WO2019012718A1 - 締結装置 - Google Patents

Abstract

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り、かつ、各ワークの締結作業の品質を高くすることが可能な締結装置を提供する。　本発明の締結装置は、締結器具を構成するプレスユニット１及び高周波誘導加熱機３と、判定器具としての制御コンピュータ５とを備えている。また、この締結装置は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂製の中間具１１０を用いる。プレスユニット１は、締結金型１５と、軸部加圧器具としてのサーボプレス機９とを有する。プレスユニット１は、中間具１１０を締結具１１とする。高周波誘導加熱機３は、高周波誘導コイルとしての第１高周波誘導コイル３ｂを有する。制御コンピュータ５は、締結具１１の良否を判定する。

Description

締結装置

　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装置に関する。

　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装置も提案されている。このような締結装置は、例えば特許文献１に開示されている。

　この締結装置では、軸方向に延びる炭素繊維強化熱可塑性樹脂製の軸体を用いる。そして、始めにその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、第１頭部と第２頭部との間には、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。

特開平４－２４４６０９号公報

　しかし、上記従来の締結装置では、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、この締結装置では、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、この締結装置では、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。

　また、締結具を形成するに当たって、軸体に対する加熱不良が生じ得る他、軸体には固体毎のバラツキが不可避的に存在する。これらにより、この締結装置では、締結具の形成不良が不可避的に生じることとなる。このような形成不良の締結具による場合、各ワークの締結作業が不完全となるおそれがあるものの、この締結装置では、形成不良の締結具やそれによる不完全な締結作業が生じても、その発見が難しい。このため、この締結装置では、各ワークの締結作業の品質を高くし難い。

　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であり、かつ、各ワークの締結作業の品質を高くすることが可能な締結装置を提供することを解決すべき課題としている。

　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た状態で加圧することにより、前記中間具に前記軸部と一体をなして前記第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器具と、
　前記締結具の良否を判定する判定器具とを備え、
　前記中間具は炭素繊維強化熱可塑性樹脂製であり、
　前記締結器具は、前記軸部を誘導加熱可能な高周波誘導コイルと、
　加熱された前記軸部から前記第２頭部を形成可能な締結金型と、
　前記締結金型を加圧可能な軸部加圧器具とを有することを特徴とする。

　本発明の第１の締結装置では、高周波誘導コイルによって軸部を加熱する。ここで、中間具が炭素繊維強化熱可塑性樹脂製であることから、中間具は、軸部を含めて導電性を有している。これにより、高周波誘導コイルは、誘導加熱によって軸部を直接加熱することができる。このため、この締結装置では、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、中間具から締結具を形成する際に、中間具の熱を締結金型に吸熱させることができる。この結果、この締結装置によれば、締結金型を加熱して締結具を形成する場合に比べ、形成された締結具を素早く冷却することができる。

　また、この締結装置では、判定器具によって、締結具の良否を判定することが可能であるため、形成不良の締結具を発見し易く、また、形成不良の締結具による不完全な締結作業が生じても、その発見が容易となる。

　したがって、本発明の第１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り、かつ、各ワークの締結作業の品質を高くすることができる。

　第１の締結装置において、締結金型は、第１型と、第１型と対面する第２型とからなり得る。そして、軸部加圧器具は、第１型が軸部に当接するまでは第１速度で第１型を第２型に接近させる一方、第１型が軸部に当接すれば、第１速度よりも遅い第２速度で第１型を第２型に接近させることが好ましい。

　この場合には、第１型が軸部に当接するまでは第１型を第２型に向けて素早く移動させる反面、第１型が軸部に当接した後は、締結金型を慎重に加圧することが可能となる。このため、各ワークの締結作業を迅速に行いつつ、締結具を好適に形成することが可能となる。

　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た状態で加圧することにより、前記軸体を第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頭部とを形成し、前記軸体を前記締結具とする締結器具と、
　前記締結具の良否を判定する判定器具とを備え、
　前記軸体は炭素繊維強化熱可塑性樹脂製であり、
　前記締結器具は、前記軸体を誘導加熱可能な高周波誘導コイルと、
　加熱された前記軸体から前記締結具を形成可能な締結金型と、
　前記締結金型を加圧可能な軸体加圧器具とを有していることを特徴とする。

　本発明の第２の締結装置では、高周波誘導コイルによって軸体を加熱する。上記の中間具と同様、軸体も炭素繊維強化熱可塑性樹脂製であることから、高周波誘導コイルは、誘導加熱によって軸体を直接加熱することができる。このため、この締結装置でも、軸体を加熱するために締結金型を加熱する必要がなく、軸体から締結具を形成する際に、軸体の熱を締結金型に吸熱させることができる。これにより、この締結装置でも、形成された締結具を素早く冷却することができる。

　また、この締結装置でも、判定器具によって、締結具の良否を判定することが可能であるため、形成不良の締結具を発見し易く、また、形成不良の締結具による不完全な締結作業が生じても、その発見が容易となる。

　したがって、本発明の第２の締結装置によっても、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り、かつ、各ワークの締結作業の品質を高くすることができる。

　特に、第２の締結装置では、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、中間具を用いることなく、軸体から締結具を直接形成する。このため、第２の締結装置では、第１の締結装置に比べて、より迅速に各ワークの締結作業を行うことができる。

　第２の締結装置において、締結金型は、第１型と、第１型と対面する第２型とからなり得る。そして、軸体加圧器具は、第１型が軸体に当接するまでは第１速度で第１型を第２型に接近させる一方、第１型が軸体に当接すれば、第１速度よりも遅い第２速度で第１型を第２型に接近させることが好ましい。この場合も、各ワークの締結作業を迅速に行いつつ、締結具を好適に形成することが可能となる。

　判定器具は、加圧中における時間と荷重とによって規定される荷重曲線を算出し、基準荷重を超えた後の荷重曲線の単位時間当たりの変化量が予め設定された第１基準値の範囲内であるか否かを判断することが好ましい。

　締結具の形成中に軸部や軸体に座屈や割れが生じれば、基準荷重を超えた後の荷重曲線の単位時間当たりの変化量が第１基準値の範囲を超えることとなる。これにより、判定器具は、締結具の形成不良を判定することが可能となる。

　判定器具は、加圧中における時間と荷重とによって規定される荷重曲線を算出し、荷重曲線において、加圧後初めて示す第１ピークの後の低下量が予め設定された第２基準値の範囲内であるか否かを判断することも好ましい。

　軸部や軸体に対する加熱が不足して軸部や軸体が十分に塑性変形可能な軟化状態とならなかった場合や、反対に軸部や軸体に対する加熱が過剰となり、軸部や軸体が必要以上に軟化した場合には、荷重曲線において、第１ピークの後の低下量が予め設定された第２基準値の範囲を超えることとなる。このため、このような場合にも、判定器具は、締結具の形成不良を判定することが可能となる。

　また、この場合、判定器具は、荷重曲線において、第１ピークの後に示す第２ピークまでのピーク間時間が予め設定された第３基準値の範囲内であるか否かを判断することが好ましい。

　軸部や軸体に対する加熱が不足したり、軸部や軸体に対する加熱が過剰となったりした場合には、荷重曲線におけるピーク間時間が第３基準値の範囲内を超えることとなる。このため、判定器具は、締結具の形成不良をより好適に判定することが可能となる。

　第１の締結装置及び第２の締結装置は、判定器具の判定結果を記録する記録器具をさらに備えていることが好ましい。この場合には、締結具の品質管理、ひいては、各ワークの締結作業の品質管理を好適に行うことが可能となる。

　本発明の第１の締結装置及び第２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り、かつ、各ワークの締結作業の品質を高くすることができる。

図１は、実施例１の締結装置を示す模式図である。 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は、実施例１の締結装置によって軸部加熱工程を行う際の制御フローである。 図４は、実施例１の締結装置によって締結工程を行う際の制御フローである。 図５は、実施例１の締結装置によって判定工程を行う際の制御フローである。 図６は、中間具を示す断面図である。 図７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８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９は、実施例１の締結装置に係り、図８におけるＤ１方向から軸部及び高周波誘導コイルを見た場合の上面図である。 図１０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１１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１２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１３は、実施例１の締結装置に係り、締結工程で算出された荷重曲線を示すグラフである。 図１４は、実施例１の締結装置に係り、締結具の形成が良好である場合の修正荷重曲線を示すグラフである。 図１５は、実施例１の締結装置に係り、締結具の形成が不良である場合の修正荷重曲線を示すグラフである。 図１６は、軸体を示す断面図である。 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は、実施例２の締結装置に係り、頭部成形金型及び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。

　以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

（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。プレスユニット１及び高周波誘導加熱機３は、本発明における「締結器具」を構成している。この締結装置では、図１２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。

　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７、８、１０、１１、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７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。

　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、後述する締結金型１５の一部を構成する保持金型１５１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。

　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が設けられている他、プレスヘッド９ｂを通じて締結金型１５に作用する荷重を検知する荷重検出検知器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荷重を適宜変更しつつ、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。

　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とが一体とされている。そして、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７及び図８等に示す待機位置と、図１１及び図２０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７及び図８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１１及び図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。

　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。

　図１及び図８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９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、軸部１１ｂの表面温度を検出する。

　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８及び図１８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８及び図１８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。

　図１に示す制御コンピュータ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に制御信号を発信することで、これらの制御を実行する。さらに、制御コンピュータ５は、本発明における「判定器具」としても機能し、締結具１１の良否判定を行う。

　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後述する中間具１１０や軸体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。

　コンピュータ本体５ａ内には、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、ＣＰＵ５３及びストレージ５４等が収容されている。ＲＯＭ５１には、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。また、ＲＯＭ５１には、図１３に示す荷重曲線や図１４及び図１５に示す修正荷重曲線を算出するための算出プログラムが記憶されている他、第１～５基準値が記憶されている。さらに、ＲＯＭ５１には、締結具１１の良否判定を行うための判定プログラムが記憶されている。

　ＲＡＭ５２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他、荷重曲線や修正荷重曲線が記憶される。ＣＰＵ５３は、ＲＯＭ５１に記憶された制御プログラム及びＲＡＭ５２に記憶された作業用データに基づき、サーボプレス機９等を制御するための各種の演算を行う。また、ＣＰＵ５３は、荷重曲線を算出する他、荷重曲線から修正荷重曲線を算出する。また、ＣＰＵ５３は、第１～５基準値及び判定プログラムに基づき、締結具１１の良否判定を行う。

　ストレージ５４は、本発明における「記録器具」の一例である。ストレージ５４は磁気ディスクやシリコンディスク等によって構成されており、ＣＰＵ５３による締結具１１の良否判定の結果を記録する他、ＣＰＵ５３が算出した荷重曲線を記録する。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。さらに、ディスプレイ５ｂには、ＣＰＵ５３が算出した修正荷重曲線が表示される他、締結具１１の良否判定の結果が表示される。なお、荷重曲線、修正荷重曲線及び第１～５基準値についての詳細は後述する。

　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、図１２に示す第１ワークＷ１及び第２ワークＷ２を準備するとともに、図６に示す中間具１１０を準備する（ステップＳ１）。図１２に示すように、第１ワークＷ１には挿通孔Ｗ１０が貫設されており、第２ワークＷ２には挿通孔Ｗ２０が貫設されている。挿通孔Ｗ１０と挿通孔Ｗ２０とは同径であり、後述する中間具１１０の軸部１１ｂを挿通可能となっている。

　図６に示すように、中間具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、中間具１１０は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（ＣＦＲＴＰ）製である。中間具１１０は、第１頭部１１ａと軸部１１ｂとからなる。第１頭部１１ａは、挿通孔Ｗ１０及び挿通孔Ｗ２０よりも大径をなす略半球状に形成されている。軸部１１ｂは、第１頭部１１ａよりも小径の円柱状に形成されている。軸部１１ｂは、一端側で第１頭部１１ａと一体をなしており、他端側が軸方向に向かって直線状に延びている。第１頭部１１ａの径の大きさや軸部１１ｂの軸方向の長さ等を含む中間具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、第１頭部１１ａから軸部１１ｂの他端側の端部まで延びている。なお、図６及び図１２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。また、第１頭部１１ａは、挿通孔Ｗ１０、Ｗ２０よりも大径であれば、他の形状であっても良い。同様に、軸部１１ｂは、円柱状に限らず、他の形状であっても良い。

　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。

　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７に示すように、中間金型１５は、保持金型１５１と頭部成形金型１５２とで構成されている。保持金型１５１は本発明における「第２型」の一例であり、頭部成形金型１５２は本発明における「第１型」の一例である。保持金型１５１には、中間具１１０の第１頭部１１ａを保持可能な半球状の第１凹部１５１ａが凹設されている。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。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と同径状に形成されている。頭部成形金型１５２は、第２凹部１５２ａを保持金型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。第２凹部１５２ａは、第２ワークＷ２との間に第１キャビティＣ１を形成する。なお、第２凹部１５２ａは、第１凹部１５１ａと異なる径状であっても良い。

　次に、軸部加熱工程を行う（図２のステップＳ４）。この軸部加熱工程は、図３に示す制御フローに基づいて行われる。まず始めに、作業者は、制御コンピュータ５によって、図７に示す第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１１０を保持金型１５１まで運搬し、第１頭部１１ａを第１凹部１５１ａに載置する。こうして、第１頭部１１ａを保持金型１５１に保持させる（ステップＳ４０１）。これにより、中間具１１０では、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１１０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は保持金型１５１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１１０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１１０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７等では、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。

　中間具１１０を保持金型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、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７、８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（図３のステップＳ４０４：ＹＥＳ）。

　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８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８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）。

　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９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内で中間具１１０に接近する。そして、先端部３１に形成された凹部３１ａ内に、軸部１１ｂの他端側が収容される。ここで、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と中間具１１０とは接触しない。なお、図９では、説明を容易にするため、第１、２ワークＷ１、Ｗ２等の図示を省略している。

　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、中間具１１０は、ＣＦＲＴＰ製であることから導電性を有する。このため、凹部３１ａ内に収容された軸部１１ｂ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、軸部１１ｂは、渦電流に基づくジュール熱で発熱する。こうして、軸部１１ｂ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、軸部１１ｂの表面温度を検出する。

　この軸部１１ｂに対する誘導加熱は、軸部１１ｂの一端側の表面温度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、軸部１１ｂの一端側の表面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、軸部１１ｂ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。

　軸部１１ｂ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８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Ｓ４１０：ＹＥＳ）。こうして、軸部加熱工程が終了する。

　次に、締結工程を行う（図２のステップＳ５）。この締結工程は、図４に示す制御フローに基づいて行われる。締結工程では、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１０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荷重を適宜変更しつつ、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を下降させて、頭部成形金型１５２を保持金型１５１に接近させる。また、この際、制御コンピュータ５は、プレスヘッド９ｂの荷重を第１荷重に設定する。こうして、サーボプレス機９は、第１荷重による締結金型１５の加圧を開始する。

　さらに、プレスヘッド９ｂがプレス位置に向けて下降することにより、プレス機本体９ａの荷重検出検知器は、検知した荷重を制御コンピュータ５に向けて送信する。これにより、制御コンピュータ５では、荷重検出検知器が検知した荷重に基づき、ＣＰＵ５３が荷重曲線の算出を開始する（ステップＳ５０２）。この荷重曲線は、サーボプレス機９による締結金型１５の加圧中における時間と、プレスヘッド９ｂを通じて締結金型１５に作用する荷重、ひいては中間具１１０に作用する荷重とによって規定されている（図１３参照）。

　このように、プレスヘッド９ｂがプレス位置に向けて下降し、保持金型１５１と頭部成形金型１５２とが接近することで、図１０に示すように、保持金型１５１に保持された中間具１１０では、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。そして、軸部１１ｂの他端側が第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が軸部１１ｂ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と軸部１１ｂ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Ｓ５０３：ＮＯ）、第１速度かつ第１荷重でプレスヘッド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Ｓ５０３：ＹＥＳ）、第１速度よりも遅い第２速度でプレスヘッド９ｂを下降させるように、サーボプレス機９に向けて速度切替信号を発信する（ステップＳ５０４）。また同時に、制御コンピュータ５は、プレスヘッド９ｂの荷重を第１荷重から徐々に増大させる。

　サーボプレス機９は、速度切替信号を受信することにより、プレスヘッド９ｂの下降速度を第２速度に切り替える（ステップＳ５０５）。このように、頭部成形金型１５２が軸部１１ｂに当接した後、実際にプレスヘッド９ｂの下降速度が第２速度に切り替わるまでには、時間に多少のずれが存在することとなる。そして、これ以降は、プレスヘッド９ｂは、第２速度でプレス位置に向けて下降する。つまり、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、第２速度で頭部成形金型１５２を保持金型１５１に接近させる。また、この際、プレスヘッド９ｂは、第１荷重から図１３～図１５に示す基準荷重まで荷重を増大し、さらに、基準荷重から目標荷重まで荷重を増大する。ここで、プレスヘッド９ｂは、目標荷重に到達するまで荷重を増大し続ける（ステップＳ５０６：ＮＯ）。一方、目標荷重まで荷重が増大すれば（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、制御コンピュータ５は、プレスヘッド９ｂの荷重増大を停止する。

　そして、図１１に示すように、プレスヘッド９ｂがプレス位置に到達して、頭部成形金型１５２と保持金型１５１とが最接近することにより、頭部成形金型１５２と第２ワークＷ２とが当接する。また、サーボプレス機９は、頭部成形金型１５２と第２ワークＷ２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。つまり、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、プレスヘッド９ｂがプレス位置に到達したか否かを判断する。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Ｓ５０７：ＮＯ）、引き続きプレスヘッド９ｂを第２速度で下降させる。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Ｓ５０７：ＹＥＳ）、保持金型１５１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保持する（ステップＳ５０８）。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。

　こうして、軸部１１ｂの他端側には、第１キャビティＣ１によって第２頭部１１ｃが形成される。これにより、中間具１１０から締結具１１が得られる。上記のように、中間具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１２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。

　この保持金型１５１と頭部成形金型１５２とによる第１組付体Ａ１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Ｓ５０９：ＮＯ）。このため、締結工程では、上記の軸部加熱工程において加熱された軸部１１ｂ、ひいては、中間具１１０から得られた締結具１１の熱が締結金型１５である保持金型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Ｓ５０９：ＹＥＳ）、制御コンピュータ５は、サーボプレス機９を制御し、プレスヘッド９ｂを初期位置に向けて変位させる（ステップＳ５１０）。また、制御コンピュータ５のＣＰＵ５３は、荷重曲線の算出を終了する（ステップＳ５１１）。ＣＰＵ５３が算出した荷重曲線は、例えば図１３に示すグラフのような形状となる。そして、この荷重曲線は、ＲＡＭ５２に一時的に記憶される。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。なお、図１３に示す荷重曲線は一例であり、軸部加熱工程における軸部１１ｂに対する加熱の程度の他、締結工程における軸部１１ｂの塑性変形の程度等によって、ＣＰＵ５３が算出する荷重曲線は適宜変化する。

　次に、判定工程を行う（図２のステップＳ６）。この判定工程では、制御コンピュータ５が上記の締結工程で形成された締結具１１の良否を判定する。具体的には、ＲＯＭ５１に記録された算出プログラムや判定プログラムに基づき、ＣＰＵ５３が図５に示す制御フローに沿って締結具１１の良否を判定する。

　判定工程では、まず始めに、ＣＰＵ５３は、締結工程で算出した荷重曲線から修正荷重曲線を算出する（ステップＳ６０１）。この修正荷重曲線は、締結工程で算出した荷重曲線を時間に関して微分することによって算出される（図１４及び図１５参照）。算出された修正荷重曲線は、ＲＡＭ５２に一時的に記憶されるとともに、ディスプレイ５ｂに表示される（ステップＳ６０２）。

　ここで、図１３に示す荷重曲線や図１４及び図１５に示す修正荷重曲線を参照しつつ、締結工程時にプレスヘッド９ｂを通じて締結金型１５、ひいては中間具１１０に作用する荷重の変化について説明する。上記のように、締結工程では、プレスヘッド９ｂの荷重を第１荷重に設定しつつ、プレスヘッド９ｂがプレス位置に向けて下降を開始するものの、軸部１１ｂの他端側が第２凹部１５２ａの内周面と当接するまでは、締結金型１５、ひいては、中間具１１０に作用する荷重はほぼゼロとなる。そして、軸部１１ｂの他端側が第２凹部１５２ａの内周面と当接することにより、中間具１１０に作用する荷重が一時的に大きくなる。このため、図１３に示す荷重曲線や図１４及び図１５に示す修正荷重曲線では、サーボプレス機９による締結金型１５の加圧後に、初めて第１ピークＰ１が示される。

　軸部１１ｂの他端側は誘導加熱によって塑性変形可能な軟化状態となっているため、軸部１１ｂの他端側が第２凹部１５２ａの内周面と当接すれば、軸部１１ｂの他端側は第２凹部１５２ａの形状に沿って塑性変形し始める。このため、図１４及び図１５に示す領域Ｙ１のように、第１ピークＰ１後に中間具１１０に作用する荷重は低下する。その後、プレスヘッド９ｂの荷重が第１荷重から徐々に増大することにより、中間具１１０に作用する荷重が再び徐々に増加し始める。そして、プレスヘッド９ｂの下降速度が第１速度から第２速度に実際に切り替わる際、中間具１１０に作用する荷重が一時的に大きくなり、荷重曲線や修正荷重曲線では、第２ピークＰ２が示される。

　第２ピークＰ２の後、中間具１１０に作用する荷重が一時的に低下するものの、プレスヘッド９ｂの荷重が第１荷重から基準荷重まで増大するにつれて、中間具１１０に作用する荷重も基準荷重まで増大する。さらに、プレスヘッド９ｂの荷重が基準荷重を超えて目標荷重まで増大することにより、中間具１１０に作用する荷重も基準荷重を超えて目標荷重まで増大する。目標荷重に到達した後は、保持金型１５１と頭部成形金型１５２とによって、第１組付体Ａ１が所定の保持圧力で保持されるため、中間具１１０には保持圧力に相当する荷重が作用する。なお、保持時間が経過し、プレスヘッド９ｂを初期位置に向けて変位することにより、中間具１１０、すなわち、締結具１１に作用する荷重が低下することになる（図１４及び図１５参照）。

　また、ＣＰＵ５３は、ＲＯＭ５１に記憶された第１～５基準値の読出しを行う（図５に示すステップＳ６０３）。第１基準値は、基準荷重を超えた後の荷重曲線の単位時間当たりの変化量が設定されている。第２基準値は、荷重曲線における第１ピークＰ１の後の低下量が設定されている。第３基準値は、荷重曲線において、第１ピークＰ１から第２ピークＰ２までのピーク間時間が設定されている。第４基準値は、荷重曲線における第１ピークＰ１の大きさが設定されている。第５基準値は、荷重曲線において、サーボプレス機９による締結金型１５の加圧の開始から第１ピークＰ１が発生するまでの時間が設定されている。ここで、これらの第１～５基準値は、締結具１１の形成が良好であると判断された複数種類の荷重曲線に基づいて決定されている。なお、第１～５基準値を理論値等としても良い。

　そして、ＣＰＵ５３は、図４に示すステップＳ５０１からステップＳ５１１の間に算出した現実の荷重曲線が第１～５基準値の各範囲内にあるか否かを判断する。具体的には、この締結装置では、ＣＰＵ５３が荷重曲線に基づいて修正荷重曲線を算出しているため、図５に示すステップＳ６０４～ステップＳ６０８を経ることにより、修正荷重曲線が第１～５基準値の各範囲内にあるか否かを判断する。以下、ステップＳ６０１において、図１４に示す修正荷重曲線が算出された場合と、図１５に示す修正荷重曲線が算出された場合とに分けて説明する。

　＜図１４に示す修正荷重曲線が算出された場合＞
　まず始めに、ＣＰＵ５３は、サーボプレス機９による締結金型１５の加圧の開始から第１ピークＰ１が発生するまでの時間である第１時間Ｔ１が第５基準値の範囲内であるか否かを判断する。ここで、中間具１１０における軸部１１ｂの寸法が予め設定された規格の範囲内にあれば、サーボプレス機９による締結金型１５の加圧開始から、軸部１１ｂの他端側が第２凹部１５２ａの内周面と当接するまでの時間はおおよそ一定となる。このため、図１４に示す修正荷重曲線において、第１時間Ｔ１が第５基準値の範囲内となり、第１ピークＰ１の発生が第５基準値の範囲内となる（図５に示すステップＳ６０４：ＹＥＳ）。反対に、軸部１１ｂの寸法が規格から外れていれば、サーボプレス機９による締結金型１５の加圧開始から、軸部１１ｂの他端側が第２凹部１５２ａの内周面と当接するまでの時間のバラツキが大きくなる。また、保持金型１５１に保持された中間具１１０に傾き等が生じている場合にも、軸部１１ｂの他端側が第２凹部１５２ａの内周面と当接するまでの時間のバラツキが大きくなる。これらのため、第１時間Ｔ１が第５基準値よりも長くなったり、短くなったりする。この場合、ＣＰＵ５３は、第１ピークＰ１の発生が第５基準値の範囲を超えていると判断する（ステップＳ６０４：ＮＯ）。第５基準値の範囲を超えているとＣＰＵ５３が判断した場合には、以降のステップＳ６０５からステップＳ６０９までの判断は行わずに、ステップＳ６１２へ進む。

　図１４に示す修正荷重曲線では、ＣＰＵ５３は、第１ピークＰ１の発生が第５基準値の範囲内であると判定した（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）。このため、次に、ＣＰＵ５３は、修正荷重曲線において、第１ピークＰ１の大きさが第４基準値の範囲内であるか否かを判断する。軸部１１ｂに対する誘導加熱が好適に行われ、軸部１１ｂの他端側が好適に塑性変形可能な軟化状態となっている場合には、第１ピークＰ１の大きさはおおよそ一定となり、第４基準値の範囲内となる（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）。しかし、例えば、軸部１１ｂに対する誘導加熱において、軸部１１ｂの表面温度は設定温度に達していたものの、軸部１１ｂの内部は十分に加熱されず、塑性変形可能な軟化状態となっていなかったり、設定温度到達後、設定時間が経過するまでに軸部１１ｂの他端側が過剰に軟化したりする等、軸部１１ｂに対する誘導加熱が好適に行われなかった場合もあり得る。このような場合、修正荷重曲線において、第１ピークＰ１の大きさのバラツキが大きくなることから、ＣＰＵ５３は、第１ピークＰ１の大きさが第４基準値の範囲を超えていると判断する（ステップＳ６０５：ＮＯ）。第４基準値の範囲を超えているとＣＰＵ５３が判断した場合には、以降のステップＳ６０６からステップＳ６０９までの判断は行わずに、ステップＳ６１２へ進む。

　図１４に示す修正荷重曲線では、ＣＰＵ５３は、第１ピークＰ１の大きさが第４基準値の範囲内であると判定した（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）。このため、次に、ＣＰＵ５３は、修正荷重曲線において、第１ピークＰ１の後の低下量が第２基準値の範囲内であるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ５３は、領域Ｙ１での低下量が第２基準値の範囲内であるか否かを判断する。ここで、軸部１１ｂの他端側が好適に塑性変形可能な軟化状態となっている場合には、軸部１１ｂの他端側における塑性変形が好適に開始する。このため、第１ピークＰ１の後の低下量はおおよそ一定となり、第２基準値の範囲内となる（ステップＳ６０６：ＹＥＳ）。しかし、上記のように、軸部１１ｂに対する誘導加熱が好適に行われなかった場合には、軸部１１ｂの他端側における塑性変形が好適に開始せず、修正荷重曲線において、第１ピークＰ１の後の低下量、すなわち、領域Ｙ１での低下量のバラツキが大きくなる。これにより、ＣＰＵ５３は、第１ピークＰ１の後の低下量が第２基準値の範囲を超えていると判断する（ステップＳ６０６：ＮＯ）。第２基準値の範囲を超えているとＣＰＵ５３が判断した場合には、以降のステップＳ６０７からステップＳ６０９までの判断は行わずに、ステップＳ６１２へ進む。

　図１４に示す修正荷重曲線では、ＣＰＵ５３は、第１ピークＰ１の後の低下量が第２基準値の範囲内であると判定した（ステップＳ６０６：ＹＥＳ）。このため、次に、ＣＰＵ５３は、修正荷重曲線において、第１ピークＰ１から第２ピークＰ２までのピーク間時間である第２時間Ｔ２が第３基準値の範囲内であるか否かを判断する。ここで、軸部１１ｂの他端側が好適に塑性変形可能な軟化状態となっており、軸部１１ｂの他端側における塑性変形が好適に行われている場合には、第２時間Ｔ２の長さはおおよそ一定となり、第３基準値の範囲内となる（ステップＳ６０７：ＹＥＳ）。しかし、軸部１１ｂの他端側が塑性変形可能な軟化状態となっていなかったり、軸部１１ｂの他端側が過剰に軟化したりする場合には、軸部１１ｂの他端側における塑性変形が好適に行われない。このため、第２時間Ｔ２が第３基準値よりも長くなったり、短くなったりする。この場合、ＣＰＵ５３は、ピーク間時間、つまり第２時間Ｔ２が第３基準値の範囲を超えていると判断する（ステップＳ６０７：ＮＯ）。第３基準値の範囲を超えているとＣＰＵ５３が判断した場合には、以降のステップＳ６０８及びステップＳ６０９の判断は行わずに、ステップＳ６１２へ進む。

　図１４に示す修正荷重曲線では、ＣＰＵ５３は、第２時間Ｔ２が第３基準値の範囲内であると判定した（ステップＳ６０７：ＹＥＳ）。このため、次に、ＣＰＵ５３は、基準荷重を超えた後の荷重曲線の単位時間当たりの変化量が第１基準値の範囲内であるか否かを判断する。軸部１１ｂの他端側における塑性変形が好適に行われている場合、プレスヘッド９ｂの荷重が基準荷重を超えて目標荷重まで増大することにより、多少の荷重のバラツキはあるものの、基準荷重から目標荷重まで、中間具１１０に作用する荷重は比較的なだらかに増大する。このため、修正荷重曲線においても、基準荷重から目標荷重まで中間具１１０に作用する荷重がなだらかに増大するため、基準荷重を超えた後の修正荷重曲線の単位時間当たりの変化量は、第１基準値の範囲内となる。そして、図１４に示す修正荷重曲線では、ＣＰＵ５３は、基準荷重を超えた後の修正荷重曲線の単位時間当たりの変化量が第１基準値の範囲内であると判断した（図５に示すステップＳ６０８：ＹＥＳ）。

　つまり、図１４に示す修正荷重曲線では、ＣＰＵ５３は、上記の各項目がいずれも第１～５基準値の範囲内であると判定した。このため、制御コンピュータ５は、上記の締結工程における締結具１１の形成が良好であると判定する（ステップＳ６０９）。また、制御コンピュータ５は、判定結果をディスプレイ５ｂに表示することで作業者に判定結果を報知する（ステップＳ６１０）。さらに、制御コンピュータ５は、上記の判定結果と、図１４に示す修正荷重曲線の基となった荷重曲線とをストレージ５４に記録する（ステップＳ６１１）。こうして、判定工程が終了する。

　＜図１５に示す修正荷重曲線が算出された場合＞
　この場合についても、ＣＰＵ５３は、第１～４基準値については、いずれも範囲内であると判定した（ステップＳ６０３～Ｓ６０７：ＹＥＳ）。ここで、この修正荷重曲線では、図１５に示す領域Ｙ２において、荷重が著しく低下している。このような荷重の低下は、プレスヘッド９ｂの荷重が基準荷重を超えて目標荷重まで増大する際、軸部１１ｂに座屈や割れが生じたことが要因であると考えられる。そこで、このような場合には、ＣＰＵ５３は、基準荷重を超えた後の荷重曲線の単位時間当たりの変化量が第１基準値の範囲を超えていると判定する（ステップＳ６０８：ＮＯ）。

　このため、制御コンピュータ５は、上記の締結工程における締結具１１の形成が不良であると判定する（ステップＳ６１２）。なお、第１～４基準値のいずれかにおいて、ＣＰＵ５３が範囲を超えていると判定した場合についても、制御コンピュータ５は、締結具１１の形成が不良であると判定する。

　そして、締結具１１の形成が不良であると判定した場合についても、制御コンピュータ５は、判定結果をディスプレイ５ｂに表示することで作業者に判定結果を告知する（ステップＳ６１０）。さらに、制御コンピュータ５は、上記の判定結果と、図１５の修正荷重曲線の基となった荷重曲線とをストレージ５４に記録する（ステップＳ６１１）。こうして、この場合も判定工程が終了する。

　判定工程が終了した後、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１５から取り出す（図２に示すステップＳ７）。この取り出しは、第３作業用アーム１０３によって行う。こうして、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業が完了する。そして、作業者は、形成が良好であると判定された締結具１１によって締結された第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結物については、良品の締結物として処理する。一方、作業者は、形成が不良であると判定された締結具１１によって締結された第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結物については、不完全な締結作業による締結物として、良品の締結物とは別に処理する。

　このように、この締結装置では、第１高周波誘導コイル３ｂによって軸部１１ｂを加熱する。このため、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の他端側を直接かつ局所的に加熱することができる。このため、この締結装置では、軸部１１ｂを加熱するに当たって、締結金型１５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１１０に比べ、締結金型１５は低温となる。このため、中間具１１０から締結具１１を形成する際に、中間具１１０の熱を締結金型１５に吸熱させることができる。この結果、この締結装置によれば、締結金型１５を加熱して締結具１１を形成する場合に比べ、形成された締結具１１を素早く冷却することができる。

　また、この締結装置では、制御コンピュータ５によって、締結具１１の形成の良否を判定することが可能であるため、形成不良の締結具１１を発見し易くなっている。また、この締結装置では、形成不良の締結具１１による不完全な第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業が生じても、その発見が容易となっている。

　したがって、実施例１の締結装置によれば、繊維強化樹脂製の締結具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り、かつ、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業の品質を高くすることができる。

　特に、この締結装置において、サーボプレス機９は、頭部成形金型１５２の第２凹部１５２ａの内周面に軸部１１ｂの他端側が当接するまでは、第１速度で頭部成形金型１５２を保持金型１５１に接近させる一方、第２凹部１５２ａの内周面に軸部１１ｂの他端側が当接すれば、第２速度で頭部成形金型１５２を保持金型１５１に接近させる。このため、サーボプレス機９は、第２凹部１５２ａの内周面に軸部１１ｂの他端側が当接するまでは、頭部成形金型１５２を保持金型１５１に向けて素早く移動させる反面、第２凹部１５２ａの内周面に軸部１１ｂの他端側が当接した後は、締結金型１５を慎重に加圧することが可能となっている。これにより、この締結装置では、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業を迅速に行いつつ、締結具１１を好適に形成することが可能となっている。

　また、この締結装置では、ＣＰＵ５３が荷重曲線に基づいて算出した修正荷重曲線をディスプレイ５ｂに表示しつつ、締結具１１の良否判定を行う。そして、締結具１１の良否判定の結果についてもディスプレイ５ｂに表示される。このため、締結具１１の形成が不良であると判定された際、作業者は、ディスプレイ５ｂに表示された修正荷重曲線を参照することで、締結具１１の形成不良の要因を容易に発見することが可能となっている。

　さらに、形成が不良であると判定された締結具１１によって締結された第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結物については、不完全な締結作業による締結物として、良品の締結物とは別に処理する。このため、不完全な締結作業による締結物が良品の締結物に混入することを未然に防止することが可能となっている。

　また、この締結装置では、締結具１１の良否判定の結果及び荷重曲線をストレージ５４に記録するため、締結具１１の品質管理、ひいては、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との締結作業の品質管理を好適に行うことが可能となっている。

　さらに、図６に示すように、中間具１１０では、各炭素繊維ＣＦが第１頭部１１ａから軸部１１ｂの他端側の端部まで延びている。このため、締結工程を経ることにより、締結具１１では、図１２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。

（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、後述する軸体１１１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１１１、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。さらに、温度センサは、軸体１１１の表面温度を検出する。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。

　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、準備工程として、第１ワークＷ１及び第２ワークＷ２を準備するとともに、図１６に示す軸体１１１を準備する。上記の中間具１１０と同様、軸体１１１も、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１１１もＣＦＲＴＰ製である。軸体１１１は、軸方向に延びる円柱状をなしている。軸体１１１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１１１の軸方向の一端側から他端側まで延びている。なお、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。

　次に、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。

　次に、実施例１の締結装置と同様、作業者は、プレスユニット１に締結金型１５を取り付ける（図１７参照）。これにより、この締結装置では、頭部成形金型１５２の第２凹部１５２ａは、第１ワークＷ１との間で第２キャビティＣ２を形成する。また、保持金型１５１の第１凹部１５１ａは、第２ワークＷ２との間で第３キャビティＣ３を形成する。

　次に、作業者は、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１１１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１１１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と保持金型１５１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１１１が上下方向に直交する状態、つまり、軸体１１１が第１凹部１５１ａ及び第２凹部１５２ａに対向する状態で、頭部成形金型１５２と保持金型１５１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１１１、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と保持金型１５１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１１１が抜け落ちることが確実性高く防止されている。

　次に、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。そして、軸体加熱工程を行う。軸体加熱工程では、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１１１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１１１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１１１とは接触しない。

　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１１１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１１１の一端側と他端側とが同時に加熱される。このため、軸体１１１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１１１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１１１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。

　次に、締結工程を行う。締結工程では、実施例１の締結装置と同様、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。この場合も、制御コンピュータ５は、まずは、第１速度で頭部成形金型１５２を保持金型１５１に接近させる。また、制御コンピュータ５は、プレスヘッド９ｂの荷重を第１荷重に設定する。こうして、サーボプレス機９は、第１荷重による締結金型１５の加圧を開始する。さらに、実施例１の締結装置と同様、制御コンピュータ５のＣＰＵ５３は、荷重曲線の算出を開始する。ここで、この締結装置では、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を保持金型１５１に徐々に近づける。

　こうして、軸部１１１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１１１の他端側が保持金型１５１の第１凹部１５１ａ内に進入する。そして、頭部成形金型１５２が軸部１１１の一端側に当接すると同時に、保持金型１５１が軸部１１１の他端側に当接する。これにより、サーボプレス機９は、頭部成形金型１５１が軸部１１１に当接したことを検知し、実施例１の締結装置と同様、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、サーボプレス機９に対して、第１速度から第２速度への速度切替信号を発信する。また同時に、制御コンピュータ５は、プレスヘッド９ｂの荷重を第１荷重から徐々に増大させる。

　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１１１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、保持金型１５１によって軸体１１１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と保持金型１５１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れば、サーボプレス機９を制御して、保持金型１５１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。

　こうして、軸体１１１の一端側には、第２キャビティＣ２によって第１頭部１１ａが形成され、軸体１１１の他端側には、第３キャビティＣ３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。このように、この締結装置では、ＣＦＲＴＰ製の軸体１１１からＣＦＲＴＰ製締結具１１が得られる。また、実施例１の締結装置と同様、締結具１１の熱は、締結金型１５である保持金型１５１及び頭部成形金型１５２に吸熱される。これにより、第１、２ワークＷ１、Ｗ２がＣＦＲＴＰ製の締結具１１によって締結される。そして、制御コンピュータ５のＣＰＵ５３は、荷重曲線の算出を終了する。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。

　さらに、実施例１の締結装置と同様、この締結装置においても、図５に示す制御フローに沿って、制御コンピュータ５が上記の締結工程で形成された締結具１１の良否を判定する。

　このように、この締結装置では、軸体１１１に対して第１頭部１１ａと第２頭部１１ｃと軸部１１ｂを同時に形成することで、中間具１１０を用いることなく、軸体１１１から締結具１１を直接形成する。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、より迅速に第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となっている。また、図１６に示すように、軸体１１１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、軸体１１１から得られた締結具１１についても、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、この締結具１１でも、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。

　以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例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。

　例えば、実施例１の締結装置では、第１～５基準値の全てが範囲内にある場合に締結具１１の形成が良好であると判定している。しかし、これに限らず、第１～５基準値のうちのいずれか１つが範囲内にある場合や、第１～５基準値のうちで２つ以上が範囲内にある場合には、締結具１１の形成が良好であると判定しても良い。実施例２の締結装置も同様である。

　また、実施例１の締結装置において、第１～５基準値以外の基準値を設け、この基準値に基づいて締結具１１の良否判定を行っても良い。実施例２の締結装置も同様である。

　さらに、実施例１の締結装置では、ディスプレイ５ｂに修正荷重曲線を表示しつつ、締結具１１の良否判定を行うとともに、締結具１１の良否判定の結果をディスプレイ５ｂに表示している。しかし、これに限らず、作業者が操作を行った時のみ、修正荷重曲線や締結具１１の良否判定の結果をディスプレイ５ｂに表示しても良い。実施例２の締結装置も同様である。

　また、実施例１の締結装置では、締結具１１の良否判定を行うに当たって、締結工程で算出された荷重曲線から修正荷重曲線を算出している。しかし、これに限らず、修正荷重曲線を算出せずに、締結工程で算出された荷重曲線から締結具１１の良否判定を行っても良い。実施例２の締結装置も同様である。

　さらに、実施例１の締結装置において、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の締結装置における軸体１１１に対する誘導加熱も同様である。

　また、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１１１の一端側のみを誘導加熱する高周波誘導コイルと、軸体１１１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。

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

　さらに、中間具１１０及び軸体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。

　本発明は車両の組立装置等に利用可能である。

　１…プレスユニット（締結器具）
　３…高周波誘導加熱機（締結器具）
　３ｂ…第１高周波誘導コイル（高周波誘導コイル）
　３ｄ…第２高周波誘導コイル（高周波誘導コイル）
　５…制御コンピュータ（判定器具）
　９…サーボプレス機（軸部加圧器具、軸体加圧器具）
　１１…締結具
　１１ａ…第１頭部
　１１ｂ…軸部
　１１ｃ…第２頭部
　１５…締結金型
　５４…ストレージ（記録器具）
　１１０…中間具
　１１１…軸体
　１５１…保持金型（第２型）
　１５２…頭部成形金型（第１型）
　Ｐ１…第１ピーク
　Ｐ２…第２ピーク
　Ｗ１…第１ワーク（ワーク）
　Ｗ２…第２ワーク（ワーク）

Claims (8)

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た状態で加圧することにより、前記中間具に前記軸部と一体をなして前記第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器具と、
   　前記締結具の良否を判定する判定器具とを備え、
   　前記中間具は炭素繊維強化熱可塑性樹脂製であり、
   　前記締結器具は、前記軸部を誘導加熱可能な高周波誘導コイルと、
   　加熱された前記軸部から前記第２頭部を形成可能な締結金型と、
   　前記締結金型を加圧可能な軸部加圧器具とを有することを特徴とする締結装置。
2. 　前記締結金型は、第１型と、前記第１型と対面する第２型とからなり、
   　前記軸部加圧器具は、前記第１型が前記軸部に当接するまでは第１速度で前記第１型を前記第２型に接近させる一方、前記第１型が前記軸部に当接すれば、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記第１型を前記第２型に接近させる請求項１記載の締結装置。
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装置であって、
   　軸方向に延びる軸体を用い、
   　前記軸体を前記各ワークの前記各挿通孔に挿通させた状態で加圧することにより、前記軸体を第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頭部とを形成し、前記軸体を前記締結具とする締結器具と、
   　前記締結具の良否を判定する判定器具とを備え、
   　前記軸体は炭素繊維強化熱可塑性樹脂製であり、
   　前記締結器具は、前記軸体を誘導加熱可能な高周波誘導コイルと、
   　加熱された前記軸体から前記締結具を形成可能な締結金型と、
   　前記締結金型を加圧可能な軸体加圧器具とを有していることを特徴とする締結装置。
4. 　前記締結金型は、第１型と、前記第１型と対面する第２型とからなり、
   　前記軸体加圧器具は、前記第１型が前記軸体に当接するまでは第１速度で前記第１型を前記第２型に接近させる一方、前記第１型が前記軸体に当接すれば、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記第１型を前記第２型に接近させる請求項３記載の締結装置。
5. 　前記判定器具は、加圧中における時間と荷重とによって規定される荷重曲線を算出し、基準荷重を超えた後の前記荷重曲線の単位時間当たりの変化量が予め設定された第１基準値の範囲内であるか否かを判断する請求項１乃至４のいずれか１項記載の締結装置。
6. 　前記判定器具は、加圧中における時間と荷重とによって規定される荷重曲線を算出し、前記荷重曲線において、加圧後初めて示す第１ピークの後の低下量が予め設定された第２基準値の範囲内であるか否かを判断する請求項１乃至５のいずれか１項記載の締結装置。
7. 　前記判定器具は、前記荷重曲線において、前記第１ピークの後に示す第２ピークまでのピーク間時間が予め設定された第３基準値の範囲内であるか否かを判断する請求項６記載の締結装置。
8. 　前記判定器具の判定結果を記録する記録器具をさらに備えている請求項１乃至７のいずれか１項記載の締結装置。

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