JPH10180562A

JPH10180562A - しまり嵌合方法およびしまり嵌合装置

Info

Publication number: JPH10180562A
Application number: JP8340288A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Shiotani; 重美塩谷; Wataru Fuwa; 亙不破
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-07
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: US6560846B1; JP3346201B2

Abstract

(57)【要約】【課題】第２部材に推力を付与して第２部材を加速し、
それにより第２部材に運動エネルギを付与して第１部材
に当接によりしまり嵌合させる方法であって、第２部材
の加速開始時における推力の大きさを制御可能な方法を
提供する。【解決手段】推力付与装置５８により、第２部材１２の
後方における圧力を大気圧より高圧にして第２部材１２
に推力を付与するとともに、加速開始阻止・許容装置９
０により、その推力が基準値に達しない状態ではストッ
パ９４により第２部材１２の加速開始を阻止し、達した
状態では許容し、それにより、常に安定した大きさの推
力に基づいて第２部材１２を加速して第１部材１０に当
接させ、それにより、それら２部材１０，１２のしまり
嵌合を常に安定した精度で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２部材のしまり嵌
合を行う技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】しまり嵌合技術の一従来例が実開昭６３
−１４４１３６号公報に記載されている。この従来技術
は、図１２の上側に示すように、固定的に保持されてい
る第１部材２００に第２部材２０２を剛体である圧入ヘ
ッド２０４により押圧してそれら２部材２００，２０２
のしまり嵌合を行う技術である。しかし、この従来技術
においては、第２部材２０２の両端部のうち第１部材２
００の側とは反対側の端部に圧入ヘッド２０４との接触
によって機械的力Ｆを付与されるため、第１部材２００
との当接により第２部材２０２に軸方向圧縮応力が、同
図の下側にグラフで示すように、軸方向位置全体におい
て一様に分布する。そのため、この従来技術には、第２
部材２０２のうち第１部材２００との予定しまり嵌合部
以外の部分にも軸方向圧縮応力が発生してしまうという
問題があった。そこで、本出願人は、その問題を解決す
るために、本発明に先立ち、２部材の少なくとも一方を
互いに接近する向きに加速することにより運動エネルギ
を付与して相手方に当接させることにより、それら２部
材のしまり嵌合を行う技術を開発した。この技術を実施
すれば、第１部材２００との当接により第２部材２０２
に軸方向圧縮応力が図１３に示すように、第１部材２０
０と当接する端部から遠ざかるにつれて漸減し、反対側
の端部で０となる。

【０００３】その後、本出願人はこの開発技術について
研究を続け、その結果、次のような知見を得た。第２部
材が加速を開始するときに第２部材に付与されている推
力の大きさを積極的に制御しないと、第２部材の加速開
始時における推力が変動し、第２部材の第１部材に当接
する直前における速度も変動して、常に安定した精度で
しまり嵌合を行うことができないという知見を得たので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用お
よび効果】本発明は、かかる知見に基づき、第２部材を
加速して第１部材に当接させてそれら２部材のしまり嵌
合を行う一方法であって第２部材の加速開始時における
推力の大きさを安定化させ得るものを得ることを課題と
してなされたものである。この課題は、本発明に従い、
第１部材と第２部材とのしまり嵌合を行う方法を、(a)
第２部材に運動エネルギを付与して第１部材に当接によ
りしまり嵌合させるために、第２部材に推力を第１部材
に接近する向きに付与して第２部材を加速する推力付与
工程と、(b) その推力付与工程において第２部材に付与
される推力が基準値に達しない状態では、その推力に基
づく第２部材の加速開始を阻止し、達した状態では、許
容する加速開始阻止・許容工程とを含むものとすること
によって解決される。したがって、本発明に係るしまり
嵌合方法によれば、第２部材に付与された推力が基準値
に達しない状態では第２部材の加速開始を積極的に阻止
する対策が講じられるため、第２部材の加速開始時にお
ける推力の大きさが安定し、その結果、第２部材の第１
部材に当接する直前における速度も安定し、常に安定し
た精度でしまり嵌合を行うことができるという効果が得
られる。

【０００５】なお付言すれば、本発明において「２部
材」は例えば、相手方との予定しまり嵌合部が共に剛体
製であるものでも、一方は剛体製、他方は弾性体製であ
るものでもよい。また、本発明において「加速」は、２
部材の一方が棒部を有する部材であり、他方がその棒部
が嵌合されるべき穴部を有する部材である場合に、棒部
を有する部材を加速する方式としたり、穴部を有する部
材を加速する方式とすることができる。また、「加速」
は、第２部材に気圧，液圧等、直接力を作用させること
によって第２部材を加速する方式としたり、磁気力，重
力，遠心力等、間接力を作用させることによって第２部
材を加速する方式とすることができる。ここに、「第２
部材に気圧を作用させる」態様には例えば、高圧源と、
第２部材を第１部材に接近可能に案内する案内通路と、
それら高圧源と案内通路の両端部のうち第１部材から離
れた端部内の空間とを互いに接続する気体通路とを含
み、高圧気体を高圧源から案内通路内の上記端部内の空
間に供給して第２部材の後端部に作用させる態様があ
る。また、「加速」は、２部材の当接時に第２部材の両
端部のうち第１部材と当接する端部とは反対側の端部に
発生する軸方向圧縮応力が０となることを保証するため
に、第２部材が第１部材に当接する直前には第２部材を
等速運動状態とする方式とすることが望ましい。また、
本発明において「第２部材の加速開始を阻止する」態様
には例えば、第２部材にストッパを当接させたり、第２
部材をクランプしたり、第２部材を別の固定部材に押圧
したり、第２部材を磁気的に吸引する態様がある。

【０００６】本発明の別の課題は、第２部材を加速して
第１部材に当接させてそれら２部材のしまり嵌合を行う
一装置であって第２部材の加速開始時における推力の大
きさを安定化させ得るものを得ることにある。この課題
は、本発明に従い、第１部材と第２部材とのしまり嵌合
を行う装置を、(a) 第２部材に運動エネルギを付与して
第１部材に当接によりしまり嵌合させるために、第２部
材に推力を第１部材に接近する向きに付与して第２部材
を加速する推力付与装置と、(b) その推力付与装置によ
り第２部材に付与される推力が基準値に達しない状態で
は、その推力に基づく第２部材の加速開始を阻止し、達
した状態では、許容する加速開始阻止・許容装置とを含
むものとすることによって解決される。したがって、本
発明に係るしまり嵌合装置によれば、第２部材に付与さ
れた推力が基準値に達しない状態では第２部材の加速開
始を積極的に阻止する対策が講じられるため、第２部材
の加速開始時における推力の大きさが安定し、その結
果、第２部材の第１部材に当接する直前における速度も
安定し、常に安定した精度でしまり嵌合を行うことがで
きるという効果が得られる。

【０００７】本発明に係るしまり嵌合装置の一実施態様
は、前記加速開始阻止・許容装置が、前記第２部材に接
触してそれの加速開始を阻止する阻止位置と、第２部材
から離間してそれの加速開始を許容する許容位置とに移
動可能な可動部材を含む態様である。そして、本実施態
様の一形態は、前記加速開始阻止・許容装置が、(a) 前
記第２部材にそれの前向き面において当接することによ
り、第２部材の加速開始を阻止するストッパ作動位置
と、第２部材の前向き面から離間することにより、第２
部材の加速開始を許容するストッパ解除位置とに移動可
能なストッパと、(b) そのストッパをストッパ作動位置
とストッパ解除位置とに移動させるアクチュエータとを
含む形態である。別の形態は、前記加速開始阻止・許容
装置が、(c) 前記第２部材をそれの横向き面においてそ
の面と交差する方向の両側からクランプすることによ
り、第２部材の加速開始を阻止するクランプ位置と、第
２部材の横向き面から離間することにより、第２部材の
加速開始を許容するアンクランプ位置とに移動可能なク
ランパー（例えば、コレット等）と、(d) そのクランパ
ーをクランプ位置とアンクランプ位置とに移動させるア
クチュエータとを含む形態である。さらに別の形態は、
固定部材としてのハウジングに形成された通路により前
記第２部材が摺動可能に案内される場合に、前記加速開
始阻止・許容装置が、(e)第２部材にそれの横向き面に
おいて接触してその第２部材を前記通路の壁面に押圧す
ることにより、第２部材の加速開始を阻止する押圧位置
と、第２部材の横向き面から離間することにより、第２
部材の加速開始を許容する離間位置とに移動可能な押圧
部材と、(f) その押圧部材を押圧位置と離間位置とに移
動させるアクチュエータとを含む形態である

【０００８】本発明のさらに別の課題は、第２部材を加
速して第１部材に当接させてそれら２部材のしまり嵌合
を行う一装置であって第２部材の加速開始時における推
力の大きさをフィードバック方式により安定化させ得る
ものを得ることにある。この課題は、本発明に従い、第
１部材と第２部材とのしまり嵌合を行う装置を、(a) 第
２部材に運動エネルギを付与して第１部材に当接により
しまり嵌合させるために、第２部材に推力を第１部材に
接近する向きに付与して第２部材を加速する推力付与装
置と、(b) その推力付与装置により第２部材に付与され
る推力が基準値に達しない状態では、その推力に基づく
第２部材の加速開始を阻止し、達した状態では、許容す
る加速開始阻止・許容装置であって、(1) 前記第２部材
に接触してそれの加速開始を阻止する阻止位置と、第２
部材から離間してそれの加速開始を許容する許容位置と
に移動可能な可動部材と、(2) 前記第２部材の前記推力
の大きさに基づいて前記可動部材を、第２部材の推力が
前記基準値に達しない状態では前記阻止位置、達した状
態では許容位置に移動させる移動装置とを有する加速開
始阻止・許容装置とを含むものとすることによって解決
される。したがって、本発明によれば、第２部材の推力
の実際の大きさがフィードバックされて第２部材の加速
開始時における推力の大きさが制御されるため、第２部
材の加速開始時における推力の大きさを高精度で安定化
させ得るという効果が得られる。なお、本発明において
「第２部材の推力の大きさに基づいて可動部材を移動さ
せる」態様には例えば、推力に関連する量（推力そのも
のの大きさを含む。）を規定する電気信号に基づき、電
気的に作動するアクチュエータを介して可動部材を移動
させる態様や、推力に関連する力（推力そのものを含
む。）に基づいて機械的に可動部材を移動させる態様が
ある。電気的に連動する態様や、機械的に連動する態様
があるのである。

【０００９】本発明に係るしまり嵌合装置の一実施態様
は、前記移動装置が、(a) 前記第２部材の前記推力に関
連する量を検出し、その推力関連量を規定する信号を出
力する推力関連量センサと、(b) 外部からの信号に基づ
いて前記可動部材を前記阻止位置と許容位置とに選択的
に移動するように作動させるアクチュエータと、(c)そ
れら推力関連量センサとアクチュエータとに接続され、
推力関連量センサからの信号に基づいてアクチュエータ
を、前記可動部材が、第２部材の前記推力が前記基準値
に達しない状態では阻止位置、達した状態では許容位置
に移動するように制御するコントローラとを含む態様で
ある。この実施態様の一形態は、前記推力付与装置が、
前記第２部材の後方における圧力を大気圧より高圧にす
ることによってその第２部材に前記推力を付与する高圧
化装置を含み、前記推力関連量センサが、前記第２部材
の後方における圧力を前記推力関連量として検出し、そ
の圧力を規定する信号を出力する圧力センサを含み、か
つ、前記コントローラが、その圧力センサからの信号に
基づいて前記アクチュエータを制御する手段を含む形態
である。また、この形態の一例は、前記推力付与装置
が、高圧気体を供給する高圧源と、第２部材を摺動可能
に嵌合するとともに第２部材を第１部材に接近可能に案
内する案内通路と、それら高圧源と案内通路の両端部の
うち第１部材から離れた端部内の空間とを互いに接続す
る気体通路とを含むものである。そして、この例におい
ては、高圧気体を高圧源から案内通路の上記端部内の空
間に導く際に高圧気体が第２部材の外周面と案内通路の
内周面との隙間から漏れることを防止するために、加速
開始が阻止されて初期位置にある第２部材の外周面と案
内通路の内周面とにシール部材が密着させられることが
望ましい。本発明に係るしまり嵌合装置の別の実施態様
は、前記推力付与装置が、前記第２部材の後方における
圧力を大気圧より高圧にすることによってその第２部材
に前記推力を付与する高圧化装置を含み、前記移動装置
が、前記第２部材の後方における圧力がパイロット圧と
して導入され、そのパイロット圧に基づいて作動して前
記可動部材を、そのパイロット圧が設定圧に達しない状
態では前記阻止位置、達した状態では許容位置に移動さ
せるアクチュエータを含む態様である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のさらに具体的ない
くつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図
１には、本発明に係るしまり嵌合装置の第１実施形態で
あるとともに本発明に係るしまり嵌合方法の第１実施形
態を実施するのに好適な圧入機が示されている。この圧
入機は、穴を有する第１部材１０を被圧入部材として、
その被圧入部材の穴に第２部材１２を圧入部材として圧
入する装置である。

【００１１】この圧入機により組み立てられる圧入組立
体の一例は、同図に示すように、自動車のパワーステア
リング装置で使用されるトーションバーとピニオンシャ
フトとの圧入組立体であり、この例においては、ピニオ
ンシャフトが第１部材１０、トーションバーが第２部材
１２とされる。トーションバー１２は、軸方向に延びる
とともに、それの両端部にそれぞれ大径部２０，２２が
形成されたものである。それら大径部２０，２２はほぼ
同じ直径とされている。それら大径部２０，２２のうち
ピニオンシャフト１０の穴２４に圧入されるべきものが
大径部２０である。この大径部２０の外周面には、圧入
時に大径部２０の外周部が潰れて小径化されることを助
けるために、周方向に沿って凹凸を繰り返す形状が付与
されている。そのための一加工例がセレーション加工で
ある。

【００１２】圧入機は、第１部材１０を水平な姿勢で保
持する保持装置４０を備えている。保持装置４０は、圧
入機のハウジング４２に形成されたエア室４６を有し、
そのエア室４６内において第１部材１０を保持する。ハ
ウジング４２には、一端部においてエア室４６と連通
し、他端部において大気と連通する貫通穴４８が形成さ
れている。この貫通穴４８はキャップ５０がボルト５２
等によりハウジング４２に着脱可能に取り付けられるこ
とによって閉塞される。キャップ５０には、エア室４６
の側において、第１部材１０の両端部のうち第２部材１
２と当接する端部とは反対側の端部において嵌合する嵌
合穴５３が形成されている。

【００１３】圧入機は、さらに、第２部材１２を実質的
に気密かつ摺動可能に案内する案内通路５４を備えてい
る。案内通路５４は、ハウジング４２により、保持装置
４０における第１部材１０と同軸に形成されている。案
内通路５４はそれの一端部においてエア室４６に接続さ
れている。案内通路５４における第２部材１２の初期位
置（図において破線で示す）を規定するために、ハウジ
ング４２にストッパ５５が形成されている。ハウジング
４２にはシール部材５６が、初期位置にある第２部材１
２の大径部２２の外周面に密着する位置に取り付けられ
ている。

【００１４】圧入機は、さらに、第２部材１２に推力を
第１部材１０に接近する向きに付与する推力付与装置５
８を備えている。推力付与装置５８は、第２部材１２の
後方における圧力を大気圧より高圧にする方式である。
推力付与装置５８は、高圧源としての高圧エアタンク６
０と気体通路としてのエア通路６２と制御弁６４と駆動
装置６６とを備えている。高圧エアタンク６０は、高圧
エアを保持する。エア通路６２は、外部通路７０と内部
通路７２とから構成され、高圧エアタンク６０と案内通
路５４の他端部（図において右側の端部）内の空間とを
互いに接続する。制御弁６４は、エア通路６２の途中に
設けられ、駆動装置６６の作動に基づいてエア通路６２
を開閉する。制御弁６４は、本実施形態においては、ニ
ードル弁であり、ハウジング４２に摺動可能に嵌合され
た弁体７６を有し、エア通路６２を遮断して、高圧エア
が高圧エアタンク６０から案内通路５４内の空間に流入
することを阻止する遮断状態（図示の状態）と、エア通
路６２を開いて、その流入を許容する開放状態とに切り
換わる。この切換えは、駆動装置６６の一構成要素とし
てのカム７８によって行われる。カム７８はハウジング
４２内において弁体７６の後端部に近接して配置され、
そのカム７８が駆動装置６６の一構成要素としてのモー
タ８０によって駆動されることにより、制御弁６４が遮
断状態と開放状態とに切り換えられるのである。

【００１５】圧入機は、さらに、加速開始阻止・許容装
置９０を備えている。加速開始阻止・許容装置９０は、
推力関連量センサとしての圧力センサ９２と、可動部材
としてのストッパ９４と、そのストッパ９４を作動させ
るアクチュエータ９６とを備えている。圧力センサ９２
は、案内通路５４における第２部材１２の後方空間９３
の圧力の高さ（例えば、エア室６２のうち案内通路５４
の一端部と連通する部分の圧力の高さ）を検出し、その
高さを規定する信号を出力する。ストッパ９４は、ハウ
ジング４２に案内通路５４と直角な方向に摺動可能に嵌
合されている。アクチュエータ９６は、ハウジング４２
に固定のハウジング１００にプランジャ１０２が軸方向
に移動可能に嵌合され、そのプランジャ１０２が一対の
ソレノイド１０４ａ，１０４ｂの磁気力に基づいて前進
・後退させられる電磁駆動式である。プランジャ１０２
に同軸にストッパ９４が結合されていて、ソレノイド１
０４ａが励磁されてそれに磁気力が発生すれば、その磁
気力に基づいてストッパ９４が、初期位置にある第２部
材１２に機械的に係合して第２部材１２の加速開始を阻
止するストッパ作動位置（本発明における「阻止位置」
の一例であり、図示の位置である。）に移動し、これに
対して、ソレノイド１０４ｂが励磁されてそれに磁気力
が発生すれば、その磁気力に基づいてストッパ９４が、
第２部材１２から離間して第２部材１２の加速開始を許
容するストッパ解除位置（本発明における「許容位置」
の一例である。）に移動する。

【００１６】なお、アクチュエータ９６は例えば、プラ
ンジャ１０２の一方向への移動はソレノイド１０４の磁
気力に基づいて行うが、逆方向への移動はスプリングの
弾性力に基づいて行う方式とすることができる。また、
本実施形態においては、ストッパ９４の先端部が凸の半
球状とされるとともに、そのストッパ９４と第２部材１
２の初期位置との関係が、ストッパ９４の先端部が初期
位置にある第２部材１２に、それの中間における小径部
と大径部２２との間のフィレット面（ワーク側に凸）に
係合するように設定されているが、例えば、他方の大径
部２０の端面に係合するように設定することができる。

【００１７】加速開始阻止・許容装置９０は、さらに、
コントローラ１１０を備えている。コントローラ１１０
は、圧力センサ９２とアクチュエータ９６４とモータ８
０とに接続されている。コントローラ１１０は、ＣＰ
Ｕ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータを主体とし
て構成されており、ＲＯＭに図２にフローチャートで表
されている制御プログラムが記憶され、その制御プログ
ラムがＣＰＵによりＲＡＭを使用しつつ実行されること
により、ストッパ９４がストッパ作動位置とストッパ解
除位置とに移動させられる。

【００１８】圧入機は、さらに、２つのエア抜き穴１１
４，１１６を備えている。エア抜き穴１１４は、一端部
において案内通路５４と連通し、他端部において大気と
連通するようにハウジング４２に形成されている。エア
抜き穴１１４の一端部は、加速された第２部材１２が第
１部材１０と当接する直前において第２部材１２の大径
部２２が通過し、案内通路５４内における第２部材１２
の後方空間９３が大気と連通するように配置されてい
る。それにより、第２部材１２は、第１部材１０との当
接直前において、加速運動状態から等速運動状態に移行
させられることになる。これに対して、エア抜き穴１１
６は、一端部においてエア室４６と連通し、他端部にお
いて大気と連通するようにハウジング４２に形成されて
いる。それにより、第２部材１２が第１部材１０に接近
する際にエア室４６の昇圧が防止され、第２部材１２に
付与された推力が有効に第２部材１２の加速に利用され
ることとなる。

【００１９】次にこの圧入機を用いた圧入方法を図２の
フローチャートと図３のサイクル線図とに基づいて説明
する。まず、作業者が今回圧入すべき第１部材１０と第
２部材１２とを圧入機の所定位置に取り付ける。次に、
作業者がコントローラ１１０の電源を投入し、続いて、
作業者が圧入開始指令信号をコントローラ１１０に入力
する。その入力に応じてコントローラ１１０のコンピュ
ータが図２の制御プログラムの実行を開始する。なお、
この実行に先立ち、高圧エアタンク６０には高圧エアが
設定気圧下に蓄積されている。

【００２０】制御プログラムにおいてはまず、ステップ
Ｓ１（以下、単にＳ１で表す。他のステップについても
同じとする。）において、ストッパ９４をストッパ作動
位置に移動させるために、ソレノイド１０４ａが励磁さ
れる一方、ソレノイド１０４ｂが消磁される。次に、Ｓ
２において、制御弁６４を開かせるためにモータ８０が
駆動される。それにより、後方空間９３の昇圧が開始さ
れる。その後、Ｓ３において、圧力センサ９２により後
方空間９３の圧力Ｐが検出され、続いて、Ｓ４におい
て、検出された圧力Ｐが設定圧力Ｐ₀に達するのが待た
れる。達したならば、Ｓ５において、ストッパ９４をス
トッパ解除位置に移動させるために、ソレノイド１０４
ｂが励磁される一方、ソレノイド１０４ａが消磁され
る。それにより、第２部材１２が設定圧力Ｐ₀に対応す
る基準推力により加速を開始し、案内通路５４を経て第
１部材１０に接近し、やがて第１部材１０と当接し、そ
れにより、それら２部材１０，１２の圧入が行われる。
その後、Ｓ６において、作業者が圧入完了確認信号をコ
ントローラ１１０に入力するのが待たれ、入力されたな
らば、Ｓ７において、次回の圧入に備えて制御弁６４を
閉じさせるためにモータ８０が駆動される。以上で一回
の圧入が終了する。

【００２１】したがって、本実施形態によれば、第２部
材１２の実際の推力がフィードバックされて第２部材１
２の加速開始時における推力の大きさが制御されるか
ら、高圧エアタンク６０の圧力値のばらつきや圧力変化
特性（タンク容量等に依存する）のばらつきにもかかわ
らず、第２部材１２の加速開始時における推力の大きさ
が安定し、常に安定した精度で圧入を行うことが可能と
なる。また、このように、本実施形態によれば、第２部
材１２の実際の推力がフィードバックされて第２部材１
２の加速開始時における推力の大きさが制御されるされ
るから、例えば、高圧エアタンク６０の圧力値が時間的
変動を伴うことを避け得ない場合には、圧力値がピーク
値に到達したときに第２部材１２の加速開始を行う形態
で本発明を実施することが可能となる。そして、このよ
うな形態とすれば、第２部材１２を大きな推力で効果的
に加速可能となり、第２部材１２に推力を付与し続ける
区間、すなわち、加速区間の長さを短縮可能となり、圧
入機の小形化も可能となる。

【００２２】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、Ｓ２，Ｓ６およびＳ７が本発明における
「推力付与工程」に相当し、Ｓ１およびＳ３〜Ｓ５が本
発明における「加速開始阻止・許容工程」に相当してい
るのである。また、ストッパ９４が本発明における「可
動部材」の一例を構成し、圧力センサ９２とアクチュエ
ータ９６とコントローラ１１０とが互いに共同して本発
明における「移動装置」の一例を構成しているのであ
る。

【００２３】次に第２実施形態を説明する。なお、本実
施形態は先の第１実施形態と共通する要素が多いため、
共通する要素については詳細な説明を省略し、異なる要
素についてのみ詳細に説明する。

【００２４】本実施形態においては、図４に示すよう
に、先の第１実施形態に対して、圧力センサ９２に代え
て力センサ２００が設けられている。この力センサ２０
０は、前記ストッパ９４に設けられている。前述のよう
に、ストッパ９４はストッパ作動位置において第２部材
１２に機械的に係合するから、前記後方空間９３の圧力
に基づいて第２部材１２に推力が発生すれば、その推力
を受けるストッパ９４に反力（反曲げモーメントを含
む。）が発生する。そこで、本実施形態においては、そ
の反力を第２部材１２の推力の代用値として検出するた
めに力センサ２００が設けられているのである。力セン
サ２００は例えば、ストッパ９４の表面に接着された歪
みゲージを主体として構成される。

【００２５】この力センサ２００は、前記モータ８０お
よびアクチュエータ９６と共にコントローラ２０４に接
続されている。コントローラ２０４はコンピュータを主
体として構成されており、そのコンピュータのＲＯＭに
図５にフローチャートで表されている制御プログラムが
記憶されている。この制御プログラムにおいてはまず、
Ｓ２１において、ストッパ９４をストッパ作動位置に移
動させるためにアクチュエータ９６が制御され、次に、
制御弁６４を開かせるためにモータ８０が駆動される。
それにより、後方空間９３の昇圧が開始される。その
後、Ｓ２３において、力センサ２０４によりストッパ９
４の反力Ｆが検出され、続いて、Ｓ２４において、検出
された反力Ｆが設定反力Ｆ₀に達するのが待たれる。達
したならば、Ｓ２５において、ストッパ９４をストッパ
解除位置に移動させるためにアクチュエータ９６が制御
される。それにより、第２部材１２が、設定反力Ｆ₀に
対応する基準推力により加速を開始し、案内通路５４を
経て第１部材１０に接近し、やがて第１部材１０と当接
し、それにより、それら２部材１０，１２の圧入が行わ
れる。その後、Ｓ２６において、作業者が圧入完了確認
信号をコントローラ２０４に入力するのが待たれ、入力
されたならば、Ｓ２７において、次回の圧入に備えて制
御弁６４を閉じさせるためにモータ８０が駆動される。
以上で一回の圧入が終了する。

【００２６】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、Ｓ２２，Ｓ２６およびＳ２７が本発明に
おける「推力付与工程」に相当し、Ｓ２１およびＳ２３
〜Ｓ２５が本発明における「加速開始阻止・許容工程」
に相当しているのである。また、ストッパ９４が本発明
における「可動部材」の一例を構成し、力センサ２００
とアクチュエータ９６とコントローラ２０４とが互いに
共同して本発明における「移動装置」の一例を構成して
いるのである。また、本実施形態においては、それらス
トッパ９４と力センサ２００とアクチュエータ９６とコ
ントローラ２０４とが互いに共同して加速開始阻止・許
容装置２０６を構成し、それが本発明における「加速開
始阻止・許容装置」の一例を構成しているのである。

【００２７】次に第３実施形態を説明する。なお、本実
施形態は先の第１実施形態と共通する要素が多いため、
共通する要素については詳細な説明を省略し、異なる要
素についてのみ詳細に説明する。

【００２８】本実施形態においては、図６に示すよう
に、先の第１実施形態に対して、ストッパ９４に代えて
クランプ機構としての液圧式のコレットチャック３００
が設けられ、また、アクチュエータ９６に代えて液圧作
動装置としてのアクチュエータ３０２が設けられてい
る。コレットチャック３００は、よく知られているよう
に、ワークとしての第２部材１２の外径をクランプする
コレット３０４を可動部材として備えている。コレット
チャック３００は、コレット３０４の直径を縮小させる
ことによって第２部材１２をクランプし、拡大すること
によって第２部材１２のアンクランプする。このコレッ
トチャック３００においては、アンクランプはコレット
３０４自身の弾性により行われるが、クランプは液圧に
より行われる。そのため、コレットチャック３００に接
続されるアクチュエータ３０２は、(a) 高圧液体をコレ
ット３０４にそれの直径が縮小する向きに作用させる高
圧源（ポンプ等）３０８と、(b) リザーバ３１０と、
(c) それら高圧源３０８とリザーバ３１０とコレット３
０４との間の作動液の流通状態を制御する制御弁３１２
とを備えている。制御弁３１２は、電磁駆動式であっ
て、ソレノイドの磁気力に応じて、高圧液体がコレット
３０４からリザーバ３１０に向かって流出することを許
容することにより、コレット３０４自身の弾性によって
コレット３０４の直径が拡大するチャック解除状態と、
高圧液体がコレット３０４からリザーバ３１０に向かっ
て流出することを阻止することにより、高圧液体の作用
によってコレット３０４の直径が縮小するチャック作動
状態とに切り換わる。なお付言すれば、コレット３０４
は、複数の部分がクランプすべきワークの外周側におい
て一円周に沿って並んで構成されており、各部分に個々
に着目すれば、各部分は、第２部材１２に接触してそれ
の加速開始を阻止する阻止位置と、第２部材１２から離
間してそれの加速開始を許容する許容位置とに移動可能
な可動部材として機能すると考えることができる。制御
弁３１２は前記モータ８０および圧力センサ９２と共に
コントローラ３２０に接続されている。コントローラ３
２０はコンピュータを主体として構成されており、その
コンピュータのＲＯＭに図７にフローチャートで表され
ている制御プログラムが記憶されている。

【００２９】この制御プログラムにおいてはまず、Ｓ４
１において、コレット３０４をチャック作動状態とする
ために制御弁３１２が制御される。制御弁３１２が高圧
液体がコレット３０４からリザーバ３１０に向かって流
出することを阻止する状態に切り換えられるのである。
次に、Ｓ４２において、制御弁６４を開かせるためにモ
ータ８０が駆動される。それにより、後方空間９３の昇
圧が開始される。続いて、Ｓ４３において、圧力センサ
９２により後方空間９３の圧力Ｐが検出され、その後、
Ｓ４４において、検出された圧力Ｐが設定圧力Ｐ₀に達
するのが待たれる。達したならば、Ｓ４５において、コ
レット３０４をチャック解除状態に切り換えるために制
御弁３１２が制御される。制御弁３１２が高圧液体がコ
レット３０４からリザーバ３１０に向かって流出するこ
とを許容する状態に切り換えられるのである。それによ
り、第２部材１２が、設定圧力Ｐ₀に対応する基準推力
により加速を開始し、案内通路５４を経て第１部材１０
に接近し、やがて第１部材１０と当接し、それにより、
それら２部材１０，１２の圧入が行われる。その後、Ｓ
４６において、作業者が圧入完了確認信号をコントロー
ラ３２０に入力するのが待たれ、入力されたならば、Ｓ
４７において、次回の圧入に備えて制御弁６４を閉じさ
せるためにモータ８０が駆動される。以上で一回の圧入
が終了する。

【００３０】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、Ｓ４２，Ｓ４６およびＳ４７が本発明に
おける「推力付与工程」に相当し、Ｓ４１およびＳ４３
〜Ｓ４５が本発明における「加速開始阻止・許容工程」
に相当しているのである。また、コレットチャック３０
０のコレット３０４の周方向における各部分が本発明に
おける「可動部材」の一例を構成し、圧力センサ９２と
アクチュエータ３０２とコントローラ３２０とが互いに
共同して本発明における「移動装置」の一例を構成して
いるのである。また、本実施形態においては、それらコ
レットチャック３００と圧力センサ９２とアクチュエー
タ３０２とコントローラ３２０とが互いに共同して加速
開始阻止・許容装置３１６を構成し、それが本発明にお
ける「加速開始阻止・許容装置」の一例を構成している
のである。

【００３１】次に第４実施形態を説明する。先の第１〜
第３実施形態においては、第２部材１２の推力の実際の
大きさがセンサにより検出され、そのセンサからの電気
信号に基づいて加速開始阻止・許容装置が作動させられ
るようになっているが、本実施形態においては、図８に
簡略化して示すように、ストッパ３５０が第２部材１２
の後方圧と機械的に連動させられる。具体的には、ハウ
ジング３５２にピストン３５４が実質的に気密かつ摺動
可能に嵌合されたアクチュエータ３５６が設けられてい
る。ハウジング３５２にピストン３５４が嵌合されるこ
とによってハウジング３５２内の空間が２つに仕切られ
ている。それら空間の一方は、第２部材１２を摺動可能
かつ第１部材１０に接近可能に案内する案内通路３５７
内において第２部材１２の後方に位置する後方空間３５
８とエア通路３５９を経て常時連通したエア室３６０で
ある。他方の空間は、常時大気と連通した大気圧室３６
２である。ピストン３５４の両端面のうちエア室３６０
の側の端面からロッド３６４が同軸に延び出させられて
ハウジング３５２から突出し、その突出端部にストッパ
３５０が同軸に結合されている。大気圧室３６２には、
ピストン３５４を図示の原位置に向かって付勢するスプ
リング３６８が配設されている。ピストン３５４が原位
置にあるときにストッパ３５０は図示の初期位置にある
第２部材１２に機械的に係合し、それにより、第２部材
１２の加速開始が阻止される。これに対して、高圧エア
が高圧源３７０から案内通路３５７に供給され、第２部
材１２の後方圧が設定値以上となってスプリング３６８
の弾性力に打ち勝つに至れば、ピストン３５４が原位置
から前進してロッド３５０を第２部材１２から離間さ
せ、それにより、第２部材１２の加速開始が許容され
る。

【００３２】すなわち、本実施形態においては、アクチ
ュエータ３５６が第２部材１２の後方圧をパイロット圧
として作動する方式とされているのであり、アクチュエ
ータ３５６およびエア通路３５９が本発明における「移
動装置」の一例を構成し、また、ストッパ３５０が本発
明における「可動部材」の一例を構成しているのであ
る。また、本実施形態においては、それらストッパ３５
０とアクチュエータ３５６とエア通路３５９とが互いに
共同して加速開始阻止・許容装置３７４を構成し、それ
が本発明における「加速開始阻止・許容装置」の一例を
構成しているのである。

【００３３】次に第５実施形態を説明する。なお、本実
施形態は先の第１実施形態と共通する要素が多いため、
共通する要素については詳細な説明を省略し、異なる要
素についてのみ詳細に説明する。

【００３４】本実施形態においては、図９に示すよう
に、先の第１実施形態に対して、圧力センサ９２を含む
推力関連量センサが省略され、推力の実際値の検出なし
で、推力の実際値が基準値に達した時期を予測し、その
予測に基づいてストッパ９４が制御される。したがっ
て、本実施形態においては、コントローラ４００がモー
タ８０とアクチュエータ９６のソレノイド１０４とに接
続されている。コントローラ４００はコンピュータを主
体として構成されており、そのコンピュータのＲＯＭに
図１０にフローチャートで表されている制御プログラム
が記憶されている。

【００３５】この制御プログラムにおいてはまず、Ｓ６
１において、ストッパ９４をストッパ作動位置に移動さ
せるためにアクチュエータ９６が制御され、次に、制御
弁６４を開かせるためにモータ８０が駆動される。それ
により、後方空間９３の昇圧が開始される。続いて、Ｓ
６３において、上記Ｓ６２において制御弁６４が開いた
時期から設定時間Ｔ₀が経過するのが待たれる。制御弁
６４が開いた時期から、後方空間９３の圧力が高圧エア
タンク６０と等圧となって定常状態となるまでに十分な
時間が予め実験的に取得され、その時間が設定時間Ｔ₀
とされて、それが経過するのが待たれるのである。設定
時間Ｔ₀が経過したならば、Ｓ６４において、ストッパ
９４をストッパ解除位置に移動させるためにアクチュエ
ータ９６が制御される。それにより、第２部材１２が設
定圧力Ｐ₀に対応する基準推力により加速を開始し、案
内通路５４を経て第１部材１０に接近し、やがて第１部
材１０と当接し、それにより、それら２部材１０，１２
の圧入が行われる。その後、Ｓ６５において、作業者が
圧入完了確認信号をコントローラ４００に入力するのが
待たれ、入力されたならば、Ｓ６６において、次回の圧
入に備えて制御弁６４を閉じさせるためにモータ８０が
駆動される。以上で一回の圧入が終了する。

【００３６】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、Ｓ６２，Ｓ６５およびＳ６６が本発明に
おける「推力付与工程」に相当し、Ｓ６１，Ｓ６３およ
びＳ６４が本発明における「加速開始阻止・許容工程」
に相当しているのである。また、ストッパ９４が本発明
における「可動部材」の一例を構成し、アクチュエータ
９６とコントローラ４００とが互いに共同して本発明に
おける「移動装置」の一例を構成しているのである。ま
た、本実施形態においては、それらストッパ９４とアク
チュエータ９６とコントローラ４００とが互いに共同し
て加速開始阻止・許容装置４０４を構成し、それが本発
明における「加速開始阻止・許容装置」の一例を構成し
ているのである。

【００３７】本実施形態によれば、推力関連量センサな
しで第２部材１２の加速開始時における推力の大きさが
制御されるため、装置コストの上昇を抑制しつつ推力の
安定化が図られるという効果が得られる。しかしなが
ら、本実施形態においては、高圧エアタンク６０の圧力
変化特性が常に同じとは限らないという事情を考慮し
て、後方空間９３が高圧エアタンク６０と等圧になった
時期を予測しなければならないため、制御弁６４が開い
た時期から第２部材１２の加速を開始させる時期までの
前記設定時間Ｔ₀をやや長めに設定することが必要とな
る。これに対して、先の第１〜第４実施形態において
は、後方空間９３の実際の圧力Ｐまたはストッパ９４の
実際の反力Ｆを検出して第２部材１２の加速開始時期が
決定されるため、第２部材１２の加速開始時期が無駄に
遅延される状況がなくなり、圧入効率が向上するという
効果が得られる。

【００３８】次に第６実施形態を説明する。本実施形態
は、可動部材に特徴があり、それ以外の要素については
先の第１実施形態と共通する。図１１には、その特徴が
分かる範囲内で圧入機が簡略化して示されている。本実
施形態においては、ハウジング５００と、第１部材１０
を保持する保持装置５０２と、高圧気体を供給する高圧
源５０４とを備えている。ハウジング５００には、第２
部材１２を摺動可能に嵌合するとともに第２部材１２を
保持装置５００に保持されている第１部材１０に接近可
能に案内する案内通路５０６が形成されている。その案
内通路５０６内において図示の初期位置にある第２部材
１２に近接して押圧部材５０８が配設されている。押圧
部材５０８は、(a) 初期位置にある第２部材１２にそれ
の側面においてそれの直径方向一側から係合して第２部
材１２をそれの反対側の側面において案内通路５０６の
周壁面に押圧することにより、第２部材１２の加速開始
を阻止する押圧位置と、(b) 第２部材１２の側面から離
間することにより、第２部材１２の加速開始を許容する
離間位置とに移動させられる。この移動はアクチュエー
タ５１０により行われる。アクチュエータ５１０は、第
２部材１２の後方圧Ｐを検出する圧力センサ５１２と共
にコントローラ５１４に接続されている。コントローラ
５１４はコンピュータを主体として構成されており、そ
のコンピュータにより先の第１実施形態と同様な制御プ
ログラムを実行させることにより、第２部材１２の後方
圧Ｐすなわち第２部材１２の実際の推力の大きさに基づ
いてアクチュエータ５１０を制御する。

【００３９】すなわち、本実施形態においては、押圧部
材５０８が第２部材１２を案内通路５０６の周壁面に押
圧してそれら押圧部材５０８と案内通路５０６の周壁面
との間の摩擦力を増加させることによって第２部材１２
の加速開始を阻止する方式とされているのであり、その
押圧部材５０８が本発明における「可動部材」の一例を
構成し、圧力センサ５１２とアクチュエータ５１０とコ
ントローラ５１４とが互に共同して本発明における「移
動装置」の一例を構成し、また、それら押圧部材５０８
と圧力センサ５１２とアクチュエータ５１０とコントロ
ーラ５１４とが互に共同して加速開始阻止・許容装置５
２０を構成し、それが本発明における「加速開始阻止・
許容装置」の一例を構成しているのである。

【００４０】以上、本発明のいくつかの実施形態を図面
に基づいて詳細に説明したが、それらの他にも、特許請
求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて
種々の変形，改良を施した形態で本発明を実施すること
ができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る圧入機を示す側面断
面図である。

【図２】図１のコントローラのコンピュータにより実行
される制御プログラムを示すフローチャートである。

【図３】上記実施形態に係る圧入機の１サイクル分の作
動内容を経時的に示すサイクル線図である。

【図４】本発明の別の実施形態に係る圧入機を示す側面
断面図である。

【図５】図４のコントローラのコンピュータにより実行
される制御プログラムを示すフローチャートである。

【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る圧入機を示
す側面断面図である。

【図７】図６のコントローラのコンピュータにより実行
される制御プログラムを示すフローチャートである。

【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る圧入機を簡
略化して示す側面断面図である。

【図９】本発明のさらに別の実施形態に係る圧入機を示
す側面断面図である。

【図１０】図９のコントローラのコンピュータにより実
行される制御プログラムを示すフローチャートである。

【図１１】本発明のさらに別の実施形態に係る圧入機を
簡略化して示す側面断面図である。

【図１２】従来のしまり嵌合技術の原理およびその問題
点を説明するための図である。

【図１３】本出願人が本発明に先立って開発したしまり
嵌合技術の原理およびその効果を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０第１部材１２第２部材４０保持装置５４案内通路５８推力付与装置６０高圧エアタンク６４制御弁９０，２０６，３１６，３７４，４０４，５２０加速
開始阻止・許容装置９２，５１２圧力センサ９４，３５０ストッパ９６，３０２，３５６，５１０アクチュエータ１１０，２０４，３２０，４００，５１４コントロー
ラ２００力センサ３００コレットチャック３０４コレット５０８押圧部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１部材と第２部材とのしまり嵌合を行う
方法であって、第２部材に運動エネルギを付与して第１部材に当接によ
りしまり嵌合させるために、第２部材に推力を第１部材
に接近する向きに付与して第２部材を加速する推力付与
工程と、その推力付与工程において第２部材に付与される推力が
基準値に達しない状態では、その推力に基づく第２部材
の加速開始を阻止し、達した状態では、許容する加速開
始阻止・許容工程とを含むことを特徴とするしまり嵌合
方法。
【請求項２】第１部材と第２部材とのしまり嵌合を行う
装置であって、第２部材に運動エネルギを付与して第１部材に当接によ
りしまり嵌合させるために、第２部材に推力を第１部材
に接近する向きに付与して第２部材を加速する推力付与
装置と、その推力付与装置により第２部材に付与される推力が基
準値に達しない状態では、その推力に基づく第２部材の
加速開始を阻止し、達した状態では、許容する加速開始
阻止・許容装置とを含むことを特徴とするしまり嵌合装
置。
【請求項３】前記加速開始阻止・許容装置が、前記第２部材に接触してそれの加速開始を阻止する阻止
位置と、第２部材から離間してそれの加速開始を許容す
る許容位置とに移動可能な可動部材と、前記第２部材の前記推力の大きさに基づいて前記可動部
材を、第２部材の推力が前記基準値に達しない状態では
前記阻止位置、達した状態では許容位置に移動させる移
動装置とを含む請求項２に記載のしまり嵌合装置。