JP7386271B2 - カムシャフト製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に設けられるカムシャフトを製造する際に用いられるカムシャフト製造装置に関する。

本願出願人は、内燃機関に設けられ、パルサープレートなどの複数の取付部材が備わるカムシャフトに関する発明を開示している（特許文献１）。
特開２０１９－０４２７９４号公報

特許文献１に係るカムシャフトには、前記したパルサープレートが、同カムシャフトにおける軸周りの所定位置に位相を合わせた状態で取付けられている。
前記カムシャフトに設けられる複数の取付部材としては、前記パルサープレートの他に、同カムシャフトの端部に設けられるキャップやノックピンをあげることができる。
ところで、特許文献１に係る発明には、カムシャフトの半製品ワークに複数の取付部材を取付けてカムシャフト製品を製造するに際し、その製造工程を簡素化すると共に、同製造工程に要するタクトタイムの短縮化を図ることは開示も示唆もされていない。

要するに、従来技術では、カムシャフト製品の製造工程を簡素化すると共に、同製造工程に要するタクトタイムの短縮化を図る点で改良の余地が残されていた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、カムシャフト製品の製造工程を簡素化すると共に、同製造工程に要するタクトタイムの短縮化を実現可能なカムシャフト製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の観点に基づく発明は、カムシャフトの半製品ワークに対して複数の取付部材を取付けることでカムシャフト製品を製造するカムシャフト製造装置であって、前記複数の取付部材は、前記半製品ワークの一側軸部に取付けられるピン、及び当該半製品ワークの他側軸部に取付けられるパルサープレートを含み、前記半製品ワークを取付ステージに搬送する動作を行う第１ロボットと、前記ピンをピン保持治具にセットすると共に前記パルサープレートをプレート保持治具にセットする動作を行う第２ロボットと、前記第１ロボットによって前記取付ステージに搬送されてきた前記半製品ワークを所定の心出し位置に拘束する動作を行うワーク拘束装置と、前記ワーク拘束装置によって前記半製品ワークを前記心出し位置に拘束した状態で、前記ピン保持治具によって保持した前記ピンを当該半製品ワークの前記一側軸部に設けた穴部に圧入すると共に、前記プレート保持治具によって保持した前記パルサープレートに設けた貫通穴を前記他側軸部に圧入する動作を行う圧入装置と、を備え、前記第１ロボットに備わる第１アーム部は、前記半製品ワークを把持するワーク把持部を有し、前記ワーク把持部は、弾性部材を介して前記第１アーム部に接続され、これにより、当該ワーク把持部は前記第１アーム部に対してフローティング支持されており、前記第１ロボットは、前記ワーク把持部によって把持した前記半製品ワークを、前記取付ステージに搬送し、前記ワーク拘束装置は、前記取付ステージにおいて前記ワーク把持部によって把持されている状態の前記半製品ワークに対し、軸部両端側からクランプすることで当該半製品ワークを前記心出し位置に拘束する動作を行う、ことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、カムシャフト製品の製造工程を簡素化すると共に、同製造工程に要するタクトタイムの短縮化を実現可能なカムシャフト製造装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係るカムシャフト製造装置の概要を表すブロック構成図である。 カムシャフト製造装置に備わる取付ステージ及びその周辺部を俯瞰して観た概略構成図である。 カムシャフト製造装置に備わる取付ステージ周辺のうち要部を俯瞰して観た概略構成図である。 カムシャフト製造装置に備わる取付ステージ周辺のうち要部を側面から観た概略構成図である。 カムシャフト製品を側面から観た概略構成図である。 半製品ワークの一側軸部を部分的に拡大して表す説明図である。 半製品ワークの他側軸部を部分的に拡大して表す説明図である。 半製品ワークの他側軸部を軸方向から観た説明図である。 カムシャフト製造装置の動作手順を表すシーケンス図である。 カムシャフト製品の動作手順のうち、半製品ワークに対するピン及びパルサープレートの取付け準備工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するピン及びパルサープレートの取付け準備工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するピンの取付け準備工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するピンの取付け準備工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するパルサープレートの取付け準備工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するパルサープレートの取付け準備工程を表す説明図である。 第１ロボットによる取付ステージへの半製品ワークの搬送工程を表す説明図である。 第１ロボットによる取付ステージへの半製品ワークの搬送工程を表す説明図である。 半製品ワークの心出し位置へのクランプ工程を表す説明図である。 半製品ワークの心出し位置へのクランプ工程を表す説明図である。 昇降装置によるピン圧入スペーサの進出位置への移動工程を表す説明図である。 昇降装置によるピン圧入スペーサの進出位置への移動工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するピンの圧入取付け工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するピンの圧入取付け工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するサーボプレスの後退工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するサーボプレスの後退工程を表す説明図である。 昇降装置によるピン圧入スペーサの退避位置への移動工程を表す説明図である。 昇降装置によるピン圧入スペーサの退避位置への移動工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するパルサープレートの圧入取付け工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するパルサープレートの圧入取付け工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するサーボプレスの後退工程を表す説明図である。 半製品ワークに対するサーボプレスの後退工程を表す説明図である。 第１ロボットによる払い出し場所への半製品ワークの搬出工程を表す説明図である。 第１ロボットによる払い出し場所への半製品ワークの搬出工程を表す説明図である。

以下、本発明の実施形態に係るカムシャフト製造装置１１について、適宜図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、共通の機能を有する部材には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ、形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔カムシャフト製造装置１１の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係るカムシャフト製造装置１１の概要について、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ～図３Ｄを参照して説明する。
図１Ａは、本発明の実施形態に係るカムシャフト製造装置１１の概要を表すブロック構成図である。図１Ｂは、カムシャフト製造装置１１に備わる取付ステージ２９及びその周辺部を俯瞰して観た概略構成図である。図２Ａは、カムシャフト製造装置１１に備わる取付ステージ２９周辺のうち要部を俯瞰して観た概略構成図である。図２Ｂは、取付ステージ２９周辺のうち要部を側面から観た概略構成図である。図３Ａは、カムシャフト製品２１ｂの外観を表す説明図である。図３Ｂは、半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１を部分的に拡大して表す説明図である。図３Ｃは、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２を部分的に拡大して表す説明図である。図３Ｄは、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２を軸方向から観た説明図である。

本発明の実施形態に係るカムシャフト製造装置１１は、図１Ａ及び図３Ａに示すように、カムシャフト２１の半製品ワーク２１ａに対して複数の取付部材（ピン２３、キャップ２５、パルサープレート２７）を取付けることでカムシャフト２１の製品２１ｂを製造する機能を有する。
カムシャフト２１の半製品ワーク２１ａとは、図３Ａに示すように、軸部２１ｃの外周に軸方向に間隔を置いて複数のカム２１部ｄを設けてなる鋳造品である。半製品ワーク２１ａは、軸心部分が中抜きされた中空構造に形成されている。
本明細書の説明では、カムシャフト２１の半製品ワーク２１ａを「半製品ワーク２１ａ」と、カムシャフト２１の製品２１ｂを「カムシャフト製品２１ｂ」と、それぞれ省略して呼ぶ場合がある。
また、半製品ワーク２１ａ、カムシャフト製品２１ｂを分別した説明を要しない場合、これらを「カムシャフト２１」と総称することとする。

半製品ワーク２１ａに取付けられる複数の取付部材（キャップ２３、ピン２５、パルサープレート２７）のうち、ピン２３は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１に取付けられる。一方、キャップ２５、パルサープレート２７は、図３Ａ、図３Ｃ、図３Ｄに示すように、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２に取付けられる。
半製品ワーク２１ａに対するピン２３、キャップ２５、パルサープレート２７（複数の取付部材）の取付構造について、詳しくは後記する。

カムシャフト製品２１ｂの製造機能を具現化するために、カムシャフト製造装置１１は、図１Ａに示すように、半製品ワーク２１ａを取付ステージ２９に搬送する動作を行う第１ロボット３１と、ピン２５をピン保持治具３３にセットすると共にパルサープレート２７をプレート保持治具３５にセットする動作を行う第２ロボット３７と、第１ロボット３１によって取付ステージ２９に搬送されてきた半製品ワーク２１ａを所定の心出し位置２２に拘束する動作を行うワーク拘束装置３９と、ワーク拘束装置３９によって半製品ワーク２１ａを心出し位置２２に拘束した状態で、半製品ワーク２１ａに対してキャップ２３、ピン２５、パルサープレート２７を圧入する動作を行う圧入装置４１と、第１ロボット３１、第２ロボット３７、ワーク拘束装置３９、圧入装置４１のそれぞれの動作制御を司るＰＬＣ（制御装置）４３と、を備えて構成されている。

取付ステージ２９は、半製品ワーク２１ａに対する複数の取付部材（ピン２３、キャップ２５、パルサープレート２７）の取付け工程等を行う場所である。取付ステージ２９は、図１Ｂに示すように、第１取付ステージ２９ａ及び第２取付ステージ２９ｂを含む。
第１取付ステージ２９ａでは、半製品ワーク２１ａに対するキャップ２５の取付け、及び、半製品ワーク２１ａを所定の心出し位置２２（位相合わせを含む）に位置決めする動作が行われる。
一方、第２取付ステージ２９ｂでは、半製品ワーク２１ａに対するピン２３、パルサープレート２７の取付け動作が行われる。
以下の説明において、第１取付ステージ２９ａ、第２取付ステージ２９ｂを分別した説明を要しない場合、これらを「取付ステージ２９」と総称することとする。

取付ステージ２９の領域及びその周辺には、図１Ａに示すように、第１ロボット３１、キャップ保持治具３２（図１Ｂ参照）、ピン保持治具３３、プレート保持治具３５、第２ロボット３７、ワーク拘束装置３９、圧入装置４１が、それぞれ所定の場所に配設されている。

第１ロボット３１は、図１Ａに示すように、多軸多関節の第１アーム部３１ａを備える。第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａは、半製品ワーク２１ａを把持するワーク把持部３１ｂをその先端に有する。このワーク把持部３１ｂは、弾性部材３１ｃを介して第１アーム部３１ａに接続されている。これにより、ワーク把持部３１ｂは、第１アーム部３１ａに対してフローティング支持されている。
第１ロボット３１は、ワーク把持部３１ｂによって把持した半製品ワーク２１ａを取付ステージ２９に搬送する役割を果たす。ここで、「半製品ワーク２１ａを取付ステージ２９に搬送する」とは、半製品ワーク２１ａを第１取付ステージ２９ａから第２取付ステージ２９ｂに移送する態様を含む概念である。
なお、ワーク把持部３１ｂの設置数は、特に限定されないが、複数設けても構わない。

第２ロボット３７は、図１Ａに示すように、多軸多関節の第２アーム部３７ａを備える。第２ロボット３７に備わる第２アーム部３７ａは、第１腕部３７ａ１、第２腕部３７ａ２、第３腕部３７ａ３をその先端に有する。第１腕部３７ａ１、第２腕部３７ａ２、第３腕部３７ａ３は、全体として略十字形状に形成されている。第１腕部３７ａ１、第２腕部３７ａ２、第３腕部３７ａ３の各々は、第２アーム部３７ａに対する傾斜角度及び回転角度を変更可能に構成されている。

第２アーム部３７ａに備わる第１腕部３７ａ１の先端には、キャップ２５を把持するキャップ把持部３７ｂが設けられている。第２腕部３７ａ２の先端にはピン２３を把持するピン把持部３７ｃが、第３腕部３７ａ３の先端にはパルサープレート２７を把持するプレート把持部３７ｄが、それぞれ設けられている。
そのため、第２ロボット３７に備わる第２アーム部３７ａは、キャップ把持部３７ｂによりキャップ２５を、ピン把持部３７ｃによりピン２３を、プレート把持部３７ｄによりパルサープレート２７を、それぞれ一度にまとめて把持することができる。

ピン把持部３７ｃは、例えば３種類の外径寸法の異なるピン２３を把持可能に構成されている。また、ピン保持治具３３は、前記３種類の外径寸法の異なるピン２３を保持可能に構成されている。これにより、設計仕様の異なるカムシャフト２１の製品２１ｂを製造することができる。

第２ロボット３７は、第２アーム部３７ａのキャップ把持部３７ｂによって把持したキャップ２５をキャップ保持治具３２（図１Ｂ参照）に、第２アーム部３７ａのピン把持部３７ｃによって把持したピン２３をピン保持治具３３に、第２アーム部３７ａのプレート把持部３７ｄによって把持したパルサープレート２７をプレート保持治具３５に、順次それぞれセットする動作を行う。

要するに、第２ロボット３７は、図１Ｂに示すように、第１取付ステージ２９ａに備わるキャップ保持治具３２にキャップ２５をセットした後、第２取付ステージ２９ｂに備わる、ピン保持治具３３にピン２３を、プレート保持治具３５にパルサープレート２７を、順次セットするように動作する。
第１取付ステージ２９ａ、第２取付ステージ２９ｂ、第２ロボット３７のレイアウト、並びに、第２ロボット３７の第２アーム３７ａに備わるキャップ把持部３７ｂ、ピン把持部３７ｃ、プレート把持部３７ｄの相対位置関係は、第２ロボット３７により複数の取付部材（キャップ２５、ピン２３、パルサープレート２７）を順次セットする際の軌跡の長さが可及的に短くなることを考慮して適宜設定される。
これにより、カムシャフト製品２１ｂの製造工程を簡素化すると共に、同製造工程に要するタクトタイムの短縮化を図ることができる。

ワーク拘束装置３９は、半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１を拘束するワーク拘束部５１を備える一方、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２を軸方向に沿う前進方向（例えば図２Ｂ参照）に付勢するプッシュロッド５３を備える。
また、ワーク拘束装置３９は、プッシュロッド５３を進退自在に移動させる動作を行うサーボシリンダ５４、立方体形状に形成されてサーボシリンダ５４の駆動力をプッシュロッド５３に伝える伝達ブロック５５、及び、プッシュロッド５３を前進方向に付勢することで半製品ワーク２１ａを拘束状態に保持する機能を有するロッド保持ストッパ５６を備えて構成されている。

ワーク拘束装置３９は、取付ステージ２９において第１アーム部３１ａのワーク把持部３１ｂによって把持されている状態の半製品ワーク２１ａに対し、一側軸部２１ｃ１をワーク拘束部５１によって拘束すると共に、他側軸部２１ｃ２をプッシュロッド５３によって前進方向（例えば図２Ｂ参照）に付勢する機能を有する。半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２には、前進移動に伴って半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２を心出し位置２２に導く心出し機構（不図示）が備わっている。
この心出し機構は、特に限定されないが、例えば、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２の端部にすり鉢状の受入れ部を設けることで構成すればよい。
これにより、ワーク拘束装置３９は、半製品ワーク２１ａを一側軸部２１ｃ１及び他側軸部２１ｃ２の両端側からクランプすることで心出し位置２２に拘束するように動作する。
なお、ワーク拘束装置３９は、第１取付ステージ２９ａ及び第２取付ステージ２９ｂの両者に設けられている。

圧入装置４１は、例えば図２Ａ、図２Ｂに示すように、プッシュロッド５３等を介して半製品ワーク２１ａを前進方向及び後退方向に向けて進退自在に移動させる動作を行う第１圧入モードＭ１と、プレート保持治具３５を前進方向及び後退方向に向けて進退自在に移動させる動作を行う第２圧入モードＭ２と、を動作モードとして有する。

こうした動作モードＭ１、Ｍ２を実現するために、圧入装置４１は、例えば図２Ａ、図２Ｂに示すように、プレスロッド５７ａを有するサーボプレス５７、プレスブロック５９、ピン圧入スペーサ６１、昇降装置６３、プレート圧入装置６５を備えて構成されている。

サーボプレス５７は、半製品ワーク２１ａ、プレート保持治具３５を前進方向及び後退方向に向けて進退自在に移動させる動作を行う。

プレスブロック５９は、略箱状の枠体により形成されてサーボプレス５７の駆動力をプレート保持治具３５に伝える役割を果たす。

ピン圧入スペーサ６１は、半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１に設けた穴部２１ｅにピン２３を圧入する動作を行う際に、昇降装置６３の下降動作によって進出位置（図１０Ｂ参照）に移動する。これにより、サーボプレス５７の前進駆動力を、ピン圧入スペーサ６１及びプッシュロッド５３を介して半製品ワーク２１ａに伝える。

昇降装置６３は、第１圧入モードＭ１においてピン圧入スペーサ６１を進出位置（図１０Ｂ参照）に移動させる一方、第２圧入モードＭ２においてピン圧入スペーサ６１を退避位置（図１３Ｂ参照）に移動させる動作を行う。

プレート圧入装置６５は、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるプレート取付部２１ｆに到るまで、パルサープレート２７を圧入する際に重要な役割を果たす。プレート圧入装置６５の前進方向には、パルサープレート２７を保持しているプレート保持治具３５が設けられている。プレート圧入装置６５が前進方向に移動すると、この移動に伴って、プレート保持治具３５も前進方向に移動する。こうして、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるプレート取付部２１ｆに到るまでパルサープレート２７を圧入することができる。

第１圧入モードＭ１では、サーボプレス５７は、ピン圧入スペーサ６１及びプッシュロッド５３をそれぞれ介して、半製品ワーク２１ａを前進方向に移動させる。これにより、圧入装置４１は、ピン保持治具３３によって保持したピン２３を半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１に設けた穴部２１ｅに圧入する。

一方、第２圧入モードＭ２では、サーボプレス５７は、プレスブロック５９及びプレート圧入装置６５をそれぞれ介して、プレート圧入装置６５に設けたプレート保持治具３５を前進方向に移動させる。
これにより、圧入装置４１は、プレート保持治具３５によって保持したパルサープレート２７に設けた貫通孔２７ａを、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２に圧入する。

要するに、圧入装置４１は、ワーク拘束装置３９によって半製品ワーク２１ａを心出し位置２２に拘束した状態で、第１圧入モードＭ１又は第２圧入モードＭ２の各々において、共通のサーボプレス５７による前進方向への駆動力を振り分けて用いて、第１圧入モードＭ１、第２圧入モードＭ２による各動作モードを順次働かせることにより、半製品ワーク２１ａに対してピン２３、パルサープレート２７をそれぞれ圧入する動作を行う。

なお、圧入装置４１は、第１取付ステージ２９ａ及び第２取付ステージ２９ｂの両者に設けられている。ただし、第１取付ステージ２９ａに備わる圧入装置４１では、プレート圧入装置６５に代えて、キャップ圧入装置（不図示）が設けられている。
キャップ圧入装置は、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるキャップ取付部（図３Ｃ参照）に対してキャップ２５を圧入する機能を有する。キャップ圧入装置の前進方向には、キャップ２５を保持しているキャップ保持治具３２（図１Ｂ参照）が設けられている。

半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１を支持した状態で、キャップ圧入装置が前進方向に移動すると、この移動に伴って、キャップ保持治具３２も前進方向に移動する。こうして、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるキャップ取付部（図３Ｃ参照）に対してキャップ２５を圧入することができる。

ＰＬＣ（制御装置）４３は、予め教示又は設定された手順に従って、第１ロボット３１、第２ロボット３７、ワーク拘束装置３９、圧入装置４１のそれぞれの動作制御を行う。

〔カムシャフト製造装置１１の動作手順〕
次に、カムシャフト製造装置１１の動作手順について、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ～図１６Ａ、図１６Ｂを適宜参照して説明する。
図４Ａ、図４Ｂは、カムシャフト製造装置１１の動作手順を表すシーケンス図である。図５Ａ、図５Ｂは、カムシャフト製造装置１１の動作手順のうち、半製品ワーク２１ａに対するピン２３及びパルサープレート２７の取付け準備工程を表す説明図である。図６Ａ、図６Ｂは、半製品ワーク２１ａに対するピン２３の取付け準備工程を表す説明図である。図７Ａ、図７Ｂは、半製品ワーク２１ａに対するパルサープレート２７の取付け準備工程を表す説明図である。図８Ａ、図８Ｂは、第１ロボット３１による取付ステージ２９への半製品ワーク２１ａの搬送工程を表す説明図である。図９Ａ、図９Ｂは、半製品ワーク２１ａのクランプ工程を表す説明図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、昇降装置６３によるピン圧入スペーサ６１の進出位置への移動工程を表す説明図である。図１１Ａ、図１１Ｂは、半製品ワーク２１ａに対するピン２３の圧入取付け工程を表す説明図である。図１２Ａ、図１２Ｂは、半製品ワーク２１ａに対するサーボプレス５７の後退工程を表す説明図である。図１３Ａ、図１３Ｂは、昇降装置６３によるピン圧入スペーサ６１の退避位置への移動工程を表す説明図である。図１４Ａ、図１４Ｂは、半製品ワーク２１ａに対するパルサープレート２７の圧入取付け工程を表す説明図である。図１５Ａ、図１５Ｂは、半製品ワーク２１ａに対するサーボプレス５７の後退工程を表す説明図である。図１６Ａ、図１６Ｂは、第１ロボット３１による払い出し場所への半製品ワーク２１ａの搬出工程を表す説明図である。
なお、カムシャフト製造装置１１の動作手順の説明にあたり、説明の便宜上、半製品ワーク２１ａには予めキャップ２５が取り付けられているものとする。

図４Ａに示すステップＳ１において、第２ロボット３７は、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂに示すように、第２アーム部３７ａの第２腕部３７ａ２に設けたピン把持部３７ｃによって把持したピン２３をピン保持治具３３にセットすると共に、第３腕部３７ａ３に設けたプレート把持部３７ｄによって把持したパルサープレート２７をプレート保持治具３５にセットする。
なお、ピン２３は、カムシャフト２１をエンジン（不図示）に組み込む際に、軸回り方向における取付け位置を規制する趣旨で設けられている。また、パルサープレート２７は、軸回り方向におけるピン２３の取付け位置を基準として、軸回り方向における所定の位置に圧入取付けされる。

ステップＳ２において、第１ロボット３１は、図８Ａ、図８Ｂに示すように、キャップ２５が予め取り付けられた半製品ワーク２１ａを、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂによって把持した状態で、取付ステージ２９へと搬送する。

ステップＳ３において、第１ロボット３１及びワーク拘束装置３９は、図９Ａ、図９Ｂに示すように、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａから取付ステージ２９における心出し位置２２への半製品ワーク２１ａの受け渡しを協働して行う。

すなわち、まず、ワーク拘束装置３９は、図９Ａ、図９Ｂに示すように、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂによって把持した状態の半製品ワーク２１ａを、取付ステージ２９において一側軸部２１ｃ１及び他側軸部２１ｃ２の両端側からクランプすることで心出し位置２２に拘束する。

このワーク拘束装置３９による心出し位置２２への半製品ワーク２１ａの拘束は、取付ステージ２９において第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂによって把持されている状態の半製品ワーク２１ａに対し、一側軸部２１ｃ１をワーク拘束部５１によって拘束すると共に、他側軸部２１ｃ２をプッシュロッド５３によって前進方向（例えば図９Ｂ参照）に付勢することで行われる。

実際には、半製品ワーク２１ａの拘束は、図９Ａ、図９Ｂに示すように、ワーク拘束装置３９に備わるサーボシリンダ５４に前進方向の駆動力を生じさせ、この駆動力を伝達ブロック５５を介してプッシュロッド５３に伝えることにより、プッシュロッド５３を前進方向に付勢移動させることで遂行される。

しかも、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａから取付ステージ２９における心出し位置２２への半製品ワーク２１ａの受け渡しは、第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂによって半製品ワーク２１ａを把持した状態で行われる。
こうした半製品ワーク２１ａの受け渡しの際に、第１ロボット３１側の把持による半製品ワーク２１ａの軸心と、取付ステージ２９における心出し位置２２に係る軸心とが相互にズレる、軸心ズレと呼ばれる現象を生じるケースが起こり得る。
軸心ズレ現象を生じるケースでは、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａから取付ステージ２９における心出し位置２２への半製品ワーク２１ａの円滑な受け渡しが妨げられる。

そこで、第１ロボット３１では、図９Ｂに示すように、第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂは、弾性部材３１ｃを介して第１アーム部３１ａに接続されている。要するに、ワーク把持部３１ｂは、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａに対してフローティング支持されている。

そのため、半製品ワーク２１ａの受け渡しの際に軸心ズレ現象を生じるケースであっても、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａとワーク把持部３１ｂとの間に介在するように設けた弾性部材３１ｃがたわむ（弾性変形する）ことで前記軸心ズレを吸収するように作用する。
その結果、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａから取付ステージ２９における心出し位置２２への半製品ワーク２１ａの円滑な受け渡しを担保することができる。

ステップＳ４において、第１ロボット３１は、図１０Ｂに示すように、ワーク把持部３１ｂによって把持していた半製品ワーク２１ａを解放し、取付ステージ２９から待機位置へと退避する。

ステップＳ５において、圧入装置４１は、第１圧入モードＭ１での動作を始める。
すなわち、圧入装置４１に備わる昇降装置６３は、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、ピン圧入スペーサ６１を下降させることにより進出位置へと移動させる。

ステップＳ６において、圧入装置４１の備わるサーボプレス５７は、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、ピン圧入スペーサ６１及びプッシュロッド５３をそれぞれ介して、半製品ワーク２１ａを前進方向へと移動させる。
これにより、圧入装置４１は、ピン保持治具３３によって保持したピン２３を半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１に設けた穴部２１ｅに圧入する。

このとき、プレート圧入装置６５は、サーボプレス５７による前進方向の駆動力を受ける。ただし、プレート圧入装置６５に設けたプレート保持治具３５は、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるプレート取付部２１ｆにまで到達していない。
これは、第１圧入モードＭ１では、サーボプレス５７に備わるプレスロッド５７ａの前端部５７ａ１と、プッシュロッド５３の後端部５３ａとの間に介在するピン圧入スペーサ６１が立体的な障害となって、プレート圧入装置６５に設けたプレート保持治具３５の、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるプレート取付部２１ｆへの到達を妨げるからである。

ステップＳ７において、圧入装置４１の備わるサーボプレス５７は、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、プレスロッド５７ａを後退方向に向けて移動させる。
このプレスロッド５７ａの後退移動に先立って、ワーク拘束装置３９に備わるロッド保持ストッパ５６は、プッシュロッド５３を前進方向に付勢するように動作する。
これにより、半製品ワーク２１ａは拘束状態に保持される。

図４Ｂに示すステップＳ８において、圧入装置４１は、第２圧入モードＭ２での動作を始める。
すなわち、圧入装置４１に備わる昇降装置６３は、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、ピン圧入スペーサ６１を上昇させることにより退避位置へと移動させる。

ステップＳ９において、圧入装置４１の備わるサーボプレス５７は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、プレスブロック５９及びプレート圧入装置６５をそれぞれ介して、プレート圧入装置６５に設けたプレート保持治具３５を前進方向に移動させる。
これにより、圧入装置４１は、プレート保持治具３５によって保持したパルサープレート２７に設けた貫通孔２７ａを、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２に圧入する。

このとき、プレート圧入装置６５に設けたプレート保持治具３５は、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるプレート取付部２１ｆにまで到達する。
これは、第２圧入モードＭ２では、サーボプレス５７に備わるプレスロッド５７ａの前端部５７ａ１と、プッシュロッド５３の後端部５３ａとの間にはピン圧入スペーサ６１が介在していない（立体的な障害がない）ため、プレート圧入装置６５に設けたプレート保持治具３５の、半製品ワーク２１ａの他側軸部２１ｃ２におけるプレート取付部２１ｆへの到達が妨げられないからである。

ステップＳ１０において、圧入装置４１の備わるサーボプレス５７は、図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、プレスロッド５７ａを後退方向に向けて移動させる。
このプレスロッド５７ａの後退移動に先立って、ワーク拘束装置３９に備わるロッド保持ストッパ５６は、プッシュロッド５３を前進方向に付勢するように動作する。
これにより、半製品ワーク２１ａは拘束状態に保持される。

ステップＳ１１において、第１ロボット３１は、図１６Ｂに示すように、待機位置から取付ステージ２９へと移動すると共に、ワーク把持部３１ｂによってカムシャフト製品２１ｂの軸部２１ｃを把持する。

ステップＳ１２において、ワーク拘束装置３９は、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、
第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂによって軸部２１ｃが把持され、かつ、軸部２１ｃの両端がクランプされた状態のカムシャフト製品２１ｂについて、クランプ状態を解除する。これにより、カムシャフト製品２１ｂは、クランプ状態の拘束から解放される。

ステップＳ１３において、第１ロボット３１は、図１６Ｂに示すように、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａが有するワーク把持部３１ｂによって把持した状態のカムシャフト製品２１ｂを払い出し場所（不図示）へと搬出する。

〔カムシャフト製造装置１１の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係るカムシャフト製造装置１１の作用効果について説明する。
第１の観点に基づくカムシャフト製造装置１１は、カムシャフト２１の半製品ワーク２１ａに対して複数の取付部材を取付けることでカムシャフト製品２１ｂを製造するカムシャフト製造装置が前提となる。
第１の観点に基づくカムシャフト製造装置１１では、複数の取付部材として、半製品ワーク２１ａの一側軸部２１ｃ１に取付けられるピン２３、他側軸部２１ｃ２に取付けられるパルサープレート２７を含む。
第１の観点に基づくカムシャフト製造装置１１は、半製品ワーク２１ａを取付ステージ２９に搬送する動作を行う第１ロボット３１と、ピン２３をピン保持治具３３にセットすると共にパルサープレート２７をプレート保持治具３５にセットする動作を行う第２ロボット３７と、第１ロボット３１によって取付ステージ２９に搬送されてきた半製品ワーク２１ａを所定の心出し位置２２に拘束する動作を行うワーク拘束装置３９と、半製品ワーク２１ａを心出し位置２２に拘束した状態で、ピン保持治具３３によって保持したピン２３を一側軸部２１ｃ１に設けた穴部２１ｅに圧入すると共に、プレート保持治具３５によって保持したパルサープレート２７に設けた貫通穴２７ａを他側軸部２１ｃ２に圧入する動作を行う圧入装置４１と、を備える。
第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａは、半製品ワーク２１ａを把持するワーク把持部３１ｂを有し、ワーク把持部３１ｂは、弾性部材３１ｃを介して第１アーム部３１ａに接続され、これにより、ワーク把持部３１ｂは第１アーム部３１ａに対してフローティング支持されている。
第１ロボット３１は、ワーク把持部３１ｂによって把持した半製品ワーク２１ｂを取付ステージ２９に搬送する。
ワーク拘束装置３９は、取付ステージ２９においてワーク把持部３１ｂによって把持されている状態の半製品ワーク２１ａに対し、軸部２１ｃ両端側からクランプすることで半製品ワーク２１ａを心出し位置２２に拘束する動作を行う。

第１の観点に基づくカムシャフト製造装置１１では、第１ロボット３１は、半製品ワーク２１ａを取付ステージ２９に搬送する動作を行う。第２ロボット３７は、ピン２３をピン保持治具３３にセットすると共にパルサープレート２７をプレート保持治具３５にセットする動作を行う。ワーク拘束装置３９は、第１ロボット３１によって取付ステージ２９に搬送されてきた半製品ワーク２１ａを所定の心出し位置２２に拘束する動作を行う。圧入装置４１は、取付ステージ２９における心出し位置２２に半製品ワーク２１ａを拘束した状態で、ピン保持治具３３によって保持したピン２３を一側軸部２１ｃ１に設けた穴部２１ｅに圧入すると共に、プレート保持治具３５によって保持したパルサープレート２７に設けた貫通穴２７ａを他側軸部２１ｃ２に圧入する動作を行う。
ワーク拘束装置３９は、取付ステージ２９において、第１アーム部３１ａに対してフローティング支持されているワーク把持部３１ｂによって把持された状態の半製品ワーク２１ａに対し、軸部２１ｃ両端側からクランプすることで半製品ワーク２１ａを心出し位置２２に拘束する動作を行う。

第１の観点に基づくカムシャフト製造装置１１によれば、圧入装置４１は、取付ステージ２９における心出し位置２２に半製品ワーク２１ａを拘束した状態で、ピン保持治具３３によって保持したピン２３を一側軸部２１ｃ１に設けた穴部２１ｅに圧入すると共に、プレート保持治具３５によって保持したパルサープレート２７に設けた貫通穴２７ａを他側軸部２１ｃ２に圧入する動作を行うため、カムシャフト製品２１ｂの製造工程を簡素化すると共に、同製造工程に要するタクトタイムの短縮化を図ることができる。
また、ワーク拘束装置３９は、取付ステージ２９において、第１アーム部３１ａに対してフローティング支持されているワーク把持部３１ｂによって把持された状態の半製品ワーク２１ａに対し、軸部２１ｃ両端側からクランプすることで半製品ワーク２１ａを心出し位置２２に拘束する動作を行うため、仮に、半製品ワーク２１ａの受け渡しの際に軸心ズレ現象を生じるケースであっても、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａとワーク把持部３１ｂとの間に介在するように設けた弾性部材３１ｃがたわむことで前記軸心ズレを吸収するように作用する。
その結果、第１ロボット３１に備わる第１アーム部３１ａから取付ステージ２９における心出し位置２２への半製品ワーク２１ａの円滑な受け渡しを担保することができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

１１ カムシャフト製造装置
２１ カムシャフト
２１ａ 半製品ワーク（カムシャフト）
２１ｂ カムシャフト製品（カムシャフト）
２１ｃ 軸部
２１ｃ１ 一側軸部
２１ｃ２ 他側軸部
２１ｄ カム部
２１ｅ 穴部
２１ｆ プレート取付部
２２ 心出し位置
２３ ピン
２５ キャップ
２７ パルサープレート
２７ａ 貫通孔
２９ 取付ステージ
２９ａ 第１取付ステージ
２９ｂ 第２取付ステージ
３１ 第１ロボット
３１ａ 第１アーム部
３１ｂ ワーク把持部
３１ｃ 弾性部材
３２ キャップ保持治具
３３ ピン保持治具
３５ プレート保持治具
３７ 第２ロボット
３７ａ 第２アーム部
３７ａ１ 第１腕部
３７ａ２ 第２腕部
３７ａ３ 第３腕部
３７ｂ キャップ把持部
３７ｃ ピン把持部
３７ｄ プレート把持部
３９ ワーク拘束装置
４１ 圧入装置
４３ 制御装置
５１ ワーク拘束部
５３ プッシュロッド
５３ａ プッシュロッドの後端部
５４ サーボシリンダ
５５ 伝達ブロック
５６ ロッド保持ストッパ
５７ サーボプレス
５７ａ プレスロッド
５７ａ１ プレスロッドの前端部
５９ プレスブロック
６１ ピン圧入スペーサ
６３ 昇降装置
６５ プレート圧入装置

Claims (1)

1. カムシャフトの半製品ワークに対して複数の取付部材を取付けることでカムシャフト製品を製造するカムシャフト製造装置であって、
   前記複数の取付部材は、前記半製品ワークの一側軸部に取付けられるピン、及び当該半製品ワークの他側軸部に取付けられるパルサープレートを含み、
   前記半製品ワークを取付ステージに搬送する動作を行う第１ロボットと、
   前記ピンをピン保持治具にセットすると共に前記パルサープレートをプレート保持治具にセットする動作を行う第２ロボットと、
   前記第１ロボットによって前記取付ステージに搬送されてきた前記半製品ワークを所定の心出し位置に拘束する動作を行うワーク拘束装置と、
   前記ワーク拘束装置によって前記半製品ワークを前記心出し位置に拘束した状態で、前記ピン保持治具によって保持した前記ピンを当該半製品ワークの前記一側軸部に設けた穴部に圧入すると共に、前記プレート保持治具によって保持した前記パルサープレートに設けた貫通孔を前記他側軸部に圧入する動作を行う圧入装置と、を備え、
   前記第１ロボットに備わる第１アーム部は、前記半製品ワークを把持するワーク把持部を有し、
   前記ワーク把持部は、弾性部材を介して前記第１アーム部に接続され、これにより、当該ワーク把持部は前記第１アーム部に対してフローティング支持されており、
   前記第１ロボットは、前記ワーク把持部によって把持した前記半製品ワークを、前記取付ステージに搬送し、
   前記ワーク拘束装置は、前記取付ステージにおいて前記ワーク把持部によって把持されている状態の前記半製品ワークに対し、軸部両端側からクランプすることで当該半製品ワークを前記心出し位置に拘束する動作を行う、
   ことを特徴とするカムシャフト製造装置。

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