(57)【要約】【課題】ピン圧入工程において発生する騒音を抑制すること。【解決手段】第１の部品２２を第２の部品２１の孔に圧入する圧入装置１であって、第１の部品２２を圧入するための圧入力の負荷が加わる負荷部１１と、第１の部品２２を保持し第１の部品２２に圧入力を加える圧入ヘッド部１３と、圧入ヘッド部１３を圧入進行方向又は圧入後退方向に移動させる変位発生部１２と、を有し、変位発生部１２は、圧入ヘッド部１３を圧入後退方向に移動させる加速度を、圧入ヘッド部１３を圧入進行方向に移動させる加速度より小さくし、圧入ヘッド部１３が第１の部品２２を保持し続けるように制御する、圧入装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部品を第２の部品の孔に圧入する圧入装置であって、
前記第１の部品を圧入するための圧入力の負荷が加わる負荷部と、
前記第１の部品を保持し前記第１の部品に圧入力を加える圧入ヘッド部と、
前記圧入ヘッド部を圧入進行方向又は圧入後退方向に移動させる変位発生部と、
を有し、
前記変位発生部は、
前記圧入ヘッド部を圧入後退方向に移動させる加速度を、前記圧入ヘッド部を圧入進行方向に移動させる加速度より小さくし、前記圧入ヘッド部が前記第１の部品を保持し続けるように制御する、
圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アルミダイキャスト製のシリンダーブロックやシリンダーヘッドなどの部品を組み合わせる際、例えば、鉄製のピンを当該部品の空いた孔に圧入する工程（ピン圧入工程）がある。ピンは、部品を組み合わせるときの位置決めのために用いられ、孔に対して適度なしめしろを有する。
【０００３】
ピンを部品に圧入するための圧入力（圧入荷重）は、しめしろにより発生するしめつけ力や、接触面の摩擦係数等により求められる。例えば、エンジン部品では、ピンの径により異なるが、一般的に数百Ｎの圧入力（圧入荷重）が必要となる。そのため、製品を量産するために、油圧シリンダーを有する自動圧入装置が使用されてきた。しかし、製品の多様化などの背景により、設備の小型化、汎用化へのニーズが高まってきている。そのため、低コストかつ汎用性の高いという利点を有するエアーハンマーを用いた、手作業圧入工程が採用されることが多くなっている。
【０００４】
ここで、エアーハンマーとは、エアー圧（例えば、０．１〜０．３ＭＰａ）を利用して、エアーハンマー内部のピストン（錘）を高速で圧入ヘッドに衝突させることで生じる打撃力により、例えばピンなどを圧入するための装置である。例えば、特許文献１には、ハンマー先端通孔部を介してハンマーの筒の内部空間に位置する先端工具の基端を打撃して打ち込むエアーハンマーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０２２５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ピン圧入工程において、例えば、特許文献１に開示されるようなエアーハンマーは、エアーハンマーの圧入ヘッドとピンとを衝突させることにより生じる衝撃力を利用してピンを圧入する。そのため、圧入ヘッドとピンとが衝突する際に、圧入ヘッドとピンとが衝突する部分の周辺の空気が振動し、大きな騒音が発生する。その結果、ピンを圧入する工程を担当する作業者は、大きな騒音により負担がかかるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、ピン圧入工程において発生する騒音を抑制できる圧入装置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】
【０００８】
本発明の１態様は、第１の部品を第２の部品の孔に圧入する圧入装置であって、前記第１の部品を圧入するための圧入力の負荷が加わる負荷部と、前記第１の部品を保持し前記第１の部品に圧入力を加える圧入ヘッド部と、前記圧入ヘッド部を圧入進行方向又は圧入後退方向に移動させる変位発生部と、を有し、前記変位発生部は、前記圧入ヘッド部を圧入後退方向に移動させる加速度を、前記圧入ヘッド部を圧入進行方向に移動させる加速度より小さくし、前記圧入ヘッド部が前記第１の部品を保持し続けるように制御する、圧入装置である。
【０００９】
このような構成にすれば、ピン圧入工程において発生する騒音を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ピン圧入工程において発生する騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】圧入装置１の構成を模式した模式図である。
【図２】変位発生部１２が発生させる変位の経時変化を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態にかかる圧入装置１について説明する。図１は、圧入装置１の構成を模式した模式図であり、ワークを平面に置いてピンをワークの孔に圧入する場合の正面図である。圧入装置１は、図１に示す様に、例えば、シリンダーブロックなどの部品であるワーク２１（第２の部品）の図示しない孔に、ピン２２（第１の部品）を圧入する装置である。圧入装置１は、ピン２２の上面から圧入力（圧入荷重）を加えることにより、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する。
【００１３】
圧入装置１は、負荷部（荷重部）１１と、変位発生部１２と、圧入ヘッド部１３と、を備える。
負荷部１１は、圧入装置１の上方に設置されており、負荷部１１の上方から負荷を加えることが可能な構成となっている。負荷部１１は、例えば、錘やシリンダーなどからの制御可能な負荷が加えられると、加えられた負荷を後述する変位発生部１２および後述する圧入ヘッド部１３を介して、ピン２２を圧入するための圧入力（圧入荷重）としてピン２２に伝える。なお、負荷部１１に加わる負荷は、任意に設定可能である。
【００１４】
変位発生部１２は、圧入装置１の負荷部１１と、後述する圧入ヘッド部１３と、の間に設置されている。変位発生部１２は、例えば、圧電アクチュエータなどにより構成され、変位発生部１２に印加する電圧を制御することにより伸縮し、変位を発生させる。変位発生部１２が発生させる変位は、変位発生部１２に印加する電圧を制御することにより任意に変更可能であり、瞬間的な変位（加速度）を発生させることが可能である。
【００１５】
ここで、図１に示す様に、圧入装置１の上方（圧入装置１の負荷部１１）からピン２２への方向を圧入進行方向とし、ピン２２から圧入装置１の上方（圧入装置１の負荷部１１）への方向を圧入後退方向とする。圧入進行方向と圧入後退方向とは逆方向の関係である。変位発生部１２に電圧を印加すると、変位発生部１２は、伸びるように動作し、圧入進行方向に変位を発生させる。言い替えると、変位発生部１２は、後述する圧入ヘッド部１３を下方に向かうように（ピン２２に近づく方向に）移動させる。一方、変位発生部１２に印加する電圧を減少させると、変位発生部１２は、縮むように動作し、圧入後退方向に変位を発生させる。言い替えると、変位発生部１２は、後述する圧入ヘッド部１３を上方に向かうように（ピン２２から遠ざかる方向に）移動させる。
【００１６】
上述の通り、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する際、一般的に数百Ｎの圧入力（圧入荷重）が必要となることから、圧入装置１は、一般的に一度にピン２２をワーク２１の孔に圧入することは出来ない。そのため、圧入装置１は、繰り返し圧入力（圧入荷重）をピン２２に加えることにより、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する。したがって、圧入装置１は、変位発生部１２に印加する電圧を制御し、圧入進行方向または圧入後退方向への変位を繰り返し発生させることにより、ピン２２をワーク２１の孔に圧入するように動作する。
【００１７】
圧入ヘッド部１３は、圧入装置１の変位発生部１２の下方に設置される。圧入ヘッド部１３は、ピン２２と接触する部分であり、ピン２２に圧入力（圧入荷重）を加える。圧入ヘッド部１３は、例えば、筒状の形状であり、先端にはピン２２を保持するための穴を有している。そのため、圧入ヘッド部１３は、ソケットを有しているとも言える。図１に示す様に、例えば、圧入ヘッド部１３の下方（先端）の断面は、圧入ヘッド部１３の上方の断面よりも面積が大きくなっている。しかしながら、当然、断面の面積の大きさは下方と上方で同じであっても良く、下方の方が上方よりも小さくても良い。圧入ヘッド部１３は、変位発生部１２が発生した変位により、保持したピン２２に圧入力を加え、ピン２２をワーク２１の孔に圧入させる。
【００１８】
次に、変位発生部１２が発生させる変位について説明する。図２は、変位発生部１２が発生させる変位の経時変化を表す概略図である。上述の通り、変位発生部１２が発生させる変位は、変位発生部１２に印加する電圧に依存する。そのため、図２の経時変化は、変位発生部１２に印加する電圧の経時変化を表す波形とも言える。
【００１９】
図２における縦軸は、変位発生部１２が発生させる変位の量を表し、圧入進行方向に向かう変位を正の変位とする。また、圧入後退方向に向かう変位を負の変位とする。横軸は、圧入装置１を起動してからの時間を表す。縦軸の基準線（変位が０の線）は、圧入ヘッド部１３とピン２２とが接触している部分の高さであり、図１における「変位０」と記載された高さである。つまり、基準線（変位が０の線）は、ワーク２１が設置されている平面を基準とする絶対的な高さでは無く、ピン２２の上面を基準とする相対的な高さである。ピン２２は、圧入装置１により圧入され、徐々に基準となる平面に近づいてくることになる。そのため、絶対的な高さで考えると、「変位０」と記載された高さは変化することになるが、縦軸の基準線（図１における「変位０」と記載する高さ）は、相対的な高さであることから、ピン２２が圧入されていても変化はしない。
【００２０】
図２における曲線Ｌ１は、変位発生部１２が発生させる変位の経時曲線を表す。変位発生部１２は、電圧が印加されると、圧入進行方向に変位を発生させる。図２における曲線Ｌ１の時間区間０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７は、圧入進行方向への変位が発生していることを表している。言い替えると、変位発生部１２は、発生させる変位の分、圧入ヘッド部１３を下方に向かうように（ピン２２に向かうように）移動させることを表している。上述の通り、変位発生部１２が発生させる変位は、変位発生部１２に印加する電圧に依存することから、変位発生部１２が発生させる変位が大きくなっていることは、変位発生部１２に印加する電圧も大きくなっていることを意味する。
【００２１】
一方、変位発生部１２は、印加する電圧を減少させると、圧入後退方向への変位を発生させる。つまり、変位発生部１２は、負の変位を発生させる。言い替えると、変位発生部１２は、発生させる変位の分、圧入ヘッド部１３を上方に向かうように（ピン２２から遠ざけるように）移動させる。図２における曲線Ｌ１の時間区間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８は、圧入後退方向に変位が発生していることを表している。図２に示す様に、変位発生部１２は、印加する電圧により変位を発生させる。
【００２２】
ここで、特許文献１に開示されるようなエアーハンマーを使用してピン２２をワーク２１に圧入させると、上述の通り、エアーハンマーの圧入ヘッドとピンとを衝突させる必要がある。そのため、圧入ヘッドとピンとが衝突する部分の周辺の空気が振動し、大きな騒音が発生するという問題が生じる。
【００２３】
そこで、この問題を解決するために、本実施の形態にかかる圧入装置１は、ピン２２をワーク２１の孔に初めて圧入する際、ピン２２を圧入ヘッド部１３の先端の穴で保持し、ピン２２をワーク２１の孔に挿入した状態からピン２２を圧入する。そうすることで、圧入ヘッド部１３とピン２２とが衝突しなくなる。すなわち、圧入ヘッド部１３が、ピン２２に接触した状態のままで変位発生部１２が伸縮を繰り返す。その結果、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する際に発生する騒音を低減することが可能となる。
【００２４】
次に、圧入装置１がピン２２に加える圧入力について説明する。圧入装置１が、ピン２２に加える圧入力は以下の関係式（式（１））で表すことが出来る。
【数１】
2018075659.tif 000003
ここで、Ｆｐは圧入力を表す。Ｆは負荷部１１に加わる負荷（荷重）を表す。Ｍは圧入装置１の装置の装置部重量を表す。ａは圧入ヘッド部１３の圧入進行方向に向けた加速度を表す。なお、ａは変位発生部１２が発生させる変位の加速度とも言える。
【００２５】
式（１）から分かるように、圧入装置１がピン２２に加える圧入力は、圧入進行方向に向けた加速度ａに依存する。つまり、圧入進行方向に向けた加速度ａが大きくなると、圧入装置１がピン２２に加える圧入力も大きくなる。
【００２６】
例えば、エンジン部品では、一般的に数百Ｎの圧入力が必要となることから、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する際は、圧入進行方向に向けた大きな力を要する。そこで、圧入力を大きくするため、本実施の形態にかかる圧入装置１は、変位発生部１２に対し短い時間で大きな電圧を印加し、変位発生部１２が圧入進行方向に発生させる変位の加速度を大きくする。言い替えると、変位発生部１２が、圧入ヘッド部１３を圧入進行方向（ピン２２に近づく方向）に移動させる加速度を大きくする。図２に示す様に、圧入装置１は、曲線Ｌ１の時間区間０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７の変位の加速度（傾き）を大きくし、圧入装置１がピン２２に加える圧入力を大きくする。その結果、圧入装置１は、より大きな圧入力で、ピン２２をワーク２１の孔に圧入することが可能となる。その結果、圧入装置１を用いることで、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する回数を少なくすることが可能となる。
【００２７】
次に、変位発生部１２が圧入後退方向への変位を発生させる場合について説明する。変位発生部１２は、圧入後退方向への変位を発生させる場合、縮むように動作する。つまり、変位発生部１２は、圧入ヘッド部１３を圧入後退方向（ピン２２から離れる方向）に移動させる。ピン２２をワーク２１に圧入する際、圧入ヘッド部１３は、ピン２２を保持した状態であるが、変位発生部１２が圧入後退方向に変位を発生させると、圧入ヘッド部１３は、ピン２２から離れるように移動をすることになる。そのため、圧入ヘッド部１３は、ピン２２を保持している状態から保持しない状態になってしまう可能性がある。つまり、圧入ヘッド部１３とピン２２とが離れてしまう可能性がある。
【００２８】
仮に、圧入ヘッド部１３がピン２２を保持しない（圧入ヘッド部１３とピン２２とが離れてしまう）状態になり、この状態からピン２２をワーク２１の孔に圧入すると、圧入ヘッド部１３とピン２２とが衝突することになるようになってしまう。そうすると、圧入ヘッド部１３とピン２２とが衝突する部分の周辺の空気が振動することになり大きな騒音が発生するという問題が生じる。
【００２９】
そこで、この問題を解決するために、本実施の形態にかかる圧入装置１は、変位発生部１２に印加する電圧を制御し、変位発生部１２が発生させる圧入後退方向に向けた変位の加速度を小さくする。つまり、変位発生部１２が、圧入ヘッド部１３を圧入後退方向（ピン２２から遠ざける方向）に移動させる加速度を小さくする。そして、圧入装置１は、圧入ヘッド部１３がピン２２を常に保持し続けるように、圧入後退方向への変位の加速度を制御する。言い替えると、圧入装置１は、圧入後退方向への変位の加速度を、圧入進行方向への変位の加速度と比較して小さくなるように制御する。図２に示す様に、曲線Ｌ１の時間区間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８の加速度（傾き）は、曲線Ｌ１の時間区間０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７の加速度（傾き）と比較して小さくなっている。言い替えると、圧入進行方向に変位が発生している期間（時間区間０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７）は、圧入後退方向に変位が発生している期間（時間区間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８）よりも短くなる。
【００３０】
このようにして、本実施の形態にかかる圧入装置１は、変位発生部１２に印加する電圧を制御し、圧入進行方向に向けて変位を発生させる場合は加速度を大きくし、圧入後退方向に向けて変位を発生させる場合は加速度を小さくする。
【００３１】
本実施の形態にかかる圧入装置１によれば、ピン２２を初めてワーク２１の孔に圧入する際、圧入ヘッド部１３がピン２２を保持する状態からピン２２をワーク２１の孔に圧入する。その結果、圧入ヘッド部１３とピン２２とが衝突することなくピン２２を圧入することが出来る。したがって、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する際に発生する騒音を抑制することが出来る。
【００３２】
そして、本実施の形態にかかる圧入装置１は、圧入進行方向の変位の加速度を大きくすることから、大きな圧入力によりピン２２を圧入することが出来る。その結果、本実施の形態にかかる圧入装置１を用いることで、少ない回数でピン２２をワーク２１の孔に圧入することが可能となる。
【００３３】
さらに、本実施の形態にかかる圧入装置１は、変位発生部１２に印加する電圧を制御し、圧入進行方向の変位の加速度と比較して、圧入後退方向の変位の加速度を小さくする。そして、圧入装置１は、圧入ヘッド部１３がピン２２を常に保持している状態となるような加速度とする。その結果、本実施の形態にかかる圧入装置１を用いて、繰り返し、ピン２２をワーク２１の孔に圧入する際、圧入ヘッド部１３とピン２２とを衝突させることなく、ピン２２を圧入することが出来る。そのため、本実施の形態にかかる圧入装置１を用いることで、ピン圧入工程において発生する騒音を抑制することが出来る。したがって、ピンを圧入する工程を担当する作業者が、大きな騒音により負担がかかるという作業環境を好転することが出来る。さらに、ピンを圧入する工程を担当する作業者に負担がかからないことから、製品の量産に寄与することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧入装置
１１  負荷部（荷重部）
１２  変位発生部
１３  圧入ヘッド部
２１  ワーク
２２  ピン
Ｌ１  変位発生部が発生させる変位の経時変化
【図１】
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【図２】
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