JP2007333003A

JP2007333003A - シール部材挿入方法及び装置

Info

Publication number: JP2007333003A
Application number: JP2006162686A
Authority: JP
Inventors: Motoi Hiramatsu; 基平松
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】めくれが発生してもそのめくれを戻し、その後、リップ部分を順方向（めくれない方向）に移動し所定の位置にシール部材を位置させることで、確実にめくれのないシール挿入が行えるシール挿入方法及び装置を提供する。
【解決手段】リップ部分２ａを有するシール部材２を軸１上に挿入するシール部材挿入方法において、前記シール部材２を前記軸１に挿入するために、それらを相対的に動かし、前記シール部材２を前記軸１上の所定の位置を超えて挿入し、その後、逆方向に所定位置まで戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、リップ部分を有するシール部材を軸へ挿入する際にリップ部分にめくれが生じたとしても、そのめくれを元に戻してから、所定の位置に正常な状態でシール部材をセットすることができるシール部材挿入方法及び装置に関するものである。

リップ付きのシール部材は、主にゴム等の弾性部材からなるリップ部分の先端が軸と密着し、シール部材内の内容物（オイル、粉体）の外部への漏れを防止し、かつ外部からシール部材内への異物（ごみ等）の侵入をも防ぐものである。
図１７は従来のシール部材挿入方法を説明する概略断面図である。図１８は図１７のシール部材を軸上に挿入した状態を示す概略断面図である。例えば、図１７に示すシール部材１０は、環状の本体の内周に漏斗状のリップ部分１０Ａを設けた構造を有し、リップ部分１０Ａが図中左向きに突出している。
このシール部材１０をリップ部分１０Ａの先端方向を先にして組み合わせの相手である軸１４に挿入すると、図１８に示すように、シール部材１０の内側（図中右側）へリップ部分１０Ａがめくれて入り込んでしまう場合がある。このような取り付け状態になると、上述のような漏れや異物の混入を防ぐことが十分に行えなくなる。

そこで、かかる不都合を解消するために、円筒状部材をリップ付きのシール部材に予め挿入した後、本来挿入されるべき軸に挿入させた後に円筒状部材を抜き取ることにより、リップ部分にめくれを生じさせないでシール部材の挿入を行う装置、また、軸への挿入時にリップ部分がめくれないようにするために、押し戻し用のスプリングを備えたシール部材、及びシール部材が挿入される軸にカット面や円周溝を設けてめくれを戻す方法が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
実開平４−７６３３１号公報実開平６−３０５６５号公報特許第３６５４４０３号

しかしながら、特許文献３に記載の技術では、めくれを戻した後にシールを軸の所定の位置に配置するためには、溝部を越えてさらにめくれる方向に挿入を続けるため、そこで再度めくれてしまう可能性が残るという問題がある。
そこで、本発明の目的は、リップ部分にめくれが発生してもそのめくれを戻し、その後、リップ部分を順方向（めくれない方向）に移動して所定の位置にシール部材を位置させることで、確実にめくれのないシール挿入が行えるシール挿入方法及び装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、リップ部分を有するシール部材を軸上に挿入するシール部材挿入方法において、前記シール部材を前記軸に挿入するために両者を相対的に軸方向へ移動する際に、挿入当初は前記シール部材を前記軸上の所定の位置を超えて挿入し、その後、逆方向に所定位置まで戻すことを特徴とする。
請求項２の発明は、前記軸の外周面に小径部分を予め設けており、この小径部分は、前記軸上への前記シール部材の挿入側から前記所定の位置を超えた位置に配置されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記軸の外周面に設けた凹所状の小径部分のエッジ部が角部状に構成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、前記軸の外周面に小径部分を予め設けており、前記所定の位置を超えた位置と前記所定の位置との間に前記小径部分が配置されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、前記軸の小径部分が円周溝であることを特徴とする。
請求項６の発明は、前記軸の小径部分の幅は前記シール部材のリップ部分の突出幅よりも大きいことを特徴とする。
請求項７の発明は、前記小径部分の最小部分の半径が、前記リップ部分の先端部の内半径よりも小さいことを特徴とする。
請求項８の発明は、前記小径部分内に前記シール部材が位置している時に、前記軸を回転することを特徴とする。

請求項９の発明は、前記軸の回転量が１回転以上であることを特徴とする。
請求項１０の発明は、前記小径部分内に前記シール部材が位置している時に、前記軸及び前記シール部材がともに回転することを特徴とする。
請求項１１の発明は、前記軸と前記シール部材の相対回転量が１回転以上であることを特徴とする。
請求項１２の発明は、リップ部分を有するシール部材を軸上に挿入するシール部材挿入装置において、前記シール部材を軸上の所定の位置を超えて挿入する挿入手段と、挿入したシール部材を前記所定の位置まで戻す戻し手段とを有することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、前記軸に挿入する前記シール部材を回転させる回転手段を有する請求項１２記載のシール部材挿入装置を特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、前記軸に挿入する前記シール部材を回転させる回転手段を有する請求項１２記載のシール部材挿入装置を特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、前記シール部材を回転させるシール部材回転手段と、さらに、前記軸を回転させる軸回転手段を有する請求項１２記載のシール部材挿入装置を特徴とする。

本発明によれば、軸に対するシール部材の挿入動作によりシール部材にめくれが発生しても、この挿入動作を軸上へのシール部材の所定の配置位置を超えた位置にまで行ない、次にめくれたのとは逆方向（挿入方向と逆方向）に移動することで、めくれが戻り、その後、所定の位置に停止するため、めくれのないシール部材挿入を行なうことができる。すなわち、軸上へのシール部材の挿入を挿入動作のまま挿入方向で終了する従来技術と違って、所定の位置を超えた位置まで軸上へシール部材を挿入し、最終的には、挿入方向とは逆の戻し方向への移動動作中に所定の位置で終了する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態を説明するのに使用する。図１は軸に挿入された第１位置のシール部材を示す断面図である。図２は軸に挿入された第２位置のシール部材を示す断面図である。図３は軸に挿入された所定位置、すなわち、第３位置のシール部材を示す断面図である。
軸１上に環状のシール部材２を挿入する第１位置である図１の状態は軸１へのシール部材２の挿入途中を示している。軸１上にシール部材２を挿入する第２位置である図２の状態はシール部材２が所定位置を超えて挿入された状態である。この状態ではシール部材２のリップ部分２ａは軸１の外径部分との摩擦によりシール部材２本体側に屈曲されている。
図３では、所定位置を超えて挿入されたシール部材２が所定の位置まで戻された状態（第３位置）を示している。図１の挿入段階からのシール部材２の図２の第２位置への移動によってリップ部分２ａがめくれて屈曲するが、図３の位置までシール部材２を戻すように移動する間に、リップ部分２ａのめくれが解消することが本発明の基本の動作となる。

図４乃至図６は本発明の第２の実施の形態を説明するのに使用する。図４は軸に挿入された第１位置のシール部材を示す断面図である。図５は軸に挿入された第２位置のシール部材を示す断面図である。図６は軸に挿入された所定位置、すなわち、第３位置のシール部材を示す断面図である。
第２の実施の形態では、軸１は小径の軸部分（凹所）１ａを有している。図４の第１位置からシール部材２が左方向に移動されると、シール部材２は小径の軸部分１ａ内に位置することでリップ部分２ａのめくれ部分の引っ掛かりがなくなり、めくれが戻る。
その後、図２の第２位置から駆ら図３の第３位置への動作はリップ部分２ａに対して順方向の移動であるためリップ部分２ａはめくれず、リップ部分２ａは最終位置である第３の位置へ位置される。
所定の位置を超えた挿入位置の軸１が小径部分（凹所）１ａとなっていることで、次の逆方向の動作時にめくれがより戻り易くなる。また、所定の位置までに正規の軸径となるための段差があればめくれたリップ部分２ａが引っ掛かり、めくれの戻りがより確実に行える。

図７は小径部分とそうでない部分に段差がある軸上に挿入したシール部材を示す断面図である。図８はシール部材の所定位置と所定位置を超えた位置を示す軸の断面図である。図９は円周部全体にわたって小径部分を有する軸を示す斜視図である。
図７では、軸１は小径部分（凹所）１ａとそうでない部分が明らかに段差（エッジ）になっている（小径部分１ａのエッジ部が角状になっている）。シール部材２のリップ部分２ａ自体に腰がなく、めくれが戻りにくい場合や、小径の量が十分でない場合等小径部分１ａで完全にめくれが戻っていなくとも、所定の位置に戻す時、この段差が引っ掛かりとなり、めくれをより確実に戻す。

図８に示すように、軸１の小径部分１ａは所定の位置Ｂを越えて挿入される位置Ａと所定の位置Ｂの間にある。従って、シール部材２がいったん挿入されかつ引き戻される過程で小径部分１ａ内にリップ部分２ａが位置するため、その時点で上述の作用によりリップ部分２ａが弾性的に原形に復帰する。なお、前述の図２、図３及び図６中の符号Ａ及びＢは図８に示す意味で記載してある。
軸１が小径になっている部分１ａは所定の位置を超え、逆動作になる位置（最深度挿入位置）である必要はなく、逆動作範囲にあれば前記と同様の効果が得られ、軸１の形状の自由度が増す。

図９に示すように、軸１の小径部分１ａが円周部全体に渡って形成されることで、リップ部分２ａ全周に渡り前述のリップ部分戻し作用が得られる。このように、小径部分１ａが円周溝となることで、シール部材２の一部がめくれた場合、めくれがどの位置にあっても、めくれに対して小径の度合いが等しくなり、めくれ発生の位置に寄らず、めくれ戻りの効果が得られる。

図１０は断面で示すシール部材のリップ部分の高さと軸の小径部分の幅との関係を示す概略図である。図１１はシール部材のリップ部分の高さと軸の小径部分を示す概略図である。
挿入されるシール部材２のリップ部分２ａの突出幅（Ｗ２）と軸１の小径部分１ａの幅（Ｗ１）がＷ２≦Ｗ１となっている（図１０）。小径部分１ａの半径にあたる寸法（Ｆ）が、シール部材２自体のリップ部分２ａ先端部の内半径（Ｇ）よりも小さい（ｄＦ≦Ｇ）。これによりこの部分にリップ部分２ａのめくれが位置すると、リップ部分２ａ自体の腰の強さで容易にめくれが戻る（図１１）。

リップ部分２ａが軸１の小径部分１ａ内に位置する時に軸が回転する（図１１）。回転量は１回転以上が好ましい。さらに、軸１の代わりにシール部材２を回転させてもよい。さらに、両者を回転させてもよい。その場合も、相対回転量は１回点以上が好ましい。
これにより、軸１の小径部分１ａでめくれたリップ部分２ａが戻る作用がリップ部分２ａ全周にわたり確保できる。リップ部分２ａを戻す小径部分１ａで軸１が回転すると、小径部分１ａの最小部が移動することで、回転に応じてめくれの戻り易い部分が移動し、より確実にリップ部分２ａを戻すことが可能となる。
また、回転を１回転以上とすることで、小径部分１ａにシール部材２が位置している時に、軸１を回転する作用がリップ部分２ａ全周にわたり得られる。
シール部材２が回転することで軸１を回転するのと同様の相対的なリップ部分の戻し効果が得られる。シール部材２が１回転以上することによって軸１を回転するのと同様の効果が得られる。このように、軸１及びシール部材２をともに回転しかつ相対的に回転量が１回転以上となることで相対的に上記と同様の効果が得られる。

図１２は軸の線Ｂ−Ｂに沿う軸の小径部分の種々の断面形状を対応する正面形状とともに示す図である。図１２の（１）〜（６）には軸１に設けた小径部分（凹所）１ｃの種々の断面形状を示している。
図１２（１）の小径部分１ｃは、軸１の周面の一部を平面状の切除した構成を備えている。
（２）の小径部分１ｃは、軸１の周面の一部を軸の周面に沿った円弧状（軸とは異なる半径を有する円弧状）に切除した構成を備えている。
（３）の小径部分１ｃは、（２）の円弧状の小径部分１ｃを対向配置させた構成を備えている。
（４）の小径部分１ｃは軸１の周面の一部を矩形状の掘削した如き構成を備えている。
（５）の小径部分１ｃは、軸１の周面の一部を円弧状の掘削した如き構成を備えている。
（６）の小径部分１ｃは、軸１の周面上に１８０度対向するように平坦な切除面を形成した構成を備えている。

図１３はシール部材挿入装置の回転力付与機構の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。図において、リップ部分付きのシール部材２は保持部材３によって保持されている。この保持部材３をチャックハンド４が把持しており、シール部材２はチャックハンド４に間接的に把持されている。もちろん、保持部材３を介さずに、チャックハンド４がシール部材２を直接的に把持するようにしてもよい。
チャックハンド４はロボット５に取り付けられており、図のＸＹＺ方向に往復移動自在である。すなわち、ロボット５は、Ｘ方向に配置された第１部材５Ａと、Ｙ方向に配置された第２部材５Ｂと、Ｚ方向に配置された第３部材５Ｃとを備えている。
第２部材５Ｂは第１部材５Ａに沿ってＸ方向に、第３部材５Ｃは第２部材５Ｂに沿ってＹ方向に、さらに、チャックハンド４は第３部材５Ｃに沿ってＺ方向にそれぞれ往復移動する。
なお、本実施の形態では、ロボットとして３軸の例を説明するが、単軸または２軸のものでもよい。さらに、直行タイプに限らずスカラ型や極座標型のロボットにも適用できる。

シール部材２が挿入される軸１は、円柱状または円筒状の部材６の端面に取り付けられている。この部材６は作業台７上に回転自在に設けられ、部材６の上方には回転プレート８が設けられている。
この回転プレート８の一端側は第１シリンダ９に接続され、さらに、この第１シリンダ９は第２シリンダ１０に支持されている。回転プレート８、第１シリンダ９及び第２シリンダ１０は、部材６に回転力を付与するための回転力付与機構である。
このシール部材挿入装置では、シール部材２を軸１へ挿入する際に、チャックハンド４で保持部材３を把持し、第２シリンダ１０により第１シリンダ９を下方へ引っ張る。

第１シリンダ９を下方へ引っ張ることによって、回転用プレート８を部材６の外周面に押し付けることができる。この状態で第１シリンダ９により回転用プレート８をＹ方向へ往復移動させれば、部材６が軸１とともに回転及び逆回転を繰り返す。
そして、ロボット５の駆動により、チャックハンド４をＹ方向またはＺ方向に移動させ、保持部材３に保持されたシール部材２の中心を軸１の中心軸に合わせるとともに、チャックハンド４をＸ方向に移動させ、シール部材２を軸１の軸端へ近付けてゆき、回転及び逆回転している軸１へシール部材２を挿入する。
この時、軸１とシール部材２のリップ部分が回転方向に擦れ合い、シール部材２の挿入方向での摩擦が軽減される。また、チャックハンド４をＸ方向に移動させる際の移動量を調整することによって、軸１へ挿入されたシール部材２の位置を所望の位置とすることができる。

図１４はシール部材挿入装置の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。この実施の形態では、部材６の上方に回転ローラ１１と従動ローラ１２が部材６に平行に配置されている。回転ローラ１１と従動ローラ１２は支持体１３内に回転自在に設けられ、両ローラ１１、１２の外周面は互い当接している。
そして、支持体１３上に設けられかつ回転ローラ１１に連結されたモータ１４を回転駆動させれば、回転ローラ１１と従動ローラ１２とは互いに逆方向に回転する。また、支持体１３にはエアシリンダ１５が接続されている。
シール部材（図示せず）を軸１に挿入する際には、エアシリンダ１５により支持体１３を下方に押し下げ、かつ回転ローラ１１を部材６の外周面に押し付けると、モータ１４の回転駆動力が回転ローラ１１を介して部材６で伝達され、部材６が軸１とともに回転する。
部材６を逆回転させる場合は、図示してないエアシリンダにより支持体１３をＡ方向に移動させ、従動ローラ１２を部材６の外周面に当接させるようにする。なお、回転ローラ１１又は従動ローラ１２の一方だけを使用するようにすれば、軸１を一方向へ継続的に回転させることができる。

図１４の回転力付与機構では、回転ローラ１１と従動ローラ１２はそれぞれの外周面が当接し、互いに逆方向に回転するようになっているが、回転ローラ１１と従動ローラ１２との間に間隔を設けて、回転ローラ１１だけをモータ１４で回転駆動するように構成しても良い。
このように構成すれば、支持体１３を下方に押し下げた時に、回転ローラ１１と従動ローラ１２の双方が同時に部材６の外周面に当接することになり、回転ローラ１１、従動ローラ１２及び部材６が安定した姿勢で回転できる。なお、この場合は、部材６を逆回転させるにはモータ１４の回転を逆転させればよい。
図１３及び図１４では部材６を回転させるようにしているが、部材６を回転させられない場合もある。このような場合は、シール部材の方を回転させるようにする。

図１５はシール部材挿入装置の回転力付与機構の第３の実施の形態を示す概略斜視図である。図１５において、チャックハンド４は回転機構１６を介してロボット５に取り付けられている。図１５のロボット５の構成は図１３のロボット５の構成と同じであるので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
回転機構１６は一方向及びその逆方向に回転可能で、この回転・逆回転に伴ってチャックハンド４も回転又は逆回転する。一方、作業台７上に載置された部材１７は、例えば、角形形状をなしており、回転させることができない。この部材１７には軸１が取り付けられている。
シール部材２を軸１に挿入する際には、ロボット５により、保持部材３に保持されたシール部材２の中心を軸１の中心軸に合致させ、引き続いて回転機構１６によりシール部材２を回転又は逆回転させながら軸１に挿入する。
このようにすると、図１３又は図１４の場合と同様に、軸１とシール部材２のリップ部が回転方向に擦れ合い、シール部材２挿入方向での摩擦が軽減される。なお、回転機構１６としては、モータやロータリシリンダによって回転する回転機構が望ましい。

図１６はシール部材挿入装置の回転力付与機構の第４の実施の形態を示す概略斜視図である。図１６においては、部材１８と軸１の双方を回転させてシール部材２を軸１へ挿入するようにしている。図１６のロボット５の構成は図１３のロボット５の構成と同じであるので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図１６の第４の実施の形態は、作業台７上に搭載した部材１８を直接回転させられない場合に、シール部材２と部材１８の双方を回転させるようにしたものである。チャックハンド４は、図１５の場合と同様に回転機構１６を介してロボット５に取り付けられている。
一方、部材１８はチャックハンド１９に把持され、このチャックハンド１９は回転機構２０を介して作業台７上で適宜の方法で固定されている。部材１８には軸１が取り付けられている。

シール部材２を軸１に挿入する際には、回転機構１６によりチャックハンド４を回転させるが、部材１８も回転機構２０により回転させる。すなわち、シール部材２と軸１をそれぞれ回転させつつシール部材２を軸１へ挿入する。
このようにすると、軸１とシール部材２のリップが回転方向に擦れ合い、シール部材２挿入方向での摩擦が軽減される。なお、回転機構２０としては、モータやロータリシリンダによって回転する回転機構が望ましい。また、回転機構１６、２０の回転方向は互いに逆方向とすることが好ましい。

軸に挿入された第１位置のシール部材を示す断面図である。軸に挿入された第２位置のシール部材を示す断面図である。第３位置のシール部材を示す断面図である。軸に挿入された第１位置のシール部材を示す断面図である。軸に挿入された第２位置のシール部材を示す断面図である。第３位置のシール部材を示す断面図である。小径部分とそうでない部分に段差がある軸上に挿入したシール部材を示す断面図である。シール部材の所定位置と所定位置を超えた位置を示す軸の断面図である。円周部全体にわたって小径部分を有する軸を示す斜視図である。断面で示すシール部材のリップ部分の高さと軸の小径部分の幅の関係を示す概略図である。シール部材のリップ部分の高さと軸の小径部分を示す概略図である。軸の線Ｂ−Ｂに沿う軸の小径部分の種々の断面形状を対応する正面形状とともに示す図である。シール部材挿入装置の回転力付与機構の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。シール部材挿入装置第２の実施の形態を示す概略斜視図である。シール部材挿入装置の回転力付与機構の第３の実施の形態を示す概略斜視図である。シール部材挿入装置の回転力付与機構の第４の実施の形態を示す概略斜視図である。従来のシール部材挿入方法を説明する概略図である。図１７のシール部材を軸上に挿入した状態を示す概略図である。

符号の説明

１軸
１ａ小径部分
２シール部材
２ａリップ部分
３保持部材
４チャックハンド
５ロボット
６軸取り付け部材
７作業台
８回転力付与機構（回転プレート）
９回転力付与機構（第１シリンダ）
１０回転力付与機構（第２シリンダ）
１６回転手段（回転機構）
１７軸取り付け部材
１８軸取り付け部材
２０回転手段（回転機構）

Claims

リップ部分を有するシール部材を軸上に挿入するシール部材挿入方法において、前記シール部材を前記軸に挿入するために両者を相対的に軸方向へ移動する際に、挿入当初は前記シール部材を前記軸上の所定の位置を超えて挿入し、その後、逆方向に所定位置まで戻すことを特徴とするシール部材挿入方法。
前記軸の外周面に小径部分を予め設けており、この小径部分は、前記軸上への前記シール部材の挿入側から前記所定の位置を超えた位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のシール部材挿入方法。
前記軸の外周面に設けた凹所状の小径部分のエッジ部が角部状に構成されていることを特徴とする請求項２記載のシール部材挿入方法。
前記軸の外周面に小径部分を予め設けており、前記所定の位置を超えた位置と前記所定の位置との間に前記小径部分が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のシール部材挿入方法。
前記軸の小径部分が円周溝であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載のシール部材挿入方法。
前記軸の小径部分の幅は前記シール部材のリップ部分の突出幅よりも大きいことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項記載のシール部材挿入方法。
前記小径部分の最小部分の半径が、前記リップ部分の先端部の内半径よりも小さいことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項記載のシール部材挿入方法。
前記小径部分内に前記シール部材が位置している時に、前記軸を回転することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項記載のシール部材挿入方法。
前記軸の回転量が１回転以上であることを特徴とする請求項８記載のシール部材挿入方法。
前記小径部分内に前記シール部材が位置している時に、前記軸及び前記シール部材がともに回転することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項記載のシール部材挿入方法。
前記軸と前記シール部材の相対回転量が１回転以上であることを特徴とする請求項１０記載のシール部材挿入方法。
リップ部分を有するシール部材を軸上に挿入するシール部材挿入装置において、前記シール部材を軸上の所定の位置を超えて挿入する挿入手段と、挿入したシール部材を前記所定の位置まで戻す戻し手段とを有することを特徴とするシール部材挿入装置。
前記シール部材を挿入する前記軸を回転させる回転手段を有することを特徴とする請求項１２記載のシ−ル部材挿入装置。
前記軸に挿入する前記シール部材を回転させる回転手段を有することを特徴とする請求項１２記載のシール部材挿入装置。
前記シール部材を回転させるシール部材回転手段と、さらに、前記軸を回転させる軸回転手段を有することを特徴とする請求項１２記載のシール部材挿入装置。