JP6453739B2 - 嵌合機構、バランス測定装置、嵌合方法、バランス測定方法、及び、バランス修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを載置台に嵌合する嵌合機構、及び、嵌合方法、並びに、これらを用いたバランス測定装置、バランス測定方法、及び、バランス修正方法に関する。

トルクコンバータに用いられるステータホイールの製造においては、製造したステータホイールについてバランスを測定し、バランスが悪かったものについて、そのアンバランスを修正する工程がある。この工程において用いるバランス測定装置は、例えば、回転台にステータホイールを載置し、回転台を回転させることによりステータホイールを回転させて、センサ等によりステータホイールの回転時のアンバランスを検知するようになっている。バランス測定装置の回転台には、例えば、ステータホイールの内周部に形成された凸部に対応する凹部が形成されており、ステータホイールを回転台に載置する際には、ステータホイールの凸部を回転台の凹部に嵌合させる必要がある。そのため、ステータホイールの回転台への載置を自動化するには、センサ等を用いた高価な位置合わせ設備が必要であった。そこで、簡単な構造で、安価に、ステータホイールの回転台への載置を自動化できる装置の開発が望まれていた。

特開２００５−１７２５３８号公報 特開２０１１−２３８０号公報

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、ワークの載置台に対する嵌合を簡単な構成で安価に自動化することができる嵌合機構、及び、嵌合方法、並びに、これらを用いたバランス測定装置、バランス測定方法、及び、バランス修正方法を提供することを目的とする。

なお、特許文献１には、回転体のバランス修正用支承装置に関し、重量の重い回転体のバランス修正も潤滑油などの非圧縮性流体により浮上状態に支承して高精度に行なうことができるようにしたものが記載されている。しかし、特許文献１に記載のバランス修正用支承装置は、非圧縮性流体を用い、重量のある回転体であっても安定して浮上させ、偏心させることなく支承して回転させるものであり、本願発明のように、回転台に載置するためのものではなく、具体的な目的及び構成が異なっている。

特許文献２には、回転体を回転可能に支持する半円又はＵ字形状の軸受を有し、回転体の回転軸に向かって気体を噴出することにより、回転体を軸受の中心に安定して浮かせるようにしたアンバランス計測装置が記載されている。しかし、特許文献２に記載のアンバランス計測装置は、アンバランスを計測する際に、摩擦抵抗を排除するために回転体の回転軸と軸受から浮上させて非接触とするものであり、本願発明のように、回転台に載置するためのものではなく、具体的な目的及び構成が異なっている。

本発明の嵌合機構は、ワークが載置され、ワークの中心部に形成された開口に挿入するように突出して形成された挿入軸部を有し、この挿入軸部の外周部に、ワークの内周部に設けられた一つ以上の凸部が嵌合されるように一つ以上の凹部を設けた載置台と、この載置台の周縁部に配設され、斜め上方に向かって流体を噴射可能であり、ワークの周方向に沿って設けられた羽根部に対して斜め下方から流体を噴射することによりワークを回転させて、凸部と凹部との位置を合わせる複数のノズルとを備えたものである。

本発明のバランス測定装置は、ワークのバランスを測定するものであって、本発明の嵌合機構を備え、載置台は、水平方向に回転可能な回転台であるものである。

本発明の嵌合方法は、ワークを載置台に嵌合するものであって、ワークの中心部に形成された開口に挿入するように突出して形成された挿入軸部を有し、この挿入軸部の外周部に、ワークの内周部に設けられた一つ以上の凸部が嵌合される一つ以上の凹部が形成された載置台に、ワークを載置する載置工程と、載置工程の後、ワークの周方向に沿って設けられた羽根部に対し、斜め下方から流体を噴射することによりワークを回転させ、ワークの凸部と載置台の凹部との位置を合わせる位置合わせ工程とを含むものである。

本発明のバランス測定方法は、ワークのバランスを測定するものであって、本発明の嵌合方法により、水平方向に回転可能とされた回転台である載置台に、ワークを嵌合するものである。

本発明のバランス修正方法は、本発明のバランス測定方法によりワークのバランスを測定する工程と、アンバランスの際にワークのバランスを修正する工程とを含むものである。

本発明によれば、載置台に載置されたワークの羽根部に対し、斜め下方から流体を噴射することによりワークを回転させ、ワークの凸部と載置台の凹部との位置を合わせるようにしたので、センサ等を用いた高価な位置合わせ設備を用いなくても、簡単に位置合わせをすることができる。よって、ワークの載置台に対する嵌合を簡単な構造で安価に自動化することができる。

また、載置台に載置されたワークを持ち上げて下すことにより、ワークを載置台に水平に載置し直すことで、ワークの凸部と載置台の凹部とを確実に嵌合させることができる。

更に、ノズルの噴射角度を変更可能とすれば、仕様の異なるワークについても、ノズルの噴射角度を変更することにより、対応することができる。

本発明の一実施の形態に係る嵌合機構を備えたバランス測定装置においてバランスを測定するステータホイールの一構成例を表す図である。 本発明の一実施の形態に係る嵌合機構を備えたバランス測定装置の構成を表す図である。 図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２に示したノズルの構成を表す断面図である。 図１に示したバランス測定装置を用いたバランス測定方法の各工程を表す図である。 図５に続く工程を表す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る嵌合機構を備えたバランス測定装置１０においてバランスを測定するステータホイール２０の一構成例を表すものであり、（Ａ）は中心軸方向における一方側から見た構成を表し、（Ｂ）は（Ａ）に示したＩ−Ｉ線に沿った断面構成を表している。図２は、本発明の一実施の形態に係る嵌合機構を備えたバランス測定装置１０を水平方向から見た構成を表すものである。図３は、図２に示したバランス測定装置１０を上から見た構成を表すものである。図４は、図２に示したノズルの断面構成を表すものである。

バランス測定装置１０は、例えば、トルクコンバータに用いられるステータホイール２０等のワークのバランスを測定するものである。ステータホイール２０は、例えば、トルクコンバータにおいて、入力側に接続されたポンプインペラと、これに向き合うように配設されたタービンランナとの間に配設され、タービンランナからの排出流を整流し、ポンプインペラに還元することでトルク増幅作用を発生させるものである。ステータホイール２０は、例えば、中心部に開口２１が形成され、環状に構成されている。ステータホイール２０には、例えば、外周側に環状の外径部２２が形成され、内周側に環状の内径部２３が形成されて、これら外径部２２及び内径部２３の間に周方向に沿って羽根部２４が形成されている。

羽根部２４には、例えば、周方向に沿って複数のブレード２４Ａが配設されている。各ブレード２４Ａは、例えば、周方向に沿って下側から上側に向かい傾斜して配設されている。各ブレード２４Ａの中心軸方向における一方側には、例えば、凸条に湾曲された凸状湾曲部が形成され、中心軸方向における他方側には、例えば、凹状に湾曲された凹状湾曲部が形成されている。また、ステータホイール２０の内周部、すなわち、内径部２３の内周側には、一つ以上の凸部２５が中心に向かい突出して設けられている。なお、本実施の形態では、複数（例えば４個）の凸部２５が設けられた例を示している。

バランス測定装置１０は、ステータホイール２０等のワークを載置台１１に嵌合する嵌合機構を備えている。載置台１１は、ステータホイール２０が載置されるものであり、水平方向に回転可能とされた回転台である。載置台１１は、例えば、ステータホイール２０の内周部が当接して配置される配置部１１Ａと、ステータホイール２０の中心部に形成された開口２１に挿入するように配置部１１Ａから上方に突出して形成された挿入軸部１１Ｂとを有している。挿入軸部１１Ｂの外周部には、例えば、ステータホイール２０の内周部に設けられた一つ以上の凸部２５が個別に嵌合される一つ以上の凹部１１Ｃが形成されている。挿入軸部１１Ｂの上端部には、例えば、上に向かい外径が小さくなるように傾斜された傾斜部１１Ｄが形成されていることが好ましい。また、載置台１１には、載置台１１を回転させるためのモータ１１Ｅが配設されている。

バランス測定装置１０は、また、嵌合機構として、載置台１１の周縁部に配設され、斜め上方に向かって流体を噴射可能とされた複数のノズル１２を備えている。このノズル１２は、ステータホイール２０の周方向に沿って設けられた羽根部２４に対して斜め下方から流体を噴射することによりステータホイール２０を回転させて、凸部２５と凹部１１Ｃとの位置を合わせるためのものである。噴射する流体には、空気を用いることが好ましい。ノズル１２は、例えば、３個設けることが好ましく、各ノズル１２は等間隔に配置されることが好ましい。ステータホイール２０に均等に力を加えることで、バランスよく回転させることができるからである。

各ノズル１２は、ステータホイール２０の各ブレード２４Ａの中央部に対して流体が面直に当たるように配設位置を調節することが好ましく、ノズルの噴射角度は、ステータホイール２０の仕様に合わせて変更可能とされていることが好ましい。各ノズル１２の噴射角度は、例えば、水平面に対して４５度から６５度程度とすることが好ましい。なお、ステータホイール２０は、載置台１１に対して、凹状湾曲部の側を下にして載置されることが好ましく、各ノズル１２から噴射された流体が各ブレード２４Ａの凹状湾曲部に当たるようにすることが好ましい。

各ノズル１２には、例えば、流体を供給する供給管１３が接続されている。供給管１３は、流体の供給源（図示せず）に対して接続された供給本管１３Ａと、この供給本管１３Ａから分岐され、各ノズル１２に接続された複数の供給分岐管１３Ｂとを有している。このように１本の供給本管１３Ａから複数の供給分岐管１３Ｂを分岐して各ノズル１２に接続するようにすれば、各ノズル１２から噴射される流体の圧力のばらつきを小さくすることができるので好ましい。

噴射する流体の圧力は、ステータホイール２０の回転速度が０．２ｒ／ｓｅｃ〜０．４ｒ／ｓｅｃの範囲内となるように調節することが好ましい。例えば、ステータホイール２０の重さによっても異なるが、一例を示すと、供給本館１３Ａへの供給圧力で０．４ＭＰａ〜０．４５ＭＰａ程度とすることが好ましい。圧力が小さ過ぎると、ステータホイール２０を十分に回転させることができず、圧力が大きすぎると、ステータホイール２０が速く回りすぎて載置台１１から外れたり、飛んでしまったりするからである。

バランス測定装置１０は、更に、嵌合機構として、載置台１１に載置されたステータホイール２０をＣ形リング部材１４Ａで持ち上げて下す上下旋回搬送手段１４を備えていることが好ましい。この上下旋回搬送手段１４は、載置台１１の傾斜部１１Ｄに載置されたステータホイール２０を持ち上げて下すことにより、ステータホイール２０を載置台１１に水平に載置し直すことで、ステータホイール２０の凸部２５と載置台１１の凹部１１Ｃとを嵌合させる上下移動手段としての機能を有している。上下旋回搬送手段１４は、例えば、載置台１１の周縁部に配設され、ステータホイール２０を下から持ち上げるＣ形リング部材１４Ａ、このＣ形リング部材１４Ａを上下移動又は旋回移動させる上下旋回駆動手段１４Ｂとを有している。Ｃ形リング部材１４Ａは、例えば、ステータホイール２０の下側を支えるようにＣ形に構成されていることが好ましい。

このバランス測定装置１０は、例えば、ステータホイール２０のバランスを測定するバランス測定方法、及び、ステータホイール２０のバランスを測定する工程と、バランスを測定したのちアンバランスの際にステータホイール２０のバランスを修正する工程とを含むバランス修正方法に用いられる。

図５及び図６は、バランス測定方法における各工程を表すものである。まず、例えば、図５（Ａ）に示したように、ステータホイール２０が図示しないスライダーを移動して、載置台１１の上に滑り落ち、載置される。ステータホイール２０は、凹状湾曲部の側を下にして載置されることが好ましい。この段階では、ステータホイール２０は載置台１１に載置されただけであるので、ステータホイール２０の各凸部２５と、載置台１１の各凹部１１Ｃとの位置は合っておらず、また、ステータホイール２０は載置台１１に対して斜めに載置されている場合もある。

次いで、例えば、図５（Ｂ）に示したように、各ノズル１２により、ステータホイール２０の羽根部２４に対し斜め下方から流体を噴射し、ステータホイール２０に力を加える。これにより、ステータホイール２０は回転し、ステータホイール２０の凸部２５が載置台１１の凹部１１Ｃの位置までくると、凸部２５が凹部１１Ｃに引っ掛かり、回転が止まる。例えば、凸部２５及び凹部１１Ｃがそれぞれ４個ずつ設けられている場合には、最大９０度回転することにより、凸部２５と凹部１１Ｃとの位置が合わせられる。この段階では、ステータホイール２０の凸部２５と載置台１１の凹部１１Ｃとの位置が合った状態となるが、ステータホイール２０が載置台１１に対して斜めに載置され、ステータホイール２０の開口２１に載置台１１の挿入軸部１１Ｂが完全に挿入されていない場合がある。

続いて、例えば、図６（Ａ）（Ｂ）に示したように、上下旋回搬送手段１４を上下させて、載置台１１に載置されたステータホイール２０を持ち上げて下すことにより、ステータホイール２０を載置台１１に水平に載置し直す。これにより、ステータホイール２０の凸部２５と載置台１１の凹部１１Ｃとの位置が合った状態で、ステータホイール２０が水平となり、ステータホイール２０の開口２１に載置台１１の挿入軸部１１Ｂが完全に挿入されて、ステータホイール２０の凸部２５と載置台１１の凹部１１Ｃとが嵌合される。

そののち、載置台１１を回転させることによりステータホイール２０を回転させ、ステータホイール２０のバランスを測定する。ここで、ステータホイール２０がアンバランスであった場合には、例えば、上下旋回搬送手段１４によりステータホイール２０を持ち上げて旋回し、アンバランス修正工程に移動させて、バランスの修正を行う。

このように本実施の形態によれば、載置台１１に載置されたステータホイール２０の羽根部２４に対し、斜め下方から流体を噴射することによりステータホイール２０を回転させ、ステータホイール２０の凸部２５と載置台１１の凹部１１Ｃとの位置を合わせるようにしたので、センサ等を用いた高価な位置合わせ設備を用いなくても、簡単に位置合わせをすることができる。よって、ステータホイール２０の載置台１１に対する嵌合を簡単な構造で安価に自動化することができる。

また、載置台１１に載置されたステータホイール２０を持ち上げて下すことにより、ステータホイール２０を載置台１１に水平に載置し直すことで、ステータホイール２０の凸部２５と載置台１１の凹部１１Ｃとを確実に嵌合させることができる。

更に、ノズル１２の噴射角度を変更可能とすれば、仕様の異なるステータホイール２０についても、ノズル１２の噴射角度を変更することにより、羽根部へ面直に噴射対応することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、ワークとしてステータホイール２０のバランスを測定する場合について具体的に説明したが、本発明は、他のワークについても同様に適用することができる。また、上記実施の形態では、ステータホイール２０の一構成例を具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の仕様を有するものについても広く適用することができる。更に、上記実施の形態では、バランス測定装置１０を例に挙げて嵌合機構を説明したが、本発明はワークを載置台に嵌合させる場合に広く適用することができ、例えば、機械加工や洗浄装置においても適用することができる。

加えて、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、他の構成を有していてもよい。更にまた、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また、他の構成要素を備えていてもよい。

１０…バランス測定装置、１１…載置台、１１Ａ…配置部、１１Ｂ…挿入軸部、１１Ｃ…凹部、１１Ｄ…傾斜部、１１Ｅ…モータ、１２…ノズル、１３…供給管、１３Ａ…供給本管、１３Ｂ…供給分岐管、１４…上下旋回搬送手段、１４Ａ…Ｃ形リング部材、１４Ｂ…上下旋回駆動手段、２０…ステータホイール、２１…開口、２２…外径部、２３…内径部、２４…羽根部、２４Ａ…ブレード、２５…凸部

Claims (8)

1. ワークが載置され、前記ワークの中心部に形成された開口に挿入するように突出して形成された挿入軸部を有し、この挿入軸部の外周部に、前記ワークの内周部に設けられた一つ以上の凸部が嵌合されるように一つ以上の凹部を設けた載置台と、
   この載置台の周縁部に配設され、斜め上方に向かって流体を噴射可能であり、前記ワークの周方向に沿って設けられた羽根部に対して斜め下方から流体を噴射することにより前記ワークを回転させて、前記凸部と前記凹部との位置を合わせる複数のノズルと
   を備えたことを特徴とする嵌合機構。
2. 前記載置台に載置された前記ワークを持ち上げて下すことにより、前記ワークを前記載置台に水平に載置し直すことで、前記ワークの凸部と前記載置台の凹部とを嵌合させる上下移動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の嵌合機構。
3. 前記ノズルの噴射角度は変更可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の嵌合機構。
4. ワークのバランスを測定するバランス測定装置であって、
   請求項１から請求項３のいずれか１に記載の嵌合機構を備え、
   前記載置台は、水平方向に回転可能な回転台である
   ことを特徴とするバランス測定装置。
5. ワークを載置台に嵌合する嵌合方法であって、
   ワークの中心部に形成された開口に挿入するように突出して形成された挿入軸部を有し、この挿入軸部の外周部に、ワークの内周部に設けられた一つ以上の凸部が嵌合される一つ以上の凹部が形成された載置台に、ワークを載置する載置工程と、
   前記載置工程の後、ワークの周方向に沿って設けられた羽根部に対し、斜め下方から流体を噴射することによりワークを回転させ、ワークの凸部と載置台の凹部との位置を合わせる位置合わせ工程と
   を含むことを特徴とする嵌合方法。
6. 前記位置合わせ工程の後、載置台に載置されたワークを持ち上げて下すことにより、ワークを載置台に水平に載置し直すことで、ワークの凸部と載置台の凹部とを嵌合させる嵌合工程と
   を含むことを特徴とする請求項５記載の嵌合方法。
7. ワークのバランスを測定するバランス測定方法であって、
   請求項５又は請求項６に記載の嵌合方法により、水平方向に回転可能とされた回転台である載置台に、ワークを嵌合する
   ことを特徴とするバランス測定方法。
8. 請求項７に記載のバランス測定方法によりワークのバランスを測定する工程と、
   アンバランスの際にワークのバランスを修正する工程と
   を含むことを特徴とするバランス修正方法。

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