JP6352031B2 - ピアシング装置及びピアシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばタイヤ構成部材としてのゴムシートに、多数の小孔を形成するために用いられるピアシング装置及びピアシング方法に関する。

ゴムシート（被加工部材）に小孔を形成するためのピアシング装置が開示されている（特許文献１参照）。このピアシング装置は、相互に偏心して配置された外筒と内筒を有し、該内筒の外周に設けられた刺込針が、外筒に形成された貫通孔を通じて、外筒表面から出入り可能となっている。

特開２００４−１７４７０６号公報

しかしながら、上記した従来例では、新たな被加工部材を装置に通す作業（セット作業）を、外筒表面から刺込針が突出した位置で行う必要があった。

本発明は、上記事実を考慮して、被加工部材のセット作業を円滑に行うことができるようにすることを目的とする。

請求項１に係るピアシング装置は、軸回りに回転可能とされ、径方向外側に突出する複数の刺込針が周方向に間隔を空けて配置された内側部材と、前記内側部材の外側に前記内側部材に対して偏心して配置され、前記内側部材の回転に伴って回転可能とされ、前記内側部材に対する接近側の外周面から前記刺込針を出入り可能とする貫通孔が形成された外筒と、前記内側部材と前記外筒との相対位置を維持したまま前記内側部材と前記外筒とを前記内側部材の軸回りに反転させる反転手段と、を有し、前記反転手段は、前記内側部材に対して相対回転可能に設けられ、前記外筒の回転を案内可能に構成された回転治具と、前記回転治具に設けられ、前記回転治具に対する前記内側部材の相対回転の可否を切替え可能な軸ロック機構と、前記回転治具の回転の可否を切替え可能な治具ロック機構と、を有する。

このピアシング装置では、外筒が内側部材の外側に偏心して設けられ、該内側部材の回転に伴って回転する。内側部材に配置された刺込針は、該内側部材と外筒とが接近する側で、該外筒の貫通孔を通じて外周面から突出し、内側部材と外筒とが離間する側で外周面から引っ込む。刺込針が突出する位置に被加工部材を通すことにより、該被加工部材に多数の小孔を形成することができる。

新たな被加工部材を装置に通す作業（セット作業）を行う際には、反転手段により、内側部材と外筒との相対位置を維持したまま、内側部材と外筒とを軸回りに反転させることができる。すると、被加工部材が通される位置に、外筒の外周面のうち刺込針が突出しない部分が位置することとなる。従って、刺込針の影響をうけることなく、被加工部材のセット作業を円滑に行うことができる。

被加工部材のセット作業が完了したら、再び内側部材と外筒の相対位置を維持したまま、該内側部材及び外筒を回転させる。すると、被加工部材の位置に、外筒の外周面のうち刺込針が突出した部分が位置することとなるので、被加工部材に対する小孔の形成が可能となる。

また、このピアシング装置では、内側部材を回転させることで、内側部材と外筒とを反転させることができる。また、被加工部材に対する小孔形成作業時には、外筒が内側部材の回転に伴って回転する。従って、内側部材を回転させることで、小孔形成作業を行うことができる。つまり、小孔形成作業と被加工部材のセット作業とを、内側部材の回転により行うことができる。

更に、このピアシング装置では、回転治具により外筒の回転を案内するので、被加工部材に対する小孔形成作業時に、内側部材の回転に伴って回転する外筒の回転を安定させることができる。
また、被加工部材のセット作業時には、軸ロック機構により、回転治具に対して内側部材が相対回転できない状態にすることができる。続いて、治具ロック機構を解除して回転治具を回転させることにより、内側部材と外筒の相対位置を維持したまま、該内側部材及び外筒を反転させることができる。そして、治具ロック機構により回転治具をロックし、軸ロック機構を解除することで、内側部材及び外筒が回転可能となる。このため、刺込針の影響をうけることなく、被加工部材のセット作業を円滑に行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のピアシング装置において、前記回転治具には、少なくとも前記外筒と前記内側部材との接近側に設けられ、前記外筒の前記外周面に当接するガイド部材が設けられている。

このピアシング装置では、ガイド部材により、外筒の回転を安定させると共に、内側部材と外筒の相対位置を安定して維持することができる。このため、被加工部材のセット作業における内側部材及び外筒の反転を安定して行うことができる。

請求項３に係るピアシング方法は、軸回りに回転可能とされ、径方向外側に突出する複数の刺込針が周方向に間隔を空けて配置された内側部材と、前記内側部材の外側に前記内側部材に対して偏心して配置され、前記内側部材の回転に伴って回転可能とされ、前記内側部材に対する接近側の外周面から前記刺込針を出入り可能とする貫通孔が形成された外筒とが、相対回転できない状態にする工程と、前記内側部材と前記外筒との相対位置を維持したまま前記内側部材と前記外筒とを前記内側部材の軸回りに反転させ、前記外筒の外周面から前記刺込針が突出しない部分を被加工部材が通される位置に配置する工程と、前記内側部材と前記外筒との相対位置を維持したまま前記内側部材と前記外筒とを前記内側部材の軸回りに反転させ、前記外筒の外周面から前記刺込針が突出している部分を前記被加工部材が通される位置に配置する工程と、前記刺込針を用いて前記被加工部材に対する穿孔を行う工程と、を有している。

このピアシング方法では、被加工部材のセット作業を円滑に行うことができる。

本発明に係るピアシング装置及びピアシング方法によれば、被加工部材のセット作業を円滑に行うことができる、という優れた効果が得られる。

ピアシング装置によりゴムシートに小孔を形成している状態を示す斜視図である。 ピアシング装置による小孔形成作業、ゴムシート通し作業の流れを示すフローチャートである。 部材押えローラを上昇させ、治具ロック機構を解除した状態を示す斜視図である。 内側部材及び外筒を反転させた状態を示す斜視図である。 治具ロック機構により回転治具をロックして、ゴムシートのセット作業を行う状態を示す斜視図である。 （Ａ）部材押えローラが下降した状態を示す断面図である。（Ｂ）部材押えローラが上昇した状態を示す断面図である。 治具ロック機構を解除した状態を示す斜視図である。 内側部材及び外筒を反転させた状態を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。

［ピアシング装置］
図１において、本実施形態に係るピアシング装置１０は、内側部材１２と、外筒１４と、反転手段の一例たる回転治具１６、軸ロック機構の一例たるブレーキ装置１８、及び治具ロック機構２０と、を有している。

内側部材１２は、例えば円筒形の部材であり、軸方向の両端に外歯車２２と軸部２４が取り付けられている。軸部２４は、架台２６に取り付けられた軸受２８により回転支持されると共に、駆動部３０に連結されている。軸受２８は、例えばボルト２９を用いて、架台２６に固定された台座３１に固定されている。駆動部３０は、例えば、モータ３２と、ギヤボックス３４とを有して構成されている。ギヤボックス３４は、架台２６に固定されている。

図６（Ａ）に示されるように、内側部材１２には、軸回りに回転可能とされ、径方向外側に突出する複数の刺込針４０が周方向に間隔を空けて配置されている。図１に示されるように、刺込針４０の周方向位置は、軸方向に隣り合う列で異なり、一列おきに一致している。つまり、刺込針４０は、いわゆる千鳥配置となっている。

図１，図６（Ａ）において、外筒１４は、内側部材１２の外側に、該内側部材１２に対して偏心して配置され、内側部材１２の回転に伴って回転可能とされている。この外筒１４は、円筒形である。外筒１４の軸方向の両端には、内歯車４２が取り付けられている。内歯車４２は、内側部材１２の外歯車２２と常時噛み合っている。

図１において、外筒１４には、内側部材１２に対する接近側の外周面から刺込針４０を出入り可能とする貫通孔１４Ａが形成されている。貫通孔１４Ａは、外筒１４の周方向に長い長孔である。これは、内側部材１２と外筒１４の回転速度差を考慮して、刺込針４０が外筒１４に干渉しないようにするための構成である。刺込針４０により、被加工部材の一例たるゴムシート３６に対して小孔を形成する際には、外筒１４の上部に位置する貫通孔１４Ａから刺込針４０が突出するようになっている。これは、内歯車４２及び外歯車２２の上部同士が噛み合っており、両者が最も接近しているためである。

反転手段は、内側部材１２と外筒１４との相対位置を維持したまま内側部材１２と外筒１４とを軸回りに反転させるものである。この反転手段は、内側部材１２と外筒１４とを、内側部材１２の軸回りに反転させるようになっている。

回転治具１６は、内側部材１２に対して相対回転可能に設けられ、外筒１４の回転を案内可能に構成されている。この回転治具１６は、例えば長細い板状に形成されており、長手方向の中央部に内側部材１２の軸部２４が貫通している。一例として、軸部２４と回転治具１６との間には、軸受（図示せず）が介在している。これにより、回転治具１６が軸部２４に対して相対回転可能となっている。

回転治具１６の長手方向の両端部において、内側部材１２と反対側の面には、ストッパブロック３８，３９が夫々設けられている。回転治具１６の回転中心（内側部材１２の回転軸）からストッパブロック３８，３９までの距離は等しく設定されている。ストッパブロック３８，３９には、回転治具１６の長手方向外側に向かって開いた略Ｕ字形の凹部３８Ａ，３９Ａが形成されている。

回転治具１６には、少なくとも外筒１４と内側部材１２との接近側に設けられ、外筒１４の外周面に当接するガイド部材４４が設けられている。ガイド部材４４は、例えばカムフォロワであり、回転治具１６の外筒１４側の面に例えば２個取り付けられている。２個のガイド部材４４は、内側部材１２と外筒１４が最も接近する位置、例えば外筒１４の上端に対して、外筒１４の周方向両側の均等な位置に１個ずつ配置されている。

ブレーキ装置１８は、回転治具１６に設けられ、回転治具１６に対する内側部材１２の相対回転の可否を切替え可能とされている。具体的には、軸部２４にディスク４６が取り付けられ、回転治具１６にキャリパー４８が取り付けられている。このキャリパー４８でディスク４６を挟むことにより、回転治具１６に対する内側部材１２の相対回転の可否を切替え可能となっている。

治具ロック機構２０は、回転治具１６の回転の可否を切替え可能とされている。具体的には、治具ロック機構２０は、レバー５０と、カムフォロワ５２と、シリンダ装置５４とを有している。レバー５０は、架台２６に設けられた支柱５６の先端に回転可能に支持されている。

カムフォロワ５２は、レバー５０の一端に設けられている。カムフォロワ５２は、レバー５０の揺動に伴って、ストッパブロック３８，３９の凹部３８Ａ，３９Ａに出入りするようになっている。

レバー５０の他端には、継手５８を介して、シリンダ装置５４が連結されている。シリンダ装置５４は、例えばギヤボックス３４の上に取り付けられ、鉛直方向（上下方向）に伸縮するように構成されている。シリンダ装置５４を伸長させることにより、カムフォロワ５２をストッパブロック３８の凹部３８Ａ又はストッパブロック３９の凹部３９Ａに入り込ませて、回転治具１６の回転を制限できるようになっている。また、シリンダ装置５４を縮めることにより、カムフォロワ５２を凹部３８Ａ又は凹部３９Ａから離脱させて、架台２６に対する回転治具１６の回転を許容できるようになっている。

外筒１４の上方には、部材押えローラ６０が設けられている。図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、この部材押えローラ６０は、例えばシリンダ装置６２により、上下方向に移動可能となっている。具体的には、部材押えローラ６０は、シリンダ装置６２のピストンロッド６４の下端に回転支持されている。そして、図６（Ａ）に示されるように、部材押えローラ６０は、ゴムシート３６に対する小孔の形成の際には下降して、外筒１４との間にゴムシート３６を挟み、外筒１４の回転によるゴムシート３６の進行に伴って従動的に回転するようになっている。また、図６（Ｂ）に示されるように、部材押えローラ６０は、ゴムシート３６のセット作業を行う際に矢印Ｕ１方向に上昇して、ゴムシート３６及び外筒１４から離れるようになっている。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１において、本実施形態に係るピアシング装置１０では、外筒１４が内側部材１２の外側に偏心して設けられ、該内側部材１２の回転に伴って回転する。具体的には、ブレーキ装置１８が作動していない状態でモータ３２が回転すると、その駆動力がギヤボックス３４を介して軸部２４に伝達され、該軸部２４に取り付けられた内側部材１２が矢印Ａ１方向に回転する。

内側部材１２に取り付けられた外歯車２２と、外筒１４に取り付けられた内歯車４２とが常時噛み合っているので、内側部材１２の回転に伴って、外筒１４が矢印Ｂ方向に回転する。外筒１４の回転は、回転治具１６に設けられた２個のガイド部材４４によって案内される。従って、内側部材１２と外筒１４とは、互いの相対位置を維持したまま、互いに偏心した状態で回転する。

内側部材１２に配置された刺込針４０は、該内側部材１２と外筒１４とが接近する側、即ちその上部において、該外筒１４の貫通孔１４Ａを通じて外周面から突出する。また、刺込針４０は、内側部材１２と外筒１４とが離間する側で外周面から引っ込む。従って、刺込針４０が突出する位置にゴムシート３６を通すことにより、該ゴムシート３６に多数の小孔を形成することができる。このとき、内側部材１２は回転治具１６に対して相対回転可能であり、回転治具１６自身は治具ロック機構２０によりロックされて回転しない。またこのとき、ゴムシート３６は、下降した部材押えローラ６０と、外筒１４との間に挟まれながら、外筒１４の回転に伴って矢印Ｃ方向へ送られる。この小孔形成時の作用は、図２におけるフェーズＰ１に対応する。

１枚のゴムシート３６に対する小孔の形成が終了し、新たなゴムシート３６を装置に通す作業（セット作業）を行う際には、駆動部３０のモータ３２を停止させて内側部材１２及び外筒１４の回転を止める。次に、ブレーキ装置１８により、回転治具１６に対して内側部材１２が相対回転できない状態にする。次に、図３に示されるように、部材押えローラ６０を矢印Ｕ１方向に上昇させ、ゴムシート３６及び外筒１４から離す。

そして、治具ロック機構２０を解除して回転治具１６を回転させる。具体的には、シリンダ装置５４を矢印Ｄ３方向に縮めることによりレバー５０を揺動させ、該レバー５０に取り付けられたカムフォロワ５２をストッパブロック３８の凹部３８Ａから矢印Ｕ２方向に離脱させる。これにより、架台２６に対する回転治具１６の回転が可能となる。

図４に示されるように、回転治具１６を矢印Ａ２方向に１８０°回転させることにより、内側部材１２と外筒１４の相対位置を維持したまま、該内側部材１２及び外筒１４を反転させることができる。この際、本実施形態では、ガイド部材４４により、外筒１４の回転を安定させると共に、内側部材１２と外筒１４の相対位置を安定して維持することができる。このため、ゴムシート３６のセット作業における内側部材１２及び外筒１４の反転を安定して行うことができる。この反転は、駆動部３０を作動させて行ってもよいし、また手動で行ってもよい。

内側部材１２及び外筒１４を反転させると、外筒１４の上部の位置に、刺込針４０が引っ込んだ状態の外周面が位置することとなる。また、ストッパブロック３８，３９の上下位置、及びキャリパー４８の上下位置が反転する。次に、図５に示されるように、治具ロック機構２０により回転治具１６をロックする。具体的には、シリンダ装置５４を矢印Ｕ３方向に伸長させることによりレバー５０を揺動させ、カムフォロワ５２をストッパブロック３９の凹部３９Ａに矢印Ｄ２方向に入り込ませて、回転治具１６の回転を制限する。そして、ブレーキ装置１８を解除することで、内側部材１２及び外筒１４が回転治具１６に対して回転可能となる。このゴムシート３６のセット作業時（前半）の作用は、図２におけるフェーズＰ２に対応する。

これにより、刺込針４０の影響をうけることなく、ゴムシート３６を矢印Ｃ方向へ通す作業（セット作業）を円滑に行うことができる。このセット作業は、図２におけるフェーズＰ３に対応する。

ゴムシート３６のセット作業が完了したら、ブレーキ装置１８により回転治具１６に対する内側部材１２の相対回転を止め、図７に示されるように、治具ロック機構２０を解除する。続いて、図８に示されるように、回転治具１６を回転させることにより、内側部材１２と外筒１４の相対位置を維持したまま、該内側部材１２及び外筒１４を矢印Ａ２方向に反転させる。すると、ゴムシート３６の位置（外筒１４の上部の位置）に、刺込針４０が突出した状態の外周面が位置することとなる。そして、図１に示されるように、治具ロック機構２０により回転治具１６をロックし、ブレーキ装置１８を解除して、部材押えローラ６０を下降させることにより、ゴムシート３６に対する小孔の形成が可能となる。これは、図２におけるフェーズＰ４に対応する。続いてフェーズＰ１に戻ることにより、新たなゴムシート３６に対する小孔形成が行われる。

［ピアシング方法］
ピアシング装置１０を用いたピアシング方法は、第１の工程から第６の工程を有している。これらの工程は、図２のフローチャート及び上記作用に含まれている。

第１の工程は、軸回りに回転可能とされ、径方向外側に突出する複数の刺込針４０が周方向に間隔を空けて配置された内側部材１２と、内側部材１２の外側に内側部材１２に対して偏心して配置され、内側部材１２の回転に伴って回転可能とされ、内側部材１２に対する接近側の外周面から刺込針４０を出入り可能とする貫通孔１４Ａが形成された外筒１４とが、相対回転できない状態にする工程であり、図２におけるフェーズＰ２の「２−３ ブレーキ装置ＯＮ」に対応している。

第２の工程は、内側部材１２と外筒１４との相対位置を維持したまま内側部材１２と外筒１４とを軸回りに反転させ、外筒１４の外周面から刺込針４０が突出しない部分をゴムシート３６が通される位置に配置する工程であり、図２におけるフェーズＰ２の「２−４ 治具ロック機構ＯＦＦ」、「２−５ 回転治具反転」に対応している。

第３の工程は、内側部材１２と外筒１４との相対位置を維持したまま内側部材１２と外筒１４とを軸回りに反転させ、外筒１４の外周面から刺込針４０が突出している部分をゴムシート３６が通される位置に配置する工程であり、図２におけるフェーズＰ４の「４−３ 回転治具反転」に対応している。

第４の工程は、刺込針４０を用いてゴムシート３６に対する穿孔を行う工程であり、図２におけるフェーズＰ１に対応している。

このピアシング方法では、ゴムシート３６のセット作業を円滑に行うことができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

例えば、反転手段は、回転治具１６と、ブレーキ装置１８（軸ロック機構）と、治具ロック機構２０とを有するものに限られず、内側部材１２と外筒１４との相対位置を維持したまま内側部材１２と外筒１４とを軸回りに反転させ得るものであればよい。また、軸ロック機構として、ディスク式のブレーキ装置１８を挙げたが、軸ロック機構はこれに限られるものではなく、回転治具１６に対する内側部材１２の相対回転の可否を切替え可能であれば、他の構造を用いてもよい。

治具ロック機構２０の構成は、図示のものに限られず、回転治具１６の回転の可否を切替え可能であれば、他の構造を用いてもよい。

内側部材１２は、円筒に限られず、例えば多角形断面の筒状体であってもよい。また、内側部材１２は、中実の部材であってもよい。被加工部材としてゴムシート３６を挙げたが、被加工部材はゴム以外のシート部材でもよく、また、シート状でない部材であってもよい。

１０ ピアシング装置
１２ 内側部材
１４ 外筒
１４Ａ 貫通孔
１６ 回転治具（反転手段）
１８ ブレーキ装置（軸ロック機構、反転手段）
２０ 治具ロック機構（反転手段）
３６ ゴムシート（被加工部材）
４０ 刺込針
４４ ガイド部材

Claims (3)

1. 軸回りに回転可能とされ、径方向外側に突出する複数の刺込針が周方向に間隔を空けて配置された内側部材と、
   前記内側部材の外側に前記内側部材に対して偏心して配置され、前記内側部材の回転に伴って回転可能とされ、前記内側部材に対する接近側の外周面から前記刺込針を出入り可能とする貫通孔が形成された外筒と、
   前記内側部材と前記外筒との相対位置を維持したまま前記内側部材と前記外筒とを前記内側部材の軸回りに反転させる反転手段と、を有し、
   前記反転手段は、
   前記内側部材に対して相対回転可能に設けられ、前記外筒の回転を案内可能に構成された回転治具と、
   前記回転治具に設けられ、前記回転治具に対する前記内側部材の相対回転の可否を切替え可能な軸ロック機構と、
   前記回転治具の回転の可否を切替え可能な治具ロック機構と、
   を有するピアシング装置。
2. 前記回転治具には、少なくとも前記外筒と前記内側部材との接近側に設けられ、前記外筒の前記外周面に当接するガイド部材が設けられている請求項１に記載のピアシング装置。
3. 軸回りに回転可能とされ、径方向外側に突出する複数の刺込針が周方向に間隔を空けて配置された内側部材と、前記内側部材の外側に前記内側部材に対して偏心して配置され、前記内側部材の回転に伴って回転可能とされ、前記内側部材に対する接近側の外周面から前記刺込針を出入り可能とする貫通孔が形成された外筒とが、相対回転できない状態にする工程と、
   前記内側部材と前記外筒との相対位置を維持したまま前記内側部材と前記外筒とを前記内側部材の軸回りに反転させ、前記外筒の外周面から前記刺込針が突出しない部分を被加工部材が通される位置に配置する工程と、
   前記内側部材と前記外筒との相対位置を維持したまま前記内側部材と前記外筒とを前記内側部材の軸回りに反転させ、前記外筒の外周面から前記刺込針が突出している部分を前記被加工部材が通される位置に配置する工程と、
   前記刺込針を用いて前記被加工部材に対する穿孔を行う工程と、
   を有するピアシング方法。