JP2022052301A - 固定式等速自在継手の自動組立装置及び自動組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定式等速自在継手のカセット（ケージ及び内側継手部材）を外側継手部材に自動で組み付けるにあたり、基準ボールを要することなく、ケージと内側継手部材との位置ずれを防止してボールの組み込み不良を防止する。【解決手段】自動組立装置のカセット保持部３２に設けられた軸部４２を内輪２の軸孔９に嵌合させると共に、カセット保持部３２の把持手段（ボールプランジャ５０）でケージ４の内周面（円筒部４ａ）を把持することでカセット５を保持する。こうしてカセット保持部３２で保持したカセット５を、カセット５の軸線と外輪７の軸線とを直交させた状態で外輪７の内周に挿入した後、外輪７の内周で回転させる。【選択図】図３

Description

本発明は、固定式等速自在継手の自動組立装置及び自動組立方法に関する。

二軸間の角度変化を許容しながら等速でトルクを伝達する等速自在継手として、図６に示すような固定式等速自在継手が周知である。この固定式等速自在継手は、外周に複数のトラック溝１が形成された内側継手部材としての内輪２と、内周に複数のトラック溝６が形成された外側継手部材としての外輪７と、両トラック溝１、６に係合して内輪２と外輪７との間でトルクを伝達する複数のボール８と、ボール８を一個ずつ収容する複数のポケット３を有し、内輪２の外周球面及び外輪７の内周球面と嵌合するケージ４とを備える。内輪２に形成された軸孔９にはシャフト１０の端部が挿入され、両者がスプライン嵌合してトルク伝達可能に結合される。

下記の特許文献１には、上記のような固定式等速自在継手を自動で組み立てる方法が示されている。具体的には、まず、ケージ４と内輪２との仮組体（以下、「カセット５」と言う。）を自動組立装置に搬入し、ケージ４のポケット３と内輪２のトラック溝１との周方向の位置合わせを行う。そして、ケージ４のポケット３の一つにボール（基準ボール８ａ）を組み付ける。この基準ボール８ａが、内輪２のトラック溝１とケージ４のポケット３と係合することで、両者の位置決め（回り止め）が行われる。その後、図７に示すように、カセット５の軸線と外輪７の軸線とを直交させた状態で、外輪７の内周にカセット５を挿入する。このとき、図８に示すように、ケージ４の水平方向両端に設けられたポケット３を、外輪７のトラック溝６間に設けられた突条６ａに嵌合させることで、ケージ４と外輪７との干渉が回避される。その後、カセット５を、図９に示すように外輪７の軸心を中心に３０°回転させた後、水平方向の回転軸を中心に９０°回転させることにより、図１０に示すようにカセット５が外輪７の内周に収容される。その後、カセット５を傾動させてポケット３を一つずつ外輪７の外部に露出させ、各ポケット３にボール８を組み付ける。

特公平６－１５８８５号公報

上記の固定式等速自在継手では、ケージ４のポケット３の軸方向幅よりも基準ボール８ａの直径が僅かに大きいため、基準ボール８ａはケージ４のポケット３に外周側から押し込んで装着される。この場合、ポケット３に装着された基準ボール８ａはケージで保持されるため、その後の工程で基準ボール８ａがポケット３から脱落することはない。しかし、ケージ４のポケット３の軸方向幅よりも基準ボール８ａの直径が小さい場合、基準ボール８ａがケージ４で保持されないため、カセット５を移動させる際に基準ボール８ａがポケット３から脱落するおそれがある。

一方、基準ボール８ａを組み込まないでカセット５を外輪７に組み付けると、カセット５を外輪７の内周に挿入する際（図７参照）や、カセット５を外輪７の内周で回転させる際（図８～１０参照）に、ケージ４が外輪７と干渉して内輪２に対して回転し、ケージ４のポケット３の位置と内輪２のトラック溝１の位置とがずれる恐れがある。この状態でケージ４のポケット３にボール８を組み込むと、組み込み不良が生じる。

以上の事情から、本発明は、固定式等速自在継手のカセット（ケージ及び内側継手部材）を外側継手部材に自動で組み付けるにあたり、基準ボールを要することなく、ケージと内側継手部材との位置ずれを防止してボールの組み込み不良を防止することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、複数のトラック溝、及び、シャフトを取り付けるための軸孔を有する内側継手部材と、複数のトラック溝を有する外側継手部材と、前記内側継手部材のトラック溝及び前記外側継手部材のトラック溝に係合してトルクを伝達する複数のボールと、前記複数のボールを収容する複数のポケットを有し、前記内側継手部材の外周球面及び前記外側継手部材の内周球面と嵌合するケージとを備えた固定式等速自在継手を自動で組み立てるための方法を提供する。この方法では、前記ケージの内周球面と前記内側継手部材の外周球面とを嵌合させたカセットを自動組立装置に搬入する工程と、前記自動組立装置のカセット保持部に設けられた軸部を前記内側継手部材の軸孔に嵌合させると共に、前記カセット保持部に設けられた把持手段で前記ケージの内周面を把持することで、前記カセットを保持する工程と、前記カセット保持部で保持した前記カセットの軸線と前記外側継手部材の軸線とを直交させた状態で、前記カセットを前記外側継手部材の内周に挿入する工程と、前記カセット保持部で保持した前記カセットを、前記外側継手部材の内周で前記外側継手部材に対して回転させる工程と、前記ケージのポケットにボールを挿入する工程とを順に経て行う。

このように、自動組立装置のカセット保持部に設けられた把持手段でケージの内周面を把持することで、ケージの回転を規制することができる。この状態で、カセットを外側継手部材の内周に挿入したり、カセットを外側継手部材の内周で回転させたりすることにより、これらの工程においてケージと内側継手部材との相対回転が規制されるため、ポケットと内側継手部材のトラック溝との位置ずれを防止できる。

上記の組立方法は、複数のトラック溝、及び、シャフトを取り付けるための軸孔を有する内側継手部材と、複数のトラック溝を有する外側継手部材と、前記内側継手部材のトラック溝及び前記外側継手部材のトラック溝に係合してトルクを伝達する複数のボールと、前記複数のボールを収容する複数のポケットを有し、前記内側継手部材の外周球面及び前記外側継手部材の内周球面と嵌合するケージとを備えた固定式等速自在継手を組み立てるための装置であって、前記外側継手部材を保持する外輪保持部と、前記ケージの内周球面と前記内側継手部材の外周球面とを嵌合させてなるカセットを保持するカセット保持部と、前記カセット保持部を前記外輪保持部に対して前記外側継手部材の軸方向に移動させる直線駆動部と、前記カセット保持部を前記外輪保持部に対して回転させる回転駆動部とを備え、前記カセット保持部が、前記内側継手部材の軸孔と嵌合する軸部と、前記ケージの内周面を把持する把持手段とを備えた固定式等速自在継手の自動組立装置を用いて実現することができる。

把持手段は、例えば、ケージの内周面に押し付けられる押圧部を備える。この場合、押圧部を、ケージの内周面に設けられた円筒部に押し付ければ、ケージの内周面を把持しやすくなる。

以上のように、本発明によれば、カセットを外側継手部材に自動で組み付けるにあたり、基準ボールを要することなく、内側継手部材のトラック溝とケージのポケットとの位置ずれを防止できるため、ケージのポケットにボールを組み込む際の組み込み不良を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る等速自在継手の自動組立方法の工程を示すフロー図である。 上記方法のカセット挿入工程を示す正面図であり、カセットを外輪の内周に挿入する前の状態を示す。 （Ａ）は、図２のカセット挿入装置のカセット保持部に設けられた保持ヘッドを軸部の軸方向から見た図であり、（Ｂ）は、Ａ図のＢ－Ｂ線断面図である。 上記方法のカセット挿入工程を示す正面図であり、カセットを外輪の内周に挿入した状態を示す。 上記方法のカセット挿入工程を示す正面図であり、カセットを外輪の内周で回転させた状態を示す。 固定式等速自在継手の断面図である。 従来の自動組立方法において、カセットを外輪の内周に挿入する様子を示す断面図である。 図７のカセット及び外輪を上方から見た平面図である。 図８の状態からカセットを外輪の軸線周りに回転させた状態を示す平面図である。 図９の状態からカセットを水平方向の回転軸周りに回転させた状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る固定式等速自在継手の組立方法は、図１に示す工程を順に経て行われる。以下、各工程を順に説明する。尚、本実施形態で組み立てる固定式等速自在継手の構成は、図６に示すものと同様であるため、符号及び各部名称を援用して説明する。

まず、外輪供給工程１１では、外輪７が自動組立装置に搬入される。そして、位相合わせ工程１２では、外輪７を必要に応じて軸心周りに回転させて、外輪７のトラック溝６が所定の位相に配される。こうしてトラック溝６の位相合わせがなされた外輪７が、カセット挿入工程１３に移送される。

一方、カセット供給工程１４では、内輪２及びケージ４からなるカセット５が自動組立装置に搬入される。カセット５は、ケージ４の内周に内輪２を組み込んで、ケージ４の内周球面と内輪２の外周球面とを嵌合させて一体化したものである。そして、位置合わせ工程１５で、ケージ４のポケット３と内輪２のトラック溝１との周方向位置を一致させる。こうしてポケット３とトラック溝１との位置合わせがなされたカセット５が、カセット挿入工程１３に移送される。

カセット挿入工程１３では、図２に示すカセット挿入装置３０により、カセット５が外輪７の内周に組み込まれる。カセット挿入装置３０は、外輪７を保持する外輪保持部３１と、カセット５を保持するカセット保持部３２と、カセット保持部３２を外輪保持部３１で保持された外輪７の軸方向に移動させる直線駆動部としての昇降駆動部（図示省略）と、カセット保持部３２を回転させる回転駆動部（図示省略）とを備える。本実施形態では、回転駆動部として、カセット保持部３２を鉛直方向の回転軸周りに回転させる第一回転駆動部と、カセット保持部３２を水平方向の回転軸周りに回転させる第二回転駆動部とが設けられる。

カセット保持部３２は、カセット５が装着される保持ヘッド３３と、ケージ４の端面を押さえる係止部３４と、リンク機構３５を介して係止部３４を駆動するシリンダ３６とを有する。

保持ヘッド３３は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヘッド本体４０と、把持手段としてのボールプランジャ５０とを備える。本実施形態では、ボールプランジャ５０が周方向に離隔した複数箇所（図示例では３箇所）に設けられる。

ヘッド本体４０は、板状の基部４１と、基部４１から突出した軸部４２とを有する。図示例では、基部４１と軸部４２とが別体に形成され、ボルト４３で結合される。基部４１は、軸部４２の円筒状外周面４２ａと同軸に設けられ、円筒状外周面４２ａよりも大径な大径円筒面４１ａと、大径円筒面４１ａの基端（図３（Ｂ）の左端）から外径に延びる肩面４１ｂを有する。

ボールプランジャ５０は、筒状のプランジャ本体５１と、プランジャ本体５１の開口部から出没可能に設けられた押圧部としてのボール５２と、ボール５２をプランジャ本体５１の開口部から突出する側に付勢するスプリング（図示省略）とを備える。図示例では、ヘッド本体４０の基部４１の大径円筒面４１ａに設けられた穴にプランジャ本体５１が挿入され、ボール５２が大径円筒面４１ａから僅かに突出する位置でプランジャ本体５１がヘッド本体４０に固定される。

図２に示すように、外輪７は、開口部を上向きにし、トラック溝６が所定の位相に配された状態で、外輪保持部３１にセットされる。外輪保持部３１に外輪７をセットした状態では、外輪７の軸心Ｏ１周りの回転は規制されている。

そして、カセット保持部３２の保持ヘッド３３の軸部４２の軸心Ｏ２を水平にした状態で、この軸部４２に、ポケット３とトラック溝１との位置合わせがなされたカセット５を装着する。具体的には、カセット５の内輪２の軸孔９に保持ヘッド３３の軸部４２を挿入させ、内輪２の内周面（図示例では、スプライン孔の山部）と軸部４２の円筒状外周面４２ａとを嵌合させると共に、内輪２の端面を保持ヘッド３３のヘッド本体４０の基部４１の端面４１ｃに当接させる（図３（Ｂ）参照）。これにより、内輪２が保持ヘッド３３上の所定の位置に配される。

これと同時に、保持ヘッド３３のヘッド本体４０の基部４１の大径円筒面４１ａに、ケージ４の内周面の軸方向端部（図３（Ｂ）の左端）に設けられた円筒部４ａに嵌合させると共に、ケージ４の端面を基部４１の肩面４１ｂに当接させる。このとき、ケージ４の内周面の円筒部４ａにより、保持ヘッド３３に設けられたボールプランジャ５０のボール５２をスプリングの弾性力に抗して内周側（プランジャ本体５１内に退入する側）に押し込むことにより、ボール５２がケージ４の内周面の円筒部４ａに押し付けられる。これにより、ケージ４の内周面が把持され、ケージ４のヘッド本体４０に対する回転及び軸方向移動が規制される。ボールプランジャ５０によりケージ４の内周面を把持する力（すなわち、スプリングの弾性力）は、人の手でカセット５を保持ヘッド３３から抜くことができる程度に設定される。

その後、シリンダ３６を伸長させて、係止部３４とヘッド本体４０の肩面４１ｂとでケージ４を軸方向両側から挟持する（図２参照）。尚、上記のように、ボールプランジャ５０でケージ４が保持されているため、特に必要が無ければ、係止部３４及びこれを駆動するためのシリンダ３６及びリンク機構３５を省略してもよい。この場合、カセット保持部３２を簡素化できると共に、係止部３４を駆動する工程を省略できる。

以上のように、カセット保持部３２でカセット５を保持した状態で、昇降駆動部でカセット保持部３２及びカセット５を降下させることにより、図４に示すように、カセット５を外輪７の内周に挿入する。このとき、ケージ４の水平方向両端のポケット３を、外輪７のトラック溝６の間の突条６ａに嵌合させることで、ケージ４と外輪７との干渉を回避できる（図７及び図８参照）。

その後、第一回転駆動部で、カセット保持部３２及びカセット５を外輪７の軸心Ｏ１を中心に回転させ、ケージ４の外周球面と外輪７の内周球面とを嵌合させながら、ケージ４のポケット３の周方向位置を外輪７のトラック溝６と合わせる（図９参照）。尚、ボール８が６個の場合は、図９に示すようにカセット５の回転角は３０°であり、ボール８が８個の場合は、カセット５の回転角は２２．５°となる。

その後、シリンダ３６を駆動して係止部３４をケージ４から離反する側に退避させる（図４の鎖線参照）。そして、第二回転駆動部で、カセット保持部３２及びカセット５を、水平方向の回転軸、具体的には、外輪７の軸心Ｏ１とカセット５の軸心Ｏ２の交点を通りこれらと直交する直線Ｌを中心に９０°回転させる。これにより、図５に示すように、カセット５の軸心Ｏ２と外輪７の軸心Ｏ１とが一致し、カセット５が外輪７の内周に収容される。

以上のように、カセット保持部３２の保持ヘッド３３に設けられた把持手段（ボールプランジャ５０）でケージ４の内周面を把持した状態で、カセット５を外輪７の内周に挿入したり、カセット５を外輪７の内周で回転させたりすることで、これらの動作中にケージ４と外輪７とが接触しても、ケージ４が保持ヘッド３３に対して回転することを規制できる。一方、保持ヘッド３３の軸部４２に嵌合させた内輪２は、ケージ４の内周に配されているため、カセット５を外輪７に組み込む際に外輪７と干渉することはなく、保持ヘッド３３に対して回転することがない。以上より、ケージ５と内輪２との相対回転を規制して、ケージ４のポケット３と内輪２のトラック溝１との位置ずれを防止しながら、カセット５を外輪７に組み込むことができる。

その後、外輪７とカセット５とのサブアッシをボール挿入工程１６（図１参照）に搬送し、外輪７のトラック溝６とこれに対向する内輪２のトラック溝１とで形成されるボールトラックに、ボール８を一個ずつ装着する。具体的には、カセット５を傾斜させてケージ４のポケット３の一つを外輪７の外に露出させ、露出したポケット３にボール８を挿入する。この作業を全てのポケット３に対して行うことで、全てのボールトラックにボール８が組み込まれる。その後、検査工程１７を経て、固定式等速自在継手が自動組立装置から排出される。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、ケージ４の内周面を把持する把持手段はボールプランジャ５０に限らず、ゴム等の弾性部材で把持手段を構成してもよい。例えば、ヘッド本体４０の大径円筒面４１ａに弾性部材を設けることができる。この場合、ケージ４の内周面で弾性部材を弾性変形させながらケージ４をヘッド本体４０に装着することで、弾性部材がケージ４の内周面に押し付けられ、弾性部材の弾性力でケージ４の内周面を把持できる。

また、上記の実施形態では、３箇所のボールプランジャ５０のボール５２をケージ４の内周面に押し付けることで、ケージ４の内周面が把持した場合を示したが、これに限らず、ボールプランジャ５０のボール５２とヘッド本体４０の基部４１の大径円筒面４１ａとで協働してケージ４の内周面を把持してもよい。例えば、図３（Ａ）の右側に設けられた２つのボールプランジャ５０のボール５２と、図中左側の大径円筒面４１ａとで、ケージ４の内周面を把持してもよい。この場合、図中左側に設けられたボールプランジャ５０を省略してもよい。

また、上記の実施形態では、カセット保持部３２で保持したカセット５を外輪７の内周に挿入する際、カセット保持部３２及びカセット５を降下させたが、これに限らず、例えば、カセット保持部３２及びカセット５を静止させて、外輪保持部３１で保持した外輪７を上昇させてもよい。また、このときのカセット５と外輪７の相対移動方向は、上下方向に限らず、上下方向に対して傾斜した方向（例えば水平方向）であってもよい。

また、上記の実施形態では、カセット保持部３２で保持したカセット５を外輪７の内周で回転させる際、カセット保持部３２及びカセット５を回転させたが、これに限らず、カセット保持部３２及びカセット５を静止させて、外輪保持部３１で保持した外輪７を回転させてもよい。

また、本発明に係る組立方法及び組立装置を適用可能な固定式等速自在継手は図６に示すものに限られない。例えば、図６は、トラック溝１、６が円弧のみからなるツェッパ型等速自在継手を示しているが、トラック溝が直線部を有するアンダーカットフリー型であってもよい。また、図６では、トラック溝１、６が軸方向に沿って延びているが、トラック溝が軸方向に対して傾斜した方向に延びたものであってもよい。また、図６では、ボールの数が６個であるが、これに限らず、例えばボールが８個であってもよい。

１ トラック溝
２ 内輪（内側継手部材）
３ ポケット
４ ケージ
４ａ 円筒面
５ カセット
６ トラック溝
７ 外輪（外側継手部材）
８ ボール
９ 軸孔
１０ シャフト
３０ カセット挿入装置
３１ 外輪保持部
３２ カセット保持部
３３ 保持ヘッド
３４ 係止部
３５ リンク機構
３６ シリンダ
４０ ヘッド本体
４１ 基部
４２ 軸部
４３ ボルト
５０ ボールプランジャ（把持手段）
５１ プランジャ本体
５２ ボール（押圧部）

Claims (4)

1. 複数のトラック溝、及び、シャフトを取り付けるための軸孔を有する内側継手部材と、複数のトラック溝を有する外側継手部材と、前記内側継手部材のトラック溝及び前記外側継手部材のトラック溝に係合してトルクを伝達する複数のボールと、前記複数のボールを収容する複数のポケットを有し、前記内側継手部材の外周球面及び前記外側継手部材の内周球面と嵌合するケージとを備えた固定式等速自在継手を組み立てるための装置であって、
   前記外側継手部材を保持する外輪保持部と、前記ケージの内周球面と前記内側継手部材の外周球面とを嵌合させてなるカセットを保持するカセット保持部と、前記カセット保持部を前記外輪保持部に対して前記外側継手部材の軸方向に移動させる直線駆動部と、前記カセット保持部を前記外輪保持部に対して回転させる回転駆動部とを備え、
   前記カセット保持部が、前記内側継手部材の軸孔と嵌合する軸部と、前記ケージの内周面を把持する把持手段とを備えた固定式等速自在継手の自動組立装置。
2. 前記把持手段が、前記ケージの内周面に押し付けられる押圧部を備えた請求項１に記載の固定式等速自在継手の自動組立装置。
3. 前記押圧部が、前記ケージの内周面に設けられた円筒部に押し付けられる請求項２に記載の固定式等速自在継手の自動組立装置。
4. 複数のトラック溝、及び、シャフトを取り付けるための軸孔を有する内側継手部材と、複数のトラック溝を有する外側継手部材と、前記内側継手部材のトラック溝及び前記外側継手部材のトラック溝に係合してトルクを伝達する複数のボールと、前記複数のボールを収容する複数のポケットを有し、前記内側継手部材の外周球面及び前記外側継手部材の内周球面と嵌合するケージとを備えた固定式等速自在継手を自動で組み立てるための方法であって、
   前記ケージの内周球面と前記内側継手部材の外周球面とを嵌合させたカセットを自動組立装置に搬入する工程と、
   前記自動組立装置のカセット保持部に設けられた軸部を前記内側継手部材の軸孔に嵌合させると共に、前記カセット保持部に設けられた把持手段で前記ケージの内周面を把持することで、前記カセットを保持する工程と、
   前記カセット保持部で保持した前記カセットの軸線と前記外側継手部材の軸線とを直交させた状態で、前記カセットを前記外側継手部材の内周に挿入する工程と、
   前記カセット保持部で保持した前記カセットを、前記外側継手部材の内周で前記外側継手部材に対して回転させる工程と、
   前記ケージのポケットに前記ボールを挿入する工程とを順に経て行う固定式等速自在継手の自動組立方法。
   

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