JP2010125572A - 組付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを被組付部材に組み付ける機構が複雑でなく、ワークを被組付部材に組み付ける際にもワークの湾曲面に傷が生じない、組付装置を提供する。
【解決手段】ワーク２の一端部２ａに当接しつつワーク２の中央部２ｂを吸着しながら、被組付部材３の湾曲部３ｂにワーク２を挿入するワーク吸着手段１０と、アクチュエータ５に取り付けられ、傾斜面２１ａを有する押圧部２１でワーク２の他端部２ｃを押圧するワーク押圧手段２０と、ワーク２の一端部２ａ及び中央部２ｂが被組付部材３の湾曲部３ｂに挿入しかつワーク２の他端部２ｃがその湾曲部３ｂに入り込んでいない状態において、被組付部材３の湾曲部３ｂに入り込んでいないワーク２の他端部２ｃをワーク押圧手段２０が押圧可能に、ワーク吸着手段１０をワーク押圧手段２０に連結する連結手段３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半円筒形状のワークを被組付部材の湾曲した組付部位に組み付ける組付装置に関する。

エンジンなどの内燃機関において、ピストンの直線運動はコネクティングロッドを介在させることで、クランクシャフトの回転運動に変換されている。コネクティングロッドは、ピストンに接続されるコネクティングロッド本体（「大端部」とも呼ばれる。）とベアリングキャップとで軸受け部を構成している。軸受け部ではコネクティングロッド本体側の湾曲部に軸受けメタルが組み付けられ、ベアリングキャップ側の曲面部に別の軸受けメタルが組み付けられ、これら一対の軸受けメタルがクランクシャフトの回動部全周を覆っている。軸受けメタルは半割りにされた半円筒形状のワークである。コネクティングロッド本体及びベアリングキャップの各組み付け部位は半割りの半円筒状の湾曲部を有しており、湾曲部にそれぞれ軸受けメタルが組み付けられる。

軸受けメタルのような半円筒形状のワークが被組付部材としてのコネクティングロッド本体及びベアリングキャップにそれぞれ組み付けられる場合、被組付部材における湾曲部は、ワークと比べて曲率が大きい。すなわち、ワークが被組付部材に組み付けられる際、被組付部材における両開放端縁を支点として内側に圧縮されるため、軸受けメタルにおける両端部が内側に曲がり込まないように、組み付け前の状態における軸受けメタルの両端間の距離が、被組付部材における湾曲部の直径より大きい。よって、単にバキュームハンドで軸受けメタルを吸着した状態で被組付部位の湾曲部に押し付け、軸受けメタルを被組付部材に組み付けると、軸受けメタルの両端部がそれぞれ被組付部位と擦れ、軸受けメタルの表面に傷が生じる可能性がある。

そこで、軸受けメタルの表面に傷が生じないように、軸受けメタルをコネクティングロッドに組み付ける装置が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている組付装置では、ワーク保持手段がワークの内側曲面部を吸着して保持し、アクチュエータを作動して被組付部材にワークを近接させる。被組付部材へのワークの圧入状態に応じ、回動片がワークの両端外方向からワークの各端部に当接して押圧し、ワークの曲率を大きくする。よって、軸受けメタルの表面に擦り傷が生じない。

特開平７−６８４２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている組付装置では、ワークの内側曲面部を吸着し、その両端部がそれぞれ回動片に当接して押圧するようになっている。よって、回動片が左右一対ずつ必要となり、装置構成が複雑となって、装置の部品数が多くメインテナンス回数も多くなる。

このような状況に鑑み、本発明は、ワークを被組付部材に組み付ける機構が簡素化され、ワークを被組付部材に組み付ける際にもワークの湾曲面に傷が生じない、組付装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、アクチュエータの先端に取り付けられ、半円筒形状のワークを被組付部材の湾曲部に組み付ける組付装置であって、ワークの一端部に当接しつつワークの中央部を吸着するワーク吸着手段と、アクチュエータに取り付けられ、傾斜面を有する押圧部でワークの他端部を押圧するワーク押圧手段と、ワークの一端部及び中央部が被組付部材の湾曲部に挿入しかつワークの他端部がその湾曲部に入り込んでいない状態において、ワークの他端部をワーク押圧手段が押圧可能に、ワーク吸着手段をワーク押圧手段に連結する連結手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成において、傾斜面はワーク吸着手段が吸着しているワークの中心方向を向いており、ワーク押圧手段がアクチュエータで移動し傾斜面がワークの他端部に当接しながらワークの曲率半径を小さくする方向に力を作用する。

特に、押圧部のうちワークの他端部が当接する部位は、被組付部材の湾曲部のうちワークの他端部が入り込む部位をワーク押圧手段の移動と逆方向に延長した仮想直線より内側に設定される。
特に、ワーク吸着手段は、ワークを吸着する吸着部と、ワークの一端部に当接するワーク当接支持部と、を有し、吸着部がワークを吸着してワークの一端部及び中央部を被組付部材の湾曲部に挿入しかつワークの他端部がその湾曲部に入り込んでいない状態において、押圧部がワークの他端部を圧入すると、ワーク当接支持部がワークの一端部を支持することにより被組付部材の湾曲部からワークの一端部が突出しないようになっている。

本発明による組付装置によれば、ワーク吸着手段がワークの中央部を吸着しかつワークの一端部及び中央部を被組付部材の湾曲部に挿入した後、ワーク押圧手段がワークの他端部を被組付部材の湾曲部に押し込む。ワーク押圧手段における押圧部がワークの他端部を被組付部材の湾曲部に圧入する際、傾斜面を有する押圧部がワークの曲率を大きくするよう力を作用する。よって、ワークの外周面が被組付部材と擦れないためワークに傷が付かずにワークを被組付部材にスムーズに組み付けることができる。

以下、本発明の実施形態に関し、被組付部材がコネクティングロッドであり、ワークが軸受けメタルである場合を例にとって説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る組付装置の平面図であり、図２は図１に示す組付装置の部分断面図である。組付装置１は、半円筒形状のワーク２を、組付部位となる湾曲部３ｂを有する被組付部材３に組み付ける。ワーク２は例えば軸受けメタルであり、被組付部材３は例えばコネクティングロッドである。
組付装置１は、ロボットアームの先端部にブラケットを介して取り付けられる。ブラケットの先端側には、複数のアクチュエータが並列的に取り付けられ、各アクチュエータ５に図１に示す組付装置１が取り付けられる。

組付装置１は、図１に示すように、ワーク２の一端部２ａに当接しつつワーク２の中央部２ｂを吸着するワーク吸着手段１０と、アクチュエータ５に取付手段４０を介在させて取り付けられるワーク押圧手段２０と、ワーク吸着手段１０にワーク押圧手段２０を連結する連結手段３０と、を備える。ワーク吸着手段１０がワーク２の一端部２ａに当接しつつワーク２の中央部２ｂを吸着した状態において、ロボットアーム（図示せず）の作動により組付装置１自体が被組付部材３側に移動し、ワーク２の一端部２ａ及び中央部２ｂを被組付部材３の湾曲部３ｂに挿入する。その後、アクチュエータ５が作動することにより、ワーク押圧手段２０がワーク吸着手段１０側に移動しながら、ワーク押圧手段２０における押圧部２１がワーク２の他端部２ｃを被組付部材３における湾曲部３ｂの他方の端部３ｃ側に押し込む。その際、押圧部２１が傾斜面２１ａを有しているため、詳細にはワーク２の中央方向を向いた傾斜面２１ａを有しているため、押圧部２１の傾斜面２１ａがワーク２の他端部２ｃに当接し、ワーク２が広がらないように曲率半径を小さく、即ち曲率を大きくする方向に力を作用する。

上記した組付装置１の各手段を詳細に説明する。
ワーク吸着手段１０は、ワーク２の形状に沿って吸着側が湾曲した吸着部１１と、吸着部１１を固定するブロック部１２と、を有する。
図２に示すように、吸着部１１には中心軸に貫通穴１１ａが穿設され、貫通穴１１ａを挟んで取付穴１１ｂ，１１ｃが穿設されている。吸着部１１はワーク２の長手方向に沿って鍔部１１ｄを有する。貫通穴１１ａには吸着パッド１１ｅが下側から挿入される。吸着パッド１１ｅはワーク２を吸着する。
ブロック部１２において吸着部１１に隣接する側には嵌合部１２ａが突出している。嵌合部１２ａは貫通穴１１ａに上側から嵌め込まれる。ブロック部１２の嵌合部１２ａ及びその近傍には吸着パッド１１ｅの貫通穴に連通する穴（一部しか図示せず）が穿設されている。この穴は図示しない吸引ホースが接続されている。この穴の両側には、組立用の貫通穴１２ｂ，１２ｃが穿設されている。取付穴１１ｂ，１１ｃに下側から締結具１３が挿入され組立用の貫通穴１２ｂ，１２ｃに螺合している。ブロック部１２はワーク２の長手方向に沿って延びているが、ブロック部１２における嵌合部１２ａのある中心軸からの距離は一方の端部１２ｄの方が他方の端部１２ｅよりも長い。一方の端部１２ｄには逃げ穴１２ｆが貫通されており、被組付部材３に予め取り付けられている一方のボルト部３ｄを逃がすようになっている。ブロック部１２の組立用の貫通穴１２ｂ，１２ｃには上方から連結手段３０の一部であるシャフト３１，３１がそれぞれ螺合され立設されている。一方のシャフト３１と逃がし穴１２ｆとの間には、ストッパーピン１２ｇが取り付けられている。なお、詳細は後述するが、ブロック部１２の下面で吸着部１１と逃げ穴１２ｆとの間にはワーク２の一端部２ａが当接する。この当接部位をワーク当接支持部１０ａ（図６（Ａ）参照）と呼ぶことにする。

ワーク押圧手段２０は、図２に示すように、シャフト３１，３１が移動可能に挿通される本体部２２と、この本体部２２からシャフト３１に沿ってブロック部１２側に突出する突出部２３と、が一体化されてなり、略Ｌ字形状を呈している。本体部２２には、ブロック部１２に立設しているシャフト３１，３１を貫通する挿通穴が設けられている。本体部２２にはストッパーピン１２ｇに対応するようにスタットボルト２２ａが螺合している。突出部２３は、連結手段３０のシャフト３１，３１に沿って移動しつつ、ブロック部１２の他方の端部１２ｅの側壁に沿ってその脇に進入する。突出部２３は、先端にテーパ状の押圧部２１を有している。前述したように、押圧部２１は傾斜面２１ａを有しており、その傾斜面２１は吸着部１１側を向いている。押圧部２１は、ワーク２の他端部２ｃが当接した状態で、コイルスプリング３２の張力に抗してコイルスプリング３２が縮まりながら、ワーク２の他端部２ｃを被組付部材３における湾曲部３ｂの他端部３ｃに圧入する。突出部２３で傾斜面２１ａの外側には逃げ穴２３ａが穿設されており、被組付部材３に予め取り付けられている他方のボルト部３ｅを逃がす。

連結手段３０は、ブロック部１２に立設される複数のシャフト３１，３１と、ブロック部１２と本体部２２との間で各シャフト３１に装着される圧縮コイルスプリング３２と、で構成される。各シャフト３１はブロック部１２に立設して本体部２２の貫通穴に挿通されている。シャフト３１の端部はフランジ３１ａを有している。フランジ３１ａは、本体部２２に当たるので本体部２２から抜けない。圧縮コイルスプリング３２の一端はブロック部１２に当接され、他端は本体部２２に当接されている。

取付手段４０は、ワーク押圧手段２０をアクチュエータ５に接続するものである。取付手段４０は、図２に示すように、例えばブラケット本体部４０ａとその両側で垂下した各脚部４０ｂ，４０ｃとで一体構成されており、概略コ字状を呈している。各脚部４０ｂ，４０ｃはワーク押圧手段２０における本体部２２にボルト４１で固定されている。ワーク押圧手段２０がワーク吸着手段１０側に相対的に移動すると、シャフト３１の一部が本体部２２から突出するが、脚部４０ｂ，４０ｃの間に逃げ用の空間が存在するため、シャフト３１はブラケット本体部４０ａに当たらず、ワーク押圧手段２０の移動が妨げられることはない。

ここで、ロボットアーム（図示せず）の先端に取り付けられているアクチュエータ５は、例えば、ピストンロッド５ａ，５ａと、各ピストンロッド５ａ，５ａが挿入されているシリンダー５ｂと、ピストンロッド５ａ，５ａの先端を連結する連結板５ｃとを備えている。連結板５ｃにはピストンロッド５ａと逆側に位置決め用嵌合部５ｄが突出しており、この位置決め用嵌合部５ｄがブラケット本体部４０ａに嵌め込まれ、締結具５ｅにより固定されている。

図１に示されている組付装置１を用いてワーク２の被組付部材３への組付工程について説明する。
図３乃至図５は、組付装置１によるワーク２の被組付部材３への組付工程を順に示す図である。前提として、ロボットアーム（図示せず）の先端にブラケット（図示せず）を介して複数のアクチュエータが並んで取り付けられている。図１に示すように、アクチュエータ５のそれぞれに組付装置１が取り付けられている。ロボットアームの移動領域内に順次移動するように一対の被組付部材搬送用レール８と一対のワーク搬送用レール（図示せず）が配設されている。一対の被組付部材搬送用レール８には、上方から挿入される被組付部材３をそれぞれ支持する支持部８ａが設けられている。一対のワーク搬送用レールには半円筒形状のワーク２を支持する支持部（図示せず）が設けられている。一対の被組付部材搬送用レール８及び一対のワーク搬送用レールにはそれぞれ同数の各支持部が設けられ、例えば３つをワンセットとしてロボットアームの移動領域内に順次搬入される。

このような状況下において、ロボットアームの各先端部がワーク搬送用レールの支持部上方に移動した後、吸着パッド１１ｅ内が吸引されることで吸着パッド１１ｅの吸着面にワーク２の中央部２ｂが吸着する。その吸着と前後又は同時に、ワーク２の一端部２ａをワーク吸着手段１０のブロック部１２に当接してもよい。また、ワーク２の他端部２ｃはワーク押圧手段２０の押圧部２１に当接してもよい。その後、ロボットの逆動作により、ワーク２を一対のワーク搬送用レールから浮上した後、ロボットアームの各先端部を被組付部材搬送用レール８の上方へ移動する。

図３に示すように、ワーク吸着手段１０がワーク２を吸着している状態において、ロボットが組付装置１を一対の被組付部材搬送用レール８における支持部８ａ上へ移動する。その後、ロボットがさらに動作し、組付装置１が降下する。すると、図４に示すように、ブロック部１２の逃がし穴１２ｆに被組付部材３の一方のボルト部３ｄが挿通され、ワーク押圧手段２０における逃げ穴２３ａに被組付部材３の他方のボルト部３ｅが挿入され、被組付部材３の湾曲部３ｂにワーク２の大半が挿入される。このとき、ワーク２の一端部２ａはワーク吸着手段１０におけるワーク当接支持部１０ａに当接し、一端部２ａの外周面は被組付部材３の一端部３ａに対向するよう入り込む。

続いて、アクチュエータ５の動作により、ワーク吸着手段１０は被組付部材３に当接しているため下降しないが、図５に示すように、取付手段４０及びワーク押圧手段２０が、コイルスプリング３２の張力に抗して下降する。その際、ワーク吸着手段１０によるワーク２の吸引を弱めるとよい。すると、ワーク押圧手段２０における押圧部２１がワーク２の他端部２ｃを押し、ワーク２の他端部２ｃを湾曲部３ｂに圧入する。その際、押圧部２１の傾斜面２１ａからワーク２の他端部２ｃに対し、ワーク２の曲率半径を小さくする方向に力が作用する。詳細については後述する。このワーク押圧手段２０によるワーク２の圧入により、ワーク２の中央部２ｂはワーク吸着手段１０における吸着部１１から外れ、ワーク２の他端部２ｃの外周面が被組付部材３の他端部３ｃに対向するよう入り込む。

その後、ワーク吸着手段１０によるワーク２の中央部２ｂの吸引を完全に停止しアクチュエータ５の逆動作により、コイルスプリング３２の復元力とでワーク押圧手段２０が元の状態に戻る。
以上の工程により、ワーク２が被組付部材３の湾曲部３ｂに組み付けられる。

ここで、押圧部２１が、その傾斜面２１ａからワーク２の他端部２ｃに対し、ワーク２の曲率半径を小さくする方向に力が作用する点について説明する。
図６は図１に示す組付装置におけるワーク押圧手段の押圧部と被組付部材との湾曲部との位置関係を示すもので、（Ａ）は好ましい形態を、（Ｂ）は好ましくない形態を示す図である。図７は、図１に示す組付装置におけるワーク吸着手段とワーク押圧手段とが連関してワークが被組付部材に組み付けられる場面を示す模式図である。図６（Ａ）に示すように、押圧部２１のうちワーク２の他端部２ｃが当接する部位２１ｂは、図示する仮想直線Ｌより、即ち被組付部材３の湾曲部３ｂのうちワーク２の他端部２ｃが入り込む部位をワーク押圧手段２０の移動と逆方向に延長した仮想直線Ｌより、内側、即ち被組付部材３の湾曲部３ｂの対称軸側に設けられる。よって、図７に示すように、ワーク吸着手段１０側に対してワーク押圧手段２０が相対的に移動すると、力Ｆ１が作用する。よって、ワーク２が広がることなく、ワーク２の他端部２ｃを被組付部材３の湾曲部３ｂに押し込むことができる。よって、ワーク２の外周面に傷が付かずにワーク２を被組付部材３に組み付けることができる。一方、図６（Ｂ）に示すように、押圧部２１のうちワーク２の他端部２ｃが当接する部位２１ｂが、図示する仮想直線Ｌより、外側に設けられると、図６（Ａ）に示すＦ１とは逆向きの力Ｆ２が押圧部２１からワーク２の他端部２ｃに作用する。よって、ワーク２が広がるので、好ましくない。

また、図４に示す段階から図５に示す段階では、図７に詳細に示すように、ワーク２の一端部２ａがワーク吸着手段１０におけるワーク当接支持部１０ａに当接している。よって、押圧部２１がワーク２の他端部２ｃを圧入しても、ワーク２の一端部２ａがワーク当接支持部１０ａに当接して、被組付部材３の湾曲部３ｂから突出しない。

図示した例では、コネクティングロッド本体に金属メタルを組み付ける場合を想定しているが、コネクティングロッド本体の代わりにコネクティングキャップに対しても金属メタルを同様に組み付けることができる。

以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成により金属メタルなどのワークを被組付部材の湾曲部に組み付けることができ、かつ、その際、ワークが被組付部材の湾曲縁部と擦れることがないため、ワーク外表面に傷が生じない。

本発明の実施形態に係る組付装置の平面図である。 図１に示す組付装置の部分断面図である。 図１に示す組付装置によるワークの被組付部材への組付工程のうち、ある段階を示す図である。 図１に示す組付装置によるワークの被組付部材への組付工程のうち、図３に続く段階を示す図である。 図１に示す組付装置によるワークの被組付部材への組付工程のうち、図４に続く段階を示す図である。 図１に示す組付装置におけるワーク押圧手段の押圧部と被組付部材との湾曲部との位置関係を示すもので、（Ａ）は好ましい形態を、（Ｂ）は好ましくない形態を示す図である。 図１に示す組付装置におけるワーク吸着手段とワーク押圧手段とが連関してワークが被組付部材に組み付けられる場面を示す模式図である。

符号の説明

１：組付装置
２：ワーク
２ａ：ワークの一端部
２ｂ：ワークの中央部
２ｃ：ワークの他端部
３：被組付部材
３ａ：湾曲部の一端部
３ｂ：湾曲部
３ｃ：湾曲部の他端部
３ｄ，３ｅ：ボルト部
５：アクチュエータ
５ａ：ピストンロッド
５ｂ：シリンダー
５ｃ：連結板
５ｄ：位置決め用嵌合部
５ｅ：締結具
８：被組付部材搬送用レール
８ａ：支持部
１０：ワーク吸着手段
１０ａ：ワーク当接支持部
１１：吸着部
１１ａ：貫通穴
１１ｂ，１１ｃ：取付穴
１１ｄ：鍔部
１１ｅ：吸着パッド
１２：ブロック部
１２ａ：嵌合部
１２ｂ，１２ｃ：貫通穴
１２ｄ，１２ｅ：ブロック部の端部
１２ｆ：逃げ穴
１２ｇ：ストッパーピン
１３：締結具
２０：ワーク押圧手段
２１：押圧部
２１ａ：傾斜面
２２：本体部
２２ａ：スタットボルト
２３：突出部
２３ａ：逃げ穴
３０：連結手段
３１：シャフト
３１ａ：フランジ
３２：コイルスプリング
４０：取付手段
４０ａ：ブラケット本体部
４０ｂ，４０ｃ：脚部
４１：ボルト

Claims (4)

1. アクチュエータの先端に取り付けられ、半円筒形状のワークを被組付部材の湾曲部に組み付ける組付装置であって、
   ワークの一端部に当接しつつワークの中央部を吸着するワーク吸着手段と、
   上記アクチュエータに取り付けられ、傾斜面を有する押圧部でワークの他端部を押圧するワーク押圧手段と、
   ワークの一端部及び中央部が被組付部材の湾曲部に挿入しかつワークの他端部がその湾曲部に入り込んでいない状態において、ワークの他端部を上記ワーク押圧手段が押圧可能に、上記ワーク吸着手段を上記ワーク押圧手段に連結する連結手段と、
   を備える、組付装置。
2. 前記傾斜面は前記ワーク吸着手段が吸着しているワークの中心方向を向いており、
   前記ワーク押圧手段が前記アクチュエータで移動し上記傾斜面が前記ワークの他端部に当接しながらワークの曲率半径を小さくする方向に力を作用する、請求項１に記載の組付装置。
3. 前記押圧部のうちワークの他端部が当接する部位は、被組付部材の湾曲部のうちワークの他端部が入り込む部位を前記ワーク押圧手段の移動と逆方向に延長した仮想直線より内側に設定される、請求項１又は２に記載の組付装置。
4. 前記ワーク吸着手段は、ワークを吸着する吸着部と、ワークの一端部に当接するワーク当接支持部と、を有し、
   上記吸着部がワークを吸着してワークの一端部及び中央部を被組付部材の湾曲部に挿入しかつワークの他端部がその湾曲部に入り込んでいない状態において、前記押圧部がワークの他端部を圧入すると、上記ワーク当接支持部がワークの一端部を支持することにより被組付部材の湾曲部からワークの一端部が突出しないようにした、請求項１乃至３の何れかに記載の組付装置。

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