にし、リベット速度が予め定められるリベットセッティング最大速度に超えないことを正確に監視することを可能にする。
移動の過程は、したがって、リベットまたはセッティングまたは接合処理の間、曲げの関数として制御デバイスによって訂正されることができる。
この方法で検出されるフレーム２０の曲げの情報で、パンチの移動は、リベットの一定の侵入深さが常に保証されるような方法で、調整されることができる。
より具体的には、ワークピースに関してリベットの位置は、常に測定されることができる。
これは、正確なパンチ位置だけでなく正確なリベット速度を決定することを可能にし、リベット速度が予め定められるリベットセッティング最大速度に超えないことを正確に監視することを可能にする。
移動の過程は、したがって、リベットまたはセッティングまたは接合処理の間、曲げの関数として制御デバイスによって訂正されることができる。
【0034】
図２Ａはセッティングステップの間におけるパンチ２２の速度輪郭のより詳細を示す。
図２Ａ内のＸ軸は時間を、Ｙ軸はパンチ速度を表す。
図２Ａは、二つの曲線を示す。
明瞭な線の曲線は、コマンド速度に対応する。
これは、予めプログラムされるパンチ速度である。
点線は、実際のパンチ速度に対応する。
図２Ａに見えるように、とりわけ上記で説明されたセンサおよび監視ユニットにより、二つの曲線の輪郭は、よく似ている。
最初の段階において（上記では詳細に説明されていないが）、パンチ速度は台地に到達するまで一定に増加される。
台地はリベットに近づくために使用されるパンチ最大速度に対応する。
パンチ最大速度は例えば第１パンチ速度Ｓ１である。
パンチ速度は、その後第２パンチ速度Ｓ２に至るまで減少される。
第２パンチ速度Ｓ２は、第２台地に対応する。
第２台地Ｓ１と速度の減少に対応する曲線部の間の変曲点は、予め定められるリベット最大長に対応する。
実際に、下記で言及されるように、予め定められるリベット最大長は、第２パンチ速度Ｓ２が到達する瞬間を決定する。
いったんリベットがワークピース内にセットされると、パンチ２２はその後、ワークピースから離れる動作をされ、図２Ａに見える曲線の最後の部分（右側の部分）のように、できるだけ速やかに開始位置に戻る。
新しいリベットは、供給されることができ、新しいセッティング段階は、同じワークピースの異なる領域または異なるワークピースでその後進められることができる。
図２Ａ内のＸ軸は時間を、Ｙ軸はパンチ速度を表す。
図２Ａは、二つの曲線を示す。
明瞭な線の曲線は、コマンド速度に対応する。
これは、予めプログラムされるパンチ速度である。
点線は、実際のパンチ速度に対応する。
図２Ａに見えるように、とりわけ上記で説明されたセンサおよび監視ユニットにより、二つの曲線の輪郭は、よく似ている。
最初の段階において（上記では詳細に説明されていないが）、パンチ速度は台地に到達するまで一定に増加される。
台地はリベットに近づくために使用されるパンチ最大速度に対応する。
パンチ最大速度は例えば第１パンチ速度Ｓ１である。
パンチ速度は、その後第２パンチ速度Ｓ２に至るまで減少される。
第２パンチ速度Ｓ２は、第２台地に対応する。
第２台地Ｓ１と速度の減少に対応する曲線部の間の変曲点は、予め定められるリベット最大長に対応する。
実際に、下記で言及されるように、予め定められるリベット最大長は、第２パンチ速度Ｓ２が到達する瞬間を決定する。
いったんリベットがワークピース内にセットされると、パンチ２２はその後、ワークピースから離れる動作をされ、図２Ａに見える曲線の最後の部分（右側の部分）のように、できるだけ速やかに開始位置に戻る。
新しいリベットは、供給されることができ、新しいセッティング段階は、同じワークピースの異なる領域または異なるワークピースでその後進められることができる。
【0035】
図２Ｂは、図２Ａに見えるように、予め定められるパンチ速度を明瞭な線で示し、点線は、セッティング段階の間の整流ツール力（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ ｆｏｒｃｅ）を示す。
整流ツール力は、第１および第２センサの測定を介して監視ユニットおよび制御デバイスによって算出される。
整流ツール力は、図２Ａに見えるように、実際および対象曲線が感覚的に同じであるように、パンチとリベットの位置およびそれらの速度をリアルタイムで訂正することを可能にする。
整流ツール力は、第１および第２センサの測定を介して監視ユニットおよび制御デバイスによって算出される。
整流ツール力は、図２Ａに見えるように、実際および対象曲線が感覚的に同じであるように、パンチとリベットの位置およびそれらの速度をリアルタイムで訂正することを可能にする。
【0036】
図３Ａおよび図３Ｂは、相対的なパンチ位置の関数のパンチ速度を示す。
図３Ａ内のＸ軸はパンチ位置を、Ｙ軸は速度を表す。
図２Ａおよび図２Ｂと異なり、図３Ａおよび図３Ｂの曲線は、セッティング段階の最初の段階Ｒ１、第２段階Ｒ２,第３段階Ｒ３のみ示す。
曲線は、リベットのセッティング後にパンチの最初の位置への戻りを表していない。
図３Ａ内のＸ軸はパンチ位置を、Ｙ軸は速度を表す。
図２Ａおよび図２Ｂと異なり、図３Ａおよび図３Ｂの曲線は、セッティング段階の最初の段階Ｒ１、第２段階Ｒ２,第３段階Ｒ３のみ示す。
曲線は、リベットのセッティング後にパンチの最初の位置への戻りを表していない。
【0037】
図３Ａにおいて、明瞭な線の曲線は、コマンドされた相対的なパンチの位置を表し、点線の曲線は、実際の相対的なパンチの位置を表す。
見えるように、センサ３８，４０および監視ユニット３６により、コマンドされた、および実際の曲線は、感覚的に似ている。
第１段階Ｒ１において、図３Ａの右手側に表され、第１台地は、その後第１パンチ速度よりも遅い、第２パンチ速度に至るための第２段階においてゆっくり減少する、第１パンチ速度Ｓ１を示す。
第２パンチ速度Ｓ２は第２台地を形成し、第３段階に対応する。
図３Ａに見られるように、第１パンチ速度Ｓ１から第２パンチ速度Ｓ２までのパンチ速度の減少は、感覚的に一定であることができる。
図３Ｂは、図３Ａに見えるように、コマンドされた相対的なパンチ位置を明瞭な線で、点線はパンチの異なる位置における整流ツール力を示す。
整流ツール力は、図３Ａに見られるように、実際および対象曲線が感覚的に同じであるように、パンチとリベットの位置およびそれらの速度をリアルタイムで訂正することを可能にする。
見えるように、センサ３８，４０および監視ユニット３６により、コマンドされた、および実際の曲線は、感覚的に似ている。
第１段階Ｒ１において、図３Ａの右手側に表され、第１台地は、その後第１パンチ速度よりも遅い、第２パンチ速度に至るための第２段階においてゆっくり減少する、第１パンチ速度Ｓ１を示す。
第２パンチ速度Ｓ２は第２台地を形成し、第３段階に対応する。
図３Ａに見られるように、第１パンチ速度Ｓ１から第２パンチ速度Ｓ２までのパンチ速度の減少は、感覚的に一定であることができる。
図３Ｂは、図３Ａに見えるように、コマンドされた相対的なパンチ位置を明瞭な線で、点線はパンチの異なる位置における整流ツール力を示す。
整流ツール力は、図３Ａに見られるように、実際および対象曲線が感覚的に同じであるように、パンチとリベットの位置およびそれらの速度をリアルタイムで訂正することを可能にする。
【符号の説明】
【0038】
接合装置・・・・・・・・１０
セッティングツール・・・１２
ロボット・・・・・・・・１４
フィーダホース・・・・・１６
リベット・・・・・・・・１８
フレーム・・・・・・・・２０
パンチ・・・・・・・・・２２
接合軸・・・・・・・・・・Ｘ
駆動ユニット・・・・・・２４
制御デバイス・・・・・・２６
ダイ・・・・・・・・・・２８
クランプデバイス・・・・３０
第１ワークピース・・・・３２
第２ワークピース・・・・３４
第１パンチ速度・・・・・Ｓ１
第２パンチ速度・・・・・Ｓ２
第１段階・・・・・・・・Ｒ１
第２段階・・・・・・・・Ｒ２
第３段階・・・・・・・・Ｒ３
監視ユニット・・・・・・３６
第１センサ・・・・・・・３８
第２センサ・・・・・・・４０
セッティングツール・・・１２
ロボット・・・・・・・・１４
フィーダホース・・・・・１６
リベット・・・・・・・・１８
フレーム・・・・・・・・２０
パンチ・・・・・・・・・２２
接合軸・・・・・・・・・・Ｘ
駆動ユニット・・・・・・２４
制御デバイス・・・・・・２６
ダイ・・・・・・・・・・２８
クランプデバイス・・・・３０
第１ワークピース・・・・３２
第２ワークピース・・・・３４
第１パンチ速度・・・・・Ｓ１
第２パンチ速度・・・・・Ｓ２
第１段階・・・・・・・・Ｒ１
第２段階・・・・・・・・Ｒ２
第３段階・・・・・・・・Ｒ３
監視ユニット・・・・・・３６
第１センサ・・・・・・・３８
第２センサ・・・・・・・４０
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【外国語明細書】