カシメパンチ装置、およびカシメパンチ方法
【課題】カシメパンチ装置を改良し、外部機器であるＴＶカメラや位置決め機構を必要とせず、自動的に高精度で芯合わせできるようにする。
【解決手段】プレス機構Ｐに装着されたシャンクホルダ９の圧下げ力がカシメパンチ１に伝えられ、該カシメパンチが下降するとカシメ型１ａが被加工部４に当接して成形目的形状５′のように塑性加工（カシメ）する。上記のカシメパンチ１は遊動機構Ｆによって、
水平方向の変位可能に支持されている。カシメパンチ１が下降して案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂに接触すると、テーパ斜面によって誘導され、自動的に芯合わせされる。被加工部４の塑性加工を終えてプレス機構Ｐが上昇すると、分離機構Ｓの皿バネ１７Ａ，１７Ｂがカシメパンチ１を押し上げて、案内テーパ１ｃを凹円柱面２ｂから離脱させる。
【解決手段】プレス機構Ｐに装着されたシャンクホルダ９の圧下げ力がカシメパンチ１に伝えられ、該カシメパンチが下降するとカシメ型１ａが被加工部４に当接して成形目的形状５′のように塑性加工（カシメ）する。上記のカシメパンチ１は遊動機構Ｆによって、
水平方向の変位可能に支持されている。カシメパンチ１が下降して案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂに接触すると、テーパ斜面によって誘導され、自動的に芯合わせされる。被加工部４の塑性加工を終えてプレス機構Ｐが上昇すると、分離機構Ｓの皿バネ１７Ａ，１７Ｂがカシメパンチ１を押し上げて、案内テーパ１ｃを凹円柱面２ｂから離脱させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カシメ作業を行なう装置、およびカシメ作業を行なう方法に掛かり、特に、外部機器であるＴＶカメラや位置決め機構を必要とせず高精度の芯出しを迅速かつ自動的に行ない得るように改良したものである。
これにより、１台のプレス機構に対して複数種類のカシメパンチを装着し、自動的に芯合わせすることが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
カシメとは、被加工物に局部的な圧力を加えて塑性変形を生じさせて目的形状ならしめる作業をいう。
カシメ技術については種々の工夫改良が為されており、特許文献１として挙げた特開２００６−８７５号公報に記載の発明は、重ね合わせた金属板を低コストで、強度，信頼性及び安定性に優れたカシメ接合する技術である。
また、特許文献２として挙げた特開２００３−２９０８６６号公報に記載されている発明は、カシメ条件に対応して適正な形状寸法のカシメ加工を行ない得るように改良された技術である。
さらに、特許文献３として挙げた特開２００２−２８２９９４号公報に記載の発明は、
クラックや湾曲を生じないカシメ方法である。
【０００３】
古典的なカシメ作業の基本的な形態は、左手で持ったカシメ工具を被加工部に当て、右手のハンマでカシメ工具を打撃する。カシメ作業を工業的に行なう場合は、プレスを利用した自動機器が用いられる。
カシメ加工によると、格別の連結部材や接着剤を用いる必要が無く、２つの部材を迅速容易に結合することができるので広く用いられており、きわめて多種多様のカシメ部構造が有る。
【０００４】
図３は、それらの中の２例を示したものである。
（Ａ１）の例では、ワーク２を貫通したリベット２ａが上方に突出していて、この突出部が被加工部４である。
カシメパンチ１に形成されたカシメ型１ａを上記被加工部４に対向当接させ、カシメパンチ１を下方に向けて圧し付けると、（Ａ２）に示した成形部５が形成され、リベット２ａは下方へ抜け出さなくなる。
（Ｂ１）の例では、平頭リベット２ａ′がワーク２の透孔に挿通されて、下方へは抜け出さなくなっている。この例ではリベットの平頭部を収納している段付き孔の縁が被加工部４であって、カシメパンチ１で押圧されて（Ｂ２）のような成形部５が形成される。これにより、リベットは上方にも抜け出さなくなる。
【０００５】
図４は、生産工場で用いられている自動シメ装置の１例を模式的に描いた構成説明図である。
説明の便宜上、垂直なＺ軸と水平なＸ，Ｙ軸当接とからなる直交３軸を想定する。Ｙ軸は図に現れていないが、紙面に垂直である。
作業テーブル６の上にワーク２が置かれていて、該ワークを貫通するリベットの上端部が被加工部４である。カシメパンチ１はＺ軸と平行に支持され、ＸＹ駆動機構７によってＸ−Ｙ方向に移動せしめられる。
図示の状態でカシメパンチ１にプレス押圧力（矢印Ｐ）を与えると、先にず３（Ａ１）（Ａ２）を参照して説明したように被加工部４が塑性変形せしめられて、カシメ作業が遂行される。
【０００６】
カシメパンチ１の中心軸を被加工部４に対して正確に対向させるため、ＴＶカメラ３で被加工部４の位置を標定するようになっている。
すなわち、図外の自動制御装置で被加工部４の位置ずれを算出し、これを補正するように位置決め機構８を作動させてワーク２をＸ−Ｙ面に沿わせて移動させたり、ＸＹ駆動機構７を作動させたりできるようになっている。
このようにして芯合わせされると、前記の自動制御装置がプレス（共に図外）を作動させて押圧力（矢印Ｐ）を発生させる。
【特許文献１】特開２００６−８７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０８６６号公報
【特許文献３】特開２００２−２８２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
同一形状寸法の多数のワークを加工する単能のカシメ装置の場合は、図４に例示した従来例の構造であっても格別の不具合を生じないのであるが、１基のプレス機構を用いて複数種類のワークを加工するには、いわゆるターレット（回転工具台）方式を適用して、複数種類のカシメパンチを交換使用することが要請される。
複数のカシメ装置をターレット型に配置した場合、それぞれのカシメ装置が（図４参照）ＴＶカメラ３や位置決め機構８を備えていると装置全体が大型大重量になり、製造コストも高額である。
【０００８】
本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的は、
カシメパンチをワークの被加工部に対して位置決めする際、僅かの位置決め誤差（サブミリメートル）が許容されること、すなわち概要的に位置決めすれば足り、上記サブミリメートルの誤差を自己修正して芯合わせする機能を備えていて、芯合わせ用のＴＶカメラや、芯合わせ用の位置決め機構などの外部手段を設ける必要の無いカシメパンチ装置、及び同カシメパンチ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理について、その１実施形態に対応する図１を参照して略述すると次の通りである（この欄の説明（段落番号０００９〜段落番号００１９）は構成を理解し易いように図面を参照し、図示された部材を例として記述してあるが、本発明の構成要件をこれに限定するものではない）。
この図１の状態で、カシメパンチ１の中心線Ｚはワーク２の被加工部４を通っている。
しかし、サブミリメートルオーダーの誤差が有り得る。
上記サブミリメートルオーダーの誤差に順応できるよう、カシメパンチ１はＸ−Ｙ方向の変位可能に支持されている。
この図１の例では、符号Ｆを付して示した部分がＸ−Ｙ方向の変位を許容する遊動機構である。
【００１０】
プレス機構Ｐがカシメパンチ１を圧し下げたとき、前記遊動機構Ｆが許容するサブミリメートルの範囲内で自動的に芯合わせされるよう、該カシメパンチ１の下端部に案内用のテーパが設けられている。
この図１の例では、符号Ｃを付して示した部分が自動芯出し機構である（この案内テーパ１ｃ付近の拡大詳細は図２に描かれている）。
【００１１】
前記案内テーパ１ｃがワーク２の凹円柱面２ｂに嵌合して自動位置決めが行われると、両者が堅く嵌まり有って容易には抜けない虞れがあるので、これを強制的に離脱させるバネ手段が設けられる。（注）抜け難くなる現象は毎回発生するものではないが、例え何百回に１度の確率であっても、本発明は万全を期して強制的な分離・離脱手段を設け、円滑な運転を確保している。
この図１の例では、符号Ｓを付して示した部分がバネ手段としての皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂを含む分離機構である。
【００１２】
上述の原理に基づく具体的な構成として請求項１の発明に係るカシメパンチ装置は（図１参照）図示のごとく直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、
先端部にカシメ型（１ａ）を形成されカシメパンチ（１）をＺ軸方向に保持しつつ、Ｚ軸に直角なＸ−Ｙ方向の変位を許容する遊動機構（Ｆ）と、
前記カシメパンチの下端部を誘導して、前記のカシメ型を被加工物に対して芯合わせする芯出し機構（Ｃ）と、
前記カシメパンチを上方に向けて付勢する弾性体（例えばバネ手段）を有していて、前記プレス機構がカシメパンチを圧し下げたときは上記弾性体を撓ませておき、プレス機構が上昇する際、弾性体の復元力でカシメパンチを押し上げて、被加工物から分離させる分離機構（Ｓ）と、
ワークから分離されたカシメパンチが前記遊動機構によってＸ−Ｙ方向の変位自在に支承されている状態で、該カシメパンチを、プレス機構に装着されたシャンクホルダに対して自動的に芯合わせするリセット機構（Ｒ）と、を具備していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項１の発明装置の構成要件に加えて、（図１参照）前記の遊動機構（Ｆ）が、
カシメパンチ（１）に形成されているフランジ（１ｂ）、および該フランジの下面に対向当接する多数の転動球（１４）と、
上記多数の転動球を介して前記フランジの下面に対向する球受板（１３）を設置されるとともに、前記シャンクホルダ（９）に固着された球ホルダ（１１）と、を具備していることを特徴とする。
前記の「多数」とは、３以上の整数をいう。これは、幾何学における多角形の「多」と同様の概念である。
【００１４】
請求項３の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項１または請求項２の発明装置の構成要件に加えて、（図１及び図２を併せて参照）
前記の芯出し機構（Ｃ）が、ワーク（２）に形成されている凹円柱面（２ｂ）に対応せしめてカシメパンチ（１）の下端部に形成された案内テーパ（１ｃ）によって構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項２または請求項３の発明装置の構成要件に加えて（図１参照）、
前記の分離機構（Ｓ）が、前記カシメパンチ（１）に対して緩やかに外嵌されたスリーブ（１０）および該スリーブに形成されているフランジ（１６）と、
該フランジと前記球ホルダ（１１）との間に圧縮介装されている複数枚の皿バネ（１７Ａ、１７Ｂ）と、
前記フランジ（１６）に穿たれた孔に対してＺ軸方向の摺動自在に嵌合するとともに、前記球ホルダ（１１）に固着されたガイド軸（１５）と、を具備していることを特徴とする。
上記の緩やかに外嵌とは、相互に干渉する虞れの無いようにクリアランスを設ける意である。
【００１６】
請求項５の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項１ないし請求項４の発明装置の構成要件に加えて（図１参照）、
前記のリセット機構（Ｒ）が、Ｚ軸に沿わせてシャンクホルダ（９）に穿たれた垂直孔（１８）と、該垂直孔に嵌め合わされた位置決め球（１９）と、該位置決め球を下方に向けて付勢している加圧バネ（２０）と、前記カシメパンチ（１）の頂面の中心に形成された円錐穴（２２）と、を具備していることを特徴とする。上記の円錐穴は立体幾何学的に厳密な円錐形であることを要せず、例えば底の付近に丸みを有していても良い。
【００１７】
請求項６の発明に係るカシメパンチ方法は（図１参照）、
カシメパンチ（１）の下端部に形成されているカシメ型（１ａ）をワーク（２）の被加工部（４）に対向せしめ、上記カシメパンチをプレス機構（Ｐ）で圧し下げる方式のカシメ方法において、
予め、カシメパンチの下端部に、ワーク（２）の凹凸に対応する案内テーパ（１ｃ）を形成するとともに、該カシメパンチに対してバネ手段により上向き方向の力を付勢しておき、
上記カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持した状態で、前記案内テーパをワークの凹凸に対向当接させ、
カシメパンチをプレス機構（Ｐ）で圧し下げる際、案内テーパでカシメパンチを導いてカシメ型をワークの被加工部（４）に芯合わせするとともに、前記バネ手段を撓ませてエネルギーを蓄えておき、
上記被加工部を成形目的形状（５′）にプレス加工した後、プレスの圧下力を解除したとき、前記バネ手段の弾性復元力によってカシメパンチを上昇せしめることにより、ワークの凹凸に圧着されているカシメパンチ下端部の案内テーパを強制的に離脱せしめることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明に係るカシメパンチ方法は、前記請求項６の発明方法の構成要件に加えて（図１参照）、
前記のカシメパンチ（１）の上端部にフランジ（１ｂ）を形成するとともに、該フランジの下面に対向離間せしめて球受板（１３）を配設し、この球受板により転動球（１４）を介してカシメパンチのフランジを支持することによって、該カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持することを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明に係るカシメパンチ方法は、前記請求項７の発明方法の構成要件に加えて（図１参照）、
フランジ（１６）を有するスリーブ（１０）を、前記カシメパンチに対して緩やかに嵌合させて配設するとともに、
スリーブのフランジと前記球受板（１３）との間に複数枚の皿バネ（１７Ａ，１７Ｂ）を介装することにより、
カシメパンチをプレス機構（Ｐ）で圧し下げる際、上記複数枚の皿バネを撓ませてエネルギーを蓄え、プレスの圧下力を解除したとき、該皿バネの弾性的復元力によってカシメパンチを上昇せしめることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、
カシメパンチが、遊動機構の作用によってＸ−Ｙ方向に変位し得るので、芯出し機構でカシメパンチの下端部を誘導されると従動的に芯合わせされる。
このようにして、ＴＶカメラや位置決め機構などの外部機構を必要とせず、カシメパンチが自主的に求芯機能を発揮して正確なカシメ作業を遂行することができる。
上記芯出し機構の作用でカシメパンチがワークに圧着されるが、分離機構のバネ手段の弾性復元力によって強制的に分離せしめられる。
上述のようにして、遊動的に支持されたカシメパンチが誘導されて自動的に芯合わせされるが、このような自動芯合わせを繰り返していると、芯出し誤差が積み重なってゆく心配が有る。そこで本発明装置はリセット機構を備えていて、１サイクルのカシメ作業ごとにカシメパンチの中心線をプレス機構の中心線に合わせる。これにより、各サイクルのカシメ作業が正確に行われる。
【００２１】
請求項２の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、
カシメパンチが、ボール平面軸受を介して吊持された状態と等価になり、水平方向の平行移動が自由である。しかも、平行移動に対する摩擦抵抗がきわめて小さいので、高精度の芯出しが可能である。
【００２２】
請求項３の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、カシメパンチを誘導する案内テーパが該カシメパンチの下端部に形成されている。すなわち案内テーパが、カシメ型の直近に配設されている。このため、ワークに形成されている凹円柱面を利用して、高精度で芯出しすることができる。
【００２３】
請求項４の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、
カシメパンチがプレス機構により圧し下げられたとき、スリーブがワークに当接して、
カシメパンチの機能を妨げることなく、プレス機構の出力の１部を複数枚の皿バネに蓄える。皿バネは小形軽量の部材であり、小さい撓み量で大きい荷重を支承することができ、しかも仕様や枚数を選択することによって容易に荷重を調節することができる。
【００２４】
請求項５の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると
大きいプレス力を伝動するプレス機構とシャンクホルダとの間に介装されて、プレス力の伝動を妨げることなく、かつ該プレス力によって破損する虞れなく、円滑に作動して、カシメパンチを基準位置に復元させることができる。
特に本請求項５の構成によれば、リセット信号を与える必要なく、プレス機構の圧下力
が消失すると自動的にリセット作動が行なわれる。
しかも、本請求項５のリセット機構は、シャンクホルダの中に収納されていて、装置全体を大形化せず、外部障害物の衝突を受けて破損する虞れが無い。
【００２５】
請求項６の発明に係るカシメパンチ方法を適用すると、ＴＶカメラや位置決め機構などの外部機構を設ける必要が無く、カシメパンチ工具を自動的にカシメ加工部に芯合わせすることができる。
このため、ターレット方式のカシメ機器に適し、多品種のワークを高精度、高能率でカシメ加工することができる。
【００２６】
請求項７の発明に係るカシメパンチ方法を適用すると、
カシメパンチを、ボール平面軸受を介して吊持する状態で支持するので、水平方向の平行移動が自由である。しかも、平行移動に対する摩擦抵抗がきわめて小さいので、カシメパンチを芯出しするための力が僅かで足りる。
【００２７】
請求項８の発明に係るカシメパンチ方法を適用すると、
カシメパンチがプレス機構により圧し下げられたとき、スリーブをワークに当接させてるので、カシメパンチの機能を妨げることなく、プレス機構の出力の１部を複数枚の皿バネに蓄えることができる。
皿バネは小形軽量の部材であり、小さい撓み量で大きい荷重を支承することができ、しかも仕様や枚数を選択することによって容易に荷重を調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明に係るカシメ装置の１実施形態を描いた断面図である。
プレス機構Ｐの圧下力は直接的にシャンクホルダ９に与えられる。該シャンクホルダ９の下面がカシメパンチ１の頂面に当接しているので、プレス機構の圧下力はカシメパンチに伝動される。
カシメパンチ１が下降すると、その下端部に形成されているカシメ型１ａが、ワーク２に挿通されているリベット２ａの上端である被加工部４に当接して、これを塑性変形させる（カシメ加工する）。
本発明の大切な構造機能は、上述のカシメ加工に際してカシメ型１ａを被加工部４に対して自動的に芯合わせすることである。この自動芯合わせ構造について、以下に詳しく説明する。
【００２９】
図示の状態において、カシメパンチ１の中心線Ｚは垂直であり、ほぼリベット２ａと同心に揃えられている。しかし、図には表されない高精度（サブミリメートルォーダー）の芯合わせを必要とする。
高精度の芯合わせを自動的に行わせるため、本発明装置は次のような複数の機構を備えている。
（イ）カシメパンチ１をＺ軸方向に、かつＸ−Ｙ方向の変位自在に支持する遊動機構Ｆ （ただし、変位量はサブミリメートルで足りる）。
（ロ）カシメパンチ１の下端に形成されているカシメ型１ａを、正確に被加工部４に対向 させる芯出し機構Ｃ
（ハ）カシメ加工後、カシメパンチ１をワーク２から強制的に離脱させる分離機構Ｓ
（ニ）特定のワーク２に芯合わせされたカシメパンチ１を基準位置に復元させるリセット 機構Ｒ
以下、上記４つの機構について順次に説明する。
【００３０】
遊動機構Ｆの構成は次の通りである。
カシメパンチ１の上端部にフランジ１ｂが形成され、その上面も下面もＸ−Ｙ面に平行である。
シャンクホルダ９の下方に球ホルダ１１が固着されている。この球ホルダは有底無頂の円筒状をなし、底壁の中央に開口が設けられている。この開口を、シメパンチ１が緩やかに貫通している。
上記の緩やかに貫通とは、カシメパンチ１のＸ−Ｙ方向（水平方向）の移動（サブミリメートルオーダー）を許容するため、これに見合ったクリアランスが設けられている意である。
前記球ホルダ１１の底面に、平座金状の球受板１３が固着されている。
前記フランジ１ｂと球受板１３との間に多数の転動球１４が配置されていて、これらの部材がボール平面軸受を形成している。この構成部分は一見した処、スラスト軸受に類似しているが、軸を回転自在に支持するのではなく、カシメパンチ１を平行移動可能に支持している。
本発明を実施する場合、前記の転動球１４および球受板１３として市販のスラスト軸受を転用して利用することができる。
【００３１】
芯出し機構Ｃの構成は次の通りである。
図１の縮尺では見分けられないので、この機構の拡大詳細を図２に示す。
符号１はカシメパンチ、符号１ａはカシメ型、符号２はワーク、符号２ａはリベットである。該リベットの上端部の符号４は被加工部、符号５′は成形目的形状である。
本例のワークには凹円柱面２ｂが形成されている。これに対応して前記カシメパンチの下端部付近に角度θの案内テーパ１ｃが形成されている（読図の便宜を図り、角度θを拡大して描いてある）。
【００３２】
分離機構Ｓの構成は次の通りである（図１参照）。
スリーブ１０は筒状の部材で、カシメパンチ１に対して緩やかに（１〜２ミリメートルのクリアランスを介して）外嵌されている。
上記スリーブ１０に、フランジ１６が一体的に連設されていて、このフランジはガイド軸１５によってＺ軸方向に案内されている。
そして、先に説明した球ホルダ１１の底壁とフランジ１６との間に２枚の皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂが予圧を与えて介装されている。
上記の皿バネは、その仕様を適宜に選択したり枚数を変えたりすることによって、取付荷重やストロークを任意に変更することができる。
上述の構成により、プレス機構Ｐが休止しているとき、スリーブ１０はストローク一杯に下降している（図示の状態）。
【００３３】
リセット機構Ｒの構成は次の通りである。
シャンクホルダ９に垂直孔１８が穿たれていて、この孔の中に摺動自在に、かつガタ無く、位置決め球１９が収納されている。
該位置決め球の上方にコイルスプリングからなる加圧バネ２０を配置し、プラグ２１で押さえ付けてある。
一方、前記カシメパンチ１の頂面に、Ｚ軸と同心に円錐穴２２が形成されている。
上述の構成により、プレス機構Ｐが休止しているとき、カシメパンチ１とプレス機構Ｐとが同心に揃えられる（図示の状態）。
カシメパンチ１の水平方向変位量は、フランジ１ｂの外周面と球ホルダ１１の内周面との間隔寸法ｇに制限されている。全戸円錐穴２２の入口円の半径寸法をｇ以下に設定しておくことにより、位置決め球１９は円錐穴２２から外れることなく嵌まり合って位置決め機能を果たす。
【００３４】
次に、本実施形態に係るカシメパンチ装置の作動を説明する。
図１は、カシメ加工の準備を完了した状態が描かれており、カシメパンチ１を下降させるとカシメ型１ａが被加工部４に当接してリベット２ａの上端部を成形目的形状５′に塑性変形させることができる。
しかし、図２に示したようにカシメパンチ１の中心線Ｚと、ワーク２の中心線Ｚ′とが僅かに（サブミリメートルオーダー）偏心しているものとする。
【００３５】
（図１参照）プレス機構Ｐを作動させてシャンクホルダ９を下降させると、これに当接しているカシメパンチ１が圧し下げられる。
（図２参照）カシメ型１ａが被加工部４に当接するに先立って、カシメパンチ１の下端部に形成されている案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂに接触する。
カシメパンチ１の中心線Ｚとワーク２の中心線Ｚ′とが僅かに偏心しているので、案内テーパ１ｃの何れか１箇所が凹円柱面２ｂに接触するが、先に図１を参照して説明したように、カシメパンチ１が水平方向の変位可能に支持されているので、案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂの中へ挿入されるに従って、該カシメパンチ１の中心線Ｚがワーク２の中心線Ｚ′に倣って整列せしめられる。
上述のようにして、ＴＶカメラ３や位置決め機構８（図４参照）等の外部機構を必要とせず、自動的に芯合わせが遂行される。
【００３６】
図２を参照して以上に説明した芯合わせ作業を行なうと、案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂに嵌め合わされて容易には抜けなくなる虞れが有る。この現象は必ず発生するものではない。すなわち、凹円柱面２ｂには許容された範囲内の誤差があるから、シビアに嵌まり合うこともあれば、ルースに嵌まり合うこともある。
しかし、工作機械メーカーとしては、シビアに嵌まり合う場合を想定して、カシメパンチ１の案内テーパ１ｃとワーク２の凹円柱面２ｂとを分離させる機構を設けておかねばならない。
【００３７】
前述の芯合わせで、案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂの中へ挿入される際、（図１参照）
カシメパンチ１と共にスリーブ１０も下降せしめられ、その下端がワーク２に当接する。
これによりスリーブ１０は下降を阻止される。スリーブ１０が停止した後、カシメパンチが下降を続けると、皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂが圧縮され、該皿バネに弾性歪みエネルギーが蓄積される。
プレス機構Ｐが上昇ストロークに入ったとき、カシメパンチ１下端の案内テーパ１ｃがワーク２の凹円柱面２ｂに嵌着して拘束されても、前記皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂの弾性的復元力によってカシメパンチ１が押し上げられる。
詳しくは、皿バネは押し上げ反力をワーク２に支承させ、転動球１４を介してフランジ１ｂを押し上げる。
このようにして、被加工部４を塑性変形させたカシメパンチ１は自動的に復元上昇し、次のサイクルの準備状態に移行する。ただし、芯合わせ作動によって水平方向に変位させたカシメパンチ１を原状に復帰（リセット）させておかねばならない。以下にリセット動作を説明する。
【００３８】
プレス機構Ｐが下降してカシメパンチ１を圧し下げる際の大きい力は、シャンクホルダ９とカシメパンチ１とが当接している広い面で受ける。
プレス機構Ｐが上方に復元作動して、その圧下力が消失した状態（図１）においては、シャンクホルダ９とカシメパンチ１とが対向している面にプレス機構Ｐの押圧力は作用していない。
この状態においては、皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂの弾性的復元力によってカシメパンチ１が押し上げられている。
【００３９】
前回のカシメ作動サイクルにおいて、カシメパンチ１の案内テーパがワーク２に芯合わせされた結果が残っていて、シャンクホルダ９の中心線とカシメパンチ１の中心線とが偏心している可能性が有る。
上記の偏心をリセットしておかなかった場合、残留している前回サイクルの偏心と、これから始める次回サイクルの偏心とが偶然に相加されると、「案内テーパ１ｃと凹円柱面２ｂとの許容偏心量」を超える虞れ無しとしない。
そこで、次のようにして自動的にリセット作動が行なわれる。
【００４０】
ここで注意すべきは、前回サイクルから残留している偏心量が微小（サブミリメートルオーダー）であるということである。
偏心量が微小であるから、位置決め球１９は円錐穴２２の斜面に接触している。すなわち、位置決め球が円錐穴２２の縁の外に飛び出している虞れは無い。
位置決め球１９が加圧バネ２０によって圧し下げられているので、円錐穴２２を設けられているカシメパンチ１は水平方向に移動して芯合わせされる。
上記の水平方向移動に際して、カシメパンチ１が転動球１４で支えられて軽く動くことも、遊動機構Ｆ（既述）の効果の一つである。
【００４１】
以上に説明したようにしてカシメ加工の１サイクルが遂行される。この間、外部のＴＶカメラや外部の位置決め機構を必要とせず、全自動的に芯合わせされることに注目されたい。
このような本発明特有の効果の結果として、本発明装置は小形軽量に構成され、しかも外部接続を必要としない。このため、プレス１台に対して複数種類のカシメパンチをターレット型に配列したシステムをを構成するに好適である
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るカシメパンチ装置の１実施形態を示す断面正面図
【図２】前掲の図１の要部拡大詳細図
【図３】カシメ加工を説明するため、２例を描いた模式図
【図４】従来例のカシメパンチ装置を描いた模式図
【符号の説明】
【００４３】
１…カシメパンチ、１ａ…カシメ型、１ｂ…フランジ、１ｃ…案内テーパ、２…ワーク、２ａ…リベット、２ｂ…凹円柱面、３…ＴＶカメラ、４…被加工部、５…成形部、５′…成形目的形状、６…作業テーブル、７…ＸＹ駆動機構、８…位置決め機構、９…シャンクホルダ、１０…スリーブ、１１…球ホルダ、１２…ボルト、１３…球受板、１４…転動球、１５…ガイド軸、１６…フランジ、１７Ａ，１７Ｂ…皿バネ、１８…垂直孔、１９…位置決め球、２０…加圧バネ、２１…プラグ、２２…円錐穴、 Ｃ…芯出し機構、Ｆ…遊動機構、Ｐ…プレス機構、Ｒ…リセット機構、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カシメ作業を行なう装置、およびカシメ作業を行なう方法に掛かり、特に、外部機器であるＴＶカメラや位置決め機構を必要とせず高精度の芯出しを迅速かつ自動的に行ない得るように改良したものである。
これにより、１台のプレス機構に対して複数種類のカシメパンチを装着し、自動的に芯合わせすることが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
カシメとは、被加工物に局部的な圧力を加えて塑性変形を生じさせて目的形状ならしめる作業をいう。
カシメ技術については種々の工夫改良が為されており、特許文献１として挙げた特開２００６−８７５号公報に記載の発明は、重ね合わせた金属板を低コストで、強度，信頼性及び安定性に優れたカシメ接合する技術である。
また、特許文献２として挙げた特開２００３−２９０８６６号公報に記載されている発明は、カシメ条件に対応して適正な形状寸法のカシメ加工を行ない得るように改良された技術である。
さらに、特許文献３として挙げた特開２００２−２８２９９４号公報に記載の発明は、
クラックや湾曲を生じないカシメ方法である。
【０００３】
古典的なカシメ作業の基本的な形態は、左手で持ったカシメ工具を被加工部に当て、右手のハンマでカシメ工具を打撃する。カシメ作業を工業的に行なう場合は、プレスを利用した自動機器が用いられる。
カシメ加工によると、格別の連結部材や接着剤を用いる必要が無く、２つの部材を迅速容易に結合することができるので広く用いられており、きわめて多種多様のカシメ部構造が有る。
【０００４】
図３は、それらの中の２例を示したものである。
（Ａ１）の例では、ワーク２を貫通したリベット２ａが上方に突出していて、この突出部が被加工部４である。
カシメパンチ１に形成されたカシメ型１ａを上記被加工部４に対向当接させ、カシメパンチ１を下方に向けて圧し付けると、（Ａ２）に示した成形部５が形成され、リベット２ａは下方へ抜け出さなくなる。
（Ｂ１）の例では、平頭リベット２ａ′がワーク２の透孔に挿通されて、下方へは抜け出さなくなっている。この例ではリベットの平頭部を収納している段付き孔の縁が被加工部４であって、カシメパンチ１で押圧されて（Ｂ２）のような成形部５が形成される。これにより、リベットは上方にも抜け出さなくなる。
【０００５】
図４は、生産工場で用いられている自動シメ装置の１例を模式的に描いた構成説明図である。
説明の便宜上、垂直なＺ軸と水平なＸ，Ｙ軸当接とからなる直交３軸を想定する。Ｙ軸は図に現れていないが、紙面に垂直である。
作業テーブル６の上にワーク２が置かれていて、該ワークを貫通するリベットの上端部が被加工部４である。カシメパンチ１はＺ軸と平行に支持され、ＸＹ駆動機構７によってＸ−Ｙ方向に移動せしめられる。
図示の状態でカシメパンチ１にプレス押圧力（矢印Ｐ）を与えると、先にず３（Ａ１）（Ａ２）を参照して説明したように被加工部４が塑性変形せしめられて、カシメ作業が遂行される。
【０００６】
カシメパンチ１の中心軸を被加工部４に対して正確に対向させるため、ＴＶカメラ３で被加工部４の位置を標定するようになっている。
すなわち、図外の自動制御装置で被加工部４の位置ずれを算出し、これを補正するように位置決め機構８を作動させてワーク２をＸ−Ｙ面に沿わせて移動させたり、ＸＹ駆動機構７を作動させたりできるようになっている。
このようにして芯合わせされると、前記の自動制御装置がプレス（共に図外）を作動させて押圧力（矢印Ｐ）を発生させる。
【特許文献１】特開２００６−８７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０８６６号公報
【特許文献３】特開２００２−２８２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
同一形状寸法の多数のワークを加工する単能のカシメ装置の場合は、図４に例示した従来例の構造であっても格別の不具合を生じないのであるが、１基のプレス機構を用いて複数種類のワークを加工するには、いわゆるターレット（回転工具台）方式を適用して、複数種類のカシメパンチを交換使用することが要請される。
複数のカシメ装置をターレット型に配置した場合、それぞれのカシメ装置が（図４参照）ＴＶカメラ３や位置決め機構８を備えていると装置全体が大型大重量になり、製造コストも高額である。
【０００８】
本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的は、
カシメパンチをワークの被加工部に対して位置決めする際、僅かの位置決め誤差（サブミリメートル）が許容されること、すなわち概要的に位置決めすれば足り、上記サブミリメートルの誤差を自己修正して芯合わせする機能を備えていて、芯合わせ用のＴＶカメラや、芯合わせ用の位置決め機構などの外部手段を設ける必要の無いカシメパンチ装置、及び同カシメパンチ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理について、その１実施形態に対応する図１を参照して略述すると次の通りである（この欄の説明（段落番号０００９〜段落番号００１９）は構成を理解し易いように図面を参照し、図示された部材を例として記述してあるが、本発明の構成要件をこれに限定するものではない）。
この図１の状態で、カシメパンチ１の中心線Ｚはワーク２の被加工部４を通っている。
しかし、サブミリメートルオーダーの誤差が有り得る。
上記サブミリメートルオーダーの誤差に順応できるよう、カシメパンチ１はＸ−Ｙ方向の変位可能に支持されている。
この図１の例では、符号Ｆを付して示した部分がＸ−Ｙ方向の変位を許容する遊動機構である。
【００１０】
プレス機構Ｐがカシメパンチ１を圧し下げたとき、前記遊動機構Ｆが許容するサブミリメートルの範囲内で自動的に芯合わせされるよう、該カシメパンチ１の下端部に案内用のテーパが設けられている。
この図１の例では、符号Ｃを付して示した部分が自動芯出し機構である（この案内テーパ１ｃ付近の拡大詳細は図２に描かれている）。
【００１１】
前記案内テーパ１ｃがワーク２の凹円柱面２ｂに嵌合して自動位置決めが行われると、両者が堅く嵌まり有って容易には抜けない虞れがあるので、これを強制的に離脱させるバネ手段が設けられる。（注）抜け難くなる現象は毎回発生するものではないが、例え何百回に１度の確率であっても、本発明は万全を期して強制的な分離・離脱手段を設け、円滑な運転を確保している。
この図１の例では、符号Ｓを付して示した部分がバネ手段としての皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂを含む分離機構である。
【００１２】
上述の原理に基づく具体的な構成として請求項１の発明に係るカシメパンチ装置は（図１参照）図示のごとく直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、
先端部にカシメ型（１ａ）を形成されカシメパンチ（１）をＺ軸方向に保持しつつ、Ｚ軸に直角なＸ−Ｙ方向の変位を許容する遊動機構（Ｆ）と、
前記カシメパンチの下端部を誘導して、前記のカシメ型を被加工物に対して芯合わせする芯出し機構（Ｃ）と、
前記カシメパンチを上方に向けて付勢する弾性体（例えばバネ手段）を有していて、前記プレス機構がカシメパンチを圧し下げたときは上記弾性体を撓ませておき、プレス機構が上昇する際、弾性体の復元力でカシメパンチを押し上げて、被加工物から分離させる分離機構（Ｓ）と、
ワークから分離されたカシメパンチが前記遊動機構によってＸ−Ｙ方向の変位自在に支承されている状態で、該カシメパンチを、プレス機構に装着されたシャンクホルダに対して自動的に芯合わせするリセット機構（Ｒ）と、を具備していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項１の発明装置の構成要件に加えて、（図１参照）前記の遊動機構（Ｆ）が、
カシメパンチ（１）に形成されているフランジ（１ｂ）、および該フランジの下面に対向当接する多数の転動球（１４）と、
上記多数の転動球を介して前記フランジの下面に対向する球受板（１３）を設置されるとともに、前記シャンクホルダ（９）に固着された球ホルダ（１１）と、を具備していることを特徴とする。
前記の「多数」とは、３以上の整数をいう。これは、幾何学における多角形の「多」と同様の概念である。
【００１４】
請求項３の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項１または請求項２の発明装置の構成要件に加えて、（図１及び図２を併せて参照）
前記の芯出し機構（Ｃ）が、ワーク（２）に形成されている凹円柱面（２ｂ）に対応せしめてカシメパンチ（１）の下端部に形成された案内テーパ（１ｃ）によって構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項２または請求項３の発明装置の構成要件に加えて（図１参照）、
前記の分離機構（Ｓ）が、前記カシメパンチ（１）に対して緩やかに外嵌されたスリーブ（１０）および該スリーブに形成されているフランジ（１６）と、
該フランジと前記球ホルダ（１１）との間に圧縮介装されている複数枚の皿バネ（１７Ａ、１７Ｂ）と、
前記フランジ（１６）に穿たれた孔に対してＺ軸方向の摺動自在に嵌合するとともに、前記球ホルダ（１１）に固着されたガイド軸（１５）と、を具備していることを特徴とする。
上記の緩やかに外嵌とは、相互に干渉する虞れの無いようにクリアランスを設ける意である。
【００１６】
請求項５の発明に係るカシメパンチ装置の構成は、前記請求項１ないし請求項４の発明装置の構成要件に加えて（図１参照）、
前記のリセット機構（Ｒ）が、Ｚ軸に沿わせてシャンクホルダ（９）に穿たれた垂直孔（１８）と、該垂直孔に嵌め合わされた位置決め球（１９）と、該位置決め球を下方に向けて付勢している加圧バネ（２０）と、前記カシメパンチ（１）の頂面の中心に形成された円錐穴（２２）と、を具備していることを特徴とする。上記の円錐穴は立体幾何学的に厳密な円錐形であることを要せず、例えば底の付近に丸みを有していても良い。
【００１７】
請求項６の発明に係るカシメパンチ方法は（図１参照）、
カシメパンチ（１）の下端部に形成されているカシメ型（１ａ）をワーク（２）の被加工部（４）に対向せしめ、上記カシメパンチをプレス機構（Ｐ）で圧し下げる方式のカシメ方法において、
予め、カシメパンチの下端部に、ワーク（２）の凹凸に対応する案内テーパ（１ｃ）を形成するとともに、該カシメパンチに対してバネ手段により上向き方向の力を付勢しておき、
上記カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持した状態で、前記案内テーパをワークの凹凸に対向当接させ、
カシメパンチをプレス機構（Ｐ）で圧し下げる際、案内テーパでカシメパンチを導いてカシメ型をワークの被加工部（４）に芯合わせするとともに、前記バネ手段を撓ませてエネルギーを蓄えておき、
上記被加工部を成形目的形状（５′）にプレス加工した後、プレスの圧下力を解除したとき、前記バネ手段の弾性復元力によってカシメパンチを上昇せしめることにより、ワークの凹凸に圧着されているカシメパンチ下端部の案内テーパを強制的に離脱せしめることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明に係るカシメパンチ方法は、前記請求項６の発明方法の構成要件に加えて（図１参照）、
前記のカシメパンチ（１）の上端部にフランジ（１ｂ）を形成するとともに、該フランジの下面に対向離間せしめて球受板（１３）を配設し、この球受板により転動球（１４）を介してカシメパンチのフランジを支持することによって、該カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持することを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明に係るカシメパンチ方法は、前記請求項７の発明方法の構成要件に加えて（図１参照）、
フランジ（１６）を有するスリーブ（１０）を、前記カシメパンチに対して緩やかに嵌合させて配設するとともに、
スリーブのフランジと前記球受板（１３）との間に複数枚の皿バネ（１７Ａ，１７Ｂ）を介装することにより、
カシメパンチをプレス機構（Ｐ）で圧し下げる際、上記複数枚の皿バネを撓ませてエネルギーを蓄え、プレスの圧下力を解除したとき、該皿バネの弾性的復元力によってカシメパンチを上昇せしめることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、
カシメパンチが、遊動機構の作用によってＸ−Ｙ方向に変位し得るので、芯出し機構でカシメパンチの下端部を誘導されると従動的に芯合わせされる。
このようにして、ＴＶカメラや位置決め機構などの外部機構を必要とせず、カシメパンチが自主的に求芯機能を発揮して正確なカシメ作業を遂行することができる。
上記芯出し機構の作用でカシメパンチがワークに圧着されるが、分離機構のバネ手段の弾性復元力によって強制的に分離せしめられる。
上述のようにして、遊動的に支持されたカシメパンチが誘導されて自動的に芯合わせされるが、このような自動芯合わせを繰り返していると、芯出し誤差が積み重なってゆく心配が有る。そこで本発明装置はリセット機構を備えていて、１サイクルのカシメ作業ごとにカシメパンチの中心線をプレス機構の中心線に合わせる。これにより、各サイクルのカシメ作業が正確に行われる。
【００２１】
請求項２の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、
カシメパンチが、ボール平面軸受を介して吊持された状態と等価になり、水平方向の平行移動が自由である。しかも、平行移動に対する摩擦抵抗がきわめて小さいので、高精度の芯出しが可能である。
【００２２】
請求項３の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、カシメパンチを誘導する案内テーパが該カシメパンチの下端部に形成されている。すなわち案内テーパが、カシメ型の直近に配設されている。このため、ワークに形成されている凹円柱面を利用して、高精度で芯出しすることができる。
【００２３】
請求項４の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると、
カシメパンチがプレス機構により圧し下げられたとき、スリーブがワークに当接して、
カシメパンチの機能を妨げることなく、プレス機構の出力の１部を複数枚の皿バネに蓄える。皿バネは小形軽量の部材であり、小さい撓み量で大きい荷重を支承することができ、しかも仕様や枚数を選択することによって容易に荷重を調節することができる。
【００２４】
請求項５の発明に係るカシメパンチ装置を適用すると
大きいプレス力を伝動するプレス機構とシャンクホルダとの間に介装されて、プレス力の伝動を妨げることなく、かつ該プレス力によって破損する虞れなく、円滑に作動して、カシメパンチを基準位置に復元させることができる。
特に本請求項５の構成によれば、リセット信号を与える必要なく、プレス機構の圧下力
が消失すると自動的にリセット作動が行なわれる。
しかも、本請求項５のリセット機構は、シャンクホルダの中に収納されていて、装置全体を大形化せず、外部障害物の衝突を受けて破損する虞れが無い。
【００２５】
請求項６の発明に係るカシメパンチ方法を適用すると、ＴＶカメラや位置決め機構などの外部機構を設ける必要が無く、カシメパンチ工具を自動的にカシメ加工部に芯合わせすることができる。
このため、ターレット方式のカシメ機器に適し、多品種のワークを高精度、高能率でカシメ加工することができる。
【００２６】
請求項７の発明に係るカシメパンチ方法を適用すると、
カシメパンチを、ボール平面軸受を介して吊持する状態で支持するので、水平方向の平行移動が自由である。しかも、平行移動に対する摩擦抵抗がきわめて小さいので、カシメパンチを芯出しするための力が僅かで足りる。
【００２７】
請求項８の発明に係るカシメパンチ方法を適用すると、
カシメパンチがプレス機構により圧し下げられたとき、スリーブをワークに当接させてるので、カシメパンチの機能を妨げることなく、プレス機構の出力の１部を複数枚の皿バネに蓄えることができる。
皿バネは小形軽量の部材であり、小さい撓み量で大きい荷重を支承することができ、しかも仕様や枚数を選択することによって容易に荷重を調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明に係るカシメ装置の１実施形態を描いた断面図である。
プレス機構Ｐの圧下力は直接的にシャンクホルダ９に与えられる。該シャンクホルダ９の下面がカシメパンチ１の頂面に当接しているので、プレス機構の圧下力はカシメパンチに伝動される。
カシメパンチ１が下降すると、その下端部に形成されているカシメ型１ａが、ワーク２に挿通されているリベット２ａの上端である被加工部４に当接して、これを塑性変形させる（カシメ加工する）。
本発明の大切な構造機能は、上述のカシメ加工に際してカシメ型１ａを被加工部４に対して自動的に芯合わせすることである。この自動芯合わせ構造について、以下に詳しく説明する。
【００２９】
図示の状態において、カシメパンチ１の中心線Ｚは垂直であり、ほぼリベット２ａと同心に揃えられている。しかし、図には表されない高精度（サブミリメートルォーダー）の芯合わせを必要とする。
高精度の芯合わせを自動的に行わせるため、本発明装置は次のような複数の機構を備えている。
（イ）カシメパンチ１をＺ軸方向に、かつＸ−Ｙ方向の変位自在に支持する遊動機構Ｆ （ただし、変位量はサブミリメートルで足りる）。
（ロ）カシメパンチ１の下端に形成されているカシメ型１ａを、正確に被加工部４に対向 させる芯出し機構Ｃ
（ハ）カシメ加工後、カシメパンチ１をワーク２から強制的に離脱させる分離機構Ｓ
（ニ）特定のワーク２に芯合わせされたカシメパンチ１を基準位置に復元させるリセット 機構Ｒ
以下、上記４つの機構について順次に説明する。
【００３０】
遊動機構Ｆの構成は次の通りである。
カシメパンチ１の上端部にフランジ１ｂが形成され、その上面も下面もＸ−Ｙ面に平行である。
シャンクホルダ９の下方に球ホルダ１１が固着されている。この球ホルダは有底無頂の円筒状をなし、底壁の中央に開口が設けられている。この開口を、シメパンチ１が緩やかに貫通している。
上記の緩やかに貫通とは、カシメパンチ１のＸ−Ｙ方向（水平方向）の移動（サブミリメートルオーダー）を許容するため、これに見合ったクリアランスが設けられている意である。
前記球ホルダ１１の底面に、平座金状の球受板１３が固着されている。
前記フランジ１ｂと球受板１３との間に多数の転動球１４が配置されていて、これらの部材がボール平面軸受を形成している。この構成部分は一見した処、スラスト軸受に類似しているが、軸を回転自在に支持するのではなく、カシメパンチ１を平行移動可能に支持している。
本発明を実施する場合、前記の転動球１４および球受板１３として市販のスラスト軸受を転用して利用することができる。
【００３１】
芯出し機構Ｃの構成は次の通りである。
図１の縮尺では見分けられないので、この機構の拡大詳細を図２に示す。
符号１はカシメパンチ、符号１ａはカシメ型、符号２はワーク、符号２ａはリベットである。該リベットの上端部の符号４は被加工部、符号５′は成形目的形状である。
本例のワークには凹円柱面２ｂが形成されている。これに対応して前記カシメパンチの下端部付近に角度θの案内テーパ１ｃが形成されている（読図の便宜を図り、角度θを拡大して描いてある）。
【００３２】
分離機構Ｓの構成は次の通りである（図１参照）。
スリーブ１０は筒状の部材で、カシメパンチ１に対して緩やかに（１〜２ミリメートルのクリアランスを介して）外嵌されている。
上記スリーブ１０に、フランジ１６が一体的に連設されていて、このフランジはガイド軸１５によってＺ軸方向に案内されている。
そして、先に説明した球ホルダ１１の底壁とフランジ１６との間に２枚の皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂが予圧を与えて介装されている。
上記の皿バネは、その仕様を適宜に選択したり枚数を変えたりすることによって、取付荷重やストロークを任意に変更することができる。
上述の構成により、プレス機構Ｐが休止しているとき、スリーブ１０はストローク一杯に下降している（図示の状態）。
【００３３】
リセット機構Ｒの構成は次の通りである。
シャンクホルダ９に垂直孔１８が穿たれていて、この孔の中に摺動自在に、かつガタ無く、位置決め球１９が収納されている。
該位置決め球の上方にコイルスプリングからなる加圧バネ２０を配置し、プラグ２１で押さえ付けてある。
一方、前記カシメパンチ１の頂面に、Ｚ軸と同心に円錐穴２２が形成されている。
上述の構成により、プレス機構Ｐが休止しているとき、カシメパンチ１とプレス機構Ｐとが同心に揃えられる（図示の状態）。
カシメパンチ１の水平方向変位量は、フランジ１ｂの外周面と球ホルダ１１の内周面との間隔寸法ｇに制限されている。全戸円錐穴２２の入口円の半径寸法をｇ以下に設定しておくことにより、位置決め球１９は円錐穴２２から外れることなく嵌まり合って位置決め機能を果たす。
【００３４】
次に、本実施形態に係るカシメパンチ装置の作動を説明する。
図１は、カシメ加工の準備を完了した状態が描かれており、カシメパンチ１を下降させるとカシメ型１ａが被加工部４に当接してリベット２ａの上端部を成形目的形状５′に塑性変形させることができる。
しかし、図２に示したようにカシメパンチ１の中心線Ｚと、ワーク２の中心線Ｚ′とが僅かに（サブミリメートルオーダー）偏心しているものとする。
【００３５】
（図１参照）プレス機構Ｐを作動させてシャンクホルダ９を下降させると、これに当接しているカシメパンチ１が圧し下げられる。
（図２参照）カシメ型１ａが被加工部４に当接するに先立って、カシメパンチ１の下端部に形成されている案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂに接触する。
カシメパンチ１の中心線Ｚとワーク２の中心線Ｚ′とが僅かに偏心しているので、案内テーパ１ｃの何れか１箇所が凹円柱面２ｂに接触するが、先に図１を参照して説明したように、カシメパンチ１が水平方向の変位可能に支持されているので、案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂの中へ挿入されるに従って、該カシメパンチ１の中心線Ｚがワーク２の中心線Ｚ′に倣って整列せしめられる。
上述のようにして、ＴＶカメラ３や位置決め機構８（図４参照）等の外部機構を必要とせず、自動的に芯合わせが遂行される。
【００３６】
図２を参照して以上に説明した芯合わせ作業を行なうと、案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂに嵌め合わされて容易には抜けなくなる虞れが有る。この現象は必ず発生するものではない。すなわち、凹円柱面２ｂには許容された範囲内の誤差があるから、シビアに嵌まり合うこともあれば、ルースに嵌まり合うこともある。
しかし、工作機械メーカーとしては、シビアに嵌まり合う場合を想定して、カシメパンチ１の案内テーパ１ｃとワーク２の凹円柱面２ｂとを分離させる機構を設けておかねばならない。
【００３７】
前述の芯合わせで、案内テーパ１ｃが凹円柱面２ｂの中へ挿入される際、（図１参照）
カシメパンチ１と共にスリーブ１０も下降せしめられ、その下端がワーク２に当接する。
これによりスリーブ１０は下降を阻止される。スリーブ１０が停止した後、カシメパンチが下降を続けると、皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂが圧縮され、該皿バネに弾性歪みエネルギーが蓄積される。
プレス機構Ｐが上昇ストロークに入ったとき、カシメパンチ１下端の案内テーパ１ｃがワーク２の凹円柱面２ｂに嵌着して拘束されても、前記皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂの弾性的復元力によってカシメパンチ１が押し上げられる。
詳しくは、皿バネは押し上げ反力をワーク２に支承させ、転動球１４を介してフランジ１ｂを押し上げる。
このようにして、被加工部４を塑性変形させたカシメパンチ１は自動的に復元上昇し、次のサイクルの準備状態に移行する。ただし、芯合わせ作動によって水平方向に変位させたカシメパンチ１を原状に復帰（リセット）させておかねばならない。以下にリセット動作を説明する。
【００３８】
プレス機構Ｐが下降してカシメパンチ１を圧し下げる際の大きい力は、シャンクホルダ９とカシメパンチ１とが当接している広い面で受ける。
プレス機構Ｐが上方に復元作動して、その圧下力が消失した状態（図１）においては、シャンクホルダ９とカシメパンチ１とが対向している面にプレス機構Ｐの押圧力は作用していない。
この状態においては、皿バネ１７Ａ、皿バネ１７Ｂの弾性的復元力によってカシメパンチ１が押し上げられている。
【００３９】
前回のカシメ作動サイクルにおいて、カシメパンチ１の案内テーパがワーク２に芯合わせされた結果が残っていて、シャンクホルダ９の中心線とカシメパンチ１の中心線とが偏心している可能性が有る。
上記の偏心をリセットしておかなかった場合、残留している前回サイクルの偏心と、これから始める次回サイクルの偏心とが偶然に相加されると、「案内テーパ１ｃと凹円柱面２ｂとの許容偏心量」を超える虞れ無しとしない。
そこで、次のようにして自動的にリセット作動が行なわれる。
【００４０】
ここで注意すべきは、前回サイクルから残留している偏心量が微小（サブミリメートルオーダー）であるということである。
偏心量が微小であるから、位置決め球１９は円錐穴２２の斜面に接触している。すなわち、位置決め球が円錐穴２２の縁の外に飛び出している虞れは無い。
位置決め球１９が加圧バネ２０によって圧し下げられているので、円錐穴２２を設けられているカシメパンチ１は水平方向に移動して芯合わせされる。
上記の水平方向移動に際して、カシメパンチ１が転動球１４で支えられて軽く動くことも、遊動機構Ｆ（既述）の効果の一つである。
【００４１】
以上に説明したようにしてカシメ加工の１サイクルが遂行される。この間、外部のＴＶカメラや外部の位置決め機構を必要とせず、全自動的に芯合わせされることに注目されたい。
このような本発明特有の効果の結果として、本発明装置は小形軽量に構成され、しかも外部接続を必要としない。このため、プレス１台に対して複数種類のカシメパンチをターレット型に配列したシステムをを構成するに好適である
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るカシメパンチ装置の１実施形態を示す断面正面図
【図２】前掲の図１の要部拡大詳細図
【図３】カシメ加工を説明するため、２例を描いた模式図
【図４】従来例のカシメパンチ装置を描いた模式図
【符号の説明】
【００４３】
１…カシメパンチ、１ａ…カシメ型、１ｂ…フランジ、１ｃ…案内テーパ、２…ワーク、２ａ…リベット、２ｂ…凹円柱面、３…ＴＶカメラ、４…被加工部、５…成形部、５′…成形目的形状、６…作業テーブル、７…ＸＹ駆動機構、８…位置決め機構、９…シャンクホルダ、１０…スリーブ、１１…球ホルダ、１２…ボルト、１３…球受板、１４…転動球、１５…ガイド軸、１６…フランジ、１７Ａ，１７Ｂ…皿バネ、１８…垂直孔、１９…位置決め球、２０…加圧バネ、２１…プラグ、２２…円錐穴、 Ｃ…芯出し機構、Ｆ…遊動機構、Ｐ…プレス機構、Ｒ…リセット機構、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にカシメ型を形成されカシメパンチをＺ軸方向に保持しつつ、Ｚ軸に直角なＸ−Ｙ方向の変位を許容する遊動機構と、
前記カシメパンチの下端部を誘導して、前記のカシメ型を被加工物に対して芯合わせする芯出し機構と、
前記カシメパンチを上方に向けて付勢する弾性体を有していて、前記プレス機構がカシメパンチを圧し下げたときは上記弾性体を撓ませておき、プレス機構が上昇する際、弾性体の復元力でカシメパンチを押し上げて、被加工物から分離させる分離機構と、
ワークから分離されたカシメパンチが前記遊動機構によってＸ−Ｙ方向の変位自在に支承されている状態で、該カシメパンチを、プレス機構に装着されたシャンクホルダに対して自動的に芯合わせするリセット機構と、を具備していることを特徴とするカシメパンチ装置。
【請求項２】
前記の遊動機構が、
カシメパンチに形成されているフランジ、および該フランジの下面に対向当接する多数の転動球と、
上記多数の転動球を介して前記フランジの下面に対向する球受板を設置され、前記シャンクホルダに固着された球ホルダと、を具備していることを特徴とする、請求項１に記載したカシメパンチ装置。
【請求項３】
前記の芯出し機構が、ワークに形成された凹円柱面に対応せしめてカシメパンチの下端部に形成された案内テーパによって構成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載したカシメパンチ装置。
【請求項４】
前記の分離機構が、前記カシメパンチに対して緩やかに外嵌されたスリーブ、および該スリーブに形成されているフランジと、
該フランジと前記球ホルダとの間に圧縮介装されている複数枚の皿バネと、
前記フランジに穿たれた孔に対してＺ軸方向の摺動自在に嵌合するとともに、前記球ホルダに固着されたガイド軸と、を具備していることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載したカシメパンチ装置。
【請求項５】
前記のリセット機構が、Ｚ軸に沿わせてシャンクホルダに穿たれた垂直孔と、該垂直孔に嵌め合わされた位置決め球と、該位置決め球を下方に向けて付勢している加圧バネと、前記カシメパンチの頂面の中心に形成された円錐穴と、を具備していることを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れかに記載したカシメパンチ装置。
【請求項６】
カシメパンチの下端部に形成されているカシメ型をワークの被加工部に対向せしめ、上記カシメパンチをプレス機構で圧し下げる方式のカシメ方法において、
予め、カシメパンチの下端部に、ワークの凹凸に対応する案内テーパを形成するとともに、該カシメパンチに対してバネ手段により上向き方向の力を付勢しておき、
上記カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持した状態で、前記案内テーパをワークの凹凸に対向当接させ、
カシメパンチをプレス機構で圧し下げる際、案内テーパでカシメパンチを導いてカシメ型をワークの被加工部に芯合わせするとともに、前記バネ手段を撓ませてエネルギーを蓄えておき、
上記被加工部を成形目的形状にカシメ加工した後、プレスの圧下力を解除したとき、前記バネ手段の弾性的復元力によってカシメパンチを上昇せしめることにより、スリーブはワークの凹凸に圧着されているカシメパンチ下端部の案内テーパを離脱せしめることを特徴とするカシメパンチ方法。
【請求項７】
前記のカシメパンチの上端部にフランジを形成するとともに、該フランジの下面に対向離間せしめて球受板を配設し、この球受板により転動球を介してカシメパンチのフランジを支持することによって、該カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持することを特徴とする、請求項６に記載したカシメパンチ方法。
【請求項８】
フランジを有するスリーブを、前記カシメパンチに対して緩やかに嵌合させて配設するとともに、
スリーブのフランジと前記球受板との間に複数枚の皿バネを介装することにより、
カシメパンチをプレス機構で圧し下げる際、上記複数枚の皿バネを撓ませてエネルギーを蓄え、プレスの圧下力を解除したとき、該皿バネの弾性的復元力によってカシメパンチを上昇せしめることを特徴とする、請求項７に記載したカシメパンチ方法。
【請求項１】
先端部にカシメ型を形成されカシメパンチをＺ軸方向に保持しつつ、Ｚ軸に直角なＸ−Ｙ方向の変位を許容する遊動機構と、
前記カシメパンチの下端部を誘導して、前記のカシメ型を被加工物に対して芯合わせする芯出し機構と、
前記カシメパンチを上方に向けて付勢する弾性体を有していて、前記プレス機構がカシメパンチを圧し下げたときは上記弾性体を撓ませておき、プレス機構が上昇する際、弾性体の復元力でカシメパンチを押し上げて、被加工物から分離させる分離機構と、
ワークから分離されたカシメパンチが前記遊動機構によってＸ−Ｙ方向の変位自在に支承されている状態で、該カシメパンチを、プレス機構に装着されたシャンクホルダに対して自動的に芯合わせするリセット機構と、を具備していることを特徴とするカシメパンチ装置。
【請求項２】
前記の遊動機構が、
カシメパンチに形成されているフランジ、および該フランジの下面に対向当接する多数の転動球と、
上記多数の転動球を介して前記フランジの下面に対向する球受板を設置され、前記シャンクホルダに固着された球ホルダと、を具備していることを特徴とする、請求項１に記載したカシメパンチ装置。
【請求項３】
前記の芯出し機構が、ワークに形成された凹円柱面に対応せしめてカシメパンチの下端部に形成された案内テーパによって構成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載したカシメパンチ装置。
【請求項４】
前記の分離機構が、前記カシメパンチに対して緩やかに外嵌されたスリーブ、および該スリーブに形成されているフランジと、
該フランジと前記球ホルダとの間に圧縮介装されている複数枚の皿バネと、
前記フランジに穿たれた孔に対してＺ軸方向の摺動自在に嵌合するとともに、前記球ホルダに固着されたガイド軸と、を具備していることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載したカシメパンチ装置。
【請求項５】
前記のリセット機構が、Ｚ軸に沿わせてシャンクホルダに穿たれた垂直孔と、該垂直孔に嵌め合わされた位置決め球と、該位置決め球を下方に向けて付勢している加圧バネと、前記カシメパンチの頂面の中心に形成された円錐穴と、を具備していることを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れかに記載したカシメパンチ装置。
【請求項６】
カシメパンチの下端部に形成されているカシメ型をワークの被加工部に対向せしめ、上記カシメパンチをプレス機構で圧し下げる方式のカシメ方法において、
予め、カシメパンチの下端部に、ワークの凹凸に対応する案内テーパを形成するとともに、該カシメパンチに対してバネ手段により上向き方向の力を付勢しておき、
上記カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持した状態で、前記案内テーパをワークの凹凸に対向当接させ、
カシメパンチをプレス機構で圧し下げる際、案内テーパでカシメパンチを導いてカシメ型をワークの被加工部に芯合わせするとともに、前記バネ手段を撓ませてエネルギーを蓄えておき、
上記被加工部を成形目的形状にカシメ加工した後、プレスの圧下力を解除したとき、前記バネ手段の弾性的復元力によってカシメパンチを上昇せしめることにより、スリーブはワークの凹凸に圧着されているカシメパンチ下端部の案内テーパを離脱せしめることを特徴とするカシメパンチ方法。
【請求項７】
前記のカシメパンチの上端部にフランジを形成するとともに、該フランジの下面に対向離間せしめて球受板を配設し、この球受板により転動球を介してカシメパンチのフランジを支持することによって、該カシメパンチを垂直に、かつ水平方向の平行移動可能に保持することを特徴とする、請求項６に記載したカシメパンチ方法。
【請求項８】
フランジを有するスリーブを、前記カシメパンチに対して緩やかに嵌合させて配設するとともに、
スリーブのフランジと前記球受板との間に複数枚の皿バネを介装することにより、
カシメパンチをプレス機構で圧し下げる際、上記複数枚の皿バネを撓ませてエネルギーを蓄え、プレスの圧下力を解除したとき、該皿バネの弾性的復元力によってカシメパンチを上昇せしめることを特徴とする、請求項７に記載したカシメパンチ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−５５４９６（Ｐ２００８−５５４９６Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３８７０９（Ｐ２００６−２３８７０９）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
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