ブラインドリベッティングのすべて

セレブの世界では、有名になることの代償として、スターのプライベートな生活について世間が知りすぎることになります。 しかし、アセンブリの世界では、よく知られたテクノロジである代償として、エンドユーザーが 1 つのプロセスの利点についてあまりにも多くのことを知っていて、他の利点についてはほとんど知らない場合があります。

ブラインドリベット締めの場合はこんな感じです。 製造業の多くの人は、このプロセスにより、組立業者が部品や構造の片側だけから接合部にリベットを完全に取り付けることができることを知っています。 これらのリベットがねじ式ファスナーに比べて提供する他の重要な利点について知っている人はほとんどいません。

まず、リベットのトルクが不足したり、過剰なトルクを与えたり、緩めたりすることはできません。 金属、プラスチック、複合材料、木材、繊維板、中空の管状構造物を迅速、簡単、そしてコスト効率よく接合します。 ブラインド リベットは振動にも強く、短いクランプ長で接合部を固定し、表面を傷つける可能性を排除します。

興味深いことに、ブラインド リベットは最も古いタイプの留め具の 1 つであり、1 世紀以上前から存在しています。 POP リベット (取り付け時に「ポップ」することからこの名前が付けられました) は、1916 年に英国の技術者ハミルトン・ニール・ワイリーによって特許を取得しました。30 年以内に、スチールとアルミニウムのブレークステム ブラインド リベットは、ヨーロッパと米国のいくつかの産業で広く使用されました。

ブラインド リベットはヨーロッパで依然として人気があり、最も興味深いリベットの開発と設置がヨーロッパで行われています。 たとえば、イタリアのパドヴァに拠点を置く Sarev SRL Unipersonale は、銅製の本体、銅メッキのマンドレル、真鍮のファストン端子で構成されるマス リベットなど、さまざまなタイプのブラインド リベットを製造しています。

これらの特徴により、リベットは電流を流すこともできるため、家電製品や配電盤の組み立てによく使用されます。 これは、接続するケーブルの数とアプリケーションで固定する材料の種類に基づいて、Sarev エンジニアによってカスタム設計されています。

さらに北東、ロシアのニジニ ノヴゴロドにある自動車ターボチャージャー メーカー CZ は、製品のコンプレッサー ハウジングに ID プレートを取り付けるために管状のブラインド リベットを使用しています。 リベットは、一方向マンドレルを使用して、毎分最大 70 個の速度で取り付けられます。 当初はプレートを所定の位置に固定するためにハンマードライブネジが使用されていましたが、ハンマーによってネジの頭が損傷することが多く、取り付けられたネジの見た目も悪くなってしまいました。

ブラインド リベットが初めて導入されたとき、ブラインド リベットはアルミニウム製で、修理が必要なソリッド リベットの代替留め具として使用されていました。 100 年以上が経過した現在、リベットにはさまざまなタイプ、素材、ヘッド スタイルがあり、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、太陽光発電、宝飾品、木工などのさまざまな業界で製品の組み立てに使用されることが増えています。

ブラインド リベット締めには、特に大規模なアセンブリで数十年にわたる成功の実績があります。 その結果、ブラインド リベットは白物家電、大型トラック、トラクター、ガレージドア、プレハブ金属製建物に使用されています。 しかし、リベットは携帯電話の電子部品などの小型製品の組み立てにも使用されることが増えています。

ブラインド リベットは、頭付きの中空リベット本体と中実のマンドレル (またはステム) で構成される 2 ピースのファスナーです。 体は、一端が広がった小さな管のように見えます。 穴、またはコアは通常、本体の長さまで伸びます。 マンドレルはコアから突き出ており、釘またはワイヤーのように見えます。

接合する部品に穴を開けた後、リベット本体を挿入します。 次に、リベットツールのノーズピースのジョーを、マンドレルを適切にグリップできるように配置します。 工具がマンドレルのヘッドをリベット本体に引き込むと、ヘッドがリベットの壁を半径方向に拡張して穴を埋めます。 この引っ張りにより、リベット本体がリベットの端にある耐荷重ヘッドまたはバルブに変形し、シートが一緒にクランプされます。 ツールが所定の設定力または引張荷重に達すると、マンドレルが折れて地面に落ちるか、真空によって収集装置内に移動されます。

機器サプライヤーは、破片を制限するために、自動車および航空宇宙工場ではマンドレルの回収が特に重要であると指摘しています。 自動車内にある小さな金属片は、ドライバーを悩ませるガタガタ音を発生させる可能性がありますが、航空機内では重大な構造的損傷を引き起こす可能性があります。

一般的なブラインド リベットの取り付けは 1 秒もかからず、作業者はツールのトリガーを 1 回引くだけで済みます。 ツールのピストンストロークが短すぎる場合、または牽引力が低すぎる場合、非常に長いリベットの取り付けにはトリガーを 2 回引く必要がある場合があります。

「ブラインド リベット締めは信頼性の高い締結方法ですが、限界もあります」と SFS Group USA Inc. の GESIPA リベット締め部門セールス ディレクターの Craig Bonnville 氏は言います。「ファスナーの取り付けは迅速かつ永続的です。ただし、リベットの取り付けが必要な場合は、取り外して再加工する場合は、アプリケーションに損傷を与えずにリベットを正しく取り外すことができるように特別な注意を払う必要があります。さらに、すべてが意図したとおりに機能し、リベットがアプリケーションに正しく固定されていることを確認するために、ツールについて組立者をトレーニングするのに役立ちます。 」

GESIPA は、電動 GAV 8000 ハンドヘルド モデルを含む、いくつかのアセンブリ設置ツールを製造しています。 基本的なエコバージョンにはプロセス監視がありませんが、電子バージョンにはこの機能が備わっています。

Bonnville 氏によると、どちらのバージョンにも HMI ディスプレイに使いやすいメニューと機能ボタンが付いています。 このツールは、本体の長さが 30 ミリメートルを超え、フランジの直径が最大 11.4 ミリメートルのリベットを処理します。 すべての使用済みマンドレルは、収集コンテナに接続されたホースを通じて排出されます。

「自動車エンジニアは、クラス C コンポーネントの管理における組み立てと物流の複雑さを軽減するために、ファスナー、クリップ、ブラインド リベットを設計することがよく奨励されます」と、インダストリアル リベット & ファスナー社 (IRFC) のエンジニアリング担当副社長、スティーブン シャーマン氏は説明します。同社は 1912 年以来、あらゆる種類のリベットを製造してきました。「私たちの経験では、リベットが設計されるのと同じくらい、さまざまな理由から、より高い割合で新しい用途に設計されています。」

ブラインドリベットには、さまざまなタイプ、材質、直径、グリップ範囲、ヘッドのスタイルがあります。 標準のオープンエンド リベットは最も一般的で安価ですが、防水性も強度もあまり高くありません。

クローズドエンドリベットはカップ状の端部形状をしており、リベットの本体内部からの水の浸入は排除されますが、本体の外側と素材の間からは水の浸入が排除されます。 シールされたリベットは標準のものと似ていますが、マンドレルが完全に密閉されており、取り付け後に水密シールが得られる点が異なります。

マルチグリップ リベットは、薄い素材に使用すると圧縮され、背面に垂れ下がる素材が少なくなります。 非構造リベットはブラインド側ヘッド付近でマンドレルを破壊し、リベット本体に短いマンドレルが残り、コアが部分的に充填されます。

対照的に、構造用リベットは、切断後もマンドレルの一部を保持して、高いせん断強度と引張強度、および振動耐性を提供します。 これらのリベットは、接着剤が硬化する間に部品を固定することにより、構造用接着剤を補完するために使用できます。

ブラインド リベットはリベットとマンドレルの材質 (この順) によって指定されており、両方の材質を一致させることが常に推奨されます。 リベットの材質には、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮、プラスチックなどがあります。 業界固有の材料には、自動車 Tier 1 や OEM が成形プラスチック部品の接合に使用するナイロン リベットや、航空宇宙用途に指定されることが多い非鉄合金のモネル リベットやインコネル リベットなどがあります。

リベットの標準直径は 0.094 ～ 0.375 インチの範囲です。 ただし、特定の市場のメーカーは、直径 0.625 インチまでのリベットを必要とすることがよくあります。

「当社のスピード ファスニング シリーズなど、特定の種類のリベットの人気が大幅に高まっています」と、スタンレー エンジニアド ファスニング社の北米ブラインド ファスニング製品マネージャーのサミール クストヴィッチ氏は述べています。 「NeoSpeed、Briv、Chobert などのいくつかのバージョンが利用可能で、独自の繰り返しマンドレル システムを使用して取り付けられます。配置中に、当社のツールはリベットを通してマンドレルを引っ張り、クランプと穴の充填を行いながら、軸方向と半径方向の両方の拡張をもたらします。 」

Custovic 氏が言及しているツールは、バッテリー駆動の Stanley SB25PT-05 であり、そのベースとなっている前任の油圧空気圧シリーズと下位互換性があります。 どちらも同じインターフェイス設計を採用しているため、オペレータはコード付きツールからコードレスツールに簡単に移行できます。

同様に重要なことは、このツールは反復可能なジョイントを高精度で迅速に作成することです。 標準機能には、低力の 1 本指トリガー、オペレーターの快適性を高める人間工学に基づいたソフト グリップ ハンドル、アプリケーションへの明確な視線を確保する LED ライトが含まれます。

ここ 1 年ほど、米国に本拠を置くメーカーは、産業用はしごの組み立てに SB25PT-05 と NeoSpeed ブラインド リベットを使用してきました。 同社はこの間、そのようなリベットを数百万個設置しており、以前に使用していた固体リベットよりもリベットを好んで使用しています。 このシステムにより迅速なリベットのリロードが可能であり、マンドレルの無駄が残らないことが特に気に入っています。

各ブラインド リベットには指定されたグリップ範囲があり、適切に保持できる最も厚い材料と最も薄い材料の組み合わせを示します。 範囲が広いほど、1 つのリベットで使用できる厚さのバリエーションが大きくなります。

ブラインド リベット ヘッドのスタイルには、ドーム (標準)、特大ドーム、フラットなどがあります。 特大のドームヘッドは通常、耐荷重面積を増やすために柔らかい素材で使用されます。 平頭は皿穴加工されており、面一にフィットします。

プラスチック、グラスファイバー、合板などの複合材料で作られたアセンブリを固定するには、さまざまなアプセット スタイルのリベットが使用されます。 このリベットは、素材の裏側に三股状の広がり（花びらを開くような形状）を生じさせるため、締め付け力が分散されます。

GESIPA 製 Bulb-Tite もそのようなリベットの 1 つです。 大口径のクロージングヘッドを備えており、敏感な多孔質材料に圧力を優しく分散します。 一般的な自動車用途には、スピーカー、ドアモジュール、ボディおよび計器パネル、座席を取り付ける際の複合材料の接合が含まれます。

クロージングヘッドはリベットがアプリケーションから引き抜かれるのを防ぎ、ロックされたマンドレルは高負荷にさらされた場合でもジョイントを安全に保持します。 エンドユーザーは、クロージングヘッドが見た目にも美しく、薄型であることも気に入っています。 リベットは広いグリップ範囲を持ち、振動にさらされてもガタつきのないしっかりとした接合を実現します。

ブラインドリベットナットやナットスタッドも人気のメーカーです。 一体型リベットナットは、ねじ山を収容するには薄すぎる可能性のある素材の取り外し可能な部品を取り付けるための耐荷重雌ねじを備えています。 ナット スタッドはリベット ナットとネジを組み合わせたもので、溶接スタッドの効果的な代替品です。 塗装済みの素材にも施工可能です。

ブラインド リベットの取り付けには、マンドレルをリベットに引き込んだりリベットを通して引き込んだりするときに本体を所定の位置に保持するツールが必要です。 幅広い手動および自動ツールが利用可能です。 後者には、水圧空気圧式やコードレス電動式が含まれますが、これらは過去 25 年間にわたって、より軽量で、より強力で、より人間工学に基づいたものになりました。

各ツールには 1 つ以上のノーズピースが付属しており、最も頻繁に使用されるリベット サイズの範囲を設定できます。 狭いチャンネルやピボット機能への特別な到達が必要な特定の用途には、特別なノーズピースが利用可能です。

手動のペンチのようなハンドツールは、通常、少量の用途に限定されます。 取り付けられるのは、直径が小さいリベットと、より柔らかい素材で作られたリベットのみです。 一方、手動ツールは軽量で多用途です。

ピストル グリップ リベット ガンやインラインまたは垂直リベッターなどの自動取り付けツールは、より大きな引っ張り能力を提供し、リベットを固定するときに発生するキックに耐えることができます。 ピストルグリップツールは水平面で使用するように設計されています。

インライン リベッターは垂直リベッターのオプションを提供し、インライン ドライバーと同様にカウンターバランスから吊り下げることができます。 大量の用途では、リベットツールに複数のヘッドを装備して、一度に複数のファスナーを取り付けることができます。 工具には、数千個のリベットを保持する自動供給ユニットも付属しています。

「組み立て用のブラインド リベットの取り付けに使用される工具の約 98% は手持ち式です」とシャーマン氏は言います。 「これは、金属とプラスチックの複数の層を接合するのに手持ち工具が最も簡単な方法だからです。メーカーはインライン工具やロボット搭載工具も使用しますが、それは用途で必要な場合に限られます。」

IRFC は、手動およびレバー操作、自動フィード、空圧式、バッテリー式、ロボットに取り付けるアーム先端工具など、ブラインド リベットを取り付けるためのツールを幅広く提供しています。 この後者のツールはロボットに依存せず、アプリケーションごとに IRFC エンジニアによってカスタムメイドおよび設計されています。

IRFC は 2 年も経たないうちに、バッテリー駆動の Freeset ツールの第 3 世代を発表しました。 ツール内の力センサーと距離センサーにより、各リベットの取り付けのプロセス監視が可能になります。 その他の機能には、LCD スクリーン、リベットカウンター、管理追跡と分析のためにツールコントローラーおよび工場のデータセンターにデータをワイヤレスで送信する Wi-Fi カードが含まれます。

昨年の秋、GESIPA は、非常に強力なリベット用に 20 キロニュートンの設定力を備えたコードレス ツールである PowerBird Pro Gold Edition を発表しました。 直径 2.4 ～ 6.4 ミリメートルのリベットに対応し、リチウムイオンまたはリチウムイオン高密度テクノロジーに基づくコードレス アライアンス システム (CAS) バッテリー パックを搭載しています。 このツールには 2 アンペア時バッテリー パックが標準で付属しており、コンパクトな 4 アンペア時バッテリーがアクセサリとして提供されています。

「このツールは人間工学に基づいているだけでなく、組立業者は 1 回のバッテリー充電で大量のリベットを取り付けることができます」と Bonnville 氏は説明します。 「CAS バッテリーは、当社のすべての PowerBird リベット取り付けツールで使用でき、多くの顧客が複数の種類の PowerBird ツールを所有しているため、エンドユーザーにも好評です。」

Stanley の PB2500 SMART リベットガンもバッテリー駆動です。 いわば、そのスマートさは、タッチスクリーンを内蔵したオンボードプロセス監視システムに由来しています。 各リベット取り付けの力-距離データを取得した後、システムはそれをすぐに「良好な」力-距離曲線と比較します。 オペレータは、取り付けられたリベットが正常であるか否かを通知されます。 最大 500,000 件の設定結果をツールに保存し、後で分析することができます。

このツールは Wi-Fi と Bluetooth にも対応しており、組立ラインまたは遠隔地でのブラインド リベット締め用に設計されています。 Custovic 氏は、オリジナルの PB2500 ツールの品質と堅牢性を提供するだけでなく、コードレスであるため、作業者のアクセシビリティ、機動性、生産性がさらに向上すると述べています。

IRFC の自動供給タイプのブラインド リベット取り付けツールはキングセットと呼ばれ、ツールに装填されたプラスチック ストリップから標準リベット (直径 0.1875 インチ) を供給します。 重量は 5.5 ポンドで、サイクル時間は 2 秒、リロード時間は 8 ～ 10 秒です。 使用済みのマンドレルはすべて収集され、作業エリアが乱雑にならないようにします。

ある電子部品メーカーは、板金シャーシの組み立てに Kingset を 3 年間使用しています。 シャーマン氏は、このツールがプロセスを合理化し、オペレーターの動作を減らすことが同社に気に入っていると語った。 オペレータは金属に事前に開けられた穴の位置を合わせながらリベットを挿入するので、各アセンブリのサイクル タイムが約 2 分短縮されます。 より短いサイクルにより、同社は推定で年間 600,000 個のユニットを生産することができます。

Jim は ASSEMBLY の上級編集者で、30 年以上の編集経験があります。 ASSEMBLY に入社する前は、PM Engineer、Association for Facilities Engineering Journal、および Milling Journal の編集者を務めていました。 ジムはデポール大学で英語の学位を取得しています。