JP4038278B2

JP4038278B2 - 据え込み加工機

Info

Publication number: JP4038278B2
Application number: JP23907498A
Authority: JP
Inventors: 裕啓伊藤
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JP2000061560A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、据え込み加工機の駆動装置に関するものであり、さらに詳細には、据え込み加工機のラム駆動手段として、減速機付きモータとクランク機構を併用してなる動力伝達装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接着や溶接あるいはビス留めなどの部材結合手段に代わって、カシメ加工の変形例として知られる据え込み加工方式が工業化されている（例えば、特公昭６０−１８２５９号公報、同６１−８７９３５号公報）。
【０００３】
据え込み加工としては、図４（Ａ）に示すように結合部に切れ目の生じないタイプと、図４（Ｂ）に示すように結合部に切れ目の生ずるタイプが知られている。いずれも、ダイス（６）とパンチ（８）を備えた加工機を用いる。アンビル（６’）とその周囲に弾性拡開可能に配置された分壁部（７）とによって、パンチ（８）の先端部を受け入れるダイス穴が形成されている。
【０００４】
図４（Ａ）に従って切れ目の生じないタイプの結合工程を説明すると、積層した金属薄板（１）（２）をダイス（６）の上に位置決め固定した状態で、クランプ機構であるストリッパー（９）による加圧力を作用させ、パンチ（８）を進出させることにより、ダイス穴内で金属薄板（１）（２）を絞り込んでダイス側に膨出させ、引き続くパンチ（８）のさらなる進出により、アンビル（６’）との間で膨出部（３）の底部（４）を据え込んでパンチ（８）の軸線と直交する方向に展延させて、パンチ（８）側に凹みを有するボタン状の、切れ目のない結合部（５）を形成させる。この結合部（５）には切れ目がないため水密、気密が要求される場合に有利である。
【０００５】
図４（Ｂ）に従って切れ目の生ずるタイプすなわち切り開きタイプの結合工程を説明すると、積層した金属薄板（１）（２）をダイ（６）の上に位置決め固定した状態で、クランプ機構であるストリッパー（９）による加圧力を作用させ、パンチ（８）を進出させることにより、パンチ（８）のエッジで金属薄板（１）（２）を切断するとともにパンチ穴内で絞り込んで膨出部（３）を形成させ、引き続くパンチ（８）のさらなる進出によって、アンビル（６’）との間で膨出部（３）の底部（４）を据え込み、パンチ（８）の軸線と直交する方向に展延させて結合部（５）を形成する。展延した膨出部（３）の底部（４）が切れ目を越えて延在し、下側の金属薄板（２）の下面に係合するため、結合強度の高い結合部（５）が得られる。この結合部（５）は、切れ目があるため水密、気密を必要とする用途には適さない反面、重ね合わせた金属薄板（１）（２）のずれ（結合部のせん断）及び剥離の双方に関して結合強度が高いという特長がある。
【０００６】
ところで、上記据え込み加工機において、下端にパンチ（８）を固着した加圧力伝達用ラム（12）に直線的な往復ストロークを発生させるための動力伝達装置として、トグルリンク機構と、空気圧や油圧とを動力の伝達媒体として併用する方式が知られている（特公昭５３−４４７０８号公報参照）。図５は、このような動力伝達装置の従来例を示す加圧機構要部の縦断面図であり、据え込み加工機の本体フレーム（10）に設けられた扇形空間（13）内に、ピボットピン（15）を揺動中心として揺動自在に支持された揺動ピストン（14）を組み込み、第１のリンクピン（16）を介してこの揺動ピストン（14）にトグルリンク（17）の一端を揺動自在に接合し、また、第２のリンクピン（18）を介してこのトグルリンク（17）の他端を、ラム軸受（19a ）を介してスライド自在に支持されている加圧力伝達用ラム（19）に対して揺動自在に接合することによって、ラム駆動用の倍力機構を組み込んだ据え込み加工機を形成している。
【０００７】
流体出入口（11）（12）から扇形空間（13）内に導入される圧力流体の流れを、図示しない流路切換え弁によって交互に切り替えることによって、揺動ピストン（14）に往復運動を発生させ、この揺動ストロークを、トグルリンク（17）を介してラム（19）に伝達することによって、ラム（19）に直線的な往復ストロークを発生させ、パンチ（８）に加圧力を伝達することによって、積層された金属薄板（１）（２）間に据え込み加工による結合部（５）を形成させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ラム（19）の駆動媒体として空気圧や油圧を使用したとき、扇形空間（13）内から排出されるエアー中には、潤滑油のミストが混在している場合が一般的であり、扇形空間（13）の周縁部分のシールが不十分な場合には、オイルミストを担持したエアーが室内に漏れ出すことによって環境汚染などの問題が発生する。このような不都合を回避するためには、所定の時間的周期でシール不良の有無を点検し、補修作業を行う必要があり、作業環境の改善のみならず、保守管理に要する労力の軽減に対しても大きな制約が認められていた。また、ラム（19）の駆動媒体として空気圧や油圧を使用した場合には、据え込み加工のスピードが制約され、コストアップなどの問題が惹起される。更に、エアーの吸排気音が可なり大きいため騒音対策を考慮する必要があり、設備投資の節減に対しても悪影響が及ぼされる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、オイルミストの漏れ出しや排気騒音の発生を皆無にした据え込み加工手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として本発明は、据え込み加工機のラム駆動媒体として、エアーまたはオイルの代わりに、クランク機構とトグルリンク機構とを併用した動力伝達手段を使用することによって、オイルミストの漏れ出しや排気騒音の発生を皆無にした据え込み加工手段を提供するものである。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、積層した金属薄板を据え込み加工によって一体に結合するパンチとダイスを備えた据え込み加工機において、駆動源として電動機を使用し、電動機の動力をクランク機構とトグルリンク機構を介して伝達することにより、上記パンチに加圧力を与えるようにし、かつ、上記クランクアームの外端面に噛み合い係合用のドグを形成し、２以上の据え込み加工機を連設したとき隣り合う据え込み加工機のクランクアームのドグを係合させてトルクの伝達を行わせるようにしたことを特徴とする据え込み加工機である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の据え込み加工機において、上記クランク機構を、上記電動機の出力軸と同軸に回転自在に支持された一対の円板状のクランクアームを、前記クランクアームに対して偏心した軸によって連結してなるクランクシャフトで構成し、前記軸にトグルリンク機構と連結するための駆動リンクを取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１および図２に従って本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の記述において、従来技術の説明で用いた図４および図５に示す構成部材と同一の構成部材は、同一の参照符号で表示し、重複事項に関しては説明を省略する。
【００１５】
据え込み加工機は、積層した金属の薄板、例えば２枚の薄肉鋼板（１）（２）を、据え込み加工によってボタン状の結合部（５）を形成させて一体に結合するものであって、ダイス（６）とパンチ（８）を主要な構成要素とする据え込み機構（図４）と、上記パンチ（８）に加圧力を与えるための駆動機構とで構成されている。
【００１６】
駆動機構は、動力源として配設された減速機（22）付きのモータ（20）と、パンチ（８）に加圧力を与えるラム（19）と、モータ（28）の動力をラム（19）に伝達するためのクランク機構（30）およびトグルリンク機構（40）を備えている。ラム（19）、クランク機構（30）、トグルリンク機構（40）は本体フレーム（10）内に内臓されている。モータ（20）の動力をクランク機構（30）とトグルリンク機構（40）を介してラム（19）に伝達し、ラム（19）をスライドさせることによってパンチ（８）に加圧力を与えるのである。ラム（19）は本体フレーム（10）にラム軸受（19a ）を介して軸方向にスライド自在に収容されている。このラム（19）の下端をパンチ（８）の上端と当接させる。図２の符号ＴとＢは、それぞれ、ラム（19）のストロークの上死点と下死点を表している。
【００１７】
クランク機構（30）は、一対の円板状のクランクアーム（36a ）（36b ）を軸（34）によって連結した形態のクランクシャフト（32）を備えている（図１（Ｂ））。軸（34）はクランクアーム（36a ）（36b ）に対して偏心している（図２の半径Ｒ参照）。クランクアーム（36a ）（36b ）はクランクアーム軸受（39）を介して本体フレーム（10）内に回転自在に支持されている。各クランクアーム（36a ）（36b ）は、外側の端面に噛み合い係合用のドグ（38a ）（38b ）を備えている。ドグ（38a ）（38b ）の噛み合い係合を利用してトルクを伝達させることにより、別途のカップリング等を用いることなく２以上の装置をサイド・バイ・サイドに連結して多連の装置を簡単に構成することができるようにしたものである。ここでは直径方向の凹溝と凸条の形状をしたドグの形態を例示してあるが、簡単に係合・離脱できて係合した状態でトルクを伝達できるそのたの形状のドグを採用してもよい。
【００１８】
トグルリンク機構（40）は、クランク機構（30）を介して伝達されるモータ（20）の動力を、ラム（19）に伝達する働きをするもので、クランク機構（30）と共働して倍力手段として機能する。図２に示すように、トグルアーム（44）の一端に形成したトグルアームピボット（46）を、ブッシュ（46a ）を介して本体フレーム（10）に旋回自在に取り付けてある。トグルアーム（44）の旋回中心（O₂）はラム（19）の軸線の延長線上に位置する。トグルアーム（44）の他端は、第一ジョイントピン（P₁）により、駆動リンク（42）の一端と連結されている。駆動リンク（42）の他端はクランクシャフト（32）の軸（34）に回転自在に連結されている。トグルアーム（44）の中間部分に、第二のジョイントピン（P₂）により、トグルリンク（48）の一端を連結してある。トグルリンク（48）の他端は、第三のジョイントピン（P₃）により、ラム（19）の上端と連結されている。
【００１９】
クランクシャフト（32）の１回転につき１回の割合でラム（19）が上死点（TDＴ）と下死点（Ｂ）との間を直線往復動して据え込み加工の１サイクルが完了し、積層された２枚の金属薄板（１）（２）の間にボタン状の結合部（３）が形成される。
【００２０】
以上の説明は１基の据え込み加工機の構成についてであるが、２基以上の据え込み加工機を連設して、それらを単一のモータ（20）で駆動する構成とすることもできる。たとえば図１に二点鎖線で示すようにもう１基追加して２連の据え込み加工機とすることができる。この場合、既述のようにクランクシャフト（32）のクランクアーム（36a ）（36b ）に形成したドグ（38a ）（38b ）を、隣接する据え込み加工機間で噛み合い係合させることにより、別段のカップリング等を用いることなく、トルクの伝達を行なわせることができる。このような構成を採用することにより、多連の据え込み加工機によって多点同時結合を行うことができるほか、２以上の据え込み加工機の各出力をまとめて単一のパンチに負荷することもでき、そうすることによって、モータ（20）を変更することなく、より大きな負荷容量の据え込み加工機を提供することができる。
【００２１】
図３に、積層された２枚の薄肉鋼板（１枚当りの板厚０．８mm）を据え込み加工によって結合した場合のラムストローク（mm）と加圧力（T0N ）の関係を示す。同図から明らかなように、モータ（20）を時計方向に回転させて据え込み加工を行った場合と、反時計方向に回転させて据え込み加工を行った場合の何れにおいてもラムストロークの下死点（ラムストローク＝０）の近傍で、比較例たる従来のエアー加圧による据え込み加工の場合と同等以上の加圧力が負荷される。なお、モータとしては、サーボモータの他にステッピングモータなども使用可能であるが、モータの種類、回転数、トルク、および出力は、据え込み加工される金属薄板の厚みや延展性あるいは硬度に応じて適宜選定されるべきものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る据え込み加工機は、駆動源として電動機を使用するため、加圧力の発生媒体としてエアーやオイルを使用する在来方式で問題となっていたオイルミストの漏れ出しに起因する環境汚染や高いエアー吸排音による作業環境の悪化などが確実に防止される。また、加圧力の発生媒体として高圧のエアーやオイルを使用しないため、シール機構の保守管理に労力を割く必要がなくなり、省資源化や省力化の推進が容易になる。
【００２３】
さらに、図５に例示した従来の流体圧による駆動の場合、ラムの下降端と上昇端で停止が必要であるが、本発明によれば、駆動源にモータ等を使用するためそのような停止は不要であり、したがって、連続的動作が可能となり、作業サイクルの短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を説明するための概略立面図である。
【図２】クランク機構とトグルリンク機構の断面図である。
【図３】ラムストロークと加圧力との関係を示す線図である。
【図４】（Ａ）は切れ目のない結合部を形成する場合の工程図、（Ｂ）は切れ目のある結合部を形成する場合の工程図である。
【図５】従来のラム駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
１金属薄板
２金属薄板
３膨出部
４膨出部の底部
５結合部
６ダイス
６’ アンビル
７分壁部
８パンチ
９ストリッパー
10 本体フレーム
19 ラム
19a ラム軸受
Ｂ下死点
Ｔ上死点
20 モータ（電動機）
22 減速機
O₁ モータの軸心
30 クランク機構
32 クランクシャフト
34 軸
36a クランクアーム
36b クランクアーム
38a ドグ（噛み合い係合部材）
38b ドグ（噛み合い係合部材）
39 クランクアーム軸受
40 トグルリンク機構
42 駆動リンク
44 トグルアーム
46 トグルアームピボット
46a ブッシュ
48 トグルリンク
O₂ トグルアームの揺動中心
P₁ 第一のジョイントピン
P₂ 第二のジョイントピン
P₃ 第三のジョイントピン

Claims

積層した金属薄板を据え込み加工によって一体に結合するパンチとダイスを備えた据え込み加工機において、駆動源として電動機を使用し、電動機の動力をクランク機構とトグルリンク機構を介して伝達することにより、上記パンチに加圧力を与えるようにし、かつ、
上記クランクアームの外端面に噛み合い係合用のドグを形成し、２以上の据え込み加工機を連設したとき隣り合う据え込み加工機のクランクアームのドグを係合させてトルクの伝達を行わせるようにしたことを特徴とする据え込み加工機。
上記クランク機構を、上記電動機の出力軸と同軸に回転自在に支持された一対の円板状のクランクアームを、前記クランクアームに対して偏心した軸によって連結してなるクランクシャフトで構成し、前記軸にトグルリンク機構と連結するための駆動リンクを取り付けたことを特徴とする請求項１の据え込み加工機。