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JP2013010144A - Insertion method of bar-like fastening member - Google Patents

Insertion method of bar-like fastening member Download PDF

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JP2013010144A
JP2013010144A JP2011142485A JP2011142485A JP2013010144A JP 2013010144 A JP2013010144 A JP 2013010144A JP 2011142485 A JP2011142485 A JP 2011142485A JP 2011142485 A JP2011142485 A JP 2011142485A JP 2013010144 A JP2013010144 A JP 2013010144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic vibration
hole
fastener
horn
vibration device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011142485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ken Ishii
建 石井
Kei Yoshitomi
圭 吉富
Takahiro Ota
高裕 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JP2013010144A publication Critical patent/JP2013010144A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce noise and vibration by making a fastener enter a hole of a workpiece by using ultrasonic vibration.SOLUTION: The ultrasonic vibration device 100 includes an ultrasonic vibration part 101 which generates ultrasonic vibration, and a horn 102, and transmits the generated vibration to the fastener 4 through an anvil 5. Thereby, the fastener 4 pushes out and enters the hole 3 formed at a skin 1 and a stringer 2 to connect the skin 1 and the stringer 2. Because the ultrasonic vibration is utilized, noise, vibration, and a machining force can be reduced.

Description

本発明は、棒状締結材の挿入方法に関するものである。
なお本明細書では、「棒状締結材」とは、ファスナとリベットを総称したものとして用いる。
The present invention relates to a method for inserting a rod-shaped fastening material.
In the present specification, “bar-shaped fastening material” is used as a general term for fasteners and rivets.

高度な品質と耐久性が要求される航空機や自動車等において、複数の部材(ワーク)を連結・接合するために、ファスナやリベットが使用されている。つまり、重ね合わせた複数のワークを通して穴明けされた孔に、ファスナやリベットを挿入して、複数のワークを締結している。
ファスナの場合には、ワークに穴明けされた孔にファスナを挿入(圧入)するだけでワーク同士の締結が完了する。リベットの場合には、ワークに穴明けされた孔にリベットを挿入した後、リベットの頭部とは反対側の軸端部を圧潰してかしめ部を形成することにより、ワーク同士の締結が完了する。
Fasteners and rivets are used to connect and join a plurality of members (workpieces) in aircraft, automobiles, and the like that require high quality and durability. That is, fasteners and rivets are inserted into holes drilled through a plurality of stacked workpieces, and a plurality of workpieces are fastened.
In the case of fasteners, the fastening of the workpieces is completed simply by inserting (pressing) the fasteners into the holes drilled in the workpieces. In the case of rivets, after inserting the rivet into the hole drilled in the workpiece, the shaft end opposite to the head of the rivet is crushed to form a crimped portion, thereby completing the fastening of the workpieces To do.

ここで航空機の胴体を組み立てるために、ファスナやリベットにより、ワークであるスキンとストリンガとを締結する従来例を説明する。なお、スキンとはボディー外板であり、ストリンガとは構造材(補強材)である。   Here, in order to assemble the fuselage of an aircraft, a conventional example in which a skin, which is a workpiece, and a stringer are fastened by fasteners or rivets will be described. The skin is a body outer plate, and the stringer is a structural material (reinforcing material).

図6(a),図6(b)はファスナを用いて締結する例である。両図に示すように連結・結合するスキン1とストリンガ2は重ねられており、両者に共通して孔3が形成されている。
図6(a)に示すように、ファスナ4の先端(下端)を孔3に向かい合わせ、ファスナ4の頭部(上端)にアンビル(金敷)5を乗せ、作業者がエアーハンマー6を手に持ってこのエアーハンマー6をアンビル5に押し付けていく。
そうすると、エアーハンマー6の衝撃力がアンビル5を介してファスナ4に伝わり、ファスナ4が孔3の中に押し進められていく。例えば、ファスナ4の直径は6〜11mmで長さは50mmであり、孔3の直径はファスナ4の直径に比べて、0.06mm程度、小さくなっている。このため、ファスナ4が孔3の中に押し進められていくと、孔3の孔径を押し広げながら、ファスナ4が進んでいく。
最後には、図6(b)に示すように、ファスナ4の孔3への侵入が完了して、スキン1とストリンガ2とが連結される。
FIG. 6A and FIG. 6B are examples of fastening using fasteners. As shown in both drawings, the skin 1 and the stringer 2 to be connected and coupled are overlapped, and a hole 3 is formed in common to both.
As shown in FIG. 6 (a), the front end (lower end) of the fastener 4 faces the hole 3, an anvil (anvil) 5 is placed on the head (upper end) of the fastener 4, and the operator holds the air hammer 6 in hand. Hold this air hammer 6 against the anvil 5.
Then, the impact force of the air hammer 6 is transmitted to the fastener 4 through the anvil 5, and the fastener 4 is pushed into the hole 3. For example, the fastener 4 has a diameter of 6 to 11 mm and a length of 50 mm, and the diameter of the hole 3 is smaller than the diameter of the fastener 4 by about 0.06 mm. For this reason, when the fastener 4 is pushed into the hole 3, the fastener 4 advances while expanding the hole diameter of the hole 3.
Finally, as shown in FIG. 6B, the penetration of the fastener 4 into the hole 3 is completed, and the skin 1 and the stringer 2 are connected.

図7(a),図7(b)はリベットを用いて締結する例である。両図に示すように連結・結合するスキン1とストリンガ2は重ねられており、両者に共通して孔3が形成されている。
図7(a)に示すように、リベット14を孔3に挿通する。
次に図7(b)に示すように、リベット14の頭部にアンビル15aを当接・配置し、リベット14の軸端部(下端部)にアンビル15bを当接・配置する。そして、作業者がエアーハンマー16aを手に持ってこのエアーハンマー16aをアンビル15aに押し付けていくと同時に、作業者がエアーハンマー16bを手に持ってこのエアーハンマー16bをアンビル15bに押し付けていく。
そうすると、エアーハンマー16a,16bの衝撃力がアンビル15a,15bを介してリベット14に伝わり、図7(b)に示すように、リベット14の頭部及び軸端部が圧潰されて軸端部にかしめ部が形成され、同時に孔3に挿入されたリベット14の径が拡大する。これにより、スキン1とストリンガ2とが連結される。
なおここでは、リベットの頭部及び下端部の両方にエアーハンマーを用いた例を示したが、頭部側もしくは下端部側ではエアーハンマーは使用せず、人力によりアンビルを押さえて施工する場合もある。
FIG. 7A and FIG. 7B are examples of fastening using rivets. As shown in both drawings, the skin 1 and the stringer 2 to be connected and coupled are overlapped, and a hole 3 is formed in common to both.
As shown in FIG. 7A, the rivet 14 is inserted into the hole 3.
Next, as shown in FIG. 7B, the anvil 15 a is abutted and arranged on the head of the rivet 14, and the anvil 15 b is abutted and arranged on the shaft end (lower end) of the rivet 14. The operator holds the air hammer 16a in his hand and presses the air hammer 16a against the anvil 15a. At the same time, the operator holds the air hammer 16b in his hand and presses the air hammer 16b against the anvil 15b.
Then, the impact force of the air hammers 16a and 16b is transmitted to the rivet 14 through the anvils 15a and 15b, and the head and the shaft end of the rivet 14 are crushed as shown in FIG. A caulking portion is formed, and the diameter of the rivet 14 inserted into the hole 3 is increased at the same time. Thereby, the skin 1 and the stringer 2 are connected.
In addition, although the example which used the air hammer for both the head and the lower end part of the rivet was shown here, the air hammer is not used on the head side or the lower end part, and it may be constructed by pressing the anvil manually. is there.

なお、下記特許文献1,2に示す技術は超音波を用いた加工技術であり、ひずみの矯正、残留応力改善といった、金属の変形に対して、超音波加工を適用するものである。
しかし、超音波振動を利用して、リベット、ファスナを孔に挿入するようにした例は、これまで存在しない。また、リベット等を挿入する際に発生する騒音を低減するという観点から超音波を活用した例もない。
The techniques shown in Patent Documents 1 and 2 below are processing techniques using ultrasonic waves, and apply ultrasonic processing to metal deformation such as distortion correction and residual stress improvement.
However, there has been no example in which rivets and fasteners are inserted into holes using ultrasonic vibration. In addition, there is no example of utilizing ultrasonic waves from the viewpoint of reducing noise generated when inserting rivets or the like.

特開2009―269659号公報JP 2009-269659 A 特開2010―142870号公報JP 2010-142870 A 特開2001―269823JP 2001-269823 A 実開平5−242号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-242 実開平4−60342号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-60342 特開2008―302399号公報JP 2008-302399 A

ところで上記従来技術では次のような問題があった。
(1)エアーハンマーを使用しているため、騒音が激しい。このため、防音設備が必要であり、作業できる場所が限られていた。また、作業者は保護具(耳栓など)を装着する必要があり、作業環境が悪かった。
(2)エアーハンマーを使用しているため、振動が大きく、作業者への負担が大きかった。
(3)一方、油圧を用いた自動打鋲装置(例えば、特開2001―269823号公報、実開平5−242号公報、実開平4−60342号公報、特開2008―302399号公報)もあるが、狭い場所や、曲面が厳しい部材では、油圧を用いた自動打鋲装置を適用することは難しかった。
また、油圧を用いた自動打鋲装置では、大掛かりな装置が必要であり、設備投資も大きくなるという問題点があった。
By the way, the above prior art has the following problems.
(1) Noise is intense because an air hammer is used. For this reason, soundproofing equipment is necessary, and places where work can be performed are limited. In addition, the worker had to wear protective equipment (such as earplugs), and the working environment was bad.
(2) Since an air hammer was used, the vibration was large and the burden on the operator was heavy.
(3) On the other hand, there is also an automatic striking device using hydraulic pressure (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-269823, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-242, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-60342, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-302399). However, it is difficult to apply an automatic hammering device using hydraulic pressure in a narrow place or a member having a severe curved surface.
In addition, the automatic hammering device using hydraulic pressure has a problem that a large-scale device is required and the capital investment is increased.

本発明は上記従来技術に鑑み、騒音や振動を低減でき、しかも大きな設備投資の必要がない、棒状締結材の挿入方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for inserting a rod-shaped fastening material that can reduce noise and vibration and that does not require a large capital investment.

上記課題を解決する本発明の構成は、
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、棒状連結材を挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
前記超音波振動装置の前記ホーンから前記棒状連結材に超音波振動を伝達して、前記複数の部材を連結することを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
In the method of connecting the plurality of members by inserting a rod-shaped connecting material into the hole formed through the plurality of members superimposed,
Ultrasonic vibration is generated by an ultrasonic vibration device composed of an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibration and a horn that is connected to the ultrasonic vibration unit and efficiently transmits ultrasonic vibration,
Ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the ultrasonic vibration device to the rod-shaped connecting member to connect the plurality of members.

また本発明の構成は、
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、ファスナを挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
前記ファスナの一端を前記孔に向かい合わせた状態で、前記超音波振動装置の前記ホーンから前記ファスナの他端に超音波振動を伝達することにより、前記ファスナを前記孔に進入させて、前記複数の部材を連結することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
In the method of connecting the plurality of members by inserting fasteners into the holes formed through the plurality of superimposed members,
Ultrasonic vibration is generated by an ultrasonic vibration device composed of an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibration and a horn that is connected to the ultrasonic vibration unit and efficiently transmits ultrasonic vibration,
With the one end of the fastener facing the hole, the ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the ultrasonic vibration device to the other end of the fastener, thereby allowing the fastener to enter the hole, and These members are connected.

また本発明の構成は、
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、ファスナを挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる第1の超音波振動装置及びこれとは別の超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
前記ファスナの一端を前記孔に向かい合わせた状態で、前記第1の超音波振動装置のホーンから前記ファスナの他端に超音波振動を伝達することにより、前記ファスナを前記孔に進入させ、
同時に、第1の超音波振動装置とは別の前記超音波振動装置のホーンから、前記複数の部材のうち前記ファスナが挿入されてくる側とは反対側の部材に超音波振動を伝達することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
In the method of connecting the plurality of members by inserting fasteners into the holes formed through the plurality of superimposed members,
A first ultrasonic vibration device including an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibration, and a horn that is coupled to the ultrasonic vibration unit and efficiently transmits ultrasonic vibration, and another ultrasonic wave Ultrasonic vibration is generated by the vibration device,
With the one end of the fastener facing the hole, the ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the first ultrasonic vibration device to the other end of the fastener, thereby allowing the fastener to enter the hole.
At the same time, the ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the ultrasonic vibration device different from the first ultrasonic vibration device to the member on the opposite side of the plurality of members from which the fastener is inserted. It is characterized by.

また本発明の構成は、
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、リベットを挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
前記リベットを前記孔に挿入し、
次に、超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる第1の超音波振動装置及び第2の超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
第1の超音波振動装置のホーンから前記孔に挿入されている前記リベットの頭部に超音波振動を伝達して前記頭部を圧潰すると同時に、第2の超音波振動装置のホーンから前記孔に挿入されている前記リベットの軸端部に超音波振動を伝達して前記軸端部を圧潰することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
In the method of connecting the plurality of members by inserting rivets into the holes formed through the plurality of superimposed members,
Inserting the rivet into the hole;
Next, a first ultrasonic vibration device and a second ultrasonic vibration unit including an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibrations and a horn that is connected to the ultrasonic vibration unit and transmits ultrasonic vibrations efficiently. The ultrasonic vibration is generated by the acoustic vibration device,
The ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the first ultrasonic vibration device to the head of the rivet inserted into the hole to crush the head, and at the same time, the hole from the horn of the second ultrasonic vibration device to the hole. Ultrasonic vibration is transmitted to the shaft end portion of the rivet inserted into the rivet to crush the shaft end portion.

また本発明の構成は、
前記第1の超音波振動装置を油圧シリンダにより前記リベットの頭部に向けて押し付けており、前記第2の超音波振動装置を別の油圧シリンダにより前記リベットの軸端部に向けて押し付けていることを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
The first ultrasonic vibration device is pressed toward the head of the rivet by a hydraulic cylinder, and the second ultrasonic vibration device is pressed toward the shaft end of the rivet by another hydraulic cylinder. It is characterized by that.

本発明によれば、超音波振動装置で発生した超音波振動により、ファスナを孔に進入させたり、孔に挿入されたリベットの圧潰をしたりするため、棒状締結材による締結作業において、騒音や振動を低減することができる。   According to the present invention, the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibration device causes the fastener to enter the hole or crush the rivet inserted into the hole. Vibration can be reduced.

本発明の実施例1に係るファスナの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the fastener which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るファスナの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the fastener which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るファスナの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the fastener which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係るリベットの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the rivet which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係るリベットの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the rivet which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例6に係るリベットの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the rivet which concerns on Example 6 of this invention. 従来におけるファスナの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the fastener in the past. 従来におけるファスナの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the fastener in the past. 従来におけるリベットの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the conventional rivet. 従来におけるリベットの挿入方法を示す構成図。The block diagram which shows the insertion method of the conventional rivet.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples.

図1は本発明の実施例1にかかる、ファスナの挿入方法を示す。
この実施例1では、超音波振動装置100を用いて、ファスナ4を孔3に挿入するものである。超音波振動装置100は、超音波振動部101とホーン102とで構成されている。
超音波振動部101は超音波振動素子を内蔵しており、例えば、周波数が20kHzで電力が1000W程度のsin波やパルス波の電圧が印加されて、超音波振動を発生する。超音波の波形はサイン波が基本であるが、矩形波や片側振幅波とすることもできる。なお、電力はファスナ4のサイズに応じて最適な値とする。
ホーン102は、超音波振動部101に連結されており、超音波振動部101で発生した振動エネルギー(超音波振動)を効率よく伝達させるために、超音波振動の半波長を基本単位とする共鳴体であり、各種の合金や鋼材などにより形成されている。
FIG. 1 shows a fastener insertion method according to Embodiment 1 of the present invention.
In the first embodiment, the fastener 4 is inserted into the hole 3 using the ultrasonic vibration device 100. The ultrasonic vibration device 100 includes an ultrasonic vibration unit 101 and a horn 102.
The ultrasonic vibration unit 101 includes an ultrasonic vibration element. For example, a sin wave or pulse wave voltage having a frequency of 20 kHz and a power of about 1000 W is applied to generate ultrasonic vibration. The waveform of the ultrasonic wave is basically a sine wave, but may be a rectangular wave or a single-sided amplitude wave. The electric power is set to an optimum value according to the size of the fastener 4.
The horn 102 is connected to the ultrasonic vibration unit 101, and in order to efficiently transmit vibration energy (ultrasonic vibration) generated in the ultrasonic vibration unit 101, the horn 102 is a resonance having a half wavelength of ultrasonic vibration as a basic unit. The body is formed of various alloys and steel materials.

上記超音波振動装置100を用いてファスナ4を孔3に挿入する手法を説明する。
図1に示すように連結・結合するスキン1とストリンガ2は重ねられており、両者に共通して孔3が形成されている。
そこで、ファスナ4の先端(下端)を孔3に向かい合わせ、ファスナ4の頭部(上端)にアンビル(金敷)5を乗せ、作業者が、超音波振動を発生している超音波振動装置100を手に持ってこの超音波振動装置100のホーン102をアンビル5に押し付けていく。
そうすると、超音波振動装置100の衝撃力がアンビル5を介してファスナ4に伝わり、スキン1側からストリンガ2側に向かって、ファスナ4が孔3の中に押し進められていく。例えば、ファスナ4の直径は6〜11mmで長さは50mmであり、孔3の直径はファスナ4の直径に比べて、0.06mm程度、小さくなっている。このため、ファスナ4が孔3の中に押し進められていくと、孔3の孔径を押し広げながら、ファスナ4が進んでいく。
最後には、ファスナ4の孔3への侵入が完了して、スキン1とストリンガ2とが連結される。
A method for inserting the fastener 4 into the hole 3 using the ultrasonic vibration device 100 will be described.
As shown in FIG. 1, the skin 1 and the stringer 2 to be connected / coupled are overlapped with each other, and a hole 3 is formed in common with both.
Therefore, the ultrasonic vibration device 100 in which the tip (lower end) of the fastener 4 faces the hole 3 and the anvil (anvil) 5 is placed on the head (upper end) of the fastener 4 and the operator generates ultrasonic vibrations. Is held in hand and the horn 102 of the ultrasonic vibration device 100 is pressed against the anvil 5.
Then, the impact force of the ultrasonic vibration device 100 is transmitted to the fastener 4 through the anvil 5, and the fastener 4 is pushed into the hole 3 from the skin 1 side toward the stringer 2 side. For example, the fastener 4 has a diameter of 6 to 11 mm and a length of 50 mm, and the diameter of the hole 3 is smaller than the diameter of the fastener 4 by about 0.06 mm. For this reason, when the fastener 4 is pushed into the hole 3, the fastener 4 advances while expanding the hole diameter of the hole 3.
Finally, the penetration of the fastener 4 into the hole 3 is completed, and the skin 1 and the stringer 2 are connected.

実施例1では、次のような効果を奏する。
(1)超音波振動を付与することで、振動の減衰が速く、スキン1と共鳴しないため、騒音が低減する。
このことにより、作業場所の制限がなくなり、生産効率が向上し、専用の防音設備が不要となり、さらに作業環境の向上が図れる。
(2)手動で作業できるので、作業環境の制限がなくなる。また、大きな設備投資が不要となる。
(3)超音波振動を加えることで、油圧を用いた自動打鋲装置の加工力に比べて加工力が低減し、人力で施工可能となる。
The first embodiment has the following effects.
(1) Since ultrasonic vibration is applied, the vibration is quickly attenuated and does not resonate with the skin 1, so that noise is reduced.
As a result, there are no restrictions on the working place, production efficiency is improved, no dedicated soundproofing equipment is required, and the working environment can be further improved.
(2) Since work can be performed manually, there is no restriction on the work environment. In addition, a large capital investment is not required.
(3) By applying ultrasonic vibration, the processing force is reduced as compared with the processing force of an automatic hammering device using hydraulic pressure, and construction can be performed manually.

上記の実施例1では、超音波振動装置100は作業者の手に持たれていたが、実施例2では、図2に示すように、ロボット50の先端に超音波振動装置100を取り付け、ティーチングで自動的にファスナ4を孔3に挿入する。
また、ロボット50は基本的に位置制御で加工を行うが、超音波振動装置100との間にバネ機構51を設けることにより、荷重の制御をすることができ、ロボット50側への負荷を下げることができる。
In the first embodiment, the ultrasonic vibration device 100 is held in the hand of the operator. However, in the second embodiment, the ultrasonic vibration device 100 is attached to the tip of the robot 50 as shown in FIG. Then, the fastener 4 is automatically inserted into the hole 3.
The robot 50 basically performs processing by position control. However, by providing the spring mechanism 51 between the robot 50 and the ultrasonic vibration device 100, the load can be controlled and the load on the robot 50 side is reduced. be able to.

実施例2では、実施例1の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)ロボットを使用するため、自動化が可能となり、生産効率が向上する。
(2)ロボットを使用するため、繰り返し精度がよく、高い加工精度を確保することができる。
(3)超音波振動により、加工力が低下するので、積載能力の小さいロボットを適用することができ、設備投資額を少なくすることができる。
In the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since a robot is used, automation is possible and production efficiency is improved.
(2) Since a robot is used, repeatability is good and high machining accuracy can be ensured.
(3) Since the processing force is reduced by the ultrasonic vibration, a robot with a small loading capacity can be applied, and the amount of capital investment can be reduced.

図3は本発明の実施例3にかかる、ファスナの挿入方法を示す。
この実施例3では、超音波振動装置100のみならず、超音波振動装置200,300を用いて、ファスナ4を孔3に挿入するものである。超音波振動装置100,200,300は、それぞれ、超音波振動部101,201,301とホーン102,202,302とで構成されている。
FIG. 3 shows a fastener insertion method according to the third embodiment of the present invention.
In the third embodiment, the fastener 4 is inserted into the hole 3 using not only the ultrasonic vibration device 100 but also the ultrasonic vibration devices 200 and 300. The ultrasonic vibration devices 100, 200, and 300 include ultrasonic vibration units 101, 201, and 301 and horns 102, 202, and 302, respectively.

この実施例3では、超音波振動している超音波振動装置100のホーン102を、スキン1側からストリンガ2側に向かって、アンビル5を介してファスナ4に押し付ける。これにより、ファスナ4はスキン1側からストリンガ2側に向かって孔3内を進入していく。
このとき同時に、超音波振動している超音波振動装置200のホーン202を、ストリンガ2側からスキン1側に向かって、アンビル25aを介してストリンガ2に押し付けると共に、超音波振動している超音波振動装置300のホーン302を、ストリンガ2側からスキン1側に向かって、アンビル25bを介してストリンガ2に押し付ける。
In the third embodiment, the horn 102 of the ultrasonic vibration device 100 that is performing ultrasonic vibration is pressed against the fastener 4 through the anvil 5 from the skin 1 side toward the stringer 2 side. As a result, the fastener 4 enters the hole 3 from the skin 1 side toward the stringer 2 side.
At the same time, the horn 202 of the ultrasonic vibration device 200 that is performing ultrasonic vibration is pressed against the stringer 2 through the anvil 25a from the stringer 2 side toward the skin 1 side, and ultrasonically vibrated ultrasonic waves. The horn 302 of the vibration device 300 is pressed against the stringer 2 through the anvil 25b from the stringer 2 side toward the skin 1 side.

結局、超音波振動している超音波振動装置100の押し込み方向と、超音波振動している超音波振動装置200,300の押し込み方向を逆にしている。   Eventually, the pushing direction of the ultrasonic vibration device 100 that vibrates ultrasonically and the pushing direction of the ultrasonic vibration devices 200 and 300 that vibrate ultrasonically are reversed.

実施例3では、実施例1の効果に加えて、次のような効果を奏する。
即ち、ストリンガ2側からスキン1側に向かって、ストリンガ2及びスキン1にも超音波振動を加えることにより、摩擦の低減効果が増加して、加工力を低減することが可能となり、適用可能なファスナのサイズを広くすることができる。
In the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
That is, by applying ultrasonic vibration also to the stringer 2 and the skin 1 from the stringer 2 side to the skin 1 side, the friction reducing effect is increased, and the processing force can be reduced and can be applied. Fastener size can be increased.

図4(a),図4(b)は本発明の実施例4にかかる、リベットの挿入方法を示す。この実施例4では、2つの超音波振動装置400,500を用いて、リベット14を孔3に挿入するものである。超音波振動装置400,500は、それぞれ、超音波振動部401,501とホーン402,502とで構成されている。   4 (a) and 4 (b) show a rivet insertion method according to Embodiment 4 of the present invention. In the fourth embodiment, the rivet 14 is inserted into the hole 3 using the two ultrasonic vibration devices 400 and 500. The ultrasonic vibration devices 400 and 500 include ultrasonic vibration parts 401 and 501 and horns 402 and 502, respectively.

実施例4では、まず、図4(a)に示すように、リベット14を孔3に挿通する。
次に図4(b)に示すように、リベット14の頭部にアンビル15aを当接・配置し、リベット14の軸端部(下端部)にアンビル15bを当接・配置する。そして、作業者が超音波振動装置400を手に持ってこの超音波振動装置400のホーン402をアンビル15aに押し付けていくと同時に、作業者が超音波振動装置500を手に持ってこの超音波振動装置500のホーン502をアンビル15bに押し付けていく。
そうすると、超音波振動装置400,500の衝撃力がアンビル15a,15bを介してリベット14に伝わり、図4(b)に示すように、リベット14の頭部及び軸端部が圧潰されて軸端部にかしめ部が形成され、同時に孔3に挿入されたリベット14の径が拡大する。これにより、スキン1とストリンガ2とが連結される。
In Example 4, first, the rivet 14 is inserted through the hole 3 as shown in FIG.
Next, as shown in FIG. 4B, the anvil 15 a is abutted and arranged on the head of the rivet 14, and the anvil 15 b is abutted and arranged on the shaft end (lower end) of the rivet 14. Then, the operator holds the ultrasonic vibration device 400 in his hand and presses the horn 402 of the ultrasonic vibration device 400 against the anvil 15a, and at the same time, the operator holds the ultrasonic vibration device 500 in his hand. The horn 502 of the vibration device 500 is pressed against the anvil 15b.
Then, the impact force of the ultrasonic vibration devices 400 and 500 is transmitted to the rivet 14 via the anvils 15a and 15b, and as shown in FIG. 4 (b), the head and the shaft end of the rivet 14 are crushed and the shaft end. A caulking portion is formed in the portion, and the diameter of the rivet 14 inserted into the hole 3 is increased at the same time. Thereby, the skin 1 and the stringer 2 are connected.

実施例4では、次のような効果を奏する。
(1)超音波振動を付与することで、振動の減衰が速く、スキン1と共鳴しないため、騒音が低減する。
このことにより、作業場所の制限がなくなり、生産効率が向上し、専用の防音設備が不要となり、さらに作業環境の向上が図れる。
(2)手動で作業できるので、作業環境の制限がなくなる。また、大きな設備投資が不要となる。
(3)超音波振動を加えることで、油圧を用いた自動打鋲装置の加工力に比べて加工力が低減し、人力で施工可能となる。
なおここでは、リベットの頭部及び下端部の両方に超音波振動装置を用いた例を示したが、頭部側もしくは下端部側では超音波振動装置は使用せず、人力によりアンビルを押さえて施工する場合もある。
Example 4 has the following effects.
(1) Since ultrasonic vibration is applied, the vibration is quickly attenuated and does not resonate with the skin 1, so that noise is reduced.
As a result, there are no restrictions on the working place, production efficiency is improved, no dedicated soundproofing equipment is required, and the working environment can be further improved.
(2) Since work can be performed manually, there is no restriction on the work environment. In addition, a large capital investment is not required.
(3) By applying ultrasonic vibration, the processing force is reduced as compared with the processing force of an automatic hammering device using hydraulic pressure, and construction can be performed manually.
In this example, the ultrasonic vibration device is used for both the head and the lower end of the rivet, but the ultrasonic vibration device is not used on the head or lower end, and the anvil is pressed by human power. There is also a case of construction.

上記の実施例4では、超音波振動装置400,500は作業者の手に持たれていたが、実施例5では、図2に示すのと同様な2台のロボットの先端に超音波振動装置400,500を取り付け、ティーチングで自動的にリベット14の圧潰やかしめ形成をすることができる。
また、ロボットは基本的に位置制御で加工を行うが、各ロボットと超音波振動装置400,500との間に、図2に示すのと同様なバネ機構を設けることにより、荷重の制御をすることができ、ロボット側への負荷を下げることができる。
In the fourth embodiment, the ultrasonic vibration devices 400 and 500 are held in the hand of the operator. However, in the fifth embodiment, the ultrasonic vibration device is attached to the tips of two robots similar to those shown in FIG. 400,500 can be attached, and the rivet 14 can be automatically crushed or caulked by teaching.
In addition, the robot basically performs processing by position control, but the load is controlled by providing a spring mechanism similar to that shown in FIG. 2 between each robot and the ultrasonic vibration devices 400 and 500. Can reduce the load on the robot side.

実施例5では、実施例4の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)ロボットを使用するため、自動化が可能となり、生産効率が向上する。
(2)ロボットを使用するため、繰り返し精度がよく、高い加工精度を確保することができる。
(3)超音波振動により、加工力が低下するので、積載能力の小さいロボットを適用することができ、設備投資額を少なくすることができる。
In the fifth embodiment, in addition to the effects of the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since a robot is used, automation is possible and production efficiency is improved.
(2) Since a robot is used, repeatability is good and high machining accuracy can be ensured.
(3) Since the processing force is reduced by the ultrasonic vibration, a robot with a small loading capacity can be applied, and the amount of capital investment can be reduced.

実施例6では、図5に示すように、超音波振動装置400及びアンビル15aを油圧シリンダ61にて、スキン1側からストリング2側に押し付け、同時に、超音波振動装置500及びアンビル15bを油圧シリンダ62にて、ストリング2側からスキン1側に押し付ける。   In Example 6, as shown in FIG. 5, the ultrasonic vibration device 400 and the anvil 15a are pressed from the skin 1 side to the string 2 side by the hydraulic cylinder 61, and at the same time, the ultrasonic vibration device 500 and the anvil 15b are hydraulic cylinder. At 62, press against the skin 1 side from the string 2 side.

実施例6では、次のような効果を奏する。
(1)油圧シリンダで押し付けることにより、手動のときよりも大きなリベットに対しても適用可能となる。
(2)油圧シリンダを用いることにより、短時間での打鋲が可能となる。
(3)超音波振動を加えることで、荷重が低減し、低荷重の油圧シリンダで装置化が可能となり、装置費用を低減できる。
Example 6 has the following effects.
(1) By pressing with a hydraulic cylinder, it can be applied to a larger rivet than in manual operation.
(2) By using a hydraulic cylinder, it is possible to strike in a short time.
(3) By applying ultrasonic vibration, the load is reduced, and it is possible to implement a device with a low-load hydraulic cylinder, thereby reducing the cost of the device.

本発明は航空機の胴体を構成するスキンとストリンガとを締結する場合のみならず、各種の産業分野において複数のワークを棒状締結材(ファスナやリベット)により締結する場合に適用することができる。   The present invention can be applied not only when fastening a skin and a stringer constituting an aircraft fuselage but also when fastening a plurality of workpieces with rod-like fastening materials (fasteners and rivets) in various industrial fields.

1 スキン
2 ストリンガ
3 孔
4 ファスナ
5,15a,15b,25a,25b アンビル
6,16a,16b エアーハンマー
14 リベット
50 ロボット
51 バネ機構
61,62 油圧シリンダ
100,200,300,400,500 超音波振動装置
101,201,301,401,501 超音波振動部
102,202,302,402,502 ホーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Skin 2 Stringer 3 Hole 4 Fastener 5,15a, 15b, 25a, 25b Anvil 6,16a, 16b Air hammer 14 Rivet 50 Robot 51 Spring mechanism 61,62 Hydraulic cylinder 100,200,300,400,500 Ultrasonic vibration device 101, 201, 301, 401, 501 Ultrasonic vibrator 102, 202, 302, 402, 502 Horn

Claims (5)

重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、棒状連結材を挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
前記超音波振動装置の前記ホーンから前記棒状連結材に超音波振動を伝達して、前記複数の部材を連結することを特徴とする棒状締結材の挿入方法。
In the method of connecting the plurality of members by inserting a rod-shaped connecting material into the hole formed through the plurality of members superimposed,
Ultrasonic vibration is generated by an ultrasonic vibration device composed of an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibration and a horn that is connected to the ultrasonic vibration unit and efficiently transmits ultrasonic vibration,
A method of inserting a rod-shaped fastening material, wherein ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the ultrasonic vibration device to the rod-shaped connecting member to connect the plurality of members.
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、ファスナを挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
前記ファスナの一端を前記孔に向かい合わせた状態で、前記超音波振動装置の前記ホーンから前記ファスナの他端に超音波振動を伝達することにより、前記ファスナを前記孔に進入させて、前記複数の部材を連結することを特徴とする棒状締結材の挿入方法。
In the method of connecting the plurality of members by inserting fasteners into the holes formed through the plurality of superimposed members,
Ultrasonic vibration is generated by an ultrasonic vibration device composed of an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibration and a horn that is connected to the ultrasonic vibration unit and efficiently transmits ultrasonic vibration,
With the one end of the fastener facing the hole, the ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the ultrasonic vibration device to the other end of the fastener, thereby allowing the fastener to enter the hole, and A method of inserting a rod-shaped fastening material, comprising connecting the members.
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、ファスナを挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる第1の超音波振動装置及びこれとは別の超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
前記ファスナの一端を前記孔に向かい合わせた状態で、前記第1の超音波振動装置のホーンから前記ファスナの他端に超音波振動を伝達することにより、前記ファスナを前記孔に進入させ、
同時に、第1の超音波振動装置とは別の前記超音波振動装置のホーンから、前記複数の部材のうち前記ファスナが挿入されてくる側とは反対側の部材に超音波振動を伝達することを特徴とする棒状締結材の挿入方法。
In the method of connecting the plurality of members by inserting fasteners into the holes formed through the plurality of superimposed members,
A first ultrasonic vibration device including an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibration, and a horn that is coupled to the ultrasonic vibration unit and efficiently transmits ultrasonic vibration, and another ultrasonic wave Ultrasonic vibration is generated by the vibration device,
With the one end of the fastener facing the hole, the ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the first ultrasonic vibration device to the other end of the fastener, thereby allowing the fastener to enter the hole.
At the same time, the ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the ultrasonic vibration device different from the first ultrasonic vibration device to the member on the opposite side of the plurality of members from which the fastener is inserted. The insertion method of the rod-shaped fastening material characterized by this.
重ね合わせた複数の部材を通して形成された孔に、リベットを挿入して前記複数の部材を連結する方法において、
前記リベットを前記孔に挿入し、
次に、超音波振動を発生する超音波振動部と、この超音波振動部に連結されており超音波振動を効率良く伝達するホーンと、でなる第1の超音波振動装置及び第2の超音波振動装置により超音波振動を発生させておき、
第1の超音波振動装置のホーンから前記孔に挿入されている前記リベットの頭部に超音波振動を伝達して前記頭部を圧潰すると同時に、第2の超音波振動装置のホーンから前記孔に挿入されている前記リベットの軸端部に超音波振動を伝達して前記軸端部を圧潰することを特徴とする棒状締結材の挿入方法。
In the method of connecting the plurality of members by inserting rivets into the holes formed through the plurality of superimposed members,
Inserting the rivet into the hole;
Next, a first ultrasonic vibration device and a second ultrasonic vibration unit including an ultrasonic vibration unit that generates ultrasonic vibrations and a horn that is connected to the ultrasonic vibration unit and transmits ultrasonic vibrations efficiently. The ultrasonic vibration is generated by the acoustic vibration device,
The ultrasonic vibration is transmitted from the horn of the first ultrasonic vibration device to the head of the rivet inserted into the hole to crush the head, and at the same time, the hole from the horn of the second ultrasonic vibration device to the hole. A method of inserting a rod-shaped fastening material, wherein ultrasonic vibration is transmitted to a shaft end portion of the rivet inserted into a shaft to crush the shaft end portion.
請求項4において、
前記第1の超音波振動装置を油圧シリンダにより前記リベットの頭部に向けて押し付けており、前記第2の超音波振動装置を別の油圧シリンダにより前記リベットの軸端部に向けて押し付けていることを特徴とする棒状締結材の挿入方法。
In claim 4,
The first ultrasonic vibration device is pressed toward the head of the rivet by a hydraulic cylinder, and the second ultrasonic vibration device is pressed toward the shaft end of the rivet by another hydraulic cylinder. A method for inserting a rod-shaped fastening material.
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