(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、パンチに連結され、もしくは前記パンチを有するプランジャに連結され、または前記プランジャを有する出力シャフトと、クランプ面およびリベットフィード機構を有するツールノーズに連結され、または前記ツールノーズを有するノーズ片と、負圧装置とを備える自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトは、アクチュエータアセンブリ軸を規定し、前記ハウジングに対して伸張位置と格納位置との間でアクチュエータアセンブリ軸に沿って可動であり、
前記ノーズ片は、前記出力シャフトに摺動可能に取り付けられ、前記出力シャフトに対して伸張位置と格納位置との間で可動であり、
前記ノーズ片と前記出力シャフトは、協働して一定量の流体を収容するチャンバを規定し、前記チャンバの容積は前記ノーズ片が前記格納位置にある場合に前記伸張位置にある場合よりも小さく、
前記負圧装置は、前記チャンバに連結可能であり、
前記負圧装置は、シールされた容積内の圧力を低下させて前記ノーズ片を前記伸張位置から前記格納位置に向けて変位させるよう選択的に操作可能である、
自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記ノーズ片と前記出力シャフトが協働して一定量の流体を収容する付加的チャンバを規定し、前記付加的チャンバの容積は前記ノーズ片が前記格納位置にある場合に前記伸張位置にある場合よりも大きく、
前記付加的チャンバは、圧力下流体源に連結可能であり、前記流体源からの流体の流入により前記チャンバの容積が増加するように配置することにより、前記ノーズ片を前記伸張位置から前記格納位置に向けて変位させる、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記負圧装置が前記ノーズ片を通じて前記チャンバに連結可能である、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項４】
ハウジングと、パンチに連結され、もしくは前記パンチを有するプランジャに連結され、または前記プランジャを有する出力シャフトと、クランプ面およびリベットフィード機構を有するツールノーズに連結され、または前記ツールノーズを有するノーズ片とを備える自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトは、アクチュエータアセンブリ軸を規定し、前記ハウジングに対して伸張位置と格納位置との間でアクチュエータアセンブリ軸に沿って可動であり、
前記ノーズ片は、前記出力シャフトに摺動可能に取り付けられ、前記出力シャフトに対して伸張位置と格納位置との間で可動であり、
前記ノーズ片と前記出力シャフトは、協働して一定量の流体を収容するチャンバを規定し、前記チャンバの容積は前記ノーズ片が前記格納位置にある場合に前記伸張位置にある場合よりも大きく、
前記チャンバは、圧力下流体源に連結可能であり、前記流体源からの流体の流入により前記チャンバの容積が増加するように配置することにより、前記ノーズ片を前記伸張位置から前記格納位置に向けて変位させる、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記チャンバまたは複数の場合には少なくとも１つの前記チャンバを選択的にシールすることが可能であることにより、前記ノーズ片および前記出力シャフトが協働してガススプリング機構を形成することができる、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記ノーズ片が前記チャンバの一部または複数の場合には少なくとも１つの前記チャンバを規定するキャビティを備える、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトが前記チャンバの一部または複数の場合には少なくとも１つの前記チャンバを規定するキャビティを備える、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項８】
請求項７に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記ノーズ片が前記出力シャフトの前記キャビティ内に摺動可能に収容される、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトに連結され、前記ノーズ片内の開口部に突き出る前記プランジャを備える、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記ノーズ片を前記格納位置から前記伸張位置に向けて変位させるように配置される弾性素子をさらに備える、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記弾性素子が前記チャンバまたは複数の場合には少なくとも１つの前記チャンバ内に配置される、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
該自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリが、前記ハウジングに対して第１ねじ部材を回転するように構成されたモータをさらに備え、
前記出力シャフトが第２ねじ部材を備え、
前記第１ねじ部材および前記第２ねじ部材のねじが、互いに直接的または間接的に協働することで前記第２ねじ部材に対する前記第１ねじ部材の回転を前記第２ねじ部材の直線運動に変換するよう配置し、前記伸張位置と前記格納位置との間にある前記出力シャフトを動かす、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトおよび前記ハウジングに通常の使用を通して、前記出力シャフトおよび前記ハウジングの相対回転を抑制するように構成された相互補完回転防止手段を設ける、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトが、少なくとも部分的に前記第１ねじ部材内に収容される位置に向けて可動である、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトが、前記第１ねじ部材の前記ねじと軸方向に重なる前記出力シャフトの回転防止手段の位置に向けて可動である自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリであって、
前記出力シャフトに対する前記ノーズ片の位置を検出するためのセンサをさらに備える、自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリを備えるスポット接合装置であって、
前記自己穿孔リベットリニアアクチュエータアセンブリの前記出力シャフトが、留め具またはダイを動かし、あるいは、クリンチングまたは摩擦攪拌スポット接合操作に作用する前記パンチに連結される、スポット接合装置。
【請求項１８】
製品を製造する方法であって、請求項１７に記載のスポット接合装置を使用して、加工物の２つ以上の層を留め合わせる方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載のスポット接合装置または請求項１８に記載の方法を使用して２つ以上の層を留め合わせることにより形成された加工物を備える製品。
【請求項２０】
請求項１９に記載の製品であって、該製品が車両である、製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
自己穿孔リベット（いわゆるＳＰＲ）は、スポット接合技術である。この場合、自己穿孔リベットは、ダイ上に設置される層を有する加工物にパンチで打ち込まれる。ダイは、ダイに向かってリベットを加工物に打ち込めば加工物の材料が塑性変形するように形成されている。加工物材料をこのように処理すれば、リベットの環状先端部が外向きに裾状に拡がり、加工物材料のアップセット環状部に包み込まれた状態に保たれる。リベットの裾状に広がる先端が加工物のアップセット環状部と噛み合った状態で結合することにより、リベットの外れや加工物の層の分離を防ぐ。
【０００３】
加工物へのリベットの挿入は、リニアアクチュエータを用いて行う。その際には、パンチおよびリベットを静止状態の加工物およびダイに向けて打ち込み、あるいは、ダイおよび加工物を静止状態のリベットおよびパンチに向けて打ち付ける。なお、前者の打ち込みがより一般的である。ＳＰＲには、多様な形式のリニアアクチュエータを用いることができるが、最も一般的なタイプは、油圧シリンダまたはモータ駆動アクチュエータであり、より具体的にはモータ駆動の電気アクチュエータである。モータ駆動アクチュエータは、ソレノイドなどの電気アクチュエータとは異なり、従来の電動モータを使用する。モータは、ボールスクリュー機構、リードスクリュー機構またはローラースクリュー機構を操作することにより、出力シャフトの直線運動を発生させる。これら３種類の機構は、全て、モータが第１ねじ部材を回転させ、第１ねじ部材を出力シャフトの一部である第２ねじ部材と直接または間接的に連動させるという、同様の基本的な方式に従っている。第１ねじ部材と第２ねじ部材が一致して回転すれば、直線運動は発生しない。第１ねじ部材が第２ねじ部材に対して回転する場合、例えば第２ねじ部材の回転が妨げられている場合には、第１ねじ部材の回転が第２ねじ部材の直線運動に変換される。
【０００４】
例えば、リードスクリュー機構は、雄ねじスクリューシャフトと直接連動する雌ねじナットを備える。スクリューシャフトがモータに連結され、ナットが出力シャフトに連結されている場合、スクリューシャフトは第１ねじ部材を、そしてナットは第２ねじ部材を構成する。モータを用いてスクリューシャフトを回転させれば、ナットがスクリューシャフトに沿って動き、出力シャフトは直線的に動く。上述のことは、ボールスクリュー機構においても同様であるが、ナットとスクリューシャフトが直接連動しない点のみが異なる。ボールスクリュー機構においては、ナットとスクリューシャフトの間に設けられた一組のボールベアリングを通じて間接的に連動する。ローラースクリュー機構も上述の原則に従うが、スクリューシャフトとナットは一組のねじローラーを通じて間接的に連動する。
【０００５】
第１ねじ部材および第２ねじ部材を使用して、回転運動を直線運動に変換するための機構においては、ねじ部材を並列配置するが、特にＳＰＲなどの強い力を作用させる用途の従来のアクチュエータの場合、第１ねじ部材および第２ねじ部材は同軸的に配置される。より具体的には、モータに連結された第１ねじ部材は雄ねじであり、出力シャフトの一部である第２ねじ部材は雌ねじであって、第１ねじ部材は第２ねじ部材内に収容される。換言すれば、第１ねじ部材はボルト形状を、そして第２ねじ部材はナット形状を形成する。第１ねじ部材を収容し得る第２ねじ部材内のスペースが、コンパクト性を確保するために第２ねじ部材を越えて伸張し、出力シャフトの一部が第２ねじ部材により構成されていない場合に、出力シャフトの本体にまでおよぶことで、これら２つの構成要素を完全に収容することが可能となる。当該構成の問題として、出力シャフトが第１ねじ部材を収容するよう管状であるため、特定の用途のためにアクチュエータがアクチュエータアセンブリの一部を形成する際にその用途において必要とされる周辺部品（後述するＳＰＲ用のストリッパスプリングおよびクランピングスプリングなど）を、出力シャフトの外側に取り付ける必要のあることが挙げられる。これによりアクチュエータアセンブリ全体の大きさが増加する。
【０００６】
上述したようにモータ駆動アクチュエータを機能させるためには、第１ねじ部材を第２ねじ部材に対して回転させる必要がある。言い換えると、第２ねじ部材の回転を制限しなければならない。そのため、従来は、出力シャフトがハウジング内部にて可動であるアクチュエータのハウジングの前方に支持チューブを固定していた。出力シャフトにはキーが設けられる。キーは、出力シャフト、すなわち第２ねじ部材の回転を防止するための支持チューブのキー溝内に収容される。しかしながら、キー溝、すなわち支持チューブは、内部に出力シャフトのキーを収容し続けるために少なくともアクチュエータのストローク長と同等の長さを有する必要がある。これはアセンブリの全長を増加させ、アセンブリを大きく扱いにくいものにする。
【０００７】
ＳＰＲのようなスポット接合操作において用いられるアクチュエータアセンブリは、自己穿孔リベットなどの留め具をパンチに供給する機構を組み入れる必要がある。これは、従来、ハウジングと出力シャフトの双方に対して可動なノーズ片によって達成されてきた。ノーズ片は伸張位置に留められ、ストリッパスプリングの作用によりパンチの先端よりも前に突き出る。リベット供給機構はノーズ片に取り付けられ、あるいは、ノーズ片から構成される。アクチュエータの出力シャフトがリベットを打ち込むために前進途上にある時、つまり加工物に向かって伸張している最中に、先ずノーズ片またはその付属部品が加工物に接触する。さらに、加工物に向けての出力シャフトの伸張により出力シャフトをノーズ片に対して前進させ、ストリッパスプリングを収縮させ、これによりノーズ片を出力シャフトに対して後退させる。リベットの挿入が行われた後、出力シャフトはノーズ片を引き込み始め、一方ストリッパスプリングはノーズ片を前方に押し続ける。そのためにノーズ片は、再び出力シャフトに対して前進する。このノーズ片の往復運動は、次のリベットをパンチの前方位置に前進させ、リベット供給機構を操作するために用いられる。
【０００８】
ＳＰＲなどのいくつかのスポット接合に使用するジョイントの質は、リベット挿入時に加工物をクランプすることにより向上させることができる。これは、従来、ノーズ片またはノーズ片に取り付けられた環状クランプ面を使用することで達成されてきた。クランプスプリングは、ノーズ片が出力シャフトに対する最後部に接近する際に付加的な力をノーズ片に加え、増大した力によってノーズ片を前方に変位させ、従ってクランプ面を加工物に対して変位させるように配置されている。この増大した力は、出力シャフトが前進運動を完了させ、リベットが挿入される際に加工物をクランピングすることにより維持される。
【０００９】
ノーズ片は、ストリッパスプリングおよびクランプスプリングにより前向きに変位させられるため、全く力が加わらない場合には、可能な最大限の範囲において前向きに突き出る。これによりアクチュエータアセンブリの全長が増加する。アクチュエータアセンブリが、例えば、ダイと対向するフォースリアクションフレームに取り付けられると、出力シャフトが格納位置にある場合におけるダイとノーズ片の先端部との間隔が狭まる。これにより、ギャップ内に挿入可能な加工物のサイズが制限されることとなる。ギャップへの挿入には大きすぎる加工物の場合には、唯一の選択肢として、より長いストローク長を有するアクチュエータを使用し、これにより大きなギャップを通じてダイへと動けるようにすることが挙げられる。これは、アクチュエータアセンブリ全体の所要サイズおよび重量を増加させる結果につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した不利な点を軽減もしくは除去することおよび／または改善されたもしくは代替のリニアアクチュエータアセンブリを提供することは、本発明の目的の１つである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１態様において、本発明は、ハウジングと、出力シャフトと、ノーズ片と、負圧装置とを備えるリニアアクチュエータアセンブリを提供する。このリニアアクチュエータアセンブリにおいて、
出力シャフトは、アクチュエータアセンブリ軸を規定し、ハウジングに対して伸張位置と格納位置との間でアクチュエータアセンブリ軸に沿って可動であり、
ノーズ片は、出力シャフトに摺動可能に取り付けられ、出力シャフトに対して伸張位置と格納位置との間で可動であり、
ノーズ片と出力シャフトは、協働して一定量の流体を収容するチャンバを規定し、チャンバの容積はノーズ片が格納位置にある場合に伸張位置にある場合よりも小さく、
負圧装置は、チャンバに連結可能であり、
負圧装置は、シールされた容積内の圧力を低下させてノーズ片を伸張位置から格納位置に向けて変位させるよう選択的に操作可能である。
【００１２】
アクチュエータアセンブリは、例えば、ダイと向かい合うフォースリアクションフレームに取り付けられる。ノーズ片は、ノーズ片とダイの間のギャップが広がることを可能にする負圧装置により格納位置に向けて可動である。これは、続いて、同様のストローク長を有する従来のアクチュエータに挿入可能な加工物よりも大きい加工物をフォースリアクションフレームに挿入することを可能にし得る。このような方法でアクチュエータアセンブリの軸長を選択的に低減させる機能により提供され得るコンパクト性は、フォースリアクションフレームを使用しない場合など、他の状況下においても有益となる。
【００１３】
第１態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいて、
ノーズ片と出力シャフトが協働して一定量の流体を収容する付加的チャンバを規定し、その付加的チャンバの容積はノーズ片が前記格納位置にある場合に伸張位置にある場合よりも大きく、
付加的チャンバは、圧力下流体源に連結可能であり、流体源からの流体の流入によりチャンバの容積が増加するように配置することにより、ノーズ片を伸張位置から格納位置に向けて変位させる。
【００１４】
負圧装置は、ノーズ片を通じてチャンバに連結可能である。
【００１５】
負圧装置がノーズ片を通じてチャンバに連結可能であることは、ノーズ片をよりアクセスし易くすることによってアセンブリ全体のデザインの制約を少なくするため有益である。
【００１６】
代替的に、負圧装置は出力シャフトを通じてチャンバに連結され、あるいは、ノーズ片および出力シャフトにより規定される部分間の連結部にて連結されることができる。
【００１７】
負圧装置は低圧ガスのタンクを備えることができ、負圧装置の操作にはタンクとチャンバ間のバルブの開口を含む。代替的に負圧装置は、ローブポンプ、スクリューポンプ、ピストンポンプまたは、ベンチュリポンプなどのインジェクタジェットポンプなどのポンプを備えることができ、負圧装置の操作には、ポンプの作動を含む。
【００１８】
負圧装置の操作によりノーズ片を、伸張位置に向けて、あるいは、伸張位置と格納位置との間の中間位置に向けて変位させる。
【００１９】
第２態様において、本発明は、ハウジングと、出力シャフトと、ノーズ片とを備えるリニアアクチュエータアセンブリを提供する。このリニアアクチュエータアセンブリにおいて、
出力シャフトは、アクチュエータアセンブリ軸を規定し、ハウジングに対して伸張位置と格納位置との間でアクチュエータアセンブリ軸に沿って可動であり、
ノーズ片は、出力シャフトに摺動可能に取り付けられ、出力シャフトに対して伸張位置と格納位置との間で可動であり、
ノーズ片と出力シャフトは、協働して一定量の流体を収容するチャンバを規定し、そのチャンバの容積はノーズ片が格納位置にある場合に伸張位置にある場合よりも大きく、
付加的チャンバは、圧力下流体源に連結可能であり、流体源からの流体の流入によりチャンバの容積が増加するように配置することにより、ノーズ片を伸張位置から格納位置に向けて変位させる。
【００２０】
例えば、アクチュエータアセンブリをダイと向かい合うフォースリアクションフレームに取り付け、圧力下流体源から流体を流入させ、チャンバの容積を増加させることでノーズ片が格納位置に向けて可動となることで、ノーズ片とダイの間のギャップを広げることができる。これは、本発明の第１態様において、同様のストローク長を有する従来のアクチュエータに挿入可能な加工物よりも大きい加工物をフォースリアクションフレームに挿入することを可能にし得る。さらに、このような方法で、アクチュエータアセンブリの軸長を選択的に低減する能力により提供され得るコンパクト性は、フォースリアクションフレームを使用しない場合など、他の状況下においても有益である。
【００２１】
本発明の第２態様、あるいは、付加的チャンバを備える本発明の第１態様において、圧力下流体源は、圧縮ガスのタンク、列挙したいずれかのポンプなどのポンプ、または他の適切な手段であってよい。
【００２２】
本発明のいずれの態様においても、ノーズ片は、単一部品または複数部のアセンブリであってもよい。ノーズ片は、留め具供給機構および／または加工物クランプ面を備え、あるいは、それらに連結されていてもよい。
【００２３】
チャンバ（複数の場合には少なくとも１つのチャンバ）は、あらゆる適切な気体、例えば、窒素または空気などのガス、混合気、あるいは、オイルまたは水などの液体、混合液を含有してもよい。
【００２４】
チャンバまたは各チャンバは、あらゆる適切な形状、例えば、円柱状、角柱状、環状および／またはセグメント化された形状であってもよい。
【００２５】
チャンバ（複数の場合には少なくとも１つのチャンバ）を選択的にシール可能とすることにより、ノーズ片および出力シャフトは協働してガススプリング機構を形成することができる。ガススプリングは、引っ張り力および／または圧縮力下で作動するように構成することができる。ガススプリングが圧縮力下で作動するように構成されている場合、当該チャンバは、液体のみ含むまたは何も含まない、例えば、アンロード時にゼロボリュームとなり、または真空状態を保持するのではなく、むしろ一定量のガスを収容しなければならない。
【００２６】
ガススプリング機構を形成するノーズ片および出力シャフトは、ノーズ片と出力シャフトとの間の弾性的なバイアス力を提供するために有益である。例えば、スポット接合部にアクチュエータアセンブリが使用される場合において、ストリッパスプリングおよび／またはクランピングスプリングに代えてガススプリング機構を使用してもよい。
【００２７】
代替的に、チャンバまたは各チャンバはシールしないままであってもよい。例えば、本発明の第１態様において、負圧装置が排出ジェットポンプである場合、チャンバは、排出ジェットポンプに連結され、ポンプと連続的な流体接続をし得る。この場合、ポンプの非作動時のチャンバ内の圧力は雰囲気圧と等しいが、ポンプの作動時のチャンバ内の圧力は雰囲気圧よりも低くなる。
【００２８】
ノーズ片は、チャンバの一部または複数の場合には少なくとも１つのチャンバを規定するキャビティを備える。
【００２９】
キャビティは、あらゆる適切な形状、例えば、円柱状、角柱状、環状および／またはセグメント化された形状であってもよい。
【００３０】
代替的に、ノーズ片により規定されるチャンバの一部または各チャンバは、平面壁または凸面壁であってもよい。
【００３１】
第１態様において、負圧装置は上述したようにノーズ片を通じてチャンバに連結可能であり、ノーズ片は負圧装置に連結可能であるチャンバの一部を規定するキャビティを備え、負圧装置は当該キャビティに連結可能であってもよい。
【００３２】
出力シャフトは、チャンバの一部または複数の場合には少なくとも１つのチャンバを規定するキャビティを備えていてもよい。
【００３３】
キャビティは、あらゆる適切な形状、例えば、円柱状、角柱状、環状および／またはセグメント化された形状であってもよい。
【００３４】
代替的に、出力シャフトにより規定されるチャンバの一部または各チャンバは、平面壁または凸面壁であってもよい。
【００３５】
ノーズ片は、前記出力シャフトの前記キャビティ内に摺動可能に収容され得る。
【００３６】
代替的に、ノーズは、チャンバが存在する場合にそのチャンバの一部を規定するキャビティ内に収容されるのではなく、出力シャフトのキャビティ内に摺動可能に収容され得、あるいは、出力シャフトは、キャビティがチャンバの一部または１つのチャンバを規定する、あるいは、規定しない場合にノーズ片のキャビティ内に摺動可能に収容され得る。代替的にノーズ片および出力シャフトは、他の適切な方法で摺動可能に取り付けられてもよい。
【００３７】
リニアアクチュエータアセンブリは、出力シャフトに連結され、ノーズ片内の開口部に突き出るプランジャをさらに備えてもよい。
【００３８】
リニアアクチュエータアセンブリは、ノーズ片を格納位置から伸張位置に向けて変位させるように配置される弾性素子をさらに備えてもよい。
【００３９】
弾性素子は、ノーズ片と出力シャフトとの間の弾性的なバイアス力を提供するために有益である。弾性的なバイアス力は上述したガススプリング機構によって設けられ、弾性素子からの弾性的なバイアス力はこれに対して補助的なものまたは、対抗的なものとなる。
【００４０】
弾性素子は、ノーズ片を伸張位置に向けて変位させるように配置され、例えば、スポット接合部にアクチュエータアセンブリが使用されている場合にストリッパスプリングとして機能させるように、あるいは、ノーズ片を伸張位置と格納位置との間の中間位置に向けて変位させるように配置され、例えば、スポット接合部にアクチュエータアセンブリが使用されている場合にクランピングスプリングとして機能させることができる。
【００４１】
弾性素子は、ロッド、チューブまたはブロックのような弾性部品であってもよく、あるいは、コイルスプリング、タケノコバネ、板バネ、皿バネまたはガススプリングのようなスプリングであってもよい。
【００４２】
弾性素子は、チャンバ内（複数の場合には少なくとも１つのチャンバ内）に配置されてもよい。これにより有利でコンパクトな配置を実現することができる。
【００４３】
ノーズ片および／または出力シャフトが、チャンバの一部または複数の場合には少なくとも１つのチャンバを規定するキャビティを備える場合、弾性素子は少なくとも一部の当該キャビティ内に配置される。代替的に弾性素子は、出力シャフトおよび／またはノーズ片の外側などあらゆる他の適切な位置に配置されてもよい。
【００４４】
第１態様および第２態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいて、
該リニアアクチュエータアセンブリが、ハウジングに対して第１ねじ部材を回転するように構成されたモータをさらに備え、
出力シャフトが第２ねじ部材を備え、
第１ねじ部材および第２ねじ部材のねじが、互いに直接的または間接的に協働することで第２ねじ部材に対する第１ねじ部材の回転を第２ねじ部材の直線運動に変換するよう配置し、伸張位置と格納位置との間にある出力シャフトを動かす構成とすることができる。
【００４５】
ねじ部材は、ねじ山、ラグを受容するためのヘリカル状の溝、またはヘリカル状の溝内で受容するためのラグなど、ヘリカル運動を伝達するインターフェイスを有する任意の部品であってもよい。
【００４６】
モータは、電気、水圧または空気モータであってもよい。
【００４７】
第２ねじ部材は、出力シャフトに不可欠な部品であっても、出力シャフトに連結される独立した部品であってもよい。
【００４８】
出力シャフトおよびハウジングは、通常使用の間、これら両者間の相対回転を抑制するように構成された相互補完回転防止手段を設け得る。
【００４９】
相互補完回転防止手段は、通常使用の間、出力シャフトおよびハウジングの相対回転を実質的に抑制するように構成することができる。代替的に、相互補完回転防止手段は、相対回転を例えば、２７０°、１８０°または９０°の角度範囲に制限するように構成されていてもよい。
【００５０】
出力シャフトは、少なくとも部分的に第１ねじ部材内に収容される位置に向けて可動であってもよい。
【００５１】
代替的にまたは追加的に、出力シャフトは、第１ねじ部材のねじと軸方向に重なる出力シャフトの回転防止手段の位置に向けて可動である。
【００５２】
出力シャフトが、少なくとも部分的に第１ねじ部材内に収容される位置に向けて可動であり、第１ねじ部材のねじと軸方向に重なる出力シャフトの回転防止手段の位置に向けて可動である場合、これらの位置は、同一であっても、同一でなくともよい。
【００５３】
第３態様において、本発明は、ハウジングと、モータと、出力シャフトとを備えるリニアアクチュエータアセンブリを提供する。このリニアアクチュエータアセンブリにおいて、
モータは、ハウジングに対して第１ねじ部材を回転するように構成され、
出力シャフトは、第２ねじ部材を備え、アクチュエータアセンブリ軸を規定し、ハウジングに対して伸張位置と格納位置との間で前記アクチュエータアセンブリ軸に沿って可動であり、
出力シャフトおよびハウジングに通常使用の間、出力シャフトおよびハウジングの相対回転を抑制するように構成された相互補完回転防止手段を設け、
第１ねじ部材および第２ねじ部材のねじが、互いに直接的または間接的に協働することで第２ねじ部材に対する第１ねじ部材の回転を第２ねじ部材の直線運動に変換するよう配置し、伸張位置と格納位置との間にある前記出力シャフトを動かし、
出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材のねじとが、軸方向に重なる位置に向けて可動である。
【００５４】
出力シャフトが当該位置に向けて可動であることにより、アクチュエータアセンブリは、回転防止手段を有する部品をアクチュエータに取り付けた従来のアクチュエータよりも軸方向に短くなることができる。上述したように当該回転防止手段の１つは、少なくともアクチュエータのストローク長と同じ位、長くなければならない。
【００５５】
出力シャフトの回転防止手段は、第１ねじ部材のねじと全ての位置、範囲内の位置、または単一の位置において軸方向に重なり得る。
【００５６】
モータは、電気、水圧または空気モータであってもよい。
【００５７】
第２ねじ部材は、出力シャフトに不可欠な部品であっても、出力シャフトに連結される独立した部品であってもよい。
【００５８】
当該位置は、伸張位置、格納位置あるいは、伸張位置と格納位置との間の中間位置、または伸張位置と格納位置を越えた位置などの異なる位置であってもよい。
【００５９】
出力シャフトは、少なくとも部分的に第１ねじ部材内に収容される位置に向けて可動であり得る。当該位置は、第１ねじ部材のねじと軸方向に重なる出力シャフトの回転防止手段の位置と同一であっても、同一でなくともよい。
【００６０】
いずれの態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいても、出力シャフトは、出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材のねじとが、軸方向にねじの少なくとも２０％の総軸長に亘って重なる位置に向けて可動とすることができる。例えば、出力シャフトは、出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材のねじとが、軸方向にねじの少なくとも３０％または少なくとも４０％の総軸長に亘って重なる位置に向けて可動であってもよい。
【００６１】
さらに、出力シャフトは、出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材のねじとが、軸方向にねじの少なくとも５０％の総軸長に亘って重なる位置に向けて可動であってもよい。例えば、出力シャフトは、出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材のねじとが、軸方向に前記ねじの少なくとも６０％または少なくとも７０％の総軸長に亘って重なる位置に向けて可動であってもよい。
【００６２】
出力シャフトは、出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材のねじとが、軸方向に実質的に前記ねじの全軸長に亘って重なる位置に向けて可動であってもよい。
【００６３】
第４態様において、本発明は、ハウジングと、モータと、出力シャフトとを備えるリニアアクチュエータアセンブリを提供する。このリニアアクチュエータアセンブリにおいて、
モータは、前記ハウジングに対して第１ねじ部材を回転するように構成され、
出力シャフトは、第２ねじ部材を備え、アクチュエータアセンブリ軸を規定し、ハウジングに対して伸張位置と格納位置との間で前記アクチュエータアセンブリ軸に沿って可動であり、
出力シャフトおよびハウジングに、通常使用の間、出力シャフトおよびハウジングの相対回転を抑制するように構成された相互補完回転防止手段を設け、
第１ねじ部材および第２ねじ部材のねじが、互いに直接的または間接的に協働することで第２ねじ部材に対する第１ねじ部材の回転を第２ねじ部材の直線運動に変換するよう配置し、伸張位置と格納位置との間にある出力シャフトを動かし、
出力シャフトが、少なくとも部分的に第１ねじ部材に収容される位置に向けて可動である。
【００６４】
第２ねじ部材は、少なくとも部分的に第１ねじ部材内に収容可能であることで、第２ねじ部材および実際には出力シャフト全体のデザインの制約を少なくする。例えば、第２ねじ部材は、出力シャフトが中央キャビティを規定することを可能にし、当該中央キャビティは、上述したチャンバの一部を形成、従来のガススプリング機構のチャンバの一部を形成、またはストリッパスプリングおよび／またはクランピングスプリングなどの他の部品を備えるよう使用してもよい。対照的に、第１ねじ部材がアクチュエータアセンブリの長さが過大になることを回避させるためにソリッドロッドである場合、出力シャフトは当該ロッドを収容するよう管状でなければならない。これにより上述したような他の部品を出力シャフトが備えることを防止する。これらの他の部品は、別の場所に収容されなければならず、アクチュエータアセンブリ全体の寸法を増加させる。
【００６５】
出力シャフトは、その少なくとも一部が、第１ねじ部材内の全ての位置、範囲内の位置、または単一の位置に収容され得る。
【００６６】
第１ねじ部材内に収容される出力シャフトの一部は、第２ねじ部材の一部または全部、および／または出力シャフトの残りの部分の一部または全部であってもよい。
【００６７】
第１ねじ部材は、雌ねじであってもよい。出力シャフトが当該位置にある際に出力シャフトの少なくとも一部は、第１ねじ部材の雌ねじ内に収容され得る。
【００６８】
当該位置は、伸張位置、格納位置、または異なる位置（例えば、伸張位置と格納位置との間の中間位置、あるいは、伸張位置または格納位置を越えた位置）であってもよい。
【００６９】
いずれの態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいても、前記出力シャフトは、少なくともその一部が第１ねじ部材内に収容される位置に向けて可動であり、前記第１ねじ部材が雌ねじであって、前記出力シャフトは、少なくともその一部がねじの総軸長の少なくとも５０％の深さまで前記第１ねじ部材の前記ねじ内に収容される位置に向けて可動とすることができる。例えば、前記出力シャフトは、少なくともその一部がねじの総軸長の少なくとも３０％または少なくとも４０％の深さまで前記第１ねじ部材の前記ねじ内に収容される位置に向けて可動である。
【００７０】
さらに、出力シャフトは、少なくともその一部がねじの総軸長の少なくとも５０％の深さまで前記第１ねじ部材の前記ねじ内に収容される位置に向けて可動である。例えば、出力シャフトは、少なくともその一部がねじの総軸長の少なくとも６０％または少なくとも７０％の深さまで第１ねじ部材の前記ねじ内に収容される位置に向けて可動である。
【００７１】
出力シャフトは、少なくともその一部が、実質的にねじの全軸長に沿って、第１ねじ部材のねじ内に収容されるような位置向けて可動であってもよい。代替の１つとして、第１ねじ部材が雄ねじであり得、第２ねじ部材は、少なくともその一部が第１ねじ部材の代替位置に収容されてもよい。
【００７２】
いずれの態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいても、前記出力シャフトおよび前記ハウジングに相互補完回転防止手段が設けられ、前記相互補完回転防止手段が、前記ハウジングおよび前記出力シャフトのいずれか一方に設けるキーであって、他方の前記ハウジングおよび前記出力シャフトに設けられたキー溝へ突き出るキーを備える構成とすることができる。
【００７３】
代替的に、出力シャフトは、断面において非円形であり得、ハウジングの補完形状開口部内に収容され得る。例えば、出力シャフトは、六角形であって、ハウジングの六角形開口部内に収容され得る。
【００７４】
上記のキーはハウジングに設けられ、キー溝は出力シャフト内に設けられる構成とすることができる。
【００７５】
出力シャフトに設けられるキー溝は、キーが出力シャフトに取り付けられた際に生じ得、例えばハウジングまたは第１ねじ部材との衝突のリスクを回避するために有益である。
【００７６】
代替的に、キーは出力シャフトおよびハウジング内のキー溝に設けられ得る。
【００７７】
いずれの態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいても、第１ねじ部材および第２ねじ部材を備え、第１ねじ部材および第２ねじ部材が、少なくとも１つの中間ねじ部材を通して、間接的に協働するように配置される構成とすることができる。例えば、第１ねじ部材、第２ねじ部材および中間ねじローラーは、ローラースクリュー機構を形成し得る。代替的に、第１ねじ部材および第２ねじ部材は、少なくとも１つの非中間ねじ部材を通して、間接的に互いに働きかけるように配置され得る。例えば、第１ねじ部材、第２ねじ部材および中間ねじ部材は、ボールスクリュー機構を形成し得る。他の代替として、第１ねじ部材および第２ねじ部材は、直接的に互いに働きかけるように配置され、例えば、これらのねじ部材は、リードスクリュー機構を形成する構成とすることができる。
【００７８】
第３態様または第４態様に係るリニアアクチュエータアセンブリは、出力シャフトに摺動可能に取り付けられ、出力シャフトに対して伸張位置と格納位置との間で可動であるノーズ片をさらに備える構成とすることができる。
【００７９】
いずれの態様に係るリニアアクチュエータアセンブリにおいても、ノーズ片を備え、前記出力シャフトまたは前記アクチュエータ本体に対する前記ノーズ片の位置を検出するためのセンサをさらに備える構成とすることができる。
【００８０】
センサは、あらゆる適切な形状であってよい。例えばレーザーなどの光学式、電磁式、容量性または渦電流エンコーダであってもよい。
【００８１】
第５態様において、本発明は、リニアアクチュエータアセンブリを備え、リニアアクチュエータアセンブリの出力シャフトが、留め具またはダイを動かし、あるいは、クリンチングまたは摩擦攪拌スポット接合操作に作用するパンチに連結される、スポット接合装置を提供する。
【００８２】
第５態様に係るスポット接合装置は、第１態様〜第４態様に関連して前述したより多様な加工物の構造および／またはコンパクト性を実現可能にするなどの利点を提供する。
【００８３】
出力シャフトがプランジャを備える場合、パンチはプランジャに連結され得る。
【００８４】
第６態様において、本発明は、第５態様に係るスポット接合装置を使用して加工物の２つ以上の層を留め合わせる製品の製造方法を提供する。
【００８５】
第６態様に係る方法は、第１態様〜第４態様に関連して前述したより多様な加工物の構造および／またはコンパクト性を実施可能にするなどの少なくとも１つの利点があるため、多目的に使用され、広く適用され得る。より多様な目的に使用でき、より広く適用できることによって特定の製品または系列製品を製造するために必要な装置の部品の数を減らすことが可能となり、これらの製品を製造可能な製造ユニットのサイズおよび／またはコストを低減することができる。
【００８６】
第７態様において、本発明は、第５態様または第６態様に係るスポット接合装置を使用して２つ以上の層を留め合わせることにより形成された加工物を備える製品を提供する。
【００８７】
第７態様における製品のデザインの制約は、より多様な目的に使用できることおよび／または、第５態様および／または第６態様の適用性によってより少なくなる。例えば上述したように製造のために必要な装置の部品のサイズおよび／またはコストが低減されることにより、低コストで製造することができる。代替的にまたは追加的に、製品は、従来の方法および装置により接合できなかった加工物の構造、または経済的な理由から接合できなかった加工物の構造を備えてもよい。
【００８８】
第６態様または第７態様に関連して形成される製品は、オートバイ、自動車、バン、トラックまたは航空機などの車両であってもよい。加工物の層の例には、車両の車台、熱絶縁／防音材パネルおよび車体構造パネルを含む。より一般的には、従来の加工物の層は、通常は、スチールまたはアルミニウムなどの金属であるが、ポリマーまたは、カーボンファイバなどの複合材料などの他の適切な材料であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、周知のモータ駆動リニアアクチュエータの側面断面図である。
【図２】図２は、部分断面として図１のリニアアクチュエータを備える、リニアアクチュエータアセンブリの側面図である。
【図３】図３は、図２のリニアアクチュエータアセンブリの一部の側面断面図である。
【図４】図４は、出力シャフトが格納位置に、ノーズ片を伸張位置にある、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリの側面断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、フォースリアクションフレームのアームに取り付けられた図２のアクチュエータアセンブリの側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、フォースリアクションフレームのアームに取り付けられた、実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリの側面図である。
【図６】図６は、出力シャフトが部分的に格納位置にあり、ノーズ片が伸張位置にある、実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリの側面断面図である。
【図７】図７は、出力シャフトが部分的に他方の格納位置にあり、ノーズ片が部分的に伸張位置にある、実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリの側面断面図である。
【図８】図８は、実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリの一部の拡大断面図である。
【図９】図９は、実施形態の変形に係るリニアアクチュエータアセンブリの一部の側面断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態の他の変形に係るリニアアクチュエータの後方部の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００９０】
本発明の特定の実施形態を実施例のみによって、添付の図面を参照しながら以下に述べる。
【００９１】
図１は、周知のデザインの電気モータ駆動リニアアクチュエータ２を示す。当該電気モータ駆動リニアアクチュエータは、ハウジング４、モータおよび出力シャフト６を有する。モータは、ドライブベルト（いずれも図示せず）によってローラースクリューシャフト形状の第１ねじ部材８に駆動接続される。出力シャフト６は、雌ねじローラーナット形状の第２ねじ部材１０を備える。ローラーナット１０ではない出力シャフト６の一部は、以下、本体１２として参照する。出力シャフト６は、図１において垂直方向にある縦軸を規定する。当該縦軸は、アクチュエータ軸に対応する。
【００９２】
出力シャフト６は、図１に示す格納位置と、出力シャフトがハウジング４（図１における下方部）から突き出て大きく伸張する伸張位置との間でアクチュエータアセンブリ軸に沿って可動である。出力シャフト６が格納位置にある場合、第１ねじ部材８の一部は、出力シャフトのキャビティ１４内に収容される。これにより出力シャフトが格納位置にある場合に第１ねじ部材８および出力シャフト６が「収容」可能とされ、アクチュエータアセンブリ２２の全軸長が縮小する。キャビティ１４は、第２ねじ部材１０の全体に亘り、本体１２の軸長の大部分に沿って伸張する。出力シャフト６が伸張位置にある場合において、ローラースクリューシャフト８は、ローラーナットによって規定されたキャビティ１４の一部にのみ突き出る。
【００９３】
特にＳＰＲなどの高い力を作用させる用途のアクチュエータにおいては、第２ねじ部材に第１ねじ部材が収容されるのではなく、むしろ、一般には第１ねじ部材８が第２ねじ部材１０内に収容され得る。これは当該断面において、感知限度内でのベンディングの際にソリッドシリンダよりも管状部材の方が、耐性があるからである。このようなアクチュエータは当初、張力および／または圧縮力の負荷下で動作するように設計されたが、多くの用途においては、いくらかの側方荷重を避けることはできない。例えば、ＳＰＲにおいてアクチュエータ２は、Ｃフレームなどのフォースリアクションフレームの一端に取り付けられ得る。リベット挿入時には、Ｃフレームはわずかに歪み、そのアームは相互に外向きに広がる。この歪みがアクチュエータ軸を傾けることで、アクチュエータ軸はもはや加工物の平面に対して垂直ではなくなり、その結果、加工物からの反力は、出力シャフト６により抗すべき側方成分を有する。追加的な点として、図１のアクチュエータ２が変形されることにより、ハウジング４内で回転するものが、ローラースクリューシャフト８ではなく、ローラーナット１０である場合、ベアリング１６は、ローラーナット１０または本体１２とハウジング４との間に再配置されるべきであることは明らかである。これは、ハウジング４の直径を要し、そのためアクチュエータ２の重量および嵩は増加する。
【００９４】
第１ねじ部材８は、ハウジング４内にて回転するよう３セットのベアリング１６により取り付けられる。第１ねじ部材８および第２ねじ部材１０は、ねじローラーの形状で複数の中間ねじ部材１８を通して、間接的に互いに働きかけるように構成される。第１ねじ部材８、第２ねじ部材１０および中間ねじ部材１８は、協働してローラースクリュー機構を形成する。上述したように第１ねじ部材８を回転させるようモータ（図示せず）を附勢することで、第２ねじ部材１０の回転を制限しながら、第２ねじ部材、従って出力シャフト６全体を格納位置と伸張位置との間でアクチュエータ軸に沿って直線的に動かすことができる。アクチュエータ軸に沿って出力シャフト６が動く方向は、第１ねじ部材の回転方向によって決定される。以下、出力シャフト６が伸張する方向、つまり出力シャフトを伸張位置に向けて前進させる方向に向かう第１ねじ部材８の回転は、「前進」回転と称し、出力シャフト６が格納される方向、つまり出力シャフトを格納位置に向けて後退させる方向に向かう第１ねじ部材８の回転は、「後退」回転と称する。
【００９５】
上述したように、出力シャフト６を直線的に動かすアクチュエータ２のローラースクリュー機構によりローラーナット１０の回転は制限される。しかしながら、アクチュエータ２自体は、そのような制限をする手段を構成しない。これにより出力シャフト６は断面において円形であり得、出力シャフト６とハウジング４との間の境界を、この場合はＯリングによって効果的にシールすることが可能となる。当該シーリングは、潤滑油の漏出および／または、ねじ部材８、１０、１８のねじに損傷を与えかねない汚れ、もしくは異物の侵入を防止するために重要である。
【００９６】
図２および図３は、上述したリニアアクチュエータ２を備えるアクチュエータ２２を示す。図２において、リニアアクチュエータ２のモータ２４およびドライブベルト２６は、視認可能とされている。アクチュエータアセンブリ２２は、出力シャフト６に取り付けられたキーアセンブリ２８およびハウジング４に取り付けられたサポートチューブ３０を有する。サポートチューブ３０は、縦軸がアクチュエータ軸に平行である位置に配置される。それにより出力シャフト６は、伸張位置にある場合にサポートチューブ３０の中心を下降する。サポートチューブ３０は、一組のキー溝３１を有し、それぞれのキー溝は、キーアセンブリ２８のキー２９を収容する。キー溝３１内に収容されるキー２９は、サポートチューブ３０に対して出力シャフト６が回転することを防止する。当該サポートチューブは、ハウジング４に固定されることから当該ハウジングに対して回転することはなく、これによりハウジング４に対して出力シャフト６が回転することを防止できる。アクチュエータ２のローラースクリュー機構は、上述したように出力シャフトを伸張または格納するように機能することも可能である。
【００９７】
サポートチューブ３０の内径は、ノーズ片３４および出力シャフト６の双方と密接に摺動嵌合する。これにより部品の側方のサポートが可能となり、これらの部品は上述した水平荷重に耐え得るようになる。このタイプのサポートチューブにより提供される側面サポートは、高い力を作用させる用途のアクチュエータに一般的に採用される構造である。
【００９８】
プランジャ３２は、出力シャフト６から力を伝達するように配置する伸張構成要素であり、出力シャフトの遠心端に取り付けられる。サポートチューブ３０およびプランジャ３２の間に同心円状に配置されるのはノーズ片３４であり、当該ノーズ片は、出力シャフト６およびハウジング４の双方に対して可動である出力シャフト６の遠心端にて、または当該遠心端を越えて配置される構成要素である。アクチュエータアセンブリ２２がＳＰＲに使用される場合、プランジャにパンチが取り付けられ、クランプ面およびリベットフィード機構を備えるツールノーズは、ノーズ片に取り付けられる。コイルスプリング形状のストリッパスプリング３６および皿バネ形状のクランピングスプリング３８は、キーアセンブリ２８とノーズ片のショルダ３９との間に設けられる。力伝達用のスリーブ４０は、クランピングスプリング３８とキーアセンブリ２８との間の軸線方向間隔の一部に沿って駆動する。
【００９９】
上述したようにプランジャに取り付けられるパンチおよびノーズ片に取り付けられるツールノーズを備える自己穿孔リベットを駆動するためにモータ２４が第１ねじ部材（図１中では第１ねじ部材８）を前向きに回転させることで、伸張位置にある出力シャフト６を動かし、リベットすべき加工物に向けて前進させる。サポートチューブ３０内の出力シャフト６が前方向（図２および図３においては下方向）に動くにつれて、出力シャフト６はストリッパスプリング３６を前方向に押し出す。そのため、ストリッパスプリング３６は、クランピングスプリング３８に対して押し出され、続いて、ノーズ片３４のショルダ３９に対して押し出される。ノーズ片３４は、出力シャフト６に沿って前方向に動き、サポートチューブ３０から大きく伸張するよう突き出る。
【０１００】
出力シャフト６およびノーズ片３４は共に、ツールノーズのクランプ面（図示せず）が加工物に接触するまで、前方向に動き続ける。接触した時点で、ノーズ片３４の前進動作は停止するが、出力シャフト６の動作は継続する。そのためストリッパスプリング３６は、キーアセンブリ２８とクランピングスプリング３８との間で圧縮され始め、プランジャ３２はノーズ片３４に対して前方向に動き始める。この動作によりツールノーズ内のパンチ（いずれも図示せず）を前向きに動かし、加工物に向けて前進させる。
【０１０１】
アクチュエータアセンブリ２２は、リベットが加工物を穿孔する直前の位置にパンチが到達する際に、キーアセンブリ２８が力伝達用のスリーブ４０に接触する位置まで、ストリッパスプリング３６を圧縮するように構成されている。その後のリベットによる加工物の穿孔時における出力シャフト６の前方向への継続的な動作は、クランピングスプリング３８を圧縮する。クランピングスプリング３８およびストリッパスプリング３６の継続的な圧力による力からの復元力は、加工物をクランプするようノーズ片および、すなわちツールノーズ（図示せず）を変位させる。リベット挿入は、クランピングスプリング３８がそのソリッド長に到達する時点またはその前に完了する。
【０１０２】
リベット挿入後、出力シャフト６は牽引される。始めは、出力シャフト６が後退し、ノーズ片は、クランピングスプリング３８およびストリッパスプリング３６の作用により静止状態を保つ。ひとたび、キーアセンブリ２８が力伝達用のスリーブ４０にもはや接触しない程、出力シャフト６が後退すると、ストリッパスプリング３６の作用のみによってノーズ片は静止状態を保つ。ひとたび、ストリッパスプリング３６がその当初の長さに戻ると、図３に示す位置にアセンブリが到達するまで出力シャフト６はさらに後退し、それによりノーズ片３４は出力シャフト６と共に引き戻される。
【０１０３】
図４は、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリ２２を図示する。当該実施形態に係るアクチュエータアセンブリは、図２および図３のアセンブリと共通の特徴を数多く有するため、相違点のみを詳述する。
【０１０４】
図２および図３のアセンブリのように本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータアセンブリは、ハウジング４を有するアクチュエータ２、モータ２４および出力シャフト６を備える。当該実施形態に係るハウジング４は、前方部４ａおよび後方部４ｂを備える。上述した配置において、モータは、ドライブベルトによって第１ねじ部材８に駆動接続され、出力シャフト６は第２ねじ部材１０および本体１２を備える。出力シャフト６は、アクチュエータ軸に対応する縦軸を規定する。当該縦軸は、図４において垂直方向にある。出力シャフト６は、図４に示す格納位置と、出力シャフトがハウジング４（図４における下方部）から突き出て、大きく伸張する伸張位置との間でアクチュエータアセンブリ軸に沿って可動である。この詳細は、後述する。
【０１０５】
図２および図３のアセンブリのように、第１ねじ部材８および第２ねじ部材１０は、ローラー形状で中間ねじ部材１８を通して、間接的に互いに働きかけるように構成され、第２ねじ部材の回転が制限される場合には、出力シャフト６を伸張および格納することができるローラースクリュー機構を形成する。しかしながら、当該実施形態においては、第１ねじ部材が第２ねじ部材に収容されるのではなく、むしろ第２ねじ部材１０および本体１２が第１ねじ部材内に収容され得る。より詳細には、第１ねじ部材は縦長のローラーナットの形状、ねじ部材は、比較的短いローラースクリューシャフトの形状を有する。この詳細は、後述する。
【０１０６】
ローラーナットチューブ（第１ねじ部材）８は、ハウジング４、この場合にはハウジングの後方部４ｂ内にて回転するようドライブシャフト５０、サポートリング５２および４セットのベアリング１６により取り付けられる。第１ねじ部材８の後端（図４においては上端）は、ドライブシャフト５０に固定される。このドライブシャフト５０は、３つのベアリング１６によってハウジング内でサポートされ、第１ねじ部材を回転するため、モータによって回転することができるように構成されている。第１ねじ部材８は、その下端において、サポートリング５２に固定され、サポートリング５２は、ベアリング１６によってハウジング内に取り付けられている。モータ２４を附勢することにより、ドライブシャフト５０、ローラーナットチューブ８およびサポートリング５２をハウジング内にて同時に回転させることができる。
【０１０７】
上述したように、第１ねじ部材８および第２ねじ部材１０は、出力シャフト６を伸張および格納するよう中間ねじ部材１８を通して、間接的に互いに働きかけるように構成されている。既に述べたようにこれは、ハウジング４に対する第２ねじ部材１０の回転を制限することを要する。当該実施形態においては、サポートチューブを使用する代わりにハウジング４および出力シャフト６に相互補完回転防止手段を設けている。より詳細には、ハウジング４（この場合前方部４ａ）は、一組のキー２９および各々が１つのキーを収容する一組のキー溝３１を有する本体１２の出力シャフト６を備える。アクチュエータアセンブリ２２の通常の使用を通して、キー２９は、出力シャフト６、従って第２ねじ部材１０が、ハウジング４に対して回転することを抑制する。
【０１０８】
図４は、キー溝３１の最後端４８を図示している。これは、出力シャフト６が格納位置にある場合において、キー溝３１（出力シャフト６の回転防止手段）が、実質的に第１ねじ部材の全軸長に沿って伸張する第１ねじ部材８のねじと軸方向に重なることを示している。より詳細には、当該実施形態においては、キー溝３１と第１ねじ部材のねじは、軸方向に当該ねじの約６０％の総軸長に亘って重なる。言い換えれば、キー溝３１は、第１ねじ部材８のねじ部の約半分（この場合実質的に第１ねじ部材の全軸長）に亘り突出する。
【０１０９】
出力シャフト６の回転防止手段３１と第１ねじ部材のねじとをそれらが軸方向に重なる位置に配置可能であることにより、図２および図３に示すガイドチューブのようにアクチュエータの前方または後方に設けられ、上述したように少なくともアクチュエータのストローク長と同じ位、長くなければならないという回転防止手段の要件を取り除くことができる。図５Ａと図５Ｂを比較することにより同等のストロークアクチュエータにおいて生じ得る長さの縮小を図示している。双方のアクチュエータアセンブリは、破線によって示されたノーズ片３４と共にフォースリアクションフレームのアーム４４に取り付けられていることが図示されている。
【０１１０】
再び図４について述べるが、図２および図３のように、実施形態に係るアクチュエータアセンブリ２２は、プランジャ３２、皿バネ形状のクランピングスプリング３８、力伝達用のスリーブ４０およびノーズ片３４を備える。当該実施形態においては、各構成要素はアクチュエータ軸と同軸上にあるが、他の実施形態においては、構成要素が存在する場合には少なくとも１つの構成要素が同軸上にない場合もあり得る。出力シャフト６の本体１２は、プランジャ３２、クランピングスプリング３８、力伝達用のスリーブ４０を内部に収容するキャビティ５４を備える。加えて、ノーズ片３４は、キャビティ５４内に摺動可能に収容される。そのため、ノーズ片３４は、出力シャフト６に摺動可能に取り付けられ、出力シャフトに対して図４に示す伸張位置と当該ノーズ片が出力シャフトから、より小さい範囲にて前方向に突き出る格納位置との間で可動である。
【０１１１】
当該実施形態に係るアクチュエータアセンブリ２２は、ＳＰＲスポット接合装置のために使用される。当該アクチュエータアセンブリは、この場合はパンチ５８と同軸上にあるプランジャ３２に取り付けられたリベットを駆動するようパンチ５８を備え、ノーズ片３４は、ツールノーズ３４ａを備える。ツールノーズ３４ａは、パンチチャンネルを囲む環状のクランプ面５９を備える。ノーズ片３４は、キャビティ５６を規定し、当該キャビティと流体接続するダクト６１を有する。キャビティ５６のマウス５７は、プランジャ３２を収容する開口部を形成することで、プランジャ３２に追加的な側方安定性を提供する。Ｏリング５５は、ノーズ片３４およびパンチ５８との間で圧縮された状態で保たれ、キャビティ５６の前方を通って空気が漏れることを防止する。
【０１１２】
図６に明示されるように出力シャフト６内のキャビティ５４およびノーズ片内のキャビティ５６は、漏経路６２を通して互いに流体接続している。さらに図６は、当該実施形態において、フランジプレート６４が、力伝達用のスリーブ４０とクランピングスプリング３８との間に配置されることをより明示している。フランジプレートは、以下に述べるように力伝達用のスリーブ４０とクランピングスプリング３８との間で伝達される荷重をよりよく分散するように作用する。フランジプレート６４は、キャビティ５４内のフランジプレートを行き交う流体の流れを妨げるシール６５を備える。ノーズ片３４は、その後方部に位置するさらなるフランジプレート６８を備える。当該フランジプレート６８は、以下に述べるようにノーズ片３４と力伝達用のスリーブ４０との間にかかる荷重を分散するように作用する。Ｏリング７０は、本体１２に対してフランジプレート６８をシールすることで、それらの間の流体の流れを妨げる。図６は、出力シャフト６がその前方に位置するエンドナット７２を有し、エンドナット７２がワイパーシール７４によってノーズ片３４に対してシールされている様子をさらに示す。当該実施形態において、ワイパーシール７４は、ノーズ片３４がキャビティ５４内を摺動することによって生じる異物または水の侵入や、潤滑油の漏出を防ぐよう作用する。
【０１１３】
図２および図３においてストリッパスプリングはコイルスプリングの形状を有するが、当該実施形態においては、ストリッパスプリングの機能は、出力シャフト６とノーズ片３４が協働して形成するガススプリング機構によって実行される。出力シャフト６内のキャビティ５４、５６と、ノーズ片３４はフランジプレート６４、６８およびＯリング６５、７０、５５とともに、一定量のガスを収容するために協働してチャンバ６６を形成する。当該実施形態においては、チャンバ６６は、狭い部分（漏経路６２）を有するよう二又に分かれている。例えば、ダクト６１に連結するバルブを閉じ、ダクト６１を塞ぐことによりチャンバ６６がシールされている場合、出力シャフト６に対してノーズ片３４を後退させ、格納位置に向けて動かすことで、ノーズ片３４をシャフト内のキャビティ５４のより深い位置に押し出すことができる。これによりキャビティ５４の開放容積を低下させ、キャビティ５４内のガス圧、従ってチャンバ全体のガス圧を上昇させることができる。この圧力の上昇は、ノーズ片３４を伸張位置に向けて変位させるよう作用する。
【０１１４】
チャンバ６６は、ノーズ片３４を格納するために利用してもよく、例えば出力シャフト６が格納位置にある場合に、ノーズ片３４を利用することでアクチュエータ２の軸長を低減させることができる。ダクト６１は、負圧装置（図示せず）に連結し、負圧装置を操作することによりノーズ片内のキャビティ５６内におけるガス圧、従って、チャンバ６６全体におけるガス圧を低下させることができる。チャンバ６６内の圧力を低下させることによりノーズ片３４は、格納位置に向けて後方に引き戻される。チャンバ６６が再びガススプリングとして機能する場合には、例えば、負圧装置を停止させ、チャンバ６６内の圧力を雰囲気圧へと戻すことにより、あるいは、ポンプまたは圧縮ガスシリンダを使用し、雰囲気圧を超えるようキャビティ内の圧力を上昇させ、従って、ガススプリング機構のばね定数を上昇させることにより、チャンバ６６は再圧力下に置かれ得る。
【０１１５】
再び図４を参照すれば、本実施形態について上述したように出力シャフト６は、第１ねじ部材８に少なくとも部分的に収容することができる。より詳細には、格納位置にある出力シャフトは、第１ねじ部材８の全長に亘る。言い換えると、格納位置における出力シャフト６は、その一部、この場合には第２ねじ部材１０の前方部および本体１２の後方部が、実質的に第１ねじ部材の全軸長に沿って第１ねじ部材８内に収容される。出力シャフト６は可動であることから、出力シャフト６内に第１ねじ部材８を収容するのではなく、むしろ、第１ねじ部材８内に出力シャフト６が収容されるため、第１ねじ部材を収容するために出力シャフトの後方を中空にする必要性がなくなる。これにより周辺部品を、アセンブリ全体としてのサイズを上昇させ得る位置ではなく、出力シャフト内に配置することができる。例えば、当該実施形態においては、出力シャフト６内のスペースは、チャンバ６６を部分的に規定するため、および出力シャフト６内の構成要素、つまりプランジャ３２、クランピングスプリング３８、力伝達用のスリーブ４０を収容するために使用する。出力シャフト６は、出力シャフト６内に第１ねじ部材８を収容するのではなく、むしろ、第１ねじ部材８内に出力シャフト６が収容されることにより、ある側面においては、出力シャフトの側方強度が低減するが、いくつかの用途においては側方強度よりも上述した利点がより有益である。例えば、側方荷重の問題は、より高い強度を有する材料を使用する、あるいは、ＳＰＲにおいてより硬いＣフレームを使用する、または荷重サイクル中にパンチおよびダイの軸配列を維持することにより側方荷重自体を最小化する他の方法により対処することができる。
【０１１６】
自己穿孔リベット（図示せず）を駆動するために実施形態に係るアクチュエータアセンブリ２２を使用し、モータ２４が上述した第１ねじ部材８を前向きに回転させることで、伸張位置に向けて出力シャフト６を動かし、リベットすべき加工物に向けて前進させる。出力シャフト６が前方向（図４においては下方向）に動くと、その動きによりノーズ片３４は前方向に動かされる。チャンバ６６は、シールされており、ガススプリングとして作用し、ノーズ片３４を伸張位置に保持する。図７は、出力シャフト６が伸張位置に向けて前進途上、つまり格納位置と伸張位置との中間位置にあるアクチュエータアセンブリを示している。出力シャフト６が中間位置にある際には、キー溝３１と第１ねじ部材８のねじは、軸方向に当該ねじの約５０％の総軸長に亘って重なり、出力シャフト６の一部は、第１ねじ部材８のねじの総軸長、つまり第１ねじ部材８の総軸長の約８５％の深さまで当該ねじ内に収容される。
【０１１７】
出力シャフト６およびノーズ片３４は共に、ツールノーズ３４ａのクランプ面５９が加工物に接触するまで、前方向に動き続ける。接触した時点で、ノーズ片３４の前進動作は停止するが、出力シャフト６の動作は継続する。このことにより、ノーズ片３４は、出力シャフト６に対して後方に押され、格納位置に向かって動く。そのためストリッパスプリング３６は、キーアセンブリ２８とクランピングスプリング３８との間で圧縮され始め、プランジャ３２はノーズ片３４に対して前方向に動き始める。この動作によりツールノーズ内のパンチ（いずれも図示せず）を前向きに動かし、加工物に向けて前進させる。これによりキャビティ５４の容積、従ってチャンバ６６の容積が減少し、チャンバ内のガス圧が上昇し、加工物に対するノーズ片が変位する。静止状態を保つノーズ片３４および出力シャフト６は前進し続け、プランジャ３２はノーズ片３４内にて前進することで、ツールノーズ３４ａのパンチチャンネル６０内のパンチ５８を前向きに動かし、加工物に向けて前進させる。図８は、出力シャフト６が伸張位置に向けてさらに前進途上、つまり図８の位置と伸張位置との中間位置にある、アクチュエータアセンブリを示している。出力シャフト６が当該位置にある際には、キー溝３１と第１ねじ部材８のねじは、軸方向に当該ねじの約１５％の総軸長に亘って重なり、出力シャフト６の一部は、第１ねじ部材８のねじの総軸長、つまり第１ねじ部材８の総軸長の約５５％の深さまで当該ねじ内に収容される。
【０１１８】
実施形態に係るアクチュエータアセンブリ２２は、リベットが加工物を穿孔する直前の位置にパンチ５８が到達する際に、ノーズ片が力伝達用のスリーブ４０に接触する位置まで出力シャフト６に対して後退するように構成されている。その後のリベットの加工物穿孔時における出力シャフト６の前方向への継続的な動作は、クランピングスプリング３８を圧縮する。クランピングスプリング３８からの牽引力およびチャンバ６６の容積の継続的な減少による力およびチャンバ６６内の圧力の上昇は、加工物をクランプするようノーズ片３４、およびすなわちツールノーズ３４ａのクランプ面５９を変位させる。リベット挿入は、クランピングスプリング３８がソリッド長に到達する時点またはその前、当該実施形態においては、ノーズ片３４が格納位置に到達する際に完了する。
【０１１９】
リベット挿入後、出力シャフト６は牽引される。始めは、出力シャフト６が後退し、ノーズ片は、クランピングスプリング３８およびストリッパスプリング３６の作用により静止状態を保つ。そして、ノーズ片３４は、伸張位置に向けて後退し始める。ひとたび、ノーズ片３４が力伝達用のスリーブ４０にもはや接触しない程、出力シャフト６が後退すると、ガススプリングの作用のみによってノーズ片は静止状態を保つ。ひとたび、ノーズ片３４が伸張位置に戻るのに十分な程、出力シャフト６が後退すると、出力シャフトが継続して後退するに連れて、ノーズ片もアセンブリ２２が図４に示す位置に到達するまで、出力シャフト６と共に後退する。
【０１２０】
実施形態に係るアクチュエータアセンブリ２２は、第１レーザー位置決めエンコーダを有し、当該エンコーダは、出力シャフト６とハウジング４の相対位置にある制御ユニット（いずれも図面では見えていない）に情報を提供するよう構成されている。アクチュエータアセンブリ２２は、第２レーザー位置決めエンコーダをも有し、当該エンコーダは、出力シャフト６とノーズ片３４の相対位置にある制御ユニット（いずれも図面では見えていない）に情報を提供するよう構成されている。これらのエンコーダは、協働することで接合された加工物の総厚を計算することができる。ＳＰＲにおいては、ハウジング４は、ダイ（図面では見えていない）から一定の距離を保ち続けるため、ハウジング４に対する出力シャフト６の位置についての第１エンコーダからの情報により制御ユニットは、ダイに対する出力シャフトの位置を推測することができる。第２エンコーダからの情報により制御ユニット（いずれも図面では見えていない）は、出力シャフト６の前進中にノーズ片３４が加工物に接触する時、すなわちノーズ片が出力シャフトに対して牽引され始めた時を推測することができる。また、第１エンコーダからの情報により制御ユニットは、上述時の出力シャフトの位置を推測することができる。従って、制御ユニットは、ノーズ片３４が加工物に接触する際に出力シャフト６がどれ程ダイから離れているべきかを決定し、この決定により加工物の厚さを計算することが可能となる。
【０１２１】
第１および／または第２エンコーダからの情報は、他の有益な情報を得るために使用し得る。例えば、制御ユニットは、第１および第２エンコーダから提供された情報により出力シャフト６の前進速度およびノーズ片３４の牽引速度を決定することができる。
前進する出力シャフト６よりも遅い速度でノーズ片３４が牽引されるという、これら２つの速度の違いは、加工物の圧縮を示している。この情報は、加工物層間のエアギャップの閉鎖、加工物層間の粘着性の分布、および／または、加工物が比較的柔らかい場合には、ノーズ片の力により加工物に機械的な変形が生じることがあるため、加工物の機械強度を分析するために用いてもよい。さらに、例えばハウジング４に対する出力シャフト６の端位置などの情報は、アクチュエータアセンブリ２２が取り付けられたフォースリアクションフレームの歪みを計算するために用いることもできる。
【０１２２】
他の実施形態においては、情報は、異なる構成を有する少なくとも１つのセンサによって提供され得る。例えば、第２センサがノーズ片３４とハウジング４の相対位置についての情報を提供するよう配置された場合、加工物の厚さは、ハウジング４からノーズ片３４の先端への最大距離を決定し、この最大距離をハウジングとダイ間の距離と比較することで計算することができる。同様にエアギャップの閉鎖、加工物の機械強度などは、ハウジング４に対するノーズ片３４の速度の変化を観測することで分析することができる。他の実施例として、一方のエンコーダがノーズ片３４と出力シャフト６の相対位置についての情報を提供し、他方のエンコーダがノーズ片とハウジング４の相対位置についての情報を提供してもよい。この場合、情報は上述のいずれかの方法により得ることができるが、例外的にハウジング４に対する出力シャフト６の位置および速度は、センサにより直接観測するのではなく、出力シャフトおよびハウジングの双方に対するノーズ片３４の相対位置および速度を比較することで推測できる。
【０１２３】
本発明の変形実施形態におけるリニアアクチュエータアセンブリ２２について、図９を参照しながら詳述する。変形により実施形態としてチャンバ６６のみならず、他のチャンパ８０も有する。当該チャンバ８０は、実質的に環状であって、実質的にアクチュエータ軸周りで円周方向に配置される。チャンバ８０は、出力シャフトのキャビティ８２およびノーズ片のキャビティ８４が協働することにより形成される。各キャビティ８２、８４は、凹形状を有し、２つの環状の壁間に設けられる。図９においては、実質的に互いに直交する位置に設けられている。チャンバ８０は、ダクト８６により圧力下流体源（図面では見えていない）に連結可能である。チャンバ６６は、負圧装置（図面では見えていない）に連結可能であり、その容積はノーズ片３４が伸張位置にある場合に格納位置にある場合よりも大きく、以下にサクションチャンバとして参照する。チャンバ８０は、圧力下気体源に連結可能であり、その容積はノーズ片３４が伸張位置にある場合に格納位置にある場合よりも小さく、以下に圧力チャンバとして参照する。
【０１２４】
上述したように当該実施形態においては、ストリッパスプリングの機能は、サクションチャンバ６６にダクト６１をシールすることにより、出力シャフト６とノーズ片３４が協働して形成するガススプリング機構によって実行される。また、クランピングスプリング３８の働きは、ガススプリング機構によって補助される。当該変形実施形態においては、さらなるガススプリング機構を、圧力チャンバ８０を使用し、出力シャフト６とノーズ片３４を協働させることで形成する。これらの２つのガススプリング機構は協働して、ストリッパスプリングの機能を実行し、双方のガススプリング機構は、クランピングスプリング３８を補助する。例えば、ダクト８６を塞ぐことによりサクションチャンバがシールされている場合、出力シャフト６に対するノーズ片３４の後退動作は、圧力チャンバ８０の軸長を増加させ、従って、その容積を増加させる。これは、圧力チャンバ８０の圧力を低下させ、ノーズ片３４が伸張位置に向けて戻るように変位させるために作用する。
【０１２５】
サクションチャンバ６６のように圧力チャンバ８０は、ノーズ片３４を牽引するために用いてもよい。それによりアクチュエータアセンブリ２２の軸長を低減することができる。ダクト８６は、圧縮気体源（図示せず）に連結され、チャンバ８０内に圧力下流体が流入することにより、当該チャンバ内の圧力は上昇し得る。これによりノーズ片３４は、格納位置に向けて後退することを強いられる。チャンバ８０がガススプリングとして再び機能する場合、チャンバ内の圧力を雰囲気圧へと戻す、あるいは、連関するガススプリング機構のばね定数が上昇するようなより低い圧力など他の適切な圧力にしてもよい。
【０１２６】
実施形態において、クランピングスプリング３８は、キャビティ５４内に配置されている。しかし、クランピングスプリング３８は、チャンバの後部を規定するフランジプレート６４の後ろに配置されているためサクションチャンバ６６内には配置されない。しかしながら、当該変形実施形態においては、フランジプレート６４は、図６にてシール６５として図示されるシールを有しない。この場合、チャンバ６６は、さらに後方に伸張することができ、図４、図７および図８において第２ねじ部材１０として図示される第２ねじ部材に到達するまで後退し得る。その結果、当該実施形態においては、クランピングスプリングは、チャンバ６６内に配置され得る。前述の実施形態におけるワイパーシール７４の機能によって潤滑油を保持し、異物および湿気の侵入を防止することはほとんどなかったが、当該変形実施形態においては、ノーズ片３４の外周に沿って圧力チャンバ８０内の流体が漏出することを防止するよう働きかけることができる。
【０１２７】
本発明のさらなる変形実施形態におけるリニアアクチュエータアセンブリ２２について、図１０を参照しながら詳述する。当該実施形態においては、出力シャフト６の本体１２およびハウジング４にキー溝を有さない。代わりに出力シャフトの回転防止手段は、第１ねじ部材８から突き出る伸張ロッド９０の形状を有し、ハウジングの回転防止手段は、ドライブシャフト５０の後ろに配置されるボス９４内の開口部９２の形状を有する。ロッド９０は、四角形断面で示され、第１ねじ部材８からドライブシャフト５０のボア９６および開口部９２を通じて軸沿いに後方に向かって突出する。ボスは、ハウジング４に固定されるため、回転することも軸沿いに動くこともできない。開口部９２は、ロッド９０の断面を補完する断面を有する。この場合、開口部９２は断面において四角形である。
【０１２８】
ロッド９０は、開口部内で軸方向に摺動可能であるが、開口部９２の形状は当該ロッドがその内部で回転することを防止する。これにより第１ねじ部材８、つまり出力シャフト６全体が、ボス９４、つまりハウジング４に対して回転することを防止する。ドライブシャフト５０のボア９６は、ドライブシャフトがロッド９０に接触するのを防ぐのに十分な程の直径を有する。そのためドライブシャフト５０の回転は妨げられない。
【０１２９】
図１０は、出力シャフト６が格納位置にある場合を示す。ロッド９０は、出力シャフト６が伸張位置にある場合に当該ロッドが開口部９２に収容されている状態を維持するのに十分な長さを有する。この変形は、アクチュエータアセンブリ全体の長さを増加させるが、出力シャフトの本体が外断面において円形であることを可能にする。これにより本体１２、つまり出力シャフト６全体におけるベンディングに対する耐性の向上、および／または上述したシーリングの簡易性の向上、および／または本体の製造をより容易にすることができる。
【０１３０】
前述の実施形態と異なり当該変形実施形態においては、回転防止手段、つまり具体的にはロッド９０は、出力シャフト６が格納位置にある場合に第１ねじ部材８のねじと軸方向に重ならない。しかしながら、出力シャフト６が伸張位置に向けて前進した場合、当該ロッドは、第１ねじ部材のねじと軸方向に重なる位置に到達する。出力シャフト６が伸張位置にある場合、ロッド９０、つまり出力シャフトの回転防止手段と第１ねじ部材８のねじとは、軸方向に当該ねじの約７０％の総軸長に亘って重なる。当該変形実施形態においては、出力シャフト６は、ハウジングに対する当該出力シャフトの配置に関係なく、第１ねじ部材８のねじの総軸長の１００％の深さまで収容される。
【０１３１】
当該実施例においては、ロッドおよび開口部はそれぞれ四角形断面で示されているが、他の実施形態においては適切な形状であってもよい。例えば、ロッドまたは開口部の断面形状は、三角形、六角形、八角形または楕円形であってもよい。さらに、開口部の断面形状は、ロッドの形状と同一ではなく、ロッドの断面を補完する形状であってもよい。例えば、ロッドは、八角形および凹んだ四角形、または断面において三角形であり凹部が六点の星形形状であってもよい。さらに、他の実施形態においては、ロッドに対応するように配置された凹部に収容される２つ以上の独立したロッドをスピナヘッドスクリュードライバと同様の方法で利用してもよい。
【０１３２】
上述したデザインへの数多くの変形は、添付の特許請求の範囲から逸脱するものではないことを理解されたい。例えば、本明細書にて述べたＳＰＲ用のアクチュエータアセンブリに関しては、クリンチング、ブラインドリベット、応用型自己穿孔スタッドまたは摩擦攪拌スポット接合など他のタイプの接合装置、あるいは、構成要素をロボット操作するためのアクチュエータといった他の適切な用途にて本発明と同様に利用し得る。追加的に、本明細書にて述べられた発明は、電気モータがローラースクリュー機構を操作するモータ駆動アクチュエータに関して述べているが、他の適切なタイプのアクチュエータにおいても本発明を同様に利用し得る。例えば、本発明は、油圧または空圧モータを使用するアクチュエータ、リードスクリュー機構またはボールスクリュー機構を使用するアクチュエータに利用されてもよい。さらに本発明の第１態様は、モータ駆動アクチュエータではなく、水圧シリンダなどのアクチュエータに使用することができる。同様に本発明の第３態様または第４態様は、従来のストリッパスプリング、負圧装置に連結されていない従来のガススプリング、または、ノーズ片がその重みにより伸張位置に向けて変位する時点でいずれのスプリングも使用しない、アクチュエータに使用することができる。
【０１３３】
上述した実施形態においては、クランピングスプリングを使用しているが、他の実施形態においては存在しなくてもよい。クランピングは、全ての状況下においてＳＰＲにとって必須である訳ではなく、本発明に係るアクチュエータアセンブリの他の用途においては、そのようなスプリングを必要としない場合もある。さらに上述したアクチュエータアセンブリは、ダイに向けてリベットを駆動するパンチを有するが、他の実施形態においては、出力シャフトがパンチとリベットに向けて、ダイを駆動し得る。
【０１３４】
出力シャフトおよびノーズ片の伸張位置と格納位置を例示しているが、これらに制限されるべきではないことを理解されたい。他の実施形態においては、出力シャフトおよび／またはノーズ片はそれらが存在する場合において、伸張位置を越えた位置および／または格納位置を越えた位置に可動であり得る。
【０１３５】
上述したところにおいて、クランピングは、リベット挿入中に行われるが、用途によっては、例えば加工物層間の粘着性を広げることを補助するためにリベット穿孔前に開始させることもでき、あるいは、リベット穿孔開始後に行うことおよび／またはリベット穿孔が完了する前に完了させることもできる。追加的にクランピングは、例えば、クリンチングまたは摩擦攪拌スポット接合といったＳＰＲを越えた他の分野においても使用することができる。
【０１３６】
他の実施形態において、力伝達用のスリーブは、それは存在する場合において、他の適切な形状であってもよい。例えば、支柱、梁、または骨組みの形状であってもよい。さらに、実施形態におけるクランピングスプリングは、出力シャフトのキャビティ内にあるが、ノーズ片のキャビティ内、またはチャンバが存在する場合においてはその外側にあってもよい。
【０１３７】
ツールノーズは、ノーズ片の一部として述べられているが、独立した構成要素であると考えてもよい。同様にプランジャも、出力シャフトの一部を形成すると考えられる。
【０１３８】
上述した実施形態は、単に具体例を例示するに過ぎず、本発明をその具体例の特徴に限定するものではない。本明細書においては、好適な実施形態のみが例示および説明されているが、特許請求の範囲にて規定した本発明の請求の範囲内でのあらゆる変更および変形をも保護対象となることを理解されたい。特許請求の範囲に関し「１つの」、「少なくとも１つの」または「少なくとも一部の」という用語は、特徴を説明する際の冒頭に用いるが、本発明の請求の範囲内にて特に明記しない限り、特許請求の範囲を１つに限定するような意図はない。本発明において、特に明記しない限り「少なくとも一部の」および／または「一部の」という用語は、対象物の一部および／または全部を含む意味で使用する。
【０１３９】
本明細書に記載する任意および／または好適な特徴は、個別または互いに組み合わせて使用することができ、組み合わせの適切性および具体的な組み合わせは、添付の特許請求の範囲の記載に従う。本発明の各態様に係る任意および／または好適な特徴は、適切である限り本発明の他の態様に適用することができる。さらに本発明に係る構成において、サクションチャンバが圧力チャンバのような特徴を有するか否か、本発明の構成がサクションチャンバを有するか否かに関わらず、サクションチャンバに関するあらゆる特徴は圧力チャンバに関連し、また逆も成立する。例えば、圧力チャンバを備える本発明の実施形態において、サクションチャンバがクランピングスプリングを有するか否か、サクションチャンバ自体を有するか否かに関わらず、クランピングスプリングを圧力チャンバ内に設けることができる。具体例として、図９の構成の変形は、クランピングスプリングを張力コイルスプリング形状にすることを含む。出力シャフト対するノーズ片の後退動作は、圧力チャンバの軸長を長くするわけではないが、コイルスプリングを伸張させる。そのため張力コイルスプリングは、少なくともの一部のクランピング力を備える。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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