(57)【要約】【課題】  複数のツールを選択して作動可能な部品組付装置において、工程の集約、分割及び変更に柔軟に対応できるようにする。【解決手段】  ツール交換装置１３のツールマガジン１７に、アウタレース圧入ツール８及びベアリング圧入ツール９を装着し、スライダ２１を移動させて、選択したツールをツールマガジン１７から取外してワークＷ上の組付位置へ移動させ、これを作動させて所定の工程を実行する。アウタレース圧入用ツール８は、アウタレース２９、３０のワークＷへの圧入時の反力を圧入シリンダ３３の作動ロッド３４によって受けてツール交換装置１３側へ作用させないので、反力に対してツール交換装置１３側の強度及び剛性を低く設定することができる。これにより、装着するツールの種類にかかわらず、ツール交換装置１３を標準化することが可能となり、工程の集約、分割及び変更に対応可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール交換装置のツールマガジンに複数のツールを装着し、該複数のツールを順次選択して作動させて、ワークへの部品の組付を含む複数の工程を実行する部品組付装置であって、前記ツールは、その工程の実行によってワークとの間に生じる反力を当該ツール内で受けて前記ツール交換装置側へ作用させない構造となっていることを特徴とする部品組付装置。
【請求項２】
前記ツールは、ワークを貫通する反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする請求項１に記載の部品組付装置。
【請求項３】
前記ツールは、ワークを外側から抱え込む反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする請求項１に記載の部品組付装置。
【請求項４】
ツール交換装置のツールマガジンに複数のツールを装着し、該複数のツールを順次選択して作動させて、ワークへの部品の組付を含む複数の工程を実行する部品組付方法であって、前記ツールは、その工程の実行によってワークとの間に生じる反力を当該ツール内で受けて前記ツール交換装置側へ作用させない構造となっていることを特徴とする部品組付方法。
【請求項５】
前記ツールは、ワークを貫通する反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする請求項４に記載の部品組付方法。
【請求項６】
前記ツールは、ワークを外側から抱え込む反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする請求項４に記載の部品組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換可能な複数のツールを用いて、自動車のエンジン、変速機等の部品組付工程における工程集約を可能とする部品組付装置及び部品組付方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の変速機の組立ラインにおいて、ベアリング圧入、スプライン圧入、スナップリング組付、ベアリングシム選択測定等の工程は、一般的に自動機によって行われている。これらの工程は、その作業内容、圧入推力、測定精度等の要求が様々であることから、各工程に見合った構成、設備剛性、精度を有する自動機が用いられている。
【０００３】
例えば、ベアリング圧入装置では、１〜３トンの圧入推力を必要とするため、非常に高い設備剛性が要求される。そこで、例えば図１２に示すように、従来のベアリング圧入装置１は、Ｃ字型のコラム構造を有する本体２によって、ベアリングＢが圧入される変速機ケースＷ（ワーク）と、圧入推力を発生する油圧シリンダ３とを支持している。このコラム構造の本体２が大型であり、また、必要な剛性を確保すべく、油圧ユニット４（油圧源）及び制御盤５が別体となっており、設置スペースが非常に大きくなっている。
【０００４】
このように、各工程を行う自動機は、工程毎に、圧入推力、測定精度等に適合する設備剛性、機能に応じた設備構造が要求されるため、そのほとんどが専用構造となっている。このため、工程集約が困難であり、生産規模にかかわらず、組立ラインは、専用機を多数配置した大規模のものとなっており、また、工程間における設備の転用及び工程変更が殆ど不可能であり、製品変更の際には、設備全体の移動、入替えが必要となる。
【０００５】
一方、機械加工の分野では、自動ツール交換装置（ＡＴＣ）を備えたマシニングセンタ等によって工程集約化が可能となっているが、部品組付の分野では、上述のような制約があり、工程集約化は、非常に困難なものとなっている。そこで、部品組付の分野において工程集約化を達成すべく、例えば特許文献１には、回転円盤状のツールホルダに保持された複数の圧入ツールを適宜交換し、ワークの姿勢を変化させながら、圧入シリンダによって部品を圧入するようにした自動ツール交換装置を備えた部品組付装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１２１９号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、実行可能な工程は圧入工程に限られており、また、圧入時の油圧シリンダの推力による反力を装置本体で支持するため、上記従来の専用機と同様、装置本体の剛性を高める必要があり、依然として、装置が大型化するという問題を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シンプルで、様々な工程を実行することができ、工程の集約、分割及び変更に柔軟に対応可能な部品組付装置及び部品組付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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ツール交換装置のツールマガジンに複数のツールを装着し、該複数のツールを順次選択して作動させて、ワークへの部品の組付を含む複数の工程を実行する部品組付装置であって、前記ツールは、その工程の実行によってワークとの間に生じる反力を当該ツール内で受けて前記ツール交換装置側へ作用させない構造となっていることを特徴とする。
請求項２の発明に係る部品組付装置は、上記請求項１の構成において、前記ツールは、ワークを貫通する反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする。
請求項３の発明に係る部品組付装置は、上記請求項１の構成において、前記ツールは、ワークを外側から抱え込む反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、ツール交換装置のツールマガジンに複数のツールを装着し、該複数のツールを順次選択して作動させて、ワークへの部品の組付を含む複数の工程を実行する部品組付方法であって、前記ツールは、その工程の実行によってワークとの間に生じる反力を当該ツール内で受けて前記ツール交換装置側へ作用させない構造となっていることを特徴とする。
請求項５の発明に係る部品組付方法は、上記請求項４の構成において、前記ツールは、ワークを貫通する反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする。
請求項６の発明に係る部品組付方法は、上記請求項４の構成において、前記ツールは、ワークを外側から抱え込む反力受部材によって前記反力を受けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る部品組付装置及び部品組付方法によれば、複数のツールを順次選択して作動させることにより、複数の工程を実行することができ、このとき、ワークからの反力をツール内で受けてツール交換装置側へ作用させないので、反力に対してツール交換装置側の強度及び剛性を低く設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る組付装置６は、組付標準機７及び組付標準機７に装着された交換可能な複数のツールからなり、図示のものでは、組付標準機７には、アウタレース圧入ツール８、ベアリング圧入ツール９及びシム選択測定ツール１０（図２参照）の３つのツールが装着されている。
【００１１】
組付標準機７は、中空構造のベッド１１と、ベッド１１に隣接して配置されたワーク搬送装置１２と、ベッド１１上に立設されたツール交換装置１３と、ベッド１１内に収容された引出し式の制御盤１４と、ベッド１１に取付けられた動力ユニット１５（図２参照）とを備えている。
【００１２】
ベッド１１は、パイプ材等からなるフレーム構造体であり、内部に制御盤１４を収容する空間が形成されている。ワーク搬送装置１２は、ベアリング等の部品が組み付けられるワークＷを所定の組付位置に搬入して位置決めし、組付完了後、搬出するものであり、必要に応じてワークＷの姿勢変換が可能なものが使用される。動力ユニット１５は、ツール交換装置１３及びこれによって選択されたアウタレース圧入ツール８、ベアリング圧入ツール９及びシム選択測定ツール１０等のツールに油圧、空気圧、電力等の動力を供給するためのものである。制御盤１４は、動力ユニット１５、ツール交換装置１３及びこれによって選択されたツールに制御信号を供給して、これらの作動を制御するためのものであり、ベッド１１内の空間に引出し可能に収容されている。
【００１３】
ツール交換装置１３は、ベッド１１上に立設された本体フレーム１６の上部に円盤状のツールマガジン１７が水平方向に回転可能に取付けられている。図４乃至図６に示すように、ツールマガジン１７には、外周部に８つの略Ｈ形の取付開口１８が設けられており、この取付け開口１８に、ツール側に取付けられた略Ｈ型の保持ブロック１９を挿入、係合させることによって、各ツールを吊下げて保持するようになっている。取付開口１８には、ツールマガジン１７の外周側に矩形の切欠１８Ａが形成されている。保持ブロック１９は、取付開口１８に挿入可能な略Ｈ形の平面形状を有し、その両側の突出部に水平方向の溝１９Ａが形成されている。そして、保持ブロック１９を図５（Ａ）に示すように取付開口１８に挿入した後、図５（Ｂ）に示すように、切欠１８Ａ側へ移動させて、取付開口１８の縁部を溝１９Ａに挿入することにより、保持ブロック１９を取付開口１８に係止して、ツールをツールマガジン１７に吊下げて保持することができる。また、保持ブロック１９は、図５（Ａ）に示すように、ツールマガジン１７の内周側に移動させることにより、係止を解除して取付開口１８から取外すことができる。
【００１４】
ツールマガジン１７には、取付開口１８に係止された保持ブロック１９を切欠１８Ａ側へ常時ばね付勢して、ツールの不用意な脱落を防止するストッパ（図示せず）が設けられており、このストッパのばね力に抗して保持ブロック１９をツールマガジン１７の内周側へ移動させることにより、ツールをツールマガジン１７から取外すことができるようになっている。
ツールマガジン１７は、モータ２０によって回転し、制御盤１４からの制御信号によって、各取付開口１８の回転位置を割出すことができ、選択されたツールを搬送装置１２側の所定位置に位置決めできるようになっている。
【００１５】
ツールマガジン１７の下方には、ワーク搬送装置１２側にスライドユニット２１が設けられいる。スライドユニット２１は、ガイドバー２２によって鉛直方向に沿って移動可能に案内され、また、ガイドバー２３によって、ワーク搬送装置１２に対して進退動可能に案内されており、昇降用シリンダ２４及び進退用シリンダ２５によって、上下方向及び前後方向に移動可能となっている。スライドユニット２１には、ツール側に設けられたクランプ部２６に着脱可能なツールクランプ２７が設けられている。クランプ部２６及びツールクランプ２７には、動力ユニット１５からツールに油圧、空気圧等の作動流体を供給する管路に接続され、作動流体を漏らすことなく着脱可能な公知のカプラ（図示せず）及びツールに電力、制御信号等を供給する導線に接続される着脱可能な公知のコネクタ（図示せず）が併設されている。
【００１６】
これにより、次のようにしてツール交換が可能となっている。先ず、ツールマガジン１７を回転させ、その回転位置を割出して、選択したツールをスライドユニット２１に対向する位置に配置する。昇降用シリンダ２４及び進退用シリンダ２５によってスライドユニット２１を上下及び前後に移動させ、ツールクランプ２７を選択されたツールのクランプ部２６に結合させる。このとき、カプラ及びコネクタが連結されて、動力ユニット１５及び制御盤１４から選択されたツールに作動流体、電力及び制御信号が供給可能となる。次いで、スライドユニット２１を後退させて、ツールの保持ブロック１９をツールマガジン１７の内周側へ移動させて、取付開口１８との係合を解除した後、スライドユニット２１を下降させることによって、選択されたツールをツールマガジン１７から取外してスライドユニット２１で保持することができる。また、この逆の動作を行うことにより、スライドユニット２１に保持されたツールをツールマガジン１７に戻すことができる。
【００１７】
次に、ツールマガジン１７に装着された３つのツールについて説明する。
アウタレース圧入ツール８について、図７を参照して説明する。図７に示すように、アウタレース圧入ツール８は、ワークＷに貫通された取付穴２８の両側からテーパローラベアリングのアウタレース２９、３０を圧入するためのツールである。アウタレース圧入ツール８は、ワーク搬送装置１２によって位置決めされたワークＷの取付穴２８の上下にそれぞれ配置される上側圧入ヘッド３１及び下側圧入ヘッド３２と、上側圧入ヘッド３１に取付けられた圧入シリンダ３３とを備えている。上側圧入ヘッド３１及び圧入シリンダ３３は、クランプ部２６及びツールクランプ２７によってスライドユニット２１に結合されて、昇降用シリンダ２４によって上下方向に移動可能であり、下側圧入ヘッド３２は、上側圧入ヘッド３１に対して、上下方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
圧入シリンダ３３の作動ロッド３４（反力受部材）は、上側圧入ヘッド３１を貫通して下側圧入ヘッド３２へ向って延びており、その先端部にジョイントオス部３５が形成されている。下側圧入ヘッド３２には、ジョイントオス部３５と係脱可能なジョイントメス部３６が形成されている。そして、上側圧入ヘッド３１及び下側圧入ヘッド３２にアウタレース２９、３０を装着し（図７（Ａ）参照）、昇降用シリンダ２４によって上側圧入ヘッド３１を下降させて作動ロッド３４のジョイントオス部３５をジョイントメス部３６に係合させる（図７（Ｂ）参照）。圧入シリンダ３３の作動ロッド３４を短縮させて、上側圧入ヘッド３１と下側圧入ヘッド３２とを互いに引寄せ、アウタレース２９、３０をワークＷの取付穴２８に圧入する（図７（Ｃ）参照）。昇降用シリンダ２４によって上側圧入ヘッド３１を上昇させて原位置に戻す（図７（Ｄ）参照）。このようにして、アウタレース２９、３０をワークＷの取付穴２８に圧入することができる。
【００１９】
このとき、下側圧入ヘッド３２に作動ロッド３４を連結して上側ヘッド３１に引寄せるようにしたことにより、取付穴２８にアウタレース２９、３０を圧入する際の反力を全て作動ロッド３４で受けることができ、ツール交換装置１３側へ作用することがない。
【００２０】
次に、ベアリング圧入ツール９について、図８を参照して説明する。図８に示すように、ベアリング圧入装置９は、ワークＷの袋状の取付穴３７にローラベアリング３８を圧入するためのツールである。ベアリング圧入装置９は、保持ブロック１９及びクランプ部２６が取付けられた本体プレート３９に、圧入シリンダ４０及びワーククランプ機構４１が設けられている。本体プレート３９は、クランプ部２６及びツールクランプ２７によってスライドユニット２１に結合されて、昇降用シリンダ２４によって上下方向に移動可能である。圧入シリンダ４０の作動ロッド４２の先端部には、ワークＷの取付穴３７に対向する圧入ヘッド４３が取付けられている。ワーククランプ機構４１は、ワークＷのフランジ部４６の端面に当接する位置決めピン４４及びフランジ部４６の背面側までの延びる可動爪４５（反力受部材）を備えている。可動爪４５はエアシリンダ４７によって水平方向に回動させることができ、位置決めピン４４の先端部をフランジ部４６の端面に当接させ、可動爪４５を回動させてフランジ部４６の背面を抱え込むことによって、本体プレート３９をワークＷに固定することができる。
【００２１】
そして、圧入ヘッド４３にローラベアリング３８を装着し（図８（Ａ参照））、昇降用シリンダ２４によって本体プレート３９を下降させて、位置決めピン４４をワークＷのフランジ部４６の端面に当接させ、可動爪４５を回動させてフランジ部４６を抱え込んで本体プレート３９をワークＷに固定する（図８（Ｂ）参照）。圧入シリンダ４０の作動ロッド４２を伸長させて、ローラベアリング３８をワークＷの取付穴３７に圧入する（図８（Ｃ）参照）。その後、可動爪４５を回動させてワークＷを開放し、昇降用シリンダ２４によって本体プレート３９を上昇させて原位置に戻す（図８（Ｄ）参照）。このようにして、ワークＷの取付穴３７にローラベアリング３８を圧入することができる。
【００２２】
このとき、ワーククランプ機構４１の可動爪４５によってワークＷのフランジ部４６を抱え込むことにより、ベアリング圧入時の反力を全て可動爪４５で受けることができ、ツール交換装置１３側に作用させることがない。
【００２３】
次に、図９を参照して、シム選択測定ツール１０について説明する。なお、図９には、シム選択ツール１０及びこれに連結されたツール交換装置１３の一部が図示されている。図９に示すように、シム選択測定ツール１０は、ワークＷに装着されたテーパローラベアリング４８に所定のプリロードをかけるために必要なベアリングシムの厚さを測定するためのものである。保持ブロック１９及びクランプ部２６が取付けられた本体プレート４９には、ワークＷのフランジ部５０の背面側まで延びてフランジ部５０の背面を抱え込む可動爪５１（反力受部材）と、加圧シリンダ５２によってワークＷに装着されたテーパローラベアリング４８にスラスト荷重をかける加圧機構５３と、テーパローラベアリング４８で支持されたリングギヤ５４に駆動ローラ５５を押付けてこれを回転させるモータ５６と、本体プレート４９にフローティング機構５７によって浮動支持され、ワークＷのフランジ部５０の端面とテーパローラベアリング４８の端面との間の距離Ｌを変位センサ５８によって測定する測定機構５９とが設けられている。
【００２４】
本体プレート４９は、クランプ部２６及びツールクランプ２７によってスライドユニット２１に結合されて、昇降用シリンダ２４によって上下方向に移動可能である。可動爪５１は、エアシリンダ６０によって水平方向に回動させることができ、加圧機構５３をテーパローラベアリング４８の端面に当接させ、可動爪５１を回動させてフランジ部５０の背面を抱え込むことによって、本体プレート４９をワークＷに固定することができる。
【００２５】
そして、昇降用シリンダ２４によって本体プレート４９を下降させて、加圧機構５３をテーパローラベアリング４８の端面に当接させ、可動爪５１を回動させてワークＷのフランジ部５０を抱え込むことによって、本体プレート４９をワークＷに固定する。加圧シリンダ５２を作動させ、加圧機構５３によってテーパローラベアリング４８に所定のスラスト荷重かけた状態でモータ５６によってリングギヤ５４を回転させる。この状態で、加圧機構５３の変位センサ５８によって、ワークＷのフランジ部５０の端面とテーパローラベアリング４８の端面との間の距離Ｌを測定し、この距離Ｌに基づいて、必要なベアリングシムの厚さを決定する。その後、可動爪５１を回動させて、ワークＷを解放し、昇降用シリンダ２４によって本体プレート４９を上昇させて原位置に戻す。
【００２６】
このとき、可動爪５１によってワークＷのフランジ部５０を抱え込むことにより、加圧シリンダ５２によって、テーパローラベアリング４８にスラスト荷重をかける際の反力を全て可動爪５１で受けることができ、ツール交換装置１３側へ作用させることがない。
【００２７】
以上のように構成した本実施形態の部品組付装置６によれば、次のような作用効果を奏することができる。
搬送装置１２によってワークＷを搬入し、位置決めする。ツールマガジン１７を回転させて必要なツールを選択し、スライドユニット２１を連結する。スライドユニット２１を移動させて、選択されたツールをツールマガジン１７から取外し、ワークＷ上の所定位置に配置する。ツールへの部品のセット等の手作業が必要な場合には、適宜手作業を行う。このとき、選択されたツールがワークＷ上に配置されるので、ツールに容易にアクセスすることができ、容易に手作業を行うことができる。
【００２８】
ツールを作動させて、所定の工程を行った後、スライドユニット２１を移動させてツールをツールマガジン１７へ戻す。次工程のツールを選択してツール交換を行う。このようにして、アウタレース圧入ツール８、ベアリング圧入ツール９及びシム選択測定ツール１０を順次交換し、適宜必要な手作業を行うことにより、各工程を円滑に実行することができる。
【００２９】
ツール交換装置１３のツールマガジン１７には、上記３つのツールのように、部品の圧入、加圧等によって生じる反力を全てツール内の部材で受けることによって、ツール交換装置１３側へ反力を作用させない構造のものであれば、他のツールを装着することができる。また、スナップリング等の小部品の挿入のように、工程で生じる反力が小さく、ツール交換装置１３の強度及び剛性が充分耐え得る場合には、その反力をツール交換装置１３側へ直接作用させるような構造のツールを使用することも可能である。ツールマガジン１７には、８つのツールを装着することができるので、１台の部品組付装置６によって最大８つの工程を順次実行することができる。なお、ツールマガジン１７の形状及び装着可能なツールの数は、適宜変更することこができ、例えば図３に示すように、ツールマガジン１７を２つの取付開口１８を有する略扇形とし、これを回動させることによって２つのツールを選択するようにしてもよい。
【００３０】
各ツールをその工程で生じる反力をツール内の部材で受けることができ、ツール交換装置１３側へ作用させない構造とすることにより、組付標準機７は、各工程で生じる反力に対して、強度及び剛性を低く設定することが可能となり、コラム構造等の高剛性の構造をとる必要がないので、パイプ材等によるフレーム構造とすることができる。これにより、各工程に応じた強度及び剛性設計が不要となり、組付標準機７の標準化が可能となる。そして、保持ブロック１９及びクランプ部２６を標準化して各ツール間で互換性をもたせることにより、ツールの転用が可能となり、工程の集約及び分割を容易に行うことが可能となる。
【００３１】
例えば、図１０に示すように、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの８つの工程からなる組立ラインＡについて、その生産規模等に応じて、工程ａとｂ、工程ｃとｄ、工程ｅとｆ及び工程ｇとｈを集約して４台の部品組付装置６を用いた組立ラインＢとすることができ、また、工程ａとｂとｃとｄ及び工程ｅとｆとｇとｈを集約して２台の部品組付装置６を用いた組立ラインＣとすることができ、さらに、工程ａとｂとｃとｄとｅとｆとｇとｈを集約して１台の部品組付装置６によって全ての工程を実行することも可能である。なお、図１０中、符号Ｍは、作業者を示す。このように、組付標準機７及び各ツールを標準化することにより、生産規模等に応じて設備の転用、工程の集約及び分割に柔軟に対応可能な設備を提供することができる。
【００３２】
図１１に示すように、複数の部品組付装置６を搬送装置１２側が互いに対向するように配置して、作業者Ｍが選択されたツールにアクセスしやすいようにし、各部品組付装置６の自動化された工程サイクルと、作業者Ｍによる手作業の工程サイクルとを同期するように組合わせることにより、自動工程と手作業工程とを集約することができる。この場合、作業者Ｍの代りにロボットを配置して、全ての工程を自動化してもよい。
【００３３】
さらに、組付標準機７をフレーム構造とし、制御盤１４をベッド１１内に収納したことにより、省スペース化を達成するとともに、設置された工場内の見通しを良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品組付装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る部品組付装置の斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る部品組付装置の斜視図である。
【図４】図１に示す装置のツールマガジンの平面図である。
【図５】図４に示すツールマガジンの保持ブロックの着脱動作を示す説明図である。
【図６】図４に示すツールマガジンの取付開口とツール側の保持ブロックとを示す分解斜視図である。
【図７】図１に示す部品組付装置に装着されるアウタレース圧入ツールの構成及び作動を示す概略図である。
【図８】図１に示す部品組付装置に装着されるベアリング圧入ツールの構成及び作動を示す概略図である。
【図９】図１に示す部品組付装置に装着されるシム選択測定ツールの構成を示す概略図である。
【図１０】図１に示す部品組付装置を用いた組立ラインの工程集約及び分割を示す説明図である。
【図１１】図１に示す部品組付装置を用いた組立ラインの配置例を示す説明図である。
【図１２】従来のベアリング圧入装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
６  部品組付装置、１７  ツールマガジン、８  アウタレース圧入ツール、９  ベアリング圧入ツール、１０  シム選択測定ツール、１３  ツール交換装置、３４  作動ロッド（反力受部材）、４５  可動爪（反力受部材）、５１  可動爪（反力受部材）、Ｗ  ワーク
【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】
2005238416.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005238416.tif 000011
【図１０】
2005238416.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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