JP2009107026A - 組立て装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 部品セット支持部6は、本体ベース33と、この本体ベース33の上部に上方に向けてエアを噴射させるエア噴射口34と、本体ベース33に載せられたエア噴射口34からのエアの噴射により浮き上がり状態とされる焼ばめホルダー5がそのフランジ38を載せてセットされる浮遊ベース39とから構成され、エア噴射口34からのエアの噴射による浮遊ベース39の浮き上がりによって、ツール10のシャンク11の尻の一部が該焼ばめホルダー5の部品把持部41の加熱により拡径した部品挿入穴42に軽く芯合わせがされ入るようになっている。
【選択図】図1
Description
また、焼ばめホルダー底部を接地させて垂直且つ該焼ばめホルダーとの間にわずかな規制隙間を有するホルダーセット部を設け、下降させたツールのシャンクの尻部分が部品挿入穴の開口部ガイドに当たったときに、芯がずれている場合には前記規制隙間の範囲で焼ばめホルダーが横移動したり傾いたりして前記ツールと前記部品挿入穴の芯が合わされて、前記シャンクの尻部分が該部品挿入穴に入るという技術が開示されている(例えば 特許文献1の段落[0017] [0018])。
ただし、図面はもっぱら解説のためであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
<請求項1記載の発明>
挿入部品、この挿入部品の部品挿入穴を有する挿入穴付部品、この挿入穴付部品を支持する部品セット支持部とを備えた組立て装置であって、前記部品セット支持部が、本体ベースと、この本体ベースに設けられた上部にエア噴射口を有してなるエア噴射部と、前記本体ベース上にセットされた前記エア噴射口からのエアの噴射により浮き上がり状態とされる前記挿入穴付部品がセット支持される浮遊ベースと、この浮遊ベースの前記浮き上がり状態での該浮遊ベースの横移動を規制する横移動規制部とから構成され、前記エア噴射口からのエアの噴射による前記浮遊ベースおよび前記挿入穴付部品の浮き上がり動作によって、前記挿入部品が該挿入穴付部品の前記部品挿入穴に入るようにした組立て装置を構成している。
「挿入部品」はドリル、リーマなどの切削工具のほか丸棒などの部品である。
「横移動規制部」は、浮遊ベースの浮いた状態での横移動を必要以上移動しないように止めるもので、浮遊ベースと本体ベースと突起と穴や溝とにより形成されるもの、本体ベースの外側の全部や一部分が突出して、浮遊ベースの側面部に当たるもの、装置の他の部位から延びた手段により浮遊ベースの側面部を規制するものなど、多様な形態がある。
「挿入穴付部品」は、その形状は多様な形態があり、部品挿入穴は複数、多数のものもあり、これらも本請求項1の発明の技術的範疇に含まれるものである。例えば多数の部品挿入穴を有する円盤や四角盤などがある。
請求項1記載の発明の構成において、挿入部品が切削工具であるツールであり、挿入穴付部品が部品挿入穴に挿入された前記ツールを焼ばめにより把持する焼ばめホルダーであり、前記ツールが前記焼ばめホルダーの加熱により拡径した前記部品挿入穴に入るようにした組立て装置を構成している。
「ツール」はドリル、リーマ、エンドミルなどの切削工具である。
「焼ばめホルダー」とは、ツールを挿入し把持する部品挿入穴を有し、部品挿入穴を形成する部品把持部を誘導加熱や熱風により加熱させて熱膨張させ、この熱膨張により部品挿入穴がツールのシャンクよりも大径に拡径し、この拡径した部品挿入穴にツールのシャンクを挿入し、部品把持部を冷却して収縮させることにより部品挿入穴も縮径して挿入されているツールを強力に把持(焼ばめ=焼嵌)する焼ばめホルダーである。
<請求項3記載の発明>
請求項1、2いずれか記載の発明の構成において、挿入穴付部品の部品挿入穴への挿入部品の挿入の嵌め合い開始位置を検出する嵌め合い開始位置検出部を設け、前記挿入穴付部品の位置を検出する挿入穴付部品検出部を設け、前記挿入部品を前記嵌め合い開始位置検出部が検出するまでは浮遊ベースは動かない状態に部品セット支持部に保持され、該嵌め合い開始位置検出部が該挿入部品を検出すると同時に該浮遊ベースを浮き上げるようにしてなる組立て装置を構成している。
挿入部品、この挿入部品の部品挿入穴を有する挿入穴付部品、この挿入穴付部品を支持する部品セット支持部とを備えた組立て装置であって、前記部品セット支持部が、本体ベースと、この本体ベースに設けられた上部にエア噴射口を有してなるエア噴射部と、前記本体ベース上にセットされた前記エア噴射口からのエアの噴射により浮き上がり状態とされる前記挿入穴付部品がセット支持される浮遊ベースと、この浮遊ベースの前記浮き上がり状態での該浮遊ベースの横移動を規制する横移動規制部とから構成され、前記エア噴射口からのエアの噴射による前記浮遊ベースおよび前記挿入穴付部品の浮き上がり動作によって、前記挿入部品が該挿入穴付部品の前記部品挿入穴に入るようにした組立て装置を構成しているので、
挿入穴付部品がセットされた浮遊ベースはエアの噴射により浮き状態となる。すなわちその上に載っている挿入穴付部品も浮き状態、すなわち、規制された範囲でのフリー状態となり、弱い当たりで簡単に横移動する、また僅かに傾ける状態となる。よって挿入部品が部品挿入穴に入るときに、若干の芯がずれている場合にも、挿入部品の尻が部品挿入穴のガイド面(誘い込み面)に当り、この当りが軽くてもその軽い当りで浮き状態となっている挿入穴付部品は敏感に横移動して、また僅かに傾けるのでそのまま挿入動作が進めば芯が合わされ挿入穴付部品が部品挿入穴に誘い込まれて入るものであるので、芯合わせ挿入・組み立てが円滑確実にできるという効果を奏する。
よって、数ミクロンというような隙間しかない部品挿入穴に挿入部品を高精度で確実に挿入することができるとともに、挿入部品による部品挿入穴を擦り傷つけることも回避され、挿入穴付部品の長寿命化を実現する。
請求項1記載の発明の構成において、挿入部品が切削工具であるツールであり、挿入穴付部品が部品挿入穴に挿入された前記ツールを焼ばめにより把持する焼ばめホルダーであり、前記ツールが前記焼ばめホルダーの加熱により拡径した前記部品挿入穴に入るようにした組立て装置を構成しているので、
焼ばめホルダーがセットされた浮遊ベースはエアの噴射により浮き状態となる。すなわち大型の焼ばめホルダーでも浮き状態、すなわち規制された範囲でのフリー状態となり、弱い当たりでも簡単に傾いたり横移動する状態となる。よって、エアの噴射による浮き上がり(上昇)によりツールのシャンクが部品挿入穴に入るときに、芯がずれている場合にはシャンクの尻が部品挿入穴のガイド面(誘い込み面)に当り、この当りが軽くてもその軽い当りで浮き状態となっている焼ばめホルダーは敏感に横移動したり傾いたりして、そのまま挿入動作が進むとツールの尻が部品挿入穴に誘い込まれ芯が合わされて入るものであるので、大型の焼ばめホルダーでも芯合わせ挿入が軽く・円滑・確実にできるとう効果を奏する。
<請求項3記載の発明の効果>
請求項1、2いずれか記載の発明の構成において、挿入穴付部品の部品挿入穴への挿入部品の挿入の嵌め合い開始位置を検出する嵌め合い開始位置検出部を設け、前記挿入穴付部品の位置を検出する挿入穴付部品検出部を設け、前記挿入部品を前記嵌め合い開始位置検出部が検出するまでは浮遊ベースは動かない状態に部品セット支持部に保持され、該嵌め合い開始位置検出部が該挿入部品を検出すると同時に該浮遊ベースを浮き上げるようにしてなる組立て装置を構成しているので、
請求項1、2いずれか記載の発明の効果に加えて、挿入部品の移動位置目標が、挿入組立直前までは挿入穴付部品の固定された位置(主に部品セット支持部に非浮上状態で保持された先端位置)に目標を定めることができ、実際の挿入組立動作に入ると同時の浮遊ベースの浮き上がりにより挿入穴付部品の位置は規制された範囲内で弱い力で移動できるようになるので、挿入組み立てが自動的に確実に行えるという効果を奏する。
また、挿入穴付部品の浮遊ベースが非浮上状態である動かない保持された状態での、挿入穴付部品の先端である目標位置を挿入穴付部品検出部確定させることができるので、そこから挿入部品の移動目標も確定されるので、挿入穴付部品の先端から挿入部品の先端までの指定された距離が得られるように挿入することができるなど、装置の精密な位置調整が出来るという効果を奏する。
図1ないし図12に示す本発明を実施するための最良の第1の実施の形態において1は組立て装置であって、この組立て装置1は、
下部前方にベース部2を突出させた装置本体3と、
装置本体3の前部に横移動および昇降移動するように設けられた部品移送部4と、
挿入穴付部品である焼ばめホルダー5をセットする昇降移動するように設けられた部品セット支持部6と、
部品移送部4と、
ホルダーセット部である部品セット支持部6との間に設けられた中空部材からなる誘導加熱コイル7と、
この誘導加熱コイル7に1メガヘルツ〜3メガヘルツ(好ましくは2メガヘルツ)の高周波電流を供給する発振装置8と、
誘導加熱コイル7に冷却水を流す冷却水循環装置9と、
部品移送部4が持った挿入部品であるツール10のシャンク11の尻を検出するための嵌め合い開始位置検出部12と、
部品セット支持部6にセットされた焼ばめホルダー5の上部先端(部品挿入穴開口面)を検出する挿入穴付部品検出部13と、装置全体を制御する制御部14とからなっている。
部品移送部4はツール10が置かれたツール置き部25から該ツール10を取って移送し、焼ばめホルダー5の部品挿入穴42に挿入する。
ツール置き部25は、装置本体3内に設けられた駆動モータ26と昇降支持部27とからなる制御部14で制御される昇降駆動部28によって昇降移動するようになっている。
ツール置き部25の上方には、ツール置き部25に置かれたツール10の刃先15を検出する制御部14に検出信号を送る刃先検出部29が設けられている。
刃先検出部29で刃先が検出されるとそこで停止され、部品移送部4に持たれ移送される。ツール10の刃先位置が刃先検出部29によって特定され且つ焼ばめホルダー5の先端は所定の位置に位置されているので、制御部14は指定された長さだけ正確にツール10を部品挿入穴42に挿入し止めることができる。
ツール10を持つツール持ち部24とは、掴み持つ、摘み持つ、挟持する、吸着持つ、磁着持つなどの動作・形態を含む。
ツール持ち部24の設ける部位は、横移動体23の前部に限らず、側面、底部、内側などでもよい。
部品セット支持部6は、
ホルダー昇降駆動部32に取り付けられた本体ベース33と、
この本体ベース33の上部に設けられたエアを噴射させるエア噴射口34、34、34、34を有してなるエア噴射部35a、35bと、
このエア噴射部35a、35bにコンプレッサー36からの圧縮エアの切り替えを行う、制御部14によりエアの供給・停止を制御されるエア切り替え部37と、
本体ベース33上に載せるようにセットされたエア噴射口34、34、34、34からのエアの噴射により浮き上がり状態とされる焼ばめホルダー5がそのフランジ38を載せてセットされる円盤形態(円盤形態には限定されない)の浮遊ベース39と、
この浮遊ベース39の前記浮き上がり状態での該浮遊ベース39の横移動を規制する横移動規制部40とから構成され、
エア噴射口34、34、34、34からのエアの噴射による浮遊ベース39の浮き上がり動作によって本体ベース33と該浮遊ベース9の間に浮き空間17が形成され、浮遊ベース39にセットされた焼ばめホルダー5も浮き状態である一種のフリー状態となって、ツール10のシャンク11の尻が該焼ばめホルダー5の部品把持部41の加熱により拡径した部品挿入穴42に前記フリー状態による軽い芯合わせによりスムーズに入るようになっている。
部品セット支持部6の昇降動作は、ベース部2にホルダー昇降駆動部を設け部品セット支持部6を真下から持ち上げる昇降形態とするのもよい。
浮遊ベース39の中央には焼ばめホルダー5の本体のホルダー下部部位46が通されるとともに、その上のフランジ38が通らずに該フランジ38を開口縁に載せ止めるための貫通した穴であるホルダー支持穴47が設けられている。
浮遊ベース39の底部のホルダー支持穴47の縁周りは底部をテーパー部45と同じテーパーのテーパー部48として下方に突出した形態となっていて、テーパー部48面は本体ベース33のテーパー部45面と当接形態となっていて横移動規制部40を形成している。
49はOリングである。
圧縮エアが噴射されない状態では、浮遊ベース39と本体ベース33は全面を当接した状態で、浮遊ベース39は動かない状態となっており、該浮遊ベース39にセットされた焼ばめホルダー5も動かない状態(固定状態)とされている。
浮遊ベース39の圧縮エア噴射による浮き空間17の浮き距離は数μm〜0.01mmで良いが、エア噴射口34、34、34、34からのエアの噴射量によりそれ以上に調節することができる。
焼ばめホルダーが大型で重い場合は、エア噴射量を多くすることによって、浮き距離が確保できる。
エア噴射量の調節は、エア切り替え部27の前後のいずれかにエア調節バルブを設ける、エアが均一に回り浮遊ベースが平均に浮き上がるように噴射口34は浮遊ベース39側に彫られた細い溝により繋がっている。
エア噴射口は1つでも可能であるが、4つ以上のできるだけ多数がよく、均一な浮き上がりを実現できる。
本実施の形態ではファイバーセンサを使用している。ファイバーセンサの場合、発光部と受光部からなり、発光部からの光線を受光部で受光状態にして、物体による受光部への光線の遮断を検出するようになっている。
52、53は光線。
(1)制御部14において、ホルダー長さ、肉厚、ツール径およびツール刃先の突き出し量、加熱時間などを設定部16にて設定する。
(2)スタート指示(スターと押しボタンなどのスタート指示部15)を行いスタートさせる。
(3)部品セット支持部6およびセットされた焼ばめホルダー5が上昇する。
(4)焼ばめホルダー5の先端が挿入穴付部品検出部13によって検出されて停止され、焼ばめホルダー5の先端位置が位置決めされる(図8)。
(5)誘導加熱コイルに高周波電流が流されて焼ばめホルダー5の部品把持部41に誘導電流が流れジュール熱が発生して部品把持部41が加熱され、部品把持部41が熱膨張しこれに伴って部品挿入穴42も拡径する。
(6)加熱終了で、ツール10を持った部品移送部4が下降する。
高周波電流は所定の時間流れると停止(加熱終了)するか、部品把持部41が所定の温度に達したら(この場合は制御部14に感知信号を送る温度感知センサが設けられている。)停止される。
(7)ツールセット部4が下降動作しツール10の尻が嵌め合い開始位置検出部12によって検出されると、エア噴射口34からエア噴出が行われ、浮遊ベース39が浮き上がる。すなわち焼ばめホルダー5は僅かに浮きあがる。この時焼ばめホルダー5およびその先端はフリーの状態となるが、ツール10の尻はすでにガイド面50にかかっている。(図8、図9)。
ツール10を嵌め合い開始位置検出部12が検出するまでは浮遊ベース39は動かない状態に部品セット支持部6に保持され、嵌め合い開始位置検出部12がツール10を検出すると同時に浮遊ベース39を浮き上げるようにしている。
部品挿入穴42への挿入直前位置でツール10の下降を止めることなく挿入完了まで下降させる。ただし、止めることも本技術的範疇に含まれるものである。
(8)浮遊ベース39が浮き空間17によって浮き状態にあるので、該浮遊ベース39に載っている焼ばめホルダー5は横に規制された範囲で抵抗無く横滑り移動でき、且つ、弱い力で傾く(力の作用がなくなると垂直に戻る)ようになっているので、ツール10と部品挿入穴42の芯がずれている場合は、ツール10の尻端が部品挿入穴42のガイド50面に当たり、そのまま押し込まれると焼ばめホルダー5は横移動ないし傾いて芯が合わせられ部品挿入穴42に添って入り焼ばめが確実に行われる。
(9)部品把持部41を強制冷却して部品挿入穴42を縮径させてツール10を強力に把持する(図10)。
(10)部品移送部4のツール持ちを解除し上昇させ、焼ばめホルダー5も下降させる(図11)。前記ツール持ち解除の後でエアの供給を止める。
ツールを焼ばめホルダーから抜く場合も、浮遊ベースを浮かせて抜くのがよい。これにより、抜きをスムーズにできるとともに、抜く際の擦れを軽減して部品挿入穴が傷つくことを軽減する。
次に、図13ないし図15に示す本発明を実施するための異なる形態について説明する。なお、これら本発明を実施するための異なる形態の説明に当たって、本発明を実施するための最良の第1の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図13に示す本発明を実施するための最良の第2の実施の形態において前記第1の実施の形態と主にことなる点は、装置本体3内に設けたコイル昇降駆動部(図示せず)により誘導加熱コイル7を昇降移動するようにし、部品セット支持部6をベース部2に設けた中空筒状の土台56上に設置した動かない構成とし、嵌め合い開始位置検出部12およびホルダー検出部13を設けない構成とした組立て装置57を形成した点にある。
誘導加熱コイル7が発振装置8と一体化されている場合は、発振装置8を昇降させることによって行う。この場合、発振装置8は装置本体3の後部に位置させるか、装置本体3内に収めた形態とするのがよい。
焼ばめホルダー5の先端は部品セット支持部6を動かない構成としたことにより、型番号の設定時に確定させることができ、刃先検出部29でツール10の刃先位置を検出するとともに、部品セット支持部6で持ち抜き取るときにツール10のシャンク11の尻端の位置も検出する。
図14ないし図15に示す本発明を実施するための最良の第3の実施の形態において前記第1の実施の形態と主にことなる点は、浮遊ベース39のホルダー支持穴47に嵌り支持されるホルダー支持アダプター60を設け、本体ベース33をベース部2に置き固定してなる組立て装置61を形成した点にある。
ホルダー支持アダプター60は円盤状のアダプター本体62と、このアダプター本体60の下部に突出された浮遊ベース39のホルダー支持穴47に嵌る嵌り部63と、アダプター本体60および嵌り部63を貫通するように設けられた焼ばめホルダー5の下部部位46が嵌り支持されるホルダー支持穴64と、このホルダー支持穴64に設けられた焼ばめホルダー5の下部縁を受け止めるホルダー受け部65とからなっている。
浮遊ベース39のホルダー支持穴47の大きさを、焼ばめホルダーの複数の型番に対応する複数種類のホルダー支持アダプターをセットできる大きさにすることにより、浮遊ベースを変えることなく複数の焼ばめホルダーを交換することができる。
図16に示す本発明を実施するための最良の第4の実施の形態において67は組み立て装置であって、この組立て装置67は四角形ないし円形の盤からなる挿入穴付部品本体68、この挿入穴付部品本体68に上部から垂直にあけられた挿入部品69を挿入する多数の部品挿入穴70、70・・・70とからなる挿入穴付部品71と、この挿入穴付部品71を載置する浮遊ベース74、この浮遊ベース74を載置するベース本体72、このベース本体72の上部にテーパー壁形態で全周ないし一部に囲うテーパー壁73、このテーパー壁73に囲まれた平面からなる浮遊ベース74を載置する浮遊ベース載置部75、この浮遊ベース載置部75に多数設けられたエア噴射口34、34・・・34、このエア噴射口34にエアを供給するコンプレッサー36から圧縮エアが供給されるエア噴射部35とからなる本体ベース78とからなっている。
挿入部品69はツール移送部76によって所定の位置である部品挿入穴70に持ち移送されて挿入される。
エア噴射口34のエアの噴射によって浮遊ベース74の浮き上がり浮き空間17が形成される。以後の挿入部品69の部品挿入穴70への挿入である、組立て基本動作は前記実施の形態と同様なので説明を省略する。このような底面が幅広のホルダーである場合、場所によっては傾きはあまり期待できず、横滑り移動が主な動作となるが、このような横滑りのみの浮きベースの動作も本発明の技術的範疇に含まれるものである。
3:装置本体、 4:部品移送部、
5:焼ばめホルダー、 6:部品セット支持部、
7:誘導加熱コイル、 8:発振装置、
9:冷却水循環装置、 10:ツール、
11:シャンク、 12:嵌め合い開始位置検出部、
13:挿入穴付部品検出部、 14:制御部、
15:スタート指示部、 16:設定部、
17:浮き空間 18:駆動モータ、
19:昇降支持部、 20:昇降駆動部、
21:駆動モータ、 22:昇降軌条体、
23:横移動体、 24:ツール持ち部、
25:ツール置き部、 29:刃先検出部、
30:駆動モータ、 31:昇降支持部、
32:ホルダー昇降駆動部、 33:本体ベース、
34:エア噴射口、 35:エア噴射部
36:コンプレッサー、 37:エア切り替え部、
38:フランジ、 39:浮遊ベース、
40:横移動規制部、 41:部品把持部、
42:部品挿入穴、 44:浮遊ベース支持穴、
45:テーパー部、 46:ホルダー下部部位、
47:ホルダー支持穴、 48:テーパー部、
49:Oリング、 50:ガイド、
52:光線、 53:光線、
56:土台、 57:組立て装置、
60:ホルダー支持アダプター、 61:組立て装置、
62:アダプター本体、 63:嵌り部、
64:ホルダー支持穴、 67:組み立て装置、
68:挿入穴付部品本体、 69:挿入部品、
70:部品挿入穴、 71:挿入穴付部品、
72:ベース本体、 73:テーパー壁、
74:浮遊ベース、 75:浮遊ベース載置部、
76:ツール移送部。
Claims (3)
- 挿入部品、この挿入部品の部品挿入穴を有する挿入穴付部品、この挿入穴付部品を支持する部品セット支持部とを備えた組立て装置であって、
前記部品セット支持部が、本体ベースと、この本体ベースに設けられた上部にエア噴射口を有してなるエア噴射部と、前記本体ベース上にセットされた前記エア噴射口からのエアの噴射により浮き上がり状態とされる前記挿入穴付部品がセット支持される浮遊ベースと、この浮遊ベースの前記浮き上がり状態での該浮遊ベースの横移動を規制する横移動規制部とから構成され、
前記エア噴射口からのエアの噴射による前記浮遊ベースおよび前記挿入穴付部品の浮き上がり動作によって、前記挿入部品が該挿入穴付部品の前記部品挿入穴に入るようにしたことを特徴とする組立て装置。 - 挿入部品が切削工具であるツールであり、
挿入穴付部品が部品挿入穴に挿入された前記ツールを焼ばめにより把持する焼ばめホルダーであり、
前記ツールが前記焼ばめホルダーの加熱により拡径した前記部品挿入穴に入るようにしたことを特徴とする請求項1記載の組立て装置。 - 挿入穴付部品の部品挿入穴への挿入部品の挿入の嵌め合い開始位置を検出する嵌め合い開始位置検出部を設け、前記挿入穴付部品の位置を検出する挿入穴付部品検出部を設け、前記挿入部品を前記嵌め合い開始位置検出部が検出するまでは浮遊ベースは動かない状態に部品セット支持部に保持され、該嵌め合い開始位置検出部が該挿入部品を検出すると同時に該浮遊ベースを浮き上げるようにしてなることを特徴とする請求項1、2いずれか記載の組立て装置
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