(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め方法であって、
第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態に保持し、第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする焼き嵌め方法。
【請求項２】
請求項１に記載された焼き嵌め方法において、
第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする焼き嵌め方法。
【請求項３】
第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め装置であって、
第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、
第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段と、
を有することを特徴とする焼き嵌め装置。
【請求項４】
請求項３に記載された焼き嵌め装置であって、
前記磁化手段は、さらに、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする焼き嵌め装置。
【請求項５】
第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め方法であって、
第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態に保持し、第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする冷やし嵌め方法。
【請求項６】
請求項５に記載された冷やし嵌め方法において、
第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面を異なる極性に磁化することを特徴とする冷やし嵌め方法。
【請求項７】
第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め装置であって、
第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、
第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段と、
を有することを特徴とする冷やし嵌め装置。
【請求項８】
請求項７に記載された冷やし嵌め装置であって、
前記磁化手段は、さらに、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする冷やし嵌め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する嵌め込み方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これに関する従来の嵌め込み装置が図４に示されている。前記嵌め込み装置１は、カムシャフトＲにカムＣを焼き嵌めするための装置であり、カムＣを水平に保持した状態で所定位置に位置決めするカム支持架台４を備えている。
カム支持架台４は、カムシャフトＲが通される開口５ｋが形成されたテーブル部５を備えており、そのテーブル部５の上面５ｕにカムＣを水平に支持するための凸部５ｔが形成されている。また、カム支持架台４には、カムＣを横方向から挟んで基準位置に位置決めするとともに、その位相角を所定角度に保持するクランプ部６が装着されている。
【０００３】
さらに、嵌め込み装置１は、カムシャフトＲを上下方向から挟んでそのカムシャフトＲの軸心をカムＣの貫通孔Ｃｋと同軸に保持する一対のセンターピン７を備えている。そして、前記センターピン７が昇降機構（図示されていない）に装着されて予め決められた範囲内で昇降できるようになっている。さらに、前記昇降機構には、カムシャフトＲの位相をカムＣの位相に一致させる位相決めキー９が装着されている。
【０００４】
焼き嵌めを行う際には、先ず、前記カムシャフトＲがセンターピン７にセットされる。さらに、カムＣが加熱される。前記カムＣは貫通孔ＣｋがカムシャフトＲよりも所定寸法だけ大きくなるまで加熱され、加熱後にカム支持架台４のクランプ部６にセットされる。
次に、前記昇降機構が作動することにより、センターピン７に挟まれたカムシャフトＲが下降し、そのカムシャフトＲの先端部分がカムＣの貫通孔Ｃｋに通される。そして、センターピン７が所定寸法だけ貫通孔Ｃｋに収納された状態で前記昇降機構が停止し、カムＣが冷却される。これによって、前記カムＣの貫通孔Ｃｋは収縮し、そのカムＣはセンターピン７の所定位置に固定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した嵌め込み装置１では、カムシャフトＲはセンターピン７によって上下から挟まれて昇降動する構造であり半径方向には変位できない。また、カムＣもカム支持架台４のクランプ部６によって基準位置に位置決されているため、半径方向には変位できない。このため、カムシャフトＲやカムＣの寸法のバラツキ、昇降機構の動作のバラツキ等により、カムシャフトＲとカムＣの軸心がずれた場合にかじりや擦れ等が発生することがある。
【０００６】
また、これを防止するために、カムＣをフローティング機構等によって支持する方法も考えられるが、フローティング機構を利用しても軸心がずれていれば挿入時にカムシャフトＲの外周面と貫通孔Ｃｋの内壁面とが擦れ、傷が発生する。特に、焼き嵌めの場合、カムＣは加熱されて耐磨耗性が低下しているため傷が付き易い。
【０００７】
本発明は、棒状の第２の部材を第１の部材の開口に挿入する際に、両部材間に擦れやかじりが発生し難い構造にするとともに、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、部材間で位置ずれ等が発生しないようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め方法であって、第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態に保持し、第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする。
本発明によると、第１の部材あるいは第２の部材がフローティング状態に保持されているため、第２の部材の中心線と第１の部材の開口の中心線とが若干ずれていても、第１の部材の開口に対する第２の部材の挿入が妨げられることがない。さらに、第２の部材を第１の部材の開口に挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とが同じ極性で磁化される。このため、第１の部材の開口の内壁面とその開口に挿入された第２の部材の外側面とは磁力で反発し合うようになり、挿入途中におけるかじりや擦れが防止される。このため、不良品の発生を大幅に減少させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載された焼き嵌め方法において、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
本発明によると、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、両部材が磁力により吸着されるため、焼き嵌めにおいて第１の部材の熱が良好に第２の部材に吸収されるとともに、両部材が完全に接続されるまでの間に位置ずれ等が生じることはない。
【００１０】
請求項３の発明は、第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め装置であって、第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段とを有することを特徴とする。
本発明の装置により、請求項１に係る発明を実施することができ、請求項１に係る発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載された焼き嵌め装置であって、前記磁化手段は、さらに、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
本発明の装置により、請求項２に係る発明を実施することができ、請求項２に係る発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１２】
請求項５の発明は、第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め方法であって、第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態に保持し、第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載された冷やし嵌め方法において、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
請求項７の発明は、第１の部材の開口に対して棒状の第２の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め装置であって、第１の部材あるいは第２の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、第１の部材の開口に第２の部材を挿入する際に、その第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段とを有することを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７に記載された冷やし嵌め装置であって、前記磁化手段は、さらに、第１の部材と第２の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第１の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第２の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に基づいて本発明の一の実施の形態に係る嵌め込み方法及びその装置の説明を行う。本実施の形態に係る嵌め込み装置はカムシャフトＲにカムＣを焼き嵌めするための装置であり、図１に前記嵌め込み装置の要部縦断面図、図２に図１のII-II 矢視図が示されている。ここで、装置の幅方向（図１の左右方向）をＸ軸方向、前後方向（図１の紙面直角方向）をＹ軸方向、高さ方向をＺ軸方向として、以後の説明を行う。
前記嵌め込み装置１０は、カムシャフトＲを縦（Ｚ軸と平行）に把持した状態で昇降させる昇降機構（図示されていない）を備えている。なお、図１には、昇降機構のクランプ部１２の先端が表されており、このクランプ部１２がカムシャフトＲを縦に把持するとともに、カムシャフトＲの位相角を所定角度に保持できるようになっている。
【００１４】
また、前記嵌め込み装置１０はカム支持架台１４を備えている。カム支持架台１４はカムＣを水平に支持する架台であり、カムシャフトＲが通される開口１４ｋがほぼ中央に形成されたテーブル部１４ｔを備えている。また、前記テーブル部１４ｔの四隅には、図２に示されるように、Ｙ軸方向にＹ軸ガイド１４ｙが設けられており、さらにそのテーブル部１４ｔのＸ軸に平行な二辺にはバネ受け部１４ｘが形成されている。そして、前記テーブル部１４ｔの上に、Ｙ軸フローティングテーブル１５が前記Ｙ軸ガイド１４ｙに倣ってＹ軸方向に変位できるように載置されている。
【００１５】
そして、Ｙ軸フローティングテーブル１５の両側端面とカム支持架台１４のバネ受け部１４ｘとの間に、そのＹ軸フローティングテーブル１５をＹ軸方向両側から押圧支持するフローティングバネ１５ｆが装着されている。
前記Ｙ軸フローティングテーブル１５は、図１に示されるように、下部テーブル１５ｄと枠状の上部テーブル１５ｕとから構成されており、下部テーブル１５ｄのほぼ中央位置にカムシャフトＲが通される開口１５ｋが形成されている。そして、その下部テーブル１５ｄの開口１５ｋの近傍にカムＣを磁化させるための第２コイル２２が位置決めされている。
【００１６】
また、前記上部テーブル１５ｕの四隅には、図２に示されるように、Ｘ軸方向にＸ軸ガイド１５ｘが設けられており、さらにその上部テーブル１５ｕのＹ軸に平行な二辺にはバネ受け部１５ｙが形成されている。そして、前記上部テーブル１５ｕの上に、Ｘ軸フローティングテーブル１７がＸ軸ガイド１５ｘに倣ってＸ軸方向に変位できるように載置されている。
そして、Ｘ軸フローティングテーブル１７の両側端面とＹ軸フローティングテーブル１５のバネ受け部１５ｙとの間に、そのＸ軸フローティングテーブル１７をＸ軸方向両側から押圧支持するフローティングバネ１７ｆが装着されている。
【００１７】
前記Ｘ軸フローティングテーブル１７は枠状のテーブルであり、そのＸ軸フローティングテーブル１７にカムＣをＸ軸方向両側から把持するためのＶヤゲン１８が設置されている。
Ｖヤゲン１８は、Ｖ字形のカム把持面を備える固定部１８ｓと可動部１８ｍとを備えており、その固定部１８ｓがＸ軸フローティングテーブル１７の左端部（図２参照）に固定されている。また、前記可動部１８ｍはＸ軸フローティングテーブル１７の右端部に装着されており、そのＸ軸フローティングテーブル１７の右端部に形成されたコ字形のガイド１７ａに倣ってＸ軸方向に変位できるようになっている。また、前記Ｖヤゲン１８の可動部１８ｍとガイド１７ａとの間にはその可動部１８ｍを固定部１８ｓの側に押圧するクランプバネ１８ｂが装着されている。
【００１８】
さらに、前記嵌め込み装置１０は、カム支持架台１４及びフローティングテーブル１５，１７の真上の位置に、カムシャフトＲを磁化するための第１コイル２１が位置決めされている。なお、第１コイル２１は図示されていない支持材によってカム支持架台１４に固定されている。
即ち、前記カムＣが本発明の第１の部材、カムシャフトＲが本発明の第２の部材に相当し、Ｘ軸、Ｙ軸フローティングテーブル１７，１５及びＶヤゲンが本発明のフローティング機構に相当し、第１コイル２１、第２コイルが本発明の磁化手段として機能する。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る嵌め込み装置１０の動作の説明を行いながら嵌め込み方法の説明を行う。
先ず、カムシャフトＲが昇降機構のクランプ部１２に把持されて上限位置に位置決めされる。
一方、カムＣは 200℃以上に加熱されて貫通孔Ｃｋの内径がカムシャフトＲの外径よりも所定寸法（約10μm)だけ大きくなるように熱膨張させられる。そして、この状態でカムＣはＸ軸フローティングテーブル１７上のＶヤゲン１８にクランプされる。このとき、カムＣはＶヤゲン１８のＶ字形のカム把持面によってＸ軸方向両側から挟まれるため、水平な状態で基準位置に位置決めされるとともに予め決められた位相角にセットされる。さらに、カムシャフトＲはクランプ部１２により回動されてカムＣの位相角に合わせられる。
【００２０】
このようにして、嵌め込み装置１０にカムシャフトＲとカムＣとのセットが完了すると、カムシャフトＲを磁化する第１コイル２１とカムＣを磁化する第２コイル２２とに電流が流される。ここで、第１コイル２１の場合、電流の流れ方向は、その第１コイル２１を通過したカムシャフトＲの先端側がＮ極に磁化される方向に設定される。また、第２コイル２２の場合、同じく電流の流れ方向は、カムＣの貫通孔Ｃｋの内壁面がＮ極に磁化される方向に設定される。
【００２１】
この状態で、昇降機構が動作してクランプ部１２に把持されたカムシャフトＲが下降し、カムシャフトＲの先端が第１コイル２１に通される。これによって、第１コイル２１に通されたカムシャフトＲの先端側がＮ極に磁化される。そして、引き続きカムシャフトＲが下降することにより、カムシャフトＲの先端がカムＣの貫通孔Ｃｋに通される。
【００２２】
このとき、前述のように、カムシャフトＲの先端はＮ極に磁化されており、カムＣの貫通孔Ｃｋの内壁面もＮ極に磁化されている。このため、カムシャフトＲの外周面とカムＣの貫通孔Ｃｋの内壁面とが磁力により反発し合い、図３（Ａ）に示されるように、カムシャフトＲとカムＣの貫通孔Ｃｋとの間には両者を同軸に保持しようとする力が作用する。ここで、カムシャフトＲとカムＣとの間の反発力Ｆｓは  Ｆｓ＝κ（ｉ÷ｘ）2 で表される。ｉはコイル電流、ｘはカムシャフトＲとカムＣとの間のクリアランス、また、κは反発係数である。即ち、反発力Ｆｓは、クリアランスｘの二乗に反比例するため、カムシャフトＲとカムＣとが最接近した部位の反発力が最も大きくなる。
【００２３】
したがって、カムシャフトＲやカムＣの寸法のバラツキ、昇降機構の動作のバラツキ等により、カムシャフトＲとカムＣとの軸心がずれていても、前記反発力Ｆｓにより、カムＣを支持するＸ軸、Ｙ軸フローティングテーブル１７，１５が動作して、カムシャフトＲとカムＣの貫通孔Ｃｋとはぼ同軸に保持される。このため、カムシャフトＲをカムＣの貫通孔Ｃｋに挿入する際に擦れやかじり等が発生し難くなる。なお、カムシャフトＲの外周面とカムＣの貫通孔Ｃｋの内壁面とが接触しても、大きな反発力Ｆｓにより速やかに非接触の状態に戻される。
【００２４】
このようにして、カムシャフトＲが予め決められた寸法だけカムＣの貫通孔Ｃｋに通されると、次に、第１コイル２１に逆向きの電流が流されてカムシャフトＲの先端側がＳ極に磁化される（図３（Ｂ）参照）。これによって、カムシャフトＲの外周面とカムＣの貫通孔Ｃｋの内壁面との間に吸引力が作用し、両者Ｒ，Ｃ間で距離が最も小さい部位で吸着が行われる。ここで、吸着が行われる際には、Ｘ軸、Ｙ軸フローティングテーブル１７，１５が動作して、前記カムＣが吸着方向に変位する。
【００２５】
なお、吸引力Ｆｃも反発力Ｆｓの大きさに等しく  Ｆｃ＝κ（ｉ÷ｘ）2 で表される。ここで、吸引力Ｆｃを発生させるために、第１コイル２１に逆向きの電流を流したが、第１コイル２１の電流はそのままで第２コイル２２に逆向きの電流を流しても良い。
このようにして、カムシャフトＲとカムＣとが吸着されると、カムＣの熱がカムシャフトＲに逃げてカムＣが冷却される。このとき、カムシャフトＲの熱容量がカムＣの熱容量に比べて十分大きいため、カムシャフトＲの温度上昇はほとんどなくカムＣの冷却は短時間で行われる。これによって、カムＣの貫通孔Ｃｋは収縮し、カムＣとカムシャフトＲとの焼き嵌めが終了する。
【００２６】
このように、本実施の形態に係る焼き嵌め方法によると、カムシャフトＲをカムＣの貫通孔Ｃｋに挿入する際に、カムシャフトＲの外周面とカムＣの貫通孔Ｃｋの内壁面とが同じ極性に磁化されるため、両者Ｒ，Ｃの反発力により、挿入途中におけるかじりや擦れが発生しなくなる。このため、不良品の発生を大幅に減少させることができる。
また、カムシャフトＲとカムＣとを相対移動不能に保持する際に、両者Ｒ，Ｃが磁力により吸着されるため、カムＣの熱が良好にカムシャフトＲに吸収されるとともに、両者Ｒ，Ｃが完全に接続されるまでの間に位置ずれ等が生じることはない。
【００２７】
ここで、本実施の形態においては断面円形のカムシャフトＲを同じく断面円形の貫通孔Ｃｋに挿入する例を示したが、これに限定されるわけではなく、断面楕円形のシャフトを楕円形の穴に挿入する場合にも適用が可能である。
また、本実施の形態においては、カムＣをフローティング機構で支持した例を示したが、カムＣを固定してカムシャフトＲ側をフローティング機構で支持することも可能である。
さらに、本実施の形態では焼き嵌めを例に説明したが、冷し嵌めにも適用が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によると、第１の部材の開口の内壁面とその開口に挿入された第２の部材とは磁力により反発し合うようになるため、挿入途中におけるかじりや擦れが減少する。このため、不良品の発生を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施の形態に係る嵌め込み装置の要部縦断面図である。
【図２】図１のII-II 矢視図である。
【図３】本発明の一の実施の形態に係る嵌め込み方法を表す要部断面図である。
【図４】従来の嵌め込み装置を表す要部縦断面図である。
【符号の説明】
Ｃ    カム（第１の部材）
Ｃｋ  貫通孔（第１の部材の開口）
Ｒ    カムシャフト（第２の部材）
１５  Ｙ軸フローティングテーブル（フローティング機構）
１７  Ｘ軸フローティングテーブル（フローティング機構）
１８  Ｖヤゲン（フローティング機構）
２１  第１コイル（磁化手段）
２２  第２コイル（磁化手段）
【図１】
0003713926.tif 000002
【図２】
0003713926.tif 000003
【図３】
0003713926.tif 000004
【図４】
0003713926.tif 000005