JP5302104B2 - 金属板の挿入方法、挿入装置及び組立品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、溝付き成形品の前記所定形状と対応する形状の溝内へ挿入する挿入方法に関する。また、前記方法の実施に使用する挿入装置に関する。さらに、前記方法の実施により製造される組立品の製造方法に関する。

従来、弾性があるため所定形状に曲げ加工をした後もスプリングバックにより一部復元して外形形状にばらつきがある部品を、成形品等の前記所定形状と対応する形状の溝内に挿入する場合、自動化が難しく、手作業により行われることが多い。この対策として、例えば、特許文献１に示す位置決め供給装置を用いる方法が開示されている。この方法は、位置決め供給装置として、ループ状部品を所定位置に位置決めするストッパと、このストッパに位置決めされたループ状部品のリードと係合する係合溝を有しループ状部品を両側からチャッキングする一対のチャックと、このチャックを支持しチャッキングされたループ状部品をチャックとともに前記自動挿入機に供給する挿入機構とを備えたものを使用する。ループ状部品をストッパに位置決め整位し、次に、チャッキングされたループ状部品をチャックとともに自動挿入機のチャック機構に供給する。そして、自動挿入機のチャック機構によりループ状部品をプリント基板等に挿入するというものである。

特開昭６３−２３４５９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載される方法では、位置決め供給装置でループ状部品を位置決め整位した後、自動挿入機のチャック機構に供給しており、位置決め供給装置及び自動挿入機のそれぞれのチャックの加工精度や位置関係がループ状部品のプリント基板等への挿入成功率に大きく影響する。このため、前記チャックの加工精度や位置関係を充分に確保しなければならないという問題がある。

また、チャッキングされたループ状部品をチャックとともに自動挿入機のチャック機構に供給しており、前記チャックが位置決め供給装置に戻るまでの間は、次のループ状部品を予め位置決め整位しておくことができない。このため、位置決め整位から自動挿入までのサイクルタイムが制約されるという問題がある。この対策として、前記チャックを複数準備する方法が考えられるが、この場合、先に述べたように、複数のチャックについて、加工精度や位置関係を充分に確保しなければならない。

本発明が解決しようとする課題は、弾性があるため所定形状に曲げ加工をした後もスプリングバックにより一部復元して外形形状にばらつきがある金属板に対して、簡単な設備で、位置決め整位から自動挿入までのサイクルタイムを短縮できる挿入方法を提供することである。また、前記方法に使用することができる挿入装置を提供することである。さらに、前記方法の実施により成形品を製造することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る方法は、所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、溝付き成形品の前記所定形状と対応する形状の溝内へ挿入する方法であって、以下の工程を経ることを特徴とする（請求項１）。
（１）所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、金属板にその両側から近接して来る一対のチャック爪で把持してチャックし、当該チャックを少なくとも前記所定形状を保持するために必要とする複数箇所で行う一次チャック工程、
（２）工程（１）により所定形状に保持された金属板を、金属板を挟んでその一方の側は溝付き成形品の溝相当位置に位置決め固定され他方の側は前記一方の側に近接して来るこれら２種で一対のチャック爪で把持してチャックし、当該チャックを少なくとも前記所定形状を保持するために必要とする複数箇所で行う二次チャック工程、
（３）工程（２）の二次チャック後に一次チャックを解放する工程、
（４）工程（３）の後、二次チャックにより所定形状を保持した金属板を溝付き成形品の溝内へ挿入する工程。

金属板の曲げ加工が屈曲形状である場合、金属板には屈曲箇所を避けた位置に突起を設けて当該突起を把持してチャックすることが好ましい（請求項２）。

また、本発明に係る装置は、前記方法の実施に使用する挿入装置であって、相対する双方が互いに近接し離間する一対のチャック爪を有するチャックを複数箇所に備えた一次チャック機構と、相対する一方が固定され他方が前記一方に近接し離間するこれら２種で一対のチャック爪を有するチャックを複数箇所に備えた二次チャック機構とを備え、一次チャック機構と二次チャック機構が以下のように制御されることを特徴とする（請求項３）。
（１）一次チャック機構は、所定形状に曲げ加工されて各チャックの一対のチャック爪の間に位置する金属板を、両側から金属板に向かって近接して来るチャック爪で把持してチャックし、金属板を所定形状に保持する。
（２）二次チャック機構は、各チャックの固定された一方のチャック爪を溝付き成形品の溝相当位置へ位置決め制御して固定し、一次チャック機構により保持されている金属板を、前記一方のチャック爪と当該チャック爪に向かって近接して来る他方のチャック爪とで把持してチャックし、金属板を所定形状に保持する。
（３）前記（２）の後、一次チャック機構が、金属板の保持を解放する。
（４）前記（３）の後、二次チャック機構が、金属板を溝付き成形品の溝内へ挿入する。
さらに、本発明に係る組立品の製造方法は、前記方法の実施により製造されることを特徴とする（請求項４）。

本発明に係る挿入方法は、所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、金属板の両側から近接して来る一対のチャック爪で把持してチャックする一次チャック工程により、金属板を所定形状に保持し凡その位置決めを行うことができる。その後、金属板を、溝付き成形品の溝相当位置に位置決め固定された一方のチャック爪とこのチャック爪に向かって近接して来る他方のチャック爪とで把持してチャックする二次チャック工程により精度よく位置決め整位するようにしている。従って、一次チャック工程及び二次チャック工程それぞれのチャックの加工精度や位置関係を考慮しなくてもよい。また、位置決め整位のための治具等も準備しなくてもよい。

また、二次チャック工程により精度よく位置決め整位した金属板を、所定形状に保持したまま、溝付き成形品の溝内へ挿入するようにしたので、二次チャック工程で自動挿入操作を行っている間に、一次チャック工程で所定形状保持と位置決め操作を行うことができ、位置決め整位から自動挿入までのサイクルタイムを短縮することができる。

本発明に係る挿入装置及び組立品の製造方法は、前記方法の実施により、簡単な設備で、位置決め整位から自動挿入までのサイクルタイムを短縮することができる。

本発明に係る挿入方法の工程を示す説明図である。 本発明に係る挿入方法の概要を示す説明図である。 本発明に係る挿入方法における金属板の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係る挿入方法における溝付き成形品の実施の形態を示す平面図である。 本発明に係る挿入方法における成形品の実施の形態を示す断面図である。

本発明に係る挿入方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明は、例えば、図２に示すように、屈曲形状に曲げ加工された帯状の金属板２を、溝付き成形品５の屈曲する溝６に挿入する場合に適用される。また、図３に示すように、屈曲形状に曲げ加工された帯状の金属板２を所定間隔で複数個配列し、これを、図４に示すような多角形の溝付き成形品５の屈曲する複数の溝６のそれぞれに挿入する場合に適用される。金属板２に設けた突起１が、金属板２のチャック爪による把持部分として利用される。

図１は、本発明に係る挿入方法の工程を示す説明図であり、（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）（ｄ１）は、金属板２に設けた突起１周辺（図２（ａ）のＣ部）の正面図、（ａ２）（ｂ２）（ｃ２）（ｄ２）は、それぞれ、（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）（ｄ１）のＡ−Ａ断面図、（ｂ３）（ｃ３）（ｄ３）は、それぞれ、（ｂ１）（ｃ１）（ｄ１）のＢ−Ｂ断面図である。
これらの図において、３は、突起１を把持する一次チャック機構のチャック爪である。また、４は、二次チャック機構における位置決め固定された一方のチャック爪であり、４’はチャック爪４に向かって近接して来る他方のチャック爪である。

＜一次チャック工程＞
まず、図１（ａ２）に示すように、金属板２の突起１を、金属板２の両側から金属板２に向かって近接して来るチャック爪３で把持してチャックする。当該チャックは、屈曲形状に曲げ加工した金属板２の少なくともその所定形状を保持するために必要とする複数箇所で行う。突起１は、例えば、図２、図３に示すように、金属板２の屈曲箇所を避けた複数位置に設けて当該突起１をチャック爪３で把持してチャックする。突起１の位置は、特に限定されるものではないが、金属板２の長さ方向に対して両端部近傍もしくは金属板２の長さ方向に対して均等に配置することが好ましい。
一次チャック工程は、屈曲形状に曲げ加工した金属板２の所定形状を保持し、凡その位置決めを行うものである。

＜二次チャック工程＞
図１（ｂ２）に示すように、この実施の形態では、一次チャック工程により突起１をチャック爪３で把持してチャックした箇所は、金属板２の突起１の厚さ方向中心が、所定の中心位置０より図面上では上側に多少変位した状態にある。場合によっては、金属板２の突起１の厚さ方向中心が、所定の中心位置０より図面上で下側に変位した状態もあり得る。これは、曲げ加工した金属板２が加工後にスプリングバックにより一部形状復元し、金属板の形状にばらつきがあるからである。一次チャック工程は、このような形状ばらつきがあることを前提に実施される。
二次チャック工程は、上記説明した状態で、図１（ｂ３）に示すように、予め溝付き成形品の溝相当位置に位置決め固定されたチャック爪４とこれに向かって近接して来るチャック爪４’とで突起１を把持しチャックする。この二次チャック工程においても、一次チャック工程と同じ突起１を把持しチャックしているが、両者でチャックの高さ位置を重ならないように変えている。チャック爪４と４’で把持しチャックした箇所は、金属板２の突起１の厚さ方向中心が、所定の中心位置０になるように位置決めされる。
図１（ｃ２）（ｃ３）に示すように、突起１をチャック爪３で把持してチャックした箇所とチャック爪４と４’で把持しチャックした箇所では、突起１の厚さ方向中心位置が若干ずれることになるが、突起１の弾性変形内であれば、許容される。

＜一次チャック開放工程＞
次に、チャック３を開放すると、図１（ｄ２）（ｄ３）に示すように、チャック３を開放した箇所とチャック爪４と４’で把持しチャックしている箇所の突起１の厚さ方向中心が、所定の中心位置０に精度よく位置決めされる。

＜挿入工程＞
そして、チャック爪４と４’で突起１を把持しチャックしたままの金属板２を、図２に示すように、溝付き成形品５の対応する所定形状の溝６内へ挿入する。なお、図２は、本発明に係る挿入方法の概要を示す説明図であり、（ａ）は、金属板２を溝付き成形品５の溝６内へ挿入する工程の説明図、（ｂ）は、金属板２を溝付き成形品５の溝６内へ挿入したときの断面図を示す。

本発明にて用いる金属板は、外形形状が、例えば、帯状のもの等であり、特に限定されるものではない。１箇所以上屈曲して曲げ加工された金属板、円弧状等滑らかな曲線に曲げ加工された金属板は、加工後の外形形状のばらつきが大きくなり、溝付き成形品の溝内へ挿入することが難しい。しかしながら、本発明に係る挿入方法では、このような場合においても、溝付き成形品の溝内へ容易に挿入することができる。

一次チャック工程及び二次チャック工程において、上記のように、チャック爪で把持する所定の位置に突起１を有していることが好ましい。突起１の数は、複数（２以上）とする。また、突起１を有する位置は、特に限定されるものではないが、屈曲箇所を避けて、金属板２の長さ方向に対して両端部近傍もしくは金属板２の長さ方向に対して均等に配置することが好ましい。

金属板２の厚みは、特に限定されるものではないが、１ｍｍ以下のものは、外形形状のばらつきが大きくなり、溝付き成形品の溝内へ挿入することが難しい。しかしながら、本発明に係る挿入方法では、このような場合においても、溝付き成形品の溝内へ容易に挿入することができる。

なお、所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板は、曲げ加工後の外形形状のばらつきが大きいものであり、金属板の所定形状の基準位置に対する標準偏差が、溝付き成形品の溝内へ挿入した金属板と溝壁面とのクリアランスを超えるようなものである。

また、上記金属板の構成として、図３に示すように、金属板を複数本準備し、これらを所定間隔で複数個配列してインサート部品とし射出成形した一次成形品７としてもよい。この場合、一次成形品の成形時に各金属板に位置ずれが生じ、外形形状のばらつきが非常に大きくなり、溝付き成形品の溝内へ挿入することが難しい。しかしながら、本発明に係る挿入方法では、このような状態の場合においても、溝付き成形品の溝内へ容易に挿入することができる。

一次チャック工程で用いる一次チャック機構は、相対する双方が互いに近接し離間する一対のチャック爪を有するチャックを複数箇所に備えるものである。チャックは、金属板に形成した複数の突起１を把持できる位置に配置する。例えば、エアーシリンダで駆動され、突起１を把持するチャック爪３は板状であり、表面には把持力を増すための溝加工等を適宜施すが、なくてもよい。本実施の形態では平らな面のままとした。

一次チャック工程においてチャック爪３で突起１を把持する力（チャック力）は、二次チャック工程においてチャック爪４と４’で突起１を把持する力（チャック力）に負けてチャック爪３と突起１の間でスリップが起こらないだけの大きさとする。一対のチャック爪３で突起１を把持したとき、突起１と金属板２が同一平面状にある前提で、突起１の厚みの中心位置が溝付き成形品の溝位置中心の設定値に来るように、チャック位置（一対のチャック爪３を閉じた時の合わせ面中心）を決めることが好ましい。

二次チャック工程で用いる二次チャック機構は、相対する一方が固定され他方が前記一方に近接し離間するこれら２種で一対のチャック爪を有するチャックを複数箇所に備えるものである。二次チャック機構におけるチャックは、金属板に形成した複数の突起１を把持できる位置に配置する。具体的には、一次チャック機構におけるチャックが把持するのと同じ突起１を把持するものであり、二次チャック機構におけるチャックと一次チャック機構におけるチャックは、所定間隔を空けて配置することが好ましい。一次チャック機構におけるチャックと二次チャック機構におけるチャックの間隔が小さいと、お互いのチャック同志が衝突する可能性があるので、間隔は１ｍｍ以上あることが好ましい。また、間隔が１ｍｍ以上であれば、一次チャック機構におけるチャックで把持された箇所と二次チャック機構におけるチャックで把持された箇所で、突起１の厚さ方向中心位置が若干ずれていても、突起１は一時的に弾性変形するだけで塑性変形することはない。

二次チャック機構におけるチャックは、例えば、エアーシリンダで駆動され、突起１を把持するチャック爪４，４’は板状であり、表面には把持力を増すための溝加工等を適宜施すが、なくてもよい。本実施の形態では平らな面のままとした。

二次チャック工程においてチャック爪４，４’で突起１を把持する力（チャック力）は、金属板を溝付き成形品の溝内へ挿入する力（挿入力）に負けてチャック爪４，４’と突起１の間でスリップが起こらないだけの大きさとする。一対のチャック爪４，４’で突起１を把持したとき、突起１と金属板２が同一平面状にある前提で、突起１の厚みの中心位置が溝付き成形品の溝位置中心の測定値に来るように、チャック位置（一対のチャック爪４，４’を閉じた時の合わせ面中心）を決める。このようにして、溝付き成形品の溝寸法を予め記憶させた制御装置により、突起１の厚さ方向中心位置が、図１に示す所定の中心位置０に位置決めされる。

溝付き成形品は、所定形状に曲げ加工された金属板に対応する溝を所定の位置に有するものであり、その材質や形状は、特に限定されるものではない。

上記の実施の形態において、所定形状に曲げ加工された金属板を、この金属板厚みよりも幅広で前記所定形状に対応する溝を設けた治具の当該溝に収容して金属板を凡その所定形状に整えた上で、一次チャック工程を実施することもできる。前記治具に設けた溝の幅は、一次チャック機構の一対のチャック爪３が開いた状態での一対のチャック爪３の離間距離より小さくすることが好ましい。また、前記治具に設けた溝の深さは、突起１が溝の上縁から露出していればよく、特に限定されるものではない。このように、金属板を凡その所定形状に整える工程を追加することにより、金属板の外形形状のばらつきが非常に大きい場合においても、本発明に係る挿入方法を実施することが容易となる。

実施例１
所定の屈曲形状に曲げ加工された金属板として、図３に示す構造のものを準備した。これは、３種類の所定の屈曲形状に曲げ加工された金属板２を準備し、これを所定間隔で配列してインサート部品とし、その一部に樹脂を射出成形して一次成形品７の状態としたものである。各金属板２の材質は、銅合金板（幅：５ｍｍ、厚さ：０．８ｍｍ、材質：ＤＳＣ−３Ｎ−Ｈ）で、長尺材から打ち抜きプレス加工で成形加工されている。外形形状の基準位置（設計値）は、後述する溝付き成形品の溝内へ挿入できる形状としているが、屈曲部及び突起１部分の基準位置（設計値）に対するばらつき（標準偏差）は、屈曲部で０．１６〜０．３ｍｍ、突起１部分で０．３〜０．６ｍｍであった。本実施例の場合、金属板の基準位置に対する標準偏差が、溝付き成形品の溝内へ挿入した金属板と溝壁面とのクリアランス（０．４ｍｍ）を超えており、外形形状のばらつきが大きいものである。なお、突起１は、各金属板２に２箇所形成してあり、その大きさは、幅：４．５ｍｍ、高さ１４ｍｍである。それぞれの突起１は、金属板１と平らな同一平面状にある。

溝付き成形品５として、図４（平面図）、図５（断面図）に示す構造のものを準備した。材質は、芳香族ポリアミドで、射出成形による成形品である。外形形状は、１辺：１０８．８ｍｍの正六角形（高さ：９ｍｍ）であり、外形形状と相似形状の３本の溝（幅：１．２ｍｍ、深さ：７．５ｍｍ）が形成されている。なお、外壁及び各溝の壁間は、１ｍｍである。

まず、本発明に係る挿入方法を実施する前に、金属板２を、この金属板２厚みよりも幅広で金属板２の所定形状に対応する溝を設けた治具の当該溝に収容して金属板２を凡その所定形状に整える。この溝の幅は４ｍｍであり、後述する一次チャック機構の一対のチャック爪３が開いた状態での一対のチャック爪３の離間距離（５ｍｍ）より小さくしてある。また、溝の深さは、３ｍｍであり、突起１が溝の上縁から突出して露出している。この工程を追加することにより、金属板の外形形状のばらつきが非常に大きい場合においても、本発明に係る挿入方法を実施することが容易となる。

かかる状態で、第一チャック工程を実施した。この工程は、図１に基づいて説明した工程である。本実施例の場合、一次チャック機構及び二次チャック機構は、３種類の金属板の突起１に対応してチャックを６箇所に配置している。突起１を把持する一次チャック機構のチャック爪３と二次チャック機構のチャック爪４，４’とは、突起１ごとに、間隔を平行に１ｍｍ空けて配置した。

一次チャック機構のチャックの駆動は、エアーシリンダを使用した。突起１を把持するチャック爪３は、板状（幅４ｍｍ、高さ６ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）である。把持する力（チャック力）は、１９Ｎとし、二次チャック機構のチャック爪４，４’で把持する力（チャック力）に負けて一対のチャック爪３と突起１との間にスリップが起こらないだけの力を付与した。

一次チャック機構のチャックは、突起１の厚みの中心位置が溝付き成形品の溝位置中心の設定値に来るように、チャック位置（一対のチャック爪３を閉じた時の合わせ面中心）を決めた。

二次チャック機構のチャックの駆動は、エアーシリンダを使用し、チャック４’がチャック４に対して近接し離間する。突起１を把持するチャック爪４，４’は、板状（幅４ｍｍ、高さ６ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）である。二次チャック機構のチャック爪４，４’で把持する力（チャック力）は、２７Ｎとし、金属板を溝付き成形品の溝内へ挿入する力（挿入力）に負けてチャック爪４，４’と突起１との間にスリップが起こらないだけの力を付与した。

二次チャック機構のチャックは、突起１の厚みの中心位置が溝付き成形品の溝位置中心の測定値に来るように、チャック位置（チャック爪４，４’を閉じた時の合わせ面中心）を決めた。このようにして、溝付き成形品の溝寸法を予め記憶させた制御装置により、図１に示す所定の中心位置０に位置決めされる。

なお、本実施例の場合、溝付き成形品の溝位置中心の測定は、下記の方法で行った。
溝付き成形品の溝位置中心の測定方法：溝付き成形品の中心を通るＸ−Ｙ軸をつくり、その中心を座標原点とし、溝付き成形品の溝の辺と角度の部分の内周位置、外周位置を三次元測定器にて座標原点からの寸法として測定し、（外周寸法−内周寸法）÷２を溝位置中心とした。なおｎ数は２０個である。

上記の方法により、一次成形品７の成形時に各金属板に位置ずれが生じ、外形形状のばらつきが非常に大きくなる場合においても、溝付き成形品の溝内へ容易に挿入することができることを確認した。

１…突起、２…金属板、３…一次チャック機構のチャック爪、４，４’…二次チャック機構のチャック爪、５…溝付き成形品、６…溝、７…一次成形品

Claims (4)

1. 所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、溝付き成形品の前記所定形状と対応する形状の溝内へ挿入する方法であって、以下の工程を経ることを特徴とする金属板の挿入方法。
   （１）所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、金属板にその両側から近接して来る一対のチャック爪で把持してチャックし、当該チャックを少なくとも前記所定形状を保持するために必要とする複数箇所で行う一次チャック工程
   （２）工程（１）により所定形状に保持された金属板を、金属板を挟んでその一方の側は溝付き成形品の溝相当位置に位置決め固定され他方の側は前記一方の側に近接して来るこれら２種で一対のチャック爪で把持してチャックし、当該チャックを少なくとも前記所定形状を保持するために必要とする複数箇所で行う二次チャック工程
   （３）工程（２）の二次チャック後に一次チャックを解放する工程
   （４）工程（３）の後、二次チャックにより所定形状を保持した金属板を溝付き成形品の溝内へ挿入する工程
2. 金属板の曲げ加工が屈曲形状であり、金属板には屈曲箇所を避けた位置に突起を設けて当該突起を把持してチャックすることを特徴とする請求項１記載の金属板の挿入方法。
3. 相対する双方が互いに近接し離間する一対のチャック爪を有するチャックを複数箇所に備えた一次チャック機構と、相対する一方が固定され他方が前記一方に近接し離間するこれら２種で一対のチャック爪を有するチャックを複数箇所に備えた二次チャック機構とを備え、一次チャック機構と二次チャック機構が以下のように制御されることを特徴とする金属板の挿入装置。
   （１）一次チャック機構は、所定形状に曲げ加工されて各チャックの一対のチャック爪の間に位置する金属板を、両側から金属板に向かって近接して来るチャック爪で把持してチャックし、金属板を所定形状に保持する。
   （２）二次チャック機構は、各チャックの固定された一方のチャック爪を溝付き成形品の溝相当位置へ位置決め制御して固定し、一次チャック機構により保持されている金属板を、前記一方のチャック爪と当該チャック爪に向かって近接して来る他方のチャック爪とで把持してチャックし、金属板を所定形状に保持する。
   （３）前記（２）の後、一次チャック機構が、金属板の保持を解放する。
   （４）前記（３）の後、二次チャック機構が、金属板を溝付き成形品の溝内へ挿入する。
4. 所定形状に曲げ加工され弾性を有する金属板を、溝付き成形品の溝内へ挿入する組立品の製造方法であって、請求項１又は２記載の方法の実施により製造されることを特徴とする組立品の製造方法。

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