(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に穴が形成された鋼板が複数枚積層された積層鋼板と、上記積層鋼板上に配設されたバランサとをリベットにて固定して形成されるロータの上記リベットをせん断するリベットせん断装置において、
上記穴に挿入可能に形成され、上記穴内にて高さ方向の長さが調整可能なピンと、
上記ロータの周方向の対向する箇所にそれぞれ配設された一対の刃物と、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込む移動部とを備えたリベットせん断装置。
【請求項２】
上記刃物の形状は、上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれた際に、上記バランサを押し上げて上記リベットに引っ張り応力を負荷する形状にて形成されている請求項１に記載のリベットせん断装置。
【請求項３】
上記刃物は、刃先端角θ１の上記刃物の刃先部分を有し、刃物角θ２が、θ１＞θ２にてなる請求項２に記載のリベットせん断装置。
【請求項４】
上記刃物は、
上記刃物の刃先部分の形状が、Ｒ０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、
上記刃物の厚みが、ｔ＝３ｍｍ〜１０ｍｍにて形成されている請求項３に記載のリベットせん断装置。
【請求項５】
上記刃物は、上記刃物の刃先部分の水平角度が９０度以下にて形成されている箇所を有する請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のリベットせん断装置。
【請求項６】
上記ピンは、直径の大きさを変更可能な調整部を有する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のリベットせん断装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のリベットせん断装置を用いたリベットせん断方法において、
上記ピンを上記穴に挿入し、上記ピンの上面の高さ位置が上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれる上記刃物と干渉しない高さ位置となるように保持し、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込み上記リベットをせん断するリベットせん断方法。
【請求項８】
請求項６に記載のリベットせん断装置を用いたリベットせん断方法において、
上記ピンを上記穴に挿入し、上記ピンの上面の高さ位置が上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれる上記刃物と干渉しない高さ位置とし、かつ、
上記ピンの上記調整部を調整して上記穴に当接させ、当該当接圧は、後工程における上記刃物の押し込み圧より小さく設定され、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込み上記リベットをせん断するリベットせん断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＩＰＭモータ用のロータのリベットのせん断時において積層鋼板への変形を抑えることができるリベットせん断装置およびリベットせん断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰＭモータは家庭用エアーコンディショナの室外機内に圧縮機として使用されている。この圧縮機のロータ部は従来、フェライト磁石が主に使われていたが近年インバーター化、高効率化の開発が進むに伴って、希土類磁石であるネオジム磁石（以下、希土類磁石）を使用する機種が増加している。この希土類磁石はレアメタルの一つとして数えられ、使用する雰囲気環境により、数％ＴｂやＤｙを添加し、性状を変えることが一般的である。このようなレアメタルは貴重であるため、回収してリサイクルする技術を開発することが急務となっている。従来の技術には、ロータと同じくリベット固定されている自動車のブレーキシューとブレーキライナーとを分離する方法として、削取刃を間に差し込んでリベットを切断する技術などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９８３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のリベットせん断装置は、ロータ側面方向から刃を押し込み、リベット部をせん断させようとしても、せん断時に刃物の上下面に接触する積層された肉厚１ｍｍ以下の薄い鋼板、数枚が、刃物の押し込み方向の負荷に押されたり、刃先形状が分厚い場合、刃先によって押されることにより、お互いの位置を規制している凸部と凹部との拘束が外れてしまい積層面がずれる。このように積層面がずれると薄板に加工されている希土類磁石を挿入している穴の位置もずれるため、例え希土類磁石が脱磁されているなど、保持力が無い状態であっても、希土類磁石の取り出し穴が塞がれてしまい、希土類磁石の取り出しが非常に困難となるという問題点があった。また、同じく穴の位置がずれることより非常に脆い希土類磁石に負荷がかかり積層鋼板の内部で割れが生じる要因となるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、リベットのせん断時において積層鋼板への変形を抑えることができるリベットせん断装置およびリベットせん断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のリベットせん断装置は、
中心に穴が形成された鋼板が複数枚積層された積層鋼板と、上記積層鋼板上に配設されたバランサとをリベットにて固定して形成されるロータの上記リベットをせん断するリベットせん断装置において、
上記穴に挿入可能に形成され、上記穴内にて高さ方向の長さが調整可能なピンと、
上記ロータの周方向の対向する箇所にそれぞれ配設された一対の刃物と、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込む移動部とを備えたものである。
【０００７】
また、この発明のリベットせん断方法は、
上記ピンを上記穴に挿入し、上記ピンの上面の高さ位置が上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれる上記刃物と干渉しない高さ位置となるように保持し、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込み上記リベットをせん断するものである。
【０００８】
また、この発明のリベットせん断方法は、
上記ピンを上記穴に挿入し、上記ピンの上面の高さ位置が上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれる上記刃物と干渉しない高さ位置とし、かつ、
上記ピンの上記調整部を調整して上記穴に当接させ、当該当接圧は、後工程における上記刃物の押し込み圧より小さく設定され、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込み上記リベットをせん断するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のリベットせん断装置は、
中心に穴が形成された鋼板が複数枚積層された積層鋼板と、上記積層鋼板上に配設されたバランサとをリベットにて固定して形成されるロータの上記リベットをせん断するリベットせん断装置において、
上記穴に挿入可能に形成され、上記穴内にて高さ方向の長さが調整可能なピンと、
上記ロータの周方向の対向する箇所にそれぞれ配設された一対の刃物と、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込む移動部とを備えたので、
リベットのせん断時において積層鋼板への変形を抑えることができる。
【００１０】
また、この発明のリベットせん断方法は、
上記ピンを上記穴に挿入し、上記ピンの上面の高さ位置が上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれる上記刃物と干渉しない高さ位置となるように保持し、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込み上記リベットをせん断するので、
リベットのせん断時において積層鋼板への変形を抑えることができる。
【００１１】
また、この発明のリベットせん断方法は、
上記ピンを上記穴に挿入し、上記ピンの上面の高さ位置が上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込まれる上記刃物と干渉しない高さ位置とし、かつ、
上記ピンの上記調整部を調整して上記穴に当接させ、当該当接圧は、後工程における上記刃物の押し込み圧より小さく設定され、
上記一対の刃物を上記積層鋼板と上記バランサとの間に高さ方向の位置において上記ロータに対して水平移動を行い上記積層鋼板と上記バランサとの間に押し込み上記リベットをせん断するので、
リベットのせん断時において積層鋼板への変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１のリベットせん断装置の構成を示す外観図である。
【図２】図１に示したリベットせん断装置の刃物の構成を示す図である。
【図３】図１に示したリベットせん断装置に用いるロータの外観図である。
【図４】図１に示したリベットせん断装置に用いる他のロータの外観図である。
【図５】図３または図４に示したロータの内に差し込まれている希土類磁石の配置を示した図である。
【図６】ロータの積層鋼板が横ずれした場合の構成を示した外観図である。
【図７】図１に示したリベットせん断装置の他の刃物の構成を示す図である。
【図８】図１に示したリベットせん断装置の他の刃物の構成を示す図である。
【図９】図１に示したピンの他の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるリベットせん断装置の構成を示す外観図、図２は図１に示したリベットせん断装置の刃物の構成を示す上面図および側面図、図３は図１に示したリベットせん断装置に用いるロータの外観を示した上面図および側面図、図４は図１に示したリベットせん断装置に用いる他のロータの外観を示した上面図および側面図、図５は図３または図４に示したロータの内に差し込まれている希土類磁石の配置の２種類の例を示した上面図、図６はロータの積層鋼板が横ずれした場合の構成を示した外観を示した側面図、図７および図８は図１に示したリベットせん断装置の他の刃物の構成および刃物とロータとの関係を示す上面図、図９は図１に示したピンの他の構成を示し、ピンの径方向の変化の状態を示した図である。
【００１４】
図１において、リベットせん断装置は、ロータ６に対して同じ高さに取り付けら、ロータ６の周方向に対向して配設された一対の刃物７と、この刃物７を固定する移動部としてのブロック８と、このブロック８と連結し、このブロック８をロータ６に対して水平左右方向への移動を行う移動部としてのボールねじ９と、このボールねじ９を回転させるための移動部としてのサーボモータ１０と、ロータ６の丸穴４に差し込むピン１１と、ピン１１を上下移動させるための上下移動部１２とを備えている。
【００１５】
そして、ピン１１の先端部は、丸穴４への挿入のみを考慮に入れると面取りを行う方が好ましいが、本発明においては、面取りを行うと、積層鋼板１のずれの要因になるため、極力面取りを行わない形状とする。またピン１１に、使用する材料、熱処理も考慮し、強靭な材料を使用することが好ましい。
【００１６】
図１に示した刃物７の形状は、積層鋼板１とバランサ２との間に押し込まれた際に、バランサ２を押し上げてリベット３に引っ張り応力を負荷する形状にて形成されていることが望ましい。これは、通常、材料を破損させるには許容応力以上の応力を与えることになるが、効果的にリベット３をせん断するために、引っ張り応力とせん断応力とを併せて負荷させることが考えられるためである。例えば、リベット３の径がφ４ｍｍである場合、せん断破壊するには８８６Ｎが必要であり、引っ張り破壊するには、１１０８Ｎ必要である。そして、ミーゼスの降伏条件から導かれる以下の式（１）として次のものがある。
【００１７】
【数１】
0005597216.tif 000002
【００１８】
上記式（１）から明らかなように、単一の負荷より状態よりも引っ張り応力とせん断応力とを合わせて負荷するほうが低い応力で許容応力に達することがわかる。よって、刃先部分７ａがリベット３に接触する前にリベット３に引っ張り応力がかかる状態となる。その後、刃先部分７ａでリベット３を押すことによりせん断することが可能となる。
【００１９】
例えば、図２に示すように、刃先部分７ａの刃先端角θ１と、刃物角θ２との関係が、θ１＞θ２となるように形成する。このように形成すれば、刃先部分７ａが積層鋼板１とバランサ２との間に押し込まれる際に、まず、刃先部分７ａが挿入され、その後の、他の部分７ｂが挿入される。よってこの際、他の部分７ｂは刃先端角θ１のまま形成されていると、図２（ｂ）の破線Ａの形状となり、押し込まれにくくなるが、他の部分７ｂは刃先端角θ１より大きい刃物角θ２にて形成されているため、押し込みやすくなり、リベット３に引っ張り応力がかかりやすくなる。
【００２０】
さらに、刃物７の刃先部分７ａは、積層鋼板１とバランサ２との間に入り込みやすいようにＲ０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下にて形成されている。また、刃先部分７ａの刃先端角θ１は、リベット３へ引っ張り応力を効果的に負荷させるために、θ１＝１０°以上にて形成されている。また、そして、刃物７の厚みはｔ＝３ｍｍ〜１０ｍｍにて形成されている。尚、本実施の形態１においては、図２に示したように片刃の例を示したが、両刃であってもよい。上記に示したように、Ｒを限定したのは、積層鋼板１の間に刃物７を押し込みやすくするためであり、積層鋼板１にも厚みがあるため、Ｒを０．１ｍｍ以下にすると、刃物７の刃先部分が鋭利となってしまい、積層鋼板１に負け、刃先７の損傷が早まる。また、Ｒを０．５ｍｍ以上とすると、積層鋼板１の厚み以上となってしまい、積層鋼板１同士の間に刃物７を押し込み易くする効果が薄れる。また、ｔを限定したのは、ｔ＝３ｍｍ未満では、刃物７を押し込み、リベット３をせん断するまでにリベット３に負荷する引っ張り応力が少なく、せん断主体の破壊となり引っ張り応力による効果が薄れ、ｔ＝１０ｍｍ以上では、リベット３にせん断前に引っ張り応力がかかりすぎて、積層鋼板１の変形が生じてしまうためである。
【００２１】
図１に示したリベットせん断装置にて用いられるロータ６は、図３に示すように、積層した鋼板である積層鋼板１と、積層鋼板１の上部に段差違いの形成された真鍮のバランサ２と、積層鋼板１とバランサ２とを固定する例えば４本のリベット３とを備えている。そのリベット３の内、図面上において右側の２本は真鍮のバランサ２に埋もれる構造にて形成されている。また、他のロータ６は、図４に示すように、積層鋼板１の上部、下部の両側に真鍮のバランサ２がそれぞれ取り付いて構成されている。また、積層鋼板１の鋼板は厚みが１ｍｍ程度と薄く、図示はしないものの、積層鋼板１のお互いの位置規制をしている凸部と凹部とを備え、これが嵌めあうことによりそれぞれが拘束し外れないように構成されている。
【００２２】
ロータ６は一般的に外径φ５０〜５５ｍｍを有している。そして、リベット３はこのロータ６の直径におけるφ３０ｍｍの位置に、φ４ｍｍの大きさの軟鋼、例えばＳ４５Ｃ材にて形成されている。よって、刃物７がロータ６の外径から１０〜１５ｍｍ挿入した位置でリベット３と接触することとなる。
【００２３】
いずれのロータ６も、積層鋼板１は、薄い鋼板を数十枚積層されており、この各鋼板には希土類磁石５を挿入するための長方形穴、および、ロータ６として使用する際のシャフトを通すための鋼板の中心に形成された穴としての例えば直径φ１６ｍｍ程度の丸穴４、および、リベット３を通すための丸穴、および、鋼板同士の位置を合わせるための突起部（凹凸部）が形成されていることが一般的である。図５は、ロータ６における希土類磁石５の配置例を示す図である。図５（ａ）は４枚の希土類磁石５がロータ６内部に差し込まれる場合を示し、図５（ｂ）は８枚の希土類磁石５がロータ６内部に差し込まれている場合を示す。
【００２４】
このように、ロータ６は、希土類磁石５を挿入した状態で積層鋼板１の上下両側もしくは、上側か下側のどちらかに真鍮のバランサ２を取り付けて、リベット３でかしめて全体を固定する構造となっている。通常、製品の状態であれば希土類磁石５は着磁されているため、材質が鉄である積層鋼板１の鋼板に密着しており、積層鋼板１から保持力の強い希土類磁石５を引き剥がすことは非常に困難である。そのため、積層鋼板１とバランサ２との隙間に刃物７を押し込む前に、この着磁状態の希土類磁石５をロータ６内部にある状態のまま、熱脱磁や交番減衰脱磁などの手法を用いて減磁することが必要である。本発明では、ロータ６内の希土類磁石５は上記の手法を用いて脱磁されている前提として以下、説明する。
【００２５】
次に上記のように構成された実施の形態１のリベットせん断装置におけるリベットせん断方法について説明する。まずは従来の場合から説明する。従来のようにリベット３に側面方向から刃物を押し込み、せん断することは周知の事実であるが、積層鋼板１とバランサ２との間に一枚の刃物を一方向から押し込む場合、ロータ６にかかる左右の力のバランスが一様ではないため、図６に示すように、積層鋼板１が刃物を押し込む際の負荷により横方向へ積層のずれが生じてしまう。またこの際、ロータ６のリベット３をせん断する過程で積層鋼板１のお互いの位置規制をしている凸部と凹部との拘束が外れてしまうため、リベット３のせん断後に積層面のずれが生じる。このように横ずれが生じると内部で希土類磁石５が積層鋼板に横方向に押され、場合によっては希土類磁石５の割れ等や積層鋼板１の変形が起こり希土類磁石５の取り出しが困難となる。
【００２６】
本実施の形態１では、ロータ６の丸穴４に当該丸穴４の径に合わせたピン１１を差し込む。尚、このときピン１１とロータ６の丸穴４とのガタツキは極力少ないほうが好ましい。次に、ピン１１の上面の高さ位置は上下移動部１２により、積層鋼板１とバランサ２との間に押し込まれる刃物７と干渉しない高さ位置となるように保持、具体的には、刃物７の高さの直ぐ真下の位置となるところまで移動、刃物７の下面高さから約１ｍｍ程度下方位置にピン１１の上面位置がくるように設置する。
【００２７】
次に、両側のサーボモータ１０を同期運転させ、一対の刃物７を固定しているブロック８を同時にロータ６側に水平移動させ、一対の刃物７をロータ６に所定量押し込む。この押し込み動作により、左右一対の刃物７はバランサ２を上に押し上げながらロータ６にあるリベット３をそれぞれせん断する。次に、刃物７の押し込みが完了、すなわちリベット３のせん断が完了した後は、サーボモータ１０を逆回転させ、刃物７を水平移動させ後退させる。尚、図１においては、一対の刃物７の高さ位置を同一の高さ位置としたが、例えば、刃物７の形状等によっては、一対の刃物７のいずれか一方の上面と他方の下面とが当接するような高さ位置関係にて設置してもよい。また、本実施の形態１においては、一対の刃物７の例を示したがこれに限られることはなく、２対の刃物を備えるようにしても、同様に行うことができ、同様の効果を奏することができる。
【００２８】
上記のように構成された実施の形態１のリベットせん断装置およびリベットせん断方法によれば、全長の高さ方向位置を調整可能なピンを有し、このピンにロータを差し込んだ状態で対向する一対の刃物をロータに向けて押し込むことによりリベットのせん断を行っているため、左右均等に負荷をかけながらリベットをせん断することができるため、リベットのせん断時にかかる負荷をお互いが打ち消すため、積層鋼板には刃物の負荷が全てかかることにはならないため、積層鋼板の積層面にかかる力が軽減される。さらに、リベットのせん断時に積層鋼板の積層面のずれようとする力をピンが受ける止める効果と併せて、積層鋼板の積層ずれが生じることを防ぐことができる。よって、ロータ内に挿入されている希土類磁石が割れることなる、容易に取り出すことができる。
【００２９】
また、刃先端角、刃物角、刃先部分のＲ、刃物の厚み、などを所定の寸法にすることにより、刃物が積層鋼板とバランサとの間に容易に入り込み、刃物がバランサを押し上げリベットに引っ張り応力が負荷される。この状態から刃物をさらに前進させることによりリベットにせん断応力を負荷することができ、容易にリベットをせん断することができる。よって、通常の負荷より少ない負荷でリベットをせん断することが可能となる。
【００３０】
上記実施の形態１においては、刃先部分７ａの水平方向の形状については特に示していないが、例えば、刃先部分７ａを図７に示したように水平角度θ４を９０度以下の角度を持たせた形状としてもよい。これにより、θ４が９０°のとき、刃物７でリベット３をせん断するために必要な負荷Ｆ＝Ｆ１とすると、θ４＜９０°とすることにより、リベット３をせん断するための負荷がＦ＝Ｆ１・ｓｉｎθ４となり、リベット３をせん断するための負荷を軽減することが可能である。また、同様の効果を得るために、例えば図８に示したように、一対の、一方の刃物７の刃先部分７ａを凹型形状とし、他方の刃物７の刃先部分７ａを凸型形状として形成することも考えられる。尚、刃物７の側面形状は、図２と同様に形成されているものである。
【００３１】
また、上記実施の形態１においては、ピン１１の直径サイズの調整について特に示していないが、例えば、図９に示すように、ピン１１に直径サイズの調整することができる調整部１３を備えることが考えられる。例としては、調整部１３が２個の場合を示している。ロータ６の丸穴４はφ１６ｍｍのものが多いが、φ１９ｍｍのものも存在する。また、個々のばらつきもある。このため、ピン１１とロータ６の丸穴４との間には隙間が生じる可能性がある。しかしながら、リベットのせん断の積層ずれを完全に防ぐには、ピン１１とロータの丸穴４の内径の隙間は無いほうが好ましい。
【００３２】
この効果を達成するために、例えばピン１１の最小直径をφ１５ｍｍにて形成する。そして、使用する刃物７の枚数と刃物７の進行方向に合わせて、ピン１１の調整部１３を圧縮エアーを用いて外周方向に押し出し（図９（ａ），（ｂ）→図９（ｃ），（ｄ））、押し出した調整部１３がロータ６の丸穴４の内壁を外側に押すような形で接触することによりロータ６とピン１１とのガタを無くすことができ、積層鋼板１の横ずれをより少なくすることができる。尚、この際、ピン１１の調整部１３の丸穴４の内壁への圧縮空気による当接圧は、刃物７の押し込みに阻害が生じないように、刃物７の押し込み圧より小さく設定するものである。
【００３３】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  積層鋼板、２  バランサ、３  リベット、４  丸穴、５  希土類磁石、
６  ロータ、７  刃物、７ａ  刃先部分、８  ブロック、９  ボールねじ、
１０  サーボモータ、１１  ピン、１２  上下移動部、１３  調整部、θ１  刃先端角、θ２  刃物角、θ４  水平角度。
【図１】
0005597216.tif 000003
【図２】
0005597216.tif 000004
【図３】
0005597216.tif 000005
【図４】
0005597216.tif 000006
【図５】
0005597216.tif 000007
【図６】
0005597216.tif 000008
【図７】
0005597216.tif 000009
【図８】
0005597216.tif 000010
【図９】
0005597216.tif 000011