JP2610649B2 - 自動打鋲装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一連の打鋲を自動的に行うことのできる自
動打鋲装置に関する。この自動打鋲装置は、例えば航空
機における打鋲作業に用いることができる。

（従来の技術） 航空機等における打鋲作業は、ブラインドリベット用
ハンドツールを用いて人手で行うのが一般的である。こ
のような打鋲作業に用いるリベットは、例えば第２図で
１で示すように一端に頭1aを有する中空筒状をなし、そ
れに拡大頭部2aを有するセッティングステム２が挿通さ
れ、両者によりリベットユニット３が構成されている。
このリベットユニット３は加工物Ｗの孔４内に第２図に
おける右方から挿入され、次いでセッティングステム２
に矢印Ａで示す方向の力を作用させると、拡大頭部2aが
リベット１の頭1aと反対側の端部に作用してそれを皿穴
５内に拡大させてリベットのセッティングがなされる。
セッティングステム２にＡ方向に大きな引張力を作用さ
せるには公知のパワーリベッターが用いられる。パワー
リベッターの一例は、例えば米国特許第4,012,984号明
細書に記載されている。パワーリベッターの引金を引く
と、大きな流体圧が瞬時に発生してセッティングステム
２に作用する。

従来の打鋲作業は、このようなパワーリベッターを作
業員が手で持って、各打鋲位置ごとに行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） このように一連の作業をすべて人手で行うことは、パ
ワーリベッター等のツールが重い関係上、また作業が単
調な作業の反復である関係上、作業者の疲労をもたら
し、好ましくない。また、航空機における打鋲作業の場
合には、高い精度が要求され、前工程で高精度であけら
れた孔にリベットを正しく差し込みセッティングするの
は容易ではない。

本発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的は、
人力を要しないため作業者の疲労が少なく、また高い精
度で打鋲を行うことができる自動打鋲装置を得ることを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、上記目的を達成するための自動打鋲
装置は、打鋲される加工物の表面に対して移動自在な支
持枠と、この支持枠の加工物寄りの前端近傍へ、リベッ
トとそれに挿通したセッティングステムを含むリベット
ユニットを一個ずつ送る搬送装置と、支持枠の前端近傍
へ送られてきたリベットユニットをそのセッティングス
テムが後方へ向いた状態でくわえるチャックと、支持枠
の前端に前方へ向けて固定されるとともに、前方へ向か
って変位して加工物表面に当接する、前後方向に中空な
押さえフットを有するノーズハウジングと、リベットユ
ニットをくわえたチャックをセッティングステムが後方
へ向いた状態のままで前記ノーズハウジングの前方へ移
動させるチャック移動装置と、ノーズハウジングの背後
において支持枠に前後に移動自在に支持され、前端部に
前記セッティングステムをつかむくわえ部を有するプリ
ングヘッドと、このプリングヘッドに、ノーズハウジン
グの前方へ移動され終わったリベットユニットのセッテ
ィングステムをくわえさせるように、プリングヘッドを
前記押さえフットの中空部を経て前進させ、次にプリン
グヘッドを後退させるとともに、次いで再度プリングヘ
ッドを前進させて、前記押さえフットで押さえられてい
る加工物の孔内にリベットユニットを挿入する前後動駆
動装置と、加工物の孔内に挿入されたリベットユニット
のリベットを孔内に保持した状態でセッティングステム
にプリングヘッドを介して後退方向の力を及ぼしてリベ
ットをセッティングするパワーリベッターとにより構成
される。

（作 用） 以上の構成において、支持枠の前端近傍にリベットユ
ニットが一個あて送られると、チャックがリベットユニ
ットをそのセッティングステムが後方へ向いた状態でく
わえる。続いて、チャック移動装置がセッティングステ
ムを後方へ向けたままでリベットユニットをくわえてい
るチャックを、ノーズハウジングの前方へ移動させる。
すると、プリングヘッドがノーズハウジングの内部を通
って前進し、チャックからリベットユニットを受けとっ
て後退する。

以上の作用が行われている間に支持枠は、ロボットに
よって加工物の打鋲位置に位置決めされる。そして、ノ
ーズハウジングの押さえフットが前進して加工物の表面
に当接してその浮上りを防止する。

次に、プリングヘッドが再び前進し、その前端にくわ
えているリベットユニットを加工物の孔に挿入する。続
いて、パワーリベッターが作用して、プリングヘッドが
後方へ瞬時に大きな力で引かれ、これによりリベットユ
ニットのセッティングステムが後方へ引かれ、リベット
のセッティングがなされる。

以上の作用完了後、支持枠はロボットにより次の位置
へ向かって移動させられ、その間に、次のリベットユニ
ットのプリングヘッドによる受取りまでの作業が自動的
になされる。

（実施例） 次に、図面について本発明の実施例を説明する。

第１図において、10は背後プレート、11は上部プレー
トで、主としてこれらプレートにより支持枠12が構成さ
れている。上部プレート11はその後端（第１図の右端）
が後背プレート10に一体的に固定されている。支持枠12
の第１図における左端側は前側であり、この前側が後述
の加工物の表面に近い側になる。支持枠12は、その後背
プレート10が図示を省略した工業用ロボットに支持さ
れ、ロボットの作用で加工物に対して任意の位置へ移動
させられる。ロボットは例えばコンピュータにより制御
される。

第１図の一部を取除いて示す第３図において、上部プ
レート11の前端近傍には、第２図に示したと同様なリベ
ットユニット３を受けるリベットユニット受部13が設置
されている。この受部13には搬送装置をなす搬送路14が
接続されており、リベットユニット３は第４図に示すよ
うに、リベット１を先にセッティングステム２を後方に
向けた状態で矢印Ｂ方向に送られてくる。

ロボットの土台には、リベットの種類だけのパーツフ
ィーダーが設けられ、制御装置よりのリベット選択信号
によって、必要なリベットユニットが一個ずつ送られ
る。

第３図において、16は後向きのチャックであり、その
内部には公知の任意形式のチャッキング機構が設けられ
ている。このチャック16は、第４図に示す向きで送られ
てきたリベットユニット３のリベット１をくわえるよう
になっている。

チャック16は腕17の先端に固定されており、腕17の基
端は第３図に示す回転軸18の前端に固定されている。回
転軸18は、軸受19および図示を省略した他の軸受により
回転自在および前後方向に摺動自在に支持されている。
これらの軸受は上部プレート11に適当に固定されてい
る。回転軸18の後端部にはスプライン状の歯18aが形成
されている。

一方、上部プレート11の下面には軸受19,20によって
他の回転軸21が回転自在に支持されている。この回転軸
21の前端の歯車22は前記スプライン状の歯18aにかみ合
っている。一方、回転軸21の後端にはピニオン23が取付
けてあり、このピニオン23はラック24にかみ合ってい
る。そのかみ合い状態は第５図に最もよく示されてい
る。ラック24の下端はロッド25を介してシリンダ装置26
に連結されている。よって、シリンダ装置26の伸縮作動
により、ラック24、ピニオン23、回転軸21,18を介して
腕17が第６図に示す実線位置と仮想線位置の間で回動す
ることになる。

第３図に示すように、回転軸18にはアーム28が固定さ
れており、このアーム28は、第７図に示すように回転軸
18が同図で反時計方向に回動すると、仮想線で示す位置
でストッパ29に当たり、回転軸18はそれ以上回転できな
くなる。

第３図において、30は回転軸18と一体をなす連結部材
であり、この連結部材30は、上部プレート11上に設置し
たシリンダ装置31のピストンロッド32に連結されてい
る。したがって、第３図において、シリンダ装置31が伸
長すると、連結部材30を介して回転軸18およびその前端
の腕17は仮想線で示す位置まで前進する。シリンダ装置
26,31、回転軸18、腕17などはチャック移動装置を構成
する。

第４図に示すように、支持枠12の前端部には前方へ向
けてノーズハウジング33が固定されている。このノーズ
ハウジング33の内部にはシリンダ34が形成され、このシ
リンダ34内にピストン35が前後方向に摺動自在に収容さ
れている。ピストン35は図示のように中空状に形成され
る。シリンダ34にはその両端位置に流体供給兼排出ポー
ト36,37が設けられている。

ピストン35の前方にはコンプライアンス装置39が同様
に前後に摺動自在に設けられている。コンプライアンス
装置39は、自在支持装置で、半径方向外側のリング部材
40と、その内側のボール41と、さらにその内側の可動部
材42とからなり、リング部材40と可動部材42の境界面は
球面になっており、その境界面に前記ボール41が介在し
ている。そして、可動部材42の前部には押さえフット43
が取付けられている。コンプライアンス装置39および押
さえフット43も図示のように中空に形成されている。

ノーズハウジング33の背後にはプリングヘッド45が設
けられている。プリングヘッド45の筒状本体46の上部突
出部47は、上部プレート11の下面に沿って設置した前後
動駆動装置48に連結されている。すなわち、前後動駆動
装置48はシリンダ装置からなり、そのピストンロッド49
は前記上部突出部47に連結されている。前後動駆動装置
48は、第１図に示すように前後のブラケット50,51によ
り上部プレート11に固定されている。

プリングヘッド45の筒状本体46の前部には小径筒体53
が設けられ、筒状本体46と小径筒体53の内部には前後方
向にプリングロッド54が設けられている。プリングロッ
ド54は前後に進退自在で、その前端にリベットユニット
３のセッティングステム２（第２図）をくわえるくわえ
部55を備えている。

プリングロッド54をリベットのセッティングのために
瞬時に後方へ引張るために、パワーリベッター56が設け
られる。パワーリベッター56は公知のものであるから、
その詳細についての説明は省略する。

プリングヘッド45の内部には、コンプライアンス装置
57が設けられている。このコンプライアンス装置57は前
述のコンプライアンス装置39と同様な原理に基づく自在
支持機構で、後側のリング58と、前側の環状フランジ59
と、両者の間のボール60とからなり、リング58とフラン
ジ59の対向面は球面になっている。環状フランジ59と一
体をなす筒体61は、弾性体62を介して前記筒状本体46の
内部に支持されている。コンプライアンス装置57の背後
にはプランジャ装置63が設けられている。このプランジ
ャ装置63の背後にはポート64を経て流体が供給される。

第８図の平面図に示すように、ノーズハウジング33か
らは横方向に突部66が一体的に突設され、この突部66と
前記後背プレート10の間に案内軸67が前後方向に架設さ
れている。この案内軸67は、前記プリングヘッド45から
一体的に横方向に突設した軸受部68を貫通しており、こ
れによりプリングヘッド45はその前後動に際して案内さ
れる。

次に、以上に述べた自動打鋲装置の作用を説明する。

打鋲作業に先立ち、所定の種類のリベットユニット３
が第４図に示すように搬送路14を通ってリベットユニッ
ト受部13に送られてくる。この時、チャック16は第１図
に示す位置にある。受部13へ送られたリベットユニット
３は、その前部のリベット１の部分がチャック16の内部
にくわえられる。

次に、制御装置からの信号によりシリンダ装置31が伸
長し、連結部材30を介して回転軸18が前進し、チャック
16はリベットユニットをくわえたまま受部から離れる。

次に、制御装置からの信号によりシリンダ装置26が伸
長し、これによりラック24、ピニオン23を介して回転軸
18は第６図において反時計方向に回動し、腕17も矢印Ｃ
で示すように同方向に回動する。そして、第７図に示す
アーム28がストッパ29に当たると、回転軸18の回転は停
止する。この停止位置で腕17は第６図の仮想線位置に達
し、腕17の先端のチャック16は、第３図に仮想線で示す
ようにノーズハウジング33の前方に対向する位置に来
る。

続いて、制御装置により前後動駆動装置48が伸長し
て、プリングヘッド45が第４図に仮想線で示す位置まで
前進し、この時プリングヘッド45は、チャック16から解
放されたリベットユニット３のセッティングステム２を
つかんで受取る。次に、プリングヘッド45はリベットユ
ニット３をくわえたまま、前後動駆動装置48の収縮によ
り後退する。

以上の作用が行われている間、ロボットの作用で、支
持枠12はそのノーズハウジング33が加工物表面の予定の
打鋲位置に位置決めされる。

次に、第４図において、ノーズハウジング33内のピス
トン35の背後に流体圧が供給され、ピストン35が前進
し、それによりコンプライアンス装置39を介して押さえ
フット43が前進し、第１図に示す加工物Ｗの表面に押し
つけられる。これによって、加工物の表面は押さえフッ
ト43に押されて浮上りを防止される。コンプライアンス
装置39は押さえフット43が加工物表面になじむように変
位を許す。

次いで、さきに収縮した前後動駆動装置31が再び伸長
させられて、プリングヘッド45がリベットユニット３を
くわえたまま前進し、加工部Ｗの予定の孔内にリベット
ユニット３を第２図に例示した状態に挿入する。この挿
入は、プリングヘッド45内のコンプライアンス装置57に
より、リベット軸線と孔の法線がある角度をもった場合
でも確実になされる。

次に、パワーリベッター56が公知の態様で作動して、
プリングヘッド45の先端にくわえているセッティングス
テム２を大きな力で瞬時に引張る。これによって、第２
図について既に述べたようにリベット１がセットされ
る。

続いて、プリングヘッド45が前後動駆動装置31の作用
で後退し、この時、切断されたステム２やリベット１の
後退を防ぐアンビル2b（第２図）は、第４図に示す管7
0,71をそれそれぞれ経て真空により回収される。

一方、ノーズハウジング33内のピストン35はリベット
のセッティング後に後退し、押さえフット43は加工物Ｗ
から離れる。

次に、予め組まれたプログラムによりロボットの作用
で支持枠12は次の打鋲点にまで移動を始め、その間に次
のリベットユニット３のノーズハウジング33の前方まで
への移動がなされる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、人手を用いることな
く、高い精度で効率よく打鋲を行うことができる自動打
鋲装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動打鋲装置の側面図、第２図はリベ
ットユニットを示す図、第３図は第１図の自動打鋲装置
の一部を取除いて示す側面図、第４図は自動打鋲装置の
主としてノーズハウジングおよびプリングヘッドを示す
縦断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線による断面図、第
６図は第１図の左方から見た端面図、第７図は第３図の
VII−VII線断面図、第８図は第１図の平面図である。 １……リベット、２……セッティングステム、３……リ
ベットユニット、10……後背プレート、11……上部プレ
ート、12……支持枠、13……リベットユニット受部、14
……搬送装置、16……チャック、17……腕、18……回転
軸、21……回転軸、23……ピニオン、24……ラック、26
……シリンダ装置、30……連結部材、31……シリンダ装
置、33……ノーズハウジング、34……シリンダ、35……
ピストン、39……コンプライアンス装置、40……リング
部材、41……ボール、42……可動部材、43……押さえフ
ット、45……プリングヘッド、48……前後動駆動装置、
54……プリングロッド、56……パワーリベッター、57…
…コンプライアンス装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】打鋲される加工物の表面に対して移動自在
   な支持枠と、この支持枠の加工物寄りの前端近傍へ、リ
   ベットとそれに挿通したセッティングステムを含むリベ
   ットユニットを一個ずつ送る搬送装置と、支持枠の前端
   近傍へ送られてきたリベットユニットをそのセッティン
   グステムが後方へ向いた状態でくわえるチャックと、支
   持枠の前端に前方へ向けて固定されるとともに、前方へ
   向かって変位して加工物表面に当接する、前後方向に中
   空な押さえフットを有するノーズハウジングと、リベッ
   トユニットをくわえたチャックをセッティングステムが
   後方へ向いた状態のままで前記ノーズハウジングの前方
   へ移動させるチャック移動装置と、ノーズハウジングの
   背後において支持枠に前後に移動自在に支持され、前端
   部に前記セッティングステムをつかむくわえ部を有する
   プリングヘッドと、このプリングヘッドに、ノーズハウ
   ジングの前方へ移動され終ったリベットユニットのセッ
   ティングステムをくわえさせるように、プリングヘッド
   を前記押さえフットの中空部を経て前進させ、次にプリ
   ングヘッドを後退させるとともに、次いで再度プリング
   ヘッドを前進させて、前記押さえフットで押さえられて
   いる加工物の孔内にリベットユニットを挿入する前後動
   駆動装置と、加工物の孔内に挿入されたリベットユニッ
   トのリベットを孔内に保持した状態でセッティングステ
   ムにプリングヘッドを介して後退方向の力を及ぼしてリ
   ベットをセッティングするパワーリベッタとを有する自
   動打鋲装置。
2. 【請求項２】打鋲される加工物の表面に対して移動自在
   な支持枠と、支持枠の前端近傍で、リベットとそれに挿
   通したセッティングステムを含むリベットユニットをそ
   のセッティングステムが後方へ向いた状態でくわえるチ
   ャックと、支持枠の前端に前方へ向けて固定されるとと
   もに、加工物表面に当接すべく前方へ向かって変位自在
   でしかもコンプライアンス装置を介して支持された前後
   に中空な押さえフットを有するノーズハウジングと、リ
   ベットユニットをくわえたチャックをセッティングステ
   ムが後方へ向いた状態のままで前記ノーズハウジングの
   前方へ移動させるチャック移動装置と、ノーズハウジン
   グの背後において支持枠に前後に移動自在に支持され、
   前端部に前記セッティングステムをつかむ、変位自由度
   のあるくわえ部を有するプリングヘッドと、このプリン
   グヘッドに、ノーズハウジングの前方へ移動され終った
   リベットユニットのセッティングステムをくわえさせる
   ように、プリングヘッドを前記押さえフットの中空部を
   経て前進させ、次にプリングヘッドを後退させるととも
   に、次いで再度プリングヘッドを前進させて、前記押さ
   えフットで押さえられている加工物の孔内にリベットユ
   ニットを挿入する前後動駆動装置と、加工物の孔内に挿
   入されたリベットユニットのリベットを孔内に保持した
   状態でセッティングステムにプリングヘッドを介して後
   退方向の力を及ぼしてリベットをセッティングするパワ
   ーリベッターとを有する自動打鋲装置。