(57)【要約】【課題】  被接合物の状態が変動する場合であっても、被接合物を予め定める挟持力で挟持可能な接合装置を提供する【解決手段】  制御手段７３が、クランプ用ロードセル８０ａによってクランプ軸５３による被接合物９の押圧力を検出し、その押圧力に基づいて、クランプ軸５３による被接合物９の押圧力を予め定める値となるように、クランプ用サーボモータ５５を制御する。これによって被接合物９が設けられる位置、被接合物９の板厚、各接合部材２，３の間に隙間が生じている場合などでも、予め定める挟持力で被接合物９を挟持することができる。またリベット１の没入が進行しても被接合物９を過剰な力で挟持することがない。これによって適切な挟持力で被接合物を挟持した状態で接合動作を行うことができ、接合品質を向上することができる。【選択図】      図１
2007203307.tif 000002
【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を支持する支持体と、
支持体に近接および離反する基準方向へ変位自在に設けられ、支持体と協働して、被接合物を挟持するクランプ体と、
クランプ体を、支持体に近接および離反する基準方向へ変位駆動するクランプ駆動手段と、
支持体およびクランプ体によって挟持される被接合物の各接合部材を設定される加工条件で接合加工する加工手段と、
クランプ体による被接合物の押圧力を検出する押圧力検出手段と、
検出される押圧力に基づいて、クランプ体による被接合物の押圧力を予め定める値となるように、クランプ駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする接合装置。
【請求項２】
被接合物の寸法を測定する測定手段をさらに含み、
制御手段は、測定結果に基づいて、加工手段による加工条件を設定することを特徴とする請求項１記載の接合装置。
【請求項３】
前記測定手段は、無押圧力または小さい押圧力でクランプ体が支持体に当接する場合におけるクランプ体の基準方向の位置であるクランプ体基準位置と、予め定める基準押圧力でクランプ体が支持体を押圧する場合における支持体の基準方向の変位量である支持体変位量とを記憶する記憶部と、
基準押圧力でクランプ体が被接合物を押圧する場合のクランプ体の基準方向の位置であるクランプ体押圧位置を検出する検出部と、
クランプ体基準位置と、支持体変位量と、クランプ体押圧位置とに基づいて、基準押圧力でクランプ体が被接合物を押圧する場合における支持体からクランプ体までの距離を被接合物の寸法として算出する演算部とを有することを特徴とする請求項２記載の接合装置。
【請求項４】
支持体による被接合物の支持状態を検出する支持状態検出手段をさらに含み、
制御手段は、支持体による被接合物の支持状態に基づいて、クランプ体による被接合物の押圧力が予め定める基準押圧力以上である場合、接合加工を許容するように加工手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接合装置。
【請求項５】
支持体が設けられる基台と、
基台を変位駆動する基台駆動手段と、
基台の変形状態を検出する変形状態検出手段とを含み、
制御手段は、基台の変形状態に基づいて、基台駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接合装置。
【請求項６】
支持体、クランプ体、クランプ駆動手段および加工手段が設けられる基台と、
基台を変位駆動する基台駆動手段をさらに含み、
制御手段は、基台を変位駆動させながら、クランプ体を変位駆動するように、基台駆動手段およびクランプ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の接合装置。
【請求項７】
加工手段は、
接合片を着脱可能に保持する保持部と、
保持部を被接合物に近接および離反する基準方向へ変位駆動する保持部駆動手段とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の接合部材を接合する接合装置に関する。たとえば本発明は、被接合物にパンチリベットを押込んで接合する接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４５は、従来技術の打鋲装置１０の一部の構成を示す断面図である。打鋲装置１０は、各接合部材１９，２０を重ねた被接合物１８に、パンチリベット１７を没入し、各接合部材１９，２０を物理的に接合する。パンチリベット１７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】
打鋲装置１０は、ダイ１２と、クランプ体１３と、パンチ１４と、ばね体１５とを含む。打鋲装置１０は、ダイ１２と、クランプ体１３とによって協働して被接合物１８を挟持し、パンチ１４によってリベット１７を被接合物１８に押込む。
【０００４】
クランプ体１３は、ばね体１５によってパンチ１４に弾性的に連結される。パンチ１４を被接合物１８に向かって移動させると、パンチ１４とともにクランプ体１３もまた被接合物１８に向かって移動する。クランプ体１３は、パンチ１４がダイ１２に近接するとともに、被接合物１８を押圧する押圧力Ｐ１が増加する。
【０００５】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
打鋲装置１０のクランプ体１３は、パンチ１４の移動とともに被接合物１８を押圧する押圧力Ｐ１が変化する。また被接合物１８を押圧する押圧力Ｐ１を、予め定める値に調整することが困難である。さらに被接合物１８の寸法および位置がばらつく場合には、被接合物１８に与える押圧力Ｐ１も変化する。
【０００７】
押圧力Ｐ１がばらつくことによって、被接合物１８を挟持する挟持力を一定に保つことができない。たとえば挟持力が小さい場合には、被接合物１８が接合加工中にずれてしまう。また挟持力が大きい場合には、被接合物１８が変形してしまう。
【０００８】
また従来技術の打鋲装置１０は、各接合部材１８の間に隙間が形成される場合を考慮して、クランプ体１３によって前記隙間がなくなるような押圧力を被接合物１８に与える。被接合物１８の強度が小さい場合、クランプ体１３の与える押圧力で、被接合物１８が損傷するおそれがある。特にクランプ体１３の押圧力はパンチ１４の移動とともに増加するので、リベット没入動作の終盤では、被接合物１８には大きな押圧力が与えられてしまう。このように従来の技術の打鋲装置１０は、クランプ体１３の押圧力を調整することが困難であり、接合される接合部材１９，２０の接合品質が低下するという問題がある。
【０００９】
また打鋲装置１０に接合位置２１を教示するために、作業者がパンチ１４と被接合物１８との接触状態を確認する必要がある。接触状態では、クランプ体１３によって被接合物１８に大きな押圧力が与えられている。したがって作業者は、安全に教示作業を行うために、接触状態の確認を注意深くかつ慎重に行う必要がある。またパンチ１４は、ばね体１５のばね力に抗して変位させる必要があり、パンチ１４を変位駆動するパンチ駆動手段が大型化するという問題がある。
【００１０】
以上のような問題は、クランプ体と支持体とによって被接合物を挟持し、加工手段とクランプ体とがばねで連結される接合装置に共通する問題である。
【００１１】
したがって本発明の目的は、被接合物の状態が変動する場合であっても、被接合物を予め定める挟持力で挟持可能な接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数の接合部材を含んで構成される被接合物を支持する支持体と、
支持体に近接および離反する基準方向へ変位自在に設けられ、支持体と協働して、被接合物を挟持するクランプ体と、
クランプ体を、支持体に近接および離反する基準方向へ変位駆動するクランプ駆動手段と、
支持体およびクランプ体によって挟持される被接合物の各接合部材を設定される加工条件で接合加工する加工手段と、
クランプ体による被接合物の押圧力を検出する押圧力検出手段と、
検出される押圧力に基づいて、クランプ体による被接合物の押圧力を予め定める値となるように、クランプ駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする接合装置である。
【００１３】
本発明に従えば、クランプ体と支持体とによって被接合物を協働して挟持し、挟持した被接合物を加工手段によって接合加工する。制御手段は、クランプ体による被接合物の押圧力に基づいて、クランプ体を移動させる。これによって接合毎に被接合物の状態がばらついたとしても、予め定める押圧力で被接合物を押圧することができる。したがって挟持力が小さくて被接合物がぶれることや、挟持力が大きくて被接合物が変形することをなくすことができ、接合品質を向上することができる。また被接合物に大きな押圧力を与えることなく、クランプ体と被接合物との接触確認作業を行うことができる。
【００１４】
またたとえば接合装置は、加工手段による接合加工状態を取得する加工状態取得手段をさらに含み、制御手段は、接合加工状態に追従して、クランプ体による被接合物の押圧力が接合加工状態に応じた値となるように、クランプ駆動手段を制御してもよい。これによって時間とともに変化する接合加工状態に応じて、クランプ駆動手段を調整することができ、実験によって求められる適切な挟持力で被接合物を挟持することができる。
【００１５】
また本発明は、被接合物の寸法を測定する測定手段をさらに含み、
制御手段は、測定結果に基づいて、加工手段による加工条件を設定することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、取得した被接合物の寸法に基づいて、加工手段による加工条件を設定する。そして設定した接合条件で各接合部材を接合する。接合すべき被接合物の寸法変動に応じて適切な接合条件で接合を行うことで、接合品質をさらに向上することができる。
【００１７】
たとえば接合装置が打鋲装置である場合、被接合物の板厚に基づいて、リベットを被接合物に没入させる押込み量を調整することができる。これによってパンチリベットの露出表面と被接合物の表面とを面一にすることができ、美観を向上することができる。
【００１８】
また本発明は、前記測定手段は、無押圧力または小さい押圧力でクランプ体が支持体に当接する場合におけるクランプ体の基準方向の位置であるクランプ体基準位置と、予め定める基準押圧力でクランプ体が支持体を押圧する場合における支持体の基準方向の変位量である支持体変位量とを記憶する記憶部と、
基準押圧力でクランプ体が被接合物を押圧する場合のクランプ体の基準方向の位置であるクランプ体押圧位置を検出する検出部と、
クランプ体基準位置と、支持体変位量と、クランプ体押圧位置とに基づいて、基準押圧力でクランプ体が被接合物を押圧する場合における支持体からクランプ体までの距離を被接合物の寸法として算出する演算部とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、クランプ体基準位置と支持体変位量とを記憶した後、クランプ体押圧位置を検出する。そして測定手段は、クランプ体基準位置に対する支持対変位量とクランプ体押圧位置とから、クランプ体と支持体との間の距離を求める。クランプ体と支持体とによって被接合物が挟持されるので、クランプ体と支持体との間の距離を算出することによって、被接合物の寸法を算出することができる。
【００２０】
また本発明は、支持体による被接合物の支持状態を検出する支持状態検出手段をさらに含み、
制御手段は、支持体による被接合物の支持状態に基づいて、クランプ体による被接合物の押圧力が予め定める基準押圧力以上である場合、接合加工を許容するように加工手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、支持状態検出手段によって、支持体が被接合物を支持しているか否かを検出する。また押圧力検出手段によって、クランプ体から与えられる押圧力を検出する。支持体によって被接合物を支持するとともに、クランプ体が被接合物に与える押圧力が基準押圧力以上であると、被接合物は、支持体とクランプ体とによって挟持された状態となる。
【００２２】
制御手段は、支持状態検出手段および押圧力検出手段に基づいて、挟持状態であると判断し、接合加工を許容する。これによって被接合物の位置変動、寸法変動および各接合部材の間に隙間がある場合であっても、被接合物を確実に挟持した状態で接合加工を行うことができ、接合品質を向上することができる。さらに支持体およびクランプ体が被接合物を挟持するために移動する移動量を予め正確に教示する必要がなく、挟持作業を短縮することができる。
【００２３】
また本発明は、支持体が設けられる基台と、
基台を変位駆動する基台駆動手段と、
基台の変形状態を検出する変形状態検出手段とを含み、
制御手段は、基台の変形状態に基づいて、基台駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２４】
クランプ体および加工手段の少なくともいずれかによって支持体が押圧されると、基台が変形する。本発明に従えば、制御手段は、検出される基台の変形状態に基づいて基台駆動手段を制御する。制御手段は、基台が変形したとしても、その変形量を補うように基台を変位させる。これによって基台変形前後で、被接合物の位置を同じに保つことができ、被接合物が支持体とともに変形することを防止することができる。
【００２５】
また本発明は、支持体、クランプ体、クランプ駆動手段および加工手段が設けられる基台と、
基台を変位駆動する基台駆動手段をさらに含み、
制御手段は、基台を変位駆動させながら、クランプ体を変位駆動するように、基台駆動手段およびクランプ駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、制御手段が基台を変位駆動させるとともにクランプ体を変位駆動する。これによって基台だけを移動させてクランプ体を接合位置に移動させる場合に比べて、短時間でクランプ体を接合位置に移動させることができる。
【００２７】
また本発明は、加工手段は、
接合片を着脱可能に保持する保持部と、
保持部を被接合物に近接および離反する基準方向へ変位駆動する保持部駆動手段とを有することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、接合片を保持した保持部を支持体に向かって移動させ、接合片を被接合物に没入する。接合片が被接合物に没入することによって、各接合部材が物理的に結合される。このような加工手段は、接合片を被接合物に没入させるので、抵抗スポット接合などの接合加工に比べて、大きい荷重を被接合物に与える必要がある。したがって被接合物を挟持する挟持力を適正な値にすることが重要である。本発明に従えば前述した構成によって、被接合物の状態にかかわらず、最適な挟持力を被接合物に与えることができ、接合品質を向上することができる。またクランプ体と保持部とを独立して駆動することによって、保持部を精度よく移動させることができ、さらに接合品質を向上することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、被接合物がばらつく場合であっても、被接合物に与えられる教示力を予め定める値に保つことができる。これによって被接合物の状態にかかわらず、接合される各接合部材の接合品質を向上することができる。またクランプ体の押圧力を調整可能であるので、被接合物ごとに挟持力を変更してもよく、接合加工状態に応じて挟持力を変更してもよい。被接合物ごと加工状態ごとに適切な挟持力で被接合物を挟持することで、被接合物の変形およびずれを防止することができ、接合品質を向上することができる。
【００３０】
また請求項２記載の本発明によれば、取得した被接合物の寸法に基づいて、加工手段による加工条件を設定し、設定した接合条件で各接合部材を接合する。このように被接合物の寸法ごとに適切な接合条件で接合を行うことで、接合品質をさらに向上することができる。
【００３１】
たとえば接合装置が打鋲装置を含んで構成される場合、接合すべき接合部材の板厚に基づいて、パンチリベットを被接合物に没入させる押込み量を調整することができる。これによってパンチリベットの露出面と被接合物の表面とを面一にすることができ、美観を向上することができる。
【００３２】
また請求項３記載の本発明によれば、クランプ体と支持体との間の距離を算出することによって、被接合物の寸法を算出することができる。この場合、クランプ体が予め定める基準圧力で被接合物を押圧した状態で、被接合物の寸法を測定することができるので、各接合部材に隙間がある場合などでも、その隙間を無くした状態における被接合物の板厚を測定することができ、精度よく板厚を測定することができる。また支持体変位量に基づいて、クランプ体と支持体との間の距離を算出することによって、基準押圧力によるたわみによって支持体が変位する場合であっても、たわみを補正してより正確な被接合物の板厚を測定することができる。
【００３３】
また請求項４記載の本発明によれば、被接合物を挟持した挟持状態であることを判断してから接合加工を行う。これによって非挟持状態で接合加工が行われることをなくすことができ、接合品質を一定に保つことができる。また支持体および挟持体が移動する移動量を予め正確に教示する必要がなく、教示作業に必要な時間を短縮することができる。
【００３４】
また請求項５記載の本発明によれば、検出される基台の変形状態に基づいて、基台駆動手段を制御することで、挟持する被接合物が支持体とともに変形することを防止することができる。このように被接合物の変形を防止することで、接合品質をさらに向上することができる。
【００３５】
また請求項６記載の本発明によれば、制御手段が基台を変位駆動させるとともにクランプ体を変位駆動する。これによって基台だけを移動させてクランプ体を接合位置に移動させる場合に比べて、短時間でクランプ体を接合位置に移動させることができる。
【００３６】
また請求項７記載の本発明によれば、加工手段は、接合片を被接合物に没入させるので、他の加工手段に比べて大きい荷重を被接合物に与える必要がある。本発明によれば、加工手段と独立してクランプ体を変位駆動することによって、被接合物を変形することなく挟持することができる。これによって加工手段が大きい荷重を被接合物に与えた場合であっても、接合品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の実施の一形態である打鋲装置４０を簡略化して示す断面図である。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４０の一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。打鋲装置４０は、パンチリベット１を用いて各接合部材２，３を接合する接合装置の構成に含まれる。
【００３８】
パンチリベット１（以下単にリベット１と称する）は、各接合部材２，３を接合する接合片となる。図３に示すように、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。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の軸線方向他方の開口を塞ぐ。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、軸線方向に垂直な半径方向外方へ突出する突出部分５ａを有する。
【００３９】
リベット１による各接合部材２，３の接合方法は、図２（１）に示すように、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５０とクランプ軸５３によって、各接合部材２，３を重ね合わせた状態で挟持する。具体的には、打鋲装置４０は、被接合物９の並列方向一方Ａ１側となるダイ側表面９ａにダイ５０を当接させる。また、被接合物９の並列方向他方Ａ２側となるパンチ側表面９ｂにクランプ軸５３を当接させる。次に、リベット１のうち頭部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。
【００４０】
そして図２（２）に示すように、パンチ５１によって、リベット１の頭部５を押圧し、リベット１を被接合物９に没入させる。リベット１は、被接合物９に没入する。没入したリベット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。このようにリベット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。
【００４１】
なお、各接合部材２，３を含んで構成される構成体を被接合物９と称する。また接合される２つの接合部材２，３のうち、接合にあたってパンチ側となる接合部材２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３をダイ側接合部材３と称する。また各接合部材２，３が並ぶ方向を並列方向Ａと称する。
【００４２】
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。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。またたとえばリベット１による接合は、洗濯機、エアコンなどの家庭用電気機器のボディおよび自動車のボディの製造に用いられる。またリベット１による接合は、住宅用構成トラスの接合組立てに用いられてもよい。
【００４３】
図１に示すように、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の並列方向Ａ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。
【００４４】
打鋲装置４０は、パンチ構成体４１と、パンチ駆動手段４２と、ダイ構成体４３と、基台４５とを含んで構成される。パンチ構成体４１は、リベット１を着脱可能に保持し、基準軸線Ｌ１に沿って移動可能に設けられる。パンチ駆動手段４２は、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。ダイ構成体４３は、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。
【００４５】
基台４５は、略Ｃ字状に形成される。基台４５は、ロボットアーム４４の先端に連結され、互いに直交する３方向に移動可能に構成される。基台４５は、その周方向一端部４７にパンチ構成体４１およびパンチ駆動手段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。
【００４６】
パンチ構成体４１は、着脱可能にリベット１を保持する。保持されるリベット１は、その軸線が基準軸線Ｌ１と同軸となる。パンチ構成体４１は、ダイ構成体４３に対して、基準方向Ｚへ変位自在に設けられる。パンチ構成体４１は、本体部５６と、モータ収容部５７と、パンチ軸５２と、クランプ軸５３と、回転伝達部材５４と、クランプ用サーボモータ５５と、ロードセル８０ａ，８０ｂと、回転阻止部材９９とを含んで構成される。
【００４７】
パンチ軸５２は、円柱状に形成され、基準軸線Ｚに同軸に配置される。パンチ軸５２の軸線方向一端部には、パンチ５１が形成される。パンチ５１は、リベット１に当接して、リベット１を被接合物９に押付ける部分である。またパンチ５１は、各接合部材２，３を接合する加工手段の一部を構成する。クランプ軸５３は、パンチ軸５２に対して基準方向Ｚへ変位自在に設けられる。クランプ軸５３は、被接合物９を押圧するクランプ体となる。クランプ軸５３は、円筒状に形成され、基準軸線Ｚに同軸に配置される。なお、クランプ軸５３の内部空間には、パンチ軸５２が収容される。またクランプ用サーボモータ５５は、クランプ軸５３を基準方向Ｚへ変位駆動するクランプ駆動手段となる。
【００４８】
図４は、パンチ構成体４１を拡大して示す断面図である。本体部５６は、基準方向Ｚへ変位自在に基台４５の周方向一端部４７に支持される。モータ収容部５７は、本体部５６に一体に連結され、本体部５６からダイ構成体４３に向かって突出する。モータ収容部５７は、基準軸線Ｌ１に同軸の開口を有する内部空間２００が形成される。
【００４９】
モータ収容部５７の内部空間２００には、クランプ用サーボモータ５５が収容される。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。クランプ用サーボモータ５５は、その開口が基準軸線Ｌ１と同軸に配置された状態で、モータ収容部５７に固定される。本実施の形態では、クランプ用サーボモータ５５は、クランプ用ロードセル８０ａを介してモータ収容部５７に固定される。クランプ用ロードセル８０ａは、リング状に形成される。クランプ用ロードセル８０ａの開口は、基準軸線Ｌ１と同軸に形成される。クランプ用ロードセル８０ａは、基準軸線Ｌ１を一周する連結部分が形成され、この連結部分によってクランプ用サーボモータ５５とモータ収容部５７とを連結する。
【００５０】
クランプ用サーボモータ５５の内部空間には、クランプ軸５３およびパンチ軸５２が挿通する。回転伝達部材５４は、円筒状に形成される。本発明においてリング状および円筒状は、軸線方向両端に開口がそれぞれ形成されて、その軸線方向に挿通する内部空間が形成される形状をいう。回転伝達部材５４は、基準軸線Ｌ１と同軸に配置された状態で、クランプ用サーボモータ５５に固定される。
【００５１】
クランプ軸５３は、基準軸線Ｌ１と同軸に配置された状態で、回転伝達部材５４の内部空間に配置される。クランプ軸５３は、モータ収容部５７からダイ構成体４３に向かって突出可能である。
【００５２】
またパンチ軸５２は、基準軸線Ｌ１と同軸に配置された状態で、クランプ軸５３の内部空間に配置される。パンチ軸５２は、パンチ用ロードセル８０ｂを介して本体部５６に一体に固定される。パンチ軸５２は、モータ収容部５７の内部空間からモータ収容部５７の開口を挿通して、モータ収容部５７からダイ構成体５４に向かって突出可能である。
【００５３】
このようにパンチ軸５２およびクランプ軸５３は、モータ収容部５７の内部空間に配置され、クランプ用サーボモータ５５の開口を挿通するとともに、クランプ用ロードセル８０ａの開口を挿通して、モータ収容部５７の外部に延びる。
【００５４】
クランプ軸５３は、パンチ軸５２に対して、基準方向Ｚに移動可能に形成される。クランプ軸５３の軸線方向本体部側の外周部２０１は、ボールねじにおけるねじ溝が形成される。またクランプ軸５３の軸線方向ダイ構成体側の外周部２０２は、軸線方向Ｚに沿って延びるスプライン溝が形成される。
【００５５】
クランプ用サーボモータ５５は、ロータ側リングとステータ側リングとを含み、ステータ側リングに対してロータ側リングを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、ロータ側リングが回転伝達部材５４に固定され、そのステータ側リングがモータ収容部５７に固定される。回転伝達部材５４は、クランプ用サーボモータ５５から出力される回転力をクランプ軸５３に伝達する。回転伝達部材５４は、いわゆるボールねじにおけるナット部となる。回転伝達部材５４は、基準軸線Ｌ１まわりに回転可能に形成され、クランプ軸５３の軸線方向本体側外周部２０１に形成されるねじ溝に螺合する。回転伝達部材５４にクランプ軸５３が螺合することによって、クランプ軸５３は、基準方向Ｚに支持される。
【００５６】
またモータ収容部５７には、回転阻止部材９９が固定される。回転阻止部材９９は、クランプ軸５３が基準方向Ｚに移動することを許容するとともに、基準軸線Ｌ１まわりに回転することを阻止する。回転阻止部材９９は、クランプ用サーボモータ５５よりもダイ構成体４３側に配置される。回転阻止部材９９は、基準軸線Ｌ１と同軸となる開口が形成され、その開口にクランプ軸５３およびパンチ軸５２が挿通する。回転阻止部材９９は、クランプ軸５３の軸線方向ダイ構成体側の外周部２０２のスプライン溝に嵌合する突出片が形成される。たとえば回転阻止部材９９は、ボールスプラインブシュによって実現される。
【００５７】
クランプ用サーボモータ５５が駆動すると、ロータ側リングとともに回転伝達部材５４が基準軸線Ｌ１まわりに回転する。回転伝達部材５７は、動力をクランプ軸５３に伝達する。クランプ軸５３は、回転阻止部材９９によって基準軸線Ｌ１まわりに回転することが阻止されるので、回転伝達部材５７から動力が与えられると基準方向Ｚに移動する。言換えると、クランプ軸５３と回転伝達部材５４とによってボールねじ機構が構成されるので、クランプ軸５３の回転を阻止した状態で回転伝達部材５４を回転駆動すると、クランプ軸５３は、回転伝達部材５４に対して基準方向Ｚ方向に移動する。
【００５８】
また図１に示すように、基台４５は、パンチ構成体４１の本体部５６を基準方向Ｚに案内する案内溝５８が設けられる。案内溝５８は、基台４５の周方向他端部４７に形成される。またパンチ構成体４１の本体部５６には、基台４５の案内溝５８に嵌合する嵌合部５９が設けられる。案内溝５８に嵌合部５９が嵌合することによって、パンチ構成体４１の本体部５６は、基準方向Ｚ以外に変位することが阻止される。案内溝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。
【００５９】
パンチ駆動手段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、減速器６４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、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。
【００６０】
パンチ構成体４１の本体部５６は、ねじ軸６３に螺合する螺合部６５が設けられる。回転力が与えられてねじ軸６３が回転することによって、ねじ軸６３に螺合するパンチ構成体４１を基準方向Ｚに移動させることができる。
【００６１】
クランプ軸５３を移動させる移動手段としては、サーボモータ以外にエアシリンダや油圧シリンダを用いることができる。しかしながらエアシリンダを用いた場合には、サーボモータに比べて、動作速度や応答速度が遅くなる。これによってパンチ用サーボモータ６０によって変位するパンチ軸５３との連動動作が困難となる。またエアシリンダおよび油圧シリンダを用いる場合、クランプ軸５３が円筒状に形成されるので、中空シリンダの採用や小型のシリンダを基準軸線Ｌ１まわりに等間隔に配置するなどの特殊な工夫が必要である。
【００６２】
これに対し、クランプ軸５３を移動させるのに中空サーボモータを用いることによって、クランプ軸５３の動作速度および応答速度を向上することができ、パンチ軸５３との連動動作を容易に行うことができる。またシリンダに比べて特殊な加工を行うことなく、片当たりすることなくクランプ軸５３によって被接合物９を均一に加圧することができる。
【００６３】
またクランプ軸５３を移動させる移動手段として、円柱状の電動モータを採用した場合、その電動モータの配置位置は、パンチ用サーボモータ６０のように、基準軸線Ｌ１からずれた位置となる。この場合、装置が大型化および複雑化する要因となる。
【００６４】
これに対し、クランプ軸５３を移動させる移動手段として、中空サーボモータを採用することによって、モータの中心軸線と基準軸線Ｌ１とを一致させることができる。これによって回転伝達部材５４を直接回転駆動することができ、部品点数を減らすとともに省スペース化を図ることができる。
【００６５】
またクランプ用サーボモータ５５と回転伝達部材５４との中心軸線は、基準軸線Ｌ１に同軸に設けられる。クランプ軸５３が被接合物９を加圧した場合、被接合物９からの反力がクランプ軸５３を介して回転伝達部材５４に与えられる。回転伝達部材５４は、その反力を基準方向Ｚに伝えて、クランプ用サーボモータ５５に与える。これによって回転伝達軸５４およびクランプ軸５３は、被接合物９から反力が与えられたとしても、基準方向Ｚ以外に力を受けることがなく、安定して反力を受けることができ、クランプ用サーボモータ５５によって回転伝達部材５４を円滑に回転させることができる。
【００６６】
パンチ用サーボモータ６０によってパンチ軸５２を基準方向一方Ｚ１に予め定める速度で変位させるとともに、クランプ用サーボモータ５５によってクランプ軸５３を基準方向他方Ｚ２に予め定める速度で変位させることによって、パンチ軸５２の移動にかかわらず、クランプ軸５３を基準方向Ｚの一定位置に配置することができる。このようにすると、パンチ軸５２がダイ構成体４３に向かうにつれて、クランプ軸５３と回転伝達部材５４とが螺合する領域を増加させることができる。これによってリベット１を没入させた状態では、クランプ軸５３と回転伝達部材５４との結合強度を向上することができ、クランプ軸５３がぶれることを防止することができる。
【００６７】
クランプ用サーボモータ５５は、カシメ動作中は、クランプ軸５３の押圧力が指定押圧力になるように、回転トルクが予め定める設定値に制御される。たとえばクランプ軸５３とダイ５０とによって被接合物９をクランプした状態で、パンチ構成体４１を基準方向Ｚに沿って移動させると、クランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力が増加する。この場合、クランプ用サーボモータ５５が逆回転し、クランプ軸５２を被接合物９から離脱する方向に変位させ、クランプ軸５２が被接合物９に与える押圧力を減少させる。このようにすることによってパンチ構成体４１の移動にかかわらず、クランプ軸５２が被接合物９に与える押圧力およびクランプ軸５２の被接合物９に対する位置を一定に保つことができる。
【００６８】
打鋲装置４０は、荷重を検出する荷重検出手段を有する。たとえば荷重検出手段は、上述したようにロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃまたはひずみゲージ８０ｄによって実現される。打鋲装置４０は、クランプ用ロードセル８０ａと、パンチ用ロードセル８０ｂと、ダイ用ロードセル８０ｃとを有する。クランプ用ロードセル８０ａは、クランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力を検出する。本実施の形態では、クランプ用ロードセル８０ａは、クランプ用サーボモータ５５とモータ収容部５７とを連結し、モータ収容部５７に固定される。
【００６９】
パンチ用ロードセル８０ｂは、パンチ軸５２が被接合物９に与える押圧力を検出する。本実施の形態では、パンチ用ロードセル８０ｂは、パンチ軸５２と本体部５６とを連結し、本体部５６に固定される。
【００７０】
ダイ用ロードセル８０ｃは、クランプ軸５３およびパンチ軸５２がダイ構成体４３に与える押圧力を検出する。言い換えるとダイ用ロードセル８０ｃは、クランプ軸５３とパンチ軸５２とによる被接合物９への押圧力を加算した押圧力を検出する。ダイ用ロードセル８０ｃは、ダイ構成体４３に設けられる。本実施の形態では、ダイ用ロードセル８０ｃは、ダイ５０を支持するダイ支持部材６９に固定される。
【００７１】
またダイ構成体４３に与えられる押圧力をさらに検出するために、基台４５のダイ構成体４３側にダイ用ひずみゲージ８０ｄが設けられてもよい。ひずみゲージは、基台４５のひずみ量を検出する。ダイ構成体４３が押圧された場合に、ひずみゲージからひずみ量を検出することによって、ダイ構成体４３に与えられる押圧力を算出することができる。
【００７２】
このように各ロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃおよびひずみゲージ８０ｄによって押圧力をそれぞれ測定することによって、パンチ軸５２およびクランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力を精度よく検出することができる。各ロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃおよびひずみゲージ８０ｄは、検出した押圧力を示す情報を後述する制御手段７３にそれぞれ与える。
【００７３】
図５は、クランプ用ロードセル８０ａを示す斜視図である。また図６は、クランプ用ロードセル８０ａを示す断面図である。上述したようにクランプ用ロードセル８０ａは、基準軸線Ｌ１に同軸のリング状に形成される。パンチ軸５２およびクランプ軸５３は、クランプ用ロードセル８０ａに形成される開口を挿通する。
【００７４】
クランプ用ロードセル８０ａは、クランプ用サーボモータ５５を固定するモータ連結部分９８が基準軸線Ｌ１を一周して形成される。クランプ用サーボモータ５５は、軸線方向一端部に周方向全周にわたって半径方向外方に突出するフランジ部９５が形成される。フランジ部９５とモータ連結部９８とがねじ部材によって連結される。
【００７５】
クランプ時には、クランプ用サーボモータ５５は、被接合物９からクランプ軸５３および回転伝達部材５４を介して反力Ｆ１が与えられる。このとき、クランプ用サーボモータ５５は、フランジ部９５によってモータ連結部９８を基準方向Ｚに引っ張る。モータ連結部分９８は、基準軸線Ｌ１を一周してその周方向に均一となる引張力Ｆ２が与えられる。これによってクランプ用ロードセル８０ａは、クランプ用サーボモータ５５から与えられる押圧力を精度よく検出することができる。
【００７６】
図７は、パンチ用ロードセル８０ｂを示す斜視図である。また図８は、パンチ用ロードセル８０ｂを示す断面図である。パンチ用ロードセル８０ｂは、基準軸線Ｌ１に同軸のリング状に形成される。パンチ用ロードセル８０ｂは、内周部に内ねじが形成される。パンチ軸５２の軸線方向一端部９７には、外ねじが形成される。パンチ軸５２の軸線方向一端部９７がパンチ用ロードセル８０ｂの内ねじ部に螺着することによって、パンチ軸５２とパンチ用ロードセル８０ｂとが着脱可能に固定される。またパンチ用ロードセル８０ｂは、パンチ軸５２と反対側の端面が直接または間接的に本体部５６に固定される。パンチ用ロードセル８０ｂは、ねじ部材９４によって本体部５６に固定される。
【００７７】
パンチ時には、パンチ軸５２は、被接合物９から反力Ｆ３が与えられる。このときパンチ軸５２は、パンチ用ロードセル８０ｂを基準方向Ｚに押圧する。パンチ用ロードセル８０ｂは、パンチ軸５２と同軸に形成されるので、パンチ軸５２から与えられる押圧力を精度よく検出することができる。パンチ用ロードセル８０ｂは、たとえば引張圧縮両用型のロードセルが用いられる。
【００７８】
またパンチ軸５２の先端部には、リベット１を保持するリベット保持手段が設けられる。リベット保持手段は、空気を吸引および吸引解除可能である。リベット保持手段は、パンチ５１に形成される吸引孔を介して、クランプ軸５３の内周空間となる充填空間６７の空気を吸引する。充填空間６７の空気が吸引されることによって、充填空間６７に配置されるリベット１は、パンチ５１に吸着保持される。
【００７９】
クランプ軸５３の外周部には、充填空間６７と外周空間６８とを連通する充填孔（図示せず）が形成される。充填孔は、外周空間６８から充填空間６７にリベット１を充填するための孔である。リベット１は、リベット充填装置によって搬送され、充填孔を通過して充填空間６７に充填される。充填空間６７に充填されたリベット１は、パンチ５１に吸着されて保持される。
【００８０】
図９は、ダイ構成体４３を拡大して示す斜視図である。また図１０は、ダイ構成体４３を示す平面図である。ダイ構成体４３は、ダイ支持部材６９と、ダイ５０とを含む。ダイ支持部材６９は、ダイ５０を支持し、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。
【００８１】
ダイ５０は、被接合物９を支持する支持体となる。ダイ５０は、略円柱状に形成され、基準軸線Ｌ１に同軸に形成される。ダイ５０は、パンチ構成体４１に臨む当接部８１が形成される。当接部８１は、基準軸線Ｌ１を中心とするリング状に形成される。当接部８１は、基準軸線Ｌ１に垂直な当接面８３を有する。またダイ５０は、当接部８１から没入する没入部８２が形成される。没入部８２は、当接部８１よりも半径方向内側に設けられる。またダイ５０は、没入部８２からパンチ構成体４１に向かって突出する円錐状の突起５０ａが形成される。この突起部５０ａは、基準軸線Ｌ１と同軸に設けられる。
【００８２】
このように没入部８２および突起部５０ａが形成されることによって、被接合物９に押込まれたリベット１を予め定める形状に変形させることができる。被接合物９を挟持した状態では、当接面８３と被接合物９とが面接触する。
【００８３】
ダイ構成体４３には、ダイ５０と被接合物９との接触状態を検出する接触状態検出センサ８４が設けられる。接触状態検出センサ８４は、予め保持される被接合物９とダイ５０との相対位置および相対姿勢を検出可能に設けられる。たとえば接触状態検出センサ８４は、少なくとも３つの変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃによって実現される。各変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、それぞれ異なる位置でダイ５０に設けられる。各変位センサ８４ａ，４８ｂ，８４ｃが、互いに被接合物９との変位量を検出することによって、ダイ５０と被接合物９との相対位置および相対姿勢を求めることができる。またダイ５０の当接面８３と、被接合物９のダイ側表面９ａとが接触した状態であるか否かを検出することができる。
【００８４】
各変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、ダイ５０の当接部８１のうち、３つ以上の測定部分から被接合物９までの距離を測定する。３つ以上の測定部分をそれぞれ結ぶ直線を縁辺とする２次元の領域が形成されるように、各測定部分が配置される。たとえば測定部分は、ダイ５０の周方向に１２０度離れて３つ設けられ、可及的に当接部８１の半径方向外方側に設けられる。これによって測定精度を向上することができる。
【００８５】
各変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、たとえば接触式変位センサによって実現される。接触式変位センサは、当接面８３から基準方向Ｚに移動可能に設けられる接触ピンと、ピンの移動量を検出する検出部とを含む。接触ピンは、当接面８３から軸線方向Ｚに突出する方向にばね力が与えられる。被接合物９に対して相対的にダイ５０を近接させた場合、各ピンが被接合物に当接し、基準方向Ｚに変位する。各接触ピンが被接合物９のダイ側表面９ａに当接した状態で、各接触ピンの変位量が与えられることによって、ダイ５０の中心位置から被接合物９までの相対距離と、ダイ５０の当接面８３と被接合物９のダイ側表面９ａとの相対姿勢とを求めることができる。このようにスプリング式の接触式変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃを用いることによって、接触状態検出センサ８４を小型にすることができる。またこのような変位センサは、実施の一例であって、他の変位センサを用いてもよい。たとえばレーザ測距センサなどの非接触変位センサを用いても接触状態検出センサを実現することができる。
【００８６】
図１１は、リベット充填装置７８を示す斜視図である。リベット充填装置７８は、整列保持部９０と、リベット待機部９１と、搬送路形成部９２と、動力供給部９３とを含んで構成される。整列保持部９０は、リベット１を整列して複数保持する。整列保持部９０に保持されるリベット１は、リベット待機部９１に１つずつ移動する。動力供給部９３は、搬送路形成部９２を通過させて打鋲装置４０に移動するように、リベット待機部９１のリベット１に動力を与える。搬送路形成部９２は、可撓性を有する材料によって構成されることで、基台４５が移動している状態であっても、リベット１を打鋲装置４０に供給することができる。このようなリベット充填装置７８は実施の一例示であり、他の構成であってもよい。
【００８７】
図１２は、打鋲装置４０を含む接合設備１００を示す側面図である。接合設備１００は、接合装置１０１と、リベット充填装置７８と、保持装置１０２と、安全柵１０４とを含む。本実施例では、接合装置１０１は、上述した打鋲装置４０と、打鋲装置４０を変位移動する多関節ロボット１０３とを含む。
【００８８】
多関節ロボット１０３は、互いに直交する３方向に移動可能であるロボットアーム７７を有し、その先端部に打鋲装置４０の基台４５が連結される。ロボットアーム７７がロボットアーム駆動手段によって変位駆動されることで、基台４５を予め定められる接合位置に変位移動させることができる。多関節ロボット１０３は、打鋲装置４０の基台４５を変位駆動する基台駆動手段となる。
【００８９】
保持装置１０２は、各接合部材２，３を接合するにあたって被接合物９を保持する。またリベット充填装置７８は、打鋲装置４０にリベットを供給する。打鋲装置４０は、リベット１が供給されるとともに接合位置に変位移動されると、被接合物９の接合位置にリベットを没入して、各接合部材２，３を接合する。
【００９０】
安全柵１０４は、接合装置１０１の可動範囲に作業者が侵入することを防止するために設けられる。安全柵１０４は、侵入防止センサを有する。侵入防止センサは、多関節ロボット１０３の動作可能範囲内に作業者が入ると、警告を発するとともに、接合装置１０１に動作停止命令を与える。
【００９１】
図１３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、各ロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃと、接触状態検出センサ８４と、リベット保持手段７４と、制御手段７３とを含む。
【００９２】
各サーボモータ５５，６０およびロボットアーム駆動手段７７は、エンコーダがそれぞれ設けられる。各エンコーダは、サーボモータ６６およびロボットアーム駆動手段７７の各出力軸の角変位量を示すエンコーダ値を制御手段７３に与える。制御手段７３は、エンコーダから与えられた情報に基づいて、基台４５、クランプ軸５３およびパンチ軸５２の位置を求めることができる。
【００９３】
制御手段７３は、さらにロードセル８０と接触状態検出センサ８４とから与えられる情報に基づいて、パンチ用サーボモータ６０、クランプ用サーボモータ５５およびリベット保持手段７４を制御する。
【００９４】
また各サーボモータ５５，６０は、予め定める回転速度で回転するように、モータ電流を制御し、そのモータ電流を検出して、制御手段７３にそれぞれ与える。モータ電流は、予め定める回転速度で回転させるのに必要なトルク量に比例する。制御手段７３は、モータ電流に基づいて、クランプ軸５３、パンチ軸５２およびダイ構成体４３に与えられる押圧力を求めることができる。制御手段７３は、各ロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃの代わりに、モータ電流から押圧力を演算してもよい。
【００９５】
また本実施の形態の制御手段７３は、接合装備１００を制御する。この場合、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。
【００９６】
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。制御手段７３は、プログラム記憶部７６に記憶される制御プログラムを実行することによって、接合動作を行い、各サーボモータ５５，６０、リベット保持手段７４、ロボットアーム駆動手段７７およびリベット充填装置７８をそれぞれ制御する。
【００９７】
図１４は、接合装置１０１の主要な接合動作の手順を示すフローチャートである。まずステップａ０で、接合動作に関する準備が完了すると、ステップａ１に進み、制御手段７３は、接合動作を開始する。
【００９８】
ステップａ１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にリベット１を供給する。また制御手段７３は、リベット保持手段７４を動作させ、リベット１をパンチ５１に保持させる。制御手段７３は、パンチ５１にリベット１を保持させると、ステップａ２に進む。
【００９９】
ステップａ２では、制御手段７３は、ロボットアーム駆動手段７７およびクランプ用サーボモータ５５を制御し、ダイ５０とクランプ軸５３とによって被接合物９を挟持する。被接合物９の挟持が完了すると、ステップａ３に進む。
【０１００】
ステップａ３では、制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０を制御する。パンチ５１によって、リベット１を被接合物９に当接させ、さらにリベット１を被接合物９に没入する。リベット１が、被接合物９に変形して没入することで、各接合部材２，３が物理的に接合される。このようにリベット１が被接合物９に没入すると、ステップａ４に進み、ステップａ４で制御手段７３は、接合動作を終了する。
【０１０１】
図１５は、接合装置１０１のダイ当接動作の手順を示すフローチャートである。また図１６は、接合装置１０１のダイ当接動作の手順を説明するための側面図である。接合装置１０１は、上述した接合動作のステップａ２において、クランプ部材５３によって被接合物９を押圧する前に、ダイ当接動作を行う。具体的には、制御手段７３は、ロボットアーム駆動手段７７を制御して基台４５を移動させ、ダイ５０を被接合物９に面接触させる。
【０１０２】
まずステップｂ０で、ダイ当接動作に関する準備が完了すると、ステップｂ１に進み、制御手段７３は、ダイ当接動作を開始する。ステップｂ１では、制御手段７３は、図１６（１）に示すように、ロボットアーム駆動手段７７を制御して、ダイ５０を予め定める待機位置に移動させる。待機位置は、ダイ５０の配置位置が、予め教示される想定接合位置よりも、被接合物９の並列方向一方Ａ１側となる位置である。制御手段７３は、ダイ５０が待機位置にくるように、基台４５を移動させると、ステップｂ２に進む。
【０１０３】
ステップｂ２では、制御手段７３は、ダイ５０が被接合物９に近接するように、基台４５を基準方向Ｚに移動させる。ステップｂ２では、ステップｂ１に比べて減速して基台４５を移動することが好ましい。これによって被接合物９、ダイ５０および各変位センサ８４の破損を防止することができる。
【０１０４】
制御手段７３は、基台４５を移動させて、図１６（２）に示すように、各変位センサ８４の接触ピンを被接合物９に接触させる。このようにして各変位センサ８４が、ダイ５０と被接合物９との相対距離を測定可能な状態となると、ステップｂ３に進む。
【０１０５】
ステップｂ３では、各変位センサ８４が検出結果を制御手段７３に与える。制御手段７３は、各変位センサ８４が設けられる位置と被接合物９との相対距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を取得し、ステップｂ４に進む。
【０１０６】
ステップｂ４では、制御手段７３は、取得した各相対距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に基づいて、ダイ５０の当接面８３が被接合物９に面接触するような、基台４５の目標位置および目標姿勢を演算する。ダイ側表面９ａが並列方向Ａに垂直な平面である場合、基台４５を移動させる目標位置および目標姿勢は、後述する移動量算出式によって表わされる。
【０１０７】
制御手段７３は、予め定める移動量算出式に各相対距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を代入して、基台４５を移動すべき目標位置および目標姿勢を決定すると、ステップｂ５に進む。
【０１０８】
ステップｂ５では、制御手段７３は、図１６（３）に示すように、目標姿勢になるように、基台４５を移動させる。基台４５を目標姿勢に移動させると、被接合物９の並列方向Ａと基準方向Ｚとが一致する。すなわち被接合物９のダイ側表面９ａとダイ５０の当接面８３とが平行となる。また打鋲装置４０の基準軸線Ｌ１が、被接合物９に設けられる接合位置８５を挿通する。このように移動すると、ステップｂ６に進む。
【０１０９】
ステップｂ６では、制御手段７３は、基台４５を基準軸線Ｌ１に沿って目標位置まで移動させる。目標位置は、ステップｂ４で演算される位置である。図１６（４）に示すように、基台４５が目標位置まで移動されると、ダイ５０の当接面８３は、被接合物９に片当たりすることなく、被接合物９に面接触する。
【０１１０】
各変位センサ８４から与えられる変位量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が、被接合物９と当接面８３とが接触した状態を表わす変位量となると、制御手段７３は、ダイ５０が被接合物９に面接触したと判断する。たとえば接触した状態を表わす変位量は、ダイ５０と被接合物９とのギャップがゼロとなる変位量である。このように制御手段７３は、ダイ５０を被接合物９に面接触させると、ステップｂ７に進み、ダイ当接動作を終了する。
【０１１１】
図１７〜図２０は、移動量算算出式を説明するための図である。ダイ５０は、３つの変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃのうちの２つ、たとえば第１変位センサ８４ｃと第２変位センサ８４ａとを結ぶ第１直線Ｋ１に対して垂直に延びて、基準軸線Ｌ１を通過する第１回転軸線Ｎ１まわりに、基準軸線Ｌ１を第１角度θ１で変位させる。また前記第１直線Ｋ１と平行でかつ、基準軸線Ｌ１を通過する第２回転軸線Ｎ２まわりに基準軸線Ｌ１を第２角度θ２で変位させる。なお、ダイ５０の仮想端面は、基準軸線Ｌ１に平行に延びる。
【０１１２】
図１７は、ダイ５０を簡略化して示す正面図であり、図１８は、図１７のＳ１８−Ｓ１８切断面線からダイ構成体４３を見て示す断面図である。３つの変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃのうち、ダイ５０の仮想端面における第１変位センサ８４ｃと第２変位センサ８４ａとの間の距離をＭ１とする。第１変位センサ８４ｃから検出される第１変位量をＤ１とし、第２変位センサ８４ａから検出される第２変位量をＤ３とする。この場合、前述する第１角度θ１は、次式で表わされる。
θ１＝ｔａｎ−１（（Ｄ３−Ｄ１）／Ｍ１）
ここで、ｔａｎ−１は、正接関数の逆三角関数であり、いわゆるアークタンジェントである。
【０１１３】
たとえば第１回転軸線Ｎ１は、第１変位センサ８４ｃと第２変位センサ８４ａとを結ぶ第１直線Ｋ１に垂直な直線Ｎ１であり、ダイ５０の仮想端面と基準軸線Ｌ１との交点を通過する。
【０１１４】
図１９は、ダイ５０を簡略化して示す正面図であり、図２０は、図１９のＳ２０−Ｓ２０の切断面線からダイ構成体４３を見て示す断面図である。３つの変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃのうち、ダイ５０の仮想端面における第１変位センサ８４ｃと第２変位センサ８４ａとの中間点Ｃと、第３変位センサ８４ｂとの間の距離をＭ２とし、第３変位センサ８４ｂから検出される第３検出量をＤ２とすると、前述する第２角度θ２は、次式で洗わされる。
θ２＝ｔａｎ−１（Ｑ−Ｄ２）／Ｍ２）
Ｑ＝（Ｄ３−Ｄ１）／２
ここで、ｔａｎ−１は、正接関数の逆三角関数であり、いわゆるアークタンジェントである。
【０１１５】
たとえば第２回転軸線Ｎ２は、第１変位センサ８４ｃと第２変位センサ８４ａとの中間点Ｃと、第３変位センサ８４ｂとを結ぶ第２直線Ｋ２に垂直な直線Ｎ２であり、ダイ５０の仮想端面と基準軸線Ｌ１との交点を通過する。
【０１１６】
制御手段７３は、与えられる角変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃに基づいて、上述する第１角度θ１および第２角度θ２を演算し、基準軸線Ｌ１を第１回転軸線Ｎ１まわりに第１角度θ１で角変位するとともに、第２回転軸線Ｎ２まわりに第２角度θ２で角変位させる。これによって図１６（３）に示すようにダイ５０の仮想端面と被接合物９の表面とが平行となる姿勢に調整することができる。言い換えると被接合物９の接合面と、基準軸線Ｌ１とを垂直となる姿勢に調整することができる。
【０１１７】
また姿勢が調整されると各変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃから検出される変位量が等しくなる。この状態で各変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃから検出される変位量がゼロとなるように、ダイ５０を基準軸線Ｌ１に沿って変位させると、図１６（４）に示すように、ダイ５０が片当たりすることなく被接合物９に接触する位置に移動させることができる。なお、上述した移動量算出式は、本実施の形態の一例示であって、他の算出式を用いてもよい。
【０１１８】
また、ダイ５０の移動量を演算する他の方法について説明する。図２１および図２２は、他の演算方法を説明するための図である。各変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、基準軸線Ｌ１から半径方向に予め定める距離Ｒだけ離れた位置に、１２０°間隔で配置されているとする。またダイ５０からの突出量をそれぞれα，β，γとする。
【０１１９】
ツール座標系において、基準軸線Ｌ１が延びるＺ軸方向へ、ツールを（α＋β＋γ）／３だけ平行移動する移動量と、変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃの先端位置Ａ，Ｂ，Ｃを含む仮想平面ＡＢＣの法線ベクトルＶを、基準軸線Ｌ１と一致させる回転移動とを合わせて行えば、一度のロボット移動動作でワーク下面とダイ５０とを密着させることができる。
【０１２０】
このとき仮想平面ＡＢＣの法線ベクトルＶは、次式によって表わされる。
Ｖ＝（−√３・（β＋γ）／（α＋β＋γ），（２・α−β−γ）／
（α＋β＋γ），−３・Ｒ／（α＋β＋γ））
したがってＺ軸の方向ベクトルである（０，０，１）に方向が一致するように、回転量を計算し、その回転量に従ってダイ５０を移動させれば、ワーク下面とダイ５０とを密着させることができる。
【０１２１】
以上のように、制御手段７３がダイ当接動作を行うことによって、被接合物９の形状、配置位置にばらつきがある場合であっても、確実にダイ５０を面接触させることができる。これによってダイ５０と被接合物９との間に隙間が生じている状態で、接合動作が行われることを防止することができる。リベット１を押込むために大きな力が被接合物９に与えられたとしても、ダイ５０と被接合物９とが面接触しており、ダイ５０の当接面全体で被接合物９を支持することができる。これによって被接合物９が不所望に変形することを防止することができ、接合品質を向上することができる。
【０１２２】
また基台４５の移動位置を挟持する場合、予め正確な接合位置を挟持しなくても、ダイ５０と被接合物９とを面接触させることができるので、正確な接合位置を挟持する必要がなく、教示作業に費やす時間を短縮することができる。また教示作業に熟練性を有することがなく、利便性を向上することができる。さらにダイ用ロードセル８０ｃの検出値に基づいて、ダイ５０が被接合物９に与える押圧力を所定範囲内に収めるように基台４５を移動させることによって、ダイ５０が被接合物９を押圧する押圧力を予め定める値にすることができ、過不足なく被接合物９に押圧力を与えることができる。
【０１２３】
また被接合物９のダイ側表面９ａとダイ５０の当接面８３とを平行に保った状態で、被接合物９にダイ５０を近接させて接触させることができる。これによってダイ５０が片当たりして接触することがなく、被接合物９およびダイ５０が損傷することを防ぐことができる。さらに基準軸線Ｌ１が、被接合物９の接合位置を通過するように基台４５を配置することによって、被接合物９の接合位置にリベット１を正確に没入させることができる。また基台４５を目標位置および目標姿勢に移動させるにあたって、目標姿勢に移動する動作と目標位置に移動する動作とを同時に行ってもよく、これによって短時間でダイ５０を被接合物９に面接触させることができる。
【０１２４】
また被接合物９のダイ側表面９ａが曲面に形成される場合であっても、予め被接合物９のダイ側表面９ａの形態を示す表面情報が与えられることによって、目標位置および目標姿勢を精度よく演算することができる。たとえば表面情報は、設計にあたって予め求められるＣＡＤ（Computer Aided Design、コンピュータ支援設計）データに基づいて作成される。
【０１２５】
また上述した接触状態検出センサ８４の検出結果に基づくことによって、目標位置および目標姿勢を設定することができるが、ダイ５０の当接面８３を被接合物９に当接させるだけで充分な場合には、他の構成で実現されてもよい。たとえば他の実施例として、接触状態検出センサ８４は、３つの変位センサに代えて１つの変位センサを用いてもよい。この変位センサは、ダイ５０と被接合物９との相対距離を検出し、検出結果を制御手段７３に与える。制御手段７３は、ロボットアーム４４を制御し、変位センサから与えられる相対距離が予め定められる接触距離に達するまで、ダイ５０を基準軸線Ｌ１に沿って移動させる。ここで接触距離は、ダイ５０が被接合物９に確実に当接する距離である。このようにしてもダイ５０を被接合物９に接触させることができる。
【０１２６】
またさらに他の実施例として、接触状態検出センサ８４は、３つの変位センサに代えて１つの荷重センサを用いてもよい。この荷重センサは、被接合物９からダイ５０に与えられる荷重を検出し、検出結果を制御手段７３に与える。荷重センサは、上述したダイ用ロードセル８０ｃによって実現される。制御手段７３は、ロボットアーム４４を制御し、ダイ用ロードセル８０ｃから与えられる荷重が予め定められる接触荷重に達するまで、ダイ５０を基準軸線Ｌ１に沿って移動させる。ここで接触荷重は、ダイ５０が被接合物９に当接したときに被接合物９から与えられる荷重である。このようにしてもダイ５０を被接合物９に確実に接触させることができる。
【０１２７】
図２３は、接合装置１０１の板厚測定動作の手順を示すフローチャートである。また図２４は、接合装置１０１の板厚測定動作の手順を示すための断面図である。接合装置１０１は、上述した接合動作のステップａ２において、被接合物９を挟持した状態で、被接合物９の板厚を測定する板厚測定動作を行う。被接合物９の板厚は、被接合物９の並列方向Ａの寸法であり、各接合部材９の並列方向寸法を足し合わせた寸法である。制御手段７３は、ダイ５０とパンチ５１とに被接合物９を挟んだときの、ダイ５０の位置とパンチ５１との基準方向Ｚの距離を求め、その距離を被接合物９の板厚とする。
【０１２８】
まずステップｃ０では、図２４（１）に示すように、パンチ５１によってリベット１を、予め定められる所定荷重Ｐで基準部材８６に押圧したときの、パンチ５１の変位量である基準変位量Ｔ２が予め求められる。パンチ５１の変位量は、パンチ用サーボモータ６０のエンコーダ値に基づいて求めることができる。また所定荷重Ｐは、リベット１が被接合物９に没入する前の荷重であって、基台４５がほとんど変形しない荷重であることが好ましい。また基準変位量Ｔ２は、パンチ５１が予め定められる基準位置から被接合物９に向かって移動する距離とする。
【０１２９】
制御手段７３は、基準部材８６の板厚寸法Ｔ１および基準変位量Ｔ２を予め記憶して、板厚測定動作に関する準備が完了すると、ステップｃ１に進み、制御手段７３は、板厚測定動作を開始する。
【０１３０】
ステップｃ１では、制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０を制御し、パンチ５１によってリベット１を被接合物９に押圧する。図２４（２）に示すように、所定荷重Ｐから変動荷重分小さい第１荷重Ｐ１で、リベット１を被接合物９に押圧する。制御手段７３は、第１荷重Ｐ１におけるパンチ５１の変位量である第１変位量Ｔ３を求め、ステップｃ２に進む。第１変位量Ｔ３は、予め定められる基準位置からパンチ５１が被接合物９に向かって移動する距離である。
【０１３１】
ステップｃ２では、制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０を制御し、パンチ５１によってリベット１を被接合物９にさらに押圧する。図２４（３）に示すように、所定荷重Ｐから変動荷重分大きい第２荷重Ｐ２で、リベット１を被接合物９に押圧する。制御手段７３は、第２荷重Ｐ２におけるパンチ５１の変位量である第２変位量Ｔ４を求め、ステップｃ３に進む。第２変位量Ｔ４は、予め定められる基準位置からパンチ５１が被接合物９に向かって移動する距離である。
【０１３２】
ステップｃ３では、制御手段７３は、ステップｃ２およびステップｃ３で求められた変位量Ｔ３，Ｔ４に基づいて、被接合物９の板厚を求める。まず、第１変位量Ｔ３と第２変位量Ｔ４とを内挿計算し、被接合物９を所定荷重Ｐで押圧した場合のパンチ５１の変位量である第３変位量Ｔ５を求める。内挿計算として、第１変位量Ｔ３と、第２変位量Ｔ４とを補間して、所定荷重Ｐでの変位量を求める。
【０１３３】
具体例として、ステップｃ２で所定荷重Ｐよりも２００Ｎ（２０ｋｇｆ）小さい荷重Ｐ１で第１変位量Ｔ３を求め、ステップｃ３で所定荷重Ｐよりも２００Ｎ（２０ｋｇｆ）大きい荷重Ｐ２で第２変位量Ｔ４を求めた場合、第３変位量Ｔ５は、第１変位量Ｔ３と第２変位量Ｔ４との平均値となる。
【０１３４】
第３変位量Ｔ５を求めると、次に、制御手段７３は、基準変位量Ｔ２に対して第３変位量Ｔ５を減算し、その減算結果Ｔ６に基準部材８６の板厚寸法Ｔ１を加算する。この加算結果を被接合物９の板厚寸法とする。すなわち板厚寸法は、Ｔ２−Ｔ５＋Ｔ１で示される。ここで、Ｔ２は基準変位量Ｔ２であり、Ｔ５は第３変位量であり、Ｔ１は基準部材８６の板厚寸法Ｔ１である。制御手段７３は、被接合物９の板厚を算出すると、ステップｃ４に進み、ステップｃ４で板厚測定動作を終了する。
【０１３５】
以上のように、制御手段７３が板厚測定動作を行うことによって、接合毎に被接合物９の板厚を正確に求めることができる。接合毎に被接合物９の板厚を求め、その板厚に応じて接合条件を変更することで、被接合物９の板厚がばらつく場合であっても、接合品質を一定に保つことができる。
【０１３６】
接合動作中に所定荷重Ｐを維持して、所定荷重Ｐにおける変位量Ｔ５を測定することは困難である。本実施の形態では、所定荷重Ｐの前後で変位量Ｔ３，Ｔ４を求め、その値を内挿計算することで、所定荷重Ｐにおける変位量Ｔ５を容易に求めることができる。
【０１３７】
また予め基準変位量Ｔ２を求めておき、その基準変位量Ｔ２と実際に被接合物を測定したときの変位量Ｔ３，Ｔ４とを比較することによって、基台４５のたわみの影響を少なくすることができ、測定精度を向上することができる。また所定荷重Ｐを、基台４５のたわみが小さい荷重に設定することによって基台４５のたわみの影響を少なくすることができ、測定精度をさらに向上することができる。またリベット１の軸線方向寸法を測定して、その寸法を考慮して被接合物９の板厚を算出することによって、被接合物９の板厚をさらに正確に求めることができる。
【０１３８】
また図２４（１）〜図２４（３）に示すように、被接合物９をクランプ軸５３とダイ５０とによって挟持した状態で、基準変位量Ｔ２、第１および第２変位量Ｔ３，Ｔ４を測定することで、各接合部材２，３の間に形成される隙間を無くして被接合物９の板厚を測定することができる。また上述したようにダイ当接動作を行った後に被接合物９の板厚を測定することによって、さらに板厚の測定精度を向上することができる。またパンチ５１の軸線方向変位量をパンチ用モータのエンコーダ値から求めることによって、別途被接合部材を測定するための測定手段を設ける必要がなく、構造を簡略化することができる。
【０１３９】
また他の実施例として、上述した実施例のうちパンチ軸５２に代えてクランプ軸５３を用いてもよい。クランプ軸５３を用いることによって、リベット１を介在することなく、被接合物９の板厚を測定することができ、さらに正確に被接合物９の板厚を測定することができる。またさらに他の実施例として、被接合物９の板厚を精度よく測定する板厚測定手段を別途設けてもよい。
【０１４０】
図２５は、本実施の形態の他の板厚測定動作の手順を示すフローチャートである。また図２６は、他の板厚測定動作の手順を示すための断面図である。他の板厚測定動作として上述したようにクランプ軸５３を用いて被接合物９の板厚を測定してもよい。
【０１４１】
板厚を測定する板厚測定手段は、制御手段７３と、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のエンコーダとによって実現される。制御手段７３は、無押圧力または小さい押圧力でクランプ軸５３がダイ５０に当接した場合におけるクランプ軸５３の基準方向Ｚの位置であるクランプ体基準位置と、クランプ軸５３によって予め定める基準押圧力をダイ５０に与えた場合におけるダイ５０の基準方向Ｚのダイ変位量とを記憶する記憶部を有する。
【０１４２】
またエンコーダは、クランプ軸５３によって予め定める基準押圧力で被接合物９を押圧した場合のクランプ軸５３の基準方向のクランプ軸押圧位置を検出する検出部となる。
【０１４３】
また制御装置７３は、その記憶部および各エンコーダからクランプ軸基準位置と、ダイ変位量と、クランプ軸押圧位置とを取得し、クランプ軸５３によって基準押圧力をダイ５０に与えた場合のダイ５０からクランプ軸５３までの距離を被接合物９の寸法として算出する。
【０１４４】
制御装置７３は、ステップｈ０〜ｈ３の動作を行うことによって板厚を測定する。まずステップｈ０では、図２６（１）に示すように、ダイ５０とクランプ軸５３との間に部材を配置せずに、クランプ軸５３をダイ５０に直接当接させたときの、クランプ軸５３の基準方向位置がゼロ位置Ｏとして求められる。このゼロ位置の設定は、クランプ軸５３が、無押圧力または可及的に小さい押圧力をダイ５０に与えて当接した状態で求められる。また求められるゼロ位置Ｏに基づいて、板厚測定用座標軸が設定される。板厚測定用座標軸は、ゼロ位置Ｏを原点とし、ゼロ位置Ｏからダイ構成体４３に向かう基準方向Ｚを負の方向とし、ゼロ位置Ｏからパンチ構成体４１に向かう基準方向Ｚを正の方向とする。このようにクランプ軸座標Ｚｃ、パンチ軸座標Ｚｐをダイ５０に加圧することなく接触した状態をゼロとし、座標の向きを図２６（１）に示す。
【０１４５】
またステップｈ０で、予め定める所定荷重Ｐｃをダイ５０に与えた場合に、基台４５がたわむ量を求める。具体的には、クランプ軸５３によって所定荷重Ｐｃをダイ５０に与えた場合に、ダイ５０がゼロ位置Ｏから基準法方向Ｚに変位するたわみ変位量ΔＣを求める。
【０１４６】
制御手段７３は、板厚測定用座標軸およびたわみ変位量ΔＣを予め記憶して、板厚測定動作に関する準備が完了すると、ステップｈ１に進み、制御手段７３は、板厚測定動作を開始する。
【０１４７】
ステップｈ１では、制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５を制御し、クランプ軸５３によって被接合物９を押圧する。図２６（２）に示すように、クランプ軸５３によって所定荷重Ｐｃで被接合物９を押圧する。制御手段７３は、板厚測定用座標軸におけるクランプ軸５３の座標Ｚｃおよびパンチ軸５２の座標Ｚｐを求める。クランプ軸５３およびパンチ軸５２の板厚測定用座標軸における座標は、クランプ用サーボモータ５５のエンコーダ値およびパンチ用サーボモータ６０のエンコーダ値に基づいて求めることができる。クランプ軸５３およびパンチ軸５２の座標Ｚｃ，Ｚｐを求めるとステップｈ２に進む。
【０１４８】
ステップｈ２では、予め定める板厚測定演算式にクランプ軸５３およびパンチ軸５２の座標Ｚｃ，Ｚｐを代入することによって、被接合物９の板厚寸法を算出する。制御手段７３は、被接合物９の板厚Ｔ１０を算出すると、ステップｈ３に進み、ステップｈ３で板厚測定動作を終了する。たとえば予め定める板厚測定式は、次式によって与えられる。
Ｔ１０＝Ｚｃ−ΔＣ
ここで、Ｔ１０は、ワークの板厚である。またＺｃは、予め定められる所定圧力Ｐｃで加圧が完了した時点で、クランプ軸のエンコーダ値から算出されるＺ軸座標である。ΔＣは、基台４５であるＣフレームがクランプ時の荷重によってたわむたわみ量である。
【０１４９】
このような示す板厚測定動作を行って、板厚測定を行ってもよい。図２５に示す板厚測定手順を行うことによって、被接合物９をクランプした状態で板厚測定を行うことができ、接合動作と板厚測定を同時に行うことができ合理的に板厚測定を行うことができる。この場合、クランプ軸５３が予め定める基準圧力で被接合物９を押圧した状態で、被接合物９の寸法である板厚を測定することができるので、各接合部材２，３に隙間がある場合などでも、その隙間を無くした状態における被接合物９の板厚を測定することができ、精度よく板厚を測定することができる。またダイ変位量に基づいて、クランプ軸５３とダイ５０との間の距離を算出することによって、基準押圧力によるたわみによってダイ５０が変位する場合であっても、そのたわみを補正してより正確な被接合物９の板厚を測定することができる。
【０１５０】
図２７は、カシメ動作完了時のパンチ軸５２の座標Ｚｐとリベット被接合物９の板厚との関係を示すグラフである。図２７に示すプロット点８７は、被接合物９の板厚毎の、リベット１のパンチ側表面９ｂと被接合物９のパンチ当接面１ａとがほぼ面一となるようなパンチ軸５２の座標Ｚｐの絶対値｜Ｚｐ｜、言換えるとリベットのダイ５０からの距離を示す。
【０１５１】
被接合物９を構成する各接合部材２，３の板厚寸法比が異なる場合であっても、被接合物９の板厚が同じならば、リベット１のパンチ側表面９ｂと被接合物９
のパンチ当接面１ａとが面一となるパンチ軸５２の座標Ｚｐは１つに決まる。このパンチ軸５２の座標Ｚｐまで、リベット１を没入することによって、被接合物９に没入したリベットの表面を被接合物の表面と面一にすることができる。
【０１５２】
また面一となる被接合物９の板厚と目標とするパンチ軸５２の座標Ｚｐとの関係は、グラフ上に線形な直線８８で表わされる。すなわち被接合物９の板厚が大きくなるにつれて、目標とするパンチ軸５２の座標Ｚｐを大きくすることによって、言換えるとリベットの大５０からの距離を大きくすることによって被接合物９とリベットとを面一にすることができる。
【０１５３】
なお、理想的には、グラフ上に傾き１の破線８９で表わすように、パンチ軸５２の座標Ｚｐは被接合物の接合部分の板厚と等しくなる。しかしながら現実的には、リベット打ち込みに起因して被接合物が塑性変形して板厚変化が生じる。したがってこのリベット打ち込みに起因する板厚変化を実験データなどに基づいて予測し、その予測量に応じて目標とするパンチ軸５２の座標Ｚｐを補正することによって、より精度よくリベット１と被接合物９との表面を面一にすることができる。
【０１５４】
図２８は、接合装置１０１のリベット押込み量決定動作の手順を示すフローチャートである。接合装置１０１は、上述した接合動作のステップａ３において、測定される被接合物９の板厚に基づいて、目標とするパンチ軸５２の座標Ｚｐに応じた適切なリベット押込み量を決定し、その決定した押込み量でリベット１を被接合物９に押込む。
【０１５５】
制御手段７３は、被接合物９の板厚に基づいて、リベット１のパンチ当接面１ａが、パンチ側表面９ｂと面一となるリベット押込み量を演算する演算式を記憶しており、接合動作を行うたびに適切な押込み量を選択する。まずステップｄ０で制御手段７３は、演算式を予め記憶して、押込み量決定動作に関する準備が完了すると、ステップｄ１に進み、制御手段７３は、リベット押込み量の決定動作を開始する。
【０１５６】
ステップｄ１では、上述したステップｃ１〜ｃ４の動作を行い、被接合物９の板厚を取得する。制御手段７３は、被接合物９の板厚を取得すると、ステップｄ２に進む。
【０１５７】
ステップｄ２では、制御手段７３は、測定される被接合物９の板厚に基づいて、演算式からリベット１を被接合物９に面一に押込むことができる押込み量を算出し、ステップｄ３に進む。ステップｄ３では、制御手段７３は、押込み量の決定動作を終了する。制御手段７３は、接合動作において、算出した押込み量でリベット１を押込むように、パンチ用サーボモータ６０を制御する。
【０１５８】
また制御手段７３は、演算式の代わりに、面一となる被接合物９の板厚と押込み量との関係を示すデータベースを記憶していてもよい。この場合、制御手段７３は、接合毎に測定される被接合物９の板厚に基づいて、データベースを参照して押込み量を算出する。
【０１５９】
このように被接合物９ごとに板厚を測定し、その測定結果に応じてリベット１を押込む押込み量を決定することによって、リベット１と被接合物のパンチ側表面とを面一にすることができる。これによって美観を向上することができ、接合品質を向上することができる。
【０１６０】
図２９は、ロボットアーム４４による基台４５のたわみ補正を説明するための側面図である。図２９（１）は、基台４５がたわんでいない状態を示し、図２９（２）および図２９（３）は、基台４５がたわんだ状態を示す。また図２９（２）は、本発明の実施の形態であって、基台４５のたわみを補正した状態を示し、図２９（３）は、比較例の形態であって、基台４５のたわみを補正しない状態を示す。また図３０は、ダイ構成体４３に与えられる押圧力と基台４５のたわみとの関係を示すグラフである。図３０には、基準軸線Ｌ１に沿う方向にたわむ第１たわみ量ΔＺと、パンチ軸５２が被接合物を押圧する押圧力との関係を実線９０で示す。また、図３０には、基準軸線Ｌ１に垂直であってロボット４４から遠ざかる方向にたわむ第２たわみ量ΔＹと、パンチ軸５２が被接合物を押圧する押圧力との関係を破線８９で示す。第１たわみ量ΔＺおよび第２たわみ量ΔＹは、押圧力が増加するにつれて比例的に増加する。
【０１６１】
パンチ５１がリベット１を被接合物９に没入する場合、被接合物９には、大きな力が与えられる。たとえばスポット抵抗溶接では、被接合物９に与えられる力は、１０キロニュートン（１トン重）であるのに対して、リベット１による接合では、被接合物９に与えられる力は、５０キロニュートン（５トン重）である。したがって被接合物９を支持する基台４５の周方向一端部４８のたわみも大きくなる。本実施の形態では、ダイ支持部材６９に設けられるダイ用ロードセル８０ｃによって、基台４５の周方向一端部４８に与えられる荷重を検出する。そしてその荷重を示す情報を制御手段７３に与える。制御手段７３は、検出される荷重に基づいて、基台４５を移動させることによって、基台４５のたわみに起因する被接合物９の変形を低減することができる。これに対して比較例の形態では、基台４５のたわみに応じて、被接合物９が変形してしまい、接合品質が低下してしまうおそれがある。
【０１６２】
図３１は、接合装置１０１のたわみ量補正動作の手順を示すフローチャートである。接合装置１０１は、上述した接合動作のステップａ３において、ダイ用ロードセル８０ｃから検出される荷重に基づいて、基台４５の変形を補正するようにロボットアーム４４を移動する。
【０１６３】
制御手段７３は、基台４５が変形したとしても、ダイ５０の位置を一定に保つロボットアーム４４の移動量を示すデータベースを記憶している。このデータベースは、基台４５にかかる荷重ごとに、ダイ５０の位置を保つために、基台４５を基準方向Ｚに移動する移動量と、基台４５を基準方向Ｚに交差する方向に移動する移動量との２つの情報が少なくとも示される。
【０１６４】
まずステップｅ０で、制御手段７３は、上述したデータベースを記憶して、たわみ量補正動作に関する準備が完了すると、ステップｅ１に進み、制御手段７３は、たわみ量補正動作を開始する。
【０１６５】
ステップｅ１では、ダイ用ロードセル８０ｃがダイ５０に与えられる荷重を検出し、制御手段７３に与える。制御手段７３は、ダイ用ロードセル８０ｃが検出した荷重を取得し、ステップｅ２に進む。ステップｅ２では、制御手段７３は、取得した荷重に基づいて、データベースを参照して、ダイ５０の位置を一定に保つロボットアーム移動量を算出し、ステップｅ３に進む。ステップｅ３では、制御手段７３は、ロボットアーム駆動手段７７を制御し、算出したロボットアーム移動量でロボットアーム４４を移動させ、ステップｅ４に進む。ステップｅ４では、制御手段７３は、荷重が与えられる状態が継続しているかどうかを判定し、継続されていると判定すると、ステップｅ１に戻る。また荷重が与えられる状態が終了していると判断すると、ステップｅ５に進み、ステップｅ５でたわみ量補正動作を終了する。
【０１６６】
このように基台４５の変形に応じて、基台４５を移動させることによって、保持装置１０２に保持される被接合物９が、基台４５とともに変形することを防止することができる。特に、打鋲装置４０は、他の接合装置に比べて、被接合物９に与える荷重が大きく、基台４５のたわみも大きい。本実施の形態のように、基台４５の変形に応じて、基台４５を基準方向Ｚおよび基準方向に交差する方向の少なくとも２つの方向に移動することによって、被接合物９が基台４５とともに変形することを防止することができる。
【０１６７】
図３２は、接合装置１０１のクランプ押込荷重調整動作の手順を示すフローチャートである。制御装置１０１は、上述した接合動作のステップａ３において、クランプ部材５３による被接合物９の押圧力を予め定められる一定の値に調整する。
【０１６８】
まずステップｇ０で、制御手段７３は、被接合物９に与える適切なクランプ軸５３の押圧力を記憶して、クランプ押込荷重の準備が完了すると、ステップｇ１に進み、制御手段７３は、クランプ押込荷重の調整動作を開始する。
【０１６９】
ステップｇ１では、制御手段７３は、クランプ用ロードセル８０ａからクランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力を取得し、ステップｇ２に進む。ステップｇ２では、制御手段７３は、取得した計測押圧力が、予め設定される設定押圧力であるかどうかを判定する。予め設定される設定押圧力は、接合加工中に被接合物９を不具合なく挟持できる押圧力である。計測押圧力が設定押圧力と一致しないと、ステップｇ３に進む。また計測押圧力が設定押圧力と一致すると、ステップｇ４に進む。
【０１７０】
ステップｇ３では、制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５を制御し、クランプ軸５３によって被接合物９に与える押圧力が、設定押圧力となるようにクランプ軸５３を変位させ、ステップｇ４に進む。ステップｇ４では、制御手段７３が、継続して押込荷重の調整動作を行うかどうかを判定し、継続して押込荷重の調整動作を行う場合には、ステップｇ１に戻る。また荷重調整動作を終了する場合には、ステップｇ５に進み、ステップｇ５で、荷重調整動作を終了する。
【０１７１】
このようにクランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力を取得し、取得した計測押圧力に基づいて、クランプ軸５３を移動させる。これによって計測押圧力と設定押圧力とを一致させることができる。たとえば被接合物９が設けられる位置および被接合物９の板厚がばらつく場合および各接合部材２，３の間に隙間が生じている場合などであっても、適切な挟持力で被接合物を挟持することができる。これによって被接合物９がぶれたり、変形したりすることを防止することができ、接合品質を向上することができる。
【０１７２】
また制御手段７３は、パンチ５１の移動状態を示す情報をパンチ用サーボモータ６０のエンコーダ値から取得し、取得したエンコーダ値に基づいて、クランプ軸５３の押圧力を調整してもよい。この場合、パンチ用サーボモータ６０のエンコーダが、加工手段による接合加工状態を取得する加工状態取得手段となる。制御手段７３は、接合加工状態に追従して、クランプ軸５３による被接合物９の押圧力が接合加工状態に応じた値となるように、クランプ用サーボモータ５５を制御してもよい。
【０１７３】
図３３および図３４は、接合動作の一例を具体的に示すフローチャートである。また図３５〜図３９は、接合動作を具体的に説明するための手順を示す打鋲装置４０の断面図であり、図３５は、接合動作の開始状態を示す断面図である。図３６は、ダイ５０が被接合物に当接した状態を示す断面図である。図３７は、クランプ軸５３が被接合物に当接した状態を示す断面図である。図３８は、リベット１が被接合物に当接した状態を示す断面図である。図３９は、リベット１が被接合物に没入した状態を示す断面図である。また図４０および図４１は、準備状態にある打鋲装置４０をそれぞれ示す断面図である。制御手段７３は、接合動作において、上述したダイ当接動作、板厚測定動作、リベット押込み量の決定動作、たわみ補正動作およびクランプ押込荷重の調整動作を実行する。
【０１７４】
まずステップｆ０で、接合動作を行うための準備動作が行われ、接合動作を実行可能な状態になると、ステップｆ１に進む。ステップｆ１では、接合設備１００に接合動作を開始するための電源が投入される。制御手段７３は、電源が投入されることによって、接合動作の開始指令が与えられたと判断し、ステップｆ２に進む。
【０１７５】
ステップｆ２では、制御手段７３は、安全柵１０４の侵入物検知センサを可動状態にするとともに、接合設備１００に異常がないかを調べ、異常がないと判断すると、ステップｆ３に進む。また接合設備１００に異常があると判断した場合には、警告を発するとともに異常が解消されるまで接合動作を中止する。
【０１７６】
ステップｆ３では、制御手段７３は、ロボットアーム駆動手段７７を制御し、予め定める初期位置に基台４５を移動させる。基台４５を初期位置に変位移動させると、ステップｆ４に進む。ステップｆ４では、打鋲装置４０を第１準備状態にする。第１準備状態は、リベット充填装置７８から供給されるリベット１を保持しやすい状態である。第１準備状態は、たとえば図４０に示すように、パンチ５１を充填孔６６よりもパンチ軸５２の本体側に没入させ、パンチ５１を充填孔６６に近接した位置に配置させた状態である。打鋲装置４０を第１状態にすると、ステップｆ５に進む。
【０１７７】
ステップｆ５では、制御手段７３は、リベット保持手段７４を制御し、リベット１を保持可能な状態にする。具体的には、リベット保持手段７４に設けられる吸着エアバルブを開状態にし、ステップｆ６に進む。ステップｆ６では、制御手段７３は、リベット充填装置７８を制御する。リベット充填装置７８によってリベット１を充填空間６７に供給させ、ステップｆ７に進む。
【０１７８】
ステップｆ７では、制御手段７３は、リベット１が保持されたかどうかを判断する。たとえば制御手段７３は、リベット保持手段７４が吸着するエアの流量を検出するセンサから、エアの流量を示す情報を与えられる。制御手段７３は、エアの流量変化によってリベット１を保持したと判断する。リベット１を保持したと判断すると、ステップｆ８に進み、リベット１を判断していないと判断すると、ステップｆ６に戻る。
【０１７９】
ステップｆ８では、制御手段７３は、打鋲装置４０を第２準備状態にする。第２準備状態は、リベット打ち込みを開始する位置である。したがってロボットアーム駆動手段７７を制御して、被接合物９の接合位置に近接した位置に移動する。第２準備状態に移動するにあたって、図３５および図３６に示すように、ダイ当接動作を行う。ダイ当接動作を行うことによって、被接合物９のパンチ側表面９ａにダイ５０の当接面８３を面接触させ、ダイ５０の軸線と被接合物９の接合位置とを同軸に配置することができる。
【０１８０】
また制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５を制御して、被接合物９に対してクランプ軸５３を移動する。また制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０を制御して、被接合物９に対してパンチ軸５２を移動させる。このように制御手段７３は、クランプ軸５３とパンチ軸５２とを独立して移動させる。
【０１８１】
たとえば第２準備状態は、図４１に示すように、クランプ軸５３を被接合物９に近接した位置に移動させ、パンチ軸５２を被接合物９から予め定める助走距離離反させて移動するようにした状態である。このように第２準備状態にすると、ステップｆ９に進む。
【０１８２】
ステップｆ９では、制御手段７３は、自動運転動作モードに移行し、ステップｆ１０に進む。ステップｆ１０では、制御手段７３は、各手段から与えられる状態量を計測する。予め定める状態量は、クランプ用サーボモータ５５およびパンチ用サーボモータ６０の各位置指令値と、各位置実績値と、各モータ電流と、各ロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃの検出値とを含む。モータの位置指令値は、制御手段７３が指令する指令値である。またモータの位置実績値は、エンコーダによって求めることができる。またモータ電流は、予め定める移動速度でモータを回転させるために必要な電流値である。このような各状態の計測は、接合が終了するまで継続する。状態の計測を開始すると、ステップｆ１１に進む。
【０１８３】
ステップｆ１１では、制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５を制御し、クランプ軸５３を被接合物９に向かって移動させる。制御手段７３は、クランプ用ロードセル８０ａから与えられる検出荷重値に基づいて、クランプ用サーボモータ５５を制御する。クランプ軸５３によって、予め定める所定荷重で被接合物９を押圧する。予め定める所定荷重は、各接合部材２，３の間の隙間をなくすとともに、被接合物９を挟持可能な荷重である。クランプ軸５３の所定荷重は、たとえば直径４ｍｍのリベットでは、約６キロニュートン（６００ｋｇｆ）に設定される。これによって図３７に示すように、被接合物９は、クランプ軸５３とダイ５０とによって協働して挟持され、ステップｆ１２に進む。
【０１８４】
ステップｆ１２では、制御手段７３は、パンチ用サーボモータ６０を制御し、パンチ軸５２を被接合物９に向かって移動させる。制御手段７３は、パンチ用ロードセル８０ｂから与えられる検出荷重値に基づいて、パンチ用サーボモータ６０を制御する。そして上述したようにパンチ５１を所定荷重Ｐに対して変動荷重分小さい第１変位量Ｔ３と、所定荷重Ｐに対して変動荷重分大きい第２変位量Ｔ４とを取得し、ステップｆ１３に進む。たとえば直径４ｍｍのリベットでは、パンチ５１の所定荷重Ｐは、５０キロニュートン（５ｔｏｎｆ）に設定される。変動荷重は、測定ごとに異なってもよい。
【０１８５】
ステップｆ１３では、制御手段７３は、上述した板厚測定動作を行う。制御手段７３は、ステップｆ１２で求めた各変位量Ｔ３、Ｔ４と、予め記憶している基準部材８６の板厚寸法Ｔ１および基準変位量Ｔ２に基づいて、接合動作を行う被接合物９の板厚を算出する。パンチ５１によって被接合物９の板厚を算出すると、ステップｆ１４に進む。また板厚測定動作は、図２５に示す他の板厚測定動作に従って求めてもよい。
【０１８６】
ステップｆ１４では、ステップｆ１３で算出した被接合物９の板厚が、予め定められる板厚範囲を超えているか否かを判断する。被接合物９の板厚が、予め定める板厚範囲を超えている場合には、警告を発するとともに、ステップｆ２３に進み、接合動作を終了する。また被接合物９の板厚が、予め定める板厚範囲内にある場合には、ステップｆ１５に進む。
【０１８７】
ステップｆ１５では、制御手段７３は、被接合物９の板厚に応じて、リベットを押込む押込み量を調整する動作が設定されているかそうでないかを調べる。この設定は、予め設定されている。押込み量を調整する動作が設定されている場合には、ステップｆ１６に進み、ステップｆ１６でリベット押込み量の決定動作を行う。制御手段７３は、適切な押込み量を算出して、ステップｆ１７に進む。
【０１８８】
またステップｆ１５において、押込み量調整動作が設定されていないと判断すると、予め定める押込み量を設定条件として、ステップｆ１７に進む。ステップｆ１７では、図３８に示すように、設定された押込み量となるようにリベット１を被接合物９に向かって移動させ、ステップｆ１８に進む。
【０１８９】
ステップｆ１８では、制御手段７３は、パンチ５１の移動とともに、クランプ押込荷重の調整動作を行い、クランプ軸５３による押圧力を一定に保つようにする。このとき、制御手段７３は、パンチ５１の移動とともにたわみ量補正動作を行い、被接合物９が変位しないようにする。
【０１９０】
またステップｆ１８では、クランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力が予め定める所定押圧力範囲を超えるか否かを調べる。もし予め定める所定押圧力範囲を超えると、警告を発するとともに、ステップｆ２３に進み、接合動作を終了する。またステップｆ１８でクランプ軸５３が被接合物９に与える押圧力が予め定める所定押圧力範囲となると、接合加工を許容する。ステップｆ１９に進む。またクランプ軸５３による被接合物９の押圧力が予め定める基準押圧力以上であると、接合加工を許容する。
【０１９１】
ステップｆ１９では、パンチ５１を決定した押込み量だけ押込んだかどうか調べる。言い換えるとパンチ５１の位置が設定された押込み量に達したか否かを判定し、設定された押込み量に達していないと、ステップｆ１７に戻る。またステップｆ１９で、パンチ５１の位置が設定された押込み量に達すると、図３９に示すように、制御手段７３は、リベット１が目標とする押込み量となったことを判断し、ステップｆ２０に進む。ステップｆ２０では、制御手段７３は、打鋲装置４０を第１準備状態にして、ステップｆ２１に進む。
【０１９２】
ステップｆ２１では、制御手段７３は、各手段から与えられる状態量の計測を終了し、ステップｆ２２に進む。ステップｆ２２では、制御手段７３は、リベット保持手段７４に設けられる吸着エアバルブを閉状態にし、ステップｆ２３に進む。ステップｆ２３では、クランプ用サーボモータ５５およびパンチ用サーボモータ６０の電源を切るとともに、安全柵１０４の侵入物検知センサを停止し、接合動作を終了する。
【０１９３】
打鋲装置４０は、リベット１によって被接合物９に与える押圧力が大きい。これによって被接合物９の変形および打鋲装置４０の変形が、接合品質に大きく影響する。したがって接合品質を向上するために、変形に対する補正および変形に対する防止が非常に重要となる。
【０１９４】
本発明の実施の形態によれば、ダイ５０の当接面８３が被接合物９に確実に面接触させた状態で、リベット１によって被接合物９を押圧する。これによって被接合物９が変形することを防いで、各接合部材２，３を接合することができる。また本実施の形態のように３つの変位センサ８４ａ，８４ｂ，８４ｃを用いることによって、接合位置と、ダイ５０の突起部５０ａとを基準軸線Ｌ１に沿って並べた位置に移動させることができる。これによって接合位置に確実にリベットを没入させることができ、リベット１が接合位置からずれた位置で被接合物９に没入することを防ぐことができる。
【０１９５】
また本実施の形態では、基準方向Ｚだけでなく、基準方向Ｚと垂直な方向にロボットアーム４４を移動させて、基台４５の変形にかかわらずに一定位置に被接合物９を保持する。これによって基台４５の変形に起因する被接合物９の変位および変形を防止することができる。この場合、基台４５のたわみを補正するための手段、たとえばイコライザを打鋲装置４０に別途設ける必要がなく、打鋲装置４０を軽量化することができる。
【０１９６】
またサーボモータのモータ電流から荷重を求めると、加減速に必要な電流が重畳され、正確な荷重が算出することができない。またサーボモータ５５，６０は、回転時の慣性力の影響があり、初速の違いによってモータ電流が変化してしまう。本実施の形態では、ダイ用ロードセル８０ｃによって基台４５にかかる荷重を測定する。これによってモータ電流から荷重を求める場合に比べて、精度よく基台４５にかかる荷重を測定することができる。
【０１９７】
またリベット１の没入具合にかかわらず、クランプ軸５３の押圧力を一定に保つことができ、被接合物９を過剰な挟持力で挟持することがない。これによって、被接合物９の挟持に起因する被接合物９の変形を防止することができる。またクランプ軸５３を移動させることで、基台４５の位置を教示する作業および被接合物の挟持を確認する作業などを、被接合物９に押圧力を与えずに行うことができ、安全性を向上することができる。
【０１９８】
またクランプ用サーボモータ５５は、ばね体、エアおよび油圧などの他の駆動手段に比べて、クランプ軸５３による押圧力を任意に調整可能となるので、各接合部材２，３の材質および形状、リベット１の没入具合および形状などに応じて、クランプ軸５３による押圧力を容易に調整することができる。これによって接合品質をさらに向上することができる。
【０１９９】
またパンチ用サーボモータ６０は、従来技術のようにばね力に抗する必要なく、駆動力をパンチ軸５２に直接与えることができ、パンチ用サーボモータ６０を小型化することができる。またばね力に抗する必要がないので、構造強度を過度に高める必要がなく、軽量化を図ることができる。またクランプ軸５３による板厚測定の精度を向上することができる。
【０２００】
またステップｆ１０で各手段から与えられる状態量を計測することによって、接合状態を確認したり、リベット長さを求めたりすることができ、利便性をさらに向上することができる。リベット長さは、各サーボモータ５５，６０のエンコーダ値に基づいて、求めることができる。制御手段７３は、被接合物の板厚のほか、リベット長さに基づいて押込み量を設定することによって、さらに接合品質を向上することができる。
【０２０１】
図４２は、本発明におけるクランプ軸５３の移動経路を示す斜視図である。また図４３は、比較例におけるクランプ軸５３の移動経路を示す斜視図である。被接合物９に複数の接合位置が設定される場合、打鋲装置４０は、ロボットアーム駆動手段７７によって各接合位置に順次移動し、リベット１をそれぞれ押込む。
【０２０２】
一方の接合位置２００における待機位置２０１から他方の接合位置２０２における待機位置２０３にクランプ軸５３が移動するにあたって、制御手段７３は、基台４５を移動駆動させると同時にクランプ軸５３を変位駆動する。これによって制御手段７３は、障害物２０４をさけたうえで、移動径路が短くなるような経路でクランプ軸５３を移動させることができる。
【０２０３】
また制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５によってクランプ軸５３を、矢符２０７に示すように基準方向Ｚに移動させる。また制御手段７３は、ロボットアーム４４によってクランプ軸５３を、矢符２０９に示すように基準方向Ｚ外の方向に移動させる。すなわち、基台４５自体を基準方向Ｚに移動することがなく、基台４５を移動するのに必要なエネルギーを小さくすることができる。
【０２０４】
また一方の待機位置２０１から他方の待機位置２０３に移動する間にリベット保持動作を行うことによって、短時間に接合動作をさらに短縮することができる。制御手段７３は、接合位置の移動にあたって、クランプ用サーボモータ５５だけでなく、パンチ用サーボモータ６０を用いてクランプ軸５３を変位させてもよい。
【０２０５】
これに対して図４３に示す比較例の打鋲装置では、クランプ軸５３を基台４５に対して独立して移動させることができない。したがってロボットアーム４４によってクランプ軸５３を、矢符２０５に示すように基準方向Ｚおよび基準方向以外の方向に移動させる必要がある。この場合には、基台４５の移動経路が長くなり、基台４５を移動するために必要なエネルギーが大きくなるとともに、クランプの移動に時間がかかる。
【０２０６】
したがって本実施の形態のように、クランプ軸５３およびパンチ軸５２を基台４５に対して別途変位駆動することによって、比較例の接合装置に比べて、複数の接合にかかる時間を短縮することができ、また必要なエネルギーを小さくすることができる。
【０２０７】
図４４は、本発明の他の実施の形態である打鋲装置４４０を簡略化して示す断面図である。打鋲装置４４０は、クランプ軸５３を移動するための構成が、図１に示す打鋲装置４０と異なり、残余の構成については同様の構成を示す。同様の構成については、図１に示す打鋲装置４０と同様の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２０８】
パンチ構成体４１は、クランプ用サーボモータ５５が本体部５６に固定される。クランプ用サーボモータ５５は、リング状に形成され、基準軸線Ｌ１と同軸に配置される。クランプ用サーボモータ５５は、中空形状のクランプ用ロードセル８０ａを介して、回転伝達部材５４に連結される。クランプ用ロードセル８０ａは、リング状に形成される。また回転伝達部材４５４は、円筒状に形成される。クランプ用ロードセル８０ａおよび回転伝達部材４５４は、基準軸線Ｌ１と同軸に配置される。
【０２０９】
回転伝達部材４５４は、本体部５６からダイ構成体４３に向かって延び、内部にクランプ軸４５３が収容される。またクランプ軸４５３の内部空間にパンチ軸５１が収容される。
【０２１０】
クランプ軸４５３は、外周部に外ねじが形成される。また回転伝達部材４５４は、内周部に内ねじが形成される。クランプ軸４５３は、回転伝達部材４５４に螺着することによって、回転伝達部材４５４に支持される。またクランプ軸４５３は、内周部に基準軸線方向に沿って延びるクランプ係合部が形成される。パンチ軸５１は、外周部に基準軸線方向に沿って延びるパンチ係合部が形成される。クランプ軸５３の内部空間にパンチ軸５２が収容され、クランプ係合部がパンチ係合部に係合することによって、クランプ軸５３の回転が阻止される。
【０２１１】
クランプ用サーボモータ５５が回転伝達部材４５４を回転駆動すると、回転伝達部材４５４は、回転力をクランプ軸５３に伝達する。クランプ軸５３は、パンチ軸５３によって角変位が阻止されるので、基準方向Ｚに沿って変位する。このようなパンチ構成体４４１の構成であっても、図１に示す打鋲装置と同様の効果を得ることができる。
【０２１２】
また上述した本発明の形態は、実施の一形態であって、発明の範囲内において構成を変更してもよい。たとえば被接合部材２，３は、２つとしたが、３つ以上であってもよい。また実施の一形態として、パンチリベット１によって接合部材を接合する打鋲装置４０について説明したが、被接合物９をクランプした状態で、接合加工する装置であれば同様の効果を達成することができる。たとえば摩擦撹拌接合装置および抵抗スポット接合装置であってもよい。
【０２１３】
また各押圧力を検出するために、各ロードセル８０ａ，８０ｂ，８０ｃを用いたが、制御手段７３は、クランプ用サーボモータ５５およびパンチ用サーボモータ６０のモータ電流値に基づくことによって、各荷重を求めてもよい。このように各サーボモータのモータ電流値に基づいて、各押圧力を求めることによって、上述したロードセルが不要となり、構造を単純化することができる。
【０２１４】
またクランプ軸５３によって被接合物９を押圧する押圧力は、一定でなくてもよく、接合加工状態に応じて変化させてもよい。クランプ軸５３は、パンチ軸５２と独立して変位移動させることができるので、接合加工状態に応じて容易にクランプ軸５３の押圧状態を変更することができる。
【０２１５】
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るが、ロボットアーム４４に設けられなくてもよく、予め定める定位置に固定されていてもよい。すなわち接合装置１０１として、多関節ロボットを含んでなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２１６】
【図１】本発明の実施の一形態である打鋲装置４０を簡略化して示す断面図である。
【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４０の一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】パンチ構成体４１を拡大して示す断面図である。
【図５】クランプ用ロードセル８０ａを示す斜視図である。
【図６】クランプ用ロードセル８０ａを示す断面図である。
【図７】パンチ用ロードセル８０ｂを示す斜視図である。
【図８】パンチ用ロードセル８０ｂを示す断面図である。
【図９】ダイ構成体４３を拡大して示す斜視図である。
【図１０】ダイ構成体４３を示す平面図である。
【図１１】リベット充填装置７８を示す斜視図である。
【図１２】打鋲装置４０を含む接合設備１００を示す側面図である。
【図１３】打鋲装置４０の電気的構成を示すブロック図である。
【図１４】接合装置１０１の主要な接合動作の手順を示すフローチャートである。
【図１５】接合装置１０１のダイ当接動作の手順を示すフローチャートである。
【図１６】接合装置１０１のダイ当接動作の手順を説明するための側面図である。
【図１７】ダイ５０を簡略化して示す正面図である。
【図１８】図１７のＳ１８−Ｓ１８切断面線からダイ構成体４３を見て示す断面図である。
【図１９】ダイ５０を簡略化して示す正面図である。
【図２０】図１９のＳ２０−Ｓ２０切断面線からダイ構成体４３を見て示す断面図である。
【０２１７】
【図２１】他の演算方法を説明するための図である。
【図２２】他の演算方法を説明するための図である。
【図２３】接合装置１０１の板厚測定動作の手順を示すフローチャートである。
【図２４】接合装置１０１の板厚測定動作の手順を示すための断面図である。
【図２５】本実施の形態の他の板厚測定動作の手順を示すフローチャートである。
【図２６】他の板厚測定動作の手順を示すための断面図である。
【図２７】リベット１の押込み量と被接合物９の板厚との関係を示すグラフである。
【図２８】接合装置１０１のリベット押込み量決定動作の手順を示すフローチャートである。
【図２９】ロボットアーム４４による基台４５のたわみ補正を説明するための側面図である。
【図３０】ダイ構成体４３に与えられる押圧力と基台４５のたわみとの関係を示すグラフである。
【図３１】接合装置１０１のたわみ量補正動作の手順を示すフローチャートである。
【図３２】接合装置１０１のクランプ押込荷重調整動作の手順を示すフローチャートである。
【図３３】接合動作の一例を具体的に示すフローチャートである。
【図３４】接合動作の一例を具体的に示すフローチャートである。
【図３５】接合動作の開始状態を示す断面図である。
【図３６】ダイ５０が被接合物に当接した状態を示す断面図である。
【図３７】クランプ軸５３が被接合物に当接した状態を示す断面図である。
【図３８】リベット１が被接合物に当接した状態を示す断面図である。
【図３９】リベット１が被接合物に没入した状態を示す断面図である。
【図４０】第１準備状態にある打鋲装置４０をそれぞれ示す断面図である。
【０２１８】
【図４１】第２準備状態にある打鋲装置４０をそれぞれ示す断面図である。
【図４２】本発明におけるクランプ軸５３の移動経路を示す斜視図である。
【図４３】比較例におけるクランプ軸５３の移動経路を示す斜視図である。
【図４４】本発明の他の実施の形態である打鋲装置４４０を簡略化して示す断面図である。
【図４５】従来技術の打鋲装置１０の一部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２１９】
２  パンチ側接合部材
３  ダイ側接合部材
９  被接合物
４０  打鋲装置
４１  パンチ構成体
４２  パンチ駆動手段
４３  ダイ構成体
４４  ロボットアーム
４５  基台
５０  ダイ
５１  パンチ
５３  クランプ軸
５５  クランプ用サーボモータ
６０  パンチ用サーボモータ
７３  制御手段
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ  ロードセル
８４ａ，８４ｂ，８４ｃ  変位センサ
【図１】
2007203307.tif 000003
【図２】
2007203307.tif 000004
【図３】
2007203307.tif 000005
【図４】
2007203307.tif 000006
【図５】
2007203307.tif 000007
【図６】
2007203307.tif 000008
【図７】
2007203307.tif 000009
【図８】
2007203307.tif 000010
【図９】
2007203307.tif 000011
【図１０】
2007203307.tif 000012
【図１１】
2007203307.tif 000013
【図１２】
2007203307.tif 000014
【図１３】
2007203307.tif 000015
【図１４】
2007203307.tif 000016
【図１５】
2007203307.tif 000017
【図１６】
2007203307.tif 000018
【図１７】
2007203307.tif 000019
【図１８】
2007203307.tif 000020
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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