JP4287210B2 - ブラインドファスナの取付けを監視する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラインドファスナの適用及び取付けを監視することができる改良された方法及び装置に関する。より具体的には、本発明は、このようなブラインドファスナの連続的な適用及び取付けを監視する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラインドリベットのような従来のブラインドファスナは、その一端に拡大されたフランジを有する外側管状シェルと、これに関係付けられたマンドレルとを共に含み、該マンドレルは、管体本体を貫いて共に同軸となるように伸びて、該本体の遠端部に結合される円筒状ステムを含み、該ステムは通常一端に半径方向に拡大されたヘッドを有することにより、拡大されたフランジから遠位のリベット本体の端面（末端）と係合する。ブラインドリベットは、フランジが被加工物内に予め形成された孔の縁部に係合するまで該孔内に挿入されて、取付け動作の間は係合した状態で保持される。取付け動作の間、被加工物の内方（ブラインド側）に配置されたリベットの遠端部は、次にマンドレルステムを（従ってマンドレルヘッドを）フランジ方向へ引き戻すことにより、フランジに向かって圧縮され、これによりリベット本体の変形された部分は、これとフランジとの間で被加工物を圧縮する。従来から多くの機械的組立体は、恒久的な構造で１つ又はそれ以上の構成要素を互いに固定するために、ブラインドリベットを使用してきた。ブラインドファスナは、例えば、中空の箱状部分に２次的な構成要素を固定するのにリベットが使用されるの場合のような、操作者が被加工物のブラインド側を見ることができない場合又はアクセスできない場合に好ましい。例えばネジやボルト接合と比べて組立速度及び生産性が増大するという利点が得られることから、容積の大きな組立体を製作する場合も又ブラインドリベットが好ましい。
【０００３】
しかしながら、ブラインドリベット取付けの欠点の一つは、取り付けたリベットのブラインド側はアクセス不可能であることが多く、従って接合が正しく完了されたか否かを判定するために視覚的に検査できないことである。更に、たとえ目視検査が可能であったとしても、異なるサイズの孔に挿入するためにサイズの異なる複数のブラインドリベットが使用されるリベット取付け動作の場合には、特定の孔径内に不適切なサイズのリベットが使用されたかどうかを目視検査で識別することもまた不可能である。或いは、自動化されたブラインドリベット取付け手順においては、特定の自動サイクル中にブラインドリベットが全く取り付けることができない可能性もあり、又は被加工物から離れた空中での「空取付け」となる恐れもある。予め設定された自動ブラインドリベット取付け動作の後で組立体を視覚的又は手動で検査する２次的動作は、製造手順に追加の製造工程及びこれに伴う費用が生じることになる。
【０００４】
このような問題に対処するために、周期的なファスナ取付け動作中にリベットマンドレルに加えられる力が効果的に測定される、自動ブラインドリベット取付け監視動作が開発されてきた。例えば、本出願人の先の欧州特許第０７３８８５５１号は、リベット取付け工具内でのピストン組立体の変位に対して、リベット取付け動作中にマンドレルステムに加えられる荷重を測定し、予め定められた設定値に対してこのような測定の結果を分析して、取り付けられたリベットが許容可能なパラメータの範囲内にあるかどうか、及び「良好な」取付けとみなすことができるかどうかを判定する。更にこの開示は、予め定められた値に対して同様に比較するために印加荷重と比較されたピストン変位の速度を分析することが有利なことを論じている。
【０００５】
本出願人の名称での第２の特許である欧州特許第７３８５５０号は、ブラインドリベットの取付け動作を分析する同様の手段を開示しているが、この場合には、リベット取付け工具の把捉機構の変位に対して取付け力を測定して、リベット取付け動作中に使用される全エネルギーを分析して予め定められた値と比較し、取り付けられたブラインドリベットが許容可能なパラメータの範囲内にあるか否かを判定している。
【０００６】
上述の両分析技術は、取り付けられたブラインドリベットの品質を判定する極めて完全で効果的な手段を提供するが、これらは、得られた荷重／圧力変位曲線をステップ毎にほとんど連続的に監視することにより、取付け動作の品質を判定するために複雑な分析技術を使用し、このような分析を行うために複雑なソフトウエアを必要とし、更にリベット取付け装置に相当なコストが加わる。又、分析技術は比較的複雑であるので、このような技術は、異なるタイプ及びサイズのブラインドリベット、特に異なるファスナが連続的に使用されるような取付け動作を分析するように装置を容易に適応させて、それ自体が高度な柔軟性に対応するようにはならない。
【０００７】
また、より単純化されたリベット取付け監視方法が、独国特許第４２１７９０１号（Ｈｏｎｓｅｌ）に開示されており、これは取付け工具のピストンの変位に対して、取付け工具によって加えられる変位力を単に測定し、その結果を分析することによって、取り付けられたリベットが許容可能なパラメータ内にあるか否かを判定する。しかしながら、従来の全てのブラインドリベット監視方法の欠点は、取付け動作中にリベットに加わる力を測定するだけでなく、リベット取付け装置の少なくとも１つのピストンの手動変位を測定するためには、少なくとも２つの変換器を使用する必要があるという点である。更に、複数のリベット及び／又は異なるサイズ及び形状のリベットを使用する大規模なリベット取付け動作を処理する、このような監視装置を適用する可能性について取り組んだ先行技術は存在しない。先行技術による装置は、常に１つのタイプのリベットだけの分析に限定される。
【０００８】
現在では様々な複雑且つ高価なブラインドファスナ監視システムが入手可能であるが、それでもなお、被加工物から離れた所でのファスナ「空取付け」動作の発生を識別するため、特に適切な視覚的警報又は可聴的警報を提供するために、ブラインドファスナ取付け工具の動作を監視する簡単で安価な装置及び手順の提供に対する必要性が存在する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、このようなブラインドファスナの取付け動作を監視する簡単な方法を提供すること、及びこの方法を使用して、コスト効果の高い方法で上記各問題を軽減し、且つ自動ファスナ取付け動作への適用においてより大きな柔軟性を有するブラインドファスナ取付けシステムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ブラインドファスナの取付け動作を監視する方法であって、取付け動作中にファスナに加えられる荷重、より具体的にはマンドレルに加わる荷重を表す電子信号を時間の関数として測定し、該信号からマンドレル進入荷重と関係するマンドレル進入時間とを求め、更にマンドレル破断点すなわち取付け荷重（マンドレル破断点荷重）と関係するマンドレル破断点時間すなわち取付け時間とを求め、次にマンドレル進入時間とマンドレル破断点／取付け時間との間の時間差を求め、取り付けられたファスナが予め定められた許容可能な取付け手順に一致しているか否かを判定するために、ファスナに関係する予め定められた基準時間差に対してこの時間差を比較する段階からなる方法が提供される。
【００１１】
この方法は、この取り付けられたファスナが予め定められた許容可能な取付け手順に一致しているか否かを判定するために、マンドレル破断点すなわち取付け荷重と、マンドレル進入荷重との間の差を求めて、この荷重差を予め定められた基準荷重差値に対して比較するのが好ましい。
【００１２】
荷重差又は時間差の何れか又は両方が、予め定められた差値と一致していないことに起因して、取り付けられたファスナが予め定められたファスナ取付け手順に一致していないと判定された場合には、監視されるファスナ取付け手順に関する潜在的な問題点をユーザに知らせるために、可聴的又は視覚的な出力信号が生成されることになる。
【００１３】
ファスナの取付けが予め定められたファスナ取付け手順に一致していないと判定された時、この方法は、求められた時間差と基準値時間差との間の差を分析する段階を更に含むのが好ましく、このような分析は、通常はその差が特定の既知の失敗基準を表す予め定められた差の値よりも大きいか小さいかを判定することによって、不一致の理由を識別するために使用されることになる。
【００１４】
本発明の好ましい一実施形態においては、予め定められた基準時間差は、既知の被加工物に取り付けられるブラインドファスナのマンドレル進入時間とマンドレル取付け時間との間の時間差として求めることができ、予め定められた基準時間差に対して測定された時間差を比較する段階が、測定された時間差が基準時間差よりも空取付け動作を表す予め定められた値だけ大きいか否かを識別すること、及びそのような空取付け動作が検知された場合には拒絶信号を生成することを含む。
【００１５】
更にこの方法は、マンドレル進入荷重が求められた後に、関係する最小荷重時間を有する最小荷重値を求め、次に、測定された値と予め定められた値との間の変化が特定の既知の失敗基準を表す結果に対して大きいか小さいかを判定することにより不一致の理由を識別するために、予め定められた最小荷重値又は予め定められた最小荷重時間に対して最小荷重値又は最小荷重時間の内の少なくとも一方を比較することを更に含むことができる。
【００１６】
この方法は、取付け手順の視覚的解釈を助けるために、リベットに加えられる監視された荷重の経時的なグラフ曲線を視覚的に表示する段階を更に含むのが好ましい。
【００１７】
本発明の方法は、少なくとも２つの異なるブラインドファスナのための一連の取付け動作を監視する方法に対しても適用可能であって、連続して取り付けられるブラインドファスナの順序を予め決定し、上述の方法に従って連続したファスナの各々の取付け動作を監視する段階を含み、少なくとも２つの異なるブラインドファスナの各々に関係する予め定められた基準時間と予め定められた基準マンドレル荷重とが、連続する特定ファスナの取付け動作の各々に対して予め設定される。特にこの方法は、上述のような連続した監視手順の実施に使用され、各監視手順は、適切な監視システムに予め設定される、取り付けられるファスナの予め定められた特性に依存することになる。これにより特に本方法は、異なるタイプのファスナに関して求められた値がこれらの予め設定された値と一致しないことにより、誤ったファスナが順序から外れて取り付けられたか否かを判定することが可能になる。
【００１８】
通常、少なくとも２つの異なるブラインドファスナの各々に関係する予め定められた基準荷重値は同様に、連続したファスナの取付け動作の各々に対して予め設定されることになる。
【００１９】
好ましくは、予め定められた基準時間は、好ましくは組み立てられる構成要素における選択されたファスナタイプに対する複数の取付け動作を行い、この取付け動作中にファスナに加わる荷重を表す信号を時間の関数として測定し、この信号測定から、複数の動作の各々に対してマンドレル進入荷重及び関係するマンドレル進入時間を、取付け荷重（マンドレル破断荷重）及び関係するマンドレル破断すなわち取付け時間と共に求めることができ、これに続いて、複数の動作に対する、マンドレル進入荷重、マンドレル進入時間、マンドレル破断荷重すなわち取付け荷重、及びマンドレル破断時間すなわち取付け時間の求められた各値を平均し、この各平均値から平均マンドレル進入時間と平均取付け（マンドレル破断）時間との間の時間差を計算して、この予め定められた基準時間差を提供することにより求められる。同様に、予め定められた基準荷重も、マンドレル進入荷重とマンドレル破断荷重すなわち取付け荷重とを平均して、基準荷重値としてこれらの差を求めることにより計算することができる。
【００２０】
或いは、予め定められた基準時間は、好ましくは組み立てられる構成要素において、選択された各ファスナタイプに対する複数の取付け動作を行い、該複数動作の各々に対して、マンドレル進入時間とマンドレル破断時間又は取付け時間との間の時間差を求め、次に複数の動作に対するこれらの時間差の求められた値を平均して、予め定められた基準時間差を提供することにより求めることもできる。何れの場合においても、ファスナ取付け手順が許容可能であるか否かを判定するために後続する各動作が比較される予め定められた値は、自己学習法を通じて、又動作を測定しファスナを現在位置で取り付けることによって得ることができ、従って、予め定められた基準時間又は基準荷重の各々は、ファスナが使用される正確な状況に応じて計算することができる。また或いは、予め定められた基準荷重差は、複数の動作の各々に対してマンドレル進入荷重とマンドレル破断荷重すなわち取付け荷重との間の差を測定し、基準荷重値差を得るためにこれらの荷重差を平均することによって計算することもできる。
【００２１】
通常、本方法が連続する取付け動作の監視に適用可能な場合には、この多数の取付け動作は、複数の異なる取付け工具によって行われ、マンドレルに加えられる荷重を表す電気信号は、該取付け工具による取付け動作中の各取付け工具によって生成され、各電気信号は、ブラインドファスナの予め定められた取付け順序に従って順次分析される。この場合、連続する取付け動作の予め行うプログラミングは、取り付けられるファスナの順序だけでなく、どの取付け工具がどのような特定順序でこのファスナを取り付けるかも割り当て、及び各取付け動作の監視動作に、どのような予め定められた値が適用されるべきかも割り当てる。
【００２２】
更に上述の方法は、予め定められたマンドレル進入時間に対してマンドレル進入時間を比較することにより、ファスナ取付け工具の一組のジョーの磨耗を判定するためにも使用することができる。ここでファスナ取付け工具のジョーが磨耗している場合には、これらのジョーはファスナのマンドレルステムに係合した時スリップする恐れがあり、従って、加えられるファスナ取付けサイクル荷重が遅延し、その結果、マンドレル進入荷重が、遅延してスリップの発生を表示することになる。これにより、操作者が取付け工具の構成要素の性能を監視することが可能になるが、一度マンドレルが正しく把捉されると、該スリップはマンドレル進入とマンドレル取付けとの間の時間に何らの影響も与えないことから、スリップは取付け動作自体の監視動作に対して何らの影響も及ぼさない。
【００２３】
更に本発明によれば、ファスナ取付け工具と、取付け動作中にマンドレルを介してブラインドファスナに加えられる荷重を表す信号を生成する信号発生装置と、この信号を時間の関数として測定して、上述のような取付け動作の監視方法を実行する信号処理装置とを含むブラインドファスナ取付けシステムも提供される。通常このシステムは、複数の取付け工具を含み、各工具は、関係する信号発生装置を有し、又予め定められた順序で動作するように該システムによって制御される。
【００２４】
また、このシステムは、１つ又は各々の取付け工具に対して予め定められた順序でブラインドファスナを供給する自動ファスナ供給システム含むのが好ましい。
【００２５】
通常ファスナ取付け工具は、ファスナに荷重を加える流体作動ピストンを含み、信号発生装置が、ファスナに加わる荷重を表すものとしてピストンに加わる圧力を測定するための圧力変換器を含む。或いは、加えられる荷重は、他の多くの方法により、又荷重計、ひずみ計、或いはより具体的には圧電形荷重測定装置を含む関係する装置を用いて求めることができる。このシステムの信号処理装置自体は、ハードコピー（プリンタのような）を用いて又は画像表示又はコンピュータ画面による、時間に対する信号出力をグラフ化する視覚的表示装置を含むことができる。また、このシステムは、上述の視覚的表示装置を含む表示手段も含むことができ、この表示手段は、リベット取付け手順の不一致を表すために、上述した測定方法によって生成された出力信号に応答して作動する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に例示のために添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。
ここで図１を参照すると、従来のブラインドリベット取付け工具が概略的に示されている。ブラインドリベット取付けシステム１０は、ブラインドリベット１４を取り付けるブラインドリベット取付け工具１２と、油圧式増圧器１６と、参照符号１８で概略的に示したシステム制御回路とを含む。増圧器１６は、当技術分野において一般に使用されているような幾つかの従来型増圧器の何れかとすることができるが、流体接続パイプ２２を介して運ばれる油圧流体により、取付け工具１２に対して単に圧力を制御自在に加える流体圧力源とみなすことができる。このタイプの増圧器１６は、流体圧力を取付け工具に伝えるための油圧オイル又は油圧流体を圧縮するために、シリンダに加えられる加圧空気のような圧力源を使用することが多い。増圧器１６内に含まれる流体は、パイプ２２を介してリベット取付け工具１２と連続的に流体連通していると考えることができる。
【００２７】
工具１２は、全体を４２で示した細長い本体を備え、該本体は、幾つかの構造からなるものであってよいが、図に示したようにハンドル４４を備えているのが好ましい。工具１２を作動させるトリガ４６は、従来の方法でハンドル４４内に嵌合されており、バルブ４８と作動的に関係付けられている。
細長い本体４２は、細長いハウジング５０を含んでおり、このハウジング５０は、その前端部４１に形成されたマンドレル通過孔５２を含む。
【００２８】
本実施形態において、ハウジング５０は、前部チャンバ５４と油圧シリンダチャンバ５６とに内部で分割されており、細長い本体４２は、その長手方向軸線に沿って設けられた軸線方向に移動可能な引き抜きシャフト５８を更に含む。このハウジング５０の構造は、多くの変形形態の１つにすぎず、唯一の不可欠な特徴は、引き抜きシャフト５８と該シャフトを軸線方向に動かす手段とに対する支持を提供することである点が理解されるであろう。
【００２９】
ジョー組立体６０が、引き抜きシャフト５８の前端部４１と作動的に関係付けられている。このジョー組立体６０は、内部ボア６６を形成する内部が傾斜した楔型面６４を有するジョーケージ６２を含む。スプリットジョー６８の配列がケージ６２内に移動可能に設けられている。スプリットジョー６８の外表面が傾斜面６４に対して作用する時、ジョー６８は、ブラインドリベット１４のマンドレル７２の細長いステム７０と係合してこれを掴む。マンドレル７２は、またマンドレルヘッド７４を含む。マンドレル７２は、当技術分野において公知のようにリベット１４の構成要素を形成するヘッドを含む。リベット１４は、変形可能な管体スリーブ７６を含む。様々な方法を用いて、ジョー組立体６０を操作してマンドレル７２のステム７０を掴んで保持することができるが、以下に述べる方法は、単に例示にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００３０】
プッシャー７８は、プッシャーロッド８０の前端部に固定されており、プッシャーロッド自体は、引き抜きシャフト５８内に形成された中心貫通ボア内に収容されている。プッシャーロッド８０は、この貫通ボア内で軸線方向に移動可能であって、この後端部においてバネ８４により油圧シリンダチャンバ５６の後壁に対して付勢される。弱い方のバネ８６が、該後壁と引き抜きシャフト５８の後端部との間に作用する。
【００３１】
ピストン８８は、引き抜きシャフト５８に固定されて、油圧シリンダチャンバ５６内で前後両方向に軸線運動可能である。油圧増圧器１６は、パイプ２２を通り加圧流体（図示せず）を加圧流体孔９０を介してピストン８８の前側のシリンダチャンバ５６内へ押し入れ、油圧シリンダチャンバ５６の加圧側９２に入れる。加圧側９２に形成された流体密チャンバに加圧流体を導入することにより、ピストン８８は後方へ（図１において左から右へ）押されて移動し、ジョー６８は、マンドレルステム７０をクランプしてこれに取付け力を加えると同時に、以下に記載するように該マンドレルステムがマンドレルヘッド７４から破断するようになる。
【００３２】
工具１２は、パイプ２２を介して離れた位置にある増圧器１６と流体的に接続されている。増圧器１６と作動的に関係付けて、圧力変換器９９が設けられている。本実施形態においては、この変換器は油圧シリンダチャンバ５６内に配置されて示されている。油圧変換器の目的は、ピストン８８に加えられる作動液圧を測定することであるから、この変換器９９は、増圧器とピストン８８とに流体的に連通した場所であれば何れの場所に配置してもよく、増圧器１６の出力チャンバ（図示せず）が含まれ、又はパイプ２２と連通した場所であってもよい。本実施形態においては、変換器は便宜的に取付け工具自体の内部に示されている。変換器９９は、単にピストン８８に加えられる作動液圧を測定し、検知された圧力を表示する電気出力信号を供給するのに役立つ。変換器９９は、様々な型式のものから選択することができ、リベット取付け工程の間に引き抜きヘッド１２に加えられる液圧の量を検知し、この圧力に関する出力信号（Ｐ）を発生する。システム制御回路１８は、ここでは詳細に説明しないが、圧力変換器９９からの出力信号を受け取って、アナログ信号をデジタル信号に変換するのに適切な調整回路を使用する。また、該デジタル信号は、リベット取付けサイクルを通して該信号を監視し、好ましくは１秒の全時間内で１ミリ秒毎に変換器回路をサンプリングする適切な増幅回路（図示せず）を介して送られることになる。
【００３３】
「ブラインドリベット」という名称は、このようなリベットが、被加工物又は適用物の一方の側、即ち第１次側からのみ取り付けられるという事実に由来し、ブラインドリベット１４は、図１に示すようにその後端部にフランジ１２２を有する管状リベットスリーブ７６を含む。マンドレル７２は、管状リベット本体又はスリーブ７６を貫通するステム７０と、一方の端部に拡大形成されたマンドレルヘッド７４とを有する。図示されていないが、マンドレルステムは、十分な荷重が加えられた時に破断する、予め定められた破断点を有する脆弱部を備えている。これはブラインドリベット取付けの分野では従来のものであり、ここで詳述する必要はない。リベット１４は、図１に示すように取付け工具１２に装填され、次にマンドレルヘッドとスリーブ７６の前端部とが被加工物の「ブラインド側」を貫通して突き出るように、適切な被加工物（図示せず）を貫通する孔に導入される。次にマンドレルステム７０が、スプリットジョー６８の間にクランプされて取付け工具１２によって引っ張られる。油圧シリンダチャンバ５６内に流体圧力を導入し、最も弱いバネ８６の抵抗に抗してピストン８８を変位させることにより、引き抜きシャフト５８が後方に（左から右へ）移動した時、より強いバネ８４に対して付勢されたプッシャーロッド８０が、この後方への移動に抵抗してプッシャー７８をスプリットジョー６８の後部に作用させて、これらを内部が傾斜した楔型面６４内に押し込んで接触させ、ジョーがマンドレルステム７０を把捉するようになる。ステムが掴まれて、スプリットジョー６８が楔型面６４とマンドレルステム７０との間に完全に収納されると、プッシャーロッド８０は、引き抜きシャフト５８と共に後方に移動して最も強いばね８４の付勢力に優ることになる。引き抜きシャフト５８の移動（チャンバ５６内の圧力上昇の結果）によりジョー組立体６０が後方に搬送された時、リベット１４のヘッド７４は、このようなブラインドリベットの取付けに対して従来同様に、スリーブ７６内に引き込まれて入る。これは「マンドレル進入点」と呼ばれ、拡大されたマンドレルヘッドがスリーブ内に引き込まれる時のスリーブ７６が変形し始める点である。この段階で加わる圧力又は荷重は、マンドレル進入荷重と呼ばれる。マンドレル７２が引かれ続けると、リベットスリーブ７６はクランプされている被加工物の第２次側、即ちブラインド側まで変形され、このスリーブ７６の変形部分が２次クランプ要素として作用し、一方フランジ１２２は１次クランプ要素となり、被加工物はこれらの間でクランプされる。２つ又はそれ以上の適用物又は被加工物の部品を共に保持するのは、これら２次クランプ要素と１次クランプ要素の組合せである。
【００３４】
引き抜きシャフト５８の移動によりジョー組立体６０が連続して後方へ移動すると、ヘッド７４がスリーブ７６に引き込まれて最大に変形することになる。ヘッド７４が２次側に到達すると、それ以上の軸方向変位が拘束されるため、マンドレル７２は上述のようにネック部分で破断し、破断点に加えられる力は、最大取付け力（又は荷重）と呼ばれ、拘束されて離れてしまったヘッド７４と変形されたスリーブ７６との組合せにより、２次クランプ要素が形成される。次いで取付け工具のトリガ４６を解除して油圧式増圧器１６を適切に制御及び変位させることにより、チャンバ５６内の流体圧が解放され、これによって引き抜きシャフト５８及びプッシャーロッド８０が、バネ８４及び８６の付勢力により予め係合していた位置へと復帰する。ジョー６８の力が取り除かれると、ジョー６８は予め係合していた位置まで弛緩し、ステム７０が解放されて廃棄される。工具１２は、このリベット取付けサイクルを繰り返すことができる状態になっている。
【００３５】
実際には、リベット１４が工具１２内に挿入された時、トリガスイッチ４６が操作され、制御ライン８１を介して制御回路１８内の適切な電子時計（図示せず）を始動させ、この制御回路１８は、同時に油圧式増圧器１６を作動させて、パイプ２２を介してチャンバ５６への流体圧を次第に増大させる。変換器９９は、チャンバ５６内の流体圧の増大を検知して、適切な信号を（制御ライン８３を介して）制御回路１８に送り返し、従って上述したように、制御回路１８は、チャンバ５６内の圧力を時間の関数として監視する。制御回路１８により検知された測定値は、ここで時間Ｔに対する圧力Ｐの曲線グラフとして図２に示してある。ピストンのサイズは一定のままであるので、測定値Ｐは、マンドレル７２に加わる力又は荷重に正比例する。
【００３６】
初めに、増圧器１６がチャンバ５６に送り込まれる流体体積を増大させる。しかしながら、ジョー６８がマンドレルステム７０と係合することにより、ピストンプレート８８の変位が抑制されるので、このチャンバ５６内の圧力もまた、図２のグラフの区間１０２で表したように直線的に増大する。ピストン８８の面積は一定のままであるから、マンドレル７２のマンドレルステム７０に加わる実際の力（又は荷重）は、圧力の増大に正比例する。マンドレル７２の移動は、マンドレルヘッド７４がリベット本体７６の自由端と係合することにより抵抗を受ける。しかしながら、圧力は連続的に増大し、従ってマンドレルステムに加わる力は増大することから、マンドレルヘッド７４は、従来と同じくリベット本体７６内に引き込まれ、その結果図１における左から右へのマンドレル７２の関連する変位が生じ、ピストンプレート８８の対応する変位により、チャンバ５６の体積が増大する。
【００３７】
このことは、マンドレルヘッド７４がリベット本体７６の抵抗を上回り、内部に引き込まれるような十分な荷重がマンドレルに供給されるまで、時間と共に圧力が徐々に増大する（その結果マンドレルステムに加わる荷重の増大に対応する）状態１０２として圧力／時間グラフ上に明確に示されている。このマンドレル進入荷重Ｐ_eは、マンドレルヘッドをリベット本体に押し込むのに必要な初期圧力（荷重）ピークによって規定される。マンドレルヘッド７４が本体７６内に引き込まれ続け、これにより被加工物のブラインド側で本体が変形する時、これに続く変位は、マンドレルヘッド７４に作用する抵抗の減少に関係するから、リベット１４に加わる圧力１０３（従って力）を低減させることになる。その結果、変形されたリベット本体７６は、被加工物のブラインド側と係合して、更に機械的に変形されるのを抑制し、従ってリベットヘッド７４が継続して軸方向に変位することを阻止する。マンドレルヘッドがリベット本体に進入し始めると、該マンドレルヘッドの変位に対する抵抗は大幅に低減され、従ってこの変形を続けるには、より低い荷重又は力で十分であることが良く理解されるであろう。マンドレルに作用する圧力及び関連する荷重のこの減少は、図２に示す曲線上の時間Ｔ_mにおいて生じるＰ_mで表した最小値に達する。更に、リベット本体の変形速度は、チャンバ５６に移相される流体体積の続いて起こる（一定の）増大よりも大きいので、結果として生じるチャンバ５６内の圧力は、この段階において減少する。しかしながら、変形されたリベット本体７６が被加工物のブラインド側と係合すると、チャンバの容積は更なる増大を阻止されているから、圧力は再び増大し始める１０４。
【００３８】
増圧器１６がチャンバ５６に入る流体の体積を増大させ続けるので、圧力は再び増大して、ピストン８８の更なる変位が再び抑制される結果となる。この第２の圧力増加は、図２において１０４で全体が示されており、ジョー６８を介してマンドレルステム７０に伝えられる力に応じて増大することを表している。最終的にマンドレルステム７０に加わる力は、適正な最大荷重に達した時に、予め定められたネック部分において（同様に従来通りに）マンドレルステムを破断することになる。この破断によってピストン８８の変位に対する抵抗が取り除かれることにより、チャンバ５６内の圧力下でピストン８８が左から右へ急速に移動し、図２に見られるような急激な圧力低下１０６が生じる。マンドレルステムが破断する点は、リベット１４の最大取付け荷重として知られ、図２に示すように時間Ｔ_sにて生じる最大取付け圧力Ｐ_sで達成される。
【００３９】
圧力／荷重の増加は、取付け動作の時間関数として測定されることから、従って、この圧力／時間曲線を直接計測すること、或いは関連する最大圧力Ｐ_e及びＰ_sを適切に求めることの何れかにより、マンドレル進入時間Ｔ_e及びマンドレル破断点又は取付け時間Ｔ_sの両方を求めることができる。この最大圧力は、変換器９９からの何れの測定値がこのような最大圧力値と対応するかを識別するために、受け取ったデータの数学的解析を通じて求められ、該圧力値はミリ秒毎にサンプリングされるので、対応する時間の測定値は簡単に得られる。
【００４０】
図２は、リベット本体を適正に変形させ、この変形された部分とリベット本体フランジとの間で被加工物をクランプして良好なリベット取付けをもたらす、最適なブラインドリベット取付け動作を示している。
【００４１】
従って、得られた曲線からの測定、或いは測定された信号の数学的分析の何れかによって値Ｔ_s、Ｔ_eを求めると、リベット取付け手順の妥当性を示すＴ_sとＴ_eとの時間差を計算することができる。増圧器１６からの圧力は、全リベット取付け動作を通じて一定速度で加えられることから、特定の被加工物に使用される特定サイズのリベットに対するＴ_sとＴ_eとの間の対応する時間差は、一定であるべきである。従ってこの時間差の測定値を予め定められた基準時間値と比較することにより、又はこの測定値が予め定められた値の一定の公差帯域の範囲内にあることを判定することにより、リベット取付け動作が効果的に行われたことを示し、リベットが正しく取り付けられたという確証が得られる。
【００４２】
更に、図１に示し且つ上で説明した好ましい実施形態は、適正な力を計算するために、取付け工具のピストンに加わる圧力の測定、従ってブラインドリベット１４のマンドレル７２に加えられる荷重の測定を必要とするが、本発明は、このような荷重を測定するための別の手段及び方法にも同様に適用可能であることが理解されるであろう。例えば、マンドレル７２に加えられている荷重を直接測定するために、ロードセル又はひずみ計を使用することもできる。しかしながら、図１ａに示すような別の変更された取付け工具設計においては、圧電薄膜の荷重表示装置（圧電変換器又は圧電発生器のような）を利用して、取付け動作中にブラインドリベットに加えられる荷重を直接測定することができる。次に図１ａを参照すると、ここには変更されたブラインドリベット取付け工具２１０が示されている。図１ａのこの変更された取付け工具は、その前端部に変更された荷重測定装置２１２が設けられている点を除けば、その他は図１に示すリベット取付け工具１０に対応する。図１ａにおいては、図１の取付け工具１０に示した部材と同じ取付け工具２１０の部材を同一に扱うために、同一の参照番号を使用している。しかしながら、取付け工具ジョー組立体６８近傍の細長い本体４２の前端部には、スロット２１４が追加して設けてあり（図１ｂ）、該スロットは、リベット本体フランジ１２２と係合してこれを支持する遠端面２１８に対して本体４２を連結する支持ブリッジ２１６を残すように、本体４２の直径を通って延びる。この支持ブリッジ２１６及び端面２１８は、その外側に向かう面、すなわち前面２２０上に圧電薄膜荷重表示装置２２２を取り付けたカンチレバーを形成し、該荷重表示装置は、これを前面に固定して取り付けるために、エポキシ２液性接着剤又はシアノアクリレート１液性接着剤のような化学的接着手段によって接着される。更に、圧電薄膜荷重表示装置の外表面には、薄膜荷重表示装置がリベットフランジ１２２と係合して機械的に損傷されるのを防止する保護パッド２２４も接着される。
【００４３】
リベット・マンドレルステム７０は、カンチレバー状の端面２１８内の中央同軸開口を貫通して通り、同様に該開口は、圧電装置と保護パッドをも同軸的に貫通して伸びて、その結果、工具２１０の取付けジョー６８によって係合される。このように、先行技術の取付け工具１０と比較して、この取付け工具の機械的構造における唯一の重要な相違点は、端面が細長い本体４２上で堅固に支持されるのでは無く、ここではカンチレバー状であることが理解されるであろう。
【００４４】
マンドレルのステム７０に荷重が加えられた時、この荷重は、マンドレルヘッド７４を介してリベット本体７６を通り、前面２１８に伝達されることになり、次いでこの荷重により、カンチレバー前面２１８を支持ブリッジ２１６の周りで曲げ、従って加えられる荷重が大きいほど、カンチレバーの曲がる程度が大きくなる。このカンチレバーの外側の面は曲げられることから、この外側表面は緊張した状態にあり、従って、この長さが増大する傾向は、堅固に接着された圧電装置にも加わることになることが理解されるであろう。圧電装置における緊張の増大は、カンチレバー内に生じる歪み量に直接関係し、従って適切な電線８３ａを介してシステム制御回路１８で受け取ることができる低い電圧に直接変換される。図１ａの取付け工具２１０においては、圧力変換器９９（上述のような）と圧電荷重表示装置とが共に使用される。しかしながら、これらの何れもが、マンドレルステムに加えられる荷重を測定するために使用可能であることが理解されるであろう。
【００４５】
次に圧電荷重表示装置２２２から生じた電気信号は、従来の方法で制御回路によって分析し、マンドレルステム７０に加えられている荷重を示す出力を直接供給することができる。従って、圧電薄膜荷重表示装置の測定出力は、リベット取付け動作中にマンドレルステム７０に加えられる荷重をそのまま反映することになる。従って圧力／時間曲線の測定に関して論じた本明細書における上記及び後述する議論の全ては、圧電装置２２２によって測定される歪みが時間に対してグラフ化された歪み／時間曲線の分析に同様に適用することができ、図１の工具のリベット取り付け動作中に測定される圧力の測定ピークと谷に代えて、ここでマンドレルに直接加えられる歪み又は荷重のピークと谷が、同様な方法で時間に対して分析される。
【００４６】
しかしながら、上述のようにブラインドリベットは、操作者が被加工物のブラインド側又は内側部分を見ることができないことが多く、従って取り付けられたファスナの妥当性を視認できない状況で使用される。また一方では、このようなブラインドファスナは、後述する様々な理由で取付け動作中に正しく取り付けられない恐れがあることがよく知られており、従って取り付けられたファスナの妥当性を確認できることの重要性が理解される。これは、一連の特定被加工物を互いに固定するために（例えば、中空の箱を完成させるような）多数のブラインドリベットが使用される場合、及び直径及び／又は長さの異なる様々なサイズのブラインドリベットが必要とされる場合に特に関係することである。
【００４７】
特に、リベット本体の長さが過度に短いブラインドリベットが使用される場合には、取付け動作中にリベット本体の十分な変形を達成して、良好な接合を保証する十分に大きな変形部分を形成する。最大取付け荷重に到達する前にマンドレルヘッドは、リベット本体自体の中に十分に引き込まれることにはならないことは極めて普通である。本体の長さが被加工物の厚みに対して不十分である、正常に取り付けられていないリベットに関する圧力／時間曲線が、図３に曲線１１０で示されており、この場合には、マンドレル進入圧力Ｐ_eに到達すると、マンドレルヘッド７４は上述したように最初はリベット本体７６に引き込まれるが、最初に変形されたシェル７６の部分は次に、マンドレルヘッド７４がリベット本体７６の全体内に正しく完全に引き込まれる前に、極めて迅速に被加工物の裏面に係合する。この「早期の」係合は、ピストン８８の更なる変位を抑制し、このことは、この後で最大取付け圧力Ｐ_sに到達するまで増大する圧力に反映される。その結果、曲線１１０の関係する最大取付け時間Ｔ_s1は、図２に示すような最適取付け時間Ｔ_sよりも小さくなる。更に、リベット本体内へのマンドレルヘッドの変位度はかなり低下するので、結果として生じるチャンバ５６内の圧力低下もまた、圧力／時間曲線１１０に反映されているように大幅に削減され、図３に明確に示されているように、関係する短い時間Ｔ_m1におけるＰ_m1に対して、マンドレル進入圧力Ｐ_eに続く比較的小さな圧力低下を生じるにすぎない。リベット本体の長さが十分に短い場合には、進入圧力（Ｐ_e）測定値に続く圧力低下が存在しないか、或いはごくわずかなものとなる可能性がある。
【００４８】
或いは、結合される特定被加工物に対して、使用されるリベット本体が長すぎる場合もある。この状況において、この場合も取付け工具１２内の圧力は、上述のようにマンドレル進入圧力まで増大し、次いでマンドレルヘッドがリベット本体内に引き込まれる。しかしこの場合には、リベット本体内へのマンドレルヘッド７４の変位量は、最適リベット取付け手順（図２を参照して述べたような）の場合よりもかなり大きい。従ってピストン８８は最適リベット取付け手順の場合よりも大きく変位し、その結果マンドレルヘッドが最終的に被加工物の裏面による抵抗を受けるまで、より長い期間にわたって圧力が低下することになる。被加工物の特定の厚さに最適と思われるものよりも大きな、リベット本体７６に関係した圧力／時間曲線が、図３に曲線１２０として示してある。この場合も又、リベットマンドレルヘッド７４の連続する変位が被加工物の裏面によって抑制され、その結果としてピストン８８の変位に対する抵抗が、最大取付け圧力Ｐ_sに再び到達するまでの圧力増加によって反映されているが、この場合には図２の最適リベットに対して示された最適取付け時間Ｔ_sよりも相当に大きな最大取付け時間Ｔ_s2においてＰ_sが達成されることが明らかに分かる。
【００４９】
また、図３に示す圧力／時間曲線１２０は、取付け工具１２がこのタイプのブラインドリベットをどのような被加工物からも離れた位置で保持した状態で作動させられる「空取付け」を反映している。この場合には、マンドレルヘッド７４は、リベットフランジ１２２と係合する変形された部分７６によって抵抗されるまでリベット本体７６を変形する働きをするに過ぎないであろう。
【００５０】
第３のタイプの誤ったリベット取付け動作は、ブラインドリベットが挿入される被加工物に予め形成された孔の直径が大き過ぎる場合に引き起こされる。これは、（取付け後）リベット本体の変形部分が予め形成された孔の両側に係合するにはブラインドリベットのサイズは不十分であり、従って変形された部分が被加工物の孔を簡単に通り抜けることができるので、「抜け落ち」が生じる結果となる。従ってこの場合には、被加工物の裏面は、取付けの間のマンドレルヘッドの連続する変位を止めることができず、該マンドレルヘッドは支持体のリベットフランジ１２２の領域に当接して破断することとなり、その結果、取付けに長い時間を生じて１２０で示したのと同様の曲線が得られる。しかしながら或いは、予め形成された孔は、リベット本体７６の変形された領域の「抜け落ち」を阻止するのに十分な直径を有するものとすることができるが、これによりマンドレルヘッド７４がリベット本体７６内に部分的に引き込まれ、その結果、予め形成された孔内に部分的に止まることが可能となる場合もあろう。この場合には、圧力／時間測定により曲線１３０（図３）が求められることになり、該曲線においては、マンドレル進入圧力Ｐ_sに到達した後に、マンドレルヘッドは、図２に示す最適リベット取付け手順の場合のようにリベット本体内に引き込まれることになる。しかしながら、マンドレルヘッド７４の連続する変位が、最終的には被加工物の裏面との係合によって阻止される代わりに、マンドレルヘッドは、予め形成された孔内に部分的に進入した時に部分的に抑制されることになり、その結果ピストン８８は、理想的と考えられるものよりも大きなチャンバ５６容積を表す位置で最終的に停止するまで、「減速される」（最適取付け手順と比べて）。このことは、ここでの特徴は、ピストン変位８８が被加工物の背面の抵抗により停止されることでは無く、それが段階的に減速されることであるため、圧力曲線１３０において最大取付け圧力Ｐ_sに向かって増大する時により緩やかであることに反映されている。同様に圧力曲線１３０に関して最大取付け時間Ｔ_s2も、最適取付け動作における場合よりも大きい。
【００５１】
リベット取付け工具のための本発明の監視システムは、非常に簡単な動作でのブラインドリベット取付けの品質判定を提供する。特に、システム制御回路１８及びソフトウエアは、適切なアルゴリズムを使用して、チャンバ５６内で検知された圧力（圧力変換器９９による）から、それぞれ進入圧力Ｐ_e及び最大取付け圧力Ｐ_sを表す２つの変曲点を検出する。これらの圧力測定値は、ブラインドリベット１４に加えられる取付け力を表しており（ピストン８８の面積が一定であるから）、及び加えられる圧力は時間の関数として決定されるから、適切な増圧器１６を使用することにより得られる一定圧力に対するリベット取付け動作のマンドレル進入時間Ｔ_e及び最大取付け時間Ｔ_sを求めることができる。次に、システムは、マンドレル進入時間Ｔ_eと最大取付け時間Ｔ_sとの差を求めて、マンドレル進入時間と最大取付け時間との時間差であると考えられ且つリベット取付け手順の品質を表す、取付け時間を測定することができる。次にこの測定値は、制御回路１８により適切なソフトウエア・アプリケーションを用いて予め定められた許容値（予め定められた基準時間）と比較することができる。この測定値が、予め定められた最適値（基準時間）と比べて許容公差帯域の範囲内にある場合には、このリベット取付け手順は許容可能であるとみなされることになる。従来の電子回路及びマイクロプロセッサにより、多くの方法でこのタイプの信号の測定及び分析を行うことが可能となり、このような信号を分析するために使用されるソフトウエアは、容易に記述することが可能であり、本発明の一部を形成するとはみなされない。必要であれば、２次的な検査手順として、取付け圧力Ｐ_sとマンドレル進入圧力Ｐ_eとの測定値差を求めて、これを予め定められた基準荷重又は圧力と比較することも可能であり、この場合も許容可能な公差帯域の範囲内にあることが判明した場合には、同様にこのリベット取付け手順は合格と判定されて、許容可能であることが決定され、且つ良好に取り付けられたことを表すことになる。しかしながら、判定された取付け時間が許容公差帯域の範囲外である場合には、制御回路１８は、視覚表示装置２１に適切な出力信号を送り、特定のリベット取付け手順が許容不可であると判定された操作者に対して視覚的（又は可聴的）警報を提供する。
【００５２】
操作者は、特定のリベットタイプに対して（サイズ、長さ、及びリベット本体の厚み及び／又はワークピース厚みに応じて）、測定された時間、及び適切である場合には荷重／圧力が比較される予め定められた値（基準時間及び／又は基準荷重）を制御回路へ入力することができ、或いは代替として、システムが、正確な動作条件に応じてこのような予め定められた値を自動的に設定するように構成することができる。ここで制御回路１８は、圧力変換器からのデータを操作及び処理して、圧力を経時的に比較し、許容可能なリベット取付け手順の測定値から適切な予め定められた値を計算するために適切なアルゴリズムでプログラムすることが可能なマイクロプロセッサベースの適切なデータ操作システムを含むことになる。
【００５３】
この改良された監視手順の単純な性質により、その適用において更なる柔軟性を与えることができ、リベットが適切な被加工物に取り付けられずに、「空取付け」されたか否かに関して判定することが可能となる。再度図２を参照すると、リベットが「空取付け」された場合の最大取付け時間Ｔ_s2（曲線１２０）は、同等のリベットが適切な被加工物に取り付けられた場合よりも相当大きいことが理解されるであろう。続いて、測定された取付け時間の差（Ｔ_s2−Ｔ_e）は、特定のリベットの最適取付け時間（Ｔ_s−Ｔ_e）よりも大きくなる。従ってリベット取付け工具の各動作の取付け時間を分析して、測定された取付け時間（Ｔ_s2−Ｔ_e）を予め定められた時間差（この場合には、Ｔ_s−Ｔ_eの最適取付け時間となる）に対して比較することによって、このシステムは測定された時間差が最適時間差（及びある予め定められた公差帯域）よりも大きいことを判定して、この取付け動作が許容不可であることを示し、及び／又はこのリベットが実際には「空取付け」されたことを判定することができるようになる。これは、２つの被加工物の最適な接続を保証するために、ある規定数のリベットを挿入する動作を必要とする場合には特に有利である。「空取付け」であると判定された結果として生成される拒絶信号を用いて、可聴的又は視覚的警報を発生させることができる。
【００５４】
これらのタイプのブラインドファスナのユーザの間では、特に連続的なリベット取付け動作中に潜在的に有害な「空取付け」状況を検知する、単純且つ安価な方法の提供が切望されてきた。従って上記のシステム及び手順は、単独で、或いは上述した従来のリベット取付け監視動作と組合せるように適合させて、リベット取付け工具の動作を監視するために使用して「空取付け」の発生を検知し、その結果適切な信号を発生させるようにすることができる。
【００５５】
本発明の別の実施形態においては、「空取付け」の取付け時間値Ｔ_s2−Ｔ_eを予め定めておき、リベット取付け手順中に測定される取付け時間差と比較するための基準時間差測定値として使用することができ、測定された取付け時間差が予め設定した「空取付け」時間差（及びこの値の何れかの側の適正な公差帯域値）に等しい場合には、制御回路は、「空取付け」状況であることがこのようにして判定された場合にのみ拒絶信号を発生するように予めプログラムしておくことができる。
【００５６】
更にこのシステムは、特定の被加工物厚さ及びリベットタイプに関する手順を設定することができる。この場合には、予め定められた数の孔に対して初期テスト手順を開始することができ、この予め定められた数の取付け手順に対して変換器９９を監視して、マンドレル進入圧力値Ｐ_e、取付け圧力値Ｐ_s、及び関係する進入時間Ｔ_e及び最大取付け時間Ｔ_sの値を求め、これらの値から、Ｐ_e、Ｐ_s、Ｔ_e及びＴ_sの平均値の組を得ることができる。

ここで、ｎはテスト取付け回数である。これらの値から平均時間差

並びに平均圧力差

を計算することができる。次に、この平均時間差と平均圧力／荷重差の値は、それぞれ予め定められた基準時間値及び基準荷重値として制御システムにより自動的に設定することができる。
【００５７】
或いは、このようなＴ_s−Ｔ_e値及びＰ_s−Ｐ_e値は、各テスト手順毎に計算することができ、次にその結果得られる各手順に対する差を平均して、予め定められた許容可能な基準時間及び基準荷重を求めることができる。次いで、製造能力においてリベット取付け手順を監視する場合には、上記の計算を行うために適正な公差帯域を提供することができる。予め設定された基準値を特定のタイプのリベットに割当てることができるが、このようなリベットの正確な取付け能力は、被加工物の厚さ、予め形成された孔の直径、油圧式増圧器の圧力増加速度、及び他の変数に依存しており、従って外的パラメータに依存することになると共に、このような外的パラメータは、「テキストブック」の予め設定された値に適用される適正な公差帯域により補償できるが、上記のシステムは、このシステム及び方法を、各特定の仕事に対する正しい動作環境及び適正な工具と調和させることができるという利点を提供することが理解されるであろう。
【００５８】
荷重曲線内の適正ピーク又は谷を表す、グラフ自体の方向変化が存在する場合、結果として生じる圧力／時間曲線に関する予め定められた主要な点が決定されることが以上に述べたことから理解されるであろう。このような変曲点の測定は、多くの方法で容易に達成できるが、とりわけ曲線の変化率又は一次導関数がゼロに等しい場合を計算することにより達成することができる。変化率がゼロである、これら３つの識別された位置は、上述したようにマンドレル進入点、最小荷重、及びマンドレル破断荷重を規定する。このような導関数を測定する１つの従来機構は、専用の時間間隔にて適正な圧力測定を行い（例えば、ミリ秒間隔にて）、ゼロ値が得られるまで一次導関数を単純に計算するようなものであろう。或いは、増大又は減少する荷重間の変化に着目することによって、変化率がゼロ値になる点を容易に確認することもできる。
【００５９】
しかしながら、本発明による方法の適用にとって主要な重要性を有するこのような荷重／時間曲線の３つの特定領域（すなわち、変化率ゼロに相当する位置）の存在が識別されると、識別されたこのような位置の領域内でのみ荷重測定を行うように、このシステムを更に改良することができる。このような制御された測定手順を達成する一方法は、各所望値の周りの適切な公差帯域を規定することによって行われる。これは、例えば適切な設定テスト手順を行って、Ｐ_e、Ｔ_e、Ｐ_m、Ｔ_m、Ｐ_s、Ｔ_sの平均値を求め、次にこれらの平均化された各値のプラス又はマイナスの適切な公差帯域を割り当てて、平均化された進入荷重、最小荷重、及びマンドレル破断荷重（それぞれＡ_e、Ａ_m、及びＡ_s）の周りの適切な区域を限定することによって達成することができる。或いは、これらの区域Ａ_e、Ａ_m、及びＡ_sは、適切なマンドレル進入荷重、最小荷重、マンドレル破断荷重、及び結果的に関係する時間の最小及び最大測定値によって規定することもできるであろう。図２ａにはこれらの区域が明確に示されている。
【００６０】
次いで作動時には、制御システム１８は、進入荷重測定値、最小荷重測定値、及び取付け荷重測定値の各々に対する最小経過時間に適切である時だけ走査を行い、次いで変化率がゼロとして計算された時、測定された荷重値と時間値とを判定するように命令される。これは取付け動作を連続的に監視する必要性を予め排除し、適正位置に対する変化率がゼロの時、適正な測定が行われることが可能になる。
【００６１】
上述の好ましい実施形態は、適正なＰ_s、Ｐ_e、Ｔ_s、及びＴ_e値を求めて比較するために電子制御回路１８（通常マイクロプロセッサシステム又は他のコンピュータ制御システムの形態で）を利用してこれらを予め定められた値と比較するが、また該制御回路は取付け曲線全体を比較し、及び全取付け動作にわたって経時的に圧力又は荷重を比較することも可能である。また出力２１は、プリントアウトされたハードコピーとして、或いはコンピュータディスプレイモジュールとして、圧力／時間曲線をグラフで表すことも可能である。このことは、測定された値が予め定められた許容可能な基準値と一致しない場合に、リベット取付け動作が失敗であると判断することができた理由を操作者に理解させることが可能となる、特定の利点をもたらすことになる。
【００６２】
図３を参照しながら上述したように、不適切なサイズのリベットが使用されることにより、或いは予め形成された孔が大き過ぎることにより、リベット取付け動作が最適手順と異なる場合には、曲線１１０、１２０、１３０におけるＴ_s値は、図２に示す許容可能なリベット取付け動作に対して達成される最適時間差とは異なることになる。従って、操作者が圧力／時間曲線を最適圧力／時間曲線と視覚的に比較できる場合には、操作者は動作が失敗した原因を判断して、失敗の再発を防ぐために問題点を改善し、リベット取付け動作を正しく修正可能にするために必要な対策を講じることができるようになる。また、この情報は、被加工物に関する問題点を操作者に提示することもでき、例えば、正しいリベットが使用されているが、リベットが短過ぎる（曲線１１０）か又は長過ぎる（曲線１２０）ために取付け手順が失敗したことを圧力／時間曲線が表している場合、これにより被加工物の厚さが正しくないことを示すことができる。このようにして、本明細書で使用されるシステム及び方法は、取付け動作に問題があると判定された場合に、アクティブにフィードバックするという追加的な利点をユーザに提供する。
【００６３】
例えば、特定の取付け動作が予め定められた基準値を満たしていないことをシステムが示した場合には、操作者は、取付け動作中に測定された時間差が予め定められた基準時間よりも大きいか小さいかを判断することができる。図３を参照しながら説明すると、測定された時間差が予め定められた基準時間よりも大きい場合には、これは、曲線１２０又は１３０の何れかに従う圧力／時間曲線に起因する不一致が検知されたことを明瞭に示すことになる。或いは、Ｔ_sとＴ_e間の測定された時間差が予め定められた基準時間よりも小さい場合には、圧力／時間曲線は、リベット本体が十分な長さを有していないことを表す曲線１１０のように変化するであろう。この場合には、操作者又はこの装置自体がＰ_m値又はＴ_m値を求めて、監視手順の間に不一致の正確な理由を割り出すこともできる。この場合も同様に、制御回路１８は、不一致状況を検知するだけで無く、不一致と判定された理由を出力信号によって表示するように、適切なアルゴリズムで予めプログラムしておくことができる。これは、取り付けられたリベットのブラインド側は目視で検査できないことから、特定の利点を有することになる。例えば、ブラインド側に十分変形された部分を形成するには不十分な長さであるブラインドリベットが取り付けられた場合には、目視検査によりこの特定の問題が明示されることはなく、及び変形は十分であるから、操作者はリベットが誤って取り付けられていることを判定できないのであるが、特定の被加工物の使用中にリベットが弛んで、突発的故障を招く恐れがある。従って本監視システムは、誤って取り付けられたブラインドリベットの警報を提供することにより、この潜在的な障害を軽減することができる。
【００６４】
更に、本発明の別の利点は、この制御システムを使用して、特定のリベット取付け工具に関する製造履歴ログを記録することができるということである。このことは、ある規定数のリベットを定められた順序で供給するように自動化装置をプログラムすることができる自動リベット取付け手順において特に有利である。特に、リベット取付け工具１２へのリベット送出が自動化されている、本出願人のＰＯＩＮＴ＆ＳＥＴ（商標）自動リベット取付けシステム（特に欧州特許公開第９９５，５１９号及び第９９５，５１８号に述べられているような）を含む自動リベット取付けシステムがよく知られている。これは、このタイプのブラインドリベットを該タイプの取付け工具内へ自動的に挿入する数多くの方法が存在することを証明するために、単に例示の目的で提示されているに過ぎない。また、自動化システムは、異なるリベットホッパーからリベットを選択的に供給するコンピュータ化された制御手段を簡単に用いることによって、サイズの異なるリベットを同じリベット取付け工具（マンドレルの径が一定の場合）内に挿入することもできる。従ってこのような自動化システムにおいては、正しいリベットが正しい一連の順序で取り付けられるように保証して、このようなリベットにより固定される被加工物の一体性に信頼性を有することが重要である。この場合、各自動化されたジョブを実行することにより、操作者が自動リベット取付けシステムを予めプログラムして、ある規定数のリベットを特定の順序で送出させるようになり、これにより異なるサイズ／厚さの被加工物（例えば）を固定するために、取付け動作の間に予め定められた順序でリベットのサイズを変えることができる。また、この監視システムは、リベットの順番を決めると同時に、この特定の順序のリベットに対して、上述のように予め定められた適正な基準値を用いて予めプログラムすることができる。従って、このシステムは、各リベット取付け段階において、前述したように予め定められた適正基準値を用いてリベット取付け監視手順を行うことになる。従ってこのシステムは、各リベット取付け手順が許容可能な性能公差を満たすことを監視するのに役立つだけでなく、正しいリベットが取付け順序の正しい段階で取り付けられたことをも識別することになる。特定の段階で正しくないサイズのリベットが取り付けられる場合には、この特定のリベット取付け動作に割り当てられた予め定められた基準値は、この動作中に実際に取り付けられたリベットに関して測定された力又は時間の値と一致しないことが理解されるであろう。その後、該システムは、不一致状況、すなわち特定のリベット取付け動作が失敗したと考えられることを表示することになり、操作者は、測定履歴及び適切な曲線から、不一致エラーが生じた原因を判定することもできる。
【００６５】
リベット取付け工具にリベットが受け取られずに、リベット取付け動作が開始された場合も同様に、結果として生じる経時的な荷重／圧力測定値は、基本的には時間と共に直線的に圧力が増大するので、この問題を明確に識別することになる。Ｔ_e値及びＴ_s値の検知（又はこれらの値の欠如）は、まず第１に、測定された時間差が予め定められた基準値と一致していないことを識別して、従ってエラーを表示することができ、第２に、圧力／時間曲線における直線的増加を分析することにより、該エラーが、取付け動作中にリベットが存在していないことによるものであることが示されことになる。
【００６６】
このファスナ監視システム及びその方法は、複数の異なるタイプ及びサイズのブラインドリベットを予め定められた順序で取り付けるために１台のリベット工具を使用して該複数のブラインドリベットを受け入れる代わりに、装置が、各々が特定のサイズ及びタイプのリベットと関係付けられた一連のリベット工具と、該工具と関係付けられたリベットタイプが特定の望ましい順序で必要とされる場合に正しいリベット取付け工具を使用するようにプログラムされた制御システムとを利用できる、複数のリベット（又はファスナ）取付け工具を備えたシステムに対しても同様に適用可能である。この場合、コンピュータ制御システムは、正しい順序で正しいヘッドを使用するために、リベット取付け動作に関して正しい順序で簡単に予めプログラムされる。前述したように制御回路の中央処理装置によって分析するための適切な信号を供給するために、各リベット取付け工具には前述したような適切な圧力変換器が備えられることになり、これにより各変換器から受け取られた信号は、特定のリベット取付け工具によって取り付けられるリベットに対して予め定められた基準値と対比させて分析されることになる。
【００６７】
本発明はその最も簡単な形態においては、マンドレル進入時間と最大取付け時間との間の時間差が予め定められた基準時間と比べた時に許容可能でないと判断された場合に、単に出力信号を供給するのに使用されることになり、該出力信号は、操作者に可視信号（例えば、赤色光）又は可聴信号（アラーム）を供給して、リベット取付け動作に問題があったことを表示する。次いで操作者は、不正確なリベット取付け動作の表示に応答して、どんな対応策を採るかを自由に決定することになる。
更に該システムは、不良設定が修正された時、システムをリセットして、操作者がリベット取付けを続行可能なようにする無効選択肢を含むこともできるであろう。
【００６８】
また、許容可能なリベット取付け動作が検知された場合には、このシステムが第２の出力信号を供給するように適合させ、その結果緑色光のような第２の光源を活性化して、リベット取付け動作が許容可能であることを表示してもよい。また、これらの出力信号に応じて、何らかの特定のジョブ中に正しい数のリベットが取り付けられることを保証する計数動作を設けることもでき、これによって操作者は、特定の被加工物に対して予め定められた数のリベットを取り付ける必要のある仕事を開始し、操作者が新たな仕事に進むことを可能となる前に、正しい数のリベットが取り付けられたことを監視することになるであろう。このリベット計数動作は、特定作業場所内のリベットの量を自動的に監視し、該リベットの再順序付け手順を自動化して、これらのリベット構成部品の在庫管理の効率を改善するよう自動化することもできる。
【００６９】
このタイプのシステムの主な利点は、一度初期データを収集してしまうと全く柔軟性を有するということである。測定された取付け曲線を最適動作曲線（これ自体、必要とされる作業取り付けの特定のリベットタイプを分析することにより、予め決定できる）と比較することにより、このシステムは、あらゆるリベットが正しく取り付けられたという完全な保証を提供することができる。また、このシステムは、全てのリベットが正しい孔に、及び正しい握り厚みに取り付けられたという情報を提供することもできる。また、取り付けられたリベットの個数を監視する機会を提供し、又、リベットが「空取付け」されたか否かを報告する。
【００７０】
本発明の更に重要な利点は、このシステムがリベット取付け工具自体の動作を監視するように適合できることである。そのような取付け工具のジョー６８は、最適動作中にはマンドレルステム７０を非常に確実に且つ強固に把捉するように構成されている。しかしながら、ジョーを繰り返し使用することにより、及び作動中にジョーによって移相されるマンドレルステムへの大きな圧力によって、該ジョーの磨耗が生じることになる。このような磨耗は、ジョーが最初にマンドレルステムに係合して引き抜き力が加えられた時、取付け荷重を正しく伝達するための十分な把捉力を得る前に、ジョーがマンドレルステム上で「滑る」スリップを最終的には生じることになる。本発明で採用されている測定方法は、スリップの影響は圧力／時間曲線上でＴ_e（マンドレル進入時間）の値を増大させる結果となるが、進入時間と取付け時間との間の時間差にいかなる影響も生じないことから、どのような初期スリップによっても影響されないことが理解されるであろう。しかしながら、許容可能な進入時間を同様に予め決定することにより（周知の組のリベットに対する平均マンドレル進入時間を同様に評価することにより）、システムはこのパラメータを監視し、如何なる特定の取付け動作に対する進入時間も、予め定められた最適マンドレル進入時間に関係する公差帯域を超過する場合に、このシステムは、適切な出力信号によりジョーのスリップを表示して、適切である場合には操作者がジョーを交換又は修理できるようにする。
【００７１】
この好ましい実施形態は、図１を参照しながら説明したように、従来のブラインドリベット１４と共に使用するための監視方法及び監視システムの適用について論じているが、このシステムは、他のタイプのブラインドリベット及びブラインドファスナに対しても同様に適用可能である。図示したブラインドリベットとは異なる別タイプのブラインドリベットとしては、剥離タイプのブラインドリベットが含まれ、これは、リベットシェル７６が単に変形される代わりに、被加工物の裏面に係合する一連の「脚部」へと分割される。或いは、このシステムは、閉塞端部ブラインドリベットにも同様に適用可能であって、この場合には、リベット本体の長さの大部分がマンドレルヘッドの直径よりも小さい内径を有する閉塞カップ状リベット本体内に、マンドレルヘッドが実際に保持される。これら２つのタイプのブラインドリベットにおいて、マンドレルヘッドは円筒状リベットの主要本体内に引き込まれ、これを変形させて被加工物の裏面に係合させるという同一の機能を達成することから、このシステムは何らの変更も加えることなく適用可能である。
【００７２】
また、この方法は、ブラインドリベットナット（ＰＯＰ ＮＵＴという商品名で本出願人により販売されているような）のような他のタイプのブラインドファスナ、又はこれらの遠端部（ブラインド端部）において変形されて被加工物の裏面に係合する他のタイプの実質的に管体ファスナに適用可能である。例えば、マンドレルヘッドが管体本体の外表面に係合してこれを変形する代わりに、リベットのこのブラインド側を同様に変形させて被加工物に係合させるために、マンドレルステムを遠端部内に螺入して保持することもできる。該管体本体のこのよう方法における取付けは、従来のブラインドリベットに関して述べたのと同様な荷重／時間曲線を描き、管体本体の変形が達成される前に、適正な取付け荷重又は取付け圧力が確立される必要がある。本発明のシステムは、同様に適用可能である。
【００７３】
明確にするために、本明細書の中で使用される「ファスナ」又は「リベット」という用語は、実質的に管体の本体を有する全てのブラインドファスナを含むことが理解されるべきであり、従って、このブラインド端部は変形されて被加工物の裏面に接触し、結果としてこのブラインド端部に荷重が伝えられて、適切なマンドレルがその自由端に係合することにより、このような変形が達成される。更に、好ましい実施形態は圧力を経時的に測定するが、ファスナに加えられる正確な力又は圧力は容易に計算可能であり、該圧力に正比例するということを理解されるべきである。従って、監視技術は、リベット取付け工具によりマンドレルに加えられる荷重又は圧力を経時的に監視することにより達成されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブラインドリベット取付けシステムの概略断面図である。
【図１ａ】本発明による別のブラインドリベット取付けシステムの概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａのブラインドリベット取付け工具の前端部の概略拡大図である。
【図２】ブラインドリベット取付け動作の荷重対時間の波形を表す、Ｘ軸に測定された時間をＹ軸に測定された荷重を備えた座標グラフ図である。
【図２ａ】図２のグラフ図から荷重対時間曲線を取り除き、取付け動作の荷重／時間曲線の予め定められた基準値に対する公差帯域区域の適用を説明する図である。
【図３】図２に示す図と同様の座標グラフ図であり、誤った取付けの波形の実施例を示している。
【符号の説明】
１０ ブラインドリベット取付けシステム
１２ ブラインドリベット取付け工具
１４ ブラインドリベット
１６ 油圧式増圧器、増圧器
１８ システム制御回路
２１ 視覚的表示装置
６０ ジョー組立体
７２ マンドレル
７４ マンドレルヘッド
８８ ピストン
９９ 圧力変換器

Claims (20)

1. ブラインドファスナの取付け動作を監視する方法であって、
   前記取付け動作中に前記ファスナに加えられる荷重を表す電気信号を時間の関数として測定し、
   前記信号から、マンドレル進入荷重と、関係するマンドレル進入時間とを求め、
   前記信号から、取付け荷重と、関係する取付け時間とを求め、
   前記マンドレル進入時間と前記取付け時間との間の時間差を求め、
   前記ファスナに関係する予め定められた基準時間差に対して前記時間差を比較して取り付けられた前記ファスナが予め定められた許容可能な取付け手順に一致しているか否かを判定する、
   段階を含む方法。
2. 取り付けられた前記ファスナが予め定められた許容可能な取付け手順に一致しているか否かを判定するために、前記取付け荷重と前記マンドレル進入荷重との間の差を求めて、該差を予め定められた基準荷重差値に対して比較する請求項１に記載の方法。
3. 前記ファスナ取付けが、前記予め定められた許容可能な取付け手順に一致していないと判定された場合に、出力信号を生成する請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ファスナ取付けが前記予め定められたファスナ取付け手順に一致していないと判定された時、不一致の理由を識別するために、求められた前記時間差と前記基準値時間差との間の差を分析する段階を含む前記先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
5. 前記予め定められた基準時間差が、既知の被加工物に取り付けられるブラインドファスナのマンドレル進入時間とマンドレル取付け時間との間の時間差として求められ、前記予め定められた基準時間差に対して測定された前記時間差を比較する前記段階が、前記測定された時間差が前記基準時間差よりも空取付け動作を表す予め定められた値だけ大きいか否かを識別すること、及び該空取付け動作が検知された場合には拒絶信号を生成することを含む前記先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
6. 前記マンドレル進入荷重が求められた後に最小荷重値と、関係する最小荷重時間とを求め、不一致の理由を識別するために、予め定められた最小荷重値又は予め定められた最小荷重時間に対して、前記最小荷重値又は前記最小荷重時間の内の少なくとも一方を比較することを更に含む請求項５に記載の方法。
7. リベットに加えられる監視された荷重の経時的なグラフ曲線を視覚的に表示する段階を更に含む先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
8. 少なくとも２つの異なるブラインドファスナの連続した取付け動作を監視する方法であって、
   前記連続して取り付けられるブラインドファスナの順序を予め決定し、請求項１から６の何れか１項の方法による、前記連続するファスナの各々の取付け動作を監視する段階を含み、
   前記少なくとも２つの異なるブラインドファスナの各々に関係する前記予め定められた基準時間が、前記連続する特定ファスナの取り付け動作の各々に対して予め設定されることを特徴とする方法。
9. 前記少なくとも２つの異なるブラインドファスナの各々に関係する前記予め定められた基準荷重値が、前記連続したファスナの取付け動作の各々に対して予め設定されることを特徴とする請求項２に従属した場合の請求項８に記載の方法。
10. 前記予め定められた基準時間は、
    選択された前記ファスナタイプに対する複数の取付け動作を行って、該取付け動作中に前記ファスナに加わる荷重を表す信号を時間の関数として測定し、
    前記複数の動作の各々に対して、前記信号からマンドレル進入荷重と関係するマンドレル進入時間とを求め、
    前記複数の動作の各々に対して、前記信号から取付け荷重と関係する取付け時間とを求め、
    前記複数の取付け動作に対して、マンドレル進入荷重、マンドレル進入時間、取付け荷重、及び最大取付け時間の各求められた値を平均し、且つ前記平均マンドレル進入時間と前記平均取付け時間との間の時間差を計算して、前記予め定められた基準時間差を提供する、
    ことにより求められる、先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
11. 前記予め定められた基準時間は、
    前記選択されたファスナタイプに対する複数の取付け動作を行って、該取付け動作中に前記ファスナに加わる荷重を示す信号を時間の関数として測定し、
    前記複数の動作の各々に対して、前記信号からマンドレル進入荷重と関係するマンドレル進入時間とを求め、
    前記複数の動作の各々に対して、前記信号から取付け荷重と関係する取付け時間とを求め、
    前記マンドレル進入時間と前記取付け時間との間の時間差を求め、
    前記複数の動作に対する前記時間差の求められた値を平均して、前記予め定められた基準時間差を提供する、
    ことにより求められる、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
12. 前記多数の取付け動作が、複数の異なる取付け工具によって行なわれ、加えられる荷重を表す電気信号が、取付け動作中の各取付け工具によって生成され、前記各電気信号は、前記ブラインドファスナの予め定められた取付け順序に従って順次分析される、ことを特徴とする請求項８、又は請求項８に従属した場合の請求項９から１１の何れか１項に記載の方法。
13. ファスナ取付け工具の一組のジョーの磨耗を判定するために、予め定められたマンドレル進入時間に対して前記測定されたマンドレル進入時間を比較することを更に含む、先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
14. ファスナ取付け工具と、
    取付け動作中にブラインドファスナに加えられる荷重を表す信号を生成する信号発生装置と、
    前記信号を時間の関数として測定して、前記先行する請求項の何れか１項に記載の方法を実行する信号処理装置と、
    を含むブラインドリベット取付けシステム。
15. 複数の取付け工具を含み、該各工具が関係する信号発生装置を有することを特徴とする請求項１２に従属する場合の請求項１４に記載のシステム。
16. 前記取付け工具にブラインドファスナを供給する自動ファスナ供給システムを更に含む請求項１４又は１５に記載のシステム。
17. 前記自動ファスナ供給システムが、少なくとも２つの異なるファスナを供給可能である請求項１６に記載のシステム。
18. 前記ファスナ取付け工具が、前記ファスナに荷重を加える流体作動ピストンを含み、前記信号発生装置が圧力変換器を含む請求項１４から１７の何れか１項に記載のシステム。
19. 前記信号処理装置が、時間に対する信号出力を表示する画像表示装置を含む請求項１４から１８の何れか１項に記載のシステム。
20. 前記出力信号に応答して作動する表示手段を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１４から１９の何れか１項に記載のシステム。

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