JP6126951B2

JP6126951B2 - ワーク位置決め装置

Info

Publication number: JP6126951B2
Application number: JP2013183254A
Authority: JP
Inventors: 勉沼尾
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: US9463537B2; JP2015047686A; US20150059165A1

Description

本発明は、ワークへ圧入装置でピンを圧入するに当たり、ワークを位置決めする装置に関する。

第１の機械部品に、第２の機械部品を取付けるときに、ダウエルピン（ｄｏｗｅｌｐｉｎ）やノックピンと呼ばれる位置決めピンを介在させることがよく行われる（例えば、特許文献１（第２図）参照。）。

図１４は従来の技術の基本構成を説明する図であり、複数のカム１０１を有するカム軸１００の一端に、係合溝１０２が設けられ、他端にセンタ穴１０３、雌ねじ部１０４及びピン穴１０５が予め設けられている。このピン穴１０５に、位置決めピン１０６をピン圧入装置１０７で圧入するが、この圧入までの工程は次の通りである。

ワーク位置決め装置の係合爪１０８に係合溝１０２を係合することで、ワーク位置決め装置にカム軸１００をセットする。
ワーク位置決め装置の回転軸１０９を回すことで、ピン穴１０５をピン圧入装置１０７のセンタに合わせる（位相を合わせる）。
ピン圧入装置１０７で位置決めピン１０６をピン穴１０５に圧入する。

以降、想像線で示すタイミングプーリ１１１を位置決めピン１０６に合わせつつカム軸１００の他端に当て、ボルト１１２を雌ねじ部１０４にねじ込むことで、カム軸１００にタイミングプーリ１１１を固定する。
位置決めピン１０６で、カム軸１００にタイミングプーリ１１１が位置決めされ、カム１０１とタイミングプーリ１１１の位相関係が維持される。

ところで、係合溝１０２と係合爪１０８との間には不可避的に隙間があり、ガタが発生する。ガタの分だけ回転軸１０９とカム軸１００の回転量に差が発生するため、回転量の制御が難しい。

また、ピンの圧入に失敗したときには、何処に問題があるかを究明する必要があるが、ガタの存在を含め、ピン穴１０５に対する係合溝１０２の位置の誤差、位置決め装置の調整のずれなど、確認すべき不具合要因が多数あり且つ一の要因が他の要因に影響する。よって、原因究明が難しくなる。結果、対策に多大な工数を要し、長時間のライン停止を招くおそれがある。

また、設計上の都合から、ピン穴１０５に対する係合溝１０２の位相は機種毎に異なるため、機種毎に圧入ステーションを設ける必要があり、多機種に対応するためには、設備が大型化する。さらに、将来の機種追加に備えて増設ステーション用のスペースも確保しなければならず、設備寸法がさらに大型化する。

生産効率を高める必要があることから、回転量の制御が簡単で、不具合対策が容易に打てるワーク位置決め装置が望まれる。

特開平３−１７０２３５号公報

本発明は、ワークの回転量の制御が簡単で、不具合対策が容易に打て、設備の大型化を回避しつつ多機種に対応可能なワーク位置決め装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ワークの筒部に予め形成されたピン穴に、圧入装置でピンを圧入するに当たり、前記ワークを位置決めする装置であって、
前記筒部に進入するセンタは突出部材を内包し、
前記センタが前記筒部に進入した状態で、前記突出部材が前記センタの外周側に突出して前記ピン穴に係合し、前記ピンの圧入に際し前記ピン穴から前記突出部材が待避するようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、センタが筒部に進入した状態で、センタを回動させ、突出部材がピン穴に係合した後、突出部材と圧入装置が対向する位相までセンタを回動させる回動制御手段を備え、突出部材がピン穴に係合した後、回動制御手段によりセンタが回動するときに、ワークは、ピン穴に係合した突出部材に引っ掛けられてセンタに連れ回るようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、突出部材に一端が連結されて突出部材を移動する駆動部材を備え、この駆動部材がセンタに内包されることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、駆動部材は、支軸でセンタに揺動可能に取付けられ、一端から支軸までの距離よりも、支軸から駆動部材の他端までの距離が大きく設定され、駆動部材の他端の移動を検知するセンサが備えられていることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、駆動部材の一端は、突出部材にヒンジで連結され、支軸を中心として回動する駆動部材により、突出部材が上下動することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、センタに突出部材を内包し、この突出部材がワーク側のピン穴に係合するようにした。ピンを圧入するピン穴そのものでセンタとワークの位相を合わせるので、ピン穴を正確に且つ容易に圧入装置に合致させることができ、圧入精度を向上させることができる。仮に、圧入時にトラブルが発生しても、ピン穴そのもので位相を合わせているので、位相合わせ用の溝等を別途設ける場合に比較して、確認すべき不具合要因が少なく、不具合対策を容易に講じることができると共に、装置の調整が容易となる。

また、従来のように、係合溝等を用いて位相を合わせる場合、機種毎に圧入ステーションを設ける必要があるが、ピン穴そのものでセンタとワークの位相を合わせる場合、多機種のワークのピン圧入を１ステーションで実施でき、ワーク位置決め装置の大型化を回避できる。また、機種変更時の段取替え作業が容易となる。

請求項２に係る発明では、回動制御手段を備え、この回動制御手段でセンタを回転させることで、突出部材をピン穴に係合させる。係合した突出部材でワークをセンタと一緒に回す。突出部材を介してセンタでワークを直接回すことができる。センタの回転量とワークの回転量が合致するので、ワークの回転量の制御が簡単で、不具合対策が容易に打てるワーク位置決め装置が提供される。

請求項３に係る発明では、突出部材を移動する駆動部材がセンタに内包される。すなわち、移動部材であるにも拘わらず駆動部材はセンタから突出することがないため、センタの外観形状が良好となる。

請求項４に係る発明では、レバー比により、駆動部材の一端の移動量よりも、他端の移動量を大きくした。他端の移動量が大きいため、他端の移動を検出精度が低いセンサでも検出できる。安価なセンサが採用できる。

請求項５に係る発明では、ヒンジを介して駆動部材の一端に突出部材を連結する。ヒンジの作用で駆動部材の円弧運動を、直線運動に変換することができ、突出部材の直線移動を促すことができる。

ワークの一形態を示す図である。図１の２−２線断面図である。本発明に係るワーク位置決め装置の構成図である。センタの側面図である。センタに内蔵される突出部材移動機構の構成を説明する図である。図５の６−６線断面図である。突出部材移動機構の作用図である。図７の８−８線断面図である。ワークの投入からピン圧入までの工程を説明するフロー図である。ＳＴ０５を補足する図である。ＳＴ０６〜ＳＴ０８を補足する図である。ＳＴ１４を補足する図である。ＳＴ１４を補足する図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、ワーク１０は、一端に第１センタ穴１１及びピン穴１２を有し、他端に第２センタ穴１３を有する棒状ワークであり、例えばカウンタバランス軸である。

図２に示すように、ワーク１０は、一端に軸に直交する円環面１４及びこの円環面１４の内端から軸端へ軸方向に延びる筒部１５を備えている。この筒部１５にピン穴１２が設けられる。ピン穴１２の軸は、ワーク１０の長手軸と直交している。
第１センタ穴１１は、軸方向に延びる円筒穴１６と、この円筒穴１６より小径で軸方向へ延びる下穴１７と、この下穴１７に切られた雌ねじ部１８とからなる。

図３に示すように、ワーク位置決め装置２０は、機台２１と、この機台２１に敷設される第１レール２２に水平移動可能に取付けられる第１スライダ２３と、この第１スライダ２３を移動する第１移動手段２４と、第１スライダ２３上に設けられる第１軸受台２５と、この第１軸受台２５に第１軸受２６、２６を介して水平に且つ回転自在に取付けられるセンタとしての第１センタ２７と、第１軸受台２５に設けられ第１センタ２７を回す回動制御手段２８と、この回動制御手段２８に付設され第１センタ２７の回転量を計測する回転センサ２９と、機台２１に設けられワーク１０の一端側を仮受けする第１仮受け台３１と、この第１仮受け台３１の上に設けられピン３２の軸が鉛直とされる圧入装置３３と、機台２１に設けられワーク１０の他端側を仮受けする第２仮受け台３５と、機台２１に敷設される第２レール３６に水平移動可能に取付けられる第２スライダ３７と、この第２スライダ３７を移動する第２移動手段３８と、第２スライダ３７上に設けられる第２軸受台３９と、この第２軸受台３９に第２軸受４１、４１を介して水平に且つ回転自在に取付けられる第２センタ４２とからなる。

第１・第２仮受け台３１、３５にワーク１０を仮置きする。次に、第１センタ２７を前進してワーク１０の第１センタ穴１１に嵌め、同時並行的に第２センタ４２を前進してワーク１０の第２センタ穴１３に嵌める。テーパ作用で、ワーク１０が第１・第２仮受け台３１、３５から浮き上がり、結果、ワーク１０は第１・第２センタ２７、４２で挟持される。

図４に示すように、第１センタ２７は、円柱部４３の先端に先尖り形状の円錐部４４を有し、この円錐部４４が第１センタ穴１１に係合する。

図５に示すように、第１センタ２７は、軸方向に延びる溝４５を有する。この溝４５に、突出部移動機構５０の要部を収納することで、第１センタ２７は、突出部移動機構５０を備える。

突出部移動機構５０は、溝４５に収納されるレバー状若しくはバー状の駆動部材５１と、この駆動部材５１を揺動可能となるように第１センタ２７に取付ける支軸５２と、駆動部材５１の先端（一端）に回転可能に取付けられるヒンジ５３と、このヒンジ５３に取付けられ上に延びる突出部材５４と、第１センタ２７に取付けられ駆動部材５１の基部の上限位置を規定する上限ストッパ５５と、駆動部材５１の基部に連結されピストンロッド５６が下に延びピストン５７が更に下に配置されるエアシリンダ５８とからなる。

エアシリンダ５８は、ピストン５７を検出する上センサ６１と下センサ６２を付属する。
エアシリンダ５８は、図３に示すようにブラケット６３を介して第１センタ２７に取付けられている。

図６に示すように、ヒンジ５３は、突出部材５４を支えるフォーク部材６４と、このフォーク部材６４と駆動部材５１とを連結する連結軸６５とからなる。連結軸６５が通過する駆動部材側穴６６と、フォーク部材側穴６７、６７の少なくとも一方を図面表裏方向に延びる長穴とする。
突出部材５４は、第１センタ２７に設けられた通孔６８に上下動可能に収納される。
フォーク部材６４は、上下方向隙間δの分だけ、溝４５内を上昇し得る。

図７に示すように、エアシリンダ５８のピストン５７を後退させると、駆動部材５１の基部が下がる。支軸５２を中心に揺動するため、駆動部材５１の一端が上がる。ピストン５７が下降したことは、そのことを下センサ６２で検知する。

図８に示すように、駆動部材５１の一端が上昇し、突出部材５４の上部が第１センタ２７の上面より上方へ突出する。このときに、フォーク部材６４が溝４５の底４５ａに当たることで、駆動部材５１の上昇は停止する。

図７にて、ヒンジ５３から支軸５２までの距離Ｌ１より、支軸５２からピストンロッド５６までの距離Ｌ２を大きく設定した。この例ではＬ１：Ｌ２＝１：２とした。すると、突出部材５４の移動量に対してピストン５７の移動量が、（Ｌ２／Ｌ１）倍、すなわち約２倍になる。

エアシリンダ５８のシリンダ本体を非磁性体、ピストン５７を磁性体とした場合に、磁性体を検知する近接スイッチが、上・下センサ６１、６２に使用可能となる。
近接スイッチは磁界の変化で磁性体の有無を判断するため、検出精度は良くない。反面、安価で入手容易である。
本例では、ピストン５７の移動量を倍増したため、検出精度が良くない近接スイッチを採用することができ、装置のコストアップを抑えることができる。

上限ストッパ５５は、第１センタ２７の円柱部４３を貫通し、下端が溝４５へ突出するように、円柱部４３にねじ込むボルト７１と、このボルト７１の弛み止めを図るナット７２とからなる。ボルト７１の回転により溝４５内での突き出し量を調節するが、調整する人の個人差により、突き出し量にばらつきがでる。しかし、ピストン５７の移動量を倍増したため、位置精度が良くないボルト７１を採用することができた。ボルト７１及びナット７２は安価である。

以上に述べたワーク位置決め装置２０の作用を次に述べる。
図９にて、第１・第２センタを待機位置に置き、突出部材を非突出状態にする（ＳＴ０１）。すなわち、図５、図６に示す形態にする。
次に、ピン穴が真上に対して約１０°回転した状態でのワークを、第１・第２仮受け台に載せる（ＳＴ０２）。
次に、第１・第２センタを前進させる（ＳＴ０３）。

テーパ作用でワークが第１・第２仮受け台から浮上し、第１・第２センタのみで支持される（ＳＴ０４）。
引き続き第２センタを微小前進させる（ＳＴ０５）。すると、ＳＴ０５を補足する図である図１０に示すように、ワーク１０の円環面１４が第１仮受け台３１の前面３１ａに押し付けられる。すると、摩擦力が発生し、ワーク１０の回転が阻止される。なお、ピン穴（図２、符号１２）は、この時点では真上から概ね１０°回転した位置にあるため、図１０に示されてはいない。

次に、エアシリンダのピストンを後進側へ付勢させる（ＳＴ０６）。すなわち、図５にてピストン５７の上方空間に高圧エアを供給する。
ＳＴ０６〜ＳＴ０８を補足する図である図１１（ａ）に示すように、突出部材５４の先端が筒部１５の内周面に当たることで、上昇が妨げられる。

図９にて、ＳＴ０７で第１センタを正方向に回転させる。すなわち、図１１（ａ）にて、筒部１５は静止した状態で、第１センタ２７を時計方向に回転させる。約１０°回すと、ピン穴１２に突出部材５４が合致する。突出部材５４はエアシリンダにより突出方向に付勢されているため、図１１（ｂ）に示すように、合致した時点でピン穴１２に進入する。このときの回転角θは、図３に示す回転センサ２９で計測する。

以上により、図９に示すＳＴ０８（突出部材がピン穴に係合）、ＳＴ０９（回転角θ計測）が実施される。
突出部材がピン穴に係合が完了したことは、ピストンが下センサで検知することで確認する（ＳＴ１０）。ＳＴ０６〜ＳＴ１０は、ワークを非回転状態に維持していた。ピン穴が真上に対してθだけ回転し、一方、圧入装置は真上にあるため、ワークを回転する必要がある。

ＳＴ１１にて、第２センタを微小後進させる。これでワークが回転可能となる。次に、回転制御手段により、第１センタを角度θだけ逆回転させる（ＳＴ１２）。すなわち、図１１（ｂ）にて、第１センタ２７を角度θだけ図面反時計方向に回す。突出部材５４がピン穴１２に嵌っているため、筒部１５（ワーク１０）も一緒に回転し（連れ回り）、結果、ピン穴１２が真上に位置する。これで、突出部材５４と圧入装置３３が対向する位相になった。

次の作業に備えて、ワークを非回転状態にする必要があり、第２センタを微小前進させ、ワークを回転不能にする（ＳＴ１３）。結果、図１２の形態になり、圧入装置３３の軸線にピン穴１２及び突出部材５４が正確に合致する。ワークが回転不能であるため、エアシリンダの加圧方向を反転させ、ピンを下げる。

図１２でピン穴１２へピン３２を挿入すると、このピン３２で突出部材５４が押され、図１３に示すように、突出部材５４が待機位置まで下がる。圧入装置３３は、予め設定された深さまでピン３２を圧入する。
ピン３２がピン穴１２に正しく圧入されたことは、突出部材５４が下がったことで検出することができる。
そこで、図９にて、ピン穴へピンを圧入し（ＳＴ１４）、エアシリンダのピストンを上センサで検出する（ＳＴ１５）。この検出によりピンの圧入が完了したことが確認される。

以降、第１・第２センタを後進させる（ＳＴ１６）。すると、ピン付きワークが第１・第２仮受け台に載る（ＳＴ１７）。
以上により、ワークにピンを圧入する一連の工程を終了することができる。

図３にて、回転制御手段２８と第１センタ２７とは機械的に連結されているため、ガタが介在することはない。よって、第１センタ２７の回転角度は正確に回転センサ２９で測定される。第１・第２センタの進退や、第１センタ２７の回動をＮＣ制御する場合には、ＮＣデータを変更することで多機種に対応できる。よって、段取替え時の作業が容易であると共に、圧入ステーションは１つでよく、設備寸法を小さくできる。また、設備の調整を数値入力で行える。

圧入作業を重ねるうちに、図１２でピン３２がピン穴１２に圧入できないというトラブルが発生することが想定される。
ピン穴１２が真上に来ないのであれば、すなわち、突出部材と圧入装置の移動が不一致であれば、回転制御手段２８や回転センサ２９に誤動作や誤差が考えられるため、これらを点検、調整する。
また、ピン３２の軸が斜めになった場合は、圧入装置３３の位置が狂ったと考えられるため、圧入装置３３を調整する。

このように、本発明では、ピンを圧入するピン穴そのものでセンタとワークの位相を合わせるので、ピン穴を正確に且つ容易に圧入装置に合致させることができ、圧入精度を向上させることができる。すなわち、センタが突出部材を内包しているので、突出部材をワークの内周側から突出させることができ、センタでワークの両端を支持しているのにも拘わらず、ピン穴そのものでの位相合わせが可能となる。仮に、圧入時にトラブルが発生しても、不具合対策を容易に講じることができると共に、装置の調整が容易となる。

尚、本発明の装置は、カウンタバランスシャフトやカムシャフトの位置決めに好適であるが、ワークは筒部にピン穴を有するものであればよく、種類、形態は任意である。
また、駆動部材の他端の移動を検知するセンサは近接スイッチの他、駆動部材の他端を直接検出する機械式リミットスイッチや、間接的に検出する光学スイッチであってもよく、種類、形態、取付形態は任意である。

１０…ワーク、１２…ピン穴、１５…筒部、２０…ワーク位置決め装置、２７…センタ（第１センタ）、２８…回動制御手段、３２…ピン、３３…圧入装置、５０…突出部材移動機構、５１…駆動部材、５２…支軸、５３…ヒンジ、５４…突出部材、６１…センサ（上センサ）、６２…センサ（下センサ）、Ｌ１…支軸から駆動部材の一端までの距離、Ｌ２…支軸から駆動部材の他端までの距離。

Claims

ワークの筒部に予め形成されたピン穴に、圧入装置でピンを圧入するに当たり、前記ワークを位置決めする装置であって、
前記筒部に進入するセンタは突出部材を内包し、
前記センタが前記筒部に進入した状態で、前記突出部材が前記センタの外周側に突出して前記ピン穴に係合し、前記ピンの圧入に際し前記ピン穴から前記突出部材が待避するようにしたことを特徴とするワーク位置決め装置。
前記センタが前記筒部に進入した状態で、前記センタを回動させ、前記突出部材が前記ピン穴に係合した後、前記突出部材と前記圧入装置が対向する位相まで前記センタを回動させる回動制御手段を備え、
前記突出部材が前記ピン穴に係合した後、前記回動制御手段により前記センタが回動するとき、前記ワークは、前記ピン穴に係合した前記突出部材に引っ掛けられて前記センタに連れ回るようにしたことを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
前記突出部材に一端が連結されて前記突出部材を移動する駆動部材を備え、この駆動部材が前記センタに内包されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のワーク位置決め装置。
前記駆動部材は、支軸で前記センタに揺動可能に取付けられ、前記一端から前記支軸までの距離よりも、前記支軸から前記駆動部材の他端までの距離が大きく設定され、
前記駆動部材の他端の移動を検知するセンサが備えられていることを特徴とする請求項３記載のワーク位置決め装置。
前記駆動部材の一端は、前記突出部材にヒンジで連結され、前記支軸を中心として回動する前記駆動部材により、前記突出部材が上下動することを特徴とする請求項４記載のワーク位置決め装置。