(57)【要約】      （修正有）【課題】単純でコスト効果の高い荷重測定装置を有するブラインドファスナ取付け工具を提供する。【解決手段】ファスナに加えられている荷重を表す低電圧電気信号を記録するために、取付け動作中にブラインドファスナ１４に対接される前端面２１８と、取付け動作中に前面２１８とファスナ１４のフランジ１２２との間に配置されて圧縮されるように前記前面上に装着される圧電薄膜荷重測定装置２２２とを有する。ブラインドファスナ取付け動作中にかかる荷重を測定する方法は、圧電薄膜荷重測定装置を取付け工具とファスナとの間に配置し、次に取付け動作中に圧電薄膜が変形することにより生じる低電圧信号を測定して、ファスナに加わる荷重を表すものとして信号を分析する。【選択図】          図１
2004154860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付け動作中にブラインドファスナに対接される前面と、
前記取付け動作中に該前面とファスナ間に配置されて圧縮されるように前記前面上に装着される圧電薄膜荷重測定装置と、
を有するブラインドファスナ取付け工具。
【請求項２】
前記前面が、カンチレバーを形成するようにブリッジ部材によって前記工具上に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の取付け工具。
【請求項３】
前記荷重測定装置が、前記前面上に堅固に装着された撓み圧電発電機を含み、該発電機の撓み変形が低電圧の電気信号を発生することを特徴とする請求項２に記載の取付け工具。
【請求項４】
前面が、これを貫通して前記工具の内部機構と連通する中心開口を有し、該開口が前記ファスナのマンドレルを受け入れるために、前記取付け工具の長手方向軸線と同軸にあり、前記荷重測定装置もまた、前記工具軸線と同軸に装着されるような開口を含むことを特徴とする先行する請求項の何れか１項に記載の取付け工具。
【請求項５】
前記測定装置の外面上に装着された保護カバーを更に含む先行する請求項の何れか１項に記載の取付け工具。
【請求項６】
取付け動作中にファスナ取付け工具によってブラインドファスナに加わる荷重を測定するシステムであって、
先行する請求項の何れか１項に記載の取付け工具と、
前記ファスナに加わる荷重を表すものとして、前記圧電薄膜荷重測定装置の電圧出力を分析する制御回路と、
を含むシステム。
【請求項７】
取付け動作中にファスナ取付け工具によってブラインドファスナ上に加わる荷重を測定する方法であって、
圧電薄膜荷重測定装置を前記工具の前端面と前記ファスナとの間に配置し、
取付け動作中に前記測定装置を圧縮して変形するように前記ファスナを前記端面に向かって圧縮し、
前記圧電薄膜の変形の結果として生成される電圧信号を測定して、前記ファスナ上に加わる荷重を表すものとして該信号を分析する、
段階を含む方法。
【請求項８】
前記荷重測定装置を取付け工具のカンチレバー状の前端面に装着し、前記端面が前記測定装置に圧縮力を加える時に撓みを生じさせ、前記圧電薄膜の変形が、前記信号を発生させる撓み変形を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項７又は８の方法によるブラインドファスナ上に加わる荷重を測定することにより、ファスナ取付け工具の空取付け動作を判定する方法であって、
前記ファスナの前記マンドレル進入荷重と前記マンドレル取付け荷重との間の測定された前記時間差を求め、
最適取付け時間差を表す予め定められた時間差値に対して測定された前記時間差を比較し、
測定された前記時間差が空取付け動作を表す予め定められた時間差よりも大きい場合に出力信号を発生する、
段階を含む方法。
【請求項１０】
添付図面を参照しながら実質的に本明細書に記載したようなブラインドファスナ取付け工具。
【請求項１１】
添付図面を参照しながら実質的に本明細書に記載したような、取付け動作中にファスナ取付け工具によりブラインドファスナに加えられる荷重を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラインドリベットのようなブラインドファスナの取付けに使用する改良された取付け工具に関する。より具体的には、本発明は改良された手段を有する取付け工具及び取付け手順中にブラインドファスナに加えられる荷重を監視する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
幾つかの理由により、ブラインドリベットのようなブラインドファスナの取付け中に、取付け動作中のファスナに加わる荷重を監視すること、及びファスナが正しく取り付けられた信頼性要因を提供する目的で取付け動作の品質を監視し分析するために、求められた荷重値を予め定められた基準値と比較することは非常に望ましい。このようなブラインドファスナは、取り付けられたファスナの許容性を視覚的に確認することが困難な状況（つまり、「ブラインド側」は、操作者が見ることのできない密閉された箱又は容器の内表面に在ることが多い）で使用されることが多いので、これは特に有利である。
【０００３】
ブラインドファスナと共に使用する従来の取付け工具は、これにブラインドファスナのフランジ部分を抑止するための前端面を設け、ブラインドファスナのマンドレルステムが該前端面を貫通して一組の引張りジョーにより係合されるようにし、該引張りジョーが内方に引かれて取付け工具がマンドレルステムに変位力又は取付け力を加え、ファスナ本体内にマンドレルヘッドを効果的に引き込んで、適切な被加工物の表面に対しファスナの自由端を変形させるという原理に基づいて作動する。引張りジョーを変位させるために油圧力又は空気圧力が利用されることが多く、マンドレルステムに加えられる力の測定値は、このようなジョーに取り付けられた一様なピストンを駆動するために使用される、通常は圧力変換器を介して油圧オイル又は空気圧流体により加えられる圧力を分析することにより求められる。本出願人の先願である欧州特許第７３８８５５１号では、ブラインドリベット取付け工具のこのような従来の荷重測定システムを開示している。
【０００４】
また、ジョー自体の変位に応じてファスナに加わる荷重を同様に測定するために、工具本体と取付けジョーとの間に相互に接続された従来の歪み計を利用することも知られている。
【０００５】
現存のこれらのタイプの荷重測定装置は、取付け動作中にこのような従来のリベット取付け工具の取付けジョーからこのファスナのマンドレルに伝達される荷重を判定する上で大いに効果的ではあるが、非常に複雑でリベット取付け工具の内部に注意深く位置決めする必要があり、これにより該工具の製造が難しくなると共に、磨耗又は故障した測定装置の修理及び交換が極めて困難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、単純でコスト効果の高い方法で上述の各問題を軽減する改良された荷重測定装置を有するブラインドファスナ取付け工具を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、取付け動作中にブラインドファスナに対接される前面と、取付け動作中に前面とファスナとの間に配置されて圧縮されるように前面上に装着される圧電薄膜荷重測定装置とを有するブラインドファスナ取付け工具が提供される。このようにして、ファスナによって荷重測定装置に加えられた圧縮力は、取付け動作中に該荷重測定装置に加わ荷重を表す低電圧信号を発生することになる。
【０００８】
荷重が取付け工具によってファスナに加えられる時に撓みを生じるカンチレバーを形成するために、前面がブリッジ部材によって工具上に装着されるのが好ましい。この場合、荷重測定装置は、通常前面に堅固に装着された撓み圧電発電機を含み、カンチレバーの撓み変形により生じる圧電発電機が撓み変形すると、低電圧の電気信号が発生することになる。
【０００９】
好ましくは、取付け工具の前面は、これを貫通して工具の内部機構と連通する中心開口を有し、該開口がファスナのマンドレルを受け入れるために、取付け工具の長手方向軸線と同軸であり、荷重測定装置もまた工具軸線と同軸に装着されるような開口を含む。
【００１０】
また、測定装置の外表面又は外面上に保護カバーを装着し、ファスナと係合することによる機械的に損傷から薄膜圧電材料を保護することが好ましい。
【００１１】
更に本発明によれば、取付け動作中にファスナ取付け工具によりブラインドファスナに加えられる荷重を測定するシステムが提供され、該システムは、上述のような取付け工具と、ファスナに加わる荷重を表すものとして圧電薄膜荷重測定装置の電圧出力を分析する制御回路とを含む。
【００１２】
更に本発明によれば、取付け動作中にファスナ取付け工具によってブラインドファスナに加わる荷重を測定する方法も提供され、該方法は、先ず圧電薄膜荷重測定装置を工具の前端面と工具に装着されたファスナとの間に配置し、次に取付け動作中に測定装置を圧縮して変形するようにファスナを端面に向かって圧縮し、圧電薄膜の変形の結果として生成される電圧信号を測定して、次いでファスナに加わる荷重を表すものとしてこの信号を分析する段階を含む。
【００１３】
荷重測定装置を取付け工具のカンチレバー状の前端面に装着して、その結果該前端面が測定装置に圧縮力を加える時に撓みを生じさせる場合には、圧電薄膜の変形が電気信号を発生させる撓み変形を含むのが好ましい。
【００１４】
更に、請求項７又は８に記載の方法によるブラインドファスナ上に加わる荷重を測定することにより、ファスナ取付け工具の空取付け動作を判定する方法が提供され、この方法は、このようなファスナのマンドレル進入荷重とマンドレル取付け荷重との間の測定された時間差を求め、最適取付け時間差を表す予め定められた時間差値に対してこの測定された時間差を比較し、測定された該時間差が空取付け動作を表す予め定められた時間差よりも大きい場合に出力信号を発生する段階を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に例示のために添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。
ここで図１を参照すると、従来のブラインドリベット取付け工具が概略的に示されている。ブラインドリベット取付けシステム１０は、ブラインドリベット１４を取り付けるブラインドリベット取付け工具１２と、油圧式増圧器１６と、参照番号１８で概略的に示したシステム制御回路とを含む。増圧器１６は、当技術分野において一般に使用されているような幾つかの従来型の増圧器の何れかとすることができるが、流体接続パイプ２２を介して運ばれる油圧流体により、取付け工具１２に対して単に圧力を制御自在に加える流体圧力源とみなすことができる。このタイプの増圧器１６は、流体圧力を取付け工具に伝えるための油圧オイル又は油圧流体を圧縮するために、シリンダに加えられる加圧空気のような圧力源を使用することが多い。増圧器１６内に含まれる流体は、パイプ２２を介してリベット取付け工具１２と連続的に流体連通していると考えることができる。
【００１６】
工具１２は、全体を４２で示した細長い本体を備え、該本体は、幾つかの構造からなるものであってよいが、図に示したようにハンドル４４を備えているのが好ましい。工具１２を作動させるトリガ４６は、従来の方法でハンドル４４内に取り付けられており、バルブ４８と作動的に関係付けられている。
【００１７】
従来のリベット取付け工具では、工具１２は電子制御回路１８を更に備え、該電子制御回路は、スイッチ４６の作動によって従来の方法で工具１２がリベット取付けサイクルの動作を開始するように、電線８１を介してスイッチ４６に作動的に接続されている。この場合制御回路は、リベット取付け工具が以下に述べるような所定の取付けサイクルに従って作動するように、制御ライン９１を介して関係するバルブ４８の動作を制御し、制御ライン１０１を介して増圧器１６の動作を制御する。
【００１８】
細長い本体４２は、前部チャンバ５４と油圧シリンダチャンバ５６とに内部で分割された細長いハウジング５０を含み、細長い本体４２は更に、その長手方向軸線に沿って設けられた軸方向に移動可能な引抜きシャフト５８を含む。このハウジング５０の構造は、多くの変形形態の１つにすぎず、唯一の不可欠な特徴は、引き抜きシャフト５８と該シャフトを軸線方向に動かす手段とに対する支持を提供することである点が理解されるであろう。
【００１９】
ジョー組立体６０が、引抜きシャフト５８の前端部と作動的に関係付けられている。このジョー組立体６０は、内部ボア６６を形成する内側が傾斜した楔型面６４を有するジョーケージ６２を含む。スプリットジョー６８の配列がケージ６２内に移動可能に設けられている。スプリットジョー６８の外表面が傾斜面６４に対して作用する時、ジョー６８は、ブラインドリベット１４のマンドレル７２の細長いステム７０と係合してこれを掴む。またマンドレル７２は、マンドレルヘッド７４を含む。マンドレル７２は、当技術分野において公知のようにリベット１４の構成要素を形成するヘッドを含む。リベット１４は、変形可能な管体スリーブ７６を含む。様々な方法を用いて、ジョー組立体６０を操作してマンドレル７２のステム７０を掴んで保持することができるが、以下に述べる方法は、単に例示にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２０】
ハウジング５０の前端部４１は、取付け工具１２の軸線Ａと同軸で並んで貫通して伸びる中心開口を有する前端面２１８を含み、該工具は、このタイプの取付け工具においては従来のものである、軸線Ａに対して実質的に垂直で外方に向かう面又は前面２２０を有し、該前面は、従来の方法及び図１及び図２に示すようなブラインドリベット１４のフランジ１２２を支持する。このようにして、マンドレル７２は、この前部プレート２１８の開口を貫通して伸び、従来の方法でジョー組立体６０内に支持されることになる。この前部プレート２１８は、取付け工具の作動によりマンドレルが左から右へ引かれる時、リベットの変形可能なスリーブ７６の軸方向変位を阻止する。
【００２１】
スロット２１４は、本体５０の直径の周辺で限定的に前部プレート２１８をリベット工具本体４２に連結している支持ブリッジ２１６（図２）を残した状態で、本体５０の前部チャンバ５４を貫通して軸線Ａに対し横方向に延びており、これにより本発明の取付け工具１２は、先行技術による取付け工具とは異なっている。ブリッジ部分２１６は、好ましくは本体５０の直径の約３５％まで延びることができる。しかしながら、ブリッジ２１６は或いは前部プレートと本体５０との間に延びる複数のフィンガーを含んでもよく、この場合も該フィンガーは本体の直径の３５％よりも大きくない最大円弧を備えている。このようにして、ブリッジ２１６は以下で述べるように、前部プレートと共にカンチレバーを形成する。
【００２２】
プッシャー７８は、プッシャーロッド８０の前端部に固定されており、プッシャーロッド自体は、引き抜きシャフト５８内に形成された中心貫通ボア内に収容されている。プッシャーロッド８０は、この貫通ボア内で軸線方向に移動可能であって、この後端部においてバネ８４により油圧シリンダチャンバ５６の後壁に接して付勢される。弱い方のバネ８６が、該後壁と引き抜きシャフト５８の後端部との間で作用する。
【００２３】
ピストン８８は、引き抜きシャフト５８に固定されて、油圧シリンダチャンバ５６内で前後両方向に軸線運動可能である。油圧増圧器１６は、パイプ２２を通り加圧流体（図示せず）を加圧流体孔９０を介してピストン８８の前側のシリンダチャンバ５６内へ押し入れ、油圧シリンダチャンバ５６の加圧側９２に入れる。加圧側９２に形成された流体密チャンバに加圧流体を導入することにより、ピストン８８は後方へ（図１において左から右へ）押されて移動し、ジョー６８は、マンドレルステム７０をクランプしてこれに取付け力を加えると同時に、以下に記載するように該マンドレルステムがマンドレルヘッド７４から破断するようになる。
【００２４】
「ブラインドリベット」という名称は、このようなリベットが、被加工物又は適用物の一方の側、即ち第１次側からのみ取り付けられるという事実に由来し、ブラインドリベット１４は、図１に示すようにその後端部にフランジ１２２を有する管状リベットスリーブ７６を含む。マンドレル７２は、管状リベット本体又はスリーブ７６を貫通するステム７０と、一方の端部に拡大形成されたマンドレルヘッド７４とを有する。図示されていないが、マンドレルステムは、十分な荷重が加えられた時に破断する、予め定められた破断点を有する脆弱部を備えている。これはブラインドリベット取付けの分野では従来のものであり、ここで詳述する必要はない。リベット１４は、図１に示すように取付け工具１２に装填され、次にマンドレルヘッドとスリーブ７６の前端部とが被加工物の「ブラインド側」を貫通して突き出るように、適切な被加工物（図示せず）を貫通する孔に導入される。次にマンドレルステム７０が、スプリットジョー６８の間にクランプされて取付け工具１２によって引っ張られる。油圧シリンダチャンバ５６内に流体圧力を導入し、最も弱いバネ８６の抵抗に抗してピストン８８を変位させることにより、引き抜きシャフト５８が後方に（左から右へ）移動した時、より強いバネ８４に対して付勢されたプッシャーロッド８０が、この後方への移動に抵抗してプッシャー７８をスプリットジョー６８の後部に作用させて、これらを内部が傾斜した楔型面６４内に押し込んで接触させ、ジョーがマンドレルステム７０を把捉するようになる。ステムが掴まれて、スプリットジョー６８が楔型面６４とマンドレルステム７０との間に完全に収納されると、プッシャーロッド８０は、引き抜きシャフト５８と共に後方に移動して最も強いばね８４の付勢力に優ることになる。引き抜きシャフト５８の移動（チャンバ５６内の圧力上昇の結果）によりジョー組立体６０が後方に搬送された時、リベット１４のヘッド７４は、このようなブラインドリベットの取付けに対して従来同様に、スリーブ７６内に引き込まれて入る。これは「マンドレル進入点」と呼ばれ、拡大されたマンドレルヘッドがスリーブ内に引き込まれる時のスリーブ７６が変形し始める点である。この段階で加わる圧力又は荷重は、マンドレル進入荷重と呼ばれる。マンドレル７２が引かれ続けると、リベットスリーブ７６はクランプされている被加工物の第２次側、即ちブラインド側まで変形され、このスリーブ７６の変形部分が第２次クランプ要素として作用し、一方フランジ１２２は第１次クランプ要素となり、被加工物はこれらの間でクランプされる。２つ又はそれ以上の適用物又は被加工物の部品を共に保持するのは、これら２次クランプ要素と１次クランプ要素の組合せである。
【００２５】
引き抜きシャフト５８の移動によりジョー組立体６０が連続して後方へ移動すると、ヘッド７４がスリーブ７６に引き込まれて最大に変形することになる。ヘッド７４が２次側に到達すると、それ以上の軸方向変位が拘束されるため、マンドレル７２は上述のようにネック部分で破断し、破断点に加えられる力は、最大取付け力（又は荷重）と呼ばれ、拘束されて離れてしまったヘッド７４と変形されたスリーブ７６との組合せにより、２次クランプ要素が形成される。次いで取付け工具のトリガ４６を解除して油圧式増圧器１６を適切に制御及び変位させることにより、チャンバ５６内の流体圧が解放され、これによって引き抜きシャフト５８及びプッシャーロッド８０が、バネ８４及び８６の付勢力により予め係合していた位置へと復帰する。ジョー６８の力が取り除かれると、ジョー６８は予め係合していた位置まで弛緩し、ステム７０が解放されて廃棄される。工具１２は、このリベット取付けサイクルを繰り返すことができる状態になっている。
【００２６】
更に例示のために、図１の取付け工具１２は、ピストン８８に加わる流体圧力を測定するために油圧シリンダチャンバ５６内に取り付けられた従来型の圧力変換器９９を備えた状態で更に示されており、該圧力変換器は、制御ライン８３を介して制御回路１８によって測定される検知された圧力を表す電気出力信号を供給し、該制御回路は出力信号を圧力測定値に変換することができる。ピストンの面積は一定であるから、この圧力測定値はジョーを介してマンドレルステム７０に伝達される力を表すことになる。これは、リベット取付け動作中に加わる取付け力を測定する従来型の手段である。通常システム制御回路１８は、アナログ信号をデジタル信号に変換するのに適切な調整回路を使用し、該デジタル信号は、リベット取付けサイクル全体を通じて信号を監視し、或いは予め定められた時間間隔で変換器回路をサンプリングする適切な増幅器回路を介して送ることができる。しかしながら図１から分かるように、変換器９９はリベット取付け工具１２の内部に配置されなければならず、これにより該工具の組立て製造工程の複雑さ及び該測定変換器の修理又は交換作業の複雑さが増大する。
【００２７】
次に図２を参照すると、改良された荷重測定手段が示されており、圧電装置を利用して、取付け動作中にブラインドリベットに加わる荷重を直接測定することができる。
【００２８】
上述のように、取付け工具ジョー組立体６８近傍の細長い本体４２の前端部には、スロット２１４が追加して設けてあり、該スロットは、リベット取付け動作（図のような）中にリベット本体フランジ１２２と係合してこれを支持する遠端プレート２１８に対して本体４２を連結する支持ブリッジ２１６を残して形成されている。この支持ブリッジ２１６及び端プレート２１８は、その外方に向かう面（すなわち前面）２２０上に圧電薄膜荷重表示装置２２２を取り付けたカンチレバーを形成し、該荷重表示装置は、これを前面に固定して取り付けるために、エポキシ２液性接着剤又はシアノアクリレート１液性接着剤のような化学的接着手段によって接着される。更に、圧電薄膜荷重表示装置の外表面には、薄膜荷重表示装置がリベットフランジ１２２と係合して機械的に損傷されるのを防止する保護パッド２２４も接着される。
【００２９】
リベット・マンドレルステム７０は、カンチレバー状の端面２１８内の中央同軸開口を貫通して通り、同様に該開口は、圧電装置と保護パッドをも同軸的に貫通して伸びて、その結果、工具２１０の取付けジョー６８によって係合される。このように、先行技術の取付け工具１０と比較して、この取付け工具の機械的構造における唯一の不可欠な相違点は、端面が細長い本体４２上で堅固に支持されるのでは無く、ここではカンチレバー状であることが理解されるであろう。
【００３０】
マンドレルのステム７０に荷重が加えられた時、この荷重は、マンドレルヘッド７４を介してリベット本体７６及びフランジ１２２を通り、前端面２１８に伝達されることになり、次いでこの荷重により、カンチレバー前面２１８を支持ブリッジ２１６の周りで曲げ、従って加えられる荷重が大きいほど、カンチレバーの曲がる程度が大きくなる。このカンチレバーの外側の面は曲げられることから、この外側表面は緊張した状態にあり、従って、この長さが増大する傾向は、堅固に接着された圧電装置にも加わることになることが理解されるであろう。圧電装置における緊張の増大及びその結果としての変形の増大は、カンチレバー内に生じる歪み量に直接関係し、従って適切な電線８３ａを介してシステム制御回路１８で受け取ることができる低い電圧に直接変換される。
【００３１】
次に圧電荷重表示装置２２２から生じた電気信号は、従来の方法で制御回路によって分析され、マンドレルステム７０に加えられている荷重を表す出力を直接供給することができる。
【００３２】
圧電薄膜荷重表示装置は、当技術分野においてはよく知られており、様々な異なる設計を含む。特にここで述べる実施形態において圧電薄膜荷重表示装置は、積層された２層要素を含む２層圧電発電機を含むことができ、加えられた機械的力によりカンチレバーに撓みが生じると、圧電装置の分極化された２層要素も撓み、これにより片方の層は圧縮されて他方の層は引き伸ばされるので、加えられた歪みを打ち消そうとして各層の全体に電荷が生じ、この電荷がこの後制御回路によって検知及び分析される。しかしながら、この技術は一般的で広く知られていると考えられるので、このタイプの圧電式荷重感知装置の動作に関する詳細は省略することとし、ここでは荷重が加わりこのような物質が変形すると、低い電圧の電気信号が発生し、この電圧は続いて加わる荷重を表していると指摘しておくだけに止める。
【００３３】
次いで制御回路は、圧電装置の測定された出力信号を分析及び変換してマンドレルステムに加えられた荷重の正確な測定値を生成するように較正することができる。或いは制御回路は、単にリベット取付け動作中に加えられた荷重の変化を表す未較正の信号を出力してもよい。この未較正信号は、連続的な荷重／時間測定曲線における種々のピークと谷の間の取付け時間を考慮することにより、リベット取付け動作が分析される特定の関係事項であり、従って、この加えられた荷重の特定値は、取り付けられたリベットの品質を判定する上で不可欠なものではない。しかしながら、他の動作においては、この荷重値は特に必要とされ、従って適宜制御回路を較正することが必要となる。具体的には、リベット取付け動作中にマンドレルステムに加えられる荷重は、初めはマンドレルヘッドがリベットの円筒状本体の変形を引き起こすのに十分な力を及ぼして、該本体内に引き込むことができる時点まで先ず増大する。この変形段階中にマンドレルステムに加わる荷重は、被加工物に対しリベット本体が押し付けられる結果としてマンドレルヘッドの変位に対する更なる抵抗が生じる時点まで減少し、その後マンドレルが従来の方法で破断するまでリベットステムに作用する荷重は徐々に増大する。このような荷重は、該圧電薄膜荷重測定装置のユーザによって容易に測定される。
【００３４】
このタイプの荷重測定装置は、リベット取付け工具が偶発的に被加工物から離れた位置で作動して、事実上空中でリベット取付け動作を行うリベットの「空取付け」動作を監視する用途に特に有利である。上述のような従来のリベット取付け動作の間にリベットマンドレルに加えられる荷重は、マンドレルヘッドがリベット本体内に引き込まれてリベット本体の変形により抵抗が減少し、その結果求められる荷重が低下する時点まで、徐々に増大することになる。その後、変形されたリベット本体は、リベットが取り付けられる被加工物の裏面と係合してこれ以上の変形が阻止され、従ってマンドレルが破断する時点まで、マンドレルの変位に対する抵抗と取付け工具によりリベットに加えられる荷重の値が増大し、その後リベットに加えられる荷重は急速に減少する。良く理解されることであるが、このような荷重測定はリベットに関する従来の荷重曲線を生成し、第１の荷重ピーク（リベットの進入荷重値を表す）と第２の取付け荷重ピーク（マンドレルが破断する時の荷重に等しい）との間の時間差は、特定の被加工物に適用された場合の特定設計のリベットに関しては実質的に一定であることが判明している。また、リベットが被加工物から離れた位置で取り付けられたために「空取付け」された場合には、リベット本体は被加工物の裏面との係合によって拘束されないことから、リベット本体の変形段階が長くなることがよく知られている。この場合において、リベット取付け時間（マンドレルが破断するまでに要する時間）は、リベットが既知の被加工物に取り付けられる場合の予想される時間よりも長くなる。従って、上述のような薄膜荷重測定装置を用いてマンドレルに加えられる荷重を表す信号を測定すること、及び該荷重曲線の２つの測定されたピーク間の時間差を求めるために時間の関数として該信号を分析することは、予め定められた値（既知の被加工物における特定のタイプのリベットの許容可能な取付け手順を示す）と比較して、測定された時間差が予め定められた値よりも大きいか否かを判定することができる時間差値を生成することになる。このような時間差が予め定められた値よりも大きい場合には、これは「空取付け」動作を示しているとみなすべきであり、適切な制御回路に「空取付け」動作を表す適切な警報又は拒絶信号を発生させて、操作者に警告するか、或いは必要に応じて取付け工具の記録への入力を生成することができる。
【００３５】
図示されていない本発明の別の実施形態においては、撓み動作に応答して作動しないが、単に加えられる圧縮力に応じて適切な出力電圧を発生する別の圧電発電機又は圧電センサが使用可能であることが同様に容易に理解される。例えば、１枚のシート状圧電セラミック材料のような、従来の単層圧電発電機の場合、極性化の方向と平行な単一の方向に機械的歪み力又は荷重が加えられた場合、この圧電材料を元の厚みに戻そうとする電圧が発生する。また、発生したこの電圧の分析も同様に、該圧電材料に加えられている力を表している。従って本発明の単純化された実施形態においては、前端プレート２１８は、リベット取付け工具１２の前端部と剛体（カンチレバー状で無い）係合した状態を維持し、これにより該単層圧電荷重発電装置が工具の前面２２０に堅固に装着されて、リベットのフランジ１２２により圧縮され（前述の方法で）、マンドレルステムに加えられている荷重を表す出力信号を供給する。何れの場合においても、このタイプの動作の取付け荷重を測定するためにこのような圧電材料を使用する場合には、取付け動作中にリベットと係合することによって直接測定が行われる。更に、圧電装置はリベット取付け工具１２の外部に装着されることから、修理又は交換のために必要に応じて容易にアクセス可能であり、従って適切なリベット取付け工具に装着する安価で便利な荷重測定装置が提供される。
【００３６】
従来のブラインドリベットを引用して本発明を説明してきたが、このタイプのセンサ装置は、取付け工具の末端部に接触してファスナの機械的変形（又は押し込み）を必要とする他のタイプのブラインドファスナに対しても同様に適用可能であり、ファスナと取付け工具との間のこのような圧縮は、本明細書で述べたタイプの適切な圧電装置を挿入することにより測定できることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブラインドファスナ取付け工具の概略断面図である。
【図２】図１の取付け工具の荷重測定装置の拡大概略断面図である。
【符号の説明】
１２  ブラインドリベット取付け工具
１４  ブラインドリベット
２２  流体接続パイプ
４２  工具本体
７２  マンドレル
７４  マンドレルヘッド
８８  ピストン
９９  圧力変換器
１２２  フランジ
２１４  スロット
２１６  支持ブリッジ
２１８  前端面、前部プレート、遠端プレート
２２０  工具前面
２２２  圧電薄膜荷重表示装置
【図１】
2004154860.tif 000003
【図２】
2004154860.tif 000004