JP6192521B2

JP6192521B2 - スウェージツール

Info

Publication number: JP6192521B2
Application number: JP2013253679A
Authority: JP
Inventors: 朗井加田; 太郎竹内; 勇気月岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: EP3045237A1; EP3045237A4; WO2015083756A1; JP2015112606A; EP3045237B1; US9610631B2; US20160256916A1

Description

本発明は、カラーを締結ピンにかしめることで、被締結部を締結するスウェージツールに関するものである。

従来、フルードを用いて、シリンダ内のピストンを作動させることにより、カラーを締結ピンにかしめる油圧式のスウェージツールが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、スウェージツールとしては、油圧式のものの他、空気圧によってシリンダ内のピストンを作動させるものもある。

米国特許第５５４８８８９号明細書

ところで、スウェージツールによってかしめられるカラーは、スウェージツールが当接する面（外表面）に、セチルアルコール等の潤滑剤が塗布されている。しかしながら、この潤滑剤は、取り扱っているうちに経時的に取れてしまう。ここで、特許文献１のスウェージツールを用いて、潤滑剤が取れてしまったカラーをかしめる場合、スウェージツールとカラーとの摩擦が増大する。この場合、カラーの一部のみが締結ピンにかしめられた状態で、ピンテールが破断する締結不良が発生し易い。締結不良が発生すると、締結不良となった（締結ピン及び）カラーを取り外し、再び、締結作業を行う必要があり、作業性が低下する。

そこで、本発明は、カラーを締結ピンに好適にかしめることができるスウェージツールを提供することを課題とする。

本発明のスウェージツールは、締結ピンが挿通される被締結部の一方側に前記締結ピンのピンヘッドが位置する一方で、前記被締結部の他方側に前記締結ピンのピンテールが位置しており、前記締結ピンの前記ピンテール側に装着されたカラーを、前記被締結部に当接するように前記ピンヘッド側に移動させ、前記カラーを前記被締結部に当接させた状態で前記締結ピンにかしめ、前記ピンテールに引張荷重を与えて破断除去することで、前記被締結部を締結するスウェージツールであって、前記カラーに当接して前記カラーをかしめるかしめ用穴が形成されるスウェージダイを備え、前記かしめ用穴の内周面には、低摩擦コーティング膜が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、スウェージダイに形成されるかしめ用穴の内周面に、低摩擦コーティング膜を形成することができるため、カラーに塗布された潤滑剤が取れてしまっても、スウェージツールとカラーとの摩擦の増大を抑制することができる。このため、カラーに塗布された潤滑剤が取れてしまっても、カラーを締結ピンに好適にかしめることが可能となる。なお、低摩擦コーティングとしては、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティング（ＤＬＣコーティング）、ダイヤモンド・コーティング、チタンライト・コーティング、またはチタンアルミ・コーティング等がある。

また、前記低摩擦コーティング膜の摩擦係数は、０．３５以下であることが好ましく、０．１２以下であることがより好ましい。

この構成によれば、スウェージツールとカラーとの摩擦の増大を好適に抑制することができる。なお、低摩擦コーティング膜の摩擦係数は、低ければ低いほど好ましい。

また、前記低摩擦コーティング膜は、耐摩耗コーティング膜としての機能を兼ね備えていることが好ましい。

この構成によれば、スウェージダイに形成されるかしめ用穴の摩耗を抑制することができる。このため、スウェージダイの工具寿命の向上を図ることができる。

また、前記低摩擦コーティング膜は、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングにより形成された膜であることが好ましい。

この構成によれば、低摩擦コーティング膜を、低摩擦性及び耐摩耗性を有するコーティング膜とすることができる。

また、前記ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングは、物理蒸着で行われることが好ましい。

この構成によれば、物理蒸着（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）で形成されるＤＬＣコーティングは、膜形成時において水素が入りにくいコーティングとなっているため、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）でＤＬＣコーティングを行う場合に比べて、低摩擦コーティング膜を硬質なものとすることができる。このため、ＤＬＣコーティングであっても、より低摩擦性及び耐摩耗性を有するコーティング膜とすることができる。

また、前記かしめ用穴は、その直径が前記カラーが圧入される入口側において広く、中央側の頂部において最も狭く、出口側において頂部よりも広く形成され、前記低摩擦コーティング膜は、前記かしめ用穴の少なくとも入口側から頂部までの領域に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、かしめ用穴の内周面に対し、低摩擦コーティング膜を適切な領域に形成することができる。

本発明の他のスウェージツールは、締結ピンが挿通される被締結部の一方側に前記締結ピンのピンヘッドが位置する一方で、前記被締結部の他方側に前記締結ピンのピンテールが位置しており、前記締結ピンの前記ピンテール側に装着されたカラーを、前記被締結部に当接するように前記ピンヘッド側に移動させ、前記カラーを前記被締結部に当接させた状態で前記締結ピンにかしめ、前記ピンテールに引張荷重を与えて破断除去することで、前記被締結部を締結するスウェージツールであって、前記カラーに当接して前記カラーをかしめるかしめ用穴が形成されるスウェージダイを備え、前記かしめ用穴の内周面における摩擦係数は、０．３５以下となっていることを特徴とする。

この構成によれば、スウェージダイに形成されるかしめ用穴の内周面を、低摩擦となる平滑面に形成することができるため、カラーに塗布された潤滑剤が取れてしまっても、スウェージツールとカラーとの摩擦の増大を抑制することができる。このため、カラーに塗布された潤滑剤が取れてしまっても、カラーを締結ピンに好適にかしめることが可能となる。なお、より好ましくは、かしめ用穴の内周面における摩擦係数は、０．１２以下であることが好ましい。

また、前記カラーには、かしめられる前に潤滑剤が塗布されることが好ましい。

この構成によれば、スウェージツールとカラーとの摩擦の増大をより好適に抑制することができる。

図１は、実施例１に係るスウェージツールにより締結されるロックボルトを模式的に表した概略構成図である。図２は、実施例１のスウェージツール及び従来のスウェージツールを用いたときのカラーの未かしめ部高さを比較したときの説明図である。図３は、摩擦係数を比較した表である。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

実施例１のスウェージツール１は、被締結部となる重ね合わせた一対の板材３ａ，３ｂに対し、ロックボルト５を締結するための工具である。先ず、図１を参照し、スウェージツール１によって一対の板材３ａ，３ｂに締結されるロックボルト５について説明する。

図１に示すように、ロックボルト５は、軸方向に延在する締結ピン７と、締結ピン７にかしめられるカラー８とを有する。締結ピン７は、軸方向の一方側に設けられるピンヘッド７ａと、中央のピン本体７ｂと、軸方向の他方側に設けられるピンテール７ｃとを含んで構成されている。また、ピン本体７ｂとピンテール７ｃとの間は、破断部７ｄとなっており、破断部７ｄは、ピン本体７ｂとピンテール７ｃとに対し、相互に所定の引張荷重が与えられることで、破断可能となっている。

この締結ピン７は、一対の板材３ａ，３ｂの積層方向に貫通形成される締結孔４に挿通される。締結孔４に挿通される締結ピン７は、締結時において、一対の板材３ａ，３ｂを挟んで、一方（図１の下側）の板材３ａ側にピンヘッド７ａが位置し、他方（図１の上側）の板材３ｂ側にピンテール７ｃが位置する。そして、ピン本体７ｂは、その一部が締結孔４の内部に位置し、その他の一部が他方（図１の上側）の板材３ｂ側に位置する。

カラー８は、円筒形状となっており、締結ピン７のピンテール７ｃ側から装着される。締結ピン７に装着されたカラー８は、スウェージツール１によって、軸方向の板材３ｂ側（ピンヘッド７ａ側）に移動させられることで板材３ｂに当接し、板材３ｂに当接した状態で締結ピン７のピン本体７ｂにかしめられる。この後、締結ピン７に所定の引張荷重が与えられることで、破断部７ｄが破断し、ピンテール７ｃが破断除去される。

次に、図１を参照して、スウェージツール１について説明する。図１に示すように、スウェージツール１は、カラー８をかしめるためかしめ用穴１９が貫通形成されるスウェージダイ１１を有する。

スウェージダイ１１は、カラー８に当接して、板材３ｂ側へ押し込まれる部材となっている。スウェージダイ１１に形成されるかしめ用穴１９は、スウェージダイ１１が押し込まれ、締結ピン７に装着されたカラー８が圧入されることで、カラー８をかしめている。このかしめ用穴１９は、その内周面の形状が、貫通方向において湾曲した形状となっている。つまり、かしめ用穴１９は、カラー８が圧入される入口側の直径がカラー８の直径よりも広く、出口側に向かうにつれて狭くなっている。また、かしめ用穴１９は、中央側の頂部において、最も狭い（小さい）直径となっており、カラー８の直径よりも小さくなっている。さらに、かしめ用穴１９は、中央側の頂部から出口側に向かうにつれて広くなっている。

このかしめ用穴１９の内周面には、低摩擦コーティング膜２１が形成されている。低摩擦コーティング膜２１は、少なくとも入口側から頂部までの領域に形成されており、実施例１では、全面に形成されている。この低摩擦コーティング膜２１は、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティング（ＤＬＣコーティング）により形成された膜となっている。ＤＬＣコーティングで形成された低摩擦コーティング膜２１は、耐摩耗コーティング膜としても機能することから、低摩擦コーティング膜２１は、低摩擦性及び耐摩耗性を有するコーティング膜となる。

また、ＤＬＣコーティングは、物理蒸着によって行われている。ここで、ＤＬＣコーティングは、物理蒸着または化学蒸着によって行われるが、物理蒸着によって行われるＤＬＣコーティングは、低摩擦コーティング膜２１の形成の際に、化学蒸着に比して水素が混入し難いものとなっている。このため、物理蒸着でＤＬＣコーティングした低摩擦コーティング膜２１は、化学蒸着でＤＬＣコーティングする場合に比して、より硬質なものに形成することができる。このため、ＤＬＣコーティングの中でも、低摩擦コーティング膜２１は、より低摩擦性及び耐摩耗性を有するコーティング膜となる。このように形成された低摩擦コーティング膜２１は、その摩擦係数が、少なくとも０．３５以下となっており、より好適には、その摩擦係数が、０．１２以下となっている。

次に、図２を参照して、従来のスウェージツールを用いたときのカラー８の締結状態と、実施例１のスウェージツール１を用いたときのカラー８の締結状態とについて比較する。図２では、その縦軸が、カラー８の未かしめ部の高さとなっている。また、図２では、左側に示す一組の白抜き丸（○）及び白抜き三角（△）が、従来のスウェージツールを用いたときのカラー８の締結状態を示しており、右側に示す一組の白抜き丸（○）及び白抜き三角（△）が、実施例１のスウェージツール１を用いたときのカラー８の締結状態を示している。ここで、白抜き丸（○）は、カラー８の外周面に、セチルアルコール等の潤滑剤が塗布されている場合であり、白抜き三角（△）は、カラー８の外周面に塗布されたセチルアルコール等の潤滑剤が取れた場合である。また、点線Ｌは、カラー８の締結状態の良否を判定するためのかしめ部の規定高さを示す規定ラインであり、カラー８の未かしめ部の高さが、規定ラインＬよりも低ければ、カラー８の締結状態が良好となる一方で、規定ラインＬよりも高ければ、カラー８の締結状態が不良となる。

図２に示すように、従来のスウェージツールでは、カラー８に潤滑剤が塗布されている場合、カラー８を良好に締結できることが確認された。一方で、従来のスウェージツールでは、カラー８に潤滑剤が塗布されていない場合、カラー８の締結不良が発生する場合があることが確認された。

これに対し、実施例１のスウェージツール１では、カラー８に潤滑剤が塗布されている場合、カラー８を良好に締結できることが確認された。また、実施例１のスウェージツール１では、カラー８に潤滑剤が塗布されていない場合、カラー８をほぼ良好に締結できることが確認された。つまり、実施例１のスウェージツール１では、カラー８の締結不良が発生する場合があるものの、従来のスウェージツールに比して十分に抑制できることが確認された。

次に、図３を参照し、従来のスウェージツールを用いたときの摩擦係数と、実施例１のスウェージツール１を用いたときの摩擦係数とをそれぞれ比較する。図３において、試料となるＮｏ．１〜Ｎｏ．３のカラー８は、セチルアルコール等の潤滑剤が取れたカラー８となっており、従来のスウェージツールを用いてカラー８を締結したときの摩擦係数となっている。図３において、試料となるＮｏ．４及びＮｏ．５のカラー８は、セチルアルコール等の潤滑剤が塗布されたカラー８となっており、従来のスウェージツールを用いてカラー８を締結したときの摩擦係数となっている。図３において、試料となるＮｏ．６のカラー８は、セチルアルコール等の潤滑剤が取れたカラー８となっており、実施例１のスウェージツール１を用いてカラー８を締結したときの摩擦係数となっている。

図３に示すように、Ｎｏ．１の場合、摩擦係数は、「０．３５５８」となっている。Ｎｏ．２の場合、摩擦係数は、「０．３５５０」となっている。Ｎｏ．３の場合、摩擦係数は、「０．３５９７」となっている。以上から、セチルアルコール等の潤滑剤が取れたカラー８に対して、従来のスウェージツールを用いて締結したときの摩擦係数、つまり、カラー８の締結不良が発生する場合の摩擦係数は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３に示す摩擦係数となる。

また、図３に示すように、Ｎｏ．４の場合、摩擦係数は、「０．０８６６」となっている。Ｎｏ．５の場合、摩擦係数は、「０．０５７６」となっている。以上から、セチルアルコール等の潤滑剤が塗布されたカラー８に対して、従来のスウェージツールを用いて締結したときの摩擦係数、つまり、カラー８を良好に締結できる場合の摩擦係数は、Ｎｏ．４及びＮｏ．５に示す摩擦係数となる。

また、図３に示すように、Ｎｏ．６の場合、摩擦係数は、「０．１２８９」となっている。以上から、セチルアルコール等の潤滑剤が取れたカラー８に対して、実施例１のスウェージツール１を用いて締結したときの摩擦係数、つまり、カラー８をほぼ良好に締結できる場合の摩擦係数は、Ｎｏ．６に示す摩擦係数となる。よって、低摩擦コーティング膜２１は、その摩擦係数を、少なくとも０．３５以下とすればよく、より好適には、その摩擦係数を、０．１２±０．０１とすることで、カラー８をほぼ良好に締結できることが確認された。よって、低摩擦コーティング膜２１は、その摩擦係数を、０．１２以下とすれば、カラー８をより良好に締結できる。

以上のように、実施例１の構成によれば、スウェージダイ１１に形成されるかしめ用穴１９の内周面に、低摩擦コーティング膜２１を形成することができるため、カラー８に塗布された潤滑剤が取れてしまっても、スウェージツール１とカラー８との摩擦の増大を抑制することができる。このため、カラー８に塗布された潤滑剤が取れてしまっても、カラー８を締結ピン７に好適にかしめることが可能となる。

また、実施例１の構成によれば、低摩擦コーティング膜２１の摩擦係数を、少なくとも０．３５以下とすることができ、より好適には、０．１２以下とすることができるため、スウェージツール１とカラー８との摩擦の増大を好適に抑制することができる。

また、実施例１の構成によれば、物理蒸着でＤＬＣコーティングを行って低摩擦コーティング膜２１を形成したため、低摩擦コーティング膜２１を硬質にできることから、低摩擦性の高いコーティング膜とすることができ、また、耐摩耗性を有するコーティング膜とすることができる。このため、スウェージダイ１１に形成されるかしめ用穴１９の摩耗を抑制できることから、スウェージツール１の工具寿命の向上を図ることができる。

また、実施例１の構成によれば、かしめ用穴１９の内周面の全面に、低摩擦コーティング膜２１を形成することができる。このため、カラー８が接触するかしめ用穴１９の内周面に、低摩擦コーティング膜２１を形成することができ、かしめ用穴１９の内周面とカラー８とが接触する部分において好適に摩擦を低減することができる。なお、実施例１では、かしめ用穴１９の内周面の全面に、低摩擦コーティング膜２１を形成したが、少なくともかしめ用穴１９の入口側から頂部までの領域に形成すればよい。

なお、実施例１では、低摩擦コーティング膜２１をＤＬＣコーティングにより形成したが、この構成に限定されない。低摩擦コーティングとして、例えば、ダイヤモンド・コーティング、チタンライト・コーティング、またはチタンアルミ・コーティング等を適用してもよく、摩擦係数を低減可能なコーティングであればよい。

また、実施例１のスウェージツール１を用いて、潤滑剤が取れたカラー８をかしめる場合、事前にカラー８に潤滑剤を再塗布し、この後、カラー８をかしめてもよい。この場合、スウェージツール１とカラー８との摩擦の増大をより好適に抑制することができる。

次に、実施例２に係るスウェージツールについて説明する。実施例２に係るスウェージツールは、かしめ用穴１９の内周面を平滑面としており、実施例１の図１に示すスウェージツール１の低摩擦コーティング膜２１を省いた構成となっている。このため、実施例２のスウェージツールの図面については、図１の低摩擦コーティング膜２１を省いた図となることから、実施例２のスウェージツールの図示を省略する。

実施例２に係るスウェージツールは、かしめ用穴１９の内周面の摩擦係数が、少なくとも０．３５以下の摩擦係数となっている。つまり、実施例２のスウェージツールは、かしめ用穴１９の内周面を、摩擦係数が少なくとも０．３５以下の平滑面となるように加工している。なお、より好ましくは、かしめ用穴１９の内周面を、摩擦係数が０．１２以下の平滑面としている。

以上のように、実施例２の構成においても、スウェージダイ１１に形成されるかしめ用穴１９の内周面を、低摩擦となる平滑面に形成することができるため、カラー８に塗布された潤滑剤が取れてしまっても、スウェージツールとカラー８との摩擦の増大を抑制することができる。このため、カラー８に塗布された潤滑剤が取れてしまっても、カラー８を締結ピン７に好適にかしめることが可能となる。

１スウェージツール
５ロックボルト
７締結ピン
８カラー
１１スウェージダイ
１９かしめ用穴
２１低摩擦コーティング膜

Claims

締結ピンが挿通される被締結部の一方側に前記締結ピンのピンヘッドが位置する一方で、前記被締結部の他方側に前記締結ピンのピンテールが位置しており、前記締結ピンの前記ピンテール側に装着されたカラーを、前記被締結部に当接するように前記ピンヘッド側に移動させ、前記カラーを前記被締結部に当接させた状態で前記締結ピンにかしめ、前記ピンテールに引張荷重を与えて破断除去することで、前記被締結部を締結するスウェージツールであって、
前記カラーに当接して前記カラーをかしめるかしめ用穴が形成されるスウェージダイを備え、
前記かしめ用穴の内周面には、低摩擦コーティング膜が形成され、
前記かしめ用穴は、その直径が前記カラーが圧入される入口側において広く、中央側の頂部において最も狭く、出口側において頂部よりも広く形成され、
前記低摩擦コーティング膜は、前記かしめ用穴の少なくとも入口側から頂部までの領域に形成されていることを特徴とするスウェージツール。
前記低摩擦コーティング膜の摩擦係数は、０．３５以下であることを特徴とする請求項１に記載のスウェージツール。
前記低摩擦コーティング膜の摩擦係数は、０．１２以下であることを特徴とする請求項２に記載のスウェージツール。
前記低摩擦コーティング膜は、耐摩耗コーティング膜としての機能を兼ね備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスウェージツール。
前記低摩擦コーティング膜は、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングにより形成された膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスウェージツール。
前記ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングは、物理蒸着で行われることを特徴とする請求項５に記載のスウェージツール。
締結ピンが挿通される被締結部の一方側に前記締結ピンのピンヘッドが位置する一方で、前記被締結部の他方側に前記締結ピンのピンテールが位置しており、前記締結ピンの前記ピンテール側に装着されたカラーを、前記被締結部に当接するように前記ピンヘッド側に移動させ、前記カラーを前記被締結部に当接させた状態で前記締結ピンにかしめ、前記ピンテールに引張荷重を与えて破断除去することで、前記被締結部を締結するスウェージツールであって、
前記カラーに当接して前記カラーをかしめるかしめ用穴が形成されるスウェージダイを備え、
前記かしめ用穴の内周面における摩擦係数は、０．３５以下となっており、
前記かしめ用穴は、その直径が前記カラーが圧入される入口側において広く、中央側の頂部において最も狭く、出口側において頂部よりも広く形成されていることを特徴とするスウェージツール。
前記かしめ用穴の内周面における摩擦係数は、０．１２以下となっていることを特徴とする請求項７に記載のスウェージツール。
前記カラーには、かしめられる前に潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のスウェージツール。