特許 7565967 カシメ用パンチ、それを配置した装置及び部材を接合する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-03

(45)【発行日】2024-10-11

(54)【発明の名称】カシメ用パンチ、それを配置した装置及び部材を接合する方法

(51)【国際特許分類】

   B21J 15/00 20060101AFI20241004BHJP

   B21J 15/02 20060101ALI20241004BHJP

   B21J 15/10 20060101ALI20241004BHJP

   B21D 39/03 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

B21J15/00 H

B21J15/02 H

B21J15/10 Z

B21D39/03 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022041080

(22)【出願日】2022-03-16

(65)【公開番号】P2023135805

(43)【公開日】2023-09-29

【審査請求日】2024-07-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】荒木 良仁

(72)【発明者】

【氏名】福岡 祐介

(72)【発明者】

【氏名】古郡 伸行

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開平３－１８４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１０５７３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５５－６６０３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５４－６６２８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平５－２９３５８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １５／００

Ｂ２１Ｊ １５／０２

Ｂ２１Ｊ １５／１０

Ｂ２１Ｄ ３９／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凸部を有する第１部材と、前記凸部と嵌合する貫通孔を有する第２部材とを、前記凸部を塑性変形させることで接合するカシメ用パンチであって、前記凸部との接触面が前記カシメ用パンチの中心軸に対して８０°以上８９°以下の範囲で傾斜し、
前記接触面は、前記接触面が傾斜する方向を長軸とする楕円の形状を有し、
前記カシメ用パンチの回転軸は、前記カシメ用パンチの中心軸と一致するカシメ用パンチ。

【請求項2】

前記カシメ用パンチは超硬合金を含む、請求項１に記載のカシメ用パンチ。

【請求項3】

前記接触面は、３．２以下の算術平均粗さＲａを有する、請求項１又は２に記載のカシメ用パンチ。

【請求項4】

前記接触面に配置されたダイヤモンドライクカーボンで構成されたコーティングをさらに備える、請求項１乃至３の何れか１項に記載のカシメ用パンチ。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか１項に記載のカシメ用パンチを保持する主軸と、
前記主軸に対向して配置され、前記第１部材及び前記第２部材を保持可能なテーブルと、を備え、
前記カシメ用パンチの前記中心軸と前記第１部材の中心軸とが一致するように、前記カシメ用パンチと前記第１部材が配置され、
前記主軸は、前記カシメ用パンチの前記中心軸を中心に、前記カシメ用パンチを回転させる装置。

【請求項6】

第１部材の凸部と、第２部材の貫通孔と、を嵌合し、
前記凸部との接触面が中心軸に対して８０°以上８９°以下の範囲で傾斜するパンチを回転及び押圧すること、
を含む、前記第１部材と前記第２部材を接合する方法であって、
前記接触面は、前記接触面が傾斜する方向を長軸とする楕円の形状を有し、
前記パンチの回転軸は、前記パンチの中心軸と一致する、部材を接合する方法。

【請求項7】

前記凸部が塑性変形されることで前記第１部材と前記第２部材を接合する請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記パンチは超硬合金を含む、請求項６又は７に記載の方法。

【請求項9】

前記接触面は研磨されている、請求項６乃至８の何れか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記接触面はダイヤモンドライクカーボンでコーティングされている、請求項６乃至９の何れか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記凸部の中心は前記中心軸に配置される、請求項６乃至１０の何れか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記貫通孔の内側面は、前記中心軸に対して平行もしくは傾斜する領域を含む、請求項６乃至１１の何れか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カシメ用パンチに関する。または、本発明は、カシメ用パンチを配置した装置に関する。または、本発明は、カシメ用パンチを用いた部材を接合する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属で構成された２つ以上の部材を接合する方法としては、例えば、溶接が知られている。溶接により２つ以上の部材を接合した場合、熱的影響により部材に歪が発生したり、接合した製品を使用した際の温度の影響により、溶接部の微細なクラックから亀裂が伸展する等の問題がある。

【0003】

一方、部材への熱影響を与えない接合方法として、リベットを用いたカシメ（加締め）が知られている。カシメる方法として、ブラインドリベット、プレスカシメ（例えば、特許文献１）及びスピンカシメ（例えば、特許文献２～３）が知られている。心棒を引っ張ることで、円筒状のリベット内側を変形させて固定するブラインドリベットは、心棒の破断耐力によって締結圧が決まるため、他の加締めよりも強度が低くなる問題がある。また、プレスカシメは、プレス圧力が高いため、カシメるリベットの軸が変形する問題がある。一方、スピンカシメは、プレスカシメよりは荷重圧力が高くはなく、部材への影響も小さい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１－２４１３４６号公報

【文献】特許第２７５６１４５号

【文献】特開２００３－１１２２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の一実施形態は、リベットの軸への荷重を低減した新規なカシメ用パンチを提供することを目的の一つとする。または、リベットの軸への荷重を低減した新規なカシメ用パンチを配置した装置を提供することを目的の一つとする。または、本発明の一実施形態は、リベットの軸への荷重を低減した新規なカシメ用パンチを用いて部材を接合する方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態に係るカシメ用パンチは、凸部を有する第１部材と、凸部と嵌合する貫通孔を有する第２部材とを、凸部を塑性変形させることで接合するカシメ用パンチであって、凸部との接触面が中心軸に対して８０°以上８９°以下の範囲で傾斜する。

【0007】

カシメ用パンチは、中心軸を中心に回転してもよい。

【0008】

カシメ用パンチは、超硬合金を含んでもよい。

【0009】

接触面は、３．２以下の算術平均粗さＲａを有してもよい。

【0010】

接触面に配置されたダイヤモンドライクカーボンで構成されたコーティングをさらに備えてもよい。

【0011】

本発明の一実施形態に係る装置は、上記何れかに記載のカシメ用パンチを保持する主軸と、主軸に対向して配置され、第１部材及び第２部材を保持可能なテーブルと、を備え、カシメ用パンチの中心軸と第１部材の中心軸とが一致するように、カシメ用パンチと第１部材が配置され、主軸が、カシメ用パンチの中心軸を中心に、カシメ用パンチを回転させる。

【0012】

本発明の一実施形態に係る部材の接合方法は、第１部材の凸部と、第２部材の貫通孔と、を嵌合し、凸部との接触面が中心軸に対して８０°以上８９°以下の範囲で傾斜するパンチを回転及び押圧すること、を含む。

【0013】

パンチは中心軸を中心に回転してもよい。

【0014】

凸部が塑性変形されることで第１部材と第２部材を接合してもよい。

【0015】

パンチが超硬合金を含んでもよい。

【0016】

パンチの接触面は研磨されていてもよい。

【0017】

パンチの接触面はダイヤモンドライクカーボンでコーティングされていてもよい。

【0018】

凸部の中心は中心軸に配置されてもよい。

【0019】

貫通孔の内側面は、中心軸に対して平行もしくは傾斜する領域を含んでもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一実施形態は、リベットの軸への荷重を低減した新規なカシメ用パンチを提供する。または、本発明の一実施形態は、リベットの軸への荷重を低減した新規なカシメ用パンチを配置した装置を提供する。または、本発明の一実施形態は、リベットの軸への荷重を低減した新規なカシメ用パンチを用いて部材を接合する方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係るカシメ用パンチ１０を示す模式図である。

【図2】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る装置１０００の正面図であり、（Ｂ）は装置１０００の側面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るカシメ用パンチ１０を用いた部材の接合方法を示す模式図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るカシメ用パンチ１０を用いた部材の接合方法を示す模式図である。

【図5】従来のスピンカシメによる部材の接合方法を示す模式図である。

【図6】従来のスピンカシメによる部材の接合方法を示す模式図である。

【図7】（Ａ）は、比較例１のリベットをカシメた部材の上面図であり、（Ｂ）は、比較例１のリベットをカシメた部材の断面の光学顕微鏡像である。

【図8】実施例１のリベットをカシメた部材の断面の光学顕微鏡像である。

【図9】（Ａ）は、実施例６のリベットをカシメた部材の上面を示す図であり、（Ｂ）は、断面の光学顕微鏡像である。

【図10】（Ａ）は、一実施例の製品１００を示す上面図であり、（Ｂ）は、製品１００の断面端図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

【0023】

本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号（数字の後にＡ、Ｂなどを付しただけの符号）を付す。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数は、説明を簡潔にするためだけに用いられており、限定的に解釈されるべきではない。

【0024】

本発明者らが、鋭意検討した結果、従来のスピンカシメは、リベットの凸部（端部）を塑性変形させて、貫通孔の径よりもリベットの端部を拡張させる際に、拡張した端部と貫通孔の間に空隙が生じることが明らかとなった。図５は、従来のスピンカシメによる部材の接合方法を示す模式図である。第１の部材１１０と第２の部材１２０には、リベット１３０を配置するための貫通孔１４０が配置される。第１の部材１１０側で貫通孔１４０から突出したリベット１３０の凸部（端部）１３１を、従来のスピンカシメ用パンチ９０でカシメる。従来のスピンカシメ用パンチ９０は、従来のスピンカシメ用パンチ９０の中心軸Ａに対して、直交する（９０°）接触面９３を有する。また、従来のスピンカシメ用パンチ９０の中心軸Ａは、リベット１３０の中心軸Ｂに対して、θ_９傾斜するように、スピンカシメ装置（図示せず）に取り付けられる。θ_９は、一例として、３～５°である。

【0025】

スピンカシメ装置を駆動することにより、従来のスピンカシメ用パンチ９０は、中心軸Ａを回転軸として回転させながら、リベット１３０の凸部１３１に押し当てられる。このとき、図５の矢印で示したように、リベット１３０の凸部１３１に対して、従来のスピンカシメ用パンチ９０が押圧する方向は、リベット１３０の中心軸Ｂに対して、θ_９傾斜方向となる。また、従来のスピンカシメ装置は、リベット１３０の中心軸Ｂに対して、スピンカシメ用パンチ９０をθ_９傾斜させた状態で、リベット１３０の中心軸Ｂを回転軸として、スピンカシメ用パンチ９０全体を回転させる。したがって、カシメ工程の初期段階において、スピンカシメ用パンチ９０は、リベット１３０の中心軸Ｂを回転軸として、リベット１３０の凸部１３１の角部に接触する。

【0026】

図６は、従来のスピンカシメによる部材の接合方法を示す模式図である。図６は、カシメ工程の終期段階を示す。従来のスピンカシメ装置は、リベット１３０の中心軸Ｂに対して、スピンカシメ用パンチ９０を回転させながら、リベット１３０の中心軸Ｂを回転軸として、スピンカシメ用パンチ９０全体を回転させ、さらに、リベット１３０の中心軸Ｂ方向に、第１の部材１１０に接するまで、スピンカシメ用パンチ９０を移動させる。このカシメ工程により、リベット１３０の凸部１３１を構成する材料は塑性変形して、リベット１３０の中心軸Ｂ方向（鉛直方向Ｄ１）及び第１の部材１１０の面方向（水平方向Ｄ２）に移動して、リベット１３０の凸部１３１は、貫通孔１４０の径よりも拡張して、第１の部材１１０と第２の部材１２０がリベット１３０により接合される。

【0027】

しかし、図６に示したように、従来のスピンカシメ用パンチ９０が押圧する方向が、リベット１３０の中心軸Ｂに対して、θ_９傾斜方向であるため、塑性変形したリベット１３０の凸部１３１を構成する材料は、第１の部材１１０に配置された貫通孔１４０の拡径部１４５に空隙１３５を生じる。このような空隙１３５は、製品を使用した際の温度の影響により膨張して、リベット１３０に微細なクラックを生じさせる可能性がある。

【0028】

［カシメ用パンチ］
図１は、本発明の一実施形態に係るカシメ用パンチ１０を示す模式図である。カシメ用パンチ１０は、公知のマシニングセンタ（図示せず）に接続して使用することができる。カシメ用パンチ１０は、概略円筒の形状を有する。マシニングセンタ等に接続するカシメ用パンチ１０の上面１５は、円形であってもよい。断面視したカシメ用パンチ１０の側面１１は、鉛直方向Ｄ１を上底及び下底とする台形の形状を有する。また、リベットを押圧するためのカシメ用パンチ１０の接触面１３は、カシメ用パンチ１０の中心軸Ａに対して、θ_１傾斜している。一実施形態において、θ_１は、８０°以上８９°以下の範囲であることが好ましい。このため、接触面１３は、θ_１傾斜する方向を長軸とする楕円の形状を有する。

【0029】

一実施形態において、カシメ用パンチ１０は、リベットに対する耐摩耗性の観点から、超硬合金またはＮｉ基合金を含むことが好ましく、超硬合金で構成されることがより好ましい。本明細書において、超硬合金は、周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族金属の炭化物をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄系金属で焼結した複合材料であり、例えば、ＷＣ－Ｃｏ系合金、ＷＣ－ＴｉＣ－Ｃｏ系合金、ＷＣ－ＴａＣ－Ｃｏ系合金、及びＷＣ－ＴｉＣ－ＴａＣ－Ｃｏ系合金等から選択することができるが、これらに限定されるものでなはい。また、Ｎｉ基合金は、例えば、インコネル、インコロイ、ニモニック及びハステロイ等から選択することができるが、これらに限定されるものでなはい。

【0030】

また、一実施形態において、リベットをカシメる際の摩擦の低減の目的から、接触面１３は研磨されいてもよい。例えば、接触面１３には、ダイヤモンド砥石等により研磨した鏡面加工を施すことが好ましい。一実施形態において、接触面１３は、算術平均粗さＲａが、３．２以下であることが好ましく、０.３以下であることがより好ましく、０．１以下であることがさらに好ましい。このような接触面１３は、リベットとの接触抵抗が低減され、摩擦熱の発生を抑制することができる。カシメ用パンチ１０がこのような接触面１３を有することにより、アルミニウム等で構成されるリベットをカシメる際に、アルミニウムが接触面１３に溶着することを抑制することができる。

【0031】

また、一実施形態において、リベットをカシメる際の耐摩耗性の観点から、接触面１３は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で構成されたコーティングを備えることが好ましい。なお、接触面１３にＤＬＣの膜を形成する技術には公知の被膜技術を適用可能であるため、詳細な説明は省略する。ＤＬＣのコーティングを備える接触面１３は、リベットをカシメる際の摩擦の低減の目的からも好ましい。ＤＬＣのコーティングを備える接触面１３は、リベットとの接触抵抗が低減され、摩擦熱の発生を抑制することができる。カシメ用パンチ１０がこのような接触面１３を有することにより、アルミニウム等で構成されるリベットをカシメる際に、アルミニウムが接触面１３に溶着することを抑制することができる。

【0032】

カシメ用パンチ１０は、中心軸Ａに直交する径（直径）を有するが、後述するリベットを配置する部材の貫通孔の拡径部の最大径（直径）よりも１～２ｍｍ大きな径を有すればよい。貫通孔の拡径部の最大径（直径）よりも小さな径を有するカシメ用パンチを用いると、拡径部の縁部にリベットの材料が充填されないリング状の隙間が生じるため、好ましくない。また、カシメ用パンチ１０は、中心軸Ａに平行な長さを有するが、必要な強度が得られる範囲、且つ取り扱いが可能な範囲の長さであれば、特には限定されない。なお、明細書において、カシメ用パンチ１０の長さは、上面１５から最も遠い接触面１３の点迄の距離と定義する。

【0033】

［カシメ用パンチを配置した装置］
上述したカシメ用パンチ１０を用いてカシメを行う装置について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る装置１０００を説明する模式図であり、図２（Ａ）は装置１０００の正面図であり、図２（Ｂ）は装置１０００の側面図である。装置１０００は、カシメ用パンチ１０を保持する主軸１１１１と、主軸１１１１に対向して配置され、リベット１３０及び第１の部材１１０と第２の部材１２０を保持可能なテーブル１１５１と、を備える。カシメ用パンチ１０の中心軸Ａとリベット１３０の中心軸Ｂとが一致するように、カシメ用パンチ１０とリベット１３０が配置される。主軸１１１１はカシメ用パンチ１０を着脱可能に把持するチャックを有し、カシメ用パンチ１０の中心軸Ａを中心に、カシメ用パンチ１０を回転させる。

【0034】

一実施形態において、装置１０００は、例えば、主軸１１１を回転可能に支持する主軸ヘッド１１１３、主軸ヘッド１１１３を支持するコラム１１２３、コラム１１２３を支持するベッド１１２１を有する。主軸ヘッド１１１３は、主軸台１１４１に移動可能に支持される。また、主軸台１１４１は、移動可能にコラム１１２３に支持される。ここで、図４（Ａ）において、紙面の左右方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直交する紙面の上下方向をＺ軸方向とする。

【0035】

主軸ヘッド１１１３と主軸台１１４１との間には、２本のレール１１４３がＺ軸方向に平行に配置される。主軸ヘッド１１１３は、Ｚ軸方向にスライドして移動可能に２本のレール１４３に係合する。２本のレール１１４３の間には、例えば、ボールねじ（図示せず）が配置され、ボールねじが主軸ヘッド１１１３に接続される。また、ボールねじの一端には、Ｚ軸駆動装置１１４７に接続され、主軸ヘッド１１１３をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸駆動装置１１４７は、ボールねじを回転させるためのモータである。このような機構により、主軸ヘッド１１１３は主軸１１１１を回転させながらＺ軸方向に変位可能とされている。すなわち、主軸ヘッド１１１３は、主軸１１１１がカシメ用パンチ１０を保持した状態で、主軸１１１１を回転させながらＺ軸方向に移動させることができる。

【0036】

主軸台１１４１とコラム１１２３との間には、２本のレール１１３３がＸ軸方向に平行に配置される。主軸台１１４１は、Ｘ軸方向にスライドして移動可能に２本のレール１１３３に係合する。２本のレール１１３３の間には、例えば、ボールねじ１１３５が配置され、ボールねじ１１３５が主軸台１１４１に接続される。また、ボールねじ１１３５の一端には、Ｘ軸駆動装置１１３７に接続され、主軸台１１４１をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸駆動装置１１３７は、ボールねじ１１３５を回転させるためのモータである。

【0037】

図２（Ｂ）において、紙面の左右方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向に直交する紙面の上下方向をＺ軸方向とする。テーブル１１５１とベッド１１２１との間には、２本のレール１１５３がＹ軸方向に平行に配置される。テーブル１１５１は、Ｙ軸方向にスライドして移動可能に２本のレール１１５３に係合する。２本のレール１１５３の間には、例えば、ボールねじ（図示せず）が配置され、ボールねじがテーブル１１５１に接続される。また、ボールねじの一端には、Ｙ軸駆動装置１１５７に接続され、テーブル１１５１をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸駆動装置１１５７は、ボールねじを回転させるためのモータである。

【0038】

図示しないが、装置１０００には、装置１０００を制御可能な制御装置が接続される。制御装置は、例えば、コンピュータと装置１０００を制御するためのプログラムを含む。制御装置は、主軸ヘッド１１１３の回転数、主軸ヘッド１１１３のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置、及びテーブル１１５１のＹ軸方向の位置を制御する。このような構成を有する装置１０００は、カシメ用パンチ１０と、テーブル１１５１に配置して固定されるリベット１３０及び第１の部材１１０と第２の部材１２０との位置関係を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に任意に変更可能である。

【0039】

装置１０００に上述した本実施形態に係るカシメ用パンチ１０を配置し、図４に示すように、カシメ用パンチ１０の中心軸Ａとリベット１３０の中心軸Ｂとが一致するように、カシメ用パンチ１０とリベット１３０を配置する。一実施形態において、公知のマシニングセンタに、本実施形態に係るカシメ用パンチ１０を配置することにより、装置１０００を構成することができる。なお、本実施形態においては、３軸のマシニングセンタを用いる例に説明したが、本実施形態に係る装置１０００は、これに限定されるものではない。カシメ用パンチ１０の中心軸Ａとリベット１３０の中心軸Ｂとが一致するように、カシメ用パンチ１０とリベット１３０を配置可能な構造を有する限り、４軸又は５軸のマシニングセンタを装置１０００に用いることもできる。

【0040】

［部材の接合方法］
図３は、本発明の一実施形態に係るカシメ用パンチ１０を用いた部材の接合方法を示す模式図である。第１の部材１１０と第２の部材１２０には、リベット１３０を配置するための貫通孔１４０が配置される。第１の部材１１０側で貫通孔１４０から突出したリベット１３０の凸部（端部）１３１を、本実施形態に係るカシメ用パンチ１０でカシメる。上述したように、カシメ用パンチ１０にいて、接触面１３は中心軸Ａに対して、θ_１傾斜している。カシメ用パンチ１０は、上述した装置１０００に接続される。

【0041】

カシメ用パンチ１０の中心軸Ａが鉛直方向Ｄ１と概略一致、好ましくは鉛直方向Ｄ１と一致するように、装置１０００に接続される。これにより、接触面１３は鉛直方向Ｄ１に対して、θ_１傾斜した状態で配置される。一実施形態において、θ_１は、８０°以上８９°以下の範囲である。

【0042】

なお、本実施形態においては、カシメ用パンチ１０として、リベット１３０を配置するための貫通孔１４０の拡径部１４５の最大径（直径）よりも１～２ｍｍ大きな径を有するカシメ用パンチを選択する。貫通孔１４０の拡径部１４５の最大径（直径）よりも小さな径を有するカシメ用パンチを用いると、第１の部材１１０の表面と拡径部１４５により規定される縁部にリベット１３０の材料が充填されないリング状の隙間が生じるため、好ましくない。

【0043】

リベット１３０の凸部１３１は、第１の部材１１０と第２の部材１２０に配置された貫通孔１４０と嵌合し、リベット１３０の中心軸Ｂはカシメ用パンチ１０の中心軸Ａに一致するように配置される。なお、リベット１３０は、特には限定されず、公知のリベットを用いることができ、市販品であってもよく、専用品であってもよい。リベット１３０は、アルミニウムやニッケル等のカシメにより塑性変形が可能で、第１の部材１１０と第２の部材１２０を接合可能な公知の材料で構成される。

【0044】

カシメ用パンチ１０とリベット１３０をこのような配置として、中心軸Ａを回転軸として、カシメ用パンチ１０を回転させ、リベット１３０凸部１３１を押圧して、リベット１３０の凸部１３１を構成する材料は塑性変形させる。リベット１３０の凸部１３１を構成する材料は、リベット１３０の中心軸Ｂ方向（鉛直方向Ｄ１）及び第１の部材１１０の面方向（水平方向Ｄ２）に移動して、リベット１３０の凸部１３１は、貫通孔１４０の径よりも拡張して、第１の部材１１０と第２の部材１２０がリベット１３０により接合される。このとき、拡径部１４５がリベット１３０の凸部１３１を構成する材料により隙間なく、完全に充填されること好ましい。

【0045】

本実施形態においては、図３に示したように、カシメ用パンチ１０が押圧する方向が、リベット１３０の中心軸Ｂと一致するため、塑性変形したリベット１３０の凸部１３１を構成する材料は、カシメ用パンチ１０の接触面１３に沿って、第１の部材１１０に配置された貫通孔１４０の拡径部１４５の縁部方向及び鉛直方向Ｄ１に流動し、拡径部１４５に充填され、従来のスピンカシメ用パンチ９０を用いた場合のような空隙が生じるのを抑制することができる。

【0046】

一実施形態において、貫通孔１４０の内側面は、リベット１３０の中心軸Ｂに対して平行もしくは傾斜する領域を含んでもよい。一実施形態において、貫通孔１４０の拡径部１４５は、中心軸Ｂに対してθ_２傾斜していてもよい。一実施形態において、θ_２は０°以上６０°以下の範囲であってもよく、３０°以上４５°以下の範囲であることが好ましい。貫通孔１４０の拡径部１４５がこの範囲の傾斜を有することにより、塑性変形したリベット１３０の凸部１３１を構成する材料が、空隙を生じることなく、拡径部１４５に充填され、製品を使用した際の温度の影響によるリベット１３０の微細なクラックの発生を抑制することができる。

【実施例】

【0047】

［比較例１］
比較例１として、上述した従来のスピンカシメ用パンチ９０を用いてリベットをカシメた。貫通孔１４０の径が２．６ｍｍ、及び拡径部１４５の径が４．７ｍｍである部材、径が２．５８ｍｍのリベット１３０、径が５．０ｍｍの従来のスピンカシメ用パンチ９０を用い、スピンカシメ用パンチ９０を５°傾斜させた状態でスピンカシメ装置に接続し、１２ｋＮの荷重でリベット１３０を部材にカシメた。図７は、比較例１のリベットをカシメた部材を示す図である。図７（Ａ）は、比較例１のリベットをカシメた部材の上面図であり、図７（Ｂ）は、比較例１のリベットをカシメた部材の断面の光学顕微鏡像である。従来のスピンカシメ用パンチ９０を用いた場合、外観（上面図）ではカシメた状態が良好であると判断されたが、断面の光学顕微鏡像から、貫通孔１４０の拡径部１４５とリベット１３０の凸部１３１を構成する材料との間に空隙１３５が生じていることが明らかとなった。また、貫通孔１４０と接するリベット１３０の一部に変形１３７が生じることが明らかとなった。

【0048】

［実施例１］
実施例１として、上述した本発明に係るカシメ用パンチ１０を用いてリベットをカシメた。中心軸Ａに対して５°傾斜した接触面１３を有し、径が６ｍｍの実施例１のカシメ用パンチ１０、貫通孔１４０の径が２．７ｍｍ、及び拡径部１４５の径が４．７ｍｍである部材、径が２．５８ｍｍのリベット１３０を用い、カシメ用パンチ１０の中心軸Ａをリベット１３０の中心軸Ｂに一致させた状態でマシニングセンタに接続し、５０ｍｍ/ｍｉnの送り速度でリベット１３０を部材にカシメた。なお、拡径部１４５は、中心軸Ｂに対して３０°傾斜している。図８は、実施例１のリベットをカシメた部材の断面の光学顕微鏡像である。実施例１のカシメ用パンチ１０を用いた場合、断面の光学顕微鏡像から、貫通孔１４０の拡径部１４５は、リベット１３０の凸部１３１を構成する材料で全て充填され、空隙は認められなった。また、貫通孔と接するリベット１３０の一部にも変形は生じなかった。

【0049】

［実施例２］
実施例１で用いたリベット、及び拡径部１４５が中心軸Ｂに対して３０°傾斜している３種類の部材を用いた。を用い、中心軸Ａに対して５°傾斜した接触面１３を有し、径が６ｍｍの実施例６のカシメ用パンチ１０と、カシメ用パンチ１０の中心軸Ａをリベット１３０の中心軸Ｂに一致させた状態でマシニングセンタに接続し、５０ｍｍ/ｍｉnの送り速度でリベット１３０を部材にカシメた。その後、エンドミルを用いて、カシメた部材及びリベットの表面を切削した。

【0050】

図９（Ａ）は、実施例２のリベットをカシメた部材の上面を示す図であり、図９（Ｂ）は、断面の光学顕微鏡像を示す。実施例２では、貫通孔１４０及び拡径部１４５にリベット１３０の材料が完全に充填され、表面を切削して平坦化しても、部材とリベットの良好な接合が確認された。

【0051】

［密着性の評価］
拡径部１４５が中心軸Ｂに対して３０°傾斜し、径が２．７ｍｍの貫通孔１４０を有し、直径６０ｍｍ、厚さ４ｍｍの円板状のアルミ（Ａ６０６１－Ｔ６）材で構成された第１の部材１１０と、直径各辺が１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの板状のアルミ（Ａ６０６１－Ｔ６）材で構成された第２の部材１２０を、径が２．７ｍｍのリベット１３０を用いて接合した製品１００を製造した（図１０）。中心軸Ａに対して５°傾斜した接触面１３を有し、径が６ｍｍのカシメ用パンチ１０を用いた。製品１００の第２の部材１２０を固定した状態で、第１の部材１１０を引っ張り、その力を測定した。その結果、６７ｋｇｆ以上で引っ張っても製品１００は破壊されなかった。

【0052】

以上、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態のカシメ用パンチ及び部材を接合する方法を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。さらに、上述した各実施形態は、相互に矛盾がない限り適宜組み合わせが可能であり、各実施形態に共通する技術事項については、明示の記載がなくても各実施形態に含まれる。

【0053】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0054】

１０ カシメ用パンチ、１１ 側面、１３ 接触面、１５ 上面、９０ スピンカシメ用パンチ、９３ 接触面、１００ 製品、１１０ 第１の部材、１２０ 第２の部材、１３０ リベット、１３１ 凸部、１３５ 空隙、１３７ 変形、１４０ 貫通孔、１４５ 拡径部、１０００ 装置、１１１１ 主軸、１１１３ 主軸ヘッド、１１２１ ベッド、１１２３ コラム、１１３３ レール、１１３７ 軸駆動装置、１１４１ 主軸台、１１４３ レール、１１４７ 軸駆動装置、１１５１ テーブル、１１５３ レール、１１５７ 軸駆動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】