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公開番号2025134596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024061932
出願日2024-04-08
発明の名称セルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法
出願人三研空機株式会社
代理人弁理士法人アイミー国際特許事務所
主分類B21J 15/00 20060101AFI20250909BHJP(本質的には材料の除去が行なわれない機械的金属加工;金属の打抜き)
要約【課題】リベット接合品質を保証し得るリベット接合のプロセス品質制御方法を提供する。
【解決手段】セルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法は、セルフピアシングリベット接合装置の起動と、セルフピアシングリベット接合装置の運転パラメータの取得と、リベット接合対象板材のパラメータの取得と、歪み率の算出と、リベット密着欠陥率の算出と、動的調整および制御の各ステップを含む。リベットの歪み率、リベット密着欠陥率の影響関係式を確立し、検出技術と組み合わせてリベット接合過程のリアルタイムモニタリングを行い、関係式に基づいて各影響パラメータがリベット接合プロセス品質に及ぼす具体的な影響を分析して、影響パラメータを調整することにより、自己適応最適化を実現し、リベット接合品質を有効に保証して生産要求を満たすようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
セルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法であって、
ステップＳ１００として、セルフピアシングリベット接合装置の起動ステップを備え、
前記セルフピアシングリベット接合装置は、フレームと、動力機構と、搬送機構と、送給機構と、ガイド機構とを含み、
前記フレームはＣ形構造であり、前記動力機構はフレーム開放端の上部に取り付けられ、上部に対向する下部にはこれに対応してリベット接合対象材を取り付けるダイが設けられ、
前記動力機構内に設置された遊星ローラースクリューの出力端は前記送給機構内に貫設されたパンチロッドに接続され、前記送給機構の下端内に横方向通路が設けられ、フレームに取り付けられた前記搬送機構は、その出力端がリベット付きのベルトをガイドチューブに通すとともに前記横方向通路を貫通させ、前記送給機構の末端は前記ガイド機構に接続され、
前記ガイド機構はリベット送給ノズルが内部に設置されたガイド筒を含み、前記リベット送給ノズル内はリベットを押し出すガイド通路であり、前記リベット送給ノズルの頂端は前記ガイド筒の頂端から突出し、かつガイドジョイントを介して前記送給機構内の貫通孔の末端と突き当たり、動力機構の作用で下向きのパンチ力Ｆを付与し、パンチロッドがリベットを前記リベット送給ノズル内のガイド通路を介してダイまで打ち込み、リベット接合対象材との接合が完成するものであり、
ステップＳ２００として、セルフピアシングリベット接合装置の運転パラメータを取得するステップを備え、
前記運転パラメータには、パンチ力Ｆと、リベット送給ノズルのリベットに対する周方向抱締め応力σと、ベルトの移動タクトｔと、パンチ力がリベットに作用する時間Ｔと、リベットの長さＬとが含まれており、
ステップＳ３００として、リベット接合対象板材のパラメータを取得するステップを備え、
前記リベット接合対象板材のパラメータには、前記リベット接合対象板材の硬度Ｂと、厚みＨと、リベット穴直径に対するリベット直径の比ｎとが含まれており、
ステップＳ４００として、歪み率の算出を行うステップを備え、
前記歪率は、以下の式によって算出されるものであり、
JPEG
2025134596000010.jpg
20
59
上記式中、ｄ、ｆ、ｇ値は調整係数であり、Ｆはパンチ力であり、Ｂは板材の硬度であり、Ｈはリベット接合対象板の厚みであり、σは周方向抱締め応力であり、ｔはベルトの移動タクトであり、
ステップＳ５００として、リベット密着欠陥率の算出を行うステップを備え、
前記リベット密着欠陥率は以下の式によって算出されるものであり、
JPEG
2025134596000011.jpg
20
77
上記式中、ａ、ｂ、ｃ、ｋの値は調整係数であり、Ｆはパンチ力であり、Ｌはリベットの長さであり、ｎはリベット穴直径に対するリベット直径の比であり、Ｂはリベット接合対象板材の硬度であり、Ｈはリベット接合対象板の厚みであり、Ｔはパンチ力がリベットに作用する時間であり、さらに
ステップＳ６００として、動的調整および制御を行うステップを備え、
前記ステップＳ６００において、算出した歪み率とリベット密着欠陥率とが生産要求を満たすか否かに基づき、ステップＳ４００とステップＳ５００によって関連パラメータを動的に調整し、調整後の歪み率とリベット密着欠陥率とが要求を満たしたら調整作業を停止する、ことを特徴とする、セルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
歪み率の算出における歪みとは、リベット頭部の片寄りおよびリベット頭部の傾きであることを特徴とする、請求項１に記載のセルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法。
【請求項３】
リベット密着欠陥率の算出におけるリベット密着欠陥とは、リベットの皿頭の陥没、皿頭リベット周縁部の部分的な縁欠け、皿頭の突出、リベット頭部の円形不完全、リベット頭部周縁の押し潰し、または、リベット頭部の周縁部と接合対象の辺縁との密着不足であることを特徴とする、請求項１に記載のセルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法。
【請求項４】
前記リベット送給ノズルの外に複数の環状路が設けられ、各環状路に可撓性部材が設けられ、前記リベット送給ノズルは２枚または３枚の円弧形ピースが抱き囲むようにしてなり、リベットに対する周方向の抱締めを形成することを特徴とする、請求項１に記載のセルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リベット接合のプロセス品質制御方法に関し、具体的には、セルフピアシングリベット（ＳＰＲ）を用いるリベット接合のプロセス品質制御方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ＳＰＲ（Ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇＲｉｖｅｔ）を用いたリベット接合は、自動車の軽量化、省エネルギー・排出削減を実現し、新エネルギー自動車の航続距離を増加させるうえで重要な接合技術である。セルフピアシングリベット接合とは、ＳＰＲリベットが外力の作用で板材を貫通し、かつ下板材中で流動展延し、相互に噛み合った塑性変形を形成するリベット接合プロセスのことをいう。そのリベット接合点は高い引張強度とせん断強度を有し、セルフピアシングリベット接合技術は、アルミスポット溶接技術では接合性能の要求が満たせないという問題を解決し、疲労強度不足、リベットのコーティングとアルミニウム材との不適合などの問題を克服している。
【０００３】
ここで、リベット接合のプロセス品質を保証する重要な制御指標は、リベットの歪み率、そしてリベットと接合対象板材との密着度である。従来のリベット接合プロセスは、一般的に、過去の作業経験と現在のリベット接合での欠陥率とを結合してリベット接合の構成パラメータを確定し、目視識別または超音波検出技術を用いてリベット接合の品質をモニタリングしている。
【０００４】
しかし、このようなプロセスにおける過去のリベット接合経験に依存して確定された構成パラメータは正確度が低く、１バッチのリベット接合パラメータが固定されて変更できず、例えばパンチロッドのパンチ力、ベルトの移動タクトなどのパラメータは、元のパラメータ構成をモニタリング結果に応じて自己適応的に最適化することができず、リベット接合の品質が保証されにくい。
【０００５】
そのため、セルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法を設計して上述の問題を解決する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、セルフピアシングリベットを用いたリベット接合のプロセス品質制御方法を提供して、上述の背景技術における問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を実現するために、本発明では以下の技術的解決手段を提供する。
【０００８】
セルフピアシングリベット接合のプロセス品質制御方法であって、以下のステップを含む。
【０００９】
ステップＳ１００：セルフピアシングリベット接合装置の起動
セルフピアシングリベット接合装置は、フレームと、動力機構と、搬送機構と、送給機構と、ガイド機構とを含む。前記フレームはＣ形構造であり、前記動力機構はフレーム開放端の上部に取り付けられ、上部に対向する下部にはこれに対応してリベット接合対象材を取り付けるダイが設けられる。前記動力機構内に設置された遊星ローラースクリューの出力端は前記送給機構内に貫設されたパンチロッドに接続され、前記送給機構の下端内に横方向通路が設けられる。フレームに取り付けられた前記搬送機構は、その出力端がリベット付きのベルトをガイドチューブに通すとともに前記横方向通路を貫通させ、前記送給機構の末端は前記ガイド機構に接続される。前記ガイド機構はリベット送給ノズルが内部に設置されたガイド筒を含み、前記リベット送給ノズル内はリベットを押し出すガイド通路であり、前記リベット送給ノズルの頂端は前記ガイド筒の頂端から突出し、かつガイドジョイントを介して前記送給機構内の貫通孔の末端と突き当たり、動力機構の作用で下向きのパンチ力Ｆを付与し、パンチロッドがリベットを前記リベット送給ノズル内のガイド通路を介してダイまで打ち込み、リベット接合対象材との接合が完成する。
【００１０】
ステップＳ２００：セルフピアシングリベット接合装置の運転パラメータの取得
運転パラメータには、パンチ力Ｆと、リベット送給ノズルのリベットに対する周方向抱締め応力σと、ベルトの移動タクトｔと、パンチ力がリベットに作用する時間Ｔと、リベットの長さＬとが含まれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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