(57)【要約】【課題】所望のカシメ量でかしめることができるカシメ方法および装置を提供する。【解決手段】  本発明のカシメ方法は、予め設定された第１目標位置ｂまで工具を前進させて、カシメ部を押圧変形させる（Ｌ３４）。そして、工具を後退させ（Ｌ３６）、押圧力を解除した際のカシメ部の戻り量Ｄを取得する。戻り量Ｄに基づいて、目標カシメ位置ｅまでかしめるための第２目標位置ｄを算出する。そして、算出された第２目標位置ｄまで工具を前進させて、カシメ部を押圧変形させる。第２目標位置ｄから工具を後退させると、所定量の戻り（スプリングバック）が発生し、実カシメ量は、ほぼ目標カシメ量ｅとなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具をワークに対して相対的に前進移動させ、ワークのカシメ部を工具で押圧変形させることによりかしめるカシメ方法において、
第１目標位置まで工具を前進させて、カシメ部を押圧変形させる第１押圧工程と、
工具を後退させる後退工程と、
工具の押圧力を解除した際のカシメ部の戻り量を取得する戻り量取得工程と、
目標カシメ量にかしめるための第２目標位置を、戻り量に基づいて算出する第２目標位置算出工程と、
第２目標位置まで工具を前進させて、カシメ部を押圧変形させる第２押圧工程と、
を有することを特徴とするカシメ方法。
【請求項２】
請求項１に記載のカシメ方法であって、
後退工程は、工具をカシメ部に当接させた状態で行われ、
戻り量取得工程は、カシメ部に工具を当接した状態で行われることを特徴とするカシメ方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカシメ方法であって、
後退工程は、押圧力をほぼ解除できる解除位置まで後退させるものであって、
取得される戻り量は、解除位置まで後退させたときの工具の後退量であることを特徴とするカシメ方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のカシメ方法であって、
第１目標位置は、工具を第１目標位置まで前進させた際の実カシメ量が目標カシメ量の近傍となるような値であることを特徴とするカシメ方法。
【請求項５】
請求項４に記載のカシメ方法であって、
第２目標位置は、第１押圧工程で不足したカシメ量を第１目標位置に足した位置であることを特徴とするカシメ方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１に記載のカシメ方法であって、さらに、
戻り量に基づいて、ワーク品質の良否を判断する品質判断工程を有することを特徴とするカシメ方法。
【請求項７】
工具をワークに対して相対的に前進移動させ、ワークのカシメ部を工具で押圧変形させることによりかしめるカシメ装置であって、
工具をワークに対して相対的に移動させる移動手段と、
移動手段を制御する制御手段であって、第１目標位置まで工具を前進させてカシメ部を押圧変形させた後、工具を後退させ際のカシメ部の戻り量を取得し、この戻り量に基づいて、目標カシメ量にかしめるための第２目標位置を算出し、第２目標位置まで工具を前進させる制御装置と、
を有することを特徴とするカシメ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークのカシメ部を工具で押圧変形させることによりかしめるカシメ方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から複数の部材を結合する手段としてカシメ加工が用いられている。カシメ加工は、ワークのカシメ部を押圧することにより塑性変形させ、複数の部材を接合するものである。このカシメ加工においては、塑性変形量、すなわちカシメ量を所定の範囲内に収めることが重要となる。
【０００３】
カシメ量が不足すると、結合強度の不足や、部材間の機密性が損なわれる等の問題が発生する。また、カシメ量が過剰の場合、過度の塑性変形による部品の機能低下や強度の低下という問題がある。
【０００４】
そのため、従来から、所望の目標カシメ量にかしめるためのカシメ方法または装置が、多数提案されている。例えば、特許文献１には、工具のストローク量とカシメ荷重との関係を示す特性曲線において変曲点が生じた位置検出し、その位置からのかしめストロークを一定とする定寸加工によるカシメ方法が開示されている。また、特許文献２には、カシメ加工時に工具の位置を検出し、その位置情報に基づいてカシメ工具の動作量を制御するカシメ加工装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５８６４号公報
【特許文献２】特開平２−２６２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのカシメ方法および装置は、対象となるワークの性質が同一であることを前提としている。しかしながら、カシメ部材は、その製造ロッドの違いや、カシメ工具の当接位置の違い等によって変形抵抗（硬さ）が異なってくる。すなわち、同じ製品であっても個々でその性質にバラツキがある。このバラツキが存在すると、一定の距離や押圧力でかしめても、カシメ量が変動し、所望のカシメ量でかしめることができない。また、カシメ部が塑性変形しきれずに、わずかに戻るスプリングバックの量を予想することが困難であった。そのため、ワークの性質が同一であることを前提としている従来の方法では、精度よく所望のカシメ量にかしめることができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、所望のカシメ量でかしめることができるカシメ方法および装置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】
【０００８】
本発明のカシメ方法は、工具をワークに対して相対的に前進移動させ、ワークのカシメ部を工具で押圧変形させることによりかしめるカシメ方法において、第１目標位置まで工具を前進させて、カシメ部を押圧変形させる第１押圧工程と、工具を後退させる後退工程と、工具の押圧力を解除した際のカシメ部の戻り量を取得する戻り量取得工程と、目標カシメ量にかしめるための第２目標位置を、戻り量に基づいて算出する第２目標位置算出工程と、第２目標位置まで工具を前進させて、カシメ部を押圧変形させる第２押圧工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
好適な態様では、後退工程は、工具をカシメ部に当接させた状態で行われ、戻り量取得工程は、カシメ部に工具を当接した状態で行われることが望ましい。
【００１０】
他の好適な態様では、後退工程は、押圧力をほぼ解除できる解除位置まで後退させるものであって、取得される戻り量は、解除位置まで後退させたときの工具の後退量であることが望ましい。
【００１１】
別の好適な態様では、第１目標位置は、工具を第１目標位置まで前進させた際の実カシメ量が目標カシメ量の近傍となるような値であることが望ましく、第２目標位置は、第１押圧工程で不足したカシメ量を第１目標位置に足した位置であることが望ましい。
【００１２】
また、戻り量に基づいて、ワーク品質の良否を判断する品質判断工程を有することが望ましい。
【００１３】
ここで、前進とは工具をワーク方向に相対的に移動させることであり、後退とは工具をワークと反対方向に相対的に移動させることである。また、戻り量取得工程で取得される戻り量は、押圧力をほぼ解除、または一部解除した際の戻り量から推定される値であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所望のカシメ量でかしめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）に本発明の実施の形態であるカシメ装置１０の概略側面図、図１（Ｂ）にその一部拡大図を示す。このカシメ装置１０は、工具１６をワーク２０に対して前進移動させ、ワーク２０のカシメ部２２ａを工具１６で押圧変形させることによりかしめるものである。
【００１７】
本実施の形態では、ワーク２０として、電磁弁２４に接合されるアルミハウジング２２を用いて説明するが、当然、他のワークを用いてもよい。ワーク２０であるアルミハウジング２２は、基台１２に設けられた治具により着脱自在に保持されている。カシメ部２２ａが工具で押圧されて塑性変形することにより、アルミハウジング２２と電磁弁２４とが接合される。
【００１８】
工具１６は、ヘッド部１４に装着されており、ワーク種類に応じて交換可能となっている。ヘッド部１４は、上下への移動が可能となっており、この上下移動に伴ってヘッド部１４に装着された工具１６も前進（下降）・後退（上昇）移動するようになっている。工具１６を前進移動させることにより、アルミハウジング２２のカシメ部２２ａが押圧される。反対に、工具を後退移動させることにより、カシメ部２２ａへの押圧が解除される。
【００１９】
ヘッド部１４は、モータとボールねじとを内蔵した駆動部１８により上下に駆動される。ヘッド部１４の位置情報は、ヘッド部１４に内蔵された位置検出器としてのリニアスケール（図示せず）で検出され、制御部（図示せず）に送信される。
【００２０】
また、ヘッド部１４には、圧力検出器としてのロードセル（図示せず）も内蔵されており、アルミハウジング２２を押圧する押圧力（カシメ荷重）が検出される。検出された押圧力は、制御部に送信され、位置情報と関連付けられて記憶される。制御部は、この位置情報、圧力情報および事前に設定された目標値等に基づいて駆動部１８を制御する。
【００２１】
このカシメ装置でカシメ加工を行う手順について図２，３を用いて説明する。図２は、カシメ加工の手順を示すフローチャートであり、図３は、カシメ加工の際の押圧力−変位曲線である。図３において、横軸はヘッド部の変位、縦軸は押圧力である。
【００２２】
カシメ加工を行う場合は、事前に目標カシメ量Ｅと仮カシメ量Ｂとを設定しておく。目標カシメ量Ｅは、最終的にかしめたい量である。この値は、電磁弁２４とアルミハウジング２２とが確実に結合され、かつ、各部材の機能を阻害しない程度に塑性変形できる値である。
【００２３】
仮カシメ量Ｂは、最初の押圧工程における前進移動の量であり、経験に基づいて決定される。この値は、工具１６でカシメ部２２ａを押圧変形した後の戻り量（スプリングバック等）を考慮した値となっており、目標カシメ量Ｅより若干大きい値となっている。ただし、実カシメ量（戻り後のカシメ量）が目標カシメ量Ｅを超えない範囲の量である。例えば、目標カシメ量Ｅの１０％前後の戻り量があることが経験的に分かっている場合は、仮カシメ量Ｂは、目標カシメ量Ｅを８％前後増加した値（Ｂ＝Ｅ×１．０８）を設定する。もちろん、これらの数値は、例示であり、適宜変更可能である。仮カシメ量は、その実カシメ量が目標カシメ量Ｅ近傍となる値が望ましいが、実カシメ量が目標カシメ量Ｅ以下となる値であれば他の値でもよい。
【００２４】
初期値（Ｅ，Ｂ）を事前に設定した後、実際にカシメ加工を開始する。まず、ロードセルで検出される押圧力が初期押圧力Ｐ０となるまで工具を前進（下降）させる（Ｓ３０）。初期押圧力Ｐ０とは、工具１６がカシメ部２２ａを押圧し始めたときの押圧力である。通常、カシメ装置には、工具１６とヘッド部１４との接触面のうねりや、ヘッド部１４のガタ等が存在する。初期押圧力Ｐ０は、このようなうねりやガタを殺し、確実に工具１６がカシメ部２２ａを押圧し始める際の押圧力が設定される。通常、この初期押圧力Ｐ０は、１ＫＮ〜３ＫＮの値である。もちろん、この数値は、装置の大きさやガタの程度などに応じて適宜変更可能である。
【００２５】
制御部は、初期押圧力Ｐ０が検出されたときの位置をカシメ開始位置ａとして記憶する（Ｓ３２）。そして、このカシメ開始位置ａに目標カシメ量Ｅを加算した位置を目標カシメ位置ｅ、カシメ開始位置ａに仮カシメ量Ｂを加算した位置を第１目標位置ｂとして算出する。
【００２６】
そして、工具を第１目標位置ｂまで前進させる（図２のＳ３４、図３のＬ３４）。工具の前進移動に伴って、カシメ部２２ａを押圧する押圧力（カシメ荷重）が徐々に増加する。この押圧力の増加に伴って、アルミハウジング２２の変形は、弾性変形から塑性変形に転じていく。そして、アルミハウジング２２の一部は、塑性変形し、電磁弁２４の溝部に押し込まれていく。しかし、一方で、一部は、塑性変形に至らず、弾性変形により一時的な変形をしている。
【００２７】
工具１６が第１目標位置ｂまで到達したら、次は、工具を徐々に後退（上昇）させ、押圧力を解除する（図２のＳ３６、図３のＬ３６ａ）。この際、ロードセルで検出された押圧力、リニアスケールで検出された位置情報は、制御部に送信される。工具の後退によりカシメ部２２ａへの押圧力が解除されていき、弾性変形していた部分が元の形状に戻っていく。そして、初期押圧力Ｐ０が検出された時点で後退を停止する。このとき、工具１６はカシメ部２２ａに当接しているが、押圧力はほぼ解除されている。制御装置は、この初期押圧力Ｐ０が検出された際の位置を解除位置ｃとして記憶する。また、後退した距離（ｂ−ｃ）を戻り量Ｄとして算出する（Ｓ３８）。
【００２８】
このように、本実施の形態では、押圧力をモニタリングしながら工具を後退させる。そのため、工具をカシメ部２２ａに当接させたまま押圧力をほぼ解除でき、その状態で戻り量Ｄを取得することができる。これにより、より精度よく戻り量Ｄを取得することができる。すなわち、工具１６とカシメ部２２ａとが離れると、ヘッド部や治具のガタ等の影響でカシメ部２２ａの位置がずれてしまう。そのため、測定ゲージ等で計測しても正確な戻り量Ｄを得ることができない。また、工具１６をカシメ部２２ａから離すと、再度の押圧工程において、工具１６の当接する位置がずれてしまい、ワークに段が生じてしまう。しかし、本実施の形態のように当接させたまま戻り量Ｄを取得することにより、段が生じることがない。
【００２９】
なお、本実施の形態では、押圧力が初期押圧力Ｐ０になるまで工具１６を後退させているが、その途中までであってもよい。後退する距離と押圧力は比例関係にあるため、途中まで後退させたときの結果から戻り量Ｄを予測してもよい。例えば、０．３ｍｍ後退することにより押圧力が半分になった場合、押圧力をほぼ解除した際の戻り量Ｄは０．３ｍｍの２倍である０．６ｍｍであると予想できる。
【００３０】
また、工具１６とカシメ部２２ａとを当接させたままにしているが、離してもよい。その場合は、測定ゲージ等の測定手段で戻り量を計測すればよい。すなわち、戻り量Ｄを取得できれば、本実施の形態以外の方法を用いてもよい。
【００３１】
次に、この戻り量Ｄが許容値範囲内かを判断する（Ｓ４０）。通常、同種類のワークを同条件でかしめた場合、戻り量は一定の範囲内に収まる。しかし、ワークの形状や材質などが規定から外れている場合、異常な量の戻り量となる。したがって、戻り量Ｄが許容値範囲外であった場合、品質異常と判断し、カシメ加工を終了する。この許容値は、経験に基づいて決定され、事前に設定されている。このように、戻り量に基づいて品質の良否を判断することにより、カシメ加工の工程中で品質の判断ができ、不良品の流出を防止することができる。
【００３２】
戻り量Ｄが許容範囲内であった場合は、目標カシメ位置ｅと解除位置ｃとのズレ量Ｔを算出し、その値が許容値以下かを判断する（Ｓ４４，Ｓ４６）。ズレ量Ｔが所定の許容値以下の場合は、目標カシメ量までかしめることができたとして、加工を終了する。一方、ズレ量Ｔが許容値より大きい場合は、再度の押圧が必要と判断し、次のステップに移る。
【００３３】
次のステップでは、戻り量Ｄに基づいて第２目標位置ｄを算出する（Ｓ４８）。第２目標位置ｄは、目標カシメ位置ｅまでかしめるために必要な工具１６の移動位置である。本実施の形態では、第１目標位置ｂにズレ量Ｔと付加量αを加算した位置を第２目標位置ｄとして算出する。ここで、付加量αは、第２目標位置ｄまで前進移動させることにより、第１目標位置までの前進時に比べて増加する押圧力を考慮した値である。戻り量Ｄは押圧力に応じて生じるため、押圧力が上昇した場合、戻り量Ｄも上昇すると考えられる。したがって、第２目標位置ｄは、第１目標位置ｂにズレ量Ｔと付加量αとを加算した値となる。ただし、第１目標位置ｂの値や求められる公差によっては、付加量αを割愛してもよい。また、第２目標位置ｄは、ズレ量Ｔを第１目標位置ｂに単に付加するのではなく、第１目標位置ｂと戻り量Ｄの割合などから算出してもよい。
【００３４】
次に、算出された第２目標位置ｄまで工具１６を前進移動させる（図２のＳ５０、図３のＬ５０）。このとき、押圧力は、急激に上昇した後、緩やかな上昇へと移る。この緩やかな上昇部分において塑性変形が生じる。
【００３５】
そして、工具１６を第２目標位置ｄまで移動させた後、後退させる（図２のＳ３６、図３のＬ３６ｂ）。この後退も、押圧力をモニタリングしながら行われ、初期押圧力Ｐ０になるまで行われる。初期押圧力Ｐ０となった時点で、再度、戻り量Ｄおよびズレ量Ｔを算出する（Ｓ３８，Ｓ４４）。そして、各々の値が許容範囲内かを判断する（Ｓ４０，Ｓ４６）。ズレ量Ｔが許容値以下である場合は、カシメ加工が正常に終了したとして、カシメ加工を終了する。許容値以上である場合は、再度、押圧を行う。
【００３６】
ここで、第２目標位置ｄは、１回目の押圧工程の結果に基づいて算出されている。すなわち、第１目標位置ｂまで前進させて後退させた結果の戻り量Ｄやズレ量Ｔから算出されている。この戻り量Ｄやズレ量Ｔは、個々のワークの性質を反映した値である。このズレ量Ｔを付加した位置である第２目標位置ｄは、個々のワークの性質を反映した値といえる。したがって、多くの場合、２回目の押圧工程でほぼ目標のカシメ量に加工できる。したがって、２回目の押圧工程の後は、戻り量Ｄやズレ量Ｔを取得せず、直接、カシメ加工を終了してもよい。
【００３７】
以上、説明したように本実施の形態によれば、１回目のカシメ加工の結果に基づいて２回目のカシメ加工を行うため、個々のワークの性質にバラツキがあっても、精度よくかしめることができる。
【００３８】
次に、他の実施の形態について図４を用いて説明する。図４は、ロールカシメ装置５０で自動車のサスペンションに使用されるショックアブソーバをカシメ加工する場合を例示している。このロールカシメ装置５０では、ショックアブソーバを構成する鋼管６２の先端を折り曲げ加工することによって、シールを施す。
【００３９】
ロールカシメ装置５０は、工具である予備潰しローラ５４と仕上げ用ローラ５６の２種類の工具を有している。これら予備潰しローラ５４と仕上げ用ローラ５６は、それぞれヘッド部５２に取り付けられている。このヘッド部５２は、装置上部に設置されている駆動部（図示せず）により動力を与えられており、昇降および自転が可能となっている。また、ヘッド部５２には、リニアスケールとロードセル（図示せず）とが内蔵されている。リニアスケールおよびロードセルにより検出された位置情報と押圧力情報は、それぞれ制御部に送信され、関連付けられて記憶される。
【００４０】
予備潰しローラ５４と仕上げ用ローラ５６は、ヘッド部５２の移動に応じて昇降および公転駆動するようになっている。また、予備潰しローラ５４と仕上げ用ローラ５６には、それぞれ補助駆動部５８、６０とが備えられている。各ローラ５４，５６は、補助駆動部５８，６０により自転と径方向への駆動が可能となっている。
【００４１】
ショックアブソーバを構成する鋼管６２は、初めは真っ直ぐな状態である。これを内側に折り曲げることにより、鋼管６２と芯材６４とを結合する。そこで、まず、予備潰しローラ５４により、鋼管６２の先端は全周にわたって内側に折り曲げる。これは、予備潰しローラ５４と鋼管６２との高さをほぼ合わせた状態で、予備潰しローラ５４を中心側に移動させることにより行われる。この際、仕上げ用ローラ５６は、鋼管６２と接しないように外側に移動させられている。
【００４２】
次に、仕上げ用ローラ５６により、鋼管先端の全周を完全に折り曲げる。これは、予備潰しの後、仕上げ用ローラ５６を、鋼管６２の上方に位置するように、中心側かつ上側に移動させる。そして、仕上げ用ローラ５６を自転させながら、徐々に下降（前進）させることにより、鋼管６２の先端を折り曲げる。これにより、カシメ加工が完了する。
【００４３】
この鋼管６２の折り曲げにおいて、所望の折り曲げ量で折り曲げられることが重要となる。折り曲げ量が不足すると、鋼管６２と芯材６４との間に隙間が生じ、結合部の緩みや漏れが発生する。反対に折り曲げ量が過剰であると、強度低下等の原因となる。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、所望の折り曲げ量で曲げることができるように仕上げ用ローラ５６での折り曲げ（押圧）を２回行う。すなわち、第１の実施の形態と同様に、１回目の押圧工程（折り曲げ工程）の結果に基づいて２回目の押圧工程（折り曲げ工程）を制御する。この折り曲げの手順について、簡単に説明する。
【００４５】
予備潰しの後、予め設定された第１目標位置まで仕上げ用ローラ５６を下降させて１回目の押圧を行う。そして、仕上げ用ローラ５６を上昇させて、押圧力を解除する。このときの鋼管６２の戻り量Ｄを取得し、この値に基づいて２回目の押圧工程における目標位置である第２目標位置を算出する。第２目標位置は、折り曲げ量が所望の目標折り曲げ量となるような値が設定される。具体的には、第１目標位置にズレ量Ｔを付加した値が望ましい。もちろん、戻り量Ｄに基づいて算出されるのであれば他の算出方法でもよい。そして、算出された第２目標位置まで仕上げ用ローラ５６を下降させて、鋼管６２を完全に折り曲げる。
【００４６】
このように、１回目の結果に基づいて２回目の押圧を行うため、個々の製品にばらつきがあっても、所望の折り曲げ量で折り曲げることができる。
【００４７】
また、この仕上げ用ローラ５６での折り曲げ工程においては、第１の実施の形態と同様に、押圧力をモニタリングしながら、仕上げ用ローラ５６を上昇、下降させる。そして、初期押圧力Ｐ０が検出された時点の仕上げ用ローラ５６の高さから戻り量Ｄを取得する。つまり、仕上げ用ローラ５６を鋼管６２に当接させたままの状態で押圧力を解除し、戻り量Ｄを取得する。これにより、押圧工程を２回行っても鋼管６２の先端に段が生じることがなく、また、より精度よく戻り量Ｄを計測することができる。
【００４８】
また、戻り量Ｄから鋼管６２や芯材６４の品質を判断してもよい。すなわち、戻り量Ｄが過小であったり、過剰である場合には、鋼管６２や芯材６４の品質に問題があると判断する。これにより、カシメ工程で品質の判断を行うため、不良品の流出を防止できる。
【００４９】
以上、説明したように、ロールカシメ装置の場合であっても個々のワークの性質に応じて精度よくかしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施の形態であるカシメ装置１０の概略側面図であり、（Ｂ）は、その一部拡大図である。
【図２】カシメ方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】カシメ方法における押圧力−変位曲線である。
【図４】ロールカシメ装置の要部の側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  カシメ装置、１４  ヘッド部、１６  工具、２２  アルミハウジング、２２ａ  カシメ部、２４  電磁弁、５０  ロールカシメ装置、５２  ヘッド部、５４  予備潰しローラ、５６  仕上げ用ローラ、６２  鋼管、６４  芯材、ａ  カシメ開始位置、ｂ  第１目標位置、ｃ  解除位置、ｄ  第２目標位置、ｅ  目標カシメ位置、Ｐ０  初期押圧力、Ｔ  ズレ量。
【図１】
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【図２】
2005111582.tif 000004
【図３】
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【図４】
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