(57)【要約】【課題】圧入圧力を低減し、圧入状態におけるゴム製ブッシュのゴム密度の平準化と、圧入位置の高精度化を図る。【解決手段】ゴム製ブッシュ保持具３と、ゴム製ブッシュ２の圧入対象部品保持具５とで、ゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４とを確実に保持する。圧入手段６によって圧入対象部品４をゴム製ブッシュ２に圧入する力を与えると共に、低周波振動発生手段７で、ゴム製ブッシュ２および圧入対象部品４に圧入方向の相対的振動を与える。圧入対象部品４はゴム製ブッシュ２に対し慣性による圧入効果を発生させ、微細な前進・後退を繰り返しながら、全体としては前進を続け、圧入を完了する。従来のゴム製ブッシュを強制的に弾性変形させて圧入対象部品に押し込み方法と比較して、ゴム製ブッシュ２を圧入対象部品４に与える圧入圧力を低減しても、圧入を行うことが可能となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム製ブッシュ保持具と、当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品保持具と、前記ゴム製ブッシュを前記圧入対象部品に圧入する力を与える圧入手段と、前記ゴム製ブッシュおよび前記圧入対象部品に圧入方向の相対的振動を与える低周波振動発生手段とを備えることを特徴とする振動圧入機。
【請求項２】
前記低周波振動発生手段により与えられる前記ゴム製ブッシュと前記圧入対象部品との相対的振動により変動する圧入圧力を測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、当該平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視する監視手段を備えることを特徴とする請求項１記載の振動圧入機。
【請求項３】
前記低周波振動発生手段は、サーボモータと、当該サーボモータの正逆回転を直線往復運動に変換するボールねじ機構とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の振動圧入機。
【請求項４】
ゴム製ブッシュおよび当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品に、ゴム製ブッシュの圧入を促進する低周波数で、圧入方向の相対的振動を与えながら、前記ゴム製ブッシュを前記圧入対象部品に圧入することを特徴とする振動圧入方法。
【請求項５】
前記ゴム製ブッシュと前記圧入対象部品との相対的振動により変動する圧入圧力を測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、当該平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視することを特徴とする請求項４記載の振動圧入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム製ブッシュを当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品に圧入するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム製ブッシュを当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品に圧入するための方法として、従来から、高圧入力によりゴム製ブッシュを強制的に弾性変形させて圧入対象部品に押し込み、このとき生ずるブッシュの変形の偏りを更に逆方向に押し戻して解消し、ゴム製ブッシュの圧入を完了する手順が取られていた。また、かかる手法において、ゴム製ブッシュを圧入対象となる穴に圧入する直前に、ゴム製ブッシュを意図的に変形させる手段を備える圧入装置を用いる圧入装置も発明されている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、金属部品同士を嵌合させる際に、当該金属部品に超音波振動を加えて嵌合を促進する嵌合方法が発明されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−９２２２３号公報（請求項１、図１、図５）
【特許文献２】
特公平５−８５２９１号公報（請求項１、第６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のゴム製ブッシュの圧入技術には、以下のような問題があった。まず、高圧入力によりゴム製ブッシュを強制的に変形させて圧入対象部品に押し込み、さらに逆方向に押し戻して圧入を完了する手法は、ゴム製ブッシュとその圧入対象部品の、夫々の寸法のバラツキに起因する圧入力の管理が困難であった。また、かかる手法では、ゴム製ブッシュとその圧入対象部品との正確な位置合わせも困難であった。しかも、高圧入力によりゴム製ブッシュを強制的に弾性変形させて圧入対象部品に押し込むことにより生ずるブッシュの偏りを解消すべく、ゴム製ブッシュを押し込んだ後に逆方向に戻す工程を設けても、実際にはゴムの片寄りを十分に解消できず、圧入後のゴム密度の平準化を図ることが困難であった。加えて、圧入に高圧力を要するため、圧入装置の大型化を来し、設備コストの上昇を招くと共に、圧入サイクル時間の短縮も困難であった。
一方、金属部品同士を嵌合させる際に、当該金属部品に超音波振動を加える嵌合方法をゴム製ブッシュの圧入工程に応用しても、ブッシュの可撓性等が悪影響を及ぼし、圧入の促進を図ることができないことが、発明者らの実験により明かとなっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゴム製ブッシュをその圧入対象部品に圧入する際に必要となる圧入圧力を低減し、圧入状態におけるゴム製ブッシュのゴム密度の平準化と、圧入位置の高精度化を図り、高品質のゴム製ブッシュ圧入部品を提供することにある。また、圧入圧力の低減を可能とすることで、圧入設備の小型化、低コスト化を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る振動圧入機は、ゴム製ブッシュ保持具と、当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品保持具と、前記ゴム製ブッシュを前記圧入対象部品に圧入する力を与える圧入手段と、前記ゴム製ブッシュおよび前記圧入対象部品に圧入方向の相対的振動を与える低周波振動発生手段とを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、ゴム製ブッシュ保持具と、当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品保持具とで、ゴム製ブッシュとその圧入対象部品とを確実に保持し、前記圧入手段によって前記ゴム製ブッシュを前記圧入対象部品に圧入する力を与えると共に、前記低周波振動発生手段で、前記ゴム製ブッシュおよび前記圧入対象部品に圧入方向の相対的振動を与えることにより、前記ゴム製ブッシュおよび前記圧入対象部品に、慣性による圧入効果を発生させる。したがって、前記圧入手段によって、前記ゴム製ブッシュと前記圧入対象部品とに与える圧入圧力を低減することが可能となる。また、圧入圧力の低減により、圧入中における前記ゴム製ブッシュの変形を抑え、圧入後のゴムの片寄りを防ぐことができる。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る振動圧入機は、請求項１記載の振動圧入機において、前記低周波振動発生手段により与えられる前記ゴム製ブッシュと前記圧入対象部品との相対的振動により変動する圧入圧力を測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、当該平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視する監視手段を備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、前記監視手段によって、前記平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視することで、圧入対象物内での圧入状態を目視することができない前記ゴム製ブッシュの圧入品質を、定量的に管理することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係る振動圧入機は、請求項１または２記載の振動圧入機において、前記低周波振動発生手段は、サーボモータと、当該サーボモータの正逆回転を直線往復運動に変換するボールねじ機構とを備えるものである。
本発明によれば、前記低周波振動発生手段の低周波振動を、サーボモータと、当該サーボモータの正逆回転を直線往復運動に変換するボールねじ機構とで発生させ、振動圧入機の構造の簡略化、小型化を図るものである。
【０００９】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項４に係る振動圧入方法は、ゴム製ブッシュおよび当該ゴム製ブッシュの圧入対象部品に、ゴム製ブッシュの圧入を促進する低周波数で、圧入方向の相対的振動を与えながら、前記ゴム製ブッシュを前記圧入対象部品に圧入することを特徴とするものである。
本発明によれば、前記ゴム製ブッシュおよび前記圧入対象部品に圧入方向の相対的振動を与えることにより、前記ゴム製ブッシュおよび前記圧入対象部品に慣性による圧入効果を発生させる。したがって、前記ゴム製ブッシュと前記圧入対象部品とに与える圧入圧力を低減しても、圧入を行うことが可能となる。また、圧入圧力の低減により、圧入中における前記ゴム製ブッシュの変形を抑え、圧入後のゴムの片寄りを防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る振動圧入方法は、請求項４記載の振動圧入方法において、前記ゴム製ブッシュと前記圧入対象部品との相対的振動により変動する圧入圧力を測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、当該平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視するものである。本発明によれば、前記平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視することで、圧入対象物内での圧入状態を目視することができない前記ゴム製ブッシュの圧入品質を、定量的に管理することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る、ゴム製ブッシュの振動圧入機１を模式的に示している。この振動圧入機１は、ゴム製ブッシュ２の保持具３と、ゴム製ブッシュ２の圧入対象部品４の保持具５とを備えている。ゴム製ブッシュ保持具３は、例えば、ゴム製ブッシュ２の中央部を貫通する穴２ａを利用して、ガタツキを生ずることなくゴム製ブッシュ２の圧入方向の位置を固定することが可能なものであればよい。また、圧入対象部品保持具５は、圧入対象部品４の外形部を挟持すること等により、ガタツキを生ずることなく、圧入時に加わる圧入方向の反力を受け止めることが可能なものであれば良い。
【００１３】
そして、圧入対象部品保持具５は、ゴム製ブッシュ２を圧入対象部品４に圧入するための、圧入方向の力を発生する圧入手段６に支持されている。また、ゴム製ブッシュ保持具３は、ゴム製ブッシュ２に圧入方向の振動を付与するための、低周波振動発生手段７に支持されている。図１の例では、圧入手段６、低周波振動発生手段７共に、油圧駆動により圧入力または振動を発生させるものであるが、後述の如く、これを電動で発生させることも可能である。なお、上記構成とは逆に、ゴム製ブッシュ保持具３を圧入手段６により、圧入対象部品保持具５を低周波振動発生手段７により保持することとしても良い。
【００１４】
また、振動圧入機１は、低周波振動発生手段７により与えられるゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４との相対的振動により変動する圧入圧力を測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、当該平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視する監視手段８を備えている。図１の例では、監視手段８は、圧入手段６にかかる反力を測定して、前記監視を行うものである。なお、上記各構成部分は基台９上に固定され、振動圧入機１として一体となっている。
【００１５】
振動圧入機１を用いた圧入作業の具体的手順は、以下の通りである。まず、ゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４とを、ゴム製ブッシュ保持具３及び圧入対象部品保持具５に夫々セットし、低周波振動発生手段７によりゴム製ブッシュ保持具３を振動させ、続いて、圧入手段６により圧入対象部品保持具５を前進させる。そして、ゴム製ブッシュ２に圧入対象部品４を圧入し、所定の位置に圧入が完了した時点で、振動及び圧入を停止する。かかる圧入作業完了の後、圧入対象部品保持具５は原点復帰し、次の圧入サイクルへと移行する。
【００１６】
上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。まず、振動圧入機１は、ゴム製ブッシュ保持具３と、ゴム製ブッシュ２の圧入対象部品保持具５とで、ゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４とを確実に保持し、圧入手段６によって圧入対象部品４をゴム製ブッシュ２に圧入する力を与えると共に、低周波振動発生手段７で、ゴム製ブッシュ２および圧入対象部品４に圧入方向の相対的振動を与えるものである。このとき、ゴム製ブッシュ２に対する圧入対象部品４の移動距離（ストローク）Ｓと、圧入作業の経過時間Ｔとの関係は、図２に示す状態となる。すなわち、ゴム製ブッシュ２および圧入対象部品４に圧入方向の相対的振動を与えることにより、圧入対象部品４はゴム製ブッシュ２に対し慣性による圧入効果を発生させ、微細な前進・後退を繰り返しながら、全体としては前進を続けることになる。
したがって、従来のゴム製ブッシュを強制的に弾性変形させて圧入対象部品に押し込む方法と比較して、ゴム製ブッシュ２を圧入対象部品４に与える圧入圧力を低減しても、圧入を行うことが可能となる。しかも、本発明の実施の形態では、低周波振動発生手段７により、ゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４とに、相対的な低周波振動を発生させることで、圧入手段６に求められる圧入圧力を低減することを可能としている。以上の理由から、振動圧入機１の圧入手段６に求められる駆動力や、各構成部品に求められる強度の低減を図り、振動圧入機１の小型化、低コスト化を促進することができる。
【００１７】
また、圧入圧力を低減し、図２に示すように小さい圧入ストロークを積み重ねるようにしてゴム製ブッシュ２を圧入対象部品４に圧入することで、圧入中におけるゴム製ブッシュ２の変形を抑え、圧入対象部品４に圧入した後のゴムの片寄りを防ぎ、高品質のゴム製ブッシュ圧入部品を提供することが可能となる。
なお、ここで用いられる低周波振動の範囲は、概ね数Ｈｚ〜５０Ｈｚとする。かかる範囲内では、周波数の増加と共に圧入圧力の低減効果も増大し、最小で振動を与えない場合の１／４程度の圧入圧力で、ゴム製ブッシュの圧入を行うことが可能となる。しかし、この範囲以下では、十分な圧入圧力低減効果を得ることができず、この範囲以上では、周波数を増大させても圧入圧力低減効果の増大がみられないことが、発明者らの実験により確認されている。
【００１８】
さらに、本発明の第１の実施の形態では、監視手段８によって、図３に示すように、振動により変動する圧入圧力Ｐを測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、前記平均圧力と経過時間Ｔとの関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視することができる。具体的には、経過時間Ｔ毎の適正圧力を予め把握しておき、測定値から求められた前記平均圧力が、前記適正圧力に対し所定の範囲内にある場合は、圧入状態が良好であると判断することが可能である。一方、測定値から求められた前記平均圧力が、前記適正圧力に対し所定の範囲外となった場合は、圧入不良と判断することができる。なお、図３には、参考までに、ストロークＳと経過時間Ｔとの関係も合わせて示している。このように、本発明の実施の形態によれば、圧入対象物４内での圧入状態を目視することができないゴム製ブッシュ２の圧入品質を、定量的に管理することが可能となるので、圧入品質が高精度に管理された、ゴム製ブッシュ圧入部品を提供することが可能となる。
【００１９】
続いて、図４を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る振動圧入機１０について説明する。ここで、本発明の第１の実施の形態と同一部分及び相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態では、圧入対象部品保持具５が、本体１１に固定されたコ字状のアーム１２に固定される一方、ゴム製ブッシュ保持具３が、本体１１に内蔵されたボールねじ機構１３の先端部に固定されたものとなっている。さらに、動力源としてサーボモータ１４が本体１１に固定されている。そして、サーボモータ１４の正逆回転をボールねじ機構１３で直線往復運動に変換して、ゴム製ブッシュ保持具３に、圧入圧力と振動の双方を付与する構成となっている。ここで、上記構成とは逆に、ゴム製ブッシュ保持具３をアーム１２に固定し、圧入対象部品保持具５をボールネジ機構１３の先端部に固定することとしても良い。なお、図４の例では、監視手段８は、サーボモータ１４の負荷電力と回転角度とから、変動する圧入圧力を測定し、当該測定値から単位時間当りの平均圧力を求め、当該平均圧力と経過時間との関係に基づき圧入工程中の圧入状態を監視することができる。
【００２１】
振動圧入機１０を用いた圧入作業の具体的手順は、以下の通りである。まず、ゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４とを、ゴム製ブッシュ保持具３及び圧入対象部品保持具５に夫々セットする。続いて、サーボモータ１４を一定角度正回転させた後、それより少ない回転角度だけ逆回転させる作業を、所定の周波数で繰り返すことにより、ゴム製ブッシュ２に圧入方向の振動を付与しつつ圧入対象部品４へと接近させる。そして、ゴム製ブッシュ２に圧入対象部品４を圧入し、所定の位置に圧入が完了した時点で、サーボモータ１４を停止する。かかる圧入作業完了の後、サーボモータ１４を逆回転させることで、ゴム製ブッシュ保持具３を原点復帰させ、次の圧入サイクルへと移行する。
【００２２】
上記構成を有する本発明の第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態において、ゴム製ブッシュ保持具３および圧入対象部品保持具５のいずれか一方に圧入圧力を付与し、他方に振動を付与することによって、ゴム製ブッシュ２と圧入対象部品４とに相対的な振動を発生させつつ、圧入圧力を付与する構成としていたのに対し、ゴム製ブッシュ保持具３および圧入対象部品保持具５のいずれか一方に圧入圧力および振動を付与し、他方を固定することによって、同様の作用効果を得るものとしている点に、本発明の第１の実施の形態との相違点がある。また、動力源としてサーボモータ１４を用い、サーボモータ１４の正逆回転をボールねじ機構１３で直線往復運動に変換する構造とすることにより、振動圧入機１０の構造の更なる簡略化、小型化を図ることが可能となっている。
その他、本発明の第１の実施の形態と同様の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、ゴム製ブッシュをその圧入対象部品に圧入する際に必要となる圧入圧力を低減し、圧入状態におけるゴム製ブッシュのゴム密度の平準化と、圧入位置の高精度化を図り、高品質のゴム製ブッシュ圧入部品を提供することが可能となる。また、圧入圧力の低減を可能とすることで、圧入設備の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る、ゴム製ブッシュの振動圧入機を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るゴム製ブッシュの振動圧入機を用いた場合の、ゴム製ブッシュに対する圧入対象部品の移動距離（ストローク）と、圧入作業の経過時間との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るゴム製ブッシュの振動圧入機を用いた場合の、振動により変動する圧入圧力Ｐと経過時間Ｔとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る、ゴム製ブッシュの振動圧入機を示す模式図である。
【符号の説明】
１、１０  振動圧入機
２  ゴム製ブッシュ
３  ゴム製ブッシュ保持具
４  ゴム製ブッシュの圧入対象部品
５  ゴム製ブッシュの圧入対象部品保持具
６  圧入手段
７  低周波振動発生手段
８  監視手段
９  基台
１１  本体
１２  コ字状のアーム
１３  ボールネジ機構
１４  サーボモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004160612.tif 000006