JP2007203307A - Joining apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joining apparatus which can hold objects to be joined with a predetermined gripping force even when the state of the objects to be joined fluctuates. <P>SOLUTION: A control means 73 detects a pushing force, applied on the objects 9 to be joined from a clamping rod 53, by means of a clamping load-cell 80a, and controls a clamping servomotor 55 based on the detected pushing force such that the pushing force of the clamping rod 53 applied on the objects 9 to be joined becomes a predetermined force. By this method, the objects 9 to be joined can be gripped by the predetermined gripping force irrespective of the position where the objects 9 to be joined is arranged, the thickness of the objects 9 to be joined, and the existence of the clearance between respective joining members 2, 3. Further, even when a rivet 1 deeply plunges, the objects 9 to be joined are not gripped by an excessive force. As a result, the joining operation can be carried out in the state that the objects to be joined have been gripped by an suitable gripping force, and the joining quality can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a joining device that joins a plurality of joining members. For example, the present invention relates to a joining device that pushes and joins a punch rivet to an object to be joined.

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)。   FIG. 45 is a cross-sectional view showing a partial configuration of the conventional striking device 10. The striking device 10 immerses the punch rivet 17 in the workpiece 18 on which the joining members 19 and 20 are stacked, and physically joins the joining members 19 and 20. The punch rivet 17 may be referred to as a driving rivet or a self piercing rivet (abbreviated as SPR) (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

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。   The striking device 10 includes a die 12, a clamp body 13, a punch 14, and a spring body 15. The hammering device 10 cooperates with the die 12 and the clamp body 13 to sandwich the workpiece 18 and pushes the rivet 17 into the workpiece 18 with the punch 14.

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。   The clamp body 13 is elastically connected to the punch 14 by a spring body 15. When the punch 14 is moved toward the workpiece 18, the clamp body 13 is also moved toward the workpiece 18 together with the punch 14. In the clamp body 13, the punch 14 approaches the die 12, and the pressing force P <b> 1 that presses the workpiece 18 increases.

米国特許第6276050号明細書US Pat. No. 6,276,050 米国特許出願公開第2001−3859号明細書US Patent Application Publication No. 2001-3859 米国特許出願公開第2001−39718号明細書US Patent Application Publication No. 2001-39718 米国特許出願公開第2001−27597号明細書US Patent Application Publication No. 2001-27597

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。   In the clamp body 13 of the striking device 10, the pressing force P <b> 1 that presses the workpiece 18 changes as the punch 14 moves. Moreover, it is difficult to adjust the pressing force P1 that presses the workpiece 18 to a predetermined value. Furthermore, when the dimension and position of the workpiece 18 vary, the pressing force P1 applied to the workpiece 18 also changes.

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。   When the pressing force P1 varies, the clamping force for clamping the workpiece 18 cannot be kept constant. For example, when the clamping force is small, the workpiece 18 is displaced during the joining process. In addition, when the clamping force is large, the workpiece 18 is deformed.

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。   The prior art striking device 10 applies a pressing force to the workpiece 18 so that the gap is eliminated by the clamp body 13 in consideration of a case where a gap is formed between the joining members 18. When the strength of the workpiece 18 is small, the workpiece 18 may be damaged by the pressing force applied by the clamp body 13. In particular, since the pressing force of the clamp body 13 increases as the punch 14 moves, a large pressing force is applied to the workpiece 18 at the end of the rivet immersion operation. As described above, the conventional striking device 10 has a problem that it is difficult to adjust the pressing force of the clamp body 13 and the joining quality of the joining members 19 and 20 to be joined is deteriorated.

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。   Further, in order to teach the joining position 21 to the striking device 10, it is necessary for the operator to confirm the contact state between the punch 14 and the workpiece 18. In the contact state, a large pressing force is applied to the workpiece 18 by the clamp body 13. Therefore, the worker needs to check the contact state carefully and carefully in order to safely perform the teaching work. Further, the punch 14 needs to be displaced against the spring force of the spring body 15, and there is a problem that the punch driving means for driving the punch 14 to be displaced is increased in size.

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。   The problems as described above are common problems in a joining apparatus in which an object to be joined is sandwiched between a clamp body and a support body, and the processing means and the clamp body are connected by a spring.

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。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a joining device that can clamp a workpiece with a predetermined clamping force even when the state of the workpiece varies.

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。
The present invention provides a support for supporting an object to be joined including a plurality of joining members;
A clamp body which is provided so as to be displaceable in a reference direction close to and away from the support body, and which clamps an object to be joined in cooperation with the support body;
A clamp driving means for driving the clamp body to move in a reference direction close to and away from the support; and
A processing means for bonding each bonding member of the object to be bonded sandwiched between the support and the clamp body under a set processing condition;
A pressing force detecting means for detecting the pressing force of the object to be joined by the clamp body;
And a control unit that controls the clamp driving unit so that the pressing force of the object to be joined by the clamp body becomes a predetermined value based on the detected pressing force.

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。   According to the present invention, the object to be joined is clamped by the clamp body and the support body, and the clamped object is joined by the processing means. The control means moves the clamp body based on the pressing force of the object to be joined by the clamp body. As a result, even if the state of the object to be bonded varies for each bonding, the object to be bonded can be pressed with a predetermined pressing force. Therefore, it is possible to prevent the object to be bonded from being shaken due to a small clamping force, and to prevent the object from being deformed due to a large clamping force, thereby improving the bonding quality. Moreover, the contact confirmation operation | work with a clamp body and a to-be-joined object can be performed, without giving big pressing force to a to-be-joined object.

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。   Further, for example, the joining apparatus further includes a processing state acquisition unit that acquires a joining processing state by the processing unit, and the control unit follows the joining processing state, and the pressing force of the object to be joined by the clamp body corresponds to the joining processing state. The clamp driving means may be controlled so as to obtain a value. Accordingly, the clamp driving means can be adjusted in accordance with the joining processing state that changes with time, and the object to be joined can be held with an appropriate holding force obtained by experiments.

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。
The present invention further includes a measuring means for measuring the dimensions of the object to be joined,
The control means sets processing conditions for the processing means based on the measurement result.

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。   According to the present invention, the processing conditions by the processing means are set based on the acquired dimensions of the workpiece. And each joining member is joined on the set joining conditions. The bonding quality can be further improved by performing the bonding under appropriate bonding conditions according to the dimensional variation of the objects to be bonded.

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。   For example, when the joining device is a striking device, it is possible to adjust the push-in amount for immersing the rivet into the workpiece based on the thickness of the workpiece. As a result, the exposed surface of the punch rivet and the surface of the object to be joined can be flush with each other, and the aesthetic appearance can be improved.

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。
According to the present invention, the measuring means includes a clamp body reference position, which is a position in the reference direction of the clamp body when the clamp body is in contact with the support body with no pressing force or a small pressing force, and a clamp with a predetermined reference pressing force. A storage unit that stores a support displacement amount that is a displacement amount in a reference direction of the support when the body presses the support;
A detection unit for detecting a clamp body pressing position, which is a position in the reference direction of the clamp body when the clamp body presses the object to be joined with the reference pressing force;
Based on the clamp body reference position, the support body displacement amount, and the clamp body pressing position, the distance from the support body to the clamp body when the clamp body presses the work piece with the reference pressing force is the dimension of the work piece. And an arithmetic unit for calculating as follows.

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。   According to the present invention, after storing the clamp body reference position and the support body displacement amount, the clamp body pressing position is detected. And a measurement means calculates | requires the distance between a clamp body and a support body from the support pair displacement amount with respect to a clamp body reference position, and a clamp body press position. Since the object to be bonded is sandwiched between the clamp body and the support body, the dimension of the object to be bonded can be calculated by calculating the distance between the clamp body and the support body.

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。
The present invention further includes a support state detecting means for detecting a support state of the object to be joined by the support,
The control means controls the processing means based on the support state of the object to be joined by the support body so as to allow the joining process when the pressing force of the object to be joined by the clamp body is equal to or higher than a predetermined reference pressing force. It is characterized by.

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。   According to the present invention, the support state detection means detects whether or not the support supports the object to be joined. The pressing force applied from the clamp body is detected by the pressing force detection means. When the workpiece is supported by the support and the pressing force applied to the workpiece by the clamp body is equal to or greater than the reference pressing force, the workpiece is sandwiched between the support and the clamp body.

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。   Based on the support state detection means and the pressing force detection means, the control means determines that it is in the clamping state and allows the joining process. As a result, even if there are positional variations, dimensional variations of the objects to be joined, and gaps between the respective joining members, the joining process can be performed in a state where the objects to be joined are securely clamped, and the joining quality is improved. be able to. Furthermore, it is not necessary to accurately teach in advance the amount of movement that the support and the clamp body move to clamp the object to be joined, and the clamping work can be shortened.

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。
The present invention also includes a base on which a support is provided;
A base driving means for displacing the base;
A deformation state detection means for detecting the deformation state of the base,
The control means controls the base drive means based on the deformation state of the base.

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。   When the support is pressed by at least one of the clamp body and the processing means, the base is deformed. According to the present invention, the control means controls the base drive means based on the detected deformation state of the base. Even if the base is deformed, the control means displaces the base so as to compensate for the amount of deformation. Accordingly, the position of the object to be bonded can be kept the same before and after the base deformation, and the object to be bonded can be prevented from being deformed together with the support.

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。
The present invention also includes a base on which a support, a clamp body, a clamp driving means, and a processing means are provided.
Further includes base drive means for driving the base to displace,
The control means controls the base driving means and the clamp driving means so as to drive the clamp body while displacing the base.

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。   According to the present invention, the control means drives the displacement of the base and drives the displacement of the clamp body. As a result, the clamp body can be moved to the joining position in a shorter time than when only the base is moved to move the clamp body to the joining position.

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。
In the present invention, the processing means includes
A holding part for holding the joining piece detachably;
And holding unit driving means for driving the holding unit to move in a reference direction approaching and separating from the workpiece.

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。   According to the present invention, the holding portion holding the joining piece is moved toward the support, and the joining piece is immersed in the article to be joined. Each joining member is physically coupled by the joining piece being immersed in the article to be joined. Such a processing means immerses the joining piece in the article to be joined, and therefore, it is necessary to apply a larger load to the article to be joined as compared with joining processing such as resistance spot joining. Therefore, it is important to set the clamping force for clamping the workpieces to an appropriate value. According to the present invention, with the above-described configuration, an optimum clamping force can be applied to the workpiece regardless of the state of the workpiece, and the bonding quality can be improved. Further, by independently driving the clamp body and the holding portion, the holding portion can be moved with high accuracy, and the joining quality can be further improved.

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。   As described above, according to the first aspect of the present invention, even when the objects to be joined vary, the teaching force applied to the objects to be joined can be maintained at a predetermined value. Thereby, the joining quality of each joining member to be joined can be improved regardless of the state of the object to be joined. In addition, since the pressing force of the clamp body can be adjusted, the clamping force may be changed for each workpiece, or the clamping force may be changed according to the bonding processing state. By sandwiching the workpiece with an appropriate clamping force for each processing state for each workpiece, deformation and displacement of the workpiece can be prevented, and the bonding quality can be improved.

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。   According to the second aspect of the present invention, the processing conditions by the processing means are set based on the acquired dimensions of the object to be joined, and the respective joining members are joined under the set joining conditions. Thus, joining quality can be further improved by joining on a suitable joining condition for every dimension of a to-be-joined object.

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。   For example, when the joining device is configured to include a striking device, it is possible to adjust the push-in amount for immersing the punch rivet into the article to be joined based on the thickness of the joining member to be joined. As a result, the exposed surface of the punch rivet and the surface of the object to be joined can be flush with each other, and the aesthetic appearance can be improved.

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。   According to the third aspect of the present invention, the dimension of the object to be joined can be calculated by calculating the distance between the clamp body and the support body. In this case, the dimensions of the workpiece can be measured in a state where the clamp body presses the workpiece with a predetermined reference pressure, so even if there is a gap in each joining member, the gap is eliminated. The plate thickness of the object to be bonded can be measured, and the plate thickness can be measured with high accuracy. Further, by calculating the distance between the clamp body and the support body based on the displacement amount of the support body, even if the support body is displaced due to the deflection due to the reference pressing force, the deflection is corrected and the more accurate. The thickness of the object to be joined can be measured.

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。   According to the fourth aspect of the present invention, the joining process is performed after determining that the object is sandwiched. As a result, the joining process can be prevented from being performed in a non-clamping state, and the joining quality can be kept constant. Further, it is not necessary to accurately teach in advance the amount of movement of the support body and the sandwiching body, and the time required for the teaching work can be shortened.

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。   Further, according to the present invention, it is possible to prevent the object to be clamped from being deformed together with the support body by controlling the base driving means based on the detected deformation state of the base. Can do. Thus, joint quality can be further improved by preventing deformation of the objects to be joined.

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。   According to the sixth aspect of the present invention, the control means drives the displacement of the base and also drives the clamp body to move. As a result, the clamp body can be moved to the joining position in a shorter time than when only the base is moved to move the clamp body to the joining position.

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。   According to the seventh aspect of the present invention, since the processing means immerses the joining piece in the object to be joined, it is necessary to apply a larger load to the object to be joined than other processing means. According to the present invention, the object to be joined can be clamped without being deformed by driving the clamp body to be displaced independently of the processing means. Thereby, even when the processing means applies a large load to the workpiece, the bonding quality can be improved.

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。   FIG. 1 is a simplified cross-sectional view showing a striking device 40 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the striking device 40 in order to explain the method of joining the joining members 2 and 3 with the punch rivet 1. FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a plurality of punch rivets 1. The striking device 40 is included in the configuration of the joining device that joins the joining members 2 and 3 using the punch rivet 1.

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。   The punch rivet 1 (hereinafter simply referred to as the rivet 1) serves as a joining piece for joining the joining members 2 and 3 together. As shown in FIG. 3, the rivet 1 is formed in a bottomed short cylinder shape, and an opening 8 is formed on one side in the axial direction. The rivet 1 has a shaft portion 4 and a head portion 5. The shaft portion 4 is formed in a short cylindrical shape. The head 5 is connected to one end 6 in the axial direction of the shaft 4. The head portion 5 is formed in a substantially dish shape and closes the other opening in the axial direction of the shaft portion 4. Further, the head 5 has a protruding portion 5 a that protrudes outward in the radial direction perpendicular to the axial direction from the outer peripheral portion of the shaft portion 4 to the entire circumference in the circumferential direction.

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。   As shown in FIG. 2 (1), the joining method of the joining members 2 and 3 by the rivet 1 is to prepare a plurality of, for example, two joining members 2 and 3 to be joined. Next, the joining members 2 and 3 are sandwiched by the die 50 and the clamp shaft 53 in a state of being overlapped. Specifically, the striking device 40 brings the die 50 into contact with the die-side surface 9a on the one side A1 side of the workpiece 9 in the parallel direction. Further, the clamp shaft 53 is brought into contact with the punch side surface 9b which is the other side A2 side of the workpiece 9 in the parallel direction. Next, the free end portion 7 of the shaft portion 4 on the opposite side to the head portion 5 of the rivet 1 is brought into contact with the joint portion of the article 9 to be joined.

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。   As shown in FIG. 2 (2), the punch 51 presses the head 5 of the rivet 1 to immerse the rivet 1 into the workpiece 9. The rivet 1 is immersed in the workpiece 9. The immersed rivet 1 is caulked by being deformed inside the article 9 and is prevented from coming out of the article 9. As the rivet 1 bites into the workpiece 9 in this way, the respective joining members 2 and 3 are physically joined.

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。   In addition, the structure comprised including each joining member 2 and 3 is called the to-be-joined object 9. FIG. Of the two bonding members 2 and 3 to be bonded, the bonding member 2 that is on the punch side in bonding is referred to as a punch-side bonding member 2, and the bonding member 3 that is on the die side in bonding is referred to as a die-side bonding member 3. A direction in which the joining members 2 and 3 are arranged is referred to as a parallel direction A.

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。   The striking device 40 is used for spot bonding in which the bonding members 2 and 3 are locally bonded. Each of the plurality of joining members 2 and 3 is, for example, an aluminum alloy thin plate material that is press-formed. Further, for example, the joining with the rivet 1 is used for manufacturing a body of a household electric appliance such as a washing machine or an air conditioner and a body of an automobile. Further, the joining by the rivet 1 may be used for joining and assembling the residential structural truss.

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。   As shown in FIG. 1, the striking device 40 is set with a predetermined reference axis L1. The reference axis L1 is an axis that serves as a reference for the striking device 40, and is fixed to the striking device 40. When the striking device 40 performs the joining operation, the reference axis L1 extends along the parallel direction A of the joining members 2 and 3 to be joined. A direction extending along the reference axis L1 is referred to as a reference direction Z.

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。   The striking device 40 is configured to include a punch structure 41, a punch driving means 42, a die structure 43, and a base 45. The punch structure 41 is provided so as to detachably hold the rivet 1 and move along the reference axis L1. The punch driving means 42 drives the punch structure 41 to be displaced along the reference axis L1. The punch structure 41 and the die structure 43 are arranged along the reference axis L1 and provided at positions facing each other. The die structure 43 supports the workpiece 9 from the opposite side to the punch structure 41.

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。   The base 45 is formed in a substantially C shape. The base 45 is connected to the tip of the robot arm 44 and is configured to be movable in three directions orthogonal to each other. In the base 45, the punch structure 41 and the punch driving means 42 are connected to one end 47 in the circumferential direction, and the die structure 43 is connected to the other end 48 in the circumferential direction.

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。   The punch structure 41 holds the rivet 1 in a detachable manner. The axis of the rivet 1 to be held is coaxial with the reference axis L1. The punch structure 41 is provided so as to be displaceable in the reference direction Z with respect to the die structure 43. The punch structure 41 includes a main body portion 56, a motor housing portion 57, a punch shaft 52, a clamp shaft 53, a rotation transmission member 54, a clamping servomotor 55, load cells 80 a and 80 b, and a rotation prevention member 99. It is comprised including.

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。   The punch shaft 52 is formed in a cylindrical shape and is arranged coaxially with the reference axis Z. A punch 51 is formed at one axial end of the punch shaft 52. The punch 51 is a portion that contacts the rivet 1 and presses the rivet 1 against the workpiece 9. The punch 51 constitutes a part of processing means for joining the joining members 2 and 3. The clamp shaft 53 is provided so as to be displaceable in the reference direction Z with respect to the punch shaft 52. The clamp shaft 53 serves as a clamp body that presses the workpiece 9. The clamp shaft 53 is formed in a cylindrical shape and is disposed coaxially with the reference axis Z. The punch shaft 52 is accommodated in the internal space of the clamp shaft 53. The servo motor 55 for clamping serves as a clamp driving unit that drives the clamp shaft 53 to move in the reference direction Z.

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。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the punch structure 41. The main body 56 is supported by the circumferential one end 47 of the base 45 so as to be displaceable in the reference direction Z. The motor housing portion 57 is integrally connected to the main body portion 56 and protrudes from the main body portion 56 toward the die structure 43. In the motor housing portion 57, an internal space 200 having an opening coaxial with the reference axis L1 is formed.

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。   The clamping servomotor 55 is accommodated in the internal space 200 of the motor accommodating portion 57. The clamping servo motor 55 is realized by a hollow servo motor formed in a ring shape. The clamping servomotor 55 is fixed to the motor housing portion 57 in a state where the opening is disposed coaxially with the reference axis L1. In the present embodiment, the clamping servomotor 55 is fixed to the motor housing portion 57 via the clamping load cell 80a. The clamping load cell 80a is formed in a ring shape. The opening of the clamp load cell 80a is formed coaxially with the reference axis L1. The clamping load cell 80a is formed with a connecting portion that goes around the reference axis L1, and the clamping servomotor 55 and the motor housing portion 57 are connected by this connecting portion.

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。   The clamp shaft 53 and the punch shaft 52 are inserted into the internal space of the servo motor 55 for clamping. The rotation transmission member 54 is formed in a cylindrical shape. In the present invention, the ring shape and the cylindrical shape refer to shapes in which openings are formed at both ends in the axial direction, and an internal space that is inserted in the axial direction is formed. The rotation transmitting member 54 is fixed to the clamping servo motor 55 in a state of being arranged coaxially with the reference axis L1.

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。   The clamp shaft 53 is disposed in the internal space of the rotation transmitting member 54 in a state of being disposed coaxially with the reference axis L1. The clamp shaft 53 can protrude from the motor housing portion 57 toward the die structure 43.

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。   The punch shaft 52 is disposed in the internal space of the clamp shaft 53 in a state of being disposed coaxially with the reference axis L1. The punch shaft 52 is integrally fixed to the main body 56 via a punch load cell 80b. The punch shaft 52 can project from the motor housing portion 57 toward the die structure 54 through the opening of the motor housing portion 57 from the internal space of the motor housing portion 57.

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。   As described above, the punch shaft 52 and the clamp shaft 53 are disposed in the internal space of the motor housing portion 57 and are inserted through the opening of the clamping servo motor 55 and through the opening of the clamp load cell 80a. Extend outside.

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。   The clamp shaft 53 is formed to be movable in the reference direction Z with respect to the punch shaft 52. A screw groove in a ball screw is formed on the outer peripheral portion 201 of the clamp shaft 53 on the axial direction main body portion side. Further, a spline groove extending along the axial direction Z is formed on the outer peripheral portion 202 of the clamp shaft 53 on the axial die structure side.

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。   The clamping servomotor 55 includes a rotor side ring and a stator side ring, and rotationally drives the rotor side ring relative to the stator side ring about the axis. In the servo motor 55 for clamping, the rotor side ring is fixed to the rotation transmitting member 54, and the stator side ring is fixed to the motor housing portion 57. The rotation transmitting member 54 transmits the rotational force output from the clamping servo motor 55 to the clamp shaft 53. The rotation transmission member 54 serves as a nut portion in a so-called ball screw. The rotation transmitting member 54 is formed to be rotatable around the reference axis L <b> 1, and is screwed into a screw groove formed in the axial direction main body side outer peripheral portion 201 of the clamp shaft 53. The clamp shaft 53 is supported in the reference direction Z by screwing the clamp shaft 53 into the rotation transmitting member 54.

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。   A rotation preventing member 99 is fixed to the motor housing portion 57. The rotation preventing member 99 allows the clamp shaft 53 to move in the reference direction Z and prevents it from rotating around the reference axis L1. The rotation preventing member 99 is disposed closer to the die structure 43 than the clamping servomotor 55. The rotation blocking member 99 has an opening that is coaxial with the reference axis L1, and the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 are inserted through the opening. The rotation preventing member 99 is formed with a protruding piece that fits into the spline groove of the outer peripheral portion 202 on the axial die structure side of the clamp shaft 53. For example, the rotation preventing member 99 is realized by a ball spline bush.

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。   When the clamping servomotor 55 is driven, the rotation transmitting member 54 rotates around the reference axis L1 together with the rotor side ring. The rotation transmission member 57 transmits power to the clamp shaft 53. Since the clamp shaft 53 is prevented from rotating around the reference axis L1 by the rotation preventing member 99, the clamp shaft 53 moves in the reference direction Z when power is supplied from the rotation transmitting member 57. In other words, since the clamp shaft 53 and the rotation transmission member 54 constitute a ball screw mechanism, when the rotation transmission member 54 is rotationally driven in a state in which the rotation of the clamp shaft 53 is prevented, the clamp shaft 53 is rotated by the rotation transmission member. 54 moves in the reference direction Z direction.

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。   As shown in FIG. 1, the base 45 is provided with a guide groove 58 for guiding the main body portion 56 of the punch structure 41 in the reference direction Z. The guide groove 58 is formed in the other circumferential end 47 of the base 45. The main body 56 of the punch structure 41 is provided with a fitting portion 59 that fits into the guide groove 58 of the base 45. By fitting the fitting portion 59 in the guide groove 58, the main body portion 56 of the punch structure 41 is prevented from being displaced in directions other than the reference direction Z. The guide groove 58 is realized by, for example, a rail, and the fitting portion 59 is realized by a slider.

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。   The punch drive means 42 includes a punch servomotor 60, a rotation transmission mechanism 62, a screw shaft 63, and a speed reducer 64. The punch servomotor 60 is supported by the base 45 and rotates its output shaft 60a. The screw shaft 63 extends coaxially with the reference axis L1 and is supported by the base 45, and is provided to be rotatable around the reference axis L1. The rotation transmission mechanism 62 applies rotation of the output shaft 60 a to the speed reducer 64 by the belt 61, and the speed reducer 64 reduces the rotational force of the output shaft 60 a and applies it to the screw shaft 63.

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。   The main body portion 56 of the punch structure 41 is provided with a threaded portion 65 that is threadedly engaged with the screw shaft 63. When the rotational force is applied and the screw shaft 63 rotates, the punch structure 41 screwed into the screw shaft 63 can be moved in the reference direction Z.

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。   As a moving means for moving the clamp shaft 53, an air cylinder or a hydraulic cylinder can be used in addition to the servo motor. However, when an air cylinder is used, the operation speed and response speed are slower than those of the servo motor. This makes it difficult to operate in conjunction with the punch shaft 53 displaced by the punch servomotor 60. In addition, when using an air cylinder and a hydraulic cylinder, the clamp shaft 53 is formed in a cylindrical shape, so special measures such as the use of a hollow cylinder and the arrangement of small cylinders around the reference axis L1 are necessary. .

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。   On the other hand, by using a hollow servomotor to move the clamp shaft 53, the operation speed and response speed of the clamp shaft 53 can be improved, and the interlocking operation with the punch shaft 53 can be easily performed. . Further, the workpiece 9 can be uniformly pressurized by the clamp shaft 53 without performing any special processing as compared with the cylinder and without causing a single contact.

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。   Further, when a cylindrical electric motor is employed as the moving means for moving the clamp shaft 53, the arrangement position of the electric motor is shifted from the reference axis L1 like the punch servomotor 60. In this case, the apparatus becomes large and complicated.

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。   On the other hand, by adopting a hollow servo motor as the moving means for moving the clamp shaft 53, the central axis of the motor and the reference axis L1 can be matched. As a result, the rotation transmitting member 54 can be directly driven to rotate, thereby reducing the number of components and saving space.

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。   The central axis of the clamping servomotor 55 and the rotation transmitting member 54 is provided coaxially with the reference axis L1. When the clamp shaft 53 pressurizes the workpiece 9, a reaction force from the workpiece 9 is applied to the rotation transmission member 54 via the clamp shaft 53. The rotation transmitting member 54 transmits the reaction force in the reference direction Z and applies it to the clamping servo motor 55. As a result, even if a reaction force is applied from the workpiece 9 to the rotation transmission shaft 54 and the clamp shaft 53, the rotation transmission shaft 54 and the clamp shaft 53 can receive the reaction force stably without receiving any force other than the reference direction Z. The rotation transmission member 54 can be smoothly rotated by the servo motor 55.

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。   The punch shaft 52 is displaced in the reference direction one Z1 by the punch servomotor 60 at a predetermined speed, and the clamp shaft 53 is displaced in the other reference direction Z2 by the clamp servomotor 55 by the predetermined speed. The clamp shaft 53 can be arranged at a constant position in the reference direction Z regardless of the movement of If it does in this way, the area | region where the clamp axis | shaft 53 and the rotation transmission member 54 screw together can be increased as the punch axis | shaft 52 goes to the die | dye structure 43. FIG. As a result, when the rivet 1 is immersed, the coupling strength between the clamp shaft 53 and the rotation transmitting member 54 can be improved, and the clamp shaft 53 can be prevented from shaking.

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。   During the caulking operation, the clamping servo motor 55 is controlled to have a predetermined rotational torque so that the pressing force of the clamp shaft 53 becomes the specified pressing force. For example, when the punch component 41 is moved along the reference direction Z in a state where the workpiece 9 is clamped by the clamp shaft 53 and the die 50, the pressing force applied to the workpiece 9 by the clamp shaft 53 increases. In this case, the clamping servo motor 55 rotates in the reverse direction and displaces the clamp shaft 52 in the direction of detachment from the workpiece 9, thereby reducing the pressing force applied to the workpiece 9 by the clamp shaft 52. By doing so, the pressing force applied to the workpiece 9 by the clamp shaft 52 and the position of the clamp shaft 52 relative to the workpiece 9 can be kept constant regardless of the movement of the punch structure 41.

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。   The striking device 40 has a load detection means for detecting a load. For example, the load detection means is realized by the load cells 80a, 80b, 80c or the strain gauge 80d as described above. The striking device 40 includes a clamp load cell 80a, a punch load cell 80b, and a die load cell 80c. The clamp load cell 80a detects a pressing force applied to the workpiece 9 by the clamp shaft 53. In the present embodiment, the clamping load cell 80 a connects the clamping servo motor 55 and the motor housing portion 57 and is fixed to the motor housing portion 57.

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。   The punch load cell 80 b detects the pressing force applied to the workpiece 9 by the punch shaft 52. In the present embodiment, the punch load cell 80 b connects the punch shaft 52 and the main body 56 and is fixed to the main body 56.

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。   The die load cell 80 c detects the pressing force that the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 apply to the die structure 43. In other words, the die load cell 80c detects the pressing force obtained by adding the pressing force to the workpiece 9 by the clamp shaft 53 and the punch shaft 52. The die load cell 80 c is provided in the die structure 43. In the present embodiment, the die load cell 80 c is fixed to a die support member 69 that supports the die 50.

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。   In order to further detect the pressing force applied to the die structure 43, a die strain gauge 80d may be provided on the die structure 43 side of the base 45. The strain gauge detects the amount of strain of the base 45. When the die structure 43 is pressed, the pressing force applied to the die structure 43 can be calculated by detecting the strain amount from the strain gauge.

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。   In this way, by measuring the pressing force by each of the load cells 80a, 80b, 80c and the strain gauge 80d, the pressing force applied to the workpiece 9 by the punch shaft 52 and the clamp shaft 53 can be accurately detected. Each of the load cells 80a, 80b, 80c and the strain gauge 80d gives information indicating the detected pressing force to the control means 73 described later.

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。   FIG. 5 is a perspective view showing the clamp load cell 80a. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a clamp load cell 80a. As described above, the clamp load cell 80a is formed in a ring shape coaxial with the reference axis L1. The punch shaft 52 and the clamp shaft 53 are inserted through openings formed in the clamp load cell 80a.

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。   In the clamp load cell 80a, a motor connecting portion 98 for fixing the clamp servomotor 55 is formed around the reference axis L1. The clamping servomotor 55 is formed with a flange portion 95 projecting radially outward over the entire circumference in one end portion in the axial direction. The flange portion 95 and the motor connecting portion 98 are connected by a screw member.

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。   At the time of clamping, the clamping servomotor 55 is given a reaction force F <b> 1 from the workpiece 9 via the clamp shaft 53 and the rotation transmission member 54. At this time, the clamping servomotor 55 pulls the motor connecting portion 98 in the reference direction Z by the flange portion 95. The motor connecting portion 98 is given a tensile force F2 that goes around the reference axis L1 and is uniform in the circumferential direction. Thus, the clamping load cell 80a can accurately detect the pressing force applied from the clamping servomotor 55.

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。   FIG. 7 is a perspective view showing a punch load cell 80b. FIG. 8 is a sectional view showing a punch load cell 80b. The punch load cell 80b is formed in a ring shape coaxial with the reference axis L1. The punch load cell 80b has an inner thread formed on the inner periphery. An external thread is formed at one end 97 in the axial direction of the punch shaft 52. One end 97 in the axial direction of the punch shaft 52 is screwed into the inner thread portion of the punch load cell 80b, so that the punch shaft 52 and the punch load cell 80b are detachably fixed. The punch load cell 80 b is fixed to the main body 56 directly or indirectly at the end surface opposite to the punch shaft 52. The punch load cell 80 b is fixed to the main body 56 by a screw member 94.

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。   At the time of punching, the punch shaft 52 is given a reaction force F3 from the workpiece 9. At this time, the punch shaft 52 presses the punch load cell 80b in the reference direction Z. Since the punch load cell 80b is formed coaxially with the punch shaft 52, the pressing force applied from the punch shaft 52 can be accurately detected. As the punch load cell 80b, for example, a tension / compression load cell is used.

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。   A rivet holding means for holding the rivet 1 is provided at the tip of the punch shaft 52. The rivet holding means can suck and release air. The rivet holding means sucks air in the filling space 67 serving as the inner peripheral space of the clamp shaft 53 through a suction hole formed in the punch 51. By sucking the air in the filling space 67, the rivet 1 disposed in the filling space 67 is sucked and held by the punch 51.

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。   A filling hole (not shown) that connects the filling space 67 and the outer peripheral space 68 is formed in the outer peripheral portion of the clamp shaft 53. The filling hole is a hole for filling the rivet 1 from the outer peripheral space 68 to the filling space 67. The rivet 1 is transported by a rivet filling device and filled into the filling space 67 through the filling hole. The rivet 1 filled in the filling space 67 is attracted and held by the punch 51.

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。   FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the die structure 43. FIG. 10 is a plan view showing the die structure 43. The die structure 43 includes a die support member 69 and a die 50. The die support member 69 supports the die 50 and is connected to one circumferential end 48 of the base 45. The die 50 is fixed to the free end portion of the die support member 69.

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。   The die 50 serves as a support that supports the workpiece 9. The die 50 is formed in a substantially cylindrical shape, and is formed coaxially with the reference axis L1. The die 50 is formed with a contact portion 81 that faces the punch structure 41. The contact portion 81 is formed in a ring shape centered on the reference axis L1. The contact portion 81 has a contact surface 83 that is perpendicular to the reference axis L1. In addition, the die 50 is formed with an immersion portion 82 that is immersed from the contact portion 81. The immersion part 82 is provided radially inward of the contact part 81. Further, the die 50 is formed with a conical protrusion 50 a that protrudes from the immersion portion 82 toward the punch structure 41. The protrusion 50a is provided coaxially with the reference axis L1.

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。   Thus, by forming the immersion part 82 and the protrusion part 50a, the rivet 1 pushed into the article 9 can be deformed into a predetermined shape. In a state where the workpiece 9 is sandwiched, the contact surface 83 and the workpiece 9 are in surface contact.

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。   The die structure 43 is provided with a contact state detection sensor 84 that detects a contact state between the die 50 and the workpiece 9. The contact state detection sensor 84 is provided so as to be able to detect a relative position and a relative posture between the workpiece 9 and the die 50 held in advance. For example, the contact state detection sensor 84 is realized by at least three displacement sensors 84a, 84b, and 84c. The displacement sensors 84a, 84b, 84c are provided on the die 50 at different positions. Each displacement sensor 84a, 48b, 84c can detect the relative displacement and relative posture between the die 50 and the workpiece 9 by detecting the amount of displacement of the workpiece 9 with respect to each other. In addition, it is possible to detect whether or not the contact surface 83 of the die 50 is in contact with the die side surface 9a of the article 9 to be bonded.

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。   Each displacement sensor 84 a, 84 b, 84 c measures the distance from the three or more measurement parts to the workpiece 9 in the contact part 81 of the die 50. Each measurement part is arranged so that a two-dimensional region having a straight line connecting three or more measurement parts as edges is formed. For example, three measurement parts are provided 120 degrees apart in the circumferential direction of the die 50 and are provided as far as possible on the radially outer side of the contact part 81. As a result, the measurement accuracy can be improved.

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。   Each displacement sensor 84a, 84b, 84c is realized by, for example, a contact displacement sensor. The contact-type displacement sensor includes a contact pin that is provided so as to be movable in the reference direction Z from the contact surface 83, and a detection unit that detects the amount of movement of the pin. The contact pin is given a spring force in a direction protruding from the contact surface 83 in the axial direction Z. When the die 50 is brought closer to the workpiece 9, each pin comes into contact with the workpiece and is displaced in the reference direction Z. In a state where each contact pin is in contact with the die side surface 9a of the article 9 to be bonded, the displacement amount of each contact pin is given, and the relative distance from the center position of the die 50 to the article 9 to be bonded, and the die 50 The relative posture between the contact surface 83 and the die side surface 9a of the workpiece 9 can be obtained. By using the spring-type contact displacement sensors 84a, 84b, and 84c in this way, the contact state detection sensor 84 can be reduced in size. Moreover, such a displacement sensor is an example of implementation, and other displacement sensors may be used. For example, a contact state detection sensor can also be realized using a non-contact displacement sensor such as a laser distance sensor.

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。   FIG. 11 is a perspective view showing the rivet filling device 78. The rivet filling device 78 includes an alignment holding unit 90, a rivet standby unit 91, a transport path forming unit 92, and a power supply unit 93. The alignment holding unit 90 aligns and holds a plurality of rivets 1. The rivets 1 held in the alignment holding unit 90 move to the rivet standby unit 91 one by one. The power supply unit 93 applies power to the rivet 1 of the rivet standby unit 91 so as to pass through the transport path forming unit 92 and move to the striking device 40. Since the conveyance path forming unit 92 is made of a flexible material, the rivet 1 can be supplied to the striking device 40 even when the base 45 is moving. Such a rivet filling device 78 is an example of implementation and may have other configurations.

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。   FIG. 12 is a side view showing the joining equipment 100 including the striking device 40. The joining facility 100 includes a joining device 101, a rivet filling device 78, a holding device 102, and a safety fence 104. In the present embodiment, the joining device 101 includes the above-described striking device 40 and the articulated robot 103 that moves and moves the striking device 40.

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。   The articulated robot 103 has a robot arm 77 that can move in three directions orthogonal to each other, and a base 45 of the striking device 40 is connected to the tip of the robot arm 77. When the robot arm 77 is driven to be displaced by the robot arm driving means, the base 45 can be displaced to a predetermined joining position. The articulated robot 103 serves as a base drive means for driving the base 45 of the striking device 40 to be displaced.

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。   The holding device 102 holds the workpiece 9 when the bonding members 2 and 3 are bonded. The rivet filling device 78 supplies rivets to the striking device 40. When the rivet 1 is supplied and displaced to the joining position, the striking device 40 immerses the rivet into the joining position of the article 9 to join the joining members 2 and 3.

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。   The safety fence 104 is provided to prevent an operator from entering the movable range of the joining apparatus 101. The safety fence 104 has an intrusion prevention sensor. The intrusion prevention sensor issues a warning and gives an operation stop command to the joining apparatus 101 when an operator enters the operable range of the articulated robot 103.

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。   FIG. 13 is a block diagram showing an electrical configuration of the striking device 40. As described above, the striking device 40 includes the punch servomotor 60, the clamp servomotor 55, the load cells 80a, 80b, and 80c, the contact state detection sensor 84, the rivet holding means 74, and the control means 73. including.

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。   Each servo motor 55, 60 and robot arm driving means 77 is provided with an encoder. Each encoder gives an encoder value indicating the angular displacement amount of each output shaft of the servo motor 66 and the robot arm driving means 77 to the control means 73. The control means 73 can determine the positions of the base 45, the clamp shaft 53, and the punch shaft 52 based on information given from the encoder.

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。   The control means 73 further controls the punch servomotor 60, the clamp servomotor 55 and the rivet holding means 74 based on information given from the load cell 80 and the contact state detection sensor 84.

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。   The servo motors 55 and 60 control the motor current so as to rotate at a predetermined rotational speed, detect the motor current, and provide it to the control means 73. The motor current is proportional to the amount of torque required to rotate at a predetermined rotational speed. The control means 73 can determine the pressing force applied to the clamp shaft 53, the punch shaft 52, and the die structure 43 based on the motor current. The control means 73 may calculate the pressing force from the motor current instead of each load cell 80a, 80b, 80c.

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。   Moreover, the control means 73 of this Embodiment controls the joining equipment 100. FIG. In this case, the control means 73 further controls the robot arm driving means 77 that drives the robot arm 44 to move and the rivet filling device 78.

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。
The control means 73 includes a calculation unit 75 that executes a predetermined control program, and a program storage unit 76 that stores the control program. The calculation unit 75 is a CPU (Central
Realized by Processing Unit). The program storage unit 76 is a ROM (Read
(Only Memory). The control means 73 performs a joining operation by executing a control program stored in the program storage section 76, and each servo motor 55, 60, rivet holding means 74, robot arm driving means 77, and rivet filling device 78 are respectively connected. Control.

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。   FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of main joining operations of the joining apparatus 101. First, in step a0, when the preparation related to the bonding operation is completed, the process proceeds to step a1, and the control means 73 starts the bonding operation.

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。   In step a1, the control means 73 gives rivet filling command information to the rivet filling device 78. The rivet filling device 78 given the rivet filling command information supplies the rivet 1 to the filling space 67. The control unit 73 operates the rivet holding unit 74 to hold the rivet 1 on the punch 51. When the control means 73 holds the rivet 1 on the punch 51, the control means 73 proceeds to step a2.

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。   In step a <b> 2, the control unit 73 controls the robot arm driving unit 77 and the servo motor 55 for clamping, and sandwiches the workpiece 9 between the die 50 and the clamp shaft 53. When the clamping of the workpiece 9 is completed, the process proceeds to step a3.

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。   In step a3, the control means 73 controls the punch servomotor 60. The rivet 1 is brought into contact with the workpiece 9 by the punch 51, and the rivet 1 is further immersed in the workpiece 9. The joining members 2 and 3 are physically joined by the rivet 1 being deformed and immersed in the article 9 to be joined. When the rivet 1 is immersed in the workpiece 9 in this way, the process proceeds to step a4, and the control means 73 ends the joining operation in step a4.

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。   FIG. 15 is a flowchart showing the procedure of the die contact operation of the joining apparatus 101. FIG. 16 is a side view for explaining the procedure of the die contact operation of the joining apparatus 101. The bonding apparatus 101 performs a die contact operation before pressing the workpiece 9 by the clamp member 53 in step a2 of the bonding operation described above. Specifically, the control means 73 controls the robot arm driving means 77 to move the base 45 to bring the die 50 into surface contact with the workpiece 9.

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。   First, in step b0, when the preparation for the die contact operation is completed, the process proceeds to step b1, and the control means 73 starts the die contact operation. In step b1, the control means 73 controls the robot arm drive means 77 to move the die 50 to a predetermined standby position as shown in FIG. The standby position is a position where the arrangement position of the die 50 is closer to the one side A1 in the parallel direction of the article 9 to be joined than the assumed joining position taught in advance. If the control means 73 moves the base 45 so that the die | dye 50 may come to a standby position, it will progress to step b2.

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。   In step b <b> 2, the control unit 73 moves the base 45 in the reference direction Z so that the die 50 comes close to the workpiece 9. In step b2, it is preferable to move the base 45 at a speed lower than that in step b1. As a result, the article 9, the die 50, and each displacement sensor 84 can be prevented from being damaged.

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。   The control means 73 moves the base 45 and brings the contact pins of each displacement sensor 84 into contact with the workpiece 9 as shown in FIG. Thus, when each displacement sensor 84 becomes a state which can measure the relative distance of the die | dye 50 and the to-be-joined object 9, it progresses to step b3.

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。   In step b3, each displacement sensor 84 gives the detection result to the control means 73. The control means 73 acquires the relative distances D1, D2, D3 between the position where each displacement sensor 84 is provided and the workpiece 9 and proceeds to step b4.

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。   In step b4, the control means 73 determines the target position and target of the base 45 such that the contact surface 83 of the die 50 comes into surface contact with the workpiece 9 based on the acquired relative distances D1, D2, and D3. Calculate posture. When the die side surface 9a is a plane perpendicular to the parallel direction A, a target position and a target posture for moving the base 45 are expressed by a movement amount calculation formula described later.

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。   When the control means 73 substitutes the relative distances D1, D2, and D3 into the predetermined movement amount calculation formula to determine the target position and the target posture to move the base 45, the process proceeds to step b5.

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。   In step b5, the control means 73 moves the base 45 so as to be in the target posture as shown in FIG. 16 (3). When the base 45 is moved to the target posture, the parallel direction A of the workpiece 9 and the reference direction Z coincide. That is, the die side surface 9a of the workpiece 9 and the contact surface 83 of the die 50 are parallel to each other. Further, the reference axis L1 of the striking device 40 passes through the joining position 85 provided on the article 9 to be joined. If it moves in this way, it will progress to step b6.

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。   In step b6, the control means 73 moves the base 45 to the target position along the reference axis L1. The target position is the position calculated in step b4. As shown in FIG. 16 (4), when the base 45 is moved to the target position, the contact surface 83 of the die 50 does not come into contact with the workpiece 9 and comes into surface contact with the workpiece 9. .

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。   When the displacement amounts D1, D2 and D3 given from the displacement sensors 84 become the displacement amounts representing the state in which the workpiece 9 and the contact surface 83 are in contact, the control means 73 causes the die 50 to move to the workpiece 9. Judged to be in surface contact. For example, the displacement amount representing the contact state is a displacement amount at which the gap between the die 50 and the workpiece 9 becomes zero. As described above, when the control unit 73 brings the die 50 into surface contact with the workpiece 9, the control unit 73 proceeds to step b <b> 7 and ends the die contact operation.

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。   17-20 is a figure for demonstrating the movement amount calculation formula. The die 50 extends perpendicularly to a first straight line K1 that connects two of the three displacement sensors 84a, 84b, 84c, for example, the first displacement sensor 84c and the second displacement sensor 84a, and sets the reference axis L1. The reference axis L1 is displaced by the first angle θ1 around the first rotation axis N1 that passes. Further, the reference axis L1 is displaced by the second angle θ2 around the second rotation axis N2 that is parallel to the first straight line K1 and passes through the reference axis L1. Note that the virtual end face of the die 50 extends parallel to the reference axis L1.

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。
FIG. 17 is a front view showing the die 50 in a simplified manner, and FIG. 18 is a cross-sectional view showing the die structure 43 as viewed from the section line S18-S18 in FIG. Of the three displacement sensors 84a, 84b, 84c, the distance between the first displacement sensor 84c and the second displacement sensor 84a on the virtual end face of the die 50 is M1. The first displacement amount detected from the first displacement sensor 84c is D1, and the second displacement amount detected from the second displacement sensor 84a is D3. In this case, the first angle θ1 described above is expressed by the following equation.
θ1 = tan−1 ((D3−D1) / M1)
Here, tan-1 is an inverse trigonometric function of a tangent function, and is a so-called arc tangent.

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。   For example, the first rotation axis N1 is a straight line N1 perpendicular to the first straight line K1 connecting the first displacement sensor 84c and the second displacement sensor 84a, and passes through the intersection of the virtual end face of the die 50 and the reference axis L1.

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。
FIG. 19 is a simplified front view showing the die 50, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing the die structure 43 as viewed from the section line S20-S20 in FIG. Of the three displacement sensors 84a, 84b, 84c, the distance between the intermediate point C between the first displacement sensor 84c and the second displacement sensor 84a on the virtual end face of the die 50 and the third displacement sensor 84b is M2, When the third detection amount detected from the third displacement sensor 84b is D2, the second angle θ2 described above is washed by the following equation.
θ2 = tan−1 (Q−D2) / M2)
Q = (D3-D1) / 2
Here, tan-1 is an inverse trigonometric function of a tangent function, and is a so-called arc tangent.

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。   For example, the second rotation axis N2 is a straight line N2 perpendicular to the second straight line K2 connecting the intermediate point C between the first displacement sensor 84c and the second displacement sensor 84a and the third displacement sensor 84b. It passes through the intersection of the end surface and the reference axis L1.

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。   The control means 73 calculates the first angle θ1 and the second angle θ2 described above based on the given angular displacement sensors 84a, 84b, 84c, and sets the reference axis L1 around the first rotation axis N1 at the first angle θ1. In addition to the angular displacement, the angular displacement is performed around the second rotation axis N2 by the second angle θ2. Thus, as shown in FIG. 16 (3), the virtual end face of the die 50 and the surface of the workpiece 9 can be adjusted to be parallel. In other words, the joining surface of the workpiece 9 and the reference axis L1 can be adjusted to a vertical posture.

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。   When the posture is adjusted, the displacement amounts detected from the displacement sensors 84a, 84b, 84c become equal. When the die 50 is displaced along the reference axis L1 so that the amount of displacement detected from each of the displacement sensors 84a, 84b, 84c becomes zero in this state, the die 50 is moved as shown in FIG. 16 (4). It can move to the position which contacts the to-be-joined object 9 without hitting. The movement amount calculation formula described above is an example of the present embodiment, and other calculation formulas may be used.

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。   Further, another method for calculating the movement amount of the die 50 will be described. 21 and 22 are diagrams for explaining another calculation method. It is assumed that the displacement sensors 84a, 84b, and 84c are arranged at 120 ° intervals at positions that are separated from the reference axis L1 by a predetermined distance R in the radial direction. Further, the protruding amounts from the die 50 are α, β and γ, respectively.

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。   In the tool coordinate system, a virtual plane ABC including a movement amount for moving the tool by (α + β + γ) / 3 in the Z-axis direction in which the reference axis L1 extends, and tip positions A, B, C of the displacement sensors 84a, 84b, 84c. If the normal vector V is combined with the rotational movement to coincide with the reference axis L1, the workpiece lower surface and the die 50 can be brought into close contact with each other by a single robot movement operation.

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。
At this time, the normal vector V of the virtual plane ABC is expressed by the following equation.
V = (− √3 · (β + γ) / (α + β + γ), (2 · α−β−γ) /
(Α + β + γ), −3 · R / (α + β + γ))
Therefore, if the rotation amount is calculated so that the direction coincides with the Z-axis direction vector (0, 0, 1) and the die 50 is moved according to the rotation amount, the work lower surface and the die 50 are brought into close contact with each other. be able to.

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。   As described above, when the control means 73 performs the die contact operation, the die 50 can be reliably brought into surface contact even when the shape and the arrangement position of the article 9 are varied. Accordingly, it is possible to prevent the joining operation from being performed in a state where a gap is generated between the die 50 and the workpiece 9. Even if a large force is applied to the workpiece 9 to push the rivet 1, the die 50 and the workpiece 9 are in surface contact, and the workpiece 9 is supported by the entire contact surface of the die 50. Can do. As a result, it is possible to prevent the workpiece 9 from being deformed undesirably and to improve the bonding quality.

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。   Further, when the moving position of the base 45 is clamped, the die 50 and the workpiece 9 can be brought into surface contact without clamping the accurate bonding position in advance, so that it is necessary to clamp the accurate bonding position. In addition, the time spent for teaching work can be reduced. Further, the teaching work does not have skill, and convenience can be improved. Further, based on the detection value of the die load cell 80c, the die 50 presses the workpiece 9 by moving the base 45 so that the pressing force applied to the workpiece 9 by the die 50 falls within a predetermined range. The pressing force can be set to a predetermined value, and the pressing force can be applied to the workpiece 9 without excess or deficiency.

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。   In addition, the die 50 can be brought into close contact with the workpiece 9 while the die side surface 9a of the workpiece 9 and the contact surface 83 of the die 50 are kept parallel. Accordingly, the die 50 does not come into contact with each other and come into contact with each other, and it is possible to prevent the article 9 and the die 50 from being damaged. Furthermore, by arranging the base 45 so that the reference axis L1 passes through the joining position of the article 9 to be joined, the rivet 1 can be accurately immersed in the joining position of the article 9 to be joined. Further, when moving the base 45 to the target position and the target posture, the operation of moving to the target posture and the operation of moving to the target position may be performed at the same time. Can be contacted.

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。   Further, even when the die side surface 9a of the workpiece 9 is formed into a curved surface, the surface information indicating the form of the die side surface 9a of the workpiece 9 is given in advance, so that the target position and target posture can be determined. It is possible to calculate with high accuracy. For example, the surface information is created based on CAD (Computer Aided Design) data obtained in advance for design.

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。   Further, the target position and the target posture can be set based on the detection result of the contact state detection sensor 84 described above, but it is sufficient that only the contact surface 83 of the die 50 is brought into contact with the workpiece 9. Alternatively, other configurations may be used. For example, as another embodiment, the contact state detection sensor 84 may use one displacement sensor instead of the three displacement sensors. This displacement sensor detects the relative distance between the die 50 and the workpiece 9 and gives the detection result to the control means 73. The control means 73 controls the robot arm 44 and moves the die 50 along the reference axis L1 until the relative distance given from the displacement sensor reaches a predetermined contact distance. Here, the contact distance is a distance at which the die 50 reliably contacts the workpiece 9. In this way, the die 50 can be brought into contact with the workpiece 9.

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。   As still another embodiment, the contact state detection sensor 84 may use one load sensor instead of the three displacement sensors. This load sensor detects a load applied from the workpiece 9 to the die 50 and supplies the detection result to the control means 73. The load sensor is realized by the above-described die load cell 80c. The control means 73 controls the robot arm 44 and moves the die 50 along the reference axis L1 until the load applied from the die load cell 80c reaches a predetermined contact load. Here, the contact load is a load applied from the workpiece 9 when the die 50 comes into contact with the workpiece 9. Even in this way, the die 50 can be reliably brought into contact with the workpiece 9.

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。   FIG. 23 is a flowchart illustrating the procedure of the plate thickness measurement operation of the bonding apparatus 101. FIG. 24 is a cross-sectional view for illustrating the procedure of the plate thickness measurement operation of the bonding apparatus 101. In step a2 of the bonding operation described above, the bonding apparatus 101 performs a plate thickness measurement operation for measuring the plate thickness of the workpiece 9 while sandwiching the workpiece 9 therebetween. The plate thickness of the workpiece 9 is a dimension in the parallel direction A of the workpiece 9 and is a dimension obtained by adding the parallel dimensions of the respective joining members 9 together. The control means 73 obtains the distance in the reference direction Z between the position of the die 50 and the punch 51 when the work piece 9 is sandwiched between the die 50 and the punch 51, and the distance is determined as the plate thickness of the work piece 9. To do.

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。   First, at step c0, as shown in FIG. 24 (1), when the rivet 1 is pressed against the reference member 86 with a predetermined load P determined by the punch 51, a reference displacement amount T2 that is a displacement amount of the punch 51 is obtained. It is obtained in advance. The displacement amount of the punch 51 can be obtained based on the encoder value of the punch servomotor 60. The predetermined load P is preferably a load before the rivet 1 is immersed in the workpiece 9 and is a load that hardly deforms the base 45. The reference displacement amount T2 is a distance by which the punch 51 moves from the predetermined reference position toward the workpiece 9.

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。   The control means 73 stores the plate thickness dimension T1 and the reference displacement amount T2 of the reference member 86 in advance, and when preparation for the plate thickness measurement operation is completed, the process proceeds to step c1, and the control means 73 starts the plate thickness measurement operation. To do.

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。   In step c 1, the control means 73 controls the punch servomotor 60 and presses the rivet 1 against the workpiece 9 by the punch 51. As shown in FIG. 24 (2), the rivet 1 is pressed against the workpiece 9 with the first load P 1 that is smaller than the predetermined load P by the variable load. The control means 73 obtains a first displacement amount T3 that is the displacement amount of the punch 51 at the first load P1, and proceeds to step c2. The first displacement amount T3 is the distance that the punch 51 moves toward the workpiece 9 from a predetermined reference position.

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。   In step c <b> 2, the control means 73 controls the punch servomotor 60 to further press the rivet 1 against the workpiece 9 by the punch 51. As shown in FIG. 24 (3), the rivet 1 is pressed against the workpiece 9 with the second load P 2 that is larger than the predetermined load P by the variable load. The control means 73 obtains the second displacement amount T4 that is the displacement amount of the punch 51 at the second load P2, and proceeds to step c3. The second displacement amount T4 is a distance that the punch 51 moves toward the workpiece 9 from a predetermined reference position.

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。   In step c3, the control means 73 obtains the plate thickness of the workpiece 9 based on the displacement amounts T3 and T4 obtained in step c2 and step c3. First, the first displacement amount T3 and the second displacement amount T4 are interpolated and the third displacement amount T5, which is the displacement amount of the punch 51 when the workpiece 9 is pressed with a predetermined load P, is obtained. As the interpolation calculation, the displacement amount at the predetermined load P is obtained by interpolating the first displacement amount T3 and the second displacement amount T4.

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。   As a specific example, the first displacement amount T3 is obtained with a load P1 that is 200 N (20 kgf) smaller than the predetermined load P in step c2, and the second displacement amount T4 is obtained with a load P2 that is 200 N (20 kgf) larger than the predetermined load P in step c3. When obtained, the third displacement amount T5 is an average value of the first displacement amount T3 and the second displacement amount T4.

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。   After obtaining the third displacement amount T5, the control means 73 then subtracts the third displacement amount T5 from the reference displacement amount T2, and adds the plate thickness dimension T1 of the reference member 86 to the subtraction result T6. This addition result is set as the plate thickness dimension of the workpiece 9. That is, the plate thickness dimension is indicated by T2−T5 + T1. Here, T2 is the reference displacement amount T2, T5 is the third displacement amount, and T1 is the plate thickness dimension T1 of the reference member 86. When the thickness of the workpiece 9 is calculated, the control unit 73 proceeds to step c4, and ends the plate thickness measurement operation in step c4.

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。   As described above, the control unit 73 performs the plate thickness measurement operation, whereby the plate thickness of the workpiece 9 can be accurately obtained for each bonding. By obtaining the plate thickness of the workpiece 9 for each bonding and changing the bonding conditions according to the plate thickness, even if the plate thickness of the workpiece 9 varies, the bonding quality can be kept constant. it can.

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。   It is difficult to measure the displacement T5 at the predetermined load P while maintaining the predetermined load P during the joining operation. In the present embodiment, the displacement amounts T3 and T4 are obtained before and after the predetermined load P, and the values are interpolated, whereby the displacement amount T5 at the predetermined load P can be easily obtained.

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。   Further, by obtaining the reference displacement amount T2 in advance and comparing the reference displacement amount T2 with the displacement amounts T3 and T4 when the workpiece is actually measured, the influence of the deflection of the base 45 is reduced. Measurement accuracy can be improved. Moreover, by setting the predetermined load P to a load with a small deflection of the base 45, the influence of the deflection of the base 45 can be reduced, and the measurement accuracy can be further improved. Further, by measuring the dimension of the rivet 1 in the axial direction and calculating the thickness of the workpiece 9 in consideration of the dimension, the thickness of the workpiece 9 can be obtained more accurately.

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。   Further, as shown in FIGS. 24 (1) to 24 (3), the reference displacement amount T2, the first and second displacement amounts T3, T4 in a state where the workpiece 9 is sandwiched between the clamp shaft 53 and the die 50. By measuring this, it is possible to measure the plate thickness of the article 9 without a gap formed between the joining members 2 and 3. Further, by measuring the plate thickness of the workpiece 9 after performing the die contact operation as described above, the plate thickness measurement accuracy can be further improved. Further, by obtaining the axial displacement amount of the punch 51 from the encoder value of the punch motor, it is not necessary to separately provide a measuring means for measuring the member to be joined, and the structure can be simplified.

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。   As another embodiment, a clamp shaft 53 may be used instead of the punch shaft 52 in the above-described embodiments. By using the clamp shaft 53, the thickness of the workpiece 9 can be measured without the rivet 1, and the thickness of the workpiece 9 can be measured more accurately. As yet another embodiment, a plate thickness measuring means for accurately measuring the plate thickness of the article 9 may be provided separately.

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。   FIG. 25 is a flowchart showing a procedure of another plate thickness measurement operation of the present embodiment. FIG. 26 is a cross-sectional view for illustrating the procedure of another plate thickness measurement operation. As described above, the plate thickness of the workpiece 9 may be measured using the clamp shaft 53 as another plate thickness measurement operation.

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。   The plate thickness measuring means for measuring the plate thickness is realized by the control means 73 and the encoders of the punch servomotor 60 and the clamp servomotor 55. The control means 73 includes a clamp body reference position that is a position in the reference direction Z of the clamp shaft 53 when the clamp shaft 53 contacts the die 50 with no pressing force or a small pressing force, and a reference pressing force determined in advance by the clamp shaft 53. A storage unit is provided for storing the die displacement amount in the reference direction Z of the die 50 when pressure is applied to the die 50.

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。   The encoder serves as a detection unit that detects a clamp shaft pressing position in the reference direction of the clamp shaft 53 when the workpiece 9 is pressed by the clamp shaft 53 with a predetermined reference pressing force.

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。   Further, the control device 73 acquires the clamp shaft reference position, the die displacement amount, and the clamp shaft pressing position from the storage unit and each encoder, and the die 50 when the reference pressing force is applied to the die 50 by the clamp shaft 53. To the clamp shaft 53 is calculated as the dimension of the workpiece 9.

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。   The control device 73 measures the plate thickness by performing the operations of steps h0 to h3. First, in step h0, as shown in FIG. 26 (1), the clamp shaft 53 when the clamp shaft 53 is brought into direct contact with the die 50 without arranging a member between the die 50 and the clamp shaft 53 is provided. Is determined as a zero position O. The setting of the zero position is obtained in a state where the clamp shaft 53 is brought into contact with the die 50 with no pressing force or as small a pressing force as possible. In addition, a coordinate axis for thickness measurement is set based on the obtained zero position O. The coordinate axis for measuring the plate thickness has the zero position O as the origin, the reference direction Z from the zero position O toward the die structure 43 as a negative direction, and the reference direction Z from the zero position O toward the punch structure 41 as a positive direction. And In this way, the state in which the clamp axis coordinate Zc and the punch axis coordinate Zp are in contact with the die 50 without being pressed is set to zero, and the direction of the coordinates is shown in FIG.

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。   In step h0, when a predetermined load Pc is applied to the die 50, an amount of deflection of the base 45 is obtained. Specifically, when a predetermined load Pc is applied to the die 50 by the clamp shaft 53, a deflection displacement amount ΔC that the die 50 is displaced from the zero position O in the reference normal direction Z is obtained.

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。   The control means 73 stores the coordinate axis for thickness measurement and the deflection displacement amount ΔC in advance, and when preparation for the thickness measurement operation is completed, the control means 73 proceeds to step h1, and the control means 73 starts the thickness measurement operation.

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。   In step h <b> 1, the control means 73 controls the clamping servo motor 55 and presses the workpiece 9 by the clamp shaft 53. As shown in FIG. 26 (2), the workpiece 9 is pressed with a predetermined load Pc by the clamp shaft 53. The control means 73 obtains the coordinate Zc of the clamp shaft 53 and the coordinate Zp of the punch shaft 52 in the plate thickness measurement coordinate axes. The coordinates of the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 on the coordinate axes for measuring the plate thickness can be obtained based on the encoder value of the servo motor 55 for clamping and the encoder value of the servo motor 60 for punch. When the coordinates Zc and Zp of the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 are obtained, the process proceeds to step h2.

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。
In step h2, the thickness dimension of the workpiece 9 is calculated by substituting the coordinates Zc and Zp of the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 into a predetermined thickness measurement formula. When the control means 73 calculates the plate thickness T10 of the article 9 to be joined, the control means 73 proceeds to step h3 and ends the plate thickness measurement operation at step h3. For example, a predetermined plate thickness measurement formula is given by the following formula.
T10 = Zc−ΔC
Here, T10 is the thickness of the workpiece. Zc is a Z-axis coordinate calculated from the encoder value of the clamp shaft when pressurization is completed at a predetermined pressure Pc. ΔC is the amount of deflection of the C frame which is the base 45 due to the load at the time of clamping.

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。   The plate thickness measurement may be performed by performing such a plate thickness measurement operation. By performing the plate thickness measurement procedure shown in FIG. 25, the plate thickness can be measured in a state where the workpiece 9 is clamped, and the bonding operation and the plate thickness measurement can be performed simultaneously. It can be carried out. In this case, since the plate thickness which is the dimension of the workpiece 9 can be measured in a state where the clamp shaft 53 presses the workpiece 9 with a predetermined reference pressure, there is a gap between the bonding members 2 and 3. Even in the case, the thickness of the workpiece 9 in the state where the gap is eliminated can be measured, and the thickness can be measured with high accuracy. Further, by calculating the distance between the clamp shaft 53 and the die 50 on the basis of the die displacement amount, even when the die 50 is displaced due to the deflection caused by the reference pressing force, the deflection is corrected to be more accurate. It is possible to measure the thickness of the object 9 to be joined.

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。   FIG. 27 is a graph showing the relationship between the coordinate Zp of the punch shaft 52 and the plate thickness of the rivet workpiece 9 when the caulking operation is completed. The plot points 87 shown in FIG. 27 indicate the punch shaft 52 such that the punch-side surface 9b of the rivet 1 and the punch contact surface 1a of the workpiece 9 are substantially flush for each plate thickness of the workpiece 9. The absolute value | Zp | of the coordinate Zp, in other words, the distance from the die 50 of the rivet is shown.

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。
Even if the thickness ratios of the bonding members 2 and 3 constituting the workpiece 9 are different, if the plate thickness of the workpiece 9 is the same, the punch-side surface 9b of the rivet 1 and the workpiece 9
The coordinate Zp of the punch shaft 52 that is flush with the punch contact surface 1a is determined as one. By immersing the rivet 1 up to the coordinate Zp of the punch shaft 52, the surface of the rivet immersed in the workpiece 9 can be flush with the surface of the workpiece.

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。   The relationship between the plate thickness of the workpiece 9 and the target coordinate Zp of the punch shaft 52 is represented by a linear straight line 88 on the graph. That is, as the plate thickness of the workpiece 9 increases, the coordinate Zp of the target punch shaft 52 is increased, in other words, the distance from the large rivet 50 is increased, thereby increasing the distance between the rivet 50 and the rivet 9. Can be leveled.

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。   Ideally, the coordinate Zp of the punch shaft 52 is equal to the thickness of the joined portion of the object to be joined, as indicated by the dashed line 89 having a slope of 1 on the graph. However, in reality, the object to be joined is plastically deformed due to rivet driving, resulting in a change in plate thickness. Therefore, by predicting the plate thickness change resulting from this rivet driving based on experimental data, and correcting the target coordinate Zp of the punch shaft 52 according to the predicted amount, the rivet 1 and the object to be joined can be more accurately obtained. The surface with 9 can be made flush.

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。   FIG. 28 is a flowchart showing the procedure of the rivet pushing amount determination operation of the joining apparatus 101. The joining apparatus 101 determines an appropriate rivet pushing amount according to the target coordinate Zp of the punch shaft 52 based on the measured thickness of the workpiece 9 in step a3 of the joining operation described above. The rivet 1 is pushed into the workpiece 9 with the determined pushing amount.

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。   Based on the thickness of the workpiece 9, the control means 73 stores an arithmetic expression for calculating the amount of rivet pushing so that the punch contact surface 1 a of the rivet 1 is flush with the punch side surface 9 b. Select an appropriate push amount each time you perform an action. First, at step d0, the control means 73 stores an arithmetic expression in advance, and when preparation for the pushing amount determining operation is completed, the control means 73 proceeds to step d1, and the control means 73 starts the rivet pushing amount determining operation.

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。   In step d1, the operations of steps c1 to c4 described above are performed, and the thickness of the workpiece 9 is acquired. If the control means 73 acquires the plate | board thickness of the to-be-joined object 9, it will progress to step d2.

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。   In step d2, the control means 73 calculates the pushing amount by which the rivet 1 can be pushed flush with the workpiece 9 from the arithmetic expression based on the measured thickness of the workpiece 9 and step d3. Proceed to In step d3, the control means 73 ends the pushing amount determining operation. The control means 73 controls the punch servomotor 60 so as to push the rivet 1 by the calculated pushing amount in the joining operation.

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。   Moreover, the control means 73 may memorize | store the database which shows the relationship between the plate | board thickness of the to-be-joined thing 9 used as the same surface, and the pressing amount instead of a computing equation. In this case, the control means 73 calculates the indentation amount with reference to the database based on the plate thickness of the workpiece 9 measured for each joining.

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。   In this way, the plate thickness is measured for each object 9 to be bonded, and the rivet 1 and the punch side surface of the object to be bonded are flush with each other by determining the amount of pushing the rivet 1 in accordance with the measurement result. be able to. This can improve the aesthetics and improve the bonding quality.

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。   FIG. 29 is a side view for explaining deflection correction of the base 45 by the robot arm 44. FIG. 29 (1) shows a state where the base 45 is not bent, and FIGS. 29 (2) and 29 (3) show a state where the base 45 is bent. FIG. 29 (2) shows an embodiment of the present invention in which the deflection of the base 45 is corrected, and FIG. 29 (3) shows a comparative example in which the deflection of the base 45 is shown. Indicates a state in which no correction is made. FIG. 30 is a graph showing the relationship between the pressing force applied to the die structure 43 and the deflection of the base 45. In FIG. 30, a solid line 90 indicates the relationship between the first deflection amount ΔZ deflected in the direction along the reference axis L1 and the pressing force with which the punch shaft 52 presses the workpiece. In FIG. 30, the broken line 89 shows the relationship between the second deflection amount ΔY that is perpendicular to the reference axis L <b> 1 and away from the robot 44 and the pressing force with which the punch shaft 52 presses the workpiece. The first deflection amount ΔZ and the second deflection amount ΔY increase proportionally as the pressing force increases.

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。   When the punch 51 immerses the rivet 1 in the workpiece 9, a large force is applied to the workpiece 9. For example, in spot resistance welding, the force applied to the workpiece 9 is 10 kilonewtons (1 ton weight), whereas in the joining using the rivet 1, the force applied to the workpiece 9 is 50 kilonewtons. (5 tons). Therefore, the deflection of the circumferential end 48 of the base 45 that supports the workpiece 9 also increases. In the present embodiment, a load applied to one end 48 in the circumferential direction of the base 45 is detected by a die load cell 80 c provided on the die support member 69. Then, information indicating the load is given to the control means 73. The control means 73 can reduce the deformation of the article 9 due to the deflection of the base 45 by moving the base 45 based on the detected load. On the other hand, in the form of a comparative example, the to-be-joined object 9 may deform | transform according to the bending of the base 45, and there exists a possibility that joining quality may fall.

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。   FIG. 31 is a flowchart illustrating the procedure of the deflection amount correcting operation of the joining apparatus 101. The bonding apparatus 101 moves the robot arm 44 so as to correct the deformation of the base 45 based on the load detected from the die load cell 80c in step a3 of the bonding operation described above.

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。   The control means 73 stores a database indicating the amount of movement of the robot arm 44 that keeps the position of the die 50 constant even if the base 45 is deformed. The database moves the base 45 in the direction intersecting the reference direction Z and the amount of movement to move the base 45 in the reference direction Z in order to maintain the position of the die 50 for each load applied to the base 45. At least two pieces of information on the amount of movement are shown.

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。   First, at step e0, the control means 73 stores the above-described database, and when preparation for the deflection amount correction operation is completed, the process proceeds to step e1, and the control means 73 starts the deflection amount correction operation.

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。   In step e1, the load applied to the die 50 by the die load cell 80c is detected and applied to the control means 73. The control means 73 acquires the load detected by the die load cell 80c, and proceeds to step e2. In step e2, the control means 73 refers to the database based on the acquired load, calculates the robot arm movement amount that keeps the position of the die 50 constant, and proceeds to step e3. In step e3, the control means 73 controls the robot arm driving means 77, moves the robot arm 44 by the calculated robot arm movement amount, and proceeds to step e4. In step e4, the control means 73 determines whether or not the state where the load is applied is continued, and when it is determined that the state is continued, returns to step e1. If it is determined that the state in which the load is applied has been completed, the process proceeds to step e5, and the deflection amount correcting operation is terminated in step e5.

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。   Thus, by moving the base 45 in accordance with the deformation of the base 45, it is possible to prevent the article 9 to be joined held by the holding device 102 from being deformed together with the base 45. In particular, the striking device 40 has a larger load applied to the workpiece 9 and a larger deflection of the base 45 than other joining devices. As in the present embodiment, according to the deformation of the base 45, the base 45 is moved in at least two directions of the reference direction Z and the direction intersecting the reference direction, so that the article 9 is joined to the base 45. In addition, deformation can be prevented.

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。   FIG. 32 is a flowchart showing the procedure of the clamp pushing load adjustment operation of the joining apparatus 101. In step a3 of the above-described joining operation, the control device 101 adjusts the pressing force of the workpiece 9 by the clamp member 53 to a predetermined value.

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。   First, at step g0, the control means 73 stores an appropriate pressing force of the clamp shaft 53 applied to the workpiece 9, and when the preparation of the clamp pushing load is completed, the control means 73 proceeds to step g1 and the control means 73 pushes the clamp pushing Start the load adjustment operation.

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。   In step g1, the control means 73 acquires the pressing force that the clamp shaft 53 applies to the workpiece 9 from the clamp load cell 80a, and proceeds to step g2. In step g2, the control means 73 determines whether or not the acquired measured pressing force is a preset pressing force that is set in advance. The preset pressing force that is set in advance is a pressing force that can hold the workpiece 9 without any problem during the bonding process. If the measured pressing force does not match the set pressing force, the process proceeds to step g3. When the measured pressing force matches the set pressing force, the process proceeds to step g4.

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。   In step g3, the control means 73 controls the servo motor 55 for clamping, displaces the clamp shaft 53 so that the pressing force applied to the workpiece 9 by the clamp shaft 53 becomes the set pressing force, and proceeds to step g4. . In step g4, the control means 73 determines whether or not to continue the indentation load adjustment operation. If the indentation load adjustment operation is to be continued, the process returns to step g1. If the load adjustment operation is to be terminated, the process proceeds to step g5, and the load adjustment operation is terminated at step g5.

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。   In this way, the pressing force that the clamp shaft 53 applies to the workpiece 9 is acquired, and the clamp shaft 53 is moved based on the acquired measured pressing force. As a result, the measured pressing force and the set pressing force can be matched. For example, even when the position where the workpiece 9 is provided and the thickness of the workpiece 9 vary, or when a gap is formed between the respective joining members 2 and 3, the workpiece can be joined with an appropriate clamping force. Can be pinched. Thereby, it can prevent that the to-be-joined object 9 shakes or deform | transforms, and can improve joining quality.

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。   Further, the control means 73 may acquire information indicating the movement state of the punch 51 from the encoder value of the punch servomotor 60 and adjust the pressing force of the clamp shaft 53 based on the acquired encoder value. In this case, the encoder of the punch servomotor 60 serves as a processing state acquisition unit that acquires a joining processing state by the processing unit. The control means 73 may control the servo motor 55 for clamping so that the pressing force of the workpiece 9 by the clamp shaft 53 becomes a value corresponding to the bonding processing state following the bonding processing state.

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。   33 and 34 are flowcharts specifically showing an example of the joining operation. 35 to 39 are cross-sectional views of the striking device 40 showing a procedure for specifically explaining the joining operation, and FIG. 35 is a cross-sectional view showing a start state of the joining operation. FIG. 36 is a cross-sectional view showing a state in which the die 50 is in contact with the workpiece. FIG. 37 is a cross-sectional view showing a state in which the clamp shaft 53 is in contact with the workpiece. FIG. 38 is a cross-sectional view showing a state in which the rivet 1 is in contact with an object to be joined. FIG. 39 is a cross-sectional view showing a state where the rivet 1 is immersed in the workpiece. 40 and 41 are cross-sectional views showing the striking device 40 in the ready state. In the joining operation, the control means 73 performs the above-described die contact operation, plate thickness measurement operation, rivet push amount determination operation, deflection correction operation, and clamp push load adjustment operation.

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。   First, in step f0, a preparatory operation for performing the joining operation is performed, and when the joining operation can be performed, the process proceeds to step f1. In Step f1, the power for starting the joining operation is turned on to the joining equipment 100. The control means 73 determines that a joining operation start command has been given by turning on the power, and proceeds to step f2.

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。   In step f2, the control means 73 sets the intruder detection sensor of the safety fence 104 in a movable state, checks whether there is any abnormality in the joining equipment 100, and proceeds to step f3 when determining that there is no abnormality. If it is determined that there is an abnormality in the joining facility 100, a warning is issued and the joining operation is stopped until the abnormality is resolved.

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。   In step f3, the control means 73 controls the robot arm drive means 77 to move the base 45 to a predetermined initial position. When the base 45 is displaced to the initial position, the process proceeds to step f4. In step f4, the striking device 40 is brought into the first preparation state. The first preparation state is a state in which the rivet 1 supplied from the rivet filling device 78 is easily held. For example, as shown in FIG. 40, the first preparation state is a state in which the punch 51 is immersed closer to the main body side of the punch shaft 52 than the filling hole 66 and the punch 51 is disposed at a position close to the filling hole 66. When the striking device 40 is in the first state, the process proceeds to step f5.

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。   In step f5, the control means 73 controls the rivet holding means 74 so that the rivet 1 can be held. Specifically, the suction air valve provided in the rivet holding means 74 is opened, and the process proceeds to step f6. In step f6, the control means 73 controls the rivet filling device 78. The rivet 1 is supplied to the filling space 67 by the rivet filling device 78, and the process proceeds to step f7.

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。   In step f7, the control means 73 determines whether or not the rivet 1 is held. For example, the control means 73 is given information indicating the air flow rate from a sensor that detects the flow rate of air adsorbed by the rivet holding means 74. The control means 73 determines that the rivet 1 is held by the change in the air flow rate. If it is determined that the rivet 1 is held, the process proceeds to step f8. If it is determined that the rivet 1 is not determined, the process returns to step f6.

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。   In step f8, the control means 73 sets the striking device 40 in the second preparation state. The second preparation state is a position where rivet driving is started. Therefore, the robot arm driving means 77 is controlled to move to a position close to the joining position of the workpiece 9. In moving to the second preparation state, a die contact operation is performed as shown in FIGS. By performing the die contact operation, the contact surface 83 of the die 50 is brought into surface contact with the punch side surface 9a of the workpiece 9 and the axis of the die 50 and the joining position of the workpiece 9 are arranged coaxially. Can do.

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。   The control means 73 controls the clamp servo motor 55 to move the clamp shaft 53 relative to the workpiece 9. The control means 73 controls the punch servomotor 60 to move the punch shaft 52 relative to the workpiece 9. Thus, the control means 73 moves the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 independently.

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。   For example, in the second preparation state, as shown in FIG. 41, the clamp shaft 53 is moved to a position close to the workpiece 9 and the punch shaft 52 is moved away from the workpiece 9 by a predetermined running distance. It is in the state. When the second preparation state is thus established, the process proceeds to step f9.

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。   In step f9, the control means 73 shifts to the automatic driving operation mode and proceeds to step f10. In step f10, the control means 73 measures the state quantity given from each means. The predetermined state quantity includes each position command value of each of the clamping servo motor 55 and the punch servo motor 60, each actual position value, each motor current, and each detected value of the load cells 80a, 80b, and 80c. The motor position command value is a command value commanded by the control means 73. The actual position value of the motor can be obtained by an encoder. The motor current is a current value required to rotate the motor at a predetermined moving speed. Such measurement of each state continues until the bonding is completed. When the state measurement is started, the process proceeds to step f11.

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。   In step f <b> 11, the control unit 73 controls the clamp servo motor 55 to move the clamp shaft 53 toward the workpiece 9. The control means 73 controls the clamping servomotor 55 based on the detected load value given from the clamping load cell 80a. The workpiece 9 is pressed with a predetermined load by the clamp shaft 53. The predetermined load determined in advance is a load that can eliminate the gap between the joining members 2 and 3 and can clamp the article 9 to be joined. The predetermined load of the clamp shaft 53 is set to about 6 kilonewtons (600 kgf) for a rivet having a diameter of 4 mm, for example. As a result, as shown in FIG. 37, the workpiece 9 is clamped and held by the clamp shaft 53 and the die 50, and the process proceeds to step f12.

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。   In step f <b> 12, the control unit 73 controls the punch servomotor 60 to move the punch shaft 52 toward the workpiece 9. The control means 73 controls the punch servomotor 60 based on the detected load value given from the punch load cell 80b. Then, as described above, the punch 51 obtains the first displacement amount T3 that is smaller than the predetermined load P by the variation load and the second displacement amount T4 that is larger than the predetermined load P by the variation load, and proceeds to step f13. For example, in a rivet having a diameter of 4 mm, the predetermined load P of the punch 51 is set to 50 kilonewtons (5 tons). The variable load may vary from measurement to measurement.

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。   In step f13, the control means 73 performs the plate thickness measurement operation described above. Based on the displacement amounts T3 and T4 obtained in step f12 and the plate thickness dimension T1 and the reference displacement amount T2 of the reference member 86 stored in advance, the control means 73 performs the plate of the workpiece 9 to be joined. Calculate the thickness. When the thickness of the workpiece 9 is calculated by the punch 51, the process proceeds to step f14. The plate thickness measurement operation may be obtained according to another plate thickness measurement operation shown in FIG.

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。   In step f14, it is determined whether or not the plate thickness of the workpiece 9 calculated in step f13 exceeds a predetermined plate thickness range. When the plate thickness of the workpiece 9 exceeds a predetermined plate thickness range, a warning is issued and the process proceeds to step f23 to end the bonding operation. On the other hand, when the plate thickness of the article 9 is within a predetermined plate thickness range, the process proceeds to step f15.

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。   In step f15, the control means 73 checks whether or not an operation for adjusting the pushing amount for pushing the rivet is set according to the thickness of the article 9 to be joined. This setting is preset. If the operation for adjusting the pushing amount is set, the process proceeds to step f16, and the rivet pushing amount determining operation is performed in step f16. The control means 73 calculates an appropriate pushing amount and proceeds to step f17.

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。   If it is determined in step f15 that the pressing amount adjusting operation is not set, the process proceeds to step f17 using a predetermined pressing amount as a setting condition. In step f17, as shown in FIG. 38, the rivet 1 is moved toward the workpiece 9 so that the set push amount is reached, and the process proceeds to step f18.

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。   In step f18, the control means 73 adjusts the clamp pushing load with the movement of the punch 51 so as to keep the pressing force by the clamp shaft 53 constant. At this time, the control means 73 performs a deflection amount correcting operation along with the movement of the punch 51 so that the article 9 is not displaced.

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。   In step f18, it is checked whether or not the pressing force applied to the workpiece 9 by the clamp shaft 53 exceeds a predetermined pressing force range. If the predetermined pressing force range is exceeded, a warning is issued and the process proceeds to step f23 to end the joining operation. Further, when the pressing force that the clamp shaft 53 applies to the workpiece 9 in step f18 falls within a predetermined pressing force range, the joining process is permitted. Proceed to step f19. Further, if the pressing force of the workpiece 9 by the clamp shaft 53 is equal to or higher than a predetermined reference pressing force, the joining process is allowed.

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。   In step f19, it is checked whether or not the punch 51 has been pushed by the determined pushing amount. In other words, it is determined whether or not the position of the punch 51 has reached the set push amount. If the set push amount has not been reached, the process returns to step f17. In step f19, when the position of the punch 51 reaches the set pressing amount, the control means 73 determines that the rivet 1 has reached the target pressing amount, as shown in FIG. move on. In step f20, the control means 73 sets the striking device 40 in the first preparation state, and proceeds to step f21.

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。   In step f21, the control means 73 ends the measurement of the state quantity given from each means, and proceeds to step f22. In step f22, the control means 73 closes the suction air valve provided in the rivet holding means 74, and proceeds to step f23. In Step f23, the clamping servomotor 55 and the punching servomotor 60 are turned off, the intruder detection sensor of the safety fence 104 is stopped, and the joining operation is finished.

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。   The striking device 40 has a large pressing force applied to the workpiece 9 by the rivet 1. As a result, the deformation of the workpiece 9 and the deformation of the striking device 40 greatly affect the bonding quality. Therefore, in order to improve the bonding quality, it is very important to correct the deformation and prevent the deformation.

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。   According to the embodiment of the present invention, the object 9 is pressed by the rivet 1 in a state where the contact surface 83 of the die 50 is in surface contact with the object 9 reliably. This prevents the workpiece 9 from being deformed and allows the joining members 2 and 3 to be joined. Further, by using the three displacement sensors 84a, 84b, 84c as in the present embodiment, the joining position and the protrusion 50a of the die 50 can be moved to a position aligned along the reference axis L1. As a result, the rivet can be reliably immersed in the joining position, and the rivet 1 can be prevented from being immersed in the workpiece 9 at a position shifted from the joining position.

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。   In this embodiment, the robot arm 44 is moved not only in the reference direction Z but also in a direction perpendicular to the reference direction Z, and the workpiece 9 is held at a fixed position regardless of the deformation of the base 45. Accordingly, the displacement and deformation of the workpiece 9 due to the deformation of the base 45 can be prevented. In this case, it is not necessary to separately provide a means for correcting the deflection of the base 45, such as an equalizer, in the striking device 40, and the striking device 40 can be reduced in weight.

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。   Further, when the load is obtained from the motor current of the servo motor, the current necessary for acceleration / deceleration is superimposed and an accurate load cannot be calculated. The servo motors 55 and 60 are affected by the inertial force during rotation, and the motor current changes depending on the difference in the initial speed. In the present embodiment, the load applied to the base 45 is measured by the die load cell 80c. As a result, the load applied to the base 45 can be measured with higher accuracy than when the load is obtained from the motor current.

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。   In addition, regardless of how the rivet 1 is immersed, the pressing force of the clamp shaft 53 can be kept constant, and the workpiece 9 is not clamped with an excessive clamping force. As a result, the deformation of the workpiece 9 due to the clamping of the workpiece 9 can be prevented. Further, by moving the clamp shaft 53, the operation of teaching the position of the base 45 and the operation of confirming the clamping of the object to be bonded can be performed without applying a pressing force to the object 9 to be bonded. Can be improved.

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。   The clamping servomotor 55 can arbitrarily adjust the pressing force by the clamp shaft 53 as compared with other driving means such as a spring body, air, and hydraulic pressure. The pressing force by the clamp shaft 53 can be easily adjusted according to the degree of immersion and the shape of the rivet 1. As a result, the bonding quality can be further improved.

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。   Further, the punch servomotor 60 can directly apply the driving force to the punch shaft 52 without having to resist the spring force as in the prior art, and the punch servomotor 60 can be downsized. Further, since it is not necessary to resist the spring force, it is not necessary to excessively increase the structural strength, and the weight can be reduced. Further, the accuracy of plate thickness measurement by the clamp shaft 53 can be improved.

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。   In addition, by measuring the state quantity given from each means in step f10, it is possible to confirm the joining state and obtain the rivet length, and the convenience can be further improved. The rivet length can be obtained based on the encoder values of the servo motors 55 and 60. The control means 73 can further improve the joining quality by setting the pushing amount based on the rivet length in addition to the thickness of the object to be joined.

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。   FIG. 42 is a perspective view showing a moving path of the clamp shaft 53 in the present invention. FIG. 43 is a perspective view showing a moving path of the clamp shaft 53 in the comparative example. When a plurality of joining positions are set on the workpiece 9, the striking device 40 is sequentially moved to each joining position by the robot arm driving means 77 and pushes the rivet 1.

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。   When the clamp shaft 53 moves from the standby position 201 at one joining position 200 to the standby position 203 at the other joining position 202, the control means 73 drives the base 45 to move and simultaneously displaces the clamp shaft 53. As a result, the control means 73 can move the clamp shaft 53 along a path that shortens the moving path after avoiding the obstacle 204.

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。   Further, the control means 73 moves the clamp shaft 53 in the reference direction Z as indicated by an arrow 207 by the clamp servomotor 55. Further, the control means 73 moves the clamp shaft 53 in the direction outside the reference direction Z as indicated by an arrow 209 by the robot arm 44. That is, the energy required for moving the base 45 can be reduced without moving the base 45 itself in the reference direction Z.

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。   Further, by performing the rivet holding operation while moving from one standby position 201 to the other standby position 203, the joining operation can be further shortened in a short time. The controller 73 may displace the clamp shaft 53 by using not only the clamp servomotor 55 but also the punch servomotor 60 in moving the joining position.

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。   On the other hand, in the hammering device of the comparative example shown in FIG. 43, the clamp shaft 53 cannot be moved independently with respect to the base 45. Therefore, it is necessary to move the clamp shaft 53 in the direction other than the reference direction Z and the reference direction as indicated by the arrow 205 by the robot arm 44. In this case, the movement path of the base 45 becomes long, energy required for moving the base 45 becomes large, and it takes time to move the clamp.

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。   Therefore, as in the present embodiment, by separately displacing the clamp shaft 53 and the punch shaft 52 with respect to the base 45, the time required for a plurality of joints can be shortened as compared with the joining device of the comparative example. And the required energy can be reduced.

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。   FIG. 44 is a cross-sectional view schematically showing a striking device 440 according to another embodiment of the present invention. The striking device 440 differs from the striking device 40 shown in FIG. 1 in the configuration for moving the clamp shaft 53, and the same configuration is shown for the remaining configuration. About the same structure, the same referential mark as the striking device 40 shown in FIG. 1 is attached | subjected, and description is abbreviate | omitted.

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。   In the punch structure 41, a clamping servo motor 55 is fixed to the main body 56. The servo motor 55 for clamping is formed in a ring shape and is arranged coaxially with the reference axis L1. The clamping servo motor 55 is connected to the rotation transmitting member 54 via a hollow clamping load cell 80a. The clamping load cell 80a is formed in a ring shape. The rotation transmission member 454 is formed in a cylindrical shape. The clamp load cell 80a and the rotation transmission member 454 are arranged coaxially with the reference axis L1.

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。   The rotation transmitting member 454 extends from the main body portion 56 toward the die structure 43, and the clamp shaft 453 is accommodated therein. The punch shaft 51 is accommodated in the internal space of the clamp shaft 453.

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。   The clamp shaft 453 has an outer screw formed on the outer peripheral portion. Further, the rotation transmission member 454 has an inner screw formed on the inner periphery. The clamp shaft 453 is supported by the rotation transmission member 454 by being screwed to the rotation transmission member 454. Further, the clamp shaft 453 is formed with a clamp engagement portion extending along the reference axis direction on the inner peripheral portion. The punch shaft 51 is formed with a punch engaging portion extending along the reference axis direction on the outer peripheral portion. The punch shaft 52 is accommodated in the internal space of the clamp shaft 53, and the clamp engaging portion engages with the punch engaging portion, whereby the rotation of the clamp shaft 53 is prevented.

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。   When the servo motor 55 for clamping rotationally drives the rotation transmitting member 454, the rotation transmitting member 454 transmits a rotational force to the clamp shaft 53. The clamp shaft 53 is displaced along the reference direction Z because angular displacement is prevented by the punch shaft 53. Even with such a configuration of the punch structure 441, it is possible to obtain the same effect as the striking device shown in FIG.

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。   The above-described embodiment of the present invention is an embodiment, and the configuration may be changed within the scope of the invention. For example, the number of members 2 and 3 is two, but may be three or more. Moreover, although the hammering apparatus 40 which joins a joining member with the punch rivet 1 was demonstrated as one Embodiment, if the apparatus which joins in the state which clamped the to-be-joined object 9, it can achieve the same effect. it can. For example, a friction stir welding apparatus and a resistance spot welding apparatus may be used.

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。   Each load cell 80a, 80b, 80c is used to detect each pressing force. However, the control means 73 determines each load based on the motor current values of the clamping servo motor 55 and the punch servo motor 60. You may ask for it. Thus, by obtaining each pressing force based on the motor current value of each servo motor, the load cell described above becomes unnecessary, and the structure can be simplified.

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。   Further, the pressing force for pressing the workpiece 9 by the clamp shaft 53 may not be constant, and may be changed according to the bonding processing state. Since the clamp shaft 53 can be displaced and moved independently of the punch shaft 52, the pressing state of the clamp shaft 53 can be easily changed according to the bonding processing state.

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。   The striking device 40 is an end effector provided at the tip of the robot arm 44, but may not be provided in the robot arm 44, and may be fixed at a predetermined position. That is, the joint device 101 may not include an articulated robot.

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。It is sectional drawing which simplifies and shows the striking device 40 which is one Embodiment of this invention. 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。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the striking device 40 for explaining a method of joining the joining members 2 and 3 with the punch rivet 1. 複数のパンチリベット1を拡大して示す斜視図である。2 is an enlarged perspective view showing a plurality of punch rivets 1. FIG. パンチ構成体41を拡大して示す断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view showing a punch structure 41. FIG. クランプ用ロードセル80aを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the load cell 80a for a clamp. クランプ用ロードセル80aを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the load cell 80a for a clamp. パンチ用ロードセル80bを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the load cell 80b for punches. パンチ用ロードセル80bを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the load cell 80b for punches. ダイ構成体43を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows die composition object 43. ダイ構成体43を示す平面図である。4 is a plan view showing a die structure 43. FIG. リベット充填装置78を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rivet filling apparatus 78. FIG. 打鋲装置40を含む接合設備100を示す側面図である。1 is a side view showing a joining facility 100 including a striking device 40. FIG. 打鋲装置40の電気的構成を示すブロック図である。4 is a block diagram showing an electrical configuration of the striking device 40. FIG. 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。3 is a flowchart showing a procedure of main joining operations of the joining apparatus 101. 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。4 is a flowchart showing a procedure of a die contact operation of the bonding apparatus 101. 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。It is a side view for demonstrating the procedure of die contact | abutting operation | movement of the joining apparatus 101. FIG. ダイ50を簡略化して示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the die 50 in a simplified manner. 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。FIG. 18 is a cross-sectional view showing the die structure 43 as viewed from the S18-S18 cut line in FIG. 17. ダイ50を簡略化して示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the die 50 in a simplified manner. 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。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the die structure 43 as viewed from the section line S20-S20 in FIG. 19.

他の演算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other calculating method. 他の演算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other calculating method. 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。4 is a flowchart showing a procedure of plate thickness measurement operation of the bonding apparatus 101. 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。It is sectional drawing for showing the procedure of the plate | board thickness measurement operation | movement of the joining apparatus. 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。It is a flowchart which shows the procedure of other plate | board thickness measurement operation | movement of this Embodiment. 他の板厚測定動作の手順を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the procedure of other plate | board thickness measurement operation | movement. 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。It is a graph which shows the relationship between the pushing amount of the rivet 1, and the board thickness of the to-be-joined object 9. 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。4 is a flowchart showing a procedure of a rivet pushing amount determination operation of the joining apparatus 101. 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。6 is a side view for explaining deflection correction of a base 45 by a robot arm 44. FIG. 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。5 is a graph showing the relationship between the pressing force applied to the die structure 43 and the deflection of the base 45. 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。3 is a flowchart showing a procedure of a deflection amount correcting operation of the joining apparatus 101. 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。It is a flowchart which shows the procedure of the clamp pushing load adjustment operation | movement of the joining apparatus 101. FIG. 接合動作の一例を具体的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of joining operation | movement concretely. 接合動作の一例を具体的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of joining operation | movement concretely. 接合動作の開始状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the start state of joining operation | movement. ダイ50が被接合物に当接した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which die | dye 50 contact | abutted to the to-be-joined object. 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。It is sectional drawing which shows the state which the clamp axis | shaft 53 contact | abutted to the to-be-joined object. 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。It is sectional drawing which shows the state which the rivet 1 contact | abutted to the to-be-joined object. 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。It is sectional drawing which shows the state where the rivet 1 was immersed in the to-be-joined object. 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。It is sectional drawing which shows the striking device 40 in a 1st preparation state, respectively.

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。It is sectional drawing which shows the striking device 40 in a 2nd preparation state, respectively. 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。It is a perspective view which shows the movement path | route of the clamp axis | shaft 53 in this invention. 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。It is a perspective view which shows the movement path | route of the clamp axis | shaft 53 in a comparative example. 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。It is sectional drawing which simplifies and shows the striking device 440 which is other embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing which shows a part of structure of the hitting apparatus 10 of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Punch side joining member 3 Die side joining member 9 To-be-joined object 40 Punching device 41 Punch structure 42 Punch drive means 43 Die structure 44 Robot arm 45 Base 50 Die 51 Punch 53 Clamp shaft 55 Clamp servo motor 60 Punch Servo motor 73 Control means 80a, 80b, 80c Load cell 84a, 84b, 84c Displacement sensor

Claims (7)

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。
A support for supporting an object to be joined including a plurality of joining members;
A clamp body which is provided so as to be displaceable in a reference direction close to and away from the support body, and which clamps an object to be joined in cooperation with the support body;
A clamp driving means for driving the clamp body to move in a reference direction close to and away from the support; and
A processing means for bonding each bonding member of the object to be bonded sandwiched between the support and the clamp body under a set processing condition;
A pressing force detecting means for detecting the pressing force of the object to be joined by the clamp body;
And a control unit that controls the clamp driving unit so that the pressing force of the object to be joined by the clamp body becomes a predetermined value based on the detected pressing force.
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。
A measuring means for measuring the dimensions of the object to be joined;
The joining apparatus according to claim 1, wherein the control means sets processing conditions by the processing means based on the measurement result.
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。
The measuring means includes a clamp body reference position which is a position in the reference direction of the clamp body when the clamp body abuts on the support body with no pressing force or a small pressing force, and the clamp body presses the support body with a predetermined reference pressing force. A storage unit for storing a support body displacement amount that is a displacement amount of the support body in a reference direction when pressing;
A detection unit for detecting a clamp body pressing position, which is a position in the reference direction of the clamp body when the clamp body presses the object to be joined with the reference pressing force;
Based on the clamp body reference position, the support body displacement amount, and the clamp body pressing position, the distance from the support body to the clamp body when the clamp body presses the work piece with the reference pressing force is the dimension of the work piece. The joining apparatus according to claim 2, further comprising: a calculation unit that calculates the following.
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。
A support state detecting means for detecting a support state of the object to be joined by the support;
The control means controls the processing means based on the support state of the object to be joined by the support body so as to allow the joining process when the pressing force of the object to be joined by the clamp body is equal to or higher than a predetermined reference pressing force. The joining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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。
A base on which a support is provided;
A base driving means for displacing the base;
A deformation state detection means for detecting the deformation state of the base,
The joining apparatus according to claim 1, wherein the control means controls the base driving means based on a deformation state of the base.
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。
A base on which a support, a clamp body, a clamp driving means and a processing means are provided;
Further includes base drive means for driving the base to displace,
6. The joining apparatus according to claim 1, wherein the control means controls the base driving means and the clamp driving means so as to drive the clamp body while displacing the base. .
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。
Processing means
A holding part for holding the joining piece detachably;
The joining apparatus according to claim 1, further comprising a holding unit driving unit that drives the holding unit to move in a reference direction that approaches and separates from the workpiece.
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