JP4255812B2 - 金具固定構造と金具固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータに使用される移動体としての中空状ロッドの先端に取付・固定される先端金具の固定構造を改良したアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造に係り、特に、中空状ロッドが薄肉の場合であっても強固な固定状態を得ることができるように工夫したものに関する。

例えば、ロッドタイプのアクチュエータにおいて、移動体としての中空状ロッドの先端に先端金具を取付・固定する場合には、中空状ロッドの先端部の内側に雌ネジ部を形成すると共に、先端金具の外周に雄ネジ部を形成し、両者を螺合させることにより先端金具を中空状ロッドの先端に取付・固定するようにしていた。
又、別の方法としては、中空状ロッドの先端に先端金具を溶接する方法もある。
さらに、別の方法として、先端金具の先端部外周に溝加工を施し、中空状ロッドの先端部内に先端金具を挿入後、ローラまたはスゥエージング等の方法を使用して中空状ロッドの外径を先端金具の溝部に対して均一にかしめる方法がある。

尚、この種のシリンダ型アクチュエータを開示するものとして、例えば、特許文献１がある。

特開２００１―１２４１７５号公報

上記従来の構成では次のような問題があった。
まず、螺合により取付・固定する場合であるが、この場合にはタップ加工を施す側の中空状ロッドには強度と加工の関係からある程度の肉厚が必要となる。一方、材料コストの低減を図る為には中空状ロッドの薄肉化が不可欠である。しかしながら、上記したように、ねじ切りを行う関係である程度の肉厚は必要であり、結局、中空状ロッドの薄肉化ができないという問題があった。
又、ねじ加工には比較的多くの加工工数を必要とし、よって、加工コストが上昇してしまうという問題があった。
次に、溶接により取付・固定する場合であるが、この場合には中空状ロッドを薄肉化でき材料費のコストを下げることが可能であるが、溶接時の熱的影響により溶接部分にクラックが生じたり材料強度が低下してしまう恐れがあった。
又、それらを防止するためには溶接条件を十分検討すると共にその溶接条件を長期にわたって維持する必要がある。しかしながら、溶接条件を長期にわたって維持することは困難であり作業工数が掛かってしまうという問題があった。
又、品質を一定に保持する上でも不安定な要素であった。特に、溶接する中空状ロッド部材と先端金具の材質が異なるような場合は異種材料の接合となり、そのような溶接は非常に難しく、十分な強度を得ることが出来ない場合があった。又、高炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ）等を用いた場合には溶接部分が焼入れ硬化し、溶接部分の熱影響部と母材との境界部分において強度が低下する等の問題があった。
又、別のかしめ方法の場合であるが、この場合には、ローラかしめやスゥエージング等の設備が大きくなり設備コストが掛かってしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、少ない加工工数で、且つ、簡単な装置によって、薄肉の中空状ロッドに対しても容易に金具を取付・固定することができるアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造を提供することにある。

上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造は、アクチュエータの移動体としての中空状ロッドと、端部に差込部が設けられ該差込部の後端側に多面形状の治具引掛部が設けられ上記差込部が上記中空状ロッドに差し込まれて取付・固定される金具と、を具備し、上記差込部の外周部の上記治具引掛部の多面形状の面に対応した位置に凹部を形成し、上記差込部を上記中空状ロッド内に差し込んで上記凹部の位置を外側から押圧してかしめることにより上記金具を上記中空状ロッドに取付・固定するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造は、請求項１記載のアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造において、上記凹部は上記治具引掛部の多面形状の面の数と同じ個数だけ各面に対応した位置に設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造は、請求項２記載のアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造において、上記治具引掛部は４個の面を備えていて、上記凹部は上記４個の面に対応するように周方向に９０°づつ隔てた位置に４個設けられていることを特徴とするものである。

以上詳述したように本発明による金具固定構造によると、中空状ロッドと、端部に差込部が設けられ該差込部が上記中空状ロッド内に差し込まれて取付・固定される金具と、を具備し、上記差込部の外周部に凹部を形成し、上記差込部を上記中空状ロッド内に差し込んで上記凹部の位置を外側から押圧してかしめることにより上記金具を上記中空状ロッドに取付・固定するようにしたので、少ない加工工数で、且つ、簡単な装置によって、薄肉の中空状ロッドに対しても金具を容易に取付・固定することができるようになった。
又、凹部を１８０°隔てた位置に対向するように複数個設けた場合には、かしめ位置がバランス良く設けられることになるので、位置ずれが少ないバランスのとれた取付・固定状態を得ることがてきる。
具体的には、例えば、凹部を周方向に１８０°隔てた位置に対向するように２個設けたり、周方向に９０°ずつ隔てた位置に４個設けることが考えられる。何れの場合も、位置ずれが少ないバランスのとれた取付・固定状態を得ることができる。
又、上記凹部を略半球状に形成した場合には、押圧時に使用するパンチ治具の先端部形状に一致するので、かしめ部の密着度を高めることができる。
又、上記金具の上記差込部の後端側に治具引掛部を多面形状にて設け、上記凹部を上記多面形状の面に対応した位置に設けた場合には、差込部をロッド内に差し込んで凹部が隠れてしまっても、外部からその位置を確認することが可能になり、押圧時における位置ずれを防止することができる。
尚、本願発明は様々な個所に適用可能であるが、例えば、ロッドタイプのアクチュエータの中空状ロッドとそこに取り付けられる先端金具に適用することが考えられる。
又、本願発明による金具固定方法によると、金具の差込部の外周部に予め凹部を形成しておく工程と、上記金具の差込部を中空状ロッド内に差し込む工程と、上記凹部個所を上記中空状ロッドの外側から押圧してかしめる工程と、を具備した構成になっているので、所望の金具固定構造を容易に得ることができる。
又、複数個の凹部が対向するように設けられていて、１８０°の方向に対向する２個の凹部個所を同時に押圧してかしめるようにした場合には、かしめ時の偏荷重の作用を防止することができるので、位置ずれや偏った変形等を防止することができる。

以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は移動体として中空状ロッドを使用するタイプのアクチュエータの外観を示す斜視図であり、図２は同上の分解斜視図である。
まず、モータユニットモジュール１があり、このモータユニットモジュール１は、モータカバ３と、該モータカバ３内に収容・配置された図示しないモータと、同じくモータカバ３内に収容・配置された基板等から構成されている。上記基板にはドライバやコントローラを始めとしてモータを駆動制御するための各種の電子部品が実装されている。又、上記モータカバ３の後方（図１、図２中右側）には電源ケーブル５が図示しない電源ケーブル接続具を介して接続されている。

上記モータの回転軸には図示しないオルダムカップリング機構を介してボールネジ７が連結されている。このボールネジ７の外周側にはリアブラケット９が設置されている。上記ボールネジ７には図示しないボールナットが螺合されていて、このボールナットの外周には短尺の中空状ロッド１１が被冠・固定されている。又、この中空状ロッド１１には別の中空状ロッド１３が差し込まれていて、リベッド１４によって連結されている。上記ロッド１３の先端には先端金具１５が取付・固定されている。

又、フロントブラケット１７があり、図１に示すように、上記先端金具１５はこのフロントブラケット１７を貫通・配置されて前方に突出・配置されるものである。又、リアブラケット９とフロントブラケット１７との間には４本のガイド軸部材１９、１９、１９、１９が設置されている。これら４本のガイド軸部材１９は図２中上下２本ずつで一組をなしている。

一方、中空状ロッド１１側には図２中上下位置にピン２１、２１が着脱可能に取り付けられている。そして、図２中上側に配置されているピン２１が上側の二本のガイド軸部材１９、１９の間に挟まれるようにして配置され、同様に、図２中下側に配置されているピン２１が下側の二本のガイド軸部材１９、１９の間に挟まれるようにして配置される。そのような構成によって、中空状ロッド１１、その内側の図示しないボールナット、中空状ロッド１３の回転を規制しているものである。

上記４本のガイド軸部材１９の外側であってリアブラケット９とフロントブラケット１７との間にはフレーム２３が被冠・配置されている。又、フロントブラケット１７には軸受部材２５が配置されている。

次に、上記先端金具１５の中空状ロッド１３に対する取付・固定構造と取付・固定方法について説明する。まず、先端金具１５の構成であるが、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、比較的大径の差込部３１と、この差込部３１の図中左側に連設された鍔部３３と、この鍔部３３の図中左側に連設されたスパナ引掛部３５と、このスパナ引掛部３５の図中左側に連設された軸部３７とから構成されている。先端金具１５は上記差込部３１を中空状ロッド１３の先端部内に差し込んだ状態で取付・固定され、又、上記軸部３７には図示しない様々な機器が取り付けられることになる。

上記差込部３１の外周円筒部には、４個の凹部４１が周方向に９０°ずつ隔てた位置に形成されている。上記凹部４１は、図４（ｂ）に示すように、略半球状に形成されている。

次に、先端金具１５を中空状ロッド１３の先端部に取付・固定する手順を説明する。まず、図５（ａ）に示すように、先端金具１５と中空状ロッド１３とを対向・配置し、次いで、図５（ｂ）に示すように、先端金具１５の差込部３１を中空状ロッド１３の先端部内に差し込む。そして、まずは、上下方向からパンチ５１、５１によって、凹部４１、４１に対応した位置を押圧してかしめる。それによって、図５（ｃ）に示すように、かしめられることになる。後は、中空状ロッド１３と金具１５を９０°だけ回転させて、残りの２個の凹部４１、４１を上下方向に配置させ、上記と同様のパンチ動作を行えばよい。
尚、図２中符号３９はリベットを示している。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、中空状ロッド１３の薄肉化を効果的に図ることができ、それによって、材料コストの低減、装置の軽量化等を効果的に図ることができる。これは、中空状ロッド１３に先端金具１５を取付・固定するに際して、従来のようにネジ加工を施す必要がないからであり、単にパンチ５１、５１によるパンチ動作だけで事足りるからである。
又、従来の溶接による接合の場合のように、熱的影響を受けることもなく、中空状ロッド１３や金具１５の健全性の維持を図ることができる。
又、中空状ロッド１３に先端金具１５を取付・固定するために大掛かりな装置を必要とするようなこともなく、少ない工数で、且つ、簡単な装置のみによって、所望の取付・固定作業を行うことができる。
又、この実施の形態の場合には、９０°隔てた位置に４個の凹部４１を形成して４箇所でかしめるようにしているので、十分な強度を得ることができる。
又、パンチ５１、５１によるパンチ動作は１８０°対向した位置にて同時に行うように構成されているので、編荷重の作用による歪みの発生等を防止することができる。
又、凹部４１の位置はスパナ引掛部３５の４個の面３５ａに対応しているので、差込部３１を中空状ロッド１３の先端部内に差し込んで凹部４１が隠れてしまっても、上記面３５ａの位置から凹部４１の位置を特定することができ、作業性を向上させることができると共に、パンチ動作の精度も高いものである。

次に、図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、９０°ずつ隔てた位置に４個の凹部４１を形成した例を示したが、この第２の実施の形態の場合には、これを１８０°隔てた位置に２個形成した場合を示すものである。
凹部４１が４個設けられた第１の実施の形態の場合に比べれば強度は低下するが実用上問題はない。

次に、図７を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。前記第１及び第２の実施の形態の場合には、先端金具１５を一体物として構成した例を示したが、この第２の実施の形態の場合には、軸部３７を別体とした例を示すものである。
図７に示すように、差込部３１、鍔部３３、スパナ引掛部３５は一体物として構成されている。これに対して、軸部３７は別部品として構成されている。軸部３７はボルト状に構成されていて、ねじ部３７ａと頭部３７ｂとから構成されている。

そして、差込部３１、鍔部３３、スパナ引掛部３５が一体になった一体物側には図示しない貫通孔と雌ねじ部が形成されている。そこに上記軸部３７を螺合させていって、図７（ｂ）に示すように一体化させるものである。

よって、前記第１及び第２の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、仕様に応じて適宜な長さの軸部３７を選択・使用することができるという利点がある。

尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。
まず、凹部の個数については、２個、４個に限定されず、例えば、６個、８個なども想定される。
凹部の形状もパンチの先端部の形状に応じて適宜変更が予想される。

本発明は、中空状ロッドが薄肉の場合であっても強固な固定状態を得ることができるように工夫したものに関し、例えば、移動体として中空状ロッドを使用するタイプのアクチュエータの該中空状ロッドの先端に取付・固定される先端金具の固定構造と固定方法に好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、移動体として中空状ロッドを使用するタイプのアクチュエータの全体構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、移動体として中空状ロッドを使用するタイプのアクチュエータの全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は中空状ロッドの先端と先端金具との関係を示す斜視図、図３（ｂ）は中空状ロッドの先端に先端金具を差し込んで取付・固定した状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）は先端金具の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、先端金具を中空状ロッドの先端内に差し込んで取付・固定する様子を順次説明する図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、先端金具の断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、図７（ａ）は先端金具の分解斜視図、図７（ｂ）は先端金具を組立てた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１３ 中空状ロッド
１５ 先端金具
３１ 差込部
３３ 鍔部
３５ スパナ引掛部
３７ 軸部
４１ 凹部
５１ パンチ

Claims (3)

1. アクチュエータの移動体としての中空状ロッドと、
   端部に差込部が設けられ該差込部の後端側に多面形状の治具引掛部が設けられ上記差込部が上記中空状ロッドに差し込まれて取付・固定される金具と、を具備し、
   上記差込部の外周部の上記治具引掛部の多面形状の面に対応した位置に凹部を形成し、
   上記差込部を上記中空状ロッド内に差し込んで上記凹部の位置を外側から押圧してかしめることにより上記金具を上記中空状ロッドに取付・固定するようにしたことを特徴とするアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造。
2. 請求項１記載のアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造において、
   上記凹部は上記治具引掛部の多面形状の面の数と同じ個数だけ各面に対応した位置に設けられていることを特徴とするアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造。
3. 請求項２記載のアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造において、
   上記治具引掛部は４個の面を備えていて、上記凹部は上記４個の面に対応するように周方向に９０°づつ隔てた位置に４個設けられていることを特徴とするアクチュエータ用中空ロッドの金具固定構造。

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