特許 6840410 締結方法及び締結装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6840410

(24)【登録日】2021年2月19日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】締結方法及び締結装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/18 20060101AFI20210301BHJP

   F16B 5/04 20060101ALI20210301BHJP

   B29C 65/56 20060101ALI20210301BHJP

   B29C 65/32 20060101ALI20210301BHJP

   F16B 19/06 20060101ALI20210301BHJP

【ＦＩ】

   B29C51/18

   F16B5/04 A

   B29C65/56

   B29C65/32

   F16B19/06

【請求項の数】9

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-529051(P2019-529051)

(86)(22)【出願日】2018年6月28日

(86)【国際出願番号】JP2018024589

(87)【国際公開番号】WO2019013006

(87)【国際公開日】20190117

【審査請求日】2019年10月9日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2017/046316

(32)【優先日】2017年12月25日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2017-134651(P2017-134651)

(32)【優先日】2017年7月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000208857

【氏名又は名称】第一電通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001117

【氏名又は名称】特許業務法人ぱてな

(72)【発明者】

【氏名】江口 剛志

(72)【発明者】

【氏名】田邉 大貴

【審査官】 田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１７−５１１４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０９４００８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ５１／１８

Ｂ２９Ｃ ６５／３２

Ｂ２９Ｃ ６５／５６

Ｆ１６Ｂ ５／０４

Ｆ１６Ｂ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる繊維強化樹脂製の中間具を準備する準備工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱する軸部加熱工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧することにより、前記第１頭部と対面する第２頭部を締結金型によって形成して、前記中間具を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸部加熱工程は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする締結方法。

【請求項2】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を準備する準備工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させずに非接触の状態で、前記軸体を加熱する軸体加熱工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させない状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧することにより、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる中間具を中間金型によって形成する中間成形工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱する軸部加熱工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧することにより、前記第１頭部と対面する第２頭部を締結金型によって形成して、前記中間具を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱工程及び前記軸部加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする締結方法。

【請求項3】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を準備する準備工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸体のみを加熱する軸体加熱工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧することにより、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる中間具を中間金型によって形成する中間成形工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱する軸部加熱工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧することにより、前記第１頭部と対面する第２頭部を締結金型によって形成して、前記中間具を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱工程及び前記軸部加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする締結方法。

【請求項4】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を準備する準備工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸体のみを加熱する軸体加熱工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸体の両端側を加圧することにより、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部と、前記第１頭部と対面する第２頭部とを締結金型によって形成して、前記軸体を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする締結方法。

【請求項5】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結装置であって、
第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる繊維強化樹脂製の中間具を用い、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱可能な軸部加熱器具と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧する軸部加圧器具と、
加熱された前記軸部から、前記第１頭部と対面する第２頭部を形成し、前記中間具を前記締結具とする締結金型とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸部加熱器具は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルであることを特徴とする締結装置。

【請求項6】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結装置であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を用い、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させずに非接触の状態で、前記軸体を加熱可能な軸体加熱器具と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させない状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧する軸体加圧器具と、
加熱された前記軸体から、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして前記軸方向に延びる軸部とからなる中間具を形成する中間金型と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱可能な軸部加熱器具と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧する軸部加圧器具と、
加熱された前記軸部から、前記第１頭部と対面する第２頭部を形成し、前記中間具を前記締結具とする締結金型とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱器具及び前記軸部加熱器具は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルであることを特徴とする締結装置。

【請求項7】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結装置であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を用い、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸体のみを加熱可能な軸体加熱器具と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧する軸体加圧器具と、
加熱された前記軸体から、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして前記軸方向に延びる軸部とからなる中間具を形成する中間金型と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱可能な軸部加熱器具と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧する軸部加圧器具と、
加熱された前記軸部から、前記第１頭部と対面する第２頭部を形成し、前記中間具を前記締結具とする締結金型とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱器具及び前記軸部加熱器具は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルであることを特徴とする締結装置。

【請求項8】

前記軸体加熱器具及び前記軸部加熱器具は単一の前記高周波誘導コイルである請求項６記載の締結装置。

【請求項9】

前記軸体加熱器具及び前記軸部加熱器具は単一の前記高周波誘導コイルである請求項７記載の締結装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法及び締結装置に関する。

【背景技術】

【0002】

挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法は、従来より種々のものが提案されている。また、近年では、締結具の軽量化や腐食等の防止の観点から、繊維強化樹脂製の締結具によって複数のワークを締結する締結方法も提案されている。このような締結方法は、例えば特許文献１に開示されている。

【0003】

この締結方法では、まず始めに、軸方向に延びる炭素繊維強化熱可塑性樹脂製の軸体を準備する。そして、軸体を各ワークの各挿通孔に挿通させる。次に、この状態で軸体及び各ワークを２つの締結金型の間に配置する。次に、両締結金型を加熱しつつ、両締結金型で軸体及び各ワークを加圧しつつ挟持する。これにより、軸体は、両締結金型によって加熱されて塑性変形可能な軟化状態となり、両締結金型による加圧によって塑性変形する。この結果、軸体の軸方向の一端側に第１頭部が形成されるとともに、軸方向の他端側に第２頭部が形成される。また、軸体において、第１頭部と第２頭部との間で、各ワークの各挿通孔に挿通された軸部が形成される。こうして軸体は締結具となる。その後、締結具が冷却されることにより、締結具は各ワークを締結する。そして、これらの締結具及び各ワークが両締結金型から取り出されることにより、締結具による複数のワークの締結作業が完了する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４−２４４６０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記従来の締結方法では、加熱された両締結金型の熱によって軸体を加熱するため、軸体を塑性変形可能な軟化状態にするに当たって、両締結金型を高温にする必要がある。このため、両締結金型による加圧で軸体に第１、２頭部及び軸部が形成された後も、両締結金型は長期間に亘って高熱を維持することになる。この結果、この締結方法では、締結具が冷却されるまでに長い時間を要することになる。これにより、この締結方法では、締結具による複数のワークの締結作業を素早く行うことができない。

【0006】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能な締結方法及び締結装置を提供することを解決すべき課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の締結方法は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる繊維強化樹脂製の中間具を準備する準備工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱する軸部加熱工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧することにより、前記第１頭部と対面する第２頭部を締結金型によって形成して、前記中間具を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸部加熱工程は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする。

【0008】

本発明の第１の締結方法では、軸部加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行う。ここで、準備工程で準備する中間具は、加熱によって軟化する熱可塑性樹脂を採用しているとともに、導電性を有し、伝熱性にも優れた炭素繊維を採用した炭素繊維強化熱可塑性樹脂製である。これにより、軸部加熱工程において、高周波誘導コイルによる誘導加熱で中間具の軸部を非接触で直接加熱し、軟化させることができる。この際、軟化した樹脂が熱源に付着し難い。このため、この締結方法では、軸部を加熱するために締結金型を加熱する必要がない。これにより、軸部が加熱された中間具に比べ、締結金型は低温となる。このため、締結工程では、中間具から得られた締結具の熱を締結金型に吸熱させることができる。この結果、この締結方法によれば、締結金型を加熱して締結具を得る場合に比べ、得られた締結具を素早く冷却することができる。

【0009】

したがって、本発明の第１の締結方法によれば、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能である。

【0010】

本発明の第２の締結方法は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を準備する準備工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させずに非接触の状態で、前記軸体を加熱する軸体加熱工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させない状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧することにより、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる中間具を中間金型によって形成する中間成形工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱する軸部加熱工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧することにより、前記第１頭部と対面する第２頭部を締結金型によって形成して、前記中間具を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱工程及び前記軸部加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の第３の締結方法は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を準備する準備工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸体のみを加熱する軸体加熱工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧することにより、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる中間具を中間金型によって形成する中間成形工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱する軸部加熱工程と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧することにより、前記第１頭部と対面する第２頭部を締結金型によって形成して、前記中間具を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱工程及び前記軸部加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする。

【0012】

本発明の第２の締結方法及び第３の締結方法では、軸体加熱工程において、高周波誘導コイルによる誘導加熱で軸体を非接触で直接加熱し、軟化させる。この際、軟化した樹脂が熱源に付着し難い。これにより、中間成形工程では、軸体から得られた中間具の熱を中間金型に吸熱させることができる。また、締結工程では、中間具から得られた締結具の熱を締結金型に吸熱させることができる。この結果、第２、３の締結方法では、中間具を素早く冷却することができるとともに、締結具を素早く冷却することができる。

【0013】

したがって、本発明の第２の締結方法及び第３の締結方法によれば、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能である。

【0014】

本発明の第４の締結方法は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結方法であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を準備する準備工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸体のみを加熱する軸体加熱工程と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸体の両端側を加圧することにより、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部と、前記第１頭部と対面する第２頭部とを締結金型によって形成して、前記軸体を前記締結具として前記各ワークを締結する締結工程とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱工程を誘導加熱可能な高周波誘導コイルによって行うことを特徴とする。

【0015】

第４の締結方法では、軸体に対して第１頭部と第２頭部と軸部を同時に形成することで、中間具を経ることなく、締結工程において軸体から締結具を直接得ることができる。

【0016】

したがって、本発明の第４の締結方法によれば、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能である。

【0017】

本発明の第１の締結装置は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結装置であって、
第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして軸方向に延びる軸部とからなる繊維強化樹脂製の中間具を用い、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱可能な軸部加熱器具と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧する軸部加圧器具と、
加熱された前記軸部から、前記第１頭部と対面する第２頭部を形成し、前記中間具を前記締結具とする締結金型とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸部加熱器具は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルであることを特徴とする。

【0018】

本発明の第１の締結装置によれば、上記の第１の締結方法を実現することができる。

【0019】

本発明の第２の締結装置は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結装置であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を用い、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させずに非接触の状態で、前記軸体を加熱可能な軸体加熱器具と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させない状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧する軸体加圧器具と、
加熱された前記軸体から、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして前記軸方向に延びる軸部とからなる中間具を形成する中間金型と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱可能な軸部加熱器具と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧する軸部加圧器具と、
加熱された前記軸部から、前記第１頭部と対面する第２頭部を形成し、前記中間具を前記締結具とする締結金型とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱器具及び前記軸部加熱器具は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルであることを特徴とする。

【0020】

本発明の第２の締結装置によれば、上記の第２の締結方法を実現することができる。

【0021】

本発明の第３の締結装置は、挿通孔が貫設された複数のワークを締結具によって締結する締結装置であって、
軸方向に延びる繊維強化樹脂製の軸体を用い、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸体のみを加熱可能な軸体加熱器具と、
前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸体の一端側を加圧する軸体加圧器具と、
加熱された前記軸体から、第１頭部と、前記第１頭部と一体をなして前記軸方向に延びる軸部とからなる中間具を形成する中間金型と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させつつ非接触の状態で、前記軸部のみを加熱可能な軸部加熱器具と、
前記軸部を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で、加熱された前記軸部を加圧する軸部加圧器具と、
加熱された前記軸部から、前記第１頭部と対面する第２頭部を形成し、前記中間具を前記締結具とする締結金型とを備え、
前記繊維強化樹脂は炭素繊維強化熱可塑性樹脂であり、
前記軸体加熱器具及び前記軸部加熱器具は、誘導加熱可能な高周波誘導コイルであることを特徴とする。

【0022】

本発明の第３の締結装置によれば、上記の第３の締結方法を実現することができる。

【0023】

したがって、本発明の第１の締結装置、第２の締結装置及び第３の締結装置によれば、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能である。

【0024】

本発明の各締結方法及び各締結装置において、締結具が第１頭部から軸部を経て第２頭部まで延びる炭素繊維を含んでいれば、第１、２頭部及び軸部を炭素繊維によって好適に補強することができる。このため、複数のワークを締結具で強固に締結することができる。また、中間具や軸体が互いに交差する炭素繊維を含んでいれば、誘導加熱によって軸部や軸体に渦電流を好適に生じさせることができる。このため、誘導加熱によって軸部や軸体を好適に塑性変形可能な軟化状態とすることが可能となる。

【0025】

第２の締結装置及び第３の締結装置において、軸体加熱器具及び軸部加熱器具は単一の高周波誘導コイルであることが好ましい。この場合には、締結装置の構成を簡素化することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の第１〜４の締結方法によれば、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能である。また、本発明の第１〜３の締結装置によれば、繊維強化樹脂製の締結具による複数のワークの締結作業を迅速に行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、実施例１の締結装置を示す模式図である。

【図2】図２は、実施例１の締結装置によってワークの締結作業を行う際の流れ図である。

【図3】図３は、実施例１の締結装置によって軸体加熱工程を行う際の制御フローである。

【図4】図４は、実施例１の締結装置によって中間成形工程を行う際の制御フローである。

【図5】図５は、軸体を示す断面図である。

【図6】図６は、実施例１の締結装置に係り、軸体が第１保持金型に保持された状態を示す要部拡大断面図である。

【図7】図７は、実施例１の締結装置に係り、軸体が高周波誘導コイルによって誘導加熱されている状態を示す要部拡大断面図である。

【図8】図８は、実施例１の締結装置に係り、図７におけるＤ１方向から軸体及び高周波誘導コイルを見た場合の上面図である。

【図9】図９は、実施例１の締結装置に係り、頭部成形金型が軸体に当接した状態を示す要部拡大断面図である。

【図10】図１０は、実施例１の締結装置に係り、軸体に第１頭部及び軸部が形成された状態を示す要部拡大断面図である。

【図11】図１１は、実施例１の締結装置に係り、中間具が第１保持金型及び頭部成形金型から取り出された状態を示す要部拡大断面図である。

【図12】図１２は、実施例１の締結装置に係り、軸部を各ワークの各挿通孔に挿通させた中間具が第２保持金型に保持された状態を示す要部拡大断面図である。

【図13】図１３は、実施例１の締結装置に係り、軸部が高周波誘導コイルによって誘導加熱されている状態を示す要部拡大断面図である。

【図14】図１４は、実施例１の締結装置に係り、頭部成形金型が軸部に当接した状態を示す要部拡大断面図である。

【図15】図１５は、実施例１の締結装置に係り、第２頭部が形成され、締結具によって各ワークが締結された状態を示す要部拡大断面図である。

【図16】図１６は、実施例１の締結装置に係り、各ワークを締結した締結具等を示す要部拡大断面図である。

【図17】図１７は、実施例２の締結装置に係り、ワークの各挿通孔に軸体を挿通させた状態を示す要部拡大断面図である。

【図18】図１８は、実施例２の締結装置に係り、軸体が高周波誘導コイルによって誘導加熱されている状態を示す要部拡大断面図である。

【図19】図１９は、実施例２の締結装置に係り、頭部成形金型及び第２保持金型が軸体に当接した状態を示す要部拡大断面図である。

【図20】図２０は、実施例２の締結装置に係り、第１頭部、第２頭部及び軸部が形成され、締結具によって各ワークが締結された状態を示す要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明を具体化した実施例１、２及び変形例１、２を図面を参照しつつ説明する。

【0029】

（実施例１）
図１に示すように、実施例１の締結装置は、プレスユニット１と、高周波誘導加熱機３と、制御コンピュータ５とによって構成されている。この締結装置では、図１６に示すように、締結具１１によって、金属製の第１ワークＷ１と金属製の第２ワークＷ２との締結作業を行う。なお、第１ワークＷ１及び第２ワークＷ１の材質は適宜変更可能である。

【0030】

本実施例では、図１の紙面の上方を締結装置の上方とし、図１の紙面の下方を締結装置の下方として、締結装置の上下方向を規定している。また、図１の紙面の右方を締結装置の右方とし、図１の紙面の左方を締結装置の左方として、締結装置の左右方向を規定している。また、図６、７、９〜１５、１７〜２０は、図１における領域Ｘを拡大した断面図である。そして、図６等では、図１に対応させて上下方向及び左右方向を規定している。なお、これらの上下方向及び左右方向は一例であり、適宜変更可能である。

【0031】

図１に示すように、プレスユニット１は、支持部材７とサーボプレス機９とを有している。支持部材７は、上側に位置する上端部７ａと、下側に位置する下端部７ｂと、上端部７ａと下端部７ｂとに接続する把持部７ｃとを有しており、略コ字形状をなしている。また、支持部材７において、上端部７ａと下端部７ｂとの間は、作業空間７ｄが形成されている。上端部７ａには、サーボプレス機９を取り付けるための第１台座７１が設けられている。第１台座７１には、作業空間７ｄに向かって上下方向に延びる貫通孔７３が形成されている。下端部７ｂには、作業空間７ｄ内に位置するように第２台座７５が設けられている。第２台座７５には、後述する第１保持金型１５１や第２保持金型１７１を取付可能となっている。作業空間７ｄは左方が開放されており、高周波誘導加熱機３の高周波誘導コイル３ｂが進入可能となっている。把持部７ｃは、作業空間７ｄよりも右方で上下方向に延びている。

【0032】

サーボプレス機９は、プレス機本体９ａとプレスヘッド９ｂとを有している。サーボプレス機９は、本発明における「軸体加圧器具」及び「軸部加圧器具」の一例である。図示を省略するものの、プレス機本体９ａ内には、サーボモータやサーボモータの作動制御を行うプレスコントローラ等が設けられている。プレスヘッド９ｂはプレス機本体９ａに取り付けられている。プレスヘッド９ｂは、サーボモータによって速度や圧力を適宜変更しつつ、プレス機本体９ａから伸縮可能となっている。プレスヘッド９ｂには、後述する頭部成形金型１５１が取り付けられるようになっている。

【0033】

プレスユニット１では、貫通孔７３にプレスヘッド９ｂを挿通させた状態で、プレス機本体９ａが複数のボルト１３によって第１台座７１に固定されている。こうして、プレスユニット１では、支持部材７とサーボプレス機９とが一体とされており、プレスヘッド９ｂは、プレス機本体９ａから伸縮し、作業空間７ｄ内を自己の軸方向に移動することで、図１に示す初期位置と、図６及び図７等に示す待機位置と、図１０等に示すプレス位置とに変位可能となっている。初期位置とは、図１に示すように、作業空間７ｄ内において、プレスヘッド９ｂが第２台座７５から最も遠ざかる位置である。待機位置は、図６及び図７等に示すように、作業空間７ｄ内において、プレスヘッド９ｂが初期位置よりも第２台座７５に近づいた位置である。プレス位置は、図１０、１５、２０に示すように、作業空間７ｄ内において、プレスヘッド９ｂが第２台座７５に最も近づいた位置である。

【0034】

また、図１に示すように、この締結装置では、プレスユニット１は第１作業用アーム１０１によって保持されている。具体的には、第１作業用アーム１０１は支持部材７の把持部７ｃを把持することにより、プレスユニット１を保持している。詳細な図示を省略するものの、第１作業用アーム１０１は把持部７ｃを把持した状態で回動及び伸縮可能に構成されている。これにより、第１作業用アーム１０１は、制御コンピュータ５によって制御されることにより、任意の角度でプレスユニット１を保持することが可能となっている。

【0035】

図１及び図７に示すように、高周波誘導加熱機３は、本体部３ａと、第１高周波誘導コイル３ｂと、通電コントローラ３ｃと、図示しない温度センサとを有している。第１高周波誘導コイル３ｂは、本発明における「高周波誘導コイル」の一例である。本体部３ａは、第２作業用アーム１０２によって保持されている。高周波誘導コイル３ｂは、本体部３ａに固定されており、本体部３ａ側から支持部材７の作業空間７ｄ側に向かって延びている。図８に示すように、高周波誘導コイル３ｂにおける作業空間７ｄ側には、１つの先端部３１が設けられている。この先端部３１には、後述する軸体１１０や軸部１１ｂを囲包可能な凹部３１ａが形成されている。図１及び図７に示す通電コントローラ３ｃは、本体部３ａに固定されている。通電コントローラ３ｃは、制御コンピュータ５によって制御されることにより、第１高周波誘導コイル３ｂに電力を供給する。温度センサは、軸体１１０や軸部１１ｂの温度を検出する。

【0036】

第２作業用アーム１０２は、本体部３ａを把持した状態で回動及び伸縮可能に構成されている。これにより、第２作業用アーム１０２は、制御コンピュータ５によって制御されることにより、任意の角度で高周波誘導加熱機３を保持することが可能となっている。また、第２作業用アーム１０２は、制御コンピュータ５によって制御されることにより、本体部３ａを移動させて、第１高周波誘導コイル３ｂを図１に示す退避位置と、図７及び図１３等に示す加熱位置とに変位させることが可能となっている。退避位置は、図１に示すように、第１高周波誘導コイル３ｂが作業空間７ｄ内から脱した位置である。加熱位置は、図７及び図１３等に示すように、第１高周波誘導コイル３ｂが作業空間７ｄ内に進入した位置である。

【0037】

図１に示す制御コンピュータ５は、コンピュータ本体５ａと、ディスプレイ５ｂと、キーボード５ｃとを有している。キーボード５ｃは、図示しない作業者が軸体１１０や中間具１１１の寸法の他、第１、２ワークＷ１、Ｗ２の形状や材質等の作業用データを入力可能である。図示を省略するものの、コンピュータ本体５ａ内には、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＰＵ等が収容されている。ＲＯＭには、サーボプレス機９、通電コントローラ３ｃ、第１作業用アーム１０１、第２作業用アーム１０２及び後述する第３作業用アーム１０３等の制御を行うための各種の制御プログラムが記憶されている。ＲＡＭには、キーボード５ｃを通じて入力された作業用データが記憶される。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラム及びＲＡＭに記憶された作業用データに基づき各種の演算を行う。こうして、制御コンピュータ５は、サーボプレス機９、通電コントローラ３ｃ、第１〜３作業用アーム１０１〜１０３に制御信号を発信することで、これらの制御を実行する。ディスプレイ５ｂには、作業者が入力した作業用データの他、締結装置の作動状態等が表示される。

【0038】

以上のように構成された締結装置では、図２に示す流れ図に沿って締結方法を実行することで、締結具１１による第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業を行う。以下、具体的に説明する。まず始めに、準備工程として軸体１１０を準備する（ステップＳ１）。図５に示すように、軸体１１０は、ナイロン等の熱可塑性樹脂ＴＰと、複数の炭素繊維ＣＦとで構成されている。つまり、軸体１１０は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（ＣＦＲＴＰ）製である。軸体１１０は、軸方向に延びる円柱状をなしている。軸体１１０の寸法は、締結を行う第１、２ワークＷ１、Ｗ２の形状に応じて規定されている。また、各炭素繊維ＣＦは、軸体１１０の軸方向の一端側から他端側まで延びている。これにより、軸体１１０の軸方向の長さと、各炭素繊維ＣＦの長さとは、ほぼ等しくなっている。なお、図５及び図１６では、説明を容易にするため、炭素繊維ＣＦの数を簡略化しているとともに、炭素繊維ＣＦの形状を誇張して図示している。

【0039】

次に、作業者は、キーボード５ｃを通じて必要な作業用データを入力する（図２のステップＳ２）。そして、作業者は、制御コンピュータ５によって、第１、２作業用アーム１０１、１０２の制御信号を送信し、第１、２作業用アーム１０１、１０２の制御を開始する。これにより、第１作業用アーム１０１は、図１に示すように、サーボプレス機９が上下方向に起立する状態でプレスユニット１を保持する。また、第２作業用アーム１０２は、プレスユニット１の左方に高周波誘導加熱機３を位置させる。

【0040】

次に、作業者は、プレスユニット１に中間金型１５を取り付ける（図２のステップＳ３）。図６に示すように、中間金型１５は、第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２とで構成されている。第１保持金型１５１には、軸体１１０を保持可能な第１凹部１５１ａが円柱状に凹設されている。ここで、第１凹部１５１ａの長さ、すなわち、第１凹部１５１ａの深さは、軸体１１０の軸長に比べて短くされている。第１保持金型１５１は、第１凹部１５１ａをプレスヘッド９ｂ側に向けた状態で支持部材７の第２台座７５に取り付けられている。一方、頭部成形金型１５２には、半球状の第２凹部１５２ａが形成されている。第２凹部１５２ａは、第１凹部１５１ａよりも大径に形成されている。頭部成形金型１５２は、第２凹部１５２ａを第１保持金型１５１側に向けた状態でプレスヘッド９ｂに取り付けられている。これにより、第２凹部１５２ａは、第１保持金型１５１との間に第１キャビティＣ１を形成する。

【0041】

次に、軸体加熱工程を行う（図２のステップＳ４）。この軸体加熱工程は、図３に示す制御フローに基づいて行われる。この軸体加熱工程では、軸体１１０を第１、２ワークＷ１、Ｗ２の各挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０に挿通させずに非接触の状態で、軸体１１０を加熱する。軸体加熱工程を行うに当たっては、まず始めに、作業者は、軸体１１０を第１保持金型１５１に保持させる（ステップＳ４０１）。具体的には、図６に示すように、作業者は、軸体１１０を第１凹部１５１ａ内に挿入することで、軸体１１０を第１保持金型１５１に保持させる。上記のように、第１凹部１５１ａの長さは軸体１１０の軸長に比べて短いため、第１保持金型１５１に保持された軸体１１０は、軸方向の一端側を第１凹部１５１ａから露出させつつ、軸方向に起立した状態となる。なお、軸体１１０を第１凹部１５１ａ内に挿入するに当たっては、制御コンピュータ５で図１２等に示す第３作業用アーム１０３を制御して行う。

【0042】

軸体１１０を第１保持金型１５１に保持させた後、作業者は、制御コンピュータ５によって、サーボプレス機９の制御信号を送信する（図３のステップＳ４０２）。これにより、プレスユニット１では、サーボプレス機９がプレスヘッド９ｂを作動させる。このため、プレスヘッド９ｂが図１に示す初期位置から第２台座７５、ひいては、第１保持金型１５１に向かって下降を開始する（図３のステップＳ４０３）。プレスヘッド９ｂの下降は、プレスヘッド９ｂが待機位置に到達するまで継続する（ステップＳ４０４：ＮＯ）。そして、図６、７に示すように、作業空間７ｄ内において、プレスヘッド９ｂが待機位置に到達すれば、サーボプレス機９は、プレスヘッド９ｂの下降を停止する（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）。

【0043】

このように、プレスヘッド９ｂが待機位置に到達すれば、制御コンピュータ５は、第２作業用アーム１０２に制御信号を送信する。これにより、図７の黒色矢印で示すように、第２作業用アーム１０２は、高周波誘導加熱機３をプレスユニット１に向けて移動させる。これにより、第１高周波誘導コイル３ｂは、図１に示す退避位置から図７に示す加熱位置に向けて移動を開始する（図３のステップＳ４０５）。ここで、第１高周波誘導コイル３ｂが加熱位置に到達していなければ、第２作業用アーム１０２は高周波誘導加熱機３の移動を継続する（ステップＳ４０６：ＮＯ）。そして、第１高周波誘導コイル３ｂが加熱位置に到達すれば、第２作業用アーム１０２は高周波誘導加熱機３の移動を停止する（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）。

【0044】

第１高周波誘導コイル３ｂが加熱位置に到達することにより、図８に示すように、第１高周波誘導コイル３ｂの先端部３１は、作業空間７ｄ内で軸体１１０に接近する。そして、先端部３１に形成された凹部３１ａ内に、軸体１１０の一端側が収容される。なお、第１高周波誘導コイル３ｂが加熱位置に到達しても、凹部３１ａを含め、第１高周波誘導コイル３ｂと軸体１１０とは接触しない。

【0045】

このように、第１高周波誘導コイル３ｂが加熱位置にある状態で、制御コンピュータ５は通電コントローラ３ｃに制御信号を送信する。これにより、通電コントローラ３ｃは、第１高周波誘導コイル３ｂに向けて通電を開始する。このため、第１高周波誘導コイル３ｂは磁力線を発生させる。ここで、軸体１１０は、複数の炭素繊維ＣＦを含んだＣＦＲＴＰ製であることから、炭素繊維ＣＦが導電性及び優れた伝熱性を発揮する。このため、凹部３１ａ内に収容された軸体１１０は、磁力線の影響によって内部に渦電流が発生する。これにより、軸体１１０は、渦電流に基づくジュール熱で発熱する。こうして、軸体１１０に対して、第１高周波誘導コイル３ｂによる誘導加熱が開始される（図３のステップＳ４０７）。また、温度センサは、軸体１１０の温度を検出する。

【0046】

この軸体１１０に対する誘導加熱は、軸体１１０の一端側が制御プログラムによって予め設定された設定温度に達した後、予め設定された設定時間が経過するまで継続される（ステップＳ４０８：ＮＯ）。そして、軸体１１０の一端側の温度が設定温度に達し、設定時間が経過すれば（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）、制御コンピュータ５は、通電コントローラ３ｃから誘導コイル３への通電を終了させる。こうして、軸体１１０に対する誘導加熱が終了する（ステップＳ４０９）。この誘導加熱を経ることにより、軸体１１０の一端側は、発熱によって塑性変形可能な軟化状態となる。

【0047】

軸体１１０に対する誘導加熱が終了すれば、制御コンピュータ５は、第２作業用アーム１０２を再び制御し、高周波誘導加熱機３をプレスユニット１から遠ざける。これにより、第１高周波誘導コイル３ｂは、図７に示す加熱位置から図１に示す退避位置に向けて移動を開始する（図３のステップＳ４１０）。第２作業用アーム１０２による高周波誘導加熱機３の移動は、第１高周波誘導コイル３ｂが退避位置に到達するまで継続する（ステップＳ４１１：ＮＯ）。そして、第１高周波誘導コイル３ｂが退避位置に到達すれば、第２作業用アーム１０２は高周波誘導加熱機３の移動を停止する（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）。こうして、軸体加熱工程が終了する。

【0048】

次に、中間成形工程を行う（図２のステップＳ５）。この中間成形工程は、図４に示す制御フローに基づいて行われる。中間成形工程では、制御コンピュータ５がサーボプレス機９を制御する。これにより、サーボプレス機９は、図９の白色矢印で示すように、待機位置にあるプレスヘッド９ｂをプレス位置に向けて下降させる（図４のステップＳ５０１）。上記のように、サーボプレス機９において、プレスヘッド９ｂは、サーボモータによって速度や圧力を適宜変更しつつ、プレス機本体９ａから伸縮可能となっている。このため、制御コンピュータ５は、待機位置からプレス位置に向けてプレスヘッド９ｂを下降させるに当たっては、まず第１速度でプレスヘッド９ｂを下降させる。また、この際、制御コンピュータ５は、プレスヘッド９ｂの圧力を第１圧力に設定する。

【0049】

こうして、プレスヘッド９ｂがプレス位置に向けて下降し、第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２とが接近することで、図９に示すように、第１保持金型１５１に保持された軸体１１０が頭部成形金型１５２の第２凹部１５２ａ内に進入する。そして、軸体１１０が第２凹部１５２ａの内周面と当接することにより、サーボプレス機９は、頭部成形金型１５２が軸体１１０に当接したことを検知し、第１当接検知信号を制御コンピュータ５に向けて送信する。制御コンピュータ５は、第１当接検知信号の受信の有無により、頭部成形金型１５２と軸体１１０との当接の有無を判断する。このため、制御コンピュータ５は、第１当接検知信号を受信するまでは（図４のステップＳ５０２：ＮＯ）、第１速度かつ第１圧力でプレスヘッド９ｂを下降させる。一方、制御コンピュータ５は、第１当接検知信号を受信すれば（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、第１速度よりも徐々に速度を低下させつつ、プレス位置に向けてプレスヘッド９ｂを下降させる。同時に、制御コンピュータ５は、第１圧力から徐々に圧力を増大させる。

【0050】

これにより、プレスヘッド９ｂは、頭部成形金型１５２によって軸体１１０の一端側を塑性変形させつつ、プレス位置に向けてさらに下降する。そして、中間成形工程では、プレスヘッド９ｂがプレス位置に到達することにより、第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２とが当接する。また、サーボプレス機９は、第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２との当接を検知することで、第２当接検知信号を制御コンピュータ５に向けて送信する。制御コンピュータ５は、第２当接検知信号の受信の有無により、第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２との当接の有無を判断する。このため、制御コンピュータ５は、第２当接検知信号を受信するまでは（ステップＳ５０３：ＮＯ）、引き続きプレスヘッド９ｂを下降させる。一方、制御コンピュータ５は、第２当接検知信号を受信すれば（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）、第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２とによって、軸体１１０を所定の保持圧力で保持する（ステップＳ５０４）。なお、この保持圧力は、制御プログラムによって予め設定されている。

【0051】

これにより、図１０に示すように、軸体１１０の一端側には、第１キャビティＣ１によって第１頭部１１ａが形成される。また、軸体１１０において、第１凹部１５１ａ内に収容された部分によって、軸部１１ｂが形成される。こうして、軸体１１０から、第１頭部１１ａ及び軸部１１ｂが形成された中間具１１１が得られる。第１頭部１１ａは軸部１１ｂよりも大径をなしている。また、軸部１１ｂは、第１頭部１１ａと一体をなしており、軸方向に延びている。

【0052】

この第１保持金型１５１と頭部成形金型１５２とによる軸体１１０の保持は、制御プログラムによって予め設定された保持時間が経過するまで継続される（図４のステップＳ５０５：ＮＯ）。このため、中間成形工程では、上記の軸体加熱工程において加熱された軸体１１０、ひいては、軸体１１０から得られた中間具１１１の熱が中間金型１５である第１保持金型１５１及び頭部成形金型１５２に吸熱される。そして、保持時間が経過すれば（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、制御コンピュータ５は、サーボプレス機９を制御し、図１１の白色矢印で示すように、プレスヘッド９ｂを初期位置に向けて変位させる（図４のステップＳ５０６）。これにより、図１１に示すように、中間具１１１を中間金型１５から取り出す。こうして、中間成形工程が終了する。なお、図示を省略するものの、中間金型１５からの中間具１１１の取り出しは、第３作業用アーム１０３によって行う。

【0053】

次に、作業者は、中間金型１５に換えて、締結金型１７をプレスユニット１に取り付ける（図２のステップＳ６）。図１２に示すように、締結金型１７は、第２保持金型１７１と頭部成形金型１５２とで構成されている。つまり、本実施例では、頭部成形金型１５２が中間金型１５の一部と締結金型１７の一部とを兼ねている。このため、本実施例では、中間金型１５から締結金型１７への交換は、第１保持金型１５１と第２保持金型１７１とを交換するだけで足りる。第２保持金型１７１には、中間具１１１の第１頭部１１ａを保持可能な半球状の第３凹部１７１ａが凹設されている。第２保持金型１７１は、第３凹部１７１ａをプレスヘッド９ｂ側に向けた状態で支持部材７の第２台座７５に取り付けられている。これにより、第３凹部１７１ａと第２凹部１５２ａとが対面している。また、締結金型１７では、第２凹部１５２ａは、第２ワークＷ２との間に第２キャビティＣ２を形成する。なお、第２凹部１５２ａの形状は半球状に限らず、適宜設計することができる。また、第３凹部１７１ａは、第２凹部１５２ａの形状に応じて適宜設計することができる。さらに、プレスユニット１に対する中間金型１５や締結金型１７の取り付けは、第３作業用アーム１０３や他の作業用アーム等を用いて行っても良い。

【0054】

次に、軸部加熱工程を行う（図２のステップＳ７）。この軸部加熱工程では、軸部１１ｂを第１、２ワークＷ１、Ｗ２の各挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０に挿通させつつ非接触の状態で、軸部１１ｂを加熱する。軸部加熱工程を行うに当たっては、図１２に示すように、作業者は、中間成形工程で得られた中間具１１１を準備するとともに、締結を行う第１ワークＷ１及び第２ワークＷ２を準備する。これらの第１、２ワークＷ１、Ｗ２には、それぞれ軸部１１ｂを挿通可能な挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０が貫設されている。第１頭部１１ａは、各挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０よりも大径である。そして、制御コンピュータ５が第３作業用アーム１０３に制御信号を送信する。これにより、第３作業用アーム１０３は、中間具１１１を第２保持金型１７１まで運搬し、第１頭部１１ａを第３凹部１７１ａに載置する。こうして、第１頭部１１ａが第３凹部１７１ａに保持される。これにより、中間具１１１では、軸部１１ｂにおける第１頭部１１ａの反対側、つまり、軸部１１ｂの他端側が頭部成形金型１５２の第２凹部１５２ａに向かって延びる状態となる。また、第３作業用アーム１０３は、第１ワークＷ１を中間具１１１まで運搬し、挿通孔Ｗ１０に軸部１１ｂを挿通させる。これにより、第１ワークＷ１は第２保持金型１７１に載置される。さらに、第３作業用アーム１０３は、第２ワークＷ２を中間具１１１まで運搬し、挿通孔Ｗ１０と挿通孔Ｗ２０とを整合させつつ、挿通孔Ｗ２０に軸部１１ｂを挿通させる。こうして、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２と中間具１１１とが第１組付体Ａ１を構成する。なお、第３作業用アーム１０３は、挿通孔Ｗ２０に軸部１１ｂを挿通させた後も第２ワークＷ２を保持することで、第１組付体Ａ１を保持し続ける。また、図１２〜図１６では、説明を容易にするため、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０の形状を誇張して図示しているものの、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０と軸部１１ｂとは、ほぼ同径に形成されている。

【0055】

次に、軸体加熱工程と同様、制御コンピュータ５がサーボプレス機９を制御することにより、プレスヘッド９ｂを初期位置から待機位置に変位させる（図１２及び図１３参照）。プレスヘッド９ｂが待機位置に到達すれば、制御コンピュータ５は、第２作業用アーム１０２に制御信号を送信し、図１３に示すように、第１高周波誘導コイル３ｂを加熱位置まで移動させる。第１高周波誘導コイル３ｂが加熱位置に到達することにより、第１高周波誘導コイル３ｂの先端部３１に形成された凹部３１ａ内に、軸部１１ｂの他端側が収容される。なお、この場合も、第１高周波誘導コイル３ｂと軸部１１ｂとは接触しない。

【0056】

そして、制御コンピュータ５が通電コントローラ３ｃに制御信号を送信し、通電コントローラ３ｃが第１高周波誘導コイル３ｂに向けて通電を開始することにより、第１高周波誘導コイル３ｂによる軸部１１ｂに対する誘導加熱が開始される。また、温度センサは軸部１１ｂの温度を検出する。そして、軸体加熱工程と同様、軸部１１ｂの他端側の温度が設定温度に達した後、設定時間が経過することにより、軸部１１ｂに対する誘導加熱が終了する。こうして、軸部１１ｂの他端側は、発熱によって塑性変形可能な軟化状態となる。

【0057】

また、軸部１１ｂに対する誘導加熱が終了すれば、軸体加熱工程と同様に、第１高周波誘導コイル３ｂを退避位置に移動させる。こうして、第１高周波誘導コイル３ｂによる軸部加熱工程が終了する。

【0058】

次に、締結工程を行う（図２のステップＳ８）。締結工程を行うに当たっては、中間成形工程と同様、制御コンピュータ５がサーボプレス機９を制御し、図１４の白色矢印で示すように、待機位置にあるプレスヘッド９ｂをプレス位置に向けて下降させる。この際も、制御コンピュータ５は、まずは第１速度でプレスヘッド９ｂを下降させるとともに、プレスヘッド９ｂの圧力を第１圧力に設定する。

【0059】

こうして、プレスヘッド９ｂがプレス位置に向けて下降することで、軸部１１ｂの他端側が頭部成形金型１５２の第２凹部１５２ａ内に進入する。これにより、サーボプレス機９は、頭部成形金型１５２が軸体１１ｂに当接したことを検知し、第３当接検知信号を制御コンピュータ５に向けて送信する。制御コンピュータ５は、第３当接検知信号を受信することにより、中間成形工程と同様、第１速度よりも徐々に速度を低下させつつ、プレス位置に向けてプレスヘッド９ｂを下降させる。同時に、制御コンピュータ５は、第１圧力から徐々に圧力を増大させる。

【0060】

これにより、プレスヘッド９ｂは、頭部成形金型１５２によって軸部１１ｂの他端側を塑性変形させつつ、プレス位置に向けてさらに下降する。そして、図１５に示すように、締結工程では、プレスヘッド９ｂがプレス位置に到達することにより、第２ワークＷ２と頭部成形金型１５２とが当接する。また、サーボプレス機９は、第２ワークＷ２と頭部成形金型１５２とが当接を検知することで、第４当接検知信号を制御コンピュータ５に向けて送信する。制御コンピュータ５は、第２当接検知信号を受信することにより、第２保持金型１７１と頭部成形金型１５２とによって、第１組付体Ａ１を所定の保持圧力で所定の保持時間が経過するまで保持する。なお、この際の保持圧力及び保持時間は中間成形工程と同様である。なお、中間成形工程と締結工程とで、保持圧力及び保持時間が異なるように設定しても良い。

【0061】

こうして、軸部１１ｂの他端側には、第２キャビティＣ２によって第２頭部１１ｃが形成される。これにより、中間具１１１から締結具１１が得られる。上記のように、中間具１１１を形成する軸体１１０がＣＦＲＴＰ製であることから、締結具１１もＣＦＲＴＰ製である。締結具１１において、第２頭部１１ｃは、軸部１１ｂを挟んで第１頭部１１ａと対向している。また、第１頭部１１ａと同様、第２頭部１１ｃは軸部１１ｂよりも大径をなしており、第１、２ワークＷ１、Ｗ２の挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０よりも大径となっている。これにより、図１６に示すように、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０に挿通された軸部１１ｂは、第１頭部１１ａ及び第２頭部１１ｃによって両側から抜け止めされる。こうして、第１、２ワークＷ１、Ｗ２が締結具１１によって締結される。

【0062】

また、保持時間が経過するまで第２保持金型１７１と頭部成形金型１５２とによって、締結具１１及び第１、２ワークＷ１、Ｗ２が保持されることにより、軸部加熱工程において、加熱された中間具１１１の熱、ひいては締結具１１の熱についても、締結金型１７である第２保持金型１７１及び頭部成形金型１５２に吸熱される。そして、保持時間が経過すれば、制御コンピュータ５は、サーボプレス機９を制御してプレスヘッド９ｂを初期位置に向けて変位させる。これにより、第３作業用アーム１０３は、締結具１１によって締結された第１、２ワークＷ１、Ｗ２を締結金型１７から取り出す（図２のステップＳ９）。こうして、締結工程が終了し、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業が完了する。

【0063】

このように、この締結装置では、軸体加熱工程及び軸部加熱工程を誘導加熱可能な第１高周波誘導コイル３ｂによって行う。このため、軸体加熱工程では、第１高周波誘導コイル３ｂによる誘導加熱で軸体１１０の一端側を非接触で直接かつ局所的に加熱することができる。の際、軟化した樹脂が熱源に付着し難い。このため、この締結装置では、軸体１１０を加熱するに当たって、中間金型１５を加熱する必要がない。これにより、加熱された軸体１１０に比べ、中間金型１５を低温とし、中間成形工程において、軸体１１０から得られた中間具１１１の熱を中間金型１５に吸熱させることができる。このため、中間具１１１を素早く冷却することができる。また、軸部加熱工程では、第１高周波誘導コイル３ｂによる誘導加熱で軸部１１ｂの他端側を非接触で直接かつ局所的に加熱することができる。この際、軟化した樹脂が熱源に付着し難い。このため、この締結装置では、軸体１１ｂを加熱するに当たっても、締結金型１７を加熱する必要がない。これにより、軸部１１ｂが加熱された中間具１１１に比べ、締結金型１７についても低温とし、締結工程において、中間具１１１から得られた締結具１１の熱を締結金型１７に吸熱させることができる。この結果、この締結装置では、中間具１１１や締結具１１を素早く冷却することができる。つまり、この締結装置によれば、軸部加熱工程から、中間成形工程及び軸体加熱工程を経て締結工程まで、各工程を迅速に行うことができる。

【0064】

したがって、実施例１の締結装置によれば、ＣＦＲＴＰ製の締結具１１による第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業を迅速に行うことが可能である。

【0065】

特に、図５に示すように、軸体１１０では、軸方向の一端側から他端側まで各炭素繊維ＣＦが延びている。このため、中間成形工程及び締結工程を経ることにより、締結具１１では、図１６に示すように、各炭素繊維ＣＦが第１頭部１１ａから軸部１１ｂを経て第２頭部１１ｃまで延びることとなる。このため、第１、２頭部１１ａ、１１ｃ及び軸部１１ｂを炭素繊維ＣＦによって好適に補強することが可能となっている。このため、たとえ第１ワークＷ１や第２ワークＷ２に大きな荷重が作用した場合であっても、第１ワークＷ１や第２ワークＷ２によって第１、２頭部１１ａ、１１ｃが変形し難く、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結が解除され難くなっている。これにより、この締結装置によれば、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とをＣＦＲＴＰ製の締結具１１で強固に締結することができる。

【0066】

また、軸部加熱工程において、第１高周波誘導コイル３ｂによる誘導加熱で軸部１１ｂの他端側を局所的に加熱することにより、中間成形工程で既に形成されている第１頭部１１ａは、軸部１１ｂの熱の影響を受け難くなっている。このため、軸部１１ｂを誘導加熱しても、それによって第１頭部１１ａは熱変形し難くなっており、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とを締結した際の締結具１１の品質を高くすることが可能となっている。また、第１高周波誘導コイル３ｂによる誘導加熱で軸部１１ｂの他端側を局所的に加熱することにより、第１ワークＷ１や第２ワークＷ２は、軸部１１ｂの誘導加熱時の影響を受け難くなっている。

【0067】

さらに、この締結装置では、軸体加熱工程で軸体１１０を誘導加熱する場合も、軸部加熱工程で軸部１１ｂを誘導加熱する場合も、単一の第１高周波誘導コイル３ｂで行っている。これにより、軸体加熱工程と軸部加熱工程とで、別々の高周波誘導コイルを用いる場合に比べて、締結装置の構成を簡素化することが可能となっている。

【0068】

実施例１の締結装置では、以下の変形例１、２に示す方法によっても、締結具１１による第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業を行うことが可能である。

【0069】

（変形例１）
変形例１では、軸体加熱工程において、第１ワークＷ１及び第２ワークＷ２が挿通された状態にある軸体１１０に対して、非接触の状態で第１高周波誘導コイル３ｂによる誘導加熱を行う。他の工程は、変形例１と同様である。この場合も、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

【0070】

（変形例２）
変形例２では、準備工程において、予め形成された中間具１１１を準備する。これにより、変形例２では、プレスユニット１に対して中間成形金型１５を取り付けることが不要となる。また、変形例２では、実施例１における軸体加熱工程及び中間成形工程を省略することができる。そして、変形例２では、軸部加熱工程において、中間具１１１の軸部１１ｂを第１、２ワークＷ１、Ｗ２の各挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０に挿通させつつ非接触の状態で、軸部１１ｂを加熱する。これにより、変形例２では、締結具１１による第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業をより迅速に行うことが可能となる。

【0071】

（実施例２）
実施例２の締結装置は、高周波誘導加熱機３が第１高周波誘導コイル３ｂに換えて、図１８に示す第２高周波誘導コイル３ｄを有している。第２高周波誘導コイル３ｄも本発明における「高周波誘導コイル」の一例である。第２高周波誘導コイル３ｄには、先端部３２と先端部３３とが形成されている。先端部３２は、実施例１における先端部３１と同様の形状をなしている。先端部３３は、先端部３２と対称の形状となっている。つまり、先端部３２には凹部３２ａが形成されており、先端部３３には凹部３３ａが形成されている。これらの凹部３２ａ及び凹部３３ａは、軸体１１０を囲包可能となっている。先端部３２と先端部３３とは、双方の間に第１ワークＷ１及び第２ワークＷ２を収容可能な間隔を設けつつ、軸体１１０、ひいては、締結具１１の軸方向に整列して配置されている。また、この締結装置では、通電コントローラ３ｃ（図１参照）は、第２高周波誘導コイル３ｄに電力を供給可能となっている。この締結装置における他の構成は実施例１の締結装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

【0072】

この締結装置では、以下の締結方法によって、締結具１１による第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業を行う。まず始めに、作業者は、実施例１の締結装置と同様、キーボード５ｃを通じて必要な作業用データを入力する。そして、作業者は、制御コンピュータ５によって、第１、２作業用アーム１０１、１０２の制御信号を送信し、第１、２作業用アーム１０１、１０２の制御を開始する。この際、第１作業用アーム１０１は、図１に示す状態から右方向にプレスユニット１を９０°回転させてプレスユニット１を保持する。つまり、プレスユニット１では、サーボプレス機９が左右方向に水平な状態となっている。また、第２作業用アーム１０２は、高周波誘導加熱機３を保持しつつ、プレスユニット１の上方に高周波誘導加熱機３を位置させる。

【0073】

次に、図１７に示すように、作業者は、プレスユニット１に締結金型１７を取り付ける。つまり、作業者は、プレスヘッド９ｂに対して、頭部成形金型１５２を取り付ける。この際、頭部成形金型１５２は、第２凹部１５２ａを支持部材７の第２台座７５側に向けた状態とする。また、作業者は、第２台座７５に対して、第２保持金型１７１を取り付ける。この際、第２保持金型１７１は、第３凹部１７１ａを頭部成形金型１５２側に向けた状態とする。第２凹部１５２ａは、第１ワークＷ１との間で第３キャビティＣ３を形成する。また、第３凹部１７１ａは、第２ワークＷ２との間で第４キャビティＣ４を形成する。

【0074】

次に、軸体１１０と、第１ワークＷ１と、第２ワークＷ２とを準備する。そして、制御コンピュータ５によって第３作業用アーム１０３を制御し、第１ワークＷ１の挿通孔Ｗ１０と、第２ワークＷ２の挿通孔Ｗ２０とに軸体１１０を挿通させる。これにより、第１ワークＷ１と、第２ワークＷ２と、軸体１１０とにより、第２組付体Ａ２が構成される。次に、第３作業用アーム１０３は、第１ワークＷ１を保持しつつ、第２組付体Ａ２を作業空間７ｄ内で頭部成形金型１５２と第２保持金型１７１との間に配置する。この際、第３作業用アーム１０３は、第２組付体Ａ２において軸体１１０が上下方向に直交する状態、つまり、軸体１１０が第２凹部１５２ａ及び第３凹部１７１ａに対向する状態で、頭部成形金型１５２と第２保持金型１７１との間に第２組付体Ａ２を配置する。なお、図１７〜図２０においても、説明を容易にするため、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０の形状を誇張して図示しているものの、軸体１１０、ひいては軸部１１ｂと、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０とは、ほぼ同径に形成されている。このため、頭部成形金型１５２と第２保持金型１７１との間に第２組付体Ａ２を配置した際に、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０から軸体１１０が抜け落ちることが確実性高く防止されている。

【0075】

次に、軸体加熱工程を行う。この軸体加熱工程では、軸体１１０を第１、２ワークＷ１、Ｗ２の各挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０に挿通させつつ非接触の状態で、軸体１１０を加熱する。制御コンピュータ５がサーボプレス機９を制御することにより、プレスヘッド９ｂを初期位置から待機位置に変位させる。また、制御コンピュータ５は、第２作業用アーム１０２に制御信号を送信し、高周波誘導加熱機３を下降させて、図１８に示すように、第２高周波誘導コイル３ｄを加熱位置に移動させる。これにより、第２高周波誘導コイル３ｄでは、先端部３２に形成された凹部３２ａ内に軸体１１０の一端側が収容され、先端部３３に形成された凹部３３ａ内に軸体１１０の他端側が収容される。なお、この場合も、第２高周波誘導コイル３ｄと軸体１１０とは接触しない。

【0076】

そして、制御コンピュータ５が通電コントローラ３ｃに制御信号を送信し、通電コントローラ３ｃが第２高周波誘導コイル３ｄに向けて通電を開始することにより、第２高周波誘導コイル３ｄによる軸体１１０に対する誘導加熱が開始される。こうして、第２高周波誘導コイル３ｄにより、軸体１１０の一端側と他端側とが同時に加熱される。このため、軸体１１０は、両端が発熱によって塑性変形可能な軟化状態となる。そして、実施例１の締結装置と同様、軸体１１０の一端側及び他端側の温度が設定温度に達した後、設定時間が経過することで、軸体１１０に対する誘導加熱が終了する。これにより、第２作業用アーム１０２は、第２高周波誘導コイル３ｄを退避位置に移動させる。こうして、軸体加熱工程が終了する。

【0077】

次に、制御コンピュータ５がサーボプレス機９を制御し、図１９の白色矢印で示すように、待機位置にあるプレスヘッド９ｂをプレス位置に向けて移動させる。この際も、制御コンピュータ５は、まずは第１速度でプレスヘッド９ｂを移動させるとともに、プレスヘッド９ｂの圧力を第１圧力に設定する。また、同図の黒色矢印で示すように、プレスヘッド９ｂがプレス位置に移動することに合わせて、第３作業用アーム１０３は、第２組付体Ａ２を第２保持金型１７１に徐々に近づける。

【0078】

こうして、プレスヘッド９ｂがプレス位置に向けて移動することで、軸部１１０の一端側が頭部成形金型１５２の第２凹部１５２ａ内に進入するとともに、軸部１１０の他端側が第２保持金型１７１の第３凹部１７１ａ内に進入する。そして、頭部成形金型１５２が軸部１１０の一端側に当接すると同時に、第２保持金型１７１が軸部１１０の他端側に当接する。これにより、実施例１の締結装置と同様、サーボプレス機９は、頭部成形金型１５２が軸部１１０に当接したことを検知し、第１当接検知信号を制御コンピュータ５に向けて送信する。そして、制御コンピュータ５は、第１当接検知信号を受信すれば、実施例１の締結装置と同様にサーボプレス機９を制御して、第１速度よりも徐々に速度を低下させつつ、プレス位置に向けてプレスヘッド９ｂを移動させる。同時に、制御コンピュータ５は、第１圧力から徐々に圧力を増大させる。

【0079】

これにより、プレスヘッド９ｂは、頭部成形金型１５２によって軸体１１０の一端側を塑性変形させつつ、プレス位置に向けてさらに移動する。また、第２保持金型１７１によって軸体１１０の他端側も同様に塑性変形する。そして、図２０に示すように、プレスヘッド９ｂがプレス位置に到達することにより、この締結装置では、第１ワークＷ１と頭部成形金型１５２とが当接するとともに、第２ワークＷ２と第２保持金型１７１とが当接する。また、サーボプレス機９は、第１ワークＷ１と頭部成形金型１５２とが当接を検知することで、第５当接検知信号を制御コンピュータ５に向けて送信する。制御コンピュータ５は、第５当接検知信号を受信すれば、サーボプレス機９を制御して、第２保持金型１７１と頭部成形金型１５２とによって、第２組付体Ａ２を所定の保持圧力で所定の保持時間が経過するまで保持する。なお、この際の保持圧力及び保持時間は実施例１の締結装置と同様である。

【0080】

こうして、軸体１１０の一端側には、第３キャビティＣ３によって第１頭部１１ａが形成され、軸体１１０の他端側には、第４キャビティＣ４によって第２頭部１１ｃが形成される。また、第１頭部１１ａと第２頭部１１ｃとの間には、軸部１１ｂが形成される。こうして、軸体１１０から締結具１１が得られる。これにより、この締結装置でも、第１、２ワークＷ１、Ｗ２が締結具１１によって締結され、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業が完了する。また、この締結装置でも、締結具１１の熱は、締結金型１７である第２保持金型１７１及び頭部成形金型１５２に吸熱される。

【0081】

このように、この締結装置では、プレスユニット１に中間金型１５を取り付ける必要がなく、締結工程では、中間具１１１を経ることなく、軸体１１０から締結具１１を直接得ることができる。このため、この締結装置では、実施例１の締結装置に比べて、締結具１１による第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業をより迅速に行うことが可能となっている。

【0082】

また、この締結装置では、軸体加熱工程において、単一の第１高周波誘導コイル３ｂによって、軸体１１０の一端側と他端側とを同時に誘導加熱することが可能となっている。このため、軸体１１０の一端側のみを誘導加熱する高周波誘導コイルと、軸体１１０の他端側のみを誘導加熱する高周波誘導コイルとを用いる場合に比べて、締結装置の構成を簡素化することが可能となっている。この締結装置における他の作用は、実施例１の締結装置と同様である。

【0083】

以上において、本発明を実施例１、２及び変形例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２及び変形例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

【0084】

例えば、実施例１の締結装置において、軸部加熱工程を行う前に中間成形工程を繰り返し実行することにより、中間具１１１のみを予め量産しても良い。

【0085】

また、実施例１の締結装置において、軸体１１０の一端側が設定温度に達するか否かを問わず、設定時間が経過することのみによって軸体１１０に対する誘導加熱を終了させても良い。また、軸部１１ｂの他端側の温度が設定温度に達するか否かを問わず、設定時間が経過することのみによって軸部１１ｂに対する誘導加熱を終了させても良い。実施例２の締結装置においても同様である。

【0086】

さらに、実施例２の締結装置において、高周波誘導加熱機３は、軸体１１０の一端側のみを誘導加熱する高周波誘導コイルと、軸体１１０の他端側のみを誘導加熱する高周波誘導コイルとを有していても良い。

【0087】

また、実施例１、２の締結装置について、中間金型１５や締結金型１７を冷却液によって冷却可能に構成しても良い。

【0088】

さらに、軸体１１０及び中間具１１１、ひいては締結具１１は、交差する複数の炭素繊維ＣＦを含んでいても良い。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明は車両の組立装置等に利用可能である。

【符号の説明】

【0090】

３ｂ…第１高周波誘導コイル（軸部加熱器具、軸体加熱器具、高周波誘導コイル）
３ｄ…第２高周波誘導コイル（軸体加熱器具、高周波誘導コイル）
９…サーボプレス機（軸体加圧器具、軸部加圧器具）
１１…締結具
１１ａ…第１頭部
１１ｂ…軸部
１１ｃ…第２頭部
１５…中間金型
１７…締結金型
１１０…軸体
１１１…中間具
１５１…第１保持金型（中間金型）
１５２…頭部成形金型（中間金型、締結金型）
１７１…第２保持金型（締結金型）
ＣＦ…炭素繊維
Ｗ１…第１ワーク（ワーク）
Ｗ２…第２ワーク（ワーク）
Ｗ１０、Ｗ２０…挿通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】