JP6064853B2 - Joining method and joining apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ワーク本体に別体のワーク構成部品を組み付け、隅肉接合等により組付箇所を精度よく接合するための方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for assembling a separate workpiece component part to a workpiece body and accurately joining an assembly location by fillet joining or the like.
図11は、従来の車両用高圧燃料ポンプ100であり、鋳造により一体成形された本体ハウジング101内に燃料通路や取付穴等を設けて、吸入弁部102や吐出弁部103、ダンパ部104、プランジャ部105等の構成部品を組み付け、開口端縁部(図中(1)〜(3))を接合封止している。接合に際しては、高精度な切削加工面を有する本体ハウジング101を基準として、溶接等により接合することができる。例えば、図12Aに示すように、基準となる部品Aをチャックして部品Bを同軸に配置し、レーザ溶接用のヘッド106を、部品A、Bを重ねた溶接部に対向させて、回転しながら溶接する。この場合は、高精度切削品同士の接合であり、回転(チャック)基準の位置精度が高いため、レーザ溶接時のヘッドと溶接部の位置ズレ量は小さい。
FIG. 11 shows a conventional high-
従来品は、接合品質を確保するために、各部品に高い成形精度が要求され、製品コストが上昇する要因となっている。そこで、製品コストを抑制するために、噴射ポンプの本体を、安価な板金物を用いて製作することが検討されている。例えば、図12Bに示すように、板金製のハウジング107に部品Cを組み付ける場合は、ハウジング107の取付穴と部品Cとの間にクリアランスが形成されることから、溶接用リング108を介在させて、その両端部をそれぞれ隅肉接合することが考えられる。 In the conventional product, high molding accuracy is required for each part in order to ensure the bonding quality, which is a factor that increases the product cost. Therefore, in order to reduce the product cost, it has been studied to manufacture the main body of the injection pump using an inexpensive sheet metal. For example, as shown in FIG. 12B, when the part C is assembled to the sheet metal housing 107, since a clearance is formed between the mounting hole of the housing 107 and the part C, a welding ring 108 is interposed. It is conceivable to join the fillets at both ends.
なお、複数の部品を精度よく接続する方法に関して、特許文献1には、ボディと凹凸嵌合する位置合せ部材を設け、ボディと位置合せ部材等との組立体を、ハウジングに固定することで、組立体を介して複数の部品を同軸に組み付ける方法が開示されている。この方法は、部品同士を接合せずに簡易に接続する方法であり、ハウジングが基準面を有する構造を対象としている。 In addition, regarding a method for connecting a plurality of parts with high accuracy, Patent Document 1 includes an alignment member that is unevenly fitted to the body, and an assembly of the body and the alignment member is fixed to the housing. A method of coaxially assembling a plurality of parts via an assembly is disclosed. This method is a method of simply connecting parts without joining them, and is intended for a structure in which a housing has a reference surface.
ところが、板金製の部品は成形精度が低く、接合した時の精度保証が難しい。例えば、図12Bに示す構成では、ハウジング107と溶接用リング108がいずれも低精度プレス品であり、また、溶接用リング108が別部品であるために、溶接時の位置決めも容易でない。このため、回転(チャック)基準に対する振れが大きくなって、溶接位置ズレが許容値を超えるおそれがある。隅肉接合では、この溶接位置の精度が重要であり、例えば、レーザ照射位置が内側にずれると、水溜りとなる窪みが生じて腐食原因となりやすく、外側にずれると接合幅が確保できなくなって、接合強度低下をまねく。 However, sheet metal parts have low molding accuracy and it is difficult to guarantee accuracy when they are joined. For example, in the configuration shown in FIG. 12B, since the housing 107 and the welding ring 108 are both low-precision press products and the welding ring 108 is a separate part, positioning during welding is not easy. For this reason, the deflection with respect to the rotation (chuck) reference becomes large, and the welding position deviation may exceed the allowable value. In fillet joining, the accuracy of this welding position is important. For example, if the laser irradiation position is displaced inward, a recess that becomes a water pool is likely to cause corrosion, and if it is displaced outward, the joining width cannot be secured. This leads to a decrease in bonding strength.
そこで、本願発明は、ワークが高精度な基準面を有さず、接合用のリング等を用いた低精度部品同士の接合となる場合でも、接合部の振れを小さくして位置ズレを許容範囲内とすることが可能であり、高品質かつ低コストの製品を得ることができる接合方法および接合装置を実現することを目的とする。 Therefore, the present invention has an allowable range of positional deviation by reducing the deflection of the joint even when the workpiece does not have a high-precision reference surface and the low-precision parts are joined using a joining ring or the like. It is an object of the present invention to provide a bonding method and a bonding apparatus capable of obtaining a high-quality and low-cost product.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の発明は、
ワーク本体に設けた接合筒部にワーク構成部品を組み付けて、該ワーク構成部品の外周面を上記接合筒部の内周面に接合するための方法であって、
ワーク受け治具を水平動および傾動可能にフローティング支持するワーク支持部の上方に、基準治具を有するワーク押さえ部を配置し、上記ワーク受け治具に、上記接合筒部が上記基準治具と対向するようにワークを載置する工程と、
上記ワーク支持部を、上記基準治具方向に相対移動させて、上記基準治具に上記接合筒部を押圧するとともに、上記ワーク本体を倣い動作させる工程と、
上記ワーク本体を倣い姿勢でロックする一方、上記基準治具内に上方から挿通した押さえ部材を上記ワーク構成部品に当接する位置でロックする工程と、
上記基準治具を上記接合筒部に当接しない位置へ退避させ、上記押さえ部材と上記ワーク受け治具の間にワークが保持された状態で、上記接合筒部と上記ワーク構成部品を接合する工程とを有する。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 of the present invention provides:
A method for assembling a workpiece constituent part to a joining cylinder part provided on a work body, and joining an outer peripheral surface of the work constituent part to an inner peripheral surface of the joining cylinder part,
A work holding part having a reference jig is arranged above a work support part for floatingly supporting the work receiving jig so that it can be moved horizontally and tilted, and the joining cylinder part is connected to the reference jig and the work receiving jig. A process of placing the workpiece so as to face each other;
A step of relatively moving the work support portion in the direction of the reference jig, pressing the joining tube portion against the reference jig, and following the workpiece body;
Locking the work body in a copying posture while locking the pressing member inserted from above into the reference jig at a position where it abuts the work component;
The reference jig is retracted to a position where it does not come into contact with the joining cylinder part, and the joining cylinder part and the work component are joined in a state where the work is held between the pressing member and the work receiving jig. Process.
本発明の請求項2に記載の発明は、上記接合筒部が、上記ワーク本体と別体で設けられ、
上記ワーク本体を倣い姿勢でロックした後、上記押さえ部材の動作に先立って、上記接合筒部を上記ワーク本体に接合する工程を有する。
In the invention according to
After the workpiece body is locked in a copying posture, the joining cylinder portion is joined to the workpiece body prior to the operation of the pressing member.
本発明の請求項3に記載の発明は、ワーク本体に設けた接合筒部にワーク構成部品を組み付けて、該ワーク構成部品の外周面を上記接合筒部の内周面に接合するための装置であって、
上記接合筒部を上面側としてワークが載置されるワーク受け治具を有し、該ワーク受け治具を水平動および傾動可能にフローティング支持し、かつ任意姿勢でロック可能な倣い機構を有するワーク支持部と、
該ワーク支持部の上方に、上記接合筒部と対向する基準治具を配置し、該基準治具内に上下動可能および任意位置でロック可能に挿通される押さえ部材を有するワーク押さえ部と、
上記ワーク支持部を、上記基準治具方向に相対移動させて、上記接合筒部を上記基準治具に押圧し、上記ワーク本体を倣い動作させるワーククランプ機構と、
上記基準治具を、上記接合筒部に当接可能なワーククランプ位置と退避位置との間で位置切替可能とする押さえ機構と、
上記押さえ部材と上記ワーク受け治具の間にワークが保持された状態で、上記基準治具を退避位置に切り替えて、上記接合筒部と上記ワーク構成部品を接合する接合手段を備える。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for assembling a work component part to a joining cylinder part provided on a work body and joining an outer peripheral surface of the work component part to an inner peripheral surface of the joining cylinder part. Because
A workpiece having a workpiece receiving jig on which the workpiece is placed with the joining tube portion as the upper surface side, a floating mechanism that supports the workpiece receiving jig so as to be horizontally movable and tiltable, and a copying mechanism that can be locked in an arbitrary posture. A support part;
A work holding part having a holding member that is disposed above the work support part so as to be opposed to the joining tube part and is inserted into the reference jig so as to be vertically movable and lockable at an arbitrary position;
A workpiece clamp mechanism that moves the workpiece support portion relative to the reference jig direction, presses the joining tube portion against the reference jig, and causes the workpiece body to follow the workpiece;
A holding mechanism capable of switching the position of the reference jig between a work clamp position capable of contacting the joining tube portion and a retracted position;
In a state in which the workpiece is held between the pressing member and the workpiece receiving jig, the reference jig is switched to a retracted position, and a joining means is provided for joining the joining cylinder portion and the workpiece component.
本発明の請求項4に記載の発明は、接合時に、上記ワーク支持部と上記ワーク押さえ部の間に保持されたワークを回転させる回転機構を備える。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rotation mechanism for rotating the workpiece held between the workpiece support portion and the workpiece pressing portion at the time of joining.
本発明の請求項5に記載の発明は、上記押さえ部材を筒状とした上記基準治具の軸方向に駆動し、所定位置でロックするロック付駆動機構を備え、上記押さえ機構が上記基準治具を退避位置に切り替えるのに先立って、上記押さえ部材を駆動して上記ワーク構成部品に当接させ、その位置でロックする。
The invention according to
本発明の接合方法は、接合時の位置基準となる基準治具を設けて、被接合部位であるワークの接合筒部を当接させ、ワーク本体を倣い動作させることで、ワークを位置決めする。ワーク本体が載置されるワーク受け治具は、ワーク支持部にフローティング支持されて任意の方向に変位可能であり、接合筒部が基準治具との当接面に倣うように変位すると、これに伴い、ワーク本体が容易に倣い動作して、基準治具に対して位置調整される。そこで、この倣い姿勢を維持するようにロックし、さらに、押さえ部材でワーク構成部品を押さえ付けた後、接合筒部から基準治具を退避させる。これによりワーク姿勢を保持したまま、被接合部位を開放して、ワーク構成部品と接合することができる。具体的には、本発明の接合装置のように、ワーク支持部に倣い機構を設け、ワーククランプ機構を用いてワークを位置決めするとともに、押さえ機構を用いて基準治具を位置切り替え可能に構成することで、容易に精度よい接合が可能になる。 In the joining method according to the present invention, a reference jig serving as a position reference at the time of joining is provided, the joining cylinder portion of the work that is a joined part is brought into contact, and the work body is moved to position the work. The workpiece receiving jig on which the workpiece body is placed is floating supported by the workpiece supporting part and can be displaced in any direction. If the joining tube part is displaced so as to follow the contact surface with the reference jig, Along with this, the workpiece main body easily follows, and the position is adjusted with respect to the reference jig. Therefore, after locking so as to maintain this copying posture, and further pressing the workpiece component with the pressing member, the reference jig is retracted from the joining tube portion. As a result, it is possible to open the part to be joined while maintaining the workpiece posture and to join the workpiece component. Specifically, like the joining device of the present invention, a copying mechanism is provided in the workpiece support portion, the workpiece is positioned using the workpiece clamping mechanism, and the reference jig can be switched using the pressing mechanism. As a result, it is possible to easily perform accurate bonding.
したがって、本発明によれば、ワーク本体が高精度な切削加工面を有する必要がなく、基準治具に対して位置決めすることで、高い接合位置精度を確保できるので、安価な板金製部品を用いて、高品質かつ低コストの製品を得ることができる。 Therefore, according to the present invention, it is not necessary for the work body to have a high-precision cutting surface, and high bonding position accuracy can be secured by positioning with respect to the reference jig, so that inexpensive sheet metal parts are used. Thus, a high quality and low cost product can be obtained.
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態について説明する。図1Aは、本発明の接合方法を実施する接合装置1の主要部構造であり、接合対象であるワークWを挟んで、ワーク受け治具21を有するワーク支持部2と、基準治具としてのリング押さえ治具31および押さえ部材としての押さえピン32(図1B参照)を有するワーク押さえ部3が、図の上下方向に対向して配設されている。その側方には、接合時にワークWを回転させる回転機構11が配設される。ワーク押さえ部3が取り付けられる天板Tは、基台B上に立設した脚部B1上端に固定され、天板Tと基台Bとの間に、ワーク支持部2が取り付けられる可動板Mが上下動可能に配置される。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a main part structure of a joining apparatus 1 for carrying out the joining method of the present invention. A
本発明の接合方法が適用されるワークWは、例えば、図2に示す自動車エンジン用の高圧燃料ポンプPであり、ワーク本体に比較的安価な板金加工品を用いている。被接合部材となる別体のワーク構成部品は、ワーク本体に設けた接合筒部を介して、溶接等により接合固定される。図1Bは、接合手段としてレーザ溶接用の加工ヘッドLを配置した例であり、公知の加工ヘッドLは、図示しないロボット等に保持されて、ワークWの所定部位にレーザ照射可能となっている。図1Cに示すように、回転機構11は、可動板Mを貫通して上下方向に延びる回転軸12を有し、その上端を天板T上に設置した回転モータ13に連結して、回転自在に支持している。回転軸12は、天板T上面に配設されるギア14、15を介して、ワーク押さえ部3を基準軸周りに回転させる一方、可動板M下面に配設されるギア16、17を介して、ワーク支持部2を同期回転させる。
The workpiece W to which the joining method of the present invention is applied is, for example, a high-pressure fuel pump P for an automobile engine shown in FIG. 2, and a relatively inexpensive sheet metal processed product is used for the workpiece body. A separate workpiece component that is a member to be joined is joined and fixed by welding or the like via a joining cylinder provided on the workpiece body. FIG. 1B is an example in which a machining head L for laser welding is arranged as a joining means, and the known machining head L is held by a robot or the like (not shown) so that a predetermined part of the workpiece W can be irradiated with laser. . As shown in FIG. 1C, the rotating
図2Aにおいて、本実施形態で対象とする高圧燃料ポンプPは、ワーク本体であるポンプ本体P1を、複数部品の組立体で構成し、ポンプ本体P1に設けた取付穴P2、P3に、ワーク構成部品として、ポンプ本体P1と別体の軸状部品であるコネクタ部C、吐出弁部Vを装着している。コネクタ部Cは、吸入弁部の一部をなすもので、取付穴P2に収容される吸入弁V1と外部電源に接続されるコイル部C1とを接続する。ポンプ本体P1内には、加圧室P4が形成され、コネクタ部Cのシリンダ状ボディに収容されるニードル部材が吸入弁V1を開閉して、加圧室P4に吸入した燃料を、下方に位置するプランジャP5の往復動作により加圧する。加圧燃料は、吐出弁部Vから外部の高圧通路(図示せず)へ吐出される。加圧室P4の上方には、振動吸収用のダンパ部P6が構成される。 In FIG. 2A, the high-pressure fuel pump P targeted in the present embodiment includes a pump main body P1 that is a work main body formed of an assembly of a plurality of parts, and a work structure in mounting holes P2 and P3 provided in the pump main body P1. As parts, a connector part C and a discharge valve part V, which are shaft-like parts separate from the pump body P1, are mounted. The connector part C forms part of the suction valve part, and connects the suction valve V1 accommodated in the mounting hole P2 and the coil part C1 connected to an external power source. A pressurizing chamber P4 is formed in the pump body P1, and a needle member accommodated in the cylindrical body of the connector C opens and closes the suction valve V1, and the fuel sucked into the pressurizing chamber P4 is positioned below. The pressure is applied by the reciprocating motion of the plunger P5. The pressurized fuel is discharged from the discharge valve portion V to an external high-pressure passage (not shown). Above the pressure chamber P4, a vibration absorbing damper part P6 is formed.
図2Bにおいて、ポンプ本体P1は、取付穴P2、P3が同軸上に形成されるポンプヘッドH1に、上方から上端閉鎖の容器状ハウジングHを覆着し、下方から組み付けたフランジ部材H2と、溶接等により接合して一体の組立体とする。ハウジングHは、板金加工によるプレス成形品であり、筒壁の対向位置に、ポンプヘッドH1の取付穴P2、P3と衝合する取付穴H3、H4が貫通形成される。組み立てたポンプ本体P1の取付穴P2には、吸入弁V1とコネクタ部Cの一部が収容され、接合筒部であるリング部材Rが、コネクタ部Cの外周に嵌挿される(図2A)。リング部材Rは、L字断面形状のプレス成形品で、コネクタ部Cの外周に溶接される筒状部R1とハウジングHの取付穴H3の周縁部に溶接される環状フランジ部R2を有し、レーザ照射により両端縁部が隅肉接合される。端縁部の取付穴P3にも同様のリング部材Rが配置され、筒状部R1の端縁部が吐出弁部Vの外周面と、環状フランジ部R2の周縁部がハウジングHの取付穴H4周縁部と、同様に2箇所で溶接される。 In FIG. 2B, the pump body P1 is welded to a flange member H2 that is attached from below to a pump-like head H1 that is coaxially formed with mounting holes P2 and P3, covering a container-like housing H that is closed from the top to the top. Etc. to form an integral assembly. The housing H is a press-molded product by sheet metal processing, and mounting holes H3 and H4 that abut against the mounting holes P2 and P3 of the pump head H1 are formed through therethrough at positions facing the cylindrical wall. A part of the suction valve V1 and the connector part C is accommodated in the mounting hole P2 of the assembled pump body P1, and the ring member R, which is a joined cylinder part, is fitted into the outer periphery of the connector part C (FIG. 2A). The ring member R is a press-formed product having an L-shaped cross section, and has a cylindrical portion R1 welded to the outer periphery of the connector portion C and an annular flange portion R2 welded to the peripheral portion of the mounting hole H3 of the housing H. Both edge portions are fillet joined by laser irradiation. A similar ring member R is also arranged in the mounting hole P3 at the end edge, the end of the cylindrical portion R1 is the outer peripheral surface of the discharge valve portion V, and the peripheral edge of the annular flange portion R2 is the mounting hole H4 of the housing H. It is welded at two places as well as the peripheral portion.
このように、本実施形態では、溶接用のリング部材Rを別体で設けて、その両端縁の2箇所をレーザ溶接する構成について説明するが、本発明は、この構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、ワーク本体が、ハウジングHと一体の接合筒部を有する形状や、予めハウジングHに別工程で接合筒部を設けた形状とすることも可能であり、その場合は、接合装置1による接合は、接合筒部とワーク構成部品の1箇所となる。 As described above, in the present embodiment, a configuration in which the ring member R for welding is separately provided and laser welding is performed at two positions on both ends of the ring member R will be described. However, the present invention is not necessarily limited to this configuration. is not. For example, the workpiece main body may have a shape having a joining cylinder portion integral with the housing H or a shape in which the joining cylinder portion is previously provided in the housing H in a separate process. Is one place of the joining cylinder part and the workpiece component.
このような組み合わせ構造では、ハウジングHやリング部材Rと、コネクタ部C、吐出弁部Vの間に、ある程度のクリアランスが必要となり角度ズレが発生しやすい。また、従来は、接合部近傍の高精度加工部品を基準としてチャックし、回転させながら溶接して接合するが、本実施形態のポンプ本体P1は、リング部材RとハウジングHが、いずれも低精度プレス品であり、回転による振れ(位置ズレ)が大きくなりやすい。そこで、本発明は、位置基準となる基準治具を設けて、接合用に介設されるリング部材Rを当接させ、ハウジングHを倣わせてポンプ本体P1の位置調整を行う。さらに、この倣い姿勢を保持したまま溶接を実施可能とする機構を設けて、回転基準となる高精度加工部品がない場合でも、溶接位置精度が保証されるようにする。 In such a combined structure, a certain amount of clearance is required between the housing H and the ring member R, the connector portion C, and the discharge valve portion V, and an angle shift is likely to occur. Conventionally, chucking is performed with reference to a high-precision machined part in the vicinity of the joint, and welding is performed while rotating. However, in the pump body P1 of the present embodiment, the ring member R and the housing H are both low-precision. It is a press product, and the deflection (positional deviation) due to rotation tends to increase. Therefore, in the present invention, a reference jig serving as a position reference is provided, the ring member R interposed for joining is brought into contact, and the position of the pump body P1 is adjusted by following the housing H. Furthermore, a mechanism that enables welding while maintaining this copying posture is provided so that the welding position accuracy is ensured even when there is no high-precision machined part serving as a rotation reference.
図1Aにおいて、接合装置1は、ワーク支持部2をワーク押さえ部3へ向けて移動させてワークWをクランプするワーククランプ機構4を有する。ワーククランプ機構4は、略矩形の可動板Mの四隅に設けたガイド筒M1を、基台Bと天板Tを連結する4本の支持脚B1に挿通し、基台B上に設置されるクランプ用アクチュエータ41によって、可動板Mと一体的にワーク支持部2を上下動自在としている。ワーク支持部2は、クランプ時にリング押さえ治具31に対してワークWを倣い動作させる倣い機構22を有する。
In FIG. 1A, the joining apparatus 1 has a
ワーク押さえ部3は、先端に基準面を有するリング押さえ治具31を、クランプ位置と退避位置との間で位置切替するリング押さえ機構5(押さえ機構)と、接合時に押さえピン32をワーク構成部品に当接させて保持するロックシリンダ機構(ロック付駆動機構)6を有する。リング押さえ機構5は、リング押さえ治具31を、天板Tの下方に設置した一対の支持アーム部51の先端間に回動可能に支持している。一対の支持アーム部51の基端側には押さえ用アクチュエータ52が取り付けられ、筒状としたリング押さえ治具31を上下方向(軸方向)に動作可能としている。ここでは、下端位置をワークWのクランプが可能なクランプ位置、上端位置をワークWが開放される退避位置として、位置切替を可能としているが、ワークWに応じて停止位置は適宜設定することができる。アクチュエータ41、52は、例えば公知のエアシリンダで構成される。また、例えばサーボモータその他の方式としてももちろんよい。
The
図3Aは、リング押さえ治具31とワーク支持部2の間にワークWをクランプした状態を示しており、ワークW(ポンプP)は、倣い機構22上に配置されるワーク受け治具21に、被接合部材となるコネクタ部Cが上面側に位置するように載置される。ワーク受け治具21は、一対の脚部上面を、ポンプ本体P1の下面形状に沿って傾斜する受け面とし(図1B)、ポンプ本体P1の下面側に位置する吐出弁部Vは、ワーク受け治具21の一対の脚部間に保持される。リング押さえ治具31は、図3Bの左図に示す下側位置(クランプ位置)にあり、ワーク支持部2とともにポンプPを上昇させると、コネクタ部C外周のリング部材Rが、押さえ治具31に押し付けられる。これに伴い、ポンプ本体P1が倣い機構22により倣い動作する。このクランプ位置でリング部材Rがポンプ本体P1に溶接され、リング押さえ治具31を、図3Bの右図に示す上側位置(退避位置)に切り替えた後、コネクタ部Cと溶接される。
FIG. 3A shows a state in which the workpiece W is clamped between the
図4に示す倣い機構22は、エア浮上式の可動部が水平動および傾動可能にフローティング支持され、クランプ時にポンプ本体P1の姿勢を調整して、エア吸引式のロック機構によって任意の姿勢でロックする。ここでは、垂直方向の軸に対する傾き角度の調整を行うθフローティングユニット23を、水平方向の位置調整を行うXYフローティングユニット24上に積層した構成として、θ方向(角度倣い)およびXY方向(中心倣い)の倣い動作を可能にする。θフローティングユニット23は、ワーク受け治具21が載置されるベース25の上面を平坦面とし、下面を球面状の凸面25aとして、球面状の凹面26aを有する支持台26上に揺動自在に配置される。凸面25aとの凹面26aの間には、図示しない球面状のエア噴出部が介設され、外部から導入されるエアがエア噴出孔から噴出して、ベース25を浮上させる。XYフローティングユニット24は、θフローティングユニット23が載置される可動板27を支持台28上に水平動自在に配置し、下面側に配置されるエア噴出部28aに外部から導入されるエアが可動板27を浮上させる。エア噴出部は、所定厚の多孔質体からなり、内外を連通する多数の小孔がエア噴出孔を形成する。
The copying
このように倣い機構22をエア浮上式とすると、可動部とポンプ本体P1が非接触となり摩擦力がほぼゼロとすることができるので好ましい。ロック時には、エアの導入を停止して外部へ排出し、内部を負圧とすることで、ベース25および可動板27を吸引し、その位置で固定することができる。駆動用のエアは、図1Aにおいて可動板Mの下方に取り付けられるロータリジョイント29を介して導入される。固定される倣い機構22は、摩擦力を十分小さくすることができれば、エア浮上式に限らず、その他の方式としてももちろんよい。例えば、摩擦係数の小さい金属材料からなる多数の鋼球を用いて可動部を滑り変位させる鋼球式の構成とすることができる。
Thus, it is preferable that the copying
図5A、5Bにおいて、ロックシリンダ機構6は、シリンダ状ハウジング61内に、押さえピン32と一体のシリンダロッド62aを軸方向に駆動するエアシリンダ機構62と、ロッド62aを所定位置でロックするロック機構63を備える。ロック機構63は、ロッド62a周りに配置した押圧部材64が、スプリング64aのばね力によりロッド62aをクランプするロック状態(図5A)と、開放状態(図5B)との位置切り替えを行う。ロッド62aの外周には、テーパリング65と復帰用スプリング65aが配置され、エア印加によりテーパリング65を軸方向に移動させて、ロックを解除する開放状態とすることができる。
5A and 5B, the
図6に示すように、押さえピン32は、リング押さえ治具31の筒内に上方から挿通されて、リング押さえ治具31の下端部内に位置するコネクタ部Cと対向している。この状態で、エアシリンダ機構62により押さえピン32を下降させ、コネクタ部Cの上端に当接した位置で、ロック機構63を動作させると、ワークWの姿勢を保持したまま押さえピン32とワーク支持部2の間に支持することができる。駆動用のエアは、図1Aにおいて天板Tの上方に取り付けられるロータリジョイント66を介して導入される。
As shown in FIG. 6, the
次に、図7、8により、上記構成の接合装置1を用いた接合方法を、工程順に説明する。図7左図に示す工程では、まず、図2Bのように組み立てたポンプ本体P1の取付穴P2側を上面として、ワーク支持部2のワーク受け治具21に載置し、取付穴P2に組み付けたコネクタ部Cの上端部を、ワーク押さえ部3のリング押さえ治具31内に挿通位置させる。この時、コネクタ部Cに外挿されたリング部材Rの上端面が、リング押さえ治具31の基準面となる下端面に対向し、コネクタ部Cの上端面に、ロックシリンダ機構6の押さえピン32が対向して位置する(セット工程)。なお、図7、8は、接合装置1の各部構成を一部簡略化して示している。また、ポンプ本体P1の取付穴P3側に吐出弁部Vを溶接するためのリング部材は、図示を省略する。
Next, the joining method using the joining apparatus 1 having the above-described configuration will be described in the order of steps with reference to FIGS. In the process shown in the left diagram of FIG. 7, first, the pump body P1 assembled as shown in FIG. 2B is placed on the
続く工程では、この状態からワーククランプ機構4を用いて、ワーク支持部2をワーク押さえ部3へ向けて上昇させる。そして、図7右図に示すように、リング部材Rをリング押さえ治具31に当接させ、倣い動作させる(倣い工程)。倣い装置22は、θフローティングユニット23とXYフローティングユニット24にエアを導入して、ベース25と可動板27を自由に変位可能としてある。この時、リング押さえ治具31は、必ずしもリング部材Rの全周に当接する必要はないが、図9左図に示すように、リング押さえ治具31の先端内周縁部を逆L字状に切り欠いて、基準面となる環状の水平面31aとこれに垂直な筒壁面31bが、リング部材Rの上端面および外周端面に当接する構成としてもよく、リング部材Rの上端縁部を外方からチャックして、容易に位置決め保持される。すなわち、リング部材Rがリング押さえ治具31を基準として倣い動作し、リング部材Rの軸がリング押さえ治具31と一致するように、位置調整される。同時に、リング部材RがハウジングHに押し付けられ、環状フランジ部R2とハウジングHの取付穴H3周縁部が密接するとともに、ポンプ本体P1全体がリング部材Rに対して倣い動作する。
In the subsequent process, the
ここで、図7左図中に示すように、ワーククランプ機構4による持ち上げ力をFa、ワークWおよびワーク支持部2を含む可動部分全体の重量をFbとすると、Fa>Fbであれば、ワークWを持ち上げてリング部材Rをリング押さえ治具31に押し当てることができる。この時、持ち上げ力の反力がリング押さえ治具31にかかる。リング押さえ治具31によるクランプ力Fは、
F=Fa−Fb
(Fa>Fb)
であり、クランプ力Fを適切に設定することで、ポンプ本体P1の倣い動作を容易にすることができる。具体的には、ワーククランプ機構4により持ち上げられる全重量Fbが、例えば約130Nの時、Faを約130〜300Nの範囲、例えば155N程度(F=25N程度)とすると、リング部材Rの変形等を生じることがなく、速やかにポンプ本体P1を倣わせて位置決めできる。
Here, as shown in the left diagram of FIG. 7, if Fa is the lifting force by the
F = Fa-Fb
(Fa> Fb)
Thus, by appropriately setting the clamping force F, the copying operation of the pump body P1 can be facilitated. Specifically, when the total weight Fb lifted by the
図10Aは、基準治具(リング押さえ治具31)の基準面に倣って、リング部材Rとポンプ本体P1を倣い動作させるための条件を示したもので、クランプ力により発生する倣わせトルクをTa、倣い機構22の摩擦力による抵抗トルクをTb、ポンプ本体P1に生じる加速力による挙動トルクをTcとした時、
Ta>Tb+Tc
とする必要がある。一例として、図中に示すように、リング押さえ治具31の基準面と、ワーク重心との距離(60mm)、倣い機構22の摩擦面との距離(120mm)、クランプ位置と中心軸との距離(8mm)、ワーク質量(m=2kg)を設定した時、
Ta=F・8
Tb=μ・(F+mg)・120
Tc=ma・60
(ただし、μ:摩擦係数、g:重力加速度、a:加速度)
であり、
F>(2400μ+120)/(8−120μ)
(ただし、a=0.1Gと仮定する)
となる。エア浮上式の倣い機構22は、摩擦係数μがほぼゼロであるから、
F>15
であり、それ以上のクランプ力となるように設定すれば、ポンプ本体P1の倣い動作が十分可能になると考えてよい。
FIG. 10A shows the conditions for following the reference surface of the reference jig (ring holding jig 31) to cause the ring member R and the pump main body P1 to perform a copying operation. The tracing torque generated by the clamping force is shown in FIG. When Ta, the resistance torque due to the frictional force of the copying
Ta> Tb + Tc
It is necessary to. As an example, as shown in the figure, the distance (60 mm) between the reference surface of the
Ta = F · 8
Tb = μ · (F + mg) · 120
Tc = ma · 60
(Where μ: friction coefficient, g: gravitational acceleration, a: acceleration)
And
F> (2400 μ + 120) / (8−120 μ)
(Assuming a = 0.1G)
It becomes. Since the air floating
F> 15
Therefore, it can be considered that the copying operation of the pump body P1 is sufficiently possible if the clamping force is set to be larger than that.
その後、図7右図に示す状態で、さらに、倣い装置22に負圧を印加してベース25と可動板27をロックし(ロック工程)、続いて、ポンプ本体P1を倣い姿勢に保持した状態で、リング部材RとハウジングHを接合する(接合工程)。具体的には、図1Bに示した溶接用の加工ヘッドLを用いて、レーザ照射位置を、リング部材Rの環状フランジ部R2とハウジングHの接合部位に設定し、回転機構11を作動させる。そして、リング押さえ治具31と倣い機構22の間に保持された状態で、リング部材Rをポンプ本体P1とともに一体回転させて、環状フランジ部R2の全周囲を溶接する。このように、リング部材Rは、予めリング押さえ治具31を基準として軸調整されているので、リング部材Rが比較的低精度のプレス部品であっても、回転軸のズレを小さくすることができ、溶接不良等を生じるおそれが少ない。
Thereafter, in the state shown in the right diagram of FIG. 7, a negative pressure is further applied to the copying
なお、この接合工程は、本実施形態のように、リング部材Rとポンプ本体P1が別体であるワークWについて実施され、ワーク本体と一体の接合筒部を有するワークW、または予め別の手順で接合筒部が設けられるワークWでは、省略される。 In addition, this joining process is implemented about the workpiece | work W from which the ring member R and the pump main body P1 are separate bodies like this embodiment, or the workpiece | work W which has a joining cylinder part integral with a workpiece | work main body, or another procedure beforehand. In the workpiece W provided with the joining cylinder portion, it is omitted.
さらに、図8左図に示す工程で、ポンプ本体P1のロック状態を維持したまま、ロックシリンダ機構6のエアシリンダ機構62を駆動し、リング押さえ治具31内に押さえピン32を下降させてコネクタ部Cに当接させる(保持切替工程)。この時、押さえピン32の押圧力Fdは、コネクタ部Cを上から押さえ込んで、その位置を保持可能であればよく、ワーククランプ機構4による持ち上げ力Faに対して比較的弱い力で、リング押さえ治具31のクランプ力Fより小さくなるように設定される。
Fd<Fa−Fb
(F=Fa−Fb)
次いで、ロックシリンダ機構6のロック機構63を用いて、ロッド62aをロックし、押さえピン32の位置を固定する。この時のロック機構63のロック力は、例えば215Nである。
Further, in the process shown in the left diagram of FIG. 8, the
Fd <Fa-Fb
(F = Fa-Fb)
Next, using the
そして、図8右図に示す工程で、リング押さえ機構5を駆動して、リング押さえ治具31を上昇させ、退避位置へ移動させる(退避工程)。この時、リング押さえ治具31によるリング部材Rのクランプ力Fが解除され、持ち上げ力Faの反力Feが、押さえピン32に移される。
Fa−Fb>Fe
(Fe<215N(ロック力))
Then, in the process shown in the right diagram of FIG. 8, the ring
Fa-Fb> Fe
(Fe <215N (locking force))
その後、ポンプ本体P1を倣い姿勢に保持したまま、リング部材Rとコネクタ部Cを接合する(接合工程)。具体的には、図1Bに示した溶接用の加工ヘッドLを用いて、レーザ照射位置を、リング部材Rの筒状部R1とコネクタ部Cの接合部位に設定し、回転機構11を作動させ、押さえピン32と倣い機構22の間に保持された状態で、リング部材Rをポンプ本体P1とともに一体回転させて、筒状部R1の全周囲を溶接する。この工程において、リング部材Rは倣い姿勢に保持されたハウジングHに固定されており、リング押さえ治具31を基準として軸調整されているので、回転軸のズレによる溶接不良等を生じることなく、良好に接合される。
Thereafter, the ring member R and the connector part C are joined together while keeping the pump body P1 in the following posture (joining step). Specifically, using the welding processing head L shown in FIG. 1B, the laser irradiation position is set at the joining portion between the cylindrical portion R1 of the ring member R and the connector portion C, and the
ここで、図10Bに示すように、ロックシリンダ機構6は、ワーク構成部品(コネクタ部材C)に当接する押さえピン32の先端部を曲面状として、コネクタ部材Cと曲面接触となるようにするとよい。コネクタ部材Cは、ポンプ本体P1の取付穴P2に対してコネクタ部材Cと傾きを生じやすく、保持位置がばらつくやすい。このため当接位置が点接触となって、基準治具の退避時にコネクタ部材Cを傷付ける懸念があり、曲面接触とすることで傷を防止し、品質を保持する効果が得られる。
Here, as shown in FIG. 10B, the
上記構成の接合装置1によれば、溶接部となるリング部材R自体を基準治具であるリング押さえ治具31に倣わせて、回転軸ズレを修正し、さらに倣い機構22によりポンプ本体P1を倣い動作させて、その位置を容易に保持することができる。また、リング部材Rは、押さえピン32とロックシリンダ機構6による保持に切り替えることで、リング押さえ治具31による支持を解除できるので、容易に接合位置精度を確保して、コネクタ部材Cとの接合が可能である。
According to the joining apparatus 1 having the above-described configuration, the ring member R itself that is a welded portion is caused to follow the
上記実施形態では、ワーク構成部品であるコネクタ部Cとの接合について説明したが、図2に示した吐出弁部Vを、ポンプ本体P1の取付穴P3に装着し、ハウジングHとの接合を行なう場合も、同様にして実施することができる。また、接合装置1の各機構は、上述した構成に限らず、適宜変更することができる。例えば、ワーク支持部の倣い機構22は、多方向にフローティング可能な構造であればよく、ロック機構もエアロック式に限らず、電磁ロック式その他の手法で制動力を得ることができればよい。また、ワーククランプ機構4として、ワーク支持部2を可動板Mとともに上昇させる構成としたが、逆に、ワーク押さえ部3側を下降させる構成とすることもできる。ワーク押さえ部3のリング押さえ治具31や押さえピン32の形状や、押さえ位置も所望の動作が可能であれば、特に制限されない。
In the embodiment described above, the joining with the connector part C, which is a work component, has been described. However, the discharge valve part V shown in FIG. 2 is mounted in the mounting hole P3 of the pump body P1 and joined with the housing H. The case can also be implemented in the same manner. Moreover, each mechanism of the joining apparatus 1 is not restricted to the structure mentioned above, It can change suitably. For example, the copying
本発明の接合方法および接合装置は、車両用の燃料ポンプP、その他の各種ポンプに限ることなく、ワーク本体の取付穴に接合用のリング部材を介して、別体の軸状部品であるワーク構成部品を取り付ける構造の他の製品にも好適である。また、ワーク本体と一体の接合筒部を有する構造であってもよく、例えば、筒状ハウジングに挿通したセンサ素子を、ハウジングと一体的に設けた筒状部の端縁部と接合するセンサ装置等に適用することもできる。そして、接合部自体を基準に合わせて位置調整し、接合位置の振れを小さくする効果が得られるので、ワーク接合部に近接して高精度な基準面を設ける必要がなく、製品設計の自由度が向上する。 The joining method and joining device of the present invention are not limited to the fuel pump P for vehicles and other various pumps, but are workpieces that are separate shaft-like parts through a joining ring member in a mounting hole of the work body. It is also suitable for other products with structures for mounting components. Moreover, the structure which has a joining cylinder part integral with a workpiece | work main body may be sufficient, for example, the sensor apparatus which joins the sensor element penetrated to the cylindrical housing with the edge part of the cylindrical part provided integrally with the housing It can also be applied. And, it is possible to adjust the position of the joint itself according to the reference and reduce the fluctuation of the joint position, so there is no need to provide a high-precision reference surface close to the work joint, and the degree of freedom in product design Will improve.
1 接合装置
11 回転機構
2 ワーク支持部
21 ワーク受け治具
3 ワーク押さえ部
31 リング押さえ治具(基準治具)
32 押さえピン(押さえ部材)
4 ワーククランプ機構
5 ワーク押さえ機構(押さえ機構)
6 ロックシリンダ機構(ロック付駆動機構)
C コネクタ部(ワーク構成部品)
L 加工ヘッド(接合手段)
P 燃料ポンプ
P1 ポンプ本体(ワーク本体)
R リング部材(接合筒部)
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Joining
32 Presser pin (presser member)
4
6 Lock cylinder mechanism (drive mechanism with lock)
C Connector (work component)
L Processing head (joining means)
P Fuel pump P1 Pump body (work body)
R ring member (joint tube)
W Work
Claims (5)
ワーク受け治具(21)を水平動および傾動可能にフローティング支持するワーク支持部(2)の上方に、基準治具(31)を有するワーク押さえ部(3)を配置し、上記ワーク受け治具に、上記接合筒部が上記基準治具と対向するようにワーク(W)を載置する工程と、
上記ワーク支持部を、上記基準治具方向に相対移動させて、上記基準治具に上記接合筒部を押圧するとともに、上記ワーク本体を倣い動作させる工程と、
上記ワーク本体を倣い姿勢でロックする一方、上記基準治具内に上方から挿通した押さえ部材(32)を上記ワーク構成部品に当接する位置でロックする工程と、
上記基準治具を上記接合筒部に当接しない位置へ退避させ、上記押さえ部材と上記ワーク受け治具の間にワークが保持された状態で、上記接合筒部と上記ワーク構成部品を接合する工程とを有することを特徴とする接合方法。 A method for assembling a workpiece component (C) to a bonded cylinder portion (R) provided on a workpiece body (P1) and bonding the outer peripheral surface of the workpiece component to the inner peripheral surface of the bonded cylinder portion. ,
A work holding part (3) having a reference jig (31) is disposed above a work supporting part (2) for floatingly supporting the work receiving jig (21) so as to be horizontally movable and tiltable. And a step of placing the workpiece (W) so that the joining tube portion faces the reference jig,
A step of relatively moving the work support portion in the direction of the reference jig, pressing the joining tube portion against the reference jig, and following the workpiece body;
Locking the work body in a copying posture while locking the pressing member (32) inserted from above into the reference jig at a position where it abuts the work component;
The reference jig is retracted to a position where it does not come into contact with the joining cylinder part, and the joining cylinder part and the work component are joined in a state where the work is held between the pressing member and the work receiving jig. A bonding method comprising the steps of:
上記ワーク本体を倣い姿勢でロックした後、上記押さえ部材の動作に先立って、上記接合筒部を上記ワーク本体に接合する工程を有する請求項1記載の接合方法。 The joining tube portion is provided separately from the work body,
The joining method according to claim 1, further comprising a step of joining the joining tube portion to the work body prior to the operation of the pressing member after locking the work body in a copying posture.
上記接合筒部を上面側としてワーク(W)が載置されるワーク受け治具(21)を有し、該ワーク受け治具を水平動および傾動可能にフローティング支持し、かつ任意姿勢でロック可能な倣い機構を有するワーク支持部(2)と、
該ワーク支持部の上方に、上記接合筒部と対向する基準治具(31)を配置し、該基準治具内に上下動可能および任意位置でロック可能に挿通される押さえ部材(32)を有するワーク押さえ部(3)と、
上記ワーク支持部を、上記基準治具方向に相対移動させて、上記接合筒部を上記基準治具に押圧し、上記ワーク本体を倣い動作させるワーククランプ機構(4)と、
上記基準治具を、上記接合筒部に当接可能なワーククランプ位置と退避位置との間で位置切替可能とする押さえ機構(5)と、
上記押さえ部材と上記ワーク受け治具の間にワークが保持された状態で、上記基準治具を退避位置に切り替えて、上記接合筒部と上記ワーク構成部品を接合する接合手段(L)と、を備えることを特徴とする接合装置。 A device for assembling a workpiece component (C) to a bonded cylinder portion (R) provided on a workpiece body (P1) and bonding the outer peripheral surface of the workpiece component to the inner peripheral surface of the bonded cylinder portion. ,
It has a workpiece receiving jig (21) on which the workpiece (W) is placed with the above-mentioned joining tube portion as the upper surface side, and the workpiece receiving jig is supported in a floating manner so that it can be moved horizontally and tilted, and can be locked in any posture. A workpiece support portion (2) having a flexible copying mechanism;
A reference jig (31) opposite to the joining tube part is disposed above the work support part, and a pressing member (32) inserted into the reference jig so as to be movable up and down and lockable at an arbitrary position. A work holding part (3) having,
A workpiece clamp mechanism (4) for moving the workpiece support portion relative to the reference jig direction, pressing the joining tube portion against the reference jig, and following the workpiece body;
A holding mechanism (5) for switching the position of the reference jig between a work clamp position and a retracted position where the reference jig can be brought into contact with the joining cylindrical portion;
In a state where the workpiece is held between the pressing member and the workpiece receiving jig, the reference jig is switched to the retracted position, and a joining means (L) for joining the joining cylinder portion and the workpiece component, A joining apparatus comprising:
A driving mechanism (6) with a lock that drives the holding member in the axial direction of the reference jig and locks it at a predetermined position, and before the holding mechanism switches the reference jig to the retracted position. The joining apparatus according to claim 3, wherein the pressing member is driven to abut against the workpiece component and is locked at that position.
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