JP2013022659A - 弾性部材の圧入装置及び圧入方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 グロメットのような弾性部材を圧入する際、多大な押圧力を必要とせずにスムーズに圧入できるようにし、圧入装置の小型化、簡素化が図れるようにする。
【解決手段】 第1シリンダ部材2の先端部にグロメットGを保持する筒状の着座部材6を設け、第1シリンダ部材2の先端側内部と着座部材6の筒内に第2シリンダ部材7を設ける。第1シリンダ部材2のシリンダ内で進退動自在な第1ピストンロッド4にエア供給穴5を設け、エア供給穴5と第2シリンダ室8とを連通孔15で連通させ、第1ピストンロッド4の中間部に第2ピストン12を設けて第2シリンダ部材7の内壁に摺接させる。第2シリンダ部材7の先端部に形成される一対の第1押圧部材21でグロメットGの周縁2箇所を押圧できるようにし、第2ピストンロッド13の先端に螺合する第2押圧部材14でグロメットGの中央部分を押圧できるようにする。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1シリンダ部材2の先端部にグロメットGを保持する筒状の着座部材6を設け、第1シリンダ部材2の先端側内部と着座部材6の筒内に第2シリンダ部材7を設ける。第1シリンダ部材2のシリンダ内で進退動自在な第1ピストンロッド4にエア供給穴5を設け、エア供給穴5と第2シリンダ室8とを連通孔15で連通させ、第1ピストンロッド4の中間部に第2ピストン12を設けて第2シリンダ部材7の内壁に摺接させる。第2シリンダ部材7の先端部に形成される一対の第1押圧部材21でグロメットGの周縁2箇所を押圧できるようにし、第2ピストンロッド13の先端に螺合する第2押圧部材14でグロメットGの中央部分を押圧できるようにする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば自動車の車体に形成される開孔に弾性部材を圧入して開孔を閉止する際の圧入技術に関する。
従来、例えば自動車の車体の加工時などに使用されるため開設される水抜き孔等の開孔は、防錆の観点から加工後に弾性部材からなるグロメットを圧入することにより閉止される。
このようなグロメットは、通常、弾性部材から構成され、開孔径より大径の上フランジ部と下フランジ部との間に開孔径とほぼ同径の環状溝を備えた形態であり、フランジ部間の環状溝を開孔に嵌め込むことで開孔を閉止するのが一般的である。
そして、このようなワークの開孔に対するグロメットの圧入は、当初従業員が人手によって行っていたが、作業負荷が大きいため従来から自動化が推進されてきた。
このような自動化の技術として、例えば圧入装置の先端部に、グロメットを保持することのできるガイド筒を設けるとともに、ガイド筒の内部にグロメットを押圧することのできる押圧ロッドを設け、グロメットを保持したガイド筒の先端部を開孔周縁のワーク面に当接させ、押圧ロッドにより基端側のフランジ部側から押圧することによりグロメットを弾性変形させ、グロメットを圧入するような技術が知られている。(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)
このようなグロメットは、通常、弾性部材から構成され、開孔径より大径の上フランジ部と下フランジ部との間に開孔径とほぼ同径の環状溝を備えた形態であり、フランジ部間の環状溝を開孔に嵌め込むことで開孔を閉止するのが一般的である。
そして、このようなワークの開孔に対するグロメットの圧入は、当初従業員が人手によって行っていたが、作業負荷が大きいため従来から自動化が推進されてきた。
このような自動化の技術として、例えば圧入装置の先端部に、グロメットを保持することのできるガイド筒を設けるとともに、ガイド筒の内部にグロメットを押圧することのできる押圧ロッドを設け、グロメットを保持したガイド筒の先端部を開孔周縁のワーク面に当接させ、押圧ロッドにより基端側のフランジ部側から押圧することによりグロメットを弾性変形させ、グロメットを圧入するような技術が知られている。(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)
また、グロメットを圧入する際、グロメットの移動をガイドするガイド治具に、グロメットを徐々に変形させる機構を持たせ、また、圧入方向を、ワークの開孔に対して斜めに傾斜させるような技術も知られている。(例えば、特許文献3参照。)
ところが、特許文献1や特許文献2のような技術では、グロメットを一気に変形させるため、押圧ロッドの押圧力が多大となり、装置が大型化すると同時にコスト高を招くようになり、しかも、ロボットへの負荷が大きくなり、ロボットの稼動部分等のトラブルが多発しやくなるという不具合があった。これを防止するため、ロボットを補強したり、大型化したりすると、さらにコスト高を招くという問題があった。
また、特許文献3のように、グロメットを徐々に変形させて圧入する技術の場合、ガイド治具の加工が複雑で、またガイド治具自体が大型化するため、ロボットの先端に取り付けた場合、操作性が低下するという不具合があった。
また、特許文献3のように、グロメットを徐々に変形させて圧入する技術の場合、ガイド治具の加工が複雑で、またガイド治具自体が大型化するため、ロボットの先端に取り付けた場合、操作性が低下するという不具合があった。
そこで本発明は、グロメットを圧入する際、グロメットを押圧する押圧力に多大な力を必要とせず、スムーズに圧入できるようにするとともに、装置の小型化、簡素化が図れ、特にロボットの先端に取り付けた場合でも、操作性が低下することがないようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため本発明は、第1シリンダ部材の第1シリンダ室内を進退動可能で且つ中心部にエア供給穴を有する第1ピストンロッドと、前記第1シリンダ部材の先端側に配設される筒状の着座部材を備え、この着座部材の着座部にセットした弾性部材をワークの開口部に圧入するようにした弾性部材の圧入装置において、前記第1シリンダ室の先端部内と着座部材の筒内に、所定ストローク進退動可能な第2シリンダ部材を設け、前記第1ピストンロッドの前方部に形成した第2ピストンを、前記第2シリンダ部材の第2シリンダ室内壁に摺接させるとともに、この第2ピストンより前方に延出する第2ピストンロッドの先端部に、弾性部材の中央部分を押圧する第2押圧部材を設け、また、前記第2シリンダ部材の先端部に、弾性部材の周縁部分を局所的に押圧する第1押圧部材を配設し、更に、前記第2ピストンの基端部に、前記第1シリンダロッドのエア供給穴と第2シリンダ室とを連通させる連通孔を設けるようにした。
そして、前記弾性部材を前記着座部材の着座部に保持した状態で弾性部材の先端部をワークの開口部内面に当接させ、次いで、前記第2シリンダ部材先端の第1押圧部材で弾性部材の周縁を局所的に押圧し、更に、前記第2ピストンロッド先端の第2押圧部材で弾性部材の中央部分を押圧するようにする。
このように、最初に第1押圧部材で弾性部材の周縁を局部的に押圧することで、弾性部材の一部を部分的に変形させ、弾性部材の一部をワークの開口部に挿通させる。次いで、第2押圧部材で弾性部材の中央部分を押圧すれば、全ての部分が圧入されるが、このような二段階の押し込みを行うことにより、全体を一気に圧入することに比べて圧入をよりスムーズに行わせることができ、また押圧力を少なくすることができる。
また、単一の駆動源で二段階の押し込みができるため、装置の簡素化、小型化が図れる。
ここで、第1押圧部材で局部的に押圧する際の押圧箇所は任意であるが、例えば円周方向に沿って対向する2箇所程度が好適である。
また、単一の駆動源で二段階の押し込みができるため、装置の簡素化、小型化が図れる。
ここで、第1押圧部材で局部的に押圧する際の押圧箇所は任意であるが、例えば円周方向に沿って対向する2箇所程度が好適である。
第1シリンダ部材の先端部に筒状の着座部材を設け、第1シリンダ室の先端部内と着座部材の筒内に、所定ストローク進退動可能な第2シリンダ部材を設けるとともに、第2シリンダ部材の先端部に第1押圧部材を設け、また、第1ピストンロッドに形成したエア供給穴と第2シリンダ室とを連通させ、さらに、第2シリンダ部材の第2シリンダ室で進退動する第2ピストンロッドの先端部に第2押圧部材を設けることにより、最初の段階で、第1押圧部材が弾性部材の周縁部を局所的に押圧し、次いで、第2押圧部材が弾性部材の中央部分を押圧するよう構成すれば、最初に弾性部材の一部が開口部を挿通し、次いで、弾性部材の全ての部分が挿通するようになり、比較的軽い押圧力で弾性部材を圧入できるとともに、一つの駆動源で二段階に押圧できるため、装置の簡素化、小型化が図れる。
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係る圧入装置は、例えば、自動車の車体に開設される水抜き孔等の開孔を、水洗や車体塗装完了後にグロメットを圧入して閉止する際の圧入装置として構成され、このグロメットGは、弾性部材から形成されるとともに、図5に示すように、ワークWの開口部hの径より大径の上フランジ部G1、下フランジ部G2を備え、両フランジ部G1、G2間がワークの開口部の径とほぼ同一径の環状溝G3として構成されている。また、上フランジ部G1の最上端部分の径は、ワークWの開口部hの径より小さく狭まっている。
本発明に係る圧入装置は、例えば、自動車の車体に開設される水抜き孔等の開孔を、水洗や車体塗装完了後にグロメットを圧入して閉止する際の圧入装置として構成され、このグロメットGは、弾性部材から形成されるとともに、図5に示すように、ワークWの開口部hの径より大径の上フランジ部G1、下フランジ部G2を備え、両フランジ部G1、G2間がワークの開口部の径とほぼ同一径の環状溝G3として構成されている。また、上フランジ部G1の最上端部分の径は、ワークWの開口部hの径より小さく狭まっている。
圧入装置1は、図1に示すように、基端側の第1シリンダ部材2と、この第1シリンダ部材2の第1シリンダ室3内を進退動自在で且つ中心部にエア供給穴5を有する第1ピストンロッド4と、前記第1シリンダ部材2の先端側に配設される筒状の着座部材6と、前記第1シリンダ室2の先端部内と着座部材6の筒内に設けられ且つ軸方向に沿って所定ストローク進退動可能な第2シリンダ部材7を備えている。
前記第1シリンダ部材2の基端部には、第1シリンダ室3の基端側を閉止する閉止部材10が液密状に取り付けられており、この閉止部材10には、前記第1シリンダ室3内や第1ピストンロッド4のエア供給穴5内に向けてエアを送り込むことのできる供給孔10aが形成され、この供給孔10aの内側の部分は、前記エア供給穴5の内径より径の大きい円形の大径凹部dとされている。
また、第1シリンダ部材2の第1シリンダ室3内には、シリンダ内壁に沿って摺動自在な第1ピストン11が設けられ、前記第1ピストンロッド4の基端側部分は、この第1ピストン11の中心部に螺合して一体化されている。
また、第1ピストンロッド4の前方側は、第1シリンダ部材2の第1シリンダ室3を挿通して前記第2シリンダ部材7の第2シリンダ室8内まで延出し、第1ピストンロッド2の前方部の所定箇所には、第2シリンダ室8のシリンダ内壁に摺接する第2ピストン12が形成されている。そして、この第2ピストン12より前方に延出するロッド部分が第2ピストンロッド13とされている。なお、本実施例では、第1ピストンロッド4、第2ピストン12、第2ピストンロッド13は一体化物である。
そして、この第2ピストンロッド13の先端部には、後述する第2押圧部材14を螺合せしめるための小径ネジ部13nが形成されている。
また、前記第1ピストンロッド4に形成されたエア供給穴5は、前記第2ピストン12部分を貫いて第2ピストンロッド13の内部まで袋穴として延出しており、また、第2ピストンロッド13の基端部には、エア供給穴5と前記第2シリンダ室8とを連通させるための連通孔15が形成されている。
また、前記第1ピストンロッド4に形成されたエア供給穴5は、前記第2ピストン12部分を貫いて第2ピストンロッド13の内部まで袋穴として延出しており、また、第2ピストンロッド13の基端部には、エア供給穴5と前記第2シリンダ室8とを連通させるための連通孔15が形成されている。
このため、圧入装置1の基端側に接続されるエア供給配管16を通して加圧エアが供給されると、この加圧エアは、閉止部材10の供給孔10aの大径部dを通して第1ピストン11を押圧すると同時に、第1ピストンロッド4のエア供給穴5や連通孔15を通して第2シリンダ室8内に入り込んで第2シリンダ部材7を前方に押圧する。このため、第2ピストン12と第2シリンダ部材7とは、お互いに前進が阻害されない限り、相互の位置を保持したまま同期して前進する。
前記第2シリンダ部材7は、図2にも示すように、中心部に第2ピストンロッド13を挿通せしめるための挿通孔17を備えており、先端側の円筒部が、対向する二箇所で軸方向に切り込まれた凹溝18を介して二股部分20に分かれており、この二股部分20の先端部に、それぞれ半径方向の外側に張出す一対の第1押圧部材21が一体に成形されている。また、前記挿通孔17の中間部分には、Oリングを嵌め込むためのOリング溝22が形成されており、このOリング溝22に嵌め込んだOリングが、第2シリンダ部材7の中心部を挿通する第2ピストンロッド13に摺接するようにしている。
前記筒状の着座部材6は、図3にも示すように、円筒部22の先端側の円筒部分が大径にされるとともに、対向する一対の第1凹溝23と、一対の第2凹溝24同士が正面から見て十字型に軸方向に切り込まれることにより、四箇所の扇状の着座部25が形成されており、筒内に第2シリンダ部材7を挿通せしめると、第2シリンダ部材7の凹溝18と第1凹溝23の位相が一致するようにされており、本実施例では着座部材6を樹脂製としている。
また、前記着座部25は、前記グロメットGの下フランジ部G2の下面周縁を着座させるための扇型面部26と、下フランジ部G2の外周縁を保持する立上り部27と、下フランジ部G2より小径の上フランジ部G1の外周縁部を保持する円弧状部28を備えている。
そして、前記第1凹溝23と前記第2シリンダ部材7の凹溝18には、以下に述べる第2押圧部材14のガイド部31が入り込んで同第2押圧部材14の進退動をガイドできるようにされ、前記第2凹溝24には、前記第2シリンダ部材7の第1押圧部材21が入り込んで同第1押圧部材21の進退動をガイドできるようにされている。
前記第2押圧部材14は、図4にも示すように、前方の円筒状の円筒部30の基端側が、対向する二箇所で外側に張出す一対のガイド部31として放射方向に張出す形態にされており、円筒部30の先端面が押圧面にされるとともに、円筒部30の中心部に前記第2ピストンロッド13先端の小径ネジ部13nを螺合せしめるためのネジ孔32が形成されている。
そして、これら第2シリンダ部材7の第1押圧部材21や、着座部材6の着座部25や、第2押圧部材14の円筒部30、ガイド部31などを組み付けた状態を前方から見た状態図は図6の通りである。
そして、これら第2シリンダ部材7の第1押圧部材21や、着座部材6の着座部25や、第2押圧部材14の円筒部30、ガイド部31などを組み付けた状態を前方から見た状態図は図6の通りである。
以上のように構成された圧入装置1の作用等について説明する。以下、ワークWの開口部hに対してグロメットGを下方から圧入する場合を例にとって説明する。
本圧入装置1は不図示のロボットアームの先端に取り付けられ、着座部材6の着座部25にグロメットGが装着される。すなわち、大径の下フランジ部G2下面周縁を扇型面部26に着座させ、下フランジ部G2外周縁を立上り部27で保持し、上フランジ部G1の外周縁を円弧状部28により保持する。このとき、エア供給配管16からのエアの供給はなされておらず、第1ピストン11は第1シリンダ部材2の一番基端側に位置している。
本圧入装置1は不図示のロボットアームの先端に取り付けられ、着座部材6の着座部25にグロメットGが装着される。すなわち、大径の下フランジ部G2下面周縁を扇型面部26に着座させ、下フランジ部G2外周縁を立上り部27で保持し、上フランジ部G1の外周縁を円弧状部28により保持する。このとき、エア供給配管16からのエアの供給はなされておらず、第1ピストン11は第1シリンダ部材2の一番基端側に位置している。
この状態でロボットアームを作動させて、グロメットGを圧入するワークWの開口部hの真下に着座部25を位置させる。(図7(a))
そして、着座部25を前進させてグロメットGの上フランジ部G1先端をワークWの開口部hに挿通させ、上フランジ部G1の一部をワークWの開口部h内面に当接させる。(図7(b))
そして、着座部25を前進させてグロメットGの上フランジ部G1先端をワークWの開口部hに挿通させ、上フランジ部G1の一部をワークWの開口部h内面に当接させる。(図7(b))
この状態でエア供給配管16から第1シリンダ部材2の第1シリンダ室3内およびエア供給穴5内に向けてエアを供給する。すると、第1ピストン11が上昇するとともに第1ピストンロッド4も上昇し、しかも連通孔15を通して第2シリンダ部材7の第2シリンダ室8にもエアが供給されるため、第2シリンダ部材7も同期して上昇する。この際、第2シリンダ室8内の第2ピストン12は、第2シリンダ部材7に対してその位置を保持したままである。
このため、第2シリンダ部材7の二股部分20先端の第1押圧部材21が、グロメットGの下フランジ部G2周縁の2箇所を局所的に押圧し、押圧された2箇所に対応する下フランジ部G2が弾性変形し(図7(c))、この弾性変形による押圧力が上方の上フランジ部G1にも影響を及ぼし、上フランジ部G1の2箇所が縮径方向に変形してワークWの開口部hを通して上方に突出する。(図7(d))
更に第2シリンダ部材7が上昇すると第1押圧部材21がグロメットGの下フランジ部G2を介してワークWの下面に当接し、それ以上第2シリンダ部材7は上昇できなくなる。このため、この時点から第1ピストンロッド4と第2シリンダ部材7との同期した上昇は解除され、これ以降は、第1ピストンロッド4だけが上昇するようになる。
すなわち、第2ピストンロッド13先端の第2押圧部材14がグロメットGの中央部を押し上げ、このため、グロメットGの下フランジ部G2下面は大きく湾曲する。また、2箇所で上方に突出している上フランジ部G1も縮径する。(図7(e))
そして最終的に全ての上フランジ部G1がワークWの開口部hを挿通し、上方に突出し、環状溝G3が開口部hに嵌め込まれて装着が完了する。(図7(f))
以上のような要領により、比較的軽い押圧力で弾性部材を圧入することができ、しかも一つの駆動源で二段階に押圧できるため、装置の簡素化、小型化が図れ、ロボットアームの先端に適用した場合でもロボットの操作性に悪影響を与えることがない。
なお本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、圧入部材はグロメットに限定されるものではなく、第1押圧部材で押圧する押圧部位は2箇所に限定されるものではない。
例えば、圧入部材はグロメットに限定されるものではなく、第1押圧部材で押圧する押圧部位は2箇所に限定されるものではない。
弾性部材を圧入する際、比較的軽い力で圧入でき、装置の簡素化、小型化が図れるため、例えば自動車の組立工場等におけるグロメットなどの圧入において広い普及が期待される。
1…圧入装置、2…第1シリンダ部材、3…第1シリンダ室、4…第1ピストンロッド、5…エア供給穴、6…着座部材、7…第2シリンダ部材、8…第2シリンダ室、12…第2ピストン、13…第2ピストンロッド、14…第2押圧部材、15…連通孔、21…第1押圧部材、25…着座部、g…グロメット、W…ワーク、h…開口部。
Claims (2)
- 第1シリンダ部材の第1シリンダ室内を進退動可能で且つ中心部にエア供給穴を有する第1ピストンロッドと、前記第1シリンダ部材の先端側に配設される筒状の着座部材を備え、この着座部材の着座部にセットした弾性部材をワークの開口部に圧入するようにした弾性部材の圧入装置であって、前記第1シリンダ室の先端部内と着座部材の筒内に、所定ストローク進退動可能な第2シリンダ部材を設け、前記第1ピストンロッドの前方部に形成した第2ピストンを、前記第2シリンダ部材の第2シリンダ室内壁に摺接させるとともに、この第2ピストンより前方に延出する第2ピストンロッドの先端部に、弾性部材の中央部分を押圧する第2押圧部材を設け、また、前記第2シリンダ部材の先端部に、弾性部材の周縁部分を局所的に押圧する第1押圧部材を配設し、更に、前記第2ピストンの基端部に、前記第1シリンダロッドのエア供給穴と第2シリンダ室とを連通させる連通孔を設けたことを特徴とする弾性部材の圧入装置。
- 請求項1に記載の圧入装置により弾性部材をワークの開口部に圧入するようにした圧入方法であって、前記弾性部材を前記着座部材の着座部に保持した状態で弾性部材の先端部をワークの開口部内面に当接させ、次いで、前記第2シリンダ部材先端の第1押圧部材で弾性部材の周縁を局所的に押圧し、更に、前記第2ピストンロッド先端の第2押圧部材で弾性部材の中央部分を押圧することを特徴とする弾性部材の圧入方法。
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