JP2002263969A - 部品の自動組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品間の寸法のマッチングを効率良く行える
部品の自動組立方法を提供する。 【解決手段】 本発明の部品の自動組立方法は、複数個
の部品Ａ９１を寸法測定してそれぞれの測定値及びスト
ックされる順番を記憶しつつストックする工程と、部品
Ｂ９２の寸法を測定する工程と、部品Ｂの測定値に基づ
いてその部品Ｂ９２と所定のすきまをもって組立可能な
部品Ａ９１をストックから選ぶ工程と、部品Ｂ９２と前
記所定のすきまをもって組立可能な部品Ａ９１がストッ
クに無いときにストックの部品Ａ９１のうちストックさ
れる順番が早かったもの及び／又は測定値が寸法基準値
から離れているもの所定個とその部品Ｂ９２とを排出す
る工程と、新たな部品Ａ９１を寸法測定してその測定値
及びストックされる順番を記憶しつつストックする工程
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品間の寸法をマ
ッチングさせる部品の自動組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、玉軸受の製造工程においては、
内外輪を研削加工し、次いで超仕上げし、その後それら
の間に所定のすきま（すきま設定値）をもってボールを
介在させるように組立を行うが、各部品は寸法基準値か
らの若干のずれ（誤差）を有している。そこで組立工程
においては、外輪溝径Ｍａ、内輪溝径Ｍｂ、ボール直径
Ｄとしたときの、以下の式［１］を満足する組合せを複
数の内外輪及びボールから選択している。 ｜Ｍａ−Ｍｂ−２×Ｄ−（すきま設定値）｜≦（許容値） ［１］ 上式を満足する内外輪及びボールの組合せを迅速かつ効
率的に得ることが、玉軸受の生産性に大きな影響を及ぼ
す。

【０００３】特公平１−５０５３７号公報に開示された
部品の自動組立方法では、先ず、複数個の外輪の寸法分
布が正規分布に従うと仮定してその中央値や標準偏差を
所定の値に設定し、各区分の面積が等しくなるようにそ
の正規分布の領域を複数の区分に分ける。次に、実際に
所定個数の外輪の寸法を測定して、それぞれを前記区分
に割り当て、それぞれの区分を記憶しつつストッカに収
納する。次に、一個の内輪の寸法を測定し、その内輪と
組立可能なものを、寸法測定されてストックされた所定
個数の外輪の中から一個選ぶとともに、予め寸法測定さ
れた複数のボールの中から所定個選ぶ。外輪を複数の区
分から選ぶ際に、そこに含まれる外輪の個数が多い区分
から、その内輪と組立可能なものがあるかどうかを調べ
ていくことで、上記式［１］を満足する内外輪及びボー
ルの組合せを得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】同公報に開示された部
品の自動組立方法では、中央値や正規分布を演算した
り、正規分布の領域を複数の区分に分けたりするのが煩
雑で、これらを安価な制御装置で実現しようとすると、
制御プログラムが複雑になるという側面があった。ま
た、寸法公差内にはあるものの寸法基準値からの誤差が
大きい外輪が、いつまでもストッカに残されて、結果と
してマッチング成功率（嵌合率）やマッチング迅速性の
低下を招くことがあった。本発明は、上記事情に鑑みて
なされたものであって、その目的は、部品間の寸法のマ
ッチングを効率良く行える部品の自動組立方法を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、部
品Ａと、該部品Ａに対して所定のすきまをもって組み立
てられる部品Ｂとの組合せを選択する部品の自動組立方
法において、複数個の部品Ａを寸法測定してそれぞれの
測定値及びストックされる順番を記憶しつつストックす
る工程と、部品Ｂの寸法を測定する工程と、部品Ｂの測
定値に基づいてその部品Ｂと前記所定のすきまをもって
組立可能な部品Ａをストックから選ぶ工程と、部品Ｂと
前記所定のすきまをもって組立可能な部品Ａがストック
に無いときにストックの部品Ａのうちストックされる順
番が早かったもの及び／又は測定値が寸法基準値から離
れているもの所定個とその部品Ｂとを排出する工程と、
新たな部品Ａを寸法測定してその測定値及びストックさ
れる順番を記憶しつつストックする工程とを含むことを
特徴とする部品の自動組立方法によって達成される。ま
た、本発明の前記目的は、部品Ａと、部品Ｂと、前記部
品Ａ及びＢの間に所定のすきまをもって組み入れられる
部品Ｃとの組合せを選択する部品の自動組立方法におい
て、一又は複数種類の寸法の部品Ｃを適宜用意する工程
と、複数個の部品Ａを寸法測定してそれぞれの測定値及
びストックされる順番を記憶しつつストックする工程
と、部品Ｂの寸法を測定する工程と、部品Ｂの測定値に
基づいてその部品Ｂと前記所定のすきまをもって部品Ｃ
を組入れ可能な部品Ａをストックから選ぶ工程と、部品
Ｂとの間に部品Ｃを前記所定のすきまをもって組入れ可
能な部品Ａがストックに無いときにストックの部品Ａの
うちストックされる順番が早かったもの及び／又は測定
値が寸法基準値から離れているもの所定個とその部品Ｂ
とを排出する工程と、新たな部品Ａを寸法測定してその
測定値及びストックされる順番を記憶しつつストックす
る工程とを含むことを特徴とする部品の自動組立方法に
よって達成される。なお、ストックから部品Ａを一個の
みを排出するときは、ストックされる順番が最も早かっ
たもの又は測定値が寸法基準値から最も離れているもの
を排出するように構成できる。

【０００６】本発明においては、煩雑な中央値や正規分
布の演算を行わず、マッチングが成立しなかった際に部
品Ｂのみならずストックされた部品Ａも排出する。な
お、このとき排出する部品Ａは一個に限らず、複数個で
もよい。部品Ａを複数個排出する場合、ストックされる
順番が早かったものと、測定値が寸法基準値から離れて
いるものとを排出してもよい。図６に示すように、例え
ば外輪（内輪でもよい）を多数加工するとき、研削工具
の熱膨張などに起因して、仕上がり寸法が寸法基準値か
ら大きくずれるようなロットがある。図６では、４００
０〜５０００個のロットで仕上がり寸法が寸法基準値か
ら大きくずれており、このロットのものは寸法公差内に
はあっても、マッチング不良（嵌合不良）を引き起こし
易い。従来のように、ストックした外輪を一切排出しな
いのでは、このロットのところでストッカにマッチング
不良になり易い外輪ばかりがストックされることとな
り、嵌合率が著しく下がる。せっかくストックした部品
Ａを排出するのは、一見非効率的に思えるが、本発明者
は発想を転換して本発明を想到した。つまり、マッチン
グが成立しなかった際には、ストックされた部品Ａのう
ち、今後もマッチングされる可能性が低いと思われるも
のを一又は複数個排出するのである。本発明によれば、
例えば寸法誤差が大きいなどの部品Ａがいつまでもスト
ックされることがなくなり、総合的には部品間の寸法の
マッチングを従来より効率良く行うことができる。

【０００７】本発明を実施する部品の自動組立装置は、
以下の構成とすることができる。すなわち、部品Ａと、
該部品Ａに対して所定のすきまをもって組み立てられる
部品Ｂとの組合せを選択する部品の自動組立装置におい
て、部品Ａを寸法測定する測定手段と、寸法測定された
複数個の部品Ａがストックされるストッカと、部品Ａの
寸法測定値及びストックされる順番を記憶する記憶手段
と、部品Ｂの寸法を測定する測定手段と、部品Ｂの寸法
測定値を記憶する記憶手段と、制御手段とを含み、該制
御手段は、部品Ｂの測定値に基づいてその部品Ｂと前記
所定のすきまをもって組立可能な部品Ａをストックから
選ぶ動作と、部品Ｂと前記所定のすきまをもって組立可
能な部品Ａがストックに無いときにストックの部品Ａの
うちストックされる順番が早かったもの及び／又は測定
値が前記寸法基準値から離れているものを排出のために
選ぶ動作とを行うことができ、制御手段によって排出の
ために選ばれた部品Ａとそのときの部品Ｂとを排出する
排出手段を更に備えたことを特徴とする部品の自動組立
装置である。なお、同一の記憶手段によって、部品Ａの
寸法測定値及びストックされる順番並びに部品Ｂの寸法
測定値を記憶するようにしてもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１に、本発明の部品の自動
組立方法の一例を実施可能な自動組立装置を示す。本装
置１０は、玉軸受の内外輪及びボールの寸法マッチング
を行うものである。自動組立装置１０は、内輪９２をそ
こに転がして供給する傾斜溝状の内輪シュート１１を備
えている。内輪シュート１１の側面には、間欠的に一個
ずつ内輪９２を下方に放す供給ユニット１２と、供給ユ
ニット１２から転がってきた内輪９２を停止するための
ソレノイド１３とが設けられている。ソレノイド１３に
略対向する位置には、内輪９２の溝径を測定するセンサ
１４が設けられている。

【０００９】また、自動組立装置１０は、外輪９１をそ
こに転がして供給する傾斜溝状の上部外輪シュート１６
ａを備えている。上部外輪シュート１６ａの側面には、
間欠的に一個ずつ外輪９１を下方に放す供給ユニット１
７と、供給ユニット１７から転がってきた外輪９１を停
止するための第一ソレノイド１８とが設けられている。
ソレノイド１８に略対向する位置には、外輪９１の溝径
を測定するセンサ１９が設けられている。さらに、上部
外輪シュート１６ａの側面には、第一ソレノイド１８か
ら転がってきた外輪９１を停止するための第二ソレノイ
ド２０と、第二ソレノイド２０によって停止された外輪
９１を上部外輪シュート１６ａから不良外輪ストア２２
へと押し出すことができる第一排出プッシャ２１とが設
けられている。

【００１０】第二ソレノイド２０から転がってきた外輪
９１は、このシュート１６ａの下部に配置されたストッ
カ２３内にストックされる。ストッカ２３は、複数個
（例えば２０個）のストック場所を有している。ストッ
カ２３は、上部外輪シュート１６ａが延びる方向に対し
て略垂直方向に延びるレール２３ａ上で可動に配置され
ている。ストッカ２３は、モータ（例えばステッピング
モータ）２４によって駆動されてレール２３ａ上を移動
し、空となったストック場所にいつでも外輪９１をスト
ックできるように構成されている。

【００１１】ストッカ２３には、自動組立装置１０の内
部に備えられた第二排出プッシャ２５が突没可能な（進
退可能な）孔（図示せず）が設けられており、第二排出
プッシャ２５がその孔を貫通してストッカ２３内の外輪
９１を押し出せるようになっている。こうしてストッカ
２３から押し出された外輪９１は、下部外輪シュート１
６ｂへと運ばれる。

【００１２】図１に示した装置を制御する回路の例を図
２に示す。図２は、マイクロコンピュータを用いて構成
した制御回路の例を示しているが、制御回路の形態は特
にこれに限定されず、配線論理回路などによって実装さ
れてもよい。制御回路３０は、中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入力バッファ３
５、出力バッファ３６、及びこれらを結合するバス３４
を備えている。

【００１３】入力バッファ３５は、内輪及び外輪の溝径
センサ１４，１９からそれぞれ測定したデータを受信し
て一時蓄積するバッファで、Ａ／Ｄ変換機能やレジスタ
機能を有するブロックである。また入力バッファ３５
は、モータ２４からストッカの位置情報も受信する。出
力バッファ３６は、モータ２４、内輪供給ユニット１
２、外輪供給ユニット１７、内輪シュートのソレノイド
１３、外輪シュートの第一ソレノイド１８及び第二ソレ
ノイド２０、第一排出プッシャ２１、第二排出プッシャ
２５に接続されている。出力バッファ３６は、バス３４
から受信したデータに基づいてこれらの出力装置を駆動
する駆動回路を有するブロックである。

【００１４】ＲＯＭ３２には、後述する制御プログラム
などの各種プログラムが記憶されている。ＲＡＭ３３に
は、各部品の寸法許容値などの条件データや、センサ１
４，１９で検出した溝径データやストッカ内での外輪の
ストック位置などが一時的に記憶される。これらのデー
タの転送はバス３４を介して行われ、これらのデータの
演算処理や制御はＣＰＵ３１で行われる。

【００１５】図３に、ボール供給装置の一例を示す。こ
のボール供給装置４０は、５種類の寸法のボールを貯留
・供給できる構成になっている。貯留部４１は、５個の
ホッパ４１ａ〜４１ｅからなっており、各ホッパには異
なる寸法のボールが収納される。各ホッパ４１ａ〜４１
ｅから伸びたフレキシブルシュート４２は、シャッタ部
４３に接続されている。シャッタ部４３は、各フレキシ
ブルシュート４２に対応したシャッタ（ソレノイド）４
３ａ〜４３ｅを備えている。シャッタ４３ａ〜４３ｅを
開閉することで、所定の寸法のボールが取り出される。
なお、シャッタ４３ａ〜４３ｅは、図２に示した制御回
路３０によって開閉されてもよい。

【００１６】本発明の部品の自動組立方法（制御プログ
ラム）の一例を以下に説明する。予め、図３に示したボ
ール供給装置４０の各ホッパ４１ａ〜４１ｅに、寸法基
準値に対して±２．５μｍの溝径寸法誤差を有するボー
ル、０μｍの溝径寸法誤差を有するボール（ちょうど寸
法基準値のボール）、±５μｍの溝径寸法誤差を有する
ボールを貯留しておく。これにより、内外輪の許容寸法
差は±１０μｍとなる。つまり、例えばちょうど寸法基
準値の内輪があったとき、外輪は外輪の寸法基準値から
±１０μｍの範囲で寸法がずれていることが許容され
る。図１に示す自動組立装置１０を起動した後、上部外
輪シュート１６ａに設けられた供給ユニット１７から一
個の外輪９１を転がし、第一ソレノイド１８の突出した
ピンでその外輪９１を停止するとともにセンサ１９で外
輪溝径Ｍａを測定する（図４のＳ１０１）。

【００１７】次に、その外輪９１の溝径Ｍａが寸法公差
内かどうか判断する（図４のＳ１０２）。外輪溝径Ｍａ
が寸法公差内であれば、第一ソレノイド１８のピン及び
第二ソレノイド２０のピンを引込めてその外輪９１を下
方に転がすとともに、モータ２４によりストッカ２３を
駆動してストッカ２３の所定ストック位置に収納する。
この際、その外輪９１の溝径Ｍａ、ストック位置、スト
ッカ２３に収納される順番をＲＡＭ３３に記憶する。ス
トッカ２３に収納される順番の情報形態としては、１、
２、３、・・・という番号でも、収納時間でもよい（図
４のＳ１０３）。外輪溝径Ｍａが寸法公差外であれば、
第一ソレノイド１８のピンを引込めてその外輪９１を第
二ソレノイド２０のピンで受け止めるとともに、第一排
出プッシャ２１によりその外輪９１を不良外輪ストア２
２へと押し出す（図４のＳ１０４）。

【００１８】ストッカ２３内に所定個（例えば２０個）
の外輪９１が収納されて満杯になるまで、上記作業を続
ける（図４のＳ１０５）。なお、この初期ストック工程
は、外輪９１の溝径Ｍａを測定して記憶しこれをストッ
ク位置にストックするとともに、溝径Ｍｂを測定した１
個の内輪９２とその都度マッチングを行い、マッチング
が成功した場合にはその外輪９１及び内輪９２を取り出
し、マッチング不良の場合にはその外輪９１をストック
するように構成してもよい。

【００１９】次に、内輪シュート１１に設けられた供給
ユニット１２から一個の内輪９２を転がし、ソレノイド
１３の突出したピンでその内輪９２を停止するとともに
センサ１４で内輪９２の溝径Ｍｂを測定する（図４のＳ
１０６）。

【００２０】次に、その内輪９２の溝径Ｍｂが寸法公差
内かどうか判断する（図４のＳ１０７）。内輪溝径Ｍｂ
が寸法公差外であれば、ソレノイド１３のピンを引込め
てその内輪９２を下方に転がすとともに排出する（図４
のＳ１０９）。内輪シュート１１の下部には、転がって
きた内輪９２をそのまま組立工程へ転がしたり、転がっ
てきた内輪９２を排出シュート１１ｄへ転がしたりでき
る適宜な切替手段１１ｃが設けられている。この切替手
段１１ｃは、図２に示した制御回路によって駆動されて
もよい。なお、不良内輪の排出機構はこの形態に限定さ
れず、例えば、上述した不良外輪の排出機構と同様なも
のを採用してもよい。

【００２１】内輪溝径Ｍｂが寸法公差内であれば、その
内輪９２とストッカ２３の中の外輪９１とボールとにつ
いて、上述した式［１］を計算する（図４のＳ１０
８）。なお、ボールの直径Ｄはここでは５種類ある。計
算結果から、その内輪９２とマッチング可能な外輪９
１、即ちその外輪９１と前記内輪９２との間に所定のす
きまをもってボールを組入れ可能な外輪９１がストッカ
２３の中にあるか、判断する（図４のＳ１１０）。な
お、全ての内外輪、ボールについて計算を完了する以前
に、マッチング可能な外輪９１及びボールが見つかった
場合、その見つかった時点でＳ１０８の計算を中止して
もよい。

【００２２】マッチングが成立した場合は、その内輪９
２と外輪９１とを取り出す（図４のＳ１１１）。ストッ
カ２３から外輪９１を取り出す際には、モータ２４を駆
動してその外輪９１のストック位置を第二排出プッシャ
２５の位置に合わせるとともに、第二排出プッシャ２５
によりその外輪９１を下部外輪シュート１６ｂへと運
ぶ。下部外輪シュート１６ｂの側面には、転がってきた
外輪９１をそのまま組立工程へ転がしたり、転がってき
た外輪９１を排出シュート１６ｄへ転がしたりできる適
宜な切替手段１６ｃが設けられている。この切替手段１
６ｃは、図２に示した制御回路によって駆動されてもよ
い。

【００２３】マッチングが成立しなかった場合は、その
内輪９２と、ストッカ２３内の外輪のうちストックされ
る順番が最も早かった外輪９１又は測定値Ｍａが寸法基
準値から最も離れている外輪９１とを排出する（図４の
Ｓ１１２）。ストックされる順番が最も早かったという
ことは、ストッカ２３に最も長くストックされているこ
とを意味し、このような外輪９１は今後もマッチングが
成立する可能性が低いものである。測定値Ｍａが寸法基
準値から最も離れている外輪９１も、今後マッチングが
成立する可能性が低いものである。

【００２４】次に、外輪９１が嵌合成立に基づいて取り
出されるか嵌合不成立に基づいて排出されるかして空に
なったストッカ２３のストック位置に、新たな外輪９１
を上部外輪シュート１６ａの供給ユニット１２から一個
下方に転がして、その外輪９１の溝径Ｍａを測定する
（図４のＳ１０１に戻る）。

【００２５】このように、マッチングが成立する可能性
が低い外輪９１を排出し、そのストック位置に新たな外
輪９１を補充して、ストッカ２３をマッチングが成立す
る可能性が高い外輪９１で満たしておくことで、煩雑な
演算などを経ることなく、嵌合率の著しい向上が可能と
なる。また、マッチングに要する時間も短縮されて、生
産性の向上が可能となる。

【００２６】図５に基づいて、本発明実施例の効果を説
明する。図５に示すグラフは、横軸は供給ユニット１２
から一個供給された内輪９２の寸法誤差（寸法基準値か
らのずれ）を表し、縦軸はその内輪９２に対する外輪９
１・ボールの嵌合率を表す。この嵌合率は、各寸法誤差
の内輪９２について所定回数マッチングを行ったうちの
嵌合不成立となった割合を１から減じた値を百分率で表
したものである。グラフ中、●は上述したような本発明
実施例による結果を示し、×は従来のようにストッカか
ら外輪を排出しない方法（比較例）による結果を示す。
寸法誤差が±１０μｍの範囲では、ボールの選択次第で
調整が効くため実施例でも比較例でも略１００％の嵌合
率であったが、寸法誤差が±１０μｍを越えた範囲で
は、実施例と比較例とで結果に大きな差が生じ、実施例
は比較例に対して極めて高い嵌合率を得た。

【００２７】なお、本発明は前述した実施形態、実施例
に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能
である。例えば、複数個の内輪をストッカに収納して、
一個ずつの外輪に対してマッチングを調べるように構成
してもよい。また、玉軸受等の軸受の組立に限らず、本
発明は他の様々な部品の組立に適用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部品間の寸法のマッチングを効率良く行える部品の自動
組立方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を実施可能な自動組立装置
示す概略斜視図である。

【図２】図１の自動組立装置の制御手段を説明する回路
図である。

【図３】ボールの供給装置を示す概略図である。

【図４】本発明の一実施形態を説明するフローチャート
である。

【図５】本発明の効果を説明するグラフである。

【図６】寸法誤差の発生を説明するグラフである。

【符号の説明】

１０ 玉軸受の自動組立装置（部品の自動組立装
置） １４，１９ 溝径センサ（測定手段） ２３ ストッカ ２５ 第二排出プッシャ（排出手段） ９１ 外輪（部品Ａ） ９２ 内輪（部品Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品Ａと、該部品Ａに対して所定のすき
   まをもって組み立てられる部品Ｂとの組合せを選択する
   部品の自動組立方法において、 複数個の部品Ａを寸法測定してそれぞれの測定値及びス
   トックされる順番を記憶しつつストックする工程と、部
   品Ｂの寸法を測定する工程と、部品Ｂの測定値に基づい
   てその部品Ｂと前記所定のすきまをもって組立可能な部
   品Ａをストックから選ぶ工程と、部品Ｂと前記所定のす
   きまをもって組立可能な部品Ａがストックに無いときに
   ストックの部品Ａのうちストックされる順番が早かった
   もの及び／又は測定値が寸法基準値から離れているもの
   所定個とその部品Ｂとを排出する工程と、新たな部品Ａ
   を寸法測定してその測定値及びストックされる順番を記
   憶しつつストックする工程とを含むことを特徴とする部
   品の自動組立方法。