(57)【要約】【課題】接合現場で強度試験を行なうことなく、短時間で、接合部材の接合強度を算出する方法を提供する。【解決手段】取得工程で各接合部材寸法と押込条件とを取得する。次に強度算出工程で、各接合部材寸法および押込条件に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、接合強度を容易にかつ短時間に求めることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件を取得する押込条件取得工程と、
取得される各接合部材寸法および押込条件に基づいて、各接合部材寸法、押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する強度算出工程とを含むことを特徴とする接合強度の算出方法。
【請求項２】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
各接合部材を接合した場合の押込体の埋没状態を表す押込状態値を取得する押込体状態取得工程と、
取得される各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、各接合部材寸法、押込状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出工程とを含むことを特徴とする接合強度の算出方法。
【請求項３】
寸法取得工程は、
予め定められる各接合部材の寸法比を取得する寸法比取得段階と、
各接合部材を合わせた被接合物の全体寸法を取得する全体寸法取得段階と、
取得した寸法比と全体寸法とに基づいて、各接合部材の寸法を算出する寸法算出段階とを有することを特徴とする請求項１または２記載の接合強度の算出方法。
【請求項４】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の目標とする接合強度を得るための押込体の押込条件を算出する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
目標とする接合強度を選択する強度選択工程と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出工程とを含むことを特徴とする押込条件の算出方法。
【請求項５】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
目標とする接合強度を選択する強度選択工程と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出工程と、
算出される押込条件で押込体を被接合物に押し込む接合工程とを含むことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合における、各接合部材の寸法である各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを作成する方法であって、
各接合部材寸法および押込条件のうち少なくともいずれか一方が異なる複数の接合条件で、各接合部材を接合した場合の接合強度を、取得する強度取得工程と、
接合強度が取得された各接合条件と、これら各接合条件おける接合強度とに基づいて、接合強度が取得された各接合条件とは異なる接合条件で、各接合部材を接合した場合の接合強度を、補間して求める補間工程とを含むことを特徴とする接合関係情報データベースの作成方法。
【請求項７】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合における、各接合部材の寸法である各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを作成する方法であって、
各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件を取得する押込条件取得工程と、
取得された押込条件で、各接合部材を接合した場合の押込体の埋没状態を表す押込状態値を取得する押込体状態取得工程と、
各接合部材寸法と押込状態値とに基づいて、各接合部材寸法、押込状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出工程と、
算出される接合強度に基づいて、各接合部材寸法と、押込条件および接合強度の関係を求める接合関係情報算出手段とを含み、
押込体状態取得工程では、押込体の埋没状態を有限要素法解析によって求めることを特徴とする接合関係情報データベースの作成方法。
【請求項８】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件を取得する押込条件取得手段と、
各接合部材寸法、押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを保有するデータベース手段と、
取得される各接合部材寸法および押込条件に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する強度算出手段とを含むことを特徴とする接合強度の算出装置。
【請求項９】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
各接合部材を接合した場合の押込体の埋没状態を表す押込状態値を取得する押込体状態取得手段と、
各接合部材寸法と押込状態値とに基づいて、各接合部材寸法、押込状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出手段とを含むことを特徴とする接合強度の算出装置。
【請求項１０】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の目標とする接合強度を得るための押込体の押込条件を算出する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
目標とする接合強度を選択する強度選択手段と、
各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを保有するデータベース手段と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出手段とを含むことを特徴とする押込条件の算出装置。
【請求項１１】
複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
目標とする接合強度が入力される強度入力手段と、
各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを保有するデータベース手段と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出手段と、
算出される押込条件で押込体を被接合物に押し込む接合手段とを含むことを特徴とする接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の接合部材を押込体によって接合する接合技術に関する。特に、各接合部材に予め挿通孔を形成せずに、パンチリベットを押し込んで接合する接合技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の接合部材をリベットによって接合する方法として、パンチリベットを用いる接合技術がある。たとえば２つの接合部材を接合する場合、２つの接合部材を重ねた被接合物に、パンチリベットを押し付ける。パンチリベットは、被接合物に没入して喰い込む。喰い込んだパンチリベットは、被接合物の内部で変形することによってカシメられて、被接合物から抜出ることが阻止される。これによって、各接合部材が物理的に接合される。パンチリベットは、打込みリベットまたはセルフピアシングリベット（Ｓｅｌｆ  Ｐｉｅｒｃｉｎｇ  Ｒｉｖｅｔ、略称ＳＰＲ）と称される場合もある（たとえば特許文献１〜４参照）。
【０００３】
特許文献１〜４に記載されるパンチリベットを用いた接合方法では、品質管理を目的として、パンチリベットを押し込む押込荷重およびパンチリベットの押込み量を計測する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６２７６０５０号明細書
【特許文献２】
米国特許出願公開第２００１−３８５９号明細書
【特許文献３】
米国特許出願公開第２００１−３９７１８号明細書
【特許文献４】
米国特許出願公開第２００１−２７５９７号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のパンチリベットによる接合方法では、各接合部材の接合強度を接合前に求めることができない。したがって従来では、要求される目標接合強度を得るために、まず各供試部材を準備して、各供試部材を接合した試験体に対して強度試験を行い、強度試験に基づいて、目標接合強度を得ることができる接合条件を試行錯誤して決定している。
【０００６】
たとえば２つの接合部材を接合する場合、まず各接合部材に対して材種と形状とが同じ供試部材をそれぞれ準備する。次にリベットの種類を変えて、各供試部材を接合する。次に各供試体を接合した試験体ごとにそれぞれ強度試験を行なう。そして満足する接合強度を維持したうえで、各供試部材を接合しているリベットを、各接合部材の接合に用いるリベットとして選択する。またリベットの選択のほかに、リベットを被接合物に押し込む押込荷重および押込み量なども、同様の方法で決定する。
【０００７】
このような従来技術では、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験および接合条件の決定を、接合現場で各接合部材の接合毎に行なう必要があり、接合強度を求めることが容易でない。また適切な接合条件を決定するためには、接合条件をより多く変化させて強度試験を行なう必要があり、適切な接合条件を求めるためには、手間および時間がかかるという問題がある。
【０００８】
特許文献１〜４に記載される接合方法では、リベットを被接合物に押し込む押込荷重および押込み量を計測して、各接合部材の接合が正常に行なわれたか否かを判定するだけである。したがって接合強度および適切な接合条件を求めるためには、接合現場で強度試験を行なう必要があり、上述した問題を解決することができない。
【０００９】
また実際には、接合すべき各接合部材に板厚の変動がある。この場合、各供試部材から求められた適切な接合条件と、実際に接合すべき接合部材における適切な接合条件とが異なることがあり、被接合物の接合品質がばらつくおそれがある。
【００１０】
図２６は、リベットの形状、寸法が同じ場合の各接合部材の総板厚ｔと接合強度Ｐｆとの関係を示すグラフである。各接合部材の総板厚ｔは、各接合部材のリベット没入方向の厚みを足し合わせた値である。たとえば接合強度Ｐｆは、各接合部材の総板厚ｔが厚くなるにつれて大きくなる。また接合強度Ｐｆは、総板厚ｔが厚くなりすぎるとリベットの足が下板に到達しなくなるために低下する。この場合、接合条件を一定に保った状態で、目標とする接合強度Ｐを満足するためには、総板厚ｔを、予め定める範囲、すなわち下限値ｔ１以上でかつ上限値ｔ２以下に管理することが必要である。さらに接合強度は、被接合物の総板厚だけでなく、各接合部材のそれぞれの板厚変動によって変化する。しかしながら各接合部材の板厚をばらつきなく管理することは困難であるので、各接合部材ごとに接合品質がばらついてしまう。
【００１１】
したがって接合前に想定していた各接合部材のそれぞれの板厚のいずれか一方に変動がある場合には、接合強度の低下を防止するためにその板厚変動に応じて接合条件、たとえば押込荷重を変更する必要がある。従来、接合部材の板厚に変動がある場合には、接合現場において、要求される接合品質を満足する接合条件を試行錯誤して決定している。
【００１２】
このように従来技術のパンチリベットによる接合技術では、強度試験を行なわないと接合強度を求めることができず、接合強度を求めるのに手間および時間がかかるという問題がある。また、強度試験を行なわないと適切な接合条件を求めることができないので、接合条件の決定および決定した接合条件による各接合部材の接合もまた時間および手間がかかる。
【００１３】
さらに強度試験を行った各供試部材の寸法と、実際に接合する接合部材の寸法とが同じでない場合には、試行錯誤して接合条件を求める必要があるとともに、接合毎に適切な接合条件を得ることができず、接合品質がばらつくという問題がある。
【００１４】
したがって本発明の目的は、接合現場で強度試験を行なうことなく、短時間で、接合部材の接合強度を算出する方法を提供することである。
【００１５】
また本発明の他の目的は、板厚の変動がある場合でも、要求される接合品質を満足する接合条件を算出するとともに、算出した接合条件で各接合部材を接合する方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件を取得する押込条件取得工程と、
取得される各接合部材寸法および押込条件に基づいて、各接合部材寸法、押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する強度算出工程とを含むことを特徴とする接合強度の算出方法である。
【００１７】
本発明に従えば、各取得工程で各接合部材寸法と押込条件とを取得する。次に強度算出工程で、各接合部材寸法および押込条件に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、接合強度を容易にかつ短時間に求めることができる。
【００１８】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
各接合部材を接合した場合の押込体の埋没状態を表す押込状態値を取得する押込体状態取得工程と、
取得される各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、各接合部材寸法、押込状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出工程とを含むことを特徴とする接合強度の算出方法である。
【００１９】
本発明に従えば、各取得工程で、各接合部材寸法と押込状態値とを取得する。次に強度算出工程で、取得した各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、接合関係式を用いて、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、接合強度を短時間に求めることができる。また接合関係式を用いることによって、データベースを有する必要がなく、細かく接合条件を設定することができる。
【００２０】
たとえば押込状態値は、押込体または被接合物の変形形状を表わす。押込体状態は、非破壊検査などによって求めていてもよい。押込体または被接合物の形状を測定することは、接合強度を試験によって求める場合に比べて、容易にかつ短時間に求めることができる。たとえば接合後に被接合物の押込状態値を取得することによって、目標とする接合強度が得られているかどうかを容易に判定することができる。
【００２１】
また押込状態値は、押込条件から数値計算によって求めてもよい。押込状態値を数値計算によって求めることで、押込状態値を試験的に求める必要がない。これによって実際に各接合部材を接合することなく、接合強度を算出することができる。
【００２２】
また本発明は、寸法取得工程は、
予め定められる各接合部材の寸法比を取得する寸法比取得段階と、
各接合部材を合わせた被接合物の全体寸法を取得する全体寸法取得段階と、
取得した寸法比と全体寸法とに基づいて、各接合部材の寸法を算出する寸法算出段階とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、各取得段階で、各接合部材の寸法比と全体寸法を取得する。次に取得した寸法比と全体寸法に基づいて、各接合部材の寸法をそれぞれ算出する。各接合部材のそれぞれの寸法を測定するよりも、被接合物の全体寸法を測定するほうが、容易である。このように取得が容易な被接合物の全体寸法から各接合部材寸法を算出して取得することによって、さらに容易に接合強度を算出することができる。
【００２４】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の目標とする接合強度を得るための押込体の押込条件を算出する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
目標とする接合強度を選択する強度選択工程と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出工程とを含むことを特徴とする押込条件の算出方法である。
【００２５】
本発明に従えば、取得工程で各接合部材寸法を取得するとともに、強度選択工程で接合強度を選択する。次に接合条件算出工程で、取得した各接合部材寸法および選択した接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。これによって従来技術のように、強度試験結果に基づいて押込条件を決定する必要がなく、押込条件を手間なく短時間に求めることができる。また強度試験を繰り返して押込条件を求める必要がなく、適切な押込条件を容易にかつ短時間に求めることができる。
【００２６】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する方法であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
目標とする接合強度を選択する強度選択工程と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出工程と、
算出される押込条件で押込体を被接合物に押し込む接合工程とを含むことを特徴とする接合方法である。
【００２７】
本発明に従えば、寸法取得工程で各接合部材寸法を取得するとともに、強度選択工程で接合強度を選択する。次に接合条件算出工程で、取得した各接合部材寸法および選択した接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。これによって押込条件を手間なく短時間に求めることができる。また押込条件を算出すると、接合工程で、その押込条件によって押込体を被接合物に押し込む。このように接合することによって接合される各接合部材を、目標とする接合強度で接合することができる。
【００２８】
たとえば被接合物に関連する各接合部材寸法に変動がある場合、その変動している各接合部材寸法に基づいて、目標となる接合強度を得ることができる押込条件を設定して、各接合部材を接合する。これによって寸法にばらつきがある場合であっても適切な押込条件で各接合部材を接合することができる。接合される各接合部材の接合強度はばらつくことが防がれ、接合品質を向上することができる。
【００２９】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合における、各接合部材の寸法である各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを作成する方法であって、
各接合部材寸法および押込条件のうち少なくともいずれか一方が異なる複数の接合条件で、各接合部材を接合した場合の接合強度を、取得する強度取得工程と、
接合強度が取得された各接合条件と、これら各接合条件おける接合強度とに基づいて、接合強度が取得された各接合条件とは異なる接合条件で、各接合部材を接合した場合の接合強度を、補間して求める補間工程とを含むことを特徴とする接合関係情報データベースの作成方法である。
【００３０】
本発明に従えば、各接合部材寸法および押込条件のうち少なくともいずれか一方が異なる複数の接合条件で、各接合部材を接合した場合の接合強度を試験または数値解析によって取得する。次に、接合強度が取得された各接合条件とは異なる接合条件で、各接合部材を接合した場合の接合強度を補間して求める。
【００３１】
このようにして接合関係情報データベースを作成することによって、全ての接合強度を試験または数値解析によって求める必要がなく、より短時間に作成することができる。また接合関係情報データベースを用いることによって、各接合部材の接合強度および各接合部材を接合するための接合条件を、強度試験を行なうことなく求めることができ、利便性を向上することができる。
【００３２】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合における、各接合部材の寸法である各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを作成する方法であって、
各接合部材寸法を取得する寸法取得工程と、
押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件を取得する押込条件取得工程と、
取得された押込条件で、各接合部材を接合した場合の押込体の埋没状態を表す押込状態値を取得する押込体状態取得工程と、
各接合部材寸法と押込状態値とに基づいて、各接合部材寸法、押込状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出工程と、
算出される接合強度に基づいて、各接合部材寸法と、押込条件および接合強度の関係を求める接合関係情報算出手段とを含み、
押込体状態取得工程では、押込体の埋没状態を有限要素法解析によって求めることを特徴とする接合関係情報データベースの作成方法である。
【００３３】
本発明に従えば、各取得工程で各接合部材寸法を取得するとともに、押込状態値を有限要素法解析によって算出することで取得する。次に取得した各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、接合関係式を用いて、接合関係情報データベースを作成する。押込状態値を数値計算によって求めることで、押込状態値を試験的に求める必要がなく、実際に各接合部材を接合することなく、接合強度を算出することができる。
【００３４】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件を取得する押込条件取得手段と、
各接合部材寸法、押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを保有するデータベース手段と、
取得される各接合部材寸法および押込条件に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する強度算出手段とを含むことを特徴とする接合強度の算出装置である。
【００３５】
本発明に従えば、寸法取得手段によって各接合部材寸法を取得し、押込条件取得手段によって押込条件を取得する。強度算出手段は、各取得手段が取得した各接合部材寸法および押込条件に基づいて、データベース手段が保有する接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、接合強度を手間なく短時間に求めることができる。
【００３６】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の接合強度を算出する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
各接合部材を接合した場合の押込体の埋没状態を表す押込状態値を取得する押込体状態取得手段と、
各接合部材寸法と押込状態値とに基づいて、各接合部材寸法、押込状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出手段とを含むことを特徴とする接合強度の算出装置である。
【００３７】
本発明に従えば、各取得手段によって、各接合部材寸法と押込状態値とを取得する。強度算出手段は、各取得手段が取得した各接合部材寸法および押込状態値に基づいて接合関係式を用いて、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、接合強度を短時間に求めることができる。
【００３８】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する場合の目標とする接合強度を得るための押込体の押込条件を算出する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
目標とする接合強度を選択する強度選択手段と、
各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを保有するデータベース手段と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出手段とを含むことを特徴とする押込条件の算出装置である。
【００３９】
本発明に従えば、寸法取得手段によって各接合部材寸法を取得するとともに強度選択手段が接合強度を選択する。押込条件算出手段は、各接合部材寸法および接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。これによって従来技術のように、強度試験結果に基づいて押込条件を決定する必要がない。したがって適切な押込条件を手間なく短時間に求めることができる。
【００４０】
また本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物に押込体を押し込んで、各接合部材を接合する装置であって、
各接合部材の寸法である各接合部材寸法を取得する寸法取得手段と、
目標とする接合強度が入力される強度入力手段と、
各接合部材寸法、押込体が被接合物に押し込まれるときの押込条件および接合強度の関係を示す接合関係情報データベースを保有するデータベース手段と、
取得される各接合部材寸法および選択される接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する押込条件算出手段と、
算出される押込条件で押込体を被接合物に押し込む接合手段とを含むことを特徴とする接合装置である。
【００４１】
本発明に従えば、寸法取得手段によって各接合部材寸法を取得するとともに、強度入力手段によって接合強度が入力される。取得した各接合部材寸法および入力される接合強度に基づいて、押込条件算出手段は、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。本発明では、このように強度試験を行なう必要がないので、押込条件を手間なく短時間に求めることができる。また押込条件を算出すると、接合手段で、その押込条件によって押込体を被接合物に押し込む。これによって接合される各接合部材を、目標とする接合強度で接合することができる。
【００４２】
たとえば各接合部材寸法に変動がある場合、その変動している各接合部材寸法に基づいて、目標となる接合強度を得ることができる押込条件を決定する。この決定した押込条件で各接合部材を接合する。これによって寸法にばらつきがある場合であっても、適切な押込条件で各接合部材を接合することができる。これによって接合される各接合部材の接合強度がばらつくことを防ぎ、接合品質を向上することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態である各接合部材の接合強度算出手順を示すフローチャートである。強度算出方法は、パンチリベット（以下単にリベットと称する場合がある）によって接合される各接合部材の接合強度を算出する。パンチリベットによる各接合部材の接合においては、各接合部材の寸法とパンチリベットが押込まれるときの押込条件とが決定すれば、接合強度が１つに定まるという関係がある。本実施の形態の強度算出方法は、その関係を示す接合関係情報を複数集めて、データベースを予め用意しておくことによって、強度試験を行なうことなく、各接合部材の接合強度を求めることができる。具体的な手順については、後述する。なお本発明において、接合すべき複数の接合部材を含んで構成される構成体を被接合物と称する。
【００４４】
図２は、パンチリベット１による各接合部材２，３の接合方法を説明するために打鋲装置の主要部を示す断面図である。また図３は、複数のパンチリベット１を拡大して示す斜視図である。パンチリベット１は、被接合物に押し込まれる押込体となる。パンチリベット１は、有底短筒状に形成され、軸線方向一方に開口８が形成される。パンチリベット１は、軸部４と頭部５とを有する。軸部４は、短円筒状に形成される。頭部５は、軸部４の軸線方向一端部６に連なる。頭部５は、略皿状に形成されて、軸部４の軸線方向一方の開口を塞ぐ。また頭部５は、軸部４の外周部から周方向全周にわたって突出する突出部分５ａを有する。
【００４５】
パンチリベット１による各接合部材２，３の接合方法は、まず接合すべき複数、たとえば２つの接合部材２，３を準備する。次に、ダイ１０とクランプ体１１によって、各接合部材２，３のそれぞれの接合面を重ね合わせた状態で挟持する。次に、被接合物９に予め設定される接合位置にパンチリベット１を配置する。具体的には図２（１）に示すように、頭部５と反対側となる軸部４の遊端部７を、被接合物９の接合部分に接触させる。
【００４６】
次にパンチ１２によって、パンチリベット１の頭部５を押圧し、パンチリベット１を被接合物９に押付ける。パンチリベット１は、被接合物９に没入して喰い込む。喰い込んだパンチリベット１は、被接合物９の内部で変形することによってカシメられ、被接合物９から抜け出ることが阻止される。パンチリベット１が被接合物９に喰い込むことによって、各接合部材２，３が物理的に接合される。なお本発明において、各接合部材２，３のうち、接合にあたってパンチ側となる接合部材をパンチ側接合部材２と称し、接合にあたってダイ側となる接合部材をダイ側接合部材３と称する。
【００４７】
パンチリベット１の材質および形状と、各接合部材２，３の材質とが一定の場合には、各接合部材２，３の寸法である各接合部材寸法と、パンチリベット１が被接合物９に押し込まれるとき条件である押込条件と、各接合部材の接合強度とには一定の接合関係がある。言い換えると、各接合部材寸法と、押込条件と、接合強度とのうち、いずれか２つが求まれば、残りの１つを求めることができる。表１は、接合関係情報データベースを示す表である。接合関係情報データベースは、接合部材寸法と、押込条件と、接合強度との関係を示す接合関係情報が複数集まって構成される。各接合関係情報は、試験によって求めてもよく、また後述するように数値解析によって求めてもよい。
【００４８】
【表１】
2004322198.tif 000003
【００４９】
各接合部材寸法は、パンチリベット没入前における各接合部材のそれぞれの形状である。具体的には、接合部材寸法は、接合位置におけるパンチリベット没入方向の各接合部材の寸法ｔｕ，ｔｌであり、各接合部材２，３のそれぞれの厚み方向寸法である。表１には、パンチ側接合部材２の寸法を上板厚ｔｕとして示し、ダイ側接合部材３の寸法を下板厚ｔｌとして示す。
【００５０】
また押込条件は、パンチリベット１が押し込まれるときの条件であって、押込み量ｄまたは押込荷重Ｐの少なくともいずれか一方である。押込み量ｄは、パンチリベット１が被接合物９に押し込まれるときの被接合物９に対する相対変位量である。押込荷重Ｐは、パンチリベット１を被接合物９に押し込むときに、パンチ１２がパンチリベット１に与える荷重である。
【００５１】
押込み量ｄは、パンチリベット１のリベット押圧面１ａが、パンチ側接合部材２の一方側表面２ａに対して没入または突出する度合いである。ここでリベット押圧面１ａは、軸部４と反対側の頭部５の面であって、パンチ１２が当接する面である。またパンチ側接合部材２の一方側表面２ａは、ダイ側接合部材３に対して反対側の空間に臨む面であり、パンチリベット没入方向下流側の表面である。
【００５２】
押込み量ｄは、リベット押圧面１ａが、接合部材２の一方側表面２ａに対して没入する変位量を正の値で示す。また押込み量ｄは、リベット押圧面１ａが接合部材２の一方側表面２ａに対して突出する変位量を負の値で示す。すなわちリベット押圧面１ａと接合部材２の一方側表面２ａとが面一になる状態の押込み量ｄをゼロとする。
【００５３】
また接合強度Ｐｆは、被接合物９に外力を与えたときに被接合物９が破壊するまでの荷重であって、本発明の実施の形態では、はく離強度である。このはく離強度は、「日本工業規格、抵抗スポットおよびプロジェクション溶接継手の十字引張試験に対する試験片および試験方法（ＪＩＳ  Ｚ３１３７）」に準じて求められる強度である。また接合強度Ｐｆは、はく離強度のほか、たとえばせん断強度および引張強度などの他の継手強度を表す強度であってもよく、要求される接合強度に応じて変更してもよい。
【００５４】
また接合関係情報データベースは、パンチリベット１の材質と、パンチリベットの形状と、各接合部材２，３のそれぞれの材質との少なくともいずれかが異なる複数種類のパターンを有していてもよい。すなわち接合関係情報として、パンチリベット１の形状ごと、パンチリベットの材質ごと、各接合部材２，３の材質ごとの接合関係情報データベースを複数含んで構成される総合接合関係情報データベースであってもよい。
【００５５】
図４は、接合情報算出装置２０の電気的構成を示すブロック図である。接合情報算出装置２０は、取得手段２２と、データベース手段２３と、演算手段２４と、表示手段２５とを含む。接合情報算出装置２０は、たとえばコンピュータによって実現される。また接合情報算出装置２０は、打鋲装置に設けられてもよい。
【００５６】
取得手段２２は、各接合部材寸法、押込条件および目標接合強度などを取得する。取得手段２２は、たとえばキーボードによって実現されて、作業者から接合情報が入力される。また取得手段２２は、取得すべき情報が入力される以外に、取得すべき情報を測定して取得してもよい。
【００５７】
データベース手段２３は、表１に示すような接合関係情報データベースを保有する。データベース手段２３は、接合関係情報データベースを記憶する記憶媒体、たとえばハードディスクによって実現される。
【００５８】
本実施の形態では、データベース手段２３は、パンチリベット１の軸部４の軸線方向寸法および開口部８の軸線方向深さ寸法が異なる複数の接合関係情報データベースを保有する。またデータベースを構成する接合関係情報のうち、押込条件は、押込み量ｄと押込荷重Ｐとの両方を含んでいる。
【００５９】
演算手段２４は、予め定められる算出プログラムを実行することによって、接合情報を算出することができる。演算手段２４は、算出プログラムを実行する演算部２６と、算出プログラムが記憶されるプログラム記憶部２７とを含む。演算部２６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。またプログラム記憶部２７は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）によって実現される。表示手段２５は、演算手段２４によって算出される接合情報を作業者に知らせる報知手段であって、たとえばディスプレイによって実現される。
【００６０】
取得手段２２は、取得した取得接合情報を演算手段２４に与える。演算手段２４は、取得手段２２から取得接合情報が与えられると、データベース手段２３のデータベースを参照して、取得接合情報に基づいて、算出すべき算出接合情報を算出する。演算手段２４は、求めた算出接合情報を表示手段２５に与える。表示手段２５は、演算手段２４から与えられた接合情報を表示する。
【００６１】
図１を参照して、接合情報算出装置２０の強度算出動作について説明する。接合情報算出手段２０は、プログラム記憶部２７に記憶される接合強度算出プログラムを実行することによって、接合強度算出装置となる。この場合、取得手段２２は、各接合部材寸法を取得する寸法取得手段となるとともに、押込条件を取得する押込条件取得手段となる。また演算手段２４は、各接合部材の接合強度を算出する強度算出手段となる。
【００６２】
まずステップａ０で、接合強度を算出するための準備が行われ、準備が完了すると、ステップａ１に進み、演算手段２４は、強度算出動作を開始する。ステップａ１では、演算手段２４は、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状における接合関係情報データベースをデータベース手段２３が保有しているかどうかを判定する。保有しているとステップａ２に進む。また保有していないと、対応するデータベースをデータベース手段２３に保有させる。このようにデータベースを用意するデータベース用意工程が完了すると、ステップａ２に進む。
【００６３】
ステップａ２では、取得手段２２によって、接合すべき各接合部材２，３の寸法と、リベット１が被接合物９に押し込まれるときの押込条件を取得する。演算手段２４は、取得手段２２から各接合情報が与えられて、寸法取得工程および押込条件取得工程が完了するとステップａ３に進む。
【００６４】
ステップａ３では、演算手段２４によって、取得される各接合部材寸法および押込条件に基づいて、データベースを参照して、各接合部材２，３の接合強度を算出する。具体的には、取得される各接合部材寸法および押込条件を満足する接合関係情報をデータベースから抽出し、抽出した接合関係情報に示される接合強度を求める。このようにしてデータベースから接合強度を求めて強度算出工程を完了すると、ステップａ４に進む。ステップａ４では、演算手段２４は、求めた接合強度を表示手段２５によって表示させ、強度算出動作を終了する。
【００６５】
以上のような接合強度算出手順によれば、従来技術のように強度試験を行う必要がなく、各接合部材２，３の接合強度を短時間で求めることができる。また強度試験を行なうための試験体を製造する必要がないので、接合強度を求める手間およびコストを少なくすることができる。
【００６６】
また各接合部材２，３を接合する前に、その接合後の接合強度を推測することができる。算出される接合強度が目標範囲から外れた場合に、接合条件を変更して算出しなおすことで、満足する接合強度が得られる接合条件を短時間で求めることができる。また接合条件を変更して接合強度を算出しなおしても、満足する接合強度が算出することができなかった場合には、作業者は、各接合部材２，３における接合箇所、いわゆる打点を増加することによって、各接合部材２，３の接合強度を増加させることができる。また上述した実施例では、強度算出装置２０を用いて接合強度を算出したが、手作業で行なっても同様の効果を得ることができる。なお上述した接合情報演算装置２０を用いることによって、さらに短時間に接合強度を求めることができる。また高い接合強度を得ることができる各接合部材の組合せを求めることができる。
【００６７】
図５は、他の実施例の接合強度算出手順を示すフローチャートである。上述した接合強度算出手順では、接合条件に応じて１つの接合強度を算出したが、他の実施の接合強度算出手順として、各接合部材の板厚変動値に基づいて、最小接合強度を算出してもよい。
【００６８】
最小接合強度算出手順について、図５を参照して説明する。まずステップｂ０で、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状における接合関係情報データベースが用意されると、ステップｂ１に進む。
【００６９】
ステップｂ１では、取得手段２２によって接合情報を取得する。具体的には、取得手段２２は、押込荷重Ｐまたは押込み量ｄの少なくともいずれか一方を取得する。また取得手段２２は、予想される各接合部材２，３の寸法変動範囲を取得する。すなわち取得手段２２は、パンチ側接合部材２の下限寸法値ｔｕ１および上限寸法値ｔｕ２と、ダイ側接合部材３の下限寸法値ｔｌ１および上限寸法値ｔｌ２とを取得する。このように取得手段２２が各接合情報を取得すると、ステップｂ２に進む。
【００７０】
ステップｂ２では、演算手段２４によって、接合情報関連データベースを参照して、取得された寸法範囲におけるすべての組合せを検索し、ステップｂ３に進む。ステップｂ３では、演算手段２４によって、ステップｂ２で求めたそれぞれの組合せの接合関係情報ごとに接合強度を算出し、ステップｂ４に進む。ステップｂ４では、演算手段２４によって、ステップｂ３で算出した各接合強度のうち最も小さい最小接合強度を調べ、ステップｂ５に進む。ステップｂ５では、演算手段２４によって、最小接合強度を表示手段２５に表示させ、強度算出動作を終了する。
【００７１】
以上のような最小接合強度算出手順によれば、予め接合部材の板厚変動範囲を想定することによって、想定される接合条件のうちから最小の接合強度を求めることができる。
【００７２】
パンチリベットの接合において、図２４に示すように、各接合部材２，３の総板厚が大きすぎても、小さすぎても接合強度が小さくなり、また各接合部材２，３の板厚比が変化した場合であっても、接合強度が変化する。このように板厚変化と接合強度との関係は複雑である。したがって作業者が、各接合部材２，３の板厚から接合強度を予想することが非常に困難である。
【００７３】
しかしながら本発明の第１の実施の他の形態によれば、接合情報算出装置２０を用いることによって、最小接合強度を容易に求めることができる。最小接合強度を求めることによって、設計作業をより確実に行うことができる。たとえば目標とする接合強度よりも、算出される最小接合強度が高くなるように、接合条件を選択することができる。たとえば板厚変動があった場合であっても、目標とする接合強度を得ることができる押込条件を決定することができる。このように板厚変動に応じて、接合条件を設定し、その接合条件で接合物を接合することによって、接合される被接合物の信頼性を向上することができる。
【００７４】
図６は、本発明の第２の実施の形態であるパンチリベットの選定手順を示すフローチャートである。接合情報算出手段２０は、プログラム記憶部２７に記憶されるパンチリベットのリベット選定プログラムを実行することによって、リベット選定装置となる。この場合、取得手段２２は、各接合部材寸法を取得する寸法取得手段、押込条件を取得する押込条件取得手段、および目標とする接合強度を取得する目標強度取得手段となる。また演算手段２４は、目標とする接合品質を得ることができるリベットを選定するリベット選定手段となる。
【００７５】
図６を参照して、接合情報算出装置２０のリベット選定動作について説明する。まずステップｃ０で、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状における接合関係情報データベースを用意すると、ステップｃ１に進み、演算手段２４は、リベット選定動作を開始する。
【００７６】
ステップｃ１では、取得手段２２によって、目標接合強度下限値Ｐｆｌを取得する。また取得手段２２によって、押込荷重上限値Ｐｕと、押込み量ｄの許容範囲、すなわち押込み量下限値ｄ１と押込み量上限値ｄ２とを取得する。押込荷重上限値Ｐｕは、パンチリベット１を押し込む打鋲装置の仕様によって予め決定されている。また押込み量ｄの許容範囲は、接合後の被接合物９の外観的要求によって予め決定されている。
【００７７】
また取得手段２２によって、各接合部材寸法を取得する。各接合部材寸法は、具体的には、上述したようにパンチ側接合部材２の寸法ｔｕと、ダイ側接合部材３の寸法ｔｌとである。このように取得手段２２によって、各情報を取得すると、ステップｃ２に進む。
【００７８】
ステップｃ２では、演算手段２４によって、データベースを参照して、取得される各接合部材寸法ｔｕ，ｔｌを満足するすべての接合関係情報を抽出し、ステップｃ３に進む。ステップｃ３では、演算手段２４によって、抽出した接合関係情報のうち、予め定めるリベット選定条件を満足する接合関係情報があるかどうかを調べる。ここでリベット選定条件は、たとえば接合強度Ｐｆが目標接合強度下限値Ｐｆｌよりも大きいことと、押込荷重Ｐが押込荷重上限値Ｐｕよりも小さいことと、押込み量ｄが押込み量下限値ｄ１よりも大きくかつ押込み量上限値ｄ２よりも小さいこととの３つを満足するかどうかである。
【００７９】
ステップｃ３において、リベット選定条件を満足する接合関係情報があればステップｃ４に進み、そうでなければステップｃ５に進む。ステップｃ５では、演算手段２４によって、表示手段２５に「該当する接合条件はない」と表示させ、ステップｃ８に進み、ステップｃ８でリベット選定動作を終了する。
【００８０】
ステップｃ３において、リベット選定条件を満足する接合関係情報があればステップｃ４に進む。ステップｃ４では、演算手段２４によって、リベット選定条件を満足する接合関係情報が複数あるか否かを調べ、複数ある場合には、ステップｃ６に進み、１つである場合にはステップｃ７に進む。ステップｃ７では、演算手段２４によって、リベット選定条件を満足する１つの接合関係情報に示されるリベットを選定し、選定した結果を表示手段２５に表示させ、ステップｃ８に進む。ステップｃ８では、リベット選定動作を終了する。
【００８１】
ステップｃ６では、演算手段２４によって、リベット選定条件を満足する複数の接合関係情報のうち、最も接合強度Ｐｆが大きい接合関係情報を選択する。演算手段２４は、この接合関係情報に示されるリベットを選定し、選定した結果を表示手段２５に表示させ、ステップｃ８に進む。ステップｃ８では、リベット選定動作を終了する。
【００８２】
以上のようなリベット選定手順によれば、従来技術のようにリベットの種類を変更して、複数の接合条件で接合試験を行う必要がない。これによって目標とする接合状態を得ることができるリベットを短時間で手間なく選定することができる。またステップｃ６に示すように、接合条件を得ることができるリベットが複数種類ある場合には、最も接合強度が高くなるものを選択することによって、その接合条件で接合される被接合物の信頼性をより高くすることができる。また上述した実施例では、接合情報算出装置２０を用いてリベットを選定したが、手作業で行なっても同様の効果を得ることができる。
【００８３】
またステップｃ１で押込み量ｄを設定することによって、接合部材２，３を接合した後の被接合物９の外観上の制約を満足したリベットを選出することができ、さらに利便性を向上することができる。また上述した手順について、各接合部材寸法の板厚変動を考慮してパンチリベット１を選定してもよい。
【００８４】
図７は、本発明の第３の実施の形態である押込荷重の決定手順を示すフローチャートである。接合情報算出手段２０は、プログラム記憶部２７に記憶される押込荷重決定プログラムを実行することによって、押込荷重決定装置となる。この場合、取得手段２２は、各接合部材寸法を取得する寸法取得手段、および目標とする接合強度を取得する目標強度取得手段となる。また演算手段２４は、目標とする接合品質を得ることができる押込荷重を決定する押込荷重決定手段となる。
【００８５】
図７を参照して、接合情報算出装置２０の押込荷重決定動作について説明する。まずステップｄ０で、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状における接合関係情報データベースを用意すると、ステップｄ１に進み、接合情報算出装置２０は、押込荷重決定動作を開始する。
【００８６】
ステップｄ１では、取得手段２２によって、予想される各接合部材２，３の寸法変動範囲を取得する。すなわち取得手段２２は、パンチ側接合部材２の下限寸法値ｔｕ１および上限寸法値ｔｕ２と、ダイ側接合部材３の下限寸法値ｔｌ１および上限寸法値ｔｌ２とを取得する。
【００８７】
また取得手段２２によって、目標接合強度下限値Ｐｆｌを取得する。また取得手段２２によって、押込み量ｄの許容範囲、すなわち押込み量下限値ｄ１と押込み量上限値ｄ２とを取得する。また押込み量ｄの許容範囲は、接合後の被接合物９の外観的要求によって予め決定されている。このように取得手段２２によって、各情報を取得すると、ステップｄ２に進む。
【００８８】
ステップｄ２では、演算手段２４によって、データベースを参照して、取得される各接合部材寸法ｔｕ，ｔｌを満足するすべての接合関係情報を抽出し、ステップｄ３に進む。ステップｄ３では、演算手段２４によって、抽出した接合関係情報のうち、予め定める押込荷重決定条件を満足する接合関係情報があるかどうかを調べる。ここで押込荷重決定条件は、たとえば接合強度Ｐｆが目標接合強度下限値Ｐｆｌよりも大きいことと、押込み量ｄが押込み量下限値ｄ１よりも大きくかつ押込み量上限値ｄ２よりも小さいこととの２つを満足するかどうかである。
【００８９】
ステップｄ３において、押込荷重決定条件を満足する接合関係情報があればステップｄ４に進み、そうでなければステップｄ５に進む。ステップｄ５では、演算手段２４によって、表示手段２５に「該当する接合条件はない」と表示させ、ステップｄ８に進み、ステップｄ８で押込荷重決定動作を終了する。
【００９０】
ステップｄ３において、押込荷重決定条件を満足する接合関係情報があればステップｄ４に進む。ステップｄ４では、演算手段２４によって、押込荷重決定条件を満足する接合関係情報が複数あるか否かを調べ、複数ある場合には、ステップｄ６に進み、１つである場合にはステップｄ７に進む。ステップｄ７では、演算手段２４によって、押込荷重決定条件を満足する１つの接合関係情報に示される押込荷重Ｐを決定し、決定した１つの押込荷重Ｐを表示手段２５に表示させ、ステップｄ８に進む。ステップｄ８では、押込荷重決定動作を終了する。
【００９１】
ステップｄ６では、演算手段２４によって、押込荷重決定条件を満足する複数の接合関係情報のうちから、最小の押込荷重Ｐ１と最大の押込荷重Ｐ２とを調べ、条件を満足する押込荷重Ｐの変動幅を算出する。演算手段２４は、この押込荷重の変動幅を表示手段２５に表示させ、ステップｄ８に進む。ステップｄ８では、押込荷重決定動作を終了する。
【００９２】
接合情報算出装置２０は、打鋲装置に設けられる場合には、ステップｄ６において、予め定める制約条件に基づいて適切な押込荷重を１つ決定する。たとえば制約条件が、ステップｄ３の条件を満足する押込荷重Ｐのうちで、最も小さい押込荷重Ｐｌを押込荷重Ｐとして決定すると設定されている場合には、最小の押込荷重Ｐｌを決定し、その押込荷重を表示手段２５に表示させる。押込荷重Ｐｌを表示させるとともに、その押込荷重Ｐｌでパンチリベット１を被接合物９に押し込む。
【００９３】
以上のような押込荷重決定手順によれば、従来技術のように押込荷重を変更して、複数の接合条件で接合試験を行う必要がない。これによって目標とする接合状態を得ることができる押込荷重を短時間で手間なく決定することができる。またステップｄ６に示すように、接合条件を得ることができる押込荷重Ｐが複数種類ある場合には、その制約条件を満足する押込荷重Ｐの変動幅、または制約条件を満足する押込荷重Ｐのうち、最小の押込荷重Ｐｌを選択する。これによって利便性を向上することができる。
【００９４】
たとえば最小の押込荷重Ｐｌで接合動作を行うことができるので、打鋲装置がパンチリベットを押し込むために必要な力が小さくてすみ、打鋲装置を小型化することができる。また小型の打鋲装置で各接合部材２，３を接合することができる。上述した実施例では、接合情報算出装置２０を用いて押込荷重Ｐを決定したが、手作業で行なっても同様の効果を得ることができる。
【００９５】
またステップｄ１で押込み量ｄを設定することによって、接合部材２，３を接合した後の被接合物９の外観上の制約を満足した押込荷重Ｐを決定することができ、さらに利便性を向上することができる。また上述した手順について、実際に接合部材寸法を計測し、その値をステップｄ１で取得して押込荷重Ｐを決定してもよい。この場合、決定した押込荷重Ｐでリベットを被接合物９に押込むことによって、板厚変動がある場合でも、適切な接合品質を得ることができる。
【００９６】
図８は、本発明の第４の実施の形態である押込み量の決定手順を示すフローチャートである。接合情報算出手段２０は、プログラム記憶部２７に記憶される押込み量決定プログラムを実行することによって、押込み量決定装置となる。この場合、取得手段２２は、各接合部材寸法を取得する寸法取得手段、および目標とする押込荷重を取得する目標押込荷重取得手段となる。また演算手段２４は、目標とする接合品質を得ることができる押込み量を決定する押込み量決定手段となる。
【００９７】
図８を参照して、接合情報算出装置２０の押込み量決定動作について説明する。まずステップｅ０で、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状における接合関係情報データベースを用意すると、ステップｅ１に進み、接合情報算出装置２０は、押込み量決定動作を開始する。
【００９８】
ステップｅ１では、取得手段２２によって、予想される各接合部材２，３の寸法変動範囲を取得する。すなわち取得手段２２は、パンチ側接合部材２の下限寸法値ｔｕ１および上限寸法値ｔｕ２と、ダイ側接合部材３の下限寸法値ｔｌ１および上限寸法値ｔｌ２とを取得する。
【００９９】
また取得手段２２によって、目標接合強度下限値Ｐｆｌを取得する。また取得手段２２によって、押込荷重上限値Ｐｕを取得する。また押込荷重上限値Ｐｕは、パンチリベット１を押し込む打鋲装置の仕様によって予め決定されている。このように取得手段２２によって、各情報を取得すると、ステップｅ２に進む。
【０１００】
ステップｅ２では、演算手段２４によって、データベースを参照して、取得される各接合部材寸法ｔｕ，ｔｌを満足するすべての接合関係情報を抽出し、ステップｄ３に進む。ステップｅ３では、演算手段２４によって、抽出した接合関係情報のうち、予め定める押込み量決定条件を満足する接合関係情報があるかどうかを調べる。ここで押込み量決定条件は、たとえば接合強度Ｐｆが目標接合強度下限値Ｐｆｌよりも大きいことと、押込荷重Ｐが押込荷重上限値Ｐｕよりも小さいこととの２つを満足するかどうかである。
【０１０１】
ステップｅ３において、押込み量決定条件を満足する接合関係情報があればステップｅ４に進み、そうでなければステップｅ５に進む。ステップｅ５では、演算手段２４によって、表示手段２５に「該当する接合条件はない」と表示させ、ステップｅ８に進み、ステップｅ８で押込み量決定動作を終了する。
【０１０２】
ステップｅ３において、押込み量決定条件を満足する接合関係情報があればステップｅ４に進む。ステップｅ４では、演算手段２４によって、押込み量決定条件を満足する接合関係情報が複数あるか否かを調べ、複数ある場合には、ステップｅ６に進み、１つである場合にはステップｅ７に進む。ステップｅ７では、演算手段２４によって、押込み量決定条件を満足する１つの接合関係情報に示される押込み量ｄを決定し、決定した１つの押込み量ｄを表示手段２５に表示させ、ステップｅ８に進む。ステップｅ８では、押込み量決定動作を終了する。
【０１０３】
ステップｅ６では、演算手段２４によって、押込み量決定条件を満足する複数の接合関係情報のうちから、最小の押込み量ｄ１と最大の押込み量ｄ２とを調べ、条件を満足する押込み量の変動幅を算出する。演算手段２４は、この押込み量の変動幅を表示手段２５に表示させ、ステップｅ８に進む。ステップｅ８では、押込み量決定動作を終了する。
【０１０４】
接合情報算出装置２０は、打鋲装置に設けられる場合には、ステップｅ６において、予め定める制約条件に基づいて適切な押込み量ｄを一つ決定する。たとえば制約条件が、ステップｅ３の条件を満足する押込み量ｄのうちで、最も押込み量ｄがゼロに近いものを、押込み量ｄとして決定すると設定されている場合には、最も押込み量ｄがゼロに近いものを押込み量として決定して、その押込み量ｄを表示手段２５に表示させる。押込み量を表示させるとともに、その押込み量ｄでパンチリベット１を被接合物９に押し込む。
【０１０５】
以上のような押込み量決定手順によれば、従来技術のように押込み量を変更して、複数の接合条件で接合試験を行う必要がない。これによって目標とする接合状態を得ることができる押込み量を短時間で手間なく決定することができる。またステップｅ６に示すように、接合条件を得ることができる押込み量ｄが複数種類ある場合には、その制約条件を満足する押込み量ｄの変動幅、または制約条件を満足する押込み量ｄのうち、ゼロに近い押込み量ｄを選択する。これによって利便性を向上することができる。
【０１０６】
たとえばゼロに近い押込み量ｄで接合動作を行うことができるので、打鋲装置がパンチリベットを押し込んだときに、接合物が没入した被接合物９の美観を向上することができる。また上述した実施例では、接合情報算出装置２０を用いて押込み量ｄを決定したが、手作業で行なっても同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
またステップｅ１で押込荷重Ｐを設定することによって、打鋲装置の能力に応じた押込み量ｄを決定することができ、さらに利便性を向上することができる。また上述した手順について、実際に接合部材寸法を計測し、その値をステップｅ１で取得して押込み量ｄを決定してもよい。この場合、決定した押込み量ｄでリベットを被接合物９に押込むことによって、板厚変動がある場合でも、適切な接合品質を得ることができる。
【０１０８】
図９は、本発明の打鋲装置４０の主要な構成を示す断面図である。本発明の実施の一形態である打鋲装置４０は、各接合部材２，３が重なる方向となる重畳方向のうち一方側表面にダイ５０を当接させて、被接合物９を保持する。この状態で、パンチ５１によってパンチリベット１を押圧し、パンチリベット１を被接合物９の重畳方向に没入させる。打鋲装置４０は、パンチリベット１を没入することによって、各接合部材２，３を物理的に接合する。
【０１０９】
打鋲装置４０は、各接合部材２，３を局所的に接合するスポット接合に用いられる。打鋲装置４０によって、接合される複数の各接合部材２，３は、たとえばプレス成形されるアルミ合金製の薄板材である。パンチリベット１による接合部材の接合は、たとえば自動車ボディ、意匠構造物およびその他の重ね合わせ接合物の製造に用いられる。
【０１１０】
打鋲装置４０は、予め定める基準軸線Ｌ１が設定される。基準軸線Ｌ１は、打鋲装置４０に対して基準となる軸線であって、打鋲装置４０に固定して設けられる。打鋲装置４０が接合動作を行っているときには、基準軸線Ｌ１は、接合される各接合部材２，３が重なり合う重畳方向に沿って延びる。また基準軸線Ｌ１に沿って延びる方向を基準方向Ｚと称する。
【０１１１】
打鋲装置４０は、パンチリベット１を装填可能に保持し、基準軸線Ｌ１に沿って移動可能に設けられるパンチ構成体４１と、パンチ構成体４１を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動するパンチ構成体駆動手段４２と、パンチ構成体４１に対して反対側から被接合物９を支持するダイ構成体４３と、ロボットアーム４４に連結される基台４５とを含んで構成される。
【０１１２】
基台４５は、略Ｕ字状に形成される。基台４５は、周方向一端部４７にパンチ構成体４１およびパンチ構成体駆動手段４２が連結され、周方向他端部４８にダイ構成体４３が連結される。パンチ構成体４１とダイ構成体４３とは、基準軸線Ｌ１に沿って並び、互いに対向した位置に設けられる。打鋲装置４０は、ロボットアーム４４の先端に設けられるエンドエフェクタであって、ロボットアーム４４によって互いに直交する３方向に移動可能に構成される。これによって任意の位置に保持される各接合部材２，３の接合位置に移動することができる。
【０１１３】
パンチ構成体４１は、パンチリベット１を装填可能に保持する。パンチリベット１は、その軸線と基準軸線Ｌ１とが同軸となる状態でパンチ構成体４１に保持される。パンチ構成体４１は、パンチ部材５２と、クランプ部材５３と、回転連結部材５４と、クランプ用サーボモータ５５とを含んで構成される。パンチ部材５２は、基準方向Ｚ一端部がパンチリベット１に当接して、パンチリベット１を押圧するパンチ５１となる。
【０１１４】
パンチ部材５２は、本体部５６と、本体部５６から軸線軸線Ｌ１に沿って、ダイ５０に向かって突出する突出部５７とが形成される。突出部５７は、円柱状に形成され、遊端部が保持するパンチリベット１のパンチ当接面１ａに当接する。パンチ部材５２の突出部５７の軸線は、基準軸線Ｌ１と同軸に延びる。
【０１１５】
クランプ用サーボモータ５５は、リング状に形成される中空サーボモータによって実現される。中空サーボモータは、軸線方向一端部が軸線方向他端部に対して、軸線まわりに相対的に回転駆動する。クランプ用サーボモータ５５は、パンチ部材５２に固定され、基準軸線Ｌ１と同軸に位置する。クランプ用サーボモータ５５は、その内周空間をパンチ部材５２の突出部５７が挿通する。
【０１１６】
回転連結部材５４は、軸線方向両端に開口がそれぞれ形成されて円筒状に形成される。回転連結部材５４は、基準軸線Ｌ１と同軸に延びて、その内周空間にパンチ部材５２の突出部５７が挿通する。また、回転連結部材５４は、パンチ部材５２の本体部分５６に対して回転自在に連結される。具体的には、クランプ用サーボモータ５５の軸線方向一端部が、パンチ部材５２の本体部分５６に固定されるとともに、クランプ用サーボモータ５５の軸線方向他端部が、回転連結部材５４の軸線方向一端部に固定される。回転連結部材５４は、クランプ用サーボモータ５５が駆動すると、パンチ部材５２に対して基準軸線Ｌ１まわりに回転駆動される。
【０１１７】
クランプ部材５３は、軸線方向両端に開口がそれぞれ形成されて円筒状に形成される。クランプ部材５３は、基準軸線Ｌ１と同軸に延びて、その内周空間にパンチ部材５２の突出部５７が挿通する。さらにクランプ部材５３は、回転連結部材５４の内周空間に挿通する。
【０１１８】
クランプ部材５３は、基準軸線Ｌ１まわりにまわり止めされるとともに、軸線方向に変位自在に設けられる。クランプ部材５３の外周部には、外ねじが形成され、回転連結部材５４の内周部には、内ねじが形成される。クランプ部材５３の外周部と回転連結部材５４の内周部とは螺合して構成される。またクランプ部材５３と回転連結部材５４とによってボールねじ機構が構成されていてもよい。
【０１１９】
これによって回転連結部材５４が回転することによって、回転連結部材５４に対して基準方向Ｌ１方向に移動する。回転連結部材５４とパンチ部材５２とは、基準方向Ｌ１に変位することなく連結されている。これによってクランプ用サーボモータ５５を動作することによって、クランプ部材５３をパンチ部材５２に対して基準方向Ｌ１に変位駆動させることができる。
【０１２０】
また基台４５は、パンチ構成体４１を基準方向Ｚに案内する案内部５８が設けられる。案内部５８は、基台４５の周方向他端部４７に形成される。またパンチ部材５２の本体部５６には、基台４５の案内部５８に嵌合する嵌合部５９が設けられる。案内部５８に嵌合部５９が嵌合することによって、パンチ構成体４１は、基準方向Ｚ以外に変位することが阻止される。案内部５８は、たとえばレールによって実現され、嵌合部５９は、スライダによって実現される。このように案内部５８と嵌合部５９とで直動スライダ機構が実現される。
【０１２１】
パンチ構成体駆動手段４２は、パンチ用サーボモータ６０と、回転伝達機構６２と、ねじ軸６３とを含んで構成される。パンチ用サーボモータ６０は、基台４５に支持され、その出力軸６０ａを回転させる。ねじ軸６３は、基準軸線Ｌ１と同軸に延びて基台４５に支持され、基準軸線Ｌ１まわりに回転自在に設けられる。回転伝達機構６２は、たとえば出力軸６０ａの回転をベルト６１によって減速器６４に与え、減速器６４が出力軸６０ａの回転力を減速してねじ軸６３に与える。
【０１２２】
パンチ部材５２の本体部分５６は、ねじ軸６３に螺合する螺合部６５が設けられる。これによってねじ軸６３が回転させることによって、ねじ軸６３に対してパンチ部材５２が基準方向Ｚに移動させることができる。
【０１２３】
以上のように打鋲装置４０は、パンチ用サーボモータ６０を動作させることによって、パンチ部材５２を基準軸線方向Ｚに移動させることができる。またクランプ用サーボモータ５５を動作させることによって、パンチ部材５２に対して、クランプ部材５３を独立して基準軸線方向Ｚに移動させることができる。
【０１２４】
またパンチ部材５２の突出部５７は、パンチリベット１を保持する保持機構が設けられる。保持機構は、たとえばリベットを吸着および吸着解除可能なリベット吸着機構（図示せず）である。リベット吸着機構は、突出部５７の遊端部に吸引部分６８が設けられる。この吸引部分６８がクランプ部材５３の内周空間となる充填空間６７の空気を吸引することによって、パンチリベット１をパンチ部材５２の遊端部に保持することができる。保持されたパンチリベット１は、頭部５のパンチ当接面５ａが、パンチ部材５２の突出部５７の遊端部端面に当接する。
【０１２５】
またクランプ部材５３は、その外周部にパンチリベット１をクランプ部材５３の内周空間である充填空間６７に充填するための充填孔６６が形成される。パンチリベット１は、リベット充填装置によって搬送され、充填孔６６を通過して充填空間６７に充填される。リベット充填装置によって、充填空間６７に充填されたパンチリベット１は、吸引部分に吸引されることによってパンチ構成体４１に保持される。
【０１２６】
本実施の形態の打鋲装置４０は、さらに各接合部材寸法を計測する測定手段として、たとえば、超音波板厚計７０を備える。超音波板厚計７０は、超音波によって各接合部材２，３の重畳方向の寸法を測定する装置である。超音波板厚計７０は、たとえば超音波パルスが被接合物９を往復する時間を測定することによって、各接合部材２，３の重畳方向寸法の板厚を測定する。被接合物９が複数の接合部材２，３が重なって構成される場合であっても、各接合部材２，３の板厚をそれぞれ測定することができる。超音波板厚計７０を用いることによって、各接合部材２，３を破壊することなく、各接合部材２，３のそれぞれの板厚を短時間で計測することができる。
【０１２７】
ダイ構成体４３は、パンチ構成体４１に対向するダイ５０と、ダイ５０を支持するダイ支持部材６９とが形成される。ダイ支持部材６９は、基台４５の周方向一端部４８に連結される。ダイ５０は、ダイ支持部材６９の遊端部に固定される。ダイ５０は、パンチリベット１が被接合物９に押し込まれたときに、パンチリベット１が変形しやすいするようにパンチ構成体４１に向かって突出する突起５０ａが形成される。この突起５０ａは、基準軸線Ｌ１と同軸に設けられる。
【０１２８】
図１０は、打鋲装置４０の電気的構成を示すブロック図である。打鋲装置４０は、上述したようにパンチ用サーボモータ６０と、クランプ用サーボモータ５５と、超音波厚み測定計７０とを含む。また打鋲装置４０は、さらに入力手段７１と、表示手段７２と、制御手段７３とを備える。
【０１２９】
入力手段７１は、作業者からの情報が入力される。入力手段７１は、入力された情報を制御手段７３に与える。入力手段７１は、たとえばキーボードなどによって実現される。また表示手段７２は、制御手段７３から情報が与えられて、その与えられた情報に応じた画像を表示する。表示手段７２は、たとえばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイまたは液晶ディスプレイなどによって実現される。
【０１３０】
制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０と、クランプ用サーボモータ５５と、リベット吸着機構７４を制御する。また本実施の形態の制御手段７３は、ロボットコントローラを兼用してもよい。この場合には、制御手段７３は、ロボットアーム４４を変位駆動するロボットアーム駆動手段７７と、リベット充填装置７８とをさらに制御する。
【０１３１】
制御手段７３は、入力手段７１および超音波厚み計測計７０などが取得した各情報に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、接合条件などを選択する。制御手段７３は、予め定められる制御プログラムを実行する演算部７５と、制御プログラムが記憶されるプログラム記憶部７６とを含む。演算部７５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。またプログラム記憶部７６は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などによって実現される。
【０１３２】
図１１は、打鋲装置４０の打鋲動作の手順を示すフローチャートであり、図１２は、動作を説明するために打鋲装置４０を示す断面図である。まずステップｆ０で、打鋲動作に関する準備が完了すると、ステップｆ１に進み、制御手段７３は、打鋲動作を開始する。ステップｆ１では、制御手段７３は、超音波厚み測定計７０および入力手段７１から与えられる情報に基づいて、打鋲に関する接合条件を設定し、接合条件を設定すると、ステップｆ２に進む。
【０１３３】
ステップｆ２では、制御手段７３は、リベット充填装置７８にリベット充填指令情報を与える。リベット充填指令情報を与えられたリベット充填装置７８は、充填空間６７にパンチリベット１を供給する。また制御手段７３は、リベット吸着機構７４を動作させる。このようにしてパンチリベット１を充填空間６７に保持する。図１２（１）に示すように、パンチリベット１の保持が完了すると、ステップｆ３に進む。
【０１３４】
ステップｆ３では、図１２（２）に示すように、制御手段７３は、被接合物９をクランプする。具体的には、制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５を制御して、クランプ部材５３をダイ５０に向けて移動させて、ダイ５０とクランプ部材５３とによって、被接合物９を協働して挟持する。このとき基準軸線Ｌ１は、各接合部材２，３の接合されるべき接合領域をそれぞれ通過する。また基準軸線Ｌ１は、各接合部材２，３の重なり合う方向である重畳方向に延びる。被接合物９のクランプが完了すると、ステップｆ４に進む。
【０１３５】
ステップｆ４では、図１２（３）および図１２（４）に示すように、制御手段７３は、保持するパンチリベット１を被接合物９に押し込む。具体的には、制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０およびクランプ用サーボモータ５５を制御する。パンチ用サーボモータ６０を回転させてパンチ部材５２をダイ５０に向かって移動させるとともに、クランプ用サーボモータ５５を逆回転させて、クランプ部材５３をパンチ部材５２の本体部５６に近接させる。したがってクランプ部材５２が被接合物９に当接した状態で、パンチ部材５２が移動する。パンチ部材５２は、パンチリベット１を被接合物９に当接させ、さらにパンチリベット１をダイ５０に向かって移動させて、パンチリベット１を被接合物９に没入する。
【０１３６】
制御手段７３は、パンチ部材５３に設けられるロードセルから、ロードセルに与えられる荷重情報が与えられることによって、パンチリベット１を押し込むときに与えている押込荷重を取得することができる。またパンチ用サーボモータ６０に設けられるエンコーダから、そのエンコーダ情報が与えられることによって、パンチリベット１の押込み量ｄを求めることができる。
【０１３７】
パンチリベット１は、被接合物９に変形して没入し、パンチ側接合部材２を貫通してダイ側接合部材３に喰い込む。喰い込んだパンチリベット１は、被接合物９の内部で変形することによってカシメられ、被接合物９から抜出ることが阻止される。パンチリベット１が被接合物９に喰い込むことによって、各接合部材２，３が物理的に接合される。このようにパンチリベット１が被接合物９に没入すると、ステップｆ５に進み、ステップｆ５で制御手段７３は、接合動作を終了する。
【０１３８】
ステップｆ１における接合条件設定工程において、制御手段７３は、上述したリベット選定動作、押込荷重決定動作および押込み量決定動作の少なくともいずれかを行ってもよい。この場合、制御手段７３は、プログラム記憶部７６に上述した各動作プログラムが記憶されており、制御手段７３が動作プログラムのいずれかを実行することによって、接合条件を選択または決定することができる。この選択または決定した接合条件に応じることによって、目的とする接合品質をより確実に得ることができる。
【０１３９】
たとえば制御手段７３が、取得される接合条件に基づいて、リベットの種類を選択した場合、選択したリベットを供給するようにリベット充填装置７８に指令を与え、選択したリベットを被接合物に押し込むことができる。またたとえば制御装置７３が、取得される接合条件に基づいて、押込荷重Ｐまたは押込み量ｄを決定した場合、決定した押込荷重Ｐまたは押込み量ｄでパンチリベット１を押し込むように、パンチ用サーボモータ６０を制御する。制御手段７３は、パンチ部材に設けられるロードセルに基づいて、パンチリベット１に与える押込荷重Ｐを制御可能であり、パンチ用サーボモータ６０のエンコーダ値に基づいて、パンチリベット１を押し込む押込み量ｄについて制御可能である。
【０１４０】
また各接合部材２，３にパンチリベット１を予め定める並列方向に間隔を開けて複数押し込む場合において、制御手段７３が算出した算出結果が予め定める目標接合強度よりも小さい場合、複数のパンチリベット１を押し込む並列方向の間隔を小さくして、より多くのパンチリベット１を被接合物９に押し込んでもよい。さらに接合前に超音波厚み測定計７０によって各接合部材寸法を測定し、その測定結果を接合情報として用いることによって、適正な接合条件をより正確に求めることができる。これによってさらに接合品質を向上することができる。
【０１４１】
表１を参照して、接合条件の設定手順の概要について説明すると、第１の手順として、予め想定される接合条件を取得する。たとえば上板厚２．１ｍｍ、下板厚２．０ｍｍ、押込荷重３００００Ｎおよび目標接合強度２０７０Ｎとする。第２の手順として、接合直前に各接合部材２，３の板厚を測定する。この測定した板厚が、上板厚２．１ｍｍ、下板厚１．９ｍｍであると、データベースから接合条件を選択し、目標接合強度である２０７０Ｎを満足する接合関係情報を検索する。接合関係情報は、複数ある場合もある。次に第３の手順として、第２の手順で検索した接合関係情報に示す条件、たとえば押込み量０．２ｍｍ、押込荷重３５０００Ｎで、各接合部材２，３を接合する。
【０１４２】
図１３および図１４は、制御手段７３の接合条件設定動作手順を示すフローチャートである。制御手段７３は、図１１に示すステップｆ１の接合条件設定工程において、各接合部材２，３の板厚に応じた適切な接合条件を設定する。そして設定した接合条件で、各接合部材２，３を接合する。
【０１４３】
まずステップｈ０で、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベット１の材質および形状における接合関係情報データベースを用意すると、ステップｈ１に進み、制御手段７３は動作を開始する。
【０１４４】
ステップｈ１では、入力手段７１から設計上想定される各接合部材寸法である想定寸法ｔｕａ，ｔｌａが入力される。想定寸法ｔｕａ，ｔｌａは、パンチ側接合部材２の想定寸法ｔｕａと、ダイ側接合部材３の想定寸法ｔｌａとを含む。入力手段７１は、入力された情報を制御手段７３に与える。制御手段７３は、入力手段７１からそれらの情報が与えられるとステップｈ２に進む。
【０１４５】
またステップｈ１において、想定寸法ｔｕａ，ｔｌａのほかにさらに、目標とする接合強度である目標接合強度Ｐｒが入力されてもよい。また目標接合強度Ｐｒが入力されない場合には、制御手段７３は、目標接合強度Ｐｒをゼロとする。
【０１４６】
ステップｈ２では、制御手段７３は、接合関係情報データベースを参照して、上述した想定寸法ｔｕａ，ｔｌａを満足する接合関係情報のうち、予め定められる押込み量条件を満足する接合関係情報を抽出する。制御手段７３は、抽出した接合関係情報に示される算出接合強度Ｐｆａを求め、ステップｈ３に進む。
【０１４７】
本実施の形態では、押込み量条件は、押込み量ｄがゼロに設定されている。この場合、ステップｈ２で、想定寸法ｔｕａ，ｔｌａを満足する接合関係情報のうち、押込み量ｄがゼロとなる接合関係情報を抽出する。
【０１４８】
ステップｈ３では、算出される算出接合強度Ｐｆａと、目標接合強度Ｐｒとを比較し、算出接合強度Ｐｆａのほうが目標接合強度Ｐｒよりも大きい場合には、ステップｈ５に進む。ステップｈ５では、制御手段７３は、算出された算出接合強度Ｐｆａの値を、目標接合強度Ｐｒとして再設定し、ステップｈ６に進む。
【０１４９】
ステップｈ３で、算出接合強度Ｐｆａのほうが目標接合強度Ｐｒよりも小さい場合には、ステップｈ４に進む。ステップｈ４では、制御手段７３が、表示手段７２に「想定寸法ｔｕａ，ｔｌａあるいは目標接合強度を再入力せよ」と表示させ、ステップｈ１に戻る。またステップｈ４で、制御手段７３は、「目標接合強度を満足する接合条件はない」と表示させて、ステップｈ１９に進み動作を終了してもよい。
【０１５０】
ステップｈ６では、制御手段７３は、超音波板厚計７０によって各接合部材２，３の板厚をそれぞれ測定させ、測定される各寸法を測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂとして取得する。ここで測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂは、パンチ側接合部材２の測定寸法ｔｕｂと、ダイ側接合部材３の測定寸法ｔｌｂとを含む。制御手段７３は、測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂが与えられると、ステップｈ７に進む。
【０１５１】
ステップｈ７では、制御手段７３が、想定寸法ｔｕａ，ｔｌａと測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂとの差が予め定める許容範囲内であるかどうか調べる。具体的には、パンチ側接合部材２の想定寸法ｔｕａと測定寸法ｔｕｂとの差がパンチ側許容値ｔｕｃよりも小さく、かつダイ側接合部材３の想定寸法ｔｌａと測定寸法ｔｌｂとの差がダイ側許容値ｔｌｃよりも小さいか否かを判定する。想定寸法ｔｕａ，ｔｌａと測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂとの差が予め定める許容範囲内であると、ステップｈ８に進む。ステップｈ８では、想定寸法ｔｕａ，ｔｌａを前提に、ステップｈ２で抽出した接合関係情報から押込条件を設定し、ステップｈ１８に進む。
【０１５２】
ステップｈ７において、想定寸法ｔｕａ，ｔｌａと測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂとの差が予め定める許容範囲外であると、ステップｈ９に進む。ステップｈ９では、制御手段７３は、接合関係情報データベースを参照して、上述した測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂを満足する接合関係情報があるかどうか調べ、ステップｈ１０に進む。
【０１５３】
ステップｈ１０では、制御手段７３は、ステップｈ９で調べた接合関係情報が存在するか否かを調べる。ステップｈ９で調べた接合関係情報が存在しない場合には、ステップｈ１１に進む。ステップｈ１１では、制御手段７３は、接合関係情報に示される接合部材寸法であるデータ寸法ｔｕｄ，ｔｌｄのうちから、測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂに最も近いものを調べ、ステップｈ１２に進む。ステップｈ１２では、制御手段７３は、ステップｈ１１で調べたデータ寸法ｔｕｄ，ｔｌｄの値を、測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂとして再設定し、ステップｈ７に戻る。
【０１５４】
ステップｈ１０において、制御手段７３は、ステップｈ９で調べた接合関係情報が存在すると、ステップｈ１３に進む。ステップｈ１３では、ステップｈ９で調べた接合関係情報に示される算出接合強度Ｐｆと、目標接合強度Ｐｒとを比較する。制御手段７３は、目標接合強度Ｐｒよりも算出接合強度Ｐｆが大きくなる接合関係情報を抽出し、ステップｈ１４に進む。
【０１５５】
ステップｈ１４では、ステップｈ１３で抽出した接合関係情報のうち、予め定める制約条件を満足する接合関係情報をさらに抽出する。予め定める制約条件を満足する接合関係情報が存在しないと、ステップｈ１５に進む。制約条件は、接合毎に個別に要求される条件であって、接合毎に設定される。たとえば制約条件は、美観上の問題から押込み量はゼロ以上とするといった条件である。
【０１５６】
ステップｈ１５では、制御手段７３が、表示手段７２に「制約条件を満足する接合関係情報は存在しない」と表示させ、ステップｈ１９に進んで動作を終了する。
【０１５７】
ステップｈ１４において、予め定める制約条件を満足する接合関係情報が存在すると、ステップｈ１６に進む。ステップｈ１６では、制御手段７３が、制約条件を満足する接合関係情報が複数存在するかどうか調べ、複数存在する場合にはステップｈ１７に進む。また１つしかない場合は、ステップｈ１８に進む。
【０１５８】
ステップｈ１７では、ステップｈ１４で抽出した接合関係情報のうち、予め定める最適条件を満足する１つの接合関係情報をさらに抽出する。最適条件は、接合毎に個別に要求される条件であって、より望ましいとされる条件である。最適条件は、たとえば制約条件は、押込み量はゼロに最も近いほうが好ましいといった条件である。このように最適条件を満足する１つの接合関係情報を抽出すると、ステップｈ１８に進む。
【０１５９】
ステップｈ１８では、抽出した１つの接合関係情報に示される押込み量ｄまたは押込荷重Ｐのいずれかを接合条件として設定し、接合条件設定動作を終了する。以上のようにして制御手段７３は、接合条件を設定すると図１１に示すステップｆ２〜ｆ５の動作を行い、各接合部材２，３を接合する。
【０１６０】
このように打鋲装置４０は、実際に接合する各接合部材２，３の寸法を測定して、接合条件を設定し、その接合条件に基づいて各接合部材２，３を接合する。これによって接合すべき各接合部材２，３に板厚変動がある場合であっても、適切な接合条件で接合することができ、接合品質が低下することを防止することができる。
【０１６１】
また目標接合強度Ｐｒよりも算出接合強度Ｐｆが大きくなるとともに、制約条件を満足する接合関連情報が複数存在する場合には、さらに最適条件を満足する接合関連情報を選択するので、接合毎に最適な接合条件を得ることができ、接合品質を向上することができる。
【０１６２】
図１５は、他の実施例の制御手段７３の寸法取得手順を示すフローチャートである。図１３および図１４に示す条件設定動作では、超音波板厚測定計７０によって、各接合部材２，３のそれぞれの測定寸法ｔｕｂ，ｔｌｂを求めたが、各接合部材２，３を合わせた被接合物９の全体寸法、すなわち各接合部材２，３の厚みをすべて加算した総板厚を測定して、その総板厚から各測定部材の測定寸法を求めてもよい。たとえば総板厚は、レーザー式非接触変位計によって測定してもよい。
【０１６３】
図１５を参照して、寸法取得動作を説明する。まずステップｊ０で、全板厚の測定準備が完了すると、ステップｊ１に進み、寸法取得動作を開始する。ステップｊ１では、入力手段７１から設計上想定される各接合部材２，３の寸法比を示す寸法比情報が入力される。制御手段７３は、入力手段７１から寸法比情報が入力されると、ステップｊ２に進む。
【０１６４】
ステップｊ２では、制御手段７３は、超音波板厚測定計７０または他の測定手段を用いて、被接合物９の総板厚を測定させる。制御手段７３は、測定手段から、総板厚が与えられると、ステップｊ３に進む。ステップｊ３では、測定される全板厚と、入力される寸法比情報とに基づいて、各接合部材寸法を算出し、ステップｊ４に進む。ステップｊ４では、制御手段７３は、寸法取得動作を終了する。
【０１６５】
以上のような寸法取得手順によれば、被接合物の総板厚を測定する。各接合部材２，３のそれぞれの板厚を測定するよりも、被接合物９の全体寸法を測定するほうが、容易であるとともに簡単な構成によって実現することができる。このように取得が容易な被接合物９の総板厚全から各接合部材寸法を算出して取得することによって、より容易に接合強度を算出することができる。また上述した寸法取得手順では、寸法比情報として各接合部材２，３の寸法比が入力されたが、寸法比情報として各接合部材寸法の寸法比変動範囲が入力されてもよい。この場合、接合強度が最も低くなる接合部材の組合せを算出し、その組合せに基づいて、各接合条件を求めてもよい。これによって板厚変動があっても、最低接合強度を保証することができ、接合される被接合物の信頼性を向上することができる。
【０１６６】
図１６は、制御手段７３の接合品質判定動作の手順を示すフローチャートである。制御手段７３は、接合前に、目標とする接合品質が得られるか否かを判定する品質判定動作を行なうことができる。制御手段７３は、プログラム記憶部７６に記憶される品質判定動作プログラムを実行することによって、品質判定動作を行なうことができる。
【０１６７】
ステップｇ０で、接合動作を行なう準備が完了して、入力手段７１から接合するための目標接合強度または押込条件の少なくともいずれか一方を取得すると、ステップｇ１に進み、制御手段７３は、品質判定動作を開始する。ステップｇ１では、制御手段７３は、接合関係情報データベースを参照して、取得される目標接合強度および押込条件を達成可能な、各接合部材２，３の適正寸法範囲をそれぞれ求める。たとえば各接合部材２，３の下限寸法値ｔ１および上限寸法値ｔ２を求めてもよい。また条件を達成可能な各接合部材２，３の寸法の組合せを求めてもよい。このように制御手段７３が、適正な各接合部材２，３の板厚の範囲または組合せを求めると、ステップｇ２に進む。
【０１６８】
ステップｇ２では、制御手段７３は、超音波板厚計７０によって測定した各接合部材２，３の測定寸法ｔａをそれぞれ取得し、ステップｇ３に進む。ステップｇ３では、制御手段７３は、各接合部材２，３の測定寸法ｔａが、適正な板厚の範囲または適正な組合せであると判断すると、ステップｇ５に進み、ステップｇ５で品質判定動作を終了する。
【０１６９】
またステップｇ３で、各接合部材２，３の測定寸法ｔａが、適正な板厚の範囲または適正な組合せでないと判断すると、ステップｇ４に進む。ステップｇ４では、制御手段７３は、適正な接合品質を得ることができないことを示す情報を表示手段７２に表示させ、ステップｇ５に進み、ステップｇ５で品質判定動作を終了する。
【０１７０】
以上のような品質判定動作を行なうことによって、各接合部材２，３を接合する前に目標とする接合品質が得ることができるか否かを判定することができる。たとえば目標とする接合品質を得ることができない各接合部材２，３が存在する場合には、その接合部材を避けることによって、無駄な作業を行なうことが防がれる。これによって単位時間あたりに接合可能な接合部材をふやすことができる。
【０１７１】
図１７は、パンチリベットによって接合される各接合部材２，３のはく離形態を示す断面図である。各接合部材２，３が重なり合う重畳方向で、互いに離反する方向に各接合部材２，３に荷重をそれぞれ与えた場合、その荷重がはく離強度を超えると、図１７に示すように各接合部材２，３は接合状態が解除されてはく離する。
【０１７２】
接合部材のはく離形態は、少なくとも２つの形態がある。第１形態は、図１７（１）に示すように、パンチリベット１とダイ側接合部材３とが一体の接合体に対して、パンチ側接合部材２が分離する形態である。この場合、パンチリベット１がパンチ側接合部材２に接合するパンチ側接合力よりも、パンチリベット１がダイ側接合部材３に接合するダイ側接合力のほうが大きい。
【０１７３】
また第２形態は、図１７（２）に示すように、パンチリベット１とパンチ側接合部材２とが一体の接合体に対して、ダイ側接合部材が分離する形態である。この場合、パンチリベット１がダイ側接合部材３に接合するダイ側接合力よりもパンチリベット１がパンチ側接合部材２に接合するパンチ側接合力のほうが大きい。
【０１７４】
各接合部材２，３の接合強度Ｐｆは、第１形態における接合強度Ｐｆｕと第２形態における接合強度Ｐｆｌのうち、その値が小さいほうで決定される。したがって接合強度Ｐｆは、以下の接合関係式によって表わされる。
Ｐｆ＝ｍｉｎ（Ｐｆｕ，Ｐｆｌ）
【０１７５】
上式において、Ｐｆは、各接合部材２，３の接合強度を示す。またＰｆｕは、第１形態における接合強度を示し、Ｐｆｌは、第２形態における接合強度を示す。また関数ｍｉｎ（Ｐｆｕ，Ｐｆｌ）は、ＰｆｕとＰｆｌの値のうち、小さいほうを選択することを意味する。
【０１７６】
第１形態における接合強度Ｐｆｕは、以下の式によって表わされる。
Ｐｆｕ＝Ａ×ｔｕ
上式において、ｔｕは、パンチ側接合部材の寸法を示す。またＡは、リベットの材質、形状、寸法および接合部材の材質、寸法などによって決定される定数である。たとえば強度の単位がニュートンで、寸法の単位がミリである場合、一例としてＡは２０００で与えられる。すなわち第１形態における接合強度Ｐｆｕは、パンチ側接合部材の厚み寸法ｔｕに第１の定数Ａを乗算することで求めることができる。第１の定数Ａは、予め試験などによって求められる。
【０１７７】
図１８は、第１形態における接合強度Ｐｆｕを説明するための断面図である。第１形態における接合強度Ｐｆｕは、リベット頭の引っ掛かりをはずすために上板がどれだけ曲がるかで決定される。第１形態における接合強度Ｐｆｕは、上板板厚ｔｕが厚ければ厚いほど（上板が曲がりにくければ曲がりにくいほど）大きくなる傾向があり、第１形態における接合強度Ｐｆｕは、上板板厚ｔｕと比例関係となる。
【０１７８】
第２形態における接合強度Ｐｆｌは、以下の式によって表わされる。
Ｐｆｌ＝Ｃ×（α×ｔｌＤ）Ｅ
上式において、ｔｌは、ダイ側接合部材の寸法を示す。αは、リベットの没入状態を示すリベット状態値であり、たとえば後述する喰込度Ｓａで与えられる。リベット状態値は、各接合部材２，３を接合した場合のパンチリベットの埋没状態を表す。埋没状態は、たとえばパンチリベットまたは各接合部材２，３の変形の度合いである。またＣ、ＤおよびＥは、リベットの材質、形状、寸法および接合部材の材質、寸法などによって決定される定数である。たとえば強度の単位がニュートンで、寸法の単位がミリである場合、一例としてＣは２５００で与えられ、Ｄは１．７で与えられ、Ｅは０．５３で与えられる。
【０１７９】
すなわち第２形態における接合強度Ｐｆｌは、パンチ側接合部材の厚み寸法ｔｌを第４の定数Ｄによって指数演算し、その指数演算値とリベット状態値αとを乗算する。次にその乗算演算値を第５の定数Ｅによって指数演算し、その指数演算値と第３の定数Ｃを乗算することで求めることができる。第３〜第５の定数Ｃ〜Ｅは、予め試験などによって求められる。またリベット状態値αは、数値計算、たとえば有限要素解析によって算出することができる。
【０１８０】
図１９は、第２形態における接合強度Ｐｆｌを説明するための断面図である。第２形態における接合強度Ｐｆｌは、リベット先端の引っ掛かりをはずすために下板がどれだけ曲がるかで決定される。第２形態における接合強度Ｐｆｌは、リベット先端が軸部４の半径方向に変形する量である喰込量Ｓａが大きければ大きいほど大きく、かつ下板板厚ｔｌが厚ければ厚いほど（下板が曲がりにくければ曲がりにくいほど）大きい傾向がある。この影響は後者の方が大きいため、下板板厚ｔｌに重みをつけるためべき乗数を掛け、実験結果をフィットさせて各定数を決定する。
【０１８１】
図２０は、試験結果と算出結果とを示すグラフである。各接合部材２，３の板厚とリベットの形状とをそれぞれ変化したときの接合強度を試験によって求める。また上述した接合関係式に基づいて、試験における試験条件から接合強度を算出する。図２０には、試験による試験接合強度を縦軸とし、試験条件から算出した算出接合強度を横軸として、接合強度のデータ点をプロットしたグラフである。接合強度のデータ点のうち、黒四角および白四角で示されるデータ点は、試験によるはく離形態が第１形態である。また黒丸および白丸で示されるデータ点は、試験によるはく離形態が第２形態である。
【０１８２】
図２０において、破線で示す評価線８０に接合強度のデータ点が近づくほど、算出結果が試験結果に近いことを表わす。接合強度のデータ点は、評価線８０に近接している。したがって上述した接合関係式を用いることによって、強度試験を行うことなく接合強度を求めることができる。また接合関係式は、リベットの形状、各接合部材２，３の板厚およびはく離形態にかかわらずに求めることができ、利便性がよい。
【０１８３】
各接合部材２，３の寸法とリベットが押込まれるときの押込条件とを決定すれば、接合強度が１つに定まるとともに、各接合部材寸法ｔｕ，ｔｌとリベット状態値αとを決定することによっても、接合強度が１つに定まる。
【０１８４】
図２１は、パンチリベット１の没入状態を拡大して示す断面図である。リベット状態値αは、たとえば喰込度Ｓａで与えられる。喰込度Ｓａは、パンチリベット１の軸部４が変形して、ダイ側接合部材３に対して、軸部４の半径方向１０４に喰い込む量である。喰込度Ｓａは、図２１に示す第１位置１０２から第２位置１０３までの半径方向距離である。
【０１８５】
第１位置１０２は、パンチリベット１が没入した被接合物９を、リベットの軸線１０５を含む仮想平面で切断し、さらにそれをリベットの軸線１０５に沿って２分割したうちの一方側において、パンチ側接合部材２とダイ側接合部材３との境界線１００が、パンチリベット外周側で、パンチリベット１の軸線１０５に最も近接する位置である。また第２位置１０３は、ダイ側接合部材３にパンチリベット１がパンチリベットの半径方向１０４に最も没入する位置である。このような喰込度Ｓａを有限要素法によって求めることによって、上述した接合関係式から各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。
【０１８６】
またリベット状態値αは、喰込度Ｓａのほかにインターロック量ＳＨで与えられてもよい。インターロック量ＳＨは、図２１に示す第３位置１０６から第２位置１０３までの半径方向距離である。
【０１８７】
第３位置１０６は、パンチリベット１が没入した被接合物９を、リベットの軸線１０５を含む仮想平面で切断し、さらにそれをリベットの軸線１０５に沿って２分割したうちの一方側において、軸部４の外周面１０１がダイ側接合部材３の表面１００に接する位置である。言い換えると第３部分１０６は、パンチ側接合部材２とダイ側接合部材３との境界に沿って延びる境界線と、パンチリベット１の軸部４の外周面１０１とが交差する位置である。このようなインターロック量ＳＨを有限要素法によって求めることによって、上述した接合関係式から各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。
【０１８８】
またリベット状態値αは、喰込度Ｓａのほかに出代比Ｒで与えられてもよい。出代比Ｒは図２１に示す第４位置１０７からダイ側接合部材３において軸線１０５方向への変形がない部分の表面１０８までの軸線方向距離Ｌ１を、ダイ側接合部材３の軸線方向寸法Ｌ０（＝下板板厚ｔ１）で除算した値、すなわちＬ１／Ｌ０によって表わされる。
【０１８９】
第４位置１０７は、パンチリベット１が没入した被接合物９を、リベットの軸線１０５を含む仮想平面で切断し、さらにそれをリベットの軸線１０５に沿って２分割したうちの一方側において、ダイ側接合部材３にパンチリベット１がパンチリベットの軸線方向１０５に最も没入する位置である。このような出代比Ｒを有限要素法によって求めることによって、上述した接合関係式から各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。
【０１９０】
図２２は、パンチリベット１の変形状態を示す図である。図２２には、変形前の状態を想像線によって示す。リベット状態値αは、喰込度Ｓａのほかに開き度Ｅｒまたは縮み度δで与えられてもよい。開き度Ｅｒは、パンチリベット１の軸部４のうち、頭部５と反対側の遊端部の半径方向変形量を表わす。開き度Ｅｒは、変形前と変形後とで遊端部の半径方向変形量ΔＲを、パンチリベット１の軸線１０４から変形前の遊端部までの半径方向距離Ｒで除算した値、すなわちΔＲ／Ｒによって表わされる。
【０１９１】
縮み度δは、パンチリベット１の軸部４のうち、頭部５と反対側の遊端部の軸線方向変形量を表わす。縮み度δは、変形前と変形後とで遊端部の軸線方向変形量ΔＬを、パンチリベット１の頭部５から変形前の遊端部までの軸線方向距離Ｌで除算した値、すなわちΔＬ／Ｌによって表わされる。このような開き度Ｅｒおよび縮み度δを求めることによっても、上述したような接合関係式から各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。
【０１９２】
たとえば図４に示す接合条件算出装置２０を用いる場合、接合情報算出手段２０は、プログラム記憶部２７に記憶される接合関係式から接合強度を算出する接合強度算出プログラムを実行することによって、接合強度を算出することができる。この場合、取得手段２２は、各接合部材寸法を取得する寸法取得手段および押込条件を取得する押込条件取得手段となる。
【０１９３】
まず接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質における接合関係式が予め用意されると、接合情報算出装置２０は、接合関係式による接合強度算出動作を実行することができる。
【０１９４】
接合情報算出装置２０は、接合強度を算出するにあたって、まず取得手段によって接合条件を取得する取得工程を行う。接合条件は、接合すべき各接合部材２，３の材質と、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状と、各接合部材寸法と、押込条件とを含む。
【０１９５】
次に、各接合部材２，３を接合した場合のリベットの埋没状態を表すリベット状態値を取得するリベット状態取得工程を行う。リベット状態値は、予めデータベースとして記憶されていてもよく、また有限要素法解析によって算出動作ごとに求めてもよい。
【０１９６】
次に、取得される各接合部材寸法およびリベット状態値に基づいて、各接合部材寸法、リベット状態値および接合強度の関係を示す接合関係式を用いて、接合強度を算出する強度算出工程を行なう。
【０１９７】
以上のように接合関係式に基づいて、接合強度を算出することによって、従来技術のように各接合部材２，３の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、接合強度を短時間に求めることができる。また接合関係式を用いることによって、データベースを有する必要がなく、細かく接合条件を設定することができる。
【０１９８】
たとえばリベット状態値αは、非破壊検査などによって求めていてもよい。リベット１または被接合物９の形状を求めることは、接合強度を試験によって求める場合に比べて、容易にかつ短時間に求めることができる。たとえば接合後に被接合物９のリベット状態値αを取得することによって、目標とする接合強度が得られているかどうかを容易に判定することができる。
【０１９９】
またリベット状態値αは、押込条件から数値計算、たとえば有限要素法解析によって求めてもよい。リベット状態値αを数値計算によって求めることで、リベット状態値αを試験的に求める必要がなく、実際に各接合部材２，３を接合することなく、接合強度Ｐｆを算出することができる。また接合関係式から接合強度を算出した場合には、第１形態で求めた接合強度Ｐｆｕと、第２形態で求めた接合強度Ｐｆｌの小さいほうが、実際のはく離形態となるので、強度試験を行うことなく、第１はく離形態と第２はく離形態とのいずれの状態で、各接合部材２，３がはく離するかを判定することができる。またこのような接合関係式を用いることによって、上板厚と下板厚との組合せについて、異なる押込み量ｄおよび押込荷重の解を容易に計算することができる。
【０２００】
また接合関係式から接合関係情報を複数求めて、接合関係情報データベースを作成してもよい。表２は、接合関係式から作成される接合関係情報データベースを示す表である。
【０２０１】
【表２】
2004322198.tif 000004
【０２０２】
この接合関係情報データベースは、接合部材寸法と、押込条件と、リベット状態値αと、接合強度と、第１および第２形態で求めた接合強度Ｐｆｕ、Ｐｆｌと、はく離形態との関係を示す接合関係情報が複数集まって構成される。
【０２０３】
またデータベースを作成するにあたって、一部の条件で接合関係情報を求めたあと、残りの接合関係情報については、一部の条件で接合関係情報を補間近似して求めてもよい。すなわち各接合部材寸法および押込条件のうち少なくともいずれか一方が異なる複数の接合条件で、各接合部材２，３を接合した場合の接合強度を取得する強度取得工程と、接合強度が取得された各接合条件とこれら各接合条件おける接合強度とに基づいて、接合強度が取得された各接合条件とは異なる接合条件で、各接合部材２，３を接合した場合の接合強度を補間して求める補間工程とによって求めてもよい。
【０２０４】
表２に示すデータベースは、数値解析によって押込条件が異なる数値解析接合関係情報を複数算出し、１つの数値解析接合関係情報と他の数値解析接合関係情報との間の押込条件の場合については、数値解析接合関係情報を補間して求めている。言い換えると、接合関連情報のうちいくつかを有限要素法を基にして求め、残りを数学的な空間内挿法を用いて接合関係情報データベースを作成する。これによって全ての接合強度を有限要素法解析によって求める必要がなく、より短時間に作成することができる。このように補間する方法は、強度試験から接合関係情報を求めてデータベースを作成する場合に用いることができ、この場合であっても同様の効果を得ることができる。
【０２０５】
図２３は、目標接合強度における各リベット状態値を算出する動作手順を示すフローチャートである。接合条件が選択されれば、上述した各リベット状態値αが１つに決定される。これによって目標とする接合強度となるために必要な被接合物のリベット状態値αを求めることができる。接合情報算出手段２０は、プログラム記憶部２７に記憶されるリベット状態値算出プログラムを実行することによって、リベット状態値算出装置となる。
【０２０６】
ステップｋ０で、接合すべき各接合部材２，３の材質、接合に用いられるパンチリベットの材質および形状、リベット状態値における接合関係情報データベースが用意されると、ステップｋ１に進む。
【０２０７】
ステップｋ１では、取得手段２２によって、接合情報を取得する。具体的には、取得手段２２は、押込荷重Ｐまたは押込み量ｄの少なくともいずれか一方を取得する。また取得手段２２は、予想される各接合部材２，３の寸法変動範囲を取得する。すなわち取得手段２２は、パンチ側接合部材２の寸法ｔｕおよびダイ側接合部材３の寸法ｔｌを取得する。このように取得手段２２が各接合情報を取得すると、ステップｋ２に進む。
【０２０８】
ステップｋ２では、演算手段２４によって、接合情報関連データベースを参照して、取得された寸法範囲におけるすべての組合せを検索し、ステップｋ３に進む。ステップｋ３では、演算手段２４によって、ステップｋ２で求めた接合関係情報におけるリベット状態値αを算出し、ステップｋ４に進む。ステップｋ４では、演算手段２４によって、リベット状態値αを表示手段２５に表示させ動作を終了する。
【０２０９】
以上のようなリベット状態値算出手順によれば、予め定められる接合条件で、接合部材２，３が正しく接合された場合におけるリベット状態値α、すなわちリベットの形状を求めることができる。これによって接合後に被接合物を抜き取り検査を行って、リベット状態値αを測定することで正しく接合されたか否かを判定することができる。リベット状態値αは、断面を観察することによって求めることができ、強度試験を行う場合に比べて接合が正しく行なわれたか否かを容易に求めることができる。また逆にリベット状態値αを測定することによって、接合強度を求めることができるので、容易に接合強度を求めることができる。
【０２１０】
図２４は、本発明の他の実施の形態である接合装置２００の動作を示す図である。図２５は、接合装置２００によって接合される各接合部材２，３を拡大して示す断面図である。上述した打鋲装置４０以外の接合装置であっても、上述の接合関係式を用いることができる。この場合接合装置ごとに前述した定数が変化する。
【０２１１】
たとえば図２４に示すように、接合装置２００は、基準方向に移動可能に設けられるパンチ体２０１と、パンチ体２０１を基準方向に変位駆動する変位駆動手段と、パンチ体２０１に対向して設けられるダイ体２０２とを含む。パンチ体２０１は、ショルダー部２０３と、ショルダー部２０３から突出するピン部２０４とを有する。またダイ体２０２には、ピン部２０４が没入可能な没入空間２０５が形成される。この場合、ピン部２０４が押込体となる。
【０２１２】
接合装置２００は、接合するための準備が完了すると接合動作を開始する。まず接合装置２００は、パンチ体２０１とダイ体２０２との間に重ね合わされる複数の接合部材２，３が配置される。次に、パンチ体２０１がダイ体２０２に向かって移動する。パンチ体２０１のピン部２０４は、ダイ体２０２の没入空間２０５に進入する。このとき各接合部材２，３は変形して、ピン部２０４とともに没入空間２０５に没入する。各接合部材２，３がダイ体２０２の没入空間２０５に倣って変形することによって、各接合部材２，３が接合される。また接合された接合物９には、ピン部２０４が没入したピン孔２１３が形成される。
【０２１３】
図２５に示すように、接合された各接合部材２，３は、ピン部２０４に押し込まれてダイ体２０２に向かって変形した変形領域２０６が形成される。変形領域２０６では、パンチ体側接合部材２は、パンチ押圧方向２０７にダイ側接合部材３に没入する没入部分２０８が形成される。没入部分２０８は、カシメられている。具体的には、没入部分２０８は、パンチ押圧方向に向かうにつれて、パンチ押圧方向に直交する方向に広がって、ダイ側接合部材３に喰い込む。このようにパンチ側接合部材２がカシメられることで、はく離強度を向上することができる。この場合、没入部分２０８がパンチ押圧方向に直交する直交方向２１０に広がる度合い、すなわち押圧状態値を求めることによって、各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。
【０２１４】
たとえば喰込度Ｓａを求めて、上述したリベット状態値αに代入することによって、各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。喰込度Ｓａは、図２３に示す第４位置２１１から第５位置２１２までの直交方向距離である。
【０２１５】
第４位置２１１は、変形領域２０６においてパンチ側接合部材２とダイ側接合部材３との境界線２０９が、ピン孔２１３に最も近接する位置である。また第５位置２１２は、変形領域２０６においてパンチ側接合部材２とダイ側接合部材３との境界線２０９が、ピン孔２１３から最も離反する位置である。このような喰込度Ｓａを実験または有限要素法によって求め、喰込度Ｓａをリベット状態値αとし、接合関係式に代入することによって、各接合部材２，３の接合強度を求めることができる。すなわち上述した場合と同様の効果を得ることができる。
【０２１６】
このように押付体であるピン部２０４によって押付けて、パンチ側接合部材２をダイ側接合部材３に没入させるとともに、パンチ側接合部材２をピン部没入方向に直交する方向にダイ側接合部材３に喰い込ませる接合形態では、上述した接合関係式を用いて、接合強度、適切な接合条件を短時間で求めることができる。また適切な接合条件で接合動作を行うことができる。
【０２１７】
上述した構成は、本発明の例示であって、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえばリベットの材質および形状、接合部材の材質などを接合条件に追加してもよい。これによってリベットの材質および形状、接合部材の材質が異なる場合であっても、適切な接合条件を求めることができ、さらに利便性を向上することができる。また接合部材は、２枚でなくてもよく、たとえば３つ以上の接合部材が接合されてもよい。また板厚を測定するのに、超音波板厚計測計またはレーザ式非接触変位計を用いたが、他の測定手段を用いてもよい。また上述した制約条件および適正条件は、本実施の形態の一例示であり、具体的な条件の内容は、上述した内容以外であってもよい。
【０２１８】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、各取得工程で取得した各接合部材寸法および押込条件に基づいて、強度算出工程で、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材２，３の接合強度を算出する。これによって従来技術のように接合現場で各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、短時間に容易にかつ短時間に接合強度を求めることができる。
【０２１９】
また請求項２記載の本発明によれば、各取得工程で各接合部材寸法と押込状態値とを取得する。次に強度算出工程で、取得した各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、接合関係式を参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、短時間に容易に接合強度を求めることができる。押込状態値は、押込体の形状が異なる場合であっても、接合強度を算出することができる。
【０２２０】
また請求項３記載の本発明によれば、各取得段階で、各接合部材の寸法比と全体寸法を取得する。次に取得した寸法比と全体寸法に基づいて、各接合部材の寸法をそれぞれ算出する。押込体が没入する方向の各接合部材のそれぞれの寸法を測定するよりも、押込体が没入する方向の各接合部材を合わせた被接合物の全体寸法を測定するほうが、容易であり、簡単な構成によって実現することができる。このように取得が容易な被接合物の全体寸法から、算出して各接合部材寸法を取得することによって、より容易に接合強度を算出することができる。
【０２２１】
また請求項４記載の本発明によれば、各取得工程で各接合部材寸法を取得するとともに、強度選択工程で接合強度を選択する。次に接合条件算出工程で、取得した各接合部材寸法および選択した接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。これによって従来技術のように、強度試験結果に基づいて押込条件を決定する必要がない。これによって押込条件を手間なく短時間に求めることができる。また強度試験を繰り返して押込条件を求める必要がなく、適切な押込条件を容易にかつ短時間に求めることができる。
【０２２２】
また請求項５記載の本発明によれば、寸法取得工程で各接合部材寸法を取得するとともに、強度選択工程で接合強度を選択し、取得した各接合部材寸法および選択した接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。これによって従来技術のように、強度試験結果に基づいて押込条件を決定する必要がない。本発明では、このように強度試験を行なう必要がないので、押込条件を手間なく短時間に求めることができる。また押込条件を算出すると、接合工程で、その押込条件によって押込体を被接合物に押し込む。これによって接合される各接合部材を、目標とする接合強度で接合することができる。
【０２２３】
たとえば被接合物に関連する各接合部材寸法に変動がある場合、その変動している各接合部材寸法に基づいて、目標となる接合強度を得ることができる押込条件を設定して、各接合部材を接合する。これによって寸法にばらつきがある場合であっても、接合される各接合部材の接合強度がばらつくことを防ぎ、接合品質を向上することができる。
【０２２４】
また請求項６記載の本発明によれば、任意の接合条件における接合強度を試験または数値計算によって求め、残余の接合条件における接合強度を補間して求める。これによって短時間で手間を少なくして接合関係情報データベースを作成することができる。このような接合関係情報データベースを用いることによって、各接合部材の接合強度および各接合部材を接合するための接合条件を、接合現場で強度試験を行なうことなく求めることができ、利便性を向上することができる。
【０２２５】
また請求項７記載の本発明によれば、各取得工程で、各接合部材寸法と押込状態値とを取得する。次に取得した各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、接合関係式を用いて、接合関係情報データベースを作成する。また押込状態値は、有限要素法解析によって算出されることによって、接合関係情報データベースを短時間で作成することができる。
【０２２６】
また請求項８記載の本発明によれば、各取得手段によって、各接合部材寸法と押込条件とを取得する。強度算出手段は、取得した各接合部材寸法および押込条件に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、短時間に容易に接合強度を求めることができる。
【０２２７】
また請求項９記載の本発明によれば、各取得手段が各接合部材寸法と押込状態値とを取得する。強度算出手段は、取得した各接合部材寸法および押込状態値に基づいて、接合関係式を参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように各接合部材の接合ごとに、供試部材の準備、各供試部材の接合、供試部材の強度試験を行なう必要がなく、短時間に容易に接合強度を求めることができる。押込状態値は、押込体の形状に係らず、押込体の形状が異なる場合であっても、接合強度を算出することができる。
【０２２８】
また請求項１０記載の本発明によれば、寸法取得手段が各接合部材寸法を取得するとともに強度選択手段が接合強度を選択する。取得した各接合部材寸法および選択した接合強度に基づいて、押込条件算出手段は、接合関係情報データベースを参照して、各接合部材の接合強度を算出する。これによって従来技術のように、強度試験結果に基づいて押込条件を決定する必要がない。本発明では、このように強度試験を行なう必要がないので、押込条件を手間なく短時間に求めることができる。
【０２２９】
また請求項１１記載の本発明によれば、各接合部材寸法を取得するとともに接合強度を選択し、取得した各接合部材寸法および選択した接合強度に基づいて、接合関係情報データベースを参照して、押込条件を算出する。これによって従来技術のように、強度試験結果に基づいて押込条件を決定する必要がない。本発明では、このように強度試験を行なう必要がないので、押込条件を手間なく短時間に求めることができる。また押込条件を算出すると、接合工程で、その押込条件によって押込体を被接合物に押し込む。これによって接合される各接合部材を、目標とする接合強度で接合することができる。
【０２３０】
たとえば被接合物に関連する各接合部材寸法に変動がある場合、その変動している各接合部材寸法に基づいて、目標となる接合強度を得ることができる押込条件を設定して、各接合部材を接合する。これによって寸法にばらつきがある場合であっても、接合される各接合部材の接合強度がばらつくことを防ぎ、接合品質を向上することができる。また本発明は、接合関係情報データベースおよび接合関係式に基づく打鋲に関する技術に関し、上述した方法を実現するためのプログラムおよびプログラムが記載される記憶媒体も含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である各接合部材の接合強度算出手順を示すフローチャートである。
【図２】パンチリベット１による各接合部材２，３の接合方法を説明するために打鋲装置の主要部を示す断面図である。
【図３】複数のパンチリベット１を拡大して示す斜視図である。
【図４】接合情報算出装置２０の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】他の実施例の接合強度算出手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態であるパンチリベットの選定手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態である押込荷重の決定手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施の形態である押込み量の決定手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の打鋲装置４０の主要な構成を示す断面図である。
【図１０】打鋲装置４０の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】打鋲装置４０の打鋲動作の手順を示すフローチャートである。
【図１２】動作を説明するために打鋲装置４０を示す断面図である。
【図１３】制御手段７３の接合条件設定動作手順を示すフローチャートである。
【図１４】制御手段７３の接合条件設定動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】他の実施例の制御手段７３の寸法取得手順を示すフローチャートである。
【図１６】制御手段７３の接合管理動作の手順を示すフローチャートである。
【図１７】パンチリベットによって接合される各接合部材のはく離形態を示す断面図である。
【図１８】第１形態における接合強度Ｐｆｕを説明するための断面図である。
【図１９】第２形態における接合強度Ｐｆｌを説明するための断面図である。
【図２０】試験結果と算出結果とを示すグラフである。
【図２１】パンチリベット１の没入状態を拡大して示す断面図である。
【図２２】パンチリベット１の変形状態を示す図である。
【図２３】目標接合強度における各リベット状態値を算出する動作手順を示すフローチャートである。
【図２４】本発明の他の実施の形態である接合装置２００の動作を示す図である。
【図２５】接合装置２００によって接合される各接合部材２，３を拡大して示す断面図である。
【図２６】各接合部材の総板厚ｔと接合強度Ｐｆとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  パンチリベット
２  パンチ側接合部材
３  ダイ側接合部材
９  被接合物
１０  ダイ
１１  クランプ体
１２  パンチ
２０  接合情報算出装置
２２  取得手段
２３  データベース手段
２４  演算手段
２５  表示手段
２６  演算部
２７  記憶部
４０  打鋲装置
６０  パンチ用サーボモータ
５５  クランプ用サーボモータ
７０  超音波厚み測定計
７３  制御手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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