JP2013022659A - 弾性部材の圧入装置及び圧入方法 - Google Patents

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

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。）

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。）

特開昭５６−６９０５２号公報 特開平７−３２８８６６号公報 実開昭６３−９４６３２号公報

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。

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。

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。

本発明に係る圧入装置の半裁断面図であり、（ａ）と（ｂ）は裁断方向を９０度異ならせた状態のものである。（（ｂ）の第２押圧部材１４を除く。） 第２シリンダ部材の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ視図である。 着座部材の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ視図である。 第１押圧部材の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ視図である。 弾性部材としてのグロメットの説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ視図、（ｃ）は（ａ）のＣ視図である。 圧入装置の正面図である。 圧入状態を示す作用図であり、（ａ）〜（ｆ）の状態図はそれぞれ裁断方向を９０度異ならせた二つの半裁状態を示している。

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。

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。

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。

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。

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））

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。

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)

1. 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。
2. 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。