(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２部材の一方に、その一方を他方に接近させる向きに運動エネルギを１回付与し、その運動エネルギ付与後に前記一方の部材が有する慣性力によって前記２部材を相互に圧入するとともに、前記他方の部材に設けられたストッパに前記一方の部材を当接させて圧入量を規定して組立体を得る慣性圧入方法であって、
圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量が適正量でなかった場合に、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを変更し、その変更した運動エネルギを付与した圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量と先に測定した圧入量とから先に行った運動エネルギの変更方向が妥当であったか否かを判定し、妥当でなかった場合に、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを先に行った変更の方向とは逆の方向に変更することを特徴とする慣性圧入方法。
【請求項２】
２部材の一方の前後に気体圧力差を生じさせることにより、その一方を他方に接近させる向きに運動エネルギを１回付与し、その運動エネルギ付与後に前記一方の部材が有する慣性力によって前記２部材を相互に圧入するとともに、前記他方の部材に設けられたストッパに前記一方の部材を当接させて圧入量を規定して組立体を得る慣性圧入方法であって、
圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量が適正量でなかった場合に、次回以降の圧入において生じさせる前記気体圧力差を変更し、その変更した前記気体圧力差による圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量と先に測定した圧入量とから先に行った前記気体圧力差の変更方向が妥当であったか否かを判定し、妥当でなかった場合には、次回以降の圧入において生じさせる前記気体圧力差を先に行った変更の方向とは逆の方向に変更することを特徴とする慣性圧入方法。
【請求項３】
２部材の一方に、その一方を他方に接近させる向きに運動エネルギを１回付与し、その運動エネルギ付与後に前記一方の部材が有する慣性力によって前記２部材を相互に圧入するとともに、前記他方の部材に設けられたストッパに前記一方の部材を当接させて圧入量を規定して組立体を得る慣性圧入装置であって、
圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定する圧入量測定装置と、
(a)その圧入量測定装置によって測定した圧入量が適正量でなかった場合に、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを変更する制御を行う部分と、(b)その変更した運動エネルギを付与した圧入終了後に前記圧入量測定装置によって測定された前記２部材の圧入量と先に測定した圧入量とから先に行った運動エネルギの変更方向が妥当であったか否かを判定し、妥当でなかった場合には、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを先に行った変更の方向とは逆の方向に変更する制御を行う部分とを有する制御装置と
を設けたことを特徴とする慣性圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２部材を相互に圧入する技術に関するものであり、特に、２部材の一方に相互に接近する向きに運動エネルギを付与してそれら２部材を相互に圧入する慣性圧入の技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
慣性圧入技術は、２部材の一方を他方に向かって高速で移動させ、その一方の運動エネルギを利用してそれら２部材を衝撃的に圧入する技術であり、特開平９−６６４２１号公報にその一例が記載されている。
圧入技術においては一般に、圧入終了時における２部材の互いにしまり嵌合された長さ（以下、圧入量と称する）を安定化させる技術が要望される。慣性圧入においては、この圧入量の管理が特に困難であり、本発明者らは先に、上記圧入技術において、２部材を互いに当接させることにより、圧入量を規定する技術を提案した。
しかし、この提案技術を実施するのみでは、２部材が当接した瞬間にそれら２部材の一方に運動エネルギが残っていると、それら２部材に跳ね返りが生じ、あるいは２部材の少なくとも一方に塑性変形が生じて圧入量が正規の量からずれてしまう。このように当接部に塑性変形が生じる場合は、厳密には、２部材の一方の他方に対する入込み量が直ちに両者のしまり嵌合長さであるとは言い得ない場合もあるが、本明細書では２部材の一方の他方に対する入込み量が圧入量であると見なすこととする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その課題は、２部材の圧入量を十分に安定させ得る慣性圧入方法および装置を提供することにある。
本発明によれば下記態様の慣性圧入方法および装置が得られる。なお、以下の説明において、本発明の各態様をそれぞれに項番号を付して請求項と同じ形式で記載する。各項に記載の特徴を組み合わせて採用することの可能性の理解を容易にするためである。なお、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが下記のものに限定されると解釈されるべきではない。
（１）２部材の一方に、その一方を他方に接近させる向きに運動エネルギを１回付与し、その運動エネルギ付与後に前記一方の部材が有する慣性力によって前記２部材を相互に圧入するとともに、前記他方の部材に設けられたストッパに前記一方の部材を当接させて圧入量を規定して組立体を得る慣性圧入方法であって、
圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量が適正量でなかった場合に、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを変更し、その変更した運動エネルギを付与した圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量と先に測定した圧入量とから先に行った運動エネルギの変更方向が妥当であったか否かを判定し、妥当でなかった場合に、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを先に行った変更の方向とは逆の方向に変更することを特徴とする慣性圧入方法（請求項１）。
本態様においては、圧入量が所定の範囲内になるように、圧入量を実測し、その測定結果に基づいて２部材の一方に付与する運動エネルギを制御する一態様であり、２部材の当接による跳ね返りが生じる場合において有効な態様である。本態様によれば、圧入品質を安定させることができるのである。組立体に要求される圧入品質としては、引抜強度，捩じり強度，長さ寸法精度等があり、長さ寸法精度は組立体を実測して容易に得ることができるが、引抜強度や捩じり強度は組立体を破壊しなければ得ることができない。したがって、抜取検査に限定され、しかも抜取数も比較的小さく抑えられてしまう。それに対し、移動速度と圧入量との少なくとも一方を管理すれば、組立体の引抜強度や捩じり強度を安定して保証することができる。
なお、２部材の一方に運動エネルギを付与する手段は、エアの圧力差を作用させる手段に限定されるわけではなく、窒素ガス等空気以外の気体（ポンプを使用することなく、高圧ボンベ等から供給することができる利点がある）の圧力差や液体の圧力差を付与する手段は勿論、ばね部材の復元力を作用させる手段等種々の手段の採用が可能である。
（２）２部材の一方の前後に気体圧力差を生じさせることにより、その一方を他方に接近させる向きに運動エネルギを１回付与し、その運動エネルギ付与後に前記一方の部材が有する慣性力によって前記２部材を相互に圧入するとともに、前記他方の部材に設けられたストッパに前記一方の部材を当接させて圧入量を規定して組立体を得る慣性圧入方法であって、
圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量が適正量でなかった場合に、次回以降の圧入において生じさせる前記気体圧力差を変更し、その変更した前記気体圧力差による圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定し、その測定した圧入量と先に測定した圧入量とから先に行った前記気体圧力差の変更方向が妥当であったか否かを判定し、妥当でなかった場合には、次回以降の圧入において生じさせる前記気体圧力差を先に行った変更の方向とは逆の方向に変更することを特徴とする慣性圧入方法（請求項２）。
本態様は、圧入量を実測し、その測定結果に基づいて２部材の一方の前後の気体圧力差を制御する一態様であり、２部材の当接による跳ね返りが生じる場合において有効な態様である。本態様によれば、２部材の圧入量を精度よく所望の範囲内に納めることができる。また、気体の圧力差を制御することは比較的容易であり、その上、気体は質量および流動抵抗が小さいため、２部材の一方に所望量の運動エネルギを付与することが容易である利点もある。
（３）さらに前記２部材の一方の移動速度に基づいて前記気体圧力差を制御する (2)項に記載の慣性圧入方法。
移動速度と圧入量との両方の実測値に基づいて気体圧力差を制御すれば、圧入量を特に精度よく管理することができる。
（４）前記２部材の一方の移動速度が目標速度になるように、その一方の前後の気体圧力差を制御し、かつ、圧入量が所望量になるように移動速度の目標値を設定する (3)項に記載の慣性圧入方法。
本態様は、移動速度と圧入量との両方に基づいて気体圧力差を制御する場合の代表的な態様であり、後に具体的な実施形態としてさらに詳細に説明する。
（５）前記２部材の一方の移動速度が目標速度になるように前記気体圧力差を制御する (2)項に記載の慣性圧入方法。
２部材の一方の移動速度が目標速度になるように気体圧力差を制御すれば、圧入量を相当精度よく制御することができる。特に、２部材の互いに圧入される部分のしめ代や硬度を精度よく管理しておけば、圧入量の制御精度を十分に高くすることができる。
（６）前記２部材の圧入量が所望量になるように、前記気体圧力差を制御する (2)項に記載の慣性圧入方法。
（７）２部材の一方に、その一方を他方に接近させる向きに運動エネルギを１回付与し、その運動エネルギ付与後に前記一方の部材が有する慣性力によって前記２部材を相互に圧入するとともに、前記他方の部材に設けられたストッパに前記一方の部材を当接させて圧入量を規定して組立体を得る慣性圧入装置であって、
圧入終了後の前記２部材の圧入量を測定する圧入量測定装置と、
(a)その圧入量測定装置によって測定した圧入量が適正量でなかった場合に、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを変更する制御を行う部分と、(b)その変更した運動エネルギを付与した圧入終了後に前記圧入量測定装置によって測定された前記２部材の圧入量と先に測定した圧入量とから先に行った運動エネルギの変更方向が妥当であったか否かを判定し、妥当でなかった場合には、次回以降に付与する運動エネルギの大きさを先に行った変更の方向とは逆の方向に変更する制御を行う部分とを有する制御装置と
を設けたことを特徴とする慣性圧入装置（請求項３）。
本態様の装置は、 (1)項または (2)項に記載の慣性圧入方法を実施するために好適に使用し得る。 (3)ないし (6)項にそれぞれ記載の特徴は、装置発明に適用することも可能である。
（８）前記２部材の一方に運動エネルギを付与する装置が、
互いに直列に接続された複数個のタンクと、
それらタンクの最も上流側のものに接続され、空気を圧縮して供給するエアポンプと、
複数のタンクの最も下流側のものに開閉弁を介して接続され、前記２部材の一方を軸方向に移動可能に保持する保持穴と
を含む (7)項に記載の慣性圧入装置。
このようにタンクを複数個直列に接続すれば、それら複数のタンクの容量の和と同じ容量のタンクを１個設ける場合に比較して、保持穴にエアポンプの吐出脈動の影響が現れ難くなり、２部材の一方にばらつきの少ない運動エネルギを付与することが可能になる。本態様の特徴を (7)項の特徴と共に採用すれば、圧入量を精度良く管理することが特に容易になるが、 (7)項の特徴とは別個に採用しても圧入量のばらつきを小さくし得る効果が得られる。
（９）さらに、
前記複数個のタンクを接続するタンク接続通路の少なくとも一つに設けられた開閉弁と、
その開閉弁を、少なくとも前記保持穴にエアが供給される間は閉じる弁制御装置と
を含む (9)項に記載の慣性圧入装置。
本態様によれば、ポンプの吐出脈動の影響を殆ど完全に排除することができる。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、第１部材を移動部材、第２部材を静止部材として第１部材を第２部材に圧入する方法であり、具体的には、図１に示すように、第１部材１０を加速してそれの嵌合端部１２を第２部材１４の嵌合穴１６に圧入する方法である。図示の例においては、第１部材１０は車両のパワーステアリング装置において使用されるトーションバーであり、一方、第２部材１４はそのパワーステアリング装置においてそのトーションバーと離脱不能かつ相対回転不能に結合されるシャフトである。両部材１０，１４は調質鋼製である。
【０００５】
第１部材１０は円形断面で一軸線に沿って延びる棒状をなしており、それの両端に大径部を有し、それら大径部の一方が前記嵌合端部１２とされている。第２部材１４は、概して段付きの円柱状を成すとともに、一端面の中央に有底穴である前記嵌合穴１６が形成されている。この嵌合穴１６の底面の中央部には凹み１８が形成されている。この凹み１８は、第２部材１４を中ぐり加工およびリーマ加工に先立って下穴加工する際にドリルの先端により形成される。嵌合端部１２と嵌合穴１６とをしまり嵌合させるため、嵌合端部１２の外径の圧入前寸法が嵌合穴１６の内径の圧入前寸法より大きくされている。また、嵌合端部１２の外周面には、それぞれ軸方向に延びるランドと溝とが周方向に交互に並んだセレーションが形成されている。第１部材１０と第２部材１４との圧入は、嵌合端部１２の先端面が嵌合穴１６の底面に当接する状態で行われるのを理想とする。嵌合穴１６の底面が圧入量を規定するストッパとして機能するようにされているのである。
【０００６】
本慣性圧入方法は図１の慣性圧入装置により実施される。本慣性圧入装置は、ベース３０と、被圧入部材としての第２部材１４を固定的にかつ水平に保持する第１保持装置３２と、圧入部材としての第１部材１０を、第１保持装置３２によって保持されている第２部材１４に接近可能にかつ水平に保持する第２保持装置３４と、その第２保持装置３４によって保持されている第１部材１０の運動を制御する運動制御装置３６とを備えている。それら第１保持装置３２，第２保持装置３４および運動制御装置３６はいずれもベース３０に設けられている。運動制御装置３６は、加速装置３８と実質慣性運動実現機構４０とを含んでいる。
【０００７】
第１保持装置３２は、フレーム４４を備えている。フレーム４４は前記ベース３０に固定されている。フレーム４４には、水平方向に延びる穴４６が形成されている。その穴４６に保持部材としての円筒部材４８が着脱可能に設けられている。その円筒部材４８とフレーム４４とには着脱制御部材としての一対のピン５０が径方向に着脱可能に設けられている。それら一対のピン５０は円筒部材４８とフレーム４４とに径方向に同時に嵌入させられることによって円筒部材４８がフレーム４４から離脱することを阻止する。第２部材１４の第１保持装置３２への装着は次のようにして行われる。まず、一対のピン５０を第１保持装置３２から取り外し、円筒部材４８をフレーム４４から取り外す。次に、その円筒部材４８に第２部材１４を固定し、両者をフレーム４４に装着する。
【０００８】
第２保持装置３４も、フレーム５４を備えている。このフレーム５４も前記ベース３０に固定されている。フレーム５４には、第１保持装置３２によって保持される第２部材１４と同軸的に延びるとともに、第１保持装置３２の側において開口する有底の保持穴５６が形成されている。保持穴５６は、第１部材１０を実質的に気密かつ摺動可能に嵌合することにより、第１部材１０を、第１保持装置３２により保持されている第２部材１４に接近可能に保持するものである。保持穴５６の底部はストッパ５８とされている。ストッパ５８は、第１部材１０を、図中破線で示すように、保持穴５６内における正規の位置に位置決めするものである。
【０００９】
フレーム５４にはエア通路６０が形成されている。このエア通路６０は、圧縮空気を供給するエア供給装置６４に接続されている。エア通路６０の途中には、制御弁としてのニードル弁６６が設けられている。このニードル弁６６は、フレーム５４に摺動可能に嵌合された弁子６８を有し、図示のように、エア通路６０を遮断して、エア供給装置６４からのエアが保持穴５６内に流入することを阻止する遮断状態と、エア通路６０を開いて、エアが保持穴５６内に流入することを許容する開放状態とに切り換わる。この切換えは、図示しない駆動装置によって駆動されるカム７０によって行われる。
【００１０】
第２保持装置３４は、案内部材としての導管７４を備えている。導管７４は、一端がフレーム５４に固定され、他端は第１保持装置３２に保持されている第２部材１４の大径穴７６に至るように配設されている。導管７４は、第１部材１０と実質的に気密かつ摺動可能に嵌合することにより、第１部材１０の運動経路を規定する。すなわち、本実施形態においては、保持穴５６と導管７４との共同によって第１部材１０の案内通路が形成されているのである。導管７４の第２部材１４と嵌合させられる部分の外周には、軸方向に延びる溝７８が形成され、排気通路を構成している。フレーム４４にはさらに、第１部材１０が第２部材１４に当接する直前に、保持穴５６内において第１部材１０の後方に形成されたエア室を大気に連通させる連通孔８０が形成されている。そのため、第１部材１０が第２部材１４に当接する直前に、第１部材１０後方のエア室の圧力がほぼ大気圧と等しくなり、第１部材１０は実質的な慣性運動を行う状態となる。すなわち、エア通路６０，エア供給装置６４，ニードル弁６６，カム７０等が前記加速装置３８を構成し、フレーム５４のうち、連通孔８０を形成する部分が前記実質慣性運動実現機構４０を構成し、それら加速装置３８と実質慣性運動実現機構４０とが互いに共同して前記運動制御装置３６を構成しているのである。
【００１１】
上記エア供給装置６４は、図２に示すように、第１，第２の２つのタンク９０，９２を備えている。第１タンク９０にはポンプ９４が接続され、第２タンク９２は前記エア通路６０を経て前記ニードル弁６６に接続されている。また、両タンク９０，９２をつなぐエア通路には常閉の電磁開閉弁９６が設けられている。ポンプ９４を駆動するモータ９８には、第１タンク９０の圧力に基づいて作動する圧力スイッチ１００が接続されており、第１タンク９０の圧力が設定下限値以下になれば、圧力スイッチ１００がＯＮとなってポンプ９４が駆動され、設定上限値以上になれば、圧力スイッチがＯＦＦとなってポンプ９４が停止させられる。第２タンク９２には圧力センサ１０２が設けられ、制御装置１０４に接続されている。第２タンク９２の圧力が設定下限値以下になれば、制御装置１０４が電磁開閉弁９６を開いて第１タンク９０のエアが第２タンク９２に流入することを許容し、設定上限値以上になれば、電磁開閉弁９６を閉じてエアの流入を停止させる。そのために、圧力スイッチ１００の設定下限値は、制御装置１０４における設定上限値より高くされ、第１タンク９０内の圧力が常時第２タンク９２内の圧力より高く保たれている。
【００１２】
なお、第１タンク９０と第２タンク９２とが電磁開閉弁９６により遮断されるようになっているのは、ポンプ９４の吐出脈動の影響によって第１タンク９０内の圧力が脈動しても、その影響が第２タンク９２に現れないようにするためである。また、電磁開閉弁９６は、ニードル弁６６が開いて第１部材１０の加速が行われている間は、圧力センサ１０２により測定される圧力が設定下限値以下となっても開かれないようにされており、それによって、ポンプ９４の吐出脈動の影響によって第１部材１０に付与される運動エネルギが変動することが回避される。この目的は、第１タンク９０と第２タンク９２とを接続するエア通路に、絞り弁を設け、あるいはエア通路自体を細くしてエアの流動抵抗を大きくすることによっても、ある程度達成することができ、その場合には、圧力センサ１０２および電磁開閉弁９６を省略することができる。
【００１３】
前記導管７４の先端近傍部（第１保持装置３２側の部分）には、第１部材１０の移動速度（以下単に速度と称する）を測定するための２つの透過型光電スイッチ１１０，１１２が、互いに導管７４の軸方向に隔たって設けられている。図３に示すように、導管７４の軸方向に隔たった２個所には、２対の貫通孔１１４，１１６が形成されている。各対の貫通孔１１４，１１６は、導管７４の直径方向に隔たって互いに同心に形成されており、透明な合成樹脂１１８により塞がれている。各合成樹脂１１８の、導管７４の内周側の端面は、導管７４の内周面より僅かに後退させられており、第１部材１０との接触により傷つけられることがないようにされている。各対の貫通孔１１４，１１６に対向して、ぞれぞれ光電スイッチ１１０，１１２の発光素子１２０と受光素子１２２とが配設されている。常には、受光素子１２２が発光素子１２０からの光を受光しているが、第１部材１０が発光素子１２０と受光素子１２２との間に位置する状態となれば、受光素子１２２が受光しない状態となり、光電スイッチ１１０，１１２の出力が変化する。したがって、第１部材１０の移動の上流側に位置する光電スイッチ１１２の出力変化時点と下流側の光電スイッチ１１０の出力変化時点との時間差を測定すれば、その時間差と両光電スイッチ１１２，１１０の間隔とから、第１部材１０の速度を演算することができる。なお、貫通孔１１４，１１６からのエアの漏れを防止するための手段としては、導管７４の外周面に透明な管体を気密に嵌合し、あるいは発光素子１２０および受光素子１２２自体によって貫通穴１１４，１１６を閉塞する等、他の手段を採用することも可能である。
【００１４】
前記導管７４の基端近傍部（フレーム５４側の端の近傍部分）には、第１部材１０の圧入後の後端位置を測定する位置測定装置１３０が設けられている。図４に示すように、導管７４の基端近傍部の直径方向に隔たった２個所には、導管７４の軸線に平行な方向に延びる長穴１３４が形成されており、これら長穴１３４はそれぞれ透明な合成樹脂１３６により塞がれている。各合成樹脂１３６の、導管７４の内周側の端面は、導管７４の内周面より僅かに後退させられており、第１部材１０との接触により傷つけられることがないようにされている。一方の長穴１３４に対向してＣＣＤ（電荷結合素子）から成るラインセンサ１４０が配設され、他方の長穴１３４に対向して、導管７４の軸線に平行な方向を幅方向とする平板状のスリット光を発する発光器１４２が配設されている。ラインセンサ１４０は、微小な受光素子が一直線に沿って配列されたものであり、その一直線が導管７４の軸線に平行となる姿勢で配設される。発光器１４２は、可視光を発するものでもよいが、回折の少ないレーザ光等を発するものとすることが望ましい。第１部材１０の第２部材１４への圧入終了後に、発光器１４２を発光させ、ラインセンサ１４０の受光状況を検出すれば、第１部材１０の後端位置を測定することができ、この後端位置から、第１部材１０の第２部材１４への圧入量を演算することができる。なお、導管７４の外周面に透明な管体を気密に嵌合させて合成樹脂１３６の代わりとし、あるいはラインセンサ１４０や発光器１４２自体（例えばそれらのレンズ）により長穴１３４を閉塞することも可能である。
【００１５】
上記光電スイッチ１１０，１１２，発光器１４２およびラインセンサ１４０は、前述の制御装置１０４に接続されている。制御装置１０４は、ＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたコンピュータを主体とするものであり、ＲＯＭには図５ないし図８に示すフローチャートで表される制御プログラムが格納されている。この制御プログラムは、図９に示す思想に基づいて作成されている。保持穴５６に供給されるエアの圧力、すなわち第２タンク９２の圧力は、第１部材１０の速度と密接な関係があるが、必ずしも圧力が決まれば速度が決まるという一義的な関係にあるとは限らない。慣性圧入装置（特に運動制御装置３６）の状況や第１部材１０の寸法（特に直径）の影響を受けて両者の関係が変化する可能性があるのである。第１部材１０の質量は実質的に一定と考えて差し支えないため、第１部材１０の速度とそれの運動エネルギとの間には一義的な関係があると言い得るが、第１部材１０の運動エネルギと第２部材１４への圧入量との間には密接な関係があるものの、その関係は必ずしも一義的とは言えない。第１部材１０の嵌合端部１２と第２部材１４の嵌合穴１６とのしめ代（前者の外径と後者の内径との差）や硬度の影響を受けて運動エネルギと圧入量との関係が変化する可能性があるのである。
【００１６】
そこで、第２タンク９２の圧力は第１部材１０の速度が目標速度に近くなるように制御し、第１部材１０の目標速度は圧入量が目標圧入量になるように制御する。ただし、第２タンク９２の圧力を増せば、必ず第１部材１０の速度が増すが、第１部材１０の速度を増せば圧入量が増すとは限らない。図１０に示すように、速度（運動エネルギ）を増したために、第１部材１０の第２部材１４からの跳ね返りが大きくなり、圧入量が減少する場合もあるからである。したがって、圧入量を増すために速度を増せばよいか減少させる必要があるかを判断しつつ制御を行う必要がある。しかも、速度と圧入量との関係には相当の誤差が含まれるために、１個のみの第１部材１０の圧入に伴って得られた速度と圧入量との情報に基づいて上記判断を行うことは適当ではなく、適数個分の情報に基づいて行うべきである。
【００１７】
以下、図５ないし図８のフローチャートを参照しつつ本装置に基づく慣性圧入方法の実施を説明する。作業者は、図示を省略する入力装置から、圧入すべき１ロットの第１部材１０および第２部材１４のしめ代のデータを制御装置１０４に入力する。このしめ代は、設計上のしめ代でもよいが、現に圧入作業を行うべきロットについて実測されたしめ代のデータ（平均値等）が望ましい。入力後、第２部材１４を第１保持装置３２に、第１部材１０を第２保持装置３４に保持させた後、入力装置のスタート指令操作部材を操作すれば、制御装置１０４が以下のように作動し、圧入作業が実行される。
【００１８】
制御装置１０４のコンピュータにおいては、図５のメインルーチンが繰返し実行され、その間にタイマ割込みにより図８の第２タンク圧力制御ルーチンが一定時間毎に実行される。メインルーチンにおいては、まず、ステップ０（以下、Ｓ０と略記する。他のステップについても同様とする）で、フラグ１，２やカウント値ｎのリセット等の初期設定が行われる。その後、Ｓ１において上記作業者によるしめ代のデータ入力が行われる。そして、Ｓ２，Ｓ３において、入力されたしめ代に応じた速度の上限値および下限値（以下、上，下限値と総称する）と圧力の上，下限値の設定が自動で行われる。コンピュータのＲＯＭには、しめ代と速度上，下限値および圧力上，下限値との関係がテーブル化されて格納されており、このテーブルを使用して速度と圧力との上，下限値がデフォルト値として設定されるのである。以上で準備が完了し、Ｓ４で作業者のスタート指令入力が待たれ、入力されたならばＳ５でニードル弁６６が開かれ、Ｓ６で第１部材１０の速度と圧入量との測定が行われ、Ｓ７で速度と圧力との上，下限値変更が行われる。１個の第１部材１０の圧入毎にＳ４〜Ｓ７が１回実行されるのであるが、これらの実行の繰返しの間に、作業者により作業終了指令操作部材が操作されれば、Ｓ８の判定がＹＥＳとなり、Ｓ９で終了処理が行われてコンピュータの一連の作動が終了する。なお、Ｓ５においては、カム７０の駆動装置が起動されるのであり、この駆動装置はカム７０を所定の速度で１回転させた後、自動的に停止する。これにより、第１部材１０を圧入に必要な速度まで加速するに十分な量のエアが保持穴５６に供給される。
【００１９】
Ｓ６の測定ルーチンは図６に示すものである。Ｓ１１で上流側の光電スイッチ１１２の光が第１部材１０により遮られ、出力信号がＯＮからＯＦＦに変化するのが待たれ、Ｓ１２で変化した瞬間の時間ｔ１がＰＵ内蔵のタイマから読み込まれる。同様に、Ｓ１３，１４で、下流側の光電スイッチ１１０のＯＮからＯＦＦへの変化に時間ｔ２が測定され、Ｓ１５で時間ｔ１，ｔ２と光電スイッチ１１０，１１２間の距離とから第１部材１０の速度が演算される。この演算後、Ｓ１６で時間Ｔの経過が待たれることにより、第１部材１０の第２部材１４への圧入終了が待たれ、Ｓ１７で発光器１４２が一定微小時間発光させられ、Ｓ１８でラインセンサ１４０の出力が読み込まれ、Ｓ１９で第１部材１０の後端の位置が演算され、その位置から第１部材１０の第２部材１４への圧入量が演算される。圧入量は嵌合端部１２と嵌合穴１６との嵌合長さであるが、第１部材１０と第２部材１４との寸法が正規の寸法であることを前提として演算される。演算された圧入量は、Ｎ個の記憶領域を有する先入れ先出しメモリに記憶される。この理由は後に説明するが、先入れ先出しメモリは２つ設けられている。
【００２０】
以上の測定ルーチンの実行後、図７の速度・圧力上，下限値変更ルーチンが実行される。Ｓ２１において、Ｓ１１〜Ｓ１５で測定された第１部材１０の速度がＳ２で設定された上，下限値の間にあるか否かが判定され、判定がＹＥＳであれば、Ｓ２２〜Ｓ２４がスキップされる。判定がＮＯであれば、Ｓ２２で速度が過大、すなわち上下値より大きいか否かが判定され、判定がＹＥＳであれば、Ｓ２３で圧力の上，下限値が減少させられる。予め取得されている圧力と速度との関係に基づいて、実際の速度を、速度の上，下限値の中央値にするのに適すると推定される量だけ減少させられるのである。Ｓ２２の判定がＮＯであれば、Ｓ２４で圧力の上，下限値が増加させられる。このようにして変更された圧力の上，下限値に基づいて、図８の第２タンク圧力制御ルーチンのＳ４１〜Ｓ４４がタイマ割込みで実行されるため、第２タンク９２の圧力は、目標速度が得られる大きさに自動的に制御されることとなる。
【００２１】
上記目標速度の上，下限値は当初、前述のようにデフォルト値に設定されるが、このデフォルト値は図７のＳ２５ないしＳ３４の実行で、必要に応じて、すなわち所定の圧入量が得られる値に変更される。まず、Ｓ２５が実行されるが、フラグ１は初期設定においてＯＦＦにされているため判定はＮＯであり、Ｓ２６において、Ｓ１７〜Ｓ１９で測定された圧入量が適正量であるか否か、すなわち図１０に示す目標誤差範囲内にあるか否かが判定される。判定がＹＥＳであれば、Ｓ２７以降がバイパスされて速度・圧力上，下限値変更ルーチンの１回の実行が終了するが、判定がＮＯであれば、Ｓ２７が実行される。フラグ２は初期設定においてＯＦＦにされているため判定はＮＯであり、Ｓ２８で速度および圧力の上，下限値の変更が行われる。速度の上，下限値が変更されれば、Ｓ２１〜Ｓ２４において圧力の上，下限値も変更されるため、圧力の上，下限値の変更は不可欠ではないが、Ｓ２１〜Ｓ２４における変更には遅れがあるため、速度の上，下限値の変更を行う場合には圧力の上，下限値も強制的に変更することが望ましいのである。これらの変更の方向は初期設定において「増加」に設定されているため、当初は速度および圧力の上，下限値が予め定められた一定値ずつ増加させられる。続いて、Ｓ２９でフラグ１とフラグ２とがＯＮにセットされ、Ｓ３０でカウント値ｎが１増加させられる。Ｓ３１でカウント値ｎが設定値Ｎ以上であるか否かが判定されるが、当初の判定はＮＯであり、Ｓ３２〜Ｓ３４がスキップされる。
【００２２】
次の第１部材１０の圧入に伴ってＳ２５以降が実行される際には、Ｓ２５，Ｓ２７の判定はＹＥＳであり、Ｓ３０でカウント値ｎが１増加させられるのみである。そして、フラグ１，２がＯＮにされた後の第１部材１０の圧入個数が設定個数Ｎに達すれば、Ｓ３１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３２でフラグ１，２がＯＦＦとされるとともにカウント値ｎが０にリセットされる。続いて、Ｓ３３で圧入量が増加したか否かが判定される。すなわち、Ｓ２８においては、圧入量を増加させるべく速度および圧力の上，下限値が変更されるが、その変更の方向が妥当であったか否かの判定が行われるのである。この判定は、前述の２つの先入れ先出しメモリに記憶されている、Ｓ２８の変更前後におけるＮ個ずつの圧入量の平均値の比較により行われる。ただし、データの蓄積数がＮ個に満たない場合もあり得、その場合には記憶されているすべてのデータが使用される。圧入量が増加していれば、Ｓ２８における変更は妥当であったことになるが、減少している場合には、変更の方向が間違っていたことになるため、Ｓ３４において、速度および圧力の上，下限値が、Ｓ２８での変更量の倍の量だけ逆方向に変更される。これにより、Ｓ２８において当初から正しい方向に速度および圧力の上，下限値が変更されたに等しいこととなる。
【００２３】
以上のようにして速度と圧力との上，下限値が変更され、その変更された圧力の上，下限値の間に第２タンク９２の圧力が制御されれば、第１部材１０の第２部材１４への圧入量がほぼ図１０の目標誤差範囲内に納まる。以上の説明から明らかなように、いくつかの第１部材１０の圧入量は目標誤差範囲から外れるが、目標誤差範囲は、図１０に示すように、許容誤差範囲より一定量狭く設定されているため、圧入量が許容誤差範囲から外れることは殆どない。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、光電スイッチ１１０，１１２と制御装置１０４の図６におけるＳ１１〜Ｓ１５を実行する部分とにより移動速度測定装置が構成され、ラインセンサ１４０および発光器１４２と制御装置１０４の図６におけるＳ１７〜Ｓ１９を実行する部分とによって圧入量測定装置が構成されている。
【００２５】
本実施形態においては、第１部材１０の速度を実測して、その速度が目標速度になるように第２タンク９２の圧力、すなわち第１部材１０に付与される運動エネルギを制御するのであるため、第２タンク９２の圧力を目標圧力に制御する場合に比較して、第１部材１０に所定の運動エネルギを正確に付与することができる。しかも、圧入後に圧入量を実測し、圧入量が不適正である場合には、目標速度を変更することにより、圧入量が適正量になるように制御するのであるため、２部材を正確に適正な圧入量で圧入することができる。
【００２６】
また、第１部材１０の速度と圧入量との両方が実測されるため、所望の圧入量が得られない場合に、第１部材１０に適正な運動エネルギが付与されないことが原因であるのか、適正な運動エネルギが付与されているにもかかわらず、２部材のしまり嵌合部のしめ代や硬度の不適正であることが原因であるのかを判断することが容易である。それによって、慣性圧入装置の誤作動，故障や、圧入されるべき２部材の不適正を早期に発見し、対策を施すことができる。
【００２７】
しかし、第１部材１０の速度と圧入量との両方を実測し、その結果に基づいて第２タンク９２の圧力を制御することは不可欠ではなく、少なくとも一方を測定するのみでもよい。図１１に示すメインルーチンは、速度のみを測定する場合の一例である。この実施形態においては、第１部材１０の速度が目標速度になるように第２タンク９２の圧力が制御される。前述のように、第１部材１０の速度が精度よく制御されたからと言って、必ずしも圧入量が適正値になるとは限らないが、多くの場合は適正値になるため、速度が目標速度になるように第２タンク９２の圧力を制御するのみでも、ほぼ目的を達成することができる。
【００２８】
図１１のフローチャートは図５のフローチャートとよく似ており、異なるのはＳ５１〜Ｓ５３である。異なるステップのみ説明し、他は同じステップ番号を付して説明を省略する。Ｓ５１においては、第１部材１０の目標速度が設定される。Ｓ１で入力されたしめ代に応じた目標速度がテーブルから読み出されるのである。Ｓ５２では、図６の測定ルーチンのＳ１１〜１５と同じステップから成る測定ルーチンが実行され、Ｓ５３では、図７のＳ２１〜Ｓ２４とほぼ同じステップから成る圧力の上，下限値変更ルーチンが実行される。
【００２９】
図１２に示すメインルーチンは圧入量のみを測定する場合の一例である。圧入量を測定し、その測定結果が所定の範囲内に納まるように第２タンク９２の圧力を制御すれば目的を達し得ることは明らかである。このメインルーチンは図５のメインルーチとＳ６１〜Ｓ６３において異なっている。Ｓ６１においては、Ｓ１で入力されたしめ代に応じた圧力の上，下限値がテーブルから読み出される。Ｓ６２においては、図６の測定ルーチンのＳ１６〜Ｓ１９と同じステップが実行され、圧入量の測定が行われる。そして、Ｓ６３においては、図７のＳ２５〜Ｓ３４とほぼ同じステップから成る圧力の上，下限値変更ルーチンが実行される。ただし、本ルーチンは、Ｓ２８およびＳ３４において、速度の上，下限値の変更は行われず、圧力の上，下限値の変更のみが行われる。
【００３０】
以上、第１部材１０の速度と圧入量との少なくとも一方を測定し、その測定結果に基づいて第１部材１０に付与される運動エネルギを制御して、圧入量を所望の範囲に制御する実施形態をそれぞれ１つずつ説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は種々の態様で実施できる。例えば、図７においては、速度および圧力の上，下限値の変更が、適数個の第１部材１０の圧入毎に行われるようにされていたが、１個の圧入毎に変更されるようにしてもよい。また、速度や圧力の上，下限値のデフォルト値が、入力されたしめ代に応じて設定されるようにされていたが、しめ代の入力を省略し、常時一定のデフォルト値に設定されるようにしてもよい。
【００３１】
また、圧入量は、慣性圧入装置内蔵の圧入量測定装置により測定されるようにされていたが、第１部材１０と第２部材１４との組立体が装置から取り外された後に別途設けられた長さ測定装置等により測定されるようにしてもよい。装置内蔵の圧入量測定装置や速度測定装置としても、種々のものが採用可能である。さらに、第１部材１０の前方の圧力はほぼ大気圧に保たれ、後方の圧力が制御されることにより、前後の圧力差が制御されるようになっていたが、前方の圧力も制御されるようにすることも可能である。
その他、いちいち例示することはしないが、本発明は上記以外にも、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である慣性圧入方法を実施するのに好適な慣性圧入装置を示す正面断面図である。
【図２】上記慣性圧入装置のエア供給装置のブロック図である。
【図３】図１における一部拡大図である。
【図４】図１における別の一部の拡大図である。
【図５】図１の慣性圧入装置の制御プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５のメインルーチンの測定ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図７】図５のメインルーチンの速度・圧力上，下限値変更ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図８】図５のメインルーチンに対してタイマ割込みで実行される第２タンク圧力制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図５ないし図８に示されている制御プログラムの基本思想を説明するための図である。
【図１０】図５ないし図８に示されている制御プログラムにおける圧入量の制御誤差を説明するための図である。
【図１１】本発明の別の実施形態における図５に相当する図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態における図５に相当する図である。
【符号の説明】
１０：第１部材    １２：嵌合端部    １４：第２部材    １６：嵌合穴    ３２：第１保持装置    ３４：第２保持装置    ３６：運動制御装置    ３８：加速装置    ４０：実質慣性運動実現機構    ６４：エア供給装置    ６６：ニードル弁    ７４：導管    ９０：第１タンク    ９２：第２タンク    １０２：圧力センサ    １０４：制御装置    １１０，１１２：光電スイッチ    １４０：ラインセンサ    １４２：発光器
【図１】
0003557901.tif 000002
【図２】
0003557901.tif 000003
【図３】
0003557901.tif 000004
【図４】
0003557901.tif 000005
【図５】
0003557901.tif 000006
【図６】
0003557901.tif 000007
【図７】
0003557901.tif 000008
【図８】
0003557901.tif 000009
【図９】
0003557901.tif 000010
【図１０】
0003557901.tif 000011
【図１１】
0003557901.tif 000012
【図１２】
0003557901.tif 000013