JP7095946B2 - スプライン嵌合装置 - Google Patents

Description

本発明は、雄部材の外周面に設けられた雄スプラインと、雌部材の内周面に設けられた雌スプラインとを嵌合させるスプライン嵌合装置に関する。

例えば、自動車のエンジンやトランスミッションにオイルを供給するためのオイルポンプは、製造した後、正常に機能するか否かの確認が行われる。下記の特許文献１に示されているオイルポンプ検査装置は、パレットにセットしたオイルポンプのインナロータに、駆動装置の回転軸をトルク伝達可能に結合し、回転軸でインナロータを回転させながらオイルポンプの性能を検査するものである。

特開２０１３－２０４５７１号公報

回転軸とインナロータとは、例えばスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合される。この場合、回転軸の外周面に形成された雄スプラインの位相とインナロータの内周面に形成された雌スプラインの位相とを合せながら嵌合させる必要がある。このような作業を自動のスプライン嵌合装置で行うと、モータやセンサ等を設ける必要があるため装置のコストが高騰する。また、モータ等の動力を用いると、微妙な力加減で両スプラインを嵌合させることが難しいため、嵌合時にスプラインが損傷する恐れがある。

従って、スプライン嵌合作業は、モータ等の動力を用いることなく手作業で行うことが好ましい。しかし、手作業により、上記のように両スプラインの位相を合せながら両スプラインを嵌合させる作業は容易ではなく、作業時間が長くなって生産性の低下、ひいては生産コスト高を招く。

上記のような問題は、オイルポンプ検査装置に限らず、雄スプラインと雌スプラインとを嵌合させる場合に同様に生じる。

そこで、本発明は、モータ等の動力を用いることなく人力により行うスプライン嵌合作業を容易化することにより、生産性を高めて低コスト化を図ることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、雄部材の外周面に設けられた雄スプラインと、雌部材の内周面に設けられた雌スプラインとを嵌合させるための装置であって、前記雄部材及び前記雌部材のうちの一方の部材を回転自在に支持する支持部と、前記雄部材及び雌部材のうちの他方の部材が前記一方の部材と同軸にセットされ、前記一方の部材に対して軸方向で移動可能に設けられた移動台と、作業者が前記移動台を前記支持部に向けて押し込む動作を、前記一方の部材の回転運動に変換する変換機構とを備えたスプライン嵌合装置を提供する。

上記のスプライン嵌合装置では、例えば移動台に雌部材をセットした後、作業者が移動台を支持部に向けて押し込むことで、雌部材と雄部材とを同軸上で相対接近させることができる。このとき、雄部材を回転させながら雌部材の内周に挿入すれば、雄スプラインの位相と雌スプラインの位相とを合せやすくなる。しかし、雄部材を回転させるモータ等の回転駆動機構を設けると、装置のコストが高くなると共に、作業者が、移動台を押し込みながら雄部材を回転させる操作を行う必要があるため、作業が煩雑になる。そこで、作業者が移動台を支持部に向けて押し込む動作を、雄部材の回転運動に変換する変換機構を設けることで、雌部材と雄部材との軸方向の接近と雄部材の回転とを一つの動作で行うことができるため、作業が簡略化される。尚、雄部材と雌部材とを入れ替えても、同様の作用効果が得られる。

上記の変換機構は、例えば、前記雄部材に対して前記雌部材と軸方向反対側に設けられ、前記雄部材と同軸に配されたねじ軸及びナットを有するねじ機構と、前記移動台の軸方向移動を反転させて前記ナットに伝達する反転機構とを備えた構成とすることができる。この場合、移動台を軸方向一方側に押し込んで雄部材に接近させることにより、反転機構を介してナット及びねじ軸が軸方向他方側に移動し、ねじ軸の端部が雄部材の軸方向一方側の端部（雄スプラインと反対側の端部）に当接する。この状態で、移動台をさらに押し込むことにより、ねじ軸が雄部材に軸方向に押し付けられ、このときにねじ軸とナットとの螺合部に生じる軸力により、ねじ軸及び雄部材を一体に回転させることができる。

上記のスプライン嵌合装置において、両スプラインの位相がずれた状態で両スプラインの端面同士が当接し、この状態で雄部材と雌部材が供回りすると、それ以上移動台を押し込むことはできない。そこで、前記ねじ軸を、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸本体と、前記雄部材と軸方向で当接する当接部と、前記ねじ軸本体と前記当接部との軸方向間に設けられたワンウェイクラッチとを有する構成とすることが好ましい。このように、ねじ軸本体と当接部との間にワンウェイクラッチを介することで、当接部には、正方向（雄部材と雌部材とを接近させるときの回転方向）の回転のみが伝達され、逆方向（雄部材と雌部材とを離反させるときの回転方向）の回転は伝達されない。従って、移動台を往復動させてねじ軸を正逆回転させる度に、ワンウェイクラッチ介して正方向の回転のみが当接部及び雄部材に伝達されるため、雄スプラインの位相を異ならせることができる。これにより、作業者は、両スプラインの位相が合って雄部材が雌部材の内周に挿入されるまで、移動台を往復させる動作を行うだけでよいため、スプライン嵌合作業がさらに容易になる。

以上のように、本発明のスプライン嵌合装置によれば、作業者が操作部を押し込む動作だけで雄スプラインと雌スプラインとを嵌合させることができるため、生産性を高めて低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るスプライン嵌合装置の側面図である。 上記スプライン嵌合装置の操作部を奥側に押し込んだ状態を示す側面図である。 上記スプライン嵌合装置の操作部をさらに奥側に押し込んだ状態を示す側面図である。 上記スプライン嵌合装置の操作部を手前側に後退させた状態を示す側面図である。 上記スプライン嵌合装置の操作部を所定位置まで押し込んでスプライン嵌合を完了させた状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、オイルポンプ検査装置の搬入ステーションに設けられたスプライン嵌合装置１の側面図である。このスプライン嵌合装置１は、パレットＰに設けられた雄部材としての回転部材１５の雄スプラインＳｍと、オイルポンプＷのインナロータＷ１の内周面に形成された雌スプラインＳｆとを嵌合させるものである。パレットＰは、同軸に配されたオイルポンプＷ及び回転部材１５の軸方向（図１では左右方向。以下、単に「軸方向」と言う。）と直交する方向（図１の紙面直交方向）に延びるレールＬに沿って移動可能に設けられ、スプライン嵌合作業を行う際には、パレットＰがレールＬ上の所定位置に位置決めされる。作業者は、スプライン嵌合装置１の図中左側に立って操作を行う。以下、軸方向で作業者側を「手前側」、その反対側を「奥側」と言う。

スプライン嵌合装置１は、レールＬにセットされたパレットＰと、パレットＰの手前側に設けられた操作部２０と、パレットＰの奥側に設けられた変換機構３０とを有する。

パレットＰは、レールＬ上にセットされた基板１１と、基板１１に対して軸方向に移動可能に設けられた移動台１２と、基板１１に設けられ、ベアリング１４を介して回転部材１５を回転自在に支持する支持部１３とを備える。回転部材１５は、手前側端部に雄スプラインＳｍが形成された軸部１５ａと、奥側端部に設けられ、変換機構３０から回転駆動力が入力される入力部１５ｂとを有する。移動台１２にはガイド１６が固定され、このガイド１６を基板１１に固定されたガイド受け１７で摺動支持することにより、移動台１２が基板１１に対して軸方向に移動可能とされる。オイルポンプＷは、雌部材としてのインナロータＷ１が回転部材１５と同軸に配置されるように、移動台１２上にセットされる。

操作部２０は、パレットＰの手前側で軸方向に移動可能に設けられる。操作部２０は、作業者が持つハンドル２１と、パレットＰの移動台１２に手前側から当接する当接部２２とを有する。操作部２０には、操作部２０の軸方向の往復動作を変換機構３０に伝達するための連結部材２３が取り付けられる。連結部材２３は、滑り軸受等の支持手段（図示省略）により、軸方向中間部が所定の高さで支持されている。例えば、作業者が操作部２０を奥側に押し込むと、当接部２２及び連結部材２３が一体に奥側に移動する。

変換機構３０は、ねじ機構４０と反転機構５０とを有する。ねじ機構４０は、図示しないレールに沿って軸方向に移動可能なねじ機構移動台４１と、ねじ機構移動台４１に固定されたナット４２と、ナット４２と螺合し、ねじ機構移動台４１に対して回転可能且つ軸方向移動可能に設けられたねじ軸４３とを有する。本実施形態では、ねじ機構４０として、ナット４２のねじ溝とねじ軸４３のねじ溝とを多数のボール（図示省略）を介して螺合させたボールねじ機構が設けられる。尚、ねじ機構として、ナットのねじ溝とねじ軸本体のねじ溝とを直接螺合させたすべりねじ機構を用いてもよい。

ねじ軸４３は、パレットＰの回転部材１５と同軸に配される。ねじ軸４３は、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸本体４３ａと、ねじ軸４３の先端（手前側端部）に設けられた当接部４３ｂと、ねじ軸本体４３ａと当接部４３ｂとの軸方向間に設けられたワンウェイクラッチ４３ｃとを有する。ワンウェイクラッチ４３ｃは、ねじ軸本体４３ａの正方向の回転（すなわち、操作部２０を奥側に押し込んだときに生じる回転）のみを当接部４０に伝達し、逆方向の回転は当接部４０に伝達しない。ねじ軸４３は、スプリング４４によりねじ機構移動台４１に対して手前側に付勢されている。具体的には、ねじ機構移動台４１に固定されたストッパ４５と、ねじ軸本体４３ａに固定された規制片４３ｄとの軸方向間に、スプリング４４が圧縮状態で配される。ねじ軸４３と回転部材１５とが離反した状態では、規制片４３ｄとナット４２とが軸方向で当接している。

反転機構５０は、連結部材２３に固定された第１直動部材としてのラックギア５１と、ねじ機構移動台４１に固定された第２直動部材としてのラックギア５２と、ラックギア５１，５２の間に設けられたギア５３とを有する。ギア５３は、ラックギア５１と噛み合う大径ギア５３ａと、ラックギア５２と噛み合う小径ギア５３ｂとを一体に有する。この反転機構５０により、操作部２０の軸方向の直線運動が反転且つ減速されて、ねじ機構移動台４１の軸方向の直線運動に変換される。

以上の構成を有するスプライン嵌合装置１を用いて、オイルポンプＷのインナロータＷ１の内周に設けられた雌スプラインＳｆと、パレットＰの回転部材１５に設けられた雄スプラインＳｍとを嵌合させる手順を説明する。

まず、図２に矢印Ａで示すように作業者が操作部２０を奥側に押し込むことにより、操作部２０の当接部２２がパレットＰの移動台１２に当接して奥側に押し込み、移動台１２にセットされたオイルポンプＷが回転部材１５に接近する（矢印Ｂ参照）。このとき、操作部２０と共に連結部材２３及びラックギア５１が一体に奥側に移動し（矢印Ｃ参照）、ラックギア５１と噛み合う大径ギア５３ａ及び小径ギア５３ｂが図中矢印Ｄ方向に一体に回転する。これにより、小径ギア５３ｂと噛み合うラックギア５２が手前側に移動し（矢印Ｅ参照）、これに固定されたねじ機構移動台４１を含むねじ機構４０全体が手前側に移動する。このとき、ねじ軸４３の当接部４３ｂが回転部材１５の入力部１５ｂに当接するまでは、ねじ軸４３を回転させる力は発生しないため、ねじ軸４３が回転することなくねじ機構４０全体が手前側に移動する。その後、ねじ軸４３の当接部４３ｂが、回転部材１５の入力部１５ｂに奥側から当接すると、ねじ軸４３のそれ以上手前側への移動が規制される。

さらに操作部２０を奥側に押し込むと、図３に示すように、ねじ軸４３は軸方向移動が規制されてその場に止まる一方で、ねじ機構移動台４１及びナット４２はさらに手前側に移動しようとする（矢印Ｅ参照）。これにより、ナット４２とねじ軸本体４３ａとの螺合部に軸方向の力が作用して、これらを相対回転させる力が発生する。このとき、ナット４２はねじ機構移動台４１に固定されて回転が規制されているため、ねじ軸本体４３ａが正方向（矢印Ｆ参照）に回転駆動される。そして、ねじ軸本体４３ａの正方向の回転がワンウェイクラッチ４３ｃを介して当接部４３ｂに伝達され、当接部４３ｂと回転部材１５の入力部１５ｂとが回転方向で係合することで、ねじ軸４３及び回転部材１５が一体に正方向に回転する。尚、図３では、回転している部材に散点を付している。

さらに操作部２０を奥側に押し込むと、回転部材１５が回転しながらオイルポンプＷのインナロータＷ１の内周に挿入され始める。このとき、両スプラインＳｍ，Ｓｆの位相が合っていれば、両スプラインＳｍ，Ｓｆが嵌合しながら、回転部材１５の軸部１５ａがオイルポンプＷのインナロータＷ１の内周に挿入される。上記のように、回転部材１５を回転させながらインナロータＷ１の内周に挿入し始めることで、両スプラインＳｍ，Ｓｆの位相が合いやすくなるため、両スプラインＳｍ，Ｓｆが嵌合する可能性が高まる。

しかし、両スプラインＳｍ，Ｓｆの嵌合開始時における位相のずれが大きいと、両スプラインＳｍ，Ｓｆの端面同士が接触した状態で、回転部材１５及びインナロータＷ１が供回りするため、回転部材１５をインナロータＷ１の内周に挿入することができない。このとき、作業者は、操作部２０を図３に示す位置よりも奥側に押し込むことができないため、スプライン嵌合が完了していないことが分かる。

このように、スプライン嵌合できない場合、作業者は、図４に示すように、操作部２０を一旦手前側に後退させる（矢印Ａ’参照）。このとき、パレットＰの移動台１２及びオイルポンプＷはその場に止まったまま、操作部２０の当接部２２が移動台１２から手前側に離反する。これと同時に、連結部材２３及びラックギア５１が手前側に後退し（矢印Ｃ’参照）、ギア５３が矢印Ｄ’方向に回転して、ラックギア５２、ねじ機構移動台４１、及びナット４２が奥側に移動する（矢印Ｅ’参照）。このとき、ストッパ４５と規制片４３ｄとの間に圧縮状態で配されたスプリング４４により、ねじ軸４３がねじ機構移動台４１に対して手前側に付勢され、回転部材１５の入力部１５ｂに押し付けられた状態で維持される。このように、ねじ軸４３はその場に止まる一方で、ナット４２は奥側に移動することにより、ねじ軸４３とナット４２との螺合部に軸方向の力が発生し、この力によりねじ軸本体４３ａが逆方向（矢印Ｆ’参照）に回転する。このとき、ワンウェイクラッチ４３ｃが空転することで、ねじ軸本体４３ａの回転は当接部４３ｂ及び回転部材１５に伝達されず、回転部材１５は停止した状態となる。尚、図４では、回転している部材（ねじ軸本体４３ａ）に散点を付して示している。

その後、再び操作部２０を奥側に押し込み、上記と同様に、ねじ軸４３の当接部４３ｂを回転部材１５の入力部１５ｂに当接させて、回転部材１５を回転させながら、軸部１５ａのインナロータＷ１の内周への挿入を試みる（図３参照）。上記のように、操作部２０を手前側に戻すときには回転部材１５は回転せず、再び操作部２０を奥側に押し込むことで回転部材１５が正方向に回転する。これにより、雄スプラインＳｍの位相を、一回目に操作部２０を押し込んだときと異ならせることができる。このように、操作部２０を往復動させる度に、雄スプラインＳｍの位相を変えることができるため、雄スプラインＳｍの位相と雌スプラインＳｆの位相とが合いやすくなる。

両スプラインＳｍ，Ｓｆの位相が合うと、両スプラインＳｍ，Ｓｆが嵌合し、回転部材１５とインナロータＷ１とが供回りしながら、回転部材１５の軸部１５ａがインナロータＷ１の内周に挿入され、オイルポンプＷと支持部１３とが軸方向に当接する（図５参照）。このとき、操作部２０を所定位置まで押し込むことができるため、作業者にはスプライン嵌合が完了したことが分かる。

上記のスプライン嵌合装置１では、作業者が操作部２０を奥側に押し込む動作だけで、回転部材１５を回転させながら、雄部材（回転部材１５）と雌部材（インナロータＷ１）とを同軸上で接近させることができるため、容易に両スプラインＳｍ，Ｓｆを嵌合させることができる。特に、ねじ軸４３にワンウェイクラッチ４３ｃを設けることで、操作部２０を往復動させる度に雄スプラインＳｍの位相を変えることができる。この場合、作業者は、操作部２０を所定位置まで押し込むことができるまで、操作部２０を往復動させる動作を繰り返すだけでよいため、スプライン嵌合作業がさらに容易になる。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、変換機構３０が、ねじ機構４０及び反転機構５０からなる場合を示したが、これに限定されるわけではなく、操作部２０を押し込む動作を、別途の動力を有さない機械的な構造により回転部材１５の回転に変換するものであればよい。

また、上記の実施形態では、パレットＰの支持部１３で雄部材としての回転部材１５を回転自在に支持し、パレットＰの移動台１２に雌部材としてのオイルポンプＷ（インナロータＷ１）をセットした場合を示したが、これとは逆に、支持部に雌部材を回転自在に支持し、移動台に雄部材をセットしてもよい。

また、上記の実施形態では、オイルポンプＷと回転部材１５とをスプライン嵌合する場合を示したが、これに限らず、雄部材に設けられた雄スプラインと雌部材に設けられた雌部材とを嵌合させる場合であれば、他の部品であっても適用することができる。

１ スプライン嵌合装置
１２ 移動台
１３ 支持部
１５ 回転部材（雄部材）
２０ 操作部
２１ ハンドル
２２ 当接部
２３ 連結部材
３０ 変換機構
４０ ねじ機構
４１ ねじ機構移動台
４２ ナット
４３ ねじ軸
４３ａ ねじ軸本体
４３ｂ 当接部
４３ｃ ワンウェイクラッチ
５０ 反転機構
５１，５２ ラックギア
５３ ギア
Ｌ レール
Ｐ パレット
Ｓｆ 雌スプライン
Ｓｍ 雄スプライン
Ｗ オイルポンプ
Ｗ１ インナロータ（雌部材）

Claims (2)

1. 雄部材の外周面に設けられた雄スプラインと、雌部材の内周面に設けられた雌スプラインとを嵌合させるための装置であって、
   前記雄部材及び前記雌部材のうちの一方の部材を回転自在に支持する支持部と、前記雄部材及び雌部材のうちの他方の部材が前記一方の部材と同軸にセットされ、前記一方の部材に対して軸方向で移動可能に設けられた移動台と、作業者が前記移動台を前記支持部に向けて押し込む動作を、前記一方の部材の回転運動に変換する変換機構とを備えたスプライン嵌合装置。
2. 前記変換機構が、前記一方の部材に対して前記他方の部材と軸方向反対側に設けられ、前記一方の部材と同軸に配されたねじ軸及びナットを有するねじ機構と、前記移動台の軸方向移動を反転させて前記ナットに伝達する反転機構とを備えた請求項１に記載のスプライン嵌合装置。

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