(57)【要約】【課題】第１部材と第２部材とを接合して得られる接合部材の長手方向の寸法の精度がよい接合方法を提供すること。【解決手段】接合方法は、第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定し、測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定し、前記第２部材を第１温度まで加熱し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にし、前記第２部材の加熱を停止して、前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置に維持する。【選択図】図１
2020151786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定し、
測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定し、
前記第２部材を第１温度まで加熱し、
前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にし、
前記第２部材の加熱を停止して、前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置に維持する接合方法。
【請求項２】
前記管理寸法は、前記第１部材における前記接合用挿入部に挿入される部分の外径、又は前記接合用挿入部の内径である請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定し、
測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定し、
前記第１部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第２部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材を前記第２部材の外側に配置し、
前記第２部材を第１温度まで加熱し、
前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にし、
前記第２部材を前記第１温度より高い第２温度まで加熱する接合方法。
【請求項４】
前記管理寸法は、前記第１部材における前記接合用挿入部に挿入される部分の外径、前記接合用挿入部の内径、前記第２部材における前記熱膨張規制部材に外径を規制される部分の外径、又は前記熱膨張規制部材の内径である請求項３記載の接合方法。
【請求項５】
前記相対位置は、予め記憶部に記憶されたデータベースを参照して決定される請求項１〜４のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項６】
制御部が、前記第１部材又は前記第２部材の位置を制御する請求項１〜５のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項７】
第１部材を保持する第１部材保持部と、
前記第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材を保持する第２部材保持部と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定する測定部と、
測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定する相対位置決定部と、
前記第２部材を加熱する加熱部と、
前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部と連動し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にする第１部材挿入部と、
を備える接合装置。
【請求項８】
第１部材を保持する第１部材保持部と、
前記第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材を保持する第２部材保持部と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定する測定部と、
測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定する相対位置決定部と、
前記第１部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第２部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材と、
前記熱膨張規制部材及び前記第２部材を加熱する加熱部と、
前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部と連動し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にする第１部材挿入部と、
を備える接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法、及び接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材との２つの接合対象を互いに接合する接合方法として、焼き嵌めが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
焼き嵌めは、第２部材を予め加熱して熱膨張させることにより接合用挿入部を拡径させ、その拡径状態の時に第１部材を挿入し、冷却時の接合用挿入部の縮径を利用して両者を接合させる技術である。
【０００４】
特許文献１には、第１部材の外径と第２部材の接合用挿入部の内径とを測定し、測定結果に応じて焼き嵌め温度を最適化する技術が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、第１部材を接合用挿入部に挿入した後の追加加熱工程において、第１部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、第２部材の外側への膨張を規制する熱膨張規制部材を用いて、第２部材の内径を縮径する方向に塑性変形させることにより、第１部材と第２部材との接合強度を高める技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１５０６２７号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２２０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、第１部材の外径と第２部材の接合用挿入部の内径とにばらつきがあることにより、第１部材と第２部材との間のクリアランスにもばらつきがある。すると、焼き嵌めにおいて、冷却時にクリアランスに応じた温度（以下、「接触温度」という）で第１部材の外周面と第２部材の接合用挿入部の内周面とが接触する。この接触後、第２部材は、接触温度と室温との差分に応じて収縮する。その結果、第１部材と第２部材とを接合して得られる部材（以下、「接合部材」という）の長手方向の寸法にばらつきが生じるという課題がある。
【０００８】
特許文献１の技術は、クリアランスに応じて焼き嵌め温度を最適化する技術であり、接合部材の寸法の精度は考慮していない。
【０００９】
特許文献２の技術では、第１部材と第２部材との間のクリアランスにばらつきがあると、追加加熱工程においてクリアランスに応じた接触温度で第１部材の外周面と第２部材の接合用挿入部の内周面とが接触する。その結果、接合部材の長手方向の寸法にばらつきが生じる。また、第２部材と熱膨張規制部材との間のクリアランスにばらつきがある場合も同様に、接合部材の長手方向の寸法にばらつきが生じる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第１部材と第２部材とを接合して得られる接合部材の長手方向の寸法の精度がよい接合方法、及び接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る接合方法は、第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定し、測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定し、前記第２部材を第１温度まで加熱し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にし、前記第２部材の加熱を停止して、前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置に維持する。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る接合方法は、前記管理寸法は、前記第１部材における前記接合用挿入部に挿入される部分の外径、又は前記接合用挿入部の内径である。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る接合方法は、第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定し、測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定し、前記第１部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第２部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材を前記第２部材の外側に配置し、前記第２部材を第１温度まで加熱し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にし、前記第２部材を前記第１温度より高い第２温度まで加熱する。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る接合方法は、前記管理寸法は、前記第１部材における前記接合用挿入部に挿入される部分の外径、前記接合用挿入部の内径、前記第２部材における前記熱膨張規制部材に外径を規制される部分の外径、又は前記熱膨張規制部材の内径である。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る接合方法は、前記相対位置は、予め記憶部に記憶されたデータベースを参照して決定される。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る接合方法は、制御部が、前記第１部材又は前記第２部材の位置を制御する。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、第１部材を保持する第１部材保持部と、前記第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材を保持する第２部材保持部と、前記第１部材と前記第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定する測定部と、測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定する相対位置決定部と、前記第２部材を加熱する加熱部と、前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部と連動し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にする第１部材挿入部と、を備える。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、第１部材を保持する第１部材保持部と、前記第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材を保持する第２部材保持部と、前記第１部材と前記第２部材とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定する測定部と、測定した前記管理寸法に応じて、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを位置決めする相対位置を決定する相対位置決定部と、前記第１部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第２部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材と、前記熱膨張規制部材及び前記第２部材を加熱する加熱部と、前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部と連動し、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して前記第１部材と前記第２部材とを前記相対位置にする第１部材挿入部と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１部材と第２部材とを接合して得られる接合部材の長手方向の寸法の精度がよい接合方法、及び接合装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る接合装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す接合装置を利用した第１部材と第２部材との接合方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、加熱時における第１部材と第２部材との間のクリアランスと、第２部材の長さとの関係を表す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係る接合装置の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、図４に示す接合装置を利用した第１部材と第２部材との接合方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３に係る接合装置の構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係る接合装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明に係る接合方法、及び接合装置の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。棒状の第１部材と、当該第１部材が挿入される接合用挿入部を有する第２部材とを接合する接合方法、及び接合装置一般に適用することができる。
【００２２】
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る接合装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る接合装置１は、第１部材２と第２部材３とを接合する接合装置であって、第１部材保持部４と、第２部材保持部５と、測定部６と、電磁誘導加熱コイル７と、第１部材挿入部８と、保持部９と、台座部１０と、制御装置１１と、を備える。図１は、第１部材２と第２部材３とを接合する前の状態を表す。図１は、接合装置１を側方から見た図であるが、図１は、一部を切欠いた図であり、切欠いた断面をハッチングにより図示した。
【００２４】
第１部材２は、棒状の略円柱部材で構成されている。そして、第１部材２は、例えば、チタン合金等で構成されている。
【００２５】
第２部材３は、第１部材２が挿入される円筒状の凹部である接合用挿入部３ａが一端に形成されている略円筒状の部材である。そして、第２部材３は、例えば、アルミ合金（線膨張係数α：約２５×１０−６／℃）等で構成されている。また、第２部材３の挿入方向の中央部には、段差部３ｂが形成されている。段差部３ｂの下端は、第２部材保持部５の上端と接触し、第２部材３を第２部材保持部５に対して位置決めする。
【００２６】
第１部材２及び第２部材３は、第１部材２が接合用挿入部３ａに挿入された状態で互いに接合される。以下において、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入する方向を挿入方向Ａという。第１部材２の接合用挿入部３ａに挿入される部分の外径は、接合用挿入部３ａの内径より大きい。そして、第２部材３を加熱して熱膨張させることにより接合用挿入部３ａを拡径させ、その拡径状態の時に第１部材２を挿入し、冷却時の接合用挿入部３ａの縮径を利用して両者を接合させる。
【００２７】
互いに接合された第１部材２及び第２部材３（以下、「接合部材」という）は、例えば、超音波エネルギーを生体組織に付与して当該生体組織を処置する超音波処置具に用いられる。具体的には、接合部材は、超音波振動子が発生した超音波振動を一端（図１中、下方の端部）から当該生体組織に接触する他端（図１中、上方の端部）に伝達するプローブとして用いられる。
【００２８】
〔接合装置の構成〕
次に、第１部材２と第２部材３とを接合する接合装置１の構成について説明する。
【００２９】
第１部材保持部４は、第１部材２を保持する。具体的には、第１部材保持部４は、内径が第１部材２の外径と略一致する円筒状の部材であり、内側に挿通された第１部材２を保持する。
【００３０】
第２部材保持部５は、第２部材３を保持する。具体的には、第２部材保持部５は、円筒状の凹部である第２部材挿入孔５ａが一端に形成されている略円筒状の部材である。第２部材保持部５は、第２部材挿入孔５ａに挿入された第２部材３を保持する。
【００３１】
測定部６は、第１部材２と第２部材３とを接合して得られる部材の寸法に影響を与える管理寸法のうちの少なくとも一つ以上を測定する。管理寸法は、第１部材２における接合用挿入部３ａに挿入される部分の外径、又は接合用挿入部３ａの内径であるが、第１部材２の長さや第２部材３の高さを管理寸法に含めてもよい。換言すると、測定部６は、第１部材２における接合用挿入部３ａに挿入される部分の外径、接合用挿入部３ａの内径、第２部材３における熱膨張規制部材に外径を規制される部分の外径、熱膨張規制部材の内径、第１部材２の長さ、又は第２部材３の高さのいずれか１つ以上を測定する。これらの管理寸法を測定部６により複数測定することにより、接合部材の長手方向の寸法の精度をよくすることができるが、管理寸法のいくつかを寸法公差の中心値やばらつきの中心値としてもよい。測定部６は、測定対象にレーザ光を照射して寸法を測定するレーザ測定機である。
【００３２】
電磁誘導加熱コイル７は、第２部材３の外周面に対して所定の隙間を有した状態で巻回されている。そして、電磁誘導加熱コイル７は、高周波電源（図示略）から高周波電流が供給されることにより、間接的に第２部材３を誘導加熱する。ただし、加熱部として、熱風等により第２部材３を直接的に加熱する機構を設けてもよい。
【００３３】
第１部材挿入部８は、第１部材保持部４と連動し、第１部材２を保持した第１部材保持部４を挿入方向Ａに沿って移動させ、第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを、後述する相対位置決定部１１ｂが決定した相対位置にする。また、第１部材挿入部８は、挿入方向Ａに直交する方向に第１部材２を把持した第１部材保持部４を移動させ、第１部材２と第２部材３の接合用挿入部３ａとの位置合わせを行う。ただし、第１部材挿入部８は、第２部材保持部５と連動し、第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入する構成であってもよい。
【００３４】
保持部９は、第１部材２を把持した第１部材保持部４及び第１部材挿入部８を保持する。
【００３５】
台座部１０は、保持部９及び第２部材保持部５を固定する土台として機能する。
【００３６】
制御装置１１は、第１部材２又は第２部材３の位置を検出する位置検出部１１ａと、第１部材２と第２部材３との相対位置を決定する相対位置決定部１１ｂと、接合装置１全体を統括的に制御する制御部１１ｃと、接合装置１を制御するための各種プログラム等を記録する記憶部１１ｄと、を有する。
【００３７】
相対位置決定部１１ｂは、測定部６が測定した管理寸法に応じて、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３と位置決めする相対位置を決定する。具体的には、相対位置決定部１１ｂは、予め記憶部１１ｄに記憶されたデータベースを参照して相対位置を決定する。
【００３８】
制御部１１ｃは、第１部材挿入部８の駆動を制御するとともに、第１部材保持部４、第２部材保持部５、及び電磁誘導加熱コイル７等を統括的に制御する。制御部１１ｃは、演算及び制御機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や各種演算回路等を用いて実現される。
【００３９】
記憶部１１ｄは、接合装置１の動作を実行するための各種プログラムを記憶する。記憶部１１ｄは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現される。
【００４０】
〔接合方法〕
次に、接合装置１を利用した第１部材２と第２部材３との接合方法について説明する。図２は、図１に示す接合装置を利用した第１部材と第２部材との接合方法を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、作業者は、第１部材保持部４により第１部材２を保持する（ステップＳ１）。さらに、作業者は、第２部材保持部５により第２部材３を保持する（ステップＳ２）。
【００４２】
続いて、作業者は、測定部６を用いて、管理寸法として例えば第１部材２の外径を測定する（ステップＳ３）。
【００４３】
そして、作業者が測定した第１部材２の外径を制御装置１１に入力すると、相対位置決定部１１ｂは、第１部材２の外径に応じて、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを位置決めする相対位置を決定する（ステップＳ４）。
【００４４】
まず、相対位置決定部１１ｂは、入力された第１部材２の外径と、第２部材３の接合用挿入部３ａの内径との差であるクリアランスを計算する。なお、第２部材３の接合用挿入部３ａの内径は、測定部６により測定した値を用いてもよいが、寸法公差の中心値やばらつきの中心値を用いてもよい。
【００４５】
図３は、加熱時における第１部材と第２部材との間のクリアランスと、第２部材の長さとの関係を表す図である。図３の横軸は第１部材２と第２部材３との間のクリアランス、縦軸は第２部材３の長手方向の寸法である。クリアランスが負の状態とは、第１部材２の外径が第２部材３の接合用挿入部３ａの内径よりも大きい状態を意味する。
【００４６】
図３に示すように、加熱前の室温の状態を表す点Ｐ１では、第１部材２の外径が第２部材３の接合用挿入部３ａの内径よりも大きく、クリアランスは負の値ｘ１である。このときの第２部材３の長手方向の寸法は長さｌ１である。
【００４７】
続いて、第２部材３を第１温度まで加熱した状態を表す点Ｐ２では、第１部材２の外径より第２部材３の接合用挿入部３ａの内径が大きくなり、クリアランスは正の値ｘ２になる。このとき、第２部材３の長手方向の寸法は、熱膨張により大きくなり、長さｌ２になる。この状態で第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入する。
【００４８】
その後、第２部材３を冷却すると、接触温度Ｔｘ１（第１温度よりも小さい温度）で点Ｐ３に示す第１部材２の外径と第２部材３の接合用挿入部３ａの内径とが一致する（接合用挿入部３ａの内周面に第１部材２の外周面が接触する）状態となり、第１部材２と第２部材３とが接合される。このときの第２部材３の長手方向の寸法は長さｌ３である。そして、第２部材３が室温に戻ると第２部材３の長手方向の寸法は、略長さｌ１に戻る。
【００４９】
このとき、点Ｐ３の状態から点Ｐ１の状態に移行する際の第２部材３の長さの変化量ｌ３−ｌ１に応じて、第１部材２と第２部材３とが接合された接合部材の長さも短くなる。すなわち、接合部材の長さは、第１部材２と第２部材３との間のクリアランスに応じて短くなる。この接合部材の長さとクリアランスとの関係は、予め複数の接合部材を製造して測定を行うことにより求められており、データベースとして記憶部１１ｄに記憶されている。
【００５０】
そこで、接合装置１において、相対位置決定部１１ｂは、記憶部１１ｄに記憶されているデータベースを参照し、測定部６による測定によって得られたクリアランスに基づいて、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを位置決めする相対位置を決定する。具体的には、相対位置決定部１１ｂは、接合部材がクリアランスに応じて短くなるのを補正するために、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入する際に、第１部材２の先端を接合用挿入部３ａの底部からクリアランスに応じた長さ分だけ離間させるように相対位置を決定する。
【００５１】
その後、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７に高周波電流を供給し、第２部材３を誘導加熱する。そして、第２部材３は、第１温度まで加熱される（ステップＳ５）。
【００５２】
このステップＳ５が実施されることで、第２部材３は、熱膨張する。そして、接合用挿入部３ａの内径は、徐々に大きくなる。第１温度は、接合用挿入部３ａの内径が第１部材２の外径よりも大きい状態となる温度である。
【００５３】
続いて、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７への高周波電流の供給を停止し（第２部材３の誘導加熱を停止し）、第１部材挿入部８を動作させて、第２部材３の中心軸と第１部材２の中心軸とが一致するように、第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを相対位置にする（ステップＳ６）。このとき、上述したように、第１部材２の先端は、接合用挿入部３ａの底部からクリアランスに応じた長さ分だけ離間している。なお、挿入工程は、第２部材３を誘導加熱して第２部材３が第１温度を維持した状態で行ってもよい。
【００５４】
続いて、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７への高周波電流の供給を停止した状態を維持し（第２部材３の加熱を停止した状態を維持し）、第１部材２と第２部材３とを相対位置に維持して、第２部材３を室温まで冷却する（ステップＳ７）。
【００５５】
以上説明した接合方法では、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを相対位置にすることにより、第１部材２と第２部材３とのクリアランスのばらつきに応じて生じる接合部材の長さのばらつきが生じることを抑制している。その結果、実施の形態１によれば、接合部材の長手方向の寸法の精度がよい。
【００５６】
なお、従来、接合部材の長手方向の寸法にばらつきが生じた場合には、研磨又は研削等によって、接合部材の長手方向の寸法を揃える工程が必要となり、手間がかかっていた。しかしながら、実施の形態１によれば、接合部材の長手方向の寸法の精度がよいため、接合部材の長手方向の寸法を揃える工程が不要となる。
【００５７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る接合装置の構成を示す模式図である。図４に示すように、本実施の形態２に係る接合装置１Ａは、熱膨張規制部材１２Ａを備える。それ以外の構成は実施の形態１と同様であるから、説明を省略する。
【００５８】
熱膨張規制部材１２Ａは、挿入方向Ａに直交する面内において、第２部材３の外側への熱膨張を規制する。熱膨張規制部材１２Ａは、挿入方向Ａに沿って延在する円筒部材で構成されている。そして、熱膨張規制部材１２Ａは、例えば、コバール（線膨張係数β：約５×１０−６／℃）等で構成されている。すなわち、熱膨張規制部材１２Ａは、その線膨張係数βが第２部材３の線膨張係数αよりも小さい材料で構成されている。
【００５９】
この熱膨張規制部材１２Ａの内径は、室温時において、第２部材３の外径よりも大きく設定されている。また、熱膨張規制部材１２Ａの高さ方向（挿入方向Ａに沿った方向）の寸法は、第２部材３の接合用挿入部３ａが形成されている部分の少なくとも一部を覆う高さであればよく、特に限定されない。また、熱膨張規制部材１２Ａの上端部には、第１部材２が挿通される貫通孔１２Ａａが形成されている。貫通孔１２Ａａの内径は、第１部材２の外径より十分に大きい。
【００６０】
また、実施の形態２において管理寸法は、第１部材２における接合用挿入部３ａに挿入される部分の外径、接合用挿入部３ａの内径、第２部材３における熱膨張規制部材１２Ａに外径を規制される部分の外径、又は熱膨張規制部材１２Ａの内径である。換言すると、測定部６は、第１部材２における接合用挿入部３ａに挿入される部分の外径、接合用挿入部３ａの内径、第２部材３における熱膨張規制部材１２Ａに外径を規制される部分の外径、又は熱膨張規制部材１２Ａの内径のいずれか１つ以上を測定する。これらの管理寸法を測定部６により複数測定することにより、接合部材の長手方向の寸法の精度をよくすることができるが、管理寸法のいくつかを寸法公差の中心値やばらつきの中心値としてもよい。
【００６１】
〔接合方法〕
次に、接合装置１Ａを利用した第１部材２と第２部材３との接合方法について説明する。図５は、図４に示す接合装置を利用した第１部材と第２部材との接合方法を示すフローチャートである。図５に示すように、実施の形態１と同様にステップＳ１〜ステップＳ４の工程を行う。
【００６２】
続いて、作業者は、熱膨張規制部材１２Ａを第２部材３の外側に配置する（ステップＳ１１）。具体的には、作業者は、挿入方向Ａと直交する面内において、第２部材３の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材１２Ａを第２部材３の外側に、熱膨張規制部材１２Ａの中心と第２部材３の中心とが略一致するように配置する。
【００６３】
その後、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７に高周波電流を供給し、熱膨張規制部材１２Ａを誘導加熱する。そして、熱膨張規制部材１２Ａの内部に配置されている第２部材３は、熱膨張規制部材１２Ａから熱が伝達されることにより、第１温度まで加熱される（ステップＳ１２）。
【００６４】
このステップＳ１２が実施されることで、熱膨張規制部材１２Ａ及び第２部材３は、熱膨張する。そして、熱膨張規制部材１２Ａの内径、第２部材３の外径、及び接合用挿入部３ａの内径は、徐々に大きくなる。
【００６５】
ここで、上述したように、熱膨張規制部材１２Ａの線膨張係数βは、第２部材３の線膨張係数αよりも小さいものである。このため、第２部材３の外径は、熱膨張規制部材１２Ａの内径よりも大きく変化する。一方、接合用挿入部３ａの内径は、第２部材３の外径よりも小さいため、当該外径よりも緩やかに変化する。
【００６６】
そして、ステップＳ１２では、作業者は、第１部材２が第１温度となるまで、熱膨張規制部材１２Ａを誘導加熱する。なお、第１温度は、接合用挿入部３ａの内径が第１部材２の外径よりも大きい状態となる温度である。
【００６７】
続いて、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７への高周波電流の供給を停止し（熱膨張規制部材１２Ａの誘導加熱（第２部材３の加熱）を停止し）、第１部材挿入部８を動作させて、第２部材３の中心軸と第１部材２の中心軸とが一致するように、第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを相対位置にする（ステップＳ１３）。なお、挿入工程は、第２部材３を誘導加熱して第２部材３が第１温度を維持した状態で行ってもよい。
【００６８】
続いて、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７に高周波電流を供給し、第２部材３が第２温度となるまで、熱膨張規制部材１２Ａを改めて誘導加熱する（ステップＳ１４）。なお、第２温度は、第１温度よりも高い温度である。
【００６９】
このステップＳ１４で第２部材３を第２温度まで加熱すると、第２部材３及び熱膨張規制部材１２Ａは、熱膨張する。そして、第２部材３及び熱膨張規制部材１２Ａの線膨張係数α，βの差により、膨張規制温度Ｔｘ１１（第２温度よりも小さい温度）になった時点で、熱膨張規制部材１２Ａの内径と第２部材３の外径とが一致する（熱膨張規制部材１２Ａの内周面に第２部材３の外周面が接触する）。
【００７０】
この後、第２部材３が膨張規制温度Ｔｘ１１以上になっていく過程において、第２部材３は、熱膨張しようとするが、熱膨張規制部材１２Ａの内周面にて機械的に規制されている。このため、第２部材３は、熱膨張規制部材１２Ａにて機械的に規制されていない方向、すなわち、接合用挿入部３ａの内径が縮径する方向、及び高さ方向（挿入方向Ａ）に塑性変形する。
【００７１】
接合用挿入部３ａの内径は、膨張規制温度Ｔｘ１１を超えると、徐々に小さくなる。そして、接触温度Ｔｘ１２（膨張規制温度Ｔｘ１１よりも高い温度）になった時点で、接合用挿入部３ａの内径と第１部材２の外径とが一致する（接合用挿入部３ａの内周面に第１部材２の外周面が接触する）。
【００７２】
続いて、作業者は、高周波電源（図示略）から電磁誘導加熱コイル７への高周波電流の供給を停止し（熱膨張規制部材１２Ａの誘導加熱（第２部材３の加熱）を停止し）、熱膨張規制部材１２Ａ及び第２部材３を室温まで冷却する（ステップＳ１５）。
【００７３】
このステップＳ１５での冷却により、第２部材３及び熱膨張規制部材１２Ａは、収縮する。具体的に、熱膨張規制部材１２Ａの内径は、熱膨張規制部材１２Ａの収縮に応じて徐々に小さくなり、最終的に、当該接合方法の実施前の内径と同一の内径となる。また、第２部材３の外径は、当該第２部材３の収縮に応じて徐々に小さくなり、最終的に、当該接合方法の実施前の外径よりも小さい外径となる。さらに、接合用挿入部３ａの内径は、当該第２部材３の収縮に応じて徐々に小さくなろうとするが、当該収縮が第１部材２の外周面にて機械的に規制されているため、最終的に、第１部材２の外径に一致した内径を維持する。以上の工程により、第１部材２及び第２部材３は、互いに接合される。
【００７４】
以上説明した接合方法において、第１部材２と第２部材３との間のクリアランス、又は第２部材３と熱膨張規制部材１２Ａとの間のクリアランスにばらつきが生じると、膨張規制温度Ｔｘ１１又は接触温度Ｔｘ１２がばらつくことによって、接合部材の長手方向の寸法にばらつきが生じる。これに対して、実施の形態２によれば、相対位置決定部１１ｂは、管理寸法である第１部材２における接合用挿入部３ａに挿入される部分の外径、接合用挿入部３ａの内径、第２部材３における熱膨張規制部材１２Ａに外径を規制される部分の外径、又は熱膨張規制部材１２Ａの内径に基づいて相対位置を決定する。その結果、実施の形態２によれば、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して第１部材２と第２部材３とを相対位置にすることにより、第１部材２と第２部材３との間のクリアランス、又は第２部材３と熱膨張規制部材１２Ａとの間のクリアランスのばらつきに応じて生じる接合部材の長さのばらつきを抑制している。その結果、実施の形態２によれば、接合部材の長手方向の寸法の精度がよい。
【００７５】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る接合装置の構成を示す模式図である。図６に示すように、本実施の形態３に係る接合装置１Ｂにおいて、第１部材挿入部８Ｂは、制御部１１ｃによる制御のもと、第１部材２の位置を制御する。換言すると、制御部１１ｃと第１部材挿入部８Ｂとは、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を構成し、第１部材２の位置を自動的に制御する。それ以外の構成は実施の形態１、実施の形態２と同様であるから、説明を省略する。
【００７６】
このＰＬＣは、第１部材２の位置を測定部６の測定結果に応じて決定された相対位置に自動的に移動させる。
【００７７】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る接合装置の構成を示す模式図である。図７に示すように、本実施の形態４に係る接合装置１Ｃの制御装置１１Ｃは、接触温度定数算出部１１Ｃｅを有する。それ以外の構成は実施の形態１〜実施の形態３と同様であるから、説明を省略する。
【００７８】
接触温度定数算出部１１Ｃｅは、以下の式（１）により算出される接触温度定数α・ＴΔを算出する。
【数１】
2020151786.tif 000003
【００７９】
式（１）において、ｘｏは室温における熱膨張規制部材１２Ａの内径、ｑｏは室温における第１部材２の外径、Ｒｏは室温における第２部材３の外径、ｒｏは室温における第２部材３の接合用挿入部３ａの内径である。また、αは第２部材３の線膨張係数である。そして、ＴΔは、第２部材３の接合用挿入部３ａの内径が第１部材２の外径と一致し、第１部材２の外周面と接合用挿入部３ａの内周面とが接触する接触温度Ｔｘ１２と、室温との差分である。そして、接触温度定数算出部１１Ｃｅは、測定部６が測定した管理寸法を式（１）に代入し、接触温度定数α・ＴΔを算出する。
【００８０】
相対位置決定部１１ｂは、接触温度定数算出部１１Ｃｅが算出した接触温度定数α・ＴΔを用いて相対位置を決定する。具体的には、相対位置決定部１１ｂは、式（１）に線膨張係数αを代入し、ＴΔを算出する。そして、相対位置決定部１１ｂは、ＴΔの間に第１部材２及び第２部材３がどれだけ縮むか推定し、この縮みを補正するように相対位置を決定する。このように、相対位置決定部１１ｂは、相対位置を演算によって決定してもよい。
【００８１】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  接合装置
２  第１部材
３  第２部材
３ａ  接合用挿入部
３ｂ  段差部
４  第１部材保持部
５  第２部材保持部
５ａ  第２部材挿入孔
６  測定部
７  電磁誘導加熱コイル
８、８Ｂ  第１部材挿入部
９  保持部
１０  台座部
１１、１１Ｃ  制御装置
１１ａ  位置検出部
１１ｂ  相対位置決定部
１１ｃ  制御部
１１ｄ  記憶部
１１Ｃｅ  接触温度定数算出部
１２Ａ  熱膨張規制部材
１２Ａａ  貫通孔
【図１】
2020151786.tif 000004
【図２】
2020151786.tif 000005
【図３】
2020151786.tif 000006
【図４】
2020151786.tif 000007
【図５】
2020151786.tif 000008
【図６】
2020151786.tif 000009
【図７】
2020151786.tif 000010