(57)【要約】      （修正有）【課題】球体の一部を切り取った平面部を有する球状ワークの姿勢を矯正する姿勢矯正装置を提供する。【解決手段】球状ワークの姿勢矯正装置は、断面Ｄ字状の球状ワーク１２について、平面部１４が所望の方向に向くように回転させる装置であり、球状ワーク１２を収容可能な収容穴３５を有する仮置き台（筒状部材）３１と、球状ワーク１２の直径よりも小さな複数の吸気口２４を有し、球状ワーク１２を吸気口２４からの吸気により、吸着する吸着プレート２１と、を備える。仮置き台３１のうち、球状ワーク１２を出し入れ可能な開口端部３２を、吸着プレート２１との隙間Ｗが球状ワーク１２の直径よりも小さくなるように対向させる。球状ワーク１２を仮置き台３１に収容し、吸着プレート２１に対向させた状態で、平面部１４が吸着プレート２１の面と平行になるように、球状ワーク１２を、吸着プレート２１の面に沿って、「く」の字状の軌跡を描くように転がす。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球形の一部を切り取った平面部（１４）を有する断面Ｄ字状の球状ワーク（１２）について、前記平面部が所望の方向に向くように回転させる姿勢矯正装置であって、
前記球状ワークを収容可能な収容穴（３５）を有する筒状部材（３１）と、
前記球状ワークの直径よりも小さな複数の吸気口（２４）を有し、前記吸気口からの吸気により前記球状ワークを吸着する吸着プレート（２１）と、
を備え、
前記筒状部材のうち、前記球状ワークを出し入れ可能な開口端部（３２）を、前記吸着プレートとの隙間（Ｗ）が前記球状ワークの直径よりも小さくなるように対向させ、
前記球状ワークを前記筒状部材に収容し、前記吸着プレートに対向させた状態で、前記平面部が前記吸着プレートの面と平行になるように、前記球状ワークを、前記吸着プレートの面に沿った任意の方向に転がし、且つ、前記吸着プレートの面に沿った前記任意の方向とは異なる方向に転がす、球状ワークの姿勢矯正装置。
【請求項２】
前記球状ワークを前記筒状部材に収容し、前記吸着プレートに対向させた状態で、
前記収容穴の底部（３３）に形成された孔（３４）から前記球状ワークに対して空気圧を付与する、請求項１に記載の球状ワークの姿勢矯正装置。
【請求項３】
前記球状ワークを前記筒状部材に収容し、前記吸着プレートに対向させた状態で、
前記球状ワークを、前記吸着プレートの面に沿って「く」の字状の軌跡を描くように転がす、請求項１または２に記載の球状ワークの姿勢矯正装置。
【請求項４】
最初に前記平面部が天方向以外の方向を向いている状態から、最後に前記平面部が天方向を向いている状態へと、前記球状ワークの姿勢が矯正される請求項１〜３のいずれか一項に記載の球状ワークの姿勢矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状ワークの姿勢矯正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボール弁を有するインジェクタの弁体部についての技術が提案されている。その例として、特許文献１では、弁体部が、少なくとも２以上の同軸上に相互に接合された複数の球体よりなり、該球体の内の１つの端部の球体は弁体面を有し、また、他の少なくとも１つの球体はガイド孔に摺動する構成を提案している。この構成を採用することにより、簡単な構成で厳密な加工精度を要せず、所定のクリアランス精度を保持し、かつ、容易に組立て加工ができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７１４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、弁体部としての球体が、球体の一部を切り取った平面部を有する形状の、いわゆるＤカットボールである場合、そのＤカットボールの姿勢、すなわち平面部の向きを常に所望の向きに保つことに困難さがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、球体の一部を切り取った平面部を有する断面Ｄ字状の球状ワークの姿勢を矯正する姿勢矯正装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、球形の一部を切り取った平面部（１４）を有する断面Ｄ字状の球状ワーク（１２）について、平面部が所望の方向に向くように回転させる姿勢矯正装置であって、球状ワークを収容可能な収容穴（３５）を有する筒状部材（３１）と、球状ワークの直径よりも小さな複数の吸気口（２４）を有し、吸気口からの吸気により球状ワークを吸着する吸着プレート（２１）と、を備える。
【０００７】
この球状ワークの姿勢矯正装置は、筒状部材のうち、球状ワークを出し入れ可能な開口端部（３２）を、吸着プレートとの隙間（Ｗ）が球状ワークの直径よりも小さくなるように対向させる。そして、球状ワークを筒状部材に収容し、吸着プレートに対向させた状態で、平面部が吸着プレートの面と平行になるように、球状ワークを、吸着プレートの面に沿った任意の方向に転がし、且つ、吸着プレートの面に沿った任意の方向とは異なる方向に転がす。ここで、「任意の方向とは異なる方向」は、任意の方向と直交する方向でもよく、任意の方向に対し斜めに交差する方向でもよい。
【０００８】
本発明の球状ワークの姿勢矯正装置は、球状ワークを筒状部材に収容し、吸着プレートの面に沿って少なくとも二方向に、例えば２７０°以上回転させる。すると、球状ワークの球面部が吸着プレートの面と対向した状態に比べ、球状ワークの平面部が吸着プレートの面と対向した状態の方が吸着面積を広く確保し、強く吸着することができる。これにより、平面部が吸着プレートの面と平行になった状態で、球状ワークの姿勢が保持される。したがって、本発明の球状ワークの姿勢矯正装置は、球体の一部を切り取った平面部を有する断面Ｄ字状の球状ワークの姿勢を適切に矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ディーゼルエンジン用のインジェクタの断面図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】実施形態の球状ワークの姿勢矯正装置の一部の斜視図である。
【図４】吸着プレートの斜視概要図である。
【図５】吸着ノズルによる吸着作用を説明する図４のＡ−Ａ断面模式図である。
【図６】吸着ノズルによる吸着作用を説明する図４のＡ−Ａ断面模式図である。
【図７】吸着ノズルによる吸着作用を説明する図４のＡ−Ａ断面模式図である。
【図８】吸着プレートの動作を説明する図４のＢ矢視図である。
【図９】吸着プレートの動作を説明する図４のＢ矢視図である。
【図１０】吸着プレートの動作を説明する図４のＢ矢視図である。
【図１１】吸着プレートの動作を説明する図４のＢ矢視図である。
【図１２】吸着プレートの動作を説明する図４のＢ矢視図である。
【図１３】球状ワークが転がる軌跡をＸ−Ｙ平面に示した図である。
【図１４】姿勢矯正完了後の状態を示す断面模式図である。
【図１５】図１４の状態の後、仮置き台を取り外した状態を示す断面模式図である。
【図１６】インジェクタへの球状ワークの配置工程を示す、図２のＸＶＩ部を上下反転した断面図である。
【図１７】球状ワークの回転動作に関する力を検討する図である。
【図１８】球状ワークの吸着状態の維持に関する力を検討する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、球状ワークの姿勢矯正装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、ディーゼルエンジン用のインジェクタ１０の内部に、セラミックからなる、球形の一部を切り取った平面部を有する断面Ｄ字状の球状ワーク１２が配置されている。ディーゼルエンジン用のインジェクタ１０の内部には、その他にバルブ１５，ノズルオリフィス１６，ノックピン１７，ソレノイド１８，リテーニングナット１９，およびノズル２０等を有している。ディーゼルエンジン用のインジェクタ１０の外部には、外装としてのロアボデー１１を備えている。
【００１１】
球状ワークの姿勢矯正装置１の斜視図を図３に示す。球状ワークの姿勢矯正装置１には、板状の吸着プレート２１が配置されている。この吸着プレート２１は、球状ワーク１２を吸着する。また、「筒状部材」としての仮置き台３１が、吸着プレート２１の下側に配置されている。仮置き台３１の収容穴３５には、球状ワーク１２が収容される。本実施形態では、収容穴３５が天方向に開口しているものとする。
【００１２】
図４に示すように、吸着プレート２１は、「く」の字状に曲がっている部分２２が形成されている。また、吸着プレート２１に対し仮置き台３１と反対側に、吸気装置である吸着ノズル４１と、吸着ノズル４１を保持するホルダ５１とが設けられている。ホルダ５１には、吸着プレート２１を挟むように突出する柱状の突起５２，５２が配置されている。また、吸着プレート２１の長手方向両端は、保持部材２３によって保持されている。球状ワーク１２は、吸着ノズル４１の吸着プレート２１を挟んで対向位置に吸着される。
【００１３】
図５から図７は、吸着ノズル４１による吸着作用を説明する図であり、図５から図７に進むに従い、時間が経過している。図５に示すのは、吸着プレート２１に球状ワーク１２がまだ吸着されていない段階の、吸着プレート２１の状態である。吸着プレート２１は、球状ワーク１２の直径Ｄａ（＝φ１．６ｍｍ）よりも小さな複数の吸気口２４（φ０．２ｍｍ）を有している。吸着ノズル４１の負圧通路４２に負圧を発生させることで、複数の吸気口２４を介してブロック矢印Ｍの方向に吸気される。
【００１４】
そして、球状ワーク１２を供給し、吸着プレート２１に吸着させた状態を図６に示す。この球状ワーク１２は、回転方向の向きが不定の状態で供給される。そのため、断面Ｄ字状の球状ワーク１２の球面部１３が吸着プレート２１に対向するのか、平面部１４が吸着プレート２１に対向するのかが定まらない。ここでは、球状ワーク１２の球面部１３が吸着プレート２１に対向している状態、すなわち、最初に平面部１４が地方向を向いている状態を想定する。また、吸着プレート２１は球状ワーク１２を吸気口２４からの吸気により吸着している。
【００１５】
次いで、吸着プレート２１に吸着させた球状ワーク１２を、「筒状部材」である仮置き台３１に収容させた状態が、図７に示す状態である。ここでは、球状ワーク１２を出し入れ可能な開口端部３２が吸着プレート２１に対向するようにしている。また、開口端部３２と吸着プレート２１との隙間Ｗ（＝０．２ｍｍ）が、球状ワーク１２の最大径Ｄａ（＝φ１．６ｍｍ）よりも小さくなるようにしている。
【００１６】
さらに、仮置き台３１の収容穴３５の底部３３に形成された孔３４から、球状ワーク１２に対してブロック矢印Ｎの方向に空気圧を付与している。この状態では、球状ワーク１２が、仮置き台３１の球状ワーク１２が収容されている収容部３５から飛び出すことなく、収容部３５の中で自由に回転可能となる。
【００１７】
図８から図１２は、図７に示した状態の後の吸着プレート２１の動作を示し、球状ワーク１２を吸着プレート２１の面に沿って「く」の字状の軌跡を描くように転がす様子を時系列に示す図である。図８から図１２に進むに従い、時間が経過している。図示を省略しているが、図８から図１２に進んだ後、図１２から図８に進む往復動作を行っている。以下、図８から図１２の左右方向をＸ軸方向とし、吸着プレート２１の長手方向である図８から図１２の上下方向をＹ軸方向とする。「く」の字状の軌跡とは、Ｙ軸方向において一方向に進みつつ、Ｘ軸方向において基準位置から他の位置まで往復する軌跡を意味する。
【００１８】
図８から図１２に示すように、吸着プレート２１の両端は保持部材２３に、留め具２８，２８で固定されている。また、吸着プレート２１は、球状ワーク１２を吸気口２４からの吸気により吸着した状態で、球状ワーク１２を仮置き台３１に収容させたまま、吸着プレート２１と対向させる。そして、吸着プレート２１の面に沿って球状ワーク１２を転がす。その際に、板カム２５の凹部２６に備えられたカムフォロア２７がホルダ５１の凹部５３に沿って回転し、吸着プレート２１と保持部材２３を「く」の字状の軌跡を描くように移動させる。このとき、球状ワーク１２、吸着ノズル４１、ホルダ５１および仮置き台３１は移動せず、仮置き台３１の中に収容させた球状ワーク１２が吸着プレート２１の面に沿って転がる。
【００１９】
球状ワーク１２が、吸着プレート２１の面に沿って転がる間に、吸着プレート２１の面と球状ワーク１２の平面部１４とが対向する場合が生じ得る。具体的に、球状ワーク１２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれに球状ワーク１２の一回転を３６０°としたとき、２７０°以上回転させれば、必ず平面部１４が吸着プレート２１の面に対向する。
【００２０】
ここで、図１３のように「く」の字状の軌跡を描くように転がすことによって、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方向に同時に転がす効果がある。図１３に示す丸は、球状ワーク１２の転がる軌跡である。図１３に示す例では、Ｘ軸方向の移動範囲Ｔｘが８ｍｍ、Ｙ軸方向の移動範囲Ｔｙが３０ｍｍであり、Ｙ軸方向の丸と丸との間隔Ｕが２．５ｍｍである。また、「く」の字の傾斜角度は、Ｙ軸に対して４０°である。すると、球状ワーク１２の最大径Ｄａがφ１．６ｍｍであるため、球面部１３のみが吸着プレート２１の面に沿って転がるのではなく、必ず平面部１４が吸着プレート２１の面に対向する機会がある。また、球状ワーク１２を「く」の字状の軌跡を描くように転がすことで、球状ワーク１２と吸着プレート２１との滑りによる悪影響が起こりにくい。
【００２１】
吸着プレート２１は球状ワーク１２を吸気口２４からの吸気により、吸着した状態で、平面部１４を吸着プレート２１の面に対向させると、球面部１３を吸着プレート２１の面に対向させるよりも、球状ワーク１２は吸着プレート２１に強く吸着される。その理由は、平面の吸着プレート２１と平面部１４を密着させると、吸着プレート２１と平面部１４との密着面積が大きく、吸気口２４からの吸気の力を強く受けるためである。また、球面部１３と吸着プレート２１との密着の場合は、球面部１３が平面ではないため、平面の吸着プレート２１との密着面積が小さく、吸気口２４から受ける吸気の力が弱い。そのため、一度平面部１４が吸着プレート２１の面に対向し密着すれば、原則としてその後もその姿勢が維持される。
【００２２】
なお、前述の「球状ワーク１２と吸着プレート２１との滑りによる悪影響」は、球面部１３と吸着プレート２１とが対向している状態で、「滑る」、すなわち図８から図１２に示した動作を行っても転がらないことを言う。吸着プレート２１と平面部１４とが密着した状態で、図８から図１２に示した動作を行っても、密着した状態を保って「滑って」転がらないことは、正常な動作とする。また、エアの巻き込みによって球状ワーク１２の自転が損なわれないかをシミュレーションで確認する。
【００２３】
そして、図８から図１２に進み、且つ図１２から図８に進む往復動作を行うことで、図１４に示すように、吸着プレート２１と球状ワーク１２の平面部１４とが密着するようになり、球状ワーク１２の姿勢矯正が完了する。すなわち、最初に平面部１４が天方向以外の方向を向いている状態から、最後に平面部１４が天方向を向いている状態へと、球状ワーク１２の姿勢が矯正される。その後、仮置き台３１を球状ワーク１２の姿勢に影響を与えないように取り外した状態が、図１５に示す状態である。
【００２４】
その後、図１６に示すように、インジェクタ１０の製造段階において球状ワーク１２を配置すべき状態のサブアッセンブリ６１を、吸着プレート２１に吸着された球状ワーク１２の直下に置く。そして、吸気口２４からの吸気を止めると、球状ワーク１２が落下し、サブアッセンブリ６１の配置されるべき位置に配置される。なお、一度インジェクタ１０に球状ワーク１２を配置した後に、静電気等の影響により再び吸着プレート２１に球状ワーク１２が固着することがある。そのようなときは、吸着プレート２１と球状ワーク１２の間に薄い板または紙等を介在させ、両者が固着しないように擦り切り動作を行う。
【００２５】
次に図１７を参照し、図５〜図１２、図１４〜図１６の動作が可能かどうか検討する。球状ワーク１２が仮置き台３１の中で回転できる条件は、ベクトルＰ1＞Ｐ２である。ここで、Ｐ1＝μ1・Ｆ1である。また、Ｐ2＝μ2・Ｆ2である。また、Ｆ1＝「球状ワーク１２を持上げる力」−「球状ワーク１２の質量」とする。また、孔３４から、球状ワーク１２に対する空気圧（Ｐ）の値は、０．４［ＭＰａ］である。吸気口２４から吸気する力は、−４０［ｋＰａ］である。球状ワーク１２の質量ｍは、ｍ＝０．０２［ｇ］とする。また、Ｇは重力加速度（０．０１［Ｎ／ｇ］）である。
Ｆ1＝π・（Ｄａ2/４）・Ｐ−ｍ・Ｇ
＝２．０１［ｍｍ2］・０．４［ＭＰａ］−０．０２［ｇ］・Ｇ
＝０．８０４［Ｎ］−０．０００２［Ｎ］≒０．８［Ｎ］
【００２６】
そして、回転方向に働く力であるＰ1を求める。ここで、μ1＝０．２であるから、
Ｐ1＝μ1・Ｆ1＝０．２・０．８［Ｎ］＝０．１６［Ｎ］
となる。
【００２７】
さらに、回転を妨げる力であるＰ2を求める。ここで、Ｆ2＝０．１６［Ｎ］および、μ2＝０．０５であるから、
Ｐ2＝μ2・Ｆ2＝０．１６［Ｎ］・０．０５＝０．００８［Ｎ］
となる。よって、Ｐ1＞Ｐ2となり、上記の動作が可能となる。
【００２８】
また、図１８を用いて、上記の球状ワーク１２の平面部１４が、吸着プレート２１に強く吸着された状態が安定して維持できるか検討する。安定の条件は、Ｐｘ・Ｌｘ＞Ｐｙ・Ｌｙである。Ｐｘ，Ｐｙはベクトルである。球状ワーク１２の平面部１４の直径がＬｘである。また、球状ワーク１２の球面部１３の中心Ｏから平面部１４にひいた垂線の長さがＬｙである。図１８に示す例では、Ｌｘ＝１．２ｍｍ、Ｌｙ＝０．４７ｍｍであるため、Ｐｘ・Ｌｘ＞Ｐｙ・Ｌｙの関係が成立し、上記の球状ワーク１２が、吸着プレート２１に強く吸着された状態が安定して維持できる。
【００２９】
以上のように、本実施形態の球状ワークの姿勢矯正装置１は、球状ワーク１２を「筒状部材」としての仮置き台３１に収容し、吸着プレート２１の面に沿って少なくとも二方向に、例えば２７０°以上回転させる。すると、球状ワーク１２の球面部１３が吸着プレート２１の面と対向した状態に比べ、球状ワーク１２の平面部１４が吸着プレート２１の面と対向した状態の方が吸着面積を広く確保し、強く吸着することができる。
【００３０】
これにより、平面部１４が吸着プレート２１の面と平行になった状態で、球状ワーク１２の姿勢が保持される。したがって、本発明の球状ワークの姿勢矯正装置１は、「球体の一部を切り取った平面部１４を有する断面Ｄ字状の球状ワーク１２」の姿勢を適切に矯正することができる。また、その姿勢を保ちながら、球状ワーク１２を、サブアッセンブリ６１の配置されるべき位置に適切に配置することができる。
【００３１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、球状ワーク１２を吸着プレート２１の面に沿って「く」の字状の軌跡を描くように転がしている。しかし、たとえば球状ワーク１２を吸着プレート２１の面に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向との別々に転がしても良い。また、吸着プレート２１の面に沿った任意の方向と、その方向と異なる方向、すなわち、直交する方向又は斜めに交差する方向に転がしても良い。
【００３２】
ただし、球状ワーク１２を吸着プレート２１の面に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向との別々に転がす場合には、Ｘ軸方向に転がすためのアクチュエータと、Ｙ軸方向に転がすためのアクチュエータの２つのアクチュエータを要する。その点、「く」の字状の軌跡を描くように転がす場合、一つのアクチュエータで、球状ワーク１２を転がすことが可能であるため、部品点数を少なくするには有利である。
【００３３】
上記実施形態では、仮置き台３１の収容穴３５の底部３３に形成された孔３４から、球状ワーク１２に対して空気圧を付与している。しかし、孔３４からの、球状ワーク１２に対する空気圧は、必ずしも必要ではない。ただし、上述のＦ1の値を大きくして、ベクトルＰ1＞Ｐ2の条件を満たすことを容易にするには、孔３４から、球状ワーク１２に対して空気圧（Ｐ）は、あった方が良いし、その値はある程度大きい方が良い。
【００３４】
上記実施形態では、図８から図１２に進んだ後、図１２から図８に進む動作、すなわち往復動作を行っている。しかし、そのような往復動作は必ずしも必要ではない。ただし、球状ワークの姿勢矯正装置１の動作において原点位置から往復動作をさせるのは合理的であるため、往復動作をさせるのが好ましい。
【００３５】
上記実施形態では、最初に平面部１４が天方向以外の方向（例えば地方向）を向いている状態から、最後に平面部１４が天方向を向いている状態へと、球状ワーク１２の姿勢が矯正される。他の実施形態では、これとは逆に、最初に平面部１４が地方向以外の方向（例えば天方向）を向いている状態から、最後に平面部１４が地方向を向いている状態へと、球状ワーク１２の姿勢が矯正されるようにしてもよい。或いは、平面部１４が特定の傾斜角度となるように球状ワーク１２の姿勢が矯正されてもよい。要するに、本発明において平面部１４が矯正される方向は問わない。
【００３６】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・球状ワークの姿勢矯正装置
１２・・・球状ワーク
３１・・・仮置き台（筒状部材）
２１・・・吸着プレート
２４・・・吸気口
３２・・・開口端部
３３・・・底部
Ｗ・・・隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2020070793.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020070793.tif 000017
【図１６】
2020070793.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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