JP4537944B2

JP4537944B2 - かしめ装置へのクリンチボルト自動供給装置

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Publication number: JP4537944B2
Application number: JP2005344892A
Authority: JP
Inventors: 克己新城
Original assignee: ピアス販売株式会社
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007144493A

Description

本発明は、金属製の板材にクリンチボルトを固着するかしめ装置へのクリンチボルト自動供給装置に関するものである。

自動車部品、電気部品、その他各種機械部品等の組み立てにおいて、金属製の板材に予めボルトを固着し、該ボルトにより他の部品を取り付けることがある。このように板材にボルトを固着する場合、従来はボルトの頭部を板材に溶接する方法が主流であった。

しかし、近年、省エネルギー、作業環境等を考慮して、あるいはアルミニウム合金製板材、ステンレス鋼製板材等の採用から、溶接による固着に代えて、板材にかしめ結合により固着するクリンチボルトの使用が増加する傾向にある。

クリンチボルトの固着構造は、例えば図１４及び図１５に例示するように、板材６１に設けた取付孔６２にクリンチボルト６３のねじ軸部６４を挿通し、該ねじ軸部６４をクリンチダイス７１の受孔７３に挿入してクリンチボルト６３の頭部６５をパンチ７２で押圧することにより、頭部６５の座面に突設した突起部６６及び首下部に設けたリング状突部６７と、受孔７３の入口周縁に設けられたクリンチ部７４とで取付孔６２の周縁部分をかしめて頭部６５に固着し、かしめ結合部分７５で板材６１に固着したクリンチボルト６３の耐引抜き力と耐回転力を確保している。

現在、このような板材６１に対するクリンチボルト６３の固着は、板材６１に設けた取付孔６２にクリンチボルト６３のねじ軸部６４を挿通し、該ねじ軸部６４をクリンチダイス７１の受孔７３に挿入する作業は手作業で行なっているため、作業効率が低く、クリンチボルト６３の使用量の増大に伴って作業効率の向上が求められている。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、クリンチボルトのねじ軸部を板材の取付孔に挿通し、クリンチダイスの受孔に挿入する作業とかしめ結合の自動化と共に、パンチに対してクリンチボルトを自動供給してクリンチボルトの固着作業を完全に自動化することができるかしめ装置へのクリンチボルト自動供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、クリンチボルトのねじ軸部を挿入する受孔の入口周縁にクリンチ部が設けられているクリンチダイスと、前記受孔に上下摺動自在に嵌装され、かつ、押しばねにより軸方向へ付勢されているガイドピンと、前記ガイドピンの一部を形成し、前記クリンチダイスより突出する位置決めピン部と、前記クリンチダイスに対向して配設され、上下動するパンチと、前記パンチの端面に設けられ、前記クリンチボルトの頭部を保持するクリンチボルト保持手段と、を備え、前記位置決めピン部に板材に設けた取付孔を嵌め合わせた後、前記クリンチボルトを前記パンチと、前記ガイドピンの位置決めピン部とで挟持した姿勢で押圧して、そのねじ軸部を前記取付孔を貫通して前記受孔に挿入し、さらに、前記パンチで前記頭部を前記板材に押圧することにより、前記取付孔の周縁部分を前記クリンチ部でかしめて前記頭部に固着するかしめ装置へ前記クリンチボルトを自動供給するクリンチボルト供給手段が、前記パンチを取り付けるパンチホルダに固定され、前記パンチと平行に配設されるガイドポストと、該ガイドポストに軸方向摺動自在に取り付けられ、かつ、前記ガイドポストに対して横方向へ延びる可動支持体と、前記ガイドポストに嵌装され、前記可動支持体を前記パンチの端面側へ付勢するばねと、前記可動支持体に設けられた前記パンチが貫通して上下動するパンチ挿通孔と、前記可動支持体に貫通して設けられ、前記クリンチボルトを連続的に供給するボルト供給口と、前記可動支持体に取付け固定され、前記ボルト供給口を通じて供給される前記クリンチボルトを個別に前記パンチの端面近傍の所定位置まで移送する案内シュートと、該案内シュートに設けられ、前記クリンチボルトをその頭部を係合させて案内移送する移送通路と、前記案内シュートの前端部に設けられ、前記パンチ挿通孔を貫通したパンチが摺動案内されるパンチ案内部と、前記移送通路に沿って前記クリンチボルトを前記所定位置まで押し出す押し出し機構とを備えていることを特徴とするかしめ装置へのクリンチボルト自動供給装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の前記ボルト供給手段が、前記パンチを上下逆向きに設置して、該パンチにより前記クリンチボルトを押し上げて、前記板材に固着する装置に付設されたものにおいて、前記ボルト供給口から前記案内シュートに上向きに供給される前記クリンチボルトが落下するのを防止する係止装置が前記案内シュートに設けられている構成である。

請求項１に係る発明によれば、クリンチボルトをパンチの端面近傍位置に自動供給させることで、クリンチボルトの板材の取付孔に対する自動挿入作業及びかしめ工程を含む固着作業を完全に自動化することが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、前記パンチを上下逆向きに設置して、該パンチによりクリンチボルトを押し上げて前記板材に固着する装置において、前記クリンチボルトの前記板材の取付孔に対する自動挿入作業及びかしめ工程を含む固着作業を安定して自動化することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用するかしめ装置の要部を示している。該かしめ装置１０は、金属板の板材１に設けた取付孔２にクリンチボルト３のねじ軸部４を挿通して、その頭部５を板材１にかしめ結合により固着するもので、プレス加工機のダイホルダ１３に固装されるクリンチダイス１１と、該クリンチダイス１１の上方に相対向し配設されるパンチ１２とを備えている。パンチ１２はパンチホルダ１４を介してプレスラム（図示せず）に取り付けられ、上下動してクリンチダイス１１に対して接近離間する。

クリンチボルト３のねじ軸部４の先端は、後述する自動調心作用による位置修正のため円錐状の凸部６に形成されている。また、頭部５の底面及び首下部分にはかしめ結合するための突起７及びリング状突部８が設けられている。

クリンチダイス１１には、クリンチボルト３のねじ軸部４を挿入する受孔１５が設けられている。該受孔１５は、後述するガイドピン１７を嵌装するために、ねじ軸部４の外径よりかなり大きい内径を有する大径孔１５ａの入口近傍部分にねじ軸部４より僅かに大きい内径を有する小径孔１５ｂが形成されており、該小径孔１５ｂの入口周縁にクリンチ部１６が設けられている。

ガイドピン１７は、受孔１５の大径孔１５ａに摺動自在に嵌装される大径の基部１７ａと、該基部１７ａに突設され、受孔１５の小径孔１５ｂに摺動自在に嵌装される小径の位置決めピン部１７ｂとを有し、位置決めピン部１７ｂの端面には、後述するように、ねじ軸部４先端の凸部６を係合して、自動調心作用によりクリンチボルト３を位置修正するため円錐状の凹部１８が設けられている。また、クリンチダイス１１の底部には受孔１５の大径孔１５ａとほぼ同一の内径を有する筒状のばねケース１９が受孔１５と同軸状に取り付けられ、該ばねケース１９に収容して受孔１５の大径孔１５ａに嵌装された押しばね２０によりガイドピン１７が軸方向上方へ付勢されていて、その位置決めピン部１７ｂがクリンチダイス１１の上方へ突出している。

パンチ１２の下端面には、クリンチボルト３の頭部５を係合するボルト保持凹部２１が設けられていて、該ボルト保持凹部２１の内奥に頭部５を吸着保持する磁石２２が埋設されている。なお、パンチ１２の端面にクリンチボルト３の頭部５を保持する手段は磁石２２に限定されることはなく、例えば図３に例示するように、磁石２２に代えて、ボルト保持凹部２１の内奥に真空吸引口２３を設け、該真空吸引口２３に連通する通路２４をパンチ１２に設けて、通路２４に接続した吸引ホース２５を介して、図示しない真空ポンプの吸引力により吸着保持させるようにしてもよい。

一方、パンチ１２の側方には、レーザーポインタ２６が設置されている。該レーザーポインタ２６は、ガイドピン１７の位置決めピン部１７ｂの上端中央部にレーザー光線を照射して、板材１の取付孔２を位置決めピン部１７ｂに嵌め合わせ易くするために設けられている。

次に、図１に示した装置によりクリンチボルト３を板材１に固着する作業工程を図２を参照して説明する。

図２（ａ）は、作業準備工程を示している。クリンチボルト３は、頭部５をパンチ１２先端の保持凹部２１に係合して、磁石２２により吸着保持されるが、頭部５の頂面に鉄粉や塵埃が介在したり、頭部５の頂面の直角度（軸線に対する）が正確でない場合には、図示のように、クリンチボルト３の軸芯がパンチ１２の中心線に対して若干傾いて吸着保持されることがある。一方、板材１は、取付孔２にレーザーポインタ２６のレーザー光線が照射される位置に移動させることで、取付孔２が位置決めピン部１７ｂに容易、かつ迅速に嵌め合わされ、図２（ｂ）に示すように、クリンチダイス１１の上面に載置される。この状態でパンチ１２が下降し、図２（ｃ）に示すように、ねじ軸部４先端の凸部６が位置決めピン部１７ｂの端面に当接すると、円錐状凹部１８に係合し、その自動調心作用によって、クリンチボルト３は、軸芯がガイドピン１７の軸芯に一致するように位置修正される。クリンチボルト３の軸芯が位置修正されると、図２（ｄ）に示すように、クリンチボルト３をパンチ１２と、押しばね２０により上方へ付勢されているガイドピン１７の位置決めピン部１７ｂとで挟持した姿勢で、クリンチボルト３がパンチ１２により押し下げられ、そのねじ軸部４が板材１の取付孔２を貫通して受孔１５の小径孔１５ｂに挿通し、さらに押しばね２０に抗してガイドピン１７を押し下げながら受孔１５の大径孔１５ａにねじ軸部４を挿通して、図２（ｅ）に示すように、パンチ１２でクリンチボルト３の頭部５を板材１に押圧すると、取付孔２の周縁部分がクリンチダイス１１のクリンチ部１６と、頭部５の座面及び首下部分に設けられた突起７及びリング突部８とでかしめられて、頭部５に固着される。

上記のような作業工程によって、クリンチボルト３を板材１の取付孔２及びクリンチダイス１１に挿入する作業とかしめ結合が自動化できる。

図４は、本発明に係るクリンチボルト供給装置３０を上記したかしめ装置１０に付設した実施例を示しており、クリンチボルト３の板材１の取付孔２及びクリンチダイス１１に対する挿入作業及びかしめ結合の自動化に加えて、パンチ１２の端面下方の所定位置にクリンチボルト３を自動供給する。

該クリンチボルト供給装置３０は、パンチホルダ１４に固定され、パンチ１２と平行に配設されているガイドポスト３１と、該ガイドポスト３１に軸方向摺動自在に取り付けられ、かつ、ガイドポスト３１に対して直角横方向へ延びる可動支持体３２と、ガイドポスト３１に嵌装され、可動支持体３２をパンチ１２の端面側へ付勢するコイルばね３３と、該可動支持体３２に設けられたパンチ１２が貫通して上下動するパンチ挿通孔３４と、可動支持体３２に貫通して設けられ、クリンチボルト３を連続的に供給するボルト供給口３５と、可動支持体３２の下側に取付け固定され、ボルト供給口３５を通じて供給されるクリンチボルト３を個別にパンチ１２の端面近傍の所定位置まで移送する案内シュート３６と、該案内シュート３６に設けられ、頭部５を係合させたクリンチボルト３を案内移送する移送通路３７と、案内シュート３６の前端部に設けられ、パンチ挿通孔３４を貫通したパンチ１２が摺動案内されるパンチ案内部３８と、案内シュート３６の移送通路３７に沿って往復動自在に取り付けられたプッシャ３９と、案内シュート３６の後端部に固装され、プッシャ３９を作動するエアシリンダ４０とを備えている。

可動支持体３２は、前端部に固着した案内筒体４１をガイドポスト３１に嵌装して軸方向摺動自在に取り付けられ、かつ、可動支持体３２の前端から案内筒体４１まで挿通して装着した掛止ピン４２を、ガイドポスト３１の側面に設けた軸方向へ延びる係合溝４３に係合させて、ガイドポスト３１に対する軸方向摺動範囲が制限されていると共に、コイルばね３３により下方（パンチ端面側）へ付勢されている。

ボルト供給口３５には湾曲した供給シュート４４が接続されている。該供給シュート４４の入口端は、可動支持体３２の後端部に立設した支柱４５に固定支持されている接続パイプ４６の一端に接続され、該接続パイプ４６の他端に接続した給送ホース４７を通じて空気圧で連続的に給送されてくるクリンチボルト３が供給シュート４４を経てボルト供給口３５に連続的に供給される。

プッシャ３９は、図５に示すように、角柱形状の本体の上面両側に案内シュート３６の移送通路３７の上面両側に形成された案内段部３７ａ，３７ａに係合するフランジ部４８，４８が突設され、前端面にクリンチボルト３を誘導する案内傾斜面４９が設けられている。

図６ないし図９は、上記構成のクリンチボルト供給装置３０を図１に示したかしめ装置１０に付設してクリンチボルト３を板材１に固着する作業工程を示している。

図６は、クリンチボルト供給装置３０のプッシャ３９が前進して、ボルト供給口３５から案内シュート３６に供給されたクリンチボルト３を移送通路３７に沿って押し出し、パンチ１２の端面下方の所定位置まで移送して、磁石２２により吸着保持させた供給状態を示している。このとき、板材１は、その取付孔２を位置決めピン部１７ｂに嵌め合わせてクリンチダイス１１の上面に載置されている（図２（ｂ）参照）。この状態でパンチ１２がボルト供給装置３０と一緒に下降し、案内シュート３６のパンチ案内部３８が板材１に当接して押し付けられると、図７に示すように、可動支持体３２の下降は停止するが、パンチ１２はさらにパンチ案内部３８に沿って下降して、クリンチボルト３のねじ軸部４先端の凸部６が位置決めピン部１７ｂの円錐状凹部１８に係合し、その自動調心作用によって、クリンチボルト３の軸芯がガイドピン１７の軸芯に一致するように位置修正されることは、図２（ｃ）及び図２（ｄ）の作業工程と同じである。このようにしてクリンチボルト３の軸芯が位置修正されると、図８に示すように、クリンチボルト３は、パンチ１２と、押しばね２０により上方へ付勢されているガイドピン１７の位置決めピン部１７ｂとで挟持した姿勢で、パンチ１２により押し下げられ、そのねじ軸部４が板材１の取付孔２を貫通して受孔１５の小径孔１５ｂに挿通される（図２（ｄ）参照）。さらに、クリンチボルト３がパンチ１２により押圧されると、図９に示すように、押しばね２０に抗してガイドピン１７を押し下げ、ねじ軸部４が受孔１５の大径孔１５ａに挿入され、続いて頭部５がパンチ１４により板材１に押圧され、板材１の取付孔２の周縁部分がクリンチダイス１１のクリンチ部１６でかしめられて、頭部５に固着されるのは、図２（ｅ）の作業工程と同じである。

上述のように、図１に示したかしめ装置に、図４を示したクリンチボルト供給装置３０を付設すると、板材１の取付孔２及びクリンチダイス１１に対するクリンチボルト３の挿入作業とかしめ結合の自動化と共に、パンチ１２に対してクリンチボルト３を自動供給でき、クリンチボルト３の固着作業を完全に自動化することが可能となる。

一方、プレス加工の順送型内で板材１を成形加工すると同時に、打抜いた取付孔２にクリンチボルト３を挿入して固着するような場合には、図１０に示すように、クリンチダイス１１とパンチ１２を上下逆向きに設置し、パンチ１２によりクリンチボルト３を押し上げ、そのねじ軸部４を取付孔２に挿通すると共に、上側に位置したクリンチダイス１１に挿入してかしめ結合させることがある。このような逆向きのかしめ装置１０に、図４に示したクリンチボルト供給装置３０を付設すると、供給シュート４４を通じてボルト供給口３５から案内シュート３６に上向きに供給されるクリンチボルト３が自重で供給シュート４４内に落下して、プッシャ３９による押し出しが不能になる。このような実施形態では、クリンチボルト３の落下を防ぐために、図１１〜図１３に示すように、案内シュート３６に係止装置５０が設けられる。

係止装置５０は、ボルト供給口３５に隣接する案内シュート３６の側壁に、移送通路３７に対して直交する横方向へ摺動自在に嵌挿された係止部材５１を有している。該係止部材５１は、前端面５２がばね５４により移送通路３７に突出するよう付勢されていて、移送通路３７の一方の案内段部３７ａと交叉する上端部分に案内凹部５３が設けられている。ばね５４は係止部材５１の後部に設けた収容穴５５に挿入して収容され、後端が案内シュート３６の外側面に取り付けた支持部材５６により当接保持されていて、そのばね圧により係止部材５１をその前端面５２が移送通路３７内に突出するように付勢している。そして、図１０に示すように、供給シュート４４を経てボルト供給口３５から押し上げられて案内シュート３６の移送通路３７に供給されたクリンチボルト３は、図１３に示すように、ねじ軸部４が係止部材５１の前端面５２により移送通路３７の側壁面に押し付けるようにして支持されると共に、頭部５が案内凹部５３と案内段部３７ａに設けた凹部３７ｂとで押圧支持されて、供給シュート４４に落下するのが防止される。この状態でプッシャ３９が前進してクリンチボルト３を移送通路３７に沿って押し出し、パンチ１２の端面上方の所定位置まで移送して、磁石２２により吸着保持させる。以下、クリンチボルト３を板材１に固着する作業工程は、図６ないし図９のクリンチダイス１１とパンチ１２を上下逆向きにした姿勢で行なわれる。

本発明を適用するかしめ装置の要部の縦断正面図である。同上かしめ装置の作業工程を示す説明図で、（ａ）は作業準備工程、（ｂ）は板材の位置合わせ工程、（ｃ）はクリンチボルトの位置修正工程、（ｄ）はクリンチボルトの挿入工程、（ｅ）はクリンチボルトのかしめ工程を示している。同上かしめ装置の別の実施形態を示す縦断正面図である。本発明に係るクリンチボルト自動供給装置を、図１に示したかしめ装置に付設した実施例を示す要部縦断正面図である。同上クリンチボルト供給装置のプッシャを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。同上クリンチボルト自動供給装置を付設したかしめ装置の作業工程を示す要部縦断正面図である。同上作業工程を示す要部縦断正面図である。同上作業工程を示す要部縦断正面図である。同上作業工程を示す要部縦断正面図である。本発明に係るクリンチボルト自動供給装置を付設したかしめ装置の別の実施形態を示す要部縦断正面図である。同上クリンチボルト自動供給装置の案内シュートの平面図である。図１１の１２−１２線に沿う断面図である。同上案内シュートの使用状態を示す拡大平面図である。従来のクリンチボルトの固着方法を示す要部縦断正面図である。同上クリンチボルトと板材との固着構造を示す要部縦断正面図である。

１板材
２取付孔
３クリンチボルト
４ねじ軸部
５頭部
６凸部
１０装置
１１クリンチダイス
１２パンチ
１３ダイホルダ
１４パンチホルダ
１５受孔
１５ａ受孔１５の大径孔
１５ｂ受孔１５の小径孔
１６クリンチ部
１７ガイドピン
１７ａガイドピン１７の基部
１７ｂガイドピン１７の位置決めピン部
１８凹部
１９ばねケース
２０押しばね
２１ボルト保持凹部
２２磁石
２３真空吸引口
２５吸引ホース
２６レーザーポインタ
３０クリンチボルト供給装置
３１ガイドポスト
３２可動支持体
３３コイルばね
３４パンチ挿通孔
３５ボルト供給口
３６案内シュート
３７移送通路
３７ａ案内段部
３８パンチ案内部
３９プッシャ
４０エアシリンダ
４４供給シュート
４７給送ホース
４８フランジ部
４９案内傾斜面
５０係止装置
５１係止部材
５２前端面
５３案内凹部
５４ばね
５５収容穴
５６支持部材

Claims

クリンチボルト（３）のねじ軸部（４）を挿入する受孔（１５）の入口周縁にクリンチ部（１６）が設けられているクリンチダイス（１１）と、前記受孔（１５）に上下摺動自在に嵌装され、かつ、押しばね（２０）により軸方向へ付勢されているガイドピン（１７）と、前記ガイドピン（１７）の一部を形成し、前記クリンチダイス（１１）より突出する位置決めピン部（１７ｂ）と、前記クリンチダイス（１１）に対向して配設され、上下動するパンチ（１２）と、前記パンチ（１２）の端面に設けられ、前記クリンチボルト（３）の頭部（５）を保持するクリンチボルト保持手段（２２）と、を備え、前記位置決めピン部（１７ｂ）に板材（１）に設けた取付孔（２）を嵌め合わせた後、前記クリンチボルト（３）を前記パンチと、前記ガイドピン（１７）の位置決めピン部（１７ｂ）とで挟持した姿勢で押圧して、そのねじ軸部（４）を前記取付孔（２）を貫通して前記受孔（１５）に挿入し、さらに、前記パンチ（１２）で前記頭部（５）を前記板材（１）に押圧することにより、前記取付孔（２）の周縁部分を前記クリンチ部（１６）でかしめて前記頭部（５）に固着するかしめ装置へ前記クリンチボルト（３）を自動供給するクリンチボルト供給手段（３０）が、前記パンチ（１２）を取り付けるパンチホルダ（１４）に固定され、前記パンチ（１２）と平行に配設されるガイドポスト（３１）と、該ガイドポスト（３１）に軸方向摺動自在に取り付けられ、かつ、前記ガイドポスト（３１）に対して横方向へ延びる可動支持体（３２）と、前記ガイドポスト（３１）に嵌装され、前記可動支持体（３２）を前記パンチ（１２）の端面側へ付勢するばね（３３）と、前記可動支持体（３２）に設けられた前記パンチ（１２）が貫通して上下動するパンチ挿通孔（３４）と、前記可動支持体（３２）に貫通して設けられ、前記クリンチボルト（３）を連続的に供給するボルト供給口（３５）と、前記可動支持体（３２）に取付け固定され、前記ボルト供給口（３５）を通じて供給される前記クリンチボルト（３）を個別に前記パンチ（１２）の端面近傍の所定位置まで移送する案内シュート（３６）と、該案内シュート（３６）に設けられ、前記クリンチボルト（３）をその頭部（５）を係合させて案内移送する移送通路（３７）と、前記案内シュート（３６）の前端部に設けられ、前記パンチ挿通孔（３４）を貫通したパンチ（１２）が摺動案内されるパンチ案内部（３８）と、前記移送通路（３７）に沿って前記クリンチボルト（３）を前記所定位置まで押し出す押し出し機構（３９）とを備えていることを特徴とするかしめ装置へのクリンチボルト自動供給装置。
請求項１に記載された前記クリンチボルト供給手段（３０）が、前記パンチ（１２）を上下逆向きに設置して、該パンチ（１２）により前記クリンチボルト（３）を押し上げて前記板材（１）に固着するかしめ装置に付設され、前記ボルト供給口（３５）から前記案内シュート（３６）に上向きに供給される前記クリンチボルト（３）の頭部（５）を係止保持し、該クリンチボルト（３）が前記ボルト供給口（３５）に落下するのを防止する係止装置（５０）が、前記案内シュート（３６）に設けられていることを特徴とするかしめ装置へのクリンチボルト自動供給装置。