JP2017196668A - ボルトのかしめ方法及びかしめ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトの供給とかしめとを１動作で行うことができるボルトのかしめ方法及びかしめ装置を提供する。【解決手段】縦孔１６が形成されたノーズピース１０内にボルト１を供給し、その上方からパンチ１５を下降させてボルト１を金属板に打ち込むボルトのかしめ方法である。ノーズピース１０の側方に接続されたパイプ１１を通じてボルト１を供給し、パイプ１１の先端の傾斜孔２４に沿ってノーズピース内の縦孔１６にボルトを頭部を上側として落とし込んだ後、中心孔３０から空気を噴出するパンチ１５を縦孔１６内で下降させ、噴出する空気流によりボルトを１縦孔１６の下部に保持しながら、ボルト１を金属板７に打ち込む。【選択図】図５

Description

本発明は、ボルトを金属板にかしめるために用いられる、ボルトのかしめ方法及びかしめ装置に関するものである。なお、本発明が対象とするボルトはかしめボルトと呼ばれるボルトであるが、本明細書においては単にボルトと表記する。

かしめボルトと呼ばれるボルト１は、図１に示されるように、ボルト頭部２の下面である座面に突起３を備え、また軸部４に形成されたおねじ部５の上端にねじなし部あるいは細径部６を備えたものである。このボルト１は図２に示すように金属板７に打ち込まれると、突起３の外周及びねじなし部あるいは細径部６に金属が塑性的に流入し、金属板７にかしめ固定される。その後はスタッドボルトと同様に、他の部材を取り付けるために使用することができるものである。

このようなボルトは金属板７に形成された下穴に人手によって、あるいはロボットハンドによってセットされたうえ、パンチを備えたかしめ装置によってかしめられる。しかしボルトの数が多くなってきた場合には、このような２段階の動作ではなく、順送の金型内にボルトを供給し、供給とかしめとを１動作で行うことができる技術が求められる。

このように供給とかしめを１動作で行う装置は、かしめナットについては既に実用化されている。その内容は本出願人の特許文献１に示される通りであり、かしめ装置に対して横方向から空気圧によってかしめナットを水平姿勢（軸を鉛直とした姿勢）で供給し、その上方から下降するパンチによって下方の金属板に打ち込む。

しかし扁平なナットとは異なりボルトは縦長であるから、特許文献１と同じように軸を鉛直とした姿勢で供給することはできない。また縦長のボルトを金属板に対して垂直に維持した状態で打ち込む必要があるため、ナットに比べてボルトの姿勢保持が容易ではない。これらの理由もあって、これまでボルトの供給とかしめとを１動作で行うことができるかしめ技術は実用化されていない。

特開平８−９０３６０号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、順送の金型内にボルトを供給し、ボルトの供給とかしめとを１動作で行うことができるボルトのかしめ方法及びかしめ装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ方法は、縦孔が形成されたノーズピース内にボルトを供給し、その上方からパンチを下降させてボルトを金属板に打ち込むボルトのかしめ方法であって、ノーズピースの側方に接続されたパイプを通じてボルトを供給し、パイプの先端の傾斜孔に沿ってノーズピース内の縦孔にボルトを頭部を上側として落とし込んだ後、中心孔から空気を噴出するパンチを縦孔内で下降させ、噴出する空気流によりボルトを縦孔の下部に保持しながら、ボルトを金属板に打ち込むことを特徴とするものである。

なお、パンチの中心孔から噴出する空気流によって発生させた負圧により、ボルトをパイプ内で移動させることができる。また、ノーズピースの下部に設けられた開閉式のボルトガイドによってボルトを保持し、パンチの下降に伴いこのボルトガイドを押し拡げてボルトを金属板に打ち込むことができる。この場合、ボルトガイドを押し拡げる間も、パンチの中心孔から噴出する空気流により発生させた吸着力により、ボルトをパンチの先端に保持することが好ましい。

また上記の課題を解決するためになされた本発明のボルトのかしめ装置は、縦孔が形成されたノーズピースと、このノーズピースの側方に接続され、ボルトをノーズピースまで供給するパイプと、このパイプとノーズピースとの接続部に形成され、前記縦孔にボルトをその頭部を上側として落とし込む傾斜孔と、空気を噴出する中心孔を備え前記縦孔の内部を昇降するパンチと、前記縦孔の下部でボルトを保持する開閉式のボルトガイドと、これらの全体を下方に設置された金属板に対して昇降させる昇降機構とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ノーズピースの側方に接続されたパイプを通じてボルトを水平姿勢（軸線を水平とした姿勢）で移動させ、パイプの先端の傾斜孔に沿ってノーズピース内の縦孔にボルトをその頭部を上側として落とし込んだ後、パンチを縦孔内で下降させ、噴出する空気流によりボルトを縦孔の下部に保持しながら、ボルトを金属板に打ち込む。このためボルトの姿勢を正しく維持した状態で、１動作でボルトを金属板にかしめることができる。

かしめボルトの形状を示す正面図と下面図である。 金属板にかしめた状態を示す断面図である。 実施形態のかしめ装置の外観を示す斜視図である。 ボルトの供給工程を示す断面図である。 ボルトの打ち込み工程を示す断面図である。 ボルトの打ち込み工程を示す要部の断面図である。

（全体構造）
図３は本発明の実施形態のかしめ装置を示す外観斜視図であり、１０はノーズピース、１１はボルト１をノーズピース１０まで供給するパイプである。このパイプ１１の先端は連結ブロック１２を介してノーズピース１０の側壁に連結されている。

１３はノーズピース１０の上方に位置するパンチリテーナ、１４はバックアッププレートである。パンチリテーナ１３は下側に突出する丸棒状のパンチ１５を備えている。図４に示すようにノーズピース１０は縦孔１６を備えており、パンチ１５はその縦孔１６内に挿入され、昇降することができる。

ノーズピース１０及び連結ブロック１２とパンチリテーナ１３との間には、ガイドポスト１７が設けられている。ガイドポスト１７の上部はパンチリテーナ１３の貫通孔１８を貫通しており、ノーズピース１０とパンチリテーナ１３とは相対的に移動可能となっている。またノーズピース１０及び連結ブロック１２とパンチリテーナ１３との間には、スプリングガイド１９にガイドされた圧縮スプリング２０が設けられている。

図４に示すように、パンチリテーナ１３のさらに上方にはプレスマシンなどの昇降機構２１があり、圧縮スプリング２０の上端はこの昇降機構２１に接している。またパンチリテーナ１３は、昇降機構２１の下側に、ポスト２５によって固定されている。このため、パンチリテーナ１３は昇降機構２１と一体となって昇降するが、ノーズピース１０及び連結ブロック１２はパンチリテーナ１３に対してスライド可能であり、圧縮スプリング２０によって常に下側に向けて押し出された状態にある。

ノーズピース１０の下端には、ボルトガイド２２と、チップベース２３とが設けられている。後述するとおり、ボルトガイド２２はノーズピース１０の縦孔１６の下端でボルト１を保持するものである。またチップベース２３は、ボルト１が打ち込まれる金属板７に当接する部材である。昇降機構２１により全体が下降したとき、まずチップベース２３が金属板７に当接してその反りをなくす。さらに昇降機構２１が圧縮スプリング２０を圧縮しながら下降すると、パンチ１５がノーズピース１０の縦孔１６内を下降し、ボルト１を金属板７に打ち込む。

（ボルトの供給）
図４に示されるように、ボルト１はパイプ１１内を通ってノーズピース１０まで供給される。ボルト１は軸線を水平とした姿勢で、かつ頭部２を後ろ側としてパイプ１１内を移動する。図４〜図６に示すように、パンチ１５には中心孔３０が形成されており、その上部に形成された空気供給孔（図示せず）から中心孔３０内に供給された圧縮空気を、下向きに噴射している。このためノーズピース１０内は負圧となり、ボルト１はこの負圧によりノーズピース１０まで吸引される。しかし従来のように、空気圧によりパイプ１１内でボルト１を圧送することもできる。

このパイプ１１とノーズピース１０との接続部には傾斜孔２４が形成されており、ボルト１は図４の（Ｂ）（Ｃ）に示すようにこの傾斜孔２４により方向を変えられ、図４の（Ｄ）に示すようにノーズピース１０の縦孔１６内に頭部２を上側として落とし込まれる。上記したパンチ１５の中心孔３０から噴出される圧縮空気により、ボルト１１はノーズピース１０の縦孔１６の下部に押し付けられる。

図６に示されるように、ノーズピース１０の下部にはボルトガイド２２が設けられている。なお図６の切断面は、図４、図５の切断面に対して直交する面である。このボルトガイド２２はピン２６を中心として開閉可能な一対のアームからなり、このボルトガイド２２はピン２６よりも上部に設けたスプリング２８によって、常時は図６の（Ａ）に示される閉じた状態にある。このため、縦孔１６内に落とし込まれたボルト１はその頭部２がボルトガイド２２の一対のアームで保持された状態となる。なお、ノーズピース１０にはセンサ２９が設けられており、ボルト１が図４の（Ｄ）の位置に確実に送り込まれたか否かを検出している。

（ボルトの打ち込み）
上記のようにボルト１がボルトガイド２２によって保持されたのち、図５の（Ａ）に示されるように、昇降機構２１が全体を下降させる。なお金属板７は貫通孔３２を備えたダイス３３の上面にセットされている。

さらに昇降機構２１が下降し、ノーズピース１０の下端のチップベース２３が金属板７に当接すると、ノーズピース１０はそれ以上下降することはできない。しかしパンチリテーナ１３は図５（Ｂ）に示すように圧縮スプリング２０を圧縮しつつ更に降下するので、パンチリテーナ１３に固定されたパンチ１５はノーズピース１０の縦孔１６内を下降し、ボルト１の頭部２を押圧する。

このとき、図６の（Ｂ）に示すようにボルト１の頭部２によって一対のボルトガイド２２は押し拡げられ、図５の（Ｃ）及び図６の（Ｃ）に示すように、ボルト１は金属板７に打ち込まれる。なおこのときパンチ１５の下面はボルト１の頭部２に近接した状態にあり、パンチ１５の中心孔３０の下端から噴出される圧縮空気は、ボルト１の頭部２との間の狭い流路を通って周囲に排出される。このためボルト１の頭部２の部分では空気の流速が非常に大きくなり、ベンチュリー効果によって吸着力が発生する。この結果、ボルト１の頭部２によって一対のボルトガイド２２が押し拡げられる間も、ボルト１はパンチ１の先端に吸着保持された状態で図６の（Ｃ）のように金属板７に向かって移動する。したがってボルト１は正しい姿勢を維持したまま、金属板７に打ち込まれる。その後、昇降機構２１は上昇し、以下同様のサイクルが繰り返される。

上記したように、本発明ではパンチ１５の中心孔３０から噴出される圧縮空気を利用してボルト１の姿勢を制御しているのであって、空気の吸引を行っていない。このため異物が吸い込まれることがない利点がある。

（まとめ）
以上に説明したように、本発明によれば、ノーズピース１０が上昇位置にあるときボルト１をノーズピース１０の縦孔１６内に供給し、ノーズピース１０を下降させてボルト１を金属板７に打ち込むことができる。このように１動作でボルトを金属板にかしめることができるので、本数が増加した場合にも効率よくボルト１のかしめ作業を行うことができる利点がある。

１ ボルト
２ ボルト頭部
３ 突起
４ 軸部
５ おねじ部
６ ねじなし部あるいは細径部
７ 金属板
１０ ノーズピース
１１ パイプ
１２ 連結ブロック
１３ パンチリテーナ
１４ バックアッププレート
１５ パンチ
１６ 縦孔
１７ ガイドポスト
１８ 貫通孔
１９ スプリングガイド
２０ 圧縮スプリング
２１ 昇降機構
２２ ボルトガイド
２３ チップベース
２４ 傾斜孔
２５ ボルトガイド
２６ ピン
２８ スプリング
２９ センサ
３０ 中心孔
３１ ポスト
３２ 貫通孔
３３ ダイス

Claims (5)

1. 縦孔が形成されたノーズピース内にボルトを供給し、その上方からパンチを下降させてボルトを金属板に打ち込むボルトのかしめ方法であって、ノーズピースの側方に接続されたパイプを通じてボルトを供給し、パイプの先端の傾斜孔に沿ってノーズピース内の縦孔にボルトをその頭部を上側として落とし込んだ後、中心孔から空気を噴出するパンチを縦孔内で下降させ、噴出する空気流によりボルトを縦孔の下部に保持しながら、ボルトを金属板に打ち込むことを特徴とするボルトのかしめ方法。
2. パンチの中心孔から噴出する空気流によって発生させた負圧により、ボルトをパイプ内で移動させることを特徴とする請求項１に記載のボルトのかしめ方法。
3. 縦孔の下部に設けられた開閉式のボルトガイドによってボルトを保持し、パンチの下降に伴いこのボルトガイドを押し拡げてボルトを金属板に打ち込むことを特徴とする請求項１に記載のボルトのかしめ方法。
4. 前記ボルトガイドを押し拡げる間も、パンチの中心孔から噴出する空気流により発生させた吸着力により、ボルトをパンチの先端に保持することを特徴とする請求項３に記載のボルトのかしめ方法。
5. 縦孔が形成されたノーズピースと、このノーズピースの側方に接続され、ボルトをノーズピースまで供給するパイプと、このパイプとノーズピースとの接続部に形成され、前記縦孔にボルトをその頭部を上側として落とし込む傾斜孔と、空気を噴出する中心孔を備え前記縦孔の内部を昇降するパンチと、前記縦孔の下部でボルトを保持する開閉式のボルトガイドと、これらの全体を下方に設置された金属板に対して昇降させる昇降機構とを備えたことを特徴とするボルトのかしめ装置。