JP2019217585A - Joining device and joining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合装置、及び接合方法に関する。 The present invention relates to a joining device and a joining method.
従来、第1部材と、当該第1部材が挿入される接合用挿入部を有する第2部材との2つの接合対象を互いに接合する接合方法として、焼き嵌めが知られている(例えば、特許文献1参照)。 DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, shrink fitting is known as a joining method which joins two joining objects of a 1st member and the 2nd member which has the insertion part for joining in which the 1st member is inserted (for example, patent document) 1).
焼き嵌めは、第2部材を予め加熱して熱膨張させることにより接合用挿入部を拡径させ、その拡径状態の時に第1部材を挿入し、冷却時の接合用挿入部の縮径を利用して両者を接合させる技術である。 The shrink fit is to heat the second member in advance and thermally expand it to expand the diameter of the joining insertion portion, insert the first member in the expanded state, and reduce the diameter of the joining insertion portion during cooling. This is a technique for joining the two by utilizing them.
特許文献1には、第1部材を接合用挿入部に挿入した後の追加加熱工程において、第1部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、第2部材の外側への膨張を規制する熱膨張規制部材を用いて、第2部材の内径を縮径する方向に塑性変形させることにより、第1部材と第2部材との接合強度を高める技術が記載されている。 In Patent Document 1, in an additional heating step after the first member is inserted into the joining insertion portion, the outward expansion of the second member is restricted in a plane orthogonal to the insertion direction in which the first member is inserted. There is described a technique for increasing the bonding strength between the first member and the second member by plastically deforming the inner diameter of the second member using a thermal expansion regulating member in a direction to reduce the inner diameter.
しかしながら、特許文献1の技術では、挿入方向における第1部材及び第2部材の熱膨張の影響を考慮していなかった。その結果、第1部材及び第2部材の熱膨張によって、挿入方向に沿って応力が発生し、第1部材が座屈する、第1部材を保持している部分がすべって第1部材に傷がつく、又は第2部材が変形する等の不具合が生じる場合があり、第1部材と第2部材とを接合する精度がよくなかった。 However, the technique of Patent Document 1 does not consider the influence of thermal expansion of the first member and the second member in the insertion direction. As a result, stress is generated along the insertion direction due to thermal expansion of the first member and the second member, and the first member buckles, the portion holding the first member slips, and the first member is damaged. Problems such as sticking or deformation of the second member may occur, and the accuracy of joining the first member and the second member was not good.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第1部材と第2部材とを精度よく接合することができる接合装置、及び接合方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a joining apparatus and a joining method that can accurately join a first member and a second member.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る接合装置は、第1部材と、当該第1部材が挿入される接合用挿入部を有する第2部材とを接合する接合装置であって、前記第1部材を保持する第1部材保持部と、前記第2部材を保持する第2部材保持部と、前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部と連動し、前記第1部材を前記接合用挿入部に挿入する第1部材挿入部と、前記第2部材を加熱する加熱部と、前記第1部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第2部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材と、前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部の少なくとも一方を、前記第1部材及び前記第2部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problem and achieve the object, a joining device according to one embodiment of the present invention joins a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted. A first member holding portion for holding the first member, a second member holding portion for holding the second member, and interlocking with the first member holding portion or the second member holding portion. Then, a first member insertion section for inserting the first member into the joining insertion section, a heating section for heating the second member, and a plane orthogonal to the insertion direction for inserting the first member, A thermal expansion restricting member that restricts thermal expansion to the outside of the second member, and at least one of the first member holding portion or the second member holding portion, according to the thermal expansion of the first member and the second member. And a movable holding portion for holding the movable member along the insertion direction. The features.
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記第1部材又は前記第2部材の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記第1部材又は前記第2部材の位置に応じて、前記可動保持部の保持力を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。 In addition, a joining device according to an aspect of the present invention includes a position detection unit that detects a position of the first member or the second member, and a position of the first member or the second member that is detected by the position detection unit. And a control unit that controls the holding force of the movable holding unit according to
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記制御部は、前記第1部材挿入部が前記第1部材を前記接合用挿入部に挿入して、前記位置検出部が前記第1部材又は前記第2部材の位置が所定の位置であることを検出するまでは、前記可動保持部に前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部を第1の保持力で保持させ、前記位置検出部が前記所定の位置を検出した後は、前記可動保持部に前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部を前記第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させることを特徴とする。 Further, in the joining device according to an aspect of the present invention, the control unit may be configured such that the first member insertion unit inserts the first member into the joining insertion unit, and the position detection unit includes the first member or the first member. Until it is detected that the position of the second member is a predetermined position, the movable holding unit holds the first member holding unit or the second member holding unit with a first holding force, and the position detection is performed. After the section has detected the predetermined position, the movable holding section holds the first member holding section or the second member holding section with a second holding force smaller than the first holding force. And
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記可動保持部は、弾性体の弾性力により前記第2の保持力で前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部を保持することを特徴とする。 Further, in the joining device according to an aspect of the present invention, the movable holding unit may hold the first member holding unit or the second member holding unit with the second holding force by an elastic force of an elastic body. Features.
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記弾性体の弾性力は、前記第1部材及び前記第2部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする。 Further, the bonding device according to one aspect of the present invention is characterized in that the elastic force of the elastic body has a size that does not prevent the first member and the second member from thermally expanding.
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記可動保持部は、流体の圧力により前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部を保持するシリンダを含むことを特徴とする。 Further, in the joining device according to one aspect of the present invention, the movable holding unit includes a cylinder that holds the first member holding unit or the second member holding unit by a pressure of a fluid.
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記制御部は、前記シリンダ内の流体の圧力を制御して、前記可動保持部の保持力を前記第1の保持力と前記第2の保持力との間で切り替えることを特徴とする。 Further, in the joining device according to one aspect of the present invention, the control unit controls the pressure of the fluid in the cylinder to reduce the holding force of the movable holding unit to the first holding force and the second holding force. Switching between force and force.
また、本発明の一態様に係る接合装置は、前記第1の保持力は、前記第1部材保持部が前記第1部材を保持する力より小さく、かつ前記第2部材保持部が前記第2部材を保持する力より小さく、前記第2の保持力は、前記第1部材及び前記第2部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする。 Further, in the bonding apparatus according to an aspect of the present invention, the first holding force may be smaller than a force of the first member holding portion holding the first member, and the second member holding portion may be smaller than the second member holding portion. The second holding force is smaller than a force for holding the member, and the second holding force is a magnitude that does not prevent the first member and the second member from thermally expanding.
また、本発明の一態様に係る接合方法は、第1部材と、当該第1部材が挿入される接合用挿入部を有する第2部材とを接合する接合方法であって、前記第1部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第2部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材を前記第2部材の外側に配置する配置工程と、前記第2部材を第1温度まで加熱する第1加熱工程と、前記第1部材を前記接合用挿入部に挿入する挿入工程と、前記第1部材を保持する第1部材保持部又は前記第2部材を保持する第2部材保持部の少なくとも一方を、前記第1部材及び前記第2部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持工程と、前記第2部材を前記第1温度より高い第2温度まで加熱する第2加熱工程と、を含むことを特徴とする。 Further, a joining method according to one embodiment of the present invention is a joining method of joining a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted, wherein the first member is attached to the first member. An arranging step of arranging, outside the second member, a thermal expansion regulating member that regulates thermal expansion to the outside of the second member in a plane orthogonal to the insertion direction in which the second member is inserted; A first heating step of heating the first member, an insertion step of inserting the first member into the joining insertion portion, and a first member holding section for holding the first member or a second member holding for holding the second member. A movable holding step of holding at least one of the parts movably in the insertion direction in accordance with the thermal expansion of the first member and the second member, and a second holding step of holding the second member higher than the first temperature. A second heating step of heating to a temperature. .
本発明によれば、第1部材と第2部材とを精度よく接合することができる接合装置、及び接合方法を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the joining device and the joining method which can join a 1st member and a 2nd member with high precision can be implement | achieved.
以下に、図面を参照して本発明に係る接合装置、及び接合方法の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、棒状の第1部材と、当該第1部材が挿入される接合用挿入部を有する第2部材とを接合する接合装置、及び接合方法一般に適用することができる。 Hereinafter, embodiments of a bonding apparatus and a bonding method according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited by these embodiments. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be generally applied to a joining apparatus and a joining method for joining a rod-shaped first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted.
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals as appropriate. Further, it is necessary to keep in mind that the drawings are schematic, and the dimensional relationships of the respective elements, the ratios of the respective elements, and the like may be different from actual ones. Even in the drawings, there may be cases where portions having different dimensional relationships and ratios are included.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る接合装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、本実施の形態1に係る接合装置1は、第1部材2と第2部材3とを接合する接合装置であって、第1部材保持部4と、第2部材保持部5と、第1部材挿入部6と、保持部7と、台座部8と、加熱部としての電磁誘導加熱コイル9と、熱膨張規制部材10と、可動保持部11と、円筒部材12と、制御装置13と、を備える。図1は、第1部材2と第2部材3とを接合する前の状態を表す。図1は、接合装置1を側方から見た図であるが、図1は、一部を切欠いた図であり、切欠いた断面をハッチングで図示した。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a joining device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a joining device 1 according to the first embodiment is a joining device that joins a
第1部材2は、棒状の略円柱部材で構成されている。そして、第1部材2は、例えば、チタン合金等で構成されている。
The
第2部材3は、第1部材2が挿入される円筒状の凹部である接合用挿入部3aが一端に形成されている略円筒状の部材である。そして、第2部材3は、例えば、アルミ合金(線膨張係数α:約25×10−6/℃)等で構成されている。また、第2部材3の挿入方向の中央部には、段差部3bが形成されている。段差部3bの下端は、第2部材保持部5の上端と当接し、第2部材3を第2部材保持部5に対して位置決めする。
The
第1部材2及び第2部材3は、接合用挿入部3aに第1部材2が挿入された状態で互いに接合される。以下において、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する方向を挿入方向Aという。
The
互いに接合された第1部材2及び第2部材3は、例えば、超音波エネルギーを生体組織に付与して当該生体組織を処置する超音波処置具に用いられる。具体的に、互いに接合された第1部材2及び第2部材3は、超音波振動子が発生した超音波振動を一端(図1中、下方の端部)から当該生体組織に接触する他端(図1中、上方の端部)に伝達するプローブとして用いられる。
The
〔接合装置の構成〕
次に、第1部材2と第2部材3とを接合する接合装置1の構成について説明する。
[Structure of joining device]
Next, the configuration of the joining device 1 for joining the
第1部材保持部4は、第1部材2を保持する。具体的には、第1部材保持部4は、内径が第1部材2の外径と略一致する円筒状の部材であり、内側に挿通された第1部材2を保持する。
The first
第2部材保持部5は、第2部材3を保持する。具体的には、第2部材保持部5は、円筒状の凹部である第2部材挿入孔5aが一端に形成されている略円筒状の部材である。第2部材保持部5は、第2部材挿入孔5aに挿入された第2部材3を保持する。第2部材保持部5の底部5bは、後述する可動保持部11に当接している。
The second
第1部材挿入部6は、第1部材保持部4と連動し、第1部材2を保持した第1部材保持部4を挿入方向Aに沿って移動させ、第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入する。また、第1部材挿入部6は、挿入方向Aに直交する方向に第1部材2を把持した第1部材保持部4を移動させ、第1部材2と第2部材3の接合用挿入部3aとの位置合わせを行う。ただし、第1部材挿入部6は、第2部材保持部5と連動し、第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入する構成であってもよい。
The first
保持部7は、第1部材2を把持した第1部材保持部4及び第1部材挿入部6を保持する。
The holding
台座部8は、保持部7及び円筒部材12を固定する土台として機能する。
The
電磁誘導加熱コイル9は、熱膨張規制部材10の外周面に対して所定の隙間を有した状態で巻回されている。そして、電磁誘導加熱コイル9は、高周波電源(図示略)から高周波電流が供給されることにより、間接的に熱膨張規制部材10を誘導加熱する。ただし、加熱部として、熱風等により熱膨張規制部材10及び第2部材3を直接的に加熱する機構を設けてもよい。
The electromagnetic
熱膨張規制部材10は、挿入方向Aに直交する面内において、第2部材3の外側への熱膨張を規制する。熱膨張規制部材10は、挿入方向Aに沿って延在する円筒部材で構成されている。そして、熱膨張規制部材10は、例えば、コバール(線膨張係数β:約5×10−6/℃)等で構成されている。すなわち、熱膨張規制部材10は、その線膨張係数βが第2部材3の線膨張係数αよりも小さい材料で構成されている。
The thermal
この熱膨張規制部材10の内径は、室温時において、第2部材3の外径よりも大きく設定されている。また、熱膨張規制部材10の高さ方向(挿入方向Aに沿った方向)の寸法は、第2部材3の接合用挿入部3aが形成されている部分の少なくとも一部を覆う高さであればよく、特に限定されない。また、熱膨張規制部材10の上端部には、第1部材2が挿通される貫通孔10aが形成されている。貫通孔10aの内径は、第1部材2の外径より十分に大きい。
The inner diameter of the thermal
可動保持部11は、第2部材保持部5を第1部材2及び第2部材3の熱膨張に応じて挿入方向Aに沿って移動可能に保持する。ただし、可動保持部11は、第1部材保持部4を第1部材2及び第2部材3の熱膨張に応じて挿入方向Aに沿って移動可能に保持してもよい。可動保持部11は、弾性体の弾性力により第1部材保持部4又は第2部材保持部5の少なくとも一方を保持する。可動保持部11は、例えばバネであるが、エラストマ等の弾性体であってもよい。可動保持部11の弾性力は、第1部材2及び第2部材3が熱膨張することを妨げない程度に十分小さい大きさに設定されている。
The
円筒部材12は、略円筒形部材で構成されており、内径が第2部材保持部5の外径と略等しく、第2部材保持部5の挿入方向Aに直交する方向の移動を規制する。
The
制御装置13は、第1部材2又は第2部材3の位置を検出する位置検出部13aと、接合装置1全体を統括的に制御する制御部13bと、接合装置1を制御するための各種プログラム等を記録する記録部13cと、を有する。
The
制御部13bは、第1部材挿入部6の駆動を制御するとともに、第1部材保持部4、第2部材保持部5、及び電磁誘導加熱コイル9等を統括的に制御する。制御部13bは、演算及び制御機能を有するCPU(Central Processing Unit)や各種演算回路等を用いて実現される。
The
記録部13cは、接合装置1の動作を実行するための各種プログラムを記憶する。記録部13cは、ROM(Read Only Memory)、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)等を用いて実現される。
The
〔接合方法〕
次に、接合装置1を利用した第1部材2と第2部材3との接合方法について説明する。図2は、図1に示す接合装置を利用した第1部材と第2部材との接合方法を示すフローチャートである。
(Joining method)
Next, a method of joining the
まず、作業者は、第1部材保持部4により第1部材2を保持する(ステップS1:第1保持工程)。さらに、作業者は、第2部材保持部5により第2部材3を保持する(ステップS2:第2保持工程)。
First, the worker holds the
続いて、作業者は、熱膨張規制部材10を第2部材3の外側に配置する(ステップS3:配置工程)。具体的には、作業者は、挿入方向Aと直交する面内において、第2部材3の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材10を第2部材3の外側に、熱膨張規制部材10の中心と第2部材3の中心とが略一致するように配置する。
Subsequently, the operator arranges the thermal
その後、作業者は、高周波電源(図示略)から電磁誘導加熱コイル9に高周波電流を供給し、熱膨張規制部材10を誘導加熱する。そして、熱膨張規制部材10の内部に配置されている第2部材3は、熱膨張規制部材10から熱が伝達されることにより、第1温度まで加熱される(ステップS4:第1加熱工程)。
Thereafter, the worker supplies a high-frequency current from a high-frequency power supply (not shown) to the electromagnetic
このステップS4が実施されることで、熱膨張規制部材10及び第2部材3は、熱膨張する。そして、熱膨張規制部材10の内径、第2部材3の外径、及び接合用挿入部3aの内径は、徐々に大きくなる。
By performing Step S4, the thermal
ここで、上述したように、熱膨張規制部材10の線膨張係数βは、第2部材3の線膨張係数αよりも小さいものである。このため、第2部材3の外径は、熱膨張規制部材10の内径よりも大きく変化する。一方、接合用挿入部3aの内径は、第2部材3の外径よりも小さいため、当該外径よりも緩やかに変化する。
Here, as described above, the linear expansion coefficient β of the thermal
そして、ステップS4では、作業者は、第2部材3が第1温度となるまで、熱膨張規制部材10を誘導加熱する。なお、第1温度は、接合用挿入部3aの内径が第1部材2の外径よりも大きい状態となる温度である。
Then, in step S4, the operator induction-heats the thermal
続いて、作業者は、高周波電源(図示略)から電磁誘導加熱コイル9への高周波電流の供給を停止し(熱膨張規制部材10の誘導加熱(第2部材3の加熱)を停止し)、第1部材挿入部6を動作させて、第2部材3の中心軸と第1部材2の中心軸とが一致するように、第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入する(ステップS5:挿入工程)。図3は、図1に示す接合装置において第1部材を接合用挿入部に挿入する様子を表す図である。図3に示すように、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する。
Subsequently, the operator stops the supply of the high-frequency current from the high-frequency power supply (not shown) to the electromagnetic induction heating coil 9 (stops the induction heating of the thermal expansion regulating member 10 (the heating of the second member 3)), By operating the first
その後、作業者は、可動保持部11により第2部材保持部5を挿入方向Aに沿って移動可能に保持する(ステップS6:可動保持工程)。具体的には、バネである可動保持部11が第2部材保持部5の底部5bに当接し、第2部材保持部5を第1部材2及び第2部材3の熱膨張によって挿入方向Aに沿って移動可能に保持する。
Thereafter, the worker holds the second
続いて、作業者は、高周波電源(図示略)から電磁誘導加熱コイル9に高周波電流を供給し、第2部材3が第2温度となるまで、熱膨張規制部材10を改めて誘導加熱する(ステップS7:第2加熱工程)。なお、第2温度は、第1温度よりも高い温度である。
Subsequently, the worker supplies a high-frequency current from a high-frequency power supply (not shown) to the electromagnetic
このステップS7で第2部材3を第2温度まで加熱すると、第2部材3及び熱膨張規制部材10は、熱膨張する。そして、第2部材3及び熱膨張規制部材10の線膨張係数α,βの差により、膨張規制温度Tx(第2温度よりも小さい温度)になった時点で、熱膨張規制部材10の内径と第2部材3の外径とが一致する(熱膨張規制部材10の内周面に第2部材3の外周面が当接する)。
When the
この後、第2部材3が膨張規制温度Tx以上になっていく過程において、第2部材3は、熱膨張しようとするが、熱膨張規制部材10の内周面にて機械的に規制されている。このため、第2部材3は、熱膨張規制部材10にて機械的に規制されていない方向、すなわち、接合用挿入部3aの内径が縮径する方向、及び高さ方向(挿入方向A)に塑性変形する。
Thereafter, in the process in which the
接合用挿入部3aの内径は、膨張規制温度Txを超えると、徐々に小さくなる。また、当該接合用挿入部3aの縮径は、第1部材2の外周面にて機械的に規制される。すなわち、接合用挿入部3aの内径は、最終的に、第1部材2の外径に一致する。
When the inner diameter of the joining
一方、第1部材2及び第2部材3が、高さ方向(挿入方向A)に塑性変形すると、第2部材保持部5の底部5bが下方に移動し、バネである可動保持部11が縮む。図4は、図1に示す接合装置において可動保持部が第2部材を保持する様子を表す図である。図4に示すように、第1部材2及び第2部材3が熱膨張すると、第2部材保持部5の底部5bが可動保持部11を押圧し、方向Bに沿って可動保持部11が縮む。その結果、第1部材2及び第2部材3が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されている。
On the other hand, when the
続いて、作業者は、高周波電源(図示略)から電磁誘導加熱コイル9への高周波電流の供給を停止し(熱膨張規制部材10の誘導加熱(第2部材3の加熱)を停止し)、熱膨張規制部材10及び第2部材3を室温まで冷却する(ステップS8)。
Subsequently, the operator stops the supply of the high-frequency current from the high-frequency power supply (not shown) to the electromagnetic induction heating coil 9 (stops the induction heating of the thermal expansion regulating member 10 (the heating of the second member 3)), The thermal
このステップS8での冷却により、第2部材3及び熱膨張規制部材10は、収縮する。具体的に、熱膨張規制部材10の内径は、熱膨張規制部材10の収縮に応じて徐々に小さくなり、最終的に、当該接合方法の実施前の内径と同一の内径となる。また、第2部材3の外径は、当該第2部材3の収縮に応じて徐々に小さくなり、最終的に、当該接合方法の実施前の外径よりも小さい外径となる。さらに、接合用挿入部3aの内径は、当該第2部材3の収縮に応じて徐々に小さくなろうとするが、当該収縮が第1部材2の外周面にて機械的に規制されているため、最終的に、第1部材2の外径に一致した内径を維持する。以上の工程により、第1部材2及び第2部材3は、互いに接合される。
By the cooling in this step S8, the
以上説明したように、本実施の形態1によれば、弾性体である可動保持部11の弾性力が第1部材2及び第2部材3が熱膨張することを妨げない大きさであるため、第1部材2又は第2部材3が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されており、第1部材2と第2部材3とを精度よく接合することができる。
As described above, according to the first embodiment, the elastic force of the movable holding
(変形例1)
実施の形態1では、可動保持部11が弾性力による一定の保持力で第2部材保持部5を保持する例を説明したがこれに限られない。可動保持部11は、制御部13bによる制御のもと、経時的に変化する保持力で第2部材保持部5を保持してもよい。
(Modification 1)
In the first embodiment, an example has been described in which the
可動保持部11は、第2部材保持部5の位置を固定する固定部と、例えばバネである弾性体とを有する。
The
制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2又は第2部材3の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部11に第1部材保持部4又は第2部材保持部5を第1の保持力で保持させ、位置検出部13aが所定の位置であることを検出した後は、可動保持部11に第1部材保持部4又は第2部材保持部5を第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させる。
The
具体的には、制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を接合用挿入部3aに挿入するまでは、可動保持部11の固定部により第2部材保持部5の位置を固定し、その後は、可動保持部11の弾性体により第2部材保持部5を保持させる。すなわち、第1の保持力は、第2部材保持部5の位置を固定できる程度に大きい保持力であり、第2の保持力は、弾性体による保持力である。
Specifically, the
このように、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入するまでは、可動保持部11が第2部材保持部5の位置を固定することにより、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する際に、第1部材2の外周と接合用挿入部3aの内周との間の摩擦力によって第2部材保持部5が挿入方向Aに沿って移動して、第1部材2を接合用挿入部3aに適切に挿入できないことを防止することができる。
As described above, until the
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係る接合装置の構成を示す模式図である。図5に示すように、接合装置1Aにおいて可動保持部11Aは、流体の圧力により第2部材保持部5を保持するシリンダとしてのエアシリンダ111と、第2部材保持部5を第1部材2及び第2部材3の熱膨張に応じて挿入方向Aに沿って移動可能に保持する弾性体112と、を有する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a bonding apparatus according to
エアシリンダ111は、第2部材保持部5の底部5bに当接して第2部材保持部5を保持する軸部111aと、エアシリンダ111内の気圧を切り替える電磁切替弁111bと、を有する。なお、エアシリンダ111は、内部に導入する圧縮空気の気圧を切り替えて軸部111aが底部5bを押圧する力を調整するエアシリンダであるが、空気以外の気体や液体等の流体により作動するシリンダであってもよい。
The
弾性体112は、例えばバネである。
The
制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部11に第2部材保持部5を第1の保持力で保持させ、位置検出部13aが所定の位置を検出した後は、可動保持部11に第2部材保持部5を第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させる。具体的には、制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部11のエアシリンダ111に第2部材保持部5を第1の保持力で保持させ、その後は、可動保持部11の弾性体112に第2部材保持部5を第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させる。
The
図5に示すように、制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、電磁切替弁111bをエアシリンダ111内の気圧を高くする位置に配置する。この状態では、エアシリンダ111内の気圧が高くなることにより、軸部111aが第2部材保持部5の第2部材挿入孔5aに当接し、エアシリンダ111が第2部材保持部5を第1の保持力で保持する。
As illustrated in FIG. 5, the
図6は、図5に示す接合装置において弾性体が第2部材を保持する様子を表す図である。図6に示すように、制御部13bは、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出した後は、電磁切替弁111bをエアシリンダ111内の気圧を高くしない位置に切り替える。この状態では、エアシリンダ111内の気圧が高くならずに空気が排気され、軸部111aが下方に退避することにより、弾性体112が第2部材保持部5を第2の保持力で保持する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the elastic body holds the second member in the joining device illustrated in FIG. 5. As shown in FIG. 6, after the
このように、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入するまでは、エアシリンダ111が第2部材保持部5を第1の保持力で保持することにより、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する際に、第1部材2の外周と接合用挿入部3aの内周との間の摩擦力によって第2部材保持部5が挿入方向Aに沿って移動して、第1部材2を接合用挿入部3aに適切に挿入できないことを防止することができる。
As described above, until the
一方、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入した後は、弾性体112が第2部材保持部5を第2の保持力で保持することにより、第1部材2又は第2部材3が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されている。
On the other hand, after the
(実施の形態3)
図7は、本発明の実施の形態3に係る接合装置の構成を示す模式図である。図7に示すように、接合装置1Bにおいて可動保持部としてのエアシリンダ11Bは、流体の圧力により第2部材保持部5を保持する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a joining device according to
エアシリンダ11Bは、第2部材3を保持した第2部材保持部5を載置する可動ステージ11Baと、エアシリンダ11B内の気圧を切り替える電磁切替弁11Bbと、気圧を制御する圧力制御装置11Bc、11Bdと、を有する。圧力制御装置11Bcは、高圧設定であり、圧力制御装置11Bdは、低圧設定である。
The
制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、可動保持部11に第2部材保持部5を第1の保持力で保持させ、位置検出部13aが所定の位置であることを検出した後は、可動保持部11に第2部材保持部5を第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させる。具体的には、制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、エアシリンダ11Bに第2部材保持部5を第1の保持力で保持させ、その後は、エアシリンダ11Bに第2部材保持部5を第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させる。
The
図7に示すように、制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、電磁切替弁11Bbによりエアシリンダ11Bを圧力制御装置11Bcと導通させ、エアシリンダ11B内の気圧を高くする。この状態では、エアシリンダ111内の気圧が高くなることにより、可動ステージ11Baが第2部材保持部5を第1の保持力で保持する。
As shown in FIG. 7, the
図8は、図7に示す接合装置においてエアシリンダが第2部材を保持する様子を表す図である。図8に示すように、制御部13bは、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出した後は、電磁切替弁11Bbによりエアシリンダ111を圧力制御装置11Bdと導通させ、エアシリンダ11B内の気圧を低くする。この状態では、エアシリンダ111内の気圧が低くなることにより、可動ステージ11Baが第2部材保持部5を第2の保持力で保持する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the air cylinder holds the second member in the joining device illustrated in FIG. 7. As shown in FIG. 8, after the
以上説明したように、制御部13bは、電磁切替弁11Bbを制御することにより、シリンダ内の流体の圧力を制御して、可動保持部11の保持力を第1の保持力と第2の保持力との間で切り替える。
As described above, the
第1の保持力は、第1部材保持部4が第1部材2を保持する力より小さく、かつ第2部材保持部5が第2部材3を保持する力より小さい。その結果、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する際に、第1部材2及び第2部材3を保持している部分がすべって第1部材2又は第2部材3に傷がつくことが防止されている。さらに、第1の保持力を適切に設定することにより、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する際に、第1部材2の外周と接合用挿入部3aの内周との間の摩擦力によって第2部材保持部5が挿入方向Aに移動して、第1部材2を接合用挿入部3aに適切に挿入できないことを防止することができる。
The first holding force is smaller than the force by which the first
第2の保持力は、第1部材2及び第2部材3が熱膨張することを妨げない大きさである。その結果、第1部材2又は第2部材3が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されており、第1部材2と第2部材3とを精度よく接合することができる。
The second holding force has a magnitude that does not prevent the
(実施の形態4)
図9は、本発明の実施の形態4に係る接合装置の構成を示す模式図である。図9に示すように、接合装置1Cにおいて第1部材挿入部6は、第1部材2を保持した第1部材保持部4の挿入方向Aに沿った移動を規制する固定部6Caと、第1部材保持部4を、第1部材2及び第2部材の熱膨張に応じて挿入方向Aに沿って移動可能に保持する可動保持部11Cと、を有する。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a joining device according to
固定部6Caは、例えば第1部材挿入部6の動きを規制するロック機構であり、第1部材保持部4の挿入方向Aに沿った移動を規制する。
The fixing portion 6Ca is, for example, a lock mechanism that regulates the movement of the first
可動保持部11Cは、第1部材保持部4の下方への移動を規制するストッパであり、第1部材2を保持した第1部材保持部4の自重である第2の保持力によって第1部材保持部4を保持する。
The movable holding portion 11C is a stopper for restricting the downward movement of the first
制御部13bは、第1部材挿入部6が第1部材2を第2部材3の接合用挿入部3aに挿入して、位置検出部13aが第1部材2の位置が所定の位置であることを検出するまでは、固定部6Caにより第1部材保持部4の挿入方向Aに沿った移動を規制し、位置検出部13aが所定の位置であることを検出した後は、固定部6Caによる規制を解除し、可動保持部11Cに第1部材保持部4を第2の保持力で保持させる。
The
実施の形態4によれば、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入するまでは、固定部6Caが第1部材保持部4の移動を規制することにより、第1部材2を接合用挿入部3aに挿入する際に、第1部材2の外周と接合用挿入部3aの内周との間の摩擦力によって第2部材保持部5が挿入方向Aに移動して、第1部材2を接合用挿入部3aに適切に挿入できないことを防止することができる。また、第2の保持力は、第1部材2及び第2部材3が熱膨張することを妨げない大きさである。その結果、第1部材2又は第2部材3が熱膨張する際に座屈や変形することが防止されており、第1部材2と第2部材3とを精度よく接合することができる。
According to the fourth embodiment, until the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1、1A、1B、1C 接合装置
2 第1部材
3 第2部材
3a 接合用挿入部
3b 段差部
4 第1部材保持部
5 第2部材保持部
5a 第2部材挿入孔
5b 底部
6 第1部材挿入部
6Ca 固定部
7 保持部
8 台座部
9 電磁誘導加熱コイル
10 熱膨張規制部材
10a 貫通孔
11、11A、11C 可動保持部
11B、111 エアシリンダ
11Ba 可動ステージ
11Bb、111b 電磁切替弁
11Bc、11Bd 圧力制御装置
12 円筒部材
13 制御装置
13a 位置検出部
13b 制御部
13c 記録部
111a 軸部
112 弾性体
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第1部材を保持する第1部材保持部と、
前記第2部材を保持する第2部材保持部と、
前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部と連動し、前記第1部材を前記接合用挿入部に挿入する第1部材挿入部と、
前記第2部材を加熱する加熱部と、
前記第1部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第2部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材と、
前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部の少なくとも一方を、前記第1部材及び前記第2部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持部と、
を備えることを特徴とする接合装置。 A joining device for joining a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted,
A first member holding unit that holds the first member;
A second member holding unit that holds the second member;
A first member insertion portion that interlocks with the first member holding portion or the second member holding portion and inserts the first member into the joining insertion portion;
A heating unit for heating the second member;
A thermal expansion regulating member that regulates thermal expansion to the outside of the second member in a plane perpendicular to an insertion direction in which the first member is inserted;
A movable holding portion that holds at least one of the first member holding portion or the second member holding portion movably along the insertion direction in accordance with thermal expansion of the first member and the second member;
A joining device comprising:
前記位置検出部が検出した前記第1部材又は前記第2部材の位置に応じて、前記可動保持部の保持力を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の接合装置。 A position detection unit that detects a position of the first member or the second member;
A control unit that controls a holding force of the movable holding unit according to a position of the first member or the second member detected by the position detection unit;
The joining device according to claim 1, further comprising:
前記第1部材挿入部が前記第1部材を前記接合用挿入部に挿入して、前記位置検出部が前記第1部材又は前記第2部材の位置が所定の位置であることを検出するまでは、前記可動保持部に前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部を第1の保持力で保持させ、
前記位置検出部が前記所定の位置を検出した後は、前記可動保持部に前記第1部材保持部又は前記第2部材保持部を前記第1の保持力より小さい第2の保持力で保持させることを特徴とする請求項2に記載の接合装置。 The control unit includes:
Until the first member insertion section inserts the first member into the joining insertion section and the position detection section detects that the position of the first member or the second member is a predetermined position. Causing the movable holding portion to hold the first member holding portion or the second member holding portion with a first holding force,
After the position detection unit detects the predetermined position, the movable holding unit holds the first member holding unit or the second member holding unit with a second holding force smaller than the first holding force. The joining device according to claim 2, wherein:
前記第2の保持力は、前記第1部材及び前記第2部材が熱膨張することを妨げない大きさであることを特徴とする請求項7に記載の接合装置。 The first holding force is smaller than the force by which the first member holding portion holds the first member, and smaller than the force by which the second member holding portion holds the second member,
The said 2nd holding force is a magnitude | size which does not prevent that the said 1st member and the said 2nd member expand thermally, The joining apparatus of Claim 7 characterized by the above-mentioned.
前記第1部材を挿入する挿入方向と直交する面内において、前記第2部材の外側への熱膨張を規制する熱膨張規制部材を前記第2部材の外側に配置する配置工程と、
前記第2部材を第1温度まで加熱する第1加熱工程と、
前記第1部材を前記接合用挿入部に挿入する挿入工程と、
前記第1部材を保持する第1部材保持部又は前記第2部材を保持する第2部材保持部の少なくとも一方を、前記第1部材及び前記第2部材の熱膨張に応じて前記挿入方向に沿って移動可能に保持する可動保持工程と、
前記第2部材を前記第1温度より高い第2温度まで加熱する第2加熱工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a first member and a second member having a joining insertion portion into which the first member is inserted,
An arranging step of arranging a thermal expansion regulating member that regulates thermal expansion to the outside of the second member outside the second member in a plane orthogonal to an insertion direction of inserting the first member;
A first heating step of heating the second member to a first temperature;
An insertion step of inserting the first member into the joining insertion portion;
At least one of the first member holding portion holding the first member or the second member holding portion holding the second member is moved along the insertion direction in accordance with the thermal expansion of the first member and the second member. A movable holding step of holding the movable body;
A second heating step of heating the second member to a second temperature higher than the first temperature;
A joining method comprising:
Priority Applications (1)
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