JP5975061B2 - カシメ装置及びカシメ方法 - Google Patents

Description

本発明は、カシメ装置及びカシメ方法に関し、例えば、回転テーブル上に固定された筒体の端部と当該筒体の開口部を閉塞するためのエンドプレートの周縁部とを加工ローラでカシメ加工するカシメ装置及びカシメ方法に関する。

例えば自動車のマフラーなどは、プレス品を本体管にカシメ加工により取り付けた構成が一般的である。このようなカシメ加工は、型を用い、倣い方式でローラを本体管の端部とプレス品の周縁部とに押し込んでカシメ加工している。

特許文献１のカシメ装置では、筒体の端部を外方向へ起こしたフランジ部と当該筒体の開口部を閉塞するエンドプレートの周縁部とを重ね、筒体の内部に配置した芯金とエンドプレートの外側に配置した受け手段とで筒体とエンドプレートとを保持し、ローラを芯金側に押し込んで、筒体のフランジ部とエンドプレートの周縁部とをローラと芯金とで挟み込み、ローラを筒体の回転に倣わせることでカシメ加工している。

特開２００１−３００６６６号公報

従来のカシメ装置は、筒体の内側に型を配置し、当該型とローラとで筒体のフランジ部とエンドプレートの周縁部とを挟み込むように当該ローラを押し込む構成である。このとき、ローラが筒体のフランジ部及びエンドプレートの周縁部を押し込む力に対する反力が当該ローラを位置制御するための機構に伝わるため、当該機構を反力に耐え得る構成にする必要があり、コストが嵩む。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、ローラを位置制御するための機構を簡素化でき、コストの削減に寄与するカシメ装置及びカシメ方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るカシメ装置は、筒体の端部と当該筒体の開口部を閉塞するためのエンドプレートの周縁部とを加工ローラでカシメ加工するカシメ装置であって、
前記加工ローラは、当該加工ローラの位置制御を行うロボットに連結されており、前記筒体の内側に配置される内側ローラと、前記内側ローラと対向するように前記筒体の外側に配置され、前記内側ローラ側に移動可能な外側ローラと、で前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とを挟み込んでカシメ加工する。
このようなカシメ装置は、外側ローラが筒体の端部とエンドプレートの周縁部とを押し込む力と、内側ローラが外側ローラを押し返す力と、が略等しく、それらの反力がロボットに相殺するように作用するので、結果としてロボットに反力が殆ど伝わらないことになる。そのため、ロボットを剛強に構成する必要がなく、ロボットを簡素化することができ、コストの削減に寄与できる。

上述のカシメ装置において、前記ロボットは、前記内側ローラ及び前記外側ローラの回転軸と、前記筒体における前記内側ローラと前記外側ローラとで挟み込まれる面と、が平行に配置され、且つ前記外側ローラが前記内側ローラ側に移動する方向が前記挟み込まれる面の法線上に配置されるように、前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御することが好ましい。
これにより、外側ローラが内側ローラ側に移動する力を確実に筒体の端部及びエンドプレートの周縁部に伝達することができる。

上述のカシメ装置において、前記筒体を挟み込んで固定する第１の把持部及び第２の把持部を備え、
前記第１の把持部及び前記第２の把持部は、固定する前記筒体の形状に応じて交換可能であることが好ましい。
これにより、筒体の形状に応じて第１の把持部及び第２の把持部を交換することができ、カシメ装置の汎用性を高めることができる。

上述のカシメ装置において、前記外側ローラは、第１のローラと第２のローラとを備え、
前記第１のローラにおける前記内側ローラ側に移動する方向に延在する直線と、前記第２のローラにおける前記内側ローラ側に移動する方向に延在する直線と、が交差することが好ましい。
これにより、第１のローラと第２のローラとを簡単に選択することができ、生産性を向上させることができる。

上述のカシメ装置において、前記ロボットは、前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とに倣うように前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御することが好ましい。
これにより、従来のような倣い機構を省略することができ、カシメ装置を簡略化することができる。

上述のカシメ装置において、前記外側ローラにおける前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とを押し込む力を予め設定された閾値以下にする圧力調整部を備えることが好ましい。
これにより、外側ローラが適度な圧力で筒体のフランジ部とエンドプレートの周縁部とを押し込むことができる。

上述のカシメ装置において、前記筒体を回転させる回転テーブルを備え、
前記ロボットと前記回転テーブルとは協調動作することが好ましい。
これにより、ロボットの稼動範囲を狭くすることができ、ロボットの小型化に寄与できる。

本発明の一態様に係るカシメ方法は、筒体の端部と当該筒体の開口部を閉塞するためのエンドプレートの周縁部とを加工ローラでカシメ加工するカシメ方法であって、
ロボットに連結された前記加工ローラである内側ローラ及び外側ローラの位置制御を行い、前記筒体の内側に前記内側ローラを配置し、前記内側ローラと対向するように前記筒体の外側に前記外側ローラを配置し、前記外側ローラを前記内側ローラ側に移動させて前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とを前記内側ローラとで挟み込んでカシメ加工する。
このようなカシメ方法は、外側ローラが筒体の端部とエンドプレートの周縁部とを押し込む力と、内側ローラが外側ローラを押し返す力と、が略等しく、それらの反力がロボットに相殺するように作用するので、結果としてロボットに反力が殆ど伝わらないことになる。そのため、ロボットを剛強に構成する必要がなく、ロボットを簡素化することができ、コストの削減に寄与できる。

上述のカシメ方法において、前記ロボットは、前記内側ローラ及び前記外側ローラの回転軸と、前記筒体における前記内側ローラと前記外側ローラとで挟み込まれる面と、が平行に配置され、且つ前記外側ローラが前記内側ローラ側に移動する方向が前記挟み込まれる面と直交するように、前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御することが好ましい。
これにより、外側ローラが内側ローラ側に移動する力を確実に筒体の端部及びエンドプレートの周縁部に伝達することができる。

上述のカシメ方法において、前記ロボットは、前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とに倣うように前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御することが好ましい。
これにより、従来のような倣い機構を省略することができ、カシメ装置を簡略化することができる。

本発明によれば、ローラを位置制御するための機構を簡素化でき、コストの削減に寄与するカシメ装置及びカシメ方法を提供することができる。

実施の形態１のカシメ装置を示す正面図である。 実施の形態１のカシメ装置におけるカシメ部を拡大して示す正面図である。 内側ローラと外側ローラとで筒体の端部とエンドプレートの周縁部とを挟み込む様子を示す平面図である。 実施の形態１のカシメ装置の制御系のブロック図である。 回転テーブルに設けられる固定冶具を示す平面図である。 固定冶具を示す正面図である。 筒体が回転した際の筒体と内側ローラと外側ローラとの配置関係を示す図である。 実施の形態１のカシメ装置でカシメ加工することが可能な他の筒体を示す図である。 実施の形態１のカシメ装置でカシメ加工することが可能な他の筒体を示す図である。 実施の形態２のカシメ部を示す平面図である。 実施の形態２のカシメ部を示す平面図である。 実施の形態２のカシメ加工の流れを模式的に示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態のカシメ装置及びカシメ方法の概要を説明する。図１は、本実施の形態のカシメ装置を示す正面図である。図２は、本実施の形態のカシメ装置におけるカシメ部を拡大して示す正面図である。図３は、内側ローラと外側ローラとで筒体の端部とエンドプレートの周縁部とを挟み込む様子を示す平面図である。

本実施の形態のカシメ装置１は、例えば自動車のマフラーなどを製造する際に用いられ、図１及び図２に示すように、筒体２の端部と、当該筒体２の開口部２ａを閉塞するためのエンドプレート３の周縁部と、を加工ローラ４でカシメ加工する。

このとき、加工ローラ４は、当該加工ローラ４の位置制御を行うロボット５に連結されており、筒体２の内側に配置される内側ローラ６と、内側ローラ６と対向するように筒体２の外側に配置され、内側ローラ６側に移動可能な外側ローラ７と、で筒体２の端部とエンドプレート３の周縁部とを挟み込んでカシメ加工する。

つまり、本実施の形態のカシメ装置及びカシメ方法は、ロボット５を制御し、筒体２の内側に内側ローラ６を配置し、内側ローラ６と対向するように筒体２の外側に外側ローラ７を配置し、外側ローラ７を内側ローラ６側に移動させて筒体２の端部とエンドプレート３の周縁部とを当該内側ローラ６とで挟み込んでカシメ加工する。

このようなカシメ装置１及びカシメ方法は、外側ローラ７が筒体２の端部とエンドプレート３の周縁部とを押し込む力と、内側ローラ６が外側ローラ７を押し返す力と、が略等しく、それらの反力がロボット５に相殺するように作用するので、結果としてロボット５に反力が殆ど伝わらないことになる。そのため、ロボット５を剛強に構成する必要がなく、ロボット５を簡素化することができ、コストの削減に寄与できる。

次に、本実施の形態のカシメ装置を詳細に説明する。図４は、本実施の形態のカシメ装置の制御系のブロック図である。図５は、回転テーブルに設けられる固定冶具を示す平面図である。図６は、当該固定冶具を示す正面図である。

ここで、本実施の形態で用いられる筒体２及びエンドプレート３について説明する。なお、以下の筒体２及びエンドプレート３の説明は、図１の右図の形態を基準として説明する。

筒体２は、例えば自動車の巻きマフラーの本体管などであり、鋼板が筒状に形成されている。本実施の形態の筒体２は、図１の右側に示すように、筒体２の高さ方向と直交する面での断面形状が角丸長方形のストレート菅である。そして、筒体２の開口端部は夫々、図２に示すように、筒体２の外方に起こされたフランジ部２ｂとされている。但し、筒体２の形状は、筒体２の高さ方向と直交する面での断面形状が楕円形や円形でもよく、筒体２の厚さ方向から見て略台形でもよい。

エンドプレート３は、例えば鋼板をプレス加工したプレス品である。本実施の形態のエンドプレート３は、エンドプレート３の高さ方向から見て筒体２の形状と対応するように角丸長方形である。そして、エンドプレート３における周縁部３ａの内方領域は、当該周縁部３ａに対して凹んだ平面部３ｂとされている。また、周縁部３ａと平面部３ｂとの間に立ち上がり部３ｃが配置されている。但し、エンドプレート３の形状は、筒体２の開口端部の形状に応じて適宜、設定される。

エンドプレート３の平面部３ｂを筒体２の開口部２ａ内に挿入すると、図２に示すように、エンドプレート３の周縁部３ａと筒体２のフランジ部２ｂとが略面接触するように重なり、且つエンドプレート３の立ち上がり部３ｃが筒体２の内周面に略面接触する。但し、筒体２のフランジ部２ｂが当該筒体２の外方に起こされる角度や広さ、及びエンドプレート３の平面部３ｂの凹み量や立ち上がり部３ｃの傾斜角度などは適宜、設定される。

カシメ装置１は、回転テーブル８、カシメ部９、ロボット５及び制御装置１０を備えている。回転テーブル８は、図１に示すように、固定冶具１１及び本体部１２を備えている。

固定冶具１１は、図５及び図６に示すように、第１の固定部１１ａ、第２の固定部１１ｂ、第１の駆動機構１１ｃ、第２の駆動機構１１ｄ及び筐体１１ｅを備えている。なお、以下の固定冶具１１の説明は、図５及び図６に示す固定冶具１１の形態を基準として説明する。

第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂは、筒体２を挟み込んで固定する。本実施の形態では、固定冶具１１の上方から筒体２を第１の固定部１１ａと第２の固定部１１ｂとの間に挿入し、第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂとで筒体２の厚さ方向から当該筒体２を挟み込んで固定する。

第１の固定部１１ａは、把持部１１ｆ及びフレーム部１１ｇを備えている。把持部１１ｆは、筒体２を厚さ方向で半割にした一方の部分と対応する凹部１１ｈを備えている。把持部１１ｆは、例えば嵌合構造によりフレーム部１１ｇに対して着脱可能とされている。但し、把持部１１ｆはフレーム部１１ｇに対して着脱可能であればよく、嵌合構造に限定されず、例えばボルトなどの締結具により着脱可能とされてもよい。フレーム部１１ｇの左右両端部は夫々、第１の駆動機構１１ｃ及び第２の駆動機構１１ｄに連結されている。

第２の固定部１１ｂも、第１の固定部１１ａと略等しい構成とされており、把持部１１ｉ及びフレーム部１１ｊを備えている。把持部１１ｉは、筒体２を厚さ方向で半割にした他方の部分と対応する凹部１１ｋを備えており、当該凹部１１ｋは固定冶具１１の前後方向において第１の固定部１１ａの凹部１１ｈと対向する。つまり、固定冶具１１の前後方向において第１の固定部１１ａと第２の固定部１１ｂとを突き合せると、第１の固定部１１ａの凹部１１ｈと第２の固定部１１ｂの凹部１１ｋとで筒体２の外形と対応する。

把持部１１ｉは、例えば嵌合構造によりフレーム部１１ｊに対して着脱可能とされている。但し、把持部１１ｉはフレーム部１１ｊに対して着脱可能であればよく、嵌合構造に限定されず、例えばボルトなどの締結具により着脱可能とされてもよい。フレーム部１１ｊの左右両端部は夫々、第１の駆動機構１１ｃ及び第２の駆動機構１１ｄに連結されている。

第１の駆動機構１１ｃは、第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂ夫々における固定冶具１１の左端部を当該固定冶具１１の前後方向に移動させる。本実施の形態の第１の駆動機構１１ｃは、第２の駆動機構１１ｄとで固定冶具１１の左右方向において第１の固定部１１ａの凹部１１ｈ及び第２の固定部１１ｂの凹部１１ｋを挟み込むように配置されており、レール部材１１ｌ及び棒ネジ１１ｍを備えている。

レール部材１１ｌは、棒ネジ１１ｍと略平行に配置されており、固定冶具１１の前後方向に延在している。そして、レール部材１１ｌは、固定冶具１１の上下方向に間隔を開けて配置され、各々のレール部材１１ｌは筐体１１ｅに支持されている。また、レール部材１１ｌは、フレーム部１１ｇ、１１ｊ夫々における固定冶具１１の左端部に形成された凹部に嵌合されている。

棒ネジ１１ｍは、筐体１１ｅに回転可能に支持されている。そして、棒ネジ１１ｍは、フレーム部１１ｇ、１１ｊ夫々における固定冶具１１の左端部に形成され、且つ固定冶具１１の前後方向に貫通するネジ孔に螺合されている。

第２の駆動機構１１ｄは、第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂ夫々における固定冶具１１の右端部を当該固定冶具１１の前後方向に移動させる。本実施の形態の第２の駆動機構１１ｄは、レール部材１１ｎ及び棒ネジ１１ｏを備えている。

レール部材１１ｎは、棒ネジ１１ｏと略平行に配置されており、固定冶具１１の前後方向に延在している。そして、レール部材１１ｎは、固定冶具１１の上下方向に間隔を開けて配置され、各々のレール部材１１ｎの両端部は筐体１１ｅに支持されている。また、レール部材１１ｎは、フレーム部１１ｇ、１１ｊ夫々における固定冶具１１の右端部に形成された凹部に嵌合されている。

棒ネジ１１ｏは、筐体１１ｅに回転可能に支持されている。そして、棒ネジ１１ｏは、フレーム部１１ｇ、１１ｊ夫々における固定冶具１１の右端部に形成され、且つ固定冶具１１の前後方向に貫通するネジ孔に螺合されている。

筐体１１ｅは、上方に開口部を有する箱形であり、内部に第１の固定部１１ａ、第２の固定部１１ｂ、第１の駆動機構１１ｃ及び第２の駆動機構１１ｄを収容している。

このような固定冶具１１は、棒ネジ１１ｍ、１１ｏを一方に回転させると、固定冶具１１の前後方向において第１の固定部１１ａと第２の固定部１１ｂとが互いに近づくように移動する。一方、棒ネジ１１ｍ、１１ｏを他方に回転させると、固定冶具１１の前後方向において第１の固定部１１ａと第２の固定部１１ｂとが互いに遠ざかるように移動する。

そのため、第１の固定部１１ａの凹部１１ｈと第２の固定部１１ｂの凹部１１ｋとで筒体２を当該筒体２の厚さ方向から挟み込んで固定したり、筒体２の固定を解除したり、することが可能である。

しかも、把持部１１ｆ、１１ｉは夫々、フレーム部１１ｇ、１１ｊに対して着脱可能であるので、筒体２の形状（即ち、筒体２の外形）に応じて把持部１１ｆ、１１ｉを交換することができ、カシメ装置１の汎用性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、棒ネジ１１ｍ、１１ｏを回転させることで第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂを移動させているが、アクチュエータなどを用いて第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂを移動させてもよい。また、第１の固定部１１ａ及び第２の固定部１１ｂの少なくとも一方が移動すればよい。

本体部１２は、図１に示すように、載置部１２ａ、支持部１２ｂ及び駆動機構１２ｃを備えている。なお、以下の本体部１２の説明は、図１に示す本体部１２の形態を基準として説明する。

載置部１２ａは、支持部１２ｂの上方に配置されている。支持部１２ｂは、載置部１２ａを本体部１２の上下方向に延在する軸ＡＸ１を中心に回転可能に支持する。そして、支持部１２ｂには、駆動機構１２ｃが搭載されている。

駆動機構１２ｃは、モータや減速機などを備えており、出力軸が本体部１２の上下方向に延在している。この出力軸は、載置部１２ａの下面に連結されている。そして、駆動機構１２ｃのモータは、制御装置１０から入力される制御信号に基づいて動作する。

このような本体部１２における載置部１２ａ上には、固定冶具１１に固定された筒体２の高さ方向と直交する面での断面形状の中心Ｏ１(図５を参照)を通り、且つ固定冶具１１の上下方向に延在する軸ＡＸ２が載置部１２ａの回転軸ＡＸ１と略重なるように、当該固定冶具１１が載置されて固定されている。

カシメ部９は、図２に示すように、加工ローラ４、案内機構１３、駆動機構１４、接続部１５及び押え機構１６を備えている。なお、以下のカシメ部９の説明は、図２に示すカシメ部９の形態を基準として説明する。

加工ローラ４は、上述のように内側ローラ６及び外側ローラ７を備えている。内側ローラ６は、基本形態が円柱形であって、エンドプレート３の立ち上がり部３ｃと接触する円周面６ａを備えている。そして、内側ローラ６は、回転軸６ｂを介して接続部１５によって内側ローラ６の上方から回転可能に片持ち支持されている。この内側ローラ６は、回転軸６ｂに対して例えばナットなどの締結具によって着脱可能である。

外側ローラ７は、基本形態が円柱形であって、筒体２のフランジ部２ｂ及びエンドプレート３の周縁部３ａを押し込む円周面７ａを備えている。この円周面７ａにおけるカシメ部９の上下方向の略中央部には、筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを巻き込んでカシメ加工するための凹部７ｃが形成されている。

そして、外側ローラ７は、回転軸７ｂを介して案内機構１３によって外側ローラ７の上方から回転可能に片持ち支持されている。この外側ローラ７は、回転軸７ｂに対して例えばナットなどの締結具によって着脱可能である。このような構成により、内側ローラ６及び外側ローラ７は、適宜、交換することができる。

外側ローラ７の円周面７ａは、カシメ部９の左右方向において内側ローラ６の円周面６ａと対向するように配置されている。そして、外側ローラ７の回転軸７ｂは、カシメ部９の前後方向から見て内側ローラ６の回転軸６ｂと略平行に配置され、且つカシメ部９の上下方向に延在している。また、図３に示すように、内側ローラ６の回転軸６ｂと直交し、且つ外側ローラ７の回転軸７ｂと内側ローラ６の回転軸６ｂとを結んだ直線Ｌ１は、カシメ部９の左右方向に延在している。

案内機構１３は、外側ローラ７をカシメ部９の左右方向に案内する。本実施の形態の案内機構１３は、レール部材１３ａ、スライダ１３ｂ及び支持部材１３ｃを備えている。レール部材１３ａは、カシメ部９の左右方向に延在している。

スライダ１３ｂは、レール部材１３ａに嵌合されており、接続部１５に固定されている。支持部材１３ｃは、レール部材１３ａを支持しており、左端部に外側ローラ７の回転軸７ｂが連結されている。

駆動機構１４は、シリンダ１４ａ及び加減圧装置１４ｂを備えている。シリンダ１４ａは、固定冶具１４ｃを介して接続部１５に固定されている。シリンダ１４ａのロッド１４ｄは、案内機構１３の支持部材１３ｃに連結されており、ロッド１４ｄの中心軸ＡＸ３はカシメ部９の上下方向から見て直線Ｌ１上であって、且つカシメ部９の左右方向に延在している。

加減圧装置１４ｂは、制御装置１０から入力される制御信号に基づいて動作し、液体や気体を用いてシリンダ１４ａを加圧又は減圧することで、シリンダ１４ａのロッド１４ｄを伸縮させる。

接続部１５は、内側ローラ６、外側ローラ７を支持する案内機構１３及び駆動機構１４を支持しており、ロボット５に連結されている。押え機構１６は、エンドプレート３の平面部３ｂを押える。本実施の形態の押え機構１６は、ボールプランジャを備えており、接続部１５に固定されている。

このようなカシメ部９は、駆動機構１４のシリンダ１４ａを伸長させると、案内機構１３によって案内されて外側ローラ７が内側ローラ６に対して近づくように移動して、内側ローラ６の円周面６ａと外側ローラ７の円周面７ａとで筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを挟み込む。一方、カシメ部９は、駆動機構１４のシリンダ１４ａを収縮させると、案内機構１３によって案内されて外側ローラ７が内側ローラ６に対して離れるように移動する。

ロボット５は、図１に示すように、例えば一般的な６軸のロボットアームであり、根元部が固定冶具５ａに連結されている。一方、ロボット５の先端部はカシメ部９に連結されている。ロボット５の各関節のモータは、制御装置１０から入力される制御信号に基づいて制御される。

制御装置１０は、詳細は後述するが、回転テーブル８における本体部１２のモータ、カシメ部９における駆動機構１４の加減圧装置１４ｂ及びロボット５の各関節のモータを制御する。ここで、本実施の形態の制御装置１０は、回転テーブル８とロボット５とを関連付けて協調制御する。

次に、本実施の形態のカシメ方法を説明する。なお、以下のカシメ方法は、ハードウェア資源を用いて実行してもよく、ソフトウェア資源を用いて実行してもよい。

先ず、作業者は、筒体２を回転テーブル８の第１の固定部１１ａの凹部１１ｈと第２の固定部１１ｂの凹部１１ｋとの間に筒体２を配置して、第１の駆動機構１１ｃと第２の駆動機構１１ｄとを駆動させ、第１の固定部１１ａの凹部１１ｈと第２の固定部１１ｂの凹部１１ｋとで筒体２を固定する。そして、作業者は、筒体２の上側の開口部２ａを塞ぐように、筒体２のフランジ部２ｂ上にエンドプレート３の周縁部３ａを載置する。

次に、制御装置１０は、図２に示すように、ロボット５を制御して、内側ローラ６を筒体２の内側に配置し、内側ローラ６の円周面６ａをエンドプレート３の立ち上がり部３ｃに接触させると共に、外側ローラ７を筒体２の外側に配置する。このとき、押え機構１６でエンドプレート３の平面部３ｂを押させる。

次に、制御装置１０は、回転テーブル８における駆動機構１２ｃのモータを制御して筒体２及びエンドプレート３を回転させる。

次に、制御装置１０は、カシメ部９における駆動機構１４の加減圧装置１４ｂを制御して、シリンダ１４ａを伸長させて外側ローラ７を内側ローラ６側に移動させ、内側ローラ６の円周面６ａと外側ローラ７の円周面７ａとで筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを挟み込む。

そして、制御装置１０は、ロボット５を制御して、回転する筒体２及びエンドプレート３に倣うように、即ち筒体２のフランジ部２ｂ及びエンドプレート３の周縁部３ａに沿って内側ローラ６及び外側ローラ７を移動させる。

ここで、図７は、筒体２が回転した際の筒体２と内側ローラ６と外側ローラ７との配置関係を示す図であり、詳細には筒体２が１８０°回転するまでの配置関係を示している。

図７に示すように、制御装置１０は、回転テーブル８とロボット５とを協調制御して、筒体２及びエンドプレート３が回転しても、直線Ｌ１が筒体２における内側ローラ６の円周面６ａと外側ローラ７の円周面７ａとで挟み込まれる位置（加工点Ｐ１）を通る当該筒体２（の外周面）の法線Ｎ１上に配置されるように、内側ローラ６及び外側ローラ７の位置制御を行う。

言い換えると、制御装置１０は、カシメ部９の前後方向から見て、内側ローラ６の回転軸６ｂ及び外側ローラ７の回転軸７ｂと、筒体２における内側ローラ６の円周面６ａと外側ローラ７の円周面７ａとで挟み込まれる面（厳密には線）と、が略平行に配置され、且つカシメ部９の上下方向から見て、外側ローラ７が内側ローラ６側に移動する方向が筒体２における当該挟み込まれる面に対して略直交するように、内側ローラ６及び外側ローラ７の位置制御を行う。

これにより、内側ローラ６の円周面６ａはエンドプレート３の立ち上がり部３ｃと略面接触（厳密には線接触）し、外側ローラ７の円周面７ａは筒体２の外周面と略面接触（厳密には線接触）する。また、駆動機構１４のシリンダ１４ａの伸縮方向は、筒体２に対して略直交する。そのため、シリンダ１４ａによる伸長力を確実に筒体２のフランジ部２ｂ及びエンドプレート３の周縁部３ａに伝達することができる。

このとき、ロボット５の回転軸ＡＸ４は、図３に示すように、加工点Ｐ１を通り、且つ内側ローラ６の回転軸６ｂが延在する方向に延びていることが好ましい。これにより、筒体２及びエンドプレート３が回転しても、簡単に直線Ｌ１が加工点Ｐ１を通る法線Ｎ１上に配置されるように内側ローラ６及び外側ローラ７の位置制御を行うことができる。

また、筒体２が略Ｕ字形に成型した鋼板の開放端部をカシメ加工して製造されたものである場合、筒体２の外周面にカシメ部が存在するが、当該カシメ部に外側ローラ７が差し掛かったとき、外側ローラ７がカシメ部を良好に乗り越えることができる構成であることが好ましい。

そこで、本実施の形態では、図２に示すように、外側ローラ７における筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを押し込む力を予め設定された閾値以下にする圧力調整部１４ｅをシリンダ１４ａと加減圧装置１４ｂとの間に備えている。これにより、外側ローラ７が適度な圧力で筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを押し込みながら、筒体２のカシメ部を乗り越えることができる。

このように筒体２及びエンドプレート３を回転させながら、内側ローラ６と外側ローラ７とで筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを挟み込むことで、筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとをカシメ加工する。

本実施の形態のカシメ装置１及びカシメ方法は、上述のように、外側ローラ７が筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとを押し込む力と、内側ローラ６が外側ローラ７を押し返す力と、が略等しく、それらの反力がロボット５に相殺するように作用するので、結果としてロボット５に反力が殆ど伝わらないことになる。そのため、ロボット５を剛強に構成する必要がなく、ロボット５を簡素化することができ、コストの削減に寄与できる。

しかも、ロボット５を用いて内側ローラ６及び外側ローラ７を、回転する筒体２及びエンドプレート３に倣うように移動させるので、従来のような倣い機構を省略することができ、カシメ装置を簡略化することができる。

また、本実施の形態の第１の固定部１１ａの把持部１１ｆ及び第２の固定部１１ｂの把持部１１ｉは、筒体２の形状に応じて交換可能であるため、カシメ装置１の汎用性が高い。

さらに、本実施の形態では、回転テーブル８とロボット５とを協調制御するので、ロボット５の稼動範囲を狭くすることができ、ロボット５の小型化に寄与できる。

ここで、図８及び図９は、本実施の形態のカシメ装置１でカシメ加工することが可能な他の筒体などを示す図である。本実施の形態のカシメ装置１は、ロボット５を用いて内側ローラ６及び外側ローラ７の位置制御を行うので、筒体２の外周面が当該筒体２の内方側又は外方側に傾斜していても（即ち、筒体２が錐台であっても）、図８に示すように、ロボット５の回転軸ＡＸ４を筒体２の高さ方向に延在する軸に対して傾けることで、筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとをカシメ加工することができる。

また、図９に示すように、筒体２の開口端部が当該筒体２の高さ方向に延在する軸と直交する面Ｓ１に対して一部分が傾斜していても、やはりロボット５の回転軸ＡＸ４を筒体２の高さ方向に延在する軸に対して傾けることで、筒体２のフランジ部２ｂとエンドプレート３の周縁部３ａとをカシメ加工することができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態では、一般的なカシメ装置と同様に、外側ローラ７が粗加工用の第１のローラ及び仕上げ加工用の第２のローラを備えた構成を説明する。ここで、図１０及び図１１は、本実施の形態のカシメ部を示す平面図である。図１２は、本実施の形態のカシメ加工の流れを示す図である。

本実施の形態のカシメ部２０は、図１０及び図１１に示すように、基本構成は実施の形態１のカシメ部９と略等しい構成とされているため、重複する説明は省略するが、二組のカシメ部９が内側ローラ６の回転軸６ｂが延在する方向から見て略Ｖ字形に配置されている。なお、以下のカシメ部２０の説明は、図１０及び図１１に示すカシメ部２０の形態を基準として説明する。

本実施の形態の接続部２１は、カシメ部２０の上下方向から見て略Ｖ字形に形成されている。そして、接続部２１には、第１のローラ２２を内側ローラ６側に移動させることができるように、第１の案内機構２３及び第１の駆動機構のシリンダ２４が設けられている。また、接続部２１には、第２のローラ２５を内側ローラ６側に移動させることができるように、第２の案内機構２６及び第２の駆動機構のシリンダ２７が設けられている。ここで、第１のローラ２２と第２のローラ２５は、カシメ部２０の上下方向で略等しい高さに配置されている。

これにより、カシメ部２０の上下方向から見て、内側ローラ６の回転軸６ｂと直交し、且つ第１のローラ２２の回転軸２２ａと内側ローラ６の回転軸６ｂとを結んだ直線Ｌ２と内側ローラ６の回転軸６ｂと直交し、且つ第２のローラ２５の回転軸２５ａと内側ローラ６の回転軸６ｂとが結んだ直線Ｌ３と、は内側ローラ６の回転軸６ｂ上で交差する。

このようなカシメ部２０は、ロボット５の回転軸ＡＸ４を中心に回転可能であって、カシメ加工の進捗に応じて当該回転軸ＡＸ４を中心として回転する。つまり、第１のローラ２２及び第２のローラ２５は、回転軸ＡＸ４を中心に公転する。ちなみに、本実施の形態のロボット５の回転軸ＡＸ４は、筒体２における内側ローラ６の円周面６ａと第１のローラ２２の円周面２２ｂとで挟み込まれる位置（加工点Ｐ２）を通り、且つ内側ローラ６の回転軸６ｂが延在する方向に延びる。

図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）に示す粗加工を行うときは、制御装置１０は、ロボット５によってカシメ部２０を位置制御すると共に回転軸ＡＸ４を中心に回転させることで、直線Ｌ２を加工点Ｐ２を通る筒体２（の外周面）の法線Ｎ２上に配置する。

そして、制御装置１０は、回転テーブル８を回転させつつ、第１の駆動機構のシリンダ２４を伸長させて第１のローラ２２を内側ローラ６側に移動させる。このとき、制御装置１０は、ロボット５を制御して、直線Ｌ２が加工点Ｐ２を通る筒体２の法線Ｎ２上に配置された状態を維持するように、内側ローラ６及び第１のローラ２２を移動させる。

次に、図１２（ｄ）乃至図１２（ｅ）に示す仕上げ加工を行うときは、制御装置１０は、ロボット５によってカシメ部２０を位置制御すると共に回転軸ＡＸ４を中心に回転させることで、直線Ｌ３を内側ローラ６の円周面６ａと第２のローラ２５の円周面２５ｂとで挟み込まれる位置（加工点Ｐ３）を通る筒体２（の外周面）の法線Ｎ３上に配置する。

そして、制御装置１０は、回転テーブル８を回転させつつ、第２の駆動機構のシリンダ２７を伸長させて第２のローラ２５を内側ローラ６側に移動させる。このとき、制御装置１０は、ロボット５を制御して、直線Ｌ３が加工点Ｐ３を通る筒体２の法線Ｎ３上に配置された状態を維持するように、内側ローラ６及び第２のローラ２５を移動させる。

このように本実施の形態では、ロボット５を制御することで、簡単に粗加工用の第１のローラ２２と仕上げ加工用の第２のローラ２５とを選択することができ、生産性を向上させることができる。しかも、粗加工時と仕上げ加工時とで内側ローラ６を共通に用いることができる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記実施の形態では、説明を明確にするために上下方向、左右方向及び前後方向を規定して説明したが、カシメ装置の使用形態によって適宜変更される。

上記実施の形態では、回転テーブル８を回転させているが、回転テーブル８を回転させることなく、ロボット５がカシメ部を筒体２のフランジ部２ｂ及びエンドプレート３の周縁部３ａに沿うように移動させてカシメ加工を行ってもよい。

１ カシメ装置
２ 筒体、２ａ 開口部、２ｂ フランジ部
３ エンドプレート、３ａ 周縁部、３ｂ 平面部、３ｃ 立ち上がり部
４ 加工ローラ
５ ロボット、５ａ 固定冶具
６ 内側ローラ、６ａ 円周面、６ｂ 回転軸
７ 外側ローラ、７ａ 円周面、７ｂ 回転軸、７ｃ 凹部
８ 回転テーブル
９ カシメ部
１０ 制御装置
１１ 固定冶具
１１ａ 第１の固定部、１１ｆ 把持部（第１の把持部）、１１ｇ フレーム部、１１ｈ 凹部
１１ｂ 第２の固定部、１１ｉ 把持部（第２の把持部）、１１ｊ フレーム部、１１ｋ 凹部
１１ｃ 第１の駆動機構、１１ｌ レール部材、１１ｍ 棒ネジ
１１ｄ 第２の駆動機構、１１ｎ レール部材、１１ｏ 棒ネジ
１１ｅ 筐体
１１ｐ ハンドル
１２ 本体部、１２ａ 載置部、１２ｂ 支持部、１２ｃ 駆動機構
１３ 案内機構、１３ａ レール部材、１３ｂ スライダ、１３ｃ 支持部材
１４ 駆動機構、１４ａ シリンダ、１４ｂ 加減圧装置、１４ｃ 固定冶具、１４ｄ ロッド、１４ｅ 圧力調整部
１５ 接続部
１６ 押え機構
２０ カシメ部
２１ 接続部
２２ 第１のローラ、２２ａ 回転軸、２２ｂ 円周面
２３ 第１の案内機構
２４ 第１の駆動機構のシリンダ
２５ 第２のローラ ２５ａ 回転軸、２５ｂ 円周面
２６ 第２の案内機構
２７ 第２の駆動機構のシリンダ

Claims (10)

1. 筒体の端部と当該筒体の開口部を閉塞するためのエンドプレートの周縁部とを加工ローラでカシメ加工するカシメ装置であって、
   前記加工ローラは、当該加工ローラの位置制御を行うロボットに連結されており、前記筒体の内側に配置される内側ローラと、前記内側ローラと対向するように前記筒体の外側に配置され、前記内側ローラ側に移動可能な外側ローラと、で前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とを挟み込んでカシメ加工を実行し、
   前記ロボットの回転軸は、前記筒体における前記内側ローラの円周面と前記外側ローラの円周面とで挟み込まれる位置である加工点を通り、且つ前記内側ローラの回転軸が延在する方向に延びているカシメ装置。
2. 前記ロボットは、前記内側ローラ及び前記外側ローラの回転軸と、前記筒体における前記内側ローラと前記外側ローラとで挟み込まれる面と、が平行に配置され、且つ前記外側ローラが前記内側ローラ側に移動する方向が前記挟み込まれる面と直交するように、前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御する請求項１に記載のカシメ装置。
3. 前記筒体を挟み込んで固定する第１の把持部及び第２の把持部を備え、
   前記第１の把持部及び前記第２の把持部は、固定する前記筒体の形状に応じて交換可能である請求項１又は２に記載のカシメ装置。
4. 前記外側ローラは、第１のローラと第２のローラとを備え、
   前記第１のローラにおける前記内側ローラ側に移動する方向に延在する直線と、前記第２のローラにおける前記内側ローラ側に移動する方向に延在する直線と、が交差する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカシメ装置。
5. 前記ロボットは、前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とに倣うように前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカシメ装置。
6. 前記外側ローラにおける前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とを押し込む力を予め設定された閾値以下にする圧力調整部を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載のカシメ装置。
7. 前記筒体を回転させる回転テーブルを備え、
   前記ロボットと前記回転テーブルとは協調動作する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のカシメ装置。
8. 筒体の端部と当該筒体の開口部を閉塞するためのエンドプレートの周縁部とを加工ローラでカシメ加工するカシメ方法であって、
   ロボットに連結された前記加工ローラである内側ローラ及び外側ローラの位置制御を、行い、前記筒体の内側に前記内側ローラを配置し、前記内側ローラと対向するように前記筒体の外側に前記外側ローラを配置し、前記筒体における前記内側ローラの円周面と前記外側ローラの円周面とで挟み込まれる位置である加工点を通り、且つ前記内側ローラの回転軸が延在する方向に延びるように、前記ロボットの回転軸を配置しつつ、前記外側ローラを前記内側ローラ側に移動させて前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とを前記内側ローラとで挟み込んでカシメ加工するカシメ方法。
9. 前記ロボットは、前記内側ローラ及び前記外側ローラの回転軸と、前記筒体における前記内側ローラと前記外側ローラとで挟み込まれる面と、が平行に配置され、且つ前記外側ローラが前記内側ローラ側に移動する方向が前記挟み込まれる面と直交するように、前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御する請求項８に記載のカシメ方法。
10. 前記ロボットは、前記筒体の端部と前記エンドプレートの周縁部とに倣うように前記内側ローラと前記外側ローラとの位置を制御する請求項８又は９に記載のカシメ方法。

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