JP7476443B2 - 圧入装置 - Google Patents
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Description
この種の環状ワークは、サーボプレスなどの圧入装置を用いて変速機ケース側の被圧入部位に圧入される。ここで、自動変速機の場合、当該自動変速機の機種毎に、変速機ケースにおける環状ワークが圧入される位置(圧入位置)が異なる。そのため、従来では、サーボプレスを支持するCコラムの位置を変位させることで、環状ワークが適切に圧入されるようにしていた。
そうすると、環状ワークの圧入を行う機種の変更や増加により、新たな圧入位置への対応が必要となった場合に、Cコラムの変位量の限界のために対応できない場合がある。
そこで、圧入位置の変更に柔軟に対応できるようにすることが求められている。
ハンドで把持したワークを、指定座標に配置可能なロボットアームと、
圧入部品が装着される圧入治具と、バックアップ治具が共通の軸線上で対向配置されたサーボプレス機と、
前記サーボプレス機で前記軸線方向に移動可能に設けられていると共に、前記ハンドが係合すると、前記ハンドで把持されたワークが前記軸線上に位置決めされるスライダと、を有し、
前記サーボプレス機では、
前記ハンドが前記スライダに係合すると、前記スライダが前記ハンドと共に前記軸線方向に移動して、前記ハンドで把持されたワークを、前記バックアップ治具で支持させると共に、
前記圧入治具が前記軸線方向に変位して、前記バックアップ治具に支持された前記ワークに、前記圧入部品を圧入する構成の圧入装置とした。
図1は、圧入装置1の全体構成を説明する概略図であって、自動変速機の生産ラインの圧入工程に、圧入装置1を配置した場合を説明する図である。
図2の(a)は、ロボット2のロボットアーム21を説明する図である。図2の(b)は、ロボットアーム21に付設されたサブハンド6によるベアリング95の把持を説明する図である。
図3の(a)は、ハンド4の平面図である。図3の(b)は、(a)におけるA-A矢視方向からハンド4を見た側面図である。
図4の(a)は、ハンド4の要部拡大図である。図4の(b)は、(a)におけるA-A断面図である。図4の(c)は、(a)におけるB-B断面図である。
なお、図2、図3では、ハンド4で把持される変速機ケース90を簡略的に仮想線で示している。図5以降でも同様である。
生産ラインでは、搬送コンベア100に沿って複数の作業工程が設定されており、ワークベースWB上に載置された変速機ケース90(ワーク)が、作業工程を順番に通過することで、変速機ケース90に対する部品の組み付けが行われる。
圧入工程には、ロボット2と、サーボプレス機7を有する圧入装置1が設けられている。
圧入工程には、変速機ケース90とベアリング95が、ワークベースWBに載置された状態で、搬送コンベア100により供給される。
図1の場合には、変速機ケース90の開口91を囲む筒壁部910に、リング状のベアリング95のアウタレースが圧入される。ここで、本実施形態では、変速機ケース90の筒壁部910が、発明における圧入部品の圧入位置に相当する。
本実施形態では、ロボットアーム21が、ベース20に設置されている。ロボットアーム21は、7つの回転軸X1~X7周りに回動可能となるように複数の腕部品を連結して構成される。
ロボットアーム21の先端には、ハンド4との連結部25が設けられている。連結部25は、負圧を利用してハンド4を保持可能となるように構成されている。連結部25で保持されたハンド4は、図示しない制御装置により駆動されるロボットアーム21により、圧入工程における所望の位置(座標)に配置されるようになっている。
ハンド4は、ロボットアーム21の連結部25に発生させた負圧により、ロボットアーム21の連結部25に吸着保持される。
クランプシリンダ45は、ベース部材40に固定される本体部451と、本体部451で進退移動可能に支持された軸部452と、軸部452の先端に設けられた係止部453と、を有する。
ベース部材40の長手方向の一方側のクランプシリンダ45と、他方側のクランプシリンダ45は、それぞれ軸部452、452の進退移動方向が直線Y1、Y1方向となるように設けられている。ここで、直線Y1、Y1は、ベース部材40に直交する互いに平行な直線である。
係止部453、453は、軸部452、452の先端にネジなどで固定されている。
係止部453、453は、ベース部材40の長手方向(図3の(b)における左右方向)に沿う矩形形状を成しており、ベース部材40の長手方向の一方側の係止部453と、他方側の係止部453は、互いに近づく方向に延出している。
係止部453、453は、軸部452、452の直線Y1、Y1方向の進退移動に連動して、本体部451の端部に接触した収縮位置(Py1)と、本体部451から最も離れた位置(伸張位置:Py2)との間で変位可能となっている。
そのため、係止部453の直線Y1を基準とした長さL453は、ハンド4に把持される変速機ケース90の外周縁を支持可能な長さに設定されている。
図3の(a)に示すように、ベース部材40においてサブハンド6は、前記した嵌合部41と、クランプシリンダ45との間に位置している。
平面視においてサブハンド6は、ベース部材40の幅方向の一方の側縁40cから、爪61を側方に突出させて設けられている。
図3の(b)に示すように、側面視においてハンド4では、サブハンド6の爪61が、本体部60の中心線C6を所定間隔で囲むように配置されている。
爪61の各々は、中心線C6の径方向に変位可能であり、3つの爪61の間に、ベアリング95や、後記するサーボプレス機7のバックアップ治具Bkを把持できるようになっている(図7、図8参照)。
位置決めプレート5は、板状の基部50を有している。基部50の幅方向の中心線C5は、ベース部材40の幅方向の中心線C4に対して所定角度θ傾斜している。位置決めプレート5の基部50は、ベース部材40から離れる方向に延出する向きで設けられている。
そのため、位置決めプレート5の基部50は、ベース部材40の側縁40cから離れて、先端50a側に向かうにつれて、前記したサブハンド6から離れている。
位置決めプレート5は、基端50b側のベース部材40に重なる領域が、ボルトB、Bでベース部材40に固定されている。
さらに、位置決めプレート5の基部50では、貫通孔51に隣接して溝孔52が設けられている。
溝孔52は、中心線C5に沿って貫通孔51から離れる方向に延びており、位置決めプレート5の先端50aの近傍まで及んでいる。溝孔52と貫通孔51は、互いに連通している。中心線C5に直交する方向の溝孔52の幅W52は、貫通孔51の直径R51よりも短くなっている。
係合部54、54は、基部50の厚み方向の一方の面50c(図4の(b)参照)から突出する矩形形状の部位である。係合部54、54には、当該係合部54、54を、中心線C5方向に貫通する係合孔540、540が設けられている(図4の(c)参照)。
係合部53、53もまた、基部50の厚み方向の一方の面50cから突出する矩形形状の部位であり、係合部53、53の先端53a、53aは、基部50の先端50aと面一な平坦面である。
係合孔530、530は、前記した係合孔540、540と同芯に配置されていると共に、係合孔540の内径D54よりも大きい内径D53で形成されている。
この際に、サーボプレス機7側の位置決めピン76と、ハンド4側の係合孔530、540を利用して、変速機ケース90のベアリング95が圧入される部位である圧入位置(筒壁部910:図1参照)を、サーボプレス機7上の所定位置に位置決めする。
図5の(b)は、サーボプレス機7の側面図であり、位置決めピン76を利用して位置決めされた変速機ケース90を、バックアップ治具Bk側の下方に移動させて、バックアップ治具Bkに支持させた状態を示した図である。
図5の(c)は、サーボプレス機7の正面図である。
圧入治具72と支持部73は、それぞれ、Cコラム71の上梁部711と、下梁部712で支持されている。この状態において、圧入治具72と、支持部73で支持されたバックアップ治具Bkは、共通の中心線C7上で高さ方向に間隔をあけて対向配置されている。
バックアップ治具Bkは、支持部73に対して着脱可能であり、サーボプレス機7では、バックアップ治具Bkが支持部73に載置された状態で設けられている。
圧入治具72で保持したベアリング95を、変速機ケース90の筒壁部910に圧入する際には、ベアリング95が、予め設定された押圧力で筒壁部910の内側に圧入されるようになっている。
本実施形態では、ベアリング95の圧入治具72への装着が、ロボットアーム21を用いて実施される。
具体的には、ロボットアーム21が、前記したハンド4を移動させることで、ハンド4のベース部材40に固定されたサブハンド6が、把持したベアリング95と共に、中心線C7方向における下側から圧入治具72に接近する。そして、サブハンド6で把持されたベアリング95が、圧入治具72のチャック機構(図示せず)に受け渡されて、圧入治具72に装着される。
ガイドレール77は、接続梁713の幅方向の両側に設けられており、上梁部711から下梁部712まで及ぶ高さ範囲に設けられている。
スライダ75は、ガイドレール77、77に係合する一対の側板部751、751と、これら一対の側板部751、751を接続する壁部752と、を有する。
側板部751、751は、Cコラム71側のガイドレール77、77に側方から係合しており、図示しない駆動機構により、ガイドレール77、77の長手方向(図中、上下方向)に変位するようになっている。
壁部752は、側板部751、751と一体移動可能であり、側板部751、751が、図中上下方向に変位する際に、側板部751、751と共に上下方向に変位する。
図5の(a)に示すように、側面視において位置決めピン76は、中心線C7の近傍まで突出している。図5の(c)に示すように、正面視において位置決めピン76、76は、中心線C7を間に挟んで対称となる位置関係で設けられている。
図6は、位置決めプレート5を利用した変速機ケース90の位置決めから、変速機ケース90の筒壁部910へのベアリング95の圧入までの過程を説明する図である。
図6の(a)は、スライダ75側の位置決めピン76と、位置決めプレート5の係合孔530、540を利用した変速機ケース90の位置決めを説明する図である。
図6の(b)は、(a)の状態における位置決めプレート5の貫通孔51と、圧入治具72と、変速機ケース90の筒壁部910と、バックアップ治具Bkと、の位置関係を説明する図である。
図6の(c)は、スライダ75を利用したバックアップ治具Bkへの変速機ケース90のセットを説明する図である。
図6の(d)は、変速機ケース90へのベアリング95の圧入を説明する図である。
ハンド4がピックアップ位置に配置されると、ハンド4に取り付けられた位置決めプレート5の貫通孔51が、変速機ケース90における圧入部位である筒壁部910に重なる位置関係で位置決めされる。
前記したように、サーボプレス機7には、ハンド4を位置決めするための位置決めピン76が設けられており、ハンド4には、係合孔530、540を有する位置決めプレート5が設けられている。
ロボットアーム21の図示しない制御装置は、サーボプレス機7側の位置決めピン76が、係合孔530と係合孔540に順番に挿入されるように、ハンド4を変位させる(図6の(a)参照)。
そのため、位置決めピン76を係合孔530に係合させるためのハンド4の移動に対する要求精度は、位置決めピン76を係合孔540に係合させるためのハンド4の移動に対する要求精度よりも低くなっている。
そのため、係合孔530を位置決めピン76に係合させたのち、次の係合孔540に位置決めピン76を係合させるためのハンド4の移動が、位置決めピン76と係合孔530によりガイドされる。
この状態において、位置決めプレート5の貫通孔51は、サーボプレス機7の中心線C7上で、圧入治具72とバックアップ治具Bkに対して同芯に配置される(図6の(b)参照)。
前記したように、ハンド4において変速機ケース90は、圧入位置である筒壁部910が貫通孔51と同芯となるように保持されている。よって、変速機ケース90の筒壁部910もまた、サーボプレス機7の中心線C7上で、圧入治具72とバックアップ治具Bkに対して同芯に配置される(図6の(b)参照)。
この際に、バックアップ治具Bk側の突起Ptが、変速機ケース90に係合することで、変速機ケース90の圧入部位である筒壁部910が、中心線C7上で精度良く位置決めされる(図6の(c)参照)。
位置決めピン76と係合孔530、540との係合が解消したのち、ハンド4で保持した変速機ケース90を、ワークベースWBまで搬送して載置する。
圧入装置1では、ハンド4側の係合孔530、540が、スライダ75側の位置決めピン76に係合した時点で、変速機ケース90の圧入位置である筒壁部910が、サーボプレス機7の中心線C7上に配置されるように設定されている。そのため、サーボプレス機7側の部品の位置を変更することなく、変速機ケース90の筒壁部910にベアリング95を適切に圧入できる。
ロボットアーム21の制御は、変速機ケース90をサーボプレス機7まで移動させる制御のほうが、変速機ケース90をバックアップ治具Bk上の適正位置に配置するための制御よりも精度を必要としない。そして、中心線C7方向に変位可能なスライダ75を用いると、ハンド4側で把持された変速機ケース90を、バックアップ治具Bk上の適正位置に精度良く簡単に配置できる。
よって、ロボットアーム21とスライダ75を併用することで、ロボットアーム21の厳密な制御を必要とすることなく、ハンド4側で把持された変速機ケース90を、バックアップ治具Bk上の適正位置に精度良く簡単に配置できる。
圧入装置1では、ロボットアーム21を用いて、サブハンド6で把持されたベアリング95が圧入治具72に装着される。
図1に示すように、圧入工程には、圧入部品であるベアリング95が、変速機ケース90と共に、ワークベースWBに搭載された状態で供給される。
そして、ハンド4は、サブハンド6が設けられた一方側を、サーボプレス機7の中心線C7の径方向から、圧入治具72とバックアップ治具Bkとの間に挿入して、ベアリング95を圧入治具72の下方に配置する。
この際に、位置決めピン76との干渉を避けるために、スライダ75をバックアップ治具Bk側の下方に移動させておく。
これにより、圧入治具72へのベアリング95の装着が、変速機ケース90のサーボプレス機7への移動に先立って行われることになる。
さらに、圧入工程におけるベアリング95の装着から、変速機ケース90への圧入までの一連の作業を自動化できる。
本実施形態では、ベアリング95を圧入する変速機ケース90毎に専用のバックアップ治具Bkが用意されている。
図1に示すように、バックアップ治具Bkは、圧入工程内に設置したラック8上で保管されている。圧入装置1では、ベアリング95が圧入される対象の変速機ケース90の機種が変更される度に、ロボットアーム21を用いてバックアップ治具Bkが交換される。
そして、ロボット2のロボットアーム21が、サブハンド6が設けられた一方側を、サーボプレス機7の中心線C7の径方向から、圧入治具72とバックアップ治具Bkとの間に挿入して、サブハンド6を支持部73の上方に配置する。
この際に、位置決めピン76との干渉を避けるために、スライダ75を圧入治具72側の上方に移動させておく。
そして、サブハンド6を圧入治具72側の上方に移動させて、バックアップ治具Bkを、支持部73の上方に引き抜く。続いて、サブハンド6を、サーボプレス機7の中心線C7の径方向に移動させて、圧入治具72と支持部73との間から、バックアップ治具Bkを離脱させる。
そして、サブハンド6を上方に移動させて、バックアップ治具Bkを、ラック8の上方に引き抜く。
この際に、位置決めピン76との干渉を避けるために、スライダ75を圧入治具72側の上方に移動させておく。
これにより、支持部73へのバックアップ治具Bkの装着が完了し、バックアップ治具Bkの交換が完了する。
また、圧入装置1で実施される作業の完全自動化が可能になる。
(1)圧入装置1は、
ハンド4(ベース部材40、一対のクランプシリンダ45、45)で把持した変速機ケース90(ワーク)を、指定座標に配置可能なロボットアーム21と、
ベアリング95(圧入部品)が装着される圧入治具72と、バックアップ治具Bkが共通の中心線C7(軸線)上で対向配置されたサーボプレス機7と、
中心線C7方向に移動可能に設けられていると共に、ハンド4側の部品と係合すると、ハンド4で把持された変速機ケース90が中心線C7上に位置決めされるスライダ75と、を有する。
サーボプレス機7では、
ハンド4側の部品がスライダ75に係合すると、スライダ75が中心線C7方向に移動して、ハンド4で把持された変速機ケース90がバックアップ治具Bkで支持される。続いて、圧入治具72が中心線C7方向に変位して、バックアップ治具Bkに支持された変速機ケース90に、ベアリング95が圧入される。
ハンド4側の部品がスライダ75に係合した時点で、変速機ケース90上の圧入位置である筒壁部910が中心線C7上に配置されるように設定しておくことで、サーボプレス機7側の部品の位置を変更することなく、変速機ケース90にベアリング95を適切に圧入できる。よって、サーボプレス機7は、圧入位置の変更に柔軟に対応できる。
ロボットアーム21の制御は、ハンド4で把持された変速機ケース90をサーボプレス機7まで移動させる制御のほうが、バックアップ治具Bk上の適正位置に配置するための制御よりも精度を必要としない。
そして、中心線C7方向に変位可能なスライダ75を用いると、ハンド4で把持された変速機ケース90を、バックアップ治具Bk上の適正位置に精度良く簡単に配置できる。
よって、ロボットアーム21とスライダ75を併用することで、ロボットアーム21の厳密な制御を必要とすることなく、ハンドで把持された変速機ケース90をバックアップ治具Bk上の適正位置に精度良く簡単に配置できる。
スライダ75には、位置決めピン76、76が設けられている。
ハンド4は、位置決めピン76、76が係合する係合孔530、540を利用して、ハンド4で把持された変速機ケース90の圧入位置である筒壁部910を、サーボプレス機7の中心線C7上に位置決めする。
よって、ハンド4で把持された変速機ケース90位置決めに要する時間を短縮できる。これにより、圧入装置1に到着した変速機ケース90にベアリング95圧入するまで時間が短くなるので、圧入装置1における作業効率の向上が期待できる。
これにより、位置決めピン76は、位置精度の要求が係合孔540よりも低い係合孔530に先に係合したのち、係合孔530を利用して、位置精度の要求が高い係合孔540に係合する。
よって、位置決めピン56と係合孔530、540とを係合させる際のロボットアーム21によるハンド4の移動に要求される制度を抑えつつ、位置決めピン56と係合孔530、540との係合をスムーズに行える。
ベース部材40には、係合孔530、540を有する位置決めプレート5が設けられている。
位置決めプレート5には、変速機ケース90の圧入位置である筒壁部910が、サーボプレス機7の中心線C7上に位置決めされた際に、圧入治具72が中心線C7方向に通過可能な貫通孔51が設けられている。
これにより、変速機ケース90へのベアリング95の圧入を精度良く行うことができる。
圧入治具72に対するベアリング95の装着が、ロボットアーム21を用いて実施される。
バックアップ治具Bkの交換が、ロボットアーム21を用いて実施される。
上記のように構成すると、ベアリング95が圧入される変速機ケース90が切り替わるタイミングで、バックアップ治具Bkを自動で交換できる。
これにより、バックアップ治具Bkの交換を含む作業工程における一連の作業を自動化できるので、圧入装置1における作業効率の向上が期待できる。
また、圧入装置1で実施される作業の完全自動化が可能になる。
サブハンド6は、ベース部材40に設けられている。
ハンド4のベース部材40は、ベアリング95(圧入部品)が圧入される変速機ケース90(ワーク)毎に用意されている。
上記のように構成すると、ベアリング95が圧入される変速機ケース90が切り替わるタイミングで、ハンド4をベース部材40ごと、自動で交換できる。
これにより、変更後の変速機ケースでも、指定された圧入位置にベアリングを適切に圧入できるので、変速機ケース90(ワーク)における圧入位置の変更に柔軟に対応できる圧入装置1となる。また、圧入装置1の完全自動化が可能になる。
2 ロボット
20 ベース
21 ロボットアーム
25 連結部
4 ハンド
40 ベース部材
41 嵌合部
45 クランプシリンダ
451 本体部
452 軸部
453 係止部
5 位置決めプレート
50 基部
51 貫通孔
52 溝孔
53、54 係合部
530、540 係合孔
6 サブハンド
60 本体部
61 爪
7 サーボプレス機
71 Cコラム
711 上梁部
712 下梁部
713 接続梁
72 圧入治具
73 支持部
75 スライダ
751 側板部
752 壁部
76 位置決めピン
77 ガイドレール
8 ラック
81 支持孔
90 変速機ケース
91 開口
910 筒壁部
95 ベアリング
100 搬送コンベア
B ボルト
Bk バックアップ治具
C4、C5、C6、C7、C76 中心線
D53、D54 内径
Pt 突起
WB ワークベース
Claims (6)
- ハンドで把持したワークを、指定座標に配置可能なロボットアームと、
圧入部品が装着される圧入治具と、バックアップ治具が共通の軸線上で対向配置されたサーボプレス機と、
前記サーボプレス機で前記軸線方向に移動可能に設けられていると共に、前記ハンドが係合すると、前記ハンドで把持されたワークが前記軸線上に位置決めされるスライダと、を有し、
前記サーボプレス機では、
前記ハンドが前記スライダに係合すると、前記スライダが前記ハンドと共に前記軸線方向に移動して、前記ハンドで把持されたワークを、前記バックアップ治具で支持させると共に、
前記圧入治具が前記軸線方向に変位して、前記バックアップ治具に支持された前記ワークに、前記圧入部品を圧入することを特徴とする圧入装置。 - 前記スライダには、位置決めピンが設けられており、
前記ハンドは、前記位置決めピンが係合する係合孔を利用して、前記ハンドで把持されたワークの圧入位置を前記軸線上に位置決めすることを特徴とする請求項1に記載の圧入装置。 - 前記ハンドは、前記ロボットアームに着脱可能なベース部材を有しており、
前記ベース部材には、前記係合孔を有する位置決めプレートが設けられており、
前記位置決めプレートには、前記ワークの圧入位置が前記軸線上に位置決めされた際に、前記圧入治具が前記軸線方向に通過可能な貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の圧入装置。 - 前記圧入部品を把持するサブハンドを有しており、
前記圧入治具に対する前記圧入部品の装着が、前記ロボットアームを用いて実施されることを特徴とする請求項3に記載の圧入装置。 - 前記サブハンドは、前記バックアップ治具を把持可能であり、
前記バックアップ治具の交換が、前記ロボットアームを用いて実施されることを特徴とする請求項4に記載の圧入装置。 - 前記サブハンドは、前記ベース部材に設けられており、
前記ベース部材は、前記圧入部品が圧入されるワーク毎に用意されていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の圧入装置。
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