(57)【要約】【課題】  嵌入孔への嵌め込みの困難な軸状部品であっても、人手またはロボットハンドにて精度よく簡易に、かつ比較的短時間に嵌め込み作業をおこなうことができる軸状部品の嵌め込み方法を提供する。【解決手段】  嵌入孔（バルブ孔５１）の軸心が鉛直方向となるように本体部品（バルブボディ５）は載置されており、軸状部品（スプールバルブ４）の少なくとも先端付近４１を鉛直方向から所定角度傾斜させた状態で該先端付近４１をバルブ孔５１の開口エッジ（面取り部５２が設けられている場合は下方の開口エッジ５２ａ）に当接させた後に、スプールバルブ４の少なくとも先端付近４１を鉛直方向に起立させ、開口内に前記軸状部品の端面が収まるように調整しながら該スプールバルブ４をバルブ孔４１に落とし込む方法である。上記方法は人手や産業用ロボットのロボットハンドによっておこなうことができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法であって、
前記嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように前記本体部品は載置されており、前記軸状部品の少なくとも先端付近を鉛直方向から所定角度傾斜させた状態で該先端付近を前記嵌入孔の開口エッジに当接させた後に、前記軸状部品の少なくとも先端付近を鉛直方向に起立させ、開口内に前記軸状部品の端面が収まるように調整しながら該軸状部品を前記嵌入孔に落とし込むことを特徴とする、軸状部品の嵌め込み方法。
【請求項２】
嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法であって、
前記嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように前記本体部品は載置されており、前記嵌入孔の開口エッジには面取り部が設けられており、前記軸状部品の少なくとも先端付近を、前記面取り部の傾斜面に当接させた後に、該面取り部の下方の円形エッジの一部を支点として前記軸状部品の少なくとも先端付近を鉛直方向に起立させながら、開口内に前記軸状部品の端面が収まるように調整することにより該軸状部品を前記嵌入孔に落とし込むことを特徴とする、軸状部品の嵌め込み方法。
【請求項３】
前記軸状部品はスプールバルブなどのバルブ構成部品であり、前記本体部品はバルブボディであることを特徴とする、請求項１または２に記載の軸状部品の嵌め込み方法。
【請求項４】
少なくとも水平方向および角度方向のずれを吸収可能なコンプライアンス機構を備えたロボットハンドで前記軸状部品をチャックし、該コンプライアンス機構にて開口内に該軸状部品の端面が収まるように調整した後に、該軸状部品をアンチャックすることで前記嵌入孔に該軸状部品を落とし込むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の軸状部品の嵌め込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法に係り、特に嵌入孔への嵌め込みの困難な軸状部品であっても人手またはロボットハンドにて精度よく簡易におこなうことのできる軸状部品の嵌め込み方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばスプリングやスプールバルブなどの軸状部品を車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディに穿設されたバルブ孔などの嵌入孔に嵌め込む場合には、そのバルブ孔と軸状部品とのクリアランスが５〜５０μｍと極めて狭いために、該軸状部品の嵌入作業は従来人手の微妙な感覚に依存するところが大きかった。かかるバルブ孔が段付き孔の場合であったり、あるいはスプールバルブの形状自体が段付きの軸状部品であることなどから、該軸状部品をバルブ孔に嵌入する作業は上記するような微妙な人手の勘やこつに頼らざるを得ないのが現状である。一方で孔位置度に余りにも高い精度（バルブ孔の加工精度）を要求するとコストアップが大きくなることから、通常はφ０．３（孔の中心が直径０．３ｍｍの円の範囲を許容する）程度とされることが多い。
【０００３】
したがって、孔位置精度のばらつきを狭いバルブ孔と軸状部品とのクリアランスで吸収することができないため、ロボットやアクチュエータなどによる自動嵌入が極めて困難な状況となっている。作業の効率性や生産ラインの無人力化などを図るためにかかる軸状部品の嵌入作業を人手に代わってロボットハンドにておこなおうとした場合には、ロボットの動作精度を向上させたり、画像による組み付け位置の補正技術を導入するなどのシステムを必要とするものの、スムーズで精度のよい組み付け作業を実現するにはやはり限界がある。
【０００４】
特許文献１では、水平方向から軸状部品を本体部品に設けられた嵌入孔に挿入する軸状部品挿入装置および軸状部品挿入方法に関する発明が開示されている。かかる軸状部品挿入装置は、軸状部品の保持手段を、該保持手段の載置面上の軸状部品中心線が本体部品の嵌入孔の中心線に対して所定量下方向にオフセットするように各手段を設定し、ガイド手段である嵌入孔開口部に設けた面取り部をガイドにしながら軸状部品を嵌入孔に挿入するものである。従来は、嵌入孔（バルブボディ孔）を垂直に立て、該バルブボディに上下振動を与えることで垂直方向からバルブを落とし込んで挿入する装置および方法などが開示されていたが、振動を与えるための加振装置やこれらを支持する弾性支持手段などを併設した装置を製造する必要があり、該装置の製造コストの高騰や振動を与えることによる該装置の耐久性低下の問題などが懸念されていたため、かかる問題を解消するために発案されたものである。
【特許文献１】特開２００１−３３４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の軸状部品挿入装置および軸状部品挿入方法によれば、例えば本体部品に振動を与えることなくスプールバルブなどの軸状部品を確実にバルブ孔に嵌め込むことが可能となる。しかし、本体部品を水平方向に載置し、軸状部品を嵌入孔に挿入移動させる移動手段によって移動させ、面取り部にガイドを取りながら除々に軸状部品を嵌入孔に挿入する方法によるため、軸状部品の嵌入孔への挿入作業に時間を要し、生産ラインにおける生産性の低下が否めない。
【０００６】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、嵌入孔への嵌め込みが困難な軸状部品を嵌入孔へ嵌め込む場合であっても、人手またはロボットアームにて精度よく嵌め込むことのできる軸状部品の嵌め込み方法を提供することを目的とする。また、嵌め込み作業の困難な軸状部品を嵌入孔へ嵌め込む場合であっても、簡易な方法で、かつ比較的短時間に嵌め込むことができ、したがって生産ラインの生産性の向上を図ることのできる軸状部品の嵌め込み方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明による軸状部品の嵌め込み方法は、嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法であって、前記嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように前記本体部品は載置されており、前記軸状部品の少なくとも先端付近を鉛直方向から所定角度傾斜させた状態で該先端付近を前記嵌入孔の開口エッジに当接させた後に、前記軸状部品の少なくとも先端付近を鉛直方向に起立させ、開口内に前記軸状部品の端面が収まるように調整しながら該軸状部品を前記嵌入孔に落とし込むことを特徴とする。
【０００８】
軸状部品が鋼製材料などからなる場合は、該軸状部品を傾けても殆ど撓むことはないが、ポリエチレン等の比較的軟質なプラスチック製材料などからなる場合は該軸状部品の全長に応じて撓む場合もある。本発明に使用される軸状部品は、鋼製やプラスチック製など適宜の材質からなる軸状部品を対象としたものであり、嵌入孔への嵌め込み時における該軸状部品の撓みの有無に左右されるものではない。また、軸状部品の形状はその長手方向にわたって断面形状および断面寸法が変化しない棒状のものや、長手方向に複数の段付きを備えた段付き形状のものなど多様な形状の軸状部品を対象としている。さらには、本体部品に穿設された嵌入孔の内空形状も、嵌入孔の長手方向にわたって断面寸法が変化しない円柱状のほか、段付き孔形状など多様な形状の嵌入孔を対象としている。尤も、本発明が適用される嵌入孔や軸状部品の各形状は、軸状部品の容易な嵌め込みが困難であるような形状の組み合わせであることが好ましい。
【０００９】
嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように本体部品を載置し、軸状部品の一部を指で把持し、該軸状部品を鉛直方向から所定角度（嵌入孔の形状や軸状部材の先端形状、嵌め合いの隙間（クリアランス）などにより、５度〜４５度程度）傾斜させた状態で軸状部品の先端付近を嵌入孔の開口エッジの一部に当接させる。かかる状態から、開口エッジの当接部分を支点として、少なくとも軸状部品の先端付近を鉛直方向に起立させ（軸状部品が鋼製材料等の比較的剛性の高い材質からなる場合には軸状部品の全体が鉛直方向に起立した状態となる）、かつ開口内に軸状部品の先端部分の端面が収まるように微調整した後に該軸状部品を嵌入孔に落とし込むことができる。発明者等が実際の生産ライン（かかる生産ラインはバルブボディに穿設されたバルブ孔にスプールバルブ等の段付き形状の軸状部品を嵌め込む作業ユニットから構成されるラインである）から会得した経験則によれば、上記する方法でスプールバルブ等の精密部品を嵌入孔に嵌め込むことにより、従来の人手による方法（単に軸状部品を鉛直方向から嵌入孔に嵌め込む方法）に比べて嵌め込み作業に要する時間を格段に短縮できることが分かっている。また、軸状部品を鉛直方向に嵌め込むことから該軸状部品の自重を有効に利用できるため、軸状部品を水平方向から嵌め込む場合に比べてその嵌め込み速度が速いことは自明である。なお、軸状部品の嵌め込み方法は、人手やアクチュエータなど適宜の手段によりおこなうことが可能である。
【００１０】
また、本発明による軸状部品の嵌め込み方法の好ましい実施形態は、嵌入孔を有する本体部品の該嵌入孔に軸状部品を嵌め込む軸状部品の嵌め込み方法であって、前記嵌入孔の軸心が鉛直方向となるように前記本体部品は載置されており、前記嵌入孔の開口エッジには面取り部が設けられており、前記軸状部品の少なくとも先端付近を、前記面取り部の傾斜面に当接させた後に、該面取り部の下方の円形エッジの一部を支点として前記軸状部品の少なくとも先端付近を鉛直方向に起立させながら、開口内に前記軸状部品の端面が収まるように調整することにより該軸状部品を前記嵌入孔に落とし込むことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、嵌入孔の開口エッジに面取り部を設けておき、該面取り部を利用して軸状部品を嵌入孔へ嵌め込む方法である。軸状部品は人手で把持し、少なくともその先端付近は上記と同様に鉛直方向から５度〜４５度程度の所定角度傾斜させた状態で嵌め込みをおこなうものであるが、本発明では既に所定角度（鉛直方向から５度〜４５度程度）で形成された面取り部の傾斜面に沿った状態で軸状部品の先端付近を嵌入孔の開口内へ導くことができるため、該先端付近を移動させることによって自動的に軸状部品の先端部の端面が開口内に収まり易い状態となる。また、面取り部の下方の円形エッジの一部を支点とすることができるため、軸状部品を鉛直方向に起立させ易い。軸状部品を鉛直方向へ起立させるとともにその先端部の端面が開口内に収まるように微調整をおこなうことにより、段付き形状等の軸状部品であっても容易に嵌入孔に嵌め込むことが可能となる。なお、本発明についても発明者等の経験則からその作業性の高さが実証されている。
【００１２】
また、本発明による軸状部品の嵌め込み方法の他の実施形態として、前記軸状部品はスプールバルブなどのバルブ構成部品であり、前記本体部品はバルブボディであることを特徴とする。
【００１３】
嵌め込み作業が極めて困難な軸状部品の嵌入孔への嵌め込み作業の中で、例えば、車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディに穿設されたバルブ孔などの嵌入孔に、段付き形状に形成されたスプールバルブを嵌め込む作業が実施形態としては好適である。なお、嵌入孔の内空形状も段付き形状である段付き孔の場合にはさらに効果が大きいものと考えられる。
【００１４】
また、本発明による軸状部品の嵌め込み方法の好ましい実施形態は、前記軸状部品の嵌め込み方法において、少なくとも水平方向および角度方向のずれを吸収可能なコンプライアンス機構を備えたロボットハンドで前記軸状部品をチャックし、該コンプライアンス機構にて開口内に該軸状部品の端面が収まるように調整した後に、該軸状部品をアンチャックすることで前記嵌入孔に該軸状部品を落とし込むことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、嵌入孔への軸状部品の嵌め込みをロボットハンドを利用して自動化させるものであり、嵌入孔へ嵌め込まれる軸状部品の把持および嵌め込み作業を人手に代わってロボットハンドにておこなうことのほかは、上記する発明と原則的には同様である。人手による場合は、軸状部品の形状や嵌入孔の内空形状などに応じて、手先の微調整や経験則上の勘などを頼りに軸状部品の嵌め込みをおこなうことができるが、かかる微調整を公知のコンプライアンス機構（コンプライアンス素子）を備えたロボットハンドにておこなわせることにより、作業の自動化を実現することが可能となる。軸状部品を把持（チャック）した後の傾斜の程度や、開口内に軸状部品の先端部の端面が収まるような微調整の程度、アンチャックのタイミングなどは、各嵌め込み作業に使用される対象部品の規格（すなわち、嵌入孔の孔径や面取り部の有無、面取り部の傾斜角、軸状部品の径や形状など）に応じて予めロボットティーチングがなされているものである。
【００１６】
上記のようなコンプライアンス機構を備えたロボットハンドを備えた組付け用ロボットを使用して軸状部品の嵌め込み作業をおこなうことにより、作業の無人力化を図ることができるとともに、人手による場合よりも作業効率を高めることができるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から理解できるように、本発明の軸状部品の嵌め込み方法によれば、嵌入孔への嵌め込みの困難な軸状部品であっても、人手またはロボットハンドにて精度よく簡易に、かつ比較的短時間に嵌め込み作業をおこなうことができる。特にロボットハンドを使用する場合には、作業の無人力化を図ることができるため、かかる作業をおこなう複数の作業ユニットから構成される生産ラインに適用するには好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の軸状部品の嵌め込み方法を実施するための装置の概要を示した斜視図である。図２は、本発明の軸状部品の嵌め込み方法において、嵌入孔の面取り部の傾斜面に軸状部品の先端付近を当接させた状況を説明した図であり、図２ａはその側面図を、図２ｂは当接箇所の拡大断面図をそれぞれ示している。図３は、図２に続く図であって、面取り部の下方の円形エッジの一部を支点としながら軸状部品を起立させている状況を説明した説明図である。図４は、図３に続く図であって、ロボットハンドで軸状部品の先端部の端面を開口に応じて微調整している状況を説明した説明図である。図５は、図４に続く図であって、軸状部品をアンチャックして嵌入孔へ落とし込んでいる状況を説明した説明図である。なお、図示する実施形態はロボットハンドを使用した場合の軸状部品の嵌め込み方法であるが、人手にておこなう場合であってもよいことは勿論のことである。また、本体部品としては車輌用自動変速機のコントロールバルブのバルブボディ（嵌入孔は該バルブボディに穿設されたバルブ孔）を、軸状部品としてはバルブ孔に嵌め込むためのスプールバルブをそれぞれ実施形態として例示するが、他の軸状部品や嵌入孔および本体部品であってもよいことは勿論のことである。さらには、図示する実施形態では嵌入孔の開口エッジには面取り部が設けられているが、面取り部が設けられていない場合であってもよい。
【００１９】
図１に示す部品組み付け用の装置は、２つのロボットアーム１１，１１がボディ部１０の側面を上下に昇降可能に取付けられた産業用ロボット１と、該産業用ロボット１と配線２１で繋がれたコントローラ内臓の制御装置２、部品が組み付けられる本体部品であるバルブボディ５を固定するための組付け用治具３と、これらを載置するプレート６とから主に構成されている。各ロボットアーム１１，１１の先端には軸状部品であるスプールバルブ４を把持可能なロボットハンド１２，１２がコンプライアンス機構１３，１３を介して取付けられている。なお、図示しなが、かかる装置を備えた作業ユニットを複数併設して生産ラインを構成する場合は、図示する組付け用治具３の図中の前方にコンベアが取付けられ、各作業ユニット間をコンベアが連通するように構成し、かかるコンベア上を順次組み付けられた本体部品が流れていくように生産ラインを形成することができる。さらに、図示しないが、産業用ロボット１が部品を取り出すための部品供給装置や、コンベア上を移動してきた本体部品を組付け用治具３に移載するための移載装置などを設置することができる。
【００２０】
産業用ロボット１のロボットアーム１１の回動、ロボットハンド１２の回転やスプールバルブ４の把持（チャック）およびアンチャック、コンプライアンス機構１３によるロボットハンド１２の水平方向、角度方向等の微調整などのコントロールは、制御装置２によりおこなわれる。なお、かかる制御装置２は、図示するように産業用ロボット１と分離した実施形態のほか、該産業用ロボット１のボディ部１０に接続された実施形態であってもよい。
【００２１】
以下、図２〜図５に基づいて、スプールバルブ４をバルブ孔５１に嵌め込む方法を順を追って説明する。図２は、ロボットハンド１１でスプールバルブ４の一端をチャックした状態で、４５度程度の傾斜角を有する面取り部５２の該傾斜面にスプールバルブ４の他端（先端付近４１）側面を当接させながらバルブ孔５１へ（矢印Ｘ方向）挿入している状況を示している。なお、スプールバルブ４は、複数の突起部４２，４２，…を軸体４１で繋いだ形状をしており、鋼製材料にて製作されている。ロボットハンド１１によるスプールバルブ４のチャック角度を予め面取り部５２の傾斜面に沿うように、またはそれよりも幾分立たせた状態に設定しておき、該面取り部５２の傾斜面にスプールバルブ４を当接させた後は、かかる面取り部５２をガイドとしてバルブ孔５２方向にスプールバルブ４をスライドさせていけばよい。
【００２２】
上記するスプールバルブ４のスライドをある程度おこなった後に、今度は面取り部５２の下方の円形エッジ５２ａの一部を支点とし、スプールバルブ４の先端突起部４２の側面から鉛直方向に該スプールバルブ４を起立させる（図３の矢印Ｘ方向）。本実施形態のように面取り部５２がバルブ孔５１の開口エッジに設けてあると、上記するようなスプールバルブ４の挿入ガイドとして、および下方の円形エッジ５２ａをスプールバルブ４の起立時の支点としてそれぞれ利用することができるため効果的である。
【００２３】
スプールバルブ４を起立させた場合（図４の矢印Ｘ方向）、通常はバルブ孔５１の内径とスプールバルブ４の突起部４２の径とのクリアランスがほとんどないことから、該突起部４２のうち、円形エッジ５２ａを支点とした側の端部と直径方向の反対側に位置する端部は円形エッジ５２ａに当接する可能性が極めて高い。スプールバルブ４の先端端部が円形エッジ５２ａに当接した際にはコンプライアンス機構１３にてスプールバルブ４の先端が円形エッジ５２ａ内に収まるように該スプールバルブ４を鉛直方向にチャックした状態で、水平方向（矢印Ｙ方向）へ微少量移動させる。スプールバルブ４をＹ方向へ微小量移動させると、該スプールバルブ４の先端突起部４２の側面が開口エッジ５２ａに当接することとなり、スプールバルブ４の先端が開口エッジ５２ａ内に収まる位置に配設されたこととなる。なお、平面上一つの方向（例えばＸ方向）での位置決めが完了してもそれと垂直方向（例えばＹ方向）の位置が開口エッジ５２ａ内に収まっていない場合も生じ得るため、かかる場合には再度、Ｙ方向への水平方向の微調整をおこなうことで平面的な収まりを図る必要がある。スプールバルブ４の先端面が開口エッジ５２ａに平面的に収まる状態に配設されることにより、該スプールバルブ４はロボットハンド１１にて鉛直方向に起立した状態となっているため、ロボットハンド１１をアンチャックすることで、スプールバルブ４はバルブ孔５１内に落し込まれて、嵌め込み作業が完了する（図５参照）。
【００２４】
バルブ孔５１へスプールバルブ４を嵌め込む作業では、通常は上記するような水平方向ないし角度方向の微調整を複数回おこなうことで嵌め込みをおこなうことが可能となるが、かかるバルブ孔がその内空形状を段付き形状に成形されている場合などではさらに微調整回数が増加することとなる。尤も、バルブ孔５１を水平方向に載置した状態でスプールバルブ４を嵌め込む場合に比べて嵌め込みに要する時間は格段に短縮することができるものと考えられ、したがって、上記する一連の方法を採用する作業ユニットから生産ラインを構成することにより、該生産ラインの生産性の向上を図ることが可能になるものと考えられる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の軸状部品の嵌め込み方法を実施するための装置の概要を示した斜視図。
【図２】嵌入孔の面取り部の傾斜面に軸状部品の先端付近を当接させた状況を説明した説明図。
【図３】図２に続き、面取り部の下方の円形エッジの一部を支点としながら軸状部品を起立させている状況を説明した説明図。
【図４】図３に続き、ロボットハンドで軸状部品の先端部の端面を開口に応じて微調整している状況を説明した説明図。
【図５】図４に続き、軸状部品をアンチャックして嵌入孔へ落とし込んでいる状況を説明した説明図。
【符号の説明】
【００２７】
１…産業用ロボット、３…組付け用治具、４…軸状部品（スプールバルブ）、５…本体部品（バルブボディ）、１１…ロボットアーム、１２…ロボットハンド、１３…コンプライアンス機構、４１…先端付近、５１…嵌入孔（バルブ孔）、５２…面取り部、５２ａ…下方の円形エッジ
【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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