(57)【要約】  【課題】  上述した不都合のうち少なくとも１つを未然に防ぐか又は緩和し、及び／又は改良型又は代替的スポット接合装置、又は締結具を打ち込むか又は摩擦攪拌スポット溶接又はクリンチ加工操作を実行する改良型又は代替的な方法を提供すること。  【解決手段】  スポット接合装置はモータと、締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行するパンチと、第１のトランスミッションと、第２のトランスミッションと、トランスミッション制御装置とを備える。第１のトランスミッションは、係合時にモータの回転運動をパンチに伝達するように構成される。第２のトランスミッションは、係合時に、モータの回転運動をパンチの直線運動に変換し、それによってパンチを工作物に向かって打ち込むように構成される。トランスミッション制御装置は、第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の係合度を選択的に調整するように配置構成される。スポット接合する別の装置、及びスポット接合方法も開示される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット接合装置であって、
モータと、
締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行するパンチと、
係合時に前記モータの回転運動を前記パンチに伝達するように構成された第１のトランスミッションと、
係合時に、前記モータの回転運動を前記パンチの直線運動に変換し、それにより前記パンチを工作物に向かって打ち込むように構成された第２のトランスミッションと、
前記第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の係合度を選択的に調整するように配置構成されたトランスミッション制御装置と、
を備える、スポット接合装置。
【請求項２】
前記トランスミッション制御装置が、前記第１及び第２のトランスミッションの両方の前記係合度を選択的に調整するように配置構成される、請求項１に記載のスポット接合装置。
【請求項３】
前記トランスミッション制御装置が、前記１つ又は複数のトランスミッションの前記係合度を、前記トランスミッションの操作可能範囲内の任意の係合度に選択的に調整するように配置構成される、請求項１又は２に記載のスポット接合装置。
【請求項４】
前記トランスミッション制御装置が、前記１つ又は複数のトランスミッションの前記係合度を、十分に係合解除した状態と十分に係合した状態との間で選択的に調整するように配置構成される、請求項１〜３のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項５】
前記第２のトランスミッションが、前記モータに接続された第１のねじ付き部材及び前記パンチに接続された第２のねじ付き部材を備え、前記第１及び第２のねじ付き部材の前記ねじ山が相互に直接又は間接的に作用して、前記第２のねじ付き部材に対する前記第１のねじ付き部材の回転を前記第２のねじ付き部材の直線運動に変換するように配置構成される、請求項１〜４のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項６】
前記第２のトランスミッションが、それぞれ前記第１及び第２のねじ付き部材の両方とねじ係合している１つ又は複数の中間ねじ付き部材を備え、前記第１及び第２のねじ付き部材が、前記１つ又は複数の中間ねじ付き部材を通して相互に作用するように構成される、請求項５に記載のスポット接合装置。
【請求項７】
前記トランスミッション制御装置が、間の相対的回転を制限するように前記第１のねじ付き部材と前記第２のねじ付き部材を回転結合することによって、前記第１のトランスミッションを係合するように構成され、前記第１のねじ付き部材と前記第２のねじ付き部材との相対的回転が生じるように前記第２のねじ付き部材の回転を制限することによって、前記第２のトランスミッションを係合するように構成される、請求項２を組み込んだ請求項５又は６に記載のスポット接合装置。
【請求項８】
前記第１及び第２のねじ付き部材の前記ねじ山が、間の摩擦抵抗を通して前記第１のねじ付き部材と前記第２のねじ付き部材を回転結合するように構成され、前記ねじ山が、前記ねじ山の軸方向荷重の変化に応答して提供される摩擦抵抗度を変更するように構成される、請求項７に記載のスポット接合装置。
【請求項９】
前記パンチの軸方向の運動に抵抗し、それによって前記第１及び第２のねじ付き部材の一方又は両方の前記ねじ山に荷重を加えるように配置構成されたリニアブレーキをさらに備える、請求項８に記載のスポット接合装置。
【請求項１０】
前記ねじ付き部材の一方又は両方の前記ねじ山に荷重を加えるように構成された弾性部材をさらに備える、請求項８又は９に記載のスポット接合装置。
【請求項１１】
前記弾性部材が、前記中間ねじ付き部材に直接又は間接的に作用する、請求項６を組み込んだ請求項１０に記載のスポット接合装置。
【請求項１２】
前記トランスミッション制御装置がクラッチを備える、請求項１〜１１のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項１３】
前記クラッチが、前記モータに回転結合した構成要素と前記パンチに回転結合した構成要素との間の空洞に保持された磁気流動学的又は電気流動学的流体の体積を備え、前記クラッチが、前記流体の粘度を変更するために、前記流体体積に電界又は磁界を選択的に印加するように配置構成された電界又は磁界発生器をさらに備える、請求項１２に記載のスポット接合装置。
【請求項１４】
前記トランスミッション制御装置が、前記クラッチによって許容される摺動の量を制御することによって、前記第１のトランスミッションの前記係合度を選択的に調整するように構成される、請求項１２又は１３に記載のスポット接合装置。
【請求項１５】
前記トランスミッション制御装置が、可変誘導制動システムを備える、請求項１〜１４のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項１６】
前記可変誘導制動システムが、回転状態で固定された構成要素と回転構成要素の間の空洞に保持された磁気流動学的流体又は電気流動学的流体の体積を備え、前記可変誘導制動システムが、前記流体の粘度を変更するために、前記流体体積に電界又は磁界を選択的に印加するように配置構成された電界又は磁界発生器をさらに備える、請求項１５に記載のスポット接合装置。
【請求項１７】
前記トランスミッション制御装置が、前記可変誘導制動システムによって許容される摺動の量を制御することによって、前記第２のトランスミッションの前記係合度を選択的に調整するように構成される、請求項１５又は１６に記載のスポット接合装置。
【請求項１８】
前記装置が、１つ又は複数のセンサを介して前記装置の性能を監視するように構成された制御装置をさらに備える、請求項１〜１７のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項１９】
前記装置が、１つ又は複数のセンサを介して前記装置の状態又は動的性能に関するフィードバックを収集し、前記装置の前記状態又は動的性能の実時間調整を計算及び／又は実施するように構成された制御装置をさらに備える、請求項１〜１８のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項２０】
前記装置が、任意の妥当なプロセスプロファイルにとって必要とされることがある力／運動のタイミングに対応できるように構成される、請求項１〜１９のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項２１】
前記第１のトランスミッションが、前記第２のトランスミッションの実質的にすべての前記構成要素を備える、請求項１〜２０のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項２２】
前記第１のトランスミッション及び前記第２のトランスミッションが実質的に同じ実体である、請求項１〜２１のいずれかに記載のスポット接合装置。
【請求項２３】
スポット接合装置であって、
締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行するパンチと、
前記パンチの遠位端に対置され、少なくとも一部が選択的に回転可能である据込みダイと、
を備える、スポット接合装置。
【請求項２４】
前記据込みダイが周環に囲まれた中心部分を備え、前記中心部分が選択的に回転可能であり、前記周環が回転状態で固定される、請求項２３に記載のスポット接合装置。
【請求項２５】
前記中心部分が、前記前記環に対して拡張位置と後退位置の間で動作可能である、請求項２４に記載のスポット接合装置。
【請求項２６】
前記中心部分が、前記拡張位置と前記後退位置の両方で選択的に回転可能である、請求項２５に記載のスポット接合装置。
【請求項２７】
締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行する方法であって、
前記締結具又はパンチを工作物に接触させることと、
第１のトランスミッションの作用で前記締結具又はパンチを回転させることと、
を含み、
前記第１のトランスミッションが、係合時にモータの回転運動を前記締結具又はパンチに伝達し、さらに、
第２のトランスミッションの作用で前記締結具又はパンチを前記工作物に打ち込むことを含み、前記第２のトランスミッションが、係合時に前記モータの回転運動を前記締結具の直線運動に変換し、
前記第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の前記係合度が、トランスミッション制御装置によって選択的に調整される、方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２のトランスミッションの両方の前記係合度が、前記トランスミッション制御装置によって選択的に調整される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記締結具又はパンチが、前記工作物に接触する前、及び／又は接触と同時に、及び／又は接触後に回転するようにされる、請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記締結具又はパンチが、前記工作物に打ち込まれている間に回転しない、請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記締結具又はパンチが、前記工作物内への移動中回転する、請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記締結具又はパンチが、前記工作物内への移動の一部の間に回転し、前記工作物内への移動の別の部分では回転しない、請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記パンチがクリンチ加工操作を実行する、請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記パンチが摩擦攪拌スポット溶接操作を実行する、請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記方法で使用する装置の性能が、１つ又は複数のセンサを介して制御装置によって監視される、請求項２７〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記方法で使用する装置の状態又は動的性能に関するフィードバックが、１つ又は複数のセンサを通して制御装置によって収集され、前記制御装置が、前記装置の前記状態又は動的性能の実時間調整を計算及び／又は実施する、請求項２７〜３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の前記係合度が、前記工作物の耐変形性により、前記工作物が前記締結具又はパンチに加える力の変化に応答して変動する、請求項２７〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行する方法であって、
前記締結具又はパンチを工作物に接触させることと、
前記締結具又はパンチに対置された据込みダイの少なくとも一部を選択的に回転することと、
前記締結具又はパンチを前記工作物に打ち込むことと、
を含む、方法。
【請求項３９】
前記据込みダイの回転する前記部分が、前記工作物に接触する前、及び／又は接触と同時に、及び／又は接触後に回転するようにされる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記パンチがクリンチ加工操作を実行する、請求項３８又は３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記パンチが摩擦攪拌スポット溶接操作を実行する、請求項３８又は３９に記載の方法。
【請求項４２】
スポット接合装置であって、
モータと、
締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行するパンチと、
前記モータの回転運動を前記パンチに伝達することである第１の機能と、前記モータの回転運動を前記パンチの直線運動に変換することである第２の機能とを実行するように構成された多機能トランスミッションと、
前記多機能トランスミッションが前記第１及び第２の機能の少なくとも一方を実行する度合いを選択的に調整するように配置構成されたトランスミッション制御装置と、
を備える、スポット接合装置。
【請求項４３】
前記多機能トランスミッションが、前記モータに接続された第１のねじ付き部材、及び前記パンチに接続された第２のねじ付き部材を備え、
前記第１及び第２のねじ付き部材の前記ねじ山が、相互に直接又は間接的に作用して、前記第２のねじ付き部材に対する前記第１のねじ付き部材の回転を前記第２のねじ付き部材の直線運動に変換し、それによって前記多機能トランスミッションの前記第２の機能を実行するように構成され、
前記第１のねじ付き部材の回転が前記第２のねじ付き部材の回転を引き起こし、それによって前記多機能トランスミッションの前記第１の機能を実行するように、前記第１及び第２のねじ付き部材が回転結合するように構成される、請求項４２に記載のスポット接合装置。
【請求項４４】
製品を製造する方法であって、請求項１〜２６、４２及び４３のいずれか１項に記載の前記装置を使用して、工作物の２つ以上の層を一緒に締結することを含む、方法。
【請求項４５】
前記製品が乗り物である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項１〜２６、４２及び４３のいずれか１項に記載の装置、及び／又は請求項２７〜４１、４４及び４５のいずれか１項に記載の方法を使用して、一緒に締結された２つ以上の層から形成された工作物を備える、製品。
【請求項４７】
前記製品が乗り物である、請求項４６に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット接合装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のスポット接合方法の１つは摩擦攪拌スポット溶接である。摩擦攪拌スポット容積では、頂部に肩付きプローブを有する円筒形パンチを回転させ、接合すべき層に打ち込む。プローブと工作物との間の摺動摩擦によって、層が溶融せずに軟化して可塑化し、プローブの回転は材料を変位させ、２層の可塑化部分を混合させる。パンチを引き抜き、工作物を冷ますと、混合した可塑化部分が硬化し、２層間に溶接部を生成する。
【０００３】
最近は、ブラインドリベット打ちに関して、摩擦攪拌の機構による材料の軟化が使用されている。リベット用の穴を事前に穿孔するのではなく、材料を軟化する摩擦攪拌を引き起こすように、リベットを回転させ、工作物に打ち込む。次に、リベットを工作物に通し、材料が冷めると、リベットを通常の方法で設定する。また、（工作物の２つ以上の層を相互に締結するか、又は１つ以上の層の工作物にねじ切りスタッドなどの係留点を提供するために）締結具を打ち込み、摩擦攪拌溶接によってそれを工作物に接合する可能性も探索されてきた。この場合、締結具自体が可塑化し、工作物の可塑化部分と混合するように、締結具は工作物の層のうち１つと同様の硬度の材料で作成する。
【０００４】
以上のような摩擦攪拌の軟化を使用する現在のスポット接合機械及び方法は、締結具又は溶接パンチに必要な回転を生成する少なくとも１つのアクチュエータ（モータ）、及び締結具又はパンチ先端を工作物に打ち込むために必要な直線運動を生成する少なくとも１つの追加的アクチュエータを使用する。２つのアクチュエータを使用すると、装置の費用が増加するばかりでなく、その嵩及び重量も有意に増加させる。追加の重量は装置を装着するロボットアームの性能又は寿命を制限することがあり、追加の嵩は装置が小さい空間に到達するのを妨げることがある。２つのアクチュエータを使用することは、装置の使用寿命及び／又は保守費にも悪影響を与えることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した不都合のうち少なくとも１つを未然に防ぐか又は緩和し、及び／又は改良型又は代替的スポット接合装置、又は締結具を打ち込むか又は摩擦攪拌スポット溶接又はクリンチ加工操作を実行する改良型又は代替的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書を通して、「備えている」又は「備える」という用語は、指定された構成要素を含むが、他の存在を排除しないことを意味する。
【０００７】
本明細書に記載する任意選択及び／又は好ましい特徴は、適宜、及び特に請求の範囲で述べるような組み合わせで、相互に独立して、又は組み合わせて使用することができる。本明細書に記載する本発明の各態様の任意選択及び／又は好ましい特徴は、適宜、本発明の任意の他の態様にも適用可能である。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、モータと、締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行するパンチと、係合した場合にモータの回転運動をパンチに伝達するように構成された第１のトランスミッションと、係合した場合にモータの回転運動をパンチの直線運動に変換し、それによりパンチを工作物に向かって打ち込むように構成された第２のトランスミッションと、第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の係合度を選択的に調整するように配置構成されたトランスミッション制御装置とを備えるスポット接合装置が提供される。
【０００９】
回転運動と直線運動の両方を生成することができる単一のモータを有する装置には、幾つかの利点がある。単一のモータを組み込むことにより、２つのモータを有する同等の装置よりも装置を安価にできるばかりでなく、軽量かつ嵩を小さくすることもできる。軽量化によって、より軽量に構築されてパワーが少ないロボットアーム又は他のタイプの自動化を使用することができ、それ自体で安価、軽量化及び／又は嵩の小型化になり得る。嵩を抑えた装置は、より小さい空間に到達できるようになるという点でも有利なことがある。また、単一のモータを備える装置は、装置の使用寿命を延長又は簡単化し、及び／又は保守費を削減することができる。さらに、単一のモータを使用することにより、装置の制御が簡単化できるので有利である。例えば、装置がコンピュータ制御されている場合、制御アルゴリズムは、複数の個々のモータを制御しなければならない装置と比較してサイズ及び／又は複雑さを低下させることができる。これは、他の方法で複数のモータの動作を協調させねばならない場合（例えばその加速又は減速に関して、又は一方のモータの動作が他方にかかる負荷を変更する場合）、特に有利になることがある。
【００１０】
トランスミッション制御装置は、第１及び第２のトランスミッションの両方の係合度を選択的に調整するように配置構成することができる。代替的又は追加的に、トランスミッション制御装置は、上記１つ又は複数のトランスミッションの係合度を、トランスミッションの動作可能範囲内の任意の係合度に合わせて選択的に調整するよう配置構成することができる。
【００１１】
トランスミッション制御装置は、上記１つ又は複数のトランスミッションの係合度を、十分に係合解除した状態と十分に係合した状態との間で選択的に調整するように配置構成することができる。
【００１２】
第２のトランスミッションは、モータに接続された第１のねじ付き部材、及びパンチに接続された第２のねじ付き部材を備えることができ、第１及び第２のねじ付き部材のねじ山は、相互に直接又は間接的に作用して、第２のねじ付き部材に対する第１のねじ付き部材の回転を第２のねじ付き部材の直線運動に変換するように配置構成される。第２のトランスミッションはさらに、それぞれ第１及び第２のねじ付き部材の両方とねじ係合している１つ又は複数の中間ねじ付き部材を備えることができ、第１及び第２のねじ付き部材は、１つ又は複数の中間ねじ付き部材を通して相互に作用するように構成される。
【００１３】
この第２のトランスミッションが、（１つ又は複数の中間ねじ付き部材も備えているか、又は備えていないかにかかわらず）第１のねじ付き部材及び第２のねじ付き部材を備えている場合、及びトランスミッション制御装置が、第１及び第２のトランスミッションの両方の係合度を選択的に調整するように配置構成されている場合、トランスミッション制御装置は、第１のねじ付き部材と第２のねじ付き部材との相対的回転を限定するように、それを回転結合することによって第１のトランスミッションを係合するように構成し、第１のねじ付き部材と第２のねじ付き部材との相対的回転が生じるように、第２のねじ付き部材の回転を限定することによって、第２のトランスミッションを係合するように構成することができる。これが当てはまる一実施形態では、第１及び第２のねじ付き部材のねじ山は、その間の摩擦抵抗を通して第１のねじ付き部材と第２のねじ付き部材を回転結合するように構成することができ、ねじ山は、ねじ山の軸方向荷重の変化に応答して提供される摩擦抵抗度を変更するように構成される。
【００１４】
本明細書で使用される部材の回転結合は、一方の部材の回転が他方の部材の回転を引き起こすことを指す。回転結合した２つの部材は、同じ方向及び／又は同じ角速度で回転することも回転しないこともある。
【００１５】
上記実施形態では、スポット接合装置はさらに、パンチの軸方向の運動に抵抗し、それにより第１及び第２のねじ付き部材の一方又は両方のねじ山に負荷を加えるように配置構成されたリニアブレーキを備えることができる。代替的又は追加的に、スポット接合装置はさらに、ねじ付き部材の一方又は両方のねじ山に負荷を加えるように構成された弾性部材を備えることができる。
【００１６】
装置が実際にこのような弾性部材を備える場合、及び第２のトランスミッションが１つ又は複数の中間ねじ付き部材を備える場合、弾性部材は中間ねじ付き部材に直接又は間接的に作用することができる。弾性部材は、第１及び／又は第２のねじ付き部材に対して軸方向に、第１又は第２のねじ付き部材に向かって半径方向に、又は任意の他の適切な方向に中間ねじ切り部材を付勢することによって、ねじ山に負荷を加えるように構成することができる。
【００１７】
トランスミッション制御装置は、クラッチを備えることができる。クラッチは、モータに回転結合された構成要素とパンチに回転結合された構成要素との間の空隙に保持されたある体積の磁気流動学的又は電気流動学的流体を備え、さらに流体の粘度を変更するために流体体積に電界又は磁界を選択的に適用するように配置構成された電界又は磁界発生器を備えることができる。
【００１８】
トランスミッション制御装置がクラッチを備えている場合、トランスミッション制御装置は、クラッチによって許容される摺動の量を制御することにより、第１のトランスミッションの係合度を選択的に調整するように構成することができる。
【００１９】
トランスミッション制御装置は、可変誘導制動システムを備えることができる。可変誘導制動システムは、回転固定された構成要素と回転構成要素との間の空隙に保持されたある体積の磁気流動学的又は電気流動学的流体を備えることができ、さらに、流体の粘度を変更するために流体体積に電界又は磁界を選択的に適用するように配置構成された電界又は磁界発生器を備えることができる。
【００２０】
トランスミッション制御装置が可変誘導制動システムを備えている場合、トランスミッション制御装置は、可変誘導制動システムによって許容される摺動の量を制御することによって、第２のトランスミッションの係合度を選択的に調整するように構成することができる。
【００２１】
装置は、１つ又は複数のセンサを介して装置の性能を監視するように構成された制御装置を備えることができる。代替的又は追加的に、装置は、１つ又は複数のセンサを介して装置の状態又は動的性能に関するフィードバックを収集し、装置の上記状態又は動的性能の実時間調整を計算及び／又は実現するように構成された制御装置を備えることができる。
【００２２】
装置は、任意の妥当なプロセスプロファイルに必要になり得る力／運動のタイミングに対応できるように構成することができる。
【００２３】
装置の第１のトランスミッションは、第２のトランスミッションの実質的にすべての構成要素を備えることができる。これは、第１のトランスミッションが第２のトランスミッションのすべての構成要素、又はその機能にほとんど又は全く影響を及ぼさない第２のトランスミッションの１つ又は複数の構成要素を除き、第２のトランスミッションのすべての構成要素を備えることができるという意味であると解釈することができる。あるいは、第２のトランスミッションは、第１のトランスミッションの実質的にすべての構成要素を備えることができる。別の代替例として、いずれのトランスミッションも、他方の実質的にすべての構成要素を含まないことがある。
【００２４】
第１のトランスミッション及び第２のトランスミッションは、実質的に同じ実体とすることができる。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦摺動スポット溶接操作を実行するパンチと、パンチの遠位端に対置された据込みダイとを備え、据込みダイの少なくとも一部が選択的に回転可能であるスポット接合装置が提供される。
【００２６】
選択的に回転可能であるダイの部分によって、締結具又はパンチによる工作物の摩擦熱の代わりに、又はそれに加えて、ダイは、締結具又はパンチに対する工作物の対向側にて摩擦熱を実行可能になり得る。摩擦熱を経験する工作物の区域に対するこのような制御の向上により、様々な材料の層を貫通するという様々な要件の十分な遵守を満足させることができる。例えば、工作物の底層のみを加熱可能にすることができるが、加熱が締結具によるものであった場合、他の層（これも締結具に接触している）も加熱されることになる。また、締結具に対して対向する側で工作物を加熱することができると、工作物の全層又は少なくとも外層を直接加熱すべき状況で、締結プロセスを加速することができる。何故なら、工作物の両側に同時に熱を加えられるからである。
【００２７】
据込みダイは、周環に囲まれた中心部分を備えることができ、中心部分は選択的に回転可能で、周環は回転状態で固定される。中心部分は、周環に対して拡張位置及び後退位置の間で動作可能とすることができる。中心部分は、拡張位置と後退位置の両方で選択的に回転可能とすることができる。
【００２８】
本発明の第３の態様によれば、締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行する方法が提供され、方法は、締結具又はパンチを工作物に接触させることと、第１のトランスミッションの作用で締結具又はパンチを回転させることとを含み、第１のトランスミッションは、係合している場合にモータの回転運動を締結具又はパンチに伝達し、さらに、第２のトランスミッションの作用で締結具又はパンチを工作物に打ち込むことを含み、第２のトランスミッションは、係合している場合に上記モータの回転運動を締結具又はパンチの直線運動に変換し、第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の係合度は、トランスミッション制御装置によって選択的に調整される。
【００２９】
本発明の第１の態様に関して既に検討した利点に加えて、本発明の第３の態様の方法は、特に締結具の打ち込みに関してさらなる改良点を提供することができる。例えば、摩擦熱により工作物を軟化させるように回転すると、室温では硬度又は脆性が高すぎるような工作物の材料で、自己穿孔リベットなどの締結具の使用を可能にすることができる。同様に、工作物が軟化すると、室温で可能な締結具よりも軟質で脆性が高い締結具の使用を可能にすることができる。締結具の材料の選択における柔軟性がこのように増大すると、軽量又は耐食性などの他の締結具特性もさらに十分に最適化することができる。締結具の摩擦熱はその延性を改善し、それによって脆弱な材料の延性を一時的に上昇させ、したがって成形性を向上させることができる。これで、材料内の締結具を変形するために必要な力を減少させることができる。
【００３０】
第１及び第２のトランスミッションの両方の係合度は、トランスミッション制御装置によって選択的に調整することができる。
【００３１】
締結具又はパンチには、工作物に接触する前、及び／又は接触と同時、及び／又は接触後に回転を引き起こすことができる。
【００３２】
締結具又はパンチは、工作物中へと移動する最初から最後まで回転することができる。締結具又はパンチは、代替的に工作物に打ち込む間に回転不能とすることができる。あるいは、締結具又はパンチは、工作物中への移動の一部で回転し、工作物への移動の別の部分では回転しないようにすることができる。
【００３３】
パンチは、クリンチ加工操作を実行するか、又は代わりに摩擦攪拌スポット溶接操作を実行することができる。
【００３４】
方法で使用する装置の性能は、１つ又は複数のセンサを介して制御装置によって監視することができる。代替的又は追加的に、方法で使用する装置の状態又は動的性能に関するフィードバックを、１つ又は複数のセンサを通して制御装置によって収集することができ、制御装置は、装置の上記状態又は動的性能の実時間調整を計算及び／又は実現する。
【００３５】
第１及び第２のトランスミッションの少なくとも一方の係合度は、工作物の耐変形性により、工作物によって締結具又はパンチに加えられる力の変化に応答して変動することがある。
【００３６】
本発明の第４の態様によれば、締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行する方法が提供され、方法は、締結具又はパンチを工作物に接触させることと、締結具又はパンチと対置された据込みダイの少なくとも一部を選択的に回転することと、締結具又はパンチを工作物に打ち込むこととを含む。
【００３７】
回転する据込みダイの部分には、工作物と接触する前、及び／又は接触と同時、及び／又は接触後に回転を引き起こすことができる。
【００３８】
パンチはクリンチ加工操作を実行するか、又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行することができる。
【００３９】
本発明の第５の態様によれば、スポット接合装置であって、
モータと、
締結具を打ち込むか、又はクリンチ加工又は摩擦攪拌スポット溶接操作を実行するパンチと、
モータの回転運動をパンチに伝達することである第１の機能、及びモータの回転運動をパンチの直線運動に変換することである第２の機能を実行するように構成された多機能トランスミッションと、
多機能トランスミッションが第１及び第２の機能のうち少なくとも一方を実行する度合いを選択的に調整するように配置構成されたトランスミッション制御装置と、
を備えるスポット接合装置が提供される。
【００４０】
疑念を回避するために、多機能トランスミッションは、第１及び第２の機能のうち一方の実行に関与するが、他方の実行には関与しない特徴又は構成要素を備えることができる。さらに、スポット接合装置は、モータの回転運動をパンチの回転又は直線運動に伝達又は変換することができる追加の機構を備えることができる。
【００４１】
トランスミッション制御装置は、多機能トランスミッションが第１の機能、第２の機能、又は両方の機能を実行する程度を選択的に調整するように配置構成することができる。
【００４２】
多機能トランスミッションが各機能を実行する程度は、完全に独立していてよい（すなわち、それが第１の機能を実行する程度は、第２の機能を実行する程度から影響を受けないようにすることができ、その逆もある）。あるいは、多機能トランスミッションが第１の機能を実行する程度は、それが第２の機能を実行する程度に部分的又は完全に依存する、及び／又はその逆であることがある。例えば、多機能トランスミッションが第１及び第２の機能の一方を実行する（それを実行する総能力の割合としての）程度は、他方を実行する程度の逆数とすることができる。このような場合、多機能トランスミッションが一方の機能を実行する程度が低下すると、他方を実行する程度が対応して増加することになる。
【００４３】
本発明の第５の態様の一実施形態では、
多機能トランスミッションは、モータに接続する第１のねじ付き部材、及びパンチに接続する第２のねじ付き部材を備え、
第１及び第２のねじ付き部材のねじ山は、第２のねじ付き部材に対する第１のねじ付き部材の回転を、第２のねじ付き部材の直線運動に変換し、それにより多機能トランスミッションの第２の機能を実行するために、相互に直接又は間接的に作用するように構成され、
第１及び第２のねじ付き部材は、第１のねじ付き部材の回転が第２のねじ付き部材の回転を引き起こし、それにより多機能トランスミッションの第１の機能を実行するように、回転結合するように構成される。
【００４４】
本発明の第１の態様に関して本明細書に記載する任意選択の特徴のうち１つ又は複数は、本発明の第５の態様との関連で使用することができる。例えば、本発明の第１の態様の第１及び／又は第２のトランスミッションに関連して述べた任意選択の特徴のうち１つ又は複数は、本発明の第５の態様の多機能トランスミッションに適用可能とすることができる。別の例として、本発明の第１の態様のトランスミッション制御装置に関連して述べた任意選択の特徴のうち１つ又は複数は、本発明の第５の態様のトランスミッション制御装置との関連で適用可能とすることができる。
【００４５】
本発明の第６の態様によれば、製品を製造する方法が提供され、
方法は、本発明の第１、第２又は第５の態様の装置を使用して、工作物の２つ以上の層を一緒に締結することを含む。
【００４６】
本発明の第７の態様によれば、本発明の第１、第２又は第５の態様の装置、及び／又は本発明の第３又は第４の態様の方法を使用して一緒に締結された２つ以上の層から形成された工作物を備える製品が提供される。
【００４７】
本発明の第６及び第７の態様に関して、製品は、乗り物（オートバイ、自動車、バン、貨物自動車又は航空機など）とすることができる。工作物の層の例には、乗り物のシャーシ、断熱／防音パネル及び乗り物の車体構造パネルが含まれる。
【００４８】
説明及び図示される実施形態は、例示的であり、制限的な性質ではないと見なされ、好ましい実施形態のみが図示及び説明され、請求の範囲で規定される本発明の範囲に入るすべての変更及び修正は、保護するよう望まれることが理解される。説明で「好ましい」、「好ましくは」、又は「さらに好ましい」などの言葉を使用した場合、それはそのように説明された特徴が望ましいことを示唆するが、それでも必要ではなく、このような特徴がない実施形態も、請求の範囲で規定するような本発明の範囲に入ると想定できることを理解されたい。請求の範囲に関して、特徴の前置きに「ある」、「少なくとも１つ」又は「少なくとも一部分」などの言葉を使用する場合、請求項で反対のことを明確に述べていない限り、請求項を１つのこのような特徴のみに制限する意図はないものとする。「少なくとも一部」及び／又は「一部」という言語を使用した場合、そのアイテムは、反対のことを明確に述べていない限り、一部及び／又はアイテム全体を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
次に、本発明の個別の実施形態を例示によってのみ、添付図面を参照しながら説明する。
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態による装置の部分側断面図である。
【図２】第１の実施形態の部分の部分切取斜視図であり、第１及び第２のトランスミッション及びトランスミッション制御装置を示す。
【図３】第１の実施形態のクラッチの切取斜視図である。
【図４】第１の実施形態の可変誘導制動システムの切取斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による方法の段階の一連の側断面図である。
【図６】中心部分が拡張位置にある本発明の第３の実施形態の据込みダイの部分側断面図である。
【図７】中心部分が後退位置にある第３の実施形態の据込みダイの部分側断面図であり、装置のノーズ、パンチ、Ｃ形フレーム及びダイモータも示す。
【図８】本発明で使用するのに適切なローラねじ機構の概略断面図である。
【図９】本発明で使用するのに適切な別のローラねじ機構の部分の概略斜視図である。
【図１０】本発明で使用するのに適切なさらに別のローラねじ機構の概略切取斜視図である。
【図１１】本発明で使用するのに適切なリードねじ機構の側断面図である。
【図１２】本発明で使用するのに適切な別のリードねじ機構の側断面図である。
【図１３】リニアブレーキを含む第１の実施形態の修正の側断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態による摩擦攪拌クリンチ加工操作の段階の一連の側断面図である。
【図１５】第５の実施形態による摩擦攪拌クリンチ加工操作の代替据込みダイの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
次に図面を参照すると、図１は本発明の第１の実施形態の自己穿孔リベット打ち込み装置のレイアウトを示し、これは本発明の第１の態様による摩擦攪拌スポット接合装置の一例とすることができる。装置はＣ形フレーム１を有し、これはロボットアーム（図示せず）の端部に装着される。Ｃ形フレーム１の一方端にはリベット打ち込みアセンブリ２があり、そのノーズ３はリベット１６を工作物５に打ち込むパンチ４を収容する。パンチ４は、線形運動と回転運動の両方が可能であり、パンチ４はいずれの場合でも、以下で概略するように単一のモータ６によって打ち込まれる。Ｃ形フレームの他方端には、パンチ４と対置されて据込みダイ７がある。図１では、ノーズ３及びパンチ４が拡張状態で（例えばリベット１６を工作物５に打ち込んだばかりで）図示されている。
【００５２】
図２は、図１の円で囲んだ区域をさらに詳細に示す（Ｃ形フレームは図示せず）。第１のトランスミッション８は、第１のトランスミッションがトランスミッション制御装置と係合している場合、モータ６の回転運動をパンチ４に伝達することによってパンチ４を回転できるように構成される。第１のトランスミッション８は、ローラナット管９と、クラッチ係合ブロック１０と、回転ブッシュ１１と、キー付き管１２と、ローラねじ１３と、プランジャ１４とを備える。クラッチ係合ブロック１０は、ローラナット管が回転するとクラッチ係合ブロック１０が回転するように、ローラナット管９に回転状態で固定された実質的に環状の構成要素である。回転ブッシュ１１は、軸方向に動作できないが回転することができる実質的に管状の構成要素である。キー付き管１２は、制動力（以下で検討）を伝送し、その内腔内に受けた構成要素のガイド部材として作用するように配置構成された実質的に管状の構成要素である。キー付き管１２は回転方向及び直線方向の両方で動作可能である。これは回転ブッシュ１１に回転状態で固定されるが、その中で軸方向に摺動することができる。プランジャ１４は、パンチ４をローラねじ１３に連結させ、その間で回転及び／又は直線運動を伝達する細長い部材である。第１のトランスミッション８の構成要素は、同軸かつ同心円で配置構成されて、第１のトランスミッションが占有する空間を最小化し、軸受け１５によって支持される。
【００５３】
パンチ４を回転するために、ローラナット管９、クラッチ係合ブロック１０、回転ブッシュ１１、キー付き管１２、ローラねじ１３及びプランジャ１４が回転状態で結合する（以下でさらに詳細に説明）。そうすることにより、モータ６によって駆動されるローラナット管９の回転が、プランジャ１４を回転させる。プランジャ１４の回転がパンチも回転させるように、パンチ４をプランジャ１４に装着する。パンチ４にはその先端に１組の半径方向の溝（見えない）が設けられ、これはパンチによって保持されたリベット１６の頭部にある相補的な半径方向の隆起線（見えない）と係合し、したがってパンチが回転するとリベット１６が回転する。
【００５４】
図２は第２のトランスミッション１７も示し、これは第２のトランスミッションがトランスミッション制御装置と係合している場合に、モータ６の回転運動をパンチ４の直線運動に変換することによってパンチ４が動作できるように構成される。この実施形態では、第２のトランスミッション１７はローラねじ機構の形態をとる。第２のトランスミッション１７はローラナット管９、ロータねじ１３及び複数のねじ付きローラ１８を備える。ローラナット管９は第１のねじ付き部材の一例であり、ローラねじ１３は第２のねじ付き部材の一例であり、ローラ１８は中間ねじ付き部材の例である。ローラナット管９及びローラねじ１３のねじ山は、ねじ付きローラ１８を通して相互に間接的に作用するように配置構成される。この作用は、ローラねじ１３に対する（モータ６によって駆動されている）ローラナット管９の回転を、（プランジャ１４を介してパンチ４に接続された）ローラねじ１３の直線運動に変換する。
【００５５】
この実施形態のトランスミッション制御装置は、それぞれ図３及び図４でさらに詳細に図示されるクラッチ１９及び可変誘導制動システム２０を備える。以下で概略するように、パンチ４の回転運動はクラッチ１９を通して制御され、パンチの直線運動は可変誘導制動システム２０によって制御される。トランスミッション制御装置は、可変誘導制動システム２０及びクラッチ１９を通して第１及び第２のトランスミッション８、１７の係合度を選択的に調整することができる。以下で説明するように、各トランスミッションの係合度は、十分に係合解除した状態（すなわち、トランスミッションの効果がない）と十分に係合した状態（すなわち、モータの全回転運動がトランスミッションによって伝達／変換される）との間の任意の係合度に調整することができる。
【００５６】
クラッチ１９は、ピン２４によってクラッチ係合ブロック１０に取り付けられた摩擦板２３を備え、ピン２４によって摩擦板２３は軸方向に動作できるが、摩擦板２３とクラッチ係合ブロック１０（これは次にローラナット管９に回転状態で固定される）との間の実質的な相対的回転運動が防止される。摩擦板２３は、回転ブッシュ１１の対向する摩擦表面２６に面する摩擦表面２５を有する（回転ブッシュは軸方向に固定されている）。クラッチばね２７は、摩擦板２３をクラッチ係合ブロック１０に向かって偏倚させ摩擦表面２５、２６を離れた状態に維持する。電磁石２８に選択的に通電して、摩擦板２３を引きつけ、摩擦表面２５、２６を接触させて、クラッチ１９を係合することができる。
【００５７】
クラッチ１９を係合すると、摩擦板２３を通してクラッチ係合ブロック１０を回転ブッシュ１１に回転結合することによって、第１のトランスミッション８が係合する。クラッチ係合ブロックはローラナット管９に回転結合し、これはモータ６によって駆動される。回転ブッシュ１１は、キー３０によってキー付き管１２に対して回転状態で固定され、キー付き管１２はローラねじ１３に対して回転状態で固定される。次に、ローラねじ１３はプランジャ１４を通してパンチ４に対して回転状態で固定される。したがって、クラッチ１９を係合すると、パンチ４とモータ６を回転結合する。すなわち、クラッチ１９が係合すると、ローラナット管９が（クラッチ係合ブロック１０、摩擦板２３、回転ブッシュ１１及びキー付き管１２を通して）ローラねじ１３に回転結合される。したがって、ローラナット管９とローラねじ１３の間の相対的回転が制限され、これによりモータ６の回転運動の少なくとも一部が第２のトランスミッション１７によってパンチ４の直線運動に変換されないことが確保される。
【００５８】
クラッチ１９の摩擦表面２５、２６間で許容される摺動の量を制御し、したがって第１のトランスミッション８の係合度を制御するために、電磁石２８の通電度を制御することにより、磁石２８からの引力を選択的に変更することができる。クラッチ１９によって許容される摺動の量、したがって第１のトランスミッション８の係合度は、摺動が全く許容されない（すなわち、第１のトランスミッション８が十分に係合している）状態から摺動が完全に非制限的である（すなわち、第１のトランスミッション８が十分に係合解除している）状態まで、又はその間のいずれかの（すなわち、第１のトランスミッション８が部分的に係合している）状態で変更することができる。
【００５９】
可変誘導制動システム２０は、図４に示すように、回転構成要素、この場合は回転ブッシュ１１の周囲に位置決めされ、回転固定されたアレイ状のブレーキパッド３２を備える。ブレーキパッド３２の回転ブッシュから遠い方の側には、空気又は油などの流体を導入することができる流体口３４を有するブラダ３３がある。流体をブラダ３３に導入すると、これが拡張し、ブレーキパッド３２を回転ブッシュ１１と強制的に摩擦係合させる。
【００６０】
ブレーキ２０を適用すると、（ローラねじ１３が回転結合している回転ブッシュ１１の回転を制限することによって）ローラねじ１３の回転を制限することにより第２のトランスミッション１７が係合する。これは、（モータ６によって回転駆動される）ローラナット管９とローラねじ１３の間に相対的回転を提供し、これは第２のトランスミッション１７によってローラねじ１３の直線運動に変換される。したがって、プランジャ１４を介してローラねじ１３に軸方向に固定されたパンチ４、及び（これもローラねじ１３に軸方向に固定された）キー付き管１２が、直線運動を呈する。直線運動の方向は、ローラナット管９及びローラねじ１３のねじ山の方向、及びローラナット管９の回転方向に依存する。
【００６１】
ブレーキパッド３２と回転ブッシュ１１の間に許容される摺動の量を制御し、したがって第２のトランスミッション１７の係合度を制御するために、ブラダ３３中の流体の量を制御することにより、回転ブッシュ１１に対してブレーキパッド３２を圧迫する力を選択的に変更することができる。ブレーキシステム２０によって許容される摺動の量（したがって第２のトランスミッション１７の係合度）は、摺動が全く許容されない（すなわち、第２のトランスミッション１７が十分に係合している）状態から摺動が完全に非制限的である（すなわち、第２のトランスミッション１７が十分に係合解除されている）状態まで、又はその間のいずれかの（すなわち、第２のトランスミッション１７が部分的に係合している）状態に変更することができる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態による方法について述べる。この実施形態は、本発明の第３の態様の実施形態である。第２の実施形態の方法は第１の実施形態の装置を使用して、対応する参照番号が使用されるが、本発明の第３の態様の他の実施形態は、本発明の第１の態様の範囲に入らない機器を使用してもよいことを理解されたい。
【００６３】
図１から図４に戻ると、トランスミッション制御装置は、ブレーキ２０及びクラッチ１９を通して、第１のトランスミッション８及び第２のトランスミッション１７の係合度を選択的に調整する。トランスミッション制御装置は、十分に係合解除した（すなわち、トランスミッションの影響がない）状態と十分に係合した（すなわち、トランスミッションによってモータの全回転運動が伝達／変換される）状態との間の任意の係合度まで、各トランスミッション８、１７の係合度を調整することができる。
【００６４】
図５は、図５ａ〜５ｅに示す段階で第２の実施形態の方法を概略的に示す。図１から図４と組み合わせて図５ａを参照すると、リベット１６を工作物５に打ち込むために、パンチ４の半径方向の溝（見えない）とリベット１６の半径方向の隆起線（見えない）が噛み合う状態で、リベットをパンチ４の先端に装着する。工作物５をパンチ４とリベット１６と据込みダイ７の間に位置決めし、モータ６に通電して、トランスミッション制御装置の可変誘導制動システム２０を係合させる。これにより、（流体口３４を通して可撓性ブラダ３３に所望の量の流体を導入することにより）ブレーキ２０によって許容される摺動が制限され、第２のトランスミッション１７と係合する。したがって、リベット１６及びパンチ４が工作物５に向かって直線で前進する。
【００６５】
リベット１６が工作物５に接触すると、トランスミッション制御装置の可変誘導制動２０が（接触できるようにブラダ３３から流体を逃がすことによって）解放され、第２のトランスミッション１７を係合解除する。また、電磁石２８が十分に通電されて、クラッチ１９の摩擦表面２５、２６を全力で相互に圧迫し、クラッチの摺動を解消して、第１のトランスミッション８を十分に係合させる。これによりパンチ４が、したがってリベット１６が工作物５に対して回転する。リベット１６と工作物５との間の摺動摩擦によって生じる熱が、（図５ｂに示すように）リベットの位置で工作物５を軟化する。
【００６６】
クラッチ１９がある程度の摺動を許容するが、第１のトランスミッション８の部分的係合を維持する状態で、（ブラダ３３に比較的少量の流体を導入することによって）可変誘導制動システム２０が軽く適用されて、第２のトランスミッション１７も部分的に係合させ、リベット１６を回転しながら工作物５に打ち込む。これが図５ｃに図示されている。従来の自己穿孔リベット打ちと同様に、リベット１６を工作物５に打ち込むにつれ、据込みダイ７によって工作物が変形し、工作物の材料の流れによりリベット１６の遠位端が据え込まれ、工作物５内へと外側に張り出す。これが図５ｄに図示されている。リベット１６を十分に挿入すると、クラッチ１９が十分に解放されて第１のトランスミッション８を係合解除し、ブレーキ２０が十分に適用されて、第２のトランスミッション１７を十分に係合させる。反対方向に回転して、（図５ｅに示すように）工作物５からパンチ４を引き出すように、モータ６に通電する。次に、パンチの先端に新しいリベット１６を装着する。
【００６７】
図６は、本発明の第３の実施形態の据込みダイ７を示す。この実施形態は、本発明の第２の態様の実施形態である。第２の実施形態は、第１の実施形態と同じリベット打ち込みアセンブリを使用し、対応する参照番号が使用される。しかし、他の実施形態は、第１の実施形態とは異なる装置を使用することができる。例えば、第３の実施形態の据込みダイは、パンチを（したがってリベット１６を）直線的に打ち込み、回転させない従来の自己穿孔リベット打ち装置と組み合わせて使用することができる。
【００６８】
第３の実施形態の据込みダイは、周環３８によって囲まれた中心部分３７を有する。中心部分３７及び周環３８は同心状に配置構成される。第３の実施形態では、中心部分の先端が突出する据込みピップ３９を有するが、他の実施形態では中心部分はドーム状、平坦、凹状又は中心窪みを有するなどの異なる輪郭を有することができる。周環３８は、回転できないようにＣ形フレーム１に固定される。中心部分３７は、ダイモータ４０の作用で選択的に回転可能になるように配置構成される。第３の実施形態では、中心部分３７はリベット１６と実質的に同じ直径であるが、他の実施形態では、リベットより小さい直径を有する、又はリベットより大きい直径を有することができる。
【００６９】
図６には、拡張位置の中心部分３７が図示されている。中心部分３７は、リベット１６を工作物５に打ち込んでいる間、後退位置（図７に図示）に押下するように配置構成される。中心部分３７は、ばね（図示せず）によって拡張位置へと偏倚されるが、（リベット及び工作物５を通して作用する）パンチ４からのリベット打ち込み力によって強制的に後退位置になるように配置構成される。中心部分３７が後退位置にある場合、据込みダイ内で中心部分３７の据込みピップ３９と周環３８の遠位端との間に空洞４２が形成される。据込みピップ３９及び空洞４２は、以前に概略したように、工作物５を変形して、リベット１６を据え込む働きをする。第３の実施形態では、中心部分３７は拡張位置と後退位置の両方で回転可能であるが、他の実施形態では、拡張位置でのみ回転可能になる、又は後退位置でのみ回転可能になってもよい。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施形態について述べる。この実施形態は、本発明の第４の態様の実施形態である。第４の実施形態の方法は第３の実施形態の装置を使用し、対応する参照番号が使用される。しかし、他の実施形態は、本発明の第２の態様の範囲に入らない機器を使用してもよいことを理解されたい。さらに、第２の実施形態に関連して、第１の実施形態のリベット打ち込みアセンブリ２を使用してリベット１６を打ち込む方法を述べてきているので、第４の実施形態の方法にある追加のステップのみを詳細に検討する。
【００７１】
リベット１６をパンチ４の先端に装着し、工作物５をパンチ４とリベット１６と据込みダイ７の間に位置決めした状態で、リベット１６及びパンチ４を工作物５に向かって前進させる。リベット１６が工作物５に接触すると、（ばねの偏倚作用により拡張位置にある）据込みダイ７の中心部分３７が、ダイモータ４０の作用で回転を開始する。中心部分３７の回転によって引き起こされた摩擦熱が、リベット１６及び据込みダイ７の位置で工作物５を軟化し、リベット１６が軟化した工作物５に打ち込まれる。
【００７２】
リベット１６を工作物５に打ち込んでいる間、中心部分３７がばねの偏倚に抗して強制的に拡張位置から後退位置になり、中心部分３７の据込みピップ３９と周環３８の遠位端との間に空洞４２を生成する。パンチ４からの力により、リベット１６と据込みダイ７の間の工作物の材料が変形し（例えば第４の実施形態の場合は空洞４２に入る）、材料の流れによりリベット１６の遠位端が据え込まれ、工作物５内へと外側に張り出す。リベットが打ち込まれるにつれて後退位置にある間、中心部分３７は加熱（したがって軟化）効果を維持するように回転し続ける。中心部分３７の回転は、スピニングに類似した機構を介してリベット１６の張り出しを補助することもできる。リベットを十分に挿入したら、パンチ４を後退させ、工作物５を取り付けたリベット１６とともに据込みダイから取り出す。これで、中心部分がばねの作用で拡張位置に復帰する。
【００７３】
請求の範囲に規定されているような本発明の範囲から逸脱することなく、上記装置及び方法に無数の修正を行うことができる。例えば、装置は、ロボットアームではなく固定された自動制御、台座に、又は装置を手動で位置決めできるように配置構成された釣り合せビームに装着することができる。
【００７４】
任意の実施形態の第１のトランスミッションは、以前に列挙した構成要素の全部は備えないことがあり、又は代替的又は追加的に、列挙したものに加えて他の構成要素を備えることがある。第１のトランスミッションは、同軸又は半径方向にオフセットされた簡単なギヤボックス、遊星ギヤボックス、プーリアセンブリ又は調波ドライブなどの任意の他の適切な形態を取ることもできる。
【００７５】
さらに、第１の実施形態では、パンチは、リベット頭部の相補的な半径方向の隆起線と係合するパンチの半径方向の溝を介して、リベットを回転状態で打ち込むが、任意の他の適切な連動手段を使用することができる。例えば、リベットの頭部が半径方向の溝を、パンチが半径方向の隆起線を有することができ、又はパンチとリベットが簡単な形状の突起と窪み（フィリップス、六角又はトルクス（登録商標）ドライブなど）を介して、又は複数の相補的形状及び間隔の突起及び窪みを介して連動することができる。
【００７６】
モータのトルクではなく装置の運動エネルギーを使用して、リベット打ち込み力又は回転力の一部又は全部を提供できることに留意されたい。例えば、パンチ及びリベットが工作物に向かって線形に前進する間、ローラナット管は漸進的に加速し、角運動量を増すことができる。リベットが工作物に接触して、その運動に対する回転及び直線抵抗を経験すると、旋回するローラナット管の運動エネルギーをパンチに伝達して、モータからの力を補足し（又はそれに取って代わって）、リベットを工作物に打ち込むことができる。運動エネルギーを使用して打ち込み力又は回転力の少なくとも一部を提供すると、出力が比較的小さいモータ（及び使用する場合は伝動装置）を使用可能にすることができ、その方が安価及び／又は軽量及び／又は電力消費量が少ない。運動エネルギーを使用してリベット打ちの力の一部を提供する実施形態は、フライホイールを使用して必要な運動エネルギーを蓄積することができる。回転運動エネルギーを使用することが、特に有利なことがある。何故なら、回転運動エネルギーによって生じる直線運動の速度を、トランスミッション制御装置で制御できるからである。材料が異なると、歪み速度を下げる、又は上げるための反応が異なるので、パンチの線速度を制御する能力は、装置又はプロセスの汎用性を向上させることができる。
【００７７】
代替的又は追加的に、モータからのトルクはリベット打ちの力の一部又は全部を直接提供することができる。例えば、（以下で検討するように）プロセスのプロファイルに休止が必要である場合は、装置を停止し、休止後に再び運動エネルギーを蓄積するために、装置の運動エネルギーを散逸させる必要があることがある。余分な運動エネルギーの散逸及び蓄積は、装置に歪みを加えることがある（より重く構築するか、又は保守頻度を上げる必要がある）、又はリベット打ちプロセスを減速させることがある。したがって、幾つかの実施形態では、すべての必要な力を提供し、装置内で蓄積することがある運動エネルギーを最小化するために、モータから直接伝達されるトルクを使用することが好ましいことがある。
【００７８】
第１の実施形態の第２のトランスミッションはローラねじであるが、代わりにボールねじ、リードねじ又は任意の他の適切な機構の形態を取ることができる。疑念を回避するために、例えばボールを軸方向又は半径方向に付勢することにより（例えばボールねじのボール軌道に、ローラねじ機構の保持器に関して上記概念の１つを適用することにより）、ボールねじ機構のねじ山に予荷重を加えることもできる。また、第１の実施形態の第２のトランスミッションは、細長い管状ナットの内側で動作可能な軸方向に短いねじを使用するが、代わりに細長いねじ軸に沿って動作可能な軸方向に短いナットという、より伝統的な配置構成を使用することができる。しかし、前者の配置構成の方が、軸方向に動作可能な構成要素の回転を制限するために、より簡単な制動機構の使用を可能にすることができる。また、内ねじ付きの構成要素が打ち込み構成要素であると、慣性モーメントを増大させるために周囲に追加の質量を配置することができる。以下で検討するように、装置がリベット打ち込み力の一部を供給するために運動エネルギーを使用すべき場合、これは有利になることがある。
【００７９】
ある実施形態では、締結具を打ち込むことができる軸方向の力に関して、１〜４ｋＮの力が適切なことがある。これは、工作物が摩擦熱によって適切に軟化している場合、締結具を工作物に打ち込むのに十分とすることができる。しかし、摩擦攪拌スポット溶接には最大１０ｋＮの力を使用することができる。プロセスに、自己穿孔リベットを従来通りに打ち込む（すなわち、摩擦熱によって軟化されていない工作物の層を通して打ち込む）ステップがある場合、最大８０ｋＮの打ち込み力を使用することがある。摩擦攪拌溶接又はクリンチ加工には、１０００〜３０００ＲＰＭの回転速度を使用することができる。リベット打ちには３０００ＲＰＭと１２０００ＲＰＭの間の回転速度を使用することができる。ある実施形態では、係合した場合に直線運動を高速化するために、第２のトランスミッション内に比較的高い食い付き部を有するねじ山を設けることができる。１５ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上、さらに好ましくは１００ｍｍ以上の食い付き部が特に適切なことがある。幾つかの実施形態では、ピッチが５ｍｍ以上などの比較的粗いねじ山が好ましいことがある。本発明の特徴及びパラメータは、必要なプロセスのプロファイル及び（適宜）工作物及び締結具の材料などの要素に依存することがあるが、以上のガイドラインが現在好ましいとされている。
【００８０】
第１及び第２の実施形態の文脈では、「可変誘導制動システム」という用語は、制動力をいかに強く適用するかに応じて、ブレーキが許容する摺動の量を変更できる制動システムと解釈することができる。すなわち、それが加える制動力は、単純にオン／オフというより大きい範囲まで制御することができる。しかし、可変誘導制動システムは、摺動を許容する、又は摺動を制限しないことのみが可能であるように、トランスミッション制御装置によって制御することができる。
【００８１】
第１の実施形態の可変誘導制動システムは、アレイ状の複数のパッドではなく単一のブレーキパッドを備えることができる。ブレーキは、電磁発生器、渦電流ブレーキ、又は電気機械的に作動するばねブレーキの形態を取ることができる。ブレーキは、回転状態で固定された表面と回転構成要素との間の空洞に保持されたある体積の磁気流体学的又は電気流体学的流体を備えることができる。このような配置構成では、ブレーキの（以下で定義されるような）「摺動」に対する抵抗は、流体に磁界又は電界を加えて、流体の粘度を変化させることによって制御することができる。あるいは、可変誘導制動システムは、任意の他の適切な形態を取ることができる。また、ブレーキの作用を受ける回転構成要素は、回転ブッシュではなく、パンチ、プランジャ、キー付き管、又は（上記実施形態に存在しても、それ以外でも）任意の他の適切な構成要素とすることができる。
【００８２】
第１の実施形態のクラッチも、ある体積の磁気流動学的又は電気流動学的流体を使用することができる。流体は、モータに回転結合した構成要素とパンチに回転結合した構成要素との間の空洞に保持することができる。クラッチの摺動に対する抵抗は、磁界又は電界を流体に加えて、流体の粘度を、したがってクラッチによって許容される「摺動」の度合いを変化させることによって制御することができる。幾つかの実施形態では、ブレーキとクラッチは両方とも、相互に軸方向に隣接してもよい磁気流体学的又は電気流体学的流体の体積を使用することができる。あるいは、クラッチは上述したような摩擦表面を使用することができるが、クラッチの摩擦表面は、平面で回転ブッシュ（又は代替構成要素）の端部に作用するのではなく、管状で、回転ブッシュ（又は代替構成要素）の周囲に作用することができる。代替的又は追加的に、クラッチは電磁抵抗を使用することができる。このようなクラッチの回転子及び電機子巻線は、平面で回転ブッシュ（又は他の構成要素）の端部に作用する、又は管状で回転ブッシュ（又は代替構成要素）の周囲に作用することができる。
【００８３】
本出願でブレーキ又はクラッチの「摺動」に言及する場合、ブレーキ又はクラッチが電磁抵抗又は磁気流体学的又は電気流体学的流体を使用するケースでは、ブレーキ又はクラッチの「摺動」とは、ブレーキ又はクラッチによって許容された構成要素の相対運動の度合いを指すものと理解されたい。
【００８４】
本発明の第２の態様の代替実施形態では、中心部分ではなく周環を回転可能とすることができる、又は中心部分と周環の両方が（同じ方向又は反対方向に）回転することができる。同様に、周環は、中心部分の代わりに、又は中心部分とともに、拡張位置と後退位置の間で動作可能とすることができる。据込みダイは異なる形態を取ることができ、据込みダイの一部又は全部が選択的に回転可能である。例えば、ダイは完全に平坦とするか、又は凹状とすることができる。このような据込みダイは、回転可能な中心部分及び／又は周環を有するか、又は全体として回転可能とすることができる。代替的又は追加的に、拡張位置と後退位置の間で動作可能な中心部分及び／又は周環を有することができる。中心部分（又は異なる据込みダイの同等の特徴）は、ばねによって偏倚されるのではなく、能動的に制御されたカム及び従動子などの機構を介して能動的に上下することができる。
【００８５】
本発明の第３の態様の代替実施形態では、リベットが工作物に接触する前に、パンチ及びリベットが回転を開始することができる。これにより、工作物と接触する前にリベットが必要な回転速度に到達させることができ、これでプロセスのサイクル時間を加速することができる。このような実施形態では、リベットが工作物に接触する前に、軽くしか適用されないように、ブレーキを部分的に解除することができ、したがって第２のトランスミッションが部分的に係合するだけである。また、クラッチの摩擦表面を電磁石で相互に軽く圧迫することができ、これで第１のトランスミッションも部分的に係合する。したがって、リベットは、第１のトランスミッションを通してモータによって回転しながら、第２のトランスミッションを通してモータによって前進し、工作物に接触する。第１のトランスミッションが部分的に係合し、第２のトランスミッションが部分的に係合解除することによって、リベットが工作物に接触する前に回転を開始すると、工作物に向かうリベットの線形前進を減速させることができる。これは、リベットが工作物とさらに穏やかに接触するという点で有利なことがある。しかし、他の実施形態では、リベットが（第２の実施形態に関して述べたように）工作物に接触した後に回転を開始するか、又はリベットが工作物に接触するのと同時に回転を開始することが有利なことがある。このことは、リベットが工作物に接触した時に既に回転していることによって獲得される時間が、工作物に向かうリベットの前進を減速させることによって喪失する時間を埋め合わせない場合に、有利になることがある。
【００８６】
状況によっては、モータとパンチの回転結合の一部又は全部が、第２のトランスミッションの構成要素のねじ山間の摩擦によって実行されるように、本発明の第１の態様による装置を適応させることが望ましいことがある。回転結合が第２のトランスミッションのねじ山によって実行される装置の一例では、装置は、クラッチが省略されていることを除き、第１の実施形態の装置に対応する。この配置構成では、第１のトランスミッションの構成要素は第２のトランスミッションの構成要素（すなわち、ローラナット管、ねじ付きローラ、ローラねじ及びプランジャ）と同じである。すなわち、第１のトランスミッションと第２のトランスミッションは同じ実体である。すなわち、ローラナット管、ねじ付きローラ、ローラねじ及びプランジャがパンチに回転運動を伝達し（第１のトランスミッション）、回転運動をパンチの直線運動に変換することも行う（第２のトランスミッション）。このような装置の使用の一例では、リベットを前進させるために、ブレーキを軽く適用して、第２のトランスミッションを、第１のトランスミッションも部分的に係合している状態で部分的に係合させる。したがって、パンチ（及びリベット）が回転し、工作物に向かって前進する。リベットが工作物に接触すると、第２のトランスミッションのねじ山の軸方向荷重が劇的に増加する。軸方向荷重の増加は、ローラねじ機構のねじ山の摩擦の劇的増加につながり、これによりパンチ及びリベットの回転が高速化する（すなわち、第１のトランスミッションがさらに十分に係合する）。次に、リベットが工作物の表面上で回転するように、ブレーキが完全に解除される（すなわち、第２のトランスミッションが十分に係合解除し、第１のトランスミッションが十分に係合する）。工作物が十分に軟化すると、ブレーキを軽く再適用する。ブレーキは、ある程度の摺動を許容するが、何らかの抵抗を加え、それにより何らかの回転が可能になるが、多少の直線運動も促進する（すなわち、第１及び第２のトランスミッションが両方とも部分的に係合する）。したがって、リベットが回転しながら工作物に打ち込まれる。
【００８７】
モータとパンチの間の回転結合を（上述したようにクラッチを省略しても、していなくても）第２のトランスミッションのねじ山間の摩擦によって部分的又は完全に実行する場合、ブレーキは、リベットの挿入全体で中間程度の係合に事前設定することができる。これによって、リベットが侵入する工作物の領域が経験する軟化度により、リベット挿入の速度を決定できるようにすることができる。上述したように、ローラねじ機構のねじ山の軸方向荷重が増加すると、ねじ山間の摩擦が大きくなり、リベットをさらに強力に回転させる。リベットが工作物に最初に接触すると、工作物からの軸方向抵抗が高く、したがってリベットが経験するのは大部分が回転運動であり、直線運動はほとんど、又は全くない（ねじ山を通した回転結合がブレーキを大部分又は完全に無効にする効果）。したがって、リベットが工作物の表面で回転し、材料を加熱する。工作物の表面にある材料が摩擦熱により軟化すると、工作物によって提供される軸方向の抵抗が減少し、したがってねじ山間の摩擦が同様に減少する。したがって、リベットの回転運動が減少して、リベットの直線運動が（ブレーキの効果で）増加し、リベットが工作物に打ち込まれる。リベットが工作物中にさらに侵入するにつれ、より低温で硬度が高い材料に接触することがあり、その時点で軸方向の荷重が増加して、その材料も適切に軟化するまでリベットが軸方向に減速し、回転方向に観測する。すなわち、第１のトランスミッションと第２のトランスミッションの係合度は、工作物の変形に対する抵抗により、工作物によってリベットに加えられる力の変化に応答して変動する。しかし、このような変動は追加の制御を受けることができる。例えば、炭素繊維複合体の層を備える工作物のケースでは、リベットが（工作物が軟化している間に）層の表面で回転し、炭素繊維のねじ山が摩滅するのを防止するように、工作物が十分に軟化するまで、パンチの軸方向の運動を抑制することが好ましいことがある。
【００８８】
第２のトランスミッションのねじ山を通した回転結合を使用する別の配置構成では、クラッチを保持し、可変誘導制動を固定誘導制動（すなわちその影響を変更することができない制動）で置き換えることができる。使用時には、固定誘導制動が、以上で概略したような中間値に事前設定されている可変誘導制動と同じ方法で機能することができる。場合によっては、固定誘導制動を、別個の構成要素ではなく、実際にツール内の固有の摩擦によって形成することができる。このような配置構成の一例では、装置は、ブレーキに対する以上の変更を除き、第１の実施形態の装置に対応する。この配置構成では、第１のトランスミッションは本発明の第１の実施形態の記述で列挙された構成要素（ローラナット管、クラッチ係合ブロック、回転ブッシュ、キー付き管、ローラねじ及びプランジャ）を備える。パンチも第２のトランスミッションを通してモータにより回転状態で打ち込むことができるので、第２のトランスミッションの全構成要素は、第１のトランスミッションの一部も形成する。すなわち、第１のトランスミッションは、第２のトランスミッションの構成要素をすべて備える。このような装置の使用法の一例では、リベットを前進させるためにクラッチを部分的に解除し、（クラッチの部分的係合により）第１のトランスミッションも部分的に係合した状態で、第２のトランスミッションを（固定誘導制動の作用で）部分的に係合させる。したがって、リベットが回転し、工作物に向かって前進する。以上で概略したように、リベットが工作物に接触すると、ローラねじ機構のねじ山の軸方向荷重（したがってそれによって提供される回転結合）が劇的に増加する。これで第１のトランスミッションがさらに十分に係合して、パンチ及びリベットがさらに高速で回転し、ブレーキの影響の一部又は全部が回転結合の増加によって無効になる。したがって、工作物が十分に軟化するまで、リベットが工作物の表面で回転し、直線運動はほとんど、又は全くない。軟化した時点で、ねじ山の軸方向荷重（したがってそれによる回転結合）が減少し、リベットは、第１のトランスミッション（ねじ山を通した回転結合が無視できるほどであっても、クラッチによって部分的に係合したままである）の作用で回転しながら、第２のトランスミッション（ブレーキと部分的に係合している）によって工作物に打ち込まれる。
【００８９】
モータとパンチの間の回転結合が部分的に、ローラねじ機構のねじ山における摩擦によって実行される装置の別の例示的用途では、リベットの挿入全体でクラッチを中間の係合度に事前設定する。事前設定されているクラッチは、可変誘導制動（特定の値に事前設定しても、していなくてもよい）又は固定誘導制動と組み合わせて使用することができる。ブレーキの事前設定と同様に、クラッチを事前設定しても、リベットが侵入している工作物の領域が経験する軟化の度合いによって、リベットの挿入速度を決定できるようにすることができる。この例では、クラッチが係合状態を維持する程度は、工作物によってリベットに加えられる外部荷重がない場合に、第２のトランスミッションが（ブレーキの影響で）部分的係合状態を維持し、したがってリベットが工作物に向かって前進できるように、十分に低い。上述したように、リベットが工作物に接触すると、ローラねじ機構のねじ山の軸方向荷重が増加し、ねじ山を通した（さらにクラッチを通した）回転結合によりリベットが余儀なく回転する。工作物が十分に軟化している場合は、ねじ山を通した回転結合が減少し、したがってリベットが工作物に打ち込まれる。
【００９０】
上記配置構成は、本発明の第１の態様の第１及び第２のトランスミッションに関して説明されているが、これらのトランスミッションは代わりに多機能トランスミッションを形成すると見なすことができ、それはトランスミッション制御装置の制御下でモータの回転運動をパンチに伝達し（第１の機能）、モータの回転運動をパンチの直線運動に変換する（第２の機能）ように配置構成される。したがって、このような装置は本発明の第５の態様の範囲に入る。
【００９１】
上記配置構成が多機能トランスミッションを備えると見なされる場合、第２のトランスミッションの構成要素への言及は、多機能トランスミッションの構成要素への言及と解釈されたい。同様に、第１のトランスミッションの係合度への言及は、多機能トランスミッションが第１の機能を実行する程度を意味すると解釈し、第２のトランスミッションの係合度への言及は、多機能トランスミッションが第２の機能を実行する程度を意味すると解釈されたい。例えば、上記の例で第１及び第２のトランスミッションの両方が係合すると述べている場合、これは多機能トランスミッションが両方の機能を実行するという意味であると解釈されたい。別の例として、第２のトランスミッションが部分係合状態を維持した状態で、第２のトランスミッションがさらに十分に係合すると言及した場合、それは多機能トランスミッションがなお第２の機能を実行しながら、第１の機能を実行する程度を増加させるという意味であると解釈される。本明細書の他の検討は、以下の予荷重ねじ山に関連した検討のように、それに応じて解釈することができる。
【００９２】
第２のトランスミッションのねじ山を通したモータとパンチの回転結合を使用する任意の実施形態で、回転結合度は締結具／パンチ及び工作物の特性からも影響されることがあることに留意されたい。締結具が工作物に接触した状態で、（ねじ山の軸方向の荷重を生じるものである）直線運動に対する抵抗に加えて、回転運動に対する抵抗も生じることがある。ねじ山の軸方向荷重によりリベットをさらに高速で回転させるために、軸方向加重の増加により締結具に加えられる追加の回転力は、リベット及び工作物によって提供される回転運動に対する抵抗で十分に相殺することができない。リベット及び工作物によって提供される軸方向の運動及び回転運動に対する抵抗は、その材料及び幾何形状（さらにその温度）に依存する。
【００９３】
第２のトランスミッションのねじ山を通した回転結合を使用する装置では、十分な回転結合が生成可能であることを確実に行うように、ねじ山間に追加の摩擦を導入する、又は使用中に磨耗が生じた場合にねじ山間の摩擦が許容可能であるように、装置を修正することが望ましいことがある。例えば、第２のトランスミッションのねじ山に、この目的で予荷重を与えることができる（すなわち、パンチに外部の力を加えていない場合、第２のトランスミッションのねじ係合した構成要素の一部に荷重がかかるように、装置を構成することができる）。
【００９４】
図８は、予荷重を与えたねじ山を含むローラねじ機構の部分を通した断面図を示す。さらに詳細には、以下で概略するように、ローラがローラナット管に対して偏倚されている。従来のローラねじ機構と同様に、この配置構成は、ローラナット管９内で同心状で受けるローラねじ１３を有し、ねじ付きローラ１８の周方向のアレイがその間に位置決めされ、両方とねじ係合する。ねじ付きローラ１８は、軸方向の末端にて保持器５０（一方のみ見える）によって相互に対して保持される。ローラ１８の軸方向の位置がローラねじ１３又はローラナット管９のいずれかに対して固定されている従来の設計とは異なり、この配置構成では、ローラが両方に対して軸方向に（図８の視点から下方向に）偏倚される。この例では、ローラは、保持器５０の一方とリテーナ環５４との間で圧縮状態で保持されたコイルばね５２の形態の弾性要素によって偏倚される。この例では、ローラはローラナット管９に対して軸方向に固定される（すなわち、ローラねじ１３はローラ１８に対して軸方向に動作可能である）。したがって、リテーナ環５４はローラナット管９に対して軸方向に固定される。しかし、代わりに（本発明の第１の実施形態の場合のように）ローラ１８がローラねじ１３に対して軸方向に固定された場合、リテーナ環５４はローラねじ１３に対して軸方向に固定される。この配置構成のある修正例では、機構は、ローラが、ばねの偏倚に抗して、ばねが損傷するか、又は無効になるような点まで（外部の荷重によって）強制的に上昇するのを防止するように、停止部材も有することができる。例えば、各ばねはその中心を通る棒を有することができ、これはローラが上方向に付勢されると、スペーサとして作用し、ばねのさらなる圧縮を防止する。疑念を回避するために、ローラナット管９に対して軸方向に固定されているローラ１８は、本発明の機能を妨げるものではない。何故なら、（モータに接続された）ローラナット管の回転運動を、それでも（パンチに接続された）ローラねじの直線運動及び／又は回転運動に変換できるからである。
【００９５】
ローラナット管９に対して偏倚されているローラ１８は、これらの構成要素のねじ山の噛み合い部分の表面が相互を圧迫する力を増加させる。相互に押しつけられているねじ山の表面は、さらに強力に作用してその間の摩擦抵抗を増加させ、したがってローラねじ機構のねじ係合における摩擦抵抗が、全体として増加する。モータをローラねじ及びローラナット管のうち一方と結合し、パンチを他方と結合することによって、ローラねじ機構がモータ及びパンチと回転結合する傾向を増大させることができる。
【００９６】
以上は、ローラねじ機構の構成要素に加えられる外部の軸方向の力がない場合にも当てはまるが、このような外部荷重はばね５２の効果を相殺することができる。しかし、このような荷重が存在すると、ねじ山間の摩擦を本質的に増加させ、したがってばねの影響を相殺する。例えば、ローラねじ１３がローラナット管９に対して（図８の視点から）上方向に付勢されると、ローラねじがばね５２の偏倚に抗してローラ１８を持ち上げ、ローラとローラナット管の間のねじ係合における摩擦が減少することになる。しかし、ローラねじとローラの間のねじ係合における摩擦が、対応する増加を経験する。したがって、ローラねじ機構内の摩擦は、全体として許容可能なレベルに留まる。
【００９７】
以上は、パンチがローラねじ１３に接続され、モータがローラナット管９に接続されていることに関して述べてきているが、他の配置構成がこのような機構を異なる方法で使用することができる。例えば、ローラねじ１３は、モータによって軸方向に静止させ、回転するように駆動することができ、ローラナット管９はパンチに接続して、ローラねじに沿って軸方向に運動可能にすることができる。代替的又は追加的に、以上で示すように、ローラ１８は、ローラナット管９ではなくローラねじ１３に対して軸方向に固定することができる。すなわち、ローラねじ機構は４つの異なる構成で作業することができる。それはローラナット管及びローラが軸方向に固定されて、ローラねじが軸方向に動作可能である、ローラナット管が軸方向に固定されて、ローラ及びローラねじが軸方向に動作可能である。ローラナット管及びローラが軸方向に動作可能で、ローラねじが軸方向に固定される、及びローラナット管が軸方向に動作可能で、ローラ及びローラねじが軸方向に固定された構成である。疑念を回避するために、（以下で述べるような）他のローラねじ機構も、上記構成のいずれかで作業することができる。
【００９８】
例えば図８のローラねじ機構を使用することにより、第２のトランスミッションのねじ山に予荷重を加えることは、ローラ１８が（この場合は）ローラナット管９に対して軸方向に付勢された状態で、これらの構成要素の磨耗が装置の機能に及ぼす影響を最小化できるという点でも、有益なことがある。実際、配置構成によっては、所与の外部荷重についてねじ山の摩擦を、機構の通常の磨耗の最後まで実質的に一定のレベルに維持できるようにすることができる。従来のねじ山は磨耗とともに緩むようになり、ねじ山の表面間の隙間が拡大して、その結果、その間の摩擦が減少するが、ばね５２が作用してローラ１８とローラナット管９の噛み合いねじ山間の緊密な接合面を維持し、したがってその間に十分な摩擦を維持する。ねじ山への予荷重もねじ山の遊びを減少させ、それによりバックラッシュを軽減することができる。
【００９９】
図９は、予荷重を加えたローラねじ機構の別の配置構成を示す。この場合も、配置構成はローラねじ１３、ローラナット管（図示せず）、及び保持器５０（一方のみ図示）内の各軸方向端部が保持されたアレイ状のローラ１８を有する。しかし、このケースでは、各保持器５０は複数の区画５６で構成される。（テンセータばねなどの）渦巻ばね５８が各保持器５０の周囲に巻き付けられて、保持器５０の区画５６を、したがってローラ１８をローラねじ１３に向かって内側に付勢するように作用する。ローラねじ１３に半径方向に押しつけられるローラ１８は、図８の配置構成と同じ方法でねじ係合の摩擦を増大させる。上記の例では、各ローラが各保持器５０の個々の区画５６を有するが、他の配置構成では、１つ又は複数のローラが共通の区画を共有することができる。他の例では、保持器５０のうち１つのみを区画化することができる。同様に、この例では、ローラ１８がローラねじ１３に向かって半径方向内側に偏倚されるが、他の実施形態では、ローラナット管（図示せず）に向かって外側に偏倚することができる。これは、図９の配置構成では、ローラ１８がローラねじ１３の周囲で回転するにつれ、遠心力がばね５８からの力の一部又は全部を相殺するという点で有利なことがあるが、ばねがローラナット管に向かってローラを外側に付勢する場合は、遠心力がばねの効果を倍加させる。
【０１００】
保持器の半径方向外側でばねが占有する空間により、図９に示す機構は、ローラがローラナット管９に対して軸方向に固定された状況の方に適切なことがある。これにより、ローラがローラナット管の内側に係合し、ばねがローラナット管に接触せずに、その中に適合する必要性が回避される。何故なら、これでばねをローラナット管の軸方向端部に位置決めすることができるからである。
【０１０１】
図１０は、予荷重を加えたローラねじ機構の別の配置構成を示す。この配置構成では、各ローラは２つの軸方向に隔置されたローラ区間１１８ａ、１１８ｂを備える。（図１０の視点から）上側の各ローラ区間は軸５１を有し、これは対応する下側ローラ区間１８ｂの相補的窪み５３で受ける。したがって、各ローラの上側１８ａ及び下側１８ｂのローラ区間は、相互に対して軸方向に動作する。コイルばね５２が各ローラの上側１８ａと下側１８ｂのローラ区間の間に位置決めされ、ローラ区間を分離させるように作用する。ローラ区間１８ａ、１８ｂは、ローラねじ１３及びローラナット管９とねじ係合することによって、その場で分離することが防止される。したがって、ばね５２によって生じる各ローラのねじ係合における追加の荷重が、ローラねじ機構の摩擦を増大させる。
【０１０２】
他の配置構成では、すべてのローラが軸方向に隔置したローラ区間を備えられるわけではない。このような配置構成では、保持器５０の一方又は両方が、それに装着されたローラ区間がローラ区間に分割されていないローラに対して軸方向に動作できるように適応することができる。
【０１０３】
第２のトランスミッションのねじ山は、ローラねじ機構を使用しない配置構成でも予荷重を加えることができる。図１１は、このような配置構成で第２のトランスミッションとして使用することができる予荷重を加えたねじ山を有するリードねじ機構を示す。機構は、内ねじ付きナット６２内で終了する駆動軸６０を備える。ナット６２は、軸受け１５でハウジング６４内に装着され、これにより軸方向の動作は防止されるが、保持器内で回転することができる。外ねじ付き出力軸６６がナット６２内で受けられ、それとねじ係合する。従来のリードねじ機構と同様に、ナット６２が出力軸６６に対して回転すると、出力軸がナットに対して直線運動するが、ナット６２と出力軸６６を回転結合するのにねじ山間の摩擦が十分である場合、２つの構成要素は一緒に回転し、軸は軸方向に動作しない。ねじ山に予荷重を加えて、ナット６２と出力軸６６の間の摩擦を増大させるために、駆動軸６０と出力軸６６の対向する端面の間に圧縮状態でコイルばね６８を保持する。ばね６８が作用して駆動軸６０（したがってナット６２）と出力軸６６を分離し、したがって、ねじ山に予荷重を加える。本発明の第１の態様（又は本発明の第５の態様）にこの配置構成を使用するには、モータを駆動軸６０に、パンチを出力軸６６に結合することができる。代替実施形態では、モータを出力軸６６に接続することができ（これが次に駆動軸になる）、パンチを駆動軸６０に接続することができる（これが次に出力軸になる）。
【０１０４】
図１２は、予荷重を加えたねじ山を有する別のリードねじ機構を示す。この配置構成では、（外ねじ付きの）駆動軸６０が出力軸としても機能する。軸６０はナット６２とねじ係合し、これは軸方向に固定されるが、ハウジング６４内で回転可能であるように軸受け１５によって装着される。この配置構成では、ナット６２の回転は可変誘導制動システム２０（第１の実施形態のそれと同一であり、したがって詳述されない）によって制御される。この配置構成では、ナット６２は空洞内で受ける複数の圧力パッド７０を有する。この実施形態では、圧力パッドは駆動軸６０と係合するためにねじが切られる（しかし、他の実施形態では切らなくてもよい）。圧力パッド７０は、コイルばね７２によって駆動軸６０に対して半径方向内側に付勢される。駆動軸６０がモータによって回転するようにされた状態で、可変誘導制動システム２０と係合してナット６２の回転を制限することにより、駆動軸はナットに対して回転し、したがって軸方向に動作する。ナット６２が軸６０とともに回転すると、相対的回転がなくなり、その結果、軸方向の動作がなくなる。駆動軸６０に対して付勢された圧力パッド７０は、これらの構成要素間のねじ係合に予荷重を加えて、リードねじ機構の摩擦を増大させ、したがってナット６２とシャフト６０が一緒に回転できる程度を上げる。代替配置構成では、圧力パッドをナットの長手方向のスロットで受け、軸方向に付勢することができる。別の代替配置構成では、圧力パッドをナットの外周に位置決めし、内部でナットが回転可能なハウジング（この例では可変誘導制動システムなど）に対して半径方向外側に付勢することができる。
【０１０５】
この配置構成を本発明の第１の態様（又は本発明の第５の態様）で使用するには、モータ及びパンチを駆動軸６０に結合することができる。このケースでは、軸が動作する間に結合を維持することができる機構により、モータを駆動軸に結合する。代替配置構成では、モータは駆動軸６０を動かすことができるが、ナット６２をパンチに接続し、ハウジング６４内で軸方向に動作可能とすることができる。別の代替配置構成では、モータはナット６２を動かすことができ、パンチを駆動軸６０に接続することができる（次にこれが出力軸として機能する）。
【０１０６】
予荷重を加えたリードねじ機構の別の例として、ナットは、２つの軸方向に隔置された部分（それぞれが完全なナットの形態を取ることができる）から形成することができ、これを一緒にするか、又は分離することができる。このような配置構成では、軸方向の荷重（すなわち、ナットと軸を相互に対して軸方向に動作させる荷重）を加えると、軸とナットの一部分との間の摩擦が減少するが、軸と他の部分との間の摩擦が増大する。実際、荷重は、２つの部分を偏倚させて分離する力を完全に相殺するのに十分であってよい。このケースでは、全荷重が部分のうち１つで支持される。別の代替配置構成では、リードねじ機構のねじ山は、相互に対して回転するようにされた２つの軸方向に隔置された部分を使用して、予荷重を加えることができる。別の代替配置構成では、ナットの周方向の１セクタのみが、２つの軸方向に隔置された部分から形成される。別の代替配置構成では、ナットは、間にギャップを有する複数の周方向に隔置された部分から形成され、周方向に隔置された部分は、（例えばテンセータばねによって）半径方向内側に付勢される。
【０１０７】
第２のトランスミッションのねじ山は、外部から（すなわち、第２のトランスミッションに含まれない構成要素によって）予荷重を加えることができる。例えば、第１の実施形態の装置は、キー付き管１２内でキー３０の頂部と個々のキー溝の頂部との間に圧縮状態で保持されたばね（又は他の偏倚部材）を含むように修正することができる。ばねは、キー付き管１２、したがってローラねじ１３及びローラ１８をローラナット管９に対して（図１から図３の視点から）上方向に付勢し、上述したものと同じ方法でローラとローラナット管の間の摩擦を増大させる。
【０１０８】
図１３は、第１の実施形態の第２のトランスミッション１７に外部から予荷重を加える別の例を示す。この配置構成では、キー３０は、キー付き管１２内で移動するにつれて実質的な摺動摩擦があるように修正されている。キー３０は回転ブッシュ１１内で半径方向に動作可能であり、テンセータばね７４によってキー付き管１２に対して内側に付勢される。キー付き管１２に付勢されているキー３０は、その間の摩擦を増大させる。したがって、キー３０及びキー付き管１２は、キー付き管１２（したがってパンチ）の直線運動に抗するリニアブレーキ（すなわち、少なくとも直線運動に抵抗するように構成されたブレーキ）を形成する。キー付き管１２の動作に対する抵抗は、キー付き管が軸方向に動作している場合は常に、第２のトランスミッション１７のねじ山の荷重を増加させる。キー付き管１２が静止している場合に予荷重がなくても、装置の機能に有害にはならない。何故なら、（モータに通電していると仮定して）キー付き管は、第２のトランスミッション１７が十分に係合解除されている場合に、軸方向にのみ静止しており、このことは第１のトランスミッション８が十分に係合し、追加の回転結合が不要であることを意味する。
【０１０９】
疑念を回避するために、上記配置構成は純粋に例示的であり、第２のトランスミッションの内部又は外部の予荷重は、任意の他の適切な方法で実行することができる。例えば、偏倚ばね及び／又はリニアブレーキを任意の他の適切な位置に位置決めする、及び／又は装置の他の任意の適切な構成要素に作用させることができる。
【０１１０】
上記プロセス、又は本明細書で検討する任意の他の方法は、モータ特性の調整を通して、例えばその速度／トルクのプロファイルを同時に、又は順番にブレーキ及び／又はクラッチの操作で変化させることによってさらなる度合いまで制御することができる。
【０１１１】
リベットの半径方向隆起線とパンチの半径方向の溝との係合を維持するために、リベットを、一時的接着又はばね偏倚ジョーなどの機械的手段によって所定の位置に保持するか、又は圧縮した空気を吹き込んで（又は吸い出す真空で）パンチに向かって偏倚させ、パンチと係合させ、所定の位置に保持することができる。
【０１１２】
上記実施形態は、第１のトランスミッションを選択的に調整することができる特定の方法（例えば第１の実施形態のケースのように、係合度を十分な係合解除から十分な係合まで線形制御する）を概略している。しかし、第１のトランスミッションを選択的に調整できる方法は、任意の他の適切な形態を取れることを理解されたい。例えば、これは２つの係合度（十分な係合解除と十分な係合）の間でのみ調整可能とすることができる。別の例として、複数の異なる部分係合度の間でのみ調整可能とすることができる。別の例として、トランスミッションの１つ又は複数を、リベット打ち操作の最初から最後まで特定の係合度に事前設定することができる。以上は、第２のトランスミッションにも適用することができる。第１及び第２のトランスミッションの係合度は、（第３の実施形態のケースのように）相互に逆比例させるか、又は完全に独立させるか、又は任意の他の適切な相互関係を有することができる。
【０１１３】
本発明の第２の実施形態では、リベットは工作物に進入する最初から最後まで回転し続けるが、他の実施形態では、回転せずに工作物に部分的に侵入した後、回転を開始するか、又は回転せずに工作物にさらに打ち込まれる前に、回転しながら工作物に部分的に侵入することができる。これによって、様々な材料の工作物層への許容可能な侵入の様々な要件を満たせるようにすることができる。回転せずに締結具の挿入が完了すると、締結具の回転防止特徴と係合することができる、及び／又は接合部内にさらに大きい圧縮力を加えて、耐疲労性を改善することができる。しかし、挿入の最初から最後まで締結具が回転すると、工作物の引き裂きを最小化することができる。他の実施形態では、リベットの回転は挿入の最初から最後まで複数回開始及び／又は停止することができる。
【０１１４】
第２の実施形態では、リベットが工作物に据え込まれるが、他の実施形態では、十分に据え込まれる前に（回転しながら、又は最初に回転を停止して）工作物に十分侵入することができる。ポリマ又は復号材料を通してリベットを打ち込む場合は、十分に侵入した後にリベットの据込みを完了することが、特に有用になり得る。これらの材料が金属よりも延性が低く、ひび割れやすいからである。また、十分に侵入した後にリベットを十分据込み、工作物内で変形した場合に可能な程度よりも大幅にリベットを張り出させることができる。これにより、工作物に接触するリベットの変形部分の表面積を大きくし、接合部に荷重を加える間にリベットにより加えられる圧力を減少させることができる。
【０１１５】
第４の実施形態に関連して、リベットが工作物に接触する前に、中心部分（又は異なる据込みダイの配置構成を使用する場合は、据込みダイの回転部分）が回転を開始することができる。これにより、リベットが工作物に接触する前に、中心部分が必要な回転速度に到達する、及び／又は工作物が必要な温度に到達することを可能にすることができる。代わりに、リベットが工作物に接触するのと同時に、中心部分（又は異なる据込みダイの配置構成を使用する場合は、据込みダイの回転部分）が回転を開始することができる。代替実施形態では、拡張位置にある場合のみ、又は後退位置にある場合にのみ、中心部分（又は据込みダイの回転部分）が回転することができる。代替的又は追加的に、リベットを打ち込む最初から最後まで回転するのではなく、リベットが工作物に進入する時間の一部又は全部で、中心部分（又は据込みダイの回転部分）が回転状態で静止することができる。これにより、様々な材料で作成された工作物層への許容可能な侵入に対する様々な要件を満たせるようにすることができる。
【０１１６】
以上では明確な例及び説明が与えられているが、本発明は任意のプロセスプロファイルを使用するスポット接合の方法で使用する、又はその方法に適用することに適している。すなわち、本発明は回転及び／又は軸方向の運動又は力をパンチに加えることができ、運動／力は任意の大きさであり、任意の組み合わせで、任意のタイミングシーケンスに従う。装置は、モータ速度及び／又は加速制御を利用することができ、例えばサーボ制御テクノロジを利用することができる。本発明によるプロセスプロファイルにおける（以上で概略したことを越えた）ステージの別の例は、パンチが回転せず、軸方向の動作もしない締結具打ち込みの休止である。このような休止は、いつでも生じさせることができる。休止を使用して、摩擦熱の前又は後に外部の熱を工作物に加える時間をとる、又は工作物層間に位置した接着物が広がる時間をとることができる。プロセスプロファイルの別のステージは、工作物の２つ以上の層を接合する前に、それを相互に押しつけるために、工作物の表面に接触した後、（回転していても、その他の動作でも）パンチが軸方向に拡張運動することでよい。例えば、パンチは、回転せずに工作物の最上層へと前進することができ、次に軸方向の運動を継続して、最上層を下層内に押しつけることができる。次に、パンチは回転し、締結具を工作物に打ち込むことができる。
【０１１７】
以上で検討した本発明の実施形態はすべてが、摩擦攪拌自己穿孔リベット打ちの装置又は方法に関係するが、本発明は多くの代替的な摩擦攪拌スポット接合方法又は装置片にも適用できることを理解されたい。例えば、第１の実施形態のパンチは中実リベットを打ち込むことができ、その場合、装置は据込みダイを有しても、全く有してなくてもよい。中実リベットを打ち込むケースでは、据込みダイがある場合、それは上述したような空洞を有するダイではなくコイニングダイ、任意の適切な実質的に平坦な表面又はスラグ除去ダイとすることができる。パンチは、リベットを打ち込む代わりに自己穿孔ナットを打ち込むことができる（そのケースでは、パンチ又はダイは、設置したナットのねじ切り区域から工作物の最良を強制的に取り出すために、往復可能なボルトを有することができる）。パンチは、自己穿孔スタッド（このケースでも、据込みダイが存在しても、していなくてもよい）又はブラインドリベットを打ち込むこともできる。さらに、パンチは、任意の種類のリベットを打ち込む代わりに、摩擦攪拌スポット溶接パンチの形態を取るか、又はクリンチ加工パンチの形態を取ることができる（クリンチ加工操作のケースでは、据込みダイが必要である）。例示により、図１４は摩擦攪拌クリンチ加工操作である本発明の第５の実施形態を示す。図１５は、上記操作で使用できる摩擦攪拌クリンチ加工装置の据込みダイを示し、ダイはこのケースでは回転可能な中心部分を有する。記述全体で、異なるタイプの締結具を打ち込むか溶接する、又はクリンチ加工操作を実行するケースでは、（工作物などに接触することに関する）リベットの検討は、異なるタイプの締結具、又はクリンチ加工又は溶接用パンチに関するものとして読まれることを理解されたい。疑念を回避するために、上記ダイの形態はいずれも、上記のいかなるタイプの締結具又はパンチも、又は任意の他の適切なタイプの締結具又はパンチも打ち込む装置又は方法に使用することができる。
【０１１８】
疑念を回避するために、工作物は単層を備えることができる。あるいは、２つ以上の材料層を備えることができる。層はすべて異なる材料であるか、又は２つ以上の層を同じ材料で作成することができる。
【０１１９】
問題となっている操作に関係なく、装置は装置のノーズ又は別の構成要素を使用して、工作物を締め付けることができる。工作物を締め付けると、締結しながら複数の層を一緒に保持するばかりでなく、さらに均一な接合区域を生成し、接合操作の摩擦攪拌ステップ中に生じるバリの封じ込めを補助することもできる。また、締め付け力を使用して、接合部で工作物の層間に塗布した接着剤を広げることを補助することができる。
【０１２０】
工作物の締め付けを使用する１つの装置では、ツールは弾性部材によって（直接的又は間接的に）パンチに結合された締め付けノーズを有する。締め付けノーズ及びパンチは、一緒に工作物に向かって打ち込まれるように構成され、締め付けノーズが工作物に最初に接触するように相対的に位置決めされる。パンチが前進し続けるにつれ、弾性部材が変形し、その回復力が作用して、締め付けノーズを工作物に押しつけ、それによって締め付けを実行する。この配置構成は、弾性部材の変形が、（上述したように）ローラねじを押し上げることによって第２のトランスミッションのねじ山に予荷重を加えるように作用することもできるという点で、追加の利点を提供することができる。
【０１２１】
モータを挙げた場合はいずれも、特に電気モータに言及するのではなく、水圧又は空気圧モータなどの任意の形態のロータリアクチュエータに言及していると解釈されたい。
【０１２２】
上記記述でテンセータばね又はコイルばねなどのばねに言及する場合、その構成要素は代わりに異なるタイプの弾性部材の形態を取ることができる。弾性部材の例には板ばね、皿ばね、コイルばね、竹の子ばね、テンセータばね、気体ばね、及びエラストマの管、棒、シート及びブロックが含まれる。あるいは、１つ又は複数のばね（又は他のタイプの弾性部材）を、ソレノイド又は電磁石などのアクチュエータで置き換えることができる。このようなアクチュエータは、装置の操作全体で一定の力を生成するように配置構成するか、又は能動制御することができる（例えば、ソレノイドは予荷重に使用することができ、ねじ山を通した回転結合が望ましい場合のみ通電することができる）。
【０１２３】
上述した配置構成及び方法では、第１及び第２のトランスミッションの係合度を、十分に係合解除した状態から十分に係合した状態の間の任意の値に調整することができるが、他の実施形態では、トランスミッションの一方のみを選択的に調整可能にすることができ、他方のトランスミッションは部分的又は十分な係合という一定の状態を維持する。別の実施形態では、トランスミッションの一方又は両方が、２つ以上の有限の係合度の間でのみ調整可能とすることができる。例えば、第１のトランスミッションは、十分に係合解除した状態と十分に係合した状態の間でのみ調整可能とすることができ、及び／又は第２のトランスミッションは、３つの異なる部分係合度の間でのみ調整可能とすることができる。疑念を回避するために、以上は多機能トランスミッションが第１及び第２の機能を実行できる程度に関しても当てはまる。
【０１２４】
本発明による方法及び／又は装置は、自動化した制御又は監視に適切なことがある。特に、トランスミッション制御装置は、装置に組み込まれた力センサ、トルクセンサ、温度センサ又は（回転又は線形）レゾルバ又は位置エンコーダなどの１つ又は複数のフィードバックデバイス又はセンサを含むことができる。これらのセンサからの情報をコンピュータなどの制御装置が使用して、リベット打ちプロセスを監視する、又は品質保証のデータを収集する、又は監視を実行することができる。代替的又は追加的に、このようなセンサからの情報を使用して、装置の状態又は動的性能（例えばパンチに現在加えられている力及び運動、又は工作物の温度）に関するフィードバックを制御装置に供給することができる。制御装置は、このフィードバックから実時間の調整を計算及び／又は実現することができる。
【０１２５】
制御装置及びセンサの使用の一例では、品質保証のためにトルクセンサ及び軸力センサからのデータを収集することができる。例えば、異常に高いピークトルク又はピーク軸力は、工作物材料が公差から外れており、所望の値より硬度が高いことを示す、又はリベットが歪んでいることを示すことがある。さらに、位置エンコーダは制御装置にフィードバックし、それがパンチの軸方向位置を検出して、リベットの侵入深さを計算できるようにすることができる。これで、リベットが前進するにつれて実時間で調整することができる。例えば、リベットが、回転せずに工作物の第１の層を通して打ち込まれてから、回転しながら第２の層を通して打ち込まれる場合、制御装置は軸方向の位置情報を使用して、リベットがいつ工作物の第１の層に侵入したか、及び第１のトランスミッションをいつ係合すべきかを判断することができる。
【０１２６】
制御装置及びセンサの使用の別の例では、制御装置は、不良接合部の生成を検出するために、パンチの最大軸方向変位を監視することができる。このケースでは、異常に高い最大変位が、工作物への締結具の打ち込みが深すぎることを示すことがある、又は異常に低い最大変位が、締結具打ち込みプロセスの完了に成功しなかったことを示すことがある。さらに、制御装置は、実時間プロセス制御のためにトルク及び軸力センサからのフィードバックを使用することができる。例えば、締結具が工作物に接触した直後で、回転を開始した後、制御装置は第２のトランスミッションを係合させ、回転に必要なトルクが特定の値未満に低下した後（工作物が十分に軟化したことを示す）、リベットを打ち込むことができる。
【０１２７】
プロセス制御のために実時間調整値を計算する、又は品質保証のために正常値からの値の偏差を計算する場合、制御装置は、収集した値を平均値と比較することができ、平均値は、過去の操作から収集したデータを使用して制御装置が計算したものである。あるいは、その値を所定の理想的な最大値又は最小値と比較することができる。
【０１２８】
他の配置構成は、力センサ、トルクセンサ、温度センサ又は（回転又は線形）レゾルバ又は位置エンコーダ又は任意の他の適切な構成要素などの１つ又は複数のフィードバックデバイス又はセンサを使用することができる。センサからの情報は、プロセス監視、品質保証、プロセス制御、統計データの収集、機械の診断の目的に、又は任意の他の適切な目的に使用することができる。
【０１２９】
リベットを打ち込む第１又は第３の実施形態のパンチの直線運動は、リベットの回転が能動的に必要とされていない場合でも部分的に係合した第２のトランスミッションで実行することができる。こうすると、モータ速度の調整を必要とせずに、パンチの軸方向速度を減速させることができ、それによってさらに簡単な及び／又は安価なモータ制御システムの使用を可能にすることができる。これは、第１の機能を実行する本発明の第５の態様の多機能トランスミッションに関しても当てはまる。
【０１３０】
装置は、工作物から、又は装置のブレーキ、クラッチ又は任意の他の構成要素からの十分な放熱を提供するように構成することができる。例えば、冷却が必要な構成要素は相互から隔置する、及び／又は十分な対流及び放射冷却ができるようにフィン又は開口を含むことができる。装置は、代替的又は追加的にファン又は冷却剤循環システムなどの能動的冷却系を含むことができる。上記冷却特徴及びシステムは、個別又は組み合わせて使用することができ、共通の形態又はシステムを使用して複数の構成要素を冷却することができる。同様に、本発明による方法は、工作物、ブレーキ、クラッチ又は任意の他の構成要素に適用される冷却プロセスを含むことができる。このようなプロセスは、上述の冷却特徴又はシステムの１つ又は複数を使用することができる。例示により、プロセスは、コーティング（耐食層など）の損傷を回避するように、締結具／パンチを最高温度に、工作物をある特定の温度未満に維持するように制御することができる。１つ又は複数の温度センサを使用して、工作物及び／又はパンチ又は締結具の温度を監視することができる。
【０１３１】
疑念を回避するために、上記修正は、適宜、本発明の任意の他の態様にも適用可能であることを理解されたい。
【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５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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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１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2015522423.tif 000026
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