JP4775420B2 - 微細円筒部品の微小クリアランス組付け装置及び方法 - Google Patents

Description

微細円筒部品を、微小クリアランスで穴に組付ける組付け装置及び方法に関する。

特許文献１に見られるように、ディーゼルエンジン用のピエゾアクチュエータ型の燃料噴射装置には、ピエゾピストンの変位を制御弁部に伝える摺動ピンが用いられている。この摺動ピンは、極めて小径の円筒部品であって、微小クリアランスで穴に組付けられている。

このような微細円筒部品を微小クリアランスで穴に組付ける場合、特許文献２に示されているような従来の組付け装置で行うことが考えられる。特許文献２に示されている従来の組付け装置は、部品を保持するチャックがアームに対し水平移動および傾斜移動可能になっており、常時はその中心位置で垂直になるようにしてある。チャックに保持された部品先端に作用する組付け時の反力により、チャックは水平移動および傾斜自在になっており、被組付け部品が、組付ける穴の位置および傾きに倣うようにして、穴に一致して組付けることができるようになっている。
しかしながら、部品が大きい場合は、従来の装置にあっては、作用する力を充分大きくできることにより水平移動および傾斜が可能であるが、部品が小さい（例えば、φ１ｍｍ×Ｌ４ｍｍ程度）場合、作用する力が小さいためチャックが移動しないという問題があって、その結果、小さい部品を組付けることができなかった。すなわち、従来装置で組付けると、部品にストレスが掛かったりして、折損、曲げが生じて挿入不可能となってしまうことがあった。

特開２００７−２３１７３７号公報 実開平６−１５９８９号公報

本発明の課題は、上記問題に鑑み、微小な部品であっても、小さな力で、チャックの軸と被組付け物の穴の位置ずれや、チャックの軸と被組付け物の穴軸の傾きを調整して、部品と穴のクリアランスが小さい場合でも組付け可能な組付け装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明は、円筒部品を、微小クリアランスで穴（２１）に組付ける組付け装置（４）であって、該組付け装置は、前記円筒部品を保持しガイドするチェック（１０）と、押込み棒（１２）とを具備し、前記チェック（１０）の内部には、前記チャック（１０）の中心軸に沿って、前記円筒部品（１）が挿入される入口部（１６）、ラフガイド穴（１１）、引き込み穴（１４）、中空部（１３）がこの順で配設されており、前記引き込み穴（１４）は、前記円筒部品（１）をガイドして移動可能に保持する内径を有し、さらに前記ラフガイド穴（１１）は、前記引き込み穴（１４）より大きい内径を有し、前記引き込み穴（１４）と前記ラフガイド穴（１１）との間には傾斜部（１５）が設けられており、前記中空部（１３）には、前記チャック（１０）の中心軸に沿って移動する前記押込み棒（１２）が内在されている組付け装置である。

これにより、微小な部品(φ１mm×Ｌ４mm)であっても、小さな力で、チャックの軸と被組付け物の穴の位置ずれを調整し、チャックの軸と被組付け物の穴軸の傾きも調整して、部品と穴のクリアランスが小さい場合でも組付けが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記微細円筒部品（１）が、真空吸着により前記引き込み穴（１４）に引き込まれるように、前記中空部（１３）が真空装置に連通していることを特徴とするものである。これにより、請求項１の発明の作用効果に加えて、微細円筒部品にストレスをかけることなく吸着保持でき、搬送中にも着実にチャックに保持することができる。

請求項３の発明は、燃料噴射装置に用いられる摺動ピン（１）をチャック（１０）に保持して微小クリアランスでバルブボディ（２）の穴（２１）に組付ける燃料噴射装置の製造方法において、前記チャック（１０）は、前記チェック（１０）の内部に、前記チャックの中心軸に沿って、前記摺動ピン（１）が挿入される入口部（１６）、ラフガイド穴（１１）、引き込み穴（１４）、中空部（１３）がこの順で配設されており、かつ、前記引き込み穴（１４）は、前記摺動ピン（１）をガイドして移動可能に保持する内径を有し、さらに前記ラフガイド穴（１１）は、前記引き込み穴（１４）より大きい内径を有し、前記引き込み穴（１４）と前記ラフガイド穴（１１）との間には傾斜部（１５）が設けられたチャック（１０）であって、真空吸着により前記摺動ピン（１）を前記引き込み穴（１４）に引き込んで、前記摺動ピン（１）をチャック（１０）に保持する工程と、前記摺動ピン（１）を保持した前記チャック（１０）を、前記バルブボディ（２）の前記穴（２１）に位置決めする工程と、前記摺動ピン（１）が、前記ラフガイド穴（１１）と、前記バルブボディ（２）の穴（２１）の入口面取り部（２３）との間でフローティングするまで、前記中空部に内在された押込み棒（１２）が、前記摺動ピン（１）を前記引き込み穴（１４）から押し出す工程と、フロ−ティング後さらに、前記押込み棒（１２）が、前記バルブボディ（２）の穴（２１）に前記摺動ピン（１）を押し込む工程とを具備する燃料噴射装置の製造方法である。
これにより、請求項１、２の発明と同様に、微小な部品であっても、小さな力でチャックの軸と被組付け物の穴の位置ずれや、チャックの軸と被組付け物の穴軸の傾きを調整して、部品と穴のクリアランスが小さい場合でも組付けが可能となる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、組付け部品と被組付け部品の一例を示す概略図である。図１において、１は、摺動ピンであり、２は、燃料噴射装置の一部を構成するバルブボディである。摺動ピン１のサイズは、例えば、φ１ｍｍ×Ｌ４ｍｍ程度であって、バルブボディ２の穴２１に組込まれるものである。バルブボディ２と穴２１の嵌合クリアランスは、一例として、５ミクロン以下である。穴２１の入口には、入口面取り部２３が設けられている。なお、穴２２には、ニードル及びスプリングが挿入される。以上の燃料噴射装置の一部を構成するバルブボディと摺動ピンはあくまで一例であって、組付け部品と被組付け部品としてはこれに限られるものではなく、一般的に、ピンと穴に微小クリアランスで挿入するものであればすべて適用可能である。

図２は、本発明の一実施態様を表す全体図である。本発明の一実施態様の組付け装置４は、一例として、２軸か３軸の直交型のロボット５に取付けられている。このロボットはティーチングができ、位置決め精度が同軸度±０．０５ｍｍ程度の精度を持つものが好ましい。ロボットは、スカラー型であっても良くその他周知のものを使用してもよい。組付け装置４の下方には、本発明の特徴部の一部であるチャック１０が取付けられている。また、チャック１０の内部には引き込み穴１４が設けられており、引き込み穴１４は、後述の中空部１３を介してホース６で接続した真空装置と連通して、引き込み穴１４において真空引きができるようになっている。

被組付け部品として、バルブボディ２は、搬送パレット３にピン３１で位置決めセットされて載置されている。搬送パレット３の搬送については後述する。

図３は、組付け装置４の下方部のチャック１０を拡大した断面図である。チャック１０は、内部に図の下方から、入口部１６、ラフガイド１１、引き込み穴１４、中空部１３が連通して設けられている。ラフガイド１１と引き込み穴１４の間には、傾斜部１５が設けられていて、傾斜部１５は、後述するように、摺動ピン１の端面がガイドされて、引き込み穴に挿入される役目を果たしている。ラフガイド１１と引き込み穴１４の内径差は実験的に定められる。ラフガイド内で摺動ピン１がフローティングしたとき、摺動ピン１が垂直方向に対して傾く角度が、所定の許容偏角度α以内に収まるように、ラフガイド１１と引き込み穴１４の内径差を定めればよい。

次に、摺動ピン１を、微小クリアランスで穴２１に組付ける作動原理について、図４から図６に従って説明する。図４は、ピン供給部５１に立てられた摺動ピン１を取り出す概略図、図５は、摺動ピン１を組付け位置まで搬送するときの概略図である。図６は、組付けの概略図であり、図６（ａ）は、摺動ピン１が組付け部品の穴に位置決めされた概略図、図６（ｂ）は、押込み棒１２で押し出されてフローティング状態となった概略図、図６（ｃ）は、摺動ピン１が組付け部品の穴に押込まれる概略図である。

図４に示すように、部品供給部に立てられた摺動ピン１に対して、ロボットに取付けられたチャック１０が、位置決めされて上から摺動ピン１に向けて下降する。そして、摺動ピン１の上端が、チャック１０の傾斜部１５近傍に来たらロボットは下降を停止する。真空吸着が開始されて、真空引きにより摺動ピン１は、引き込み穴１４にガイドされて引き込まれる。

次に、図５に示すように、摺動ピン１はチャック１０に保持されて、部品供給部から組付け部まで搬送される。図６（ａ）に示すように、ロボットにより、チャックの軸が、組付け部の穴２１の中心に位置するように位置決めされた後、チャックを下降させ、図６（ｂ）に示すような位置で下降を停止する。下降停止位置は、チャック傾斜部１５の位置と穴（２１）の入口面取り部（２３）との間で、摺動ピン１がその長さからみてフローティングするような位置を経験的に定めればよい。フローティングが生じたら、図６（ｃ）に示すように、摺動ピン１が組付け部品の穴に押込まれる。

この場合、摺動ピン１が余り傾いていると、押し込みができないので、ラフガイド穴１１内では摺動ピン１は垂直方向に対して傾く角度が、押し込みが可能な所定の許容偏角度α以内に収まるように、ラフガイド１１と引き込み穴１４の内径差が経験的に定められている。

以上説明した組付け装置４を燃料噴射装置の製造方法に適用した場合の製造方法について説明する。図７は、燃料噴射装置の製造方法の一部であるバルブ組付け工程の大まかな概略図である。図８は、燃料噴射装置の製造ラインの一部であるバルブ組付けラインを示す概略図である。

図８において、３０はパレット３をグリップして１搬送ピッチ毎間欠搬送するベルトグリッパ、４０は内径測定部、５０はピン組付け部、５１はピン供給部、６０はスプリング・ニードル組付け部、７０はプレート組付け部、８０はバルブリフト検査部、９０は不良排出部である。燃料噴射装置の製造方法の一部であるバルブ組付け工程は次のようにして行われる。
まず、バルブボディ２を搬送パレット３にセットする。次に、搬送パレット３をベルトグリッパ３０入口まで搬送する。ベルトグリッパ３０は１搬送ピッチ毎間欠搬送し、各工程において、搬送パレット３に位置決めされたバルブボディ２に対して、所定の作業を実施する。内径測定部４０では、摺動ピンを組み付けるべき穴内径を、エアマイクロで測定する。

ピン供給部５１では、この内径の測定値に対応した摺動ピン１を選出し、ピン組付け部５０のロボットに取付けられた組付け装置４を、選定された摺動ピン１に移動させて位置決めする。
引き込み穴１４に吸引して保持した後、ロボットを制御して、チャック１０を搬送パレット上のバルブボディ２の穴２１の上に位置決めする。この時、摺動ピン１の中心軸とバルブボディ２の穴２１の軸心とは所定の精度で一致している。チャック１０を下降させて、所定の距離で位置決め停止する。

次に、吸引を止めて、押込み棒１２で摺動ピン１をチャック１０のラフガイド穴１１から押出し、押込み棒１２の移動を停止する。この時に、チャック１０のラフガイド穴１１の傾斜部１５と、バルブボディ２の穴２１の入口面取り部２３の間でピンはフリーになり、位置ずれ、傾きを補正する。その後、押込み棒１２で再度、摺動ピン１を押してバルブボディ２の穴２１に組付ける。

ピン組付け部５０にてバルブボディ２に摺動ピン１が組付けられると、次に、スプリング・ニードル組付け部６０に移送され、バルブボディ２の穴２２にスプリングとニードルが組みつけられる。さらに、プレート組付け部７０でプレートが穴２２に蓋をするように組みつけられ、バルブリフト検査部８０での検査を経た後、不良品は不良排出部９０から排出される。不良品が取り除かれた後の残りは、燃料噴射装置のメイン組付け工程へと搬送されて行く。

図９に示すように、バルブボディ２が、これまで述べた実施態様の場合と上下逆であっても、同様に組付けることができる。
微細円筒部品として、燃料噴射装置の摺動ピンについて説明してきたが、これに限らず、例えば、φ１ｍｍ×Ｌ４ｍｍ程度の微細円筒部品ならどのような部品にでも本発明は適用できるものである。さらに、微細円筒部品に限らず、これより大きくても軽量な円筒状部品の組付けに適用できることは言うまでもない。
摺動ピンをチャックに保持するときに真空引きを用いたが、これによらず、ロボットを下降させて摺動ピンを引き込み穴１４に保持させるようにすることも可能である。その場合は、保持した摺動ピンが落下しないように、機械的保持手段を設けてもよい。

組付け部品と被組付け部品の一例を示す概略図である 本発明の一実施態様を示す全体図である。 組付け装置４の下方部のチャック１０の拡大断面図である。 ピン供給部５１に立てられた摺動ピン１を取り出す概略図である。 図５は、摺動ピン１を組付け位置まで搬送するときの概略図である。 図６は、組付けの概略図であり、図６（ａ）は、摺動ピン１が組付け部の穴に位置決めされた概略図、図６（ｂ）は、押込み棒１２で押し出されてフローティング状態となった概略図、図６（ｃ）は、摺動ピン１が組付け部の穴に押込まれる概略図である。 燃料噴射装置の製造方法の一部であるバルブ組付け工程の大まかな概略図である。 燃料噴射装置の製造ラインの一部であるバルブ組付けラインを示す概略図である。 バルブボディ２が上下逆の場合の組付けを示す概略図である。

符号の説明

１ 微細円筒部品、摺動ピン
２ バルブボディ
３ 搬送パレット
４ 組付け装置
５ ロボット
６ ホース
１０ チャック
１１ ラフガイド
１２ 押込み棒
１３ 中空部
１４ 引き込み穴
１５ 傾斜部
１６ 入口部
２１ 穴
２２ 穴
２３ 入口面取り部
３０ ベルトグリッパ
３１ ピン
４０ 内径測定部
５０ ピン組付け部
５１ ピン供給部
６０ スプリング・ニードル組付け部
７０ プレート組付け部
８０ バルブリフト検査部
９０ 不良排出部

Claims (3)

1. 円筒部品（１）を、微小クリアランスで穴（２１）に組付ける組付け装置（４）であって、
   該組付け装置（４）は、前記円筒部品を保持しガイドするチェック（１０）と、押込み棒（１２）とを具備し、
   前記チェック（１０）の内部には、前記チャック（１０）の中心軸に沿って、前記円筒部品（１）が挿入される入口部（１６）、ラフガイド穴（１１）、引き込み穴（１４）、中空部（１３）がこの順で配設されており、
   前記引き込み穴（１４）は、前記円筒部品（１）をガイドして移動可能に保持する内径を有し、さらに前記ラフガイド穴（１１）は、前記引き込み穴（１４）より大きい内径を有し、前記引き込み穴（１４）と前記ラフガイド穴（１１）との間には傾斜部（１５）が設けられており、
   前記中空部（１３）には、前記チャック（１０）の中心軸に沿って移動する押込み棒（１２）が内在されている組付け装置。
2. 前記円筒部品（１）が、真空吸着により前記引き込み穴（１４）に引き込まれるように、前記中空部（１３）が真空装置に連通していることを特徴とする請求項１に記載の組付け装置。
3. 燃料噴射装置に用いられる摺動ピン（１）をチャック（１０）に保持して微小クリアランスでバルブボディ（２）の穴（２１）に組付ける燃料噴射装置の製造方法において、
   前記チャック（１０）は、前記チェック（１０）の内部に、前記チャックの中心軸に沿って、前記摺動ピン（１）が挿入される入口部（１６）、ラフガイド穴（１１）、引き込み穴（１４）、中空部（１３）がこの順で配設されており、かつ、前記引き込み穴（１４）は、前記摺動ピン（１）をガイドして移動可能に保持する内径を有し、さらに前記ラフガイド穴（１１）は、前記引き込み穴（１４）より大きい内径を有し、前記引き込み穴（１４）と前記ラフガイド穴（１１）との間には傾斜部（１５）が設けられた、チャック（１０）であって、
   真空吸着により前記摺動ピン（１）を前記引き込み穴（１４）に引き込んで、前記摺動ピン（１）をチャック（１０）に保持する工程と、
   前記摺動ピン（１）を保持した前記チャック（１０）を、前記バルブボディ（２）の前記穴（２１）に位置決めする工程と、
   前記摺動ピン（１）が、前記ラフガイド穴（１１）と、前記バルブボディ（２）の穴（２１）の入口面取り部（２３）との間でフローティングするまで、前記中空部に内在された押込み棒（１２）が、前記摺動ピン（１）を前記引き込み穴（１４）から押し出す工程と、
   フロ−ティング後さらに、前記押込み棒（１２）が、前記バルブボディ（２）の穴（２１）に前記摺動ピン（１）を押し込む工程とを具備する燃料噴射装置の製造方法。

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