JP2631196B2 - 力発生装置 - Google Patents

力発生装置

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JP2631196B2
JP2631196B2 JP6071456A JP7145694A JP2631196B2 JP 2631196 B2 JP2631196 B2 JP 2631196B2 JP 6071456 A JP6071456 A JP 6071456A JP 7145694 A JP7145694 A JP 7145694A JP 2631196 B2 JP2631196 B2 JP 2631196B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、新規な力発生機構と
そのような力発生機構を備えた可搬式工具に関するもの
である。特にこの発明は、独特の力発生機構を有する可
搬式の板材成形工具に係る。
【０００２】
【従来の技術】製品の製造にあたり数枚の板材を接合し
て様々な組立品及び半組立品を作る必要性が、よくあ
る。このことに関連して、板材の接合を得るための多く
の異なった手段が存在している。例えば接着剤による結
合、溶接或は冷間成形等である。冷間成形法では複数枚
の板材を、それらの板材が互いに締付け合うように塑性
変形させる。接合すべき板材の厚さ、強度、及び／又は
枚数に依存して、該塑性変形を達成するには大きな力を
必要とする。
【０００３】板材の冷間成形を得るための装置及び方法
が、本願出願人の所有に係る米国特許Ｎｏ．５，０２
７，５０３、Ｎｏ．４，９１０，８５３及びＮｏ．４，
７５７，６０９に開示されている。これらの特許のもの
では接合すべき複数枚の板材が、相補形の成形部材間に
位置せしめられる。次に適当なプレスを作動させて、成
形部材間で板材を変形させ互に接合させるのに必要な力
及び変位が与えられる。より詳しく述べると成形部材と
してはダイスとポンチが用いられ、ダイスは回動又はス
ライド可能に支持された複数個のダイス部分から拡開可
能なものに形成されており、複数個のダイス部分はスプ
リング或はエラストマー等の弾性部材によって互い方向
に移動附勢されている。ダイス上に複数枚の材料を重ね
合せて置いてポンチをダイスに対し相対的に移動させる
と、板材の一部がダイス穴中へと押込まれて重ね合され
た板材中に膨出部が形成される。この膨出部がその端面
部でダイス穴底面のアンビルに接触するに至った状態が
得られてから更にポンチを作動させると、膨出部の端部
がすえ込まれてダイスを押し拡開させつつ横向きに変形
し、これによって膨出部端部で複数枚の板材が分離不能
に接合される。各ダイス部分にせん断刃部を設けておく
と板材に切れ目が与えられ同切れ目に直交する方向に板
材が横向き変形した切り開き型の接合が得られ、また板
材にせん断を生じさせないダイスを用いて漏れ防止性の
接合を得ることもできる。本接合法は抵抗溶接、点溶
接、接着等の手段を卓越した数多くの長所を有する（例
えば米国特許Ｎｏ．５，０２７，５０３明細書のコラム
１，４１−６４行参照）。
【０００４】上述の３件の米国特許が開示する具体例で
は成形部材が一般に、比較的大型のプレスに取付けられ
ており、このため接合すべき板材をプレスに対し操作す
る必要がある。他方、可搬式の点溶接装置が長年にわた
り存在している。これらのより小さな装置は被加工材料
（ワーク）に対して接合工具の方を操作可能であって、
大寸法の被加工材料についての仕事を容易とする。板材
を接合するために必要な締付け力を与えることができる
工具であって、被加工材料について接合工具の方を操作
でき大寸法の被加工材料についての作業を楽にする小型
の可搬式工具が、入手可能である。このような工具の一
例は本願出願人の所有に係る米国特許Ｎｏ．４，８７
８，２８４に開示されており、本工具は３件の米国特許
を挙げて前述した板材接合法を実施するためのものに構
成されている。このような工具は一般に、板材を接合し
締付けるのに必要な力及び変位を与えるために空気圧又
は油圧シリンダを備えている。不運にもこれらの装置で
発生される力の程度は、手持ちの可搬式工具のコンパク
トさと軽量さを維持しつつ工具中に組込むことが可能で
あるシリンダの寸法によって制限される。
【０００５】
【発明課題】したがってこの発明の主たる目的とすると
ころは、コンパクトで軽量に構成できるものでありなが
ら大きな力を発生する力発生装置、そして板材を接合す
るのに特に適したコンパクトで軽量な工具を、提供する
にある。
【０００６】
【発明の要約】この発明は力発生部材として、弾性ラム
を利用する。この弾性ラムは空気圧又は油圧を作用させ
ることとした作動チャンバ内に配置され、空気圧又は油
圧が該弾性ラムの比較的大きなラム面に加えられること
によって、該ラム面に対し実質的に直交する方向での曲
がりを生ぜしめられ、これによってラムの一端が、ラム
長さ方向に沿い並進運動（直線運動）する。このように
ラムの比較的大きな面に流体圧を加えそれにより弾性ラ
ムが変形する方向に対し実質的に垂直な方向においてラ
ム端に直線運動を生じさせることで、ラム面に対し加え
られる流体による力よりも大きな力がラム端の運動方向
に沿い生ぜしめられる。
【０００７】したがってまた本発明によれば、比較的小
さく軽量な工具内で大きな仕事力或は締付け力を発生さ
せることができる。
【０００８】本発明の他の長所は板材接合、締付け、抵
抗点溶接或は力を要求する他の用途を含む数多くの用途
に装置或は工具を容易に適合させ得る点にある。
【０００９】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を
参照して行う以下の説明から明瞭に理解される。
【００１０】
【実施例】例示上の目的からしてこの発明を、空気圧作
動型で手持ち可搬式の板材成形工具として具体化した実
施例について説明する。しかしこの発明の原理とすると
ころは力発生、締付け、穴あけ及び保持を含む数多くの
加工法に用いられる装置に対し容易に適用可能であるこ
とが、理解され得よう。
【００１１】図面、特に図１を参照すると板材接合工具
１０が示されており、本工具１０はボデー１２と該ボデ
ー１２に対しダウエル１６及びねじ１８（図４）によっ
て位置決めし固定されているアンビル１４とを、備えて
いる。ボデー１２中には大きな横向きの穴２０を形成し
てあり、この穴２０の上面（図では工具を上下逆として
画いているため、図面上では下面）は握りを形成するよ
うに不規則に入り組んだ面２２としてある。ボデー１２
内には作動チャンバ２４を設けてあり、この作動チャン
バ２４はほぼアーチ形の上面２６と比較的平坦な側面２
８，３０（図８）とを有する。図５，８に明瞭に示すよ
うに外向きに延出する１対のリブ３４を有するカバー３
２を設けてあり、リブ３４は側面２８，３０の下端部分
に形成してある相補形状の溝３６に支承させてある。カ
バー３２は作動チャンバ２４を覆うと共に、成形工具の
作動中にラム５２が当接することとなる実質的に平坦な
制限面を提供する。カバー３２はボデー１２に対し、ね
じ３８（図３）によって取付けられている。
【００１２】図１に示すようにボデー１２の上端部分中
には不規則面２２の上方側で、２つの実質的に平行な穴
４０，４２を形成してある。これらの穴４０，４２に対
しほぼ垂直である第３の穴４４を、穴４２と作動チャン
バ２４間を連通させるために設けてある。作動流体は穴
４０を介してバルブ４６に供給される。図６に示すよう
にバルブ４６は、ボデー１２の上面に形成され穴４０，
４２と連通させてある穴４８内に配置してある。バルブ
４６（図６では押下げられた状態で図示してある。）は
板材接合工具を作動させるために圧力流体源（図示せ
ず）からの流体流れを、穴４０，４２及び４４を介して
作動チャンバ２４中に導くように制御可能である。図５
に示すように穴４０を圧力流体源に対し接続するために
管継手４１を設けてあり、また穴４０端を密閉して圧力
流体をチャンバ２４中へと導入することとするためにプ
ラグ４３を設けてある。図示の好ましい実施例ではバル
ブ４６は３路ポペット弁に構成されており、ねじ５０に
よって穴４８内に位置保持されている。
【００１３】作動チャンバ２４内には断面形状が長方形
状のラム５２とリップ形シール５４とを配設してあり、
これによって作動チャンバ２４が上方側（図面上では下
方側）の作動流体チャンバ５６と下方側のチャンバ５８
とに２分されている。ラム５２は、作動チャンバ２４の
幅とほぼ等しい幅を有するばね鋼製のものであるのが好
ましい。このラム５２は弛緩した状態で作動チャンバ面
２６のアーチ形に対応したほぼアーチ形を有し、後述す
るように板材接合工具１０のダイス・アセンブリ６８に
対し係合する前方向きの突出端部５３を備えている。シ
ール５４は適当なエラストマー材から成り、ラム５２の
上方側で上方側のチャンバ５６に隣接させて配置されて
いる。このシール５４は前後の上方向き突縁６０，６２
を有し、これらの突縁６０，６２は図７に突縁６２につ
いて示したように作動チャンバ２４の上面２６に対し密
封的に係合する。シール５４はまた図８に示すように、
作動チャンバ２６の側面２８，３０に対しそれぞれ密封
的に係合するサイドシール突縁６４，６６も有する。
【００１４】作動チャンバ２４の前端に過渡面７２があ
り、この過渡面７２でアーチ形の上面２６はボデー１２
の長手軸線に対し実質的に平行な水平面に推移してい
る。過渡面７２の始端部は、ラム５２が圧力下で直状化
されるときシール突縁６０が面７２と密封係合状態を維
持することとなるように丸み付けされている。図６に示
すようにラム５２の前記突出端部５３は過渡面７２と実
質的に平行に延び、ダイス・アセンブリ６８の摺動ブロ
ック７４に形成されたスロット７０中に突入させてあ
る。この突出端部５３、したがってラム５２は摺動ブロ
ック７４に対し、ピン７６によって接続されている。作
動時に突出端部５３の前面７７は摺動ブロック７４に対
し係合して、力を伝達する。
【００１５】摺動ブロック７４はアセンブリ６８の作業
ブロックないし押型ブロック８０に対し、調整ねじ７８
を介して接続されている。止めねじ８２を調整ねじ７８
に対し係合させて該調整ねじ７８の回転を阻止し、もっ
て摺動ブロック７４に対する押型ブロック８０の相対的
位置関係を維持してある（図３参照）。図４，５に示す
ように押型ブロック８０と摺動ブロック７４にはそれぞ
れリブ７３及び７５を設けてあり、これらのリブ７３，
７５も図４に押型ブロック８０のリブ７３について示す
ように面２８，３０の前記溝３６に支承させて、ブロッ
ク７４，８０をボデー１２に摺動のみ可能に拘束させて
ある。
【００１６】図６に示すように成形ダイス８４を、押型
ブロック８０の段付き凹所８６に受けさせねじ８８及び
ダウエル９０により押型ブロック８０に対し固定して、
設けてある。ダイス・アセンブリ６８の前方側にはポン
チ・ストリッパ・アセンブリ９２が設けられ、該アセン
ブリ９２はアンビル１４に対しねじ９４によって固定さ
れている。先に３件の米国特許を挙げて説明したように
ダイス・アセンブリ６８は、該アセンブリ６８のポンチ
・ストリッパ・アセンブリ９２方向への相対的直線運動
によって複数枚の板材の塑性変形を生じさせてそれらの
板材を接合するように働くものに、構成されている。
【００１７】図７及び図３に示すように成形工具１０の
後端部でカバー３２中に、互に平行する１対の長手方向
通路９６を形成してある。該通路９６は下方側チャンバ
５８内の流体を１対の消音器１０２に対し垂直な穴９
８、比較的大きな横向きの穴１００及び接続穴１０４を
介して連通させる。消音器１０２は標準的な青銅製空気
消音型のものであり、接続穴１０４と連通するようにし
てねじ穴１０６を利用しボデー１２に取付けられてい
る。
【００１８】特に図１，２及び図６を参照して図示の力
発生機構の作用を、これ迄に説明しなかった部分の構造
を含めて説明する。前記バルブ４６は作動ボタン１１４
を有し、同ボタン１１４によりバルブ４６を押下げ成形
工具１０を作動させると、バルブ４６の弁杆１１６が弁
座１１８を離れ他の弁座１２０に対し密封的に着座する
こととされている。そしてこれにより圧縮空気が弁座１
１８周りのダイヤフラム１２６中の透孔１２８を通し、
そして穴４２及び４４を介して、上方側作動流体チャン
バ５６へと導入される。この高圧力の空気はラム５２に
対し作用して、該ラム５２を下向き（図１，２で見て上
向き）にそり返えさせる。ラム５２の前端１０８及び後
端１１０の下向き移動はそれぞれカバー３２によって阻
止され、このため前端１０８は作動チャンバ２４内で長
さ方向に動くことになる。後端１１０の長さ方向移動
は、作動チャンバ２４の長さによって制限される。作動
時にラム５２の後端面１１２は図７に示すように、キー
１１３の面に対し係合することとされている。したがっ
てラム５２が空気圧により引続いてそり返えるに従い該
ラム５２の前端１０８は直線運動を行い、これによって
押型ブロック８０及び成形ダイス８４がポンチ・ストリ
ッパ・アセンブリ９２向きに移動することとなる（図２
参照）。成形工具１０を作動させるのに先立って成形ダ
イス８４とポンチ・ストリッパ・アセンブリ９２間に挿
入された板材（図示せず）は、３件の米国特許を挙げて
前述したように塑性変形を生ぜしめられ接合される。
【００１９】ラム５２が空気圧シリンダと比較して相対
的に大きな面を有するものであることからして、該ラム
５２の上面には大きな下向きの力が加わることが理解さ
れよう。この大きな下向きの力によってラム５２の前端
で、板材成形工具１０の長手軸線に沿った方向に大きな
合力が生ぜしめられる。さらにラム５２の後端の直線運
動が規制されることにより「トグル類似」の機械的効果
が与えられ、これによってラム５２の上面に加わる正味
の下向きの力と対比して力を増幅させる効果がラム５２
の前端１０８に与えられる。
【００２０】作動チャンバ２４内でラム５２が下向きに
そり返えるのと同時に下方側チャンバ５８内の流体は通
路９６を通し、前述した経路を経て消音器１０２へ排出
される。図２に示すように作動完了状態でラム５２は、
ほぼ平らな状態でカバー３２に対し空気圧により押付け
られる。図６から理解されるようにバルブ４６の作動ボ
タン１１４を解放すると、弁杆１１６が上方向きに動い
て下方側（図６で見ると上方側）の弁座１１８に対し着
座し密封的に係合することとなる。付随して弁杆１１６
は上方側（図６で見ると下方側）の弁座１２０から離れ
る。ラム５２が弛緩状態に戻り始めるに従い作動チャン
バ２４内の作動流体は、上方側の弁座１２０を通過し上
方側のダイヤフラム１２４中に形成されている透孔１２
２を通して、移動できることとなる。したがって成形工
具１０を非作動状態とすると上方側の作動流体チャンバ
５６から排気が行われて、ラム５２が弛緩状態へと戻り
得る。
【００２１】ラム５２が弛緩したアーチ形状へと復帰す
るに従って、ラム５２の前端１０８は長さ方向で後退す
る。これにより成形ダイス８４がポンチ・ストリッパ・
アセンブリ９２から遠去かるように後退し、工具が加工
物（ワーク）から外れる。図示のダイス・アセンブリ６
８を抵抗溶接電極、締付け用ジョウ、又は各種の仕事を
行うための他の工具要素に置換え得る点が、理解される
べきである。またワークを挿入して複数の作業を同時に
実行可能とするワーク取付け具を形成するべく適当な工
具要素を備えた複数の力発生ユニットを設けることも、
可能である。
【００２２】図示の好ましい本発明実施例が前述した長
所と特徴を与えるようによく工夫されているものである
ことは明らかであるが、特許請求の範囲の記載を適正に
解釈した範囲を逸脱することなしに同実施例に修正、変
形及び変更を加えて本発明を実施できることは、容易に
理解される通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った板材接合工具の一部縦断側面
面である。
【図２】図１と同様の図で、力発生機構が作動せしめら
れた状態を示している。
【図３】上記工具の平面図である。
【図４】上記工具の正面図である。
【図５】上記工具の背面図である。
【図６】上記工具のヘッド部分の拡大縦断面図で、力発
生部材を板材接合用ダイスに対し接続する機構とバルブ
とを示してある。
【図７】上記工具の後端部分の拡大縦断面図である。
【図８】図２の８−８線に沿った拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 板材接合工具 １２ ボデー １４ アンビル ２２ 作動チャンバ ２６ 上面 ３２ カバー ４６ バルブ ５２ ラム ５４ シール ６８ ダイス・アセンブリ ７４ 摺動ブロック ７８ 押型ブロック

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 力発生装置であって、 凹部を有するボデー、 上記ボデーに隣接させてボデーに取付けられチャンバを
    区画形成するカバー、第１及び第２の端を有し、上記チ
    ャンバ中に配置され該チャンバを第１及び第２の作業チ
    ャンバに分割する弾性ラム、 該ラムを上記チャンバの内壁面に対し密封することによ
    って上記第１の作業チャンバを上記第２の作業チャンバ
    から密閉するシール手段、 上記第１の作業チャンバに対し流体圧を作用させて上記
    弾性ラムに上記第２の作業チャンバ向きの曲がりを生じ
    させ、該ラムの上記第１及び第２の端に、ラム長さ方向
    で互いから遠去かる向きの直線運動を生じさせて、ラム
    の上記第１の端の運動方向に沿う力を発生させる加圧手
    段、及び 弾性ラムの上記第１の端に工具要素を、この工具要素が
    該第１の端と共に直線運動せしめられるように接続する
    ための接続手段、 を備えた力発生装置。
  2. 【請求項２】 前記ラムが常時はアーチ形のものである
    請求項１の力発生装置。
  3. 【請求項３】 前記チャンバの流体圧を解除することに
    より前記ラムをアーチ形に復帰させる手段を備えている
    請求項２の力発生装置。
  4. 【請求項４】 前記ラムの前記第２の端の直線運動を制
    限して前記第１の端に力を発生させるストップ手段を備
    えている、請求項１，２又は３の力発生装置。
  5. 【請求項５】 前記接続手段が、前記ラムの前記第１の
    端に接続される工具要素に形成されたスロットに対し係
    合させるものとされた一体的な突出端部を備えている、
    請求項１から４までの何れか一項の力発生装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の作業チャンバに流体圧が作用
    せしめられた時に前記第２の作業チャンバから流体を排
    出させる手段を備えている、請求項１から５までの何れ
    か一項の力発生装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の作業チャンバの流体圧を解除
    して前記弾性ラムを原形状に復帰させる手段を備えてい
    る、請求項１から６までの何れか一項の力発生装置。
  8. 【請求項８】 前記弾性ラムの横幅を前記チャンバの横
    幅よりも僅かに小さく設定してある、請求項１から７ま
    での何れか一項の力発生装置。
  9. 【請求項９】 可搬式工具であって、 アーチ形のチャンバを有するボデー、 第１及び第２の端を有し、上記チャンバ中に配置されて
    作業流体チャンバを形成しているアーチ形の弾性ラム、 該ラムに隣接させて配置され上記作業流体チャンバの内
    壁面に対し密封係合するシール手段、 上記作業流体チャンバ内への加圧流体の流れを選択的に
    制御して上記弾性ラムに、該ラムが平らな形状へとそり
    返る方向での曲がりを生じさせ、該ラムの上記第１及び
    第２の端に、ラム長さ方向での直線運動を生じさせて該
    直線運動方向に沿う力を発生させるバルブ手段、 上記ボデーに固定したアンビル、及び 上記ラムの上記第１の端に、該第１の端の上記直線運動
    によって上記アンビル向きに移動せしめられるように接
    続されている工具要素であって、該工具要素とアンビル
    間に位置させるワークに対し仕事を加えるための工具要
    素、 を備えた可搬式工具。
  10. 【請求項１０】 前記ラムの前記第２の端の直線運動を
    制限して前記第１の端に力を発生させるストップ手段を
    備えている請求項９の可搬式工具。
  11. 【請求項１１】 前記ボデーを貫通させた穴を有し、該
    穴が、握りを形成するように不規則に入り組ませてある
    内壁面を有する請求項９又は１０の可搬式工具。
  12. 【請求項１２】 前記シール手段が、前記ラムに隣接配
    置された実質的にシート状のシール部材であって変形を
    受けない状態でラムのアーチ形と実質的に等しいアーチ
    形を有するシール部材を備えている、請求項９，１０又
    は１１の可搬式工具。
  13. 【請求項１３】 前記シール部材が、前記ラムに曲がり
    を生ぜしめられたとき該ラムとの隣接関係を維持するも
    のである請求項１２の可搬式工具。
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