JP6172183B2

JP6172183B2 - 軸受挿入装置

Info

Publication number: JP6172183B2
Application number: JP2015039927A
Authority: JP
Inventors: 啓見崎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: US10118262B2; EP3266562B1; US20180036844A1; CN107438499B; EP3266562A1; EP3266562A4; CN107438499A; JP2016159393A; WO2016140226A1

Description

本発明は、転がり軸受をハウジング等の内側に組み付ける為に使用する、軸受挿入装置の改良に関する。

操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。この様な電動式パワーステアリング装置の構造は、各種知られているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸に電動モータの補助動力を、減速機を介して付与する。この減速機として一般的には、ウォーム減速機が使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、電動モータにより回転駆動されるウォームと、回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、電動モータの補助動力をこの回転軸に伝達可能とする。

例えば特許文献１には、図４〜５に示す様な、電動式パワーステアリング装置が記載されている。ステアリングホイール１により所定方向に回転させられる、回転軸であるステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３の内側に回転自在に支持しており、この部分にウォームホイール４を固定している。このウォームホイール４と噛合し、電動モータ５により回転駆動されるウォーム６は、ウォーム軸７の軸方向中間部にウォーム歯８を設けて成る。このウォーム軸７の先端部は、単列深溝型玉軸受等の転がり軸受である先端側軸受９により、同じく基端部は同様の基端側軸受１０により、それぞれ前記ハウジング３内に回転自在に支持している。

前記ウォーム６を前記電動モータ５の出力軸１１により回転駆動する為に、前記ウォーム軸７の基端部にスプライン孔１２を、このウォーム軸７の基端面に開口する状態で形成している。又、前記出力軸１１の先端部にスプライン軸部１３を形成している。そして、このスプライン軸部１３と前記スプライン孔１２とをスプライン係合させる事で、前記出力軸１１と前記ウォーム軸７とを、回転力の伝達を可能に結合している。

近年、上述の様な構成を有する電動式パワーステアリング装置の生産性の向上を図る為に、組立作業の自動化が進められており、ウォーム減速機部分に就いても、組立作業の自動化が考えられている。このウォーム減速機部分の組立作業は、例えば特許文献２に記載される様に、図６に示す様にして行われる。
先ず（Ａ）に示した様に、先端側軸受９を、ハウジング３を構成する略有底円筒状のウォーム収納部１４の内側に、開口部側から水平方向に挿入し、このウォーム収納部１４の内周面に形成された突き当て部１５に当接させる。これにより、前記先端側軸受９を、このウォーム収納部１４の奥部に形成された軸受挿入部１６に内嵌固定（圧入）する。その後、ウォームホイール４を、前記ハウジング３を構成するウォームホイール収納部１７内に組み込む。次いで、（Ａ）→（Ｂ）に示した様に、前記ウォームホイール４にウォーム歯８を噛合させた状態で、ウォーム６を、所定方向に回転させながら、前記ウォーム収納部１４の内側に挿入する。そして、このウォーム６の先端部を、前記先端側軸受９の内側に挿入する。最後に、（Ｃ）に示した様に、基端側軸受１０を、前記ウォーム６の基端側から外嵌挿入し、前記ウォーム収納部１４の内周面の中間部に形成された軸受挿入部１８に内嵌固定（圧入）する。

従来から、ウォーム減速機部分の組立作業は、上述の様な作業工程により行われているが、この様な作業工程のうち、先端側軸受９をウォーム収納部１４の奥部に形成された軸受挿入部１６に挿入（内嵌固定）する工程を、自動化する事が期待されている。ところが、この工程を自動化するには、次の様な課題がある。
即ち、一般的なパワーステアリング装置の場合、軸受挿入部１６は、ウォーム収納部１４の開口部から２００ｍｍ程度離れた位置に形成されているうえ、前記軸受挿入部１６とこの先端側軸受９の外周面との間には、通常１０μｍ程度しか径方向の余裕代（隙間）が存在しない。この為、前記先端側軸受９を前記軸受挿入部１６に挿入するには、挿入位置を細かく規制できる高い精度が必要になる。しかも、前記挿入工程は、前記先端側軸受９を水平方向に移動させて行う為、この先端側軸受９及びこの先端側軸受９を支持した部材に作用する重力の影響により、挿入位置が下方にずれ易くなる。更に、前記軸受挿入部１６に存在する寸法公差に基づき、この軸受挿入部１６の中心軸は、寸法公差がゼロであると仮定した場合を基準として、０．６ｍｍ程度ずれる可能性がある。この為、前記先端側軸受９の挿入時には、この公差に基づく芯ずれを解消する（調心する）必要もある。

尚、本発明に関連するその他の先行技術文献として、特許文献１、２の他に、特許文献３がある。この特許文献３には、転がり軸受の挿入装置に関する発明が記載されている。但し、この特許文献３に記載された発明の場合には、転がり軸受が挿入される側の部材（上述した例ではウォーム収納部）に、この転がり軸受の内側に挿入する為のセンタリング用の軸を設ける必要がある。この為、転がり軸受が挿入される側の部材の形状がかなり限定されてしまい、例えば前記図５、６に示した様な、ウォーム収納部１４が一体的に形成されている構造では、センタリング用の軸を設ける事ができず採用できない。

特開２００８−２１３６６７号公報特開２００５−１４７３４号公報実開平７−３７５４２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、例えばウォーム減速機を構成するウォームを収容する為のウォーム収納部の奥部に形成された軸受挿入部の様に、転がり軸受の挿入距離が長く、且つ、転がり軸受との間の径方向の余裕代が小さく、しかも、寸法公差を考慮する必要がある、軸受挿入部を対象とする場合にも、転がり軸受を自動で挿入できる、軸受挿入装置の構造を実現すべく発明したものである。

本発明の軸受挿入装置は、基台と、移動台と、装置本体とを備えている。
このうちの移動台は、この基台上に水平方向のＺ軸方向（ハウジング等の転がり軸受が挿入される部材に対して遠近動する方向）に移動可能に設けられている。
又、前記装置本体は、前記移動台に対し、所定方向（後述するＸ軸方向及びＹ軸方向）に関する移動を自在に支持されている。
特に本発明の軸受挿入装置の場合には、前記装置本体が、外輪支持筒部と、内輪クランプ機構とを有している。
このうちの外輪支持筒部は、中空筒形で長尺状｛転がり軸受が挿入される部材の開口部から軸受挿入部までの距離よりも長い寸法｝に構成されており、転がり軸受を構成する外輪の側面にその先端面を当接させて、この転がり軸受のＺ軸方向（転がり軸受の軸方向と平行な方向）に関する位置決めを行うものである。
又、前記内輪クランプ機構は、前記外輪支持筒部の先端部から突出した部分に設けられたクランプ本体部を拡縮させる事で、前記転がり軸受を構成する内輪の内周面を把持するものである。
そして、この様な外輪支持筒部及び内輪クランプ機構を備えた前記装置本体は、前記移動台に対し、ガイド機構により、Ｚ軸方向と直交する水平方向のＸ軸方向、並びに、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する鉛直方向のＹ軸方向に関するそれぞれの移動を自在とされており（自由な移動を許容されており）、且つ、Ｙ軸方向への所定量の移動を許容する状態で、例えばシリンダや弾性部材により下方からフローティング支持（浮動支持）されている。

尚、本発明の軸受挿入装置により挿入する転がり軸受は、内周面に外輪軌道を有する円環状の外輪と、外周面に内輪軌道を有する円環状の内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備え、必要に応じてこれら各転動体を保持する為の保持器や異物の侵入を防ぐシール装置を備えた、ラジアル転がり軸受である。
又、前記転がり軸受は、単列転がり軸受に限らず、複列転がり軸受でも良いし、転がり軸受を構成する転動体は、玉に限らず、各種ころ（円筒ころ、円すいころ、球面ころ、ニードル等）であっても良い。

上述した様な本発明の軸受挿入装置を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記ガイド機構を、前記移動台に対する前記装置本体のＸ軸方向の移動を許容する、少なくとも１つの水平方向リニアガイドと、この移動台に対するこの装置本体のＹ軸方向の移動を許容する、少なくとも１つの鉛直方向リニアガイドとから構成する。

更に、本発明の軸受挿入装置を実施する場合には、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記装置本体に、筒部駆動装置を設けており、前記外輪支持筒部を前記内輪クランプ機構とは独立してＺ軸方向に移動可能とする。

上述の様に構成する本発明の軸受挿入装置によれば、ウォーム減速機を構成するウォームを収容する為のウォーム収納部の奥部に形成された軸受挿入部の様に、転がり軸受の挿入距離が長く、且つ、転がり軸受との間の径方向の余裕代が小さく、しかも、寸法公差を考慮する必要がある、軸受挿入部を対象とする場合にも、転がり軸受を自動で挿入できる。
即ち、本発明の軸受挿入装置の場合には、装置本体を構成する内輪クランプ機構により転がり軸受を構成する内輪を把持すると共に、この装置本体を構成する外輪支持筒部の先端面をこの転がり軸受を構成する外輪の側面に当接させて、この転がり軸受の姿勢を安定させた状態で、前記装置本体を支持した移動台を基台に対し水平方向のＺ軸方向に移動させる事により、前記転がり軸受を軸受挿入部に挿入する。
この様に本発明の場合には、前記外輪支持筒部の先端面を、前記転がり軸受を構成する外輪の側面に当接させた状態で、この転がり軸受を挿入する為、例えば前記外輪支持筒部に作用するＺ軸方向の力（反力）を直接測定したり、前記移動台を駆動する為の駆動源に作用する力（例えばトルク）の大きさを測定したりする事で、前記転がり軸受が軸受挿入部の奥部にまで挿入された事を検知できる。この為、この転がり軸受の挿入距離が長い場合にも、挿入量が不足する事を防止できて、この転がり軸受を軸受挿入部に確実に挿入する事ができる。
又、本発明の場合には、前記装置本体を、前記移動台に対し、ガイド機構によって、水平方向のＸ軸方向及び鉛直方向のＹ軸方向に関するそれぞれの移動を自在としている。この為、前記装置本体の先端部に支持した転がり軸受を、例えばハウジング内で水平方向に移動させた際に、軸受挿入部に存在する公差等に基づき、この軸受挿入部の中心軸と前記転がり軸受の中心軸とが不一致である場合にも、この転がり軸受を構成する外輪の外周面（特に面取り部）と前記ハウジングの内面との接触に基づいて、この転がり軸受を径方向（装置本体をＸ軸方向又は／及びＹ軸方向）に移動させる（調心する）事ができる。従って、本発明の軸受挿入装置によれば、転がり軸受との間の径方向の余裕代が小さく、しかも、寸法公差を考慮して挿入する必要がある場合にも、前記転がり軸受を径方向に適宜自動的に移動させて、この転がり軸受の中心軸を軸受挿入部の中心軸に自動で一致させる若しくは近づけられる（調心できる）。
この結果、本発明によれば、上述した様な自動での挿入が難しいと考えられていた軸受挿入部に対しても、自動で転がり軸受を挿入する事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、軸受挿入装置を用いて転がり軸受をウォーム収納部に挿入する工程を示す模式図。図１のＡ部拡大図であり、（Ａ）はクランプする以前の状態を、（Ｂ）はクランプした以後の状態をそれぞれ示す。本発明の実施の形態の第２例を示す、図２の（Ａ）と同様の図。電動式パワーステアリング装置を組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す、部分切断側面図。図４のＢ−Ｂ断面図。ウォーム減速機部分の組立工程を示す断面図。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１、２を参照しつつ説明する。本例の軸受挿入装置１９は、ワークである先端側軸受９を、ウォーム減速機を構成するウォーム６（図５、６参照）を収容する為のウォーム収納部１４に形成した軸受挿入部１６に、自動で挿入する為の装置である。先ず、本例の軸受挿入装置１９に就いての詳しい説明をする前に、本例の軸受挿入装置１９により挿入する前記先端側軸受９、及び、この先端側軸受９が挿入される前記ウォーム収納部１４に就いて簡単に説明する。

前記先端側軸受９は、図２に示す様に、内周面に外輪軌道を有する円環状の外輪２０と、外周面に内輪軌道を有する円環状の内輪２１と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉２２、２２とを備えた、単列深溝型のラジアル玉軸受であり、前記ウォーム６の先端部を前記ウォーム収納部１４の内側に回転自在に支持する為のものである。又、前記外輪２０の軸方向両側面と外周面との間にはそれぞれ、断面円弧形の面取り部４４、４４が形成されている。

前記ウォーム収納部１４は、電動式パワーステアリング装置を構成するウォーム減速機を収容する為のハウジング３の一部に設けられており、アルミニウム合金や合成樹脂等から造られている。又、前記ウォーム収納部１４は、略有底円筒状に構成されており、その内部空間はウォームホイール４（図５、６参照）を収容する為のウォームホイール収納部１７の内部空間に連通している。又、この様な構成を有するウォーム収納部１４の内周面の奥部には、このウォーム収納部１４の中心軸に直交する仮想平面上に存在する突き当て部（段差面）１５が形成されている。又、前記ウォーム収納部１４の内周面の奥部のうちで、この突き当て部１５の開口部側に隣接した部分に、単一円筒面状の軸受挿入部１６が形成されている。この軸受挿入部１６の内径寸法は、前記先端側軸受９の外輪２０の外径寸法よりも、１０μｍ程度大きく設定されている。又、前記ウォーム収納部１４の開口部に位置するモータ側端面２３から前記軸受挿入部１６までの距離（水平方向距離）Ｌ₁₄は、２００ｍｍ程度である。

次に、本例の軸受挿入装置１９に就いて詳しく説明する。
前記軸受挿入装置１９は、基台２４と、移動台２５と、装置本体２６と、ガイド機構２７と、図示しないＮＣ装置とを備えている。
このうちの基台２４は、工場の床面上に水平に載置されている。又、この基台２４には、図示しない駆動モータとボールねじ装置を備えた駆動機構２８が設けられており、この基台２４上に設けられた前記移動台２５を、前記ＮＣ装置からの移動指令に基づき、水平方向のＺ軸方向（図１の左右方向、ハウジング３に対して遠近動する方向）に移動させる。前記移動台２５は、水平方向に延設した第一取付板部２９と、垂直方向に立設した第二取付板部３０とを備えている。

尚、図１には、前記移動台２５をＺ軸方向に移動させる以前の状態（原点に位置する状態）を示している。又、この移動台２５の移動方向前方側（図１の左側）には、床面上に取付台３１が載置されており、この取付台３１上に前記ハウジング３が、前記ウォーム収納部１４の開口部を前記軸受挿入装置１９側に向けた状態で固定されている。

前記装置本体２６は、上述した様な移動台２５に対し、前記ガイド機構２７を介して、所定方向に関する移動を自在に支持されている。このガイド機構２７は、２つの水平方向リニアガイド３２ａ、３２ｂと、１つの鉛直方向リニアガイド３３とを備えている。又、このうちの一方の水平方向リニアガイド３２ａと鉛直方向リニアガイド３３とは、互いに組み合わされて十字型に構成されており、前記移動台２５を構成する第二取付板部３０の前面（図１の左側面）と前記装置本体２６（後述するシリンダ本体５２）との間部分に設けられている。又、他方の水平方向リニアガイド３２ｂは、前記移動台２５を構成する第一取付板部２９の上面と前記装置本体２６（シリンダ本体５２）の下面との間部分に、エアシリンダ３４を介して設けられている。

前記両水平方向リニアガイド３２ａ、３２ｂは、前記装置本体２６が前記移動台２５に対し、Ｚ軸方向と直交する水平方向のＸ軸方向（図１の表裏方向）に自由に移動する事を許容するものである。これに対し、前記鉛直方向リニアガイド３３は、前記装置本体２６が前記移動台２５に対し、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する鉛直方向のＹ軸方向（図１の上下方向）に自由に移動する事を許容するものである。互いに組み合わされて十字型に構成された前記一方の水平方向リニアガイド３２ａと前記鉛直方向リニアガイド３３は、１対の案内レール３６ａ、３６ｂと、１つのスライダ３７ａと、図示しない複数の転動体とを備えている。即ち、互いに直交する状態で配置された前記両案内レール３６ａ、３６ｂ内に前記スライダ３７ａを、複数の転動体を介して、これら各案内レール３６ａ、３６ｂの長手方向に沿ってそれぞれ相対移動可能に跨架している。又、前記他方の水平方向リニアガイド３２ｂは、案内レール３６ｃと、スライダ３７ｂと、図示しない複数の転動体とを備えており、この案内レール３６ｃ内にこのスライダ３７ｂを、複数の転動体を介して、この案内レール３６ｃの長手方向に沿って相対移動可能に跨架している。
尚、図示は省略するが、別途シリンダ装置を設けて、前記両スライダ３７ａ、３７ｂの移動を、前記各案内レール３６ａ、３６ｂ、３６ｃの長手方向の中央位置等、所定の位置にてそれぞれ停止させる構造を採用する事もできる。

又、前記一方の水平方向リニアガイド３２ａに代えて、工作機械等にてエアシリンダ装置と組み合わせて用いられる場合のあるフローティングジョイントを使用する事もできる。この場合には、このフローティングジョイントの基端部を前記スライダ３７ａに支持固定し、先端部を前記装置本体２６（シリンダ本体５２）に対して固定する。これにより、この装置本体２６を前記スライダ３７ａに対し、Ｘ軸方向の僅かな変位（例えば１ｍｍ程度の変位）を可能に支持する事ができる。

前記エアシリンダ３４は、前記鉛直方向リニアガイド３３により、前記移動台２５に対するＹ軸方向への移動を許容された前記装置本体２６が、重力等により下方に移動するのを防止する為に設けている。前記エアシリンダ３４は、ピストン３８と、このピストン３８を嵌装したシリンダ本体３９とを備えており、このピストン３８により、前記装置本体２６に対し上方に向いた力を付与している。これにより、この装置本体２６を、Ｙ軸方向への所定量の移動を許容した状態で、所定の高さ位置に下方からフローティング支持している。具体的には、前記エアシリンダ３４により、前記装置本体２６及びこの装置本体２６により支持する前記先端側軸受９に作用する重力に見合った大きさの力を付与する様にしている。従って、挿入作業時に、前記装置本体２６に下方又は上方に向いた外力が作用した場合に、前記ピストン３８が変位できる範囲で、前記装置本体２６の下方又は上方への移動を許容する。

前記装置本体２６は、外輪支持機構４０と、内輪クランプ機構４１とを備えている。このうちの外輪支持機構４０は、外輪支持筒部４２と、油圧シリンダ装置又はエアシリンダ装置である筒部駆動装置４３とを備えている。この外輪支持筒部４２は、中空円筒形で、長尺状に構成されており、前記先端側軸受９を構成する外輪２０の片側面（図１、２の右側面）にその先端面４５を当接させて、この先端側軸受９のＺ軸方向（先端側軸受９の軸方向と平行な方向）に関する位置決めを行うものである。この様な外輪支持筒部４２の全長Ｌ₄₂は、前記ウォーム収納部１４に関する前記モータ側端面２３から前記軸受挿入部１６までの距離Ｌ₁₄よりも大きい（Ｌ₄₂＞Ｌ₁₄）。又、図示の構造の場合、前記外輪支持筒部４２のうち、後述する取付フランジ４６を外嵌した基端部を除いた部分の外径寸法を、全長に亙り一定とし、前記外輪２０の外径寸法よりも僅かに小さくしている。但し、ウォーム収納部の内面形状によっては、外輪支持筒部の先端部に先細のテーパ部を設け、中間部の外径寸法を外輪２０の外径寸法よりも大きくする事もできる。又、前記外輪支持筒部４２の先端面４５は、この外輪支持筒部４２の中心軸に直交する仮想平面上に存在する円輪状に形成されている。又、前記先端面４５の外径寸法は、前記外輪２０の外径寸法よりも僅かに小さく、この先端面４５の内径寸法は、この外輪２０の内径寸法と同じかこれよりも小さい。尚、図示は省略するが、先端面４５の内径寸法は、前記内輪２１の外径寸法よりも小さくする事もできる。

又、前記外輪支持筒部４２の基端部外周面には、円輪状の取付フランジ４６が外嵌固定されている。そして、この取付フランジ４６の一部（上端部）に、前記筒部駆動装置４３を構成する駆動ロッド４７の先端部を連結している。この駆動ロッド４７は、その基端部がシリンダ本体４８内に嵌装されており、前記ＮＣ装置から指令の指令に基づく、このシリンダ本体４８内への圧油又は空気の給排により、Ｚ軸方向への移動が可能とされている。又、本例の場合、前記外輪支持筒部４２は、前記内輪クランプ機構４１を構成する後述の中間筒部５１の周囲に、図示しない滑り軸受等を介して、Ｚ軸方向の相対変位を可能に案内支持されている。

前記内輪クランプ機構４１は、クランプ本体部４９と、油圧シリンダ装置又はエアシリンダ装置であるクランプ駆動装置５０と、中間筒部５１とを備えている。このうちの中間筒部５１は、アルミニウム合金やステンレス鋼等の金属製で、略円筒状に構成されており、前記外輪支持筒部４２の内側に同心に配置されている。又、前記中間筒部５１の基端部（図１の右端部）は、前記クランプ駆動装置５０を構成するシリンダ本体５２に連結固定されており、この状態で、前記中間筒部５１の先端部（図１の左端部）を、前記外輪支持筒部４２の先端部よりもＺ軸方向に突出させている。又、前記中間筒部５１の内側には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔５３が形成されている。この貫通孔５３は、前記中間筒部５１の基端部から先端寄り部分に亙る範囲に形成された、内径寸法が一定である小径孔部５４と、前記中間筒部５１の先端部に形成された、この小径孔部５４よりも大きな内径寸法を有する開口孔部５５と、これら小径孔部５４と開口孔部５５との間部分に形成された収納孔部５６とを備えている。この収納孔部５６は、前記開口孔部５５の内周面に連続する状態で形成された、この開口孔部５５に近づくに従って内径寸法が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい凹面状の傾斜面部５７と、この傾斜面部５７よりも前記小径孔部５４側に形成された内径寸法が一定である円筒面部５８と、この円筒面部５８とこの小径孔部５４の内周面とを連続させる段差面部５９とを備えている。本例の場合には、この様な構成を有する収納孔部５６を形成する事により、この収納孔部５６の周囲に、前記円筒面部５８を内周面に有する薄肉部６０を形成している。又、前記中間筒部５１の先端側部分の円周方向複数個所には、それぞれの基端部がＺ軸方向に関して前記段差面部５９と整合する部分に位置し、それぞれの先端部が前記中間筒部５１の先端縁部に開口した、スリット６１、６１がＺ軸方向に形成されている。そして、この中間筒部５１の先端側部分のうちで、円周方向に関してこれら各スリット６１、６１同士の間に存在する部分を、拡縮部６２、６２としている。本例の場合には、これら各拡縮部６２、６２のうちで、前記外輪支持筒部４２の先端部から突出した部分（先端部）により、前記クランプ本体部４９を構成している。尚、このクランプ本体部４９の外径寸法は、このクランプ本体部４９を駆動していない（内輪２１をクランプしていない）状態で、前記内輪２１の内径寸法よりも僅かに小さい。

前記クランプ駆動装置５０は、油圧シリンダ装置又はエアシリンダ装置であり、前記中間筒部５１の内側に配置されたピストンロッド６３と、このピストンロッド６３の基端部を嵌装した前記シリンダ本体５２とを備えている。このシリンダ本体５２は、前記第二取付板部３０に対し、前記一方の水平方向リニアガイド３２ａと前記鉛直方向リニアガイド３３とにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関するそれぞれの相対変位を可能に支持されている。又、前記シリンダ本体５２は、前記第一取付板部２９に対し、前記他方の水平方向リニアガイド３２ｂにより、Ｘ軸方向の相対変位を可能に支持されると共に、前記エアシリンダ３４により、Ｙ軸方向への所定量の移動を許容した状態で下方からフローティング支持されている。この様なクランプ駆動装置５０は、前記ＮＣ装置から指令の指令に基づき、前記シリンダ本体５２内に圧油又は空気を給排する事で、前記ピストンロッド６３をＺ軸方向に移動可能としている。

前記ピストンロッド６３の先端部には、先端側に向かうに従って外径寸法が小さくなった部分円すい柱状の先端部を有するカム部６４が設けられている。このカム部６４は、前記中間筒部５１の内側に形成された収納孔部５６内に配置されており、その先端部外周面を、前記傾斜面部５７に対向させている。

本例のクランプ本体部４９により、前記内輪２１の内周面を把持するには、このクランプ本体部４９を、この内輪２１の内側に挿入した状態で、前記カム部６４をＺ軸方向に関して前方に移動させる。これにより、このカム部６４の先端部外周面を前記傾斜面部５７に押し付け、前記各拡縮部６２、６２をこれら各拡縮部６２、６２の基端部を起点として径方向外方に押し拡げる（スリット６１、６１の円周方向に関する幅寸法を大きくする）。そして、これら各拡縮部６２、６２の外周面を前記内輪２１の内周面に押し付ける事により、この内輪２１を所定の保持力で把持（クランプ）する。これに対し、クランプを解除するには、前記カム部６４（ピストンロッド６３）を、前記収納孔部５６の内側で、Ｚ軸方向に関して後方に移動させる。これにより、前記各拡縮部６２、６２を弾性的に復元させ、前記内輪２１に対する保持力を小さくする（ゼロにする）。この様に、本例の場合には、前記各拡縮部６２、６２を板ばねとして機能させる。

以上の様な構成を有する本例の軸受挿入装置１９により、前記先端側軸受９を、前記ウォーム収納部１４の内周面の奥部に形成された軸受挿入部１６に挿入する作業は、次の様にして行う。
先ず、図示しない軸受供給装置により、前記先端側軸受９を、自動的に供給し、前記軸受挿入装置１９に対してセットする。即ち、前記内輪２１の内側に前記クランプ本体部４９（拡縮部６２、６２の先端部）を挿入すると共に、前記外輪２０の片側面を前記外輪支持筒部４２の先端面４５に当接させる。この様にセットした状態で、本例の軸受挿入装置１９は、前記ＮＣ装置の指令に基づき、前記内輪クランプ機構４１を構成するシリンダ本体５２内に圧油又は空気を給排し、前記ピストンロッド６３をＺ軸方向に関して前方に移動させる。これにより、前記カム部６４の先端部外周面を利用して前記各拡縮部６２、６２を径方向外方に押し拡げ、前記内輪２１の内周面を所定の保持力でクランプする。
尚、本例の場合には、上述の様に、前記クランプ本体部４９により前記先端側軸受９をクランプした状態で、この先端側軸受９の中心軸が前記軸受挿入部１６の中心軸の近傍（少なくとも公差程度のずれの範囲内）に位置する様に、予め前記装置本体２６のＹ軸方向に関する位置決めを前記エアシリンダ３４等を利用して行っておくと共に、Ｘ軸方向に関する位置決めを行っておく。

次いで、前記ＮＣ装置の指令に基づき、前記基台２４上に設けた前記移動台２５及びこの移動台２５に支持した前記装置本体２６を、Ｚ軸方向に関して前方に移動（平行移動）させる。これにより、前記シリンダ本体部４８によりクランプされた前記先端側軸受９を、前記ウォーム収納部１４の内側に開口部側から挿入する。挿入作業中、前記先端側軸受９を構成する外輪２０の外周面（主として面取り部４４）が、前記ウォーム収納部１４の内周面（例えば軸受挿入部１６の開口部側に形成された傾斜面６５）に接触した場合には、前記先端側軸受９を径方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に自動で（Ｚ軸方向の押し付け力に基づき自動で）移動させて、Ｚ軸方向への挿入を継続する。そして、前記先端側軸受９を構成する外輪２０の他側面（図１、２の左側面）が前記突き当て部１５に当接した事が、前記移動台２５を駆動する駆動モータの回転トルクの大きさから検知されるまで挿入を続け、検知されたならば、前記移動台２５の駆動を停止する。本例の場合、この状態で、前記先端側軸受９が前記軸受挿入部１６に挿入（内嵌）された状態となる。又、本例の場合、前記ＮＣ装置は、前記移動台２５を駆動する駆動モータの回転トルクの大きさを監視すると共に、この移動台２５の位置（Ｚ軸方向の位置）を監視している。これにより、前記先端側軸受９が予め求めた挿入完了位置（Ｚ軸方向への移動量）に達するよりも手前（例えば約２ｍｍ以上手前）で回転トルクが上昇した場合には、異常が発生したと判定し、挿入動作を中止する様にしている。尚、回転トルクが上昇した場合に異常が発生したと判定する位置は、挿入完了位置から２ｍｍ以上手前の位置に限定されず、適宜設定する事ができる。

次いで、前記内輪クランプ機構４１を構成する前記シリンダ本体５２に、圧油又は空気を給排して、前記ピストンロッド６３及び前記カム部６４を、Ｚ軸方向に関して後方に移動させる。これにより、前記各拡縮部６２、６２を弾性的に復元させて、前記内輪２１に対する保持力を減少させる。これと同時に、前記外輪支持機構４０を構成するシリンダ本体４８に圧油又は空気を給排し、前記駆動ロッド４７及び前記取付フランジ４６を介して、前記外輪支持筒部４２を、前記内輪クランプ機構４１とは独立して、Ｚ軸方向に関して前方に移動させる。これにより、前記外輪２０の他側面を前記突き当て部１５に押し付けつつ、前記内輪２１の内周面から前記各拡縮部６２、６２の外周面を完全に離隔させる。

その後、前記シリンダ本体４８に圧油又は空気を給排して、前記外輪支持筒部４２を、上述の場合とは反対にＺ軸方向に関して後方に移動させ、この外輪支持筒部４２の先端面４５を前記外輪２０の片側面から離隔させる。そして最後に、前記移動台２５及び前記装置本体２６を、Ｚ軸方向に関して後方に移動させて原点位置に復帰させる。

以上の様な構成を有する本例の軸受挿入装置１９によれば、前記ウォーム収納部１４の奥部に形成された軸受挿入部１６に、前記先端側軸受９を自動で挿入できる。
即ち、本例の軸受挿入装置１９の場合には、前記外輪支持筒部４２の先端面４５を前記外輪２０の片側面に当接させた状態で、前記先端側軸受９の挿入作業を行う為、前記移動台２５を駆動する駆動モータの回転トルクの大きさから、前記先端側軸受９が前記突き当て部１５に当接した事を検知できる。この為、本例の様に、この先端側軸受９の挿入距離が長い場合にも、挿入量が不足する事を防止できて、この先端側軸受９を前記軸受挿入部１６に確実に挿入する事ができる。

又、本例の場合には、前記装置本体２６を、前記移動台２５に対し、前記両水平方向リニアガイド３２ａ、３２ｂ及び前記鉛直方向リニアガイド３３により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する移動を自在としている。この為、上述した様な挿入作業時に、前記軸受挿入部１６に存在する公差等に基づき、この軸受挿入部１６の中心軸と前記先端側軸受９の中心軸とが不一致である場合にも、この先端側軸受９を構成する外輪２０の外周面（例えば面取り部４４）と前記ウォーム収納部１４の内周面（例えば傾斜面６５）との接触に基づいて、前記装置本体２６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、前記先端側軸受９を径方向に移動させる（調心する）事ができる。従って、本例の軸受挿入装置１９によれば、前記ウォーム収納部１４に形成された軸受挿入部１６の様に、前記先端側軸受９との間の径方向の余裕代が小さく、しかも、寸法公差を考慮して挿入する必要がある場合にも、前記先端側軸受９を径方向に適宜自動的に移動させて、この先端側軸受９の中心軸を前記軸受挿入部１６の中心軸に自動で一致させる若しくは近づけられる（調心できる）。
この結果、本例の軸受挿入装置１９によれば、ウォーム減速機を構成する前記ウォーム６を収容する為のウォーム収納部１４に形成した軸受挿入部１６の様に、自動での挿入が難しいと考えられていた軸受挿入部を対象として、自動で転がり軸受を挿入する事ができる。

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例に就いて、図３を参照しつつ説明する。本例の場合には、クランプ本体部４９ａを構成する拡縮部６２ａ、６２ａを径方向外方に押し拡げる際に、ピストンロッド６３に必要となる推力を小さくする為に、中間筒部５１ａの先端寄り部分に形成した薄肉部６０ａの径方向に関する厚さ寸法を、上述した実施の形態の第１例の場合よりも小さくしている。この為、前記ピストンロッド６３及びこのピストンロッド６３の先端部に設けたカム部６４を、Ｚ軸方向に関して後方に移動させた際の、前記各拡縮部６２ａ、６２ａの弾性的な復元力が小さくなる。従って、本例の場合には、これら各拡縮部６２ａ、６２ａが径方向内方に変形するのを補助する為に、これら各拡縮部６２ａ、６２ａの外周面に、断面部分円形状の円周方向凹溝６６、６６をそれぞれ形成し、これら各円周方向凹溝６６、６６を架け渡す様に、弾性材製のＯリング６７を外嵌している。これにより、このＯリング６７が発揮する径方向内方に向いた弾力により、前記各拡縮部６２ａ、６２ａを径方向内方に変形させ易くしている。更に、前記Ｏリング６７の外周縁部を、前記各円周方向凹溝６６、６６から径方向外方に突出させる事により、このＯリング６７の外周面を内輪２１の内周面に接触させて、この内輪２１の把持力を向上させている。
その他の構成及び作用効果は、前記実施の形態の第１例の場合と同様である。

尚、本発明を実施する場合に、装置本体を移動台に対してフローティング支持する為の機構として、エアシリンダに代えて弾性部材を利用する事もできる。又、本発明を実施する場合に、外輪支持機構及び内輪クランプ機構のそれぞれの駆動装置として、シリンダ装置に代えて、電動モータを利用する事もできる。又、この場合には、送りねじ機構等の、回転運動を直線運動に変換する機構を組み合わせて実施する事もできる。更に、外輪支持機構、内輪クランプ機構、及び、ガイド機構は何れも、それぞれの機能を発揮できる限り、実施の形態の欄で説明した構造に限定されず、各種構造を採用できる。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ハウジング
４ウォームホイール
５電動モータ
６ウォーム
７ウォーム軸
８ウォーム歯
９先端側軸受
１０基端側軸受
１１出力軸
１２スプライン孔
１３スプライン軸部
１４ウォーム収納部
１５突き当て部
１６軸受挿入部
１７ウォームホイール収納部
１８軸受挿入部
１９軸受挿入装置
２０外輪
２１内輪
２２玉
２３モータ側端面
２４基台
２５移動台
２６装置本体
２７ガイド機構
２８駆動機構
２９第一取付板部
３０第二取付板部
３１取付台
３２ａ、３２ｂ水平方向リニアガイド
３３鉛直方向リニアガイド
３４エアシリンダ
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ案内レール
３７ａ、３７ｂスライダ
３８ピストン
３９シリンダ本体
４０外輪支持機構
４１内輪クランプ機構
４２外輪支持筒部
４３筒部駆動装置
４４面取り部
４５先端面
４６取付フランジ
４７駆動ロッド
４８シリンダ本体
４９、４９ａクランプ本体部
５０クランプ駆動装置
５１、５１ａ中間筒部
５２シリンダ本体
５３貫通孔
５４小径孔部
５５開口孔部
５６収納孔部
５７傾斜面部
５８円筒面部
５９段差面部
６０、６０ａ薄肉部
６１スリット
６２、６２ａ拡縮部
６３ピストンロッド
６４カム部
６５傾斜面
６６円周方向凹溝
６７Ｏリング

Claims

基台と、
この基台上に水平方向のＺ軸方向に移動可能に設けられた移動台と、
この移動台に対し所定方向に関する移動を自在に支持された装置本体とを備えており、
このうちの装置本体が、転がり軸受を構成する外輪の側面にその先端面を当接させて、この転がり軸受のＺ軸方向に関する位置決めを行う、中空筒形で長尺状の外輪支持筒部と、この外輪支持筒部の先端部から突出した部分に設けられたクランプ本体部を拡縮させる事で、前記転がり軸受を構成する内輪の内周面を把持する内輪クランプ機構とを有しており、
前記装置本体が、前記移動台に対し、ガイド機構により、Ｚ軸方向と直交する水平方向のＸ軸方向、並びに、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する鉛直方向のＹ軸方向に関するそれぞれの移動を自在とされており、且つ、Ｙ軸方向への所定量の移動を許容する状態でフローティング支持されている、
事を特徴とする軸受挿入装置。
前記ガイド機構が、前記移動台に対する前記装置本体のＸ軸方向の移動を許容する水平方向リニアガイドと、この移動台に対するこの装置本体のＹ軸方向の移動を許容する鉛直方向リニアガイドとから構成されている、請求項１に記載した軸受挿入装置。
前記装置本体に、筒部駆動装置が設けられており、前記外輪支持筒部を、前記内輪クランプ機構とは独立してＺ軸方向に移動可能としている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した軸受挿入装置。