JP6514008B2 - カシメ方法 - Google Patents

Description

本発明は、カシメ方法に関し、例えば、カシメ装置の駆動部によって押し込み部をストロークさせて、第１の被カシメ部材のカシメ部を第２の被カシメ部材にカシメ固定するカシメ方法に関する。

一般的なカシメ装置は、駆動部によって押し込み部をストロークさせて、第１の被カシメ部材のカシメ部を第２の被カシメ部材にカシメ固定している。このとき、センサを用いて押し込み部のストローク量を実測し、この実測量をフィードバックしながら駆動部の目標制御ストローク量を決定している。

例えば、特許文献１のカシメ装置も、ベアリングに歪みが生じるストローク量未満のストローク量でカシメローラをストロークさせるために、センサを用いてカシメローラのストローク量を実測して駆動部をフィードバック制御している。

特開２０１０−２６４４８０号公報

特許文献１のカシメ装置は、カシメローラのストローク量を実測するためのセンサを用意する必要があり、カシメ装置のコストが嵩む課題を有する。また、特許文献１のカシメ装置は、ストローク量の実測量に基づいてフィードバック制御するため、演算量が多く、演算負荷や演算時間の増加を招く課題を有する。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、演算負荷や演算時間の増加を抑制し、且つ安価にカシメ固定を実現する。

本発明の一態様に係るカシメ方法は、カシメ装置の駆動部によって押し込み部をストロークさせて、第１の被カシメ部材のカシメ部を第２の被カシメ部材にカシメ固定するカシメ方法であって、
前記カシメ部が前記第２の被カシメ部材にカシメ固定された状態を解放するために必要なトルクを必要解放トルクとし、前記カシメ部が前記第２の被カシメ部材にカシメ固定される前の状態から前記第２の被カシメ部材にカシメ固定された後の状態までの前記カシメ部における前記押し込み部のストローク方向の変位量をカシメ深さとしたとき、予め設定された必要解放トルク以上となる前記カシメ深さを、予め設定された必要解放トルクと前記カシメ深さとの関係に基づいて決定する工程と、
前記決定したカシメ深さ以上となる前記押し込み部のストローク量を、予め設定されたカシメ深さと前記押し込み部のストローク量との関係に基づいて決定する工程と、
前記決定した押し込み部のストローク量以上となる前記駆動部のストローク量を、予め設定された押し込み部のストローク量と前記駆動部のストローク量との関係に基づいて決定する工程と、
前記決定した駆動部のストローク量以上であって、且つ予め設定された前記カシメ部が破損する前記駆動部のストローク量未満である目標制御ストローク量で、前記駆動部を制御する工程と、を備える。

本発明によれば、演算負荷や演算時間の増加を抑制でき、且つ安価にカシメ固定を実現できる。

実施の形態のカシメ装置を示す正面図であり、ナットをシャフトにカシメ固定する様子を部分的に断面図として示している。 実施の形態のカシメ装置の制御系を示すブロック図である。 ナットがシャフトにカシメ固定された状態を示す平面図である。 カシメ部のカシメ深さを説明するための図であり、（ａ）はカシメ部がカシメ固定される前の状態を示し、（ｂ）はカシメ部がカシメ固定された後の状態を示している。 実施の形態のカシメ方法の流れを示すフローチャート図である。 必要解放トルクとカシメ深さとの関係を示す図である、 カシメ深さと押し込み部のストローク量との関係を示す図である。 押し込み部のストローク量、ネジ軸のストローク量及びカシメ品質保証範囲の関係を示す図である。

本実施の形態のカシメ方法を説明する。先ず、本実施の形態のカシメ方法に用いられるカシメ装置の構成を説明する。

図１は、本実施の形態のカシメ装置を示す正面図であり、ナットをシャフトにカシメ固定する様子を部分的に断面図として示している。図２は、本実施の形態のカシメ装置の制御系を示すブロック図である。図３は、ナットがシャフトにカシメ固定された状態を示す平面図である。図４は、カシメ部のカシメ深さを説明するための図であり、（ａ）はカシメ部がカシメ固定される前の状態を示し、（ｂ）はカシメ部がカシメ固定された後の状態を示している。なお、以下の説明では、図１の形態に基づいて、カシメ装置の上下方向及び左右方向を規定している。

本実施の形態のカシメ装置１は、図１及び図２に示すように、フレーム部２、駆動部３、押し込み部４、カシメ冶具５及び制御部６を備えている。フレーム部２は、基部２ａ及びアーチ部２ｂを備えている。本実施の形態では、基部２ａの上面が平坦面とされており、当該平坦面上にアーチ部２ｂが支持されている。

駆動部３は、押し込み部４をカシメ装置１の上下方向にストローク（変位）させる。本実施の形態の駆動部３は、駆動源３ａ、ネジ軸３ｂ、接触部３ｃ及びガイド３ｄを備えている。

駆動源３ａは、サーボモータであり、図２に示すように、出力軸の回転角度を検出する検出部（例えば、エンコーダ）３ｅを備えている。駆動源３ａの出力軸は、駆動源３ａのハウジング３ａ１からカシメ装置１の下方に向かって突出しており、アーチ部２ｂの梁部分２ｂ１に形成された貫通部（図示を省略）に挿入されている。駆動源３ａのハウジング３ａ１は、アーチ部２ｂの梁部分２ｂ１に固定されている。なお、本実施の形態では、駆動源３ａとしてサーボモータを用いているが、一般的に用いられるモータを用いることができる。

ネジ軸３ｂは、カシメ装置１の上下方向に延在しており、アーチ部２ｂの梁部分２ｂ１に形成された貫通部（図示を省略）に挿入されている。そして、ネジ軸３ｂの上端部は、駆動源３ａの出力軸に当該駆動源３ａの駆動力を伝達可能に連結されている。本実施の形態では、ネジ軸３ｂの上端部が駆動源３ａの出力軸の下端部に相互の回転軸が略重なるように固定されている。

接触部３ｃは、駆動源３ａの駆動力を押し込み部４に伝達する。本実施の形態では、接触部３ｃの上面にネジ軸３ｂの下端部が回転可能に連結されている。そして、接触部３ｃの下面は、平坦面とされている。

ガイド３ｄは、接触部３ｃをカシメ装置１の上下方向に案内するロッドである。本実施の形態では、複数本のガイド３ｄがカシメ装置１の上下方向に延在しており、各々のガイド３ｄはアーチ部２ｂの梁部分２ｂ１に形成された貫通部（図示を省略）に通されている。そして、ガイド３ｄの下端部は、接触部３ｃの上面に固定されている。これらのガイド３ｄは、カシメ装置１の上下方向から見て、例えばネジ軸３ｂを中心とした点対称に配置されている。

押し込み部４は、第１の被カシメ部材のカシメ部を第２の被カシメ部材にカシメ固定するために、カシメ部を押し込んで折り曲げるパンチである。本実施の形態の押し込み部４は、図１に示すように、ロータコア７に通された第２の被カシメ部材であるシャフト８を上下から挟み込むように当該シャフト８にねじ込まれ、且つシャフト８をロータコア７に固定する第１の被カシメ部材であるナット９を、当該シャフト８にカシメ固定する。詳細には、図３に示すように、ナット９におけるシャフト８へのねじ込み方向に対して逆側の端面から立ち上がるカシメ部９ａをシャフト８側に折り曲げて当該シャフト８に食い込ませることで、ナット９の緩みを防ぐ。なお、本実施の形態では、第１の被カシメ部材をナット９とし、第２の被カシメ部材をシャフト８としたが、第１の被カシメ部材のカシメ部を押し込むことによって当該カシメ部を第２の被カシメ部材にカシメ固定できれば、第１の被カシメ部材及び第２の被カシメ部材は特に限定されない。

このような押し込み部４の上面は、平坦面とされており、接触部３ｃの下面と接触する。このとき、押し込み部４は、カシメ装置１の上下方向から見て、ネジ軸３ｂの中心軸と押し込み部４の中央とが略重なるように配置される。

カシメ冶具５は、ナット９で固定されたロータコア７及びシャフト８を支持すると共に、押し込み部４をカシメ装置１の上下方向に案内する。本実施の形態のカシメ冶具５は、アーム部５ａ、ガイド５ｂ、弾性体５ｃ、支持部５ｄ及び基部５ｅを備えている。アーム部５ａは、押し込み部４からカシメ装置１の左右方向に突出している。

ガイド５ｂは、押し込み部４をカシメ装置１の上下方向に案内するロッドである。本実施の形態では、複数本のガイド５ｂが基部５ｅの上面から立ち上がり、カシメ装置１の上下方向に延在している。そして、ガイド５ｂは、アーム部５ａの先端部に形成された貫通部（図示を省略）に通されている。このようなガイド５ｂは、カシメ装置１の上下方向から見て、例えば、ナット９で固定されたロータコア７及びシャフト８を囲み、且つネジ軸３ｂを中心とした点対称に配置されている。

弾性体５ｃは、カシメ部９ａの押し込み動作が終了した押し込み部４を原位置（接触部３ｃと押し込み部４とが略非接触状態となる高さ位置）に上昇させる。本実施の形態の弾性体５ｃは、コイルバネであって、内部にガイド５ｂが通されている。そして、弾性体５ｃは、アーム部５ａと基部５ｅとの間に配置されている。なお、本実施の形態では、弾性体５ｃとしてコイルバネを用いたが、板バネなどの一般的な弾性体を用いてもよい。

支持部５ｄは、ナット９で固定されたロータコア７及びシャフト８を下方から支持する。本実施の形態の支持部５ｄは、シャフト８の下端部が挿入される凹み部（図示を省略）を備えており、基部５ｅの上面に固定されている。そして、凹み部にシャフト８の下端部が挿入されて、ナット９で固定されたロータコア７及びシャフト８が支持部５ｄで支持されると、カシメ装置１を上下方向から見て、ネジ軸３ｂの中心軸とシャフト８の中心軸とが略重なるように、支持部５ｄは配置されている。

基部５ｅは、板状部材であり、フレーム部２における基部２ａの上面に固定されている。このようなカシメ冶具５は、カシメ固定される部材やカシメ部の形状などに応じて、押し込み部４と共に一体的に交換される。

制御部６は、駆動源３ａの回転角度が所定の回転角度になるように、検出部３ｅの検出値に基づいて、駆動源３ａを制御する。つまり、制御部６は、ネジ軸３ｂが所定のストローク量でカシメ装置１の下方にストロークするように、駆動源３ａの回転角度を制御する。このとき、詳細は後述するが、制御部６は、カシメ深さ、必要解放トルク、押し込み部４のストローク量、ネジ軸３ｂのストローク量、及びカシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量に基づいて、ネジ軸３ｂの目標制御ストローク量を決定し、決定したネジ軸３ｂの目標制御ストローク量を実現するために駆動源３ａを制御する。

ここで、「カシメ深さ」は、第１の被カシメ部材（ナット９）のカシメ部が第２の被カシメ部材（シャフト８）にカシメ固定される前の状態からカシメ固定された後の状態までの押し込み部４のストローク方向（即ち、カシメ装置１の上下方向）の変位量である。

例えば、図４に示すように、押し込み部４の先端部と同形状の測定ゲージを使用して実測した、カシメ固定される前の状態（図４（ａ）の状態）のカシメ部９ａとカシメ固定された後の状態（図４（ｂ）の状態）のカシメ部９ａとの高さの差分である。

詳細には、カシメ固定される前の状態のカシメ部９ａに接触させた測定ゲージの先端面の高さ（カシメ装置１の上下方向の位置）からカシメ固定された後の状態のカシメ部９ａに接触させた測定ゲージの先端面の高さを引いた値である。

「必要解放トルク」は、第１の被カシメ部材のカシメ部が第２の被カシメ部材にカシメ固定された状態を解放するために必要なトルクである。本実施の形態では、ナット９がシャフト８に対して回転可能となるように、折り曲げられたカシメ部９ａを引き起こすために必要なトルクである。

「押し込み部４のストローク量」は、押し込み部４が原位置からカシメ装置１の上下方向に変位する変位量である。ここで、押し込み部４によってカシメ部９ａが押し込まれた後に当該カシメ部９ａは若干復元するので、押し込み部４のストローク量は、カシメ深さに比べて大きくなる。

「ネジ軸３ｂのストローク量」は、押し込み部４が原位置に配置された状態からネジ軸３ｂがカシメ装置１の上下方向に変位する変位量である。ここで、押し込み部４を押し込む際に反力をとるフレーム部２などが塑性変形するので、ネジ軸３ｂのストローク量は、押し込み部４のストローク量に比べて大きくなる。

「カシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量」は、カシメ部が押し込み部４で押し込まれた際に破損し始める当該押し込み部４のストローク量である。

「ネジ軸３ｂの目標制御ストローク量」は、カシメ部の破損を防ぎつつ当該カシメ部の必要解放トルクを満たすように制御部６で決定されるネジ軸３ｂのストローク量である。

次に、本実施の形態のカシメ方法を説明する。図５は、本実施の形態のカシメ方法の流れを示すフローチャート図である。図６は、必要解放トルクとカシメ深さとの関係を示す図である、図７は、カシメ深さと押し込み部のストローク量との関係を示す図である。図８は、押し込み部のストローク量、ネジ軸のストローク量及びカシメ品質保証範囲の関係を示す図である。

先ず、制御部６は、必要解放トルク及びカシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量がカシメ装置１に入力されているか否かを判定する（Ｓ１）。制御部６は、必要解放トルク又はカシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量が入力されていないと判定すると、Ｓ１の工程に戻る（Ｓ１のＮＯ）。

一方、制御部６は、必要解放トルク及びカシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量が入力されていると判定すると（Ｓ１のＹＥＳ）、当該必要解放トルク以上となるカシメ深さを、図６に示すような予め設定された必要解放トルクとカシメ深さとの関係に基づいて決定する（Ｓ２）。

ここで、図６において、σ１は必要解放トルクとカシメ深さとの関係における標準偏差であり、−３σ１を必要解放トルクとカシメ深さとの関係における標準偏差の下限値とし、＋３σ１を必要解放トルクとカシメ深さとの関係における標準偏差の上限値としている。本実施の形態では、入力された必要解放トルクが必要最小解放トルクとなるように、下限値である−３σ１に基づいてカシメ深さを決定する。

次に、制御部６は、決定したカシメ深さ以上となる押し込み部４のストローク量を、図７に示すような予め設定されたカシメ深さと押し込み部４のストローク量との関係に基づいて決定する（Ｓ３）。

ここで、図７において、σ２はカシメ深さと押し込み部４のストローク量との関係における標準偏差であり、−３σ２をカシメ深さと押し込み部４のストローク量との関係における標準偏差の下限値とし、＋３σ２をカシメ深さと押し込み部４のストローク量との関係における標準偏差の上限値としている。本実施の形態では、決定されたカシメ深さが最小カシメ深さとなるように、下限値である−３σ２に基づいて押し込み部４のストローク量を決定する。

次に、制御部６は、決定した押し込み部４のストローク量以上となるネジ軸３ｂのストローク量を、図８に示すような予め設定された押し込み部４のストローク量とネジ軸３ｂのストローク量との関係に基づいて決定する（Ｓ４）。

ここで、図８において、σ３は押し込み部４のストローク量とネジ軸３ｂのストローク量との関係における標準偏差であり、−３σ３を押し込み部４のストローク量とネジ軸３ｂのストローク量との関係における標準偏差の下限値とし、＋３σ３を押し込み部４のストローク量とネジ軸３ｂのストローク量との関係における標準偏差の上限値としている。本実施の形態では、決定された押し込み部４のストローク量が当該押し込み部４の最小ストローク量となるように、下限値である−３σ３に基づいてネジ軸３ｂのストローク量を決定する。

次に、制御部６は、決定したネジ軸３ｂのストローク量以上となり、且つカシメ部９ａが破損するネジ軸３ｂのストローク量未満となる目標制御ストローク量を決定する（Ｓ５）。これにより、目標制御ストローク量は、カシメ部９ａの破損を防ぎつつ当該カシメ部９ａの必要解放トルクを満たすカシメ品質保証範囲内に収まる。

ここで、本実施の形態では、予め設定されたカシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量が当該押し込み部４の最大ストローク量となるように、上限値である＋３σ３に基づいてカシメ部９ａが破損するネジ軸３ｂのストローク量を決定する。なお、カシメ部９ａが破損するネジ軸３ｂのストローク量は、予め設定されたカシメ部９ａが破損する押し込み部４のストローク量に基づいて導き出されるため、カシメ部９ａが破損するネジ軸３ｂのストローク量も予め設定されているものとみなすことができる。

次に、制御部６は、ネジ軸３ｂが目標制御ストローク量を実現するように、検出部３ｅで出力軸の回転角度を検出しつつ駆動源３ａを制御する（Ｓ６）。これにより、押し込み部４によってカシメ部９ａが押し込まれて折り曲げられ、ナット９がシャフト８にカシメ固定される。

このように本実施の形態では、ネジ軸３ｂの目標制御ストローク量を実現するように検出部３ｅで出力軸の回転角度を検出しつつ駆動源３ａを制御すれば、カシメ部９ａの破損を防ぎつつ当該カシメ部９ａの必要解放トルクを満たすようにカシメ部９ａをシャフト８にカシメ固定することができる。そのため、一般的なカシメ装置のように押し込み部４のストローク量を実測する必要がなく、簡易な構成で、しかも安価にカシメ部９ａをシャフト８にカシメ固定することができる。また、一般的なサーボモータはエンコーダなどの出力軸の回転角度を検出する検出部を備えているので、新たに検出部を用意する必要がない。

さらに、本実施の形態では駆動源３ａを制御する際にフィードバック制御する必要がなく、制御部６の演算負担を軽減でき、しかも演算時間を短縮することができる。そのため、カシメ部９ａをシャフト８にカシメ固定するための作業時間を短縮することができる。

ここで、上述の標準偏差の上限値及び下限値は、カシメ部９ａの厚さや高さに応じて適宜、設定することができ、例えば、上限値はカシメ部９ａの厚さが最も厚く、且つ高さが最も低い場合とし、下限値はカシメ部９ａの厚さが最も薄く、且つ高さが最も高い場合とするとよい。

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。

上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１ カシメ装置
２ フレーム部、２ａ 基部、２ｂ アーチ部、２ｂ１ 梁部分
３ 駆動部、３ａ 駆動源、３ａ１ ハウジング、３ｂ ネジ軸、３ｃ 接触部、３ｄ ガイド、３ｅ 検出部
４ 押し込み部
５ カシメ冶具、５ａ アーム部、５ｂ ガイド、５ｃ 弾性体、５ｄ 支持部、５ｅ 基部
６ 制御部
７ ロータコア
８ シャフト
９ ナット、９ａ カシメ部

Claims (1)

1. カシメ装置の駆動部であるサーボモータによってネジ軸を回転させることで押し込み部をストロークさせて、第１の被カシメ部材のカシメ部を第２の被カシメ部材にカシメ固定するカシメ方法であって、
   前記カシメ部が前記第２の被カシメ部材にカシメ固定された状態を解放するために必要なトルクを必要解放トルクとしたとき、予め設定された必要解放トルク、及び予め設定された前記カシメ部が破損する前記ネジ軸のストローク量が入力されているか否かを判定する工程と、
   前記予め設定された必要解放トルク、及び前記予め設定された前記カシメ部が破損する前記ネジ軸のストローク量が入力されている場合、前記カシメ部が前記第２の被カシメ部材にカシメ固定される前の状態から前記第２の被カシメ部材にカシメ固定された後の状態までの前記カシメ部における前記押し込み部のストローク方向の変位量をカシメ深さとしたとき、前記予め設定された必要解放トルク以上となる前記カシメ深さを、予め設定された必要解放トルクと前記カシメ深さとの関係に基づいて決定する工程と、
   前記決定したカシメ深さ以上となる前記押し込み部のストローク量を、予め設定されたカシメ深さと前記押し込み部のストローク量との関係に基づいて決定する工程と、
   前記決定した押し込み部のストローク量以上となる前記ネジ軸のストローク量を、予め設定された押し込み部のストローク量と前記ネジ軸のストローク量との関係に基づいて決定する工程と、
   前記押し込み部のストローク量を実測することなく、前記サーボモータが備えるエンコーダによる当該サーボモータの出力軸の回転角度の検出結果に基づいて、前記決定したネジ軸のストローク量以上であって、且つ前記予め設定された前記カシメ部が破損する前記ネジ軸のストローク量未満である目標制御ストローク量を実現するように、前記サーボモータを制御する工程と、
   を備える、カシメ方法。

Images