JPH10315058A - 壁に結合要素を取り付けるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結合多様性および負荷時の安定性を簡単に実
現できる、壁への結合要素の取付方法および装置を提供
する。 【解決手段】 結合要素（１４，３４，５０）に、それ
ぞれ、壁（２）に作用する内部高圧の圧力（Ｆｄ）に対
抗するスラスト力（Ｆｓ）の作用を受けて壁（２）を貫
通し且つ貫通後に上記壁によって保持されるポンチ状部
分（２２，３８，５２）を設ける。内部高圧・変形ダイ
（１０）に、更に、壁（２）に結合要素（１４，３４，
５０）を供給する第１手段と、結合要素（１４，３４，
５０）に設けたポンチ状部分（２２，３８，５２）に、
同時に作用する内部高圧の圧力（Ｆｄ）に対抗するスラ
スト力（Ｆｓ）を直接的または間接的に負荷する第２手
段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、壁に結合要素を取
り付けるための方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カーボディー製造、容器製造およびフレ
ーム製造の場合、中空体または金属板成形部材として構
成された構造部材に結合要素を設けることが必要であ
る。これは、従来は、ナットの溶接または挿入ボルトの
螺着によって行われていた。このためには、溶接装置、
螺着装置および操作装置が必要であり、更に、多数の作
業工程が必要である。従って、構造部材の加工工程およ
び結合要素の取付工程を統合することが提案されてい
る。ドイツ特許出願公開明細書第１９５ ０８ ６３２号
に記載の方法の場合、内部高圧による金属板の変形中
に、同時に、結合要素を成形する。即ち、内部高圧の作
用によって金属板を模様（Ｇｒａｖｕｒ）に当接させる
のみならず、結合要素のまわりに設置する。複数の結合
要素の高い位置決め精度および同時成形が不要でない限
り、この方法は、フロー挙動の十分な知見以外に、複雑
な推移制御を必要とする。ヨーロッパ特許出願公開明細
書第０５９３９５０号に記載の別の公知の方法は、ショ
ルダによって囲まれた穴を成形する工程と、ショルダに
環状インサートを押込む工程と、パイプ状インサートに
ショルダを押圧するためパイプ状構造に液体を導入する
工程とを備えている。この方法は、穴の成形に必要なポ
ンチを補強インサートを通過させなければならないの
で、パイプ状構造に対するパイプ状補強インサートの取
付のみに関する。構造の異なる構造部材および異なる結
合要素は、対象外である。従って、結合は、常に、上記
のパイプ状インサートに依存しなければならない。この
結合操作が可能な場合、付加的な結合操作によって、負
荷時の安定性および結合の信頼性が低下される。他の場
合には、更に、高価な従来方法に依存することとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、安価
でもって、より大きい結合多様性があるとともに、負荷
時の安定性のあるような、壁に対しての結合要素の取付
方法および装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１お
よび請求項１３の特徴によって解決される。上記請求項
の従属請求項は、発明を構成する。

【０００５】結合要素は、壁を貫通するのに必要なポン
チを有し、従って、任意の種類および形状であってよ
い。さて、取付機構をねじボルト、目板、フランジ、ア
イなどとして構成することは、取付性能については問題
ではないが、結合部の形態については問題となる。さ
て、結合部の負荷時の安定性は、結合要素の種類および
形態によって且つまたポンチ状部分の構成および数によ
って影響される。逆方向へ作用する内部高圧にもとづ
き、壁の貫通を僅かなスラストエネルギで適切に達成で
き、結合要素について低強度の材料を使用できる。結合
要素の取付を構造部材の位置を保持して内部高圧による
変形と同時にまたは変形直後に行う場合、作業経費およ
び装置経費の節減とともに高い位置決め精度が達成され
る。結合要素は、内部高圧との制御状態の共働の下でゆ
っくり押込まれまたは封入される。ビードの形成ととも
に、保持のための材料が作られる。狭搾部分、アンダカ
ット、摩擦面およびパタン面が、材料を有効に受容す
る。パタンは、粗い状態からギザギザ状態までの範囲、
鱗片状態からミゾ状態までの範囲で構成できる。円錐形
範囲および鋭利な範囲が、貫通を助成し、座を改善す
る。矢形状またはハート形状に構成されたポンチ状部分
は、円錐形、アンダカットおよび鋭利さを併せて有す
る。

【０００６】本発明に係る装置は、内部高圧・変形ダイ
を使用する。内部高圧・変形ダイは、更に、結合要素を
供給する且つ結合要素にスラスト力を負荷する付加的手
段を有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】内部高圧変形ダイは、工作物を受
容する手段と、模様および高圧チャンバを形成する手段
とを有している。工作物は、高圧チャンバから高圧媒体
の作用によって、模様に押圧させることができる。中空
形状体は、２つのダイ半部の間に受容され、上記ダイ半
部は、模様を形成し、上記ダイ半部の間には２つの押し
棒が軸線方向へ案内され、中空形状体には、上記押し棒
を介して高圧媒体が負荷される。平坦な構造体は、２つ
のダイ半部、即ち、模様を形成する１つの半部と高圧チ
ャンバを形成する別の半部との間に固定される。この意
味において、図１に、高圧チャンバ４内にある高圧媒体
６によって圧力Ｆｄでダイ半部１０の模様８に押圧され
る金属板２を示した。高圧媒体（例えば、水またはガ
ス）は、圧力源（図示してない）から供給される。傾斜
した供給ダクト１６を介して空気圧によって供給される
結合要素１４は、金属板２上の垂直ダクト１２内にあ
る。供給ダクト１６に給気する高圧空気源も図示してな
い。ダクト１２内には、結合要素１４の上方に、図示し
てない態様でスラスト力Ｆｓを生ずるポンチ１８が案内
されている。結合要素１４は、軸線対称に構成され、上
面に、螺着のための垂直なねじ穴を有し、下面に、エッ
ジの鋭利な環状突起２４とミゾ２６と下方へ向く尖端２
８とを備えたポンチ状部分２２を有する。上記部分のシ
ョルダ３０は、より細いポンチ状部分２２に対する分割
面を形成する。

【０００８】作用態様を以下に説明する：金属板（例え
ば、内部高圧を受けるパイプ状中空体の部分）に結合要
素１４を取り付けるため、まず、ポンチ１８をスラスト
力Ｆｓで下方へ走行させる。この場合、スラスト力Ｆｓ
を受ける結合要素１４の尖端２８は、金属板２を貫通
し、ビード３２を形成する。上記ビードは、高圧媒体６
の対向圧にもとづきポンチ状部分２２から離れることは
なく、この部分に当接する。ビード３２は、まず、尖端
２８の円錐面に当接する。ポンチ状部分２２を更に押込
むと、ビード３２の内側の第１範囲が、第１突起２４に
よって変形され、次いで、高圧媒体６によって第１ミゾ
２６内に押込まれ、次いで、次の第２突起２４によって
再び変形され、次いで、高圧媒体６によって第２ミゾ２
６内に押込まれ、この間に、ビード３２の次の第２範囲
が、第１突起２４によって変形され、次いで、第１ミゾ
２６内に押込まれる。ポンチ状部分２２およびビード３
２として形成された範囲２のこの強力な相互作用によっ
て、双方の間には、ポンチ１８を引戻し高圧チャンバを
無圧力とした後に高負荷に耐える緊密な結合が生ずる。
このような緊密な結合は、もちろん、ポンチ状部分の別
のパタンによっても得られる。

【０００９】図３，４に示した別の実施例にもとづき、
同じく軸線対称に構成された結合要素３４は、ねじ穴の
代わりに、細いシャフト内に延びる長穴３６を有する。
細いシャフトの下方には、下方へ狭搾する範囲４０とこ
れに続く矢形状範囲４２とに分割されたより広いポンチ
状部分３８が続いている。この場合、双方の範囲は、ア
ンダカット４４によって相互に分離されている。金属板
２上に載る結合要素３４にわたって、スラスト力Ｆｓを
生ずる環状ポンチ４６が案内されている。

【００１０】作用態様を以下に説明する：金属板（例え
ば、内部高圧を受ける金属板成形体の部分）に結合要素
１４を取り付けるため、まず、同じく、ポンチ４６をス
ラスト力Ｆｓで下方へ走行させ、かくして、矢形状尖端
は、金属板２を貫通し、ビード４８を形成する。上記ビ
ードは、まず、矢形状範囲４２に当接する。しかしなが
ら、突出するポンチ状部分３８がアンダカット４４を解
放すると直ちに、形成されたビード４８が、更に内方へ
進展し、最終的に、ポンチ状部分の材料層およびビード
が、周期的に相互に押圧される。ポンチ状部分５２が矢
形状範囲の代わりに、アンダカット５６に続く縦断面が
ハート形状の範囲５４を有する図５に示した結合要素５
０の場合も、同様の緊密な結合が生ずる。

【００１１】同一の結合要素に複数のポンチ状部分を設
ければ、負荷時の安定性が更に向上される。結合要素
が、例えば、目板またはフランジである場合も同様であ
る。更に、ポンチ状部分は、多様な微細なまたは粗いパ
タンを越えて摩擦面を有することができる。ビードの形
成は、望ましい限り、操作技術的にスラスト力および圧
力の構成によって制御でき、形状的にポンチ状部分によ
って制御できる。この場合、上記ポンチ状部分は、特に
分布した鋭利な範囲を有することができる。結合要素
は、内部高圧による構造部材の変形中にまたは変形直後
に取り付けるのが好ましい。なぜならば、これは、経済
的であるのみならず、位置固定の維持に伴い高い位置決
め精度も得られるからである。しかしながら、結合要素
は、先行してまたは以降に随伴する内部高圧変形操作と
は無関係に取り付けることもできる。装備した構造部材
を他の内部高圧変形ダイへ移行することも可能である。
なぜならば、ポンチ状部分は、壁に残存し、開口を残さ
ないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 供給された結合要素を含む本発明に係る装置
の略図である。

【図２】 取り付けられた結合要素を含む図１の装置の
部分図である。

【図３】 供給された結合要素を含む別の装置の部分図
である。

【図４】 取り付けられた結合要素を含む図３の部分図
である。

【図５】 第３装置の部分図である。

【符号の説明】

２ 壁 １０ 内部高圧・変形ダイ １４，３４，５０ 結合要素 ２２，３８，５２ ポンチ状部分 Ｆｓ スラスト力 Ｆｄ 圧力

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁（２）に結合要素（１４，３４，５
   ０）を取り付けるための方法であって、 結合要素（１４，３４，５０）が、それぞれ、壁（２）
   に作用する内部高圧の圧力（Ｆｄ）に対抗するスラスト
   力（Ｆｓ）の作用を受けて壁（２）を貫通し且つ貫通後
   に上記壁によって保持されるポンチ状部分（２２，３
   ８，５２）を有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 内部高圧による壁（２）の変形と同時に
   または変形直後に結合要素（１４，３４，５０）を取り
   付けることを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 内部高圧との制御状態の共働の下で結合
   要素の押込または封入を行うことを特徴とする請求項１
   または２の方法。
4. 【請求項４】 ポンチ状部分（２２，３８，５２）が、
   壁（２）の貫通時、内部高圧の作用を受けてポンチ状部
   分（２２，３８，５２）に当接するビード（３２，４
   ８）を形成することを特徴とする請求項１〜３の１つに
   記載の方法。
5. 【請求項５】 ポンチ状部分（２２，３８，５２）が、
   少なくとも部分的に円錐形に構成されていることを特徴
   とする請求項１〜４の１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 ポンチ状部分（２２，３８，５２）が、
   少なくとも１つの同軸の狭搾部分（２６）および／また
   はアンダカット（４４，５６）を有することを特徴とす
   る請求項１〜５の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 ポンチ状部分（２２，３８，５２）が、
   鋭利な範囲（２４，２８）を有することを特徴とする請
   求項１〜６の１つに記載の方法。
8. 【請求項８】 ポンチ状部分（５２；３８）が、縦断面
   で見て、ハート形状または矢形状に構成されていること
   を特徴とする請求項１〜７の１つに記載の方法。
9. 【請求項９】 ポンチ状部分（２２，３８，５２）の周
   面が、摩擦面として構成されており、および／または、
   パタンを有することを特徴とする請求項１〜８の１つに
   記載の方法。
10. 【請求項１０】 ポンチ状部分（２２）が、壁（２）に
    当接してストロークを制限するショルダに続くことを特
    徴とする請求項１〜９の１つに記載の方法。
11. 【請求項１１】 結合要素が、それぞれ、１つまたは複
    数のポンチ状部分を有することを特徴とする請求項１〜
    １０の１つに記載の方法。
12. 【請求項１２】 結合要素（１４，３４，５０）が、任
    意の種類および形状であることを特徴とする請求項１〜
    １１の１つに記載の方法。
13. 【請求項１３】 特に請求項１〜１２の１つに記載の方
    法を実施するため、内部高圧・変形ダイ（１０）を使用
    して壁（２）に結合要素を取り付けるための装置であっ
    て、 前記内部高圧・変形ダイ（１０）が、更に、 −壁（２）に結合要素（１４，３４，５０）を供給する
    第１手段と、 −結合要素（１４，３４，５０）に設けたポンチ状部分
    （２２，３８，５２）に、同時に作用する内部高圧の圧
    力（Ｆｄ）に対抗するスラスト力（Ｆｓ）を直接的また
    は間接的に負荷する第２手段と、を有することを特徴と
    する装置。
14. 【請求項１４】 第１手段が、圧力を受ける１つまたは
    複数の供給ダクト（１６）であることを特徴とする請求
    項１３の装置。
15. 【請求項１５】 第２手段が、動力作動のポンチ（１
    ８，４６）または圧力を受ける媒体であることを特徴と
    する請求項１３または１４の装置。