JP2011218381A - 電動ブラインドリベット締結装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】破断マンドレルの回収のための通路をモータの軸心に設けるのを必要としない、バッテリで駆動できる、小型の電動ブラインドリベット締結装置を提供する。
【解決手段】ツールハウジング27には電動モータ13より軸方向前方に回収容器10が設けられ、回収容器を迂回して電動モータに連結される駆動シャフト18の回転によって回転するスピンドル14は、プリングヘッド(30)へ軸方向移動させるように連結されてトリガの引き操作と駆動シャフトの回転によるプリングヘッドの軸方向位置を検出することによって電動モータの正回転と回転の停止と逆回転とを制御する。
【選択図】図2

Description

本発明は、電動モータを使用する電動ブラインドリベット締結装置に関し、特に、ブラインドリベットの締結後において破断したマンドレルの回収のための通路を電動モータの軸心に設けることを必要としない、電動ブラインドリベット締結装置に関する。
ブラインドリベットは、マンドレルとリベット本体とから成り、リベット本体は、中空の円筒スリーブとその円筒スリーブの一に形成された大径のフランジとから成る。マンドレルは、リベット本体を貫通しフランジから長く延び出てブラインドリベット締結装置に把持される部分を有する軸部と、円筒スリーブの他端の側に隣接して突出するように配置される円筒スリーブの内径より大径のマンドレルヘッドとから成る。ブラインドリベットは、マンドレル軸部の把持部分がブラインドリベット締結装置のノーズに挿入されてリベット本体及びマンドレルヘッドがノーズから出た状態でブラインドリベット締結装置に保持される。ブラインドリベット締結装置に保持されたブラインドリベットは、リベット本体のスリーブが被締結部材の取付穴に挿入されてフランジが被締結部材に接面される。次に、マンドレル軸部がマンドレルの軸部に形成された小径の破断可能部で破断する程にブラインドリベット締結装置のプリングヘッドの動作によって強く引き抜かれマンドレルヘッドがスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に被締結部材が強く挟持されることによってリベット本体が被締結部材に締結される。被締結部材が車体パネルと該車体パネルに取付けられる部品とである場合、車体パネルに部品の取付部が重ねられた状態でブラインドリベットが両部材に締結されることによって、車体パネルに部品が固着される。ブラインドリベットは、被締結部材として車体パネルのような面積の大きいパネルであっても片側から締結作業ができる利点がある。一般的に、ブラインドリベットは、スチールやアルミニウム等の金属材料で成る。締結後、ブラインドリベットの破断したマンドレルの軸部部分は、ブラインドリベット締結装置から回収されねばならない。
特開平5−200476号公報 特開2003−266143号公報 特開2008−168324号公報
特許文献1は、ブラインドリベット締結装置の1つとして、バッテリで駆動される電動モータを使用した電動ブラインドリベット締結装置を記載している。ハンドルに保持された電動モータは、ブラインドリベット締結機構を駆動して、ノーズに把持されたブラインドリベットのマンドレルヘッドがスリーブの一部を拡膨変形しながらマンドレル軸部が小径の破断可能部で破断されるほどに強く引き抜き、ブラインドリベットを被締結部材に締結する。バッテリで駆動される電動ブラインドリベット締結装置は、空圧作動のブラインドリベット締結装置や油圧作動のブラインドリベット締結装置と違って、空圧又は油圧等の圧力流体の供給源とハンドルとの間に連結される圧力流体供給チューブが不要になり、ハンドルを持つ作業者への負担が軽減されて締結作業が容易になる。特許文献1に記載の電動ブラインドリベット締結装置には、破断したマンドレル軸部部分が収集される回収容器がブラインドリベット締結機構の後方に配置されている。この電動ブラインドリベット締結装置では、筒状のハウジングに収容されたブラインドリベット締結機構と該締結機構にほぼ直交するように延びるハンドルとの間に、電動モータがそのハウジングに囲まれて締結機構とハンドルとに匹敵するほどの大きさで配置され、装置全体の寸法をハンドルに隣接する部分において大きくしてハンドルの重量を増している。このため、電動モータの部分が、ハンドルを持つ作業者に重量を加えて作業者への持ち重りを増大させており、作業者に軽快な作業を行わせるには改良の余地がある。
特許文献2は電動モータを用いた電動ブラインドリベット締結装置を記載している。この装置では、ブラインドリベット締結機構と、破断マンドレル軸部の収集容器と、締結機構と収集容器との間の電動モータとが、ほぼ円筒状のハウジングの中に同軸的に並べて配置されている。この電動ブラインドリベット締結装置では、電動モータがブラインドリベット締結機構とハンドルとの間に配置されないので、特許文献1に記載の締結装置に比べて装置全体の大きさが減少されてハンドルを持つ作業者への持ち重りを軽くしており、ブラインドリベットの締結作業が軽快にできるようになっている。かかる公知の電動ブラインドリベット締結装置では、ブラインドリベット締結機構と破断マンドレル軸部の収集容器との間にモータが設けられているため、破断マンドレル軸部の回収のための通路が、モータの軸心に形成され、モータの軸心には空洞が形成されることになり、使用する電動モータを特殊な構造に形成せねばならない。軸心に破断マンドレル軸部の回収通路を必要としない汎用性の電動モータを、電動ブラインドリベット締結装置に使用できるのが望ましい。
特許文献3は、空圧制御機構で制御される油圧駆動のブラインドリベット締結装置を記載している。このブラインドリベット締結装置は、円筒形状のハウジングに収容されたブラインドリベット締結機構と、円筒形状の締結機構のハウジングにほぼ直交するように延びるハンドルとから成る。締結機構のハウジング後端には破断マンドレル軸部の回収容器が設けられている。ハンドルに設けられたトリガレバーを操作すると、ハンドル内部に設けられた空圧制御機構が動作して、ブラインドリベット締結機構の油圧制御機構を動作させる。ノーズに把持されたブラインドリベットのマンドレル軸部に強い引き抜き力が作用して、マンドレルヘッドがスリーブの一部を拡膨変形しながらマンドレル軸部が小径の破断可能部で破断されて、ブラインドリベットが被締結部材に締結され、破断マンドレル軸部が回収容器に収集される。特許文献3のブラインドリベット締結装置は、ハンドルに加圧空気源から延びる加圧空気の供給チューブが連結されるのを必要としており、その供給チューブが作業者の作業に負担をかけ、特許文献1や特許文献2のバッテリ駆動の電動ブラインドリベット締結装置のような、流体供給チューブを必要としない手軽な作業を望むことができず、また、供給チューブの引き回しに伴う面倒な作業からの解放が望めない。
本発明の目的は、破断マンドレルの回収のための通路をモータの軸心に設けるのを必要としない、バッテリで駆動できる、小型の電動ブラインドリベット締結装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によれば、マンドレルとリベット本体とから成るブラインドリベットのマンドレルを受入れる中空のノーズと、前記ノーズの軸方向後方に配置されたツールハウジングと、前記ノーズ内に配置され、該ノーズ内に受入れられた前記マンドレルを把持するジョーと、前記ノーズ内であって軸方向前端のホーム位置から軸方向後方へ引込められると前記ジョーをホーム位置から軸方向後方に引込ませ且つ前記軸方向後方の位置から前記ホーム位置に復帰させられると前記ジョーを軸方向前端の前記ホーム位置へ復帰させるプリングヘッドと、前記プリングヘッドを軸方向に移動させる動力源となる電動モータと、前記電動モータの回転によって、前記プリングヘッドを前記ホーム位置から軸方向後方に引込ませ、該軸方向後方の位置から軸方向前方に前記ホーム位置へ復帰させるように動作する、動力伝達手段とを有し、前記ツールハウジングに一体的に且つ該ツールハウジングから下方に延びるように連結されたハンドルに設けられたトリガの操作によって前記電動モータを動作させて、前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルを前記プリングヘッドの前記ホーム位置から軸方向後方への引込みによってリベット本体のスリーブを拡膨するように変形させ且つ該拡膨変形スリーブ部分とリベット本体のフランジとによって該リベット本体を被締結部材に締結させる、電動ブラインドリベット締結装置であって、前記ツールハウジングには、前記ハンドルが連結された部分の上方部分であって、前記電動モータより軸方向前方側の部分に、前記リベット本体を被締結部材に締結させたときに破断されるマンドレル軸部部分を前記プリングヘッドから受取って収容する回収容器が設けられており、前記電動モータは、前記ツールハウジングの後端であって前記回収容器の軸方向後方側に配置されており、前記回収容器より下方の前記ツールハウジングの部分には、該回収容器を迂回して、前記動力伝達手段が設けられており、該動力伝達手段は、前記電動モータの回転によって回転するように前記回収容器の後端側で前記電動モータに連結されて該後端側から軸方向前方に延びる、軸回りに回転可能な駆動シャフトと、該駆動シャフトの回転によって回転するように前記回収容器の前端側で該駆動シャフトの前端部分に連結されたスピンドルとを備え、前記スピンドルは、前記プリングヘッドへ、該スピンドルの回転によって該プリングヘッドが軸方向後方又は軸方向前方に移動させられるように連結されており、前記トリガの引き操作と前記駆動シャフトの回転による前記プリングヘッドの軸方向位置を検出することによって前記電動モータの正回転と回転の停止と逆回転とを制御する制御手段が設けられている、ことを特徴とする電動ブラインドリベット締結装置が提供される。
上記のように、本発明に係る、バッテリで駆動できる電動ブラインドリベット締結装置は、回収容器がツールハウジングの電動モータより前方の位置に設けられるので、破断マンドレルの回収のための通路をモータの軸心に設ける必要がなくなる。そして、破断マンドレルの回収容器が電動モータとプリングヘッドの間に配置されても、電動モータによるプリングヘッドのホーム位置からの引込み及びホーム位置への復帰の動作を制御手段が不都合なく行っている。
上記締結装置において、前記駆動シャフトは、前記電動モータに連結されたモータギヤに係合する後部ギヤと、前記スピンドルに連結されたスピンドルギヤに係合する前部ギヤとによって、前記回収容器の下方の空間を軸回りに回転可能に配置されており、前記駆動シャフトには前記後部ギヤと前記前部ギヤとの間の外周面に外ねじが形成されており、前記制御手段は、軸方向に間隔をあけて前記駆動シャフトに螺合されて該駆動シャフトの軸回りには回転しないように規制されて該駆動シャフトの回転によって該駆動シャフトの軸方向に移動する、第1カラー及び第2カラーと、前記第1カラーに隣接して前記ツールハウジングに配置された第1センサと、前記第2カラーに隣接して前記ツールハウジングに配置された第2センサと、前記第1センサからの信号と前記第2センサからの信号と前記トリガの引き操作による信号とを受けて、前記プリングヘッドが前記ホーム位置にある状態で前記トリガの引き操作が行われると該プリングヘッドを軸方向後方に後退させるように前記電動モータを正回転させ、前記プリングヘッドが軸方向後端の位置に後退させられると前記電動モータの回転を停止させ、前記トリガの引き操作の解除によって前記電動モータを逆回転させて前記プリングヘッドを前記ホーム位置に復帰させるように動作する制御回路とを有する。
また、上記締結装置において、前記第1センサは、前記第1カラーが前記駆動シャフト上で軸方向移動することによってオン・オフされる第1マイクロスイッチであり、前記第2センサは、前記第2カラーが前記駆動シャフト上で軸方向に移動することによってオン・オフされる第2マイクロスイッチである。
上記締結装置において、前記プリングヘッドが前記ホーム位置にある状態では、引き操作されない前記トリガのトリガスイッチからはオフ信号が出力され、前記第1カラーは前記第1マイクロスイッチを付勢して該第1マイクロスイッチからオン信号が出力され、前記第2カラーは前記第2マイクロスイッチを付勢しないで該第2マイクロスイッチからオフ信号が出力されて、前記制御回路はホーム位置状態にあり;
前記制御回路は、
前記ホーム位置状態において前記トリガが引き操作されて前記トリガスイッチからオン信号が出力されると、前記電動モータを正回転させ、前記駆動シャフトが回転させられて前記スピンドルが回転させられ前記プリングヘッドが軸方向に引込まれて前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルが軸方向後方に所定長さ軸方向に引込まれてブラインドリベットを被締結部材に締結するとともに前記ジョーに把持されたマンドレル軸部を破断し、更に、前記駆動シャフトの回転によって前記第1カラーが前記第1の方向に所定長さ移動して前記第1マイクロスイッチを付勢する位置から離れて前記第1マイクロスイッチから出力されたオフ信号と、前記第2カラーが前記第1の方向に所定長さ移動して前記第2マイクロスイッチを付勢する位置に移動して前記第2マイクロスイッチから出力されたオン信号と、前記トリガスイッチからのオン信号とによって前記電動モータの正回転を停止し;
前記電動モータの正回転の停止の後前記トリガの引き操作が解除されると、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第1マイクロスイッチからのオフ信号と前記第2マイクロスイッチからのオン信号とを受けて、前記電動モータを逆回転させ、前記駆動シャフトが回転させられて前記スピンドルが逆回転させられ前記プリングヘッドが軸方向前方に戻されて前記ジョーとともに前記ホーム位置へ復帰させられ、更に、前記駆動シャフトの回転によって前記第1カラーが前記第1の方向と反対の第2の方向に所定長さ移動して前記第1マイクロスイッチを付勢する位置に戻って前記第1マイクロスイッチからオン信号が出力され前記第2カラーが前記第2の方向に所定長さ移動して前記第2マイクロスイッチを付勢する位置から離れて前記第2マイクロスイッチからオフ信号が出力され、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第1マイクロスイッチからのオン信号と前記第2マイクロスイッチからのオフ信号とによって前記ホーム位置状態になる。
上記締結装置において、前記電動モータの正回転の最中であって前記電動モータの正回転の停止の前に前記トリガの引き操作が解除されると、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第1マイクロスイッチからのオフ信号と第2マイクロスイッチからのオフ信号とを受けて、前記制御回路は、前記電動モータを逆回転させる。
本発明の1実施形態に係る、電動ブラインドリベット締結装置の外観の正面図である。 図1の電動ブラインドリベット締結装置の締結機構の後半部分及びハンドルの主要部を破断して示す部分斜視図である。 図1の電動ブラインドリベット締結装置の締結機構の前半部分及びハンドルの一部を縦断面して示す部分斜視図であって、ノーズにブラインドリベットが装着された状態を示す図である。 図3の締結機構の先端のノーズ部分の縦断面図であって、ブラインドリベットの破断マンドレル軸部がノーズ部分に残っている状態を示す図である。 図3の締結機構の、ノーズハウジング及びノーズピースを取り外して、回転−直進変換機構及びプリングヘッドを示す斜視図である。 図1の電動ブラインドリベット締結装置の動力伝達及び制御部を示す斜視図である。 図6の動力伝達及び制御部のA−A線断面図である。 図6の動力伝達及び制御部のB−B線断面図であって、ブラインドリベット締結機構がホーム位置にある(ノーズ内でプリングヘッドが前端にある)状態を示す図である。 図6の動力伝達及び制御部のB−B線断面図であって、ブラインドリベット締結機構がマンドレル軸部を破断し終えた位置にある(ノーズ内でプリングヘッドが後端にある)状態を示す図である。 動力伝達及び制御部の制御回路のブロック図である。
以下、本発明に係る電動ブラインドリベット締結装置の1実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1において、電動ブラインドリベット締結装置1は、ブラインドリベットを締結する機構を有し、ほぼ円筒形状のハウジングに収容されたブラインドリベット締結機構2と、この締結機構2の中間位置からほぼ直交して垂下するように延びるハンドル3とから成る。ハンドル3の下端にはバッテリがバッテリ保持部5に取り外し可能に取付けられている。ハンドル3には、トリガ6が締結機構2に隣接する位置に設けられて、作業者がトリガ6を引くことによって締結機構2を動作させてブラインドリベットの締結動作を行わせ、トリガ6の引き操作を解除することによって締結機構2をホーム位置に戻して締結動作を解除(又は停止)させる。ブラインドリベット締結機構2は、前端側(図1の右端側)のノーズ7と、後端側(図1の左端側)のモータ部9とを包含する。ノーズ7には、ブラインドリベットのマンドレル軸部を後方(図1の左方)に強く引き抜くプリングヘッド30(図3等)が設けられ、モータ部9には、電動モータが収容される。ノーズ7とモータ部9の間には、ハンドル3に近い位置であってハンドル3とは反対側の上部に、破断したマンドレル軸部の回収容器10が形成されている。回収容器10は、半円の円筒形状に形成され、透明又は半透明のカバー11で包囲され、カバー11は、収容された破断マンドレル軸部が外側から見ることができ、廃棄できるように開閉可能に形成されている。モータ部9とノーズ7との間には、回収容器10以外の部分に、動力伝達及び制御部11が設けられて、モータ部9の電動モータ13の回転力(トルク)をノーズ7内の回転シャフトとなるスピンドル14に伝達する機構と、トリガの引き操作及びその解除操作によって電動モータ13の回転を制御して、スピンドル14の回転を介してノーズ7のプリングヘッドの前進及び後退を制御する、制御機構とが設けられている。電動ブラインドリベット締結装置1は、バッテリを電源とする電動モータでブラインドリベットの締結を行うので、加圧空気等の流体供給チューブを必要としない作業となり、流体供給チューブの引き回しに伴う面倒な作業から解放される。
電動ブラインドリベット締結装置1によって車体パネル及び取付部品等の被締結部材に締結されるブラインドリベットBが図3のノーズ7に保持されている。ブラインドリベットBは、棒状のマンドレルMと、中空の円筒状のリベット本体Rとから成る。リベット本体Rは、円筒スリーブと、円筒スリーブの一端に形成された円筒スリーブより大径のフランジとから成る。マンドレルMは、リベット本体を貫通してフランジから長く延び出る棒状体で成り、リベット本体Rのフランジを貫通してノーズ7に把持される部分を有する軸部と、円筒スリーブの内径より大径に形成されて円筒スリーブの他端から延び出るように配置されるマンドレルヘッドHとから成る。ブラインドリベットBは、マンドレル軸部の把持部分がブラインドリベット締結装置1のノーズ7に挿入されてリベット本体R及びマンドレルヘッドHがノーズから出た状態でブラインドリベット締結装置に保持される。ブラインドリベット締結装置1に保持されたブラインドリベットBは、リベット本体Rのスリーブが車体パネル及び取付部品等の被締結部材に接面するまで被締結部材の取付穴に挿入される。次に、ブラインドリベット締結装置1によってマンドレル軸部が強く引き抜かれて、マンドレルヘッドHがリベット本体Rのスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に被締結部材が強く挟持される。車体パネル及び部品等の複数の被締結部材が拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に相互に強く挟持されることによって、リベット本体が被締結部材に締結され、車体パネルに部品等が固着される。一般的に、ブラインドリベットBは、スチールやアルミニウム等の金属材料で成る。締結後のブラインドリベットにおいて、破断したマンドレル軸部部分は回収されねばならない。
図2は、本発明に係る電動ブラインドリベット締結装置1の重要な部分となる、動力伝達及び制御部11の構造を示している。動力伝達及び制御部11は、モータ部9の電動モータ13からの回転力を、回収容器10によって占有される(ブラインドリベット締結機構2)の空間を迂回して、ノーズ7のスピンドル14に伝達する機構を有する。回収容器10の後方側には、電動モータ13のモータシャフトに連結されたモータギヤ15が配置され、回収容器10の前方側には、モータシャフトの軸心と同軸の軸心を有するスピンドル14に連結されたスピンドルギヤ17が配置されている。モータギヤ15とスピンドルギヤ17との間には、回収容器10の下方の空間において、ブラインドリベット締結機構2の前後方向(すなわち軸方向)であって且つ電動モータ13のモータシャフト及びスピンドル14の軸線に平行な方向に支持され且つ軸回りに回転可能に支持された駆動シャフト18が設けられている。駆動シャフト18の後端には、モータギヤ15に係合する後部ギヤ19が取付けられ、駆動シャフト18の前端には、スピンドルギヤ17に係合する前部ギヤ21が取付けられている。モータギヤ15に後部ギヤ19が係合しているので、電動モータ13が正回転すると駆動シャフト18は逆回転し、前部ギヤ21がスピンドルギヤ17に係合しているので、逆回転した駆動シャフト18はスピンドル14を正回転させる。これによって、スピンドル14は、電動モータ13と同じ方向に回転させられる。なお、モータギヤ15と後部ギヤ19、並びに、前部ギヤ21とスピンドルギヤ17のギヤ比は、電動モータ13の出力とブラインドリベットの締結力との兼ね合いによって任意に定められる。
動力伝達及び制御部11は、更に、トリガ6の引き操作及びその解除操作によって電動モータ13を、正回転させ、停止させ、逆回転させるのを制御する制御機構を有する。上記のように、電動モータ13の回転は駆動シャフト18を介してスピンドル14に伝達されており、制御機構は、トリガ6の引き操作及びその解除操作に応答して電動モータ13を制御することによって、ノーズ7のプリングヘッド30を、ホーム位置(前端位置)からブラインドリベットのマンドレル軸部を破断する後端位置まで後退させ、その後端位置で停止させ、トリガ6の引き操作の解除によって、後端位置から前進させて前端位置のホーム位置に復帰させる。駆動シャフト18は、図2及び図6〜図9に図示のように、外周面に外ねじが形成され、この駆動シャフト18には、それぞれ、内ねじが形成された第1カラー22及び第2カラー23の2つのカラーが、駆動シャフト18の軸方向に間隔をあけて螺合している。第1カラー22及び第2カラー23は、回収容器10の下方の底壁に対して駆動シャフト18の軸方向にスライド可能であるが、駆動シャフト18の軸回りには回転しないように規制されている。かかる規制によって、電動モータ13の正回転によって(モータギヤ15及び後部ギヤ19を介して)駆動シャフト18が逆回転すると、両カラー22、23は、駆動シャフト18のねじ山に従って一緒に前方に移動し、電動モータ13が逆回転すると、正回転する駆動シャフト18のねじ山に従って一緒に後方に移動する。第1カラー22に隣接して第1センサとしての第1マイクロスイッチ25がツールハウジング27(又はツールハウジング27に固定された部材)に固定されており、第2カラー23に隣接して第2センサとしての第2マイクロスイッチ26がツールハウジング27(又はツールハウジング27に固定された部材)に固定されている。第1カラー22は、駆動シャフト18に沿って駆動シャフト18の後端位置から前方に移動すると第1マイクロスイッチ25をオンからオフにし、第2カラー23は、駆動シャフト18に沿って駆動シャフト18の後端位置から前方に移動すると第2マイクロスイッチ26をオフからオンにする。これらの制御機構及び制御回路の詳細について、図6〜図10を参照して後に説明する。
動力伝達及び制御部11を説明する前に、図3〜図5を参照して、ブラインドリベットBを締結するブラインドリベット締結機構2の構造及び動作について説明する。ノーズ7は、回収容器10より前方の、ブラインドリベット締結機構2の前半部分を占めている。図3に図示のように、ノーズ7は、軸心の部分が中空に形成されて、ブラインドリベットBのマンドレルMを受入れて保持し、更に、破断したマンドレル軸部が回収容器10へ送られるようにしている。ノーズ7は、ブラインドリベット締結機構2の前端側に設けられて、マンドレルMを把持する手段としてのジョー29と、ジョー29を包囲するとともにツールハウジング27に延びて、ジョー29を後方側に引込めるようにブラインドリベット締結機構2の軸方向に移動可能なプリングヘッド30と、プリングヘッド30の後方側に配置されて、マンドレルMを把持したジョー29をノーズ後方に引込むための駆動手段となるスピンドル14と、スピンドル14の回転運動を直線運動に変換する回転運動−直線運動変換機構とを備え、回転運動−直線運動変換機構によってプリングヘッド30を直線運動させ、ジョー29を、ノーズ後方に引込めたりノーズ前方に戻したりする。ジョー29で把持されたマンドレルMの軸部は、プリングヘッド30の後方への直線移動によって破断可能部で破断する程に強く引っ張られ、マンドレルヘッドHがリベット本体Rのスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に被締結部材が堅く挟持されて、ブラインドリベットBが被締結部材に締結され、固着される。
ノーズ7は、更に、先端のノーズピース31と、ノーズピース31からツールハウジング27に向けて筒状に延びてツールハウジング27に固定されるノーズハウジング33を有する。ノーズハウジング33の内側には、筒状のプリングヘッド30が、ノーズハウジング33に対して軸方向(前後方向)にスライド可能に収容される。ジョー29は、その先端がノーズピース31の後端に隣接するように配置されており、ノーズピース31に向けて先細の形状に形成されてプリングヘッド30の先細形状の空洞に収容され、プリングヘッド30が後方に引込まれたとき、先細部分の斜面に軸心へ求心するように力が付与されて、ジョー29の軸心の空洞に保持されたブラインドリベットBのマンドレルMの軸部の把持力を強化している。ジョー29は、筒状のプリングヘッド30の中で周方向に、2個〜4個に分割されて、プリングヘッド30の中で軸心が空洞の中空の筒状体に組合わされ、ノーズピース31から挿入されたブラインドリベットBのマンドレルMを受入れて、マンドレルMの軸部を抜け外れないように保持する。
図示の実施形態において、プリングヘッド30は、組立ての便宜上、図3〜図5に詳細に示すように、軸方向(前後方向)に同軸に配置された複数の筒状部材30A〜30Cが一体的に連結されて成る。プリングヘッド30は、ジョー29を包囲支持しており、前端のホーム位置にあるジョー29を後端まで引込ませることができ且つ後端の位置から前端のホーム位置に復帰させることができるように、ノーズハウジング33及びツールハウジング27に対して軸心が整列した状態で配置され、且つ、ノーズハウジング33及びツールハウジング27に対して軸方向にスライド可能に配置されている。更に、図4に示すように、プリングヘッド30は、ツールハウジング27に固定されてツールハウジング27から前方に延びるマストハウジング34の軸方向(前後方向)スリット35に、スライド可能に受入れられたピン37を有する。スリット35とピン37とによって、プリングヘッド30(及びジョー29)は、マストハウジング34及びツールハウジング27の中で軸方向にスライド可能であるが軸回りには回転ができない。スピンドル14に固定されたサーキュラギア44には、内ねじが形成されている。この内ねじには、ねじ部材38の外ねじが螺入している。ねじ部材38はプリングヘッド30に固定されており、ツールハウジング27に固定されたマストハウジング34の内側を後方に延びている。図5に示すように、ねじ部材38はスピンドル14に固定されたサーキュラギア44の内ねじに螺入しているので、軸方向に移動しないスピンドル14の正回転が、ねじ部材38を後方に引込める後退運動に変換され、スピンドル14の逆回転がねじ部材38を前方に復帰させる前進運動に変換される。図5の矢印39の正回転によって、ねじ部材38は、矢印41のようにプリングヘッド30、ジョー29とともに後退してプラインドリベットBのマンドレルMを回収容器10に向けて引込ませる。
ジョー29の軸心部分、プリングヘッド30の軸心部分、ねじ部材38の軸心部分、及びスピンドル14の軸心部分は、図3に図示のように、ノーズ7の入口から回収容器10の入口へ連続する中空の通路として形成されている。これによって、ジョー29にマンドレルMの軸部が挿入され、破断されたマンドレル軸部43が図3の矢印45のように回収容器10に送り込まれる。破断マンドレル軸部の送りは、次々に中空通路に送られる破断マンドレル軸部が前の破断マンドレル軸部を押し出すやり方(いわゆるところてん方式)で行われる。なお、図4に示すように、ノーズピース31の入口部分には、O−リング46と鋼球47とが中空通路の一部を阻害するように設けられ、ブラインドリベットBのマンドレルMの挿入は許すが、破断マンドレル軸部43がノーズピース31から外部へ排出されてしまうのを防止している。
上記のとおり、ブラインドリベット締結後の破断マンドレル軸部の回収のための回収容器10は、ノーズ7とモータ部9の間であって、ハンドル3に近接する位置に形成されている。この回収容器10がある位置からは、ハンドル3がブラインドリベット締結装置1を作業者に握り易いように斜め下方に延びている。回収容器10がツールハウジング27の中間位置に配置されるので、特許文献2のように、ツールハウジングの後端にマンドレルコレクタを設置することが必要でなくなり、特許文献1のような電動モータの重量及び動作による作業者への手持ちの場合の不安定さをなくする。
図6〜図10を参照して、本発明に係る電動ブラインドリベット締結装置1の重要な部分となる、動力伝達及び制御部11について説明する。図2を参照して既述したように、動力伝達及び制御部11は、モータ部9の電動モータ13からの回転力を、回収容器10によって占有される(ブラインドリベット締結機構2)の空間を迂回して、ノーズ7のスピンドル14に伝達する。また、動力伝達及び制御部11は、トリガ6の引き操作及びその解除操作によって電動モータ13を、正回転させたり、停止させたり、逆回転させたりするのを制御する。電動モータ13のモータシャフトの軸回りの回転は、モータギヤ15と後部ギヤ19とによって駆動シャフト18を軸回りに回転させ、駆動シャフト18の回転は、前部ギヤ21とスピンドルギヤ17とによってスピンドル14を軸回りに回転させる。図10に示される制御回路55によって、電動モータ13が、トリガ6の引き操作及びその解除操作によって動作するトリガスイッチ49のオン・オフ信号に応答して、制御され、ノーズ7のプリングヘッド30を、ブラインドリベット締結機構2の前端のホーム位置からブラインドリベットBのマンドレル軸部を破断する後端位置まで後退させ、その後端位置で停止させ、後端位置から前端位置のホーム位置まで前進させる。
駆動シャフト18は、図2、図6〜図9に図示のように、外周面にねじが形成されて、駆動シャフト18には、第1カラー22及び第2カラー23の、内ねじが形成された2つのカラーが螺合している。第1カラー22及び第2カラー23は、図7に図示のように、上下において平坦な面を有する長円の円筒形状に形成され、その平坦面が、回収容器10の下方の底壁にスライド可能に配置され、両カラー22及び23は、駆動シャフト18の軸回りには回転しないように規制されている。これによって、電動モータ13の正回転によって駆動シャフト18が逆回転すると、両カラー22、23は、駆動シャフト18のねじ山に従って一緒に前方に移動し(図6の矢印50)、電動モータ13が逆回転すると、正回転する駆動シャフト18のねじ山に従って一緒に後方(矢印50と反対の方向)に移動する。図8及び図9に詳細に示すように、第1カラー22に隣接して第1センサとしての第1マイクロスイッチ25がツールハウジング27(又はツールハウジング27に固定された部材)に固定され、第2カラー23に隣接して第2センサとしての第2マイクロスイッチ26がツールハウジング27(又はツールハウジング27に固定された部材)に固定されている。第1カラー22は、駆動シャフト18に沿って移動すると第1マイクロスイッチ25をオン・オフさせ、第2カラー23は、駆動シャフト18に沿って移動すると第2マイクロスイッチ26をオフ・オンさせる。
図8、図9及び図10を参照して、トリガ6の操作と、第1カラー22による第1マイクロスイッチ25のオン・オフの動作と、第2カラー23による第2マイクロスイッチ26のオン・オフの動作とによって、電動モータ13(スピンドル14)とプリングヘッド30(及びジョー29)とが、制御手段によって、どのように制御されるかを説明する。図10において、制御手段となる制御回路55には、第1カラー22によってオン・オフされる第1マイクロスイッチ25からのオン・オフ信号が入力され、第2カラー23によってオン・オフされる第2マイクロスイッチ26からのオン・オフ信号が入力され、トリガ6の引き操作及びその解除によってオン・オフされるトリガスイッチ49のオン・オフ信号が入力される。制御回路55には、第1マイクロスイッチ25からのオン・オフ信号と第2マイクロスイッチ26からのオン・オフ信号とトリガスイッチ49のオン・オフ信号とを受けて、電動モータ13を正回転させ、停止させ、逆回転させるための、正回転信号、停止信号、逆回転信号を出力する信号処理部55Aが設けられている。更に、制御回路55には、信号処理部55Aからの正回転信号と停止信号と逆回転信号とを受けて、電動モータ13を、正回転させ、停止させ、逆回転するように、バッテリ51から供給される電力を制御するドライバ55Bが設けられている。制御回路55を構成する信号処理部55A及びドライバ55Bは、例えば、ハンドル3の空所に配置される。
電動モータ13にバッテリ51から電力が供給される前において、プリングヘッド30は、コイルばね42(図5)によって、ブラインドリベット締結機構2の前端の側の、ホーム位置(図3の位置)に位置させられている。プリングヘッド30がホーム位置にあるとき、第1カラー22は第1マイクロスイッチ25のスイッチレバー53を押して、第1マイクロスイッチ25からオン信号が出力される。他方、第2カラー22は第2マイクロスイッチ26のスイッチレバー54を押さないので、第2マイクロスイッチ26からオフ信号が出力される。従って、トリガ6のトリガスイッチ49からオン信号が出力されない(あるいは、オフ信号が出力される)状態において、第1マイクロスイッチ25からオン信号が出力され、且つ、第2マイクロスイッチ26からオフ信号が出力されるとき、プリングヘッド30(ジョー29)はホーム位置にある。バッテリ51から電動モータ13へ電力が供給されてもトリガ6を操作しない限り、電動モータ13は動作を停止しており、プリングヘッド30はホーム位置にあり、第1マイクロスイッチ25からオン信号が出力され、第2マイクロスイッチ26からオフ信号が出力される。トリガ6のトリガスイッチ49からのオフ信号と、第1マイクロスイッチ25からのオン信号と、第2マイクロスイッチ26からのオフ信号とによって、制御回路は、締結装置1がホーム位置状態にあると認識する。
第1マイクロスイッチ25からオン信号が出力され、第2マイクロスイッチ26からオフ信号が出力されている状態で、トリガ6が引かれると、トリガスイッチ49からオン信号が出力されて、電動ブラインドリベット締結装置1に設けられた制御回路55の信号処理部55Aが、電動モータ13を正回転させる正回転信号を出力する。正回転信号を受けたドライバ55Bは、バッテリ51からの電力を電動モータ13に送って正回転させる。電動モータ13の正回転は、モータギヤ15と後部ギヤ19と駆動シャフト18と前部ギヤ21とスピンドルギヤ17とを介して、スピンドル14に伝達されて、スピンドル14を正回転させる。スピンドル14の正回転によって、ねじ部材38(図5)が正回転してプリングヘッド30を、前端のホーム位置から所定長さ(マンドレル軸部を破断させる長さ)軸方向に後退させる。この後退運動によって、ジョー29を前端のホーム位置から後退させ、ジョー29に把持されたブラインドリベットBのマンドレルMの軸部を後方へ引込ませる。この後方への引込みは、マンドレル軸部を破断する程に強力であり、マンドレルヘッドHがリベット本体Rのスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とリベット本体Rのフランジとの間に被締結部材が強く挟持される。車体パネル及び部品等の複数の被締結部材が拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に相互に強く挟持されることによって、リベット本体が被締結部材に締結され、車体パネルに部品等が固着される。
電動モータ13の正回転は、モータギヤ15及び後部ギヤ19によって、駆動シャフト18を逆回転させて、図6の矢印50に示されるように、第1カラー22及び第2カラー23を前方に移動させる。駆動シャフト18の回転は、プリングヘッド30を軸方向に移動させるとともに第1カラー22及び第2カラー23を移動させているので、プリングヘッド30の軸方向位置は、第1カラー22及び第2カラー23によってオン・オフされる第1マイクロスイッチ25及び第2マイクロスイッチ26によって検出される。第1カラー22の駆動シャフト18上での所定長さ(マンドレル軸部が破断されるプリングヘッド30の移動長さに対応する長さ)の移動によって、第1マイクロスイッチ25のスイッチレバー53への押し込みがなくなり、第1マイクロスイッチ25のオン信号がオフ信号に変わる。他方、第1カラー22ともに第2カラー23も移動し、プリングヘッド30がマンドレル軸部の破断位置である後端位置まで移動すると、第2カラー23が第2マイクロスイッチ26のスイッチレバー54を押して、第2マイクロスイッチ26のオフ信号がオン信号に変わる。また、トリガ6は引き操作されたままであるのでトリガスイッチ49からはオン信号が出力されている。トリガスイッチ49からオン信号が出力されている状態において、第1マイクロスイッチ25からオフ信号が出力され、第2マイクロスイッチ26からオン信号が出力されるとき、プリングヘッド30(ジョー29)は、最も後方側の後端位置にある。このとき、制御回路55の信号処理部55Aは、トリガスイッチ49からのオン信号と第1マイクロスイッチ25からのオフ信号と第2マイクロスイッチ26からのオン信号とを受けて、停止信号を出力する。ドライバ55Bは、停止信号を受けて電動モータ13の回転を停止させる(ブレーキ動作による停止、あるいは、回生制動による停止等がある)。電動モータ13の停止によって、スピンドル14の回転も停止して、プリングヘッド30(ジョー29)は、後端位置で停止する。
電動モータ13が回転を停止してプリングヘッド30が後端位置にある状態(すなわちトリガ6のトリガスイッチ49からオン信号が出力され、第1マイクロスイッチ25からオフ信号が出力され、第2マイクロスイッチ26からオン信号が出力される状態)において、トリガ6の引き操作を解除すると、トリガ6のトリガスイッチ49からのオン信号がなくなる(あるいはオフ信号が出力される)。制御回路55の信号処理部55Aは、トリガスイッチ49からのオフ信号と第1マイクロスイッチ25からのオフ信号と第2マイクロスイッチ26からのオン信号とを受けて、逆回転信号を出力する。逆回転信号を受けたドライバ55Bは、電動モータ13を逆回転させる。電動モータ13の逆回転によって、スピンドル14も逆回転してねじ部材38を逆回転させ、プリングヘッド30(ジョー29)は後端位置から前端のホーム位置へ移動させられる。また、駆動シャフト18は正回転させられて、第1カラー22及び第2カラー23は図6の矢印50と反対の方向に移動させられる。これによって、第2カラー23は第2マイクロスイッチ26から離れて第2マイクロスイッチ26からオフ信号が出力され、第1カラー22が第1マイクロスイッチ25に近づき、プリングヘッド30がホーム位置まで復帰すると、第1カラー22が第1マイクロスイッチ25のスイッチレバー53を押して第1マイクロスイッチ25からはオン信号が出力される。上記のように、この状態は、電動ブラインドリベット締結装置1の動作開始前の状態である。すなわち、制御回路55は、トリガ6を操作しない限り、電動モータ13を非動作状態にする。従って。電動モータ13は動作を停止し、プリングヘッド30はホーム位置にある。
なお、電動モータ13の正回転の最中において、第1カラー22及び第2カラー23が駆動シャフト18に沿って前方に移動して、第1マイクロスイッチ25からオフ信号が出力されるが、第2カラー23は第2マイクロスイッチ26のスイッチレバー54を押す手前にあって第2マイクロスイッチ26からもオフ信号が出力されている状態において、トリガ6の引き操作が解除されると、制御回路55の信号処理部55Aは、第1マイクロスイッチ25のオフ信号と第2マイクロスイッチ26のオフ信号とトリガ6のトリガスイッチ49のオフ信号とを受けて、ドライバ55Bに逆回転信号を送り、ドライバ55Bは、電動モータ13を逆回転させる。電動モータ13の逆回転は、第1マイクロスイッチ25からはオン信号が出力され、第2マイクロスイッチ26からはオフ信号が出力されるまで続けられ、プリングヘッド30(ジョー29)が、ブラインドリベット締結機構2の前端側のホーム位置に戻される。これによって、ブラインドリベットの締結作業が、何らかの理由で中断されても、プリングヘッド30がホーム位置に戻されることが確保される。従って、ブラインドリベットの締結作業が、途中で中断した場合でも、トリガ6の引き操作の解除によって、容易にブラインドリベット締結作業を続行できる。
1 電動ブラインドリベット締結装置
2 ブラインドリベット締結機構
3 ハンドル
5 バッテリ保持部
6 トリガ
7 ノーズ
9 モータ部
10 回収容器
11 動力伝達及び制御部
13 電動モータ
14 スピンドル
15 モータギヤ
17 スピンドルギヤ
18 駆動シャフト
19 後部ギヤ
21 前部ギヤ
22 第1カラー
23 第2カラー
25 第1マイクロスイッチ
26 第2マイクロスイッチ
27 ツールハウジング
29 ジョー
30 プリングヘッド
31 ノーズピース
33 ノーズハウジング
34 マストハウジング
35 スリット
37 ピン
38 ねじ部材
42 コイルばね
43 破断マンドレル軸部
44 サーキュラギア
49 トリガスイッチ
51 バッテリ
53 第1マイクロスイッチのスイッチレバー
54 第2マイクロスイッチのスイッチレバー
55 制御回路
55A 信号処理部
55B ドライバ
B ブラインドリベット
M マンドレル
R リベット本体
H マンドレルヘッド

Claims (5)

  1. マンドレルとリベット本体とから成るブラインドリベットのマンドレルを受入れる中空のノーズと、前記ノーズの軸方向後方に配置されたツールハウジングと、前記ノーズ内に配置され、該ノーズ内に受入れられた前記マンドレルを把持するジョーと、前記ノーズ内であって軸方向前端のホーム位置から軸方向後方へ引込められると前記ジョーをホーム位置から軸方向後方に引込ませ且つ前記軸方向後方の位置から前記ホーム位置に復帰させられると前記ジョーを軸方向前端の前記ホーム位置へ復帰させるプリングヘッドと、前記プリングヘッドを軸方向に移動させる動力源となる電動モータと、前記電動モータの回転によって、前記プリングヘッドを前記ホーム位置から軸方向後方に引込ませ、該軸方向後方の位置から軸方向前方に前記ホーム位置へ復帰させるように動作する、動力伝達手段とを有し、前記ツールハウジングに一体的に且つ該ツールハウジングから下方に延びるように連結されたハンドルに設けられたトリガの操作によって前記電動モータを動作させて、前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルを前記プリングヘッドの前記ホーム位置から軸方向後方への引込みによってリベット本体のスリーブを拡膨するように変形させ且つ該拡膨変形スリーブ部分とリベット本体のフランジとによって該リベット本体を被締結部材に締結させる、電動ブラインドリベット締結装置であって、
    前記ツールハウジングには、前記ハンドルが連結された部分の上方部分であって、前記電動モータより軸方向前方側の部分に、前記リベット本体を被締結部材に締結させたときに破断されるマンドレル軸部部分を前記プリングヘッドから受取って収容する回収容器が設けられており、
    前記電動モータは、前記ツールハウジングの後端であって前記回収容器の軸方向後方側に配置されており、前記回収容器より下方の前記ツールハウジングの部分には、該回収容器を迂回して、前記動力伝達手段が設けられており、該動力伝達手段は、前記電動モータの回転によって回転するように前記回収容器の後端側で前記電動モータに連結されて該後端側から軸方向前方に延びる、軸回りに回転可能な駆動シャフトと、該駆動シャフトの回転によって回転するように前記回収容器の前端側で該駆動シャフトの前端部分に連結されたスピンドルとを備え、前記スピンドルは、前記プリングヘッドへ、該スピンドルの回転によって該プリングヘッドが軸方向後方又は軸方向前方に移動させられるように連結されており、
    前記トリガの引き操作と前記駆動シャフトの回転による前記プリングヘッドの軸方向位置を検出することによって前記電動モータの正回転と回転の停止と逆回転とを制御する制御手段が設けられている、
    ことを特徴とする電動ブラインドリベット締結装置。
  2. 請求項1に記載の締結装置において、
    前記駆動シャフトは、前記電動モータに連結されたモータギヤに係合する後部ギヤと、前記スピンドルに連結されたスピンドルギヤに係合する前部ギヤとによって、前記回収容器の下方の空間を軸回りに回転可能に配置されており、前記駆動シャフトには前記後部ギヤと前記前部ギヤとの間の外周面に外ねじが形成されており、
    前記制御手段は、軸方向に間隔をあけて前記駆動シャフトに螺合されて該駆動シャフトの軸回りには回転しないように規制されて該駆動シャフトの回転によって該駆動シャフトの軸方向に移動する、第1カラー及び第2カラーと、前記第1カラーに隣接して前記ツールハウジングに配置された第1センサと、前記第2カラーに隣接して前記ツールハウジングに配置された第2センサと、前記第1センサからの信号と前記第2センサからの信号と前記トリガの引き操作による信号とを受けて、前記プリングヘッドが前記ホーム位置にある状態で前記トリガの引き操作が行われると該プリングヘッドを軸方向後方に後退させるように前記電動モータを正回転させ、前記プリングヘッドが軸方向後端の位置に後退させられると前記電動モータの回転を停止させ、前記トリガの引き操作の解除によって前記電動モータを逆回転させて前記プリングヘッドを前記ホーム位置に復帰させるように動作する制御回路とを有する、
    ことを特徴とする締結装置。
  3. 請求項2に記載の締結装置において、前記第1センサは、前記第1カラーが前記駆動シャフト上で軸方向移動することによってオン・オフされる第1マイクロスイッチであり、前記第2センサは、前記第2カラーが前記駆動シャフト上で軸方向に移動することによってオン・オフされる第2マイクロスイッチである、ことを特徴とする締結装置。
  4. 請求項3に記載の締結装置において、前記プリングヘッドが前記ホーム位置にある状態では、引き操作されない前記トリガのトリガスイッチからはオフ信号が出力され、前記第1カラーは前記第1マイクロスイッチを付勢して該第1マイクロスイッチからオン信号が出力され、前記第2カラーは前記第2マイクロスイッチを付勢しないで該第2マイクロスイッチからオフ信号が出力されて、前記制御回路はホーム位置状態にあり、
    前記制御回路は、
    前記ホーム位置状態において前記トリガが引き操作されて前記トリガスイッチからオン信号が出力されると、前記電動モータを正回転させ、前記駆動シャフトが回転させられて前記スピンドルが回転させら前記プリングヘッドが軸方向に引込まれて前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルが軸方向後方に所定長さ軸方向に引込まれてブラインドリベットを被締結部材に締結するとともに前記ジョーに把持されたマンドレル軸部を破断し、更に、前記駆動シャフトの回転によって前記第1カラーが前記第1の方向に所定長さ移動して前記第1マイクロスイッチを付勢する位置から離れて前記第1マイクロスイッチから出力されたオフ信号と、前記第2カラーが前記第1の方向に所定長さ移動して前記第2マイクロスイッチを付勢する位置に移動して前記第2マイクロスイッチから出力されたオン信号と、前記トリガスイッチからのオン信号とによって前記電動モータの正回転を停止し、
    前記電動モータの正回転の停止の後前記トリガの引き操作が解除されると、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第1マイクロスイッチからのオフ信号と前記第2マイクロスイッチからのオン信号とを受けて、前記電動モータを逆回転させ、前記駆動シャフトが回転させられて前記スピンドルが逆回転させられ前記プリングヘッドが軸方向前方に戻されて前記ジョーとともに前記ホーム位置へ復帰させられ、更に、前記駆動シャフトの回転によって前記第1カラーが前記第1の方向と反対の第2の方向に所定長さ移動して前記第1マイクロスイッチを付勢する位置に戻って前記第1マイクロスイッチからオン信号が出力され前記第2カラーが前記第2の方向に所定長さ移動して前記第2マイクロスイッチを付勢する位置から離れて前記第2マイクロスイッチからオフ信号が出力され、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第1マイクロスイッチからのオン信号と前記第2マイクロスイッチからのオフ信号とによって前記ホーム位置状態になる、
    ことを特徴とする締結装置。
  5. 請求項4に記載の締結装置において、前記電動モータの正回転の最中であって前記電動モータの正回転の停止の前に前記トリガの引き操作が解除されると、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第1マイクロスイッチからのオフ信号と第2マイクロスイッチからのオフ信号とを受けて、前記制御回路は、前記電動モータを逆回転させる、
    ことを特徴とする締結装置。
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