JP2005329528A - ブッシュ加工装置及びブッシュ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板に対して雌ねじを有するブッシュを高い作業効率で形成する。
【解決手段】ブッシュ加工装置１０ａは、フレーム１２にブッシュ１４を形成する加工ツール３２と、加工ツール３２を回転制御する第１モータ３８と、加工ツール３２を進退制御する第２モータ４０とを有する。加工ツール３２は、先端に設けられた縮径部８０と、該縮径部８０と連続して設けられたタップ部８４とを備える。縮径部８０は、ブッシュ加工位置Ｐに孔を形成するために先端に設けられており、タップ部８４は、孔に雌ねじを形成するために設けられている。ブッシュ加工装置１０ａは、フィラー６２の先端からアークＡを発生させてブッシュ加工位置Ｐを予備加熱するとともに、フィラー６２を送給しながらブッシュ加工位置Ｐの肉盛りをすることができ、薄いフレーム１２に対しても適用可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属板に対して他の板材をボルトによって締結するための雌ねじを有するブッシュを形成するブッシュ加工装置及びブッシュ加工方法に関する。

車両を製造する際に、フレームのドアヒンジ部等のボルト締結部にナットを溶接することがある。このようなナットの溶接は正確な位置決めが困難であり、しかも溶接作業が煩雑である。また、バンパビーム等の部位においては、図１８に示すように、車両のフレームに溶接されたブリッジ状のヒンジ１にナット２を溶接している。この場合、ヒンジ１の孔加工、ナット２の溶接、ヒンジ１の曲げ加工及びヒンジ１のフレームへの溶接工程等の多くの工程を要することから作業性が低く、誤差の集積により位置精度が低下するおそれがある。

このような背景から、鋼板部材の圧肉部分を利用してタップによりナット部を形成するナット部形成方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、バーリング加工と雌ねじ加工とを一体的な工具により行うタップが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３３７３０８８号公報 特開平６−２５４７２１号公報

上記の特許文献１では、雌ねじを形成する際にタップでの加工を別途行う必要があり、加工装置又は加工ツールの付け替えを行うこととなって、工程が多く作業が煩雑である。

上記の特許文献２では、予めバーリング用の下孔を開けておく必要があり、複数の加工ツール及び複数の作業工程を要することから、作業効率の向上が望まれる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、金属板に対して雌ねじを有するブッシュを高い作業効率で形成することのできるブッシュ加工装置及びブッシュ加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係るブッシュ加工装置は、金属板にブッシュを形成する加工ツールと、前記加工ツールを回転制御する回転駆動部と、前記加工ツールを進退制御する進退駆動部と、を有し、前記加工ツールは、前記金属板に孔を形成するために先端に設けられた縮径部と、前記孔に雌ねじを形成するために前記縮径部に対して連続して設けられたタップ部とを備えることを特徴とする。

このような加工ツールを回転させながら金属板に押圧して、縮径部によって金属板に孔を形成するとともに、加工ツールを孔に挿入したまま、さらに回転挿入させ、タップ部によって孔に雌ねじを形成することによって、雌ねじを有するブッシュを１つの工程で形成することができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、前記ブッシュを形成する際に溶融可能な素材を追加する素材追加部を有すると、金属板の板厚が薄い場合であっても溶融した素材が肉盛りされて肉厚となり、ブッシュを形成することができる。

さらに、前記ブッシュを形成する位置に放電して加熱を行うアーク加熱部を有すると、金属板の予備加熱を迅速に行うことができ、加工時間を短縮することができ、しかも加工ツールの回転による摩擦熱の発生量及び押圧力が小さくて済み、熱負荷及び応力を低減して加工ツールの高寿命化を図ることができる。

前記素材追加部による溶融可能な素材の追加は、前記アーク加熱部によって放電を行う際に行うようにしてもよい。

前記加工ツールの先端から前記ブッシュを形成する位置に放電して加熱を行うアーク加熱部を有すると、ブッシュの加工位置を中心的に加熱することができる。

また、本発明に係るブッシュ加工方法は、金属板に対向するように先端に設けられた縮径部と、前記縮径部に対して連続して設けられたタップ部と、を有する加工ツールを用い、前記加工ツールを回転させながら前記金属板に押圧して、前記縮径部によって前記金属板に孔を形成する第１工程と、前記第１工程の後、前記加工ツールを前記孔に挿入したまま、回転させながらさらに挿入させ、前記タップ部によって前記孔に雌ねじを形成する第２工程と、を有することを特徴とする。

このように、この加工方法によれば加工ツールを一度形成した孔から抜くことなく、実質的に１つの工程によってブッシュを形成することができ、作業効率が向上する。また、加工ツールは１本で足りる。

前記加工ツールの回転速度は、前記第１工程の方が前記第２工程よりも高速であって、摩擦熱によって前記金属板を加熱すると、孔を形成しやすい。また、第２工程では加工ツールを低速で回転させることにより雌ねじを正確に形成することができる。

本発明に係るブッシュ加工装置及びブッシュ加工方法では、加工ツールを回転させながら金属板に押圧して、縮径部により金属板に孔を形成するとともに、加工ツールを孔に挿入したまま、回転させながらさらに挿入させてタップ部により孔に雌ねじを形成する。このようにすることにより、雌ねじを有するブッシュを１つの工程で形成することができ、作業効率が向上する。

以下、本発明に係るブッシュ加工装置について第１〜第８の実施の形態とブッシュ加工方法の実施例を挙げ、添付の図１〜図１７を参照しながら説明する。

図１に示すように、第１の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ａは、本塗装前であるフレーム１２における所定の箇所にブッシュ１４を形成するためのユニット型式の装置であり、ロボット１６の先端に着脱自在に設けられている。ロボット１６は産業用の多関節型であって、ブッシュ加工装置１０ａはロボット１６の動作範囲内で任意の位置に任意の姿勢に設定可能である。これにより、ブッシュ加工装置１０ａは、例えば、フレーム１２におけるドアヒンジ部１２ａやバンパビーム部１２ｂに対向するように配置され、これらの箇所にブッシュ１４を形成することができる。

フレーム１２は搬送ライン１８上で搬入されてロボット１６の近傍において一時停止し、カメラ１９によって正確な位置の確認が行われる。フレーム１２はブッシュ加工装置１０ａによってブッシュ１４を形成する加工が行われた後、搬送ラインに沿って次工程のステーションへと搬送され、この後、ロボット１６の近傍には未加工の次のフレーム１２が搬入される。

ロボット１６及びブッシュ加工装置１０ａは、コントローラ２０によって制御される。コントローラ２０は、ロボット１６を所定の教示データに基づいて動作させるロボット駆動部２２と、ブッシュ加工装置１０ａ内の第１モータ３８及び第２モータ４０（図２参照）を駆動するモータ制御部２４と、フィラー６２（図２参照）を送給するためのフィラー送給制御部２６と、フィラー６２に高電圧を印加する電圧印加制御部２８とを有する。また、コントローラ２０はカメラ１９から得られる画像に基づいてフレーム１２及びブッシュ加工位置Ｐの位置確認を行うことができる。

図２に示すように、ブッシュ加工装置１０ａは、ハウジング３０をベースとして構成されており、加工ツール３２と、該加工ツール３２を保持するチャック３４と、該チャック３４と接続されたボールねじ３６と、該ボールねじ３６を回転させる第１モータ３８と、ボールねじ３６を進退駆動させる第２モータ４０とを有する。加工ツール３２は、例えば、高速工具鋼等の金属で構成される。ロボット１６はハウジング３０の側面に接続されている。

第１モータ３８及び第２モータ４０は直列状に並んで配置されており、ボールねじ３６と並列している。ボールねじ３６の上端部には抜け止め用のストッパ４１が設けられている。

ボールねじ３６は、スプラインナット４２により進退自在に軸支されており、該スプラインナット４２がプーリ４４ａ、４４ｂ及びベルト４６を介して第１モータ３８によって回転駆動される。プーリ４４ａ、４４ｂは第１モータ３８の回転速度を減速する作用を奏する。

スプラインナット４２には軸方向に循環するボール群４８が設けられており、該ボール群４８の一部がスプラインナット４２の内面からやや突出してボールねじ３６の複数のスプライン溝３６ａに係合している。ボール群４８は、スプラインナット４２内に設けられた内部通路を通り循環駆動される。このボール群４８の転がり作用により、ボールねじ３６は滑らかに進退可能である。また、ボール群４８の一部はスプライン溝３６ａに係合していることから、スプラインナット４２が第１モータ３８によって回転駆動されることにより、ボールねじ３６はスプラインナット４２とともに回転駆動される。スプラインナット４２はベアリング５０及び所定のブラケットを介してハウジング３０に支持されており、滑らかに回転可能である。

一方、ボールねじ３６は、ボールねじナット５２により回転自在に軸支されており、該ボールねじナット５２がプーリ５４ａ、５４ｂ及びベルト５６を介して第２モータ４０によって回転駆動される。プーリ５４ａ、５４ｂは第２モータ４０の回転速度を減速する作用を奏する。

ボールねじナット５２はスプラインナット４２よりも上側で、所定の隙間を有して直列状に配置されている。ボールねじナット５２には螺旋状に循環するボール群５８が設けられており、該ボール群５８の一部がボールねじナット５２の内面からやや突出してボールねじ３６の螺旋溝３６ｂに係合している。ボール群５８は、ボールねじナット５２内に設けられた内部通路を通り循環駆動される。ボール群５８の一部が螺旋溝３６ｂに係合していることから、ボールねじナット５２が第２モータ４０によって回転駆動されることにより、ボールねじ３６はボールねじナット５２を滑らかに進退駆動する。ボールねじナット５２はベアリング６０及び所定のブラケットを介してハウジング３０に支持されており、滑らかに回転可能である。

さらに、ブッシュ加工装置１０ａは、フレーム１２のブッシュ加工位置Ｐに対してフィラー６２を送給するローラ機構６４と、該ローラ機構６４を構成する複数のローラのうち１つであるローラ６６に接続された正電極６８と、ブッシュ加工装置１０ａの下端部においてブッシュ加工位置Ｐを中心に配置された複数の負極板６９とを有する。各負極板６９は負電極７０にそれぞれ接続されるとともに、絶縁材６９ａによってハウジング３０から絶縁されている。

ローラ６６は金属製であって、フィラー６２と正電極６８は電気的に導通する。負極板６９は、スプリング７２の作用下に弾性的にフレーム１２に接触して電気的に導通する。正電極６８及び負電極７０は前記の電圧印加制御部２８に接続されており、ブッシュ加工位置Ｐの近傍に配置されるフィラー６２の先端部と、フレーム１２との間に高電圧を印加することができる。

ブッシュ加工装置１０ａの下方には絶縁内筒７４が設けられており、加工ツール３２はこの絶縁内筒７４内を進退駆動される。フィラー６２は、ブッシュ加工位置Ｐの方向に向かって延在する絶縁チューブ７６内を通って送給される。

図２及び図３に示すように、加工ツール３２は、先端に設けられた縮径部８０と、該縮径部８０の上方に連続して設けられた円柱部８２と、そのさらに上方に連続して設けられたタップ部８４とを有する。縮径部８０は、下方に向かって縮径する円錐形であり、縮径部８０の上端部における最も大径の部分は円柱部８２と同径である。縮径部８０はフレーム１２に孔１００（図７参照）を形成する部分であって、円柱部８２は孔１００の形状が安定化するように作用する、これらの縮径部８０及び円柱部８２は下孔形成部８６として一体となっている。タップ部８４は、孔１００に雌ねじを形成するための部分であり、円柱部８２よりも大径の螺旋突起８４ａが設けられている。

図３に示すように、タップ部８４と下孔形成部８６は着脱自在に構成されており、摩耗の程度によりいずれか一方を個別に交換可能である。もちろん、タップ部８４と下孔形成部８６は一体型であってもよい。

次に、このように構成されるブッシュ加工装置１０ａを用いて、フレーム１２のブッシュ加工位置Ｐにブッシュ１４（図１０参照）を形成するブッシュ加工方法について説明する。以下の説明では、表記したステップ番号順に処理が実行されるものとする。

図４におけるステップＳ１において、ロボット駆動部２２の作用下にロボット１６を動作させ、ブッシュ加工装置１０ａをフレーム１２に接近させて、負極板６９を接触させる。このとき、予め設定されたブッシュ加工位置Ｐが加工ツール３２の進退する軸上に配置されるようにする。

ステップＳ２において、図５に示すように、フィラー送給制御部２６の作用下にフィラー６２を送給し、該フィラー６２の先端部を絶縁チューブ７６から突出させた後、電圧印加制御部２８の作用下に正電極６８に高電圧を印加してアークＡを発生させる。フィラー６２の先端部はブッシュ加工位置Ｐの近傍に配置されていることから、アークＡはフィラー６２の先端とブッシュ加工位置Ｐとの間に発生し、ブッシュ加工位置Ｐが予備加熱されて軟化する。ブッシュ加工位置ＰはアークＡによって迅速に加熱される。所定時間が経過した後、高電圧の印加を停止してアークＡを消滅させる。

また、このステップＳ２においては、半自動アーク溶接と同じ要領によりフィラー６２によりアークＡを発生させるとともに該フィラー６２を溶融させてブッシュ加工位置Ｐに対して肉盛り処理を行うことも可能である。この場合、後述するステップＳ５における肉盛り処理は省略可能である。

ステップＳ３において、ボールねじ３６及び加工ツール３２を第１モータ３８の作用下に高速で回転させるとともに、第２モータ４０の作用下に下方へ向けて駆動する。このとき、第２モータ４０は、第１モータ３８の回転速度に応じて、加工ツール３２が適当な速度で進行するように速度制御される。

ステップＳ４において、図６に示すように、加工ツール３２の先端の縮径部８０がブッシュ加工位置Ｐに当接した後、加工ツール３２がブッシュ加工位置Ｐを適当な力で押圧する加圧力制御となるように第２モータ４０を駆動し、ブッシュ加工位置Ｐを摩擦熱により加熱する。ブッシュ加工位置Ｐは前記ステップＳ２において予備加熱されていることから、このステップＳ４における摩擦力は比較的小さくてすみ、加工ツール３２のブッシュ加工位置Ｐに対する押圧力及び回転数は比較的小さくてよい。

ステップＳ５において、フィラー送給制御部２６の作用下にフィラー６２を再度送給し、該フィラー６２の先端をブッシュ加工位置Ｐに当接させる。ブッシュ加工位置Ｐは加熱されて高温となっていることからフィラー６２は溶融して、ブッシュ加工位置Ｐが肉盛りされ、肉盛部１０１が得られる。フィラー６２は所定量送給された後、やや引き戻されて退避する。

ブッシュ加工位置Ｐにおける板厚が厚いときにはステップＳ５におけるフィラー６２の供給による肉盛りを省略してもよい。

ステップＳ６において、図７に示すように、加工ツール３２の回転を維持したまま摩擦熱を発生させながらさらに進行させて、孔１００を形成する。当初、孔１００は縮径部８０の先端部によって形成された後、縮径部８０の錐面によって拡径され、さらに円柱部８２が挿通することにより形状が安定化する。このとき、ブッシュ加工位置Ｐは、前記ステップＳ５の処理によって肉盛りされていることから、孔１００の深さＤは充分に深く、孔１００の周囲の厚みＷ（図１０参照）は充分に厚い。

ステップＳ７において、円柱部８２が孔１００に挿入された後、第１モータ３８の回転速度を低下させて、ボールねじ３６及び加工ツール３２を低速で回転させる。また、第２モータ４０の回転数を制御し、加工ツール３２が１回転する間に該加工ツール３２がタップ部８４の螺旋突起８４ａのピッチｔ（図７参照）だけ進行するように同期させる。これにより、図８に示すように、螺旋突起８４ａが孔１００に螺合するようにタップ加工され、雌ねじ１０２を有するブッシュ１４が形成される。

なお、ステップＳ６の後、加工ツール３２は孔１００に挿入されたまま次のステップＳ７へ移ることから、これらのステップＳ６とステップＳ７は実質的に１つの工程とみなすことができる。このステップＳ６とステップＳ７との間において、加工ツール３２を交換する必要がないことは当然である。

ステップＳ８において、第１モータ３８及び第２モータ４０を逆回転させ、加工ツール３２をブッシュ１４から抜き取る。このとき、第１モータ３８と第２モータ４０とを同期させて、加工ツール３２が１回転する間に該加工ツール３２がピッチｔだけ後退するように同期させる。タップ部８４がブッシュ１４から抜き取られた後には加工ツール３２を高速で後退させてもよい。

この後、ロボット１６を動作させることによりブッシュ加工装置１０ａをフレームから離間させる。複数のブッシュ１４を形成する場合には、次のブッシュ加工位置Ｐへブッシュ加工装置１０ａを移動させて、同様の手順により加工を続行すればよい。

このように第１の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ａ及びブッシュ加工方法では、加工ツール３２を回転させながらブッシュ加工位置Ｐに押圧して、縮径部８０によってブッシュ加工位置Ｐに孔１００を形成する。この後回転速度を低下させ、加工ツール３２を孔１００から抜くことなくさらに挿入させ、タップ部８４によって孔１００に雌ねじ１０２を形成する。これによって、ブッシュ１４を実質的に１つの工程で形成することができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、１つの工程でブッシュ１４を形成することにより、ドリルによって下孔を形成した後に別のタップで雌ねじを形成する方法や、ドリルによって下孔を形成した後にナットを溶接する方法等と比較して、誤差の集積がなくブッシュ１４の位置精度が高い。ブッシュ加工位置Ｐにおいてはナットが不要であることから、フレーム１２の軽量化及び低廉化を図ることができ、しかも下孔を形成するための切削加工がないことから切削粉はほとんど発生しない。

さらに、フィラー６２を供給して肉盛りを行うことから、ブッシュ加工位置Ｐの板厚が薄い場合であっても適用可能であり、強度の高いブッシュ１４が得られる。

さらにまた、アークＡを発生させてブッシュ加工位置Ｐの予備加熱を迅速に行うことから、加工ツール３２を押圧させながら回転させて摩擦熱を発生させる時間を短縮することができ、結果として加工時間を短縮することができる。また、加工ツール３２のブッシュ加工位置Ｐに対する押圧力及び発生熱量が小さくて済み、加工ツール３２に対する熱負荷及び応力が低減して高寿命化を図ることができるとともに、フレーム１２の変形を低減可能である。アークＡを発生させる手段としてフィラー６２を用いることから、加熱手段としてのトーチ等が不要であって構成が簡便であり、しかも加熱手段をブッシュ加工位置Ｐに対して接近させ又は退避させる機構及び工程が不要である。

ところで、加工ツール３２の軸と加熱位置がずれた場合には、図９に示すように、加熱が充分である部分Ｂ１が大きく変形し、加熱が不十分である部分Ｂ２の変形が小さく、孔１００が歪んだ形状となる。ブッシュ加工装置１０ａでは、アークＡを発生させるためのフィラー６２の先端部は、ブッシュ加工位置Ｐの略上方に配置されていることから、ブッシュ加工位置Ｐを略中心として加熱することができる。このため、図１０に示すように、歪みの少ないブッシュ１４を形成することができる。

次に、第２の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｂについて、図１１を参照しながら説明する。なお、第２〜第８の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｂ〜１０ｈにおいて、前記のブッシュ加工装置１０ａと同様の箇所については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、ブッシュ加工装置１０ａと類似の機能の部分については３桁の符号のうち下２桁を同値として示す。

図１１に示すように、ブッシュ加工装置１０ｂは、ハウジング１３０をベースとして構成されており、ロボット１６はハウジング１３０の側面に接続されている。また、ブッシュ加工装置１０ｂは、前記第１モータ３８に相当する第１ビルトインモータ１３８と、前記第２モータ４０に相当する第２ビルトインモータ１４０と、前記ボールねじ３６に相当するボールねじ１３６と、ハウジング１３０の上面に設けられた正極板１６７を有する。ローラ機構６４はハウジング１３０の外部に設けられており、絶縁チューブ７６はローラ機構６４からハウジング１３０の側面を経由してブッシュ加工位置Ｐの方向に向かって延在している。

第１ビルトインモータ１３８及び第２ビルトインモータ１４０は、ボールねじ１３６を中心とした同軸直列状に設けられたモータであり、第１ビルトインモータ１３８はスプラインナット４２よりも下方に設けられ、第２ビルトインモータ１４０はボールねじナット５２よりも上方に設けられている。第１ビルトインモータ１３８の内径側の円筒ロータ１３８ａは、フランジ１３８ｂを介してスプラインナット４２の上面と接続されて、第２ビルトインモータ１４０の内径側の円筒ロータ１４０ａは、フランジ１４０ｂを介してボールねじナット５２の下面に接続されている。第１ビルトインモータ１３８とスプラインナット４２との間及び第２ビルトインモータ１４０とボールねじナット５２との間には遊星ギア等を用いた減速機構を介装してもよい。

ボールねじ１３６は、前記スプライン溝３６ａ及び前記螺旋溝３６ｂと同様のスプライン溝１３６ａ及び螺旋溝１３６ｂを有するとともに、軸心部に設けられた電極バー１３６ｃと、該電極バー１３６ｃの外周を覆う絶縁筒１３６ｄと、チャック３４との間に設けられた絶縁環１３６ｅとを有する。ボールねじ１３６とチャック３４との間には絶縁材１３７が設けられている。

電極バー１３６ｃはチャック３４内に挿入され、その先端部は加工ツール３２の上部と接触して電気的に導通している。電極バー１３６ｃの上端部はストッパ４１よりも突出しており、ボールねじ１３６が上方へ変位したときに正極板１６７の下面に接触し、電気的に導通する。正極板１６７はスプリング１８８の作用下に弾性的に電極バー１３６ｃに接触する。正極板１６７は正電極６８に接続されていることから、正電極６８と加工ツール３２は電気的に導通することとなる。絶縁筒１３６ｄ及び絶縁環１３６ｅの絶縁作用により、ボールねじ１３６の外周部、チャック３４、スプラインナット４２及びボールねじナット５２には高電圧が印加されることがない。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｂでは、第１ビルトインモータ１３８及び第２ビルトインモータ１４０をボールねじ１３６と同軸状に設けることができるため、ハウジング１３０が小型化されてブッシュ加工装置１０ｂが小型、軽量となる。また、動力伝達用のプーリやベルトが不要であり、構成が簡便である。

さらに、前記ステップＳ２において行うアークＡによるブッシュ加工位置Ｐの予備加熱処理は、ボールねじ１３６を上昇させて電極バー１３６ｃを正極板１６７に接触させた状態で正電極６８及び負電極７０の間に高電圧を印加することにより、加工ツール３２の先端部とブッシュ加工位置Ｐとの間にアークＡを発生させて行うことができる。この場合、ブッシュ加工位置Ｐは加工ツール３２の軸上に設けられていることから、アークＡはブッシュ加工位置Ｐからほとんどずれることなく、該ブッシュ加工位置Ｐを中心として確実に予備加熱することができる。従って、形成されるブッシュ１４の形状は歪みが少ない。

次に、第３の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｃについて、図１２を参照しながら説明する。

図１２に示すように、ブッシュ加工装置１０ｃ（及びブッシュ加工装置１０ｄ〜１０ｈ）は、ワークである金属板２１２のブッシュ加工位置Ｐにブッシュ１４を形成するための定置型の装置である。

ブッシュ加工装置１０ｃは、ハウジング２３０をベースとして構成されており、ブッシュ加工装置１０ｃは、金属板２１２を固定する加工台２００と、水平方向にスライド可能な移動電極２０２と、上下方向に昇降する昇降台２０４と、上下方向に延在するボールねじ２３６及びガイドシャフト２３７と、昇降台２０４をガイドシャフト２３７に沿って支持するボールナット２４２とを有する。

ボールねじ２３６及びガイドシャフト２３７は並列しており、ボールねじナット５２及びボールナット２４２がそれぞれ昇降可能に嵌合している。ボールねじナット５２及びボールナット２４２は昇降台２０４に固定されており、該昇降台２０４におけるボールねじナット５２とボールナット２４２との間には第１モータ３８が設けられている。第１モータ３８の回転軸はチャック３４に接続されており、該チャック３４と加工ツール３２とを回転駆動可能である。

ボールねじ２３６は、前記螺旋溝３６ｂと同様の螺旋溝２３６ｂを有するとともに、上端近傍にはプーリ５４ｂが設けられており、上下の両端部はベアリング２０８により回転自在に軸支されている。ガイドシャフト２３７には前記ボールねじ３６におけるスプライン溝３６ａに相当する溝がなく、またガイドシャフト２３７はハウジング２３０に固定されている。

ボールナット２４２は、前記スプラインナット４２におけるボール群４８と同様のボール群２４８を有し、ガイドシャフト２３７に対して滑らかに昇降可能である。ボール群４８はガイドシャフト２３７の外周面に対して転がり回転しながら循環移動する。

ボールねじ２３６は、第１モータ３８によりプーリ５４ａ、５４ｂ及びベルト５６を介して回転駆動され、これにより昇降台２０４及び加工ツール３２は、ガイドシャフト２３７にガイドされながら昇降する。

加工台２００は、ブッシュ加工位置Ｐが加工ツール３２の軸上に配置されるように金属板２１２を固定可能である。加工台２００の上面には絶縁材２０１を介して負電極７０に接続された負極板２６９が設けられており、該負電極７０と金属板２１２は電気的に導通する。

移動電極２０２は水平方向に延在する棒形状の導通部材であって、一端部２０２ａは下方に向けてやや突出している。他端部２０２ｂはスライドベース２０６に対してスライド可能に接続されるとともに、正電極６８が電気的に接続されている。移動電極２０２における一端部２０２ａを除く部分の周囲には絶縁材２０３が設けられている。移動電極２０２は、コントローラ２０の作用下にスライドベース２０６に沿ってスライド可能であり、図１２における右方へ移動したときには一端部２０２ａがブッシュ加工位置Ｐの上方に配置される。また、左方へ退避したときには、加工ツール３２及びチャック３４が一端部２０２ａに干渉することなく下降可能である。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｃでは、加工ツール３２を上昇させるとともに、移動電極２０２を右方に移動させた状態で、正電極６８及び負電極７０の間に高電圧を印加することにより、移動電極２０２の一端部２０２ａとブッシュ加工位置Ｐとの間にアークＡを発生させて予備加熱を行うことができる。この場合、一端部２０２ａは、ブッシュ加工位置Ｐの上方に設けられていることから、アークＡはブッシュ加工位置Ｐからほとんどずれることなく、該ブッシュ加工位置Ｐを中心として確実に予備加熱することができる。

また、第２モータ４０は第１モータ３８に対して独立的に駆動可能であり、昇降台２０４を昇降させる際、第１モータ３８と同期をとる必要がないため制御手順が簡便である。

次に、第４の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｄについて、図１３を参照しながら説明する。

図１３に示すように、ブッシュ加工装置１０ｄは、ハウジング３３０をベースとして構成されており、前記ブッシュ加工装置１０ａにおける加工ツール３２、チャック３４、ボールネジ３６、第１モータ３８、第２モータ４０、スプラインナット４２、プーリ４４ａ、４４ｂ、５４ａ及び５４ｂ、ベルト４６及び５６、ボールねじナット５２を有する。

また、ブッシュ加工装置１０ｄは、ブッシュ加工装置１０ｃにおける加工台２００及び絶縁材２０１を有し、移動電極２０２と同様の機能を持つ移動電極３０２を有する。移動電極３０２は、斜め下方に向けて延在する棒形状の導通部材であって、一端部３０２ａは下方に向けてやや突出している。他端部３０２ｂはスライドベース２０６に対してスライド可能に接続されるとともに、正電極６８が電気的に接続されている。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｄでは、移動電極３０２は前記移動電極２０２と同様の機能を持つことから、発生するアークＡはブッシュ加工位置Ｐからほとんどずれることなく、該ブッシュ加工位置Ｐを中心として確実に予備加熱することができる。

次に、第５の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｅについて、図１４を参照しながら説明する。

図１４に示すように、ブッシュ加工装置１０ｅは、ハウジング４３０をベースとして構成されており、前記ブッシュ加工装置１０ａにおける加工ツール３２、チャック３４、ボールネジ３６、第１モータ３８、第２モータ４０、スプラインナット４２、プーリ４４ａ、４４ｂ、５４ａ及び５４ｂ、ベルト４６及び５６、ボールねじナット５２を有する。また、ブッシュ加工装置１０ｄは、ブッシュ加工装置１０ｃにおける加工台２００及び絶縁材２０１を有する。

さらに、ブッシュ加工装置１０ｄは、ハウジング中段板４３０ａの下面においてボールねじ３６を中心とするように設けられた複数の正極板４６９を有する。各正極板４６９は正電極６８にそれぞれ接続されるとともに絶縁材４６９ａによってハウジング４３０から絶縁されている。正極板４６９は、スプリング４７２の作用下に弾性的に昇降可能である。これらの正極板４６９は構造的には前記負極板６９（図２参照）と類似しているが、負極板６９が負電極７０に接続されているのに対して、正極板４６９は正電極６８に接続されている点が異なる。

チャック３４とボールねじ３６との間には、外径部が正極板４６９の下面に接することのできる径である導通部材の中継円板４００が設けられている。ボールねじ３６と中継円板４００との間には絶縁材４３７が設けられている。中継円板４００の中心部には下方に突出する軸４００ａが設けられており、該軸４００ａはチャック３４内に挿入され、その先端部は加工ツール３２の上部と接触して電気的に導通している。

中継円板４００はボールねじ３６、チャック３４及び加工ツール３２とともに昇降し、ボールねじ３６が上方へ変位したときに正極板４６９の下面に接触して電気的に導通する。正極板４６９はスプリング４７２の作用下に弾性的に中継円板４００に接触する。このようにして、ボールねじ３６が上方へ変位したときには正電極６８と加工ツール３２は電気的に導通することとなる。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｅでは、前記ブッシュ加工装置１０ｂと同様に加工ツール３２からアークＡを発生させることができる。発生するアークＡはブッシュ加工位置Ｐからほとんどずれることなく、該ブッシュ加工位置Ｐを中心として確実に予備加熱することができる。

また、正電極６８と加工ツール３２は中継円板４００を介して電気的に導通することからボールねじ３６内に電気的な導通部材及び絶縁部材を設ける必要がなく、ボールねじ３６の構造が簡便である。

次に、第６の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｆについて、図１５を参照しながら説明する。

図１５に示すように、ブッシュ加工装置１０ｆは、ハウジング５３０をベースとして構成されており、前記ブッシュ加工装置１０ｂにおける加工ツール３２、チャック３４、スプラインナット４２、ボールネジナット５２、正電極６８、負電極７０、ボールネジ１３６、電極バー１３６ｃ、第１ビルトインモータ１３８、第２ビルトインモータ１４０及び正極板１６７を有する。また、ブッシュ加工装置１０ｆは、前記ブッシュ加工装置１０ｃにおける加工台２００及び絶縁材２０１を有する。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｆでは、前記ブッシュ加工装置１０ｂと同様に加工ツール３２からアークＡを発生させることができる。発生するアークＡはブッシュ加工位置Ｐからほとんどずれることなく、該ブッシュ加工位置Ｐを中心として確実に予備加熱することができる。また、第１ビルトインモータ１３８及び第２ビルトインモータ１４０を用いることにより、ブッシュ加工装置１０ｆが小型、軽量となる。

図１６に示すように、第７の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｇは、前記ブッシュ加工装置１０ｄ（図１３参照）における移動電極３０２を前記ブッシュ加工装置１０ａ（図２参照）のローラ機構６４で置き換えたものであり、該ローラ機構６４のローラ６６には正電極６８が接続されている。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｇでは、前記ブッシュ加工装置１０ａと同様にローラ機構６４から送給されるフィラー６２の先端からアークＡを発生することができる。また、フィラー６２により金属板２１２の肉盛りを行うことができる。

図１７に示すように、第８の実施の形態に係るブッシュ加工装置１０ｈは、前記ブッシュ加工装置１０ｆ（図１５参照）に対して前記ブッシュ加工装置１０ａ（図２参照）のローラ機構６４を付加した構成となっている。

このように構成されるブッシュ加工装置１０ｈでは、加工ツール３２の先端からアークＡを発生させてブッシュ加工位置Ｐを予備加熱することができる。また、フィラー６２により金属板２１２の肉盛りを行うことができる。

なお、上記の説明では、ブッシュ加工位置Ｐを予備加熱するためにアークＡを発生させる例について説明したが、この加熱手段はトーチ等であってもよい。また、加熱手段をブッシュ加工位置Ｐの裏面に設け、裏面から予備加熱を行ってもよい。

上記の各実施の形態においては加工ツール３２、フィラー６２及び移動電極２０２等を正電極６８に導通させるとともに、ワークであるフレーム１２及び金属板２１２を負電極７０に導通させている。このように直流正極性の電圧印加を行うことによりワークにおけるブッシュ加工位置Ｐを深く加熱することができて好適である。一方、ワークの特性等に基づき、これらの極性を逆にした直流逆極性の電圧印加を行うようにしてもよいし、交流電圧を印加するようにしてもよい。

本発明に係るブッシュ加工装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

ブッシュ加工装置を備えるロボットと、コントローラの略式機能ブロック図である。 第１の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 加工ツールの分解斜視図である。 本実施の形態に係るブッシュ加工方法の手順を示すフローチャートである。 アークにより予備加熱を行う様子を示す説明図である。 加工ツールにより摩擦熱を発生させるとともに、フィラーを溶融させて肉盛りをする様子を示す説明図である。 ブッシュ加工位置に孔を形成する様子を示す説明図である。 タップ部により雌ねじを形成する様子を示す説明図である。 加工ツールの軸と加熱位置がずれた場合に形成される歪んだブッシュの断面図である。 加工ツールの軸と加熱位置が一致している場合に形成される歪みの少ないブッシュの断面図である。 第２の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 第３の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 第４の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 第５の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 第６の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 第７の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 第８の実施の形態に係るブッシュ加工装置の断面側面図である。 従来のブリッジ状のヒンジを用いたボルト取付部の斜視図である。

符号の説明

１０ａ〜１０ｈ…ブッシュ加工装置 １２…フレーム
１４…ブッシュ １６…ロボット
２０…コントローラ ３２…加工ツール
３４…チャック ３６、１３６、２３６…ボールねじ
３８…第１モータ ４０…第２モータ
４２…スプラインナット ６２…フィラー
６４…ローラ機構 ６８…正電極
６９…負極板 ７０…負電極
８０…縮径部 ８２…円柱部
８４…タップ部 １００…孔
１０２…雌ねじ １３６ｃ…電極バー
１３８…第１ビルトインモータ １４０…第２ビルトインモータ
２００…加工台 ２０２、３０２…移動電極
２１２…金属板 ２３７…ガイドシャフト
２４２…ボールナット ４００…中継円板
Ａ…アーク Ｐ…ブッシュ加工位置

Claims (7)

1. 金属板にブッシュを形成する加工ツールと、
   前記加工ツールを回転制御する回転駆動部と、
   前記加工ツールを進退制御する進退駆動部と、
   を有し、
   前記加工ツールは、前記金属板に孔を形成するために先端に設けられた縮径部と、
   前記孔に雌ねじを形成するために前記縮径部に対して連続して設けられたタップ部とを備えることを特徴とするブッシュ加工装置。
2. 請求項１記載のブッシュ加工装置において、
   前記ブッシュを形成する際に溶融可能な素材を追加する素材追加部を有することを特徴とするブッシュ加工装置。
3. 請求項１記載のブッシュ加工装置において、
   前記ブッシュを形成する位置に放電して加熱を行うアーク加熱部を有することを特徴とするブッシュ加工装置。
4. 請求項３記載のブッシュ加工装置において、
   前記アーク加熱部によって放電を行う際に溶融可能な素材を追加する素材追加部を有することを特徴とするブッシュ加工装置。
5. 請求項３記載のブッシュ加工装置において、
   前記加工ツールの先端から前記ブッシュを形成する位置に放電して加熱を行うアーク加熱部を有することを特徴とするブッシュ加工装置。
6. 金属板に対向するように先端に設けられた縮径部と、
   前記縮径部に対して連続して設けられたタップ部と、
   を有する加工ツールを用い、
   前記加工ツールを回転させながら前記金属板に押圧して、前記縮径部によって前記金属板に孔を形成する第１工程と、
   前記第１工程の後、前記加工ツールを前記孔に挿入したまま、さらに回転挿入させ、前記タップ部によって前記孔に雌ねじを形成する第２工程と、
   を有することを特徴とするブッシュ加工方法。
7. 請求項６記載のブッシュ加工方法において、
   前記加工ツールの回転速度は、前記第１工程の方が前記第２工程よりも高速であって、摩擦熱によって前記金属板を加熱することを特徴とするブッシュ加工方法。

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