(57)【要約】　　　（修正有）【課題】保持された一方の部材に他方の部材を圧入する際に、他方の部材の圧入深さを精度高く制御する。【解決手段】一方の部材２を保持具６を用いて移動禁止に保持し、他方の部材４を突入させる。他方の部材の圧入深さもしくは保持具にかかる荷重を監視し、一方の部材に他方の部材が所定の距離だけ突入したことを検知すると、保持具の圧入方向の移動を許容する。保持具とともに両部材が移動することにより部材の突入エネルギーが吸収されて圧入が完了し、突入した部材の保持された部材への圧入深さが精度高く制御される。【選択図】　図１
2004142028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する方法であり、
一方の部材を圧入方向に移動可能に保持する工程と、
保持された一方の部材に他方の部材を慣性力によって突入させる工程と、
一方の部材を保持する荷重が所定値未満の間は一方の部材の移動を禁止し、前記荷重が所定値に達した時に一方の部材の移動を許容する工程、
とを有する圧入方法。
【請求項２】
一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する方法であり、
一方の部材を圧入方向に移動可能に保持する工程と、
保持された一方の部材に他方の部材を慣性力によって突入させる工程と、
一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値未満の間は一方の部材の移動を禁止し、前記距離が所定値に達した時に一方の部材の移動を許容する工程、
とを有する圧入方法。
【請求項３】
一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する装置であり、
一方の部材を保持して圧入方向に移動可能な保持具と、
保持された一方の部材に向かう運動エネルギーを他方の部材に与えて他方の部材を一方の部材に慣性力によって突入させる装置と、
保持具に作用する荷重が所定値未満の間は保持具の移動を禁止し、前記荷重が所定値に達した時に保持具の移動を許容する保持具拘束装置、
とを有する圧入装置。
【請求項４】
一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する装置であり、
一方の部材を保持して圧入方向に移動可能な保持具と、
保持された一方の部材に向かう運動エネルギーを他方の部材に与えて他方の部材を一方の部材に慣性力によって突入させる装置と、
一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値未満の間は保持具の移動を禁止し、前記距離が所定値に達した時に保持具の移動を許容する保持具拘束装置
とを有する圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する方法と装置に関するものであり、特に、圧入後の部材間の相対位置関係及び／又は圧入された部材同士を分離させるのに必要な力を精度よく制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧入装置を模式的に図１１に示す。圧入装置１２０は、ベース１４４を備えており、ベース１４４に、一方の部材１２２を固定する保持具１２６と、他方の部材１２４に運動エネルギーを与える発射装置１３０が固定されている。発射装置１３０は、高圧エアタンク１４０に連なるエア通路１３２と、部材保持孔１３４と、部材保持孔１３４を外部に連通させる大気孔１４２を備えている。部材保持孔１３４とエア通路１３２は接続されており、接続箇所に制御弁１３６が設けられている。制御弁１３６は、その下方に設けられたカム１３８の回転によって、エア通路１３２と部材保持孔１３４の間を遮断する閉状態と、エア通路１３２と部材保持孔１３４の間を連通させて高圧エアタンク１４０からの高圧エアが部材保持孔１３４に吹きこまれる開状態の間で切換えられる。発射装置１３０には、運動エネルギーが与えられて高速で移動する他方の部材１２４を、一方の部材１２２に向けて案内して一方の部材１２２に突入させるための導管１２８が固定されている。
【０００３】
発射に先立って、他方の部材１２４が部材保持孔１３４中の仮想線で示される位置にセットされる。大気孔１４２は部材１２４によって塞がれ、制御弁１３６は閉状態になっている。カム１３８の回転によってエア通路１３２と部材保持孔１３４の間が連通すると、高圧エアタンク１４０から高圧エアが部材保持孔１３４に吹きこまれて部材１２４に運動エネルギーを与える。その運動エネルギーによって部材１２４は加速される。部材１２４の後端部が大気孔１４２を通過するまで、部材１２４は加速される。部材１２４の後端部が大気孔１４２を通過すると、部材保持孔１３４が大気に連通し、部材１２４の後方の圧力が大気圧にほぼ等しくなる。部材１２４はそれ以後は加速されない。部材１２４は、それ以後は慣性力によって等速運動を続ける（摩擦等による減速は無視する）。部材１２４は慣性力によって等速運動を続けながら部材１２２に突入する。上記の圧入装置１２０の一例が特許文献１に記載されている。
固定位置に保持された一方の部材１２２には、孔１２２ａが形成されている。他方の部材１２４の先端は先細のテーパ面１２４ａとなっており、直径が一定の円柱部１２４ｂが続いている。孔１２２ａの径は円柱部１２４ｂの径よりもわずかに小さい。
固定位置に保持された一方の部材１２２の孔１２２ａに、他方の部材１２４の円柱部１２４ｂが突入するために、孔１２２ａに円柱部１２４ｂが圧入される。慣性力によって等速運動を続ける部材１２４の運動エネルギーが圧入エネルギーに変換される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−６６４２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開平９−６６４２１号公報に記載の圧入技術は、慣性力によって圧入エネルギーを得るために、突入中の物体にエネルギーを付与する必要がない。即ち突入中の物体に何かを接触させて押す必要がない。このために、圧入中の物体に局所的な圧縮応力が作用しづらく、各部材が圧入時に予定外に変形することを防ぐことができる。
部材１２２と部材１２４の圧入深さや、圧入された両者を分離させるに要する力（抜き強度）は、突入エネルギーで決定される。突入エネルギーが大きい程、圧入深さや抜き強度は大きくなる。多数の部材を繰返し圧入して量産する場合、部材群の圧入深さや抜き強度を一定に維持するためには、突入エネルギーを一定に維持する技術が必要とされる。
しかしながら、高圧エアの圧力変化や、部材１２４と部材保持孔１３４間のクリアランスのばらつき等に起因して、部材１２４の突入エネルギーがある程度はばらつくことが避けられない。このために、部材１２２と部材１２４の圧入深さや抜き強度を安定化する改良が必要とされている。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、圧入する部材同士の圧入深さや抜き強度を一定に維持できる圧入方法と圧入装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】請求項１の発明は、一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する方法であり、以下の工程を備えている。即ち、一方の部材を圧入方向に移動可能に保持する工程と、保持された一方の部材に他方の部材を慣性力によって突入させる工程と、一方の部材を保持する荷重が所定値未満の間は一方の部材の移動を禁止し、前記荷重が所定値に達した時に一方の部材の移動を許容する工程とを有している。
【０００７】
この圧入方法によれば、一方の部材が固定位置に保持された状態で圧入が開始し、圧入開始からの時間の経過と共に一方の部材を固定位置に保持するのに必要な荷重が増加する。一方の部材を固定位置に保持するのに必要な荷重が所定値に達した時に一方の部材の移動を許容すると、それ以後は部材同士が一体となって移動するためにそれ以上には圧入されない。実験によって、この方法によると、圧入後の部材を分離させるに要する抜き強度が一定に維持されることが確認された。
また多くの部材の場合、一方の部材を保持しておく荷重が所定値に達した時に一方の部材の移動を許容するようにすると、両部材の圧入深さが一定に維持されることが確認された。この方法によると、多くの部材の場合に、部材同士の圧入深さを一定に維持することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する方法であり、以下の工程を備えている。即ち、一方の部材を圧入方向に移動可能に保持する工程と、保持された一方の部材に他方の部材を慣性力によって突入させる工程と、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値未満の間は一方の部材の移動を禁止し、前記距離が所定値に達した時に一方の部材の移動を許容する工程とを有する。
【０００９】
本圧入方法によれば、一方の部材が固定位置に保持されている間に圧入され、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値に達した時に一方の部材の移動を許容する。それ以後は部材同士が一体となって移動するためにそれ以上には圧入されない。実験によって、この方法によると、部材同士の圧入深さを一定に維持できることが確認された。
また多くの部材の場合、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値に達した時に移動を許容すると、両部材の抜き強度が一定に維持されるこことが確認された。この方法によると、多くの部材の場合に、部材同士の抜き強度を一定に維持することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する装置であり、一方の部材を保持して圧入方向に移動可能な保持具と、保持された一方の部材に向かう運動エネルギーを他方の部材に与えて他方の部材を一方の部材に慣性力によって突入させる装置と、保持具に作用する荷重が所定値未満の間は保持具の移動を禁止し、前記荷重が所定値に達した時に保持具の移動を許容する保持具拘束装置とを有している。
本発明の装置によれば、一方の部材を保持している保持具の移動が禁止された状態で圧入が開始し、それ以後は時間の経過と共に保持具に作用する荷重が増加する。保持具に作用する荷重が所定値に達した時に保持具の移動を許容すると、それ以後は部材同士が一体となって移動するためにそれ以上には圧入されない。この装置によると、圧入後の部材を分離させるのに要する抜き強度が一定に維持されることが確認された。
また、多くの部材の場合に、両者の圧入深さが一定に維持されるこことが確認された。
【００１１】
請求項４に示されるように、一方の部材に対する他方の部材の突入エネルギーを利用して部材同士を圧入する装置を、一方の部材を保持して圧入方向に移動可能な保持具と、保持された一方の部材に向かう運動エネルギーを他方の部材に与えて他方の部材を一方の部材に慣性力によって突入させる装置と、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値未満の間は保持具の移動を禁止し、前記距離が所定値に達した時に保持具の移動を許容する保持具拘束装置とから構成することも可能である。
本装置によると、一方の部材が保持具によって移動が禁止されている間に圧入され、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定値に達した時に保持具の移動を許容する。それ以後は部材同士が一体となって移動するためにそれ以上には圧入されない。この装置によると、部材同士の圧入深さを一定に維持できることが確認された。
また、多くの部材の場合に、両者の抜き強度が一定に維持されるこことが確認された。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に説明する実施例の主要な特徴を次に列記する。
（形態１）　保持具を支えるシリンダと、シリンダ内の圧力を測定する装置と、シリンダ内の作動油が排除されることを許容する状態と禁止する状態の間で切換え可能なバルブと、測定された圧力が所定値に達した時に禁止状態にあるバルブを許容状態に切換えるコントローラを備えている請求項３の圧入装置。
（形態２）　保持具の移動を禁止する状態と許容する状態の間で切換え可能なストッパと、そのストッパにかかる圧入方向の荷重を測定する装置と、測定された荷重が所定値に達した時に移動禁止状態にあるストッパを移動許容状態に切換えるコントローラを備えている請求項３の圧入装置。
（形態３）　保持具を支えるシリンダと、シリンダ内の作動油が排除されることを許容する状態と禁止する状態の間で切換え可能なバルブと、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定距離になった時を検出する装置と、圧入深さが所定距離になった時に禁止状態にあるバルブを許容状態に切換えるコントローラを備えている請求項４の圧入装置。
（形態４）　保持具の移動を禁止する状態と許容する状態の間で切換え可能なストッパと、一方の部材に対する他方の部材の圧入深さが所定距離になった時を検出する装置と、圧入深さが所定距離になった時に移動禁止状態にあるストッパを移動許容状態に切換えるコントローラを備えている請求項４の圧入装置。
（形態５）　一方の部材には孔が設けられており、他方の部材には挿入部が設けられている。
（形態６）　一方の部材には挿入部が設けられており、他方の部材には孔が設けられている。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の圧入装置の実施例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施例）
図１に示すように、本実施例の圧入装置１は、ベース２４と、孔４２を有する一方の部材２を保持する保持具６と、保持具６に作用する荷重が所定値未満の間は保持具６の移動を禁止し、その荷重が所定値に達した時に保持具６の移動を許容する保持具拘束装置２５と、保持された部材２に向かう運動エネルギーを他方の部材４に与える発射装置１０と、保持された部材２の孔４２と発射装置１０の間を直線的に接続する導管８等を備えている。保持具拘束装置２５と、発射装置１０は、ベース２４に固定されている。他方の部材４は円柱状であり、一方の部材２の孔４２の入口側の径は他方の部材４の径よりもわずかに大きく、出口側の径はわずかに小さい。大きな慣性力で円柱４を孔４２に突入させると、円柱４が孔４２に圧入（しまり嵌め）される。発射装置１０は、一方の部材２に他方の部材４を慣性力によって突入させる。
【００１４】
保持具拘束装置２５は、保持具６を支えるピストン２８と、ピストン２８を案内するシリンダ２６と、シリンダ２６内の圧力を測定する圧力計３２と、シリンダ２６内の作動油が排除されることを許容する状態と禁止する状態の間で切換え可能な、ａ，ｂ，ｃの３ポートを持つバルブ３８と、圧力計３２で測定された圧力を監視してバルブ３８を禁止状態と許容状態の間で切換えるコントローラ３０から構成される。
シリンダ２６には作動油給排口３４が設けられており、コントローラ３０によってポートａ，ｂ間が連通してポートｃが遮断されると、貯油タンク４６の作動油がポンプ４０と油路４８からシリンダ２６に送られてピストン２８が右進する。ポートａ、ｂ間ならびにポートｂ、ｃ間が遮断されると、シリンダ２６内の作動油が排除されないために、ピストン２８の移動が禁止され、ひいては保持具６の移動が禁止される。ポートｂ、ｃ間が連通すると、シリンダ２６内の作動油が油路４９と絞り５０を介して貯油タンク４６に排除可能となる。この結果、ピストン２８と保持具６が左進可能となる。
【００１５】
発射装置１０には、高圧エアタンク２０に連なるエア通路１２と、導管８に接続する部材保持孔１４が設けられている。部材保持孔１４とエア通路１２は接続されており、接続箇所に制御弁１６が設けられている。制御弁１６は、その下方に設けられたカム１８の回転によって上下動可能であり、エア通路１２と部材保持孔１４の間が遮断された閉状態と、エア通路１２と部材保持孔１４の間が連通して高圧エアタンク２０からの高圧エアが部材保持孔１４に吹きこまれる開状態とが切替えられる。制御弁１６は図示しないバネによって上方に付勢されており、常時は閉状態に維持されている。
【００１６】
導管８には、外部に連通する大気孔２２が設けられており、部材４の後端が大気孔２２よりも左進すると、部材保持孔１４の圧力が大気に開放される。部材４の後端が大気孔２２よりも右側にある間は、部材４の後端に高圧エアの圧力が作用して部材４は加速されて左進速度が増大する。部材４の後端が大気孔２２よりも左側まで左進すると、大気孔２２から高圧エアが抜けるために部材４の加速が終了し、以後は慣性力によって部材４は左進を続ける。保持具６にも、外部に連通する大気孔４４が設けられていて、部材４の左側の圧力を大気圧に維持する。部材４の後端が大気孔２２よりも左側まで左進した以後は、部材４の左側の圧力も右側の圧力も大気圧に維持されるので、部材４に外力が作用しない状態となり、部材４は慣性力によって一定速度で左進を続ける。
【００１７】
以下には、圧入装置１の使用方法を説明する。最初に部材２の孔４２の開口径の大きな側の面を導管８側に向けて保持具６にセットする。次に、コントローラ３０がバルブ３８のポートａ，ｂ間を連通させてポートｃを遮断する。貯油タンク４６の作動油がポンプ４０と油路４８からシリンダ２６に送られてピストン２８が右進し、部材２が保持具６と導管８の間で挟まれる。作動油の充填が完了すると、コントローラ３０によってバルブ３８のポートａ、ｂ間ならびにポートｂ、ｃ間が遮断され、シリンダ２６内の作動油が排除されない状態に切換える。この状態では、保持具６の移動が禁止される。
一方、発射装置１０の制御弁１６を閉状態にしておいて、部材４を図１の仮想線で示す位置にセットしておく。
【００１８】
セット終了後にカム１８を回転させ、高圧エアタンク２０からの高圧エアを通路１２から部材保持孔１４に急速に吹きこむ。部材４の右端に大きな圧力が作用するために、部材４は左進する。部材４の後端が大気孔２２よりも右側にある間は、部材４の後端に高圧エアの圧力が作用して部材４は加速されて左進速度が増大する。部材４の後端が大気孔２２よりも左側まで左進すると、大気孔２２から高圧エアが抜けるために部材４の加速が終了し、以後は慣性力によって部材４は左進を続ける。部材４の後端が大気孔２２よりも左側まで左進した以後は、部材４の左側の圧力も右側の圧力も大気圧に維持されるので、部材４に外力が作用しない状態となり、部材４は慣性力によって一定速度で左進を続ける。部材４は慣性力によって一定速度で左進を続けながら、部材２の孔４２に突入する。
【００１９】
慣性力によって一定速度で左進する部材４が、部材２の孔４２に突入する様子を図２に示す。部材４の運動開始時からの経過時間と保持具６に作用する荷重（圧力計３２で計測されるシリンダ２６の圧力）の関係を図３に示す。保持具６に作用した最大荷重と、圧入深さ及び抜き強度の関係を図４に示す。ここで、突入開始時刻は、部材４が図２（ａ）の仮想線で示す位置に到達した時刻を指し、圧入深さは、図２（ｂ）のＬで示す距離を指す。
図３から、突入開始と同時に保持具６に荷重がかかり始め、時間の経過と共に荷重が増加することが明らかである。また図４から、圧入時に保持具６に作用した最大荷重と、圧入深さ及び抜き強度がほぼ正比例することが明らかである。
【００２０】
図４から、所望の圧入深さＬを得るために必要な、保持具６に作用させる最大荷重を算出することができる。算出された最大荷重を所定値としてコントローラ３０に入力し、これを基に保持具制御装置２５を動作させることにより、所望の圧入深さＬを得ることができる。以下に部材４が慣性力によって部材２の孔４２に到達して突入を開始した後の保持具制御装置２５の動作を説明する。
【００２１】
突入開始に先立ってバルブ３８のポートａとｂ間ならびにポートｂとｃ間が遮断されており、保持具６の移動が禁止されている。部材２と保持具６の移動が禁止された状態で圧入（突入）が開始する。圧入と同時に保持具６に荷重がかかり始め、シリンダ２６内の作動油の圧力は上昇する。コントローラ３０は、シリンダ２６内の圧力を測定している圧力計３２を監視し、計測された圧力が予め入力されている所定値に達すると、バルブ３８のポートｂとｃ間を連通させる。これによって、シリンダ２６内の作動油が排除可能となり、作業油給排口３４からバルブ３８としぼり５０を介して作動油が排除され、部材２と部材４は一体となって左進し始める。部材４の突入エネルギーはシリンダ２６から作動油を排除することに変換され、部材２と部材４はそれ以上には圧入されない。
部材４の突入エネルギーがばらついても、部材２と部材４の圧入深さは一定に維持され、圧入後に部材２と部材４を分離させるに要する力（抜き強度）も一定に維持される。
【００２２】
本実施例では、突入当初はコントローラ３０の制御によってバルブ３８が閉じられており、保持具６の圧入方向への移動が規制される。シリンダ２６内の圧力が所定値を超えた時点でコントローラ３０がバルブ３８を開放して作業油の移動を許容し、保持具６の圧入方向への移動を可能にしている。部材２への部材４の突入（圧入）は保持具６の移動が規制されている間に進行し、保持具６の移動が可能になった時点で完了する。保持具６にかかる荷重をシリンダ２６内の圧力によって管理することで、圧入深さＬと抜き強度を精度高く制御している。
【００２３】
（第２実施例）
本実施例に係わる圧入装置の構成を、図５に示す。第１実施例と構成が同一の部分については、同一符号を付与して重複説明を割愛する。
【００２４】
本実施例の部材２を保持する保持具５６には、一対の発光素子５２と受光素子５４が設けられている。発光素子５２と受光素子５４は、部材４が部材２に対して所定の距離だけ突入すると、部材４の先端によって発光素子５２と受光素子５４間が遮光される位置に置かれている。受光素子５４は発光素子５２の発する光を検知して、コントローラ５８に検知信号を送る。コントローラ５８は、発光素子５２と受光素子５４とバルブ３８に接続されている。
【００２５】
第１実施例と同様に、バルブ３８のポートａとｂ間ならびにポートｂとｃ間が遮断され、保持具６の移動が禁止された状態で圧入処理が開始される。
部材４の圧入深さＬが所定距離となった時に、部材４の先端によって発光素子５２の光が遮られて受光素子５４が検知信号を発信しなくなる。コントローラ５８は、受光素子５４からの検知信号が送られなくなると、バルブ３８のポートｂとｃ間を連通させる。これによって、シリンダ２６内の作動油が排除可能となり、作業油給排口３４からバルブ３８としぼり５０を介して作動油が排除され、部材２と部材４は一体となって左進し始める。部材４の突入エネルギーはシリンダ２６から作動油を排除することに変換され、部材２と部材４はそれ以上には圧入されない。
部材４の突入エネルギーがばらついても、部材２と部材４の圧入深さは一定に維持され、圧入後に部材２と部材４を分離させるに要する力（抜き強度）も一定に維持される。
【００２６】
本実施例では、一対の発光素子５２と発光素子５４を用いて圧入深さを直接に測定し、圧入深さが所定距離に到達した時に、それ以上の圧入が生じないようにするので、圧入深さＬをより精度よく制御することができる。
【００２７】
（第３実施例）
本実施例に係わる圧入装置の構成を、図６に示す。第１実施例及び第２実施例と同一の部材については同一符号を付与して重複説明を割愛する。
【００２８】
本実施例の保持具５６は、シリンダ６６内にスライド可能に挿入されている。シリンダ６６の内壁には、複数のストッパ６０が組み込まれている。各ストッパ６０は、シリンダ６６の内部に突き出して保持具５６の左進を禁止するピストン６２と、ピストン６２を進退させるソレノイド６４で構成されている。ソレノイド６４がピストン６２を前進させた状態では保持具５６の左進を禁止する。ソレノイド６４がピストン６２を後退させると保持具５６の左進が許容される。
コントローラ７０は、保持具５６に設けられた発光素子５２と受光素子５４と、ストッパ６０のソレノイド６４に接続されている。
【００２９】
部材４の発射に先立って、ピストン６２がシリンダ６６内に突き出して保持具５６の左進を禁止した状態に置かれる。この状態で、部材４が部材２に向けて発射される。部材４は慣性力によって部材２に突入して圧入される。所定の圧入深さまで圧入されると、部材４によって発光素子５２の光が遮られ、受光素子５４は検知信号を発信しなくなる。コントローラ７０は、受光素子５４からの検知信号が送られなくなると、ソレノイド６４に動作信号を送る。動作信号によってソレノイド６４内の電磁ソレノイドが通電されて、ピストン６２がソレノイド６４内に格納される。これにより保持具５６は圧入方向に移動可能となる。それ以後は、部材４の運動エネルギーはバネ６８を圧縮することに変換され、部材４が部材２に対してそれ以上に深く突入することが禁止される。
【００３０】
本実施例では、ストッパ６０を使用して保持具５６の移動を制御しており、貯油タンクとそれに伴う配管が不要で、コントローラ７０の制御もより簡易な装置が実現される。
【００３１】
（第４実施例）
図７に示すように、本実施例では、保持具７６の側に挿入部を有する部材７２が固定されており、運動エネルギーを得て部材７２に突入する部材７４の側に孔が設けられている。
本実施例に係わる圧入装置の構成は、図７に示すように、部材７２を保持する保持具７６と、保持具７６に作用する荷重が所定値に満たない間は保持具の移動を禁止し、その荷重が所定値に達した時に保持具の移動を許容する保持具拘束装置９９と、部材７４に運動エネルギーを与えて部材７２に向けて加速する加速装置７８と、ベース９８から成る。保持具７６はベース９８によってスライド自在に案内され、バネ９６によって右方に付勢されている。加速装置７８は、ベース２４に固定されている。
【００３２】
加速装置７８は、部材７４の進行方向を制御して部材７２に圧入するために実質的に直線上となっている。部材７４が運動を開始する初期位置の後方には、燃料ガスタンク９０に連なるガス流路８０と、発火装置８４が設けられている。発火装置８４は、配線８２によって電源８８とスイッチ８６に接続されており、スイッチ８６の操作によって電気火花を発生させる。
【００３３】
本実施例の保持具拘束装置９９は、一対の接触センサ９２と、保持具７６の移動を制御する複数のストッパ６０（図では１個しか示されていない）と、保持具７６のスライドをガイドするガイド部を備えている。ガイド部はベース９８に設けられている。
一対の接触センサ９２は、部材７４の孔に部材７２の挿入部が所定深さだけ圧入されたときに、一対の接触センサ９２間が部材７４によって短絡する位置に設けられている。圧入開始前の保持具７６は、ストッパ６０によって圧入方向の移動を禁止された状態で保持されている。コントローラ９４は、保持具７６の接触センサ９２の片側と、ストッパ６０のソレノイド６４に接続されている。
【００３４】
部材７２の挿入部を導管７８側に向けて保持具７６に固定し、部材７４が加速装置７８の初期位置にセットされると、加速装置７８内の部材７４の後方にガス流路８０から燃料ガスが充填される。充填が完了すると、発火装置８４が点火されて電気火花が発生し、ガスが爆発する。ガスの爆発エネルギーによって部材７４が加速される。部材７４は、大気孔３２を通過した後は実質的に慣性運動を続け、部材７２に圧入され、図中の仮想線で示される位置に到達する。
【００３５】
部材７４が部材７２に突入した当初はコントローラ９４の制御によってピストン６２が突き出しており、保持具７６は左進できない。部材７４は部材７２に圧入される。部材７４が部材７２に所定深さまで圧入されると、部材７４が接触センサ９２に接触し、一対の接触センサ９２間が短絡する。一方の接触センサ９２には電圧がかけられており、他方の接触センサはコントローラ９４に接続されている。部材７４が部材７２に所定深さまで圧入されて一対の接触センサ９２間が短絡すると、コントローラ９４に電圧が入力される。すると、コントローラ９４は、ソレノイド６４に動作信号を送る。動作信号によってソレノイド６４内の電磁ソレノイドが通電されて、ピストン６２がソレノイド６４内に格納される。これにより保持具７６は圧入方向に移動可能となる。以後は、部材７４の運動エネルギーをバネ９６で吸収することにより、部材７４が部材７２に対してそれ以上に深く突入するのが禁止される。
【００３６】
（第５実施例）
本実施例に係わる圧入装置の構成を、図８に示す。第４実施例と構成が同一の保持具拘束装置９９については、同一符号を付与して重複説明を割愛する。本実施例においても、保持具７６の側に挿入部を有する部材７２が固定されており、運動エネルギーを得て部材７２に突入する部材７４に孔が設けられている。
【００３７】
本実施例の発射装置は、部材７４の後端部に衝撃力を与えるハンマ１０４を備えている。ハンマ１０４はバネ１０３によって引き戻されて部材７４の後端部に衝撃力を与える。衝撃力を与えられた部材７４は慣性力によって左進する。
【００３８】
本実施例の加圧手段１０４は、装置の小型化が容易であり、付与する運動エネルギーも安定している。
又本実施例では、部材７４とハンマ１０４の接触面積が広く確保されている。細長い部材に直接機械力を与えて圧入を行うと、軸方向圧縮応力が嵌合部以外でも大きくなって部材が予定外に変形するという課題があったが、加圧される面積が広く加圧面から嵌合面までの距離の短い部材を加圧して圧入する事により、予定外の変形を回避しながら圧入深さを精度高く制御することが可能となった。
【００３９】
（第６実施例）
本実施例に係わる圧入装置の構成を、図９に示す。第３実施例の保持具５６と発射装置１０と同一部材については、同一符号を付与して重複説明を割愛する。
【００４０】
本実施例のストッパ１０６は、進退するピストン１０７を備え、そのピストン１０７には、図１０に示すように、圧入方向に作用する荷重を検出するために、２組のピエゾ素子１１２，１１４が組み込まれている。圧入時に、図１０に示すピストン１０７に図示左方の力が作用すると、ピエゾ素子１１２には圧縮応力が作用し、ピエゾ素子１１４には引張り応力が作用する。そこで、ピエゾ素子１１２に発生する電圧とピエゾ素子１１４に発生する電圧の差を取ることによってピストン１０７に作用する圧入荷重を測定することができる。
【００４１】
部材４が部材２に突入した当初はコントローラ１０８によってピストン１０７が保持具５６を保持しているので、部材４の部材２への圧入が進行する。コントローラ１０８は、ピエゾ素子１１２とピエゾ素子１１４の電圧差を監視し、所定の荷重が検出されるソレノイド１０８に通電してピストン１０７を後退させる。これにより保持具５６は圧入方向に移動可能となる。それ以後は、部材４と部材２が一体となって移動するために、部材４が部材２に対してそれ以上に圧入されることがない。
【００４２】
本実施例では、ストッパ１０６の内部に荷重計を組み込み、検出される荷重が所定値に達した時に部材４と部材２が一体となって移動することを許容するために、圧入された部材２から部材４を引き抜くのに必要な荷重を一定化することができる。
【００４３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、実施例では、部材の運動エネルギーを吸収して圧入深さを制御するために、作動油やバネを用いたが、ゴムその他の衝撃吸収材を用いることもできる。
【００４４】
【発明の効果】本願発明の圧入方法と圧入装置によると、圧入中は一方の部材の移動が禁止されており、運動エネルギーを有する他方の部材が突入することで圧入が進行する。圧入中に他方の部材の圧入深さもしくは一方の部材を保持しておくのに必要な荷重を監視し、所定値に達したことが検出されると、一方の部材移動が許容される。一方の部材の移動が許容されれる、一方の部材と他方の部材が一体に移動することにより、それ以上に圧入されることが禁止され、圧入部材の被圧入部材への圧入深さ、及び／又は、抜き強度を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【図２】一方の部材に他方の部材が突入する様子を模式的に示す図。
【図３】経過時間と保持具にかかる荷重の関係を模式的に示す図。
【図４】保持具にかかる荷重と圧入深さと抜き強度の関係を模式的に示す図。
【図５】第２実施例の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【図６】第３実施例の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【図７】第４実施例の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【図８】第５実施例の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【図９】第６実施例の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【図１０】第６実施例のストッパの断面を模式的に示す図。
【図１１】従来の圧入装置の断面を模式的に示す図。
【符号の説明】
２，７２：一方の部材
４，７４：他方の部材
６，５６，７６，１００：一方の部材の保持具
８：導管
１０：発射装置
７８：加速装置
１６：制御弁
２０：エアタンク
２２，４４：大気孔
２６：シリンダ
２４，９８，１０２：ベース
２８：ピストン
３２：圧力測定装置
３０，５８，７０，９４，１０８：コントローラ
３８：バルブ
６０，１０６：ストッパ
６８，９６：バネ
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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