JP2007061896A - 良品を判定しつつ圧入とかしめを一動作で行う部品組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】別々の機械で、二工程で行っていたピンの圧入とかしめを、一動作すなわちワンモーションで行うことで、加工のコストダウンを図る。一台の機械による同時加工で良品を製造するために品質管理を可能にする技術開発が課題であった。
【解決手段】ワークとダイスの間に、一定間隔の隙間を形成し、圧入工程で形状成型し、周り止めをした後で、かしめの工程に入りそがれる体積分を隙間に進入させることにより、一動作でピンの圧入とかしめを同時に行う技術を確立した。ストロークと荷重曲線を加工の都度記録し、良品管理を可能にした。
【選択図】 図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は、圧入ストロークと荷重曲線により組立時の良品の判定を可能にするピンの圧入とかしめを一動作で行う技術に関する。

従来の技術では、ピンの圧入とかしめを別々の設備で、二段で行っていた。とくに、部品にピンを圧入して、かしめる場合には、まずピンの圧入装置で、ピンを圧入し、ついでかしめ装置でかしめることにより固定していた。公開特許公報フロントページ検索により１９８５年７月２０日以降で、ピンの圧入、かしめ、一動作或いはワンモーションのキーワード検索をしたが、ゼロ件であつた。一動作を一工程に、かしめをカシメに替えて検索してもゼロ件であった。圧入又はかしめ、一動作又はワンモーションをキーワード検索すると、１件検索できた。ボールジョイントの製造法に関するものであり、下型のかしめ凹部によってかしめ変形するものであった（特許文献１）。また、圧入又はかしめ、同時施工又は同時動作をキーワード検索すると、２件検索できた。２件の内１件は、リベット締結工具であった。リベット穴の穿孔とリベット締結の同時施工ができる機械である（特許文献２）。圧入又はピンの圧入、周り止め、かしめをキーワードに検索すると、１件検索できたが、センサーマグネットを装着部に固定する技術であり、本発明の先行技術はなかった（特許文献３）。

特開２０００−１２０６５３ 特開平０９−１５５４９３ 特開２００３−１２５５７０

ピンを圧入してから、かしめ加工をする時に、φ１０程度のものでは、荷重５０キロニュートン程度の力をかけるが、一動作加工で製品に問題が発生しないこと、さらに、ピンやワークが、浮き上がった場合に不良品が発生するが、これをチェックする方法が確立できるかどうかが課題であった。本発明で云う圧入とは、単純なピンの圧入、セレーション、小判状穴等の周り止めの形状成型を兼ねた圧入を云う。すなわち、周り止めのための圧入とピンの抜け防止のためのかしめを一動作で同時に行うのが課題である。

ワークとダイスの間に一定の隙間を形成させ、ピンを圧入側から圧入して、まず、形状成型をして周り止め加工を行いながら圧入を継続して、ダイスにより削がれる体積分がその隙間の径方向に拡がり、ワークにピンが固定されるようにする。拡がったかしめ変形部の径に対する隙間の長さを確保するように型を配置するのがコツである。ダイスとワークの間に、直径１５ｍｍ程度で、厚さ１ｍｍの隙間を作り、かしめ変形部が入り込む空間をつくることで解決する。同時に、不良品の発生をチェックするために、ピン圧入のストロークとその荷重の計測により圧入とかしめの進行状況のデータを取ることにより課題の解決を図る。

発明を実施する最良の形態

図１及び図２によって説明する。図１は、ピンを挿入している途中の部品横断面の模式図である。図１のａは、ワークにピンを挿入した断面模式図である。図１のｂは、周り止め形状成型が進んでいる途中の断面模式図である。図１のｃは、そぎがスタートしてかしめが始まった断面模式図である。図１のｄは、かしめの膨らみが終了した断面模式図である。図２は、図１の過程のストロークと荷重の曲線の模式図である。図２の横軸がストロークであり、縦軸は荷重である。Ａ．Ｂ、Ｃ及びＤは、曲線の勾配が変化している点であり、動作の変曲点である。図１の断面模式図と図２の図を解析した結果、Ａまでの断面は図１のａであり、ＡからＢを過ぎて圧入が進むと図１のｂとなる。さらに圧入を進めると、図２のＣに到達し、荷重が急激に増加してＤに達する。図１のｃに示すように、ダイスにより削がれる体積分が隙間Ｈ部に拡がり、径方向に広がる。さらに圧入を進めると、図１のｄのように、削いだ部分が隙間Ｈに充填する。その後、Ｄで底づきとなり、荷重が増大して終了する。

繰り返しの試験により圧入による形状成型とかしめの一動作加工が、問題なく進行し、部品組立が良品製作として完結すると、図２のストロークと荷重の曲線をたどって底づきすることを認め、この計測が加工品の品質管理に活用できることを認めた。自動化機械の製作にあたり、良品と不良品の判別に応用できる自信を得た。圧入によりセレーション工程が良好であっても、部品の不良や混入があった場合、正規品のストロークと荷重曲線とは異なった曲線が得られるので、容易に異常と判断でき、部品の不良や混入を検出することができる。

ここで、図２について、変曲点間の加工内容の整理をして置く。圧入を開始してＡまでは、荷重のかからない挿入部であり、Ｂから形状成型を開始してＤまで続くが、Ｃからの急激な荷重増加は、ダイスによるそがれる体積部分が隙間Ｈに広がる工程である。そがれ部が順調に、Ｈ内で広がっていることを意味しており、ＣからＤ間で、そぎとかしめの成型が行われている。Ｄでかしめは終了し、底づきとなり、Ｅまで荷重が増加して終わる。この時、ダイス、ワーク及び圧入パンチが隙間なく重なって、底づきして機械的な寸法が決まる仕組みになっている。

図１によって説明する。図１のａに示すように、直径５０ｍｍのワーク１をダイス２の上に、１ｍｍの隙間Ｈをもってセットする。直径８ｍｍのピン３を挿入して圧入を開始した。隙間部Ｈの直径は、１５ｍｍとした。荷重がかかり圧入が開始するとセレーションが開始し５キロニュートンまで上昇し、その後形状成型が安定し、約１０キロニュートンまで徐々に荷重が上昇し、その後ピンの太い部分４がダイスによりそがれ始めると、Ｃ点を過ぎて急激に荷重がかかり、ＣとＤの間では、形状成型、そぎ及びかしめ成型が行われる。ピンのそがれた体積分が隙間Ｈに入り込み、半径方向に拡がり始める。そがれた体積分は、成型され円盤を形成しワークは固定された。この工程が、Ｂ、Ｃ、Ｄの変曲点でチェックできた。これまで、２段の加工で、別々の圧入機械とかしめ機械で行っていた加工が、１台の機械で一動作、すなわちワンモーションで可能になった。図２の通りのストロークと荷重の曲線をたどれば、良品の加工生産が出来た証明となり、生産の管理が可能になった。

発明の効果

発明の最大の効果は、ピンの圧入とかしめが、一動作で可能になり生産加工コストの大幅ダウンが達成できたことである。色々の部品で、圧入とかしめ作業は行われており、波及効果は極めて大きい。

自動車部品産業では、座席シートのリクライニング機構部にも使用されている部品にも圧入とかしめが必要であり、ワンモーションで作業ができれば、部品の価格も安くなり、コストダウンのため大手メーカーに納入している部品メーカーに、本発明の方式は普及すると考えられる。加工時の良品管理データが、部品ごとに記録できるので、圧入とかしめの自動化機械として、品質管理上にもメリットが大きい。

圧入とかしめ同時加工途中の部品の断面模式図 ａピンの挿入後の模式図 ｂ圧入を開始し形状成型が進行している模式図 ｃピンのかしめが開始し、ダイスによりそがれる体積分が隙間に入っている模式図 ｄ形状成型とかしめにより周り止めと固定の終了した模式図 圧入ストロークＸと荷重Ｙの曲線の模式図、横軸Ｘは距離ｍｍ、縦軸Ｙは荷重キロニュートン

符号の説明

１ワーク
２ダイス
３ピン
４ピンの太い部分
５ストッパーを兼ねた圧入パンチ
Ｈそがれた体積部分が入る隙間
Ｘストローク長を示すグラフの横軸、通常単位ｍｍ
Ｙ荷重を示すグラフの縦軸、通常単位キロニュートン
Ａ圧入の開始点
Ｂセレーションの開始点
Ｃかしめの開始点、ダイスによりそがれた体積分が隙間に広がる加工の進行
Ｄ形状成型と隙間内にそぎの体積分が拡がる成型の完了点であり底づき点である。
Ｅ設定荷重の終了点

Claims (2)

1. ピンを圧入しつつ、かしめを同時に行う新規な部品組立方法
2. ピンの圧入とかしめを同時に行うに当り、圧入ストロークと荷重の計測により良品の判定ができる請求項１の新規な部品組立方法

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