JP5747077B2 - ガスセンサの組立方法、ガスセンサの組立装置、被環装部材の環装方法、および筒状体の環装方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態において組立の対象となるガスセンサ(より詳細には、その本体部)1の外観斜視図である。図2は、係るガスセンサ1の内部の主要構成を示す部分断面図である。本実施の形態において、ガスセンサ1とは、その内部に備わるセンサ素子10(図2)によって所定のガス成分(例えば、NOx等)を検出するためのものである。
図2ないし図4においては、説明の簡単のために、センサ素子10の反りを無視しているが、実際のセンサ素子10には、その作製プロセスに起因して、わずかな反りがある。具体的には、センサ素子10は、セラミックス粉末と有機物との混合物であるスラリーを所定のフィルム上に塗布しその後乾燥させたうえで、所定のサイズにカットしたセラミックグリーンシートを複数枚用意し、必要に応じてそれぞれのセラミックグリーンシートにスクリーン印刷等によって所定の配線パターンを形成したり、あるいはキャビティを形成したうえでそれらを積層し、積層体をカットしたうえで焼成することで作製される。この焼成時の収縮に伴って、センサ素子10には反りが生じる。反り抑制のために種々の対策が施されたとしても、全てのセンサ素子において反りを完全になくすことは、現実的には困難である。
続いて、本実施の形態において実現される第1組立工程および第2組立工程を説明するに先立ち、これらの組立工程、特に第1組立工程におけるセンサ素子10の保持の仕方について説明する。図8ないし図10は、係るセンサ素子10の保持について説明する図である。
本実施の形態においては、上述した下側クランプ状態と上側クランプ状態とを所定のタイミングで切り替えることによって第1組立工程を行う。具体的にいえば、個々の部材の貫通孔をセンサ素子10の第1先端部10aに嵌め合わせようとする際には上側クランプ状態にてセンサ素子10を保持し、それぞれの部材が所定位置に配置される際には下側クランプ状態にセンサ素子10を保持する。
次に、上述の原理に基づいて行う、本実施の形態における第1組立工程のより詳細な処理の流れについて説明する。なお、以降の説明においては、センサ素子10の反りは、係る上側クランプ状態が実現される程度の範囲内に留まるものとし、第1先端部10aの鉛直状態と凹部50aにおける第2先端部10bの拘束とが両立し得ないほどの反りがあるセンサ素子10については、対象外とする。
続いて、第2組立工程について説明する。上述したように、従来の第2組立工程において問題であったのは、図7に示したように、センサ素子10に反りがあることに起因して、第2組立工程において筒状体30に嵌め合わせる際の中間組立品20の実質的な外径が、筒状体30の内径D1よりも大きくなってしまっているという点であった。そこで、本実施の形態においては、中間組立品20の実質的な外径をできるだけ小さくしたうえで(できるだけ設計値D2に近づけたうえで)、中間組立品20と筒状体30とを嵌め合わせるようにする。
次に、上述した組立工程に用いる装置の一例を説明する。図22は、本実施の形態において、第1組立工程および第2組立工程を行う組立装置1000の平面図である。
第1ゾーン100は、保持台配置部101に加えて、多関節ロボットアーム型の移載機構TR1を備える。移載機構TR1には、先端アーム部AM1が設けられてなる。先端アーム部AM1は、鉛直方向に昇降自在であるとともに、水平面内で回転自在とされてなり、その長手方向の一方端部にはセンサ素子移載アーム102を、他方端部にはワッシャー移載アーム103(図13の搬送手段61に相当)を、それぞれ鉛直方向に延在させる態様にて備えている。また、第1ゾーン100は、組立の対象となるセンサ素子10の供給部である素子供給部104と、ワッシャー7の供給部であるワッシャー供給部105とを備えている。
第2ゾーン200は、保持台配置部201に加えて、直交座標型ロボットである移載機構TR2を備える。移載機構TR2には、アーム部AM2が設けられてなる。アーム部AM2は、水平方向に移動自在とされてなり、その長手方向の一端部には、鉛直方向に昇降自在なセラミックサポータ移載アーム202(図14の搬送手段62に相当)を備えている。また、第2ゾーン200は、セラミックサポータ8aの供給部である第1セラミックサポータ供給部203を備えている。
第3ゾーン300は、保持台配置部301に加えて、多関節ロボットアーム型の移載機構TR3Aと、直交座標型ロボットである移載機構TR3Bとを備える。
第4ゾーン400は、保持台配置部401に加えて、直交座標型ロボットである移載機構TR4を備える。移載機構TR4には、第1アーム部AM4Aと第2アーム部AM4Bとが設けられてなる。第1アーム部AM4Aは、鉛直方向に昇降自在なセラミックサポータ移載アーム402(図18の搬送手段66に相当)を備えている。第2アーム部AM4Bは、同じく鉛直方向に昇降自在な筒状体移載アーム403を備えている。また、第4ゾーン400は、セラミックサポータ8cの供給部である第3セラミックサポータ供給部404と筒状体30の供給部である筒状体供給部405とを備えている。また、第1アーム部AM4Aと第2アーム部AM4Bは、水平方向に一体となって移動自在とされてなる。
第5ゾーン500は、保持台配置部501に加えて、ガイドレールGR2に沿って水平方向に移動自在とされてなるとともに、センサ素子10が凹部50aに挿入されてなることで保持台50に保持されている組立完成品40を装置外へと搬送する完成品搬送機構TR5を備える。完成品搬送機構TR5には、鉛直方向に昇降自在なアーム部AM5が設けられてなる。
上述の実施形態においては、センサ素子10の第2先端部10bが保持台50の凹部50aに挿嵌される場合を対象として、第1組立工程および第2組立工程を説明しているが、これは必須の対応ではない。これに代わり、第1先端部10aが保持台50の凹部50aに挿嵌される態様であってもよい。係る場合、中間組立品20を構成する各部材は、上述の実施の形態とは逆の順序で順次に環装されればよい。また、中間組立品20と筒状体30との嵌め合わせについても、適宜の手法で行えばよい。
Claims (12)
- ガスセンサの組立方法であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で、前記下端部側の所定位置を第1の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、下側保持状態とし、
前記下端部を前記凹部に挿入した状態で、前記センサ素子の上端部側の所定位置を第2の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、上側保持状態とするときに、
前記センサ素子を前記上側保持状態とする保持工程と、
前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせる嵌合工程と、
前記貫通孔が前記上端部に嵌め合わされた後に前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる切替工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。 - 請求項1に記載のガスセンサの組立方法であって、
複数種類の前記被環装部材のそれぞれについて前記保持工程と前記嵌合工程と前記切替工程とを行うことによって中間組立品を得る、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。 - 請求項2に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記複数種類の前記被環装部材が、
セラミックス製の碍子であるセラミックサポータと、
セラミックスの圧粉体と、
を含み、
前記セラミックサポータと前記圧粉体とを交互に環装する、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。 - ガスセンサの組立方法であって、
請求項2または請求項3に記載の方法によって前記中間組立品を得る第1環装工程と、
前記下端部を前記凹部に挿入することによって前記中間組立品を前記保持台に載置した状態で前記中間組立品を所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、
前記センタリング工程を経た前記中間組立品に筒状体を環装する第2環装工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。 - ガスセンサの組立方法であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品を、前記センサ素子の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、
前記センタリング工程を経た前記中間組立品に前記筒状体を環装する環装工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。 - ガスセンサの組立装置であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子を挿入するための凹部を備えた保持台と、
前記保持台の凹部に前記センサ素子の下端部が挿入された状態で、前記センサ素子の前記下端部側の所定位置を挟持する第1の挟持手段と、
前記凹部に前記センサ素子の前記下端部が挿入された状態で、前記センサ素子の上端部側の所定位置を挟持する第2の挟持手段と、
円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を供給する被環装部材供給部と、
前記被環装部材を前記被環装部材供給部から環装処理実行位置にまで搬送する被環装部材搬送手段と、
を備え、
前記センサ素子の前記下端部側の所定位置を前記第1の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、下側保持状態とし、
前記センサ素子の上端部側の所定位置を第2の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、上側保持状態とするときに、
前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。 - 請求項6に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記被環装部材供給部と前記被環装部材搬送手段とが複数種類の被環装部材のそれぞれに応じて複数設けられてなり、
前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることで前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、という動作を、前記複数種類の被環装部材のそれぞれについて順次に行うことで、前記複数種類の被環装部材が前記センサ素子に環装された中間組立品を得る、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。 - 請求項7に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記環装処理実行位置が前記複数種類の前記被環装部材に応じて複数設けられており、
前記保持台をそれぞれの前記環装処理実行位置の間で搬送する保持台搬送手段、
をさらに備え、
前記保持台搬送手段が、前記センサ素子を保持した前記保持台をそれぞれの前記環装処理実行位置に順次に搬送し、
それぞれの前記環装処理実行位置において、前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることで前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、という動作を行うことで、前記複数種類の被環装部材が前記センサ素子に環装された中間組立品を得る、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。 - ガスセンサの組立装置であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の下端部を挿入するための凹部を備えた保持台と、
前記センサ素子にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品を、前記センサ素子の前記下端部を前記凹部に挿入することによって前記保持台に載置させた状態で、互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング処理を行うセンタリング手段と、
筒状体を供給する筒状体供給部と、
前記筒状体を前記筒状体供給部から筒状体環装処理位置まで搬送する筒状体搬送手段と、
前記筒状体を前記中間組立品に環装する環装手段と、
を備え、
前記センタリング手段によってセンタリング処理した後に、前記環装手段によって、前記筒状体搬送手段によって前記筒状体供給部から前記中間組立品の上方の前記筒状体環装処理位置に搬送されてきた前記筒状体を環装する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。 - 請求項8に記載の組立装置と請求項9に記載の組立装置とを備えるガスセンサの組立装置であって、
請求項8に記載の組立装置によって前記中間組立品を得た後、前記中間組立品が載置された前記保持台を前記保持台搬送手段によって前記センタリング処理を行うセンタリング処理位置にまで搬送し、前記センタリング処理位置において当該中間組立品を請求項9に記載の中間組立品として前記筒状体を環装する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。 - 所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材に、円板状または円筒状をなし、かつ、前記長尺状部材の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を環装する方法であって、
前記長尺状部材の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で、前記下端部側の所定位置を第1の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記長尺状部材を保持する状態を、下側保持状態とし、
前記下端部を前記凹部に挿入した状態で、前記長尺状部材の上端部側の所定位置を第2の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記長尺状部材を保持する状態を、上側保持状態とするときに、
前記長尺状部材を前記上側保持状態とする保持工程と、
前記上側保持状態とされた前記長尺状部材の前記上端部に前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせる嵌合工程と、
前記被環装部材が前記上端部に嵌め合わされた後に前記長尺状部材の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる切替工程と、
を備えることを特徴とする被環装部材の環装方法。 - 所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品に筒状体を環装する方法であって、
前記長尺状部材の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で前記中間組立品を所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、
前記センタリング工程を経た前記中間組立品に前記筒状体を環装する環装工程と、
を備えることを特徴とする筒状体の環装方法。
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