(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重検出手段と、移動距離を検出する距離検出手段を備えたローラにより被組付け物を回転させ、被組付け物の外周溝部に筒状物の端縁の外周をローラで押圧してかしめるときに、かしめ工程内にかしめ初期荷重を判定する第１の所定範囲とかしめ完了を判定する第２の所定範囲を設定し、
前記第１の所定範囲では、前記荷重検出手段により所定のかしめ開始荷重に達した時点で、かしめ深さの基準を設定するとともに、かしめ時間の計測を開始し、前記所定のかしめ開始荷重以上で前記ローラを押付け、塑性変形を開始させるとともに、この塑性変形させるかしめ荷重が所定の範囲であるか、また、前記かしめ時間の経過時間が所定の範囲内であるかによってかしめ初期荷重を判定し、
前記第２の所定範囲では、かしめ深さを検出し、かしめ深さが所定のかしめ深さに達した時点で、さらにかしめるためのかしめ荷重を検出すると同時に、かしめ時間の計測を開始し、このかしめ時間が所定の経過時間に達する間、かしめ荷重が所定の範囲内であるかによってかしめ完了を判定することを特徴とするかしめ方法。
【請求項２】
前記ローラには、被組付け物の外周に平行に配置し且つ筒状物の外面に当接するローラ胴部と、ローラ胴部に連なり前記外周溝部に応じた形状を有し、筒状物の端縁を塑性変形させるかしめ突条部と、を備え、前記かしめ突条部の前記ローラ胴部からの突出代が外周溝部の深さより小さいことを特徴とする請求項１記載のかしめ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はローラで筒状のワークの端をかしめる際のかしめ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒状のワークをかしめる際のかしめ方法には、例えば、特許第２７０３５７９号公報「ロックナットのカシメ装置」に示されるカシメ装置を用いたものがあり、同公報に示される要領の要約を次に示す。
【０００３】
まず、ドライブシャフト１（符号は公報記載のものを使用した。以下同様。）の先端にロックナット３を捩じ込む。その次に、ロックナット３の薄肉部４をドライブシャフト１の凹溝２内にカシメ装置２０のカシメ工具６で圧入する。その際、カシメ装置２０のカシメストロークＳとカシメ荷重Ｐを計測し、判定器１０に予め設定した各々の許容値と比較して正常であれば、ＯＫ信号を出し、異常であれば、停止信号を発信する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報のカシメ装置を用いて行うかしめ方法は、ドライブシャフト１の凹溝２の一点に対してかしめる場合の方法で、かしめの形状が変わると公報の技術を採用することは困難である。例えば、筒状のワークの外周をローラで全周かしめるような場合には、かしめの良否を判断することは難い。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、被組付け物の外周溝部に筒状物の端縁を被せ、端縁の外周をローラで押圧してかしめるときに、確実にかしめることができるかしめ方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１では、かしめ方法は、荷重検出手段と、移動距離を検出する距離検出手段を備えたローラにより被組付け物を回転させ、被組付け物の外周溝部に筒状物の端縁の外周をローラで押圧してかしめるときに、かしめ工程内にかしめ初期荷重を判定する第１の所定範囲とかしめ完了を判定する第２の所定範囲を設定し、第１の所定範囲では、荷重検出手段により所定のかしめ開始荷重に達した時点で、かしめ深さの基準を設定するとともに、かしめ時間の計測を開始し、所定のかしめ開始荷重以上でローラを押付け、塑性変形を開始させるとともに、この塑性変形させるかしめ荷重が所定の範囲であるか、また、かしめ時間の経過時間が所定の範囲内であるかによってかしめ初期荷重を判定し、第２の所定範囲では、かしめ深さを検出し、かしめ深さが所定のかしめ深さに達した時点で、さらにかしめるためのかしめ荷重を検出すると同時に、かしめ時間の計測を開始し、このかしめ時間が所定の経過時間に達する間、かしめ荷重が所定の範囲内であるかによってかしめ完了を判定することを特徴とする。
【０００７】
第１の所定範囲では、予め設定した所定かしめ時間の間でかしめ荷重が予め設定した所定の下限値〜上限値内にあるかを判定する。言い換えると、所定の長さをかしめるのに用いたかしめ荷重を確認する。その結果、筒状物の肉厚や硬度にばらつきがあっても、かしめ開始時のかしめ状態の良否を確実に判定することができる。
【０００８】
第２の所定範囲では、予め設定したかしめ深さに達した時点からかしめ荷重が予め設定した所定の下限値〜上限値内にあるかを所定時間の間だけ判定する。その結果、筒状物の肉厚や硬度にばらつきがあっても、かしめ深さによって、塑性変形の実体を確実に把握して、かしめ過程が仕上げに近いことを把握することができる。つまり、かしめ完了の判定を開始するタイミングを確実に把握することができるとともに、かしめ完了に用いたかしめ荷重を確実に把握することができる。
請求項２では、ローラには、被組付け物の外周に平行に配置し且つ筒状物の外面に当接するローラ胴部と、ローラ胴部に連なり外周溝部に応じた形状を有し、筒状物の端縁を塑性変形させるかしめ突条部と、を備え、かしめ突条部のローラ胴部からの突出代が外周溝部の深さより小さいことを特徴とする。
かしめ突条部の突出代を被組付け物の外周溝部の深さより小さくすることで、所望のかしめ深さを確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るかしめ方法に用いるかしめ装置の斜視図であり、かしめ装置１０は、ベース１１と、このベース１１に設けたローラ締め機構１２と、このローラ締め機構１２の動作を制御する制御部１３と、を備えたもので、ワークＷを図に示していない回転装置で回転させ、かしめ加工を実施する。
【００１０】
ここで、図下方の軸は、座標軸であり、直線又は回転で動く方向を示す。Ｘは水平な直線運動を示す軸、ＹはＸに直交する軸、ＺはＸ，Ｙに直交する軸、ＢはＹ軸の周りの回転運動を示す軸である。
【００１１】
ワークＷは、被組付け物Ｊと、筒状物Ｋとを有し、例えば、無段変速機のＶプーリである。
回転装置は、ワークＷを所定の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）に保持しつつ、所定の回転数で回転（Ｂ軸方向）させる。
【００１２】
ローラ締め機構１２は、スライド（Ｘ軸方向）可能に設けたスライドベース２１，２２と、このスライドベース２１，２２間に設けたトグル機構２３と、このトグル機構２３に回転可能に取付けたバックアップローラ２４，２５と、スライドベース２２に設けたかしめローラ２６と、からなる。
【００１３】
図２は本発明に係るかしめ方法に用いるかしめローラの断面図であり、かしめローラ２６は、スライドベース２２にスライド可能に取付けたローラ支持ベース３１と、このローラ支持ベース３１の中央に配置した軸部材３２と、軸部材３２で支持したローラ胴部３３と、ローラ胴部３３の外周に形成したかしめ突条部３４と、かしめ検出手段３５と、を備えたものである。
かしめ突条部３４の突出代ａを被組付け物Ｊの外周溝部Ｊ２の深さｂより小さく設定した。
【００１４】
かしめ検出手段３５は、かしめの状態を検出するもので、スライドベース２２に荷重検出手段であるところのロードセル３６を一体的に取付けるとともに、ローラ支持ベース３１の当接面３１ａが触れるように取付け、ローラ支持ベース３１に取付け部材３７ａを介して距離検出手段であるところの距離検出器３７を取付け、距離検出器３７が検出する検出片３８をベース１１の上に一体的に取付けたものである。
【００１５】
図３は図１の３−３線矢視図であり、上のスライドベース２１（図１参照）およびワークＷを取外した状態で且つ、かしめ加工前の状態を示す平面図で、下のスライドベース２２にかしめローラ２６をガイド２６ａでスライド可能（Ｘ軸方向）に取付けるとともに、ロードセル３６をかしめローラ２６に触れるように設け、スライドベース２２にトグル機構２３を配置し、このトグル機構２３にバックアップローラ２４，２５を取付けたことを示す。２６ｂは、ローラ支持ベース３１に取付けた回転センサを示す。
【００１６】
トグル機構２３は、スライドベース２２にスライド可能にシリンダ部４１をガイド４２，４３で取付け、シリンダ部４１に第１リンク４４，４４を第１支持ピン４５で連結し、第１リンク４４，４４に第２リンク４６，４６を第２支持ピン４７，４７で連結し、スライドベース２２に第２リンク４６，４６の中央を支持軸４８，４８で旋回可能に支持したものである。
なお、かしめ作業を開始する場合は、図に示していない回転装置にワークＷを図の如くセットする。
【００１７】
図４は本発明に係るかしめ方法の第１説明図である。
まず、かしめる前に予め、かしめ工程内にかしめ初期荷重を判定する第１の所定範囲とかしめ完了を判定する第２の所定範囲を設定する。
その次に、ワークＷ（被組付け物Ｊ、筒状物Ｋ）を回転装置にセットし、所定の回転数Ｎで回転させ、シリンダ部４１を油圧で前進作動させると、シリンダ部４１のロッド４１ａが矢印▲１▼の如く前進し、第１リンク４４，４４は第２リンク４６，４６を矢印▲２▼，▲２▼の如く旋回させるため、バックアップローラ２４，２５がともにワークＷに当接する。
【００１８】
引き続き、第２リンク４６，４６が旋回を続けると、反力でシリンダ部４１とともに、スライドベース２２は矢印▲３▼の如くＸ軸方向に前進して、かしめローラ２６がワークＷに当接すると同時に、バックアップローラ２４，２５との３点でワークＷを押圧する。
【００１９】
図５は本発明に係るかしめ方法の第２説明図である。
バックアップローラの押付けにより、かしめローラ２６で筒状物Ｋをかしめ結合する。第１の所定範囲ではかしめ荷重Ｆならびにかしめ時間を検出し、これらの二つの値でかしめ初期荷重を判定する。具体的には、バックアップローラ２４，２５（図４参照）でかしめローラ２６に筒状物Ｋを押付け、かしめ荷重Ｆが所定かしめ開始荷重Ｆａ（例えば、５０Ｋｇｆ）に達した時点で、二点鎖線で示す距離検出器３７で距離Ｘ１を矢印▲４▼の如く計測すると同時に、基準位置としてのかしめ深さＱの０点（０ｍｍ）を制御部１３（図１参照）で設定するとともに、かしめ時間の計測を開始する。
【００２０】
かしめ開始荷重Ｆａ以上で筒状物Ｋの端縁Ｋ１にかしめローラ２６の突条部３４を押付けると、端縁Ｋ１は塑性変形を起こして被組付け物Ｊの外周溝部Ｊ２に入り始める。この塑性変形が始まるかしめ開始時からかしめ荷重Ｆが所定の範囲内であるかをロードセル３６で検出すると同時に、かしめ時間の経過時間を検出し、経過時間が所定の初期計測時間Ｔｓに達するまで判定を続ける。
【００２１】
引き続き、第２の所定範囲ではかしめ荷重Ｆならびにかしめ深さＱを検出し、これらの二つの値でかしめ完了を判定する。具体的には、初期計測時間Ｔｓ経過後も、かしめを続けながら、距離検出器３７で距離を計測し、距離が所定距離Ｘ２に達した時点、すなわち、かしめ深さＱが所定のかしめ深さ最大値Ｑ３（例えば、１．４５ｍｍ）に達した時点からかしめ荷重Ｆが所定の範囲内であるかをロードセル３６で検出すると同時に、かしめ深さＱを距離検出器３７で検出し且つ、かしめ時間の経過時間をタイマで検出し、経過時間が所定の完了計測時間Ｔｅに達するまで判定を続けて、かしめを終了する。なお、これらの距離検出器３７、ロードセル３６やタイマの信号による制御は制御部１３（図１参照）で実施する。
次にかしめ方法をフローチャートで説明する。
【００２２】
図６は本発明に係るかしめ方法のフローチャートであり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：スタートボタンを押す。
ＳＴ０２：かしめローラ、バックアップローラで筒状物を押圧する。
ＳＴ０３：かしめ荷重Ｆがかしめ開始荷重Ｆａ（例えば、５０Ｋｇｆ）に達したか否かを判断し、「ＮＯ」なら判断を継続し、「ＹＥＳ」ならＳＴ０４，ＳＴ０５へ進む。
【００２３】
ＳＴ０４：かしめ深さの計測を開始する。
ＳＴ０５：かしめ荷重Ｆは、初期荷重下限値Ｆｓより大きく、且つ、初期荷重上限値Ｆｓｍより小さいかを判断し、「ＮＯ」ならＳＴ０６へ進み、「ＹＥＳ」ならＳＴ０７へ進む。
【００２４】
ＳＴ０６：押圧を停止し、かしめ作業を中断する。
ＳＴ０７：かしめ時間Ｔが初期計測時間Ｔｓに達したか否かを判断し、「ＮＯ」ならＳＴ０５に戻り、「ＹＥＳ」ならＳＴ０８へ進む。
ここで、ＳＴ０３〜ＳＴ０７までの間がかしめ工程内に設定したかしめ初期荷重を判定する第１の所定範囲に相当する。つまり、初期計測時間Ｔｓの間、かしめ荷重Ｆを確認する。
【００２５】
ＳＴ０８：かしめ深さＱがかしめ深さ最大値Ｑ３より大きいかを判断し、「ＮＯ」なら判断を継続し、「ＹＥＳ」ならＳＴ０９へ進む。
ＳＴ０９：かしめ時間Ｔがかしめ加工上限時間Ｔａｍ（例えば、８秒）内かを判断し、「ＮＯ」ならＳＴ１０へ進み、「ＹＥＳ」ならＳＴ１１へ進む。
ＳＴ１０：押圧を停止し、かしめ作業を中断する。
【００２６】
ＳＴ１１：かしめ荷重Ｆは、完了荷重下限値Ｆｅより大きく、且つ、完了荷重上限値Ｆｅｍより小さいかを判断し、「ＮＯ」ならＳＴ１２へ進み、「ＹＥＳ」ならＳＴ１３へ進む。
ＳＴ１２：押圧を停止し、かしめ作業を中断する。
ＳＴ１３：かしめ時間Ｔが完了計測時間Ｔｅに達したか否かを判断し、「ＮＯ」ならＳＴ１１に戻り、「ＹＥＳ」ならＳＴ１４へ進む。
ＳＴ１４：筒状物への押圧を終了する。
【００２７】
ここで、ＳＴ０８〜ＳＴ１３までの間がかしめ工程内に設定したかしめ完了を判定する第２の所定範囲に相当する。つまり、かしめ深さ最大値Ｑ３以降からかしめ荷重Ｆを確認する。
次により具体的にかしめ方法を説明する。
【００２８】
図７は本発明に係るかしめ方法の第３説明図であり、かしめ時間と、かしめ荷重と、かしめ深さの関係を示したグラフであり、横軸をかしめ時間Ｔとし、縦軸の左をかしめ荷重Ｆとし、縦軸の右をかしめ深さＱとしたもので、標準のかしめ状態のチャートを示す。
【００２９】
まず、かしめ荷重ＦがＦａ（例えば、５０Ｋｇｆ）に達した時点で、かしめ深さＱの基準をＱ１（０ｍｍ）に設定するとともに、図に示していないタイマＴＭ１、タイマＴＭ２でかしめ時間ＴをＴ１（０秒）に設定し且つ、かしめ時間の計測を開始する。
【００３０】
引き続き、押圧を継続し、第１の所定範囲でのかしめ荷重Ｆならびにかしめ時間Ｔを検出し、これらの二つの値でかしめ初期荷重の判定を実施する。詳しくは、かしめ初期荷重は、初期荷重下限値Ｆｓ以上で且つ初期荷重上限値Ｆｓｍ以下の荷重であり、かしめ時間Ｔは、初期計測時間Ｔｓである。ここでは、タイマＴＭ１で計測したかしめ時間Ｔ１〜Ｔ２までの間（初期計測時間Ｔｓ＝１．５秒）で、かしめ荷重Ｆが初期荷重下限値Ｆｓ（例えば、７６０Ｋｇｆ）〜初期荷重上限値Ｆｓｍ（例えば、９１０Ｋｇｆ）間にあるかを判定し、範囲内であれば「ＯＫ」と判断し、かしめ作業を継続し、逆に範囲外であれば、「ＮＧ」と判断して、かしめ作業を中断する。ここでの、かしめ時間Ｔ２までの初期計測時間Ｔｓ（１．５秒）は、ワークが２回転する時間である。なお、この間でかしめたかしめ深さはＱ２（約０．６４ｍｍ）である。
【００３１】
このように、かしめ工程内にかしめ初期荷重を判定する第１の所定範囲を設定し、第１の所定範囲ではかしめ荷重Ｆならびにかしめ時間Ｔを検出し、これらの二つの値でかしめ初期荷重を判定するので、筒状物Ｋ（図５参照）の肉厚ｔや硬度にばらつきがあっても、かしめ開始時のかしめ状態の良否を確実に判定することができる。従って、ローラで押圧してかしめるときに、確実にかしめることができる。
【００３２】
引き続き、押圧を継続し、第２の所定範囲でのかしめ荷重Ｆならびにかしめ深さＱを検出し、これらの二つの値でかしめ完了の判定を実施する。詳しくは、第２の所定範囲でのかしめ荷重であるところの完了荷重は、完了荷重下限値Ｆｅ以上で且つ完了荷重上限値Ｆｅｍ以下の荷重であり、かしめ深さＱは、かしめ深さ最大値Ｑ３である。ここでは、かしめ深さＱがかしめ深さ最大値Ｑ３（例えば、１．４５ｍｍ）に達した時点（かしめ時間Ｔ３）から図に示していないタイマＴＭ３で時間の計測を開始し、かしめ時間Ｔ３〜Ｔ４までの間、すなわち完了計測時間Ｔｅ（１．７秒）の間で、かしめ荷重Ｆが完了荷重下限値Ｆｅ（例えば、７００Ｋｇｆ）〜完了荷重上限値Ｆｅｍ（例えば、８７０Ｋｇｆ）間にあるかを判定し、範囲内であれば「ＯＫ」と判断するとともにかしめ作業を終了（かしめ時間Ｔ４）し、逆に範囲外であれば、「ＮＧ」と判断して、かしめ作業を中断する。Ｔａは、かしめ工程に要するかしめ加工標準時間（例えば、５．３秒）を示す。
【００３３】
このように、かしめ工程（例えば、５．３秒）内にかしめ完了を判定する第２の所定範囲を設定し、第２の所定範囲ではかしめ荷重Ｆならびにかしめ深さＱを検出し、これらの二つの値でかしめ完了を判定するので、筒状物Ｋ（図５参照）の肉厚ｔや硬度にばらつきがあっても、かしめ深さＱ（かしめ深さ最大値Ｑ３）によって、塑性変形の実体を確実に把握して、かしめ過程が仕上げに近いことを把握することができる。つまり、かしめ完了の判定を開始するタイミングを確実に把握することができるとともに、かしめ完了に用いたかしめ荷重を確実に把握することができる。従って、ローラで押圧してかしめるときに、確実にかしめることができる。
【００３４】
また、第２の所定範囲ではかしめ荷重Ｆならびにかしめ深さＱを検出し、これらの二つの値でかしめ完了を判定するので、かしめ完了の判定を開始するかしめ時間Ｔ（標準でＴ３近傍）を最大（例えば、５秒に）まで延す必要がなく、生産性を向上させることができる。
【００３５】
なお、完了計測時間Ｔｅ（１．７秒）は、かしめ深さＱがＱ３〜Ｑ４（０．２ｍｍ）に達する時間（０．７秒）とワークが１回転する時間（１秒）の合計である。
【００３６】
次に、かしめ工程がかしめ加工標準時間Ｔａ（例えば、５．３秒）より長くなった場合について説明する。
筒状物Ｋ（図５参照）の肉厚ｔや硬度にばらつきがあると、かしめ深さ最大値Ｑ３（例えば、１．４５ｍｍ）に達するまでの時間が長くなる場合があり、この延びた時間だけかしめ時間Ｔは長くなる。このかしめ時間Ｔが予めタイマＴＭ２に設定した８秒（かしめ加工上限時間Ｔａｍ）に達した時点で、タイマＴＭ２はかしめ加工を中断する。
【００３７】
尚、本発明の実施の形態に示した図７のグラフのチャートは一例であり、ワークＷの条件によって各値を変更してもよい。
かしめ装置１０の構成は一例である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、かしめ工程内にかしめ初期荷重を判定する第１の所定範囲とかしめ完了を判定する第２の所定範囲を設定し、第１の所定範囲では、前記荷重検出手段により所定のかしめ開始荷重に達した時点で、かしめ深さの基準を設定するとともに、かしめ時間の計測を開始し、前記所定のかしめ開始荷重以上で前記ローラを押付け、塑性変形を開始させるとともに、この塑性変形させるかしめ荷重が所定の範囲であるか、また、前記かしめ時間の経過時間が所定の範囲内であるかによってかしめ初期荷重を判定するので、筒状物の肉厚や硬度にばらつきがあっても、かしめ開始時のかしめ状態の良否を確実に判定することができる。従って、ローラで押圧してかしめるときに、確実にかしめることができる。
【００３９】
また、第２の所定範囲では、かしめ深さを検出し、かしめ深さが所定のかしめ深さに達した時点で、さらにかしめるためのかしめ荷重を検出すると同時に、かしめ時間の計測を開始し、このかしめ時間が所定の経過時間に達する間、かしめ荷重が所定の範囲内であるかによってかしめ完了を判定するので、かしめ深さによって、かしめ過程が後半の仕上げに近いことを把握することができ、筒状物の肉厚や硬度にばらつきがあっても、かしめ完了の判定を開始するタイミングを確実に把握することができるとともに、かしめ完了に用いたかしめ荷重を確実に把握することができる。従って、ローラで押圧してかしめるときに、確実にかしめることができる。
請求項２では、ローラには、被組付け物の外周に平行に配置し且つ筒状物の外面に当接するローラ胴部と、ローラ胴部に連なり外周溝部に応じた形状を有し、筒状物の端縁を塑性変形させるかしめ突条部と、を備え、かしめ突条部のローラ胴部からの突出代が外周溝部の深さより小さいので、所望のかしめ深さを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るかしめ方法に用いるかしめ装置の斜視図
【図２】本発明に係るかしめ方法に用いるかしめローラの断面図
【図３】図１の３−３線矢視図
【図４】本発明に係るかしめ方法の第１説明図
【図５】本発明に係るかしめ方法の第２説明図
【図６】本発明に係るかしめ方法のフローチャート
【図７】本発明に係るかしめ方法の第３説明図
【符号の説明】
１０…かしめ装置、２６…かしめローラ、３３…ローラ胴部、３４…かしめ突条部、３６…荷重検出手段（ロードセル）、３７…距離検出手段（距離検出器）、ａ…突出代、ｂ…外周溝部の深さ、Ｆ…かしめ荷重、Ｆａ…かしめ開始荷重、Ｆｓ…第１の所定範囲の初期荷重下限値、Ｆｓｍ…第１の所定範囲の初期荷重上限値、Ｆｅ…第２の所定範囲の完了荷重下限値、Ｆｅｍ…第２の所定範囲の完了荷重上限値、Ｊ…被組付け物、Ｊ２…外周溝部、Ｋ…筒状物、Ｋ１…端縁、Ｑ…かしめ深さ、Ｑ３…所定のかしめ深さ（所定のかしめ深さ最大値）Ｔ…かしめ時間、Ｔｓ…第１の所定範囲の経過時間（初期計測時間）、Ｔｅ…第２の所定範囲の所定の経過時間（完了計測時間）、ｔ…筒状物の肉厚。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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