JPH0215929A - 密接嵌合部品を受容部内へ機械的に配置する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は精密取付部品を組立てる技術に関し、ｎつ更に
詳しくは、本発明は弁スプールを自動車の自動変速機制
御ユニットへ組込むことに閏する。

従来の技術 精密取付部品の自動機械式組立は接合又は相互嵌合が干
渉や接触をせずに生ずるように部品を互いに正確に配置
する方法を必要とする。１つの例は、開口内に一連の連
続的に減少するランド直径を有する開口中へ精密に研ｐ
＋された弁スプールを挿入することであり、ランド及び
弁スプールの両方は面取り縁又は先導縁のない鋭い縁又
は鋭い肩を付けており、このような弁スプールは自動変
速機制御ユニットで使用される。弁スプールは約０．０
０７６＃１１　（０，０００３インチ）以下の開口のラ
ンドを有する直径方向の隙間を有するように設計され、
これは非常に密接した嵌合である。

弁本体がランド表面を画成するために機械加工される時
、穴あけの加工公差は開口位置が部品毎に変化すること
があり且つ開口の幾つかが単一の部品内で位置を変化す
ることがある。このような変化はしばしば間口隙間に対
して設計された弁よりも大きい。これらの変速ｆｉ　１
ｌＩＩＪ　ＩＩＩユニット及び弁本体はしばしば制御ユ
ニットの幾つかの異なる側部に分配されたする個の弁を
有する非常に複雑なプロポーションに及ぶことがある。

そのような複雑な制御ユニットをその複雑に入り組んだ
通路全体を通して連通された？１２雑な流体圧力によっ
て適正に作用させるために、弁スプール及びばねが引っ
掻き、Ｉ！！損又は捲くれのような損傷なく正確に着座
されるのを保証するように注意深い組立を必要とする。

そのような公差０．００７６ｍ（０，０００３インチ）
以内の正確な組立は最新式のロボットの能力以内ではな
い。

本発明名に知られるそのような組立を自動化する努力は
、順応性ある装置、従プラグ、及び視覚センサーの使用
を含む。順応性ある装置は部品の中心はずれの接合を許
すように弁開口又は弁スプールに先導縁を必要とし、該
装置は中心合せを行うために側スラストに応動する。先
導縁を必要とすることは制御ユニットの設計を失敗させ
、且つ中心はずれの接合中に部品への損傷を避けるため
に遅い速度で実行されねばならない。

従プラグは整合のために及び実際の弁スプールを挿入す
る時に従プラグを用いて部品を一緒に動かず必要のため
に組立の余分な行程を必要とする。

従プラグと部品との起こり得る接触のために、該組立方
法の速度は損傷をさけるために望ましくない程遅いにち
がいない。

視覚又はレーザーセンサーがしばしば正しい整合を見つ
けるために試行錯誤を含む探索ルーチンを用いる。挿入
キャリッジが、開口が選択ルーチンに従って存すると信
するところまで移動する。

これは時間を浪費し、費用がかかり且つ複雑であるのみ
ならず、正確な非接触整合のために開口を正確に配置す
るために信頼性がない。

発明が解決しようとする課題 それ故、密接嵌合部品を受容部内に配置させるための方
法及び装置であって、従来技術の上記問題を排除し、加
えて該方法の実行において迅速で、簡単で、信頼性あり
且つ微小単位の正確度を特徴とする方法及び装置を提供
することを目的とする。

また、信頼性ある自動組立のために異なる雫の密接嵌合
部品へ適合し得る方法を提供することは本発明の目的で
ある。

課題を解決するための手段及び作用 本発明の方法の観点は、０．００７６ａｇｌＩ（０，０
００３インチ）より小さい直径方向隙間を有する密接嵌
合部品の迅速ｎつ正確で損傷のない挿入を提供する。該
方法は制御本体の複雑な弁開口のような受容部内へ嵌合
する弁スプールのような部品に適合し得る。該方法は、
リロケータフインガ及び部品を既知の相対的離間関係及
び配向で支持するキャリッジを一定の平面内で移動させ
ること、（へ）本体を前記一定の平面と直角な平面で移
動させるために浮揚させること、（ハ）ロケータフイン
ガの軸線と一致する一定の既知の位置へ受容部の軸線を
運ぶために所定の空間的ステーションにおいてロケータ
フィンガの運動を行うべく該キャリッジを移動させるこ
と、及び６所定の空間的ステーションにおいて受容部へ
の部品の挿入を行うためにキャリッジを割出し可能に移
動させることを含む。

本体の浮揚は整合する表面を有するパレットへそれを固
定することによって行われ、本体はその受容部の軸線が
整合する表面と直角な平面にあるように配向される。整
合する表面は調節平面中で薄い空気膜［１１ち約０．０
２５ｍ（約０．００１インチ）】を用いることによって
浮揚される。整合する表面は平らな水平面内で調節を許
す平らな表面であることができ、又は曲線表面、即ち平
らな表面と比較して平面外への起伏を右する表面である
ことができ、後者の両方共に水平面を越える方向への整
合を促進する。好ましくは、パレットはステップｅ９の
終了時に磁石又は真空によって所定の位置にロックされ
る。

ステップＱ中での軸線方向移動は好ましくは繰返し可能
な公差１０．００１３間 （０，００００５インチ）内で一致し、ステップ（へ）
中での移動は高い加速及び減速速度を右する１つ以上の
リニアモーターを用いて実行され得る。

有利には、複数個の部品が単一の受容部中へ挿入され口
つ全てが１５秒より少ないサイクル時間内で挿入される
幾つかの弁及びばねを含むことができる。キャリッジは
弁の端部に対する真空の使用によって弁を解放可能に把
持することができ、Ｄつばねの中心に挿入される空気几
式膨張可能なスリーブの使用によってばねを解放可能に
把持することができる。

実施例 第１図に示すように、本発明の方法の観点は、キャリッ
ジを移動させること、本体を浮揚させること、所定の空
間的ステーションにおいて本体の受容部を配置すること
、及び部品の軸線を受容部軸線の既知の配置と一致させ
ることによって１つ以上の部品を受容部中へ挿入するこ
とを含む実質的に４つのステップからなる。

該方法は、弁、及びＩＩｌ連するばね又は部材を、該弁
を受入れるようになっている多数の円筒状受容部１１を
含む第２図に示すような自動車の自動変速機１ＩＪｔｌ
ｌｌユニツト１ｏ中へ組込むために特に有効である。こ
れらの受容部はする〜２０位多く数えることができ、且
つ制御ユニットの少なくとも両側部１２及び１３に分配
され得る。制御ユニットは望ましくはアルミニウムの包
帯から機械加工される。その受容部が典型的には６．３
ｍ（１／４インチ）から１９履（３／４インチ）の間の
ｉ径範囲にあるならば、受容部は面取り又は先導病を設
けずに機械加工される。

受容部１１中へ挿入される各制御弁組立体は幾つかの弁
並びにばね及びプラグを備えることができる。例えば、
第３図に示すように、モジュレータ井１５が最初に受容
部１１の１つへ挿入され且つ該受容部の底に配置される
。その後、順に、（ｉ）モジュレータ弁及びシフト弁１
４の端部間に作用する直径１９のモジュレータバネ１８
が挿入され、（ｉｉ）受容部のｎ部及びシフト弁自体の
間に作用する直径１７のシフト弁ばねするが挿入され且
つモジュレータばね１８の周りに収められ、（′＃Ｊ収
められたばねの上へシフト弁１４が挿入され、且つ（Ｍ
シフト弁の上へ配置され且つクリップ９４によって固定
されるプラグが挿入される。

キャリッジ 第４図に示寸ように、キャリッジ２１は作動モーターに
応じて移動するように垂直方向の一定の平面２２内に配
置される。キャリッジは複ａ個の間口２４を設けた保持
体ブロック２３を有し、開口２４のそれぞれは保持体要
素２７をとまりばめ状態で受入れる。開口２４はそれら
の軸線２５を列２６に整合させており、且つ各開口はそ
の軸線を垂直方向に配置し且つ平面２２内に有する。各
保持体！！素は、装−２８、即ちスプール弁の端部を解
放可能に把持するための空・気圧ライン２９（第９図参
照）、又はバネの内部を膨張可能に把持するための空気
圧ライン３０（第１０図参照）又は他の同等な保持装置
を有する。

ブロック２３は平面２２と平行な平面内を垂直方向へ移
ｆＪ１シ得るように電機子板３２へ固定された直立板３
１に支持される。電機子板は矩形のフレーム３５の走路
３３及び３４に乗り、該フレームはリニア誘導゛モータ
ーを前記垂直方向へ迅速に且つ正確に移動可能に支持す
る。フレーム３５は、その中に板３１から反対側のその
側部において、電機子板３６を、水平方向４１へ且つ平
面２２と平行な平面（又は少なくとも電機子３２と直角
な方向にある）中で移動し得るように固定して有する。

ブロック２３の最大垂直方向行程４２は線４６及び４７
の間に概ねあるように示される。電機子板３６は水平方
向走路３７及び３８に乗り、走路３７及び３８は台４５
から突出する支持体４４を有する直立な壁４３によって
支持された固定支持体３９に支持される。リニアモータ
ーのようなモーター４０がｒｆｉ機子板３６を方向４６
に沿って且つ平面２２と平行な平面内に迅速に且つ正確
に位置決めするために使用される。コンピュータ出ｈ（
図示せず）へ連結された視覚像又はレーザーの使用によ
って板３２及び３６の瞬間的位置を正確に決定するため
に、ガラスの物差しがこれらのリニアモーターと共に使
用され得る。別に、ボールねじ調節鼎が遅い速度におい
て使用されることができ、又は空気シリンダのような他
の装置が位置決めの硬質のストッパと共に使用され得る
。

作動モーターは、約１５秒のような所定時間より少ない
ｍ間でサイクル時＠（弁部品及びばねの全てを単一の穴
へ挿入するための時間）を促進するために充分な直線的
な加速／減速速度を有するべきである。これは、フィン
ガ５２．５３，５４゜５５及び５６の全て（ブロックの
保持体要素２７からのインラインに依存する）が全て前
記１５秒より少ないｍｌで割出され、挿入され且つ引込
められることを必要とする。

第５図に示すように、保持体ブロック２３は整合する表
面５１を支持する臨界配置フィンガ５０を有する。該フ
ィンガ覧よ円錐体として形成されＤつ硬質表面プローブ
要素として取付ｔノられ得る。

該フィンガは、受容部を配置し且つそれへ幾つかの部品
を挿入するための緻密な移動計画を促進するために列の
端の保持体要素２７に固定される。

配置フィンガは、キャリッジ２１が既知の空間的ステー
ション間を移ｖＪすることができ且つ固定支持体３９と
既知の空間的関係にあることによって、既知の空間的位
置に常にある。また、配置フィンガは、本体が配置中に
なにかの作用を受ける時に受容部開口との接触を維持す
るための垂直方向コンプライアンス装置５８を有するこ
とができる。

他のフィンガ５２乃至５６はそれぞれの保持体要素２７
から垂下してそれぞれプラグ２０、密接嵌合弁スプール
１４、コイルばねする．１８、及び密接嵌合弁スプール
１５を支持し、部品の軸線は支持する保持体要素の軸線
と一致する。フィンガの軸！９９３は約５０．８ａｍ（
約２インチ）の間隔だけ離間され、それは、送り装置を
取囲むｎ１法によって、且つ部品取、トげ及び作動モー
ター右幼性の信ｇ７ｎ性に対して変更し得る。

浮揚 制御ユニット即ち弁本体１０は浮揚によって浮遊され、
それをＸ−Ｙ　（整合）甲面６９で移動させて配置フィ
ンガ５０の位置に適合させる。第５図に示すように、本
体即ちユニット１０はその直立の平らな側部表面６０に
沿ってパレット６２の直立の壁６１に固定されている。

直立の壁はウェブ６４によって基部６３上に支持される
。該固定はここでは複ばね偏圧腕６５によって行われ、
該腕は＆ｌｌｔ！ｌｌユニットの側部６８の開口６７（
このために設けられた）を把持するためのビン６６を有
する。腕は本体側部６８の上にかぶせるために枢軸６９
の周りに揺動し得る。各枢軸及び腕はばね７０によって
押圧されてビン６６を開口６７中へ引入れ且つそれによ
り本体を直立の壁６１ヘクランプする。弁本体の底部７
１は基部６３から約２５ｍ（約１インチ）の間隔だけ離
間され得る。

パレットの基ｆ！Ｓ６３はその両側部７３から外方へ突
出する一対のトラニオン７２を有する。該トラニオンは
ベツド７７上に支持された離間した走路７５．７６に乗
るローラ７４を有する。このよ゛うにして、パレットに
ロックされた弁制御ユニットの組立体はベツド７７に沿
って生産手順でｍ進されることができ、トラニオン及び
ローラが止め部７８（第４図に最良に示す）中へ落ちた
時にパレット及びユニットはおおよそ位置決めされて配
置及び挿入ステップを始める。

空気浮揚取付具８０がパレット基部の平らな底部表面７
９を浮遊するために使用される。第７図及び第８図に示
ずにうに、この取付具は走路７５゜７６の直下に配置さ
れた板であり且つそれらの聞にまたがる。該取付具は平
らな頂部表面８２に機械加工された溝のパターン８１を
有する。パレットを浮揚するに充分な空気膜を容易にす
るどんなパターンの膜でも使用されることができるが、
ここでは溝のパターンは一対のＸを形成する交差角度を
もった満８４によって相互連結された平行な直線溝８３
で構成される。溝は深さ約１．６＃１ＩＩＩ（約１／１
Ｂ”　）及び幅約３．２ｍ（約１／８”）を有すること
ができる。パターンは望ましくは底部表面７９の領域と
同等の領域にわたって延びる。

約０．７〜２．８Ｋｇ／Ｊ　（１０〜４０ＤＳｉ　）の
空気圧力が取付具の両側部８７．８８から延びる供給通
路８５．８６によって該相互連結された溝パターンの入
口８９及び９０へ送られることができ、利用される空気
圧力は与えられた重石を有するパレット及び本体を浮揚
するために望まれる空気膜を発生するに充分でなければ
ならない。発生された空気膜は厚さ約０．０２５４ａｍ
＋（０，００１インチ）であり且つ基部及び取付具の間
にそれが該部材間の全ての開いた縁部へ移動する時に広
がる。ダボ９８が走路７５．７６を着座させるために取
付具８０から突出することができる。

磁石９１が取付具８０中に２つの位置において植設され
、空気膜が解放され１つ消散された時にパレットを取付
具８０上の所定の位置に磁気的にロックする。該磁石は
パレット及び本体をクランプするために高い集中保持力
を送出し得る電磁石形式のものであり得る。別に、真空
が同じロックを行うために使用され得る。その上、パレ
ットの整合する表面７９及び取付具の頂部表面８２は曲
線（即ち凸状基部表面及び凹状取付具表面）であること
ができ、これはＸ−Ｙ平面内での調節を提供するのみな
らず、Ｘ−Ｙ平面以外の平面での成る程度の配向を提供
する。

受容部を配置すること 制御ユニット１０、パレット６２、浮揚取付具８０、ト
ラニオン７２、及び走路７５．７６の間の相互３！ｌ粘
は、おおよそ受容部の軸１ｉ１９０を平面２２の１０．
００１３ｍ（０，００００５”　）内にし且つそれと平
行にする位置へ受容部を割出すように予め工作される。

保持体ブロックは挿入される受容部の上にロケータフイ
ンガ５０を有する所定の巨視的位置へ平面２２に沿って
移動される。

電機子板３１及び３６の位置の正確な計測はロケータフ
インガの軸線９９を＠線９０の上へ又はそれに近接して
運ぶ。この近接を行う際、ロケータフインガは下降され
て円錐状の整合する表面５１を受容部１１への開口と係
合状態に運ぶ。円錐状表面が更に下降されてその完全な
環状着座を受容部の全環状縁部に対して達成する時、ロ
ケータフィンガは、浮揚空気膜によって許されるように
弁本体（又は制御ユニット）をＸ−Ｙ平面内でシフトす
ることによって軸線を同様に一致させる。

かかる一致の達成の際に、空気膜は解放され即ち消散さ
れ、パレットの基部６３を取付具の表面８２上へ定着さ
せる。この定着の際に、磁石９１はパレットを取付具に
ロックして更に処理するために該一致を保持する。

密接嵌合部品を挿入すること 保持体ブロック２１は上昇され、ロケータフィンガ５１
を受容部から、次のフィンガ５６（モジュレータスプー
ル弁１５を担持する）を！１１１０ユニットに触ること
なく受容部の上へ水平方向に移動するのを許す高さまで
垂直方向に引込められる。

軸線９０及び９９は前に一致されており且つモジュレー
タスプール弁の軸１ａ９３は軸１１９９と既知の空間的
関係にあるので、キャリッジ２１は軸線９３を受容部の
軸１１９０と一致させて正確に配置するために信頼性を
もって移動され得る。該一致した整合を計測装置（位置
センサー及びυＩｔｌｌ器を有する）を使用して達成し
た時に、ブロック及び保持体要素２７は下降されてモジ
ュラ−スプール弁１５を受容部のどの側部にも接触させ
ずに受容部１１中へ深く挿入する。弁は所定の深さに達
した時にライン２９の真空を解放し且つその上への保持
体の把持を解放することによって解放される。

ブロックの上界、側方ｗＷＪ、及び下降のこの同じ手順
はモジュレータばね１８を受容部中へ運び且つ挿入する
ために行われる。第１０図に示すように、モジュレータ
ばね１８は穴あぎ管３ｏに連結された膨張可能な空気ス
リーブ９７を用いてフィンガ５６上に把持されることが
でき、該穴あき管は空気圧ライン３０ａへ連結されて該
ばねの内部の把持を行う。ばねの所望の深さへの挿入時
に膨張可能な空気スリーブ９７内の空気圧力の解放はば
ねをそれから解放させてフィンガ５６をそれから自由に
上昇させる。

この同じ手順はシフトばねする、シフト弁１４４゜ 及び弁保持体プラグ２０のために再び繰返される。

プラグ２０の挿入時に、保持体クリップはプラグの環状
溝９４中へ且つその周りに水平方向へ挿入され得る。こ
れはキャリッジ９６を負荷することによって促進される
水平方向の挿入移動を用いて実行され得る。

本発明の特別の実施例を例示し且つ説明したが、種々の
変更及び修正が本発明から逸脱せずになされ得ることは
当業者に明らかであり、且つ本発明の真の精神及び範囲
内に入る全ての修正物及び均等物を特許請求の範囲で保
護することは意図される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の観点の流れ図であり、第２図は
自動車の自動変速機用制御ユニットとして有効な弁本体
の概略的立面図であり、第３図は拡大された弁制御ユニ
ットの部分並びに該制御ユニットの受容部の１つへ挿入
される００連した部品の分解斜視図であり、第４図はこ
の方法を実行するために有効である本発明の装置の観点
を具現化する装置の斜視図であり、第５図は第４図の方
向５−５に沿った第４図の装置の立面図であり、第６図
は第５図の装置の平面図であり、第７図は第４図の装置
の部分を形成する空気浮揚板の拡大平面図であり、第８
図は第７図の板の前面図であり、第９図は挿入のために
弁及び関連した部品を運ぶ垂下するフィンガへ向けられ
た第５図の部分の拡大図であり、第１０図は第９図の丸
で囲まれた部分の拡大噺面図である。 １０・・・自動変速機制御ユニット、１１・・・受容部
、１４・・・シフト弁、１５・・・モジュレータ弁、す
る・・・シフト弁ばね、１８・・・モジュレータばね、
２１゜９６・・・キャリッジ、２３・・・保持体ブロッ
ク、２４・・・キャリッジの開口、２７・・・保持体要
素、２８・・・ｇ置、２９．３０−・・空気圧ライン、
３２．３６・・・電機子板、３３．３４．７５．７６・
・・走路、３５・・・フレーム、４０・・・モーター、
５０，５２．５３゜５４．５５．５６・・・フィンガ、
６２・・・バレン１〜．７７・・・ベツド、８０・・・
空気浮揚取付具、８３．８４・・・溝、９１・・・磁石
、９７・・・空気スリーブ。 ＦＩＧ、１ −】■＝≠；已・

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）密接嵌合部品及び本体の受容部のそれぞれが軸線
   を有し、該密接嵌合部品を該本体の該受容部内へ配置す
   る方法であつて、 （イ）軸線を有するロケータフインガ及び部品を既知の
   相対的離間関係で支持するキャリッジを一定の平面内で
   移動させること、 （ロ）前記本体を前記一定の平面と直角な平面で移動さ
   せるために浮揚させること、 （ハ）前記ロケータフインガの軸線と一致する一定の既
   知の位置へ受容部の軸線を運ぶために所定の空間的ステ
   ーションにおいてロケータフインガの運動を行うべく前
   記キャリッジを配置すること、及び （ニ）前記所定の空間的ステーションにおいて前記受容
   部への前記部品の挿入を行うためにキャリッジを前記一
   定の平面に沿つて割出すことによつて前記部品を前記受
   容部中へ挿入すること、を包含する方法。
2. （２）部品を該部品のための微小密接嵌合円筒状受容部
   を有する本体中へ機械的に組込む方法であつて、 （イ）整合する表面を有し且つ受容部軸線が整合する表
   面と直角な平面にある位置に固定されたパレツトへ本体
   を固定すること、 （ロ）平らな表面を調節平面に浮揚すること、 （ハ）調節平面と直角に配置された挿入平面に沿つて移
   動し得るように前記部品を前記キャリッジに取付け、前
   記キャリッジがそれから垂下する配置フィンガを有し、
   前記フィンガの軸線を前記挿入平面に置くこと、 （ニ）前記受容部の少なくとも若干の部分を前記挿入平
   面内に配置しながら、受容部の軸線を配置フィンガの軸
   線と一致するように前記配置フィンガを所定の線に沿つ
   て前記受容部中へ運ぶべく前記キャリッジを移動するこ
   と、 （ホ）前記配置フィンガによつて配置される時に前記パ
   レット及び本体を一緒に前記調節平面内にロックするこ
   と、及び （ヘ）０．００１３〜０．００３８ｍｍ （０．００００５〜０．０００１５″）の公差内で受容
   部軸線と一致する挿入軸線に沿つて前記部品を前記ロッ
   クされた受容部中へ挿入するために前記キャリッジを移
   動すること、 のステップを包含する方法。
3. （３）密接嵌合部品を本体開口内に配置する装置であつ
   て、 （イ）ロケータフインガ及び部品を前記ロケータフイン
   ガに対して既知の離間した関係及び配向で支持する一定
   平面内を移動可能なキャリツジであつて、該キャリッジ
   がロケータフインガの軸線方向運動を所定の空間的ステ
   ーションにおいて行い、同じ空間的ステーションにおい
   て部品の軸線方向運動を行うように移動し得るキャリッ
   ジと、 （ロ）前記本体を前記一定平面と直角な平面で移動可能
   に浮揚する浮揚機構と、 （ハ）所定の空間的ステーションにおいて軸線方向へ移
   動される時に前記開口中への部品の微小の正確な挿入を
   行うためにロケータフインガの軸線と一致する一定の既
   知の位置へ前記本体開口を運ぶべく前記ロケータフイン
   ガと協働する装置と、を具備する装置。