JP2793290B2 - 箱状ワークの組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属板材製の箱状ワークの組立装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

近時、カラー鋼板等の塗装金属板、制振鋼板、カラー
アルミ板、銅板等の金属板材を箱状に結合してカラフル
で機能も向上させた各種の台所用品や生活用品等が広く
普及している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記金属板材製ワークの組立結合には、従来、スポッ
ト溶接、リベット、ボルトナット等の結合方法が使用さ
れてきているが、スポット溶接は、溶接に関する専門技
術知識をもつ有資格者が扱う必要があり、素人では扱え
ないのみならず、銅板、アルミ板等の非鉄金属板や制振
鋼板等の特殊金属板或いは異種金属板の結合が困難であ
り、しかも、油膜や塗装膜その他各種コーティング膜等
の施された鋼板等では、これら被膜の事前の除去処理や
事後の再塗装等の処理が必要であり、さらに、スパッタ
の飛散が避けられず、ワークのみならず、作業環境を汚
損し、かつ、有害ガスを発生する等の欠点があった。

また、リベットやボットナットによる結合方法は、事
前に孔あけが必要であり、かつ、リベット等の締結具を
別途製作準備する必要があり、しかも、これらの供給装
置が別途必要であり、装置の小型化が難しく、さらに、
締結具１個１個の締結に時間がかかり、作業能率が悪
く、全体として、コスト高となる欠点があった。

本発明は、従来技術の上記諸欠点に鑑みて開発された
もので、その目的とするところは、素人でも扱うことが
でき、小型コンパクトで、作業能率が高く、しかも、結
合条件の異なる各種形状の箱状ワークの組立に容易に適
用できる汎用性に富んだ金属板材製の箱状ワークの組立
装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、結合されるべき
複数のワークを治具上に位置決めセットする第１ステー
ションと、セットされたワークの対向する２辺に接近し
て多連工具で複数個所を一斉にカシメ結合し、結合後、
離隔する一対の結合ヘッドを備えた第２ステーション
と、上記結合後のワークを治具と一体的に上昇させて90
゜旋回させ、その状態で下降させるリフタ兼旋回手段を
備えた第３ステーションと、旋回後のワークの対向する
残り２辺に接近して多連工具で複数個所を一斉にカシメ
結合し、結合後、離隔する一対の結合ヘッドを備えた第
４ステーションと、結合後のワークを治具から外して次
工程等へ搬出する搬出手段及び治具を上昇させて90゜旋
回戻しさせ、その状態で下降させるリフタ兼旋回手段を
備えた第５ステーションとよりなり、各ステーションに
治具を順次循環移動させる間歇駆動の無端搬送手段を備
え、治具は、複数の位置決め具を有し、支持ブロックに
昇降可能であり、かつ、上昇時、旋回可能で、下降位置
では旋回不能に拘束され、支持ブロックを無端搬送手段
に等ピッチで連結されており、さらに、第２及び第４ス
テーションの結合ヘッドの多連工具が、パンチとダイと
をワークの所定結合位置に対向配置され、かつ、流体圧
を動力源として扇形空間内で揺動するピストンにより、
トグルリンクを介してワークの重合部を局部的に据え込
み変形させて結合動作を行うように構成されているもの
である。

〔作用〕

治具は、第１ステーションから第５ステーションへ順
次間欠移送され、再び第１ステーションに現れ、循環す
る。

第１ステーションでワークを治具上に位置決めセット
する。第２ステーションでは、セットされたワークの対
向する２辺を多連工具で一斉にカシメ結合する。

第３ステーションでは、ワークを治具と共に90゜旋回
させる。そして第４ステーションでは、ワークの対向す
る残り２辺を多連工具で一斉にカシメ結合する。これに
よって、箱状をしたワークの周囲が結合されたことにな
る。

第２及び第４ステーションの結合ヘッドは、治具の無
端搬送手段の搬送路の両側に対向設置され、従って、第
２ステーションでは、治具の搬送路両側の２辺を結合
し、第３ステーションで90゜旋回させて残り２辺を治具
の搬送路両側へ配向し、第４ステーションで結合を行わ
せている。

第５ステーションでは、結合されたワークを次工程等
へ搬出し、かつ、治具を90゜旋回戻しして第１ステーシ
ョンに向けて移動させる。

多連工具は、パンチ及びダイの作動軸線上にセットさ
れたワークの重合部を局部的に据込み変形させて結合す
る。

多連工具による結合動作は、扇形空間を仕切る揺動ピ
ストンの一方のシリンダを室内に流体圧力を供給するこ
とによって、揺動ピストンが一方へ揺動し、この動作を
トグルリンクを介して多連工具の直線運動に変換して伝
達し、この揺動ピストンの揺動終端で、揺動ピストンの
揺動中心、トグルリンクの両端の連結ピンが、多連工具
の作動軸線上に一直線状に並んでトグルリンクのデッド
ポイントを構成し、ワークの結合に必要な結合力を発揮
する。

〔実施例〕

第１図は本発明装置の概略平面図、第２図はその概略
側面図であって、両図において、（Ｉ）は第１ステーシ
ョン、（II）は第２ステーション、（III）は第３ステ
ーション、（IV）は第４ステーション、（Ｖ）は第５ス
テーションを示している。

第１ステーション（Ｉ）は、金属薄板からなる箱状ワ
ーク本体と端板等の組付部よりなる複数のワーク（Ｗ）
を治具（Ａ）上に位置決めセットするステーションであ
る。

治具（Ａ）は、第３図〜第５図に示す様に、支持ブロ
ック（１）と、この支持ブロック（１）に旋回及び昇降
可能に支持された支持軸（２）と、この支持軸（２）の
上端に固着されたワーク支持台（３）と、このワーク支
持台（３）の複数個所に固着ささた支持アーム（４）
と、この支持アーム（４）の適当位置に固着されたピン
状等の位置決め具（５）と、支持軸（２）の周囲の90゜
毎の位置で支持ブロック（１）の上面とワーク支持台
（３）の下面とに対設した位置決め突起（６）及び位置
決め孔（７）と、支持軸（２）の下端に固着した昇降旋
回板（８）とを具備し、支持ブロック（１）が無端搬送
手段（Ｂ）に等ピッチで連結されており、かつ、無端搬
送手段（Ｂ）の案内レール（９）の内側面に形成した案
内溝（9a）にローラ（10）を介して支持ブロック（１）
が移動可能に支持されている。

ワーク支持台（３）の形状及び支持アーム（４）の本
数及び形状は、対象となるワーク（Ｗ）の形状及び輪郭
等によって適宜設定される。

無端搬送手段（Ｂ）は、第３図〜第５図に示す様に、
２条の無端チェーン（11）（11）で構成され、治具
（Ａ）の支持ブロック（１）がブラケット（1a）（1a）
を介してチェーン（11）（11）に連結されている。

上記無端搬送手段（Ｂ）は、第２図に示す様に、第１
ステーション（Ｉ）から第５ステーション（Ｖ）まで、
治具（Ａ）を順次循環移動させるもので、複数の鎖車
（12）にチェーン（11）（11）を無端条に張設してあ
り、サーボモータ等の駆動手段（図示省略）により、間
欠駆動されるもので、チェーン（11）（11）の途中は第
３図に示す様に、室内レール（９）のレール面（9b）で
案内される。

各ステーション（Ｉ）〜（Ｖ）は、等間隔で配設され
ており、治具（Ａ）は、無端搬送手段（Ｂ）によって、
各ステーション（Ｉ）〜（Ｖ）に順次間欠移送される。

第２ステーション（II）は、治具（Ａ）上に位置決め
セットされたワーク（Ｗ）の対向する２辺をカシメ結合
するステーションであって、一対の結合ヘッド（Ｃ）
（Ｃ）が治具（Ａ）の搬送路を挟んで両側に対設されて
いる。

一対の結合ヘッド（Ｃ）（Ｃ）は、第１図、第２図及
び第６図に示す様に、機台（13）上に固設したレール
（14）上に、エアまたは油圧等の流体圧シリンダ（15）
で相互に接近離隔可能に構成されている。

両方の結合ヘッド（Ｃ）（Ｃ）は同一構成であって、
その一方について第７図で構成を説明する。

結合ヘッド（Ｃ）は、複数のパンチ（16）及びダイ
（17）をホルダ（18）（19）を介して上下に対向配置し
てあり、パンチ（16）のホルダ（18）は、パワープレス
（20）のラム（21）に連結してあり、ダイ（17）のホル
ダ（19）はダイベース（22）に固設してある。

パワープレス（20）とダイベース（22）は、結合ヘッ
ド（Ｃ）に上下に対向設置してある。

パワープレス（20）は、流体圧シリンダ室を形成する
扇形空間（23）と、この扇形空間（23）の頂点位置（2
4）を揺動中心として上記扇形空間（23）内で流体圧力
（エア圧又は油圧）により往復揺動可能に収容さた揺動
ピストン（25）と、この揺動ピストン（25）にトグルリ
ンク（26）を介して連結され、上記揺動ピストン（25）
の揺動中心を通る直線上を往復動するラム（21）とから
なっている。

各パンチ（16）の周囲には、ストリッパ（27）が、ス
トリッパホルダ（28）を介してパンチ（16）の軸線方向
に進退摺動可能に支持させてあり、常時スプリング（2
9）で先端方向へ押圧せしめられている。

各パンチ（16）及びダイ（17）は、ワーク（Ｗ）の重
合部を局部的に据込み変形させてカシメ結合するもの
で、その具体的な構成は、第８図〜第16図に例示してい
る。

先ず、第８図〜第11図は、円形据込み形式のパンチ
（16）とダイ（17）を示しており、パンチ（16）の先端
（16a）は円柱形であり、特に、先端面周囲は面取りし
て円弧面（16b）としてある。これに対して、ダイ（1
7）は、第10図及び第11図に示す様に、開閉可能に２分
割された一対のダイ穴形成部材（17a）（17b）と、据込
み台部材（17c）とを備え、ダイ穴形成部材（17a）（17
b）は、その中間を据込み台部材（17c）に枢軸（17d）
（17e）を介して枢着し、後端間に介在させたスプリン
グ（17f）によって閉止力が与えられ、先端部の対向内
面に円形のダイ穴（17g）を形成させたものである。

この形式のものは、パンチ（16）の先端（16a）が円
柱形で、かつ、先端面周囲が面取りして円弧面（16b）
としてあること、及び、ダイ（17）が開閉可能に２分割
された一対のダイ穴形成部材（17a）（17b）と据込み台
部材（17c）とで構成してあることとによって、ワーク
（W₁）（W₂）の結合時、パンチ（16）をダイ（17）に接
近させると、その前半過程では、ワーク（W₁）（W₂）
は、パンチ（16）によって、ダイ穴（17g）内に円筒状
に塑性変形し、後半過程では、円筒状の底部が据込み台
部材（17c）の上面に当接して、この部材（17c）とパン
チ（16）とで圧縮され、周囲へ膨出し、このとき、開閉
可能に２分割してある一対のダイ穴形成部材（17a）（1
7b）がスプリング（17f）に抗して拡開して上記膨出を
可能にし、第17図に示すように、据込み変形によるカシ
メ結合部（ａ）を形成する。

次に、第12図〜第16図は、角形据込み形式のパンチ
（16）及びダイ（17）を示しており、パンチ（16）の先
端（16c）は、第12図〜第14図に示す様に、角柱形であ
り、特に、対向する２辺の先端は面取りして傾斜面（16
d）（16d）としてある。これに対して、ダイ（17）は、
第15図及び第16図に示す様に、開閉可能に分割された１
対のダイ穴形成部材（17h）（17i）と、据込み台部材
（17j）とを備え、ダイ穴形成部材（17h）（17i）は、
その中間を据込み台部材（17j）に枢軸（17k）（17l）
を介して枢着し、後端間に介在させたスプリング（17
m）によって閉止力が与えられ、先端部の対向内面に角
形のダイ穴（17n）を形成させたものである。

この形式は、パンチ（16）の先端（16c）が角柱形
で、かつ、対向する２辺の先端が面取りして傾斜面（16
d）（16d）としてあること、及びダイ（17）が開閉可能
に２分割された一対のダイ穴形成部材（17h）（17i）と
据込み台部材（17j）とで構成してあることとによっ
て、ワーク（W₁）（W₂）（W₃）の結合時、パンチ（16）
をダイ（17）に接近させると、その前半過程では、ワー
ク（W₁）（W₂）（W₃）は、パンチ（16）によってダイ穴
（17n）内に対向する２辺の傾斜面（16d）（16d）部を
連続させたままで、他の辺では切り目（ｄ）を入れ乍ら
据込み台部材（17j）の上面に当接するまで一部剪断し
つつ角筒形に塑性変形させ、後半過程では、パンチ（1
6）の先端（16c）と据込み台部材（17j）の上面とでワ
ーク（W₁）（W₂）（W₃）の角筒形の塑性変形底部を上下
から圧縮し、切目（ｄ）の入れられた辺の外方へ膨出状
に塑性変形させ、このとき、開閉可能に２分割された一
対のダイ穴形成部材（17h）（17i）は、スプリング（17
m）に抗して拡開し、第18図に示す様に、据込み変形に
よるカシメ結合部（ｂ）を形成する。

第３ステーション（III）は、第２ステーション（I
I）で対向する２辺を結合したワーク（Ｗ）を90゜旋回
させるステーションであって、上記ワーク（Ｗ）を治具
（Ａ）と一体的に上昇させて90゜旋回させ、その状態で
下降させるリフタ兼旋回手段（Ｄ）が治具（Ａ）の搬送
路の下部に設置されている。

リフタ兼旋回手段（Ｄ）は、第19図〜第21図に示す様
に、流体圧作動の昇降シリンダ（30）のピストンロッド
（31）の上端に連結した昇降台（32）と、昇降台（32）
上に設置した流体圧作動の旋回シリンダ（33）の旋回軸
（34）上に固着した旋回アーム（35）とを備え、昇降台
（32）は、昇降シリンダ（30）と共に機台（図示省略）
に取付けられるガイド筒（36）内に昇降可能に嵌挿され
たガイドロッド（37）を有し、旋回アーム（35）は、そ
の上面に複数本の掛合ピン（38）を有する。

旋回シリンダ（33）は、旋回軸（34）を介して旋回ア
ーム（35）を90゜往復旋回させるもので、昇降台（32）
上には、旋回アーム（35）の回動範囲を規制するストッ
パ（39）（39）が立設してある。

上記旋回アーム（35）の掛合ピン（38）は、第４図に
示した治具（Ａ）の昇降旋回板（８）の掛合孔（8a）に
掛合するものであり、通常、昇降シリンダ（30）のピス
トンロッド（31）が下降位置にあり、昇降台（32）と共
に旋回アーム（35）も下降しているため、掛合ピン（3
8）は、治具（Ａ）に干渉しない位置にある。

第３ステーション（III）に治具（Ａ）が到着する
と、昇降シリンダ（30）のピストンロッド（31）を介し
て昇降台（32）と一体の旋回アーム（35）が上昇し、掛
合ピン（38）が治具（Ａ）の昇降旋回板（８）の掛合孔
（8a）に掛合しつつ昇降旋回板（８）を上昇させる。こ
れにより、支持軸（２）と共にワーク支持台（３）が上
昇し、位置決め突起（６）が位置決め孔（７）から抜け
出す。続いて、旋回シリンダ（33）により旋回アーム
（35）が90゜旋回する。これにより、掛合ピン（38）に
よって昇降旋回板（８）が90゜旋回し、同時に支持軸
（２）と一体のワーク支持台（３）が90゜旋回する。こ
れにより治具（Ａ）上のワーク（Ｗ）は、治具（Ａ）と
共に90゜旋回せしめられる。この後、昇降シリンダ（3
0）により昇降台（32）が下降し、治具（Ａ）とワーク
（Ｗ）とが旋回アーム（35）と一体に下降する。そし
て、治具（Ａ）の位置決め突起（６）が支持ブロック
（１）の位置決め孔（７）に嵌合する。旋回アーム（3
5）は、さらに下降し、掛合ピン（38）が治具（Ａ）の
昇降旋回板（８）の掛合孔（8a）から抜け出す。旋回ア
ーム（35）は、下降端で旋回シリンダ（33）により90゜
戻し旋回が行われ、次の治具（Ａ）に備える。

第４ステーション（IV）は、第３ステーション（II
I）で90゜旋回されたワーク（Ｗ）の残りの対向する２
辺をカシメ結合するステーションであって、一対の結合
ヘッド（Ｅ）（Ｅ）が治具（Ａ）の搬送路を挟んで両側
に対設されている。

一対の結合ヘッド（Ｅ）（Ｅ）は、第２ステーション
（II）における結合ヘッド（Ｃ）（Ｃ）と同様な構成で
あるから、その説明は省略する。

第５ステーション（Ｖ）は、適宜の搬出手段（図示省
略）により、結合後のワーク（Ｗ）を治具（Ａ）から外
して次工程等へ搬出すると共に、治具（Ａ）を上昇させ
て90゜旋回戻しさせるステーションであって、第３ステ
ーション（III）におけるリフタ兼旋回手段（Ｄ）と同
様な構成のリフタ兼旋回手段（Ｆ）が設置されている。

また、第２ステーション（II）及び第４ステーション
（IV）には、結合ヘッド（Ｃ）（Ｃ）（Ｅ）（Ｅ）の多
連工具の結合動作に同期して治具（Ａ）を介しワーク
（Ｗ）を多連工具の一方に接近移動させるイコライザ機
構（Ｇ）が設置されている。

このイコライザ機構（Ｇ）は、リフタ兼旋回手段
（Ｄ）の旋回機能を省略してリフタ機能だけを備えた構
成であって、この機構は、公知のイコライザ機能の他
に、次の機能がある。即ち、無端搬送手段（Ｂ）の伸縮
等による第２及び第４ステーション（II）（IV）での位
置決めピッチ誤差を修正させて治具（Ａ）を正規の結合
位置に保持させる機能がある。

本発明の装置は、以上の構成からなっており、箱状の
ワーク（Ｗ）を第１ステーション（Ｉ）で治具（Ａ）に
順次供給することによって、第２ステーション（II）で
先ず、対向する２辺がカシメ結合され、第３ステーショ
ン（III）で治具（Ａ）と共に90゜旋回せしめられ、第
４ステーション（IV）で残りの対向する２辺がカシメ結
合され、第５ステーション（Ｖ）から取り出される。治
具（Ａ）は第５ステーション（Ｖ）で90゜旋回戻しが行
われた上で第１ステーション（Ｉ）へ向かう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、金属薄板製の箱状ワークの組立を流
れ作業で高能率に実施できる。また、パンチ及びダイ
は、流体圧を動力源として扇形空間内で揺動するピスト
ンにより、トグルリンクを介して結合動作させたから、
簡単かつ容易に結合動作させることができる。さらに、
ピストンを収納する扇形空間を形成するシリンダは、薄
箱状であって、コンパクトに多連結合することができ、
パンチ及びダイによる結合ピッチを小さく設定すること
ができる。特に、カラー鋼板等の塗装金属板、制振鋼
板、カラーアルミ板、銅板等の金属板材のようにスポッ
ト溶接が不可能か困難な板材であっても、結合すること
ができ、事前及び事後の処理が不要であるのみならず、
溶接のような熟練技術も不要であり、素人で十分操作で
き、かつ、スパッタの飛散や有害ガス等も発生せず、清
潔な環境で組立作業を遂行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略平面図、第２図はその側面
図、第３図は治具の縦断正面図、第４図はその側面図、
第５図はその平面図、第６図は結合ヘッドの概略正面
図、第７図は結合ヘッドの要部拡大縦断正面図、第８図
はパンチの一例を示す側面図、第９図は第８図のパンチ
の先端形状を示す平面図、第10図は第８図のパンチと組
合わされるダイの平面図、第11図は第10図のダイの側面
図、第12図はパンチの他の例を示す正面図、第13図は第
12図のパンチの先端部の側面図、第14図は第12図のパン
チの先端形状を示す平面図、第15図は第12図のパンチと
組合されるダイの平面図、第16図は第15図のダイの正面
図、第17図は第８図〜第11図のパンチ及びダイによるワ
ークの結合部の拡大断面図、第18図は第12図〜第16図の
パンチ及びダイによるワークの結合部の拡大断面図、第
19図はリフタ兼旋回手段の正面図、第20図はその側面
図、第21図はその平面図である。 （Ｉ）……第１ステーション、 （II）……第２ステーション、 （III）……第３ステーション、 （IV）……第４ステーション、 （Ｖ）……第５ステーション、 （Ａ）……治具、（Ｂ）……無端搬送手段、 （Ｗ）……ワーク、 （Ｃ）（Ｅ）……結合ヘッド、 （Ｄ）（Ｆ）……リフタ兼旋回手段、 （１）……支持ブロック、 （３）……ワーク支持台、 （16）……パンチ、（17）……ダイ、 （20）……パワープレス、 （21）……ラム、（23）……扇形空間、 （25）……揺動ピストン、 （26）……トグルリンク、 （ａ）（ｂ）……カシメ結合部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結合されるべき複数のワークを治具上に位
   置決めセットする第１ステーションと、 セットされたワークの対向する２辺に接近して多連工具
   で複数個所を一斉にカシメ結合し、結合後、離隔する一
   対の結合ヘッドを備えた第２ステーションと、 上記結合後のワークを治具と一体的に上昇させて90゜旋
   回させ、その状態で下降させるリフタ兼旋回手段を備え
   た第３ステーションと、 旋回後のワークの対向する残り２辺に接近して多連工具
   で複数個所を一斉にカシメ結合し、結合後、離隔する一
   対の結合ヘッドを備えた第４ステーションと、 結合後のワークを治具から外して次工程等へ搬出する搬
   出手段及び治具を上昇させて90゜旋回戻しさせ、その状
   態で下降させるリフタ兼旋回手段を備えた第５ステーシ
   ョンとよりなり、 各ステーションに治具を順次循環移動させる間歇駆動の
   無端搬送手段を備え、 治具は、複数の位置決め具を有し、支持ブロックに昇降
   可能であり、かつ、上昇時、旋回可能で、下降位置では
   旋回不能に拘束され、支持ブロックを無端搬送手段に等
   ピッチで連結されており、 さらに、第２及び第４ステーションの結合ヘッドの多連
   工具が、パンチとダイとをワークの所定結合位置に対向
   配置され、かつ、流体圧を動力源として扇形空間内で揺
   動するピストンにより、トグルリンクを介してワークの
   重合部を局部的に据え込み変形させて結合動作を行うよ
   うに構成されていることを特徴とする箱状ワークの組立
   装置。