JP5597432B2

JP5597432B2 - 電動ブラインドリベット締結装置

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Publication number: JP5597432B2
Application number: JP2010087788A
Authority: JP
Inventors: 廣之升形
Original assignee: Nippon Pop Rivets and Fasteners Ltd
Current assignee: Nippon Pop Rivets and Fasteners Ltd
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-04-06
Also published as: CN102233402B; KR101796793B1; EP2374558A2; EP2374558A3; CN102233402A; KR20110112209A; USRE46857E1; JP2011218381A; EP2374558B1; US8443512B2; US20110239449A1

Description

本発明は、電動モータを使用する電動ブラインドリベット締結装置に関し、特に、ブラインドリベットの締結後において破断したマンドレルの回収のための通路を電動モータの軸心に設けることを必要としない、電動ブラインドリベット締結装置に関する。

ブラインドリベットは、マンドレルとリベット本体とから成り、リベット本体は、中空の円筒スリーブとその円筒スリーブの一に形成された大径のフランジとから成る。マンドレルは、リベット本体を貫通しフランジから長く延び出てブラインドリベット締結装置に把持される部分を有する軸部と、円筒スリーブの他端の側に隣接して突出するように配置される円筒スリーブの内径より大径のマンドレルヘッドとから成る。ブラインドリベットは、マンドレル軸部の把持部分がブラインドリベット締結装置のノーズに挿入されてリベット本体及びマンドレルヘッドがノーズから出た状態でブラインドリベット締結装置に保持される。ブラインドリベット締結装置に保持されたブラインドリベットは、リベット本体のスリーブが被締結部材の取付穴に挿入されてフランジが被締結部材に接面される。次に、マンドレル軸部がマンドレルの軸部に形成された小径の破断可能部で破断する程にブラインドリベット締結装置のプリングヘッドの動作によって強く引き抜かれマンドレルヘッドがスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に被締結部材が強く挟持されることによってリベット本体が被締結部材に締結される。被締結部材が車体パネルと該車体パネルに取付けられる部品とである場合、車体パネルに部品の取付部が重ねられた状態でブラインドリベットが両部材に締結されることによって、車体パネルに部品が固着される。ブラインドリベットは、被締結部材として車体パネルのような面積の大きいパネルであっても片側から締結作業ができる利点がある。一般的に、ブラインドリベットは、スチールやアルミニウム等の金属材料で成る。締結後、ブラインドリベットの破断したマンドレルの軸部部分は、ブラインドリベット締結装置から回収されねばならない。

特開平５−２００４７６号公報特開２００３−２６６１４３号公報特開２００８−１６８３２４号公報

特許文献１は、ブラインドリベット締結装置の１つとして、バッテリで駆動される電動モータを使用した電動ブラインドリベット締結装置を記載している。ハンドルに保持された電動モータは、ブラインドリベット締結機構を駆動して、ノーズに把持されたブラインドリベットのマンドレルヘッドがスリーブの一部を拡膨変形しながらマンドレル軸部が小径の破断可能部で破断されるほどに強く引き抜き、ブラインドリベットを被締結部材に締結する。バッテリで駆動される電動ブラインドリベット締結装置は、空圧作動のブラインドリベット締結装置や油圧作動のブラインドリベット締結装置と違って、空圧又は油圧等の圧力流体の供給源とハンドルとの間に連結される圧力流体供給チューブが不要になり、ハンドルを持つ作業者への負担が軽減されて締結作業が容易になる。特許文献１に記載の電動ブラインドリベット締結装置には、破断したマンドレル軸部部分が収集される回収容器がブラインドリベット締結機構の後方に配置されている。この電動ブラインドリベット締結装置では、筒状のハウジングに収容されたブラインドリベット締結機構と該締結機構にほぼ直交するように延びるハンドルとの間に、電動モータがそのハウジングに囲まれて締結機構とハンドルとに匹敵するほどの大きさで配置され、装置全体の寸法をハンドルに隣接する部分において大きくしてハンドルの重量を増している。このため、電動モータの部分が、ハンドルを持つ作業者に重量を加えて作業者への持ち重りを増大させており、作業者に軽快な作業を行わせるには改良の余地がある。

特許文献２は電動モータを用いた電動ブラインドリベット締結装置を記載している。この装置では、ブラインドリベット締結機構と、破断マンドレル軸部の収集容器と、締結機構と収集容器との間の電動モータとが、ほぼ円筒状のハウジングの中に同軸的に並べて配置されている。この電動ブラインドリベット締結装置では、電動モータがブラインドリベット締結機構とハンドルとの間に配置されないので、特許文献１に記載の締結装置に比べて装置全体の大きさが減少されてハンドルを持つ作業者への持ち重りを軽くしており、ブラインドリベットの締結作業が軽快にできるようになっている。かかる公知の電動ブラインドリベット締結装置では、ブラインドリベット締結機構と破断マンドレル軸部の収集容器との間にモータが設けられているため、破断マンドレル軸部の回収のための通路が、モータの軸心に形成され、モータの軸心には空洞が形成されることになり、使用する電動モータを特殊な構造に形成せねばならない。軸心に破断マンドレル軸部の回収通路を必要としない汎用性の電動モータを、電動ブラインドリベット締結装置に使用できるのが望ましい。

特許文献３は、空圧制御機構で制御される油圧駆動のブラインドリベット締結装置を記載している。このブラインドリベット締結装置は、円筒形状のハウジングに収容されたブラインドリベット締結機構と、円筒形状の締結機構のハウジングにほぼ直交するように延びるハンドルとから成る。締結機構のハウジング後端には破断マンドレル軸部の回収容器が設けられている。ハンドルに設けられたトリガレバーを操作すると、ハンドル内部に設けられた空圧制御機構が動作して、ブラインドリベット締結機構の油圧制御機構を動作させる。ノーズに把持されたブラインドリベットのマンドレル軸部に強い引き抜き力が作用して、マンドレルヘッドがスリーブの一部を拡膨変形しながらマンドレル軸部が小径の破断可能部で破断されて、ブラインドリベットが被締結部材に締結され、破断マンドレル軸部が回収容器に収集される。特許文献３のブラインドリベット締結装置は、ハンドルに加圧空気源から延びる加圧空気の供給チューブが連結されるのを必要としており、その供給チューブが作業者の作業に負担をかけ、特許文献１や特許文献２のバッテリ駆動の電動ブラインドリベット締結装置のような、流体供給チューブを必要としない手軽な作業を望むことができず、また、供給チューブの引き回しに伴う面倒な作業からの解放が望めない。

本発明の目的は、破断マンドレルの回収のための通路をモータの軸心に設けるのを必要としない、バッテリで駆動できる、小型の電動ブラインドリベット締結装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、マンドレルとリベット本体とから成るブラインドリベットのマンドレルを受入れる中空のノーズと、前記ノーズの軸方向後方に配置されたツールハウジングと、前記ノーズ内に配置され、該ノーズ内に受入れられた前記マンドレルを把持するジョーと、前記ノーズ内であって軸方向前端のホーム位置から軸方向後方へ引込められると前記ジョーをホーム位置から軸方向後方に引込ませ且つ前記軸方向後方の位置から前記ホーム位置に復帰させられると前記ジョーを軸方向前端の前記ホーム位置へ復帰させるプリングヘッドと、前記プリングヘッドを軸方向に移動させる動力源となる電動モータと、前記電動モータの回転によって、前記プリングヘッドを前記ホーム位置から軸方向後方に引込ませ、該軸方向後方の位置から軸方向前方に前記ホーム位置へ復帰させるように動作する、動力伝達手段とを有し、前記ツールハウジングに一体的に且つ該ツールハウジングから下方に延びるように連結されたハンドルに設けられたトリガの操作によって前記電動モータを動作させて、前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルを前記プリングヘッドの前記ホーム位置から軸方向後方への引込みによってリベット本体のスリーブを拡膨するように変形させ且つ該拡膨変形スリーブ部分とリベット本体のフランジとによって該リベット本体を被締結部材に締結させる、電動ブラインドリベット締結装置であって、前記ツールハウジングには、前記ハンドルが連結された部分の上方部分であって、前記電動モータより軸方向前方側の部分に、前記リベット本体を被締結部材に締結させたときに破断されるマンドレル軸部部分を前記プリングヘッドから受取って収容する回収容器が設けられており、前記電動モータは、前記ツールハウジングの後端であって前記回収容器の軸方向後方側に配置されており、前記回収容器より下方の前記ツールハウジングの部分には、該回収容器を迂回して、前記動力伝達手段が設けられており、該動力伝達手段は、前記電動モータの回転によって回転するように前記回収容器の後端側で前記電動モータに連結されて該後端側から軸方向前方に延びる、軸回りに回転可能な駆動シャフトと、該駆動シャフトの回転によって回転するように前記回収容器の前端側で該駆動シャフトの前端部分に連結されたスピンドルとを備え、前記スピンドルは、前記プリングヘッドへ、該スピンドルの回転によって該プリングヘッドが軸方向後方又は軸方向前方に移動させられるように連結されており、前記トリガの引き操作と前記駆動シャフトの回転による前記プリングヘッドの軸方向位置を検出することによって前記電動モータの正回転と回転の停止と逆回転とを制御する制御手段が設けられている、ことを特徴とする電動ブラインドリベット締結装置が提供される。

上記のように、本発明に係る、バッテリで駆動できる電動ブラインドリベット締結装置は、回収容器がツールハウジングの電動モータより前方の位置に設けられるので、破断マンドレルの回収のための通路をモータの軸心に設ける必要がなくなる。そして、破断マンドレルの回収容器が電動モータとプリングヘッドの間に配置されても、電動モータによるプリングヘッドのホーム位置からの引込み及びホーム位置への復帰の動作を制御手段が不都合なく行っている。

上記締結装置において、前記駆動シャフトは、前記電動モータに連結されたモータギヤに係合する後部ギヤと、前記スピンドルに連結されたスピンドルギヤに係合する前部ギヤとによって、前記回収容器の下方の空間を軸回りに回転可能に配置されており、前記駆動シャフトには前記後部ギヤと前記前部ギヤとの間の外周面に外ねじが形成されており、前記制御手段は、軸方向に間隔をあけて前記駆動シャフトに螺合されて該駆動シャフトの軸回りには回転しないように規制されて該駆動シャフトの回転によって該駆動シャフトの軸方向に移動する、第１カラー及び第２カラーと、前記第１カラーに隣接して前記ツールハウジングに配置された第１センサと、前記第２カラーに隣接して前記ツールハウジングに配置された第２センサと、前記第１センサからの信号と前記第２センサからの信号と前記トリガの引き操作による信号とを受けて、前記プリングヘッドが前記ホーム位置にある状態で前記トリガの引き操作が行われると該プリングヘッドを軸方向後方に後退させるように前記電動モータを正回転させ、前記プリングヘッドが軸方向後端の位置に後退させられると前記電動モータの回転を停止させ、前記トリガの引き操作の解除によって前記電動モータを逆回転させて前記プリングヘッドを前記ホーム位置に復帰させるように動作する制御回路とを有する。

また、上記締結装置において、前記第１センサは、前記第１カラーが前記駆動シャフト上で軸方向移動することによってオン・オフされる第１マイクロスイッチであり、前記第２センサは、前記第２カラーが前記駆動シャフト上で軸方向に移動することによってオン・オフされる第２マイクロスイッチである。

上記締結装置において、前記プリングヘッドが前記ホーム位置にある状態では、引き操作されない前記トリガのトリガスイッチからはオフ信号が出力され、前記第１カラーは前記第１マイクロスイッチを付勢して該第１マイクロスイッチからオン信号が出力され、前記第２カラーは前記第２マイクロスイッチを付勢しないで該第２マイクロスイッチからオフ信号が出力されて、前記制御回路はホーム位置状態にあり；
前記制御回路は、
前記ホーム位置状態において前記トリガが引き操作されて前記トリガスイッチからオン信号が出力されると、前記電動モータを正回転させ、前記駆動シャフトが回転させられて前記スピンドルが回転させられ前記プリングヘッドが軸方向に引込まれて前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルが軸方向後方に所定長さ軸方向に引込まれてブラインドリベットを被締結部材に締結するとともに前記ジョーに把持されたマンドレル軸部を破断し、更に、前記駆動シャフトの回転によって前記第１カラーが前記第１の方向に所定長さ移動して前記第１マイクロスイッチを付勢する位置から離れて前記第１マイクロスイッチから出力されたオフ信号と、前記第２カラーが前記第１の方向に所定長さ移動して前記第２マイクロスイッチを付勢する位置に移動して前記第２マイクロスイッチから出力されたオン信号と、前記トリガスイッチからのオン信号とによって前記電動モータの正回転を停止し；
前記電動モータの正回転の停止の後前記トリガの引き操作が解除されると、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第１マイクロスイッチからのオフ信号と前記第２マイクロスイッチからのオン信号とを受けて、前記電動モータを逆回転させ、前記駆動シャフトが回転させられて前記スピンドルが逆回転させられ前記プリングヘッドが軸方向前方に戻されて前記ジョーとともに前記ホーム位置へ復帰させられ、更に、前記駆動シャフトの回転によって前記第１カラーが前記第１の方向と反対の第２の方向に所定長さ移動して前記第１マイクロスイッチを付勢する位置に戻って前記第１マイクロスイッチからオン信号が出力され前記第２カラーが前記第２の方向に所定長さ移動して前記第２マイクロスイッチを付勢する位置から離れて前記第２マイクロスイッチからオフ信号が出力され、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第１マイクロスイッチからのオン信号と前記第２マイクロスイッチからのオフ信号とによって前記ホーム位置状態になる。

上記締結装置において、前記電動モータの正回転の最中であって前記電動モータの正回転の停止の前に前記トリガの引き操作が解除されると、前記トリガスイッチからのオフ信号と前記第１マイクロスイッチからのオフ信号と第２マイクロスイッチからのオフ信号とを受けて、前記制御回路は、前記電動モータを逆回転させる。

本発明の１実施形態に係る、電動ブラインドリベット締結装置の外観の正面図である。図１の電動ブラインドリベット締結装置の締結機構の後半部分及びハンドルの主要部を破断して示す部分斜視図である。図１の電動ブラインドリベット締結装置の締結機構の前半部分及びハンドルの一部を縦断面して示す部分斜視図であって、ノーズにブラインドリベットが装着された状態を示す図である。図３の締結機構の先端のノーズ部分の縦断面図であって、ブラインドリベットの破断マンドレル軸部がノーズ部分に残っている状態を示す図である。図３の締結機構の、ノーズハウジング及びノーズピースを取り外して、回転−直進変換機構及びプリングヘッドを示す斜視図である。図１の電動ブラインドリベット締結装置の動力伝達及び制御部を示す斜視図である。図６の動力伝達及び制御部のＡ−Ａ線断面図である。図６の動力伝達及び制御部のＢ−Ｂ線断面図であって、ブラインドリベット締結機構がホーム位置にある（ノーズ内でプリングヘッドが前端にある）状態を示す図である。図６の動力伝達及び制御部のＢ−Ｂ線断面図であって、ブラインドリベット締結機構がマンドレル軸部を破断し終えた位置にある（ノーズ内でプリングヘッドが後端にある）状態を示す図である。動力伝達及び制御部の制御回路のブロック図である。

以下、本発明に係る電動ブラインドリベット締結装置の１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１において、電動ブラインドリベット締結装置１は、ブラインドリベットを締結する機構を有し、ほぼ円筒形状のハウジングに収容されたブラインドリベット締結機構２と、この締結機構２の中間位置からほぼ直交して垂下するように延びるハンドル３とから成る。ハンドル３の下端にはバッテリがバッテリ保持部５に取り外し可能に取付けられている。ハンドル３には、トリガ６が締結機構２に隣接する位置に設けられて、作業者がトリガ６を引くことによって締結機構２を動作させてブラインドリベットの締結動作を行わせ、トリガ６の引き操作を解除することによって締結機構２をホーム位置に戻して締結動作を解除（又は停止）させる。ブラインドリベット締結機構２は、前端側（図１の右端側）のノーズ７と、後端側（図１の左端側）のモータ部９とを包含する。ノーズ７には、ブラインドリベットのマンドレル軸部を後方（図１の左方）に強く引き抜くプリングヘッド３０（図３等）が設けられ、モータ部９には、電動モータが収容される。ノーズ７とモータ部９の間には、ハンドル３に近い位置であってハンドル３とは反対側の上部に、破断したマンドレル軸部の回収容器１０が形成されている。回収容器１０は、半円の円筒形状に形成され、透明又は半透明のカバー１１で包囲され、カバー１１は、収容された破断マンドレル軸部が外側から見ることができ、廃棄できるように開閉可能に形成されている。モータ部９とノーズ７との間には、回収容器１０以外の部分に、動力伝達及び制御部１１が設けられて、モータ部９の電動モータ１３の回転力（トルク）をノーズ７内の回転シャフトとなるスピンドル１４に伝達する機構と、トリガの引き操作及びその解除操作によって電動モータ１３の回転を制御して、スピンドル１４の回転を介してノーズ７のプリングヘッドの前進及び後退を制御する、制御機構とが設けられている。電動ブラインドリベット締結装置１は、バッテリを電源とする電動モータでブラインドリベットの締結を行うので、加圧空気等の流体供給チューブを必要としない作業となり、流体供給チューブの引き回しに伴う面倒な作業から解放される。

電動ブラインドリベット締結装置１によって車体パネル及び取付部品等の被締結部材に締結されるブラインドリベットＢが図３のノーズ７に保持されている。ブラインドリベットＢは、棒状のマンドレルＭと、中空の円筒状のリベット本体Ｒとから成る。リベット本体Ｒは、円筒スリーブと、円筒スリーブの一端に形成された円筒スリーブより大径のフランジとから成る。マンドレルＭは、リベット本体を貫通してフランジから長く延び出る棒状体で成り、リベット本体Ｒのフランジを貫通してノーズ７に把持される部分を有する軸部と、円筒スリーブの内径より大径に形成されて円筒スリーブの他端から延び出るように配置されるマンドレルヘッドＨとから成る。ブラインドリベットＢは、マンドレル軸部の把持部分がブラインドリベット締結装置１のノーズ７に挿入されてリベット本体Ｒ及びマンドレルヘッドＨがノーズから出た状態でブラインドリベット締結装置に保持される。ブラインドリベット締結装置１に保持されたブラインドリベットＢは、リベット本体Ｒのスリーブが車体パネル及び取付部品等の被締結部材に接面するまで被締結部材の取付穴に挿入される。次に、ブラインドリベット締結装置１によってマンドレル軸部が強く引き抜かれて、マンドレルヘッドＨがリベット本体Ｒのスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に被締結部材が強く挟持される。車体パネル及び部品等の複数の被締結部材が拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に相互に強く挟持されることによって、リベット本体が被締結部材に締結され、車体パネルに部品等が固着される。一般的に、ブラインドリベットＢは、スチールやアルミニウム等の金属材料で成る。締結後のブラインドリベットにおいて、破断したマンドレル軸部部分は回収されねばならない。

図２は、本発明に係る電動ブラインドリベット締結装置１の重要な部分となる、動力伝達及び制御部１１の構造を示している。動力伝達及び制御部１１は、モータ部９の電動モータ１３からの回転力を、回収容器１０によって占有される（ブラインドリベット締結機構２）の空間を迂回して、ノーズ７のスピンドル１４に伝達する機構を有する。回収容器１０の後方側には、電動モータ１３のモータシャフトに連結されたモータギヤ１５が配置され、回収容器１０の前方側には、モータシャフトの軸心と同軸の軸心を有するスピンドル１４に連結されたスピンドルギヤ１７が配置されている。モータギヤ１５とスピンドルギヤ１７との間には、回収容器１０の下方の空間において、ブラインドリベット締結機構２の前後方向（すなわち軸方向）であって且つ電動モータ１３のモータシャフト及びスピンドル１４の軸線に平行な方向に支持され且つ軸回りに回転可能に支持された駆動シャフト１８が設けられている。駆動シャフト１８の後端には、モータギヤ１５に係合する後部ギヤ１９が取付けられ、駆動シャフト１８の前端には、スピンドルギヤ１７に係合する前部ギヤ２１が取付けられている。モータギヤ１５に後部ギヤ１９が係合しているので、電動モータ１３が正回転すると駆動シャフト１８は逆回転し、前部ギヤ２１がスピンドルギヤ１７に係合しているので、逆回転した駆動シャフト１８はスピンドル１４を正回転させる。これによって、スピンドル１４は、電動モータ１３と同じ方向に回転させられる。なお、モータギヤ１５と後部ギヤ１９、並びに、前部ギヤ２１とスピンドルギヤ１７のギヤ比は、電動モータ１３の出力とブラインドリベットの締結力との兼ね合いによって任意に定められる。

動力伝達及び制御部１１は、更に、トリガ６の引き操作及びその解除操作によって電動モータ１３を、正回転させ、停止させ、逆回転させるのを制御する制御機構を有する。上記のように、電動モータ１３の回転は駆動シャフト１８を介してスピンドル１４に伝達されており、制御機構は、トリガ６の引き操作及びその解除操作に応答して電動モータ１３を制御することによって、ノーズ７のプリングヘッド３０を、ホーム位置（前端位置）からブラインドリベットのマンドレル軸部を破断する後端位置まで後退させ、その後端位置で停止させ、トリガ６の引き操作の解除によって、後端位置から前進させて前端位置のホーム位置に復帰させる。駆動シャフト１８は、図２及び図６〜図９に図示のように、外周面に外ねじが形成され、この駆動シャフト１８には、それぞれ、内ねじが形成された第１カラー２２及び第２カラー２３の２つのカラーが、駆動シャフト１８の軸方向に間隔をあけて螺合している。第１カラー２２及び第２カラー２３は、回収容器１０の下方の底壁に対して駆動シャフト１８の軸方向にスライド可能であるが、駆動シャフト１８の軸回りには回転しないように規制されている。かかる規制によって、電動モータ１３の正回転によって（モータギヤ１５及び後部ギヤ１９を介して）駆動シャフト１８が逆回転すると、両カラー２２、２３は、駆動シャフト１８のねじ山に従って一緒に前方に移動し、電動モータ１３が逆回転すると、正回転する駆動シャフト１８のねじ山に従って一緒に後方に移動する。第１カラー２２に隣接して第１センサとしての第１マイクロスイッチ２５がツールハウジング２７（又はツールハウジング２７に固定された部材）に固定されており、第２カラー２３に隣接して第２センサとしての第２マイクロスイッチ２６がツールハウジング２７（又はツールハウジング２７に固定された部材）に固定されている。第１カラー２２は、駆動シャフト１８に沿って駆動シャフト１８の後端位置から前方に移動すると第１マイクロスイッチ２５をオンからオフにし、第２カラー２３は、駆動シャフト１８に沿って駆動シャフト１８の後端位置から前方に移動すると第２マイクロスイッチ２６をオフからオンにする。これらの制御機構及び制御回路の詳細について、図６〜図１０を参照して後に説明する。

動力伝達及び制御部１１を説明する前に、図３〜図５を参照して、ブラインドリベットＢを締結するブラインドリベット締結機構２の構造及び動作について説明する。ノーズ７は、回収容器１０より前方の、ブラインドリベット締結機構２の前半部分を占めている。図３に図示のように、ノーズ７は、軸心の部分が中空に形成されて、ブラインドリベットＢのマンドレルＭを受入れて保持し、更に、破断したマンドレル軸部が回収容器１０へ送られるようにしている。ノーズ７は、ブラインドリベット締結機構２の前端側に設けられて、マンドレルＭを把持する手段としてのジョー２９と、ジョー２９を包囲するとともにツールハウジング２７に延びて、ジョー２９を後方側に引込めるようにブラインドリベット締結機構２の軸方向に移動可能なプリングヘッド３０と、プリングヘッド３０の後方側に配置されて、マンドレルＭを把持したジョー２９をノーズ後方に引込むための駆動手段となるスピンドル１４と、スピンドル１４の回転運動を直線運動に変換する回転運動−直線運動変換機構とを備え、回転運動−直線運動変換機構によってプリングヘッド３０を直線運動させ、ジョー２９を、ノーズ後方に引込めたりノーズ前方に戻したりする。ジョー２９で把持されたマンドレルＭの軸部は、プリングヘッド３０の後方への直線移動によって破断可能部で破断する程に強く引っ張られ、マンドレルヘッドＨがリベット本体Ｒのスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に被締結部材が堅く挟持されて、ブラインドリベットＢが被締結部材に締結され、固着される。

ノーズ７は、更に、先端のノーズピース３１と、ノーズピース３１からツールハウジング２７に向けて筒状に延びてツールハウジング２７に固定されるノーズハウジング３３を有する。ノーズハウジング３３の内側には、筒状のプリングヘッド３０が、ノーズハウジング３３に対して軸方向（前後方向）にスライド可能に収容される。ジョー２９は、その先端がノーズピース３１の後端に隣接するように配置されており、ノーズピース３１に向けて先細の形状に形成されてプリングヘッド３０の先細形状の空洞に収容され、プリングヘッド３０が後方に引込まれたとき、先細部分の斜面に軸心へ求心するように力が付与されて、ジョー２９の軸心の空洞に保持されたブラインドリベットＢのマンドレルＭの軸部の把持力を強化している。ジョー２９は、筒状のプリングヘッド３０の中で周方向に、２個〜４個に分割されて、プリングヘッド３０の中で軸心が空洞の中空の筒状体に組合わされ、ノーズピース３１から挿入されたブラインドリベットＢのマンドレルＭを受入れて、マンドレルＭの軸部を抜け外れないように保持する。

図示の実施形態において、プリングヘッド３０は、組立ての便宜上、図３〜図５に詳細に示すように、軸方向（前後方向）に同軸に配置された複数の筒状部材３０Ａ〜３０Ｃが一体的に連結されて成る。プリングヘッド３０は、ジョー２９を包囲支持しており、前端のホーム位置にあるジョー２９を後端まで引込ませることができ且つ後端の位置から前端のホーム位置に復帰させることができるように、ノーズハウジング３３及びツールハウジング２７に対して軸心が整列した状態で配置され、且つ、ノーズハウジング３３及びツールハウジング２７に対して軸方向にスライド可能に配置されている。更に、図４に示すように、プリングヘッド３０は、ツールハウジング２７に固定されてツールハウジング２７から前方に延びるマストハウジング３４の軸方向（前後方向）スリット３５に、スライド可能に受入れられたピン３７を有する。スリット３５とピン３７とによって、プリングヘッド３０（及びジョー２９）は、マストハウジング３４及びツールハウジング２７の中で軸方向にスライド可能であるが軸回りには回転ができない。スピンドル１４に固定されたサーキュラギア４４には、内ねじが形成されている。この内ねじには、ねじ部材３８の外ねじが螺入している。ねじ部材３８はプリングヘッド３０に固定されており、ツールハウジング２７に固定されたマストハウジング３４の内側を後方に延びている。図５に示すように、ねじ部材３８はスピンドル１４に固定されたサーキュラギア４４の内ねじに螺入しているので、軸方向に移動しないスピンドル１４の正回転が、ねじ部材３８を後方に引込める後退運動に変換され、スピンドル１４の逆回転がねじ部材３８を前方に復帰させる前進運動に変換される。図５の矢印３９の正回転によって、ねじ部材３８は、矢印４１のようにプリングヘッド３０、ジョー２９とともに後退してプラインドリベットＢのマンドレルＭを回収容器１０に向けて引込ませる。

ジョー２９の軸心部分、プリングヘッド３０の軸心部分、ねじ部材３８の軸心部分、及びスピンドル１４の軸心部分は、図３に図示のように、ノーズ７の入口から回収容器１０の入口へ連続する中空の通路として形成されている。これによって、ジョー２９にマンドレルＭの軸部が挿入され、破断されたマンドレル軸部４３が図３の矢印４５のように回収容器１０に送り込まれる。破断マンドレル軸部の送りは、次々に中空通路に送られる破断マンドレル軸部が前の破断マンドレル軸部を押し出すやり方（いわゆるところてん方式）で行われる。なお、図４に示すように、ノーズピース３１の入口部分には、Ｏ−リング４６と鋼球４７とが中空通路の一部を阻害するように設けられ、ブラインドリベットＢのマンドレルＭの挿入は許すが、破断マンドレル軸部４３がノーズピース３１から外部へ排出されてしまうのを防止している。

上記のとおり、ブラインドリベット締結後の破断マンドレル軸部の回収のための回収容器１０は、ノーズ７とモータ部９の間であって、ハンドル３に近接する位置に形成されている。この回収容器１０がある位置からは、ハンドル３がブラインドリベット締結装置１を作業者に握り易いように斜め下方に延びている。回収容器１０がツールハウジング２７の中間位置に配置されるので、特許文献２のように、ツールハウジングの後端にマンドレルコレクタを設置することが必要でなくなり、特許文献１のような電動モータの重量及び動作による作業者への手持ちの場合の不安定さをなくする。

図６〜図１０を参照して、本発明に係る電動ブラインドリベット締結装置１の重要な部分となる、動力伝達及び制御部１１について説明する。図２を参照して既述したように、動力伝達及び制御部１１は、モータ部９の電動モータ１３からの回転力を、回収容器１０によって占有される（ブラインドリベット締結機構２）の空間を迂回して、ノーズ７のスピンドル１４に伝達する。また、動力伝達及び制御部１１は、トリガ６の引き操作及びその解除操作によって電動モータ１３を、正回転させたり、停止させたり、逆回転させたりするのを制御する。電動モータ１３のモータシャフトの軸回りの回転は、モータギヤ１５と後部ギヤ１９とによって駆動シャフト１８を軸回りに回転させ、駆動シャフト１８の回転は、前部ギヤ２１とスピンドルギヤ１７とによってスピンドル１４を軸回りに回転させる。図１０に示される制御回路５５によって、電動モータ１３が、トリガ６の引き操作及びその解除操作によって動作するトリガスイッチ４９のオン・オフ信号に応答して、制御され、ノーズ７のプリングヘッド３０を、ブラインドリベット締結機構２の前端のホーム位置からブラインドリベットＢのマンドレル軸部を破断する後端位置まで後退させ、その後端位置で停止させ、後端位置から前端位置のホーム位置まで前進させる。

駆動シャフト１８は、図２、図６〜図９に図示のように、外周面にねじが形成されて、駆動シャフト１８には、第１カラー２２及び第２カラー２３の、内ねじが形成された２つのカラーが螺合している。第１カラー２２及び第２カラー２３は、図７に図示のように、上下において平坦な面を有する長円の円筒形状に形成され、その平坦面が、回収容器１０の下方の底壁にスライド可能に配置され、両カラー２２及び２３は、駆動シャフト１８の軸回りには回転しないように規制されている。これによって、電動モータ１３の正回転によって駆動シャフト１８が逆回転すると、両カラー２２、２３は、駆動シャフト１８のねじ山に従って一緒に前方に移動し（図６の矢印５０）、電動モータ１３が逆回転すると、正回転する駆動シャフト１８のねじ山に従って一緒に後方（矢印５０と反対の方向）に移動する。図８及び図９に詳細に示すように、第１カラー２２に隣接して第１センサとしての第１マイクロスイッチ２５がツールハウジング２７（又はツールハウジング２７に固定された部材）に固定され、第２カラー２３に隣接して第２センサとしての第２マイクロスイッチ２６がツールハウジング２７（又はツールハウジング２７に固定された部材）に固定されている。第１カラー２２は、駆動シャフト１８に沿って移動すると第１マイクロスイッチ２５をオン・オフさせ、第２カラー２３は、駆動シャフト１８に沿って移動すると第２マイクロスイッチ２６をオフ・オンさせる。

図８、図９及び図１０を参照して、トリガ６の操作と、第１カラー２２による第１マイクロスイッチ２５のオン・オフの動作と、第２カラー２３による第２マイクロスイッチ２６のオン・オフの動作とによって、電動モータ１３（スピンドル１４）とプリングヘッド３０（及びジョー２９）とが、制御手段によって、どのように制御されるかを説明する。図１０において、制御手段となる制御回路５５には、第１カラー２２によってオン・オフされる第１マイクロスイッチ２５からのオン・オフ信号が入力され、第２カラー２３によってオン・オフされる第２マイクロスイッチ２６からのオン・オフ信号が入力され、トリガ６の引き操作及びその解除によってオン・オフされるトリガスイッチ４９のオン・オフ信号が入力される。制御回路５５には、第１マイクロスイッチ２５からのオン・オフ信号と第２マイクロスイッチ２６からのオン・オフ信号とトリガスイッチ４９のオン・オフ信号とを受けて、電動モータ１３を正回転させ、停止させ、逆回転させるための、正回転信号、停止信号、逆回転信号を出力する信号処理部５５Ａが設けられている。更に、制御回路５５には、信号処理部５５Ａからの正回転信号と停止信号と逆回転信号とを受けて、電動モータ１３を、正回転させ、停止させ、逆回転するように、バッテリ５１から供給される電力を制御するドライバ５５Ｂが設けられている。制御回路５５を構成する信号処理部５５Ａ及びドライバ５５Ｂは、例えば、ハンドル３の空所に配置される。

電動モータ１３にバッテリ５１から電力が供給される前において、プリングヘッド３０は、コイルばね４２（図５）によって、ブラインドリベット締結機構２の前端の側の、ホーム位置（図３の位置）に位置させられている。プリングヘッド３０がホーム位置にあるとき、第１カラー２２は第１マイクロスイッチ２５のスイッチレバー５３を押して、第１マイクロスイッチ２５からオン信号が出力される。他方、第２カラー２２は第２マイクロスイッチ２６のスイッチレバー５４を押さないので、第２マイクロスイッチ２６からオフ信号が出力される。従って、トリガ６のトリガスイッチ４９からオン信号が出力されない（あるいは、オフ信号が出力される）状態において、第１マイクロスイッチ２５からオン信号が出力され、且つ、第２マイクロスイッチ２６からオフ信号が出力されるとき、プリングヘッド３０（ジョー２９）はホーム位置にある。バッテリ５１から電動モータ１３へ電力が供給されてもトリガ６を操作しない限り、電動モータ１３は動作を停止しており、プリングヘッド３０はホーム位置にあり、第１マイクロスイッチ２５からオン信号が出力され、第２マイクロスイッチ２６からオフ信号が出力される。トリガ６のトリガスイッチ４９からのオフ信号と、第１マイクロスイッチ２５からのオン信号と、第２マイクロスイッチ２６からのオフ信号とによって、制御回路は、締結装置１がホーム位置状態にあると認識する。

第１マイクロスイッチ２５からオン信号が出力され、第２マイクロスイッチ２６からオフ信号が出力されている状態で、トリガ６が引かれると、トリガスイッチ４９からオン信号が出力されて、電動ブラインドリベット締結装置１に設けられた制御回路５５の信号処理部５５Ａが、電動モータ１３を正回転させる正回転信号を出力する。正回転信号を受けたドライバ５５Ｂは、バッテリ５１からの電力を電動モータ１３に送って正回転させる。電動モータ１３の正回転は、モータギヤ１５と後部ギヤ１９と駆動シャフト１８と前部ギヤ２１とスピンドルギヤ１７とを介して、スピンドル１４に伝達されて、スピンドル１４を正回転させる。スピンドル１４の正回転によって、ねじ部材３８（図５）が正回転してプリングヘッド３０を、前端のホーム位置から所定長さ（マンドレル軸部を破断させる長さ）軸方向に後退させる。この後退運動によって、ジョー２９を前端のホーム位置から後退させ、ジョー２９に把持されたブラインドリベットＢのマンドレルＭの軸部を後方へ引込ませる。この後方への引込みは、マンドレル軸部を破断する程に強力であり、マンドレルヘッドＨがリベット本体Ｒのスリーブの一部を拡膨変形させ、その拡膨変形したスリーブ部分とリベット本体Ｒのフランジとの間に被締結部材が強く挟持される。車体パネル及び部品等の複数の被締結部材が拡膨変形したスリーブ部分とフランジとの間に相互に強く挟持されることによって、リベット本体が被締結部材に締結され、車体パネルに部品等が固着される。

電動モータ１３の正回転は、モータギヤ１５及び後部ギヤ１９によって、駆動シャフト１８を逆回転させて、図６の矢印５０に示されるように、第１カラー２２及び第２カラー２３を前方に移動させる。駆動シャフト１８の回転は、プリングヘッド３０を軸方向に移動させるとともに第１カラー２２及び第２カラー２３を移動させているので、プリングヘッド３０の軸方向位置は、第１カラー２２及び第２カラー２３によってオン・オフされる第１マイクロスイッチ２５及び第２マイクロスイッチ２６によって検出される。第１カラー２２の駆動シャフト１８上での所定長さ（マンドレル軸部が破断されるプリングヘッド３０の移動長さに対応する長さ）の移動によって、第１マイクロスイッチ２５のスイッチレバー５３への押し込みがなくなり、第１マイクロスイッチ２５のオン信号がオフ信号に変わる。他方、第１カラー２２ともに第２カラー２３も移動し、プリングヘッド３０がマンドレル軸部の破断位置である後端位置まで移動すると、第２カラー２３が第２マイクロスイッチ２６のスイッチレバー５４を押して、第２マイクロスイッチ２６のオフ信号がオン信号に変わる。また、トリガ６は引き操作されたままであるのでトリガスイッチ４９からはオン信号が出力されている。トリガスイッチ４９からオン信号が出力されている状態において、第１マイクロスイッチ２５からオフ信号が出力され、第２マイクロスイッチ２６からオン信号が出力されるとき、プリングヘッド３０（ジョー２９）は、最も後方側の後端位置にある。このとき、制御回路５５の信号処理部５５Ａは、トリガスイッチ４９からのオン信号と第１マイクロスイッチ２５からのオフ信号と第２マイクロスイッチ２６からのオン信号とを受けて、停止信号を出力する。ドライバ５５Ｂは、停止信号を受けて電動モータ１３の回転を停止させる（ブレーキ動作による停止、あるいは、回生制動による停止等がある）。電動モータ１３の停止によって、スピンドル１４の回転も停止して、プリングヘッド３０（ジョー２９）は、後端位置で停止する。

電動モータ１３が回転を停止してプリングヘッド３０が後端位置にある状態（すなわちトリガ６のトリガスイッチ４９からオン信号が出力され、第１マイクロスイッチ２５からオフ信号が出力され、第２マイクロスイッチ２６からオン信号が出力される状態）において、トリガ６の引き操作を解除すると、トリガ６のトリガスイッチ４９からのオン信号がなくなる（あるいはオフ信号が出力される）。制御回路５５の信号処理部５５Ａは、トリガスイッチ４９からのオフ信号と第１マイクロスイッチ２５からのオフ信号と第２マイクロスイッチ２６からのオン信号とを受けて、逆回転信号を出力する。逆回転信号を受けたドライバ５５Ｂは、電動モータ１３を逆回転させる。電動モータ１３の逆回転によって、スピンドル１４も逆回転してねじ部材３８を逆回転させ、プリングヘッド３０（ジョー２９）は後端位置から前端のホーム位置へ移動させられる。また、駆動シャフト１８は正回転させられて、第１カラー２２及び第２カラー２３は図６の矢印５０と反対の方向に移動させられる。これによって、第２カラー２３は第２マイクロスイッチ２６から離れて第２マイクロスイッチ２６からオフ信号が出力され、第１カラー２２が第１マイクロスイッチ２５に近づき、プリングヘッド３０がホーム位置まで復帰すると、第１カラー２２が第１マイクロスイッチ２５のスイッチレバー５３を押して第１マイクロスイッチ２５からはオン信号が出力される。上記のように、この状態は、電動ブラインドリベット締結装置１の動作開始前の状態である。すなわち、制御回路５５は、トリガ６を操作しない限り、電動モータ１３を非動作状態にする。従って。電動モータ１３は動作を停止し、プリングヘッド３０はホーム位置にある。

なお、電動モータ１３の正回転の最中において、第１カラー２２及び第２カラー２３が駆動シャフト１８に沿って前方に移動して、第１マイクロスイッチ２５からオフ信号が出力されるが、第２カラー２３は第２マイクロスイッチ２６のスイッチレバー５４を押す手前にあって第２マイクロスイッチ２６からもオフ信号が出力されている状態において、トリガ６の引き操作が解除されると、制御回路５５の信号処理部５５Ａは、第１マイクロスイッチ２５のオフ信号と第２マイクロスイッチ２６のオフ信号とトリガ６のトリガスイッチ４９のオフ信号とを受けて、ドライバ５５Ｂに逆回転信号を送り、ドライバ５５Ｂは、電動モータ１３を逆回転させる。電動モータ１３の逆回転は、第１マイクロスイッチ２５からはオン信号が出力され、第２マイクロスイッチ２６からはオフ信号が出力されるまで続けられ、プリングヘッド３０（ジョー２９）が、ブラインドリベット締結機構２の前端側のホーム位置に戻される。これによって、ブラインドリベットの締結作業が、何らかの理由で中断されても、プリングヘッド３０がホーム位置に戻されることが確保される。従って、ブラインドリベットの締結作業が、途中で中断した場合でも、トリガ６の引き操作の解除によって、容易にブラインドリベット締結作業を続行できる。

１電動ブラインドリベット締結装置
２ブラインドリベット締結機構
３ハンドル
５バッテリ保持部
６トリガ
７ノーズ
９モータ部
１０回収容器
１１動力伝達及び制御部
１３電動モータ
１４スピンドル
１５モータギヤ
１７スピンドルギヤ
１８駆動シャフト
１９後部ギヤ
２１前部ギヤ
２２第１カラー
２３第２カラー
２５第１マイクロスイッチ
２６第２マイクロスイッチ
２７ツールハウジング
２９ジョー
３０プリングヘッド
３１ノーズピース
３３ノーズハウジング
３４マストハウジング
３５スリット
３７ピン
３８ねじ部材
４２コイルばね
４３破断マンドレル軸部
４４サーキュラギア
４９トリガスイッチ
５１バッテリ
５３第１マイクロスイッチのスイッチレバー
５４第２マイクロスイッチのスイッチレバー
５５制御回路
５５Ａ信号処理部
５５Ｂドライバ
Ｂブラインドリベット
Ｍマンドレル
Ｒリベット本体
Ｈマンドレルヘッド

Claims

マンドレルとリベット本体とから成るブラインドリベットのマンドレルを受入れる中空のノーズと、前記ノーズの軸方向後方に配置されたツールハウジングと、前記ノーズ内に配置され、該ノーズ内に受入れられた前記マンドレルを把持するジョーと、前記ノーズ内であって軸方向前端のホーム位置から軸方向後方へ引込められると前記ジョーをホーム位置から軸方向後方に引込ませ且つ前記軸方向後方の位置から前記ホーム位置に復帰させられると前記ジョーを軸方向前端の前記ホーム位置へ復帰させるプリングヘッドと、前記プリングヘッドを軸方向に移動させる動力源となる電動モータと、前記電動モータの回転によって、前記プリングヘッドを前記ホーム位置から軸方向後方に引込ませ、該軸方向後方の位置から軸方向前方に前記ホーム位置へ復帰させるように動作する、動力伝達手段とを有し、前記ツールハウジングに一体的に且つ該ツールハウジングから下方に延びるように連結されたハンドルに設けられたトリガの操作によって前記電動モータを動作させて、前記ジョーに把持されたブラインドリベットのマンドレルを前記プリングヘッドの前記ホーム位置から軸方向後方への引込みによってリベット本体のスリーブを拡膨するように変形させ且つ該拡膨変形スリーブ部分とリベット本体のフランジとによって該リベット本体を被締結部材に締結させる、電動ブラインドリベット締結装置であって、
前記ツールハウジングには、前記ハンドルが連結された部分の上方部分であって、前記電動モータより軸方向前方側の部分に、前記リベット本体を被締結部材に締結させたときに破断されるマンドレル軸部部分を前記プリングヘッドから受取って収容する回収容器が設けられており、
前記電動モータは、前記ツールハウジングの後端であって前記回収容器の軸方向後方側に配置されており、前記回収容器より下方の前記ツールハウジングの部分には、該回収容器を迂回して、前記動力伝達手段が設けられており、該動力伝達手段は、前記電動モータの回転によって回転するように前記回収容器の後端側で前記電動モータに連結されて該後端側から軸方向前方に延びる、軸回りに回転可能な駆動シャフトと、該駆動シャフトの回転によって回転するように前記回収容器の前端側で該駆動シャフトの前端部分に連結されたスピンドルとを備え、前記スピンドルは、前記プリングヘッドへ、該スピンドルの回転によって該プリングヘッドが軸方向後方又は軸方向前方に移動させられるように連結されている、ことを特徴とする電動ブラインドリベット締結装置。
請求項１に記載の締結装置において、
前記トリガの引き操作と前記駆動シャフトの回転による前記プリングヘッドの軸方向位置を検出することによって前記電動モータの正回転と回転の停止と逆回転とを制御する制御手段が設けられている、
ことを特徴とする電動ブラインドリベット締結装置。
請求項１又は２に記載の締結装置において、
前記駆動シャフトは、前記電動モータに連結されたモータギヤに係合する後部ギヤと、前記スピンドルに連結されたスピンドルギヤに係合する前部ギヤとによって、前記回収容器の下方の空間を軸回りに回転可能に配置されている、
ことを特徴とする電動ブラインドリベット締結装置。