(57)【要約】【課題】接合作業を効率的に行うことができる接合部材保持機構、及び、プレス加工装置を提供する。【解決手段】軸部の一端に前記軸部より大径の頭部を有する接合部材３０を、異種金属である第１部材に打設手段を介して貫通させ前記接合部材と当接する第２部材とを溶接するために前記第１部材上に前記接合部材３０を供給する接合部材保持機構１であって、前記接合部材３０を整列して複数収納する収納部１１と、前記収納部に整列した前記接合部材３０のうち、前記第１部材上に供給する位置にある前記接合部材３０を打設位置に供給するまで保持する保持手段１２と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部の一端に前記軸部より大径の頭部を有する接合部材を、異種金属である第１部材に打設手段を介して貫通させ前記接合部材と当接する第２部材とを溶接するために前記第１部材上に前記接合部材を供給する接合部材保持機構であって、
前記接合部材を整列して複数収納する収納部と、
前記収納部に整列した前記接合部材のうち、前記第１部材上に供給する位置にある前記接合部材を打設位置に供給するまで保持する保持手段と、を備えることを特徴とする接合部材保持機構。
【請求項２】
前記収納部は、一方の開口から前記接合部材を収納し一列に整列させ他方の開口から前記接合部材を供給する管状体であり、
前記保持手段は、前記他方の開口に備えられ前記接合部材の軸部を挿通させて前記頭部を保持可能な弾性を有する環状部材であって、前記打設手段により前記収納部の一方の開口から前記接合部材を直接又は整列する前記他の接合部材を介し間接的に押圧されたときに、弾性に抗して環状部材が押し拡げられて前記接合部材が供給されることを特徴とする請求項１に記載の接合部材保持機構。
【請求項３】
前記収納部は、一端から前記頭部を隣接する方向に前記接合部材を一列に整列し他端から前記接合部材を供給する傾斜した軌条を有する案内アームであり、
前記保持手段は、前記案内アームの他端に備えられ前記接合部材の頭部を着脱自在に保持可能な弧部材であることを特徴とする請求項１に記載の接合部材保持機構。
【請求項４】
前記収納部は、前記接合部材の頭部を離間して軸部が互いに平行となるように整列する円弧状の収納穴を板端側に複数備えた板状体であり、
前記保持手段は、前記収納穴の内周面に備えられ前記接合部材の軸部を着脱自在に保持可能な弧部材であることを特徴とする請求項１に記載の接合部材保持機構。
【請求項５】
第１部材をプレス加工する加工手段を備えると共に、前記第１部材に異種金属の第２部材を前記第２部材と同種の金属で形成された接合部材により接合させる打設手段を備える加工装置であって、
前記接合部材を収納する請求項１又は請求項２に記載の接合部材保持機構を前記加工手段のプレス金型の上型に着脱自在に装着して備え、
前記打設手段により前記一方の開口から前記接合部材を直接又は整列する前記他の接合部材を介し間接的に押圧して前記接合部材の軸部で前記第１部材を貫通させるように打設すると共に、前記プレス金型で前記第１部材をプレス加工することを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部の一端に軸部より大径の頭部を有する接合部材を被接合部材上に供給する接合部材保持機構、及び、接合部材保持機構を備えるプレス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球環境に配慮した省資源省エネルギー化の機運の高まりや、資源エネルギー価格の高騰を受けて、機械や輸送機械、これら関連分野において、機械や構造体の強度を維持した軽量化が望まれている。機械や構造体の強度を維持しつつ軽量化を図る方法として、例えば、強度に優れる鉄系金属材料と軽量でエネルギー吸収性に優れるアルミニウム系金属材料とを組み合わせて構造体を構成することが輸送機械分野において行われている。
【０００３】
鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料とを組み合わせた機械構造物の製作の際には、異種金属材料の接合が必要となる。異種金属を接合する方法の１つである異種金属同士を溶融させて接合する溶接は、非常に脆いＡｌ‐Ｆｅ二元系金属間化合物が生成するため、接合部において必要とされる強度が得られないという問題が知られている。
このような問題を解決する異種金属同士の溶接方法も開発されているが、これまでに開発された溶接方法は、溶接条件が煩雑で実用的でなく、又、接合部の強度が要求される接合強度に満たないため、改善の余地がある。
【０００４】
このため、従来、溶接における適用条件の制約や問題が生じることがなく、かしめ接合の効果も得られる高い接合強度を有した接合方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の接合方法は、接合部材（リベット）を異種金属の第１部材に打ち込んだ後に、接合部材と同種金属である第２部材とをスポット溶接するものである。
特許文献１に記載される接合部材（リベット）を異種金属の第１部材の所定の打込み位置に配置する装置として、旋回する伸縮アームを用いた装置が汎用されている（特許文献２）。又、特許文献１に記載の方法は、接合部材を第１部材の打込み位置に供給する際に、例えば、図１０に示す伸縮可能なアーム９１の先に把持手段９２を有する装置も使用可能である。まず、接合部材の供給はアーム９１の先の把持手段９２の位置を接合部材Ｊの受取位置まで下降させた後（図１０（ａ））、把持手段９２により接合部材Ｊを把持する（図１０（ｂ））。次に、アーム９１を上昇させた後に、第１部材２０に対面するようにアーム９１を回転させる（図１０（ｃ））。そして、第１部材２０の所定の接合位置にアーム９１を下降させて配置することで結合部材Ｊを供給する（図１０（ｄ））。又、アーム９１は伸縮させることで、接合位置に合わせて接合部材Ｊを供給することが出来る（図１０（ｅ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８５６７８号公報
【特許文献２】特開平１１−７７５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の接合方法による異種金属材料の接合は、具体的な接合部材の供給方法について記載がないが、例えば、図１０のように、接合部材を１つずつ把持して被接合部材に供給しているような場合には、接合部材（リベット）の設置に時間がかかってしまう。
特に、接合作業を自動組み立てラインのような流れ作業の中で行うような作業環境においては、短時間で接合作業を行うことが必要とされていた。
そこで、本発明は接合作業を効率的に行うことができる接合部材保持機構、及び、加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る接合部材保持機構は、軸部の一端に前記軸部より大径の頭部を有する接合部材を、異種金属である第１部材に打設手段を介して貫通させ前記接合部材と当接する第２部材とを溶接するために前記第１部材上に前記接合部材を供給する接合部材保持機構であって、前記接合部材を整列して複数収納する収納部と、前記収納部に整列した前記接合部材のうち、前記第１部材上に供給する位置にある前記接合部材を打設位置に供給するまで保持する保持手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この様な構成によれば、接合部材保持機構は、接合部材を整列して複数収納することで接合部材の補充頻度が減少し、連続供給が可能となる。又、第１部材上に供給する位置にある接合部材を打設位置に供給するまで保持する保持手段を備えることで、接合部材の収納及び保持を確実に行うことができる。
【０００９】
又、接合部材保持機構は、前記収納部が一方の開口から前記接合部材を収納し一列に整列させ他方の開口から前記接合部材を供給する管状体であり、前記保持手段は、前記他方の開口に備えられ前記接合部材の軸部を挿通させて前記頭部を保持可能な弾性を有する環状部材であって、前記打設手段により前記収納部の一方の開口から前記接合部材を直接又は整列する前記他の接合部材を介し間接的に押圧されたときに、弾性に抗して環状部材が押し拡げられて前記接合部材が供給されることが好ましい。
【００１０】
この様な構成によれば、接合部材保持機構は、一方の開口から投入された接合部材が管状体の内周面に当接しながら移動することにより軸上に一列に重なって整列する。又、他方の開口に弾性力を有する弧部材が備えられていることにより、一方の開口から投入された接合部材を係止して、打設手段により直接又は整列する他の接合部材を介して間接的に押圧されるまで接合部材を保持することが可能となる。
【００１１】
そして、接合部材保持機構は、前記収納部が一端から前記頭部を隣接する方向に前記接合部材を一列に整列し他端から前記接合部材を供給する傾斜した軌条を有する案内アームであり、前記保持手段は、前記案内アームの他端に備えられ前記接合部材の頭部を着脱自在に保持可能な弧部材であることが好ましい。
【００１２】
この様な構成によれば、接合部材保持機構は、一端からから投入された接合部材が傾斜した軌条に沿って移動することにより接合部材が横方向に一列に整列する。又、他端に少なくとも軸部を着脱自在に保持可能な弧部材が備えられていることにより、一端から投入された接合部材を保持して、開放するまで又は打設手段により直接押圧されるまで、接合部材を保持することが可能となる。そして、接合部材の投入口と供給口を離すことが可能となり作業空間が広がる。更に、接合部材を供給した後は収納部から新たな接合部材が自重で降下して搬送されて弧部材に保持される。
【００１３】
更に、接合部材保持機構は、前記収納部が前記接合部材の頭部を離間して軸部が互いに平行となるように整列する円弧状の収納穴を板端側に複数備えた板状体であり、前記保持手段は、前記収納穴の内周面に備えられ前記接合部材の軸部を着脱自在に保持可能な弧部材であることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、接合部材を水平方向に並列させて複数の収納穴に備えられた弧部材で複数着脱自在に保持するため、打設手段により押圧することなく弧部材を解放することで複数の接合部材を複数の打設位置に同時に供給することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る加工装置は、第１部材をプレス加工する加工手段を備えると共に、前記第１部材に異種金属の第２部材を前記第２部材と同種の金属で形成された接合部材により接合させる打設手段を備える加工装置であって、前記接合部材を収納する請求項１又は請求項２に記載の接合部材保持機構を前記加工手段のプレス金型の上型に着脱自在に装着して備え、前記打設手段により前記一方の開口から前記接合部材を直接又は整列する前記他の接合部材を介し間接的に押圧して前記接合部材の軸部で前記第１部材を貫通させるように打設すると共に、前記プレス金型で前記第１部材をプレス加工することを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、接合部材を整列して複数収納する接合部材保持機構がプレス金型の上型に着脱自在に装着され、打設手段により一方の開口から前記接合部材を直接又は整列する前記他の接合部材を介し間接的に押圧することにより、接合部材の第１部材上への供給と、接合部材の軸部で第１部材を貫通させる加工ができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る接合部材保持機構によれば、接合部材を確実に搬送して接合部材の供給を円滑に行うことが可能となり、加工が行いやすくなるため、異種金属の接合作業の効率を向上させることが出来る。
本発明に係る加工装置によれば、第２部材と異種金属である第1部材に第２部材と同種金属である接合部材を連続して供給して打設する動作と、第1部材のプレス加工とを同じ作業位置で行うことが可能となるため、異種金属の接合作業の効率を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る第１実施形態の接合部材保持機構の（ａ）斜視図と、（ｂ）断面図である。
【図２】（ａ）本発明に係る接合部材保持機構に収納される接合部材と、接合部材が打設される第１部材との関係、（ｂ）打設された接合部材と第１部材との関係、及び、（ｃ）溶接時の接合部材と第１部材と第２部材との関係を説明する模式図である。
【図３】本発明に係るプレス加工装置に使用される金型を説明する模式図である。
【図４】本発明に係るプレス加工装置に使用される金型の下型（ダイプレート）とプレス加工された第１部材の状態を説明する模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る接合部材保持機構への接合部材の供給について説明する模式図である。
【図６】本発明に係るプレス加工装置に使用される金型の部分断面模式図であり、（ａ）接合部材の打設前の状態、（ｂ）接合部材の打設開始時の状態、（ｃ）接合部材の打設完了時の状態を説明する模式図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態の接合部材保持機構の（ａ）斜視図、（ｂ）保持手段の拡大斜視図、（ｃ）保持手段のＸ−Ｘ線での断面図、（ｄ）保持手段のＹ−Ｙ線での断面図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態の接合部材保持機構の（ａ）接合部材を収納した状態の平面図、（ｂ）接合部材の送給状態の斜視図、（ｃ）接合部材の収納状態の斜視図、（ｄ）接合部材の供給時の斜視図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る接合部材保持機構に収納される接合部材の他の接合部の構造をそれぞれ示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は従来例の接合部材供給装置による接合部材の供給の一連の動作を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係る接合部材保持機構及び加工装置について、図面を適宜参照して詳細に説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
接合部材保持機構１は、第1部材２０と第２部材２５とを接合するための接合部材３０を収納するものである。接合部材保持機構１は、図１に示すように、収納部１１である管状体と保持手段１２である保持部材から構成される。
以下、各構成について説明する。
【００２１】
（収納部）
収納部１１は、図１に示すように、両端が開口した直線状の管状体で構成される。管状体の内径は、接合部材３０の頭部３１の直径Ｄ以上の大きさであって、接合部材３０の頭部３１の直径Ｄと接合部材３０の長さＬとの和未満である。管状体の開口の一方が接合部材３０の軸部３６を下にして投入される投入口１３であり、開口の他方が接合部材３０の軸部３６を下にして被接合部材に供給する供給口１４である。ホッパーや部品供給機等一般的な手段により投入口１３から軸部３６を下にして収納部１１に投入された接合部材３０は、管状体の内周面に沿って接しながら上下方向に回転することなく、軸部を下にして略同軸上に整列されて収納される。
【００２２】
収納部１１は、投入口１３が中心に向かって傾斜するようにテーパ面を有していることにより、投入口１３から打設手段Ｐを挿入しやすくなると同時に、投入口１３から挿入した打設手段Ｐにより収納された接合部材３０を押圧しやすくなる（図６参照）。
管状体の長さは接合部材が複数収納される長さ以上を有する。
【００２３】
収納部１１の材質は、金属製であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、炭素工具鋼、プリハードン鋼、又は、ダイス鋼が挙げられる。収納部１１を金属製とすることにより、打設手段Ｐにより投入口１３から接合部材３０を直接又は整列する他の接合部材を介し間接的に押圧して供給する際に打設手段Ｐを誘導しやすくなると共に、接合部材保持機構１の強度を保つことが可能となる。
【００２４】
（保持手段）
保持手段１２は、図１（ｂ）に示すように、収納部１１の管状体の下部の供給口１４に備えられ、第１部材２０上に供給する位置にある接合部材３０を打設位置に供給するまで保持する。
保持手段１２は、弾性体で管状体の径方向に付勢された内径が投入口１３側から供給口１４側に向けて縮径する一部開環したＣリング状の保持部材で構成されることが好ましい。打設手段Ｐによる押出し力が加わらない保持状態における、保持手段１２の投入口側の内径は、接合部材３０の頭部３１の直径Ｄ以下である。保持手段１２の供給口側の内径は軸部３６の直径Ｄ２であってもよい。供給状態における保持手段１２の供給口側の内径は、弾性体の付勢に抗して打設手段Ｐによる押出し力が加わることにより、接合部材３０の頭部３１の直径Ｄ以上となる。保持手段の内径がこのような範囲で変化することにより、第１部材２０上に供給する位置にある接合部材３０を打設位置に供給するまで保持することが可能となる。保持部材の材質としては、例えば、バネ鋼が挙げられる。
【００２５】
［接合部材］
本発明に係る接合部材保持機構において使用可能な接合部材の例を以下説明する。なお、本発明に係る接合部材保持機構において使用可能な接合部材は以下の構成に限定されるものではなく、後記する構成であってもよい。
【００２６】
接合部材３０は図２（ａ）に示す形状を有し、第１部材２０と第１部材２０とは別部材の被接合部材である第２部材２５とを接合（溶接）するものである。接合部材３０は、第１部材とは異種金属であって第２部材２５とは同種の金属で形成される。
接合部材３０は、水平方向に延在する頭部３１と、頭部３１から垂直方向に延在し頭部３１の直径Ｄより小径の軸部３６とを備える。頭部３１は、軸部３６の直径Ｄ２よりも大きく形成されたフランジ部３２と、このフランジ部３２の下面側で軸部３６の外周縁回りに環状に形成された環状凹部３３と、フランジ部３２の上面側で軸部３６とは反対側に突出するように形成した冠部３４と、この冠部３４の軸線中心に向かって傾斜するように凹ませた凹部３５とを備えている。
【００２７】
環状凹部３３は、接合部材３０が第１部材２０に打設された時に、その第１部材２０の表面部分２２を流動させて噛み込む（かしめる）ためのものである。この環状凹部３３は、首部３７の外周縁の位置に軸基端に連続するように形成されている。又、この環状凹部３３の凹部幅Ｗ２は、フランジ部３２の直径方向におけるフランジ幅Ｗの２／３を超えないように形成されている。更に、環状凹部３３の凹部深さＣは、フランジ部３２の板厚Ｔの１／２を超えないように形成されている。環状凹部３３の凹部幅Ｗ２、及び、凹部深さＣは、前記した値を超えるとフランジ部３２の強度を低下させることになり好ましくない。
【００２８】
冠部３４は、接合部材３０を第１部材２０に打設手段Ｐにより打設した後に行われる溶接作業の際の目安として形成されている。例えば、摩擦撹拌接合の撹拌ピンが当接して摩擦撹拌を行う際の目安となる位置や、レーザ溶接の際にレーザ照射位置等を特定するためのものである。この冠部３４は、フランジ部３２の表面側から連続して外延が円形状に突出して形成されている。なお、冠部３４の直径は、後記する先端部３８の直径Ｄ３と同じ大きさになるようにここでは形成されている。
冠部３４に形成された凹部３５は、溶融された金属の変形状態を吸収して頭部３１側に当接する他の部材がある場合には、当接状態を揃えるためにも有効となる。この凹部３５の窪みの形状はここでは断面Ｖ字型に形成されている。
【００２９】
軸部３６は第１部材２０を貫通して第２部材２５に当接させるためのものである。この軸部３６は、ここでは、首部３７と、先端部３８と、円錐頂部３９とを備えている。
首部３７は、頭部の下面から連続して形成され、その先端側に連続して首部３７の直径Ｄ２より小径の直径Ｄ３の先端部３８が形成されている。そして、先端部３８は、その先端側に連続して、先端面の中心が突出するように形成した円錐頂部３９を備えている。首部３７の長さＬ３は、第１部材２０を貫通したときに、第１部材に埋没した状態となるように形成されることが望ましい。
【００３０】
円錐頂部３９は、第１部材２０に貫通させる際に、材料に噛み込み易くするためのものである。又、先端部３８及び円錐頂部３９の長さＬ４は、第１部材２０を貫通したときに、第２部材（被接合部材）２５の表面に当接した状態となるように形成されることが望ましい。ここでは、軸部３６のフランジ部３２下面から円錐頂部３９の先端までの長さＬ２が、第１部材２０の板厚Ｔａと同等か同等以上となるように形成されている。又、先端部３８及び円錐頂部３９の長さＬ４は、第１部材の穴深さＴｄと同等か同等以上となるように形成されている。
【００３１】
［プレス加工装置］
プレス加工装置は、図３、図４に示すように、第１部材（被接合部材）２０に接合部材３０を供給すると同時に接合部材３０を打設し、併せて、第１部材２０をプレス加工する装置であって、上型５１、及び、下型５２から構成されるプレス金型５と、接合部材保持機構１とを備える。接合部材保持機構１は、接合部位に対応してプレス金型５の周縁部に備えられる。
又、プレス加工装置は、接合部材保持機構１が装着される位置の上下に、接合部材３０の打設機構として、打設手段Ｐと、この打設手段Ｐに対向してダイ５４を備える。打設手段Ｐとダイ５４とは、プレス加工装置とは異なるタイミング、或いは、同じタイミングで動作できるように構成されている。
以下、プレス加工装置について説明する。
【００３２】
（プレス金型）
上型５１には、図３に示すように、第１部材２０の接合部位に対応する位置に接合部材保持機構１を着脱自在に装着する装着穴５３が設けられている。装着穴５３は、接合部材保持機構１の投入口１３の周囲に設けられた鍔状の係合部位と係合する凹部を有する。又、上型５１は接合部材保持機構１の位置の上に接合部材保持機構１に収納された接合部材３０を供給すると同時に打設する打設手段Ｐを備える。
【００３３】
接合部材保持機構１の装着は、作業者の手作業、又は、ロボットアームによりプレス面の反対側である上型５１の上面側から装着穴５３に挿入して、脱着自在に接合部材保持機構１の鍔状の係合部位と装着穴５３の凹部とを係合し固定させて行う（図３）。
【００３４】
下型５２には、図３に示すように、第１部材２０の接合部位に対応する位置にダイ５４を着脱自在に装着する装着穴５５が設けられている。装着穴５５は、ダイ５４の底部を支える係止部を有する。そのダイ５４は、下型５２の装着穴５５に接合部材保持機構１に対向して設置される。
【００３５】
ダイ５４の装着は、作業者の手作業、又は、ロボットアームによりプレス面であるダイプレートから装着穴５５に挿入して、ダイ５４の底部と装着穴５５とを係止し固定させて行う。（図３）。
【００３６】
上型５１の装着穴５３以外の部分は、下型５２に当接することで第１部材２０を、例えば、自動車の天板の形状にプレス加工するための型が形成されている（図３）。
下型５２の装着穴５５以外の部分は、上型５１に当接することで第１部材２０を、例えば、自動車の天板の形状にプレス加工するための型が形成されている（図３、図４）。
上型５１及び下型５２には装着穴５３及び装着穴５５を複数設けて、接合部材保持機構１及びダイ５４を複数装着してもよい。
【００３７】
（接合部材の供給）
接合部材３０の供給は、図５（ａ）に示すように、上型５１に接続された接合部材保持機構１の投入口１３にホッパーや部品供給機からの供給管Ｓを接続することで行う。
又、接合部材３０の供給は、図５（ｂ）に示すように、ホッパーや部品供給機から供給管Ｓにより上型５１上に供給された接合部材３０を供給ロットＦにより押し出して投入口１３に投入することで行うことが出来る。
なお、図５においては、図３に示す金型の下型５２に対応する上型５１の右側部分を説明している。
【００３８】
接合部材３０の供給時点は、接合部材保持機構１の収納部１１が空になった時点で最大収納数を複数個まとめて供給してもよいし、収納部１１に充填された接合部材３０が所定数以下になった時に複数個まとめて供給してもよい。
供給管Ｓは接合部材保持機構１に常時接続する構成でもよいし、脱着自在として供給時のみ接続する構成でもよい。
【００３９】
［打設加工］
前記プレス加工装置を使用して、接合部材３０を第１部材に打設すると共に、第１部材をプレス加工する作業について、打設手段Ｐとダイ５４とは、プレス加工装置とは異なるタイミングで動作する場合を、一例として以下説明する。
第１部材２０、第２部材２５共、その形状、大きさ、厚さや接合位置について特に限定されるものではない。打設手段Ｐとダイ５４とは、プレス加工装置とは同じタイミングで動作してもよく、どちらか一方が先に動作してもよい。
【００４０】
（打設開始）
プレス加工装置に装着されたプレス金型５で加工を開始すると、上型５１が上昇する。上型５１が下型５２から離れていくと、打設手段Ｐも上型５１の下面位置よりも上昇した位置に移動する。
上型５１が上死点まで移動すると、上型５１は下降を開始するので上型５１は位置決めされた第１部材２０に当接し、更に、上型５１が下降することで打設手段Ｐが下降する。
【００４１】
（接合部材の供給）
下降した打設手段Ｐが、上型５１に装着された接合部材保持機構１に収納された第１部材上に供給する位置にある接合部材３０を（図６（ａ））、直接又は整列する他の接合部材３０を介し間接的に押圧して保持手段１２の弾性力に抗して保持手段１２を押し広げて打設位置に供給する。
【００４２】
（接合部材の固定）
引き続き、打設手段Ｐが下降する事により、第１部材２０が打設位置に供給された接合部材３０の軸部３６と下型５２に装着されたダイ５４とで挟まれて、上下から支持固定される（図６（ｂ））。
【００４３】
（接合部材による貫通）
この状態で、打設手段Ｐが打設位置に供給した接合部材３０の頭部３１を押圧することで、第１部材２０に接する軸部３６の先端の円錐頂部３９が第１部材２０に貫入し、円錐頂部３９、及び、先端部３８が第１部材２０を貫通して、首部３７が第１部材２０に貫入する。同時に、ダイ５４が接合部材３０の反対側から第１部材２０を押圧することによって、第１部材凹部２１が貫通した円錐頂部３９、及び、先端部３８の周囲の第１部材２０に形成される。加えて、接合部材３０が第１部材２０を貫通すると同時にダイ５４が貫通した軸部３６の周囲の第１部材２０を下側から押圧して、環状凹部３３内に塑性流動させる。これにより、接合部材３０が第１部材２０を噛み込んで（かしめて）固定する状態となる（図２（ｂ）、図６（ｃ））。
【００４４】
第１部材２０に形成された第１部材凹部２１は、直径がＴｗであり深さがＴｄである。この第１部材凹部２１は、第２部材２５との接触面積を減らすことで、溶接時の熱伝導を小さくして第２部材２５の変形を抑制することが出来る（図２（ｃ））。
【００４５】
（後処理）
そして、接合部材３０が軸部３６で第１部材２０を貫通することにより打ち抜かれた第１部材２０ａはダイ５４の中を下方に落下する。落下した第１部材（打ち抜き片）２０ａは回収されて廃棄される。
【００４６】
第１部材２０は、プレス加工されると共に予定数の接合部材３０が打設して取り付けられると、図示しないハンドラ等の搬送手段により第２部材２５の所定の接合位置に搬送される。この後、第１部材２０が第２部材２５に接合部材３０を介して溶接される。
【００４７】
接合部材保持機構１は上型５１に装着されているため、接合部材３０の打設と同時に、第１部材（被接合部材）２０をプレス加工することが可能である。
接合部材保持機構１の固定は、例えば、ピン止めにより行ってもよいし、接合部材保持機構１と上型５１の両方にネジを設けて嵌入させることにより行ってもよい。また、ダイ５４の固定は、例えば、ピン止めにより行ってもよいし、ダイ５４と下型５２の両方にネジを設けて嵌入させることにより行ってもよい。
【００４８】
接合部材３０の供給は、上型５１の上面から接合部材保持機構１ごと接合部材３０を充填した接合部材保持機構１に交換して供給してもよい。この際、図５（ａ）に示すように、ホッパーや部品供給機から供給管Ｓにより接合部材３０を供給してもよい。更に、図５（ｂ）に示すように供給管Ｓにより供給した接合部材３０を供給ロットＦにより押し出すことで、接合部材保持機構１に１つずつ供給してもよい。なお、接合部材３０の供給方法は、これらに限られない。
【００４９】
＜変形例＞
以下、接合部材保持機構の第２実施形態、及び、第３実施形態について説明する。なお、前記した第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５０】
［第２実施形態］
図７に示すように、接合部材保持機構７は収納部７１である案内アームと保持手段７２である保持部材から構成される。接合部材保持機構７の動作は公知の動作機構により行われる。なお、動作機構は作図上省略した。
以下、各構成について説明する。
【００５１】
（収納部）
収納部７１は、図７に示すように、水平部分と傾斜部分を有する略平行の軌条２本を有する棒状の案内アームで構成される。軌条７５の間隔は、接合部材３０の軸部の直径Ｄ２を超えて頭部３１の直径Ｄ未満である。案内アームの一端が接合部材３０の軸部を下にして投入される投入口７３であり、案内アームの他端が接合部材の軸部を下にして被接合部材に供給する供給口７４である。投入口７３に投入された接合部材３０は頭部３１の下面（フランジ部３２）を軌条７５の上面に当接させて軸部３６が軌条７５に挟持された状態で軌条７５上を自重で降下して一列に整列する。接合部材３０の浮き上がりを防止する軌条を更に設けてもよい。又、接合部材３０を第１部材２０上の所定の打設位置に押し出すプッシャー（押出し手段）を適宜設けてもよい。
【００５２】
軌条７５は、接合部材３０を横方向に複数整列可能な長さであることが好ましい。案内アーム（軌条７５）の水平面に対する角度は６０°未満が好ましい。供給口７４周辺の案内アームの厚さは、接合部材３０を供給する際に接合部材３０（の軸部３６）と第１部材（被接合部材）２０とが接触可能である厚さが好ましい。
【００５３】
（保持手段）
保持手段７２として、図７（ｂ）に示すように、案内アームの供給口７４に軌条面側から供給口７４側に向けて内径が縮径する一対の弧状の保持部材（弧部材）が備わる。前記弧状の保持部材が、第１部材上に供給する位置にある接合部材３０を保持して、接合部材３０が供給口７４から投入口７３まで連続して一列に整列可能である。
【００５４】
保持手段７２は、接合部材３０の軸方向に対して直交する方向に可動可能であるため、案内アームを降下して送給された第１部材２０上に供給する位置にある接合部材３０の少なくとも頭部３１を弧状の保持部材で着脱自在に保持して、接合部材３０を打設位置に供給するまで保持することが可能となる。保持手段７２は、接合部材３０の軸方向に対して直交する方向に収納可能であるため、接合部材３０を供給する際に障害となることはない。
【００５５】
接合部材３０が供給口７４に送給される時は、接合部材３０の落下を防止しつつ保持手段７２が一時収納される。案内アーム上の軌条７５を経て送給された接合部材３０の少なくとも頭部３１を前記弧状の保持手段７２が保持する。保持手段７２が送給された接合部材３０を保持しつつ、第１部材２０上の打設位置まで案内アームごと回転移動して保持した接合部材３０の軸部３６を下にして第１部材２０上に載置する。そして、保持手段７２を解放して接合部材３０を供給する。
【００５６】
保持手段７２は前記弧状の保持部材に替えて、一端が開放したＣリング状の部材であって、開放端を収納部７１側の軌条間に向けて設置するものであってもよい。収納部７１から降下した接合部材３０の軸部３６が開放端から保持手段７２の環内部に入ることで保持される。そして、保持された接合部材３０の上部から打設手段Ｐにより押圧することにより接合部材３０を供給してもよい。
このような構成によれば、接合部材３０を整列して複数収納する接合部材保持機構７に保持された接合部材３０を打設手段Ｐにより直接押圧することにより、接合部材３０の第１部材２０上への供給と、接合部材３０の軸部３６で第１部材２０を貫通させる加工が連続して可能となる。
【００５７】
保持手段７２、及び、供給口７４は伸縮可能な案内アームの先端に設けてもよい。又、案内アームを降下して送給された接合部材３０が飛び出さないように、供給口７４の保持手段７２の間に止め具を設けてもよい。保持手段７２、及び、軌条７５の間隔は、接合部材３０の大きさに合わせて変えられるようにしてもよい。保持部材は、弾性を有する材料であることが好ましく、例えば、板バネやゴム等の弾性体が好ましい。
接合部材保持機構７の動作制御は、接合部材３０の位置を検出する検出器、及び、ＣＰＵを組み込んだ一般的な制御装置により行ってもよい。
接合部材保持機構７をプレス加工装置に隣接する位置に配置して、プレス加工の直前にダイプレート上の第１部材に接合部材３０を供給した後にプレス加工を行うことで、接合部材３０が第１部材に打設される形態としてもよい。
【００５８】
［第３実施形態］
図８に示すように、接合部材保持機構８は、収納部８１である板状体及び収納穴と収納穴に設けられる接合部材３０の保持手段８２とで構成される。接合部材保持機構８の動作は公知の動作機構により行われる。なお、接合部材保持機構８の動作機構は作図上省略した。
以下、各構成について説明する。
【００５９】
（収納部）
収納部８１は、図８に示すように、板状体であって接合部材３０の頭部３１を離間して軸部３６が互いに平行となるように整列する円弧状の収納穴を板端側に複数備えるものである。板状体は、接合部材３０の軸部３６を円弧状の収納穴に収納すると共に、少なくとも、接合部材３０の頭部３１の下面が板状体の表面に接する。
板状体は、複数の接合部材３０を収納して保持できるだけの強度を有する材料からなるのが好ましく、例えば、ステンレス鋼が挙げられる。板状体の厚さは接合部材３０の軸部３６の長さＬ２未満が好ましい。板状体の大きさは、接合部材３０の供給位置、及び、数に合わせて適宜選択可能である。
【００６０】
収納穴の大きさは、接合部材３０の軸部３６の直径Ｄ２を超えて頭部３１の直径Ｄ未満とする。これにより、頭部３１（フランジ部３２）の下面で保持が可能となる。又、収納穴の板状体上面側の直径は、板状体下面側の直径よりも大きくてもよい。これにより、収納穴の上面側から接合部材３０の軸部３６を挿通しやすくなると共に、接合部材３０の軸部３６で保持しやすくなる。
収納穴の上面の中心と下面の穴の中心は、同一直線上にあることが好ましい。収納穴の中心は板状体の長辺上に存在するものが好ましい。これにより、接合部材３０を整列して複数収納しやすくなる。
収納穴の内周面には、接合部材３０を安定して保持できるように弾性部材を備えていてもよい。収納穴の数及び間隔は、接合位置に合わせて適宜選択可能である。
【００６１】
（保持手段）
保持手段８２は、図８に示すように、板状体に設けられた略半円状の収納穴の内周面に設けられて、接合部材３０を着脱自在に保持する。このため、接合部材３０を板状体及び収納穴で保持するだけでなく、保持手段８２により軸部３６で第１部材２０上に供給する位置にある接合部材３０を打設位置に供給するまで保持することが可能となる。収納穴が開放部分を有する略半円状の形状を有することにより、接合部材３０を第１部材２０上に載置した後に、板状体を水平に移動させて接合部材３０の軸部３６が収納穴に引っかかることなく、軸部３６から接合部材３０を開放することが可能となる。
【００６２】
収納穴及び保持手段８２を板状体の水平方向に複数設けることで、保持手段８２に保持された複数の接合部材３０を同時に、かつ、迅速に第１部材２０上の所定の複数の位置に供給することが可能となる。
又、収納穴及び保持手段８２が円形となるように板状体を２枚使用して接合部材３０を保持してもよい。これにより、接合部材３０の保持及び移動が安定して行うことが出来る。
【００６３】
更に、接合部材保持機構８による接合部材３０の第１部材２０上への供給と同時に、又は、供給と連続して供給された接合部材３０の上部から打設手段Ｐにより接合部材３０を第１部材２０に打設してもよい。
【００６４】
接合部材保持機構８は、例えば、公知の動作機構であるロボットアームに取り付けて使用可能である。又、動作制御も接合部材３０の供給位置を検出する検出器、及び、ロボットアームの駆動装置に接続されたＣＰＵを備える一般的な制御装置により行われる。
接合部材保持機構８をプレス加工装置に隣接する位置に配置して、プレス加工の直前にダイプレート上の第１部材に接合部材３０を供給した後にプレス加工を行うことで、接合部材３０が第１部材に打設される形態としてもよい。
【００６５】
［接合部材］
以下、本発明に適用可能な接合部材３０の変形例について説明する。
接合部材保持機構１に収納される接合部材は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、接合部材３０Ｂ、３０Ｃの構成であっても構わない。なお、既に説明した接合部材３０と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、接合部材３０Ｂは頭部３１Ｂの冠部３４ｂがフランジ部３２から段差を形成した円柱状に突出するように形成されている。この様に、接合部材３０Ｂは、冠部３４ｂに凹部がないことで摩擦撹拌溶接を行う場合に、摩擦面積が大きくなって都合がよい構成となる。
【００６７】
又、図９（ｂ）に示すように、接合部材３０Ｃは、頭部３１Ｃのフランジ部３２ｃの上面が平坦に形成されている。そして、接合部材３０Ｃは、軸部３６Ｃの首部３７ｃと、その首部３７ｃの端面に円錐頂部３９とを備えるように形成されている。この様に、接合部材３０Ｃは、構成が単純に形成されることで、製造が容易で、かつ、ＴＩＧ溶接等を行う時に、溶接開始面が首部３７ｃの延長線上におけるフランジ部３２ｃの位置となり都合がよい。
【００６８】
以上、本発明に係る接合部材保持機構及びプレス加工装置について、実施形態を示して詳細に説明したが、接合部材保持機構はプレス加工装置の上型に装着される場合に限られず、下型に装着されてもよい。又、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて改変や変更等することができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１  接合部材保持機構
５  プレス金型
７  接合部材保持機構
８  接合部材保持機構
１１  収納部
１２  保持手段
１３  投入口
１４  供給口
２０  第１部材（被接合部材）
２１  第１部材凹部
２２  表面部分
２５  第２部材
３０  接合部材
３０ｍ  溶融池
３１  頭部
３２  フランジ部
３３  環状凹部
３４  冠部
３５  凹部
３６  軸部
３７  首部
３８  先端部
３９  円錐頂部
５１  上型
５２  下型
５３  装着穴
５４  ダイ
５５  装着穴
７１  収納部
７２  保持手段
７３  投入口
７４  供給口
７５  軌条
８１  収納部
８２  保持手段
８３  収納穴
Ｃ  深さ
Ｄ  直径
Ｄ２  直径
Ｄ３  直径
Ｆ  供給ロット
Ｌ  長さ
Ｌ２  長さ
Ｌ３  長さ
Ｌ４  長さ
Ｐ  打設手段
Ｓ  供給管
Ｔ  厚さ
Ｔａ  板厚
Ｔｄ  穴深さ
Ｔｗ  直径
Ｗ  幅
Ｗ２  幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014233750.tif 000009
【図８】
2014233750.tif 000010
【図９】
2014233750.tif 000011
【図１０】
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