JP2679866B2 - 弾性環状体の供給装置および該供給装置を備えた弾性環状体の装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、軸部材料等のワークにその外径よりも小さ
い内径の弾性変形可能な弾性環状体を自動的に嵌め込む
ための弾性環状体の供給装置および該供給装置を備えた
弾性環状体の装着装置に関する。

［従来の技術］ 従来、Ｏリング等の弾性変形可能な弾性環状体を軸部
材等のワークに装着するための装置としては、弾性環状
体を装着すべきワークの先端部に外面形状が円錐状のキ
ャップをかぶせておき、該キャップにワークの外径より
も小さい固有の内径（自然状態における内径）を有する
弾性環状体を嵌挿し、複数の爪を有する押し棒によって
前記弾性環状体をワークに向けて押し下げることによっ
て前記キャップの外面に沿って内径を拡げてワークに嵌
め込むものがある（実開昭58−70835号公報、実開昭57
−122323号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の技術では、弾性環状体の内径をワークの外
径よりも大径に拡げるための円錐状キャップを準備して
おき、該円錐状キャップをワーク先端部にかぶせ、さら
にその上に弾性環状体を嵌挿して供給するための特別な
キャップ脱着装置を必要とする。このため、装置が複雑
化する上に、円錐状キャップの着脱に時間がかかり、そ
の分サイクル時間が長時間となるという問題点があっ
た。

本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みなさ
れたものであって、前記円錐状キャップをワークにかぶ
せなくても弾性変形自在な弾性環状体をその固有の内径
よりも大きな外径を有するワークに自動的に装着するこ
とができる弾性環状体の供給装置および該供給装置を備
えた弾性環状体の装着装置を提供することを目的とする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の弾性環状体の供給
装置は、弾性変形可能な弾性環状体をワークに嵌め込む
ための装置に用いられる弾性環状体供給装置であって、 前記弾性環状体を搭載し、その径方向に開閉自在な一
対の弾性環状体受けと、該一対の弾性環状体受けの間に
設けられ、前記弾性環状体を支持するための受け部材と
を備え、前記一対の弾性環状体受けは、その上面に平面
視略Ｖ字状の前記弾性環状体の外周面と当接する凹部が
それぞれ形成されていると共に、該凹部の互いに対向す
る下縁部には略円弧状の切欠部が形成されたことを特徴
とする。

また、本発明の弾性環状体の装着装置は、 本発明の上記弾性環状体の供給装置と、 ワークの外径よりも大きな内径を有すると共にその先
端部に複数個のスリットが形成されたスリーブを備え、
該スリーブの前記スリットにそれぞれ嵌合する複数個の
先細りテーパ状の羽根を有するマンドレルが前記スリー
ブに軸方向に滑動自在に嵌挿されていると共に、前記ス
リーブの外周面に保持された前記弾性環状体を抜き取る
ための抜き取り手段を有し、前記羽根の外周面に、マン
ドレルの軸方向の移動に伴って前記供給装置の受け部材
が入り込む溝を形成した保持装置と、 前記保持装置を前記供給装置と前記ワークとの間で移
動させるための搬送手段とを備えたことを特徴とする。

［作用］ 請求項１に記載の発明においては、一対の弾性環状体
受けを閉じた状態にしておき、その上面に形成された平
面視略Ｖ字状の凹部に弾性環状体を挿入すると、弾性環
状体は受け部材に支持される。そして、弾性環状体の径
をワークの外径よりも大きい内径まで拡げて行く。該弾
性環状体が拡大して行くにつれて、前記一対の弾性環状
体受けは、前記凹部の底面で弾性環状体を支持しつつ、
凹部のＶ字状の側壁が弾性環状体の外周面に常に当接
し、しかも弾性環状体が受け部材に支持された状態で開
いて行き、弾性環状体の径の拡大を保障する。

請求項２に記載の発明においては、搬送手段によって
保持装置を供給装置の上方へ移動させ、またマンドレル
をスリーブから突出させた状態としたのち、マンドレル
の羽根の溝を供給装置の受け部材に位置決めする。そし
て、マンドレルを弾性環状体の内径部に挿入して行く
と、マンドレルの羽根の溝に受け部材が入り込み、相互
に干渉しあうことはない。その結果、前記弾性環状体
は、マンドレルの複数個の先細りテーパ状の羽根の外周
面に案内されてその径が拡大されていき、スリーブの外
周面に移され、それ自身の収縮によりスリーブの外周面
で保持される。

また、スリーブに保持された弾性環状体をワークに嵌
め込むには、弾性環状体を保持した保持装置を搬送手段
によってワークの真上に移動させて、マンドレルの先端
をワーク上部に位置決めしたのち前記保持装置を下降さ
せていく。その結果、まず前記マンドレルがワーク上端
面に当接して停止し、そののちスリーブのみが下降し
て、該スリーブがワークにかぶさり、スリーブの先端が
ワークの嵌め込み部位に下降した時点でスリーブの下降
を停止させる。

ついで、抜き取り手段により、スリーブから前記弾性
環状体を抜き取ると、該弾性環状体はそれ自身の収縮に
よりワークの嵌め込む部位に嵌め込まれる。

［実 施 例］ 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本実施例の弾性環状体の供給装置を弾性環
状体の装着装置に取付けたときの要部構成を示す概略斜
視図である。109は搬送手段としての公知の三軸直交ロ
ボットであって、該三軸直交ロボット109は、基台101の
コラム101a上に固定されたＸ軸方向に延びるＸ軸アーム
102と、該Ｘ軸アーム102にＸ軸方向に移動自在に支持さ
れると共に図示しないＸ軸モータ等の駆動手段によりＸ
軸方向に往復移動されるＹ軸アーム103と、該Ｙ軸アー
ム103にＹ軸方向に移動自在に支持されると共に図示し
ないＹ軸モータ等の駆動手段によりＹ軸方向に往復移動
されるＺ軸アーム取付体10と、該Ｚ軸アーム取付体104
にＺ軸方向に上下動自在に取付けられ、空気圧シリンダ
104aによりＺ軸方向に往復移動（図示上下方向の上下
動）されるＺ軸アーム105とを備えている。

前記三軸直交ロボット109のＺ軸アーム105の下端部に
は取付板105aを介して後述する保持装置106が取付けら
れており、他方、基台101上の図示左側部位には後述す
る本実施例の供給装置107が載置され、基台101上の図示
右側部位には軸部材等のワーク110を保持するための保
持治具108が載置されている。

前記三軸直交ロボット109はCPUを備えた後述する制御
ユニット（不図示）により制御され、前記保持装置106
を供給装置107とワーク110間で移送すると共に所定位置
に位置決めするものである。

次に、本実施例の前記供給装置107およびこれと対応
して用いられる保持装置106について説明する。

供給装置 第２図、第４図および第５図に示すように、供給装置
107は、側面視略コ字状のブロック10を有し、該ブロッ
ク10の側壁間には、同一水平面上に平行して２本のガイ
ド11が配設され、該ガイド11には一対の駒12a,12bがそ
の軸方向に摺動自在に嵌挿されている。各駒12a,12bに
はそれぞれ側面視逆Ｌ字形の弾性環状体受け13a,13bの
一端部が固着され、その他端が互いに対向するように設
けられている。符号19a,19bは前記弾性環状体受け13a,1
3bの上面にそれぞれ形成された平面視略Ｖ字形の凹部で
あり、該凹部19a,10bの開放側下縁には円弧状の切欠部2
0a,20bがそれぞれ形成されている。また、符号15a,15b
は各弾性環状体受け13a,13bとブロック10の側壁間にそ
れぞれ介在させた圧縮ばねであって、常時一対の弾性環
状体受け13a,13bが閉じる方向（互いに接近する方向）
へ付勢している。第５図に示すように、前記一対の弾性
環状体受け13A,13bには、ブロック10に互いに逆向きに
一体的に取付けられた各空気圧シリンダ16a,16bのそれ
ぞれのロッド17a,17bの先端に固着された各押圧棒18a,1
8bが当接されており、各空気圧シリンダ16a,16bの駆動
に伴ない、前記各押圧棒18a,18bにより、一対の弾性環
状体受け13a,13bを開く方向（互いに離反する方向）へ
各圧縮ばね15a,15bの弾発力に抗して移動できるように
構成されている。なお、符号10a（10b）はブロック10の
側壁にそれぞれ螺合された、圧縮ばね15a（15b）のばね
圧を調整するためのばね圧調整ねじである。

また、符号21a,21bは、それぞれ支柱14a,14bにピン22
a,22bを介して支持された一対の受け部材であり、該一
対の受け部材21a,21bは前記一対の弾性環状体受け13a,1
3bの間に一対の弾性環状体受け13a,13bの開閉方向と直
交する方向に沿って配設され、弾性環状体４を支持する
ためのものである。

保持装置 第２図に示すように、Ｚ軸アーム105には図示下方側
に小径部3aを有する外筒３が取付板105aを介して固着さ
れており、該外筒３の小径部3aには上端部に鍔部2aを有
するスリーブ２が軸方向（図示上下方向）に滑動自在に
嵌挿されている。符号７はスリーブ２と結合板7aを連結
する複数の連結棒である。符号８は前記取付板105aと前
記鍔部2a間に介在させた圧縮ばねであって、スリーブ２
を外筒３の小径部3aから突出させる方向に常時付勢して
いる。

また、前記鍔部2aの側面からピン6cが突設され、該ピ
ン6cの先端には当接部材6dが一体的に取付けられてお
り、該当接部材6dには空気圧シリンダ６のロッド6aの先
端に設けられた押圧部材6bが当接可能に構成されてい
る。

第３図（Ａ）乃至（Ｃ）は弾性環状体の保持装置を構
成するスリーブ２およびマンドレル１の構造を示す。

第３図（Ａ），（Ｃ）に示すように、スリーブ２は、
その下端から鍔部2a側に向けて深く切り込まれた８個の
スリット2bを有し、各スリット2bにはマンドレル１の先
端部に突設された各羽根1bがそれぞれ滑動自在に嵌合さ
れている。スリーブ２の内径は後述する理由のためその
開口部から所定深さまではワーク110の外径よりも大径
となっており、これにより上方部はワーク110の外径よ
り小径に形成されたいわゆる段部2c（第７図（Ｂ）参
照）が設けられている。

一方、マンドレル１は第３図（Ｂ），（Ｃ）に示すよ
うに、主軸1aの先端部が先細りの円錐台形状に形成され
ており、該先端部の外周面には、上述した８個の羽根1b
が突設されている。該羽根1bは側面視において先端部が
先細りであって上端側に向けて拡大する先細りテーパ状
をしており、その上端側のマンドレル径方向の高さはス
リーブの外周面とほぼ同一面となるように構成されてい
る。これにより、マンドレル１によってその径が拡げら
れた弾性環状体４がスリーブ２に円滑に移されて保持さ
れることになる。マンドレル１の互いに回転対称部位の
２個の羽根1bの上端部には、マンドレル１の軸方向の移
動に伴って、前記受け部材21a,21bがそれぞれ入り込む
溝1dがそれぞれ形成されている。２つの溝1dの切り込み
や深さや幅は、前記マンドレル１の軸方向の移動時、受
け部材21a,21bが羽根1bに干渉しないようにそれぞれ設
定されている。

第２図に戻って、連結棒７の上端に取付けられた結合
板7aに設けられた空気圧シリンダ５のロッド5aがマンド
レル１の上端に結合されており、空気圧シリンダ５の駆
動により、前記マンドレル１をスリーブ２内に引き込む
ことができるように構成されている。

上記スリット2bおよび羽根1bの数は８個に限らず、そ
の数は必要に応じ増減することができる。

ここで、三軸直交ロボットの前記制御ユニットの構成
について、再び第２図を参照して説明する。

上述したＹ軸アーム103およびＺ軸アーム取付体104
（第１図参照）は、Ｘ軸モータ25a、Ｙ軸モータ25bの駆
動力によってＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ往復移
動され、前記Ｘ軸モータ25aおよびＹ軸モータ25bは、CP
U22からの指令に基づいて制御される駆動回路24a,24bに
よってそれぞれ駆動されるものである。

前記Ｚ軸アーム105（第１図参照）を往復移動させる
ための空気圧シリンダ104aは、ソレノイド27a有する２
位置４ポートの電磁弁27を介して空気圧源に接続されて
おり、この電磁弁27のソレノイド27aは、CPU22からの信
号に基づき電磁弁駆動装置26を介して制御されること
で、以下に述べる所定のタイミングで電磁弁27の切換え
が行われる。また、保持装置106の２つの空気圧シリン
ダ5,6もソレノイド29aを有する電磁弁29を介して空気圧
源に接続されており、この電磁弁29のソレノイド29a
は、CPU22からの信号に基づき電磁弁駆動装置28を介し
て制御されることで、電磁弁29の切換えが行われ、両空
気圧シリンダ5,6は同期して駆動される。

さらに、供給装置の各空気圧シリンダ16a,16bは、電
磁弁31（第５図参照）を介して空気圧源に接続され、こ
の電磁弁31の切換えは、CPU22からの信号に基づき電磁
弁駆動装置30を介して行われる。

メモリ23には、以下に記述する一連の動作プログラム
が記憶されており、前記CPU22は前記動作プログラムを
読み込み、各電磁弁駆動装置26,38,30を制御する信号を
出力するものである。

次に、第９図のフローチャートを合わせ参照しつつ、
本実施例の動作について説明する。

（１）先ず、第２図に示すように、閉じた状態になって
いる一対の弾性環状体受け13a,13bの凹部19a,19b中にＯ
リング等の弾性変形可能な弾性環状体４を搭載する。す
ると、前記弾性環状体４は一対の受け部材21a,21b（第
４図参照）に支持される。

（２）ついで、第１図および第２図に示すように、三軸
直交ロボット109を起動すると、CPU22よりの信号に基づ
き各駆動回路24a,24bを介してＸ軸モータ25aおよびＹ軸
モータ25bがそれぞれ駆動されることで、保持装置106を
供給装置107の上方へ移動させ（ステップ32）、また、
電磁弁駆動装置28によって電磁弁29のソレノイド29aが
通電されることで、空気圧シリンダ５のロッド5aを最大
限進出させることにより、マンドレル１を最大下降位置
へ突出させた状態にすると共に、スリーブ２も圧縮ばね
８の弾発力によりその鍔部2aが外筒３の肩部に当接した
状態とし、さらに空気圧シリンダ６のロッド6aを最大限
進出されることで、押圧部材6bを下降させ、該押圧部材
6bで当接部材6dを押圧しスリーブ２が上方へ移動しない
ようにしておく（ステップ33）。このとき、マンドレル
１の羽根1bの２つの溝1dを受け部材21a,21bにそれぞれ
位置決めする（第８図（Ｂ），（Ｃ）参照）。

（３）上記（２）ののち、電磁弁駆動装置26によって電
磁弁27のソレノイド27aが通電されることで、Ｚ軸アー
ム105を下降させることにより、第６図（Ａ）に示すよ
うに、マンドレル１を弾性環状体４の内径部に嵌挿して
行く（ステップ34）。すると、弾性環状体４はマンドレ
ル１の羽根1bの先細りテーパ状の外周面で押し拡げられ
ながらスリーブ２に移されその外周面で拡径された状態
でそれ自身の収縮により保持される一方、第８図
（Ａ），（Ｂ）に示すように、２個の羽根1bの溝1dに受
け部21a,21bがそれぞれ入り込み、相互に干渉すること
はない。このとき第６図（Ａ）に示すように、一対の弾
性環状体受け13a,13bはその凹部19a,19bのＶ字形の側壁
で前記弾性環状体４の外周面を各圧縮ばね15a,15bの弾
発力により押圧した状態を維持しつつ開き、弾性環状体
４の拡径を保障する。また、各凹部19a,19bの開放側下
縁には円弧状の切換部20a,20bが形成されているので下
降するマンドレル１およびスリーブ２の外周面と干渉す
ることがない。

（４）上記（３）ののち、第２図に示すように、電磁弁
駆動装置30によって電磁弁31（第５図参照）のソレノイ
ド31aが通電されることで、第６図（Ｂ）に示すよう
に、空気圧シリンダ16a,16bが駆動され、一対の弾性環
状体受け13a,13bを最大限まで開く（ステップ35）。一
方、第２図に示すように、電磁弁29が切換わり、空気圧
シリンダ５の駆動によりマンドレル１をスリーブ２に対
して上昇させ、その先端部の羽根1bをスリーブ２内に引
き込ませる。これと同時に、空気圧シリンダ６の駆動に
より押圧部材6bを最上昇位置へ上昇させスリーブ２の移
動を自由にする（ステップ36）。

（５）上記（４）ののち、電磁弁27が切換わることで、
Ｚ軸アーム105が上昇され（ステップ37）、CPU22からの
信号に基づき、Ｘ軸モータ25aによって保持装置106をＸ
軸方向へ移動させてワーク110の真上に位置決めすると
共に、第６図（Ｂ）に示すように、各圧縮ばね15a,15b
の弾発力により一対の弾性環状体受け13a,13bを閉じ、
次の弾性環状体４が搭載できる状態に戻す（ステップ3
8）。

（６）上記（５）ののち、第１図に示すように、空気圧
シリンダ104aによってＺ軸アーム105ひいては保持装置1
06を下降させることで（ステップ39）、第７図（Ａ）に
示すように、弾性環状体４を保持している保持装置106
のマンドレル１を、その先端面の位置決め穴1c（第３図
（Ｃ）参照）でワーク110の上部に位置決めさせ、その
のちはスリーブ２の段部2cがワーク110の大径部上端に
当接することで、スリーブ２の下降は停止する。そのの
ちは、第７図（Ｃ）に示すように、外筒３のみが下降
し、これによりスリーブ２の外周面に保持されている弾
性環状体４は押し下げられてスリーブ２から抜き取ら
れ、それ自身の収縮によってワーク110の嵌め込み部位
に嵌め込まれる。次に、第２図に示すように、空気圧シ
リンダ104aによってＺ軸アーム105が上昇する（ステッ
プ40）。

上記の説明から明らかなように、前記外筒３がスリー
ブ２の外周面に保持された弾性環状体４を抜き取るため
の抜き取り手段を兼ねるものである。

本実施例において各部の駆動手段として空気圧シリン
ダを用いているが、これに限らず、油圧シリンダ、電動
式のボールねじ機構やカム機構等公知の手段を用いるこ
とができる。

［発明の効果］ 本発明は、上記のとおり構成されているので、以下に
記載するような効果を奏する。

請求項１に記載の発明は、一対の弾性環状体受けが、
弾性環状体の径の拡大につれて開いて行くので、弾性環
状体の径の拡大が保障されると共に、一対の弾性環状体
受けは、前記凹部の側壁が弾性環状体の外周部に常に当
接し、しかも弾性環状体が受け部材に支持された状態で
開いて行くので、前記凹部内から弾性環状体が飛び出し
たりあるいは傾斜したりすることがなくなり、保持装置
に確実に保持させることができる。

さらに、凹部の互いに対向する下縁部に略円弧状の切
欠部が形成されているので、保持装置と干渉することが
無い。

請求項２に記載の発明は、上記効果の他、マンドレル
をスリーブから突出させた状態として弾性環状体の内径
部に挿入する際、マンドレルの羽根の溝と供給装置の受
け部材とによってマンドレルのワークに対する位置決め
が可能である。また、挿入するだけで、受け部材が羽根
の溝に入り込んで羽根に干渉せず、弾性環状体の径を拡
げてスリーブの外周面で保持することができるので、上
記従来技術の如きワークにキャップを着脱するためのキ
ャップ着脱装置を必要とせず構造が簡単化し、保守点検
も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の弾性環状体の供給装置を取付けた弾性
環状体の装着装置の主要部の斜視図、第２図は本発明の
弾性環状体の供給装置およびこれに対応して用いられる
保持装置の部分断面図、第３図はその保持装置を構成す
るマンドレルおよびスリーブの説明図であって、（Ａ）
は前記マンドレルおよびスリーブの側面図、（Ｂ）はマ
ンドレルの主要部の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）に示すマン
ドレルおよびスリーブの底面図、第４図は前記供給装置
の主要部の斜視図、第５図は供給装置を構成する一対の
弾性環状体受けの平面図、第６図は弾性環状体の保持工
程を示し、（Ａ）はマンドレルを弾性環状体に嵌挿した
状態を示す部分断面図、（Ｂ）は弾性環状体を保持装置
で保持し、上方へ引き上げ始めた状態を示す部分断面
図、第７図は保持装置に保持した弾性環状体をワークに
装着する工程を示し、（Ａ）は保持装置をワークの真上
に位置決めした状態を示す部分断面図、（Ｂ）は保持装
置を下降させてマンドレル先端面をワーク上端面に当接
させた状態を示す部分断面図、（Ｃ）は保持装置を最大
限に下降させて弾性環状体をスリーブから抜き取りワー
クに装着した状態を示す部分断面図、第８図は保持装置
を最大限に下降させたときのマンドレルの状態を示し、
（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は要部底面図、第９図は第
７図に示した工程のフローチャートである。 １……マンドレル、1a……主軸、 1b……羽根、1c……位置決め穴、 1d……溝、２……スリーブ、 2a……鍔部、2b……スリット、 2c……段部、３……外筒、 3a……小径部、3b……スリット、 ４……弾性環状体、 5,6,104a……空気圧シリンダ、 5a,6a,17a,17b……ロッド、 6b……押圧部材、6c……ピン、 7d……当接部材、７……連結棒、 7a……結合板、 8,15a,15b……圧縮ばね、 10……ブロック、 10a,10b……ばね圧調整ねじ、 11……ガイド、12a,12b……駒、 13a,13b……弾性環状体受け、 14a,14b……支柱、 18a,18b……押圧棒、 19a,19b……凹部、 20a,20b……切欠部、 21a,21b……受け部材、 22a,22b……ピン、22……CPU、 23……メモリ、 24a,24b……駆動回路、 25a……Ｘ軸モータ、25b……Ｙ軸モータ、26,28,30……
電磁弁駆動装置、 27,29,31……電磁弁、 27a,29a,31a……ソレノイド、 32〜40……ステップ、 101……基台、101a……コラム、 102……Ｘ軸アーム、103……Ｙ軸アーム、 104……Ｚ軸アーム取付体、 105……Ｚ軸アーム、105a……取付板、 106……保持装置、107……供給装置、 108……保持治具、 109……三軸直交ロボット、 110……ワーク。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性変形可能な弾性環状体をワークに嵌め
   込むための装置に用いられる弾性環状体供給装置であっ
   て、 前記弾性環状体を搭載し、その径方向に開閉自在な一対
   の弾性環状体受けと、該一対の弾性環状体受けの間に設
   けられ、前記弾性環状体を支持するための受け部材とを
   備え、前記一対の弾性環状体受けは、その上面に平面視
   略Ｖ字状の前記弾性環状体の外周面と当接する凹部がそ
   れぞれ形成されていると共に、該凹部の互いに対向する
   下縁部には略円弧状の切欠部が形成されたことを特徴と
   する弾性環状体の供給装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の弾性環状体の供給装置
   と、 ワークの外径より大きな内径を有すると共にその先端部
   に複数個のスリットが形成されたスリーブを備え、該ス
   リーブの前記スリットにそれぞれ嵌合する複数個の先細
   りテーパ状の羽根を有するマンドレルが前記スリーブに
   軸方向に滑動自在に嵌挿されていると共に、前記スリー
   ブの外周面に保持された前記弾性環状体を抜き取るため
   の抜き取り手段を有し、前記羽根の外周面に、マンドレ
   ルの軸方向の移動に伴って前記供給装置の受け部材が入
   り込む溝を形成した保持装置と、 前記保持装置を前記供給装置と前記ワークとの間で移動
   させるための搬送手段とを備えたことを特徴とする弾性
   環状体の装着装置。