JP4774614B2 - カシメ結合装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カシメ結合装置に関するものであり、特に、２箇所以上のカシメを連続的に行う技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄板部材にボルトを結合する場合、結合部を溶接若しくはカシメにより結合する場合が一般的である。この場合、薄板部材を補強する目的で補強板を重ねて使用する場合もある。例えば、図６に示すブレーキ倍力装置の外郭を構成するシェルと呼ばれる部品では、外郭を構成する薄板部材１と補強板２は溶接部Ａで溶接結合されている。また、薄板部材１、補強板２とボルト３も、溶接部Ｂで溶接結合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、薄板部材と補強板の溶接、及び薄板部材、補強板とボルトとの溶接を、それぞれ別々の装置で行なっていた。生産性を向上させるためには、上記の別々に行なっていた溶接による結合を同時に行えるのが望ましい。しかし、多数箇所を同時に溶接すると、加工時に溶接箇所が熱歪により変形し、加工部に残留応力が残るため、気密漏れが発生することがあり、上記ブレーキ倍力装置のような、製品性能を確保するために結合部の気密漏れの管理が必要な製品には適用し難い。加えて、安定して工程を維持するためには、溶接の電極管理や、溶接される部品の表面状態特に溶接前に付着する油等、溶接条件の管理を厳しくしなければならず、これでは却って夫々の溶接工程を別々の装置で行なった場合よりもコストアップとなり、他の工法が検討されている。
【０００４】
その有力な方法としてカシメによる挟着固定がある。この場合、薄板部材と補強板、及びボルトとのボルトカシメを行なってから、薄板部材と補強板との補強板カシメを行なう場合と、その逆に、薄板部材と補強板との補強板カシメを行なってから、ボルトとのボルトカシメを行なう場合が考えられる。
【０００５】
いずれの場合も、夫々のカシメ加工を行なう時点で、カシメられるものが動いてしまうと、ボルトカシメの孔がずれたりボルトの軸がずれて、一旦カシメを行なったボルト結合部に不要な応力が働く。それ故に気密漏れの不具合を発生させる要因となる。当然、上記の２つの異なるカシメを同時に行なう場合も同様にカシメられるものが動いてしまうと不具合が発生する。
【０００６】
それ故に本発明は、上記の気密漏れ不具合が惹起されないように、カシメ組み付けを可能とすることをその技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
技術的課題を解決する為に講じた技術手段は、従来は上記したように、薄板部材、補強板及びボルトの溶接による結合は別々に行っていた。それらの溶接による加工に代わりカシメにより、同一装置内でも互いの部品が加工中にずれないように予め位置決めされるように保持し、一体でカシメを行うことにより、気密漏れのないような工法を確立した。即ち、請求項１の発明は、駆動手段により駆動され、所定方向に移動するカシメ用パンチが固定された第１のベースプレートと、該第１のベースプレートに離間して対向配置され、前記第１のベースプレートの当接により移動し、第１の型合せ面側にて第１のカシメを行う第１の型と、前記第１のベースプレートの駆動力を前記第１の型に伝達する第１の弾性部材と、前記第１の型の移動により第２のカシメを行うボルトカシメ用ダイスの基端部が固定された第２のベースプレートと、ボルト孔を共に有する薄板部材と補強部材とがセットされる第２の型合せ面を有し、前記第１の型と前記薄板部材と前記補強部材との一体的な降下により前記第２のカシメを行う第２の型と、前記第２のベースプレートと前記第２の型との間に介装された第２の弾性部材とを備え、頭部、軸部および両者の間にセレーション部を有するボルトを用いて、前記ボルト孔に前記軸部を挿入して前記薄板部材と前記補強部材と同軸にし、前記薄板部材と前記補強部材のカシメ結合を行うカシメ結合装置において、前記第１の型の移動により、前記セレーション部を前記ボルト孔に圧入して、前記第１の型合せ面側にて前記カシメ用パンチで前記第１のカシメを行い、前記第１の型の更なる移動により、前記基端部と前記第１の型との相対的距離が前記第２の弾性部材の付勢力に抗して減少し、前記ボルトカシメ用ダイスは前記セレーション部を変形させ前記第２のカシメを行うようにしたカシメ結合装置である。
【０００８】
例えば、前工程がボルトカシメ工程、後工程が補強板カシメ工程であり、前工程の時点で薄板部材と補強板とが固定されていない場合、両者のボルト孔位置がずれた状態でボルトカシメが行われると、ボルトが前記薄板部材及び前記補強板のボルト孔の軸にならおうとして傾き、前記薄膜部材及び前記補強板とは略垂直方向にはカシメられないため、薄膜部材及び補強板はボルトに引っ張られ位置ずれを起こす。そのため、後工程のカシメの際、カシメ位置がずれる不具合が発生する恐れがある。
【０００９】
また逆に、前工程が補強板カシメ工程、後工程がボルトカシメ工程であり、前工程の時点で薄板部材と補強板とが固定されていない場合、補強板カシメ時の応力で両者の位置がずれてボルト孔に挿通されたボルトに不要な応力を与え、これが影響して後工程のボルトカシメ工程で気密漏れの不良を発生するといった恐れがある。
【００１０】
以上の不具合に対し本発明によれば、ボルトカシメ工程と補強板カシメ工程の両工程とも、薄板部材と補強板との位置関係が固定された状態で行われるので、前工程のカシメの影響が後工程のカシメに及ぶことがないのみならず、後工程のカシメの影響が前工程のカシメに及ぶこともない。このため、別工程のカシメの影響により不要な応力が働くなどして、気密漏れ等の不具合を発生させることはない。
【００１１】
尚、カシメ結合は、薄板部材と補強板との補強板カシメと、薄板部材、補強板及びボルトとのボルトカシメは、夫々のカシメ順序、カシメを薄板部材、補強板の表裏どちらの面の方向から行うかは限定しない。また、各々のカシメを同時に行ってもよい。
【００１３】
本発明によれば、駆動手段の駆動によって第１のベースプレートが所定方向に駆動されると、第１の弾性部材を介して該第１のベースプレートに対面して配置された第１の型も所定方向に駆動する。第１の型の第1の型合せ面には、第２の型の第２の型合せ面が対面しているので、この所定方向が両型合せ面を近づける方向の場合、駆動手段の駆動によって第１の型合せ面と第２の型合せ面とが当接する。従って、第１の型合せ面と第２の型合せ面との間にカシメ結合を行う材料（カシメワーク）をセットしておけば、これらのカシメワークは第１の型及び第２の型に挟まれ、これらの位置関係が固定される。そして、さらに駆動手段の駆動によって第１のベースプレートが所定方向に駆動されると、第１のベースプレートと第１の型との間に介装された第１の弾性部材の弾性力が駆動手段からの押圧力に屈し、該第１の弾性部材が弾性変形するとともに、第１のベースプレートと第１の型との相対的距離が減少する（第１のベースプレートと第１の型との間の隙間が減少する）。第１のベースプレートには第１のカシメ手段の基端が固定されており、かつ第１のカシメ手段の先端は第１の背面から第１の型合せ面にかけて第１の型に形成された第１の貫通孔に挿通されているので、この相対的距離の減少によって、第１のカシメ用パンチの先端部分が第１の貫通孔から飛び出して第１の型合せ面に突出し、第１及び第２の型合せ面間にセットされた材料にカシメ結合を行う。このとき、第１の弾性部材の弾性変形により、第１の型と第２の型の両型合せ面が当接する方向に弾性力を付与しているので、カシメワークが第１及び第２の型合せ面間に挟まれてその位置が固定された状態で上記カシメ結合が行われる。さらに駆動手段の駆動によって第１のベースプレートが所定方向に駆動されると、第２のベースプレートと第２の型との間に介装された第２の弾性部材の弾性力も駆動手段からの押圧力に屈し、該第２の弾性部材も弾性変形するとともに、第２のベースプレートと第２の型との相対的距離が減少する（第２のベースプレートと第２の型との間の隙間が減少する）。第２のベースプレートには第２のカシメ手段の基端が固定されており、かつ第２のカシメ手段の先端は第２の背面から第２の型合せ面にかけて第２の型に形成された第２の貫通孔に挿通されているので、この相対的距離の減少によって、第２のカシメ手段の先端部分が第２の貫通孔から飛び出して第２の型合せ面に突出し、第１及び第２の型合せ面間にセットされた材料にカシメ結合を行う。このとき、第１及び第２の弾性部材の弾性変形により、第１の型と第２の型の両型合せ面が当接する方向に弾性力を付与しているので、カシメワークが第１及び第２の型に挟まれてその位置が固定された状態で上記カシメ結合が行われる。
【００１４】
このように、本発明のカシメ結合装置でカシメ結合を行うことにより、カシメワークが第１及び第２の型に挟まれてその位置が固定された状態で、第１のカシメ手段によるカシメ結合と第２のカシメ手段によるカシメ結合が行われるため、前工程のカシメ（第１のカシメ手段によるカシメ）の影響が後工程のカシメ（第２のカシメ手段によるカシメ）に及ぶことがないのみならず、後工程のカシメの影響が前工程のカシメに及ぶこともない。このため、別工程のカシメの影響により不要な応力が働くなどして、気密漏れ等の不具合を発生させることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるカシメ結合方法及びカシメ結合装置の具体例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本例のカシメ結合方法を適用する倍力装置の断面図,図２は本例におけるカシメ結合装置の要部断面図、図３、図４及び図５は図２のカシメ結合装置を用いて結合を行なう際の作用を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、倍力装置は、その表面に薄板部材1を備える。薄板部材1には、その内面に補強板2が取り付けられている。この薄板部材1と補強板2は、カシメ部Ｃでカシメ結合されている。また、薄板部材1及び補強板2には、各々同軸的に薄板部材のボルト孔１ａ及び補強板のボルト孔２ａが形成されており、該ボルト孔１ａ及び２ａにボルト３が挿入され、カシメ部Ｄでカシメ結合されている。薄板部材１、補強板２、ボルト３におけるカシメ部Ｃ及びＤでのカシメ結合は、図２に示すカシメ結合装置によって行われる。
【００１８】
図２は、カシメ結合装置全体の断面図で、該カシメ結合装置は、上型１１及び下型１２を備える。
【００１９】
上型１１は、上型ベースプレート１１１及び該上型ベースプレート１１１から分離された上型ストリッパープレート１１２とを備えて構成されている。尚、本例における上型ベースプレート１１１が本発明における第１のベースプレートを表し、上型ストリッパープレートが本発明における第１の型を表す。
【００２０】
上型ベースプレート１１１には、バネ１３及び補強板カシメ用パンチ１４が備わっている。補強板カシメ用パンチ１４は、図に示すようにその基端１４ａが上型ベースプレート１１１に固定されており、基端１４ａから下方に延在してその先端１４ｂが上型ベースプレート１１１から突出している。また、上型ベースプレート１１１は駆動手段２０に連結されており、該駆動手段２０の駆動によって、上下方向に駆動可能とされている。
【００２１】
上型ストリッパープレート１１２は、薄板部材１の内面に当接するように略逆円錐台形状に形成され、その図示下面が上型合せ面１１２ａ、該上型合せ面１１２ａと反対側の面である図示上面が上型背面１１２ｂとされている。図からわかるように、上型合せ面１１２ａは、上型ベースプレート１１１が駆動される方向である上下方向とは垂直の水平方向の面である。また上型ストリッパープレート１１２は、上型背面１１２ｂ側で上型ベースプレート１１１と対面配置している。上型ストリッパープレート１１２の内部には、上型背面１１２ｂから上型合せ面１１２ａにかけて貫通した上型貫通孔１１２ｃが形成されており、この上型貫通孔１１２ｃには、補強板カシメ用パンチ１４の上型ベースプレート１１１から突出した部分が挿通されている。さらに、上型合せ面１１２ａにはボルトカシメ用パンチ１１２ｄが形成されている。
【００２２】
バネ１３は、一端が上型ベースプレート１１１の有底孔１１１ａの底部に連結され、他端が上型ストリッパープレート１１２の上型背面１１２ｂに連結されている。従って、バネ１３は、上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２との間に介装された状態となっている。尚、１１３は、ガイド軸である。
【００２３】
下型１２は、下型ベースプレート１２１及び該下型ベースプレート１２１から分離された下型ストリッパープレート１２２とを備えて構成されている。尚、本例における下型ベースプレート１２１が本発明における第２のベースプレートを表し、下型ストリッパープレート１２２が本発明における第２の型を表す。
【００２４】
下型ベースプレート１２１は、図に示すようにその一部がくり貫かれ、このくり貫かれた部分にガスクッション１５が配設されている。ガスクッション１５は、ガスが充填された本体部１５ａ及びガス圧及び外部からの力によって可動する可動部１５ｂとを備えて構成されており、可動部１５ｂの先端は下型ベースプレート１２１の上面から露出している。また、下型ベースプレート１２１には、ボルトカシメ用ダイス１６が固定されている。このボルトカシメ用ダイス１６は、内部にボルトセット用位置決め孔１６ｃが形成された円筒形状に形成されており、その基端１６ａ側で下型ベースプレート１２１に固定され、基端１６ａから上方に延在してその先端１６ｂが下型ベースプレート１２１から突出している。
【００２５】
下型ストリッパープレート１２２は、その図示上面が下型合せ面１２２ａ、該下型合せ面１２２ａとは反対側の面である図示下面が下型背面１２２ｂとされている。図からわかるように、下型ストリッパープレート１２２は、下型背面１２２ｂ側で、下型ベースプレート１２１と対面配置している。
【００２６】
また、下型ストリッパープレート１２２はガスクッション１５の可動部１５ｂ上に配置されている。従って、ガスクッション１５の可動部１５ｂは、下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間に介装された状態となっている。
【００２７】
また、下型ストリッパープレート１２２には、補強板カシメ用ダイス１７が嵌め込まれている。この補強板カシメ用ダイス１７は、補強板カシメ用パンチ１４と同軸になるように対面配置されている。さらに、下型ストリッパープレート１２２には、下型背面１２２ｂから下型合せ面１２２ａにかけて貫通した下型貫通孔１２２ｃが形成されており、この下型貫通孔１２２ｃには、ボルトカシメ用ダイス１６の下型ベースプレート１２１から突出した部分が挿通されている。尚、この下型貫通孔１２２ｃは、ボルトカシメ用パンチ１１２ｄと同軸となるよう対面して形成されている。尚、補強板カシメ用パンチ１４が本発明の第１のカシメ手段を、ボルトカシメ用ダイス１６が本発明の第２のカシメ手段を構成する。尚符号１８は位置決めガイド軸である。
【００２８】
上記構成のカシメ結合装置において、図３、図４及び図５の順で以上の図に基づいてそのカシメ作動を説明する。
【００２９】
まず、図３に示すように、下型ストリッパープレート１２２に、カシメワークとして薄板部材1、補強板2、及びボルト3をセットする（セット工程）。この時、薄板部材１に貫通形成されたボルト孔１ａと補強板２に貫通形成されたボルト孔２ａとが軸を同一とするように薄板部材１と補強板２とを対面して設置させ、かつ、薄板部材１に形成されたボルト孔１ａと補強板２に形成されたボルト孔２ａにボルト３を挿入した状態とする。この状態では、ボルトカシメ用ダイス１６に形成されたボルトセット用位置決め孔１６ａに、ボルト３の軸部３ｅが保持されている。
【００３０】
次に、駆動手段２０を駆動させて上型ベースプレート１１１を降下させる。すると、バネ１３を媒介して、上型ベースプレート１１１に付与された駆動力が上型ストリッパープレート１１２に伝達され、該上型ストリッパープレート１１２も連動して降下する。そして、上型合せ面１１２ａと下型合せ面１２２ａとが当接し、上型ストリッパープレート１１２でボルト３のボルト頭部３ｂを保持するとともに、バネ１３の荷重でボルト３のセレーション部３ｃを薄板部材１と補強板２のボルト孔１ａ及び２ａに押し付け、圧入する。この時、図３に示すようにバネ１３の付勢力によって、上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２は上下に離間している。またこの状態では、図から明らかなように補強板カシメ用パンチ１４は、上型ストリッパープレート１１２内に収納されたままである。
【００３１】
更に駆動手段２０が駆動して上型ベースプレート１１１が降下すると、上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２との間に介装されたバネ１３の弾性力が駆動手段２０による駆動力に屈し、図４に示すようにバネ１３が縮む。これにより上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２との間の相対的距離が減少し、両者が当接する。これに伴い、補強板カシメ用パンチ１４の先端部分１４ｂが上型ストリッパープレート１１２から飛び出て補強板と接する。この時、バネ１３の付勢力によって上型ストリッパープレート１１２の上型合せ面１１２ａと下型ストリッパープレート１２２の下型合せ面１２２ａとが互いに当接する方向に付勢されているので、補強板2と薄板部材1は、上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２とで挟まれて固定される。
【００３２】
また、補強板カシメ用パンチ１４はその先端がさらに補強板2及び薄板部材1に押し込まれる。そして、下型ストリッパープレート１２２に取り付けている補強板カシメ用ダイス１７と、補強板カシメ用パンチ１４で薄板部材１と補強板２を挟み込んで、薄板部材１と補強板２とのカシメ部Cを結合する（補強板カシメ工程）。尚、この工程中、バネ１３の付勢力によって上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２との型合せ面が互いに当接する方向に付勢されているので、補強板２と薄板部材１は、上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２で固定された状態を維持している。また、この状態では、ガスクッション１５の可動部１５ｂには下型ストリッパープレート１２２から荷重が加えられるが、この荷重は未だガスクッション１５の本体部１５ａ内のガス圧よりも小さく、ガスクッション１５の耐荷重以下であるので、可動部１５ｂが下方に移動することもなく、可動部１５ｂは下型ベースプレート１２１の上面から露出したままとなっており、この可動部１５ｂが介在しているために下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間には一定の隙間が存在した状態である。
【００３３】
更に駆動手段２０が駆動して上型ベースプレート１１１を降下させると、ガスクッション１５が下型ストリッパープレート１２２から受ける力が耐荷重を超え、図５に示すように下型ストリッパープレート１２２、薄板部材１、補強板２、ボルト３、及び上型ストリッパープレート１１２は一体的に降下する。このような一体的な降下により、下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間の相対的距離が減少する。この減少に伴いボルトカシメ用ダイス１６の先端部１６ａがボルト３のセレーション部３ｃの端がボルトカシメ用ダイス１６に当接する。そして、下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間の相対的距離がさらに減少し、両者が当接すると、ボルトのセレーション部３ｃがボルトカシメダイス１６によってカシメられ、塑性変形されて膨張した塑性変形部３ｄを形成し、この塑性変形部３ｄとボルト頭部３ｂで薄板部材１と補強板２を挟着固定する（ボルトカシメ工程）。尚、この工程中でも、バネ１３の付勢力によって上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２との型合せ面が互いに当接する方向に付勢されているので、補強板２と薄板部材１は、下型ストリッパープレート１２２と上型ストリッパープレート１１２で固定された状態を維持している。
【００３４】
尚、下型１２と上型１１に用いるバネ１３及びガスクッション１５の代わりに、クッションゴムを用いる方法、及びプレスの油圧やエアー圧を制御して保持させる方法等も考えられる。
【００３５】
以上の過程で結合する薄板部材、補強板、及びボルトを装置内に設置する方向は、型の構造により下型と上型の構造が逆になる場合もあるし、部品を設置する方向も、型によっては図２と逆に下向きの場合もある。
【００３６】
以上の説明のように、薄板部材と補強板の結合、及びボルトのセレーション部と上記薄板部材、補強板との結合形成は、予め、加工の過程において型内での保持により位置決め及び固定がなされる。そのため薄板部材、補強板、及びボルトは加工中にずれることがない。前記ボルトカシメ工程及び前記補強板カシメ工程は、順序不同で構わない。また前記の２つのカシメ工程は、同時に行なう場合でも、ボルトを補強板のボルト孔及び薄板部材のボルト孔に挿通セットされた後、ボルトが型内で軸がずれない様に予め位置決め保持されれば、同様の結合となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、ボルト部の気密もれを防止すると同時に、溶接により行なっていた従来の結合と比較し、大幅に生産性を向上できる方法として、実用上、多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるカシメ結合方法を適用した、倍力装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の作動を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の作動を示す図であり、図３に続く工程を示す。
【図５】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の作動を示す図であり、図４に続く工程を示す。
【図６】従来技術における溶接結合を適用した、倍力装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ：薄板部材
１a：薄板部材のボルト孔
２ ：補強板
２a：補強板のボルト孔
３ ：ボルト
３b：ボルト頭部
３c：ボルトのセレーション部
３d：ボルトの塑性変形部
３e：ボルトの軸部
１１：上型
１２：下型
１３：バネ
１４：補強板カシメ用パンチ
１４a：補強板カシメ用パンチの基端
１４b：補強板カシメ用パンチの先端
１５：ガスクッション
１５a：ガスクッションの本体部
１５b：ガスクッションの可動部
１６：ボルトカシメ用ダイス
１６a：ボルトカシメ用ダイスの基端
１６b：ボルトカシメ用ダイスの先端
１６c：ボルトセット用位置決め孔
１７：補強板カシメ用ダイス
１８：ガイド軸
２０：駆動手段
１１１：上型ベースプレート
１１１a：上型ベースプレートの有底孔
１１２：上型ストリッパープレート
１１２a：上型合せ面
１１２b：上型背面
１１２c：上型貫通孔
１１２d：ボルトカシメ用パンチ
１１３：ガイド軸
１２１：下型ベースプレート
１２２：下型ストリッパープレート
１２２a：下型合せ面
１２２b：下型背面
１２２c：下型貫通孔
Ｃ ：補強板カシメ部
Ｄ ：ボルトカシメ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、カシメ結合装置に関するものであり、特に、２箇所以上のカシメを連続的に行う技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄板部材にボルトを結合する場合、結合部を溶接若しくはカシメにより結合する場合が一般的である。この場合、薄板部材を補強する目的で補強板を重ねて使用する場合もある。例えば、図６に示すブレーキ倍力装置の外郭を構成するシェルと呼ばれる部品では、外郭を構成する薄板部材１と補強板２は溶接部Ａで溶接結合されている。また、薄板部材１、補強板２とボルト３も、溶接部Ｂで溶接結合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、薄板部材と補強板の溶接、及び薄板部材、補強板とボルトとの溶接を、それぞれ別々の装置で行なっていた。生産性を向上させるためには、上記の別々に行なっていた溶接による結合を同時に行えるのが望ましい。しかし、多数箇所を同時に溶接すると、加工時に溶接箇所が熱歪により変形し、加工部に残留応力が残るため、気密漏れが発生することがあり、上記ブレーキ倍力装置のような、製品性能を確保するために結合部の気密漏れの管理が必要な製品には適用し難い。加えて、安定して工程を維持するためには、溶接の電極管理や、溶接される部品の表面状態特に溶接前に付着する油等、溶接条件の管理を厳しくしなければならず、これでは却って夫々の溶接工程を別々の装置で行なった場合よりもコストアップとなり、他の工法が検討されている。
【０００４】
その有力な方法としてカシメによる挟着固定がある。この場合、薄板部材と補強板、及びボルトとのボルトカシメを行なってから、薄板部材と補強板との補強板カシメを行なう場合と、その逆に、薄板部材と補強板との補強板カシメを行なってから、ボルトとのボルトカシメを行なう場合が考えられる。
【０００５】
いずれの場合も、夫々のカシメ加工を行なう時点で、カシメられるものが動いてしまうと、ボルトカシメの孔がずれたりボルトの軸がずれて、一旦カシメを行なったボルト結合部に不要な応力が働く。それ故に気密漏れの不具合を発生させる要因となる。当然、上記の２つの異なるカシメを同時に行なう場合も同様にカシメられるものが動いてしまうと不具合が発生する。
【０００６】
それ故に本発明は、上記の気密漏れ不具合が惹起されないように、カシメ組み付けを可能とすることをその技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
技術的課題を解決する為に講じた技術手段は、従来は上記したように、薄板部材、補強板及びボルトの溶接による結合は別々に行っていた。それらの溶接による加工に代わりカシメにより、同一装置内でも互いの部品が加工中にずれないように予め位置決めされるように保持し、一体でカシメを行うことにより、気密漏れのないような工法を確立した。即ち、請求項１の発明は、駆動手段により駆動され、所定方向に移動するカシメ用パンチが固定された第１のベースプレートと、該第１のベースプレートに離間して対向配置され、前記第１のベースプレートの当接により移動し、第１の型合せ面側にて第１のカシメを行う第１の型と、前記第１のベースプレートの駆動力を前記第１の型に伝達する第１の弾性部材と、前記第１の型の移動により第２のカシメを行うボルトカシメ用ダイスの基端部が固定された第２のベースプレートと、ボルト孔を共に有する薄板部材と補強部材とがセットされる第２の型合せ面を有し、前記第１の型と前記薄板部材と前記補強部材との一体的な降下により前記第２のカシメを行う第２の型と、前記第２のベースプレートと前記第２の型との間に介装された第２の弾性部材とを備え、頭部、軸部および両者の間にセレーション部を有するボルトを用いて、前記ボルト孔に前記軸部を挿入して前記薄板部材と前記補強部材と同軸にし、前記薄板部材と前記補強部材のカシメ結合を行うカシメ結合装置において、前記第１の型の移動により、前記セレーション部を前記ボルト孔に圧入して、前記第１の型合せ面側にて前記カシメ用パンチで前記第１のカシメを行い、前記第１の型の更なる移動により、前記基端部と前記第１の型との相対的距離が前記第２の弾性部材の付勢力に抗して減少し、前記ボルトカシメ用ダイスは前記セレーション部を変形させ前記第２のカシメを行うようにしたカシメ結合装置である。
【０００８】
例えば、前工程がボルトカシメ工程、後工程が補強板カシメ工程であり、前工程の時点で薄板部材と補強板とが固定されていない場合、両者のボルト孔位置がずれた状態でボルトカシメが行われると、ボルトが前記薄板部材及び前記補強板のボルト孔の軸にならおうとして傾き、前記薄膜部材及び前記補強板とは略垂直方向にはカシメられないため、薄膜部材及び補強板はボルトに引っ張られ位置ずれを起こす。そのため、後工程のカシメの際、カシメ位置がずれる不具合が発生する恐れがある。
【０００９】
また逆に、前工程が補強板カシメ工程、後工程がボルトカシメ工程であり、前工程の時点で薄板部材と補強板とが固定されていない場合、補強板カシメ時の応力で両者の位置がずれてボルト孔に挿通されたボルトに不要な応力を与え、これが影響して後工程のボルトカシメ工程で気密漏れの不良を発生するといった恐れがある。
【００１０】
以上の不具合に対し本発明によれば、ボルトカシメ工程と補強板カシメ工程の両工程とも、薄板部材と補強板との位置関係が固定された状態で行われるので、前工程のカシメの影響が後工程のカシメに及ぶことがないのみならず、後工程のカシメの影響が前工程のカシメに及ぶこともない。このため、別工程のカシメの影響により不要な応力が働くなどして、気密漏れ等の不具合を発生させることはない。
【００１１】
尚、カシメ結合は、薄板部材と補強板との補強板カシメと、薄板部材、補強板及びボルトとのボルトカシメは、夫々のカシメ順序、カシメを薄板部材、補強板の表裏どちらの面の方向から行うかは限定しない。また、各々のカシメを同時に行ってもよい。
【００１３】
本発明によれば、駆動手段の駆動によって第１のベースプレートが所定方向に駆動されると、第１の弾性部材を介して該第１のベースプレートに対面して配置された第１の型も所定方向に駆動する。第１の型の第1の型合せ面には、第２の型の第２の型合せ面が対面しているので、この所定方向が両型合せ面を近づける方向の場合、駆動手段の駆動によって第１の型合せ面と第２の型合せ面とが当接する。従って、第１の型合せ面と第２の型合せ面との間にカシメ結合を行う材料（カシメワーク）をセットしておけば、これらのカシメワークは第１の型及び第２の型に挟まれ、これらの位置関係が固定される。そして、さらに駆動手段の駆動によって第１のベースプレートが所定方向に駆動されると、第１のベースプレートと第１の型との間に介装された第１の弾性部材の弾性力が駆動手段からの押圧力に屈し、該第１の弾性部材が弾性変形するとともに、第１のベースプレートと第１の型との相対的距離が減少する（第１のベースプレートと第１の型との間の隙間が減少する）。第１のベースプレートには第１のカシメ手段の基端が固定されており、かつ第１のカシメ手段の先端は第１の背面から第１の型合せ面にかけて第１の型に形成された第１の貫通孔に挿通されているので、この相対的距離の減少によって、第１のカシメ用パンチの先端部分が第１の貫通孔から飛び出して第１の型合せ面に突出し、第１及び第２の型合せ面間にセットされた材料にカシメ結合を行う。このとき、第１の弾性部材の弾性変形により、第１の型と第２の型の両型合せ面が当接する方向に弾性力を付与しているので、カシメワークが第１及び第２の型合せ面間に挟まれてその位置が固定された状態で上記カシメ結合が行われる。さらに駆動手段の駆動によって第１のベースプレートが所定方向に駆動されると、第２のベースプレートと第２の型との間に介装された第２の弾性部材の弾性力も駆動手段からの押圧力に屈し、該第２の弾性部材も弾性変形するとともに、第２のベースプレートと第２の型との相対的距離が減少する（第２のベースプレートと第２の型との間の隙間が減少する）。第２のベースプレートには第２のカシメ手段の基端が固定されており、かつ第２のカシメ手段の先端は第２の背面から第２の型合せ面にかけて第２の型に形成された第２の貫通孔に挿通されているので、この相対的距離の減少によって、第２のカシメ手段の先端部分が第２の貫通孔から飛び出して第２の型合せ面に突出し、第１及び第２の型合せ面間にセットされた材料にカシメ結合を行う。このとき、第１及び第２の弾性部材の弾性変形により、第１の型と第２の型の両型合せ面が当接する方向に弾性力を付与しているので、カシメワークが第１及び第２の型に挟まれてその位置が固定された状態で上記カシメ結合が行われる。
【００１４】
このように、本発明のカシメ結合装置でカシメ結合を行うことにより、カシメワークが第１及び第２の型に挟まれてその位置が固定された状態で、第１のカシメ手段によるカシメ結合と第２のカシメ手段によるカシメ結合が行われるため、前工程のカシメ（第１のカシメ手段によるカシメ）の影響が後工程のカシメ（第２のカシメ手段によるカシメ）に及ぶことがないのみならず、後工程のカシメの影響が前工程のカシメに及ぶこともない。このため、別工程のカシメの影響により不要な応力が働くなどして、気密漏れ等の不具合を発生させることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるカシメ結合方法及びカシメ結合装置の具体例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本例のカシメ結合方法を適用する倍力装置の断面図,図２は本例におけるカシメ結合装置の要部断面図、図３、図４及び図５は図２のカシメ結合装置を用いて結合を行なう際の作用を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、倍力装置は、その表面に薄板部材1を備える。薄板部材1には、その内面に補強板2が取り付けられている。この薄板部材1と補強板2は、カシメ部Ｃでカシメ結合されている。また、薄板部材1及び補強板2には、各々同軸的に薄板部材のボルト孔１ａ及び補強板のボルト孔２ａが形成されており、該ボルト孔１ａ及び２ａにボルト３が挿入され、カシメ部Ｄでカシメ結合されている。薄板部材１、補強板２、ボルト３におけるカシメ部Ｃ及びＤでのカシメ結合は、図２に示すカシメ結合装置によって行われる。
【００１８】
図２は、カシメ結合装置全体の断面図で、該カシメ結合装置は、上型１１及び下型１２を備える。
【００１９】
上型１１は、上型ベースプレート１１１及び該上型ベースプレート１１１から分離された上型ストリッパープレート１１２とを備えて構成されている。尚、本例における上型ベースプレート１１１が本発明における第１のベースプレートを表し、上型ストリッパープレートが本発明における第１の型を表す。
【００２０】
上型ベースプレート１１１には、バネ１３及び補強板カシメ用パンチ１４が備わっている。補強板カシメ用パンチ１４は、図に示すようにその基端１４ａが上型ベースプレート１１１に固定されており、基端１４ａから下方に延在してその先端１４ｂが上型ベースプレート１１１から突出している。また、上型ベースプレート１１１は駆動手段２０に連結されており、該駆動手段２０の駆動によって、上下方向に駆動可能とされている。
【００２１】
上型ストリッパープレート１１２は、薄板部材１の内面に当接するように略逆円錐台形状に形成され、その図示下面が上型合せ面１１２ａ、該上型合せ面１１２ａと反対側の面である図示上面が上型背面１１２ｂとされている。図からわかるように、上型合せ面１１２ａは、上型ベースプレート１１１が駆動される方向である上下方向とは垂直の水平方向の面である。また上型ストリッパープレート１１２は、上型背面１１２ｂ側で上型ベースプレート１１１と対面配置している。上型ストリッパープレート１１２の内部には、上型背面１１２ｂから上型合せ面１１２ａにかけて貫通した上型貫通孔１１２ｃが形成されており、この上型貫通孔１１２ｃには、補強板カシメ用パンチ１４の上型ベースプレート１１１から突出した部分が挿通されている。さらに、上型合せ面１１２ａにはボルトカシメ用パンチ１１２ｄが形成されている。
【００２２】
バネ１３は、一端が上型ベースプレート１１１の有底孔１１１ａの底部に連結され、他端が上型ストリッパープレート１１２の上型背面１１２ｂに連結されている。従って、バネ１３は、上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２との間に介装された状態となっている。尚、１１３は、ガイド軸である。
【００２３】
下型１２は、下型ベースプレート１２１及び該下型ベースプレート１２１から分離された下型ストリッパープレート１２２とを備えて構成されている。尚、本例における下型ベースプレート１２１が本発明における第２のベースプレートを表し、下型ストリッパープレート１２２が本発明における第２の型を表す。
【００２４】
下型ベースプレート１２１は、図に示すようにその一部がくり貫かれ、このくり貫かれた部分にガスクッション１５が配設されている。ガスクッション１５は、ガスが充填された本体部１５ａ及びガス圧及び外部からの力によって可動する可動部１５ｂとを備えて構成されており、可動部１５ｂの先端は下型ベースプレート１２１の上面から露出している。また、下型ベースプレート１２１には、ボルトカシメ用ダイス１６が固定されている。このボルトカシメ用ダイス１６は、内部にボルトセット用位置決め孔１６ｃが形成された円筒形状に形成されており、その基端１６ａ側で下型ベースプレート１２１に固定され、基端１６ａから上方に延在してその先端１６ｂが下型ベースプレート１２１から突出している。
【００２５】
下型ストリッパープレート１２２は、その図示上面が下型合せ面１２２ａ、該下型合せ面１２２ａとは反対側の面である図示下面が下型背面１２２ｂとされている。図からわかるように、下型ストリッパープレート１２２は、下型背面１２２ｂ側で、下型ベースプレート１２１と対面配置している。
【００２６】
また、下型ストリッパープレート１２２はガスクッション１５の可動部１５ｂ上に配置されている。従って、ガスクッション１５の可動部１５ｂは、下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間に介装された状態となっている。
【００２７】
また、下型ストリッパープレート１２２には、補強板カシメ用ダイス１７が嵌め込まれている。この補強板カシメ用ダイス１７は、補強板カシメ用パンチ１４と同軸になるように対面配置されている。さらに、下型ストリッパープレート１２２には、下型背面１２２ｂから下型合せ面１２２ａにかけて貫通した下型貫通孔１２２ｃが形成されており、この下型貫通孔１２２ｃには、ボルトカシメ用ダイス１６の下型ベースプレート１２１から突出した部分が挿通されている。尚、この下型貫通孔１２２ｃは、ボルトカシメ用パンチ１１２ｄと同軸となるよう対面して形成されている。尚、補強板カシメ用パンチ１４が本発明の第１のカシメ手段を、ボルトカシメ用ダイス１６が本発明の第２のカシメ手段を構成する。尚符号１８は位置決めガイド軸である。
【００２８】
上記構成のカシメ結合装置において、図３、図４及び図５の順で以上の図に基づいてそのカシメ作動を説明する。
【００２９】
まず、図３に示すように、下型ストリッパープレート１２２に、カシメワークとして薄板部材1、補強板2、及びボルト3をセットする（セット工程）。この時、薄板部材１に貫通形成されたボルト孔１ａと補強板２に貫通形成されたボルト孔２ａとが軸を同一とするように薄板部材１と補強板２とを対面して設置させ、かつ、薄板部材１に形成されたボルト孔１ａと補強板２に形成されたボルト孔２ａにボルト３を挿入した状態とする。この状態では、ボルトカシメ用ダイス１６に形成されたボルトセット用位置決め孔１６ａに、ボルト３の軸部３ｅが保持されている。
【００３０】
次に、駆動手段２０を駆動させて上型ベースプレート１１１を降下させる。すると、バネ１３を媒介して、上型ベースプレート１１１に付与された駆動力が上型ストリッパープレート１１２に伝達され、該上型ストリッパープレート１１２も連動して降下する。そして、上型合せ面１１２ａと下型合せ面１２２ａとが当接し、上型ストリッパープレート１１２でボルト３のボルト頭部３ｂを保持するとともに、バネ１３の荷重でボルト３のセレーション部３ｃを薄板部材１と補強板２のボルト孔１ａ及び２ａに押し付け、圧入する。この時、図３に示すようにバネ１３の付勢力によって、上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２は上下に離間している。またこの状態では、図から明らかなように補強板カシメ用パンチ１４は、上型ストリッパープレート１１２内に収納されたままである。
【００３１】
更に駆動手段２０が駆動して上型ベースプレート１１１が降下すると、上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２との間に介装されたバネ１３の弾性力が駆動手段２０による駆動力に屈し、図４に示すようにバネ１３が縮む。これにより上型ベースプレート１１１と上型ストリッパープレート１１２との間の相対的距離が減少し、両者が当接する。これに伴い、補強板カシメ用パンチ１４の先端部分１４ｂが上型ストリッパープレート１１２から飛び出て補強板と接する。この時、バネ１３の付勢力によって上型ストリッパープレート１１２の上型合せ面１１２ａと下型ストリッパープレート１２２の下型合せ面１２２ａとが互いに当接する方向に付勢されているので、補強板2と薄板部材1は、上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２とで挟まれて固定される。
【００３２】
また、補強板カシメ用パンチ１４はその先端がさらに補強板2及び薄板部材1に押し込まれる。そして、下型ストリッパープレート１２２に取り付けている補強板カシメ用ダイス１７と、補強板カシメ用パンチ１４で薄板部材１と補強板２を挟み込んで、薄板部材１と補強板２とのカシメ部Cを結合する（補強板カシメ工程）。尚、この工程中、バネ１３の付勢力によって上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２との型合せ面が互いに当接する方向に付勢されているので、補強板２と薄板部材１は、上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２で固定された状態を維持している。また、この状態では、ガスクッション１５の可動部１５ｂには下型ストリッパープレート１２２から荷重が加えられるが、この荷重は未だガスクッション１５の本体部１５ａ内のガス圧よりも小さく、ガスクッション１５の耐荷重以下であるので、可動部１５ｂが下方に移動することもなく、可動部１５ｂは下型ベースプレート１２１の上面から露出したままとなっており、この可動部１５ｂが介在しているために下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間には一定の隙間が存在した状態である。
【００３３】
更に駆動手段２０が駆動して上型ベースプレート１１１を降下させると、ガスクッション１５が下型ストリッパープレート１２２から受ける力が耐荷重を超え、図５に示すように下型ストリッパープレート１２２、薄板部材１、補強板２、ボルト３、及び上型ストリッパープレート１１２は一体的に降下する。このような一体的な降下により、下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間の相対的距離が減少する。この減少に伴いボルトカシメ用ダイス１６の先端部１６ａがボルト３のセレーション部３ｃの端がボルトカシメ用ダイス１６に当接する。そして、下型ベースプレート１２１と下型ストリッパープレート１２２との間の相対的距離がさらに減少し、両者が当接すると、ボルトのセレーション部３ｃがボルトカシメダイス１６によってカシメられ、塑性変形されて膨張した塑性変形部３ｄを形成し、この塑性変形部３ｄとボルト頭部３ｂで薄板部材１と補強板２を挟着固定する（ボルトカシメ工程）。尚、この工程中でも、バネ１３の付勢力によって上型ストリッパープレート１１２と下型ストリッパープレート１２２との型合せ面が互いに当接する方向に付勢されているので、補強板２と薄板部材１は、下型ストリッパープレート１２２と上型ストリッパープレート１１２で固定された状態を維持している。
【００３４】
尚、下型１２と上型１１に用いるバネ１３及びガスクッション１５の代わりに、クッションゴムを用いる方法、及びプレスの油圧やエアー圧を制御して保持させる方法等も考えられる。
【００３５】
以上の過程で結合する薄板部材、補強板、及びボルトを装置内に設置する方向は、型の構造により下型と上型の構造が逆になる場合もあるし、部品を設置する方向も、型によっては図２と逆に下向きの場合もある。
【００３６】
以上の説明のように、薄板部材と補強板の結合、及びボルトのセレーション部と上記薄板部材、補強板との結合形成は、予め、加工の過程において型内での保持により位置決め及び固定がなされる。そのため薄板部材、補強板、及びボルトは加工中にずれることがない。前記ボルトカシメ工程及び前記補強板カシメ工程は、順序不同で構わない。また前記の２つのカシメ工程は、同時に行なう場合でも、ボルトを補強板のボルト孔及び薄板部材のボルト孔に挿通セットされた後、ボルトが型内で軸がずれない様に予め位置決め保持されれば、同様の結合となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、ボルト部の気密もれを防止すると同時に、溶接により行なっていた従来の結合と比較し、大幅に生産性を向上できる方法として、実用上、多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるカシメ結合方法を適用した、倍力装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の作動を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の作動を示す図であり、図３に続く工程を示す。
【図５】本発明の実施の形態における、カシメ結合装置の作動を示す図であり、図４に続く工程を示す。
【図６】従来技術における溶接結合を適用した、倍力装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ：薄板部材
１a：薄板部材のボルト孔
２ ：補強板
２a：補強板のボルト孔
３ ：ボルト
３b：ボルト頭部
３c：ボルトのセレーション部
３d：ボルトの塑性変形部
３e：ボルトの軸部
１１：上型
１２：下型
１３：バネ
１４：補強板カシメ用パンチ
１４a：補強板カシメ用パンチの基端
１４b：補強板カシメ用パンチの先端
１５：ガスクッション
１５a：ガスクッションの本体部
１５b：ガスクッションの可動部
１６：ボルトカシメ用ダイス
１６a：ボルトカシメ用ダイスの基端
１６b：ボルトカシメ用ダイスの先端
１６c：ボルトセット用位置決め孔
１７：補強板カシメ用ダイス
１８：ガイド軸
２０：駆動手段
１１１：上型ベースプレート
１１１a：上型ベースプレートの有底孔
１１２：上型ストリッパープレート
１１２a：上型合せ面
１１２b：上型背面
１１２c：上型貫通孔
１１２d：ボルトカシメ用パンチ
１１３：ガイド軸
１２１：下型ベースプレート
１２２：下型ストリッパープレート
１２２a：下型合せ面
１２２b：下型背面
１２２c：下型貫通孔
Ｃ ：補強板カシメ部
Ｄ ：ボルトカシメ部
Claims (1)
- 駆動手段により駆動され、所定方向に移動するカシメ用パンチが固定された第１のベースプレートと、
該第１のベースプレートに離間して対向配置され、前記第１のベースプレートの当接により移動し、第１の型合せ面側にて第１のカシメを行う第１の型と、
前記第１のベースプレートの駆動力を前記第１の型に伝達する第１の弾性部材と、
前記第１の型の移動により第２のカシメを行うボルトカシメ用ダイスの基端部が固定された第２のベースプレートと、
ボルト孔を共に有する薄板部材と補強部材とがセットされる第２の型合せ面を有し、前記第１の型と前記薄板部材と前記補強部材との一体的な降下により前記第２のカシメを行う第２の型と、
前記第２のベースプレートと前記第２の型との間に介装された第２の弾性部材とを備え、
頭部、軸部および両者の間にセレーション部を有するボルトを用いて、前記ボルト孔に前記軸部を挿入して前記薄板部材と前記補強部材と同軸にし、前記薄板部材と前記補強部材のカシメ結合を行うカシメ結合装置において、
前記第１の型の移動により、前記セレーション部を前記ボルト孔に圧入して、前記第１の型合せ面側にて前記カシメ用パンチで前記第１のカシメを行い、前記第１の型の更なる移動により、前記基端部と前記第１の型との相対的距離が前記第２の弾性部材の付勢力に抗して減少し、前記ボルトカシメ用ダイスは前記セレーション部を変形させ前記第２のカシメを行うようにしたことを特徴とするカシメ結合装置。
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