JP4722766B2 - 圧入部品取付装置 - Google Patents

Description

この発明は、ベアリング等の圧入部品をワークへ圧入するための装置に関する。

この種類の装置として、ワークを挟んで上下にバックアップシリンダと圧入シリンダを配置し、それぞれの伸縮ロッドをワークへ向かって伸ばし、バックアップシリンダの伸縮ロッドでワークを押圧し、圧入シリンダの伸縮ロッド先端にて圧入部品をワークの圧入部へ圧入するようにしたものがある。
特開平４−２６９１２８号公報

上記のようにシリンダを用いた圧入装置の場合は、シリンダによる伸縮ロッドの伸び出し速度及び押圧荷重が一定であるため、圧入部品の圧入時直前における速度や荷重の微調整ができず、バックアップ側の押圧荷重が大きくなり過ぎるとワークを変形させ、圧入側の圧入荷重が大きくなり過ぎるとワークを浮き上がらせて圧入不足を生じる。また、エアシリンダ等の流体圧を用いると、流体圧が高くなるにつれて僅かに戻るバックラッシが生じるので、これによる圧入不足も生じるおそれがある。

さらに、複数の圧入部品を圧入する場合は、それぞれに対応する複数のシリンダで一度に圧入する多軸装置がある。このような多軸装置においては装置自体が大型かつ複雑になるとともに、複数の取付部間における微妙な寸法差に基因するかじりを生じることがある。しかも多くの治具を同時にセットする必要があるためセット作業が大変になり、そのうえこれら多数の治具の保管スペースも大きなものが要求される。本願は係る課題の解決を目的とする。

上記課題を解決するため、圧入部品取付装置に係る請求項１の発明は、圧入部品の被圧入部を備えたワークの一面側をバックアップ部材で押圧し、他面側から圧入部品を圧入部材により被圧入部へ圧入するようにした圧入部品取付装置において、
前記バックアップ部材の押圧動作及び圧入部材の圧入動作をそれぞれサーボモータで行い、これら各サーボモータは、前記バックアップ部材及び圧入部材の各動作速度並びに前記圧入部材による圧入荷重及び前記バックアップ部材による押圧荷重をそれぞれ変化させるとともに、
前記圧入部材及び前記バックアップ部材側にそれぞれ設けられた荷重検出装置により圧入荷重及び押圧荷重を常時検出し、この検出荷重に基づいて前記押圧荷重を前記圧入荷重にバランスするように追随変化させ、前記押圧荷重を前記圧入荷重に追随させて常時一致するように前記各サーボモータを制御するようにしたことを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記バックアップ部材は、別体のバックアップ側アダプタを介して押圧し、前記圧入部材は別体の圧入側アダプタを介して前記圧入部品を圧入することを特徴とする。

請求項３の発明は上記請求項２において、前記バックアップ側アダプタ及び圧入側アダプタがそれぞれ複数種類のものを支持部材上へ着脱自在に支持され、支持部材を移動させることにより、任意の一つを選択することを特徴とする。

請求項４の発明は上記請求項３において、前記バックアップ側アダプタの支持部材が、前記バックアップ側アダプタを当初位置へ戻すバネ手段を備え、前記バックアップ部材で前記ワークを押圧するとき、前記バネ手段に抗して前記バックアップ側アダプタをワークへ向かって移動させ、前記ワークを開放するとき、前記バネ手段により前記バックアップ側アダプタを当初位置へ戻すことを特徴とする。

請求項５の発明は上記請求項１において、前記圧入部品の前被記圧入部に対する圧入開始に先立って、予め前記ワークを固定していたロックを一時的に解除して、位置決めを微調整することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、バックアップ部材及び圧入部材をそれぞれサーボモータで駆動させるようにしたので、それぞれの動作速度並びに押圧荷重及び圧入荷重を自由にコントロールできるようになる。このため、位置決めを正確にしたり、ワークの変形を防止でき、さらに圧入時の浮き上がりを防止できる。また、確実に圧入することができ、従来のエアシリンダ等の流体圧を用いた場合におけるようなバックラッシによる圧入不足を回避できる。したがって圧入作業の精度を高めることができる。

また、圧入部材による圧入荷重及びバックアップ部材による押圧荷重をそれぞれ変化させるとともに、押圧荷重を圧入荷重にバランスするように追随変化させ、押圧荷重を圧入荷重に追随させて常時一致するように制御できるので、押圧荷重と圧入荷重のアンバランスに基因するワークの変形を防止しつつ圧入できる。しかもサーボモータにより荷重バランスを容易に実現できる。

請求項２の発明によれば、バックアップ部材が別体のバックアップ側アダプタを介してワークを押圧し、圧入部材が別体の圧入側アダプタを介して圧入部品を圧入するので、圧入部品及び被圧入部のサイズや被圧入部の高さ等が変化しても、バックアップ部材及び圧入部材のストロークを一定とし、バックアップ側アダプタ及び圧入側アダプタを変化させるだけで、バックアップ部材及び圧入部材をそれぞれ１種類にできる。したがって複数の圧入部品及び被圧入部に対してバックアップ部材及び圧入部材を共通に使用でき、装置を１軸の簡単な構造にすることができる。また、バックアップ部材及び圧入部材の各ストロークを短くすることにより高精度な作業が可能になり、装置サイズをコンパクトにできる。

請求項３の発明によれば、バックアップ側アダプタ及び圧入側アダプタをそれぞれ複数種類用意して支持部材上へ支持させたので、支持部材を移動させることにより、任意の一つを選択することができる。
このため、圧入部材及びバックアップ部材を各１軸とする１軸形式の圧入部品取付装置であっても、複数種類の圧入部品を効率よく圧入できる。
そのうえ、１軸形式にすることにより、従来の多軸装置と比べて、複数の取付部間における微妙な寸法差に基因するかじりを防止でき、作業精度が向上する。また、多軸装置におけるように、多くの治具を定規板上の種々異なる多数の所定ケ所へ同時にセットしておく必要がないから、治具のセット作業が容易になるとともに、これら多数の治具の保管スペースを小さくすることができる。

請求項４の発明によれば、バックアップ側アダプタの支持部材はバネ手段により当初位置へ戻されるようになっているので、不使用時のバックアップ側アダプタを簡単な機構で常時初期位置へ自動的に戻すことができる。しかも複数のバックアップ側アダプタを使用する場合には、これらを初期位置へ整列させておくことができる。

請求項５の発明によれば、圧入部品の圧入開始に先立って、予めワークを固定していたロックを一時的に解除するので、圧入部品の被圧入部に対する位置決めを微調整して位置決めをさらに正確にすることができ、かじりを生じないようにすることができる。

以下、図面に基づいて、ベアリングの圧入装置として構成された一実施例を説明する。図１は実施例装置の概略正面図である。以下の説明において、左右・上下の各方向は本図を基準とし、紙面に対して垂直な方向を前後方向と言うことにする。またワーク等の移動方向をＸＹＺからなる直交３軸にて表現するとき、左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。

この装置は、周囲枠１の上方向中間部に基台２が水平に支持され、その中央部に開口３が設けられている。基台２上には、前後方向に設けられている第１レール４を介して第１ワーク支持プレート５が水平に支持され、開口３上方となる中央に開口６が設けられている。第１ワーク支持プレート５はＹ方向へ移動自在であり、この移動は後述するように、基台２上に支持されている第１サーボモータ８により行われる。

第１ワーク支持プレート５上には、前後へ平行に設けられた第２レール１０を介して第２ワーク支持プレート１１が支持され、第２サーボモータ１２によりＸ方向へ移動自在となっている。第２サーボモータ１２は第１ワーク支持プレート５上に支持され、Ｘ方向と平行に配置されたボールネジ１３の回転により第２ワーク支持プレート１１が移動するようになっている。１４は、ボールネジ１３の先端側を回転自在に支持するブラケットであり、第１ワーク支持プレート５上に支持される。

第２ワーク支持プレート１１上には、ワーク１６が取付けられる。ワーク１６には後述する複数のベアリング取付穴が設けられている。
ワーク２の取付けは、第２ワーク支持プレート１１に上方へ突出して設けられている基準ピン（図示省略）へワーク１６の基準穴（図示省略）を嵌合することにより、迅速に行われ、ワーク１６を第２ワーク支持プレート１１上へ簡単に位置決めできる。

この位置決め状態は、図示省略のロック機構によりロックすることで固定でき、ワーク１６の第２ワーク支持プレート１１に対する取付位置が不動になる。またロックを解除すると、ワーク２が第２ワーク支持プレート１１上を任意方向へ移動自在になる。

第２ワーク支持プレート１１の上へロックされたワーク１６の位置は、第１サーボモータ８と第２サーボモータ１２によりＸ・Ｙ方向位置を自在に調整可能であり、圧入対象のベアリング取付穴（被圧入部、後述）の中心を取付軸線Ｃ上へ移動させることができる。

基台２と第１ワーク支持プレート５の間には、開口３の上方を覆うように、ベアリングセット部材１７が第３レール１８を介して基台２上に支持されている。ベアリングセット部材１７にはベアリング２０が圧入側アダプタ２１を介して支持されている。圧入側アダプタ２１は、下方に配置された圧入ロッド２２により押し上げられてベアリング２０をワーク１６のベアリング取付穴へ圧入される。

圧入ロッド２２はスライダ２３と一体化され、スライダ２３は左右一対のレール２４に案内されて上下へ移動自在である。スライダ２３及び後述するその駆動機構は周囲枠１の底部上に設けられた支持枠２７へ固定される。

ワーク１６上方には、スライダ３２が上下移動自在に設けられ、先端部へ取付けられているバックアップロッド３３を取付軸線Ｃ上で一体に上下移動させる。スライダ３２は上下方向へ設けられている左右一対のレール３４の上を移動する。スライダ３２及び後述するその駆動機構は、基台２の上方に設けられた支持枠３６に支持されている。

スライダ３２の下方には、バックアップ側アダプタ３８が配置され、アダプタセット部材４０へ支持されている。バックアップ側アダプタ３８及びアダプタセット部材４０は複数設けられ、共通の支持プレート４１に対してそれぞれが各別に上下動自在となるよう支持されている（図中の符号３８・４０はそれぞれの一部を例示している）。

支持プレート４１は、全体が第６サーボモータ４２で駆動されるボールネジ４３により左右方向へ設けられたレール４４上をＸ方向へ移動自在であり、レール４４は支柱３４へ水平に支持された横部材３７上に設けられる。ボールネジ４３はレール４４のＸ方向へ延びるスライド溝４４ａ内に収容されている。
ボールネジ４３はレール４４の左側端部へ支持された第６サーボモータ４２で駆動される。レール４４は支持枠３６へ水平に支持された横部材３７上に設けられている。４５は支持プレート４１と一体のスライダであり、レール４４上を移動自在である。

支持プレート４１をＸ方向へ移動させることにより、選択された特定のアダプタセット部材４０をバックアップロッド３３の下方へ移動させ、ここに支持されているバックアップ側アダプタ３８の中心を取付軸線Ｃ上へ位置決めさせるようになっている。

図２は装置の要部側面図である。開口３には複数種類の圧入側アダプタ２１（図中の符号は一部を例示する）が臨むようになっており、この開口３の下方かつ取付軸線Ｃ上に位置する圧入ロッド２２は、スライダ２３と一体化され、スライダ２３はレール２４上を第４サーボモータ２５にて上下へ移動される。スライダ２３にはスライドナット２３ａが一体に設けられ、スライドナット２３ａは上下方向に配置されたボールネジ２６上を移動自在になっている。
なお、１回の圧入作業に用いる圧入ロッド２２は１本だけであり、圧入作業を１軸形式で行うようになっている。

ボールネジ２６は第４サーボモータ２５にて正逆自在に回転駆動され、ボールネジ２４の正逆回転により、スライドナット２３ａを介してスライダ２３を上下へ移動させる。第４サーボモータ２５は回転軸をボールネジ２６と平行に上下方向へ配置され、下端部に設けられた駆動プーリ２５ａとボールネジ２６の下端部に設けられた従動プーリ２６ａとの間に巻き掛けられたベルト２８を介してボールネジ２６をベルト駆動する。

開口３の上方かつ取付軸線Ｃ上に配置されたバックアップロッド３３と一体のスライダ３２は、ボールネジ３１を介して第５サーボモータ３０で駆動される。上下方向へ長く配置されたボールネジ３１上にはスライダ３２と一体のスライドナット３２ａが設けられ、ボールネジ３１の回転によりスライダ３２の先端部へ取付けられているバックアップロッド３３を取付軸線Ｃ上で上下移動させる。１回の圧入作業に用いるバックアップロッド３３は１本だけであり、圧入作業を１軸形式で行うようになっている。

第５サーボモータ３０は回転軸をボールネジ３１と平行に上下方向へ配置され、上端部に設けられた駆動プーリ３０ａとボールネジ３１の上端部に設けられた従動プーリ３１ａとの間に巻き掛けられたベルト３５を介してボールネジ３１をベルト駆動する。このボールネジ３１が回転するとその軸上をスライドナット３２ａが正逆転に応じて上下移動し、このスライドナット３２ａと一体のスライダ３２が左右一対のレール３４に案内されて上下動する。

スライダ３２の下方には、ストローク調整用のアダプタである、バックアップ側アダプタ３８が配置される。バックアップ側アダプタ３８は寸法の異なる複数種類がアダプタセット部材４０へ支持されている。アダプタセット部材４０は略Ｌ字形の部材であり、各バックアップ側アダプタ３８毎に複数設けられ、共通の支持プレート４１に対してそれぞれが各別に上下動自在となるよう支持されている。

特定のバックアップ側アダプタ３８が取付軸線Ｃ上に位置決めされると、下方へ伸びるバックアップロッド３３によってバックアップ側アダプタ３８と共に下方へ押し出され、バックアップ側アダプタ３８の先端でワーク１６における特定のベアリング取付穴の上面であるバックアップ部１６ａを押圧し、ワーク１６を第２ワーク支持プレート１１上へ押し付けるようになっている。

ワーク１６は第２ワーク支持プレート１１を前方へ移動させることにより、取付軸線Ｃから外れた位置で第２ワーク支持プレート１１へ着脱でき、第２ワーク支持プレート１１を後方へ移動させると、選択された特定のベアリング取付穴を取付軸線Ｃ上に位置させることができる。複数のベアリング取付穴に対応して複数種類が一列に支持されているベアリング２０及び圧入側アダプタ２１（それぞれの符号指示は一部のみを例示する）も後述するように前後方向へ移動して、選択されたベアリング取付穴に対応するものが取付軸線Ｃ上に位置決めされる。

図３は実施例装置の要部概略平面図である。但しこの図は、第１及び第２ワーク支持プレート５及び１１の平面視形状を主体に示し、アダプタセット部材４０（仮想線で示す）より上方のバックアップロッド３３乃至第５サーボモータ３０等のバックアップ機構を省略してある。

アダプタセット部材４０は複数がＸ方向へ横一列に並んでおり、それぞれの下端部にバックアップ側アダプタ３８が支持されている。支持プレート４１がＸ方向へ移動して、選択された一つのアダプタセット部材４０及びこれに支持されたバックアップ側アダプタ３８の中心を取付軸線Ｃ上になるよう選択位置決めする。

支持プレート４１は、一体のスライダ４５がボールネジ４３の正逆回転により左右方向へ移動されることによりＸ方向に移動自在である。ボールネジ４３はレール４４の左側端部へ支持された第６サーボモータ４２で駆動される。レール４４は支持枠３６へ水平に支持された横部材３７上に設けられている。

一対の第１レール４、ボールネジ５０，５１並びにベアリングセット部材１７は、それぞれＹ方向へ長く配置されかつ互いに平行してＸ方向へ並列配置される。
ボールネジ５０上に設けられたスライダ５２は、連結部７を介して第１ワーク支持プレート５側へ連結され、ボールネジ５０の回転により、第１ワーク支持プレート５と共にＹ方向へ移動する。この第１ワーク支持プレート５のＹ方向移動に対応して第１ワーク支持プレート５の中央には開口６がＹ方向へ長く形成されている。５３はブラケットであり、ボールネジ５０を基台２上へ回転自在に支持する。

ボールネジ５１上に設けられたスライダ５５は連結腕５６にてベアリングセット部材１７へ連結され、第３サーボモータ１８で駆動されたボールネジ５１の回転により、ベアリングセット部材１７と共にＹ方向へ移動する。
５４はボールネジ５１を基台２上へ回転自在に支持するブラケットである。

ベアリングセット部材１７は、第３サーボモータ１９によりＹ方向へ移動自在になっている、長方形の長尺板状部材であり、開口６の下方へ重なるように配置され、寸法が種々に異なるベアリング２０（符号は一部を例示）を一例にＹ方向へ整列させて支持している。ベアリングセット部材１７をＹ方向へ移動させることにより、開口６内にて選択された特定のベアリング２０の中心が取付軸線Ｃ（図１・２参照）へ一致するよう位置決めされる。

一対の第２レール１０及びボールネジ１３は、それぞれＸ方向へ長く配置されかつ互いに平行してＹ方向へ並列配置され、ボールネジ１３上に設けられたスライダ１５は第２ワーク支持プレート１１へ連結され、第２サーボモータ１２によるボールネジ１３の回転により第２ワーク支持プレート１１と共にＸ方向へ移動する。第２ワーク支持プレート１１の中央には、開口１１ａが設けられている。この開口１１ａはワーク１６のベアリング取付穴を取付軸線Ｃに一致させたとき、他の開口６及び基台２の開口３と重なり、これらの開口を通してベアリング２０を下方からワーク１６へ取付け可能にしている。

第２ワーク支持プレート１１上には、略記したワーク１６が支持されている。ワーク１６には寸法の異なる複数のベアリング取付穴６０が設けられている。各ベアリング取付穴６０は、開口３、６及び１１ａの上に位置し、第１サーボモータ８及び第２サーボモータ１２を制御することにより、第１ワーク支持プレート５をＸ方向、第２ワーク支持プレート１１をＹ方向へ調節し、一つづつ選択してその中心が取付軸線Ｃと一致するように移動させることができる。

これらの各サーボモータは、図示省略の制御装置にて駆動制御される。制御装置はコンピュータ制御され、特定のベアリング取付穴を選択すると、予め登録されている中心の座標位置、取付高さ、内径、圧入時のストローク及びここへ圧入されるベアリングのサイズ等の諸データに基づいて、各サーボモータを適切に駆動制御するようになっている。また、ワーク１６の第２ワーク支持プレート１１に対するロックも制御する。

さらに、第４サーボモータ２５及び第５サーボモータ３０については、圧入時における圧入ロッド２１及びバックアップロッド３３の各ストローク変化やワーク１６へ接触したときの荷重変化により制御する。また、予め圧入ロッド２１及びバックアップロッド３３側へロードセル等の荷重検出装置を設け、圧入荷重及び押圧荷重を常時検出してコンピュータ側へフィードバックさせ、圧入荷重及び押圧荷重がバランスするように制御する。

図４は、ワーク１６に設けたベアリング圧入部のうちの一つに対する拡大断面である。第２ワーク支持プレート１１上に位置決めされたワーク１６には、ベアリング取付穴６０が設けられ、ここに圧入されたベアリング２０は、ストッパ段部をなす底部６１で位置決め固定される。底部６１には軸穴６２が貫通し、ここにベアリング２０の内周が臨むようになっている。６３はベアリング取付穴６０の入り口側を拡開するように形成されたテーパー部である。

ベアリング取付穴６０上方に配置されたアダプタセット部材４０に支持されるバックアップ側アダプタ３８は、上端部外周にフランジ６４が設けられ、上面中央に上方へ開放された位置決め凹部６４ａが設けられている。この位置決め凹部６４ａ内には、上方から伸びてくるバックアップロッド３３の先端突部３３ａが嵌合するようになっている。

バックアップ側アダプタ３８の下部は筒状の本体部６５をなし、アダプタセット部材４０から所定の長さＬで下方へ突出する。この長さＬはバックアップ部１６ａの高さＨが個々に変化しても、バックアップロッド３３の下降ストロークＳが一定になるように設定されており、第２ワーク支持プレート１１とアダプタセット部材４０間の距離をＤとすれば、
Ｄ＝Ｌ＋Ｓ＋Ｈ（Ｄ、Ｓは一定）である。
ストロークＳは、バックアップロッド３３が初期位置から最も下降したときの先端位置までの移動距離でもある。

ワーク１６及び第２ワーク支持プレート１１の下方に配置されたベアリングセット部材１７には貫通穴６６が設けられ、ここに圧入側アダプタ２１が上方から差し込みで支持され、この圧入側アダプタ２１の上端部にベアリング２０が支持されている。貫通穴６６の周囲には圧入側アダプタ２１の上部に形成されたフランジ６７が当接して抜け止めされ、フランジ６７上にベアリング２０を支持する。圧入側アダプタ２１の先端に形成された突部６８はベアリング２０の内周穴２０ａ内へ入って位置決めする。

圧入側アダプタ２１は、その上端部にて種々に寸法が異なるベアリング２０をそれぞれ支持するとともに、後述する圧入側のストロークが一定になるよう圧入対象に応じて長さが個々に変化している。各圧入側アダプタ２１はベアリングセット部材１７へ各別に設けられた貫通穴へ上方からに抜き差し自在に差し込まれて支持され、下方に配置された圧入ロッド２２により押し上げられてワーク１６のベアリング取付穴６０へ圧入される。

ベアリングセット部材１７に支持された圧入側アダプタ２１は、貫通穴６６から上方へ抜け出し自在であり、下方から圧入ロッド２２を押し上げ、その細くなった先端２２ａを圧入側アダプタ２１の下端部に形成された凹部６９へ嵌合して位置決めし、この状態でさらに圧入ロッド２２を押し上げると、圧入側アダプタ２１をベアリングセット部材１７から離して上方へ持ち上げ、第２ワーク支持プレート１１の開口１１ａ等を通過させて、ベアリング２０をベアリング取付穴６０内へ圧入することができる。

このとき、ワーク１６に対してその上面側であるバックアップ部１６ａへバックアップ側アダプタ３８から押圧荷重Ｆ１を加え、その反対面となるベアリング取付穴６０内へ圧入側アダプタ２１側から圧入荷重Ｆ２を加え、かつ押圧荷重Ｆ１及び圧入荷重Ｆ２をバランス変化させるようになっている。
押圧荷重Ｆ１及び圧入荷重Ｆ２は、荷重検出装置により検知でき、この荷重検知に基づき、制御装置（図示省略）により、各サーボモータの駆動をコントロールして、押圧荷重Ｆ１及び圧入荷重Ｆ２を自在に制御するようになっている。詳細は後述する。

図５は、アダプタセット部材４０及びその近傍部分を拡大して示す図である。
アダプタセット部材４０はＬ字形の部材であり、共通の支持プレート４１上へ複数が独立して上下移動可能かつ一体化して左右方向移動するように設けられている。すなわち各アダプタセット部材４０は共通の支持プレート４１に対して個々に上下動自在に支持され、バックアップロッド３３の上下動に追随して上下へ移動する。

アダプタセット部材４０は、縦部材４６と横部材７０とでＬ字形をなし、縦部材４６はスライダ４７で支持プレート４１の上下方向に設けられているレール４１ａへ上下方向移動自在に取付けられる。縦部材４６と支持プレート４１の間にはコイルスプリング等の適宜バネ手段４８が設けられる。

バックアップロッド３３が下方へ移動すると、横部材７０に当接してこれを押し下げることにより、バネ手段４８に抗しながら、アダプタセット部材４０を下方へ連行移動し、バックアップロッド３３が上方へ後退するときは、アダプタセット部材４０をバネ手段４８の復元力により上方へ移動させて初期位置へ戻すようになっている。

横部材７０は、縦部材４６の下端部に水平方向へ張り出すように設けられ、バックアップ側アダプタ３８を着脱構造に嵌合支持する。横部材７０に支持されたバックアップ側アダプタ３８は、中心が取付軸線Ｃに一致し、バックアップロッド３３が下方へ移動すると、先端突部３３ａがバックアップ側アダプタ３８の位置決め凹部６４ａに嵌合し、バックアップ側アダプタ３８と一体となってアダプタセット部材４０を下方移動させるようになっている。

支持プレート４１の背面には一体のスライダ４５が設けられ、その中央部に形成されたスライドナット部４５ａがレール４４のレール溝４４ａ内へ嵌合している。スライドナット部４５ａはボールネジ４３の外周に係合し、ボールネジ４３の正逆回転により、スライダ４５と一体に移動自在である。

図６はアダプタセット部材４０の平面形状を示す。アダプタセット部材４０の下端を構成する横部材７０の中央にはバックアップ側アダプタ３８を嵌合する取付嵌合穴７１が設けられ、この取付嵌合穴７１を半割するように基部７２とキャップ部７３に分離され、キャップ部７３を基部７２へボルト７４で着脱自在になっている。キャップ部７３を基部７２へ取付ければ、バックアップ側アダプタ３８を固定でき、キャップ部７３を外せばバックアップ側アダプタ３８を交換できる。

バックアップ側アダプタ３８は、バックアップロッド３３の長さ及びストロークＳを一定にした状態で、ワーク１６における押圧部の高さＨの変化に対応して押圧できるようにするためのものであり（図４参照）、その長さＬは各押圧部の高さＨの変化に対応して変化するよう種々設けられている。

次に、ベアリングの圧入手順を説明する。図７は圧入作業における各工程を示す。なお、本図は圧入手順を原理的に示す概略図であり、ワーク１６、ベアリング２０、圧入側アダプタ２１及びバックアップ側アダプタ３８はそれぞれ模式的に表示してある。図中のＡは圧入開始前の状態である。ワーク１６のベアリング取付穴６０を挟んで、圧入側アダプタ２１に取付けられたベアリング２０とバックアップ側アダプタ３８が上下に配置される。

Ｂはバックアップ側位置決め状態であり、まず、第５サーボモータ３０の駆動によりバックアップ側アダプタ３８を下降させてバックアップ部１６ａへ当接させる。このとき当初は高速で下降させ、予め設定されているストロークになると押圧部直前で寸止めし、その後、低速で下降させてバックアップ側アダプタ３８がバックアップ部１６ａへ当接すると、サーボモータの負荷電流が増大するので、これを検知した段階でバックアップ側アダプタ３８の下降を停止する。この間、圧入側アダプタ２１側は停止させておく。

Ｃはベアリング２０の圧入開始工程を示し、第４サーボモータ２５の駆動により、圧入側アダプタ２１を予め設定されている所定ストロークまで高速で押し上げ、ベアリング取付穴６０直前位置へ到達すると、ストローク管理によって、上昇速度を低速に切換えて押し上げを継続し、ベアリング２０をベアリング取付穴６０のテーパー部６３へ入れる。

ベアリング２０がテーパー部６３へ接触すると次第に圧入荷重が増大しながらテーパー部６３に案内されてベアリング取付穴６０の内部へ向かう。この段階で、第２ワーク支持プレート１１に対してワーク１６を位置決めしていたロックを一時的に解除する。これにより、ベアリング２０とベアリング取付穴６０の中心位置が若干ずれていても、双方の中心が一致するようにワーク１６側が位置修正され、ベアリング２０とベアリング取付穴６０の各中心が一致する。

Ｄは圧入完了工程であり、Ｃ工程の位置決め修正後、ロック解除状態のままさらにベアリング２０をベアリング取付穴６０内へ押し込む。このとき双方の中心が一致してカジリが生じないので、ベアリング２０を一気に圧入する。圧入が完了すると圧入荷重が極大値になるので圧入を終了する。この極大値Ｄを確認することにより、圧入を確実にすることができ、従来のようなバックラッシによる圧入不足を回避できる。

なお、Ｃ及びＤ工程において、圧入荷重が変化し、この変化にバックアップ側の押圧荷重が均衡するよう追随変化する。この荷重バランスは、予め圧入ロッド２１及びバックアップロッド３３側へ設けられているロードセル等の荷重検出装置にて、圧入荷重及び押圧荷重を常時検出し、圧入開始後における圧入荷重の変化に対して、これとバランスする押圧荷重を生じるように第５サーボモータ３０の駆動を制御して、バックアップ側アダプタ３８からバックアップ部１６ａへ加える押圧荷重を追随変化させて、圧入荷重と押圧荷重が常時一致するよう制御する。

Ｅは圧入終了工程であり、第４サーボモータ２５及び第５サーボモータ３０をそれぞれ逆回転させて、圧入ロッド２２を下降させ、バックアップロッド３３を上昇させることにより、圧入側アダプタ２１及びバックアップ側アダプタ３８をそれぞれ下方及び上方へ後退させ、ワーク１６から離すと、ベアリング２０だけがワーク１６のベアリング取付穴６０内へ圧入されて残り、圧入作業が終了する。

上記Ｅ工程以後は、ワーク１６のＸＹ位置を調整し直して、別のベアリング取付穴６０を選択し、さらにこれに対応するバックアップ側アダプタ３８及びベアリング２０を選択するため、アダプタセット部材４０及びベアリングセット部材１７を移動させてそれぞれを選択位置決めする。その後、Ａから再び各工程を反復することにより全ベアリング取付穴６０に対する各ベアリング２０の圧入をそれぞれ１軸形式（圧入ロッド２２及びバックアップロッド３３が各１本の形式）による圧入操作で行うことができる。

図８は圧入荷重と押圧荷重の変化を示すグラフであり、縦軸に荷重、横軸に時間をとってある。このグラフに明らかなように、バックアップ側の押圧荷重が微少時間の遅れで圧入荷重に追随変化し、圧入荷重と押圧荷重が常時ほぼ一致するようになっている。荷重曲線にはＣ，Ｄ２つのピークがあり、Ｃは図７のＣ工程、Ｄは同Ｄ工程にそれぞれ相当する。

このグラフに特徴的なことは、圧入荷重と押圧荷重がほぼ一致するよう変化することであり、これはサーボモータの採用により実現できたものである。図中の直線ａは従来のエアシリンダ等による圧入時の荷重変化を示し、時間とともに荷重が比例して直線的に増加し、本願発明におけるような曲線的変化、すなわち圧入速度や荷重の自在な変化を期待できない。

しかも、従来のエアシリンダによる場合のようなバックラッシによる戻りがないので確実な圧入が可能になる。そのうえ圧入荷重と押圧荷重を常時バランスさせることにより、押圧荷重側が大きいときに発生するワークの変形を防止し、カジリ等の不具合発生を確実に防止でき、また圧入荷重側が大きいときに発生する浮き上がりによる圧入不良やワークに対する割れ等を防止する。

次に、本実施例の作用を説明する。ベアリング２０の圧入とバックアップをサーボモータで行うことにより、それぞれの動作速度及び荷重を自由にコントロールできるようになる。このため、図８に示すように、押圧荷重を圧入荷重に追随させて常時一致するようバランスさせる制御ができるので、ワーク１６の変形を防止しつつ圧入できる。しかも、圧入速度を自在に変化させることができるので、上記荷重バランスの実現を容易にする。

特に、図８においてＣ，Ｄ２カ所のピークを形成するように荷重を不規則に変化させることができ、ピークＣではベアリング２０のベアリング取付穴６０に対する位置決めを正確にすることができる。このとき、ワーク１６のロックを一時的に解除することにより、ベアリング２０とベアリング取付穴６０の位置決めをさらに正確にすることができ、かじりを生じないようにすることができる。

そのうえ、ピークＤではベアリング２０の圧入完了を確認できる。このようにベアリング２０をサーボモータで圧入するので、確実に圧入することができ、従来のようなエアシリンダ等の流体圧を用いた場合のようにバックラッシによる圧入不足を回避でき、圧入作業の精度を高めることができる。

また、ベアリング２０取付部の高さ変化に応じて、寸法の異なる圧入側アダプタ２１及びバックアップ側アダプタ３８を設けたので、第４及び第５サーボモータ２５及び３０の各のボールネジ２６及び３１を一定長さにでき、かつ可及的に短くできるので、高精度な作業が可能になる。しかも装置サイズ、特に上下方向をコンパクトにできる。

さらに、ベアリングセット部材１７及びアダプタセット部材４０には、ベアリング２０が一体化された圧入側アダプタ２１及びバックアップ側アダプタ３８が、それぞれサイズ等を異にする複数の組み合わせからなる一列に並べた状態で支持されているから、それぞれを長さ方向へ移動させることにより、取付対象のベアリング取付穴６０に対応したベアリング２０と圧入側アダプタ２１及びバックアップ側アダプタ３８を選択して取付軸線Ｃの上へ移動させることができる。このため、圧入ロッド２２及びバックアップロッド３３を各１軸だけであるが、複数のベアリング２０を次々と効率よく圧入できる。

したがって、複数のベアリングを一度に圧入する多軸装置と比べて、複数の取付部間における微妙な寸法差に基因するかじりを防止でき、作業精度が向上する。また、複数同時圧入のように、多くの治具を定規板上の種々異なる多数の所定ケ所へ同時にセットしておく必要がないから、治具のセット作業が容易になるとともに、治具の保管スペースは、比較的小さなバックアップ側アダプタ３８や圧入側アダプタ２１を収容できれば足りるから、これら多数の治具の保管スペースを小さくすることができる。

しかも、第２ワーク支持プレート１１等の支持プレートへ従来のように治具をセットするとすれば、支持プレート自体の重量がかなりあるため、機種が変わるたびにこの支持プレートを変更することになり、重量の大きな部材の交換を余儀なくされていたが、このような多大の労力を要するプレート交換作業を不要として作業者の労力を軽減できる。

また、アダプタセット部材４０は独立して上下動する複数で構成し、それぞれがバックアップロッド３３に伴って下降した後、バックアップロッド３３が上方へ戻ると、バネ手段４８により初期位置へ戻るようになっているので、不使用時のバックアップ側アダプタ３８を、簡単な機構で常時初期位置へ自動的に戻して整列させておくことができ、複数のアダプタセット部材４０を一体化して移動させ、次回におけるバックアップ側アダプタ３８の選択を容易にする。

なお、本願発明は上記の実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、ベアリングの圧入のみではなく、オイルシールなどの他の圧入部品に対する圧入に使用できる。また、第４及び第５サーボモータ２５及び３０はそれぞれ各ボールネジに対する駆動形式を、ベルト駆動ではなく直接駆動してもよい。

実施例装置の概略正面図 実施例装置の要部概略側面図 実施例装置の要部概略平面図 ベアリング圧入部の拡大断面図 バックアップロッド部分の拡大断面図 アダプタセット部材の平面 圧入工程を概略的に示す図 圧入荷重と押圧荷重の変化を示すグラフ

符号の説明

２：基台、３：開口、４：第１レール、５：第１ワーク支持プレート、８：第１サーボモータ、１０：第２レール、１１：第２ワーク支持プレート、１２：第２サーボモータ、１３：ボールネジ、１６：ワーク、１７：ベアリングセット部材、１９：第３サーボモータ、２０：ベアリング、２１：圧入側アダプタ、２２：圧入ロッド、２５：第４サーボモータ、２６：ボールネジ、３０：第５サーボモータ、３１：ボールネジ、３３：バックアップロッド、３８：バックアップ側アダプタ、４０：アダプタセット部材、４８：バネ手段 ６０：ベアリング取付穴

Claims (5)

1. 圧入部品（２０）の被圧入部を備えたワーク（１６）の一面側をバックアップ部材（３８）で押圧し、他面側から圧入部品（２０）を圧入部材（２１）により被圧入部へ圧入するようにした圧入部品取付装置において、
   前記バックアップ部材（３８）の押圧動作及び圧入部材（２１）の圧入動作をそれぞれサーボモータ（２５・３０）で行い、これら各サーボモータ（２５・３０）は、前記バックアップ部材（３８）及び圧入部材（２１）の各動作速度並びに前記圧入部材（２１）による圧入荷重及び前記バックアップ部材（３８）による押圧荷重をそれぞれ変化させるとともに、
   前記圧入部材（２１）及び前記バックアップ部材（３８）側にそれぞれ設けられた荷重検出装置により圧入荷重及び押圧荷重を常時検出し、この検出荷重に基づいて前記押圧荷重を前記圧入荷重にバランスするように追随変化させ、前記押圧荷重を前記圧入荷重に追随させて常時一致するように前記各サーボモータ（２５・３０）を制御するようにしたことを特徴とする圧入部品取付装置。
2. 前記バックアップ部材は、別体のバックアップ側アダプタを介して押圧し、前記圧入部材は別体の圧入側アダプタを介して前記圧入部品を圧入することを特徴とする請求項１に記載した圧入部品取付装置。
3. 前記バックアップ側アダプタ及び圧入側アダプタはそれぞれ複数種類のものが支持部材上へ着脱自在に支持され、支持部材を移動させることにより、任意の一つを選択することを特徴とする請求項２の圧入部品取付装置。
4. 前記バックアップ側アダプタの支持部材は、前記バックアップ側アダプタを当初位置へ戻すバネ手段を備え、前記バックアップ部材で前記ワークを押圧するとき、前記バネ手段に抗して前記バックアップ側アダプタをワークへ向かって移動させ、前記ワークを開放するとき、前記バネ手段により前記バックアップ側アダプタを当初位置へ戻すことを特徴とする請求項３の圧入部品取付装置。
5. 前記圧入部品の前記被圧入部に対する圧入開始に先立って、予め前記ワークを固定していたロックを一時的に解除して、位置決めを微調整することを特徴とする請求項１の圧入部品取付装置。

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