JP2006026780A - 軸状部品の嵌め込み方法および軸状部品嵌め込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の軸状部品を組み合わせた状態で嵌め込む場合においても、効率良く、比較的短時間に嵌入孔へ嵌め込むことのできる軸状部品の嵌め込み方法および軸状部品嵌め込み装置を提供する。
【解決手段】 嵌入孔（バルブ孔５１）の軸心が鉛直方向となるように本体部品（バルブボディ５）を位置決めして、軸状部品（スプールバルブ４１など）を落とし込むことにより該バルブ孔５１に嵌め込む鉛直方向嵌め込み方法と、バルブ孔５１の軸心が水平方向または略水平方向となるようにバルブボディ５を位置決めして、軸状部品（スリーブ４２とプランジャ４３などの組み合わせ部品）を押し込むことによりバルブ孔５１に嵌め込む水平または略水平方向嵌め込み方法とを選択的に採用する軸状部品の嵌め込み方法である。バルブボディ５を固定している組付け用治具３が回動することで嵌め込み方向の調整をおこなう。
【選択図】 図４

Description

本発明は、嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法と該軸状部品の嵌め込み方法に使用される軸状部品嵌め込み装置に係り、特に複数の軸状部品を組み合わせた状態で嵌め込む場合においても、効率良く、比較的短時間に嵌入孔へ嵌め込むことのできる軸状部品の嵌め込み方法および軸状部品嵌め込み装置に関するものである。

例えばスプリングやスプールバルブなどの軸状部品を車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディに穿設されたバルブ孔などの嵌入孔に嵌め込む場合には、原則として該嵌入孔が鉛直方向となるように本体部品を載置した状態で軸状部品の嵌め込み作業が行われている。嵌入孔を鉛直方向とすることにより、軸状部品をアクチュエータやロボットなどで孔位置まで運んだ後は、該軸状部品の自重によって自由落下させることで軸状部品の嵌め込みが行われることとなり、効率的に軸状部品の嵌め込み作業を行うことができるからである。

しかし、一方の軸状部品が他方の軸状部品に穿設された挿入孔に遊嵌した状態で、遊嵌する一方の軸状部品から本体部品の嵌入孔に嵌め込むといった作業においては、上記するような嵌入孔を鉛直方向に向けた状態での嵌め込み作業は極めて困難となる。例えば、上記と同様に車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディに穿設されたバルブ孔に対して、所定深度の挿入孔を有するスリーブにプランジャを遊嵌した状態で該プランジャの一端から順にプランジャおよびスリーブをバルブ孔に嵌め込む作業などが考えられる。ここで、一方の軸状部品（プランジャ）の一部が他方の軸状部品（スリーブ）に遊嵌し、該他方の軸状部品（スリーブ）を外部から押圧保持した状態で（かかる押圧によって一方の軸状部品（プランジャ）が落下しないように保持している）、一方の軸状部品（プランジャ）から嵌入孔に嵌め込もうとすると、今度は押圧保持した部分が軸状部品の嵌め込みの障害となり、効率的な嵌め込み作業ができなくなってしまう。

特許文献１では、嵌入孔を有する本体部品を、該嵌入孔が水平方向となるように載置し、軸状部材を鉛直方向に振動させながら本体部品の嵌入孔に押圧挿入する軸状部品の嵌入方法および装置に関する発明が開示されている。かかる発明によれば、嵌入孔とそれに嵌入する軸状部品の位置に多少のばらつきがある場合であっても、水平に載置された軸状部品に鉛直方向に振動を与えることにより、軸状部品の傾きによる孔への食いつきが比較的短時間で解消されることとなる。さらに、嵌入孔が水平方向となるように本体部品を載置した状態で軸状部品を押圧挿入する方法であれば、上記するように２つの軸状部品が嵌め合わされた状態であっても一方の軸状部品を落下させることなく嵌入孔に嵌め込むことが可能となる。
特開平８−１３２３２３号公報

特許文献１の軸状部品の嵌入方法および装置によれば、嵌入孔とそれに嵌入する軸状部品の位置に多少のばらつきがある場合であっても、水平に載置された軸状部品に鉛直方向に振動を与えることにより、確実に軸状部品を嵌入孔に嵌め込むことができる。さらに２つの軸状部品が嵌め合わされた状態であってもその一方の軸状部品を落下させずに嵌入孔に嵌め込むことが可能となる。しかし、上記するように、軸状部品を嵌入孔に嵌めこんでなる組立て製品を順次生産していく生産ラインにおいてその生産性の向上を実現するためには、原則として、軸状部品の自重を効果的に利用して該軸状部品を鉛直方向の嵌入孔に自由落下させながら嵌め込むことが好ましい。軸状部品を鉛直方向とした場合に嵌め込み作業が極めて困難となる場合に限って、適宜、水平方向ないし略水平方向に嵌め込む方法を採用するのが最も効果的な方法であるものと考えられる。したがって、水平方向のみの嵌め込み方式を対象とする上記発明の嵌入装置および方法では、組立て部品の生産ラインの生産性の向上を図ることが極めて難しいものと考えられる。

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、組立て部品の生産ラインのうち、本体部品の嵌入孔に軸状部品を嵌め込む工程において、該生産ラインの生産性の向上を図ることのできる軸状部品の嵌め込み方法および軸状部品嵌め込み装置を提供することを目的とする。また、２つの軸状部品において一方の軸状部品を他方の軸状部品の挿入孔に遊嵌した状態で該２つの軸状部品を本体部品の嵌入孔に嵌め込む場合においても、効率的でかつ嵌め込み速度が比較的速い軸状部品の嵌め込み方法および軸状部品嵌め込み装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による軸状部品の嵌め込み方法は、嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法であって、前記軸状部品の嵌め込み方法は、前記嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように前記本体部品を位置決めして、前記軸状部品を落とし込むことにより該嵌入孔に該軸状部品を嵌め込む鉛直方向嵌め込み方法と、前記嵌入孔の軸心が水平方向または略水平方向となるように前記本体部品を位置決めして、前記軸状部品を押し込むことにより該嵌入孔に該軸状部品を嵌め込む水平または略水平方向嵌め込み方法と、を選択的に採用しておこなうことを特徴とする。

本発明は、例えば複数の軸状部品を複数の嵌入孔（を有する本体部品）に嵌め込む作業ユニットを複数繋げてなる生産ラインに適用される軸状部品の嵌め込み方法である。かかる嵌入孔への軸状部品の嵌め込みに際しては、原則として嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように本体部品を位置決めした状態で、該嵌入孔へ軸状部品を嵌め込むことが、嵌入孔を水平方向とした状態で水平方向に軸状部品を押し込みながら嵌め込むことに比べて嵌め込み作業に要する時間を短縮できる。軸状部品の自重を利用できるため、嵌入孔に軸状部品がうまく収まることができればスムーズに嵌め込みがおこなわれるからである。

しかし、軸状部品がその長手方向にわたって複数の段付きを有する段付き形状に形成されている場合や、嵌入孔が段付き孔の場合、さらにはそれらが組み合わされた場合の嵌め込み作業などでは、嵌入孔を鉛直方向に位置決めした状態で軸状部品を嵌め込むよりも水平方向または水平に近い略水平方向に嵌め込む方が嵌め込み作業が容易で、かつ嵌め込みに要する時間が短縮される場合もあり得る。さらには、本体部品の上面と下面、すなわち反対の面から複数の軸状部品を嵌め込むような作業においては、該本体部品を嵌入孔が水平方向となるように位置決めした状態で、軸状部品を左右の方向からそれぞれの嵌入孔へ嵌め込むことがより効率的な方法と考えられる。

そのために本発明では、複数の嵌入孔を有する本体部品において、原則としては嵌入孔を鉛直方向に位置決めした状態で軸状部品の嵌めこみをおこないながらも、選択的に嵌入孔が水平方向または略水平方向となるように本体部品を位置決めした状態で軸状部品を嵌め込むようにしている。本発明は特に、精密な複数の軸状部品を嵌め込み方向が多様に相違するような本体部品に嵌め込む場合などに使用されるのが好適である。

また、本発明による軸状部品の嵌め込み方法の好ましい実施形態は、前記軸状部品が少なくとも、所定深度の挿入孔を有する第一軸状部品と該挿入孔に遊嵌可能な第二軸状部品とからなり、該第二軸状部品を該第一軸状部品に遊嵌した状態で該第二軸状部品の端部から該第一軸状部品および該第二軸状部品を前記嵌入孔に嵌め込む際には、前記水平または略水平方向嵌め込み方法を使用することを特徴とする。

上記するように、本発明の軸状部品の嵌め込み方法は、原則として、嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように本体部品を位置決めした状態で該嵌入孔に軸状部品を嵌め込むこととしながらも、適宜、嵌入孔の軸心が水平方向または略水平方向となるように本体部品を位置決めした状態で軸状部品を嵌め込むようにする方法である。特に本発明では、例えば２つの軸状部品を組み合わせた状態で嵌入孔へ嵌め込む場合を対象としており、かかる２つの軸状部品を鉛直方向に嵌め込もうとした際に嵌め込み作業の効率が低下する恐れのある場合には、水平方向に嵌め込みをおこなうこととするものである。

例えば、所定深度の挿入孔を有する第一軸状部品（小型で容器状の蓋材など）の該挿入孔に、第二軸状部品の一部を遊嵌させた状態で２つの軸状部品を組み合わせ（この２つの軸状部品は何ら固定されていない）、第二軸状部品の端部（第一軸状部品に遊嵌している端部とは反対側の端部）から軸心を鉛直方向に向けた嵌入孔へこの２つの軸状部品を嵌め込もうとする場合を想定する。この場合、第一軸状部品を比較的強固に把持することによって第二軸状部品が第一軸状部品から離れ落ちることを防止しながら２つの軸状部品を嵌め込もうとすると、かかる把持部が障害となって第一軸状部品を効率よく嵌入孔へ嵌め込むことができない。尤も、上記する遊嵌部を接着等することにより２つの軸状部品を固着する方法では作業効率が低下してしまう。

そこで、このような２つの軸状部品、さらには３つ以上の軸状部品を組み合わせた状態で効率のよい嵌入孔への嵌め込み作業をおこなうために、嵌入孔の軸心を水平方向または略水平方向とした状態で軸状部品の嵌め込みをおこなう方法を採用する。

また、本発明による軸状部品の嵌め込み方法の他の実施形態として、前記軸状部品はスプールバルブやスプリングやプラグなどのバルブ構成部品であり、前記本体部品はバルブボディであることを特徴とする。

嵌め込み作業が極めて困難な軸状部品の嵌入孔への嵌め込み作業の中で、例えば、車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディに穿設されたバルブ孔などの嵌入孔に、段付き形状に形成されたスプールバルブやスプリング、プラグなどを組み合わせた状態（スプールバルブとスプリングの組み合わせや、スプールバルブとスプリングとプラグの組み合わせなど）で嵌め込む作業が本発明の実施形態としては好適である。なお、嵌入孔の内空形状も段付き形状である段付き孔の場合にはさらに効果が大きいものと考えられる。

また、本発明による軸状部品の嵌め込み方法の他の実施形態として、前記第一軸状部品はスリーブであり、前記第二軸状部品はプランジャであることを特徴とする。

上記と同様に、車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディに穿設されたバルブ孔などの嵌入孔に、第一軸状部品であるスリーブに第二軸状部品であるプランジャの一端を遊嵌させた状態で該プランジャの他端側からこれら２つの軸状部品を嵌入孔へ嵌め込む場合には、水平または略水平方向嵌め込み方法を使用するのが好適である。これら軸状部品の嵌め込み作業は、通常は複数の作業ユニットからなる生産ラインにて流れ作業的におこなわれるものであるが、一つの作業ユニットで鉛直方向嵌め込み方法と水平または略水平方向嵌め込み方法を適宜使い分けながらおこなうこととすれば、作業ユニットの数を低減することが可能となり、効率のよい生産ラインの構築を実現することができる。

さらに、本発明による軸状部品嵌め込み装置は、前記軸状部品の嵌め込み方法に使用される軸状部品嵌め込み装置であって、該軸状部品嵌め込み装置は、載置された前記本体部品を少なくとも９０度回動可能な回転機構を少なくとも備えていることを特徴とする。

かかる軸状部品嵌め込み装置の一つの実施形態としては、本体部品を固定した状態で該本体部品を少なくとも９０度回動することのできる組付け用治具と、軸状部品を把持するとともに該軸状部品の嵌入孔への組付けをおこなうロボットハンドを備えた双腕ロボットを少なくとも備えた装置が考えられる。双腕ロボットとは２つのロボットアーム（それぞれが多自由度を有する）と該ロボットアームの先端に上記ロボットハンドを備えた組付け用ロボットであり、予め軸状部品の組付けのためのロボットティーチングがおこなわれている。かかる双腕ロボットはコントローラが内臓された専用の制御装置にて作動することができる。

例えば、組付け用治具の回動も制御装置にておこなうとともに、双腕ロボットと組付け用治具とを一つの制御系で制御したり、インターフェース回路で繋いだ構成とすることにより、軸状部品の組み合わせや軸状部品の嵌め込み方向などに応じて組付け用治具が回動し、双腕ロボットによる軸状部品の嵌め込み作業の一つが完了した段階で、組付け用治具が水平移動または回動しながら次の嵌入孔への嵌め込み作業を双腕ロボットにておこなうことが可能となる。なお、双腕ロボットは双方のロボットアームが相互に協調動作することができるため、軸状部品の嵌め込み作業または各種の部品組付け作業の作業効率を向上させることができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の軸状部品の嵌め込み方法および軸状部品嵌め込み装置によれば、複数の軸状部品を組み合わせた状態で嵌め込む場合においても、効率良く、比較的短時間に嵌入孔へ軸状部品を嵌め込むことができる。また、かかる作業が複数の作業ユニットにておこなわれてなる生産ラインにおいては、作業ユニットの数を低減することができ、効率的な生産ラインを構築することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の軸状部品嵌め込み装置の一実施形態を示した斜視図である。図２は、軸状部品の実施形態を示した縦断面図であって、図２ａはスプールバルブの縦断面図を、図２ｂはスリーブとプランジャの縦断面図をそれぞれ示している。図３は、本発明の軸状部品の嵌め込み方法のうち、鉛直方向嵌め込み方法を説明した説明図であって、スプールバルブおよびスプリングを嵌め込んでいる状況を説明した図である。図４は、本発明の軸状部品の嵌め込み方法のうち、水平または略水平方向嵌め込み方法を説明した説明図であって、スリーブおよびプランジャを組み合わせた状態でそれらを嵌め込んでいる状況を説明した図である。図５は、図４に続いて、ピンを挿入している状況を説明した説明図である。なお、図示する軸状部品嵌め込み装置は、回動可能な組付け用治具と双腕ロボットから構成される実施形態であるが、本発明の軸状部品嵌め込み装置がかかる実施形態に限定されるものでないことは勿論のことである。さらに、本体部品としてバルブ孔を複数有するバルブボディを、軸状部品としてはスプールバルブやスリーブ、プランジャを図示しているが、本発明に使用される本体部品や軸状部品がかかる実施形態に限定されるものではないことも勿論のことである。

図１に示す軸状部品嵌め込み装置は、２つのロボットアーム１１，１１がボディ部１０の側面を上下に昇降可能に取付けられた双腕ロボット１と、該双腕ロボット１と配線２１で繋がれたコントローラ内臓の制御装置２、部品が組み付けられる本体部品であるバルブボディ５を固定するための組付け用治具３と、これらを載置するプレート６とから主に構成されている。各ロボットアーム１１，１１の先端には軸状部品であるスプールバルブ４１などの軸状部品を把持可能なロボットハンド１２，１２が取付けられている。なお、図示しなが、かかる装置を備えた作業ユニットを複数併設して生産ラインを構成する場合は、図示する組付け用治具３の図中の前方にコンベアが取付けられ、各作業ユニット間をコンベアが連通するように構成し、かかるコンベア上を順次組み付けられた本体部品が流れていくように生産ラインを形成することができる。さらに、図示しないが、双腕ロボット１が部品を取り出すための部品供給装置や、コンベア上を移動してきた本体部品を組付け用治具３に移載するための移載装置などを設置することができる。

組付け用治具３は、支持台３１と治具本体３２とを回動軸３３にて連結した構成となっており、治具本体３２は回動軸３３回りを少なくとも９０度回動可能となっている。したがって、バルブ孔５１を鉛直方向とした状態で軸状部品の嵌め込みをおこなう場合には図１における２点鎖線のように治具本体３２を固定し、バルブ孔５１を水平方向とした状態で軸状部品の嵌め込みをおこなう場合には図１における実線のように上記固定状態から９０度回動させた状態で固定する。

双腕ロボット１のロボットアーム１１の回動、ロボットハンド１２の回転や軸状部品の把持（チャック）およびアンチャックなどのコントロールは、制御装置２によりおこなわれる。また、組付け用治具３の治具本体３２の回動もかかる制御装置２（に内臓されたコントローラ）によっておこなわれる。すなわち、ロボットアーム１１やロボットハンド１２の作動と作業内容に応じた治具本体３２の回動は一つの制御装置２にて制御することで、嵌め込み部品の組み合わせ等に応じて適宜組付け用治具３の回動を可能にしている。

図２にて図示する軸状部品の実施形態は、段付き形状のスプールバルブ４１（図２ａ）と、挿入孔４２ａを備えたスリーブ４２（第一軸状部品）の該挿入孔４２ａにその一部が遊嵌するプランジャ４３（第二軸状部品）（図２ｂ）である。スプールバルブ４１は、突起部４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、それらを繋ぐ軸体４１ｄ、４１ｄとからなり、鋼製材料にて製作されている。一方、プランジャ４３は、挿入孔４２ａに遊嵌する遊嵌部４３ａとかかる挿入孔４２ａから突出する突出部４３ｂとからなり、スリーブ４２と合わせて鋼製材料から製作される。

図３〜図５に基づいて、スプールバルブ４１とスプリング４４、スリーブ４２にプランジャ４３を遊嵌させた組み合わせ部品の各嵌め込み方法を説明する。

まず、図３に示すように、バルブ孔５１の軸心が鉛直方向となるようにバルブボディ５を組付け用治具３内に位置決め固定した状態で、ロボットハンド１１にてスプールバルブ４１をバルブ孔５１内に落とし込んだ後、該ロボットハンド１１にてスプリング４４をバルブ孔５１内に落とし込む（矢印Ｘ方向）。

上記するスプリング４４のバルブ孔５１への落とし込みが完了したら、治具本体は９０度または９０度程度回動し、バルブ孔５１の開口が双腕ロボット１側に対向するようにバルブボディ５が位置決め固定される。

次に、双腕ロボット１の左右のロボットハンド１１，１１にてそれぞれスリーブ４２およびプランジャ４３が水平方向となるようにチャックし、プランジャ４３の遊嵌部４３ａをスリーブ４２の挿入孔４２ａに遊嵌した状態でスリーブ４２をチャックしたロボットハンド１１にてこれらの組み合わせ部品を水平方向にチャックしておく。次に、かかる組み合わせ部品をプランジャ４３の突出部４３ｂからバルブ孔５１に嵌め込んでいく（図４の矢印Ｘ方向）。

バルブ孔５１にはその側面にキー挿入孔（図示せず）が穿設されている。図５に示すように、双腕ロボット１の一方のロボットハンド１１にてスリーブ４２の上面をスプリング４４の付勢に抗するように押し込み、キー挿入孔まで押し込んだ段階で他方のロボットハンド１１にてチャックしておいたキー４５をキー挿入孔に差し込むことにより、バルブ孔５１にスプールバルブ４１とスプリング４４、プランジャ４３とスリーブ４２の各軸状部品の嵌め込み作業が完了する。

上記するように、バルブ孔５１の軸心が鉛直方向となるようにバルブボディ５を位置決め固定してスプールバルブ４１などを落とし込む鉛直方向嵌め込み方法と、バルブ孔５１を水平または略水平方向となるようにバルブボディ５を位置決め固定してプランジャ４３とスリーブ４２との組み合わせ部品を挿入していく水平または略水平方向嵌め込み方法を適宜使い分けることによって、複雑かつ精密な軸状部品の嵌入孔への嵌め込み作業を効率よく、かつ比較的短時間におこなうことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

本発明の軸状部品嵌め込み装置の一実施形態を示した斜視図。 軸状部品を示した縦断面図であり、（ａ）はスプールバルブの縦断面図。（ｂ）はスリーブおよびプランジャの縦断面図。 本発明の軸状部品の嵌め込み方法のうち、鉛直方向嵌め込み方法を説明した説明図であって、スプールバルブおよびスプリングを嵌め込んでいる状況を説明した図。 本発明の軸状部品の嵌め込み方法のうち、水平または略水平方向嵌め込み方法を説明した説明図であって、スリーブおよびプランジャを嵌め込んでいる状況を説明した図。 図４に続いて、ピンを挿入している状況を説明した説明図。

符号の説明

１…双腕ロボット、３…組付け用治具、５…本体部品（バルブボディ）、１２…ロボットハンド、４１…スプールバルブ、４２…第一軸状部品（スリーブ）、４３…第二軸状部品（プランジャ）、４４…スプリング、５１…嵌入孔（バルブ孔）

Claims (5)

1. 嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法であって、
   前記軸状部品の嵌め込み方法は、前記嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように前記本体部品を位置決めして、前記軸状部品を落とし込むことにより該嵌入孔に該軸状部品を嵌め込む鉛直方向嵌め込み方法と、前記嵌入孔の軸心が水平方向または略水平方向となるように前記本体部品を位置決めして、前記軸状部品を押し込むことにより該嵌入孔に該軸状部品を嵌め込む水平または略水平方向嵌め込み方法と、を選択的に採用しておこなうことを特徴とする、軸状部品の嵌め込み方法。
2. 前記軸状部品が少なくとも、所定深度の挿入孔を有する第一軸状部品と該挿入孔に遊嵌可能な第二軸状部品とからなり、該第二軸状部品を該第一軸状部品に遊嵌した状態で該第二軸状部品の端部から該第一軸状部品および該第二軸状部品を前記嵌入孔に嵌め込む際には、前記水平または略水平方向嵌め込み方法を使用することを特徴とする、請求項１に記載の軸状部品の嵌め込み方法。
3. 前記軸状部品はスプールバルブやスプリングやプラグなどのバルブ構成部品であり、前記本体部品はバルブボディであることを特徴とする、請求項１に記載の軸状部品の嵌め込み方法。
4. 前記第一軸状部品はスリーブであり、前記第二軸状部品はプランジャであることを特徴とする、請求項２に記載の軸状部品の嵌め込み方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の軸状部品の嵌め込み方法に使用される軸状部品嵌め込み装置であって、
   該軸状部品嵌め込み装置は、載置された前記本体部品を少なくとも９０度回動可能な回転機構を少なくとも備えていることを特徴とする、軸状部品嵌め込み装置。

Images