JP2010076037A

JP2010076037A - Ｏリング取付け装置およびｏリング取付け方法

Info

Publication number: JP2010076037A
Application number: JP2008246524A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Suzuki; 宏昌鈴木; Toshihiko Hiratani; 敏彦平谷; Hiroyasu Kawai; 浩泰河合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】Ｏリング取付け溝よりも周径の長いＯリングを自動取付けする。
【解決手段】
ワークに設けられた環状のＯリング取付け溝に自転ローラでＯリングを押し込みながら、取付け溝と自転ローラとを相対移動させ、自転ローラでＯリングを押込んでいく押込み点を移動させることによって、Ｏリング取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを押し縮めながら取付け溝に取付ける作業を自動化する。押込み点において、自転ローラの外周の自転方向と、押込み点が取付け溝に沿って相対移動する方向とは互いに逆方向であり、かつ、押込み点が取付け溝に沿って移動する速度よりも、自転ローラの自転する自転速度の方が大きいので、Ｏリングを押し縮めながら取付けることができ、取付け溝よりも周径の長いＯリングを均一に自動取付けできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに設けられているＯリング取付け溝（以下では取付け溝という）にＯリングを取付ける装置とそのＯリングの取付け方法に関する。

ワークに設けられている取付け溝にＯリングを取付ける作業は、一般的には手作業で行われている。手作業でＯリングを取付ける場合、指先で取付け溝に少しずつＯリングを挿入し、全体を調えて取付けられるため、手間と時間がかかっていた。

取付け溝にＯリングを自動的に取付ける装置が開発されてはいる。特許文献１に、Ｏリング取付け装置が開示されている。この取付け装置は、図９に示すように、筒状のワークの内側に形成されている取付け溝にＯリングを押込んで取付ける。
このＯリング取付け装置では、３本の円柱状の押込み部材５１、５２、５３の周りにＯリング５５を張架する。その状態で押込み部材５１、５２を自転させる。すると取付け溝にＯリング５５が押込まれる。Ｏリング５５を押込んだ後、図９（ｂ）に示すように、３本の押込み部材５１、５２、５３を取付け溝に沿って公転させる。その公転運動によって、取付け溝に取付けたＯリングの偏りを均一化する。
特開昭５９−２４９２８号公報

特許文献１のＯリング取付け装置は、Ｏリングを伸張させながら取付け溝に取付けることはできても、Ｏリングを押し縮めながら取付け溝に取付けることはできない。取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを取付ける場合、特許文献１に記載された技術を用いると、Ｏリングが取付け溝に対して余ってしまう。取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを取付ける場合には、依然として手作業で取付けを行う必要があった。

本発明は、取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを押し縮めながら取付け溝に取付ける作業を自動的に実施できるＯリング取付け装置およびＯリング取付け方法を提供することを目的とする。

本発明では、Ｏリング取付け溝にＯリングを押込むローラの自転運動と同時に取付け溝と自転ローラとを移動させ、自転ローラでＯリングを押込んでいく点（以後、押込み点という）を移動させることによって、Ｏリング取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを押し縮めながら取付け溝に取付ける作業を自動化する。

本発明のＯリング取付け装置は、ワークの取付け溝にＯリングを押込む位置で自転する自転ローラと、自転ローラでＯリングを押込んでいく押込み点が取付け溝に沿って移動するようにワークと自転ローラを相対移動させる移動機構を備えている。

本発明では、押込み点での自転ローラの外周の自転方向と、押込み点が取付け溝に沿って相対移動する方向は、互いに逆方向となるように設定されている。例えば、環状のワークの内側の壁に設けられた取付け溝に対して、環状のワークの内壁面近傍において取付け溝と同一平面状で円柱形状の自転ローラが反時計方向に自転しながらＯリングを取付け溝に押し込んで取り付ける場合、図８に示すように、半径ｒ_１の自転ローラ１を角速度ω_１で反時計方向に自転させ、押込み点Ｐが取付け溝（半径ｒ_２）に沿って時計回りに角速度ω_Ｐの回転運動をするように、ワークと自転ローラの少なくとも一方を移動させることで、押込み点での自転ローラの外周の自転方向と、押込み点Ｐが取付け溝に沿って相対移動する方向が互いに逆方向となるようにできる。取付け溝にＯリングを押込む位置で自転ローラが自転することで、取付け溝にＯリングを押込む。押込み点を通過したＯリングは、取付け溝への押し込みが完了した状態となっている。本発明の取付け装置では、押込み点での自転ローラの外周の自転方向と、押込み点が取付け溝に沿って相対移動する方向を逆方向にすることで、押込み点が前進していく。すなわち、押込み前のＯリングが連続的に取付け溝に押込まれていく。

本発明のＯリング取付け装置では、押込み点が取付け溝に沿って移動する速度よりも自転ローラの自転する自転速度の方が大きい関係に設定されている。例えば、図８の場合、押込み点における自転ローラの自転する自転速度は、自転ローラ１の外周の押込み点における接線方向にｒ_１ω_１となる。押込み点Ｐが取付け溝に沿って移動する速度は、ワーク７の内周にある取付け溝の接線方向にｒ_２ω_Ｐとなる。この場合、ｒ_１ω_１＞ｒ_２ω_Ｐとなるようにする。この関係に設定されていると、Ｏリングを押し縮めながら取付け溝に押込むことができる。取付け溝の径よりも大径のＯリングを取付け溝に自動的に取付けることができる。

また本発明では、自転ローラのＯリングと接触する表面に摩擦力を付与する滑り止め部が設けられていることが好ましい。滑り止め部を設けることで、自転ローラとＯリングの間の滑りが抑制され、より確実にＯリングを押し縮めながら取り付け溝に押込むことが可能となる。

また、本発明では、取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを押し縮めながら取付け溝に取付けるＯリング取付け方法を提供できる。本発明のＯリング取付け方法では、ワークの取付け溝にＯリングを押込む位置で自転ローラを自転させ、自転ローラでＯリングを押込んでいく押込み点が、取付け溝に沿って移動するように、ワークと自転ローラを相対移動させ、取付け溝に沿ってＯリングを順次押込んで取付ける。さらに、押込み点での自転ローラの外周の自転方向と、押込み点が取付け溝に沿って相対移動する方向が互いに逆方向であり、かつ、押込み点が取付け溝に沿って移動する速度よりも、自転ローラの自転する自転速度を大きくし、Ｏリングをその周方向に縮めながら取付け溝に順次押込んで取付ける。これによって、取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを押し縮めながら取付け溝に取付ける作業を効率的に実施できる。

本発明によれば、取付け溝の径よりも径の大きいＯリングを押し縮めながら取付け溝に取付ける作業を自動的に実施することが可能となる。Ｏリングの取付け作業の能率が向上する。また、Ｏリングの圧縮状態を周方向に均一化することができる。

以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）自転ローラのＯリングと接触する表面にはＯリングの滑り止め機構が設けられている。
（特徴２）その滑り止め機構は、局所的にＯリングに食い込むが、Ｏリングを傷つけないだけの円滑度を持った凹凸を備えている。
（特徴３）環状のワークの内面に形成された取付け溝にＯリングを取り付ける。
（特徴４）ワークの平坦面に形成された環状の取付け溝にＯリングを取り付ける。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。本実施例のＯリング取付け装置２０は、図１に示すように、ワーク７を載せる取付け台５、自転ローラ１、自転ローラ１を自転させる駆動手段としての自転モータ３、自転ローラ１をワークの半径方向に移動させるシリンダ４、移動機構２、制御装置６によって構成されている。本実施例では、移動機構２は、ワーク７を回転させる。制御装置６は、移動機構２、自転モータ３、シリンダ４を制御する。

図２に示すように、取付け台５には、環状のワーク設置溝１０が形成されている。ワーク７は環状であり、環状のワーク設置溝１０は環状のワーク７を受け入れる形状をしている。環状のワーク７の内側の壁には、Ｏリング取付け溝９が形成されている。ワーク設置溝１０の深さは、環状のワーク７を環状のワーク設置溝１０に設置したときに取付け台５の上面とワーク７の取付け溝９の下端が同じ高さに揃う深さに調整してある。環状のワーク設置溝１０の壁面は低摩擦係数となるように仕上げられており、環状のワーク７が環状のワーク設置溝１０の中で軽く回転できるように設定されている。

図１に示すように、移動機構２は、ワーク設置溝１０に設置されているワーク７を抑えるプッシャ１３を備えている。プッシャ１３は、ロボットハンド１８に取付けられている。ロボットハンド１８は、プッシャ１３を環状のワーク設置溝１０に沿って回転運動させるようにティーチングされている。ロボットハンド１８が環状のワーク設置溝１０に沿ってプッシャを回転させると、プッシャ１３によって押付けられている環状のワーク７は、環状のワーク設置溝１０に案内された状態で回転する。

図２に示すように、取付け台５には長穴１２が設けられている。長穴１２は、環状のワーク設置溝１０に設置される環状のワーク７の径方向に伸びている。自転ローラ１は、取付け台５の上方に配置されており、自転ローラ１の回転軸１１は、長穴１２を貫通して取付け台５の下方に至り、自転モータ３に接続されている。シリンダ４は、自転ローラ１と回転軸１１と自転モータ３の全体を、長穴１２に沿って移動させる。自転ローラ１がＯリングと接触する表面（円柱状の自転ローラの側面）には、滑り止め１４が設けられており、Ｏリングと自転ローラ１の間に滑りが生じにくくしている。本実施例では、滑り止めのためにローレット加工が施されている。

図３（ａ）は、図１に示したＯリング取付け装置の取付け台５の平面図である。図３（ａ）に示すように、取付け台５の中心から外側に向かって長穴１２が形成されており、取付け台５の下部に設置されたシリンダ４によって、長穴１２に沿って自転ローラ１および自転モータ３が移動する。

次に、本実施例のＯリング取付け装置の運転方法および作用効果について説明する。最初に、図３（ａ）に示すように、ワーク設置溝１０にワーク７を設置する。このときには、自転ローラ１が長穴１２の取付け台５の中央側に位置し、ワーク７から最も遠ざかった状態となっている。

次に、図３（ｂ）に示すように、ワーク７と自転ローラ１との間にＯリング８の一部が位置するように、Ｏリング８を取付け台５上に設置する。尚、この作業は、ロボットハンド等を用いて自動で行うことも可能である。例えば、Ｏリング８の一部をチャック等でつまんで取付け台５にＯリング８の下端が触れる高さで吊り下げて持ち、長穴１２に沿って取付け台５の外側から内側に向けて移動しながら、自転ローラ１にＯリング８を引っ掛けてから取付け台５の上にＯリング８を置く。これによって、ワーク７と自転ローラ１との間にＯリング８の一部が位置するようにＯリング８を取付け台５上に設置できる。

Ｏリング８を設置した後、Ｏリング取付け装置の運転を開始する。図３（ｃ）に示すように、制御装置６は、シリンダ４を制御して、自転ローラ１および自転モータ３を長穴１２に沿ってワーク７の方向に移動させる。これによって、Ｏリング８の一部が、ワーク７の取付け溝９内に押込まれる。

本実施例では、ワーク７の内周面と自転ローラ１の外周面との間に僅かな間隔が形成される位置にまで自転ローラ１を径方向に移動させる。ワーク７の内周面と自転ローラ１の外周面との距離が離れすぎていると取付け溝９にＯリング８を押込むことができない。ワーク７の内周面に自転ローラ１の外周面が押し付けられると、磨耗が懸念される。取付けを行うＯリングと取付け溝に応じて、ワーク７の内周面と自転ローラ１の外周面との間の距離に関する適切な値を制御装置６に設定しておく。この位置において、自転ローラが回転し、ワークの取付け溝９にＯリング８が押込まれる。

次に、自転ローラ１を自転させ、同時にワーク７を回転させながら、Ｏリング８を取付け溝９に取付けていく。尚、以下に説明する回転運動の方向（時計方向、反時計方向）は、取付け台５を上面から見た方向である。図４（ａ）に示すように、半径がｒ_１である自転ローラ１を自転モータ３によって反時計方向に角速度ω_１（ω_１＞０）で回転させる。自転ローラの自転する自転速度は、ｒ_１ω_１である。一方、ロボットハンド１８によって、内径がｒ_２であるワーク７を反時計方向に角速度ω_２（ω_２＞０）で回転させる。

本実施例では、自転ローラ１の外周が自転する自転速度ｒ_１ω_１と、ワーク７の回転によってワーク７の内周に設けられた取付け溝９が自転する速度ｒ_２ω_２が、ｒ_１ω_１＞ｒ_２ω_２の関係を満たすように、自転モータ３と移動機構２とを制御する。

このように、ワーク７を回転させながら自転ローラ１を自転させることによってＯリング８が連続的に取付け溝９に押し縮められて取付けられる。自転ローラ１でＯリングを押込んでいく押込み点を通過したＯリング８は、取付け溝９への押し込みが完了した状態となっている。

図４（ｂ）に示すように、ワーク７が反時計方向に回転することによって、押込み点が、Ａの位置からＢの位置に移動する。押込み点はワーク７と逆の時計方向に半径ｒ_２、角速度ω_２の回転運動を行う。すなわち、押込み点での自転ローラ１の外周の自転方向と、押込み点が取付け溝９に沿って相対移動する方向が互いに逆方向となる。Ａの位置からＢの位置に移動するまでの時間が単位時間であるとすると、曲線ＡＢの長さは押込み点が取付け溝９に沿って相対移動する速度ｒ_２ω_２に等しい。一方その間に、自転ローラ１の外周面は、ｒ_１ω_１の距離だけ自転する。自転ローラ１とＯリングの間に滑りが無ければ、ｒ_１ω_１の長さのＯリング８をＡＢ間に押込む。すなわち、単位時間当りにｒ_１ω_１の長さのＯリング８をｒ_２ω_２の長さの取付け溝９に押込む。上述したように、ｒ_１ω_１＞ｒ_２ω_２であるから、ｒ_１ω_１の長さのＯリングがｒ_２ω_２の長さに押し縮められながら取付け溝９に取付けられる。

自転ローラ１とＯリング８の間に滑りが無ければ、自転ローラ１がワーク７に対して１周するのに要する時間と、自転ローラ１の周面がＯリングの全長を送りこむのに要する時間が等しければよい。すなわち、ワーク７の内周をＬ_Ｗ、取付前のＯリングの内周をＬ_Ｏとした場合、Ｌ_Ｗ／ｒ_２ω_２＝Ｌ_Ｏ／ｒ_１ω_１であればよい。実際には、Ｏリングの弾性やＯリングと自転ローラ１との滑りなどの影響を考慮して、実験的に適切な取付けが可能な回転速度をそれぞれ求めることとなる。

押込み点が取付け溝９に沿って１周するのに要する期間に亘って自転ローラ１の自転による周速度を積分することで得られる距離が、取付け前のＯリングの周長以上に設定されていれば、自転ローラ１が取付け溝９に沿って１周し終えたときに、押込み前のＯリングが残らないようにすることができる。

ワーク７を回転させる代わりに、例えば、図５に示すように、自転ローラ１の自転軸をワーク７の内周方向に沿って移動させてもよい。あるいは、自転ローラ１の自転軸とワーク７の両者を移動させて自転ローラ１をワーク７の取付け溝９に沿って相対的に移動させてもよい。具体的には、自転ローラ１が自転する方向の角速度ω_１を正として、移動機構２によってワーク７の取付け溝９が自転する角速度をω_２、自転ローラ１が取付け溝９に沿って移動する回転運動の角速度をω_３としたとき、取付け溝９にＯリングを押込んでいく押込み点での自転ローラ１の外周の自転する自転速度はｒ_１ω_１となり、押込み点が取付け溝９に沿って移動する速度はｒ_２（ω_２−ω_３）となるから、自転ローラ１の外周の自転する自転速度ｒ_１ω_１についてｒ_１ω_１＞ｒ_２（ω_２−ω_３）＞０を満たしていれば、Ｏリングを押し縮めながら取付け溝９に取付けることが可能となる。尚、図５では、ω_２＝０とした場合、すなわちワーク７を回転させない場合を示しているから、上記の式によればω_３＜０となり、自転ローラ１は、自転の方向と取付け溝９に沿って移動する回転運動の方向が逆になっている。

本実施例のＯリング取付け装置は、環状のワークの内側に設けられた取付け溝が水平面上に設置された状態でＯリングを取付けたが、Ｏリングを押し縮めながら取付ける場合であれば、ワークの形態や設置の向き、取付け溝の位置が異なっても、同様に取付けが可能である。押込み点での自転ローラの外周の自転方向と、押込み点が取付け溝に沿って相対移動する方向が互いに逆方向であり、かつ、押込み点が取付け溝に沿って移動する速度よりも、自転ローラの自転する自転速度の方が大きくなるように、自転ローラを自転させれば、Ｏリングを押し縮めながら取付けることが可能である。

例えば、図６（ａ）のように環状の取付け溝が鉛直平面上になった状態で設置されたワークにＯリングの取付けを行う場合には、図６（ｂ）のように、自転軸の一部にＯリングを係止するくぼみを有する自転ローラを用い、図６（ｃ）に示すように、くぼみと取付け溝との位置を合わせた状態で自転ローラを半回転することで、Ｏリングを取付け溝に押し込むことができる。次に、図６（ｄ）に示すように、自転ローラを水平方向に動かして、くぼみのない部分を用いて、同様にＯリングを取付けるようにすればよい。例えば、図６（ｄ）において、半径ｒ_１の円柱状の自転ローラ１を角速度ω_１で自転させ、内周の半径がｒ_２であるワーク７を自転ローラ１の自転方向と同じ方向に角速度ω_２で回転させて、ｒ_１ω_１＞ｒ_２ω_２とすることで、Ｏリングを押し縮めながら取付けることが可能である。

また、例えば、図７に示すように取付け溝が鉛直方向に掘り下げてある場合にも、本実施例と同様の方法でＯリングを押し縮めながら取付けることができる。例えば、図７のように自転ローラ１の外周面で上面から押さえて、矢印の方向に半径ｒ_１の自転ローラ１を角速度ω_１で自転させ、半径がｒ_２である取付け溝９が設けられたワーク７を角速度ω_２で回転させれば、取付け溝にＯリングを押込んでいく押込み点における自転ローラの外周の周速度と、押込み点が取付け溝に沿って相対的に回転移動する周速度が逆方向となる。すなわち、押込み点での自転ローラの外周の自転方向と、押込み点が取付け溝に沿って相対移動する方向が逆方向となる。さらに、自転ローラ１の自転する自転速度ｒ_１ω_１および押込み点が取付け溝９に沿って移動する速度ｒ_２ω_２についてｒ_１ω_１＞ｒ_２ω_２とすれば、Ｏリングを押し縮めながら取付けることが可能である。

実施例のＯリング取付け装置の構成図。実施例の取付け溝と取付け台との位置関係を説明する図。実施例の取付け台の平面図。図３（ａ）は装置の運転前の状態であって、図３（ｂ）はＯリングを置いた状態であって、図３（ｃ）はＯリングの一端を取付け溝に取付けた状態である。実施例の取付け操作を説明する図。図４（ａ）はワークと自転ローラの回転運動を説明する図であって、図４（ｂ）はＯリングの取付けを説明する図である。変形例の取付け操作を説明する図。変形例の取付け操作を説明する図。図６（ａ）は変形例で用いたワークの図であって、図６（ｂ）および図６（ｃ）はＯリングの一端を取付け溝に取付ける操作を説明する図であって、図６（ｄ）はＯリング全体の取付けを説明する図である。変形例の取付け操作を説明する図。回転運動における回転方向と周速度の方向を説明する図。従来例のＯリング取付け装置の概念図。図９（ａ）は押し込み操作を示しており、図９（ａ）は偏り抑制操作を示している。

符号の説明

１自転ローラ
２移動機構
３自転モータ
４シリンダ
５取付け台
６制御装置
７ワーク
８Ｏリング
９取付け溝
１０ワーク設置溝
１１回転軸
１２長穴
１３プッシャ
１４滑り止め機構
１８ロボットハンド
２０Ｏリング取付け装置
５１、５２、５３ワーク押し込み材
５４ワーク
５５Ｏリング

Claims

ワークの取付け溝にＯリングを押込む位置で自転する自転ローラと、
前記自転ローラでＯリングを押込んでいく押込み点が、前記取付け溝に沿って移動するように、前記ワークと前記自転ローラを相対移動させる移動機構を備えており、
前記押込み点での前記自転ローラの外周の自転方向と、前記押込み点が前記取付け溝に沿って相対移動する方向が互いに逆方向であり、かつ、前記押込み点が前記取付け溝に沿って移動する速度よりも、前記自転ローラの自転する自転速度が大きくなるように、前記自転ローラを駆動手段で自転させることを特徴とするＯリング取付け装置。
前記自転ローラには、Ｏリングと接触する表面に摩擦力を付与する滑り止め部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＯリング取付け装置。
ワークの取付け溝にＯリングを押込む位置で自転する自転ローラを自転させ、
前記自転ローラでＯリングを押込んでいく押込み点が、前記取付け溝に沿って移動するように、前記ワークと前記自転ローラを相対移動させ、前記取付け溝に沿って前記Ｏリングを順次押込んで取付けるＯリング取付け方法であって、
前記押込み点での前記自転ローラの外周の自転方向と、前記押込み点が前記取付け溝に沿って相対移動する方向が互いに逆方向であり、かつ、前記押込み点が前記取付け溝に沿って移動する速度よりも、前記自転ローラの自転する自転速度を大きくし、前記Ｏリングをその周方向に縮めながら前記取付け溝に順次押込んで取付けることを特徴とするＯリング取付け方法。