仮鋲を用いた穿孔加工方法
【課題】 作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大を防止するとともに仮鋲のドリルアウトに伴う不具合をなくし、生産効率の低下を防止することのできる仮鋲を用いた穿孔加工方法およびその装置を提供する。
【解決手段】 マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有し、ワークから離脱可能に構成される仮鋲を用い、相互に接合されるべき複数の部材が位置決めして積重された状態のワークに対し、予め定める複数の打鋲位置を穿孔して複数の第１下孔を形成する第１工程と、第１工程で形成された複数の第１下孔に仮鋲を打設して、各部材を仮止めする第２工程と、第２工程で仮止めされたワークを撮像して得られた画像から予め定める複数の本鋲打設位置を算出し、算出された各位置を穿孔して、本鋲を挿入するための第２下孔を形成する第３工程とを含む仮鋲を用いた穿孔加工方法である。
【解決手段】 マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有し、ワークから離脱可能に構成される仮鋲を用い、相互に接合されるべき複数の部材が位置決めして積重された状態のワークに対し、予め定める複数の打鋲位置を穿孔して複数の第１下孔を形成する第１工程と、第１工程で形成された複数の第１下孔に仮鋲を打設して、各部材を仮止めする第２工程と、第２工程で仮止めされたワークを撮像して得られた画像から予め定める複数の本鋲打設位置を算出し、算出された各位置を穿孔して、本鋲を挿入するための第２下孔を形成する第３工程とを含む仮鋲を用いた穿孔加工方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮鋲を用いた穿孔加工方法に関するものである。より詳細には、複数のワークが積重され仮鋲を打設することによって仮止めされた状態で、仮鋲打設位置に基づいて、本鋲を打設する位置を穿孔する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５（ALLFAST社のFastack鋲を示す）は、複数の部材２，３を従来の技術の仮鋲１を打設して仮止めする様子を説明するための断面図であり、この従来の技術の仮鋲１はたとえば特許文献１，２に記載されている。このような仮鋲１は、ALLFAST社製のFastack（登録商標）鋲またはTEXTRON社製のChobert（登録商標）鋲として、商業的に入手可能である。図１６は、従来の技術の仮鋲１を用いた本鋲用下孔の穿孔加工方法を示すフローチャートである。
【０００３】
たとえば航空機の翼部などを組立てる場合には、複数の部材２，３が位置決めして積重され、本鋲を打設することによって各部材２，３が接合される。本鋲を打設すべき位置の数が多い場合には、本鋲打設位置のうちから抽出された位置に仮鋲１を打設して各部材を仮止めしておき、穿孔加工装置によって本鋲用下孔の穿孔加工が行われていた。
【０００４】
また、周囲が壁部材で囲まれた中空の閉構造を有するワークなどのように、ワークの外部からしか加工することができない場合でも、従来の技術の仮鋲１を用いることによってワークを仮止めすることが可能であった。具体的には、仮鋲１は、かしめ用工具６とともに仮鋲用下孔４，５に各部材２，３の厚み方向一方側から挿入され、作業者がかしめ用工具６を矢符で示す方向に引くことによって、仮想線で示すようなかしめ部７が形成される。これによって、各部材２，３が仮止めされる。かしめ用工具６は、仮鋲１の内部において容易に切断可能に構成されており、仮止め後に切断されて、その一部が除去される。このような仮鋲１を用いることにより、閉構造を構造体を接合する場合のような、各部材２，３の厚み方向の一方側からしか加工できない場合にも、各部材２，３の仮止めが可能とされる。
【０００５】
前述のような仮鋲１を用いた従来の加工方法では、ステップａ０で作業が開始され、ステップａ１で、各部材２，３が位置決めして積重された状態のワークに対し、仮鋲１が打設される仮鋲用下孔４，５が形成され、ステップａ２で、作業者によって仮鋲用下孔４，５に仮鋲１が打設され、各部材２，３が仮止めされる。
【０００６】
ステップａ３で、仮止めされたワークが穿孔加工装置に搬入され、本鋲が打設される本鋲用下孔が形成される。この本鋲用下孔は、撮像装置によってワークを撮像し、かしめ用工具６の除去後の仮鋲１の貫通孔８を識別し、識別した仮鋲１の位置に基づいて本鋲打設位置を算出し、算出された位置を穿孔することによって形成される。
【０００７】
ステップａ４で、仮鋲打設位置に近接する位置に形成されている本鋲用下孔に対し、作業者によって手作業で位置ずれ防止ピンが挿入される。ステップａ５で、仮鋲打設位置をドリルで穿孔することによって、仮鋲１がドリルアウトされて除去されるとともに、仮鋲用下孔４，５が拡径されて、仮鋲打設位置に本鋲用下孔が形成される。ステップａ６で、本鋲用下孔の穿孔加工が終了される。
【０００８】
【特許文献１】特表２０００−５０５５２６号公報
【特許文献２】特開平６−１４７２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技術の仮鋲１を用いる穿孔加工方法では、図１５に示すように、かしめ部７を形成することによって各部材２，３が仮止めされているので、仮鋲用下孔４，５よりも大きな孔を穿孔して仮鋲１を除去する必要があった。したがって、本鋲よりも小さな径を有する仮鋲１が用いられ、穿孔加工装置によって仮鋲１を除去するとともに本鋲用下孔が穿孔されていた。このとき、仮鋲１の切り屑が穿孔工具に巻きつき、本鋲用下孔よりも孔径が拡大してしまう不具合が発生するという問題があった。
【００１０】
また、仮鋲１のドリルアウトに伴う位置ずれを防止するために、位置ずれ防止ピンを取り付ける作業が必要であり、この取付作業は穿孔加工装置を停止させて手作業で行われていたため、作業者による作業工数が増大し、穿孔加工装置の停止により穿孔加工装置の作業負荷が増大してしまうという問題があった。
【００１１】
さらに、従来の技術の仮鋲１では、かしめ部７を形成する際に、作業者の技量次第で仮鋲１の頭部の形状が変化してしまうことがあった。この鋲頭形状の変化は、撮像装置によって貫通孔８を識別する際に、読取りエラーを誘発させ、穿孔加工装置の停止を招いていた。したがって、装置の停止により生産効率が低下してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大を防止するとともに仮鋲のドリルアウトに伴う不具合をなくし、生産効率の低下を防止することのできる仮鋲を用いた穿孔加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、相互に接合されるべき複数の部材が位置決めして積重された状態のワークに対し、予め定める複数の打鋲位置を穿孔して、位置検出用マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有する軸部の一部が縮径して前記ワークから離脱可能に構成される仮鋲を挿入するための複数の第１下孔を形成する第１工程と、
第１工程で形成された複数の第１下孔に前記仮鋲を打設して、各部材を仮止めする第２工程と、
第２工程で仮止めされたワークを撮像して得られた画像から各仮鋲の位置検出用マーク部を識別し、識別された各位置検出用マーク部の位置に基づいて予め定める複数の本鋲打設位置を算出し、算出された各位置を穿孔して、本鋲を挿入するための第２下孔を形成する第３工程とを含むことを特徴とする仮鋲を用いた穿孔加工方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、位置検出用マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有する軸部の一部が縮径してワークから離脱可能に構成される仮鋲が挿入される第１下孔が形成されるので、従来の技術の仮鋲を用いる場合のように、第１下孔を本鋲用の第２下孔に拡径するための穿孔加工および作業者による位置ずれ防止ピンの取付作業が不要になる。したがって、作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大が防止される。また、仮鋲をドリルアウトする必要がないため、ドリルアウトに伴う不具合をなくすことができる。
【００１５】
さらに、仮鋲は位置検出用マーク部を有して形成されるので、撮像装置による読取りエラーの発生が低減され、生産効率の低下を防止することができる。また、撮像画像から正確に、仮鋲の位置検出用マーク部の位置に基づいて、実加工上のワークのずれを認識できるため、ワークの位置ずれを矯正して高精度に複数の部材を接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる仮鋲１０を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法の加工対象の一例であるフラップ１５を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる穿孔加工装置５１の概略を示す斜視図である。
【００１７】
仮鋲１０は、複数の部材を仮止めする鋲である。以下、２つの部材１１，１２を仮止めする場合について説明する。各部材１１，１２は、全体が板状であってもよいし、一部が板状であってもよいが、いずれにしても板状の部分を有している。
【００１８】
航空機の翼に設けられるフラップ１５は、複数枚の板状構造材料を用いて、翼形状に形成されて製造される。このフラップ１５において、たとえば２枚の板状構造材料の接合は、板状構造材料同士を位置決めして積重させ、その積重した部分を鋲で打設することによって行われる。たとえば前記のフラップ１５における２枚の板状構造材料が、図１における各部材１１，１２にそれぞれ相当し、フラップ１５がワーク１６に相当する。
【００１９】
一例ではあるが、フラップ１５の寸法は、長手方向寸法Ｗ１が６ｍであり、幅方向寸法Ｗ２が１．５ｍである。このようなフラップ１５を製造するにあたっては、複数枚の板状構造材料が用いられ、多数の位置において鋲を打設する必要がある。鋲を打設するにあたっては、打設する位置に予め鋲を挿入させるための下孔を形成しておく必要がある。
【００２０】
そこで、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法では、鋲を打設すべき位置のうち、たとえば２０〜７０カ所を抽出して、先ずその抽出された位置において仮鋲１０を打設することによって各部材１１，１２を仮止めしておき、図３に示す穿孔加工装置５１を用いて残余の打鋲すべき位置が自動的に穿孔される。また、仮鋲を打設するために抽出された位置には、本鋲が打設される本鋲用下孔を穿孔しておき、本鋲用下孔が仮鋲用下孔として用いられる。このため、仮鋲１０は、本鋲用下孔に適用可能な形状に形成される。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる仮鋲１０について詳細に説明する。
【００２２】
図４は、仮鋲１を分解して示す斜視図である。仮鋲１０は、たとえば合成樹脂によって形成される。また仮鋲１０は、構成部品として、大略的に筒状の筒状本体１８と、大略的に軸状の操作軸体１９とを備えている。仮鋲１０は、操作軸体１９が筒状本体１８内に部分的に挿入されて構成される。操作軸体１９は、その軸線が筒状本体１８の軸線と一致するように挿入されて配置され、軸線方向へ相対的に変位可能である。
【００２３】
図５は、筒状本体１８を示す正面図である。図６は、図５の筒状本体１８を上方から見た平面図である。図７は、図５の筒状本体１８を下方から見た底面図である。
【００２４】
筒状本体１８は、筒頭部４１、直円筒状に形成される筒基部４０、および複数（本実施の形態では４）の脚部２３とから成る。筒基部４０は、外径Ｄ４０が、各部材１１，１２に形成される本鋲用下孔１３，１４の内径Ｄ１３と略同一となるように形成される。筒頭部４１は、筒基部４０の軸線方向一端部から半径方向外方に突出して筒基部４０と一体的に形成される。４つの脚部２３は、筒基部４０の周方向に沿って等間隔に設けられ、各脚部２３は、筒基部４０の軸線方向他端部から軸線方向に延び、筒基部４０と一体的に形成される。
【００２５】
筒頭部４１は、さらに上部２０と、上部２０および筒基部４０に連なる下部２１とから成る。上部２０は、その外周面２０ａが、脚部２３から筒頭部４１に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した円錐台面状に形成されている。また下部２１は、その外周面２１ａが、筒頭部４１から脚部２３に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した円錐台面状に形成されている。
【００２６】
脚部２３は、筒基部４０の軸線方向他端部に連なる脚基部２４と、脚基部２４に連なる脚端部２５とから成る。脚基部２４は筒基部４０と同一の外径Ｄ４０を有する。また、筒脚部２５は、その外周面が、筒頭部４１から脚部２３に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した先細状の円錐台面状に形成されている。４つの脚部２３は、軸線に垂直な断面において、十字状の切込み２２によって分断されている。したがって、このように形成される４つの脚部２３は、弾性変形を伴って拡径する方向に変位させることが可能である。
【００２７】
さらに筒状本体１８の内周面部２６は、各脚部２３において形成される嵌合部２７と、嵌合部２７の軸線方向一方側に連なる案内部２８と、嵌合部２７の軸線方向他方側に連なる当接部２９とを有する。嵌合部２７および案内部２８は、直円筒状の内周面をそれぞれ有し、嵌合部２７の内径Ｄ２７が案内部２８の内径Ｄ２８よりも大きく形成されており、嵌合部２７と案内部２８との間には段差が形成されている。当接部２９は、筒頭部４１から脚部２３に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した円錐台面状の内周面を有している。 図８は、操作軸体１９を示す正面図である。図９は、図８の操作軸体１９を上方から見た平面図である。図１０は、図８の操作軸体１９を下方から見た底面図である。
【００２８】
操作軸体１９は、軸頭部３０、操作部３１、および軸部３２とから成り、軸部３２の軸線方向一端部に連なって軸頭部３０が一体的に形成され、軸線方向他端部に連なって操作部３１が一体的に形成されている。軸部３２は、外径Ｄ３２である直円柱状に形成される。また軸部３２は、外径Ｄ３２が、筒状本体１８の案内部２８の内径Ｄ２８よりもわずかに大きくなるように形成されている。
【００２９】
軸頭部３０は、軸頭部３０から操作部３１に向かう方向に沿って半径が減少する方向に外周面が傾斜している円錐台状に形成されている。軸部３２と連なる側である頭部３０の軸線方向一端部の外径Ｄ３０ａは、軸部３２の外径Ｄ３２よりも大きくなるように形成されている。つまり、軸頭部３０は、軸部３２に対して段差を有して連なっている。
【００３０】
また軸頭部３０は、軸線方向他端部において、面取り加工が施されている。これにより、物品が不所望に引掛かることを可及的に防止することができる。軸頭部３０において最も外径が大きい部分は、軸線方向他端部側の端面３３近傍に存在しており、その外径（最大外径）Ｄ３０は、軸部３２の外径Ｄ３２よりも大きい。
【００３１】
操作部３１は、先端部３４と操作基部３５とから成る。軸線方向一端部において軸部３２に連なる操作基部３５は、直円柱状であり、操作基部３５の外径Ｄ３５が、軸部３２の外径Ｄ３２よりも大きくなるように形成されている。つまり、操作部３１は、軸部３２に対して段差を有して連なっている。また、操作基部３５は、外径Ｄ３５が、軸頭部３０の軸線方向一端部の外径Ｄ３０ａよりも小さく、筒状本体１８の嵌合部２７の内径Ｄ２７と略同一と成るように形成されている。先端部３４は、操作基部３５の軸線方向他端部に連なって形成され、その外周面３４ａは、頭部３０から操作部３１に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜する先細の円錐台面状に形成されている。この外周面３４ａは、筒状本体１８の内周面部２６の当接部２９の内周面と面接触するように、その内周面の傾斜角度と同一の傾斜角度で傾斜している。
【００３２】
また操作軸体１９には、軸頭部３０に端面３３で開口する凹所３６が形成されている。略直円柱状に形成されている凹所３６は、凹所３６の軸線と、操作軸体１９の軸線とが一致する位置に設けられている。この凹所３６には、マーク片３７が嵌合される。
【００３３】
マーク片３７は、直円柱状の部材であり、前記凹所３６に嵌合するように形成されている。マーク片３７の表面は、軸頭部３０の端面３３とは、少なくとも異なる色彩を有する。このような色彩の差異を設けることによって、操作軸体１９の軸線を中心とする円形の位置検出用マーク部（以下「マーク」という）３８が形成される。
【００３４】
軸頭部３０の端面３３の表面色と、マーク片３７の表面色とは、互いに非類似の色に設定することが好ましい。たとえば一方の明度が高く、他方の明度が低い組合せ、また互いに色相が補色となる組合せに設定される。一例を述べると、マーク片３７の表面色が黒に設定され、軸頭部３０の端面３３の表面色が、白、黄、橙、などの明度の高い色に設定される。
【００３５】
再び図１を参照して、仮鋲１０を用いた場合の各部材１１，１２の仮止めについて説明する。仮鋲１０は、操作軸体１９が、筒状本体１８の案内部２８に対し、操作部３１側から挿入されて組立てられる。以下、軸線方向に沿って筒頭部２１から脚部２３に向かう方向を挿入方向という場合がある。
【００３６】
この組立てにあたって、操作部３１の先端部３４が先細状に形成されているので、組立作業が容易である。操作軸体１９は、軸部３２が筒状本体１８の案内部２８に案内されて、筒状本体１８に対して軸線方向に沿って変位可能に支持されている。軸部Ｄ３２の外径が案内部２８の内径Ｄ２８よりも僅かに大きいので、筒状本体１８の軸線と操作軸体１９の軸線とを一致させながら、操作軸体１９を筒状本体１８に対して軸線方向に沿って変位することができる。操作軸体１９を、筒状本体１８に対して、操作軸体１９の挿入量が大きい操作位置と、操作軸体１９の挿入量が小さい操作解除位置との間で、軸線方向に沿って変位させることによって、各脚部２３を自然状態と拡径した状態との間で変位させることができる。
【００３７】
操作位置は、図１に実線で示す位置であって、操作軸体１９の軸頭部３０と軸部３２との段差面が、筒状本体１８の筒頭部２１の端面２０ｂに当接する位置である。操作軸体１９が操作位置にある状態では、操作部３１が嵌合部２７よりもさらに挿入方向に挿入されている。この状態では、操作部３１の外周面が当接部２９の内周面に当接し、各脚部２３を拡径する方向へ押圧して変位させている。
【００３８】
操作解除位置は、図１に仮想線で示す位置であって、操作部３１が筒状本体１８の嵌合部２７に嵌り込み、操作部３１と軸部３２との段差面が、嵌合部２７と案内部２８との段差面と当接している位置である。操作軸体１９が操作解除位置にある状態では、操作部３１が嵌合部２７内に納まっている。この状態では、各脚部２３は自然状態にある。
【００３９】
すなわち、操作軸体１９を操作解除位置から操作位置まで変位させるとき、操作軸体１９の操作部３１の先端部３４の外周面３４ａが、筒状本体１８の当接部２９の内周面と当接するまでは、各脚部２３は自然状態が維持されるが、外周面３４ａと当接部２９の内周面との当接後さらに操作軸体１９を押し込むことによって、操作部３１の外周面によって当接部２９の内周面が押圧され、各脚部２３が自然状態から拡径する状態へ変位する。このとき、操作軸体１９の押し込み量の増大に伴って、変位量が増大する。
【００４０】
このような仮鋲１０は、操作軸体１９が操作解除位置に配置された状態で、筒状本体１８の脚部２３側から各本鋲用下孔１３，１４に挿入される。このとき各脚部２５が、先細状に形成されているので、各本鋲用下孔１３，１４への仮鋲１０の挿入作業が容易である。各本鋲用下孔１３，１４は、各部材１１，１２を本固定するために用いられる本鋲を挿入させるための孔であり、各部材１１，１２の厚み方向に貫通して形成されており、同軸に配置される。各本鋲用下孔１３，１４は、同一の内径Ｄ１３を有する。
【００４１】
また、各本鋲用下孔１３，１４のうち本鋲が挿入される側の下孔（本実施の形態では本鋲用下孔１３）には、本鋲用下孔１３，１４の穿孔後に皿取り加工が施される。すなわち、図１に示すように、本鋲用下孔１３には、部材１１から部材１２に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜する傾斜面８２が形成される。この傾斜面８２は、本鋲の挿入のために設けられるものであるが、本鋲用下孔を仮鋲用下孔として利用することを考慮して、仮鋲１０の筒状本体１８の筒頭部４１の下部２１には、傾斜面８２の傾斜角度に一致するように、外周面２１ａが形成されている。したがって、仮鋲１０が各本鋲用下孔１３，１４に最も挿入されたとき、筒状本体１８の筒頭部４１の下部２１の外周面２１ａが、傾斜面８２と周方向にわたって面接触する。
【００４２】
仮鋲１０は、最も挿入された状態で、各脚部２３の脚端部２５の一部が他方の部材１２の表面から突出する寸法に形成される。この状態から、操作軸体１９を挿入方向へ押し込み、操作軸体１９を操作位置に変位させることによって、各脚部２３の脚端部２５において他方の部材１２の表面から突出する部分が、弾性変形しながら本鋲用下孔１３，１４の内周面よりも外方へ押し広げられる。このようにして、筒頭部２１と拡径した各脚端部２５とによって各部材１１，１２が挟持され、仮止めされる。
【００４３】
このような仮止め状態から、操作軸体１９を挿入方向とは反対方向へ引っ張り、操作軸体１９を操作解除位置まで変位させることによって、仮止めが解除される。すなわち、操作部３１によって押し広げられていた状態の各脚端部２５が弾性回復力によって自然状態まで回復する。
【００４４】
操作軸体１９の軸頭部３０の外径Ｄ３０は、筒状本体１８に筒頭部２１の外径Ｄ２１よりも大きく形成されており、操作軸体１９を操作解除位置に変位させるにあたって、軸頭部３０に、作業者の指、鋲抜き工具などを掛合しやすく、作業性が向上される。また軸頭部３０が円錐台状に形成されているので、これによっても、頭部３０への、作業者の指、鋲抜き工具などの掛合を容易にし、作業性がさらに向上される。鋲抜き工具は、たとえば二股の爪を有し、爪間に軸部３２を配置するようにして、各爪を軸頭部３０に掛合するような工具であってもよい。
【００４５】
仮止めが解除された状態では、各脚部２３が自然状態まで回復しているため、筒頭部２１と各脚端部２５とによる挟持が解除されており、仮鋲１０を各本鋲用下孔１３，１４から容易に抜出し、離脱させることができる。しかも操作解除位置で、筒状本体１８と操作軸体１９とが、前述のように互いに係止される構成であり、操作軸体１９を引っ張ることにより、筒状本体１８の抜取り作業がさらに容易である。このように仮鋲１０の抜き取りが手作業等により容易に行えることから、従来の技術の仮鋲１のようにドリルアウトをする必要がなくなる。
【００４６】
また仮鋲１０を、ワーク１６に関して片側からの操作によって着脱および離脱することができる。したがって、図２に示すフラップ１５のような閉構造を有する構造体に対しても、仮鋲１０を用いて仮止めすることができる。
【００４７】
以下、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる穿孔加工装置５１について説明する。穿孔加工装置５１は、前述するような仮鋲１０が予め定める位置に打設されることによって仮止めされた状態のワーク５２に対し、仮鋲打設位置以外の本鋲を打設するための本鋲用下孔を穿孔するために用いられる。
【００４８】
穿孔加工装置５１は、ワーク５２を上載するステージ５３と、ステージ５３上でワーク５２を保持するための複数の治具５５と、ステージ５３を水平面上で一方向に移動させるステージ移動装置６３と、ワーク５３に対し穿孔を行う穿孔機５７と、穿孔機５７をワーク５２に対して近接および離反する方向に移動させる昇降装置５８と、Ｘ軸駆動装置６１と、Ｙ軸駆動装置６２と、撮像装置５９と、制御装置６４（図１３参照）とを含んで構成されている。
【００４９】
ステージ移動装置６３は、ステージ５３を支持する直線状のガイドレール５４と、ステージ５３をガイドレール５４に沿って水平な仮想一平面における移動方向Ａ１，Ａ２（総称する場合には移動方向Ａと記す）に駆動させる駆動装置６３ａ（図示せず）と、ガイドレール５４が固定される基台５６とを含んで構成される。
【００５０】
穿孔機５７は、本鋲を挿入させるための本鋲用下孔をワーク５２に穿孔する装置であり、昇降装置５８および撮像装置５９とともに治具６０に対して固定して設けられる。穿孔機５７の構成は、特に限定されるものではなく、既に公知であるから詳細な説明は省略する。
【００５１】
穿孔機５７は、前記仮想一平面に直交する移動方向Ｚ１，Ｚ２（総称する場合には移動方向Ｚと記す）に駆動させる昇降装置５８によって、本鋲用下孔の穿孔の際に、ステージ５３上に保持されているワーク５２に対して近接する方向（すなわち、移動方向Ｚ１）に移動させ、必要に応じて離反する方向（すなわち、移動方向Ｚ２）に移動させることができる。
【００５２】
昇降装置５８の構成は、特に限定されるものではなく、たとえばサーボモータと、鉛直なボールねじシャフト部と、ボールねじシャフト部に噛合するボールねじナット部とを備え、サーボモータの回転に連動してボールねじシャフト部が回転させて、ボールねじナット部を昇降動作させることによって穿孔機５７を昇降駆動させる。
【００５３】
Ｘ軸駆動装置６１は、穿孔機５７および後述する撮像装置５９を前記仮想一平面において移動方向Ａと直交する移動方向Ｘ１，Ｘ２（総称する場合には移動方向Ｘと記す）に駆動させる。またＹ軸駆動装置６２は、穿孔機５７および撮像装置５９を前記仮想一平面において移動方向Ａと平行な移動方向Ｙ１，Ｙ２（総称する場合には移動方向Ｙと記す）に駆動させる。
【００５４】
本実施の形態では、Ｙ軸駆動装置６２はＹ方向に延びる水平桁６２ａと、水平桁６２ａに設けられるＹ方向に延びるガイドレール６２ｃ（図示せず）と、ガイドレール６２ｃに沿ってＹ方向に移動可能な走行体６２ｂと、走行体６２ｂをガイドレール６２ｃに沿ってＹ方向に移動させる駆動装置６２ｄ（図示せず）とを含んで構成される。またＸ軸駆動装置は、前記走行体６２ｂに設けられるＸ軸方向に延びるガイドレール６１ｂ（図示せず）と、ガイドレール６１ｂに沿ってＸ方向に移動可能な走行体６１ａと、走行体６１ａをガイドレール６１ｂに沿ってＸ方向に移動させる駆動装置６１ｃ（図示せず）とを含んで構成される。走行体６１ａには、治具６０が固定して設けられる。
【００５５】
このような構成により、穿孔機５７および撮像装置５９は、Ｘ軸駆動装置６１およびＹ軸駆動装置６２を駆動させることによって、水平面に沿って直交する２軸方向（すなわち、移動方向Ｘ，Ｙ）に移動可能である。
【００５６】
図１１は、穿孔加工装置５１による仮鋲１０の位置の検出を説明するための斜視図である。図１２は、穿孔加工装置５１に備えられる撮像装置５９によって認識された画像データ７０を示す図である。
【００５７】
撮像装置５９は、たとえばＣＣＤラインセンサによって構成され、Ｙ方向に延びる測定領域Ｒに対し、Ｘ軸駆動装置６１を駆動させて走査方向Ｓ（すなわちＸ方向）にラインセンサを移動させることによって、一定の領域を撮像することができる。撮像装置５９は、特に限定されるものではなく、後述するように撮像装置によって認識される画像データから仮鋲に形成されているマークを検出することができるものであれば良く、たとえばエリアセンサなどを用いても良い。
【００５８】
仮鋲１０は、前述するように仮鋲１０の操作軸体１９の端面３３とマーク片３７の表面の色彩を異ならせることによって、マーク３８が形成されている。したがって、このような仮鋲１０を撮像装置５９で撮像することによって、たとえば図１２に示すような仮鋲１０の表面色に応じた階調数で表現される濃度パターンを示す画像データ７０を得ることができる。
【００５９】
図１２には、ワーク５２の表面色を示す濃度パターン７１と、仮鋲１０の操作軸体１９の端面３３の表面色を示す濃度パターン７２と、仮鋲１０のマーク片３７の表面色を示す濃度パターン７３とを表す画像データ７０が示されている。このようなマーク３８は、その形状および位置が仮鋲１０の着脱操作に全く依存しないので、ばらつきがなく高品質に形成することができる。したがって、撮像装置５９によって得られる画像データ７０に基づいて、仮鋲位置を検出する場合に検出エラーを生じることなく、精度良く仮鋲位置を検出することができる。
【００６０】
図１３は、穿孔加工装置５１の制御装置６４を示す図である。制御装置６４は、ステージ５３を移動させるステージ移動装置６３、撮像装置５９穿孔機５７、穿孔機５７を昇降駆動させる昇降装置５８、穿孔機５７および撮像装置５９を水平に移動させるＸ軸駆動装置６１、およびＹ軸駆動装置６２の駆動を制御する。
【００６１】
また制御装置６４では、撮像装置５９から出力された画像データ７０からマーク３８を識別し、識別されたマーク３８の位置から仮鋲１０の位置が検出される。本実施の形態では、マーク片３７が操作軸体１９と同軸に設けられている円柱状の部材であるので、マーク片３７を示す円形状の濃度パターン７３からその円の中心位置の座標を求めるように演算処理を実行させることによって、仮鋲１０の位置を検出することができる。
【００６２】
さらに、制御装置６４では、加工対象のワーク５２における仮鋲位置と本鋲が打設されるべき予め定める打ち込み位置との位置関係を示すデータ（以下「打鋲位置データ」という）が予め記憶されており、前述のように検出された複数の仮鋲位置の座標と打鋲位置データにおける対応する仮鋲位置の座標とを比較することによって、打鋲位置データが補正される。そして制御装置６４は、その補正後の打鋲位置において本鋲用下孔を穿孔することができるように、Ｘ軸駆動装置６１およびＹ軸駆動装置６２の駆動を制御し、穿孔機５７を移動させて配置させる。
【００６３】
このように、穿孔加工装置５１の制御装置６４は、精度良く検出された仮鋲位置に対し、本鋲が打設されるべき予め定める打鋲位置に穿孔機５７が精度良く位置決めして配置させることができるので、仮止めされたワーク５２に対し精度良く本鋲用下孔を穿孔することができる。したがって、ステージ５３上に位置ずれを生じてワーク５２が載置された場合であっても、自動的に位置ずれを補正して本鋲用下孔を穿孔することができる。
【００６４】
図１４は、仮鋲１０を用いた本鋲用下孔の穿孔加工方法を示すフローチャートである。図１４に示す穿孔加工方法は、たとえば前述のフラップ１５などの板状構造材料から製造される構造体において、部材同士を接合するための本鋲が挿入される本鋲用下孔を穿孔するために好適に実施される方法である。この穿孔加工方法に従う手順は、ワーク５２を構成する部材１１，１２を準備して、ステップｓ０で開始され、ステップｓ１に進む。
【００６５】
ステップｓ１で、相互に接合されるべき各部材１１，１２が位置決めして積重された状態のワーク５２に対し、本固定する本鋲を挿入させるための複数の本鋲打設位置のうち、予め定める複数の位置が抽出され、抽出された位置に本鋲用下孔１３，１４が穿孔され、さらに本鋲用下孔１３に皿取り加工が施される。
【００６６】
ステップｓ２で、抽出された位置に穿孔された複数の本鋲用下孔１３，１４にそれぞれ仮鋲１０が打設される。これによって、各部材１１，１２が仮止めされる。
【００６７】
ステップｓ３で、仮止めされたワーク５２が穿孔加工装置５１に設置され、穿孔加工装置５１に設けられる撮像装置５９によって、仮鋲１０を含む予め定める領域が撮像される。そして、撮像装置５９から得られた画像データ７０に基づいて、仮鋲１０のマーク３８が識別され、識別されたマーク３８の位置に基づいて、予め記憶されている打鋲位置データが補正されて、ステージ５３上に載置されているワーク５２における本鋲を打設するべき位置が算出される。こうして算出された本鋲打設位置に穿孔機５７を移動させ、穿孔機５７によって本鋲用下孔１３，１４が穿孔され、さらに本鋲用下孔１３に皿取り加工が施される。全ての本鋲打設位置において穿孔が行われると、ステップｓ４に進み、穿孔加工方法に従う手順を終了する。
【００６８】
仮鋲１０は、本鋲と略同一径を有するようにその筒状本体１８が形成されており、さらに容易に離脱可能に構成されているので、本鋲用下孔１３，１４に対して仮鋲１０を適用することが可能であり、仮鋲１０を除去する際にドリルアウトする必要がない。したがって、本発明による方法を用いれば、仮鋲用下孔を本鋲用下孔に拡径するための穿孔加工および作業者による位置ずれ防止ピンの取付作業、すなわち従来の技術の仮鋲を用いる場合には必要であった作業が不要になる。したがって、作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大が防止される。また、仮鋲をドリルアウトする必要がないため、ドリルアウトに伴う不具合をなくすことができる。
【００６９】
さらに、仮鋲１０は、位置検出用マーク部３８を有して形成されるので、撮像装置５９による読取りエラーの発生が低減され、生産効率の低下を防止することができる。また、撮像画像５９から正確に、仮鋲１０の位置検出用マーク部３８の位置に基づいて、実加工上のワーク５２のずれを認識できるため、ワークの位置ずれを矯正して高精度に複数の部材を接合することができる。
【００７０】
前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、構成を変更することができる。たとえば穿孔加工装置５１の代わりに、穿孔と打鋲のいずれも行うことが可能なリベッタを用いることもできる。また、本発明による方法は、航空機の他の構造体を形成するために用いられてもよいし、航空機以外で用いられる構造体を形成するために用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる仮鋲１０を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法の加工対象の一例であるフラップ１５を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる穿孔加工装置５１の概略を示す斜視図である。
【図４】仮鋲１を分解して示す斜視図である。
【図５】筒状本体１８を示す正面図である。
【図６】筒状本体１８を示す平面図である。
【図７】筒状本体１８を示す底面図である。
【図８】操作軸体１９を示す正面図である。
【図９】操作軸体１９を示す平面図である。
【図１０】操作軸体１９を示す底面図である。
【図１１】撮像装置５９による仮鋲１０の検出を説明するための斜視図である。
【図１２】画像データ７０を示す図である。
【図１３】穿孔加工装置５１の制御装置６４を示す図である。
【図１４】打鋲加工装置５１を用いてワーク５２を加工する打鋲加工方法を示すフローチャートである。
【図１５】従来の技術の仮鋲１を打設して仮止めする様子を説明するための断面図である。
【図１６】従来の技術の仮鋲１を用いた本鋲用下孔の穿孔加工方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 仮鋲
５１ 穿孔加工装置
５２ ワーク
５７ 穿孔機
５８ 昇降装置
５９ 撮像装置
６１ Ｘ軸駆動装置
６２ Ｙ軸駆動装置
６４ 制御装置
７０ 画像データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮鋲を用いた穿孔加工方法に関するものである。より詳細には、複数のワークが積重され仮鋲を打設することによって仮止めされた状態で、仮鋲打設位置に基づいて、本鋲を打設する位置を穿孔する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５（ALLFAST社のFastack鋲を示す）は、複数の部材２，３を従来の技術の仮鋲１を打設して仮止めする様子を説明するための断面図であり、この従来の技術の仮鋲１はたとえば特許文献１，２に記載されている。このような仮鋲１は、ALLFAST社製のFastack（登録商標）鋲またはTEXTRON社製のChobert（登録商標）鋲として、商業的に入手可能である。図１６は、従来の技術の仮鋲１を用いた本鋲用下孔の穿孔加工方法を示すフローチャートである。
【０００３】
たとえば航空機の翼部などを組立てる場合には、複数の部材２，３が位置決めして積重され、本鋲を打設することによって各部材２，３が接合される。本鋲を打設すべき位置の数が多い場合には、本鋲打設位置のうちから抽出された位置に仮鋲１を打設して各部材を仮止めしておき、穿孔加工装置によって本鋲用下孔の穿孔加工が行われていた。
【０００４】
また、周囲が壁部材で囲まれた中空の閉構造を有するワークなどのように、ワークの外部からしか加工することができない場合でも、従来の技術の仮鋲１を用いることによってワークを仮止めすることが可能であった。具体的には、仮鋲１は、かしめ用工具６とともに仮鋲用下孔４，５に各部材２，３の厚み方向一方側から挿入され、作業者がかしめ用工具６を矢符で示す方向に引くことによって、仮想線で示すようなかしめ部７が形成される。これによって、各部材２，３が仮止めされる。かしめ用工具６は、仮鋲１の内部において容易に切断可能に構成されており、仮止め後に切断されて、その一部が除去される。このような仮鋲１を用いることにより、閉構造を構造体を接合する場合のような、各部材２，３の厚み方向の一方側からしか加工できない場合にも、各部材２，３の仮止めが可能とされる。
【０００５】
前述のような仮鋲１を用いた従来の加工方法では、ステップａ０で作業が開始され、ステップａ１で、各部材２，３が位置決めして積重された状態のワークに対し、仮鋲１が打設される仮鋲用下孔４，５が形成され、ステップａ２で、作業者によって仮鋲用下孔４，５に仮鋲１が打設され、各部材２，３が仮止めされる。
【０００６】
ステップａ３で、仮止めされたワークが穿孔加工装置に搬入され、本鋲が打設される本鋲用下孔が形成される。この本鋲用下孔は、撮像装置によってワークを撮像し、かしめ用工具６の除去後の仮鋲１の貫通孔８を識別し、識別した仮鋲１の位置に基づいて本鋲打設位置を算出し、算出された位置を穿孔することによって形成される。
【０００７】
ステップａ４で、仮鋲打設位置に近接する位置に形成されている本鋲用下孔に対し、作業者によって手作業で位置ずれ防止ピンが挿入される。ステップａ５で、仮鋲打設位置をドリルで穿孔することによって、仮鋲１がドリルアウトされて除去されるとともに、仮鋲用下孔４，５が拡径されて、仮鋲打設位置に本鋲用下孔が形成される。ステップａ６で、本鋲用下孔の穿孔加工が終了される。
【０００８】
【特許文献１】特表２０００−５０５５２６号公報
【特許文献２】特開平６−１４７２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技術の仮鋲１を用いる穿孔加工方法では、図１５に示すように、かしめ部７を形成することによって各部材２，３が仮止めされているので、仮鋲用下孔４，５よりも大きな孔を穿孔して仮鋲１を除去する必要があった。したがって、本鋲よりも小さな径を有する仮鋲１が用いられ、穿孔加工装置によって仮鋲１を除去するとともに本鋲用下孔が穿孔されていた。このとき、仮鋲１の切り屑が穿孔工具に巻きつき、本鋲用下孔よりも孔径が拡大してしまう不具合が発生するという問題があった。
【００１０】
また、仮鋲１のドリルアウトに伴う位置ずれを防止するために、位置ずれ防止ピンを取り付ける作業が必要であり、この取付作業は穿孔加工装置を停止させて手作業で行われていたため、作業者による作業工数が増大し、穿孔加工装置の停止により穿孔加工装置の作業負荷が増大してしまうという問題があった。
【００１１】
さらに、従来の技術の仮鋲１では、かしめ部７を形成する際に、作業者の技量次第で仮鋲１の頭部の形状が変化してしまうことがあった。この鋲頭形状の変化は、撮像装置によって貫通孔８を識別する際に、読取りエラーを誘発させ、穿孔加工装置の停止を招いていた。したがって、装置の停止により生産効率が低下してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大を防止するとともに仮鋲のドリルアウトに伴う不具合をなくし、生産効率の低下を防止することのできる仮鋲を用いた穿孔加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、相互に接合されるべき複数の部材が位置決めして積重された状態のワークに対し、予め定める複数の打鋲位置を穿孔して、位置検出用マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有する軸部の一部が縮径して前記ワークから離脱可能に構成される仮鋲を挿入するための複数の第１下孔を形成する第１工程と、
第１工程で形成された複数の第１下孔に前記仮鋲を打設して、各部材を仮止めする第２工程と、
第２工程で仮止めされたワークを撮像して得られた画像から各仮鋲の位置検出用マーク部を識別し、識別された各位置検出用マーク部の位置に基づいて予め定める複数の本鋲打設位置を算出し、算出された各位置を穿孔して、本鋲を挿入するための第２下孔を形成する第３工程とを含むことを特徴とする仮鋲を用いた穿孔加工方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、位置検出用マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有する軸部の一部が縮径してワークから離脱可能に構成される仮鋲が挿入される第１下孔が形成されるので、従来の技術の仮鋲を用いる場合のように、第１下孔を本鋲用の第２下孔に拡径するための穿孔加工および作業者による位置ずれ防止ピンの取付作業が不要になる。したがって、作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大が防止される。また、仮鋲をドリルアウトする必要がないため、ドリルアウトに伴う不具合をなくすことができる。
【００１５】
さらに、仮鋲は位置検出用マーク部を有して形成されるので、撮像装置による読取りエラーの発生が低減され、生産効率の低下を防止することができる。また、撮像画像から正確に、仮鋲の位置検出用マーク部の位置に基づいて、実加工上のワークのずれを認識できるため、ワークの位置ずれを矯正して高精度に複数の部材を接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる仮鋲１０を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法の加工対象の一例であるフラップ１５を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる穿孔加工装置５１の概略を示す斜視図である。
【００１７】
仮鋲１０は、複数の部材を仮止めする鋲である。以下、２つの部材１１，１２を仮止めする場合について説明する。各部材１１，１２は、全体が板状であってもよいし、一部が板状であってもよいが、いずれにしても板状の部分を有している。
【００１８】
航空機の翼に設けられるフラップ１５は、複数枚の板状構造材料を用いて、翼形状に形成されて製造される。このフラップ１５において、たとえば２枚の板状構造材料の接合は、板状構造材料同士を位置決めして積重させ、その積重した部分を鋲で打設することによって行われる。たとえば前記のフラップ１５における２枚の板状構造材料が、図１における各部材１１，１２にそれぞれ相当し、フラップ１５がワーク１６に相当する。
【００１９】
一例ではあるが、フラップ１５の寸法は、長手方向寸法Ｗ１が６ｍであり、幅方向寸法Ｗ２が１．５ｍである。このようなフラップ１５を製造するにあたっては、複数枚の板状構造材料が用いられ、多数の位置において鋲を打設する必要がある。鋲を打設するにあたっては、打設する位置に予め鋲を挿入させるための下孔を形成しておく必要がある。
【００２０】
そこで、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法では、鋲を打設すべき位置のうち、たとえば２０〜７０カ所を抽出して、先ずその抽出された位置において仮鋲１０を打設することによって各部材１１，１２を仮止めしておき、図３に示す穿孔加工装置５１を用いて残余の打鋲すべき位置が自動的に穿孔される。また、仮鋲を打設するために抽出された位置には、本鋲が打設される本鋲用下孔を穿孔しておき、本鋲用下孔が仮鋲用下孔として用いられる。このため、仮鋲１０は、本鋲用下孔に適用可能な形状に形成される。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる仮鋲１０について詳細に説明する。
【００２２】
図４は、仮鋲１を分解して示す斜視図である。仮鋲１０は、たとえば合成樹脂によって形成される。また仮鋲１０は、構成部品として、大略的に筒状の筒状本体１８と、大略的に軸状の操作軸体１９とを備えている。仮鋲１０は、操作軸体１９が筒状本体１８内に部分的に挿入されて構成される。操作軸体１９は、その軸線が筒状本体１８の軸線と一致するように挿入されて配置され、軸線方向へ相対的に変位可能である。
【００２３】
図５は、筒状本体１８を示す正面図である。図６は、図５の筒状本体１８を上方から見た平面図である。図７は、図５の筒状本体１８を下方から見た底面図である。
【００２４】
筒状本体１８は、筒頭部４１、直円筒状に形成される筒基部４０、および複数（本実施の形態では４）の脚部２３とから成る。筒基部４０は、外径Ｄ４０が、各部材１１，１２に形成される本鋲用下孔１３，１４の内径Ｄ１３と略同一となるように形成される。筒頭部４１は、筒基部４０の軸線方向一端部から半径方向外方に突出して筒基部４０と一体的に形成される。４つの脚部２３は、筒基部４０の周方向に沿って等間隔に設けられ、各脚部２３は、筒基部４０の軸線方向他端部から軸線方向に延び、筒基部４０と一体的に形成される。
【００２５】
筒頭部４１は、さらに上部２０と、上部２０および筒基部４０に連なる下部２１とから成る。上部２０は、その外周面２０ａが、脚部２３から筒頭部４１に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した円錐台面状に形成されている。また下部２１は、その外周面２１ａが、筒頭部４１から脚部２３に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した円錐台面状に形成されている。
【００２６】
脚部２３は、筒基部４０の軸線方向他端部に連なる脚基部２４と、脚基部２４に連なる脚端部２５とから成る。脚基部２４は筒基部４０と同一の外径Ｄ４０を有する。また、筒脚部２５は、その外周面が、筒頭部４１から脚部２３に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した先細状の円錐台面状に形成されている。４つの脚部２３は、軸線に垂直な断面において、十字状の切込み２２によって分断されている。したがって、このように形成される４つの脚部２３は、弾性変形を伴って拡径する方向に変位させることが可能である。
【００２７】
さらに筒状本体１８の内周面部２６は、各脚部２３において形成される嵌合部２７と、嵌合部２７の軸線方向一方側に連なる案内部２８と、嵌合部２７の軸線方向他方側に連なる当接部２９とを有する。嵌合部２７および案内部２８は、直円筒状の内周面をそれぞれ有し、嵌合部２７の内径Ｄ２７が案内部２８の内径Ｄ２８よりも大きく形成されており、嵌合部２７と案内部２８との間には段差が形成されている。当接部２９は、筒頭部４１から脚部２３に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜した円錐台面状の内周面を有している。 図８は、操作軸体１９を示す正面図である。図９は、図８の操作軸体１９を上方から見た平面図である。図１０は、図８の操作軸体１９を下方から見た底面図である。
【００２８】
操作軸体１９は、軸頭部３０、操作部３１、および軸部３２とから成り、軸部３２の軸線方向一端部に連なって軸頭部３０が一体的に形成され、軸線方向他端部に連なって操作部３１が一体的に形成されている。軸部３２は、外径Ｄ３２である直円柱状に形成される。また軸部３２は、外径Ｄ３２が、筒状本体１８の案内部２８の内径Ｄ２８よりもわずかに大きくなるように形成されている。
【００２９】
軸頭部３０は、軸頭部３０から操作部３１に向かう方向に沿って半径が減少する方向に外周面が傾斜している円錐台状に形成されている。軸部３２と連なる側である頭部３０の軸線方向一端部の外径Ｄ３０ａは、軸部３２の外径Ｄ３２よりも大きくなるように形成されている。つまり、軸頭部３０は、軸部３２に対して段差を有して連なっている。
【００３０】
また軸頭部３０は、軸線方向他端部において、面取り加工が施されている。これにより、物品が不所望に引掛かることを可及的に防止することができる。軸頭部３０において最も外径が大きい部分は、軸線方向他端部側の端面３３近傍に存在しており、その外径（最大外径）Ｄ３０は、軸部３２の外径Ｄ３２よりも大きい。
【００３１】
操作部３１は、先端部３４と操作基部３５とから成る。軸線方向一端部において軸部３２に連なる操作基部３５は、直円柱状であり、操作基部３５の外径Ｄ３５が、軸部３２の外径Ｄ３２よりも大きくなるように形成されている。つまり、操作部３１は、軸部３２に対して段差を有して連なっている。また、操作基部３５は、外径Ｄ３５が、軸頭部３０の軸線方向一端部の外径Ｄ３０ａよりも小さく、筒状本体１８の嵌合部２７の内径Ｄ２７と略同一と成るように形成されている。先端部３４は、操作基部３５の軸線方向他端部に連なって形成され、その外周面３４ａは、頭部３０から操作部３１に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜する先細の円錐台面状に形成されている。この外周面３４ａは、筒状本体１８の内周面部２６の当接部２９の内周面と面接触するように、その内周面の傾斜角度と同一の傾斜角度で傾斜している。
【００３２】
また操作軸体１９には、軸頭部３０に端面３３で開口する凹所３６が形成されている。略直円柱状に形成されている凹所３６は、凹所３６の軸線と、操作軸体１９の軸線とが一致する位置に設けられている。この凹所３６には、マーク片３７が嵌合される。
【００３３】
マーク片３７は、直円柱状の部材であり、前記凹所３６に嵌合するように形成されている。マーク片３７の表面は、軸頭部３０の端面３３とは、少なくとも異なる色彩を有する。このような色彩の差異を設けることによって、操作軸体１９の軸線を中心とする円形の位置検出用マーク部（以下「マーク」という）３８が形成される。
【００３４】
軸頭部３０の端面３３の表面色と、マーク片３７の表面色とは、互いに非類似の色に設定することが好ましい。たとえば一方の明度が高く、他方の明度が低い組合せ、また互いに色相が補色となる組合せに設定される。一例を述べると、マーク片３７の表面色が黒に設定され、軸頭部３０の端面３３の表面色が、白、黄、橙、などの明度の高い色に設定される。
【００３５】
再び図１を参照して、仮鋲１０を用いた場合の各部材１１，１２の仮止めについて説明する。仮鋲１０は、操作軸体１９が、筒状本体１８の案内部２８に対し、操作部３１側から挿入されて組立てられる。以下、軸線方向に沿って筒頭部２１から脚部２３に向かう方向を挿入方向という場合がある。
【００３６】
この組立てにあたって、操作部３１の先端部３４が先細状に形成されているので、組立作業が容易である。操作軸体１９は、軸部３２が筒状本体１８の案内部２８に案内されて、筒状本体１８に対して軸線方向に沿って変位可能に支持されている。軸部Ｄ３２の外径が案内部２８の内径Ｄ２８よりも僅かに大きいので、筒状本体１８の軸線と操作軸体１９の軸線とを一致させながら、操作軸体１９を筒状本体１８に対して軸線方向に沿って変位することができる。操作軸体１９を、筒状本体１８に対して、操作軸体１９の挿入量が大きい操作位置と、操作軸体１９の挿入量が小さい操作解除位置との間で、軸線方向に沿って変位させることによって、各脚部２３を自然状態と拡径した状態との間で変位させることができる。
【００３７】
操作位置は、図１に実線で示す位置であって、操作軸体１９の軸頭部３０と軸部３２との段差面が、筒状本体１８の筒頭部２１の端面２０ｂに当接する位置である。操作軸体１９が操作位置にある状態では、操作部３１が嵌合部２７よりもさらに挿入方向に挿入されている。この状態では、操作部３１の外周面が当接部２９の内周面に当接し、各脚部２３を拡径する方向へ押圧して変位させている。
【００３８】
操作解除位置は、図１に仮想線で示す位置であって、操作部３１が筒状本体１８の嵌合部２７に嵌り込み、操作部３１と軸部３２との段差面が、嵌合部２７と案内部２８との段差面と当接している位置である。操作軸体１９が操作解除位置にある状態では、操作部３１が嵌合部２７内に納まっている。この状態では、各脚部２３は自然状態にある。
【００３９】
すなわち、操作軸体１９を操作解除位置から操作位置まで変位させるとき、操作軸体１９の操作部３１の先端部３４の外周面３４ａが、筒状本体１８の当接部２９の内周面と当接するまでは、各脚部２３は自然状態が維持されるが、外周面３４ａと当接部２９の内周面との当接後さらに操作軸体１９を押し込むことによって、操作部３１の外周面によって当接部２９の内周面が押圧され、各脚部２３が自然状態から拡径する状態へ変位する。このとき、操作軸体１９の押し込み量の増大に伴って、変位量が増大する。
【００４０】
このような仮鋲１０は、操作軸体１９が操作解除位置に配置された状態で、筒状本体１８の脚部２３側から各本鋲用下孔１３，１４に挿入される。このとき各脚部２５が、先細状に形成されているので、各本鋲用下孔１３，１４への仮鋲１０の挿入作業が容易である。各本鋲用下孔１３，１４は、各部材１１，１２を本固定するために用いられる本鋲を挿入させるための孔であり、各部材１１，１２の厚み方向に貫通して形成されており、同軸に配置される。各本鋲用下孔１３，１４は、同一の内径Ｄ１３を有する。
【００４１】
また、各本鋲用下孔１３，１４のうち本鋲が挿入される側の下孔（本実施の形態では本鋲用下孔１３）には、本鋲用下孔１３，１４の穿孔後に皿取り加工が施される。すなわち、図１に示すように、本鋲用下孔１３には、部材１１から部材１２に向かう方向に沿って半径が減少する方向に傾斜する傾斜面８２が形成される。この傾斜面８２は、本鋲の挿入のために設けられるものであるが、本鋲用下孔を仮鋲用下孔として利用することを考慮して、仮鋲１０の筒状本体１８の筒頭部４１の下部２１には、傾斜面８２の傾斜角度に一致するように、外周面２１ａが形成されている。したがって、仮鋲１０が各本鋲用下孔１３，１４に最も挿入されたとき、筒状本体１８の筒頭部４１の下部２１の外周面２１ａが、傾斜面８２と周方向にわたって面接触する。
【００４２】
仮鋲１０は、最も挿入された状態で、各脚部２３の脚端部２５の一部が他方の部材１２の表面から突出する寸法に形成される。この状態から、操作軸体１９を挿入方向へ押し込み、操作軸体１９を操作位置に変位させることによって、各脚部２３の脚端部２５において他方の部材１２の表面から突出する部分が、弾性変形しながら本鋲用下孔１３，１４の内周面よりも外方へ押し広げられる。このようにして、筒頭部２１と拡径した各脚端部２５とによって各部材１１，１２が挟持され、仮止めされる。
【００４３】
このような仮止め状態から、操作軸体１９を挿入方向とは反対方向へ引っ張り、操作軸体１９を操作解除位置まで変位させることによって、仮止めが解除される。すなわち、操作部３１によって押し広げられていた状態の各脚端部２５が弾性回復力によって自然状態まで回復する。
【００４４】
操作軸体１９の軸頭部３０の外径Ｄ３０は、筒状本体１８に筒頭部２１の外径Ｄ２１よりも大きく形成されており、操作軸体１９を操作解除位置に変位させるにあたって、軸頭部３０に、作業者の指、鋲抜き工具などを掛合しやすく、作業性が向上される。また軸頭部３０が円錐台状に形成されているので、これによっても、頭部３０への、作業者の指、鋲抜き工具などの掛合を容易にし、作業性がさらに向上される。鋲抜き工具は、たとえば二股の爪を有し、爪間に軸部３２を配置するようにして、各爪を軸頭部３０に掛合するような工具であってもよい。
【００４５】
仮止めが解除された状態では、各脚部２３が自然状態まで回復しているため、筒頭部２１と各脚端部２５とによる挟持が解除されており、仮鋲１０を各本鋲用下孔１３，１４から容易に抜出し、離脱させることができる。しかも操作解除位置で、筒状本体１８と操作軸体１９とが、前述のように互いに係止される構成であり、操作軸体１９を引っ張ることにより、筒状本体１８の抜取り作業がさらに容易である。このように仮鋲１０の抜き取りが手作業等により容易に行えることから、従来の技術の仮鋲１のようにドリルアウトをする必要がなくなる。
【００４６】
また仮鋲１０を、ワーク１６に関して片側からの操作によって着脱および離脱することができる。したがって、図２に示すフラップ１５のような閉構造を有する構造体に対しても、仮鋲１０を用いて仮止めすることができる。
【００４７】
以下、本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる穿孔加工装置５１について説明する。穿孔加工装置５１は、前述するような仮鋲１０が予め定める位置に打設されることによって仮止めされた状態のワーク５２に対し、仮鋲打設位置以外の本鋲を打設するための本鋲用下孔を穿孔するために用いられる。
【００４８】
穿孔加工装置５１は、ワーク５２を上載するステージ５３と、ステージ５３上でワーク５２を保持するための複数の治具５５と、ステージ５３を水平面上で一方向に移動させるステージ移動装置６３と、ワーク５３に対し穿孔を行う穿孔機５７と、穿孔機５７をワーク５２に対して近接および離反する方向に移動させる昇降装置５８と、Ｘ軸駆動装置６１と、Ｙ軸駆動装置６２と、撮像装置５９と、制御装置６４（図１３参照）とを含んで構成されている。
【００４９】
ステージ移動装置６３は、ステージ５３を支持する直線状のガイドレール５４と、ステージ５３をガイドレール５４に沿って水平な仮想一平面における移動方向Ａ１，Ａ２（総称する場合には移動方向Ａと記す）に駆動させる駆動装置６３ａ（図示せず）と、ガイドレール５４が固定される基台５６とを含んで構成される。
【００５０】
穿孔機５７は、本鋲を挿入させるための本鋲用下孔をワーク５２に穿孔する装置であり、昇降装置５８および撮像装置５９とともに治具６０に対して固定して設けられる。穿孔機５７の構成は、特に限定されるものではなく、既に公知であるから詳細な説明は省略する。
【００５１】
穿孔機５７は、前記仮想一平面に直交する移動方向Ｚ１，Ｚ２（総称する場合には移動方向Ｚと記す）に駆動させる昇降装置５８によって、本鋲用下孔の穿孔の際に、ステージ５３上に保持されているワーク５２に対して近接する方向（すなわち、移動方向Ｚ１）に移動させ、必要に応じて離反する方向（すなわち、移動方向Ｚ２）に移動させることができる。
【００５２】
昇降装置５８の構成は、特に限定されるものではなく、たとえばサーボモータと、鉛直なボールねじシャフト部と、ボールねじシャフト部に噛合するボールねじナット部とを備え、サーボモータの回転に連動してボールねじシャフト部が回転させて、ボールねじナット部を昇降動作させることによって穿孔機５７を昇降駆動させる。
【００５３】
Ｘ軸駆動装置６１は、穿孔機５７および後述する撮像装置５９を前記仮想一平面において移動方向Ａと直交する移動方向Ｘ１，Ｘ２（総称する場合には移動方向Ｘと記す）に駆動させる。またＹ軸駆動装置６２は、穿孔機５７および撮像装置５９を前記仮想一平面において移動方向Ａと平行な移動方向Ｙ１，Ｙ２（総称する場合には移動方向Ｙと記す）に駆動させる。
【００５４】
本実施の形態では、Ｙ軸駆動装置６２はＹ方向に延びる水平桁６２ａと、水平桁６２ａに設けられるＹ方向に延びるガイドレール６２ｃ（図示せず）と、ガイドレール６２ｃに沿ってＹ方向に移動可能な走行体６２ｂと、走行体６２ｂをガイドレール６２ｃに沿ってＹ方向に移動させる駆動装置６２ｄ（図示せず）とを含んで構成される。またＸ軸駆動装置は、前記走行体６２ｂに設けられるＸ軸方向に延びるガイドレール６１ｂ（図示せず）と、ガイドレール６１ｂに沿ってＸ方向に移動可能な走行体６１ａと、走行体６１ａをガイドレール６１ｂに沿ってＸ方向に移動させる駆動装置６１ｃ（図示せず）とを含んで構成される。走行体６１ａには、治具６０が固定して設けられる。
【００５５】
このような構成により、穿孔機５７および撮像装置５９は、Ｘ軸駆動装置６１およびＹ軸駆動装置６２を駆動させることによって、水平面に沿って直交する２軸方向（すなわち、移動方向Ｘ，Ｙ）に移動可能である。
【００５６】
図１１は、穿孔加工装置５１による仮鋲１０の位置の検出を説明するための斜視図である。図１２は、穿孔加工装置５１に備えられる撮像装置５９によって認識された画像データ７０を示す図である。
【００５７】
撮像装置５９は、たとえばＣＣＤラインセンサによって構成され、Ｙ方向に延びる測定領域Ｒに対し、Ｘ軸駆動装置６１を駆動させて走査方向Ｓ（すなわちＸ方向）にラインセンサを移動させることによって、一定の領域を撮像することができる。撮像装置５９は、特に限定されるものではなく、後述するように撮像装置によって認識される画像データから仮鋲に形成されているマークを検出することができるものであれば良く、たとえばエリアセンサなどを用いても良い。
【００５８】
仮鋲１０は、前述するように仮鋲１０の操作軸体１９の端面３３とマーク片３７の表面の色彩を異ならせることによって、マーク３８が形成されている。したがって、このような仮鋲１０を撮像装置５９で撮像することによって、たとえば図１２に示すような仮鋲１０の表面色に応じた階調数で表現される濃度パターンを示す画像データ７０を得ることができる。
【００５９】
図１２には、ワーク５２の表面色を示す濃度パターン７１と、仮鋲１０の操作軸体１９の端面３３の表面色を示す濃度パターン７２と、仮鋲１０のマーク片３７の表面色を示す濃度パターン７３とを表す画像データ７０が示されている。このようなマーク３８は、その形状および位置が仮鋲１０の着脱操作に全く依存しないので、ばらつきがなく高品質に形成することができる。したがって、撮像装置５９によって得られる画像データ７０に基づいて、仮鋲位置を検出する場合に検出エラーを生じることなく、精度良く仮鋲位置を検出することができる。
【００６０】
図１３は、穿孔加工装置５１の制御装置６４を示す図である。制御装置６４は、ステージ５３を移動させるステージ移動装置６３、撮像装置５９穿孔機５７、穿孔機５７を昇降駆動させる昇降装置５８、穿孔機５７および撮像装置５９を水平に移動させるＸ軸駆動装置６１、およびＹ軸駆動装置６２の駆動を制御する。
【００６１】
また制御装置６４では、撮像装置５９から出力された画像データ７０からマーク３８を識別し、識別されたマーク３８の位置から仮鋲１０の位置が検出される。本実施の形態では、マーク片３７が操作軸体１９と同軸に設けられている円柱状の部材であるので、マーク片３７を示す円形状の濃度パターン７３からその円の中心位置の座標を求めるように演算処理を実行させることによって、仮鋲１０の位置を検出することができる。
【００６２】
さらに、制御装置６４では、加工対象のワーク５２における仮鋲位置と本鋲が打設されるべき予め定める打ち込み位置との位置関係を示すデータ（以下「打鋲位置データ」という）が予め記憶されており、前述のように検出された複数の仮鋲位置の座標と打鋲位置データにおける対応する仮鋲位置の座標とを比較することによって、打鋲位置データが補正される。そして制御装置６４は、その補正後の打鋲位置において本鋲用下孔を穿孔することができるように、Ｘ軸駆動装置６１およびＹ軸駆動装置６２の駆動を制御し、穿孔機５７を移動させて配置させる。
【００６３】
このように、穿孔加工装置５１の制御装置６４は、精度良く検出された仮鋲位置に対し、本鋲が打設されるべき予め定める打鋲位置に穿孔機５７が精度良く位置決めして配置させることができるので、仮止めされたワーク５２に対し精度良く本鋲用下孔を穿孔することができる。したがって、ステージ５３上に位置ずれを生じてワーク５２が載置された場合であっても、自動的に位置ずれを補正して本鋲用下孔を穿孔することができる。
【００６４】
図１４は、仮鋲１０を用いた本鋲用下孔の穿孔加工方法を示すフローチャートである。図１４に示す穿孔加工方法は、たとえば前述のフラップ１５などの板状構造材料から製造される構造体において、部材同士を接合するための本鋲が挿入される本鋲用下孔を穿孔するために好適に実施される方法である。この穿孔加工方法に従う手順は、ワーク５２を構成する部材１１，１２を準備して、ステップｓ０で開始され、ステップｓ１に進む。
【００６５】
ステップｓ１で、相互に接合されるべき各部材１１，１２が位置決めして積重された状態のワーク５２に対し、本固定する本鋲を挿入させるための複数の本鋲打設位置のうち、予め定める複数の位置が抽出され、抽出された位置に本鋲用下孔１３，１４が穿孔され、さらに本鋲用下孔１３に皿取り加工が施される。
【００６６】
ステップｓ２で、抽出された位置に穿孔された複数の本鋲用下孔１３，１４にそれぞれ仮鋲１０が打設される。これによって、各部材１１，１２が仮止めされる。
【００６７】
ステップｓ３で、仮止めされたワーク５２が穿孔加工装置５１に設置され、穿孔加工装置５１に設けられる撮像装置５９によって、仮鋲１０を含む予め定める領域が撮像される。そして、撮像装置５９から得られた画像データ７０に基づいて、仮鋲１０のマーク３８が識別され、識別されたマーク３８の位置に基づいて、予め記憶されている打鋲位置データが補正されて、ステージ５３上に載置されているワーク５２における本鋲を打設するべき位置が算出される。こうして算出された本鋲打設位置に穿孔機５７を移動させ、穿孔機５７によって本鋲用下孔１３，１４が穿孔され、さらに本鋲用下孔１３に皿取り加工が施される。全ての本鋲打設位置において穿孔が行われると、ステップｓ４に進み、穿孔加工方法に従う手順を終了する。
【００６８】
仮鋲１０は、本鋲と略同一径を有するようにその筒状本体１８が形成されており、さらに容易に離脱可能に構成されているので、本鋲用下孔１３，１４に対して仮鋲１０を適用することが可能であり、仮鋲１０を除去する際にドリルアウトする必要がない。したがって、本発明による方法を用いれば、仮鋲用下孔を本鋲用下孔に拡径するための穿孔加工および作業者による位置ずれ防止ピンの取付作業、すなわち従来の技術の仮鋲を用いる場合には必要であった作業が不要になる。したがって、作業者による作業工数の増大および穿孔加工装置の負荷の増大が防止される。また、仮鋲をドリルアウトする必要がないため、ドリルアウトに伴う不具合をなくすことができる。
【００６９】
さらに、仮鋲１０は、位置検出用マーク部３８を有して形成されるので、撮像装置５９による読取りエラーの発生が低減され、生産効率の低下を防止することができる。また、撮像画像５９から正確に、仮鋲１０の位置検出用マーク部３８の位置に基づいて、実加工上のワーク５２のずれを認識できるため、ワークの位置ずれを矯正して高精度に複数の部材を接合することができる。
【００７０】
前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、構成を変更することができる。たとえば穿孔加工装置５１の代わりに、穿孔と打鋲のいずれも行うことが可能なリベッタを用いることもできる。また、本発明による方法は、航空機の他の構造体を形成するために用いられてもよいし、航空機以外で用いられる構造体を形成するために用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる仮鋲１０を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法の加工対象の一例であるフラップ１５を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る穿孔加工方法に用いられる穿孔加工装置５１の概略を示す斜視図である。
【図４】仮鋲１を分解して示す斜視図である。
【図５】筒状本体１８を示す正面図である。
【図６】筒状本体１８を示す平面図である。
【図７】筒状本体１８を示す底面図である。
【図８】操作軸体１９を示す正面図である。
【図９】操作軸体１９を示す平面図である。
【図１０】操作軸体１９を示す底面図である。
【図１１】撮像装置５９による仮鋲１０の検出を説明するための斜視図である。
【図１２】画像データ７０を示す図である。
【図１３】穿孔加工装置５１の制御装置６４を示す図である。
【図１４】打鋲加工装置５１を用いてワーク５２を加工する打鋲加工方法を示すフローチャートである。
【図１５】従来の技術の仮鋲１を打設して仮止めする様子を説明するための断面図である。
【図１６】従来の技術の仮鋲１を用いた本鋲用下孔の穿孔加工方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 仮鋲
５１ 穿孔加工装置
５２ ワーク
５７ 穿孔機
５８ 昇降装置
５９ 撮像装置
６１ Ｘ軸駆動装置
６２ Ｙ軸駆動装置
６４ 制御装置
７０ 画像データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に接合されるべき複数の部材が位置決めして積重された状態のワークに対し、予め定める複数の打鋲位置を穿孔して、位置検出用マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有する軸部の一部が縮径して前記ワークから離脱可能に構成される仮鋲を挿入するための複数の第１下孔を形成する第１工程と、
第１工程で形成された複数の第１下孔に前記仮鋲を打設して、各部材を仮止めする第２工程と、
第２工程で仮止めされたワークを撮像して得られた画像から各仮鋲の位置検出用マーク部を識別し、識別された各位置検出用マーク部の位置に基づいて予め定める複数の本鋲打設位置を算出し、算出された各位置を穿孔して、本鋲を挿入するための第２下孔を形成する第３工程とを含むことを特徴とする仮鋲を用いた穿孔加工方法。
【請求項１】
相互に接合されるべき複数の部材が位置決めして積重された状態のワークに対し、予め定める複数の打鋲位置を穿孔して、位置検出用マーク部を有する頭部を引き抜くことによって本鋲と略同一径を有する軸部の一部が縮径して前記ワークから離脱可能に構成される仮鋲を挿入するための複数の第１下孔を形成する第１工程と、
第１工程で形成された複数の第１下孔に前記仮鋲を打設して、各部材を仮止めする第２工程と、
第２工程で仮止めされたワークを撮像して得られた画像から各仮鋲の位置検出用マーク部を識別し、識別された各位置検出用マーク部の位置に基づいて予め定める複数の本鋲打設位置を算出し、算出された各位置を穿孔して、本鋲を挿入するための第２下孔を形成する第３工程とを含むことを特徴とする仮鋲を用いた穿孔加工方法。
【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】
【公開番号】特開２００９−２９７７５３（Ｐ２００９−２９７７５３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５９７４（Ｐ２００８−１５５９７４）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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