JP5849709B2

JP5849709B2 - 圧入装置の制御方法

Info

Publication number: JP5849709B2
Application number: JP2012003093A
Authority: JP
Inventors: 暁世岩尾; 知司本田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP2013141724A

Description

本発明は、締め代、圧入深さの圧入品質の管理を行うための圧入装置の制御方法に関する。

一般に、被圧入部材に圧入部材を圧入する圧入装置は、圧入シリンダを駆動させて圧入ヘッドを移動させ、圧入ヘッドに取付けられた圧入部材を被圧入部材に圧入している。この圧入装置には、被圧入部材に圧入部材を圧入するとき、圧入の品質を管理するために圧入の良否判定を行う機能が具備されている。

従来、例えば、特許文献１の多軸圧入装置では、圧入シリンダを２段ストロークで伸張させて、第１ストロークでは被圧入部材を下限押圧力で圧入し、第２ストロークでは被圧入部材を上限押圧力で圧入することにより、第１ストローク完了後、圧入部材であるバルブガイドの嵌合状態を、エア洩れで検出して、被圧入部材の嵌合状態の良否を判定することができる。

また、従来の圧入装置は、締め代及び圧入深さを管理するために、圧入荷重（ロードセル）と、ストローク測定装置と、ＰＳＷ（圧力スイッチ）とを備えており、圧入の良否判定を、圧入端での圧入荷重の増加を測定して、圧入荷重及びストローク（圧入シリンダの変位）が設定したＯＫ範囲内に存在することを判定することにより良否の判定を行っている。

実開昭６２−１７４８３４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された多軸圧入装置では次のような問題がある。圧入部材を被圧入部材に圧入するとき、圧入シリンダの圧入ストロークの管理を行う手段がないので、圧入品質の管理が困難になる。また、圧入シリンダの圧入ストロークの測定を行うには、別途測定装置が必要となるため、設備コストが増大してしまう。

また、従来の圧入装置では、測定開始のトリガのばらつき、例えば、加工精度、熱膨張、ワークずれ（ゴミかみ、位置ずれ）などの測定開始のトリガのばらつきが発生してしまう。このばらつきを少なくするためには、位置精度の向上や多くの測定機器などを用いる必要があるため設備コストが増大してしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、制御を簡素化することで設備コストを下げると共に、測定精度を向上させることができる圧入装置の制御方法を提供することが目的である。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る圧入装置の制御方法は、圧入シリンダにより被圧入部材に対して圧入部材を圧入する圧入装置の制御方法において、
前記圧入シリンダを低圧で加圧した状態で前記圧入部材を下降させて圧入を開始し、前記圧入部材が下降を停止した位置で、前記圧入シリンダの圧力を高圧状態に切替えて、高圧状態の前記圧入シリンダの圧入ストローク値の測定を開始し、
その後、高圧状態の前記圧入シリンダの圧入ストローク値の測定を開始した位置から高圧状態の前記圧入シリンダに取付けられた前記圧入部材が下降を停止した位置までの圧入ストローク値を測定することにより、締め代の良否判定を行うことを特徴とする。

本発明によれば、制御を簡素化することで設備コストを下げると共に、測定精度を向上させることができる圧入装置の制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る圧入装置の概略構造を示す図である。本発明の一実施形態に係る圧入装置の制御方法のフローチャートである。図１に示す圧入装置の制御工程の経過を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る圧入装置の概略構造が示されている。図１に示すように、本実施形態の圧入装置１は、ワーク（被圧入部材）２の被圧入部（図示省略）に圧入部材（図示省略）を圧入する装置であって、圧入シリンダ３と、測定機器４と、着脱式圧入ヘッド５と、フレーム６とで構成されている。なお、測定機器４は、ロードセル（荷重測定器）７と、ストローク測定器８と、ＰＳＷ（圧力スイッチ）９とから構成されている。以下、圧入装置１を構成する各構成部材について説明する。

圧入シリンダ３は、軸部材１０を備えており、この軸部材１０の途中に測定機器４の１つであるロードセル７が取付けられて、軸部材１０の先端には、着脱式圧入ヘッド５が取付けられている。また、圧入シリンダ３は、低圧及び高圧を切替えて２段ストロークで伸張するものであり、圧入シリンダ３の推力を低圧及び高圧の２段で切替えることで、圧入の締め代の管理を行っている。圧入シリンダ３の低圧及び高圧切替制御は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）により実行される。

着脱式圧入ヘッド５は、圧入シリンダ３の軸部材１０の先端に着脱自在に装着されており、ワーク２に対して圧入される圧入部材が取付けられる。また、着脱式圧入ヘッド５は、圧入シリンダ３によって、ワーク２に対して垂直方向に昇降可能である。これにより、着脱式圧入ヘッド５が下降され、着脱式圧入ヘッド５に取付けられた圧入部材をワーク２の被圧入部に圧入することができる。

フレーム６の天板６ａは、着脱式圧入ヘッド５に取付けられた圧入部材をワーク２の被圧入部に圧入するときに発生する力の反力を受けることができ、また、フレーム６の下部には、ワーク２を所定の位置に位置決めする治具１１が設けられている。この治具１１は、断面が逆Ｌ字型に形成された一対の突出部１１ａ、１１ａが対向するように配置されており、対向する一対の突出部１１ａ、１１ａにより、ワーク２の位置を所定位置（基準位置）に設定する。

また、治具１１には、ワーク２を一対の突出部１１ａ、１１ａに位置決めするように、ワーク２を支持するバックアップシリンダ１２が設けられている。そして、バックアップシリンダ１２でワーク２支持して、バックアップシリンダ１２が伸張させることでワーク２を上昇させて、治具１１の一対の突出部１１ａ、１１ａに当接させ、これによりワーク２は、所定位置、すなわち、基準位置に支持される。

ロードセル７は、圧入シリンダ３の軸部材１０を下降させることで着脱式圧入ヘッド５に取付けられた圧入部材が、ワーク２の被圧入部に圧入された場合に、圧入部材に作用する圧入力、すなわち、負荷（圧入荷重）を検出する。ストローク測定器８は、圧入シリンダ３の軸部材１０の移動量（圧入ストローク）を検出する。ＰＳＷ９は、ストローク測定器８の測定開始時期を設定する圧力センサである。

以上のように構成した圧入装置１の制御工程について以下に説明する。
図２には、本発明の一実施形態に係る圧入装置の制御工程のフローチャートを示し、図３には、図１に示す圧入装置の制御工程の経過を説明する図を示している。
圧入シリンダ低圧下降工程Ｓ２０において、図１に示すように、ワーク２を治具１１とバックアップシリンダ１２の間に位置決めして配置させた状態で、圧入装置１の圧入シリンダ３の推力を低圧に設定した状態で軸部材１０を下降させる。このとき、圧入シリンダ３は、着脱式圧入ヘッド５に圧入部材を取付けた状態でストロークさせる。

次に、圧入シリンダ低圧下降停止工程（下降停止Ａ）Ｓ２１において、圧入シリンダ３の軸部材１０に装着した着脱式圧入ヘッド５に取付けた圧入部材の低圧下降が停止する。この圧入シリンダ３の下降停止位置は、締め代の大小で決定される。締め代が小さい場合には、圧入シリンダ３が低圧状態でも圧入部材を圧入代までストロークすることができるが、締め代が大きい場合には、高圧状態でも、圧入部材を圧入端まで到達することができない。この下降停止工程Ｓ２１では、圧力シリンダ３が低圧状態で軸部材１０が下降して、圧入部材が圧入代に到達した位置で圧入シリンダ３が停止したことを検知することができる。

次に、ストローク測定及び圧入シリンダ高圧切替工程Ｓ２２において、圧入シリンダ低圧下降停止工程Ｓ２１で停止した圧入シリンダ３の推力をＰＬＣからの指令により低圧から高圧に切替えて、ストローク測定器８により、圧入シリンダ３の圧入ストローク値の測定を開始する（図３の測定開始を参照）。

次に、圧入シリンダ高圧下降工程Ｓ２３において、推力を高圧に切替えた状態で、圧入シリンダ３の軸部材１０に装着した着脱式圧入ヘッド５に取付けた圧入部材を下降させ、着脱式圧入ヘッド５に取付けられた圧入部材をワーク２の被圧入部に圧入する。

次に、圧入シリンダ高圧下降停止工程（下降停止Ｂ）Ｓ２４において、圧入シリンダ３がストロークして圧入端に到達したこと、すなわち、圧入シリンダ３の軸部材１０に装着した着脱式圧入ヘッド５に取付けた圧入部材が設定した停止位置に到達した位置で圧入シリンダ３の軸部材１０の下降を停止する。なお、圧入シリンダ３の軸部材１０に装着された着脱式圧入ヘッド５に取付けた圧入部材が停止位置に到達しなかった場合は、締め代が大きい場合である。このように、圧入シリンダ３の推力を低圧、高圧に切替えて圧入シリンダ３をストロークさせることで、締め代の良否を管理することができる。

次に、ストローク値測定工程Ｓ２５において、ＰＬＣからの指令により高圧状態で下降した圧入シリンダ３の圧入ストローク値を測定する。つまり、圧入シリンダ低圧下降停止位置で低圧から高圧に切替えた圧入シリンダ３が、圧入シリンダ高圧下降停止位置までにストロークした圧入ストローク値Ｃを測定する（図３の良否判定を参照）。この圧入ストローク値Ｃを測定することで、圧入深さを管理することができる。

そして、圧入シリンダ３が高圧状態でストロークした圧入ストローク値Ｃが適正範囲内にあるかどうかをＰＬＣで判定することにより、ワーク２に対して圧入部材が適正に圧入された否か、すなわち、良品であるか不良品（ＮＧ）であるかを判定することができる。

本実施形態の圧入装置は、圧入シリンダ３の推力を低圧、高圧の２段で切替えてストロークさせることでワーク２に対する圧入部材の締め代を管理し、更に、圧入シリンダ低圧下降停止位置から圧入シリンダ高圧下降停止位置までの圧入ストローク値Ｃを測定することでワーク２に対する圧入部材の圧入深さを管理することができ、ストローク測定器８のみでワーク２に対する圧入部材の締め代及び圧入深さを適正に管理して良品か否かを判定することができる。これにより、制御機器を簡素化することができ、設備コストを減少することができる。

また、圧入シリンダ３の圧入ストローク値の測定の開始時期は、圧入シリンダ低圧下降停止工程Ｓ２１で、圧入シリンダ３の軸部材１０に装着された着脱式圧入ヘッド５に取付けた圧入部材が下降を停止した後に、圧入シリンダ３を高圧に切替えて圧入ストローク値の測定の開始を行っているので、圧入ストローク値の測定開始のばらつきを制限し、測定の精度を向上させることができる。

１…圧入装置、２…ワーク（被圧入部材）、３…圧入シリンダ、８…ストローク測定器

Claims

圧入シリンダにより被圧入部材に対して圧入部材を圧入する圧入装置の制御方法において、
前記圧入シリンダを低圧で加圧した状態で前記圧入部材を下降させて圧入を開始し、前記圧入部材が下降を停止した位置で、前記圧入シリンダの圧力を高圧状態に切替えて、高圧状態の前記圧入シリンダの圧入ストローク値の測定を開始し、
その後、高圧状態の前記圧入シリンダの圧入ストローク値の測定を開始した位置から高圧状態の前記圧入シリンダに取付けられた前記圧入部材が下降を停止した位置までの圧入ストローク値を測定することにより、締め代の良否判定を行うことを特徴とする圧入装置の制御方法。