JP7468452B2 - アクチュエータの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータの製造装置及び製造方法に関する。

従来、モータ組付ラインのアーマチャとウォームギヤの組付工法は、ウォームが形成される回転軸を有するアーマチャをフローティングさせながら一定時間回転させ、ウォームがウォームホイールの外歯ギヤと噛み合ったことを、アーマチャの回転軸芯線がハウジングに対し垂直になることで確認する。
ウォームとウォームホイールの外歯ギヤとの噛合い後は、ハウジング内で外歯ギヤの接線方向にアーマチャを上から押え、アーマチャを規定の位置まで押し込む。このとき、ウォームに噛み合うウォームホイールは、フリーの状態でアーマチャの動きに追従する。

特許文献１のモータ装置の組立方法は、モータの駆動力を出力するモータ装置の組立方法であるが、組立時のウォームとウォームホイールのギヤ歯部との噛合いを調整することを目的とするものではない。

特開２０１４－０５０３０９号公報

本発明の製造装置によって製造されるアクチュエータは、ハウジング内にウォームホイールを収容し、このウォームホイールの外歯ギヤにウォームを噛み合わせる製造装置に関する。

ハウジング内にウォームホイールを収容するアクチュエータは、このウォームホイールに噛み合うウォームを形成する回転軸をハウジング内に挿入する製造工程において、ハウジングの収容孔にアーマチャを軸芯線方向に真っ直ぐに挿入し、回転軸芯線方向の移動を保持しながら、ウォームを形成する回転軸の軸ブレを抑制し、ウォームをウォームホイールに噛み合わせる組付工法が必要である。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーマチャの回転軸に形成されるウォームをとこれに噛み合うウォームホイールの製造時に不良品発生率を低減し高効率に簡易に製造するアクチュエータの製造装置及び製造方法を提供することにある。

本発明のアクチュエータの製造装置は、アーマチャ（１）の回転軸（２）に形成されるウォーム（３）と、前記ウォームに噛み合うウォームホイール（１５）とを備えるアクチュエータの製造装置であって、アクチュエータのハウジング（１１）内に前記アーマチャの前記回転軸を挿入するとき、前記アーマチャの移動を軸線方向に規制する規制手段（３７、３８）と、前記アーマチャの前記回転軸を挿入するとき、前記ウォームホイールに前記ウォームが噛み合う方向に付勢する付勢手段（４０）と、前記ウォームホイールのホイール本体（２２）に形成される係合部（２３）と、前記係合部に係合と解放（物理的な接続と切断）を切替可能であって、前記係合部の係合時に前記ウォームホイールを回転駆動する外部駆動装置（５０）と、を備える構成を採用する。

本発明のアクチュエータの製造装置によると、外部駆動装置によりウォームホイールを回転駆動し、アーマチャの回転軸の先端をハウジング内に挿入するとき、ウォームホイールの外歯ギヤにウォームの一端側の山から吸い込まれるように噛み合いを開始する。この開始時期は、付勢手段によりタイミングが調整される。ウォームとウォームホイールの噛み合いを調整しながら、ウォームの他端側の山で噛み合いを終了する。

アーマチャの軸芯線がズレないようにアーマチャの回転軸を垂直保持してハウジングに挿入することができる。このとき、外部装置の回転駆動により係合部に動力が伝達され、ウォームホイールが回転駆動される。アクチュエータのハウジングに近づく方向にアーマチャが下降すると、ウォームの回転軸方向先端側の山を拾うようにウォームホイールの外歯の山が噛み合い、噛み合う歯の山を増やしながら回転軸を経由してアーマチャの回転軸をハウジング内に引き込む。このときウォームとウォームホイールの外歯ギヤとの噛み合いのタイミングを回転軸の挿入速度に応じて付勢手段により吸収する。

ウォームホイールの外歯ギヤがさらに回転駆動すると、アーマチャがハウジングの位置決め位置まで挿入し、組付けを完了する。これにより、ウォームとウォームホイールの外歯ギヤとの噛み合いを適正に行う。したがって従来のウォームとウォームホイールの外歯ギヤとの噛み合い不良を改善することができる。

ウォームギヤ機構を簡略にし、アーマチャの製作部品点数を低減することができる。
組付後、ウォームホイールの係合部と外部駆動装置との機械的連結が解除され、解放に切り替わり、アクチュエータから外部駆動装置は離脱する。
したがって、アクチュエータの製造時に組み付け不良発生率を低減することができる。

本発明のアクチュエータの製造方法は、アーマチャ（１）の回転軸（２）に形成されるウォーム（３）と、前記ウォームに噛み合うウォームホイール（１５）とを備えるアクチュエータの製造方法であって、アクチュエータのハウジング（１１）内に収容される前記ウォームホイールを外部駆動装置（５０）により回転駆動する工程と、前記ハウジング内に前記ウォームを挿入する工程と、前記ウォームを挿入するとき、前記ハウジングに対し前記ウォームの挿入方向を前記回転軸の軸線方向に規制する工程と、前記ウォームを挿入する速度に応じて前記ウォームホイールに噛み合わせる工程と、前記ウォームと前記ウォームホイールの噛み合いのタイミングを付勢手段により調整する工程と、前記ウォームと前記ウォームホイールの噛み合い後、前記外部駆動装置と前記ウォームホイールとの係合を解除する工程とを含む。

本発明の第一実施形態によるアクチュエータの製造装置の分解斜視図。 本発明の第一実施形態によるアクチュエータの製造装置の部分断面図。 本発明の第一実施形態によるアクチュエータの製造装置の部分断面図。 本発明の第一実施形態によるアクチュエータの製造装置の部分断面図。 本発明の第一実施形態によるアクチュエータの製造装置の部分断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態は、ウォームとこれに噛み合うウォームホイールとを備えたアクチュエータの製造装置である。

このアクチュエータは、駆動モータの回転軸に形成されるウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールとを備えている。このアクチュエータは、例えば、自動車用ワイパーを駆動するモータの動力をワイパーに伝達する動力伝達装置に使用される。

本実施形態のアクチュエータは、図１に示す製造装置により製造される。
図１に示すように、本実施形態によるアクチュエータの製造装置は、昇降装置３０と、外部駆動装置５０を備えている。

アクチュエータの製造装置について、図１から図５に基づいて説明する。

昇降装置３０は、特許請求の範囲に記載の規制手段に相当するチャック爪３７、３８と、特許請求の範囲に記載の付勢手段に相当する圧縮コイルスプリング４０を備える。

チャック爪３７、３８と、圧縮コイルスプリング４０は、製造する対象となるアクチュエータ１０のハウジング１１の外に設けられている。

昇降装置３０は、垂直方向に延びる固定フレーム３１に対し水平方向のフレーム３２が固定されている。水平方向のフレーム３２に対しアーマチャチャック前後シリンダ３４によりガイド部材４４が水平前後方向に移動可能になっている。

ガイド部材４４に対し上下動可能な昇降部材４５が設けられる。この昇降部材４５を上下に駆動するアーマチャチャック上下シリンダ３５が設けられる。
アーマチャチャックシリンダ３６は、昇降部材４５に取り付けられ、チャック爪３７、３８を駆動する。チャック爪３７、３８は、開閉動作により後述するアクチュエータ１０のアーマチャ１の外面を把持可能になっている。昇降部材４５にはアーマチャの組付状態を確認するアーマチャ組付確認センサ４１が設けられている。

昇降部材４５は圧縮コイルスプリング４０によりガイド部材４４に対し下方向に付勢されている。これにより、昇降部材４５は、固定フレーム３１に対し、アーマチャチャック前後シリンダ３４により前後方向に、及びアーマチャチャック上下シリンダ３５により上下方向に相対移動可能になっている。

外部駆動装置５０は、本体５１にステッピングモータ５５を備え、このステッピングモータ５５の駆動力により動力シリンダ５６を駆動する。動力シリンダ５６は図示しないシリンダに対し往復移動可能な図示しないピストンを備える。ピストンの先端に円筒形の噛合車５２を備える。噛合車５２は円筒端部に周方向に凹凸状の被係合部５３を有している。

この被係合部５３は、後述するウォームホイール１５の係合部２３に係合可能になっている。ピストンに対し噛合車５２の被係合部５３をウォームホイール１５の係合部２３に係合する方向に付勢する圧縮コイルスプリング５４が設けられている。動力シリンダ５６の動力により、ピストンが伸長すると、被係合部５３がウォームホイール１５の係合部２３に係合し、ピストンが収縮すると、被係合部５３がウォームホイール１５の係合部２３から開放する。

図２に示すように、組付前、本実施形態の製造装置により製造されるアクチュエータは、アーマチャ側とウォームホイール側とに分離されている。

組立前のアクチュエータは、ハウジング１１内にウォームホイール１５を収容する収容室１６を有する。このウォームホイール１５は、ハウジング１１に図示しない軸受に回転可能に支持されている。

ウォームホイール１５は、円板状のホイール本体２２と、外周部に形成されるヘリカルギヤからなる外歯ギヤ２１とからなる。外歯ギヤ２１は、組付後にウォーム３と噛み合う。

ホイール本体２２は、外部駆動装置５０の被係合部５３に係合可能な係合部２３が形成されている。

ハウジング１１の内壁には、外部からウォーム３を挿入する開口１９を有する収容孔１２が形成される。収容孔１２は、ウォームホイール１５を収容する収容室１６に連通し、組付後にウォーム３を収容する。

ハウジング１１の収容孔１２は、一端開口、他端閉塞の孔である。ハウジング１１の収容孔１２を形成する内壁は、組付後に軸受４を位置決めして固定する肩部１３が形成される。ハウジング１１の収容孔１２を形成する内壁は、ウォーム３を形成する回転軸２の先端６を収容する収容室を有する。組付時、回転軸２の先端６は、円筒形の軸受玉保持部材１７の開口２０に回動自在に支持される。特許請求の範囲の円筒部材の開口は、軸受玉保持部材１７の開口２０に相当する。

ハウジング１１の収容室に設けられる玉軸受としてのボール１８と軸受玉保持部材１７の開口２０とは、回転軸２の回転を許容し、回転軸２の軸方向（スラスト方向）の限度以上の移動を規制し、回転軸２をスラスト方向及び径方向に支持している。

次に、アクチュエータの製造装置の動作について、図２から図５に基づいて説明する。

図２に示すように、昇降装置３０のチャック爪３７、３８により把持されるアーマチャ１は、アーマチャ本体５と、このアーマチャ本体５に固定される回転軸２を有する。回転軸２の先端にウォーム３が形成されている。

アーマチャ１は、回転軸２の一方の端部にウォーム３が形成されている。ウォーム３とアーマチャ本体５との間の回転軸２は、後述するアクチュエータ１０のハウジング１１に備え付けるための軸受４を予め有している。

本実施形態は、完成前のモータのアーマチャの回転軸に形成されるウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールの外歯ギヤとを含む機械要素を備えるアクチュエータの製造装置に関わるものである。

まず、図３に示す外部駆動装置５０の動力シリンダ５６のピストンを伸長し、噛合車５２の被係合部５３をウォームホイール１５の係合部２３に係合し、ステッピングモータ５５を回転駆動し、ウォームホイール１５を図２に示す矢印２５の正転方向に回転する。

次に、図２に示す状態から、図１に示す昇降装置３０に示すアーマチャチャック前後シリンダ３４及びアーマチャチャック上下シリンダ３５によりチャック爪３７、３８を前後方向及び上下方向に移動し、チャック爪３７、３８により把持するアーマチャ１の回転軸２を下降し、図３に示すように、アーマチャ１の軸芯線がズレないように地方向に回転軸２をハウジング１１の開口１９を経由して収容孔１２の内部に挿入する。

このとき、回転軸２の挿入速度に対応するように、ステッピングモータ５５により噛合車５２の回転速度を調整し、被係合部５３に噛み合う係合部２３をもつウォームホイール１５の回転速度を調整し、外歯ギヤ２１の回転速度を調整する。

すると、外歯ギヤ２１とウォーム３との噛み合いのタイミングを圧縮コイルスプリング４０の付勢力により吸収する。図３から図４に示すように、外歯ギヤ２１の山がウォーム３の山を拾い、回転軸２を図４に示す位置に引き込む。

続いて、図４に示す状態から、回転するウォームホイール１５がウォーム３をさらに真下に引き込み、図５に示すように、回転軸２の先端６を軸受玉保持部材１７の開口２０に引き込む。ハウジング１１の肩部１３に軸受４が固定される。これにより、アーマチャ１のハウジング１１への組付が完了する。

その後、チャック爪３７、３８がアーマチャ本体５の把持を解除し、上昇し、ハウジングから離脱する。
組付完了したアクチュエータは、他の場所へ搬送される。
以下、同様の操作が繰り替えされる。

上記の実施形態によれば、アクチュエータ１０のハウジング１１の収容孔１２にアーマチャ１の回転軸２の先端６を挿入するとき、アーマチャ１が真下にチャック爪３７、３８により規制され、ウォーム３との噛み合いのタイミングを圧縮コイルスプリング４０が調整する。

したがって、ウォームとこれに噛み合うウォームホイールとを備えたアクチュエータの製造にあたり不良品発生率を低減し、適正な製品を効率よく製造することができる。

（他の実施形態）
上記第一実施形態は、自動車用ワイパーを駆動するモータの動力伝達装置に適用したものである。

本発明は、ウォームとそれに噛み合うウォームホイールの外歯を含むアクチュエータの製造装置に適用することができる。本発明は、上記実施形態に限定されるものでない。

以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１ アーマチャ、
２ 回転軸、
３ ウォーム、
４ 軸受、
１０ アクチュエータ、
１１ ハウジング、
１２ 収容孔、
１３ 肩部、
１５ ウォームホイール、
１７ 軸受玉保持部材（円筒部材）、
１８ ボール（玉軸受）、
２０ 開口、
２１ 外歯ギヤ、
２２ ホイール本体、
２３ 係合部、
３０ 昇降装置、
３６ アーマチャチャックシリンダ、
３７、３８ チャック爪（規制手段）、
４０ 圧縮コイルスプリング（付勢手段）、
５０ 外部駆動装置、
５２ 噛合車、
５３ 被係合部、
５５ ステッピングモータ（駆動源）、
５６ 動力シリンダ。

Claims (8)

1. アーマチャ（１）の回転軸（２）に形成されるウォーム（３）と、前記ウォームに噛み合うウォームホイール（１５）とを備えるアクチュエータの製造装置であって、
   アクチュエータのハウジング（１１）内に前記アーマチャの前記回転軸を挿入するとき、前記アーマチャの移動を軸線方向に規制する規制手段（３７、３８）と、
   前記アーマチャの前記回転軸を挿入するとき、前記ウォームホイールに前記ウォームが噛み合う方向に付勢する付勢手段（４０）と、
   前記ウォームホイールのホイール本体（２２）に形成される係合部（２３）と、
   前記係合部に係合と解放を切替可能であって、前記係合部の係合時に前記ウォームホイールを回転駆動する外部駆動装置（５０）と、
   を備えるアクチュエータの製造装置。
2. 前記外部駆動装置は、前記係合部に噛合可能な被係合部（５３）と、前記被係合部に動力を伝達する駆動源（５５）とを備える請求項１に記載のアクチュエータの製造装置。
3. 前記外部駆動装置は、前記係合部と前記被係合部との係合と解放の切替が可能であって、伸長時に前記係合部と前記被係合部を係合する、往復動可能な動力シリンダ（５６）を有する請求項２に記載のアクチュエータの製造装置。
4. 前記駆動源は、ステッピングモータである請求項３記載のアクチュエータの製造装置。
5. 前記アクチュエータの前記ハウジング内に、前記回転軸の先端（６）を回転自在に嵌合する開口（２０）有する円筒部材（１７）を備えた請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータの製造装置。
6. 前記円筒部材は、前記ウォームの軸線方向の移動を規制する玉軸受（１８）を備えた請求項５に記載のアクチュエータの製造装置。
7. 組付後のハウジングに対し前記回転軸を回転可能に支持する軸受（４）を組付前の回転軸に備えた請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータの製造装置。
8. アーマチャ（１）の回転軸（２）に形成されるウォーム（３）と、前記ウォームに噛み合うウォームホイール（１５）とを備えるアクチュエータの製造方法であって、
   アクチュエータのハウジング（１１）内に収容される前記ウォームホイールを外部駆動装置（５０）により回転駆動する工程と、
   前記ハウジング内に前記ウォームを挿入する工程と、
   前記ウォームを挿入するとき、前記ハウジングに対し前記ウォームの挿入方向を前記回転軸の軸線方向に規制する工程と、
   前記ウォームを挿入する速度に応じて前記ウォームホイールに噛み合わせる工程と、
   前記ウォームと前記ウォームホイールの噛み合いのタイミングを付勢手段（４０）により調整する工程と、
   前記ウォームと前記ウォームホイールの噛み合い後、前記外部駆動装置と前記ウォームホイールとの係合を解除する工程とを含む、アクチュエータの製造方法。

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