JP5913435B2 - 締結方法および締結装置 - Google Patents

Description

本発明は、締結方法および締結装置に関する。

本明細書において使用する「留め具」(fastener)という用語には、リベット、ねじ、スラグ、溶接スタッド、機械スタッドおよび他のタイプの締結デバイスが含まれる。

公知の締結装置はノーズアセンブリを備え、リベットは、リベット保管場所からこのノーズアセンブリ内へ受け渡され、かつ、このノーズアセンブリからパンチによりワークピース内に挿入される。締結装置は、ワークピースの真下に位置付けられ、かつリベットがワークピース内に挿入される際にこのリベットをアップセットするように構成されたアップセットダイ(upsetting die)を備える。アップセットダイの容積および形状は、リベッ
トがワークピース内に挿入される際に所望の形状をとるべく所望のアップセット度合いを提供するように選択される。少なくとも２つの異なるリベット（つまり、異なる寸法を有するリベット）をノーズアセンブリへと供給することは、公知である。異なるワークピースまたはワークピース上の異なる場所（例えば、複数の材料のタイプおよび／または厚さの異なる組み合わせ）を締結すること、または、異なるリベット（つまり、異なる寸法または異なる硬さを有するリベット）をワークピース内に挿入することが望まれる場合、アップセットダイを取り外し、異なるリベットならびに／または材料のタイプおよび／もしくは厚さの異なる組み合わせに適した形状および容積を有する別のアップセットダイと取り替えることが頻繁に必要になる。

公知の締結方法に関連した問題を克服するか、あるいは軽減する締結方法を提供することが望ましい。

本発明の第１態様では、制御装置を使用してアップセットダイの第１アップセット容積を選択し、パンチを使用して第１留め具をワークピース内に押し込み、アップセットダイを使用して第１留め具をアップセットすることと、その後、制御装置を使用してアップセットダイの第２アップセット容積を選択し、パンチを使用して第２留め具をワークピース内に押し込み、アップセットダイを使用して第２留め具をアップセットする、またはパンチおよびアップセットダイを使用してクリンチ接合を形成することと、を含む、方法が提供される。

この方法により、２つ以上の別個の締結装置を使用する必要なく、２つ以上の異なるリベット（つまり、異なる寸法および／または異なる硬さを有するリベット）を１つのワークピース（または、異なる複数のワークピース）内に挿入することが可能になる。これは、その他の場合に必要になる締結装置の数よりも少ない数の締結装置を使って製造ラインを設計することが可能になるといった柔軟性を提供するため、好都合である。より少ない数の締結装置を使用すればよいため、この締結装置の実現に関連した周辺装置（例えば、ロボットおよび材料ハンドリング機器など）もそれに応じて少ない数を使用すればよい。
従って、この方法は、より安価な製造ラインの設計を可能にする。

この方法により、同一の締結装置を使用し、アップセットダイを取り外して別のアップセットダイと交換することなく、２つ以上の異なるリベット（つまり、異なる寸法および／または異なる硬さを有するリベット）を１つのワークピース（または異なる複数のワークピース）内に挿入することが可能になる。これにより、アップセットダイを変更するために締結装置の動作を中断する必要がないため、大幅な効率改善がもたらされる。その代わりに、締結装置の動作は、アップセットダイの容積を変更することができるように各留め具の挿入間にわずかな時間を要するものの、ほぼ即座に続けることができる。このわずかな時間は、例えば、締結装置またはワークピースが第１留め具挿入場所から第２留め具挿入場所へと動くのに必要な時間よりも短くてよく、そのような場合、アップセットダイの容積を変更することで締結装置の動作速度が低下することはない。

また、この方法により、アップセットダイを取り外して別のアップセットダイと交換する必要なく、同一寸法を有する複数のリベットを、異なる材料の組み合わせ（例えば、材料のタイプおよび／または材料の厚さ）を有する複数のワークピース内に挿入することも可能になる。アップセットダイを交換する代わりに、アップセットダイの容積を、ワークピースの異なる材料の組み合わせに適合させるために変更する。

この方法では、留め具の挿入（例えば、セルフピアシングリベットの挿入）とクリンチ締めとの切り替えが可能になり、それにより、留め具の挿入のために１つの締結装置を設け、クリンチ締めのために別個の締結装置を設ける必要がなくなる。

制御装置によるアップセットダイのアップセット容積の選択は、自動化され得る。

アップセットダイのアップセット容積の選択は、あらかじめ記憶された情報および／またはフィードバックに基づき得る。

この方法は、アップセットダイの第１アップセット容積を再び選択し、パンチを使用して次の留め具をワークピース内に押し込み、アップセットダイを使用して次の留め具をアップセットすること、をさらに含んでもよい。

アップセットダイのアップセット容積は、留め具をアップセットする間固定され得る。

アップセットダイのアップセット容積を選択することは、アップセットダイの深さを選択することを含み得る。

アップセットダイは、孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され得る。ロッドは、アップセットダイのアップセット容積を変更するために孔内で動かされる。

孔内のロッドの位置は、調節可能な端部止めによって決定され得る。

調節可能な端部止めは、孔内のロッドの位置を決定する複数の構成間を可動なカムを備え得る。

カムは、回転軸を中心に回転するように構成されたプレートであってもよい。

アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され得る。筐体は、アップセットダイのアップセット深さを変更するためにロッドに対して動かされる。

アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、かつ、ロッドと筐体との間に位置付けられたスリーブによって少なくとも部分的に形成され得る。スリーブは、アップセットダイのアップセット直径を変更するためにロッドおよび筐体に対して動かされる。

第１留め具および第２留め具は、異なる寸法および／または異なる硬さを有し得る。

第１留め具および第２留め具は同一の寸法を有してもよく、第２留め具が押し込まれるワークピースは、第１留め具が押し込まれるワークピースを構成する材料の組み合わせとは異なる材料の組み合わせから構成されてもよい。

アップセットダイの第２アップセット容積の選択は、パンチおよびアップセットダイが第１締結場所と第２締結場所との間を動いている間、または、ワークピースが第１締結場所と第２締結場所との間を動かされている間に、実行され得る。

アップセットダイのアップセット容積は、アクチュエータを使用して選択されてもよい。

フィードバックは、パンチの動き、パンチが受けた力、および、アップセットダイが受けた力のうちの１つ以上を含み得る。

制御装置は、フィードバックに基づき、改善された締結を提供することになるアップセットダイのアップセット容積を決定および選択することができる。

この方法は、第１アップセット容積または第２アップセット容積とは異なる容積を選択し、それにより、ワークピース材料とアップセットダイとを分離させる、または該分離を補助すること、をさらに含んでもよい。

本発明の第２態様では、パンチを使用して留め具をワークピース内に押し込み、アップセットダイを使用して第１留め具をアップセットする、またはパンチおよびアップセットダイを使用してクリンチ接合を形成することを含み、さらに、締結が完了したら、アップセットダイの容積を変更し、それによりワークピース材料とアップセットダイとを分離する、または該分離を補助することを含む、締結方法が提供される。

アップセットダイの容積を変更することは、アップセットダイの容積を小さくすることを含み得る。

本発明の第３態様では、本発明の第１または第２態様に従って１つ以上のワークピースを締結することを含む、製品または半組み立て品の製造方法が提供される。

本発明の第４態様では、パンチとアップセットダイとを備える締結装置であって、アップセットダイは、アップセット容積が調節可能であり、締結装置は、アップセットダイのアップセット容積を調節するように構成されたアクチュエータおよび制御装置をさらに備え、制御装置は、アップセットダイのアップセット容積を、ワークピース内に挿入される各留め具に対して個別に選択することができる、締結装置が提供される。

制御装置は、アップセットダイのアップセット容積を自動化された態様で選択するように構成され得る。

制御装置は、あらかじめ記憶された情報および／またはフィードバックに基づいてアップセットダイのアップセット容積を選択するように構成されてもよい。

アクチュエータおよび制御装置は、留め具をアップセットする間、アップセットダイのアップセット容積を固定するように構成され得る。

制御装置は、クリンチ接合を形成するのに好適なアップセット容積を選択することができてもよい。

アップセットダイは、孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され得る。ロッドは、アップセットダイのアップセット容積を変更するために孔内を可動である。

この装置は、留め具のアップセット中に孔内のロッドの位置を決定するように構成された調節可能な端部止めをさらに備え得る。

調節可能な端部止めは、孔内のロッドの位置を決定する複数の構成間を可動なカムを備え得る。

カムは、回転軸を中心に回転するように構成されたプレートであってもよい。

アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され得る。筐体は、アップセットダイのアップセット深さを変更するためにロッドに対して可動である。

アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、かつ、ロッドと筐体との間に位置付けられたスリーブによって少なくとも部分的に形成され得る。スリーブは、アップセットダイのアップセット直径を変更するためにロッドおよび筐体に対して可動である。

この装置は、締結中に測定されたフィードバックを制御装置に提供するように構成された１つ以上のセンサをさらに備えてもよい。

制御装置は、フィードバックに基づき、改善された締結を提供することになるアップセットダイのアップセット容積を決定および選択するように構成され得る。

１つ以上のセンサは、パンチの動き、パンチが受けた力、および、アップセットダイが受けた力のうちの１つ以上を測定するように構成され得る。

制御装置は、締結装置が第１締結場所と第２締結場所との間を動いている間に、または、ワークピースが第１締結場所と第２締結場所との間を動いている間に、アップセットダイのアップセット容積を変更するように構成され得る。

制御装置は、留め具がつぶされた後に、上記のアップセット容積とは異なる容積を選択し、それによりワークピース材料とアップセットダイとを分離するように、または該分離を補助するように構成され得る。

本発明の第５態様では、本発明の第４態様の締結装置を備え、さらに、リベットフィードシステムおよび制御システムを備えた締結システムが提供される。

本発明の第６態様では、パンチとアップセットダイとを備えた締結装置であって、アップセットダイは、容積が調節可能であり、締結装置は、アップセットダイの容積を調節するように構成されたアクチュエータおよび制御装置をさらに備え、制御装置は、アップセットダイのアップセット容積を選択してワークピース内に挿入された留め具をアップセットするように、またはクリンチ接合を形成するように構成され、制御装置は、さらに、締結が完了したらアップセットダイの容積を変更することにより、ワークピース材料とアップセットダイとを分離するように、または該分離を補助するように構成される、締結装置が提供される。

アップセットダイの容積の変更は、アップセットダイの容積を小さくすることであってよい。

本発明の第７態様では、パンチとアップセットダイとを備えた締結装置であって、アップセットダイは、アップセット容積が調節可能であり、締結装置は、アップセットダイのアップセット容積を調節するように構成されたアクチュエータおよび制御装置をさらに備え、制御装置は、アップセットダイの第１アップセット容積を選択してワークピース内に挿入された１つ以上の留め具をアップセット、その後、アップセットダイの第２アップセット容積を選択して、ワークピース内に挿入された１つ以上留め具をアップセットする、またはクリンチ接合を形成するように構成される、締結装置が提供される。

本発明の第８態様では、アップセットダイの第１アップセット容積を選択し、パンチおよびアップセットダイを使用してワークピース内に第１クリンチ接合を形成することと、その後、アップセットダイの第２アップセット容積を選択し、パンチおよびアップセットダイを使用してワークピース内に第２クリンチ接合を形成することと、を含む締結方法が提供される。

アップセットダイの第２アップセット容積は、第１クリンチ接合の形成中に受け取ったフィードバックに基づき決定および選択され得る。これは、例えば、改善されたクリンチ接合を提供するために行われ得る。

本発明の第９態様では、パンチとアップセットダイとを備えた締結装置であって、アップセットダイは、アップセット容積が調節可能であり、締結装置は、アップセットダイのアップセット容積を調節するように構成されたアクチュエータおよび制御装置をさらに備え、制御装置は、アップセットダイの第１アップセット容積を選択してワークピース内に第１クリンチ接合を形成し、その後、アップセットダイの第２アップセット容積を選択して第２クリンチ接合を形成するように構成される、締結装置が提供される。

制御装置は、アップセットダイの第２アップセット容積を、第１クリンチ接合の形成中に受け取ったフィードバックに基づき決定および選択し得る。これは、例えば、改善されたクリンチ接合を提供するために行われ得る。

本発明の特定の実施形態を、例示のみを目的とした添付の図面を参照して、以下に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る締結装置の斜視図である。 図２は、第１構成にある本発明の一実施形態に係るアップセットダイアセンブリの２つの断面図である。 図３は、第２構成にある図２のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図４は、第３構成にある図２のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図５は、第１構成にある本発明の別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図である。 図６は、第２構成にある図５のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係るアップセットダイアセンブリの一部を示す断面図である。 図８は、第１構成にある本発明の第４実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図である。 図９は、第２構成にある図８のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１０は、第１構成にある本発明の第５実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１１は、図１０のアップセットダイアセンブリの一部を示す分解図である。 図１２は、第２構成にある図１０のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１３は、第１構成にある本発明の別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図および斜視図である。 図１４は、第２構成にある図１３のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１５は、第１構成にある別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１６は、第２構成にある図１５のアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１７は、本発明の別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１８は、本発明の別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図である。 図１９は、本発明の別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリの断面図および斜視図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る締結装置は、Ｃフレーム６３の下顎部６５上に配置されたアップセットダイアセンブリ６４の上方の、Ｃフレーム６３の上顎部６２により支持されたリベット装着ツール６１を備えている。リベットは、従来技術において公知のように、このツールによって、アップセットダイアセンブリ６４上に支持されたワークピース（図示なし）内に挿入される。

装着ツール６１は、円筒状の筐体６７内の往復パンチ（図１では隠れている）およびノーズアセンブリ６８を駆動するように動作する電動式駆動装置６６（油圧式または空気圧式といった他のタイプを使用してもよい）を備える。往復パンチは、ノーズアセンブリ６８からワークピース内へリベットを挿入するために使用される。リベットは、搬送管６９を介して、空気圧下またはガス圧下でバルクフィーダ（図示なし）から供給される。供給されたリベットは、搬送管６９を通過して、ノーズアセンブリ６８に直接隣接して取り付けられたフィーダアセンブリ７６に到る。リベットは、その後、フィーダアセンブリ７６からノーズアセンブリ６８内へと移送され、ノーズアセンブリ６８からワークピース内に挿入される。リベットは、ワークピース内に挿入される際に、アップセットダイアセンブリ６４によりつぶされる。

締結システムは、上述した締結装置を備え、さらに、リベットフィードシステム７０および制御システム７１を備え得る。リベットフィードシステムは、リベットを、締結装置のコネクタ７２を介して搬送管６９へと搬送するように構成される。制御システム７１は、ノーズアセンブリ６８へのリベットの搬送を制御するように構成され、かつ、往復パンチの動作を制御するように構成される。

図２は、本発明の一実施形態に係るアップセットダイアセンブリ１６４を示す。図２ａは、アップセットダイアセンブリを一方側から見た断面図を示し、図２ｂは、このアップセットダイアセンブリを９０度回転させた断面図を示す。アップセットダイアセンブリ１６４は、内部に略円筒状の孔１０２が設けられた筐体１００を備える。ロッド１０４は、孔１０２内に位置付けられる。ロッド１０４は、その上端部に、小突起１０８が突出した実質的に平坦な上面１０６が設けられている。ロッド１０４の上端部は、孔１０２の直径と実質的に対応した直径を有し、ロッド１０４の上端部が孔内で横方向に動かないようになっている（ロッドおよび孔のサイズにおける製造時の許容誤差から、わずかな横方向の動きが生じることはあるが）。ロッド１０４の下端部１２２は、ロッドの孔１０２内への挿入を補助するものと考えられている。ロッド１０４は、ロッドの上方部分１１１と中央部分１１２とを接続する直径の小さい部分１１０を備え、中央部分の直径は、上方部分の直径と実質的に等しい。ロッドの下方部分１１４は、直径が小さく、ロッドの直径が大きくなる段部１１６で中央部分１１２に接続している。段部１１６には、巻きばね１１８が当接する。巻きばね１１８の他端部は、孔１０２の直径が小さくなる段部１２０にも当接する。巻きばね１１８は、ロッド１０４を上方に弾性的に付勢する。孔１０２の直径の小さい部分は、ロッド１０４の下方部分１１４の直径と実質的に対応する。

ロッド１０４の最下端部１２２は、留め具がワークピース内に挿入される時、回転自在に取り付けられた調節可能な端部止め１２４に当接する。しかし、留め具がワークピース内に挿入されない時（つまり、アップセットダイ内にワークピースが存在しない時）は、巻きばね１１８がロッド１０４を上方に押すため、ロッドは調節可能な端部止め１２４に接触しなくなる。調節可能な端部止め１２４には、４つの実質的に平坦な表面が設けられ、各表面は、ロッド１０４の最下端部１２２を受ける接触面を提供するように配置される。調節可能な端部止め１２４は、筐体１００の開口部１２６内に位置付けられ、この調節可能な端部止めを回転するために使用されるアクチュエータロッド（図示なし）を受ける開口部１２８が設けられている。調節可能な端部止めの開口部１２８は略円形であるが、アクチュエータが、確実に（調節可能な端部止めの開口部内で回転することなく）調節可能な端部止め１２４を把持し、回転させることができるように助け得るスロットを含んでいる。

筐体１００の一方側には、ねじ山付き孔１３２が設けられ、ねじ山付きプラグ１３４がねじ山付き孔内に保持される。ねじ山付きプラグ１３４は、ロッド１０４の直径の小さい部分１１０の場所に対応する場所で孔１０２内に延在する。このように、ねじ山付きのプラグ１３４は、ロッド１０４の動きを制限し、例えば、ロッドが孔１０２から脱落するのを防止する。

使用時、調節可能な端部止め１２４は、図２ａに示すような第１構成にある。巻きばね１１８は、圧縮状態であり、ロッド１０４を上方に押し、その最下端部１２２が調節可能な端部止め１２４の表面１２５よりも上方に持ち上げられるようにする。しかし、留め具がワークピース内へ挿入されている時は、ロッド１０４は、ロッドの下面１２２が調節可能な端部止め１２４の表面１２５を押圧するように、巻きばね１１８の付勢に抗って下方に押される（締結装置のパンチによって圧力が働く）。巻きばね１１８により提供される弾性的な付勢力は、リベットをアップセットするのに必要な力より小さい。したがって、巻きばね１１８は、リベットのアップセットが行われる前は、ロッドが調節可能な端部止め１２４の表面１２５に押圧されるように圧縮されている。結果として、調節可能な端部止め１２４は、留め具のアップセット中のロッド１０４の位置を決定する。これが、図２に示す位置である。

調節可能な端部止め１２４が第１構成にある時、図２に示すように、ロッドの平坦な上面１０６は、孔１０２の上端部よりも所定の距離だけ下方に位置付けられる。所定の距離とは、例えば、１ｍｍや他の好適な距離であってよい。ロッド１０４の平坦な上面１０６およびロッドの小突起１０８が、孔１０２の上端部により形成される鍔部１３０と共に、締結装置の動作中にリベットをアップセットするアップセットダイを形成する。アップセットダイの内壁を提供する鍔部１３０の直径は、所望の範囲のリベット接合および／またはクリンチ接合を製造するのに好適であり得る。アップセットダイは、リベットをアップセットする間固定される容積を有し、この容積は、ロッド１０４の平坦な上面１０６と孔１０２の頂部との間の距離により決定される。この距離は、ロッド１０４が載置される調節可能な端部止め１２４の表面１２５の高さにより決定され、この表面１２５の高さは、調節可能な端部止めの垂直方向の直径により決定される。

平坦な上面１０６、小突起１０８および鍔部１３０によって規定されるアップセットダイの容積は、特定の寸法を有するリベットをアップセットするのに適し得る。締結装置が異なる寸法を有するリベットを使用することが可能になるように、アップセットダイの容積を変更することが望ましいこともある。

図３は、図２に示す第１動作構成と図４に示す第２動作構成との間の中間構成にあるロッド１０４および調節可能な端部止め１２４を示す。図３において、調節可能な端部止め１２４は、４５度回転されている。巻きばね１１８は、ロッド１０４を上方に押し、これによりロッドの最下端部１２２と調節可能な端部止め１２４との間に間隙が提供される。
これにより、調節可能な端部止め１２４は、ロッド１０４を上方に押す必要なく、自由に回転することが可能になる。これは、調節可能な端部止め１２４の磨耗およびロッド１０４の最下端部１２２の磨耗を減少させる。

図４において、回転自在に取り付けられた調節可能な端部止めは、９０度回転されて、第２動作構成にある。調節可能な端部止め１２４は、留め具がワークピース内に挿入される際にロッド１０４が押し付けられる表面１２９を提供する。調節可能な端部止め１２４の垂直方向の直径は、図２に示す構成にある調節可能な端部止めの垂直方向の直径よりも大きい（調節可能な端部止めの小さい方の直径が、この構成では、調節可能な端部止めの水平方向の直径になっている）。結果として、リベットのアップセット中、孔１０２内では、ロッド１０４がより上方に位置し、ロッドの平坦な上面１０６と孔１０２の上端部との間の距離が小さくなる。このようにして、ロッド１０４の平坦な上面１０６および小突起１０８は、筐体１００の鍔部１３０と共に、図２のアップセットダイの容積よりも小さい容積を有するアップセットダイを形成する。これにより、異なる寸法を有するリベット（例えば、より短い軸を有するリベット）をワークピース内に挿入することが可能になる。

図２ａおよび図４の比較から理解されるであろうが、調節可能な端部止め１２４が第１構成から第２構成へと回転されると、調節可能な端部止めの開口部１２８は上方に動く。
調節可能な端部止めの開口部１２８の上方への動きは、ロッド１０４の上方への動きの半分であり、例えば、０．５ｍｍであり得る。調節可能な端部止め１２４を回転するために使用されるアクチュエータ（図示なし）はこの調節可能な端部止めの開口部１２８の動きに対応できるように構成される。

調節可能な端部止め１２４のうち、ロッド１０４とは反対側の実質的に平坦な表面１３１は、筐体１００の開口部１２６の下面に接触する。調節可能な端部止め１２４は、リベットのアップセット中ロッド１０４に圧力が印加される際に、著しい変形を受けない程度に強い材料から形成される。ロッド１０４を介して調節可能な端部止め１２４に印加される圧力は、この調節可能な端部止め１２４から開口部１２６の最下面へと移り、そこからＣフレーム６３の下顎部６５へと伝達される（図１を参照）。

本発明の実施形態は、調節可能な端部止め１２４を９０度回転させることにより、アップセットダイの容積を迅速に変化させることができる。これにより、締結装置は、第１留め具タイプの挿入から、第２留め具タイプの挿入（例えば、異なる寸法を有するリベットなど）へと迅速に切り替えることが可能になる。また、締結装置が、第１の材料の組み合わせから構成されるワークピース内への留め具の挿入から、第２の材料の組み合わせから構成されるワークピース内への（例えば、同一の寸法を有する）留め具の挿入へと迅速に切り替えることも可能になる。「材料の組み合わせ」という用語は、ワークピースを構成する材料の厚さを意味することもあり、かつ／または、ワークピースを構成する材料のタイプを意味することもある。アクチュエータ（図示なし）による調節可能な端部止め１２４の回転は、制御装置（図示なし）によって制御され得る。

上述したように、巻きばね１１８は、下方向の力が印加されていない時は、圧縮状態にあり、ロッド１０４を調節可能な端部止め１２４から分離させている。これにより、調節可能な端部止め１２４および巻きばね１１８の磨耗が減少する。巻きばね１１８は、さらに、この巻きばねがロッド１０４を付勢して、留め具の挿入後のアップセットダイからデブリを押し出すといった利点を有する。ねじ山付きプラグ１３４が緩められ、ロッド１０４が自由に動けるようになると、巻きばね１１８は、ロッドを上方に押し、ロッドが筐体１００から突出することよって（例えば、ロッドの交換のために）容易に筐体から取り外すことができるようにする。巻きばね１１８は、また、アップセットダイアセンブリをより容易に組み立てられるようにする。

調節可能な端部止め１２４からロッド１０４を分離するために、巻きばね１１８が使用されるが、調節可能な端部止めからロッドを分離するためには、あらゆる好適な付勢手段を使用することができる。付勢手段は、調節可能な端部止めを自由に回転させることが可能であるといった利点を提供するものの、付勢手段を設けることは必須ではない。例えば、ロッド１０４は、調節可能な端部止め１２４の上に載置され、この調節可能な端部止めが、回転しながら、ロッドを変位させるようにしてもよい。

調節可能な端部止め１２４には、４つの実質的に平坦な表面が設けられ、締結装置の動作中、これらの表面上にロッド１０４が押し付けられ得る。別の配置では、調節可能な端部止め１２４には、例えば、６つの実質的に平坦な表面、８つ以上の実質的に平坦な表面など、異なる数の実質的に平坦な表面が設けられてもよい。実質的に平坦な表面は、第１の実質的に平坦な表面がロッド１０４に対して接触面を提供するように位置決めされるとき、反対側の実質的に平坦な表面が、筐体１００に対して接触面を提供すように位置決めされるように、調節可能な端部止め１２４の回転軸の両側に置かれ得る。

ロッド１０４が使用時に押し付けられる調節可能な端部止め１２４の表面は、実質的に平坦である。これにより、ロッド１０４の実質的に平坦な最下端部１２２がロッドと調節可能な端部止め１２４との間に実質的な接触領域を提供し、それにより、留め具アップセット中にロッドに印加される力を調節可能な端部止め内に伝達させることができるようになるため、好都合である。また、調節可能な端部止め１２４が調節可能な端部止めと筐体１００の開口部１２６との間に実質的な接触領域を提供し、それにより、調節可能な端部止めに印加された力を筐体内に伝達させることもできるようになる。ロッド１０４の最下端部１２２の形状と筐体１００の開口部１２６の下面とを、ロッドとの実質的な接触領域を提供するのに適切な形状にすることで、調節可能な端部止め１２４は、他の好適な形状（つまり、実質的に平坦ではない）を有してもよい。

アクチュエータ（図示なし）は、調節可能な端部止め１２４を常に同じ方向（例えば、図２〜４に示すような時計回り）に回転させるように構成され得る。あるいは、アクチュエータは、調節可能な端部止め１２４を時計回りと反時計回りの両方に回転させるように構成されてもよい。

上述したように、調節可能な端部止めの開口部１２８は、調節可能な端部止め１２４の回転中、垂直方向に動く。垂直方向の動きは、回転によってもたらされる調節可能な端部止め１２４の高さの変化の半分であってもよく、他の変化量であってもよい（これは、調節可能な端部止めの形状に左右されることになる）。配置によっては、調節可能な端部止めの開口部１２８は、調節可能な端部止め１２４の回転中、垂直方向に静止したままである場合もある。

調節可能な端部止め１２４は、高さの異なる複数の表面であって、留め具のアップセット中にロッド１０４が載置される表面を提供する。図２〜４に示す調節可能な端部止めは特定の形状を有するが、調節可能な端部止めは、あらゆる好適な形状を有することができる。この形状は、調節可能な端部止めのロッドを受ける面と調節可能な端部止めの最下面との間に異なる距離を提供し得る。これらの特性を有する別の調節可能な端部止めの例を、図５および図６に示す。

図５は、本発明の別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリ２６４を断面図で示す。アップセットダイアセンブリ２６４は、図２〜４に示したアップセットダイアセンブリと類似しており、内部に略円筒状の孔２０２が設けられた筐体２００を備え、この孔の内部にはロッド２０４が設けられる。ロッド２０４は、実質的に平坦な上面２０６と、この実質的に平坦な上面から突出する小突起２０８とを備える。ロッド２０４は、ロッドの上方部分２１１と中央部分２１２とを接続する直径の小さい部分２１０を備え、中央部分の直径は、上方部分の直径と実質的に等しい。ロッドの下方部分２１４は、直径が小さく、ロッドの直径が大きくなる段部２１６で中央部分２１２に接続している。段部２１６には、巻きばね２１８が当接する。巻きばね２１８の他端部は、孔２０２の直径が小さくなる段部２２０に当接する。巻きばね２１８は、ロッド２０４を上方に向けて弾性的に付勢する。孔２０２の小さい直径は、ロッド２０４の下方部分２１４の直径と実質的に対応する。ロッド２０４の最下端部２２２は、このロッドの孔２０２内への挿入を補助するものと考えられている。ねじ山付プラグ２３４は、孔２０２内に延在し、ロッド２０４の上方への動きを制限するように作用する。

筐体２００には、開口部２２６が設けられる。図２〜４に示す実施形態とは異なり、開口部２２６には、回転自在である調節可能な端部止めは設けられず、その代わりに、段付きの調節可能な端部止め２４０が開口部内に設けられている。段付きの調節可能な端部止め２４０は、第１の実質的に平坦な表面２４２および第２の実質的に平坦な表面２４４を備え、第１の表面は、第２の表面よりも低い。表面２４２、２４４は、アクチュエータ（図示なし）に接続されたブロック２４６から延在する舌部上に設けられる。段付きの調節可能な端部止め２４０の位置は、制御装置（図示なし）によって制御され得る。

第１の実質的に平坦な表面２４２と第２の実質的に平坦な表面２４４との間の段部２４３は、傾斜付けまたは輪郭付けされる。段部２４３の傾斜または輪郭は、例えば、（図５に示すように）ロッド２０４の最下端部２２２の角の輪郭に対応し得る。

巻きばね２１８は、ロッド２０４を上方に、かつ段付きの調節可能な端部止め２４０から離れる方向に、弾性的に付勢する。しかし、締結装置の動作中、留め具がワークピース内へ挿入されている時は、ロッド２０４は、下方に押され、段付きの調節可能な端部止め２４０に対して押圧される。巻きばね２１８によって提供される弾性的な付勢は、リベットをアップセットするのに必要な力よりは小さいため、リベットのアップセット中、孔２０２内のロッドの位置は、段付きの調節可能な端部止め２４０の位置によって決定される。段付きの調節可能な端部止め２４０が図５に示すような第１構成にある時、ロッド２０４は、段付きの調節可能な端部止めの第１表面２４２の高さによって決定された第１位置を有する。ロッド２０４の実質的に平坦な上面２０６および小突起２０８は、孔２０２の上端部によって形成される鍔部２３０と共に、特定の容積を有するアップセットダイを構築する。このアップセットダイの容積は、特定の寸法を有するリベットを使用した締結に適し得る。

締結装置を使用して、異なる寸法（例えば、より短い軸）を有するリベットを使用した締結を行うことが望まれる場合、ロッド２０４は、図５に示す第１構成から、図６に示す第２構成へと動かされ得る。これは、段付きの調節可能な端部止め２４０を、第２表面２４４がロッド２０４の真下に位置付けられるように動かすことによって達成される。第２表面２４４は、第１表面２４２よりも高いため、ロッド２０４は、リベットがつぶされている際、孔２０２内のさらに上方に存在する。ロッド２０４の上方への変位の結果、アップセットダイは、実質的に平坦な表面２０６、小突起２０８、および鍔部２３０により形成され、その容積は、段付きの調節可能な端部止めおよびロッドが第１構成にあるときに形成されるアップセットダイの容積よりも小さい。

図５および図６に示す段付きの調節可能な端部止め２４０には、留め具の挿入中にロッド２０４が押し付けられる２つの実質的に平坦な表面２４２、２４４が設けられるが、段付きの調節可能な端部止めには、３つ、４つ、５つ、６つ以上の実質的に平坦な表面が設けられてもよい。

表面２４２、２４４は、実質的に平坦であると記載したが、これらの表面は、他の形態を有してもよい。ロッド２０４の最下端部２２２は、対応した形状を有し得る（例えば、ロッドと段付きの調節可能な端部止めとの間に実質的な接触領域を提供するように選択される）。

巻きばね２１８は、ロッド２０４を段付きの調節可能な端部止め２４０から分離することに使用され、かつ、巻きばね２１８は、段付きの調節可能な端部止め２４０を自由に動くことができるようにするといった利点を提供する。巻きばねは２１８が図示されているが、あらゆる好適な付勢手段を使用して、ロッド２０４を段付きの調節可能な端部止め２４０から分離することができる。付勢手段を設けることは、必須ではない。例えば、ロッド２０４は、段付きの調節可能な端部止め２４０上に載置され、この調節可能な端部止めが、動きながらロッドを変位させてもよい。

図７には、本発明の第３実施形態が断面図で示されている。図７は、Ｃフレームの下顎部６５上に保持された留め具アップセットダイアセンブリ３６４の一部を示す。ロッド３０４は、Ｃフレームの下顎部６５にボルト３５６により接続された筐体３００内に保持される。ロッドの実質的に平坦な上面３０６および鍔部３３０は、アップセットダイを形成する。本実施形態では、ロッド３０４は、最上面に小突起が設けられていない。しかし、小突起を設けてもよい。ロッドは、筐体３００のねじ山付き孔３１１を通過するプラグ（図示なし）を受け得る直径の小さい部分３１０を備える（プラグは、必要であれば、ロッドを保持し、かつ／または、ロッドの動きを制限するために使用される）。本実施形態は、ロッド３０４を上方に付勢するばねを含まないが、ばねを設けてもよい。

ロッド３０４の最下端部３２２は、傾斜カム３５１を有する調節可能な端部止めの傾斜面３５０上に載置される。ロッドの最下端部３２２は、カムフォロアとみなすことができる。付勢手段（図示なし）を設け、ロッド３０４を傾斜カム３５１に対して付勢してもよい。傾斜カム３５１は、筐体３００の開口部３２６内に位置付けられ、ロッド３０４の動く方向に実質的に垂直な方向に並進可能である。カム３５１は、アクチュエータ３５４（例えば、空気圧シリンダ、圧電アクチュエータ、ステッパモータなど）によって制御される作動ロッド３５２を使用して動かされる。アクチュエータ３５４によるカム３５１の動きは、制御装置（図示なし）によって制御され得る。傾斜カム３５１を受ける開口部３２６は、傾斜カムが、ロッド３０４の所望の位置範囲を提供する位置範囲でこの開口部に挿入され得る程度に大きい。

ロッド３０４の最下端部３２２には、傾斜カム３５１の傾斜面３５０に実質的に対応する傾斜が設けられる。これにより、ロッド３０４の最下端部３２２の実質的に全体が、傾斜カム３５１の傾斜面と接触することが可能になる。これは、締結中にロッド３０４に印加される力を、（ロッドの最下端部のうち小さい部分のみが傾斜カムと接触している場合の表面積と比べて）比較的大きい表面積で傾斜カム３５１に伝達させることができるため、好都合である。

使用時、ロッド３０４の上端部の高さ、すなわち、ロッドの最上面３０６と筐体の鍔部３３０により形成されるアップセットダイの容積は、傾斜カム３５１の位置によって制御される。傾斜カム３５１は、傾斜面３５０がロッド３０４を上方に押し、これによりアップセットダイの容積が小さくなるように動く。反対に、傾斜カムは、傾斜面３５０がロッド３０４を下方に動かすように動くと、それによりアップセットダイの容積が大きくなる。

図２〜６の実施形態と異なり、傾斜カム３５１により、ロッド３０４の２つ以上の位置を選択することが可能になる。傾斜カム３５１は、ロッド３０４の位置を連続的な態様で変動させることができる。これが、ひいては、ロッド３０４を使用して形成されたアップセットダイの容積を連続的な態様で変動させ得る。

図２〜６に示す実施形態では、ロッド１０４、２０４の最下端部１２２、２２２は、留め具による締結が行われている間、実質的に平坦な面上に載置されている。その結果、締結中、パンチによってロッド１０４、２０４上に力が印加され、この力は、調節可能な端部止め１２４、２４０を通って下方向に伝達され、調節可能な端部止めの動きを誘発する傾向のある成分を含まない。反対に、図７に示す実施形態では、締結動作中にロッド３０４に働く力の成分は、傾斜カム３５１をアクチュエータ３５４に向けて押すように作用し得る。傾斜カム３５１の表面３５０および／またはロッド３０４の最下端部３２２は、これらの間に摩擦を生成する表面仕上げ（例えば、粗面仕上げ）を有し、これにより、ロッド上に下方向の力が働いた際に、カムが水平方向に動くのを抑制し得る。生成される摩擦が十分に大きければ、留め具の挿入中にカム３５１が水平方向に動くのを防止することができる。傾斜カム３５１の傾斜面３５０の角度によって、ロッド３０４に働く力のうち、傾斜カム３５１をアクチュエータ３５４に向けて押す傾向のある割合が決まることになる。傾斜は、締結動作中にロッド３０４に働く力が、（カムおよび／またはロッド３０４の最下端部３２２の表面仕上げによって提供される摩擦を考慮して）傾斜カム３５１を動かす程には大きくならない程度に浅くなるように選択され得る。それに加えて、または、その代わりに、アクチュエータ３５４が、締結動作中にアクチュエータ自体に働く力に耐えるように構成されてもよい。

図８は、本発明のさらに別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリ４６４を断面図で示す。図８には、また、アップセットダイが取り付けられるＣフレームの下顎部６５（図１参照）の一部も示されている。アップセットダイアセンブリ４６４は、筐体４００内に形成された孔４０２内に位置付けられたロッド４０４を備える。ロッドの実質的に平坦な上面４０６は、孔４０２の上端部により形成された鍔部４３０と共に、アップセットダイを形成する。ロッド４０４の上面４０６上に小突起は示されていないが、小突起または他の形状を有する特徴が設けられてもよい。孔４０２は、巻きばね４１８を収容し得るように孔の直径が大きくなる段部４０５を下方部分４０３に備える。ロッド４０４は、直径の大きい下方部分４６０を備える。巻きばね４１８は、ロッド４０４の直径の大きい部分４６０と孔４０２内の段部４０５とに当接する。巻きばね４１８は圧縮状態にあり、ロッド４０４を下方および孔４０２内へと弾性的に付勢する。

カムフォロア４６２は、ロッド４０４の最下端部に設けられている。カムフォロアは、作動装置の一部を形成するボール４６６と協働するように構成された傾斜面４６５を有する。ボール４６６には、カムフォロア４６２の傾斜面４６５と接触している平坦な表面４６７が設けられる。作動装置は、ロータリアクチュエータ４７２に接続されたカム４７０を備え、ボール４６６は、カム内に設けられた凹部４７１内に保持されている。アクチュエータ４７２によるカム４７０の回転は、制御装置（図示なし）により制御され得る。カム４７０は、調節可能な端部止めとみなすことができる。

ロータリアクチュエータ４７２は、例えば、空気圧式であってよく、そのため、ロータリアクチュエータに空気圧を与え、その向きを制御することができるように構成されたコネクタ４７４を備え得る。あるいは、ロータリアクチュエータ４７２は、電気式であってもよい（例えば、ロータリアクチュエータは、ステッパモータであってもよい。）

カムフォロア４６２およびロッド４０４は、軸方向に（つまり、上下に）自由に動くが、自由に回転はしない。カムフォロア４６２の回転は、筐体４０１の水平孔４８５から突出し、かつ、カムフォロア４６２内の垂直向きスロット４８６で受けられるボール４８４により防止される。ボール４８４は、水平孔４８５内に設けられたプラグ４８７により、所定の位置に保持される。したがって、カム４７０の回転は、カムフォロア４６２を回転させずに、カムフォロア４６２を強制的に上下に動かす。ボール４６６は、カム４７０の凹部４７１内で自由に回転することにより、ボールの平坦な表面４６７がカムフォロア４６２の傾斜面４６５に接触し続けることが可能になる。このように、ボール４６６の平坦な表面４６７がカムフォロア４６２の傾斜面４６５に接触し続けられるようにすると、この平坦な表面により、留め具のワークピース内への挿入中に力を伝達し得る表面積が提供されるため、好都合である。

筐体４００は、フレア付き最下部分４０１を備え、その一部は、Ｃフレームの下顎部６５で受けられる。ボルト４７５を使用して筐体４００が下顎部６５に固定される。

使用時、カム４７０は、ロータリアクチュエータ４７２を使用して回転され、これにより、ボール４６６の平坦な表面４６７とカムフォロア４６２の傾斜面４６５との干渉を介して、ボール４６６がロッド４０４を上方に押すか、あるいは、巻きばね４１８の付勢を受けてロッド４０４を下方に動かす。ロータリアクチュエータが図８に示す構成にあるとき、ボール４６６の平坦な表面４６７は、カムフォロア４６２の傾斜面４６５の最も薄い部分に接触している。ロッド４０４は、したがって、孔４０２内に最大限引き込まれ、これにより、（ロッドの実質的に平坦な上面４０６の位置により決定される）最大容積を有するアップセットダイを形成する。図９は、カム４７０が１８０度回転されたアップセットダイアセンブリ４６４を示す。図９から分かるように、ボール４６７の平坦な表面は、このとき、カムフォロア４６２の傾斜面４６５の最も厚い部分と接触している。これにより、ボール４６６は、カムフォロア４６２およびロッド４０４を最大限上方に押すことで、最小容積を有するアップセットダイを形成する。ロータリアクチュエータ４７２は、カム４７０を、図７に示す向きと図８に示す向きとの中間の向きまで動かすことにより、他の容積を有するアップセットダイを形成してもよい。ロータリアクチュエータ４７２およびカム４７０は、ロッド４０４の位置を連続的な態様で変動させ得る。ひいては、ロッド４０４を使用して形成されるアップセットダイの容積を連続的な態様で変動させることができる。

巻きばね４１８は、カム４７０が回転している時、確実にカムフォロア４６２がボール４６６と接触し続けることで、確実に、ボールの向きが変化し、ボールの平坦な表面４６７がカムフォロアに押圧され続けるようにする。

アクチュエータ４７２は、カム４７０を３６０度回転させることが可能であり得る。孔４０２内でロッド４０４を２．５ｍｍ動かすには、例えば、カム４７０を１８０度回転させればよい。

本発明のさらに別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリ５６４を図１０〜１２に示す。アップセットダイアセンブリ５６４は、図８および図９に示すアップセットダイアセンブリ４６４と略対応しており、対応する構成部品には、対応する参照番号が使用されている。本実施形態では、カム５８０およびカムフォロア５８２が設けられている。カム５８０は、調節可能な端部止めの一例とみなすことができる。しかし、カム５８０とカムフォロア５８２との間に、ボールは設けられていない。その代わりに、カム５８０およびカムフォロア５８２には、対応した形状を有する表面５８１、５８３が設けられており、その形状は、部分螺旋形を含んでいる。図１０および図１２は、第１構成および第２構成にあるアップセットダイアセンブリを示す。図１１は、カム５８０およびカムフォロア５８２を分解斜視図で示す（カムおよびカムフォロアは第１構成にある）。カム５８０の向きは、制御装置（図示なし）により制御され得る。

図１１からわかるように、カム５８０の表面５８１は、２つの部分螺旋形を含み、その各々がちょうど１８０度以下で延在する。部分螺旋形は、それらの間に延在するスロット５８４によって分断される。スロット５８４により、このスロットが存在しない場合よりも容易にカム表面５８１を製造することができる。カムフォロア５８２の表面５８３は、カム５８０の表面５８１の形状と対応する形状を有する。

図８および図９に示した実施形態と同様に、カムフォロア５８２は、軸方向に自由に動くが、自由に回転はしない。カムフォロア５８２の回転は、筐体４０１内の水平孔５８５から突出するボール５８４によって防止される。プラグ５８７は、水平孔５８５内でボール５８４を保持する。ボール５８４は、カムフォロア５８２内の垂直向きスロット５８６で受けられ、カムフォロアが回転するのを防止する。

カム５８０が図１０に示す向きを有するとき、カムおよびカムフォロア５８２の表面５８１、５８３は、互いに完全に接触しており、カムフォロア５８２は、ロッド４０４が孔４０２内に最大限引き込まれるように、最も低い位置にある。したがって、ロッドの実質的に平坦な上面４０６と孔４０２の最上端部により形成される鍔部４３０とによって、最大容積を有するアップセットダイが形成される。カム５８０の回転は、アクチュエータ４７２により制御され、アクチュエータ４７２は、制御装置（図示なし）によって制御される。カム５８０が、例えば図１２に示すように９０度回転すると、カムフォロア５８２の相対的に厚い部分がカム５８０の相対的に厚い部分と接触する。その結果、カムフォロア５８２およびロッド４０４は上方に押される。したがって、ロッドの実質的に平坦な上面４０６と孔４０２の最上端部により形成される鍔部４３０とによって、より小さい容積を有するアップセットダイが形成される。対の部分螺旋形を使用した表面５８１、５８３の構築により、締結動作中にロッド４０４上に働く力が、ロッドを通る中心軸のどちら側においてもカム表面を通って伝達されるといった利点が提供される。

カム５８０を９０度回転させると、例えば、アップセットダイの深さが３ｍｍほど小さくなり得る。深さは、例えば、３ｍｍから０ｍｍまで小さくすることができる。この場合、アップセットダイの深さを０．２５ｍｍずつ大きくするには、カム５８０を７．５度ずつ回転させればよい。

カム５８０は、図１０の向きと図１２の向きの中間である向きへと動かされることにより、他の容積を有するアップセットダイを形成することができる。したがって、カム５８０は、ロッド４０４の位置を連続的な態様で変動させることができる。ひいては、ロッド４０４を使用して形成されるアップセットダイの容積を連続的な態様で変動させることができる。

図１０〜１２に示す実施形態は、圧縮状態で、表面５８１、５８３を互いに対して押圧した状態に維持する巻きばね４１８を備える。巻きばねは、不可欠ではなく省略してもよいが、そうすると、（例えば、締結装置が締結場所間を動く間）カムフォロアが筐体４０１内を非制御状態で動けるようになる。

カムの表面およびカムフォロアの表面は、図１０〜１２に示す形状とは異なる形状を有してもよい。これらの表面は、約１８０度の回転について、ロッドを通過する軸を中心とした回転対称であってもよい（例えば、２つの表面がカム上に設けられる）。これにより、締結動作中にロッド４０４上に働く力が軸のどちら側においてもカム表面を通って伝達されるといった利点が提供される。また、これらの表面は、約１２０度の回転（または他の回転）について、ロッドを通過する軸を中心とした回転対称であってもよい（例えば、３つ以上の表面がカム上に設けられる）。これにより、締結動作中にロッド４０４上に働く力が、軸の周りに分布したカム表面を通って伝達されるといった利点が提供される。

本発明のさらに別の実施形態（図示なし）では、調節可能な端部止めは、ねじ山付きの筐体内に保持されるねじ山付きのシャフトを備え得る。調節可能な端部止めは、ロータリアクチュエータを使用して回転するように駆動することにより、筐体内で軸方向に動くことができる。調節可能な端部止めが軸方向に動くことで、アップセットダイの一部を形成するロッドが軸方向に動かされ、それにより、アップセットダイの容積を変更され得る。
これにより、ロッドの位置を連続的な態様で変動させることができる。ひいては、ロッドを使用して形成されたアップセットダイの容積を連続的な態様で変動させることができる。

本発明のさらに別の実施形態（図示なし）では、アップセットダイの一部を形成するロッドは、ねじ山付きであってもよく、それに対応して、ロッドを内部に保持する孔もねじ山付きであってもよい。この実施形態では、ロッドは、ロータリアクチュエータを使用して回転するように駆動することにより、孔内を軸方向に動くことができる。これにより、ロッドの位置を連続的な態様で変動させることができる。ひいては、ロッドを使用して形成されたアップセットダイの容積を連続的な態様で変動させることができる。

さらに別の実施形態では、孔内でロッドを動かしてアップセットダイの容積を変更させる代わりに、ロッドは静止状態で保持され、孔を規定する筐体がロッド上を動いてアップセットダイの容積を変更するようにしてもよい。この例を図１３および図１４に示す。図１３ａを参照すると、アップセットダイアセンブリ６６４は、筐体６００の孔６０２内に設けられたロッド６０４を備える。ロッド６０４は、筐体の最下端部を超えて延在し、支持構造６９０内に保持される。支持構造６９０は、Ｃフレーム（図示なし）の下顎部内で保持され得る。ロッド６０４は、支持構造６９０内に形成された孔６９１で受けられる。
支持構造６９０の一方側にはねじ山付き孔６３２が設けられ、ねじ山付きプラグ６３４がこのねじ山付き孔内に保持される。ねじ山付きプラグ６３４はロッド６０４の直径の小さい部分内に延在する。このように、ねじ山付きプラグ６３４は、支持構造６９０内にロッドを保持し、支持構造からロッドが落下するのを防止する。ロッド６０４の直径は、段部６１６で小さくなる。段部６１６には、巻きばね６１８が当接する。巻きばね６１８の他端部は、孔６０２の直径が小さくなる段部６２０に当接する。

支持構造６９０には、開口部６９３が設けられ、この開口部内にカム６４０が設けられる。カム６４０は、調節可能な端部止めの一例とみなすことができる。カム６４０は、分岐しており、ロッド６０４の両側に延在するアーム６９４が設けられている。図１３ａには、分岐６９４の一方のみが示されているが、図１３ｂでは、分岐６９４の両方を見ることができる。各分岐６９４は、第１の実質的に平坦な表面６９５と第２の実質的に平坦な表面６９６とを備える。第１表面６９５は、第２表面６９６よりも低い。アーム６９４は、アクチュエータ（図示なし）に接続されるブロック６４６から延在する。カム６４０の位置は、制御装置（図示なし）によって制御され得る。

筐体６００は、ロッド６０４および支持構造６９０に対して垂直方向に可動である。筐体６００の最下面は、カム６４０と接触している。巻きばね６１８は、筐体６００を下方に弾性的に付勢することにより、筐体をカム６４０に押し付けている。

図１３ａおよび図１３ｂに示すように、使用時、カム６４０は、アーム６９４の第２表面６９６が筐体６００の真下に位置付けられるような位置を有し得る。したがって、筐体６００の高さは、カム６４０の第２表面６９６の高さによって決定される。アップセットダイは、ロッド６０４の実質的に平坦な上面６０６と、ロッド上に設けられた小突起６０８と、筐体６００の上端部により形成される鍔部６３０とによって形成される。アップセットダイのアップセット容積は、筐体６００の高さによって決定され、この筐体６００の高さは、カム６４０の第２表面６９６の高さによって決定される。

締結装置を使用して、異なる寸法（例えば、より短い軸）を有するリベットを使用した締結を行うことが望まれる場合、筐体６００は、図１３ａおよび図１３ｂに示すような第１構成から、図１４に示すような第２構成へと動かされ得る。これは、アーム６９４の第１表面６９５が筐体６００の真下に位置付けられるようにカム６４０を動かすことによって実現される。第１表面６９５は、第２表面６９６よりも低いため、筐体６００はロッド６０４に対して下方に動き、それにより、より小さいアップセット容積を有するアップセットダイが形成される。

アーム６９４の第１表面６９５と第２表面６９６との間の段部６４３は傾斜が付けられている。段部６４３の傾斜は、例えば、筐体６００の最下端部に設けられた傾斜したエッジに対応し得る。段部６４３の傾斜面および筐体の傾斜面により、カム６４０は、図１４に示す構成から図１３ａおよび１３ｂに示す構成へと動く際に筐体６００を上方に押すことが可能になり得る。

カム６４０のアーム６９４は、それぞれ、筐体６００が載置され得る２つの表面６９５および６９６を有するが、アームには異なる数の表面が設けられてもよい。例えば、各アームには、３つ、４つ、５つ、または６つ以上の表面が設けられ得る。

表面６９５、６９６は、実質的に平坦であるように示されているが、これらの表面は、他の形態を有していてもよい。筐体６００の最下端部は、対応した形態を有し得る（例えば、筐体とこれらの表面との間に実質的な接触領域を提供するように選択され得る）。

巻きばね６１８が示されているが、あらゆる好適な付勢手段を使用することができる。
付勢手段を設けることは、必須ではない。

図１５は、本発明のさらに別の実施形態に係るアップセットダイアセンブリ７６４を断面図で示す。アップセットダイアセンブリ７６４は、図１３〜１４に示すアップセットダイアセンブリに類似しているが、アップセットダイの深さを変更させる代わりに、アップセットダイの直径を変更させる。ロッド７０４が、筐体７００の孔７０２内に設けられる。筐体７００は、Ｃフレーム（図示なし）の下顎部上に設けられる。ロッド７０４と筐体７００との間には、可動スリーブ７９８が設けられる、図１３および図１４に示す実施形態とは異なり、筐体７００は可動ではない。筐体７００には開口部７９３が設けられ、この開口部は、カム７４０の複数のアーム７９４を受ける。カム７４０は、調節可能な端部止めの一例とみなすことができる。アーム７９４は、ロッド７０４の両側に延在する。各アーム７９４は、第１表面７９５および第２表面７９６を備え、第１表面７９５は、第２表面７９６よりも低い。各アーム７９４は、アクチュエータ（図示なし）に接続されたブロック７４６に接続される。カム７４０の位置は、制御装置（図示なし）により制御され得る。各アーム７９４の第１表面７９５と第２表面７９６との間には、段部７４３が設けられる。段部７４３は、スリーブ７９８の最下面に設けられた傾斜７９７と実質的に対応する傾斜を有する。

ロッド７０４には段部７１６が設けられ、巻きばね７１８の一端部がこの段部７１６に当接される。スリーブ７９８には、段部７２０が設けられ、巻きばね７１８の他端部がこの段部７２０に当接される。巻きばねは、スリーブ７９８が段付きカム７４０のアーム７９４を押圧するように、スリーブ７９８を下方に付勢する。

ロッド７０４は、筐体７００の側面に設けられたねじ山付き孔７３２内で受けられるねじ山付きボルト７３４により孔７０２内に保持される。ねじ山付きボルト７３４は、ロッド７０４の直径の小さい部分７９２で受けられ、ロッドが筐体７００から落下するのを防止する。ねじ山付きボルト７３４の長さは、このボルトが（例えば、ロッド７０４を湾曲させるのを避けるために）ロッド７０４を押圧することなく、ロッド７０４の直径の小さい部分７９２内へと延在するように選択され得る。図１５に示す孔７０２は、ロッド７０４よりもかなり幅が広いが、孔７０２は、図示されるよりも幅が狭くてもよく、例えば、ロッド７０２が横方向に大きく動くのを防止する程度に狭い直径を有していてもよい。

ロッド７０４の実質的に平坦な上面７０６は、小突起７０８とスリーブ７９８により形成される鍔部７３１と共に、アップセットダイを形成する。例えば、締結装置を使用して異なる寸法のリベット（例えば、より長い、または、より短い軸を有する）を使用した締結を行うために、アップセットダイのアップセット容積を変更することが望ましい場合がある。これは、スリーブ７９８を、図１５に示す第１構成から図１６に示す第２構成へと動かすことにより、実現することができる。この動きは、アーム７９４の第１表面７９５が、第２表面７９６の代わりに、スリーブ７９８の真下に位置付けられるように、カム７４０を動かすことによって成される。第１表面７９５は、第２表面７９６よりも低いため、スリーブ７９８は、巻きばね７１８の弾性的な付勢を受けて下方に動く。スリーブ７９８の下方への変位の結果、直径が大きくなった（ひいては、アップセット容積が大きくなった）アップセットダイが形成される。アップセットダイは、ロッドの実質的に平坦な上面７０６と、スリーブ７９８の上面７９９と、小突起７０８と、筐体７００により形成される鍔部７３０とによって形成される。カム７４０の第１表面７９５の高さは、締結装置が図１６に示す構成にある時に、スリーブ７９８の上面７９９がロッド７０４の実質的に平坦な上面７０６と一直線上に並ぶ（または実質的に並ぶ）ように選択される。

段部７４３の傾斜およびスリーブ７９８の最下端部に設けられた傾斜７９７は、一致するか、あるいは、実質的に一致し得る。これらの傾斜は、段付きカム７４０を（図１６に示す）第２構成から（図１５に示す）第１構成へと動かす時に、スリーブ７９８を上方に動かす。

カム７４０のアーム７９４は、それぞれ、スリーブ７９８が載置され得る２つの表面７９５および７９６を有するが、アームには異なる数の表面が設けられてもよい。例えば、各アームは、３つ、４つ、５つ、または６つ以上の表面が設けられ得る。

表面７９５、７９６は、実質的に平坦であるように示されているが、これらの表面は、他の形態を有していてもよい。スリーブ７９８の最下端部は、対応する形態を有し得る（例えば、筐体とこれらの表面との間に実質的な接触領域を提供するように選択され得る）。

巻きばね７１８が示されているが、あらゆる好適な付勢手段を使用することができる。
付勢手段を設けることは、必須ではない。

図１７は、本発明のさらに別の実施形態を断面図で示す。図１７は、Ｃフレーム（図示なし）の下顎部上に保持され得る留め具アップセットダイアセンブリ８６４の一部を示す。ロッド８０４は、筐体８００内の孔８０１内に保持される。ロッドの実質的に平坦な上面８０６と鍔部８３０とによって、アップセットダイが形成される。本実施形態において、ロッド８０４は、最上面に小突起が設けられていない。しかし、小突起を設けてもよい。筐体８００は、上部８２５および下部８２７の２つの部位から形成される。

ロッド８０４の上方部分８０７の底部には、外側に向けてテーパのついた部分８０５が位置付けられ、ロッド８０４は、この外側に向けてテーパのついた部分の真下に大きい直径を有する。ロッド８０４の下端部から始まる孔８０９は、ロッド内へと延在する。孔８０９にはねじ山が付いており、同様にねじ山付きのボルト８１１を受ける。

筐体８００内の孔８０１は、テーパ付き部分８１３を備え、このテーパ付き部分は、ロッド８０４のテーパ付き部分８０５と略対応している。孔のテーパ付き部分８１３は、ロッド８０４が、孔８０１内において、ロッドのテーパ付き部分８０５と孔のテーパつき部分とが接触する位置よりも上に動くことを防止するように作用する。

孔８０１にはねじ山がなく、該孔内を、ロッド８０４が（肩部８０５が段部８１３に接触するまで）軸方向に自由に動くことができるように構成されている。ロッド８０４は、突出部８１５を備え、孔８０１の対応した形状の凹部で受けられる。突出部８１５は、ロッド８０４の一方側にのみ設けられ、凹部も同様に孔８０１の一方側にのみ設けられる。その結果、突出部８１５は、ロッド８０４が孔８０１内で回転するのを防止する。通常、ロッドおよび孔の少なくとも一部は、あらゆる非円形の断面形状を有することができ、これにより、ロッドが孔内で回転するのが防止される。

ボルト８１１の下端部は、筐体８００の底部を貫通している。回転アクチュエータ（図示なし）をボルトの下端部に接続し、ボルトを回転させるのに使用してもよい。回転アクチュエータは、制御装置（図示なし）によって制御され得る。

ボルト８１１には、直径の大きい中間部分８２１が設けられている。筐体８００は、（図示されていないが）対応した直径を有する対応部分を含み得る。ボルト８１１の中間部分８２１および筐体８００の対応部分は、ボルトを筐体内に維持し、ボルトが筐体内で軸方向に動くのを実質的に防止するように作用することになる。ボルトは、筐体内での軸方向の動きが実質的に防止されるが、回転アクチュエータによって回転するように駆動された時は、筐体内を自由に回転する。

使用時、ロッド８０４の平坦な上面８０６と鍔部８３０とによって形成されるアップセットダイの容積は、回転アクチュエータを回転させてボルト８１１を回転させることにより、選択される。ボルト８１１とロッド８０４の孔８０９との間がねじ接続され、かつ、突出部８１５がロッドの回転を防止するため、ボルトが回転すると、強制的にロッドは筐体８００内を軸方向に動くことになる。したがって、第１方向（例えば、時計回り）にボルト８１１を回転させると、ロッド８０４が上方に動き、それによりアップセットダイの容積が小さくなる。ボルト８１１を反対方向に回転させると、ロッド８０４が筐体内を下方に動き、それによりアップセットダイの容積が大きくなる。これにより、アップセットダイの容積は、所望の通りに変更することが可能になり、例えば、異なる締結条件（例えば、異なる寸法を有するリベット）に対応することが可能になる。

図１８は、本発明のさらに別の実施形態を断面図で示す。図１８は、Ｃフレーム下顎部６５上に保持され得る留め具アップセットダイアセンブリ９６４の一部を示す。ロッド９０４は、筐体９００の孔９０１内に保持される。ロッドの実質的に平坦な上面９０６および鍔部９３０は、アップセットダイを形成する。本実施形態では、ロッド９０４は、最上面に小突起が設けられていない。しかし、小突起を設けてもよい。

筐体９００は、サポート９５０に固定され、このサポート９５０はＣフレームの下顎部６５に固定される。ロッド９０４は、筐体９００内を自由に軸方向に動く。ロッド９０４の下方部分は、孔９０１の下端部から外に突出している。ロッド９０４の最下端部にはフランジ９５１が設けられている。ばね９１８は、フランジ９５１と筐体９００の最下端部との間に延在し、フランジ９５１（すなわち、ロッド）を筐体の最下端部から離れる方向に弾性的に付勢するように構成される。

ロッド９０４の最下端部には、カムフォロア９５２が設けられている。カムフォロアは、ホルダ９５４の凹部で受けられるボール９５３を備える。ボール９５３は、カム９５７の傾斜したカム表面９５６と協働するように構成された傾斜面９５５を有する。カム９５７は、回転軸を中心に回転するように構成される。カム９５７は、調節可能な端部止めとみなすことができる。本実施形態において、カムフォロアは凹部内にボール９５３を備えているが、あらゆる好適なカムフォロアを使用することができる。

カム９５７は、Ｃフレームの下顎部６５に接続される電動モータ９５８（または他の好適なアクチュエータ）によって回転するように駆動される。電動モータ９５８には、キャップ９５９が取り付けられ、電動モータによってキャップが回転されるようになっている。キャップ９５９は、カム９５７の開口部９６０で受けられる。ピン９６１を使用してキャップがカムに固定されている。これにより、カム９５７は、強制的にキャップ９５９と共に回転されるように、このキャップに固定して取り付けられている。したがって、カム９５７は、電動モータ９５８が回転すると、回転する。

電動モータ９５８は、電動モータの向きを監視するエンコーダを備え、したがって、カム９５７の向きを監視する。エンコーダは、留め具装置の制御装置（図示なし）に接続され、電動モータ９５８の向きに関するフィードバックを提供する（それにより、カム９５７の向きに関するフィードバックを提供する）。これにより、制御装置は、カム９５７の向きを正確に制御することができる。

使用時、ロッド９０４の平坦な上面９０６と鍔部９３０により形成されるアップセットダイの容積は、電動モータ９５８を使用してカム９５７を回転させることにより選択される。カム９５７のカム表面９５６は傾斜しているため、カムが第１方向に回転すると、ボール９５３およびロッド９０４はばね９１８の弾性的な付勢を受けて下方へ動き、カムが反対方向に回転すると、ボールおよびロッドはばねの弾性的な付勢に抗って上方に動くことになる。したがって、筐体９００内のロッド９０４の位置は、電動モータを使用して制御され得る。これにより、アップセットダイは、所望の通りに調整することが可能になり、例えば、異なる締結条件（例えば、異なる寸法を有するリベット）に対応することが可能になる。従って、アップセットダイの容積は、制御装置により制御される。

図１９は、本発明のさらに別の実施形態を示し、図１９ａはこの実施形態を断面図で示し、図１９ｂは斜視図で示す。図１９に示す実施形態の多くの特徴は、図１８に示す実施形態と対応しているため、これらの特徴を図１９に関連して再説明することは省略する。
図１９では、利用できるスペースが限られているため、すべての特徴に符号を付けてはいない。図１８に示す実施形態とは異なり、アクチュエータ９７０およびエンコーダ９７１は、別々の要素として設けられる。エンコーダ９７１は、カム９５７の真下に位置付けられ、カムとの軸接続を介してカムの向きに関するフィードバックを提供する。アクチュエータは、カム９５７に接続された歯車９７３と係合するグラブねじ９７２を備え、グラブねじが回転すると歯車（ひいては、カム）が回転するようになっている。グラブねじ９７２は、モータ（図示なし）により回転するように駆動され、フレキシブルドライブ９７４がモータからグラブねじへと延在する。フレキシブルドライブ９７４は、例えば、自在継手９７５を含み得る。

図１９に示す実施形態の動作は、カム９５７の作動とカムの向きの監視が別々に提供されること以外は、図１８に示す実施形態の動作と同一である。

上述したように、図２〜６に示した発明の実施形態では、巻きばね１１８、２１８により提供される弾性的な付勢は、ロッド１０４、２０４を調節可能な端部止め１２４、２４０から離れる方向に押す。これは、調節可能な端部止め１２４、２４０の構成を変更しても、即座にはアップセットダイの容積は変化しないことを意味する。しかし、調節可能な端部止め１２４、２４０の構成を変更することで、アップセットダイのアップセット容積が選択される。これは、リベットのアップセットが行われる際、巻きばね１１８、２１８は、アップセットダイのアップセット容積が調節可能な端部止め１２４、２４０の構成によって決定されるように圧縮されるためである。ロッドが上方に付勢されない本発明の実施形態では、調節可能な端部止め（例えば、カム３５１、４７０、５８０）の構成が変更されると、アップセットダイのアップセット容積が即座に変化することで、アップセットダイの容積が選択される。

アップセットダイの容積は、リベットをアップセットする間、固定され得る。あるいは、アップセットダイは、リベットをアップセットする間、その直径（ひいては、容積）を受動的に変更可能であるように構成されてもよい。この文脈において、「受動的に」という用語は、リベットのアップセット中に締結装置のパンチによって印加される力の影響により（つまり、制御装置による能動的な制御を受けずに）変動することを意味するものと解釈することができる。例えば、アップセットダイの鍔部は、ロッドに対して弾性的に付勢されるものの、リベットのアップセット中は外側に向けて変位され得る複数の部分から形成され得る。この構成の一例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７２８７４１１号に記載されている。アップセットダイが、リベットをアップセットする間、容積を受動的に変更可能であるように構成されている場合、アップセット容積を選択すると、アップセット中のアップセットダイの直径の受動的な変更を考慮せずに、アップセット中のアップセットダイの容積を選択したものとみなされ得る。

本発明の実施形態において、アップセットダイのアップセット容積の選択は、制御装置によって制御され得る。制御装置は、留め具システムの制御システム７１（図１参照）の一部を形成してもよく、あるいは、別個の装置７３であってもよい。制御装置は、アップセットダイから離れており、例えば、アップセットダイの容積を調節するように構成されたアクチュエータに接続され得る。あるいは、制御装置は、アップセットダイに隣接して、例えば、Ｃクランプ６３上に位置付けられてもよい。制御装置は、異なる締結場所での締結に使用するための異なるアップセットダイ容積を受信および記憶するように構成され得る。締結中、制御装置は、所与の締結場所で締結を行う際に必要なアップセットダイ容積を決定するために記憶された情報を参照し、それに従いアップセットダイ容積を調節してもよい。制御装置は、例えば、マイクロプロセッサのような電子装置であってよく、例えば、プログラマブル論理制御装置を含み得る。制御装置は、例えば、より複雑な制御装置、例えば締結装置が設けられたロボットの動きを制御する制御装置、および／または、締結装置へのリベットの搬送を制御する制御装置、および／または、製造ラインを制御する制御する制御装置などの一部であってもよい。

アップセットダイのアップセット容積は、締結プロセスにおいて使用されるリベットの寸法に応じて選択され得る。したがって、例えば、制御装置は、異なる寸法を有するリベットにとって適切なアップセット容積に関連した情報を記憶することができる。締結装置のオペレータは、異なる締結場所で使用されるリベットを識別する情報を制御装置に入力し得る。制御装置は、その後、記憶されたアップセット容積の情報を参照し、この情報を使用して、各場所での締結前に、使用されるリベットにとって適切なアップセット容積を選択し得る。制御装置は、締結対象の材料の厚さおよび／または硬さに関連する情報も記憶し、所与の締結場所で使用されるアップセット容積を選択する際にこの情報を考慮することもできる。

一実施形態において、いくつかの場所での締結を、クリンチ接合を介して行うことがある。そのような場合、クリンチ接合を形成する際に使用されるアップセットダイのアップセット容積に関連する情報は、制御装置に記憶され得る。締結装置のオペレータは、クリンチ接合が使用されることになる締結場所を識別する情報を制御装置に入力し得る。制御装置は、その後、記憶されたクリンチ接合のアップセット容積情報を参照し、この情報を使用して、クリンチ接合を形成する前に適切なアップセット容積を選択することができる。

加えて、あるいは、代わりに、制御装置は、アップセットダイのアップセット容積を調節する際に、以前の締結プロセス中に受け取ったフィードバックを考慮してもよい。フィードバックは、例えば、パンチまたはアップセットダイから提供され得る。例えば、フィードバックは、パンチの測定された動き（例えば、パンチのストローク）を含み得る。パンチの動きは、例えば、トランスデューサ（例えば、線形可変変位トランスデューサ）のような測定センサまたは１つ以上の近接センサ（例えば、誘導近接センサ）を使用して測定され得る。それに加えて、あるいは、その代わりに、フィードバックには、パンチが受ける力および／またはアップセットダイが受ける力が含まれてもよい。この力は、例えば、荷重計または歪みゲージのような力センサを使用して測定することができる。

制御装置によるアップセット容積の選択は、使用されるリベットの寸法および締結されるワークピースの材料の組み合わせに基づき得る。制御装置によるアップセット容積の選択は、以前に行われた１つ以上の締結プロセス中に受信したフィードバックも考慮してもよい。制御装置は、例えば、フィードバックから、以前の締結プロセスが準最適の締結を提供したと決定し、アップセットダイの容積を調節して、改善された締結を提供することができる。一例において、ワークピースの厚さが予測されたよりも大きく、制御装置が受信したフィードバックは、準最適の締結が発生したことを示す場合がある。制御装置は、アップセットダイのアップセット容積を大きくすることで改善された締結が提供されることを特定し、それに従って、アップセットダイのより大きい容積を選択することができる。所与のタイプのリベットについて、制御装置は、そのタイプのリベットを使って以前締結した際に受信したフィードバックを考慮し、異なるタイプのリベット（例えば、異なる寸法のリベット）を使用して締結した際に受信したフィードバックを排除してもよい。制御装置は、例えば、リベットの挿入中に受信したフィードバックと「学習段階」中に記録されたフィードバックとを比較することにより、所望のアップセット容積を決定することができる。学習段階中に記録されたフィードバックは、例えば、最適締結中（または１つ以上の品質基準を満たす締結中）に受信したフィードバックを含み得る。

一実施形態において、締結装置を使用して、１タイプのリベット（またはクリンチ接合）および１つの材料の組み合わせのみを使用した締結を提供する場合がある。この場合、制御装置によるアップセット容積の選択は、１つ以上の以前の締結プロセス中に受信されたフィードバックにのみ基づき得る。制御装置は、例えば、フィードバックから、以前の締結プロセスが準最適の締結を提供したと決定し、アップセットダイの容積を調整して、より改善された締結を提供することができる。一例において、ワークピースの厚さは予測されたよりも小さく、制御装置が受信したフィードバックが、準最適の締結が発生したことを示す場合がある。制御装置は、アップセットダイの減少したアップセット容積によって改善された締結が提供されると決定し、それにしたがってアップセットダイの増加した容積を選択することができる。

上記は、制御装置によって実行されるアップセットダイのアップセット容積の自動化選択の例とみなすことができる。アップセットダイのアップセット容積の自動化選択はあらかじめ記憶された情報（上記した例）および／またはフィードバックに基づき得る。

制御装置は、ワークピース内に挿入される各留め具に対して個別にアップセットダイのアップセット容積を選択することができてもよい。これは、例えば、各留め具に対して、留め具の特性、ワークピースの特性、または、以前の締結動作中に生成したフィードバック、のうちの少なくとも１つを考慮すること、そして、アップセットダイのアップセット容積を変更すべきか否かを決定すること（および、必要であればアップセット容積を変更すること）を含み得る。制御装置は、各留め具について、個別にアップセットダイのアップセット容積を選択することができてもよいが、（制御装置はその様に構成することが可能であるものの）制御装置をあらゆる状況においてその様に構成することは必須ではない。例えば、特定の状況においては、制御装置は、一連の締結動作（例えば、同一タイプのリベットを使用し、かつ該一連の締結動作に対して実質的に一定の特性を有するワークピースを使用して実行される全ての締結動作）に対して特定のアップセット容積を維持するように構成されてもよい。

本発明の実施形態によって提供されるアップセットダイは、小突起を含んでも含まなくてもよい（いずれの形態のアップセットダイも使用され得る）。小突起は、図２〜６に示した形状とは異なる形状を有してもよい。小突起が設けられる場合、アップセットダイの深さは、小突起１０８、２０８、６０８、７０８の頂部からではなく、ロッド１０４、２０４、６０４、７０４、８０４、９０４の上面１０６、２０６、６０６、７０６、８０６、９０６から測定され得る。型の深さは、そのアップセットダイの最下点から鍔部１３０、２３０、３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０の頂部まで（または、スリーブ７９８がアップセットダイの側面を形成する場合は、スリーブ７９８の頂部まで）の距離として測定され得る。場合によっては、小突起は、アップセットダイの頂部より上方に突出することもある。

本発明の実施形態は、アップセットダイの深さを、例えば０ｍｍの深さから１．５ｍｍの深さ、３ｍｍの深さ、４ｍｍの深さ、あるいはそれ以上にまで変更するように構成され得る（任意で、中間的な深さを含む）。アップセットダイの選択される深さは、アップセットダイを使用してつぶされるリベットのサイズに部分的依存することになる。アップセットダイの選択される深さは、リベットの長さおよび／または直径が大きくなるにつれ、拡大してもよい。したがって、今後、異なる標準リベットサイズが適用される場合、より深いアップセットダイが選択され得る。

本発明の実施形態は、例えば、１．５ｍｍｍから３．ｍｍの間でアップセットダイの深さを変更するように構成され得る（任意で、中間的な深さを含む）。これは、例えば、軸の直径が５．３ｍｍ（提供されるリベットの標準サイズの１つである）のリベットを使用する場合に、望ましいと言える。

本発明の実施形態は、例えば、０ｍｍから１．５ｍｍの間でアップセットダイの深さを変更するように構成されてもよい（任意で、中間的な深さを含む）。これは、例えば、軸の直径が３．３ｍｍ（提供されるリベットの標準サイズの別の１つである）のリベットを使用する場合に、望ましいと言える。

本発明の実施形態は、アップセットダイの深さを０．１ｍｍ未満ずつ増加することにより変更するように構成され得る。本発明の実施形態は、アップセットダイの深さを０．１ｍｍ以上ずつ、０．２ｍｍ以上ずつ、または０．３ｍｍ以上ずつ増加させることにより変更させるように構成されてもよい。本発明の実施形態は、アップセットダイの深さを約０．２５ｍｍずつ増加させることにより変更させるように構成され得る。本発明の実施形態は、アップセットダイの深さを連続的な態様で変更させるように構成され得る。

本発明の実施形態により、例えば、１ｍｍ〜１５ｍｍの厚さを有するワークピースを、セルフピアシングリベットを使用してリベット締めすることができる。本発明の実施形態は、３ｍｍ〜１８ｍｍの長さを有するリベットを使用してワークピースを締結することができる。

巻きばね１１８、２１８（または他の付勢手段）は、締結後のワークピースとアップセットダイとを切り離す補助をし得る。これは、巻きばねが、（ワークピースが上方に動き得る実施形態では）締結後のワークピースを上方に押し上げるか、あるいは、（アップセットダイが下方に動き得る実施形態では）アップセットダイを下方に押し下げるためである。それに加えて、あるいは、その代わりに、調節可能な端部止め１２４、２４０、３５１、４７０、５８０、９５７は、締結後のワークピースとアップセットダイとを切り離し得る、あるいはその切り離しを補助し得る。これは、調節可能な端部止めを作動させてロッド１０４、２０４、３０４、４０４、９０４を上方に押し上げ、それにより締結後のワークピースとアップセットダイとを離れる方向に押すことにより実現され得る。調節可能な端部止めは、例えば、アップセットダイがゼロ深さになるように、あるいはロッドが筐体の頂部を越えて突出するように、作動され得る。巻きばね１１８、２１８および／または調節可能な端部止め１２４、２４０、３５１、４７０、５８０は、アップセットダイから廃棄物を取除する、あるいはその取除を補助することもできる（この廃棄物は、留め具挿入中にワークピースから切除または切断されたものである）。廃棄物は、例えば、締結中にワークピースから押し出された接着剤であってよい。ワークピースおよび廃棄物は、共に、ワークピース材料の例とみなすことができる。

図１３〜１４に示す実施形態において、巻きばね６１８（または他の付勢手段）は、カム６４０と共に、ワークピース材料とアップセットダイとを分離する補助をするように作用し得る。カム６４０は、例えば、留め具の挿入に使用される容積を有するアップセットダイを提供する構成から、より小さいアップセットダイ容積を提供する構成へと動かされ得る。より小さいアップセットダイ容積の選択は、巻きばね６１８によって提供される付勢と共に、ワークピース材料をアップセットダイから押し出し得る。

図１５〜１６に示す実施形態において、巻きばね７１８（または他の付勢手段）は、カム７４０と共に、ワークピース材料とアップセットダイとを分離する補助をするように作用し得る。カム７４０は、例えば、留め具の挿入に使用される容積を有するアップセットダイを提供する構成から、より大きいアップセットダイ容積を提供する構成へと動かされ得る。これにより、巻きばね７１８の付勢を受けてスリーブ７９８が下方に動くことが可能になり、それにより、スリーブ７９８とワークピース材料とを分離し、アップセットダイからワークピース材料を取り外すことが可能になる。

別のアプローチでは、カム７４０は、例えば、留め具の挿入に使用される容積を有するアップセットダイを提供する構成から、より小さいアップセットダイ容積を提供する構成へと動かされてもよい。これにより、スリーブ７９８は、ワークピース材料を上方へ押し上げるように、上方に押し上げられることになり、さらに、ワークピース材料をアップセットダイから押し出し得る。

一実施形態において、調節可能な端部止め１２４、２４０、３５１、４７０、５８０またはカム６４０、７４０、９５７は、留め具の挿入（またはクリンチ接合の形成）に使用される構成から、各締結プロセス後にワークピース材料とアップセットダイとを分離するために使用される構成へと動かされ得る。

調節可能な端部止め１２４、２４０、３５１、４７０、５８０またはカム６４０、７４０、９５７の構成を変更してワークピース材料とアップセットダイとを分離させることは、例えば、アップセットダイからパンチが引き抜かれた後、または、アップセットダイからパンチを引き抜いている間に行われ得る。調節可能な端部止めまたはカムの構成の変更は、アップセットダイを（例えば、Ｃフレームの動きを介して）ワークピースから離れる方向に動かすこと、またはワークピースをアップセットダイから離れる方向に動かすことと組み合わせてもよい。

図７〜１２に例示した実施形態で示されたアクチュエータは、これらのアクチュエータが作動させるカムに隣接して位置付けられるが、アクチュエータは、カムから離れて位置付けられてもよい。同様に、図２〜６に例示された実施形態によって使用されたアクチュエータは、調節可能な端部止めに隣接して位置付けられてもよく、または、調節可能な端部止めから離れて位置付けられてもよい。アクチュエータを調節可能な端部止めから離れて位置付けるのが好都合な場合がある。例えば、アクチュエータは、ワークピースの締結中、ワークピースの近くにあるＣクランプ６５の部分から離れて位置付けられることにより、アクチュエータが障害物として作用する可能性を回避することができる。

上述した本発明の実施形態のいくつかは、ロッドの上端部に平坦または実質的に平坦な上面を備える。しかし、これは必須ではなく、ロッドの上端部は、あらゆる好適な形状を有することができる。

上記説明は、異なる寸法を有する複数のリベットを使用した締結と締結の切り替え時に、アップセットダイの容積を変更することについて言及した。アップセットダイの容積は、異なる硬さを有するリベットを使用した締結と締結の切り替え時に変更されてもよい（硬さが異なると、リベットの寸法が変わらなくても、異なるアップセット容積が必要になることがある）。

同一の寸法および同一の硬さを有する複数のリベットを使用して締結する際に、アップセットダイの容積を変更する状況も起こり得る。例えば、本発明の実施形態を使用して、同一の寸法および硬さを有するリベットを、異なる材料の組み合わせを有する２つのワークピース内に挿入することができるが、アップセットダイの容積は、この異なる材料の組み合わせに対応するために変更される。「材料の組み合わせ」という用語は、ワークピースを構成する材料の厚さを示すこともあり、かつ／あるいは、ワークピースを構成する材料のタイプを示すこともある。例えば、接着剤の層を含むワークピースは、接着剤の層を含まない同等のワークピースとは異なるアップセットダイの容積を必要とすることがある。

本発明の実施形態を使用して、異なる寸法および／または異なる硬さを有するリベットを、異なる材料の組み合わせ含むワークピース内に挿入することができる。

締結装置は、２つ（以上）の異なる幾何学的形状を有するリベットを締結装置のノーズアセンブリ６８（図１参照）に供給することができるフィーダを備え得る。

アップセットダイの容積を変更するために使用されるアクチュエータは、例えば、電動式、機械式、油圧式、または空気圧式（例えば、空気圧シリンダ、圧電アクチュエータ、ステッパモータなど）であってよい。それらのアクチュエータは、制御装置により制御され得る。アクチュエータは、開ループまたは閉ループフィードバック制御を有し、それらの制御により、アップセットダイ容積の正確な設定、および、異なる所望の容積間において、いかなる推移が望まれる場合も、正確な移行が可能になり得る。アクチュエータまたはアップセットダイからのフィードバック（例えば、位置情報）は、制御装置に受け渡され、制御装置は、アクチュエータを制御する際にこのフィードバックを考慮することができる。フィードバックは、例えば、センサおよび／またはディテクタによって提供され得る。

本発明は、複数のロボット操作システムを使用して留め具が挿入される車体の自動製造ラインにおいて実施され得る。典型的なサイクルの間、ロボットは、多数の第１留め具および多数の第２または第３留め具を、いずれの留め具を供給するかに応じて、および／または、複数の締結場所間でのワークピースの変化に応じて、留め具間でアップセットダイ容積を調節しながら、挿入することができる。数量およびアップセットダイのアップセット容積の一連の変更、および各変更に起因するアップセット容積は、用途に応じて（例えば、ワークピースの変化および／または締結場所間の留め具の変化に応じて）変わることになる。例えば、ロボットは、第１アップセット容積を有する１０個の留め具と、第２アップセット容積を有する５個の留め具の１５個の留め具を、１サイクルで挿入し得る。あるいは、アップセット容積は、各留め具の前に調節してもよい。

一実施形態において、リベットによる締結と、クリンチ接合による締結とを交互に行ってもよい。クリンチ接合は、留め具を使用しない代わりに、パンチを使用してワークピースをアップセットダイ内に押し込み、ワークピースを変形することによって締結が提供される。本発明の一実施形態は、あるアップセット容積を有するアップセットダイを使用してリベットによって締結を提供し、その後、異なるアップセット容積を有するアップセットダイを使用してクリンチ接合によって締結を提供することができる（アップセットダイのアップセット容積は、上述したように選択される）。

本明細書に記載した方法を実行することを締結装置に指示するために、コンピュータプログラムが設けられてもよい。このようなコンピュータプログラムは、適切なコンピュータ可読媒体上で実行され得る。コンピュータ可読媒体という用語には、適切な有形の記憶デバイス（例えば、ディスク）が含まれる。

本発明の実施形態は、リベット挿入の文脈で説明したが、本発明は、リベット以外の留め具に使用してもよい。この文脈において、「留め具」(fastener)という用語は、リベット（セルフピアシングリベットを含む）、ねじ、スラグ、溶接スタッド、機械スタッド、および他のタイプの締結デバイスを含むものと解釈することができる。

本発明の実施形態の説明では、垂直、水平、より低い、より高いといった様々な用語が使用され得る。これらの用語は、単に実施形態の説明を容易にするために使用するものであり、締結装置や締結装置の何らかの構成部品が特定の向きを有さなくてはならないことを含意するものではない。

「ワークピース」という用語は、同一の構造体の部分か別個の構造体かにかかわらず、接着剤を含む、締結されるべき材料および材料タイプのあらゆる組み合わせを含み得る。

本発明の実施形態の特徴は、本発明の他の実施形態の特徴と組み合わせて使用してもよい。

Claims (36)

1. 制御装置を使用して第１タイプの第１留め具の寸法および／または硬さに応じてアップセットダイの第１アップセット容積を選択し、パンチを使用して前記第１留め具をワークピース内に押し込み、前記アップセットダイを使用して前記第１留め具をアップセットすることと、
   その後、前記制御装置を使用して第２タイプの第２留め具の寸法および／または硬さに応じて前記アップセットダイの第２アップセット容積を選択し、前記パンチを使用して前記第２留め具をワークピース内に押し込み、前記アップセットダイを使用して前記第２留め具をアップセットすることと、を含み、
   前記第１留め具および前記第２留め具は、異なる寸法および／または異なる硬さを有する、
   異なるタイプの二以上の留め具をワークピース内に挿入する方法。
2. 前記制御装置による前記アップセットダイの前記アップセット容積の前記選択は、自動化されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記アップセットダイの前記アップセット容積の前記選択は、あらかじめ記憶された情報および／またはフィードバックに基づく、請求項２に記載の方法。
4. 前記アップセットダイの前記第１アップセット容積を再び選択し、前記パンチを使用して次の留め具をワークピース内に押し込み、前記アップセットダイを使用して前記次の留め具をアップセットすること、をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記アップセットダイの前記アップセット容積は、前記留め具をアップセットする間固定される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記アップセットダイの前記アップセット容積を選択することは、前記アップセットダイの深さを選択することを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記アップセットダイは、孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、該ロッドは、前記アップセットダイの前記アップセット容積を変更するために該孔内で動かされる、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記孔内における前記ロッドの位置は、調節可能な端部止めによって決定される、請求項７に記載の方法。
9. 前記調節可能な端部止めは、前記孔内における前記ロッドの位置を決定する複数の構成間を可動なカムを備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記カムは、回転軸を中心に回転するように構成されたプレートである、請求項９に記載の方法。
11. 前記アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、該筐体は、前記アップセットダイの前記アップセット深さを変更するために該ロッドに対して動かされる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
12. 前記アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、かつ、該ロッドと該筐体との間に位置付けられたスリーブによって少なくとも部分的に形成され、該スリーブは、前記アップセットダイのアップセット直径を変更するために前記ロッドおよび前記筐体に対して動かされる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
13. 前記第１留め具および前記第２留め具は同一の寸法を有し、前記第２留め具が押し込まれる前記ワークピースは、前記第１留め具が押し込まれる前記ワークピースを構成する材料の組み合わせとは異なる材料の組み合わせから構成される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記アップセットダイの前記第２アップセット容積の前記選択は、前記パンチおよび前記アップセットダイが第１締結場所と第２締結場所との間を動いている間に、または前記ワークピースが第１締結場所と第２締結場所との間を動かされている間に、実行される、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記アップセットダイの前記アップセット容積は、アクチュエータを使用して選択される、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記フィードバックは、前記パンチの動き、前記パンチが受けた力、および、前記アップセットダイが受けた力のうちの１つ以上を含む、請求項３に記載の方法。
17. 前記制御装置は、前記フィードバックに基づき、改善された締結を提供することになる前記アップセットダイのアップセット容積を決定および選択する、請求項３または１６に記載の方法。
18. 前記第１アップセット容積または前記第２アップセット容積とは異なる容積を選択し、それにより、ワークピース材料と前記アップセットダイとを分離させる、または該分離を補助すること、をさらに含む、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
19. 請求項１〜１８のいずれかに従って１つ以上のワークピースを締結することを含む、製品または半組み立て品の製造方法。
20. パンチとアップセットダイとを備える、異なるタイプの二以上の留め具をワークピース内に挿入する装置であって、
    前記アップセットダイのアップセット容積は、調節可能であり、
    前記装置は、前記アップセットダイの前記アップセット容積を調節するように構成されたアクチュエータおよび制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、ワークピース内に挿入される第１タイプの第１留め具をアップセットするために、前記第１留め具の寸法および／または硬さに応じて前記アップセットダイの第１アップセット容積を選択し、その後、ワークピース内に挿入される第２タイプの第２留め具をアップセットするために、前記第２留め具の寸法および／または硬さに応じて前記アップセットダイの第２アップセット容積を選択し、
    前記第１留め具および前記第２留め具は、異なる寸法および／または異なる硬さを有する、
    装置。
21. 前記制御装置は、前記アップセットダイの前記アップセット容積を、自動化された態様で選択するように構成される、請求項２０に記載の装置。
22. 前記制御装置は、あらかじめ記憶された情報および／またはフィードバックに基づいて前記アップセットダイの前記アップセット容積を選択するように構成される、請求項２０に記載の装置。
23. 前記アクチュエータおよび前記制御装置は、前記留め具をアップセットする間前記アップセットダイの前記アップセット容積を固定するように構成される、請求項２０〜２２のいずれかに記載の装置。
24. 前記アップセットダイは、孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、該ロッドは、前記アップセットダイの前記アップセット容積を変更するために該孔内を可動である、請求項２０〜２３のいずれかに記載の装置。
25. 前記装置は、留め具のアップセット中、前記孔内における前記ロッドの位置を決定するように構成された調節可能な端部止めをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
26. 前記調節可能な端部止めは、前記孔内における前記ロッドの前記位置を決定する複数の構成間を可動なカムを備える、請求項２５に記載の装置。
27. 前記カムは、回転軸を中心に回転するように構成されたプレートである、請求項２６に記載の装置。
28. 前記アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、該筐体は、前記アップセットダイのアップセット深さを変更するために該ロッドに対して可動である、請求項２０〜２３に記載の装置。
29. 前記アップセットダイは、筐体内の孔内に位置付けられたロッドの表面によって少なくとも部分的に形成され、かつ、該ロッドと該筐体との間に位置付けられたスリーブによって少なくとも部分的に形成され、該スリーブは、前記アップセットダイのアップセット直径を変更するために前記ロッドおよび前記筐体に対して可動である、請求項２０〜２３に記載の装置。
30. 前記装置は、締結中に測定されたフィードバックを前記制御装置に提供するように構成された１つ以上のセンサをさらに備える、請求項２０〜２９のいずれかに記載の装置。
31. 前記制御装置は、前記フィードバックに基づき、改善された締結を提供することになる前記アップセットダイのアップセット容積を決定および選択するように構成される、請求項３０に記載の装置。
32. 前記１つ以上のセンサは、前記パンチの動き、前記パンチが受けた力、および、前記アップセットダイが受けた力のうちの１つ以上を測定するように構成される、請求項３０または３１に記載の装置。
33. 前記制御装置は、前記装置が第１締結場所と第２締結場所との間を動いている間に、または前記ワークピースが第１締結場所と第２締結場所との間を動いている間に、前記アップセットダイの前記アップセット容積を変更するように構成される、請求項２０〜３２のいずれかに記載の装置。
34. 前記制御装置は、留め具がつぶされた後に、前記アップセット容積とは異なる容積を選択し、それによりワークピース材料と前記アップセットダイを分離するように、または該分離を補助するように構成される、請求項２０〜３３のいずれかに記載の装置。
35. 請求項２０〜３４のいずれかに記載の前記装置を備え、さらに、リベットフィードシステムおよび制御システムを備える、締結システム。
36. 請求項２０〜３５のいずれかの前記装置を使用してワークピースを一緒に締結することからなる、車両製造方法。

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