JP2013248643A - ブラインドリベット締結装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動モータ(13)としてブラシレスモータを使用する。電動モータより軸方向前方に回収容器(10)が設けられる。電動モータが回転すると、回収容器の下方に設けられた第2シャフト(18)により電動モータの動力が、回収容器の後方のスピンドル(14)に伝えられる。スピンドル(14)が回転すると、プリングヘッド(30)が軸方向に移動する。電動モータの回転数を検出することにより、プリングヘッドの軸方向位置を求める。トリガ(6)の引き操作と、プリングヘッドの軸方向位置とにより、電動モータの正回転と逆回転と回転の停止とを制御する。クラッチにより異常なトルクを回避する。
【選択図】図2
Description
特許文献4の装置は、回収容器を迂回して動力伝達手段が設けられ、機械的スイッチを用いて回収容器に下を通る駆動シャフトの回転を検出し、プリングヘッドの位置を求める。機械的スイッチは回収容器の下にある体積を占有し、そのため、回収容器を設置できる容積が小さくなっていた。
また、破断マンドレルの回収のための回収容器の容積を大きくとることの出来るブラインドリベット締結装置が求められていた。
本発明の別の目的は、破断マンドレルの回収のための回収容器の容積を大きくとることの出来るブラインドリベット締結装置を提供することである。
本発明の別の目的は、装置に異常なトルクがかかるのを回避することの出来るブラインドリベット締結装置を提供することである。
一端部に配置された電動モータと、
前記電動モータの回転を伝達する動力伝達手段と、
前記電動モータの前方に配置され、前記動力伝達手段により動力を伝えられ回転するスピンドルと、
前記スピンドルに隣接し、前記スピンドルに接続されて回転するボールスクリューナットと、
前記ボールスクリューナットの軸方向中央部に設けられ、前記ボールスクリューナットの回転により軸方向に移動するボールスクリューシャフトと、
前記ボールスクリューシャフトに接続され、前記マンドレルの軸部を把持して引き込む引き込み手段と、
前記電動モータの回転数を検出する回転数検出素子と、
ハンドル部に設けられたトリガと、
前記トリガの引き操作と、前記電動モータの回転数とによって、前記電動モータの正回転と、逆回転と、停止とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするブラインドリベット締結装置である。
前記電動ブラインドリベット締結装置おいて、破断したマンドレルの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い。破断マンドレルの回収容器が電動モータとスピンドルの間に配置され、回収容器を迂回して動力を伝達することが出来、電動モータの回転を検出することにより、プリングヘッドの位置を求めることが出来る。そのため、プリングヘッドの位置を求める機械的スイッチが不要であり、回収容器の容積を大きくすることが出来る。
前記ボールスクリューシャフトの軸方向移動により軸方向に移動するプリングヘッドと、
前記プリングヘッドに隣接して前記プリングヘッドと一体に配置され、前端に向かって内径が小さくなる内周面を有するジョーケースと、
前記ジョーケース内に配置され、前記ジョーケースの内周面に当接する外周面を有するジョーと、
前記ジョーに隣接して配置され、前記マンドレルの軸部を通す開口部を有するノーズピースと、を有することが出来る。
これにより、マンドレルの軸部を確実に把持して引き込み、ブラインドリベットを締結することが出来る。
前記電動モータに結合したモータギヤと、前記モータギヤの下方に設けられ前記モータギヤに係合する後部ギヤと、前記スピンドルに係合するスピンドルギヤと、前記スピンドルギヤの下方に設けられ前記スピンドルギヤに係合する前部ギヤと、前記回収容器の下方に設けられ、前記後部ギヤと前記前部ギヤとを一体に結合する第2シャフトとを有することが出来る。
これにより、電動モータのシャフトと平行な第2シャフトにより電動モータからスピンドルへ前記回収容器を迂回して動力を伝達することが出来る。
ブラシレスモータにより、モータの回転数を正確に制御することが出来る。
前記ブラインドリベット締結装置において、前記回転数検出素子は、ホール素子でもよい。
ブラシレスモータに含まれているホール素子により、容易に電動モータの回転を検出することが出来る。
前記スピンドルクラッチの前記扇型部分と係合する扇型部分を有し、前記ボールスクリューナットと一体に結合されたナットクラッチとを含む第1クラッチを備え、
前記第1クラッチは、前記スピンドルクラッチと前記ナットクラッチとの係合を解除することが出来、前記スピンドルの回転が前記ボールスクリューナットに伝わらないようにすることが出来る。
これにより、プリングヘッドの引き込みすぎを防止することが出来る。
円筒形で、後端部に前記リアクラッチの前記鋸歯と係合する鋸歯を有し、前記リアクラッチの前方に配置され、前記プリングヘッドの周囲に配置され、前記プリングヘッドと一体に結合されたフロントクラッチとを含む第2クラッチを備えることが出来る。
これにより、プリングヘッドがホーム位置より前方へ出るのを防止することが出来る。
前記フロントクラッチの前記鋸歯は、前記リアクラッチの前記鋸歯と係合する形状であっても良い。
また、本発明によれば、破断マンドレルの回収のための回収容器の容積を大きくとることの出来、耐久性が向上したブラインドリベット締結装置を提供することが出来る。
また、本発明によれば、装置に異常なトルクがかかるのを回避することの出来るブラインドリベット締結装置を提供することが出来る。
図2は、本発明による電動ブラインドリベット締結装置1のモータ部9と、動力伝達・制御部11との構造を示す。まず、モータ部9について説明する。本発明では、電動モータ13はブラシレスモータである。ブラシレスモータは、回転子は磁石であり、巻線回路は固定子側にある。電動モータ13に組み込まれたホール素子(磁気センサー)13Aで回転子の回転角度を検出する。ブラシレスモータ用の電子回路13Bは、回転子の磁極に合わせたタイミングでスイッチングをしている。ブラシレスモータは、回転子の回転を検出することにより、プリングヘッドの位置を求めることが出来る。回転子の回転検出にホール素子以外の公知の素子を使用することもできる。ブラシレスモータは良く知られているので、これ以上詳述しない。
ノーズ7とモータ部9の間で、ハンドル3の上部に、破断したマンドレル軸部の回収容器10が設けられている。回収容器10は、半円形の円筒形状に形成され、透明又は半透明のカバー10Aで包囲される。カバー10Aを通して、収容された破断マンドレル軸部を外側から見ることができる。カバー10Aは、破断マンドレル軸部を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との間で、回収容器10の下の部分に、動力伝達・制御部11が設けられる。動力伝達・制御部11は、モータ部9の電動モータ13の回転力(トルク)をノーズ7内のスピンドル14に伝達する動力伝達機構と、トリガの引き操作と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と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13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せず、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。
なお、ホーム位置HPと、後端位置RPとは、プリングヘッド30の軸方向位置として説明するが、ボールスクリューシャフト36、ジョーケース32、ジョー29も対応するホーム位置HPと、後端位置RPとがある。
図3は、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方部分の縦断面図であり、ノーズ7にブラインドリベットが装着された状態を示す。
ブラインドリベットが、電動ブラインドリベット締結装置1のノーズピース31に保持されている。ブラインドリベットは、棒状のマンドレルMと、中空の円筒状のリベット本体Rとからなる。リベット本体Rは、円筒スリーブS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Fとからなる。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なり、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Jと、円筒スリーブS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とからなる。ブラインドリベットは、マンドレル軸部J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とマンドレルヘッド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。
図3、4を参照して、ブラインドリベット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の前方部分を占めている。
図3に示すように、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Jを回収容器10へ送ることが出来るようになっている。ノーズ7は、マンドレル軸部Jを把持するジョー29と、ジョー29を包囲するジョーケース32と、ジョーケース32と一体になりジョー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とを備える。
ジョー29は、筒状のジョーケース32の中で周方向に、2個〜3個に分割されて、ジョーケース32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のマンドレルMを受入れて、マンドレルMの軸部Jが抜け落ちないように保持する。
第2クラッチに関して後述するように、プリングヘッド30は、スピンドル14の正回転方向には回転できなが、一定以上の逆回転力がかかると逆回転するようになっている。
本発明の実施形態では、プリングヘッド30が前端部に位置するホーム位置HPと、マンドレルを破断する後端位置RPとの間で移動するように制御されている。しかし、何らかの異常により、プリングヘッド30がホーム位置HPと後端位置RPとの範囲外に移動するなどして異常なトルクがかかった場合、それを防止するクラッチ機構が設けられている。図5は、ノーズ7の部分を示す斜視図であり、マストハウジング34とノーズハウジング33を取り除いて、内部の構造を示す。
また、ボールスクリューシャフト36の前方にリアクラッチ63とフロントクラッチ64とからなる第2クラッチが設けられる。第2クラッチは、プリングヘッド30が前端のホーム位置HPまで前進すると、フロントクラッチ64とプリングヘッド30とがボールスクリューナット44と共に回転することを許容し、プリングヘッド30等に異常なトルクがかかることを防止する。
図6は、スピンドルクラッチ61とナットクラッチ62とからなる第1クラッチの部分の斜視図であり、ツールハウジング27と、マストハウジング34の一部を取り除いて、内部の構造を示す。
円筒形のスピンドル14の内側に隣接して、スピンドルクラッチ61が設けられる。スピンドルクラッチ61は、スピンドル14に対して回転することは出来ないが、軸方向に摺動することが出来、スピンドルクラッチバネ65により、ナットクラッチ62の方向に押し付けられている。スピンドルクラッチ61は、円筒形の円筒部と、円筒部の端部のフランジ部とを有する。フランジ部は、軸方向から見て扇型形状の扇型部分を有する。
図7A〜Cは、リアクラッチ63とフロントクラッチ64とからなる第2クラッチの部分の斜視図であり、ノーズハウジング33と、マストハウジング34の一部を取り除いて、内部の構造を示す。図7Aは、プリングヘッド30が後端位置RPにあり、ホーム位置HPに戻り始める状態を示す。図7Bは、プリングヘッド30がホーム位置HPに戻り、ボールスクリューシャフト36が前端部に到達した状態を示す。図7Cは、ホーム位置HPで、フロントクラッチ64とリアクラッチ63の係合が解除され、プリングヘッド30が移動しなくなる状態を示す。
従って、スピンドル14が正回転し、プリングヘッド30が後方へ移動する締結動作のときは、プリングヘッド30は回転止めされている。
従って、プリングヘッド30がホーム位置HPへ戻っても、スピンドル14の回転が止まらない場合、プリングヘッド30とフロントクラッチ64とは、スピンドル14と共に矢印39Rの方向に逆回転し、リアクラッチ63が後退してフロントクラッチ64との係合が解除され、フロントクラッチ64の回転を許容するようになっている。
トリガ6の引き操作及びその解除操作によって、動力伝達・制御部11は、電動モータ13を、正回転させ、停止させ、逆回転させる。電動モータ13のモータシャフトが軸回りに回転すると、モータギヤ15と後部ギヤ19とによって第2シャフト18は軸回りに回転し、第2シャフト18が回転すると、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は軸回りに回転する。ボールスクリューナット44が回転し、ボールスクリューシャフト36は軸方向に移動する。プリングヘッド30を後方へ引き込み、また前方へ戻す。
ホール素子13Aにより電動モータ13の回転数を検出し、電子回路13Bにより、電動モータ13の回転数信号(R)が、制御手段となる制御回路55に入力される。また、トリガ6の引き操作と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・オフ信号が制御回路55に入力される。制御回路55には、信号処理部55Aが設けられている。信号処理部55Aは、電動モータ13の回転数信号(R)と、トリガスイッチ49のオン・オフ信号(T)とを受けて、正回転信号(SN)、停止信号(SS)、逆回転信号(SR)を出力する。これらの信号により、電動モータ13を正回転させ、停止させ、逆回転させる。
プリングヘッド30がホーム位置HPにあるとき、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HPに留まる。
また、何らかの異常により、プリングヘッド30がホーム位置HPまで復帰しても、スピンドル14の逆回転が止まらず異常なトルクがかかる場合でも、第2クラッチがスリップし、スピンドル14と共にプリングヘッド30が逆回転し、プリングヘッド30がホーム位置HPより前方へ出るのを防止することが出来る。
また、何らかの異常により、プリングヘッド30がホープ位置HPまで復帰しなかった場合を考慮し、スピンドル14を常に余分に逆回転させプリングヘッド30がホーム位置HPまで復帰するようにしてもよい。この場合、第2クラッチがホーム位置HPでスリップし、プリングヘッド30がホーム位置HPに位置決めされる。
また、異常が生じた場合でも、オーバーストロークで異常な力がかかるのを回避することが出来る。
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
10A カバー
11 動力伝達・制御部
13 電動モータ
13A ホール素子
13B 電子回路
14 スピンドル
15 モータギヤ
17 スピンドルギヤ
18 第2シャフト
19 後部ギヤ
21 前部ギヤ
27 ツールハウジング
29 ジョー
30 プリングヘッド
32 ジョーケース
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 ジョープッシャー
36 ボールスクリューシャフト
39 矢印
41 矢印
42 ジョープッシャーバネ
43 破断マンドレル軸部
44 ボールスクリューナット
45 テール
46 O−リング
47 鋼球
48 矢印
49 トリガスイッチ
51 バッテリ
55 制御回路
55A 信号処理部
55B ドライバ
61 スピンドルクラッチ
62 ナットクラッチ
63 リアクラッチ
63A リアクラッチ凸部
64 フロントクラッチ
65 スピンドルクラッチバネ
66 リアクラッチバネ
F フランジ
H マンドレルヘッド
J 軸部
M マンドレル
R リベット本体
S 円筒スリーブ
Claims (11)
- マンドレルとリベット本体とからなるブラインドリベットの前記マンドレルを軸方向に引き込むことにより、前記リベット本体のスリーブを拡径するように変形させ、拡径したスリーブ部分と前記リベット本体のフランジとによって前記リベット本体を被取付部材に締結し、前記マンドレルを破断するブラインドリベット締結装置であって、
一端部に配置された電動モータと、
前記電動モータの回転を伝達する動力伝達手段と、
前記電動モータの前方に配置され、前記動力伝達手段により動力を伝えられ回転するスピンドルと、
前記スピンドルに隣接し、前記スピンドルに接続されて回転するボールスクリューナットと、
前記ボールスクリューナットの軸方向中央部に設けられ、前記ボールスクリューナットの回転により軸方向に移動するボールスクリューシャフトと、
前記ボールスクリューシャフトに接続され、前記マンドレルの軸部を把持して引き込む引き込み手段と、
前記電動モータの回転数を検出する回転数検出素子と、
ハンドル部に設けられたトリガと、
前記トリガの引き操作と、前記電動モータの回転数とによって、前記電動モータの正回転と、逆回転と、停止とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするブラインドリベット締結装置。 - 請求項1に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、破断したマンドレル軸部の部分を収容する回収容器を、前記電動モータと前記スピンドルの間に配置したことを特徴とするブラインドリベット締結装置。
- 請求項1又は2に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、前記引き込み手段は、
前記ボールスクリューシャフトの軸方向移動により軸方向に移動するプリングヘッドと、
前記プリングヘッドに隣接して前記プリングヘッドと一体に配置され、前端に向かって内径が小さくなる内周面を有するジョーケースと、
前記ジョーケース内に配置され、前記ジョーケースの内周面に当接する外周面を有するジョーと、
前記ジョーに隣接して配置され、前記マンドレルの軸部を通す開口部を有するノーズピースと、を有するブラインドリベット締結装置。 - 請求項1又は3に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、前記動力伝達手段は、
前記電動モータに結合したモータギヤと、前記モータギヤの下方に設けられ前記モータギヤに係合する後部ギヤと、前記スピンドルに係合するスピンドルギヤと、前記スピンドルギヤの下方に設けられ前記スピンドルギヤに係合する前部ギヤと、前記回収容器の下方に設けられ、前記後部ギヤと前記前部ギヤとを一体に結合する第2シャフトとを有するブラインドリベット締結装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、前記電動モータは、ブラシレスモータであるブラインドリベット締結装置。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、前記回転数検出素子は、ホール素子であるブラインドリベット締結装置。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載のブラインドリベット締結装置であって、
円筒部と扇型部分とを有し、前記スピンドルに対して軸方向に移動可能で、前記スピンドルと一体に回転するスピンドルクラッチと、
前記スピンドルクラッチの前記扇型部分と係合する扇型部分を有し、前記ボールスクリューナットと一体に結合されたナットクラッチとを含む第1クラッチを備え、
前記第1クラッチは、前記スピンドルクラッチと前記ナットクラッチとの係合を解除することが出来、前記スピンドルの回転が前記ボールスクリューナットに伝わらないようにすることが出来るブラインドリベット締結装置。 - 請求項7に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、前記ボールスクリューシャフトが軸方向後端部に達すると、前記ボールスクリューシャフトの後端部に一体に結合された円筒形のテールのテール凸部が、前記スピンドルクラッチの内側端面を軸方向後方に押して、前記スピンドルクラッチの前記扇型部分と、前記ナットクラッチの前記扇型部分との係合が解除されるブラインドリベット締結装置。
- 請求項3乃至8の何れか1項に記載のブラインドリベット締結装置であって、
円筒形で、前端部に鋸歯を有し、前記プリングヘッドの周囲に軸方向に移動可能で、回転不能に配置されたリアクラッチと、
円筒形で、後端部に前記リアクラッチの前記鋸歯と係合する鋸歯を有し、前記リアクラッチの前方に配置され、前記プリングヘッドの周囲に配置され、前記プリングヘッドと一体に結合されたフロントクラッチとを含む第2クラッチを備えるブラインドリベット締結装置。 - 請求項9に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、
前記リアクラッチの前記鋸歯は、一方の面が前記リアクラッチの軸方向に平行な面であり、他方の面が前記軸方向に対して傾斜していて、
前記フロントクラッチの前記鋸歯は、前記リアクラッチの前記鋸歯と係合する形状であるブラインドリベット締結装置。 - 請求項10に記載の電動ブラインドリベット締結装置であって、前記ボールスクリューシャフトが前端部に達すると、前記ボールスクリューシャフトは、軸方向に移動せず、前記ボールスクリューナットと共に回転し、前記フロントクラッチが回転し、前記リアクラッチは軸方向後方に後退し、前記フロントクラッチは回転するようになっているブラインドリベット締結装置。
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