JPH0818088B2 - メカニカルジョイント用結合機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板の重合部を局部
的に据え込み変形させて結合するために使用するメカニ
カルジョイント用結合機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の結合機として、本出願人の出願
に係る特開平３ー６０８２３号、特開平３ー６０８３１
号〜特開平３ー６０８３３号、特開平３ー６６４３６号
が公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公知の結合機は、
ロボットに装着した場合、結合動作頻度が高速化するた
め、回転部分や摺動部分の摩耗対策、給油対策が問題と
なり、また、小型軽量化及びそれに付随する課題の解決
が必要となってきている。

【０００４】本発明は上記課題の解決を目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明は、本体に直線往復運動可能に支持されたラ
ムと、ラムの後方に頂点を有し、この頂点を中心として
展開する扇形空間を有する本体と、上記頂点を中心とし
て上記扇形空間内でエア圧を動力源として往復揺動可能
に嵌挿された揺動ピストンと、揺動ピストンとラム後端
とをリンクピンを介して連結するトグルリンクと、ラム
の先端に対向する先端部を有し、本体に後端部を固着さ
れた固定ジョーとを具備し、ラムの先端及び固定ジョー
の先端に取り付けたパンチとダイとで金属板の重合部を
局部的に据え込み変形させて結合するようになしたメカ
ニカルジョイント用結合機において、揺動ピストンのピ
ボットピン及びトグルリンクの両端のリンクピン並びに
ラムの摺動面に給油孔を介して連通し、かつ、外部から
給油するための給油栓に連通する潤滑油貯蔵部を有する
ブッシュを具備させ、しかも、本体の揺動ピストン摺動
面に固形潤滑剤を混入した表面硬化膜層を具備させ、さ
らに、パンチとダイの作動軸線をラムの作動軸線より本
体の前方側にオフセットさせて設置すると共に、パンチ
ホルダとダイホルダとを、ラムの作動軸線と平行な面及
び該面に直交する面とからなる階段状の面でラムと固定
ジョーとの先端部にそれぞれ支持結合してあることを特
徴とする。

【０００６】

【作用】揺動ピストンのピボットピン及びトグルリンク
の両端のリンクピン並びにラムの摺動面に潤滑油貯蔵部
を有するブッシュを具備させ、また、本体の揺動ピスト
ン摺動面に固形潤滑剤を混入した表面硬化膜層を具備さ
せたから、メカニカルジョイント用結合機の回転部分や
摺動部分の摩耗を軽減し、無給油化によるメンテナンス
フリー化が達成できる。また、パンチとダイの作動軸線
をラムの作動軸線より本体の前方側にオフセットさせて
設置したから、このオフセット分だけ本体をワーク側に
接近させて結合することができ、従って、ワーク側の結
合用フランジの突出長さを短かくすることができ、小型
軽量化も達成できる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明に係るメカニカルジョイント用
結合機の中央縦断側面図、図２はその一部破断正面図で
あって、これらの図において、（１）は本体、（２）は
ラム、（３）は揺動ピストン、（４）はトグルリンク、
（５）は固定ジョー、（７）はパンチ、（８）はダイを
示している。

【０００８】本体（１）は、その前面側にブッシュ
（９）を介してラム（２）を直線往復運動可能に支持し
ており、かつ、このラム（２）の後方に頂点を備えた扇
形空間（１０）を有する。

【０００９】揺動ピストン（３）は、上記扇形空間（１
０）の頂点を中心としてピボットピン（１１）を介して
上記扇形空間（１０）内でエア圧を動力源として往復揺
動可能に嵌挿されている。

【００１０】上記揺動ピストン（３）と、ラム（２）の
後端とはリンクピン（１２）（１３）を介してトグルリ
ンク（４）で連結されている。

【００１１】固定ジョー（５）は、ラム（２）の先端に
対向する先端部（５ａ）を有し、本体（１）に後端部
（５ｂ）を固着されている。

【００１２】パンチ（７）とダイ（８）は、ラム（２）
の先端と固定ジョー（５）の先端部（５ａ）とに対向し
て取付けられており、その取付けは、図１と逆としても
よい。図１の実施例は、パンチ（７）をラム（２）の先
端に、ダイ（８）を固定ジョー（５）の先端部（５ａ）
に取付けている。パンチ（７）及びダイ（８）は、２枚
又は２枚以上の金属板の重合部を局部的に据え込み変形
させて結合する工具であって、公知のものと同様である
ため詳細な説明は省略する。このパンチ（７）及びダイ
（８）は、夫々、ホルダー（７ａ）（８ａ）に交換可能
に取付けてあり、このホルダー（７ａ）（８ａ）を介し
てラム（２）の先端と固定ジョー（５）の先端部（５
ａ）とにビスで着脱可能に固着してある。そして、パン
チ（７）及びダイ（８）の作動軸線は、図１に示す様
に、ラム（２）の作動軸線に対して本体（１）の前面側
に所定寸法（ｅ）だけオフセットさせてある。これによ
り、このオフセット分だけ本体（１）の前面をワークの
垂直壁等に接近させることができ、それだけワークの結
合用フランジの突出長さを短縮させることができる。

【００１３】上記のように、パンチ（７）とダイ（８）
の作動軸線を、ラム（２）の作動軸線に対してオフセッ
トさせると、ホルダー（７ａ）（８ａ）とラム（２）の
先端及び固定ジョー（５）の先端部（５ａ）との結合面
に曲げモーメントが作用するが、この曲げモーメントが
固着用ビスに直接作用することを防止させるため、夫々
の結合面を上記作動軸線に平行する面と直交する面との
階段状の面として、前記曲げモーメントをこの階段状の
面で支持させることにより、支持剛性を向上させてい
る。同様の目的で固定ジョー（５）の後端部（５ｂ）
と、本体（１）との結合面も、上記作動軸線に平行な面
（Ｖ）と直交する面（Ｈ）との階段状の面となし、これ
らの面（Ｖ）（Ｈ）の境界部にテーパーキー状の間隙充
填部材（１４）を挿入し、間隙ができないようにしてい
る。この間隙充填部材（１４）は図２に示すように、本
体（１）又は固定ジョー（５）のいずれか一方に装着し
たネジ（１５）により挿脱操作可能に固定してある。

【００１４】固定ジョー（５）を連結するために、本体
（１）の後部下面には、ラム（２）の直後の位置に、ラ
ム（２）の作動軸線と平行に延びる垂下部（１ａ）と、
この垂下部（１ａ）の上端から本体（１）の後方へ延び
る水平部（１ｂ）とを有し、この水平部（１ｂ）は、本
体（１）の扇形空間（１０）の略直下に位置している。
この垂下部（１ａ）と水平部（１ｂ）とは倒立Ｌ形状と
されており、この部分に固定ジョー（５）の後端部（５
ｂ）を当接して結合される。この結合は、垂下部（１
ａ）では位置決めピン（１６）とボルト（１７）で結合
し、水平部（１ｂ）ではボルト（１８）のみで結合して
いるが、これに制約されない。

【００１５】固定ジョー（５）の形状は、略コ字形のガ
ン形状とされ、下顎部が上顎部より長くされてその先端
部（５ａ）にダイ（８）を固着しており、上顎部の前面
と上面を本体（１）の垂下部（１ａ）と水平部（１ｂ）
とに当接して結合している。

【００１６】本体（１）と固定ジョー（５）とは、初め
から一体的に製作することができるが、所要部分の精密
加工等の加工性を配慮した場合、別体に製作するのが有
利と考えられる。固定ジョー（５）は軽量化のために、
断面Ｉ形状とされている。

【００１７】本体（１）は、扇形空間（１０）とピボッ
トピン（１１）の支持部とを含めた部分を図１の紙面上
で表裏方向に完全にくり抜いて形成してあり、この表裏
面、即ち本体（１）の両側面は、周囲を囲繞するガスケ
ット（図示省略）を介して側板（１９）（２０）で閉鎖
される。この閉鎖は、本体（１）の両側面周囲に適宜の
配置で形成された複数のボルト孔（２１）にボルト（２
２）を挿通して緊締することによって行われる。扇形空
間（１０）の両端には、エア出入口（２３）（２４）が
形成され、このエア出入口（２３）（２４）はエア配管
を介してエア供給源に接続され、エア配管の途中には、
方向切換弁が設置され、この方向切換弁を自動的に制御
させることによって、エアの給排方向を切換制御させる
ものである。また、本体（１）の前面側には、扇形空間
（１０）の頂点から下方に向けてラム（２）の挿通孔が
形成され、この挿通孔にブッシュ（９）を介してラム
（２）が挿入されている。ブッシュ（９）の外周部に
は、潤滑油貯蔵部（９ａ）が形成され、この潤滑油貯蔵
部（９ａ）には、本体（１）の前面から給油栓（９ａ）
を介して潤滑油の補給を可能としており、また、潤滑油
貯蔵部（９ａ）からブッシュ（９）の内周面に向けて適
当数の給油孔（９ｃ）が形成してあり、ラム（２）の摺
動面を潤滑させるようにしてある。これにより、通常時
の無給油化を図り、メンテナンスフリーとしている。こ
のブッシュ（９）は本体（１）の挿通孔に取り替え可能
に装着してある。本体（１）の扇形空間（１０）内に
は、揺動ピストン（３）が往復揺動可能に嵌挿してあ
る。この揺動ピストン（３）の摺動面となる扇形空間
（１０）の円弧状内周面（１０ａ）には二硫化モリブデ
ン等の固形潤滑剤を混入した表面硬化膜層（１０ｂ）が
形成してあり、これによって耐摩耗性を向上させてい
る。同様な目的から、本体（１）の両側板（１９）（２
０）の内面の所要部にも同様な表面硬化膜層を形成して
おくことが望ましい。

【００１８】揺動ピストン（３）は、基端部に中空のボ
ス部（３ａ）を有し、このボス部（３ａ）の外周部を、
本体（１）の扇形空間（１０）の頂点部に円弧状ブッシ
ュ（２５）を介して回動可能に支承させている。この円
弧状ブッシュ（２５）は、本体（１）に回り止めピン
（２６）で回り止めされており、その外周部に潤滑油貯
蔵部（２５ａ）が形成され、この潤滑油貯蔵部（２５
ａ）には、本体（１）の前面から給油栓（２５ｂ）を介
して潤滑油が補給可能とされ、また、該ブッシュ（２
５）の内周面に向けて適当数の給油孔（２５ｃ）が形成
され、揺動ピストン（３）のボス部（３ａ）の潤滑を行
わせ、通常時の無給油化によりメンテナンスフリーとし
てある。尚、扇形空間（１０）内に臨む円弧状ブッシュ
（２５）の端部には、ボス部（３ａ）と円弧状ブッシュ
（２５）との間にゴミが進入するのを防止するダストシ
ール部材（２７）が本体（１）にネジ等で取付けてあ
る。

【００１９】揺動ピストン（３）のボス部（３ａ）の両
端には、リンクピン連結用ブラケット板（３ｂ）（３
ｂ）がビス等で固着してある。このリンクピン連結用ブ
ラケット板（３ｂ）（３ｂ）と揺動ピストン（３）のボ
ス部（３ａ）とは、ピボットピン（１１）とキー（１１
ａ）とによって一体化されている。このリンクピン連結
用ブラケット板（３ｂ）（３ｂ）と揺動ピストン（３）
とは一体に形成することも可能であるが、トグルリンク
（４）との組付性並びに加工性を考慮すると、本実施例
のように別体に製作して組付けにより一体化する方が有
利である。

【００２０】トグルリンク（４）は図２に示すように、
上端が１枚板状とされ、下端が２股状とされ、上端の両
側にリンクピン連結用ブラケット板（３ｂ）（３ｂ）を
配置してリンクピン（１３）で回動可能に連結し、下端
の２股状内にラム（２）の上端を挿入してリンクピン
（１２）で回動可能に連結している。両リンクピン（１
２）（１３）内には、潤滑油貯蔵部（１２ａ）（１３
ａ）が形成され、この潤滑油貯蔵部（１２ａ）（１３
ａ）の一端には給油栓（１２ａ）（１３ｂ）が取付けて
あり、この給油栓（１２ｂ）（１３ｂ）には、一方の側
板（２０）の給油孔から潤滑油を補給可能としてあり、
この給油孔は通常時、ネジ栓（２８）（２９）で閉鎖さ
せてある。

【００２１】上記リンクピン（１２）（１３）には潤滑
油貯蔵部（１２ａ）（１３ａ）から外周の軸受ブッシュ
（１２ｄ）（１３ｄ）に向けて潤滑油を供給させるため
の給油孔（１２ｃ）（１３ｃ）が形成してある。この構
成によって、トグルリンク（４）の両端のリンクピン
（１２）（１３）の通常時の無給油化を図り、メンテナ
ンスフリーとしている。

【００２２】また、揺動ピストン（３）の先端部側面に
は、永久磁石（３０）を埋設し、この永久磁石（３０）
の揺動軌跡上の側板（２０）の外面には、磁気感応型近
接スイッチ（３１）〜（３３）を設置して揺動ピストン
（３）の動作位置検出に利用する。例えば、揺動ピスト
ン（３）の往復揺動範囲の両端検出用に近接スイッチ
（３１）（３３）を設置し、かつ、往復揺動範囲の中間
付近にも近接スイッチ（３２）を設置し、この中間の近
接スイッチ（３２）は、ワークの結合用フランジ部を順
次結合する場合等のように、１番目の結合点の結合後、
２番目、３番目の結合点を結合するとき、揺動ピストン
（３）の後退動作を半分迄とし、次の結合点で直ちに結
合できるようにして、結合動作サイクルの短縮化をする
ために利用される。尚、揺動ピストン（３）の前後両面
には、緩衝パッド（３４）（３５）を設けてある。ま
た、固定ジョー（５）の後部上端面には、ロボットハン
ドへの取付面（５ｃ）が形成してある。尚、ロボットハ
ンドへの取付面（５ｃ）は、固定ジョー（５）の後面そ
の他の位置であってもよい。

【００２３】以上が本発明に係るメカニカルジョイント
用結合機の全体の構成であって、次に、その動作を説明
する。

【００２４】本結合機は、ＮＣ制御手段により予め設定
された或いはティーチングされたプログラム等により高
い位置決め精度で制御駆動される多軸型ロボットのハン
ド部分に取付面（５Ｃ）を介して取付けられる。そし
て、エア出入口（２３）（２４）にはエア配管が接続さ
れ、このエア配管は、途中に方向切換弁を介してコンプ
レッサ等のエア圧供給源に接続される。方向切換弁は、
ロボットのＮＣ制御部の指令により切換動作が制御さ
れ、また、近接スイッチ（３１）〜（３３）の出力は、
ＮＣ制御部に送られる。金属板のプレス成形部品同士
を、そのフランジ部で結合する場合で動作の説明を行う
と、先ず、ワークは適当な位置決め手段で一定の位置に
固定されており、そのフランジ部を複数点に亘って結合
して行くものとすると、最初の結合位置並びにそれ以後
の最後の結合位置までがすべてロボットのＮＣ制御部に
プログラムされているから、ロボットは、本結合機を最
初の結合点に向けて位置決め移動させる。そして、方向
切換弁を動作させてエアを一方のエア出入口（２３）側
に供給させ、他方は排気口へ接続する。尚、図１は、結
合動作の完了時の状態を示しており、最初は、揺動ピス
トン（３）が上方端にある。この状態では、トグルリン
ク（４）によりラム（２）が上方端に上昇しており、こ
れによって、パンチ（７）はダイ（８）の上方に離隔し
ている。従って、ロボットで本結合機を最初の結合点の
フランジ部分に開口状態で進入することになる。そし
て、上方のエア出入口（２３）にエアを供給すると、揺
動ピストン（３）が扇形空間（１０）内でピボットピン
（１１）を支点として下方へ回動し、これにより、トグ
ルリンク（４）を介してラム（２）が下降する。この動
作は、トグルリンク（４）の上端側のリンクピン（１
３）が、ピボットピン（１１）と下端側のリンクピン
（１２）との間で図１の右上方から下方へ回動してき
て、これら３つのピン（１１）（１２）（１３）がラム
（２）の作動軸線上に一直線上に並ぶまで行われる。こ
の一直線上に並んだ状態がラム（２）の最下降端位置と
なり、ワークのフランジ部の結合が終了する位置であ
る。ワークのフランジ部は、ラム（２）が降下動作して
きて、その下降端に近づいてくると、パンチ（７）とダ
イ（８）とで加圧挾持され、ダイ（８）の穴内にパンチ
（７）で押し出され、やがて、パンチ（７）の先端とダ
イ（８）の穴底との間で圧縮されて周囲へ膨出し、いわ
ゆる据え込み変形することによって、２枚の金属板が強
固に結合する。この結合部の大きさや形状は、パンチ
（７）とダイ（８）の形状によって決定され、ダイ
（８）の穴形状に略同一の形状となりスポット状の局部
的結合となる。結合後、方向切換弁が切換えられ、下方
のエア出入口（２４）にエア圧が供給され、揺動ピスト
ン（３）が上方端位置へ戻され、トグルリンク（４）を
介してラム（２）が上昇する。パンチ（７）及びダイ
（８）は、ワークの結合部からストリッパ部材により離
脱せしめられ、次の結合点へロボットの動作で移動す
る。このとき、揺動ピストン（３）を上昇端まで戻さ
ず、途中で停止させ、いわゆる半開状態で次の結合点へ
移動させれば、次の結合動作サイクルを短縮することが
できる。以後同様の動作を行わせる。

【００２５】上記動作は、ワークを固定して結合機を移
動させることにより結合させるようにしたが、ワークも
移動させて行わせることができることは明白である。

【００２６】また、各ブッシュ（９）（１２ｄ）（１３
ｄ）（２５）には、摺動面に軸方向及び周方向に延在又
は点在する油溝、油孔などを形成し、そこに固形潤滑剤
やグリースを充填させることができ、さらに、ブッシュ
自体を焼結含油軸受材で形成してもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、揺動ピストンのピボッ
トピン及びトグルリンクの両端のリンクピン並びにラム
の摺動面に給油孔を介して連通し、かつ、外部から給油
するための給油栓に連通する潤滑油貯蔵部を有するブッ
シュを具備させ、しかも、本体の揺動ピストン摺動面に
固形潤滑剤を混入した表面硬化膜層を具備させたから、
メカニカルジョイント用結合機の回転部分や摺動部分の
磨耗を軽減し、無給油化によるメンテナンスフリー化が
達成できる。また、パンチとダイの作動軸線をラムの作
動軸線より本体の前方側にオフセットさせて設置すると
共に、パンチホルダとダイホルダとを、ラムの作動軸線
と平行な面及び該面に直交する面とからなる階段状の面
でラムと固定ジョーとの先端部にそれぞれ支持結合して
あるため、上記オフセット分だけ本体をワーク側に接近
させて結合することができ、かつ、上記オフセットに伴
なって発生する曲げモーメントを上記階段状の直交する
２面で分散して支持させることにより、比較的小さな形
態で受けさせることが可能となり、メカニカルジョイン
ト用結合機の小型軽量化が可能となると共に、ワーク側
の結合用フランジの突出長さを短くすることができ、ワ
ーク側の小型軽量化も達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメカニカルジョイント用結合機の
中央縦断側面図

【図２】その一部破断正面図

【符号の説明】

１ 本体 ２ ラム ３ 揺動ピストン ４ トグルリンク ５ 固定ジョー ７ パンチ ８ ダイ ９ ラムブッシュ １０ 扇形空間 １１ ピボットピン １２ リンクピン １３ リンクピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に直線往復運動可能に支持されたラ
   ムと、ラムの後方に頂点を有し、この頂点を中心として
   展開する扇形空間を有する本体と、上記頂点を中心とし
   て上記扇形空間内でエア圧を動力源として往復揺動可能
   に嵌挿された揺動ピストンと、揺動ピストンとラム後端
   とをリンクピンを介して連結するトグルリンクと、ラム
   の先端に対向する先端部を有し、本体に後端部を固着さ
   れた固定ジョーとを具備し、ラムの先端及び固定ジョー
   の先端に取り付けたパンチとダイとで金属板の重合部を
   局部的に据え込み変形させて結合するようになしたメカ
   ニカルジョイント用結合機において、 揺動ピストンのピボットピン及びトグルリンクの両端の
   リンクピン並びにラムの摺動面に給油孔を介して連通
   し、かつ、外部から給油するための給油栓に連通する潤
   滑油貯蔵部を有するブッシュを具備させ、 しかも、本体の揺動ピストン摺動面に固形潤滑剤を混入
   した表面硬化膜層を具備させ、 さらに、パンチとダイの作動軸線をラムの作動軸線より
   本体の前方側にオフセットさせて設置すると共に、 パンチホルダとダイホルダとを、ラムの作動軸線と平行
   な面及び該面に直交する面とからなる階段状の面でラム
   と固定ジョーとの先端部にそれぞれ支持結合してあるこ
   とを特徴とするメカニカルジョイント用結合機。