JP2009279616A - かしめ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供すること。
【解決手段】かしめの際にかしめ部材の変形形態が変化する点を変曲点として検出し、変曲点からさらに、予め記憶された変曲点から適正なかしめ状態までかしめるための押圧部の移動量あるいは押圧力の変化分だけ押圧部を移動あるいは加圧する。これによって、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、かしめ装置に関し、特に被かしめ部材を適正な状態にかしめることのできるかしめ装置に関する。

従来から、生産現場において、部品や部材の取り付け、固定のために、かしめが利用されている。従来のかしめ装置では、かしめ部材を一定の荷重（圧力値）や、一定の潰れストロークでかしめていた。しかし、このような方法では、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきが大きい場合には、ばらつきによって、かしめ部材の潰れ度合が変化して、かしめ足らずとなって被かしめ部材が外れたり、かしめ過ぎとなって被かしめ部材が損傷したりして、所望のかしめ状態が得られない不具合が発生していた。

特に、近年、新しいアクチュエータとして注目を集めている形状記憶合金（以下、ＳＭＡと言う）の実装においては、一定の張力をＳＭＡに印加した状態で、ＳＭＡをかしめる必要があるため、ＳＭＡの抜けや作動耐久による断線を起こさないかしめ方法の確立が重要である。

そこで、例えば特許文献１では、プレス装置の圧力自動制御装置において、駆動リンク機構の一部に圧力センサを設けてかしめ部材に印加する圧力を自動調整するように制御するとともに、原点位置センサを付設して圧力センサの位置を規制することで、加圧状態を自動的に調整する方法が提案されている。

また、例えば特許文献２では、端子圧着装置の制御方法において、圧着した端子のクランプ高さをモニタし、検出された高さが既定値に等しくなるように駆動手段を制御する方法が提案されている。

さらに、例えば特許文献３では、圧入かしめ装置において、かしめ時の押圧部の移動量と押圧力とからなる荷重曲線の変化点を求め、基準荷重曲線の変化点と比較することでかしめの良否を判定する方法が提案されている。
特開平５−１５９８４７号公報 特開平１０−３９７７号公報 特開２００５−１３１７７７号公報

しかしながら、特許文献１や２の方法では、自動ではあっても、かしめ部材に印加する荷重や、かしめ部材の変形量が所定値に等しくなるように制御する点では従来と変わりなく、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良への対応とはなっていない。

また、特許文献３の方法でも、かしめの良否の判定は行えても、かしめ不良の削減には寄与しない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．移動によってかしめ部材に押圧力を印加し、前記かしめ部材を変形させて被かしめ部材を固定する押圧部と、
前記押圧部を移動させる駆動手段と、
前記押圧部および前記駆動手段の動作を制御する制御部とを備えたかしめ装置において、
前記押圧部の移動量を検出する移動量検出手段を備え、
前記制御部は、
前記押圧部によって前記押圧力を印加する過程において、前記かしめ部材の変形形態が変化する変曲点を検出する変曲点検出部と、
前記変曲点での前記押圧部の移動量と、適正なかしめ状態での前記押圧部の移動量との差を予め所定の変形量として記憶するパラメータ記憶部と、
前記パラメータ記憶部に記憶された前記所定の変形量を読み出すパラメータ読出部と、
前記移動量検出手段によって検出された前記押圧部の移動量と、前記パラメータ読出部によって読み出された前記所定の変形量とを比較して、前記押圧部を適正なかしめ位置に移動させる移動量制御部とを有することを特徴とするかしめ装置。

２．移動によってかしめ部材に押圧力を印加し、前記かしめ部材を変形させて被かしめ部材を固定する押圧部と、
前記押圧部を移動させる駆動手段と、
前記押圧部および前記駆動手段の動作を制御する制御部とを備えたかしめ装置において、
前記押圧力を検出する押圧力検出手段を備え、
前記制御部は、
前記押圧部によって前記押圧力を印加する過程において、前記かしめ部材の変形形態が変化する変曲点を検出する変曲点検出部と、
前記変曲点での前記押圧力と、適正なかしめ状態での前記押圧力との差を予め所定の押圧力の変化量として記憶するパラメータ記憶部と、
前記パラメータ記憶部に記憶された前記所定の押圧力の変化量を読み出すパラメータ読出部と、
前記押圧力検出手段によって検出された前記押圧力と、前記パラメータ読出部によって読み出された前記所定の押圧力の変化量とを比較して、前記押圧部を適正なかしめ状態まで加圧する押圧力制御部とを有することを特徴とするかしめ装置。

３．前記変曲点は、前記押圧力の変化に対する前記押圧部の移動量の変化率が所定の値以下になった点であることを特徴とする前記１に記載のかしめ装置。

４．前記変曲点は、前記押圧部の移動量の変化に対する前記押圧力の変化率が所定の値以上になった点であることを特徴とする前記２に記載のかしめ装置。

５．前記被かしめ部材は直径が１０μｍ以上、１ｍｍ以下の線材であることを特徴とする前記１乃至４の何れか１項に記載のかしめ装置。

６．前記被かしめ部材は形状記憶合金であることを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のかしめ装置。

７．前記かしめ部材は、
かしめの工程において最初に変形する変形部を有し、
前記変形部の変形により前記被かしめ部材を挟み込んで、前記被かしめ部材を保持し、固定することを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載のかしめ装置。

８．前記かしめ部材は棒材であり、
前記変形部は前記棒材のくびれ部であることを特徴とする前記７に記載のかしめ装置。

９．前記かしめ部材は板材であり、
前記変形部は前記板材の曲げ部であることを特徴とする前記７に記載のかしめ装置。

本発明によれば、かしめの際にかしめ部材の変形形態が変化する点を変曲点として検出し、変曲点からさらに、予め記憶された変曲点から適正なかしめ状態までかしめるための押圧部の移動量あるいは押圧力の変化分だけ押圧部を移動あるいは加圧する。これによって、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。

最初に、本発明におけるかしめ装置について、図１を用いて説明する、図１は、本発明のかしめ装置の概略を示す模式図である。

図１において、かしめ装置１は、制御部１１、サーボモータ１３、カップリング１５、ボールネジ１７、押圧部１９、およびテーブル３１等で構成される。押圧部１９は、かしめポンチ２１、感圧センサ２３、移動軸２５等で構成される。ここに、サーボモータ１３、カップリング１５およびボールネジ１７は、本発明における駆動手段として機能する。

サーボモータ１３は、カップリング１５を介してボールネジ１７に結合されており、サーボモータの回転に従って、ボールネジ１７が回転される。ボールネジ１７は押圧部１９の移動軸２５に螺合されており、ボールネジ１７の回転、即ちサーボモータ１３の回転に従って、移動軸２５が図の矢印Ｘ方向に昇降される。移動軸２５の下部には、かしめポンチ２１と感圧センサ２３とが積層されて配置されており、感圧センサ２３によってかしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐが測定可能となっている。

押圧部１９の下方には、テーブル３１が配置され、テーブル３１上には、かしめ部材によって被かしめ部材がかしめられる台板であるワーク３３が搭載される。

制御部１１は、モータ駆動信号１３ａを出力してサーボモータ１３を駆動し、サーボモータ１３の回転量とボールネジ１７の送りピッチとから、押圧部１９の移動量を演算し、検出する。さらに、感圧センサ２３からの圧力信号２３ａを受信して、かしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐを検出する。ここに、制御部１１および感圧センサ２３は本発明における押圧力検出手段として機能し、制御部１１は本発明における移動量検出手段として機能する。

次に、かしめポンチ２１およびワーク３３近傍の構成について、図２を用いて説明する。図２は、かしめポンチ２１およびワーク３３近傍の構成を示す模式図である。

図２において、テーブル３１上のワーク３３には、くびれ部４７を有するかしめ部材４１の下端が圧入されている。線状の被かしめ部材５１（例えば上述したＳＭＡ線）は、かしめ部材４１のくびれ部４７に掛かるように、一端が不図示のチャック部材によって、他端が不図示の張力調整機能付の線材供給部によって、所定の張力が印加された状態で保持されている。

移動軸２５の下部には凹部２５ａが設けられ、その中には、かしめポンチ２１と感圧センサ２３とが積層されて配置されており、感圧センサ２３によって、かしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐが測定可能となっている。かしめポンチ２１の先端部は、かしめ部材４１の頭部に接触しており、押圧力Ｐによってかしめ部材４１が変形させられて、被かしめ部材５１がワーク３３に固定される。

続いて、かしめ時の押圧部１９の移動量と押圧力との関係について、図３を用いて説明する。図３は、かしめ時の押圧部１９の移動量Ｓ、即ちかしめ部材４１の変形量Ｓと押圧力Ｐとの関係を示す模式図で、図３（ａ）乃至図３（ｅ）はかしめの状態の変化を示す模式図、図３（ｆ）は、押圧部１９の移動量Ｓ、即ちかしめ部材４１の変形量Ｓと押圧力Ｐとの関係を示すグラフである。

図３（ａ）において、かしめ部材４１は、頭部４３、テーパ部４５、くびれ部４７および胴部４９等で構成される棒材であり、図２で説明したように、胴部４９の下端がワーク３３に圧入されて固定されている。被かしめ部材５１（例えば上述したＳＭＡ線）は、かしめ部材４１のくびれ部４７に当接するように配置される。この状態を図３（ｆ）の（ａ）とする。

図３（ｂ）において、かしめ部材４１は、押圧部１９のかしめポンチ２１から印加される押圧力Ｐを受けると、直径の小さなくびれ部４７の受ける応力が大きくなるため、最初に主としてくびれ部４７が変形を開始する。この状態が図３（ｆ）の（ｂ）である。

図３（ｃ）において、変形が進み、くびれ部４７がほとんど変形しきった状態となると、かしめ部材４１の変形形態が変化し、続いてかしめ部材４１全体の変形が始まる。この際に、かしめ部材４１の断面積はくびれ部４７よりも大きいために、かしめ部材４１の変形に必要な押圧力Ｐが大きくなり、押圧力Ｐの変化に対するかしめ部材４１の変形量Ｓの変化率は小さくなる。あるいは、かしめ部材４１の変形量Ｓの変化に対する押圧力Ｐの変化率は大きくなる。この状態が図３（ｆ）の（ｃ）であり、この変化は、図３（ｆ）のグラフに示す押圧力Ｐとかしめ部材４１の変形量Ｓとの関係が大きく屈曲する変曲点Ｗとして、検出可能である。図３（ｆ）に示すように、変曲点Ｗにおける変形量Ｓ＝Ｓｗ、押圧力Ｐ＝Ｐｗとする。

なお、上述したかしめ部材４１の変形は主として塑性変形であるので、押圧力Ｐと変形量Ｓとの関係は必ずしも図３（ｆ）に示したような線形性を示すとは限らない。しかしながら、塑性変形であっても、押圧力Ｐと変形量Ｓとの関係は、上述したように主としてくびれ部４７が変形する状態からかしめ部材４１全体が変形する状態へとかしめ部材４１の変形形態が変化する点で大きく変化するので、変曲点の検知は可能である。

図３（ｄ）において、図３（ｃ）の変曲点Ｗ直後の状態では、まだ、被かしめ部材５１の十分な保持・固定が得られるかしめ状態とはならない。そのため、適正なかしめ状態Ｂとするために、図３（ｃ）の状態からかしめ部材４１の変形量Ｓが所定の変形量ΔＳｂだけさらに変形した状態、あるいは押圧力Ｐが所定の押圧力の変化量ΔＰｂだけさらに加圧された状態となるまで変形を進めなくてはならない。この状態が図３（ｆ）の（ｄ）である。図３（ｆ）に示すように、適正なかしめ状態Ｂでの変形量Ｓ＝Ｓｂ＝Ｓｗ＋ΔＳｂ、押圧力Ｐ＝Ｐｂ＝Ｐｗ＋ΔＰｂとする。

ここで言う適正なかしめ状態Ｂとは、耐久動作も含めて、実使用上でかしめ部分の保持力不足による緩みや抜けが発生せず、かつ、かしめ過ぎて被かしめ部材５１にダメージが生じて断線等の不具合が発生しない状態を言う。言い換えれば、所定の保持力量以上で被かしめ部材５１を保持しており、かつ、被かしめ部材５１の変形が所定の量以下に収まっている状態である。

図３（ｅ）において、図３（ｄ）の適正なかしめ状態Ｂから、さらに変形が進むと、かしめ部材４１全体の変形がさらに進むだけではなく、被かしめ部材５１の変形も進み、被かしめ部材５１にダメージが残留する状態となる。この状態が図３（ｆ）の（ｅ）である。上述したように、被かしめ部材５１にダメージが残留すると、実使用時の断線等、耐久強度に悪影響を与えることになるので、図３（ｅ）の状態にならないように、図３（ｄ）の適正なかしめ状態Ｂでかしめを停止する必要がある。

上述したように、かしめを図３（ｄ）の適正なかしめ状態Ｂに制御することで、一般的な線材はもちろんのこと、特に近年アクチュエータとして用いられてきている直径が１０μｍ以上、１ｍｍ以下の細い線径のＳＭＡ線のかしめにおいても、一定の張力をＳＭＡ線に印加した状態で、ＳＭＡ線の抜けや作動耐久による断線を起こさないようにかしめることができる。

次に、本発明のかしめ装置の第１の実施の形態について、図４および図５を用いて説明する。図４は、図１に示したかしめ装置１の第１の実施の形態における制御部１１の細部の構成を示すブロック図であり、図５は第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。

図４において、かしめ装置１の制御部１１は、ＣＰＵ１１０、モータ駆動部２１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２１３、パラメータ記憶部２１４、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２１５等で構成される。

ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ２１３に予め記憶されたプログラムをＲＡＭ２１５上に展開して実行することで、パラメータ読出部１１１、モータ駆動制御部１１２、電流検出部１１３、変曲点検出部１１４、移動量検出部１１５および移動量制御部１１６等として機能する。

モータ駆動部２１１は、モータ駆動信号１３ａを出力し、図１のサーボモータ１３を駆動する。ＲＯＭ２１３には、かしめ装置１を制御するためのプログラム等が予め記憶されている。

パラメータ記憶部２１４はＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等で構成され、図５で後述する変曲点Ｗを検出するためのトルク電流の変化量の所定値ΔＩｗや、図３で示した変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂ等のパラメータが予め記憶されている。ΔＩｗやΔＳｂ等のパラメータは、ＲＯＭ２１３に予め記憶されていてもよいし、メモリを用いずに、テンキーやダイアル式のプリセット手段等で設定されてもよい。

ＣＰＵ１１０のパラメータ読出部１１１は、パラメータ記憶部２１４から、予め記憶された変曲点Ｗを検出するためのトルク電流の変化量の所定値ΔＩｗや、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂ等のパラメータを読み出し、ＲＡＭ２１５上の所定の領域に格納する。モータ駆動制御部１１２は、モータ駆動部２１１を制御してモータ駆動信号１３ａを出力させ、図１のサーボモータ１３を駆動させる。電流検出部１１３は、サーボモータ１３に流れるトルク電流Ｉｔを検出する。

変曲点検出部１１４は、電流検出部１１２で検出されたトルク電流の変化量ΔＩｔと、パラメータ読出部１１１によって読み出された変曲点Ｗを検出するためのトルク電流の変化量の所定値ΔＩｗとを比較することで、図３（ｆ）に示した変曲点Ｗを検出する。詳細は図５で説明する。

移動量検出部１１５は、モータ駆動制御部１１２によって駆動制御されたサーボモータ１３の回転量とボールネジ１７の送りピッチとから、押圧部１９の変曲点Ｗからの移動量即ちかしめ部材４１の変曲点Ｗからの変形量ΔＳを演算し、検出する。ここに、移動量検出部１１５とモータ駆動制御部１１２とは、本発明における移動量検出手段として機能する。

移動量制御部１１６は、移動量検出部１１５で検出された移動量ΔＳが、パラメータ読出部１１１によって読み出された所定の変形量ΔＳｂに等しくなるまで、サーボモータ１３を駆動し、等しくなったところで停止するように、モータ駆動制御部１１２およびモータ駆動部２１１を介してサーボモータ１３の駆動を制御する。

図５において、ステップＳ１０１で、ＣＰＵ１１０のパラメータ読出部１１１により、パラメータ記憶部２１４に予め記憶された変曲点Ｗを検出するためのトルク電流Ｉｔの変化量の所定値ΔＩｗや、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂ等のパラメータが読み出され、ＲＡＭ２１５上の所定の領域に格納される（パラメータ読出工程）。

ステップＳ１０３で、モータ駆動制御部１１２によりモータ駆動部２１１が制御されてモータ駆動信号１３ａが出力され、サーボモータ１３の駆動が開始される（押圧工程）。サーボモータ１３は定速回転され、押圧部１９も、サーボモータ１３の回転に従って、定速で降下する。

ステップＳ１１１で、電流検出部１１３により、サーボモータ１３に流れるトルク電流Ｉｔが検出される（電流検出工程）。

ステップＳ１１３で、変曲点検出部１１４により、トルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔがステップＳ１０１で読み出された所定値ΔＩｗよりも大きくなったか否か、即ち変曲点Ｗに達したか否かが確認される（変曲点検出工程）。所定値以下の場合（ステップＳ１１３；Ｎｏ）、ステップＳ１１１に戻ってステップＳ１１１とＳ１１３とが繰り返される。

上述した変曲点検出の原理は以下の通りである。主としてかしめ部材４１のくびれ部４７が変形する変曲点Ｗまでの状態（図３（ｂ）の状態）では、トルク電流Ｉｔはほぼ一定値となるが、変曲点Ｗにさしかかるあたりでサーボモータ１３の駆動負荷が大きくなるため、トルク電流Ｉｔが急激に増大する。従って、変曲点Ｗを、トルク電流Ｉｔの変化率が所定値よりも大きくなる点として検出することができる。

本来、トルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔは、単位時間当たりのトルク電流Ｉｔの変化率として求める必要がある。ここでは、トルク電流Ｉｔの検出動作（ステップＳ１１１とＳ１１３との繰り返し）がほぼ一定時間毎に繰り返されるとして、今回のステップＳ１１１で検出されたトルク電流Ｉｔ（今回）の、前回のステップＳ１１１で検出されたトルク電流Ｉｔ（前回）からの増分を変化率ΔＩｔとみなす。

トルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔが所定値ΔＩｗよりも大きくなった場合（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２１で、移動量検出部１１５により、サーボモータ１３の回転量とボールネジ１７の送りピッチとから、押圧部１９の変曲点Ｗからの移動量ΔＳが検出される（移動量検出工程）。ステップＳ１２３で、移動量制御部１１６により、押圧部１９の変曲点Ｗからの移動量ΔＳが所定の移動量ΔＳｂよりも大きいか等しくなったか否かが確認される（移動量確認工程）。所定の移動量ΔＳｂよりも小さい場合（ステップＳ１２３；Ｎｏ）、ステップＳ１２１に戻って、ステップＳ１２１とＳ１２３とが繰り返される。

所定の移動量ΔＳｂよりも大きいか等しい場合（ステップＳ１２３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１３１で、移動量制御部１１６により、モータ駆動制御部１１２を介してモータ駆動部２１１が制御されて、サーボモータ１３が停止され（押圧停止工程）、かしめ動作が終了される。

上述したように、第１の実施の形態によれば、サーボモータ１３のトルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔから変曲点Ｗを検出し、変曲点Ｗから所定の移動量ΔＳｂだけ押圧部１９をさらに移動させることで、適正なかしめ状態Ｂを実現でき、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、サーボモータ１３のトルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔから変曲点Ｗを検出するとしたが、その代わりに、上述した移動量検出部１１５を用いて、サーボモータ１３の回転量とボールネジ１７の送りピッチとから押圧部１９の移動量Ｓを算出し、第２の実施の形態で後述するように、感圧センサ２３の圧力信号２３ａからかしめポンチ２１の押圧力Ｐを検出し、移動量Ｓと押圧力Ｐとの関係から、図３（ｆ）に示した変曲点Ｗを求めてもよい。

次に、本発明のかしめ装置の第２の実施の形態について、図６および図７を用いて説明する。図６は、図１に示したかしめ装置１の第２の実施の形態における制御部１１の細部の構成を示すブロック図であり、図７は第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。

図６において、かしめ装置１の制御部１１は、ＣＰＵ１２０、モータ駆動部２１１、ＲＯＭ２１３、パラメータ記憶部２１４、ＲＡＭ２１５および押圧力検出部２１７等で構成される。

ＣＰＵ１２０は、ＲＯＭ２１３に予め記憶されたプログラムをＲＡＭ２１５上に展開して実行することで、パラメータ読出部１２１、モータ駆動制御部１１２、電流検出部１１３、変曲点検出部１１４、押圧力検出制御部１２５および押圧力制御部１２６等として機能する。

モータ駆動部２１１は、モータ駆動信号１３ａを出力し、図１のサーボモータ１３を駆動する。ＲＯＭ２１３には、かしめ装置１を制御するためのプログラム等が予め記憶されている。

パラメータ記憶部２１４はＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等で構成され、図５で述べた変曲点Ｗを検出するためのトルク電流の変化量の所定値ΔＩｗや、図３で示した変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の押圧力の変化量ΔＰｂ等のパラメータが予め記憶されている。ΔＩｗやΔＰｂ等のパラメータは、ＲＯＭ２１３に予め記憶されていてもよいし、メモリを用いずに、テンキーやダイアル式のプリセット手段等で設定されてもよい。

押圧力検出部２１７は、感圧センサ２３の圧力信号２３ａを受信して、変曲点Ｗからの押圧力の変化分ΔＰを検出する。

ＣＰＵ１２０のパラメータ読出部１２１は、パラメータ記憶部２１４に予め記憶された変曲点Ｗを検出するためのトルク電流の変化量の所定値ΔＩｗや、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の押圧力の変化量ΔＰｂ等のパラメータを読み出し、ＲＡＭ２１５上の所定の領域に格納する。モータ駆動制御部１１２、電流検出部１１３および変曲点検出部１１４は、図４の第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。

押圧力検出制御部１２５は、押圧力検出部２１７を介して、感圧センサ２３の圧力信号２３ａを受信して、変曲点Ｗからの押圧力の変化分ΔＰを演算し、検出する。ここに、感圧センサ２３、押圧力検出部２１７および押圧力検出制御部１２５は、本発明における押圧力検出手段として機能する。

押圧力制御部１２６は、押圧力検出制御部１２５で検出された変曲点Ｗからの押圧力の変化分ΔＰが、パラメータ読出部１２１によって読み出された所定の押圧力の変化量ΔＰｂに等しくなるまで、サーボモータ１３を駆動し、等しくなったところで停止するように、モータ駆動制御部１１２およびモータ駆動部２１１を介してサーボモータ１３の駆動を制御する。

図７において、ステップＳ２０１で、ＣＰＵ１２０のパラメータ読出部１１１により、ＲＡＭ２１５に予め記憶された変曲点Ｗを検出するためのトルク電流の変化量の所定値ΔＩｗや、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の押圧力の変化量ΔＰｂ等のパラメータが読み出され、ＲＡＭ２１５上の所定の領域に格納される（パラメータ読出工程）。ステップＳ１０３からステップＳ１１３までは、図５の第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。

トルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔが所定値ΔＩｗよりも大きくなった場合（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ２２１で、押圧力検出制御部１２５により、押圧力検出部２１７を介して、感圧センサ２３の圧力信号２３ａから、変曲点Ｗからの押圧力の変化分ΔＰが検出される（押圧力検出工程）。

ステップＳ２２３で、押圧力制御部１２６により、変曲点Ｗからの押圧力の変化分ΔＰが所定の押圧力の変化量ΔＰｂよりも大きいか等しくなったか否かが確認される（押圧力確認工程）。所定の押圧力の変化量ΔＰｂよりも小さい場合（ステップＳ１５３；Ｎｏ）、ステップＳ２２１に戻って、ステップＳ２２１とＳ２２３とが繰り返される。

所定の押圧力の変化量ΔＰｂよりも大きいか等しい場合（ステップＳ２２３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１３１で、押圧力制御部１２６により、モータ駆動制御部１１２を介してモータ駆動部２１１が制御されて、サーボモータ１３が停止され（押圧停止工程）、かしめ動作が終了される。

上述したように、第２の実施の形態によれば、サーボモータ１３のトルク電流Ｉｔの変化率ΔＩｔから変曲点Ｗを検出し、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の押圧力の変化量ΔＰｂだけ押圧力Ｐをさらに加圧することで、適正なかしめ状態Ｂを実現でき、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。

次に、本発明のかしめ装置の第３の実施の形態について、図８乃至図１０を用いて説明する。図８は、本発明のかしめ装置１の第３の実施の形態を示すブロック図、図９は、第３の実施の形態における制御部１１の細部の構成を示すブロック図、図１０は第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。

図８において、かしめ装置１は、制御部１１、油圧シリンダ６１、押圧部１９、位置センサ６３およびテーブル３１等で構成される。押圧部１９は、かしめポンチ２１、感圧センサ２３、移動軸２５等で構成される。テーブル３１上には、ワーク３３が配置されている。ここに、制御部１１と油圧シリンダ６１とは本発明における駆動手段として機能し、制御部１１と位置センサ６３とは移動量検出手段として機能する。

油圧シリンダ６１は作用部６１ａを有し、作用部６１ａは、押圧部１９の移動軸２５に結合されており、作用部６１ａの駆動に従って、移動軸２５が図の矢印Ｘ方向に昇降される。作用部６１ａは、例えば時間に比例して押圧力が増大するように駆動される。移動軸２５の移動量Ｓ即ち押圧部１９の移動量Ｓは、位置センサ６３によって検出され、位置信号６３ａとして制御部１１に送信される。その他の構成は、図１に示したと同じであるので、説明は省略する。

図９において、制御部１１は、ＣＰＵ１３０、ＲＯＭ２１３、パラメータ記憶部２１４、ＲＡＭ２１５、シリンダ駆動部２２１、押圧力検出部２１７および移動量検出部２１９等で構成される。

ＣＰＵ１３０は、ＲＯＭ２１３に予め記憶されたプログラムをＲＡＭ２１５上に展開して実行することで、パラメータ読出部１３１、シリンダ駆動制御部１３２、移動量検出制御部１３３、押圧力検出制御部１２５、変曲点検出部１３４および移動量制御部１３６等として機能する。移動量制御部１３６の代わりに、押圧力制御部１２６として機能させてもよい。

シリンダ駆動部２２１は、シリンダ駆動信号６１ｂを出力して、図８の油圧シリンダ６１を駆動する。ＲＯＭ２１３には、かしめ装置１を制御するためのプログラム等が予め記憶されている。

パラメータ記憶部２１４はＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等で構成され、図１０で後述する変曲点Ｗを検出するための押圧部１９の移動量と押圧力との比の所定値ΔＳｗ／ΔＰｗや、図３で示した変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂ等のパラメータが予め記憶されている。ΔＳｗ／ΔＰｗやΔＳｂ等のパラメータは、ＲＯＭ２１３に予め記憶されていてもよいし、メモリを用いずに、テンキーやダイアル式のプリセット手段等で設定されてもよい。

移動量検出部２１９は、位置センサ６３の位置信号６３ａを受信して、押圧部１９の移動量Ｓを検出する。押圧力検出部２１７は、感圧センサ２３の圧力信号２３ａを受信して、かしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐを検出する。

ＣＰＵ１３０のパラメータ読出部１３１は、パラメータ記憶部２１４に予め記憶された変曲点Ｗを検出するための押圧部１９の移動量と押圧力との比の所定値ΔＳｗ／ΔＰｗや、図３で示した変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂ等のパラメータを読み出し、ＲＡＭ２１５上の所定の領域に格納する。シリンダ駆動制御部１３２は、シリンダ駆動部２２１を制御してシリンダ駆動信号６１ｂを出力させ、図８の油圧シリンダ６１を駆動させる。

移動量検出制御部１３３は、移動量検出部２１９を介して位置センサ６３の位置信号６３ａを受信して、押圧部１９の移動量Ｓを検出する。ここに、位置センサ６３、移動量検出部２１９および移動量検出制御部１３３は、本発明における移動量検出手段として機能する。押圧力検出制御部１２５は、図６の第２の実施の形態に示したと同じであるので、説明は省略する。

変曲点検出部１３４は、移動量検出制御部１３３で検出された押圧部１９の移動量Ｓと、押圧力検出制御部１２５で検出されたかしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐとから、図３（ｆ）に示した変曲点Ｗを検出する。

移動量制御部１３６は、移動量検出制御部１３３で検出された変曲点Ｗからの移動量ΔＳが、パラメータ読出部１３１によって読み出された所定の変形量ΔＳｂに等しくなるまで、油圧シリンダ６１を駆動し、等しくなったところで停止するように、シリンダ駆動制御部１３２およびシリンダ駆動部２２１を介して油圧シリンダ６１の駆動を制御する。

ＣＰＵ１３０を、移動量制御部１３６の代わりに、押圧力制御部１２６として機能させる場合には、パラメータ読出部１３１によって、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂの代わりに、変曲点Ｗからの所定の押圧力の変化量ΔＰｂが読み出される。

そして、押圧力制御部１２６は、押圧力検出制御部１２５で検出された変曲点Ｗからの押圧力の変化分ΔＰが、パラメータ読出部１３１によって読み出された所定の押圧力の変化量ΔＰｂに等しくなるまで、油圧シリンダ６１を駆動し、等しくなったところで停止するように、シリンダ駆動制御部１３２およびシリンダ駆動部２２１を介して油圧シリンダ６１の駆動を制御する。

図１０において、ステップＳ３０１で、ＣＰＵ１３０のパラメータ読出部１３１により、ＲＡＭ２１５に予め記憶された変曲点Ｗを検出するための押圧部１９の移動量と押圧力との比の所定値ΔＳｗ／ΔＰｗや、図３で示した変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の変形量ΔＳｂ等のパラメータが読み出される（パラメータ読出工程）。

ステップＳ３０３で、シリンダ駆動制御部１３２により、シリンダ駆動部２２１が制御されてシリンダ駆動信号６１ｂが出力され、図８の油圧シリンダ６１の駆動が開始され、油圧シリンダ６１の押し下げに従って、押圧部１９も降下する（押圧工程）。

ステップＳ３１１で、移動量検出制御部１３３により、移動量検出部２１９を介して、位置センサ６３の位置信号６３ａから、押圧部１９の移動量Ｓが検出される（移動量検出工程）。ステップＳ３１３で、押圧力検出制御部１２５により、押圧力検出部２１７を介して、感圧センサ２３の圧力信号２３ａからかしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐが検出される（押圧力検出工程）。

ステップＳ３１５で、ステップＳ３１１で検出された移動量ＳとステップＳ３１３で検出された押圧力Ｐとから、現在のかしめ状態が図３（ｆ）の変曲点Ｗであるか否かが確認される（変曲点検出工程）。変曲点でないと判断された場合（ステップＳ３１５；Ｎｏ）、ステップＳ３１１に戻ってステップＳ３１１、Ｓ３１３およびＳ３１５が繰り返される。

現在のかしめ状態が図３（ｆ）の変曲点Ｗであるか否かは、ステップＳ３１１からＳ３１５が繰り返される中で、図３（ｆ）に示すように、前回のステップＳ３１１と今回のステップＳ３１１との押圧部１９の移動量Ｓの変化分ΔＳと、前回のステップＳ３１３と今回のステップＳ３１３との押圧力Ｐの変化分ΔＰとの比ΔＳ／ΔＰが、所定値ΔＳｗ／ΔＰｗよりも小さいか否か、つまり、押圧力Ｐの変化に対して移動量Ｓの変化が小さいか否かで判断できる。

その他に、ステップＳ３１１が繰り返される中で、前回のステップＳ３１１と今回のステップＳ３１１との押圧部１９の移動量Ｓの時間変化率ΔＳ／Δｔが所定値ΔＳｗ／Δｔよりも小さいか否かで判断することもできる。あるいは、ステップＳ３１３が繰り返される中で、前回のステップＳ３１３と今回のステップＳ３１３との押圧力Ｐの時間変化率ΔＰ／Δｔが所定値ΔＰｗ／Δｔよりも大きいか否かで判断することもできる。

変曲点であると判断された場合（ステップＳ３１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１およびステップＳ１２３は、図５の第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。

ステップＳ１２３で、押圧部１９の変曲点Ｗからの移動量ΔＳが所定の移動量ΔＳｂよりも大きいか等しい場合（ステップＳ１２３；Ｙｅｓ）、ステップＳ３３１で、移動量制御部１３６により、シリンダ駆動制御部１３２を介してシリンダ駆動部２２１が制御されて、油圧シリンダ６１が停止され（押圧停止工程）、かしめ動作が終了される。

なお、ステップＳ１２１およびステップＳ１２３に代えて、図７の第２の実施の形態に示したステップＳ２２１およびステップＳ２２３を用いても同じ効果が得られる。

上述したように、第３の実施の形態によれば、押圧部１９の移動量Ｓとかしめポンチ２１に印加される押圧力Ｐとから変曲点Ｗを検出し、変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の移動量ΔＳｂだけ押圧部１９をさらに移動させることで、あるいは変曲点Ｗから適正なかしめ状態Ｂまでの所定の押圧力の変化量ΔＰｂだけ押圧力Ｐを加圧することで、適正なかしめ状態Ｂを実現でき、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。

次に、かしめ部材と被かしめ部材の他の例について、図１１を用いて説明する。図１１は、かしめ部材と被かしめ部材の他の例を示す模式図である。

本発明のかしめにおいては、上述した変曲点Ｗを検出できればかしめ状態を把握できるので、かしめ部材の形状としては、最初に変形するための変形部を持つ形状で、かつ変形部の変形により被かしめ部材を挟み込んで保持・固定できれば、図３に示したようなくびれ部を有する棒材でなくても、どのような形状でもよい。また、被かしめ部材についても、かしめ部材によって挟み込んで保持・固定できれば、図３に示したような線材でなくても、どのような形状でもよい。

図１１において、かしめ部材７１は例えば金属の平板である。また、被かしめ部材５３は、例えばＳＭＡの板あるいは箔や、バイモルフ型圧電素子のシム板等の平板形状の部材である。

本例でのかしめにおいては、図１１（ａ）のように、予め変形部７１ａで折り曲げられたかしめ部材７１に被かしめ部材５３を挟み込み、かしめ部材７１の曲げ部７１ｂをかしめポンチ２１で押さえ込んでいく。そして、図１１（ｂ）のように、かしめ部材７１の曲げ部７１ｂが被かしめ部材５３に完全に接触するところで、変形部７１ａの変形がほぼ終了する。

その後、かしめポンチ２１でさらに押圧力を印加してかしめることで、かしめ部材７１の圧縮変形が進んで、被かしめ部材５３がかしめ部材７１に挟み込まれ、保持・固定される。この時、図３（ｆ）に示したように変曲点Ｗを求め、変曲点Ｗから所定の移動量ΔＳｂあるいは所定の押圧力の変化量ΔＰｂだけさらにかしめることで、適正なかしめ状態Ｂを得ることができる。さらに押圧力を強めると、被かしめ部材５３の圧縮変形やかしめ部材７１へのめりこみ等が発生し、かしめ不良の要因となる。

上述したように、任意の形状のかしめ部材および被かしめ部材においても、押圧部の移動量と押圧力との関係の変曲点を検出し、変曲点から所定の移動量あるいは所定の押圧力だけさらにかしめることで適正なかしめ状態を得ることができ、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、かしめの際にかしめ部材の変形形態が変化する点を変曲点として検出し、変曲点からさらに、予め記憶された変曲点から適正なかしめ状態までかしめるための押圧部の移動量あるいは押圧力の変化分だけ押圧部を移動あるいは加圧する。これによって、かしめ部材の材料の機械的特性や部品寸法のばらつきによるかしめ不良を削減することのできるかしめ装置を提供することができる。

なお、本発明に係るかしめ装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明のかしめ装置の概略を示す模式図である。 かしめポンチおよびワーク近傍の構成を示す模式図である。 かしめ時の押圧部の移動量と押圧力Ｐとの関係を示す模式図である。 かしめ装置の第１の実施の形態における制御部の細部の構成を示すブロック図である。 かしめ装置の第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 かしめ装置の第２の実施の形態における制御部の細部の構成を示すブロック図である。 かしめ装置の第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 かしめ装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。 かしめ装置の第３の実施の形態における制御部の細部の構成を示すブロック図である。 かしめ装置の第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 かしめ部材と被かしめ部材の他の例を示す模式図である。

符号の説明

１ かしめ装置
１１ 制御部
１３ サーボモータ
１３ａ モータ駆動信号
１５ カップリング
１７ ボールネジ
１９ 押圧部
２１ かしめポンチ
２３ 感圧センサ
２３ａ 圧力信号
２５ 移動軸
３１ テーブル
３３ ワーク
４１ かしめ部材
４３ 頭部
４５ テーパ部
４７ くびれ部
４９ 胴部
５１ 被かしめ部材
５３ 被かしめ部材
６１ 油圧シリンダ
６１ａ （油圧シリンダの）作用部
６１ｂ シリンダ駆動信号
６３ 位置センサ
７１ かしめ部材
７１ａ 変形部
７１ｂ （かしめ部材７１の）一端
１１０、１２０、１３０ ＣＰＵ
１１１、１２１、１３１ パラメータ読出部
１１２ モータ駆動制御部
１１３ 電流検出部
１１４、１３４ 変曲点検出部
１１５ 移動量検出部
１１６、１３６ 移動量制御部
１２５ 押圧力検出制御部
１２６ 押圧力制御部
１３２ シリンダ駆動制御部
１３３ 移動量検出制御部
２１１ モータ駆動部
２１３ ＲＯＭ
２１５ ＲＡＭ
２１７ 押圧力検出部
２１９ 移動量検出部
２２１ シリンダ駆動部
Ｗ 変曲点
Ｂ 適正なかしめ状態
Ｓ （押圧部１９の）移動量、または（かしめ部材４１の）変形量
ΔＳ 変曲点Ｗからの移動量
ΔＳｂ 所定の移動量、または所定の変形量
Ｐ 押圧力
ΔＰ 変曲点Ｗからの押圧力の変化分
ΔＰｂ 所定の押圧力の変化分

Claims (9)

1. 移動によってかしめ部材に押圧力を印加し、前記かしめ部材を変形させて被かしめ部材を固定する押圧部と、
   前記押圧部を移動させる駆動手段と、
   前記押圧部および前記駆動手段の動作を制御する制御部とを備えたかしめ装置において、
   前記押圧部の移動量を検出する移動量検出手段を備え、
   前記制御部は、
   前記押圧部によって前記押圧力を印加する過程において、前記かしめ部材の変形形態が変化する変曲点を検出する変曲点検出部と、
   前記変曲点での前記押圧部の移動量と、適正なかしめ状態での前記押圧部の移動量との差を予め所定の変形量として記憶するパラメータ記憶部と、
   前記パラメータ記憶部に記憶された前記所定の変形量を読み出すパラメータ読出部と、
   前記移動量検出手段によって検出された前記押圧部の移動量と、前記パラメータ読出部によって読み出された前記所定の変形量とを比較して、前記押圧部を適正なかしめ位置に移動させる移動量制御部とを有することを特徴とするかしめ装置。
2. 移動によってかしめ部材に押圧力を印加し、前記かしめ部材を変形させて被かしめ部材を固定する押圧部と、
   前記押圧部を移動させる駆動手段と、
   前記押圧部および前記駆動手段の動作を制御する制御部とを備えたかしめ装置において、
   前記押圧力を検出する押圧力検出手段を備え、
   前記制御部は、
   前記押圧部によって前記押圧力を印加する過程において、前記かしめ部材の変形形態が変化する変曲点を検出する変曲点検出部と、
   前記変曲点での前記押圧力と、適正なかしめ状態での前記押圧力との差を予め所定の押圧力の変化量として記憶するパラメータ記憶部と、
   前記パラメータ記憶部に記憶された前記所定の押圧力の変化量を読み出すパラメータ読出部と、
   前記押圧力検出手段によって検出された前記押圧力と、前記パラメータ読出部によって読み出された前記所定の押圧力の変化量とを比較して、前記押圧部を適正なかしめ状態まで加圧する押圧力制御部とを有することを特徴とするかしめ装置。
3. 前記変曲点は、前記押圧力の変化に対する前記押圧部の移動量の変化率が所定の値以下になった点であることを特徴とする請求項１に記載のかしめ装置。
4. 前記変曲点は、前記押圧部の移動量の変化に対する前記押圧力の変化率が所定の値以上になった点であることを特徴とする請求項２に記載のかしめ装置。
5. 前記被かしめ部材は直径が１０μｍ以上、１ｍｍ以下の線材であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のかしめ装置。
6. 前記被かしめ部材は形状記憶合金であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のかしめ装置。
7. 前記かしめ部材は、
   かしめの工程において最初に変形する変形部を有し、
   前記変形部の変形により前記被かしめ部材を挟み込んで、前記被かしめ部材を保持し、固定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のかしめ装置。
8. 前記かしめ部材は棒材であり、
   前記変形部は前記棒材のくびれ部であることを特徴とする請求項７に記載のかしめ装置。
9. 前記かしめ部材は板材であり、
   前記変形部は前記板材の曲げ部であることを特徴とする請求項７に記載のかしめ装置。

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