JP2013000772A

JP2013000772A - リベッティングマシン及びリベッティング方法

Info

Publication number: JP2013000772A
Application number: JP2011134082A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Yoshikawa; 智貴吉川
Original assignee: YOSHIKAWA IRON WORKS; YOSHIKAWA TEKKO KK
Current assignee: YOSHIKAWA IRON WORKS; YOSHIKAWA TEKKO KK
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】コンプレッサーや油圧モーターを使用しないで、またタクトタイムの大幅な短縮をはかるリベッティングマシンを提供する。
【解決手段】
コラム１のベース２に上下端が定位置でフリーに回転するように軸承した雄ネジ３と、上記ベースに搭載して上記雄ネジを可逆駆動するように設けた第１サーボモーター４と、上記ベースに支持部材を介し支持したガイド手段６と、このガイド手段により上下方向にスライドガイドされるよう設けたスリーブ７と、このスリーブに定位置でフリーに回転するように軸承したスピンドル８と、上記スリーブに搭載して上記スピンドルを駆動するように設けた第２サーボモーター９と、上記スリーブに取り付けて上記雄ネジにねじ込んである雌ネジ１２を不回転状態に保持するように設けたブラケット１３と、上記スピンドルの下端に設けた鋲頭成型工具１０とからなるリベッティングマシン。
【選択図】図１

Description

この発明は、リベッティングマシン及びリベッティング方法に関する。

従来のリベッティングマシンは、コラムに支持させてあるシリンダの降下作用によりピストン軸と共に上記ピストン軸の軸芯に貫通させて軸承してあるスピンドルを降下させながら、上記スピンドルの下端の成型工具に保持させてある成型軸を被加工物のワークリベットに押し付けると共に、モーターにより上記スピンドルをドライブして、上記成型軸の旋回揺動によってワークリベットにリベットヘッドを成型する（例えば、特許文献１及び２参照）。

特公昭４３−２４８３４号公報実公平７−１８４４９号公報

ところで、特許文献１及び２のリベッティングマシンによると、予め設定した条件で加工を行うので、経験値とテストピースが必要になり、また製品の不良品を検出することで、機械の故障判断を行うが、使用時間や生産数で機械部品の寿命管理を行っているので、不良品の流出による問題や未寿命品の交換などの無駄があった。

また、データ管理は、制御指令やアウトプット信号をアナログ変換してデータ管理していた為、誤差が大きくサンプリング周期も長かった。

さらに、複数種の製品が存在した場合、機械上昇端は一番ストロークの長い物に合わせるので、無駄なストロークを動かす製品が存在して、タクトタイムの短縮はできなかった。すなわち、製品毎で上昇端を段取替毎変更しているユーザーは、変更後に高さ調整をする必要があった。

さらに、スピンドルモーターだけをインバーターで駆動して加圧軸へのフィードバック制御をしていたが、サーボモーターを使用することで、さらなる精度アップや応答速度が速くなり、より最適な加工ができるようになる。

また、速度変化機構が付いた装置でも製品との接触位置は正確にわからず、油空圧ソレノイドバルブの反応速度も遅かったため、速度変化機構による速度切替位置もばらついて、タクトタイムに影響したり、接触してしまい製品の品質に影響を及ぼしていた。

さらに、空圧機は、機械使用時にコンプレッサーを必要とし、油圧機は、油圧ポンプモーターを必要としていたため、機械がアイドル状態であっても動力源となるコンプレッサーや油圧ポンプは動作している問題もあった。

そこで、この発明は、上述の問題を解消したリベッティングマシン及びリベッティング方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、この発明は、コラムのベースに上下端が定位置でフリーに回転するように軸承した雄ネジと、上記ベースに搭載して上記雄ネジを可逆駆動するように設けた第１サーボモーターと、上記ベースに支持部材を介し支持したガイド手段と、このガイド手段により上下方向にスライドガイドされるよう設けたスリーブと、このスリーブに定位置でフリーに回転するように軸承したスピンドルと、上記スリーブに搭載して上記スピンドルを駆動するように設けた第２サーボモーターと、上記スリーブに取り付けて上記雄ネジにねじ込んである雌ネジを不回転状態に保持するように設けたブラケットと、上記スピンドルの下端に設けた鋲頭成型工具とからなる構成を採用する。

また、前記のベースが、前記コラム側に設けてある昇降調整手段により昇降調整できるようにしてある構成を採用することもある。

さらに、コラムのベースに上下端が定位置でフリーに回転するように軸承した雄ネジと、上記ベースに搭載して上記雄ネジを可逆駆動するように設けた第１サーボモーターと、上記ベースに支持部材を介し支持したガイド手段と、このガイド手段により上下方向にスライドガイドされるよう設けたスリーブと、このスリーブに定位置でフリーに回転するように軸承したスピンドルと、上記スリーブに搭載して上記スピンドルを駆動するように設けた第２サーボモーターと、上記スリーブに取り付けて上記雄ネジにねじ込んである雌ネジを不回転状態に保持するように設けたブラケットと、上記スピンドルの下端に設けた鋲頭成型工具とからなり、第２サーボモーターの運転にともないスピンドルをドライブし、次いで第１サーボモーターの高速運転により雄ネジを正転駆動してスリーブと共にスピンドルを高速降送しながら、ワークリベットに鋲頭成型工具の成型軸が当接すると、上記第１サーボモーターの運転を高速から低速に切り替えて、スリーブと共にスピンドルを低速降下させながらリベットヘッドを成型し、リベットヘッドの成型後に第１サーボモーターを逆転駆動で、しかも高速運転によりスピンドルと共にスリーブを高速昇送するようにしたことを特徴とするリベッティング方法を採用する。

以上のように、この発明のリベッティングマシン及びリベッティング方法によれば、第２サーボモーターの運転により成型工具を有するスピンドルをドライブし、第１サーボモーターの高速、低速運転により雄ネジを正転、逆転ドライブして、成型工具側を高速降下、リベットヘッドの成型に際し低速降下し、リベットヘッドの成型後に高速上昇させるので、タクトタイム短縮が可能になって、大幅な生産性の向上をはかると共に、従来のコンプレッサーや油圧ポンプの運転にともなう排気音や油圧ポンプの駆動音による騒音の問題、電力消費、待機電力の問題をなくする効果がある。

なお、サーボモーターを使用することで、位置、推力、速度を制御することができる以外に、製品の特性による最適な加工が可能になり、かつ製品毎に上昇端やストロークが設定できて、ストッパー調整が不要になって、最短で加工が可能になると共に、従来は製品の不良品を検出することで、機械の故障判断を行うが、使用時間や生産数で機械部品の寿命管理を行っていたために発生した不良品の流出による問題や未寿命品の交換などの無駄の問題を、各電流値による負荷率や変動を確認することで、変化点を把握して故障診断（故障前診断）が可能になり、かつ各データーの採取より予め許容幅を設けることができる項目は、寿命管理も可能になる。

また、従来はスピンドルモーターだけをインバーターで駆動しても加圧軸へのフィードバック制御ができず独立した制御となっていたために最適な加工ができているか判断することができない不都合を、スピンドルの第２サーボモーターのフィードバックを雄ネジと併せて制御することで、製品の特性を見ながら最適な加工が可能になる。

さらに、従来の速度変化機構が付いた装置でも製品との接触位置が正確に分からず、油空ソレノイドバルブの反応速度も遅かったため、速度変化機構による速度切替位置もばらついていて、タクトタイムに影響したり、接触してしまい製品の品質に影響を及ぼしていた問題を、接触点をサーチすることで接触位置を正確に読み取りすることができ、早送り位置も指定された位置まで動作させることができ、ソレノイドバルブを使用しないために反応速度を考えなくてもよくなったことで、タクトタイム短縮が可能となり、早送り時に、部品との接触がなくなることで製品の品質に悪影響を及ぼす可能性は少なくなった。

また、昇降手段によりベースを昇降させて調整するようにしてあるので、ワークの厚み（高さ方向）やリベットの長さに対応した調整も簡単に行うことができる。

この発明の実施の形態を示す縦断側面図である。同上の横断平面図である。

この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
第１の実施形態では、図１及び図２に示すように、コラム１のベース２には、上下端をフリーに回転するように軸承した雄ネジ（ボールネジ）３が設けてあり、この雄ネジ３は、ベース２に搭載した第１サーボモーター４により可逆駆動される。

また、ベース２に支持部材５を介し支持したガイド手段６により上下方向にスライドガイドされるスリーブ７には、貫通させてフリーに回転するように上下端側を軸承したスピンドル８が設けてある。

上記のガイド手段６には、図示の場合筒状体を用いて、この筒状体にスリーブ７を嵌挿して上下方向にスライドするようにしてある。

さらに、スピンドル８の上端には、スリーブ７に搭載した第２サーボモーター９が接続されて駆動伝達を受け、スピンドル８の下端には、鋲頭成型工具１０が設けてある。

なお、上記の鋲頭成型工具１０には、周知のように歳差運動する成型軸１１が保持させてある。

また、スリーブ７には、雄ネジ３にねじ込んである雌ネジ１２を不回転状態に保持したブラケット１３が設けてあり、雄ネジ３の可逆回転にともないブラケット１３と共にスリーブ７が昇降するようになっている。

図中１４は、ブラケット１３の昇降を阻害しないようにガイド手段６に設けた縦長な貫窓である。

次に上記構成されたリベッティングマシンを用いたリベッティング方法を説明する。
まず受台１５上にリベットＡの挿入ずみワークＢを載置する。

次に起動開始のため第１サーボモーター４及び第２サーボモーター９を運転する。
上記第１サーボモーター４の運転にともない雄ネジ３を高速により正転駆動するので、雄ネジ３にねじ込んである雌ネジ１２を有する支持部材５と共にスリーブ８が早送り降下する。

そして、共に降下した鋲頭成型工具１０の成型軸１１の尖端がリベットＡに当接手前もしくは当接すると、第１サーボモーター４の運転が鋲頭成型の加圧推力となるよう低速降送に切り替えられる。

一方第２サーボモーター９の運転によりスピンドル８を駆動しているので、当接状況下にある成型軸１１によりリベットＡの鋲頭を成型する。

鋲頭の成型後に第１サーボモーター４の正逆運転が逆転運転に切り替えられて、ベース２と共にガイド手段６及びスリーブ７が高速昇送される。

なお、スピンドル８側の駆動に第２サーボモーター９を使用したことで、第２サーボモーター９をインバーターやサーボで制御して雄ネジ３側と連動させると最適な加工が可能になり、かつ製品との接触位置（加工開始位置）で管理が可能になる。

そして、サーボモーターやインバーター制御することで、必要なエネルギーを必要な時にしか使わない省エネが可能になる。

この発明の第２の実施形態では、第１の実施形態のベース２が、昇降調整手段Ｃにより昇降（高さ位置）調整できるようにしてある。

上記の昇降調整手段Ｃは、図示の場合、コラム１に対しベース２をガイド手段２１（このガイド手段２１は、図示の場合蟻溝と、蟻溝にスライド自在に噛み合う突出条とで構成したが、限定されない）により昇降スライドできるようにすると共に、コラム１に上下端がフリーに回転するように軸承した雄ネジ２２にベース２に支持させてある雌ネジ２３をねじ込み、雄ネジ２２の上端に設けてあるハンドル２４の回転操作にともない、ベース２が昇降調整できるようになっている。

すると、ワークの厚み（高さ）やリベットの長さ（軸長）に対応したかしめ位置を調整することができる。

１コラム
２ベース
３雄ネジ
４第１サーボモーター
５支持部材
６ガイド手段
７スリーブ
８スピンドル
９第２サーボモーター
１０鋲頭成型工具
１１成型軸
１２雌ネジ
１３ブラケット
１４貫窓
Ｃ昇降調整手段
２１ガイド手段
２２雄ネジ
２３雌ネジ
２４ハンドル

Claims

コラムのベースに上下端が定位置でフリーに回転するように軸承した雄ネジと、上記ベースに搭載して上記雄ネジを可逆駆動するように設けた第１サーボモーターと、上記ベースに支持部材を介し支持したガイド手段と、このガイド手段により上下方向にスライドガイドされるよう設けたスリーブと、このスリーブに定位置でフリーに回転するように軸承したスピンドルと、上記スリーブに搭載して上記スピンドルを駆動するように設けた第２サーボモーターと、上記スリーブに取り付けて上記雄ネジにねじ込んである雌ネジを不回転状態に保持するように設けたブラケットと、上記スピンドルの下端に設けた鋲頭成型工具とからなるリベッティングマシン。
前記のベースが、前記コラム側に設けてある昇降調整手段により昇降調整できるようにしてあることを特徴とする請求項１に記載のリベッティングマシン。
コラムのベースに上下端が定位置でフリーに回転するように軸承した雄ネジと、上記ベースに搭載して上記雄ネジを可逆駆動するように設けた第１サーボモーターと、上記ベースに支持部材を介し支持したガイド手段と、このガイド手段により上下方向にスライドガイドされるよう設けたスリーブと、このスリーブに定位置でフリーに回転するように軸承したスピンドルと、上記スリーブに搭載して上記スピンドルを駆動するように設けた第２サーボモーターと、上記スリーブに取り付けて上記雄ネジにねじ込んである雌ネジを不回転状態に保持するように設けたブラケットと、上記スピンドルの下端に設けた鋲頭成型工具とからなり、第２サーボモーターの運転にともないスピンドルをドライブし、次いで第１サーボモーターの高速運転により雄ネジを正転駆動してスリーブと共にスピンドルを高速降送しながら、ワークリベットに鋲頭成型工具の成型軸が当接すると、上記第１サーボモーターの運転を高速から低速に切り替えて、スリーブと共にスピンドルを低速降下させながらリベットヘッドを成型し、リベットヘッドの成型後に第１サーボモーターを逆転駆動で、しかも高速運転によりスピンドルと共にスリーブを高速昇送するようにしたことを特徴とするリベッティング方法。