(57)【要約】【課題】第１部材と第２部材とを精度よく接合することができる接合装置を提供すること。【解決手段】接合装置は、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部材とを接合する接合装置であって、前記第１部材を保持する第１部材保持部と、前記第２部材を保持する第２部材保持部と、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する第１部材挿入部と、前記第２部材を加熱する加熱部と、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、前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部の少なくとも一方を、前記第１部材及び前記第２部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持部と、を備える。【選択図】図１
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【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部材とを接合する接合装置であって、
前記第１部材を保持する第１部材保持部と、
前記第２部材を保持する第２部材保持部と、
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する第１部材挿入部と、
前記第２部材を加熱する加熱部と、
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、
前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部の少なくとも一方を、前記第１部材及び前記第２部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持部と、
を備えることを特徴とする接合装置。
【請求項２】
前記第１部材又は前記第２部材の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記第１部材又は前記第２部材の位置に応じて、前記可動保持部の保持力を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１部材挿入部が前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して、前記位置検出部が前記第１部材又は前記第２部材の位置が所定の位置であることを検出するまでは、前記可動保持部に前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を第１の保持力で保持させ、
前記位置検出部が前記所定の位置を検出した後は、前記可動保持部に前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を前記第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させることを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記可動保持部は、弾性体の弾性力により前記第２の保持力で前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を保持することを特徴とする請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
前記弾性体の弾性力は、前記第１部材及び前記第２部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする請求項４に記載の接合装置。
【請求項６】
前記可動保持部は、流体の圧力により前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を保持するシリンダを含むことを特徴とする請求項３に記載の接合装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記シリンダ内の流体の圧力を制御して、前記可動保持部の保持力を前記第１の保持力と前記第２の保持力との間で切り替えることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
前記第１の保持力は、前記第１部材保持部が前記第１部材を保持する力より小さく、かつ前記第２部材保持部が前記第２部材を保持する力より小さく、
前記第２の保持力は、前記第１部材及び前記第２部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする請求項７に記載の接合装置。
【請求項９】
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であって、
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部材の外側に配置する配置工程と、
前記第２部材を第１温度まで加熱する第１加熱工程と、
前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入する挿入工程と、
前記第１部材を保持する第１部材保持部又は前記第２部材を保持する第２部材保持部の少なくとも一方を、前記第１部材及び前記第２部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持工程と、
前記第２部材を前記第１温度より高い第２温度まで加熱する第２加熱工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置、及び接合方法に関する。
【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】
【０００５】
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、挿入方向における第１部材及び第２部材の熱膨張の影響を考慮していなかった。その結果、第１部材及び第２部材の熱膨張によって、挿入方向に沿って応力が発生し、第１部材が座屈する、第１部材を保持している部分がすべって第１部材に傷がつく、又は第２部材が変形する等の不具合が生じる場合があり、第１部材と第２部材とを接合する精度がよくなかった。
【０００７】
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部材とを精度よく接合することができる接合装置、及び接合方法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】
【０００８】
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装置は、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部材とを接合する接合装置であって、前記第１部材を保持する第１部材保持部と、前記第２部材を保持する第２部材保持部と、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する第１部材挿入部と、前記第２部材を加熱する加熱部と、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、前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部の少なくとも一方を、前記第１部材及び前記第２部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記第１部材又は前記第２部材の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記第１部材又は前記第２部材の位置に応じて、前記可動保持部の保持力を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記制御部は、前記第１部材挿入部が前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入して、前記位置検出部が前記第１部材又は前記第２部材の位置が所定の位置であることを検出するまでは、前記可動保持部に前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を第１の保持力で保持させ、前記位置検出部が前記所定の位置を検出した後は、前記可動保持部に前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を前記第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記可動保持部は、弾性体の弾性力により前記第２の保持力で前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を保持することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記弾性体の弾性力は、前記第１部材及び前記第２部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記可動保持部は、流体の圧力により前記第１部材保持部又は前記第２部材保持部を保持するシリンダを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記制御部は、前記シリンダ内の流体の圧力を制御して、前記可動保持部の保持力を前記第１の保持力と前記第２の保持力との間で切り替えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記第１の保持力は、前記第１部材保持部が前記第１部材を保持する力より小さく、かつ前記第２部材保持部が前記第２部材を保持する力より小さく、前記第２の保持力は、前記第１部材及び前記第２部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする。
【００１６】
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部材とを接合する接合方法であって、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部材の外側に配置する配置工程と、前記第２部材を第１温度まで加熱する第１加熱工程と、前記第１部材を前記接合用挿入部に挿入する挿入工程と、前記第１部材を保持する第１部材保持部又は前記第２部材を保持する第２部材保持部の少なくとも一方を、前記第１部材及び前記第２部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持工程と、前記第２部材を前記第１温度より高い第２温度まで加熱する第２加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１部材と第２部材とを精度よく接合することができる接合装置、及び接合方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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、図１に示す接合装置において第１部材を接合用挿入部に挿入する様子を表す図である。
【図４】図４は、図１に示す接合装置において可動保持部が第２部材を保持する様子を表す図である。
【図５】図５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６】図６は、図５に示す接合装置において弾性体が第２部材を保持する様子を表す図である。
【図７】図７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８】図８は、図７に示す接合装置においてエアシリンダが第２部材を保持する様子を表す図である。
【図９】図９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１０】図１０は、図９に示す接合装置において可動保持部が第２部材を保持する様子を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明に係る接合装置、及び接合方法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。本発明は、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装置、及び接合方法一般に適用することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
（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、第１部材挿入部６と、保持部７と、台座部８と、加熱部としての電磁誘導加熱コイル９と、熱膨張規制部材１０と、可動保持部１１と、円筒部材１２と、制御装置１３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で図示した。
【００２２】
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。
【００２３】
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の上端と当接し、第２部材３を第２部材保持部５に対して位置決めする。
【００２４】
第１部材２及び第２部材３は、接合用挿入部３ａに第１部材２が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。
【００２５】
互いに接合された第１部材２及び第２部材３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、互いに接合された第１部材２及び第２部材３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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。第２部材保持部５の底部５ｂは、後述する可動保持部１１に当接している。
【００２９】
第１部材挿入部６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に挿入する。また、第１部材挿入部６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６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。
【００３０】
保持部７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６を保持する。
【００３１】
台座部８は、保持部７及び円筒部材１２を固定する土台として機能する。
【００３２】
電磁誘導加熱コイル９は、熱膨張規制部材１０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９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、間接的に熱膨張規制部材１０を誘導加熱する。ただし、加熱部として、熱風等により熱膨張規制部材１０及び第２部材３を直接的に加熱する機構を設けてもよい。
【００３３】
熱膨張規制部材１０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１０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１０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１０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。
【００３４】
この熱膨張規制部材１０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１０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１０の上端部には、第１部材２が挿通される貫通孔１０ａが形成されている。貫通孔１０ａの内径は、第１部材２の外径より十分に大きい。
【００３５】
可動保持部１１は、第２部材保持部５を第１部材２及び第２部材３の熱膨張に応じて挿入方向Ａに沿って移動可能に保持する。ただし、可動保持部１１は、第１部材保持部４を第１部材２及び第２部材３の熱膨張に応じて挿入方向Ａに沿って移動可能に保持してもよい。可動保持部１１は、弾性体の弾性力により第１部材保持部４又は第２部材保持部５の少なくとも一方を保持する。可動保持部１１は、例えばバネであるが、エラストマ等の弾性体であってもよい。可動保持部１１の弾性力は、第１部材２及び第２部材３が熱膨張することを妨げない程度に十分小さい大きさに設定されている。
【００３６】
円筒部材１２は、略円筒形部材で構成されており、内径が第２部材保持部５の外径と略等しく、第２部材保持部５の挿入方向Ａに直交する方向の移動を規制する。
【００３７】
制御装置１３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１３ａと、接合装置１全体を統括的に制御する制御部１３ｂ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録部１３ｃと、を有する。
【００３８】
制御部１３ｂは、第１部材挿入部６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９等を統括的に制御する。制御部１３ｂ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】
記録部１３ｃ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。記録部１３ｃ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：第１保持工程）。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：第２保持工程）。
【００４２】
続いて、作業者は、熱膨張規制部材１０を第２部材３の外側に配置する（ステップＳ３：配置工程）。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１０を第２部材３の外側に、熱膨張規制部材１０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。
【００４３】
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９に高周波電流を供給し、熱膨張規制部材１０を誘導加熱する。そして、熱膨張規制部材１０の内部に配置されている第２部材３は、熱膨張規制部材１０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Ｓ４：第１加熱工程）。
【００４４】
このステップＳ４が実施されることで、熱膨張規制部材１０及び第２部材３は、熱膨張する。そして、熱膨張規制部材１０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。
【００４５】
ここで、上述したように、熱膨張規制部材１０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１０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。
【００４６】
そして、ステップＳ４では、作業者は、第２部材３が第１温度となるまで、熱膨張規制部材１０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。
【００４７】
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９への高周波電流の供給を停止し（熱膨張規制部材１０の誘導加熱（第２部材３の加熱）を停止し）、第１部材挿入部６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に挿入する（ステップＳ５：挿入工程）。図３は、図１に示す接合装置において第１部材を接合用挿入部に挿入する様子を表す図である。図３に示すように、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入する。
【００４８】
その後、作業者は、可動保持部１１により第２部材保持部５を挿入方向Ａに沿って移動可能に保持する（ステップＳ６：可動保持工程）。具体的には、バネである可動保持部１１が第２部材保持部５の底部５ｂに当接し、第２部材保持部５を第１部材２及び第２部材３の熱膨張によって挿入方向Ａに沿って移動可能に保持する。
【００４９】
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９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１０を改めて誘導加熱する（ステップＳ７：第２加熱工程）。なお、第２温度は、第１温度よりも高い温度である。
【００５０】
このステップＳ７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１０は、熱膨張する。そして、第２部材３及び熱膨張規制部材１０の線膨張係数α，βの差により、膨張規制温度Ｔｘ（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１０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１０の内周面に第２部材３の外周面が当接する）。
【００５１】
この後、第２部材３が膨張規制温度Ｔｘ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１０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１０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。
【００５２】
接合用挿入部３ａの内径は、膨張規制温度Ｔｘを超えると、徐々に小さくなる。また、当該接合用挿入部３ａの縮径は、第１部材２の外周面にて機械的に規制される。すなわち、接合用挿入部３ａの内径は、最終的に、第１部材２の外径に一致する。
【００５３】
一方、第１部材２及び第２部材３が、高さ方向（挿入方向Ａ）に塑性変形すると、第２部材保持部５の底部５ｂが下方に移動し、バネである可動保持部１１が縮む。図４は、図１に示す接合装置において可動保持部が第２部材を保持する様子を表す図である。図４に示すように、第１部材２及び第２部材３が熱膨張すると、第２部材保持部５の底部５ｂが可動保持部１１を押圧し、方向Ｂに沿って可動保持部１１が縮む。その結果、第１部材２及び第２部材３が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されている。
【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９への高周波電流の供給を停止し（熱膨張規制部材１０の誘導加熱（第２部材３の加熱）を停止し）、熱膨張規制部材１０及び第２部材３を室温まで冷却する（ステップＳ８）。
【００５５】
このステップＳ８での冷却により、第２部材３及び熱膨張規制部材１０は、収縮する。具体的に、熱膨張規制部材１０の内径は、熱膨張規制部材１０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。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、弾性体である可動保持部１１の弾性力が第１部材２及び第２部材３が熱膨張することを妨げない大きさであるため、第１部材２又は第２部材３が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されており、第１部材２と第２部材３とを精度よく接合することができる。
【００５７】
（変形例１）
実施の形態１では、可動保持部１１が弾性力による一定の保持力で第２部材保持部５を保持する例を説明したがこれに限られない。可動保持部１１は、制御部１３ｂによる制御のもと、経時的に変化する保持力で第２部材保持部５を保持してもよい。
【００５８】
可動保持部１１は、第２部材保持部５の位置を固定する固定部と、例えばバネである弾性体とを有する。
【００５９】
制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２又は第２部材３の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部１１に第１部材保持部４又は第２部材保持部５を第１の保持力で保持させ、位置検出部１３ａが所定の位置であることを検出した後は、可動保持部１１に第１部材保持部４又は第２部材保持部５を第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させる。
【００６０】
具体的には、制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入するまでは、可動保持部１１の固定部により第２部材保持部５の位置を固定し、その後は、可動保持部１１の弾性体により第２部材保持部５を保持させる。すなわち、第１の保持力は、第２部材保持部５の位置を固定できる程度に大きい保持力であり、第２の保持力は、弾性体による保持力である。
【００６１】
このように、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入するまでは、可動保持部１１が第２部材保持部５の位置を固定することにより、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の外周と接合用挿入部３ａの内周との間の摩擦力によって第２部材保持部５が挿入方向Ａに沿って移動して、第１部材２を接合用挿入部３ａに適切に挿入できないことを防止することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
図５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に示すように、接合装置１Ａにおいて可動保持部１１Ａは、流体の圧力により第２部材保持部５を保持するシリンダとしてのエアシリンダ１１１と、第２部材保持部５を第１部材２及び第２部材３の熱膨張に応じて挿入方向Ａに沿って移動可能に保持する弾性体１１２と、を有する。
【００６３】
エアシリンダ１１１は、第２部材保持部５の底部５ｂに当接して第２部材保持部５を保持する軸部１１１ａと、エアシリンダ１１１内の気圧を切り替える電磁切替弁１１１ｂと、を有する。なお、エアシリンダ１１１は、内部に導入する圧縮空気の気圧を切り替えて軸部１１１ａが底部５ｂを押圧する力を調整するエアシリンダであるが、空気以外の気体や液体等の流体により作動するシリンダであってもよい。
【００６４】
弾性体１１２は、例えばバネである。
【００６５】
制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部１１に第２部材保持部５を第１の保持力で保持させ、位置検出部１３ａが所定の位置を検出した後は、可動保持部１１に第２部材保持部５を第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させる。具体的には、制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部１１のエアシリンダ１１１に第２部材保持部５を第１の保持力で保持させ、その後は、可動保持部１１の弾性体１１２に第２部材保持部５を第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させる。
【００６６】
図５に示すように、制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、電磁切替弁１１１ｂをエアシリンダ１１１内の気圧を高くする位置に配置する。この状態では、エアシリンダ１１１内の気圧が高くなることにより、軸部１１１ａが第２部材保持部５の第２部材挿入孔５ａに当接し、エアシリンダ１１１が第２部材保持部５を第１の保持力で保持する。
【００６７】
図６は、図５に示す接合装置において弾性体が第２部材を保持する様子を表す図である。図６に示すように、制御部１３ｂは、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出した後は、電磁切替弁１１１ｂをエアシリンダ１１１内の気圧を高くしない位置に切り替える。この状態では、エアシリンダ１１１内の気圧が高くならずに空気が排気され、軸部１１１ａが下方に退避することにより、弾性体１１２が第２部材保持部５を第２の保持力で保持する。
【００６８】
このように、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入するまでは、エアシリンダ１１１が第２部材保持部５を第１の保持力で保持することにより、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の外周と接合用挿入部３ａの内周との間の摩擦力によって第２部材保持部５が挿入方向Ａに沿って移動して、第１部材２を接合用挿入部３ａに適切に挿入できないことを防止することができる。
【００６９】
一方、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入した後は、弾性体１１２が第２部材保持部５を第２の保持力で保持することにより、第１部材２又は第２部材３が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されている。
【００７０】
（実施の形態３）
図７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に示すように、接合装置１Ｂにおいて可動保持部としてのエアシリンダ１１Ｂは、流体の圧力により第２部材保持部５を保持する。
【００７１】
エアシリンダ１１Ｂは、第２部材３を保持した第２部材保持部５を載置する可動ステージ１１Ｂａと、エアシリンダ１１Ｂ内の気圧を切り替える電磁切替弁１１Ｂｂと、気圧を制御する圧力制御装置１１Ｂｃ、１１Ｂｄと、を有する。圧力制御装置１１Ｂｃは、高圧設定であり、圧力制御装置１１Ｂｄは、低圧設定である。
【００７２】
制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部１１に第２部材保持部５を第１の保持力で保持させ、位置検出部１３ａが所定の位置であることを検出した後は、可動保持部１１に第２部材保持部５を第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させる。具体的には、制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、エアシリンダ１１Ｂに第２部材保持部５を第１の保持力で保持させ、その後は、エアシリンダ１１Ｂに第２部材保持部５を第１の保持力より小さい第２の保持力で保持させる。
【００７３】
図７に示すように、制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、電磁切替弁１１Ｂｂによりエアシリンダ１１Ｂを圧力制御装置１１Ｂｃと導通させ、エアシリンダ１１Ｂ内の気圧を高くする。この状態では、エアシリンダ１１１内の気圧が高くなることにより、可動ステージ１１Ｂａが第２部材保持部５を第１の保持力で保持する。
【００７４】
図８は、図７に示す接合装置においてエアシリンダが第２部材を保持する様子を表す図である。図８に示すように、制御部１３ｂは、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出した後は、電磁切替弁１１Ｂｂによりエアシリンダ１１１を圧力制御装置１１Ｂｄと導通させ、エアシリンダ１１Ｂ内の気圧を低くする。この状態では、エアシリンダ１１１内の気圧が低くなることにより、可動ステージ１１Ｂａが第２部材保持部５を第２の保持力で保持する。
【００７５】
以上説明したように、制御部１３ｂは、電磁切替弁１１Ｂｂを制御することにより、シリンダ内の流体の圧力を制御して、可動保持部１１の保持力を第１の保持力と第２の保持力との間で切り替える。
【００７６】
第１の保持力は、第１部材保持部４が第１部材２を保持する力より小さく、かつ第２部材保持部５が第２部材３を保持する力より小さい。その結果、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及び第２部材３を保持している部分がすべって第１部材２又は第２部材３に傷がつくことが防止されている。さらに、第１の保持力を適切に設定することにより、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の外周と接合用挿入部３ａの内周との間の摩擦力によって第２部材保持部５が挿入方向Ａに移動して、第１部材２を接合用挿入部３ａに適切に挿入できないことを防止することができる。
【００７７】
第２の保持力は、第１部材２及び第２部材３が熱膨張することを妨げない大きさである。その結果、第１部材２又は第２部材３が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されており、第１部材２と第２部材３とを精度よく接合することができる。
【００７８】
（実施の形態４）
図９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９に示すように、接合装置１Ｃにおいて第１部材挿入部６は、第１部材２を保持した第１部材保持部４の挿入方向Ａに沿った移動を規制する固定部６Ｃａと、第１部材保持部４を、第１部材２及び第２部材の熱膨張に応じて挿入方向Ａに沿って移動可能に保持する可動保持部１１Ｃと、を有する。
【００７９】
固定部６Ｃａは、例えば第１部材挿入部６の動きを規制するロック機構であり、第１部材保持部４の挿入方向Ａに沿った移動を規制する。
【００８０】
可動保持部１１Ｃは、第１部材保持部４の下方への移動を規制するストッパであり、第１部材２を保持した第１部材保持部４の自重である第２の保持力によって第１部材保持部４を保持する。
【００８１】
制御部１３ｂは、第１部材挿入部６が第１部材２を第２部材３の接合用挿入部３ａに挿入して、位置検出部１３ａが第１部材２の位置が所定の位置であることを検出するまでは、固定部６Ｃａにより第１部材保持部４の挿入方向Ａに沿った移動を規制し、位置検出部１３ａが所定の位置であることを検出した後は、固定部６Ｃａによる規制を解除し、可動保持部１１Ｃに第１部材保持部４を第２の保持力で保持させる。
【００８２】
実施の形態４によれば、第１部材２を接合用挿入部３ａに挿入するまでは、固定部６Ｃａが第１部材保持部４の移動を規制することにより、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の外周と接合用挿入部３ａの内周との間の摩擦力によって第２部材保持部５が挿入方向Ａに移動して、第１部材２を接合用挿入部３ａに適切に挿入できないことを防止することができる。また、第２の保持力は、第１部材２及び第２部材３が熱膨張することを妨げない大きさである。その結果、第１部材２又は第２部材３が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されており、第１部材２と第２部材３とを精度よく接合することができる。
【００８３】
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】
【００８４】
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
５ｂ  底部
６  第１部材挿入部
６Ｃａ  固定部
７  保持部
８  台座部
９  電磁誘導加熱コイル
１０  熱膨張規制部材
１０ａ  貫通孔
１１、１１Ａ、１１Ｃ  可動保持部
１１Ｂ、１１１  エアシリンダ
１１Ｂａ  可動ステージ
１１Ｂｂ、１１１ｂ  電磁切替弁
１１Ｂｃ、１１Ｂｄ  圧力制御装置
１２  円筒部材
１３  制御装置
１３ａ  位置検出部
１３ｂ  制御部
１３ｃ  記録部
１１１ａ  軸部
１１２  弾性体
【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】
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【図８】
2019217585.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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