JPH1128629A - ギヤ組付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は人手に頼っていたギヤの組付作業を機
械化できるようなギヤ組付装置を提供する。 【解決手段】 ギヤ２を把持可能な把持機構１１と、ギ
ヤ２を軸部材２ａに組付けるべく把持機構１１を変位さ
せる駆動機構１３と、把持機構１１と駆動機構１３との
間に設けた可撓性継手１４とを具備している。可撓性継
手１４は、駆動機構１３に対して把持機構１１をギヤ２
の軸線の芯ずれ方向および芯ぶれ方向に偏倚可能に支持
するものである。把持機構１１にはギヤ２を振動させる
ための振動駆動機構が設けられている。また、把持機構
１１の軸線Ｍ回りの角度位置を調整する角度調整機構６
０と、ギヤ２と噛合い相手のギヤ３との噛合い部に設け
た合わせマークＡの位置を検出するＣＣＤカメラ等の検
出器７５と、検出器７５の出力に基いて角度調整機構６
０の作動を制御する制御部７０などを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばエンジン
等に設けるギヤを、噛合い相手のギヤに噛合わせながら
軸部材に組付けるためのギヤ組付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等のタイミングギヤ
系は、例えば図５に示すように、エンジンＥに設けたク
ランクシャフトギヤ１に噛合うアイドラギヤ２を介し
て、インジェクションギヤ３およびカムシャフトギヤ４
などが互いに連動関係をもって回転するように構成され
ている。これらのギヤ１〜４は、エンジンＥを正しく機
能させる上で、互いの相対回転位置が所定の関係に保た
れている必要がある。このため各ギヤ１〜４の噛合い位
置を把握するために、各ギヤ１〜４の所定位置に合わせ
マークＡ，Ｂ，Ｃが表示されている。

【０００３】エンジンＥの組立工程において、アイドラ
ギヤ２以外のギヤ１，３，４をエンジンＥ側の軸部材１
ａ，３ａ，４ａに組付けたのちに、アイドラギヤ２を各
々のギヤ１，３，４に噛合わせながら、軸部材２ａに嵌
合させる作業が行われることがある。この場合、作業者
は、予め所定の回転位置にセッティングされている各ギ
ヤ１，３，４の合わせマークＡ，Ｂ，Ｃにアイドラギヤ
２の合わせマークＡ，Ｂ，Ｃを合わせながら、アイドラ
ギヤ２を各ギヤ１，３，４に噛合わせつつ、アイドラギ
ヤ等を軸部材２ａに嵌合させるといった作業を行ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のギヤ組付作業
（作業員による手作業）は熟練を要する比較的難しい作
業であるばかりでなく、アイドラギヤ２を他のギヤ１，
３，４に微妙に噛合わせながら軸部材２ａに嵌合させる
作業は労力を要する。

【０００５】そこで、ロボット等の機械力によって上述
のギヤ組付作業を自動的に行うことが望まれるが、機械
の動作は人間の手の動きと違って融通性に欠けるため、
アイドラギヤ等を相手側ギヤに噛合わせる際にギヤの噛
合い部が引っ掛かるなどして噛合うことができなくなっ
たり、ギヤを傷付ける可能性もある。

【０００６】なお、実開平１−１６４０３６号公報に記
載されているように、ギヤの組付時に相手側ギヤを一定
時間回転させる機構を設けることによって、ギヤどうし
を噛合わせるものも提案されているが、相手側ギヤを回
転させる機構が必要になることから、設備の大型化およ
び複雑化をまねくという欠点がある。従ってこの発明の
目的は、従来は手作業に頼っていたギヤの組付作業を比
較的簡単な構成によって機械化できるようなギヤ組付装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
の本発明のギヤ組付装置は、請求項１に記載したように
構成され、把持機構によって所定の姿勢に把持されたギ
ヤは、駆動手段によって軸部材に組付ける方向に移動さ
せられる。把持機構と駆動手段との間に設けた可撓性継
手は、把持機構を芯ずれ（偏心）方向および芯ぶれ（偏
心角）方向に偏倚可能に支持するため、軸部材や組付け
相手ギヤなどに対するギヤの芯ずれと芯ぶれが許容され
つつギヤの組付けが行われる。

【０００８】好ましい形態として上記把持機構を振動さ
せる振動駆動手段を具備すれば、ギヤを振動させること
により、このギヤを噛合い相手のギヤに噛合わせること
やギヤを軸部材に嵌合させることがさらに容易となる。

【０００９】好ましい形態として上記把持機構の軸線回
りの角度位置を調整する角度調整機構を具備すれば、ギ
ヤどうしの合わせマークを合致させる位置までギヤを回
転させることができる。さらに、合わせマークの位置を
検出するＣＣＤカメラ等の検出手段と、この検出手段の
出力に基いて角度調整機構の作動を制御するマイクロコ
ンピュータ等の制御手段を更に具備すれば、検出手段に
よる合わせマークの検出信号を角度調整機構にフィード
バックしてギヤを回転させながら、ギヤどうしで所定の
合わせマークを合わせた状態でギヤを組付けることがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明
に係るギヤ組付装置１０は、組付けるべきギヤの一例と
してのアイドラギヤ２を把持する把持機構１１と、ギヤ
２を軸部材２ａに組付ける方向に把持機構１１を変位さ
せるアクチュエータ１２を備えた駆動手段としての駆動
機構１３と、把持機構１１と駆動機構１３との間に設け
た可撓性継手１４とを具備している。

【００１１】図２と図３に示すように把持機構１１は、
ベース部材２０と、このベース部材２０に設けたアクチ
ュエータ２１と、アクチュエータ２１によって開閉する
方向（図２において矢印Ｄで示す方向）に駆動される左
右一対のアーム２２とを備えており、各アーム２２の先
端にギヤ２の外周部を把持可能な形状のチャック部材２
３が設けられている。

【００１２】アクチュエータ２１の前面側に、ギヤ２の
ボス部２ｂが嵌合する形状の位置決め部２５が設けられ
ている。アクチュエータ２１は例えばエアシリンダ等の
流体圧を利用したものであり、その出力端２６がアーム
２２に連結されてアーム２２を矢印Ｄ方向に駆動するよ
うになっている。

【００１３】上記アーム２２に、振動駆動手段として機
能する振動駆動機構３０が設けられている。振動駆動機
構３０の一例は、超音波振動子によってアーム２２を主
として前後方向に振動させるものであり、アーム２２を
振動させることによって、把持機構１１に保持されたギ
ヤ２を主に前後方向に微振動させることができるように
なっている。なお、振動駆動手段としては上記の超音波
振動子に限らず、他の方式の振動子を用いてもよい。

【００１４】可撓性継手１４は、上記駆動機構１３に対
して把持機構１１を、ギヤ２の軸線の芯ずれ方向および
芯ぶれ方向に偏倚可能に支持するように構成されてい
る。この明細書で「芯ずれ」とは、ギヤの軸線Ｘが正規
の軸線位置に対して平行な方向にずれることをいい、
「芯ぶれ」とは、ギヤの軸線Ｘが正規の軸線位置に対し
て角度（偏心角）をなす方向に傾くことを意味する。

【００１５】可撓性継手１４の一例は、図１と図４に示
すように構成されている。すなわちこの可撓性継手１４
は、把持機構１１のベース部材２０に固定される中空の
ドラム状の第一部材４０と、第一部材４０の内部に収容
された第二部材４１と、これら両部材４０，４１との間
に設けた弾性ユニット４２などを備えている。

【００１６】第二部材４１の前端面４１ａは、その中央
部が前側（把持機構１１側）に凸となるように緩やかに
湾曲した凸面形状となっている。第一部材４０と第二部
材４１との間には、第二部材４１に対して第一部材４０
がある程度の範囲で芯ずれ方向と芯ぶれ方向に変位する
ことを許容する隙間Ｇが確保されている。

【００１７】弾性ユニット４２は、第一部材４０と第二
部材４１との各中心線をほぼ一直線に合わせる機能を担
うものであり、互いに対をなす複数対のばね受け部材４
５，４６と、これらばね受け部材４５，４６間に圧縮し
た状態（予圧を与えた状態）で設けた圧縮コイルばね等
の弾性部材４７とを備えている。

【００１８】さらに詳しくは、第一部材４０は第二部材
４１の外周部を抱えこむ形状の対向壁５０，５１を備え
ており、これら対向壁５０，５１に、それぞれ周方向の
両端が半円形の長孔５２，５３が形成されている。ま
た、第二部材４１にも周方向の両端が半円形の長孔５４
が設けられており、これら同一形状の長孔５２，５３，
５４の内側に、両端が円弧状断面の上記ばね受け部材４
５，４６が収容されている。

【００１９】ばね受け部材４５，４６は、それぞれ第二
部材４１の長孔５４を軸線方向（図１において左右方
向）に貫通して第一部材４０の長孔５２，５３に入り込
んでおり、しかもこれらばね受け部材４５，４６は弾性
部材４７の反発荷重によって、長孔５２，５３，５４の
各々の半円状の両端面に押付けられている。このためこ
の可撓性継手１４は、外力が作用しない自由状態におい
て第一部材４０と第二部材４１の各中心線が互いに一直
線に保たれ、第一部材４０が第二部材４１に対して芯ず
れ方向あるいは芯ぶれ方向の外力が作用したときに、外
力の方向に応じて可撓性を発揮することができる。

【００２０】把持機構１１の軸線Ｍ回りの角度位置を調
整するための角度調整機構６０が設けられている。この
角度調整機構６０は、上記可撓性継手１４の第二部材４
１が連結される回転体６１と、回転体６１の外周部に設
けたリングギヤ６２と、リングギヤ６２に噛合う駆動ギ
ヤ６３と、駆動ギヤ６３を回転させる駆動源としての電
気モータ等の回転形アクチュエータ６４などを備えてい
る。

【００２１】上記アクチュエータ６４は、マイクロコン
ピュータ等の演算機能を有する制御手段としての制御部
７０によって回転が制御されるようになっている。この
制御部７０には、検出手段として機能するＣＣＤカメラ
等の検出器７５の検出信号が入力される。

【００２２】検出器７５は、ギヤ２と噛合い相手のギヤ
（例えばインジェクションギヤ３）との噛合い部の所定
位置に設けた合わせマークＡの位置を検出するものであ
り、この検出器７５の電気的な出力信号に基いて、制御
部７０を介してアクチュエータ６４の作動が制御され、
ギヤ２，３どうしの合わせマークＡが互いに合致する位
置までギヤ２がその軸線Ｘまわりに回転するように、ア
クチュエータ６４の作動を制御するようになっている。
また制御部７０は、ギヤ２の組付時にアクチュエータ６
４を微少範囲で正逆回転させることで、ギヤ２と相手の
ギヤ３との噛み合わせを容易化する機能も備えている。

【００２３】上記回転体６１の軸部８０は、回転を容易
にするためのベアリング８１を介して、円筒状のスライ
ドボディ８２に軸線回りに回転自在に支持されている。
スライドボディ８２は、中空のベースホルダ８３にリニ
アベアリング８４を介して軸線方向に移動可能に支持さ
れている。ベースホルダ８３は基体８５に固定され、こ
の基体８５は図示しないロボットアームに装着されてい
る。

【００２４】駆動機構１３のアクチュエータ１２は、例
えばエアシリンダ等の流体圧を利用した直線往復動形の
シリンダ本体９０と作動ロッド９１を有している。そし
てシリンダ本体９０が上記基体８５に固定され、作動ロ
ッド９１の出力端９２が連結部材９３を介してスライド
ボディ８２の外端に連結されている。従ってシリンダ本
体９０に対して作動ロッド９１が図１中の矢印Ｆ方向に
移動したときにスライドボディ８２が矢印Ｆ方向に前進
し、作動ロッド９１が矢印Ｒ方向に移動したときにスラ
イドボディ８２が矢印Ｒ方向に後退する。

【００２５】次に、上記構成のギヤ組付装置１０の作用
について、図５に示するアイドラギヤ２を軸部材２ａに
組付ける場合を例にとって説明する。エンジンＥの組立
工程において、クランクシャフトギヤ１とインジェクシ
ョンギヤ３とカムシャフトギヤ４は、予め軸部材１ａ，
３ａ，４ａに組付けられており、これらのギヤ１，３，
４は予め所定の相対回転角度に位置決めされている。こ
のエンジンＥは、図１に示すギヤ組付ステージに位置決
めされた状態で保持される。

【００２６】ギヤ組付装置１０を備えたロボットアーム
が所定のティーチング経路に沿って作動することによ
り、把持機構１１がギヤ２の供給・受け渡し部まで移動
するとともに、把持機構１１のアーム２２が作動するこ
とによってギヤ２がチャック部材２３に把持される。そ
してこのギヤ組付装置１０は、ロボットアームによって
図１に示すギヤ組付ステージに戻され、把持機構１１に
把持されているギヤ２が軸部材２ａの真正面に位置させ
られる。

【００２７】次いで、駆動機構１３の作動ロッド９１が
矢印Ｆ方向に作動することにより、把持機構１１がギヤ
２と共に軸部材２ａに向って前進する。また、検出器７
５によってギヤ２の合わせマークＡを検出しつつ、噛合
い相手のギヤ３の合わせマークＡとギヤ２の合わせマー
クＡが互いに合致する位置までアクチュエータ６４が駆
動され、把持機構１１とギヤ２とが一体となって所定の
噛合い位置まで回転する。

【００２８】また、ギヤ２を噛合い相手のギヤ３に噛合
わせる際に、振動駆動機構３０を作動させ、アーム２２
を振動させることによってギヤ２を振動させながら、ギ
ヤ２を相手のギヤ３に噛合わせつつ、ギヤ２を軸部材２
ａに嵌合させる。このとき、同時にアクチュエータ６４
も作動し、ギヤ２を微少範囲で正逆回転させることでギ
ヤ２と相手のギヤ３との噛み合わせを容易化させる。

【００２９】ギヤ２の組付け時に、ギヤ２の軸線Ｘが軸
部材２ａや噛合い相手ギヤ３に対して多少の芯ずれや芯
ぶれを生じることがあるが、可撓性継手１４がこの芯ず
れや芯ぶれを吸収する方向に撓むとともに、振動駆動機
構３０による振動作用がギヤ２，３の噛合いを助ける作
用と、ギヤ２が軸部材２ａに嵌合することを助ける作用
（いわゆるコンプライアンス機能）を果たす。このため
このギヤ組付装置１０は、作業員による手作業に匹敵す
る確実さでギヤ２を噛合い相手のギヤ１，３，４に噛合
わせつつ軸部材２ａに嵌合させることができる。

【００３０】なお、この発明を実施するに当たって、こ
の発明を構成する把持機構や駆動手段、可撓性継手をは
じめとして、各構成要素をそれぞれ適宜に変形して実施
できることは言うまでもない。またこの発明は、アイド
ラギヤ以外のギヤの組付けに利用できることは勿論であ
る。

【００３１】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、ギヤ
を把持する把持機構と把持機構を変位させる駆動手段と
の間に可撓性継手が設けられ、上記把持機構がギヤの軸
線の芯ずれ方向と芯ぶれ方向とに偏倚可能であるため、
ギヤの組付けを行う際に抵抗等がある場合には可撓性継
手の可撓作用でギヤを偏倚させながら組付けが行われる
ことになり、ギヤの組付作業を簡単な構成で機械化でき
る。

【００３２】請求項２に記載した構成によれば、振動駆
動手段の作動により、可撓性継手を介して把持機構を効
率良く振動させることができ、振動の利用によってギヤ
の組付けをさらに円滑化することができる。

【００３３】請求項３に記載した構成によれば、ギヤの
軸線回りの角度位置を調整することができるので、噛合
い相手のギヤとの位相合わせ等、ギヤの取付角度が規定
される場合でも簡単に対応することができる。そして請
求項４に記載した構成によれば、噛合い相手のギヤとの
位相合わせが必要な場合でも自動化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示すギヤ組付装置の縦
断面図。

【図２】 図１に示されたギヤ組付装置の把持機構を示
す平面図。

【図３】 図２に示された把持機構の正面図。

【図４】 図１に示されたギヤ組付装置の可撓性継手の
断面図。

【図５】 エンジンのタイミングギヤ系を示す正面図。

【符号の説明】

１０…ギヤ組付装置 １１…把持機構 １３…駆動機構（駆動手段） １４…可撓性継手 ３０…振動駆動機構（振動駆動手段） ６０…角度調整機構 ７０…制御部（制御手段） ７５…検出器（検出手段）

フロントページの続き (72)発明者 若林 栄二 東京都大田区下丸子四丁目21番１号 三菱 自動車エンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ギヤを把持可能に設けられた把持機構と、 上記ギヤを軸部材に組付けるべく上記把持機構を変位さ
   せる駆動手段と、 上記把持機構と上記駆動手段との間に設けられ上記駆動
   手段に対して上記把持機構を上記ギヤの軸線の芯ずれ方
   向および芯ぶれ方向に偏倚可能に支持する可撓性継手
   と、 を具備したことを特徴とするギヤ組付装置。
2. 【請求項２】上記把持機構を振動させる振動駆動手段を
   更に具備したことを特徴とする請求項１記載のギヤ組付
   装置。
3. 【請求項３】上記把持機構の上記軸線回りの角度位置を
   調整する角度調整機構を更に具備したことを特徴とする
   請求項１記載のギヤ組付装置。
4. 【請求項４】上記ギヤと噛合い相手のギヤとの噛合い部
   に設けた合わせマークの位置を検出する検出手段と、上
   記検出手段の出力に基いて上記角度調整機構の作動を制
   御する制御手段とを更に具備したことを特徴とする請求
   項３記載のギヤ組付装置。