(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波振動を圧入部品にまで確実に伝達させるようにして圧入部品の圧入荷重を効果的に低減した圧入装置を提供する。【解決手段】超音波振動を利用して被圧入物に圧入部品２を圧入する圧入装置であって、超音波振動を生起する超音波発生装置と、超音波発生装置により生起された超音波振動を圧入部品２まで伝達する圧入ヘッド１１と、圧入ヘッド１１の先端部に取り付けられ、圧入部品２を保持する保持部５とを具備してなり、保持部５は、圧入ヘッド１１の端面１１ａに突設された軸部５０と、軸部５０の外周面に複数取り付けられ、弾性部材にて形成された接触部５１・５２とを有し、軸部５０が圧入部品２に穿設された保持孔２０に挿入され、接触部５１・５２が保持孔２０の内側面２０ａに押圧された状態で押圧部品２を保持する。【選択図】図３
2007237365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を利用して被圧入物に圧入部品を圧入する圧入装置であって、
超音波振動を生起する超音波発生部と、
該超音波発生部により生起された超音波振動を圧入部品まで伝達する圧入部と、
該圧入部の先端部に取り付けられ、圧入部品を保持する保持部とを具備してなり、
該保持部は、
前記圧入部の端面に突設される軸部と、
該軸部の外周面に複数取り付けられ、弾性部材にて形成された接触部とを有し、
前記軸部が圧入部品に穿設された保持孔に挿入され、前記接触部が該保持孔の内側面に押圧された状態で、圧入部品を保持することを特徴とする圧入装置。
【請求項２】
前記保持部は、少なくとも一つ以上の接触部がＯリングにて形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧入装置。
【請求項３】
前記保持部は、前記圧入部側の保持力が先端側よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧入装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記圧入部側の前記接触部の硬度が先端側よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の圧入装置。
【請求項５】
前記保持部は、前記圧入部側の前記接触部の線径が先端側よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧入装置に関し、より詳細には、超音波振動を利用して被圧入物に圧入部品を圧入する圧入装置及びその方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のシリンダヘッドやシリンダブロック等などの被圧入物に、バブルガイド等の圧入部品を圧入する圧入工程では、圧入部品を保持して被圧入物に圧入する圧入装置が設けられており、これまでにもこのような圧入装置に関する技術は、数多く提案されている。従来の圧入装置においては、圧入部品を保持するための保持部の構造に関し、圧入部品の外壁を外方から把持するような構成や、圧入部品の内周面と当接可能に設けられた把持部材によって圧入部品を内方から把持するような構成等が公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、被圧入物に円筒状の圧入部品を圧入するための圧入装置であって、圧入部品を保持する保持部を備え、この保持部に、中心線に対して進退自在とされ円筒状の圧入部品の内周面に係止してこれを保持する係合爪を設けた構成が開示されている（特許文献１参照）。この圧入装置では、保持部において係合爪が進退移動されることで、係合爪が圧入部品に穿設された保持孔の内側面に係止してこれを保持するように構成されている。そして、保持部において圧入部品が保持された状態で、被圧入物の取付部に圧入部品が圧入される。
【特許文献１】特開２０００−１１７５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年このような圧入装置に関しては、超音波振動を圧入部品に伝達させながら圧入する超音波式の圧入装置が提案されている。超音波振動を用いた圧入装置は、超音波を生起する超音波発生装置が別途設けられており、この超音波発生装置より生起された超音波振動を上述した保持部に伝達させて圧入部品を高速で微細振動させた状態で、これを被圧入物に圧入させるものである。このような圧入装置によれば、圧入部品を圧入させる際の圧入荷重を効果的に低減できるとされている。
【０００５】
しかしながら、超音波振動を用いた圧入装置においては、上述した特許文献１に開示されるように、保持部において、圧入部品の保持孔の内側面（若しくは圧入部品自体の外側面）を爪等で把持するような構成では、圧入部品に超音波振動が付与される際に、超音波振動によって保持部と圧入部品との間にガタが生じてしまい、超音波振動の周波数や振幅を圧入部品にまで確実に伝達することができず、圧入荷重を低減できるというこの装置特有の効果を奏することができない場合があった。
【０００６】
そこで、本発明においては、圧入装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、超音波振動を圧入部品にまで確実に伝達させるようにして圧入部品の圧入荷重を効果的に低減した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】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
すなわち、請求項１においては、超音波振動を利用して被圧入物に圧入部品を圧入する圧入装置であって、超音波振動を生起する超音波発生部と、該超音波発生部により生起された超音波振動を圧入部品まで伝達する圧入部と、該圧入部の先端部に取り付けられ、圧入部品を保持する保持部とを具備してなり、該保持部は、前記圧入部の端面に突設される軸部と、該軸部の外周面に複数取り付けられ、弾性部材にて形成された接触部とを有し、前記軸部が圧入部品に穿設された保持孔に挿入され、前記接触部が該保持孔の内側面に押圧された状態で、圧入部品を保持するものである。
【０００９】
請求項２においては、前記保持部は、少なくとも一つ以上の接触部がＯリングにて形成されるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記保持部は、前記圧入部側の保持力が先端側よりも大きいものである。
【００１１】
請求項４においては、前記保持部は、前記圧入部側の前記接触部の硬度が先端側よりも高いものである。
【００１２】
請求項５においては、前記保持部は、前記圧入部側の前記接触部の線径が先端側よりも大きいものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１に示す構成としたので、振動によって保持部と圧入部品との間にガタが生じるのを防止して、超音波振動を圧入部品にまで確実に伝達できるようになり、圧入部品の圧入荷重を効果的に低減できる。
【００１５】
請求項２に示す構成としたので、保持部による圧入部品の保持力をより向上させることができ、圧入部品２を確実に保持することができる。
【００１６】
請求項３に示す構成としたので、保持部に保持された状態で、圧入部品が長手方向端部側でより強く保持されるため、圧入部品のがたつきや落脱を効果的に防止できる。また、先端側の接触部によって軸部の挿入が妨げられない。
【００１７】
請求項４に示す構成としたので、保持部に保持された状態で、圧入部品が長手方向端部側でより強く保持されるため、圧入部品のがたつきや落脱を効果的に防止できる。
【００１８】
請求項５に示す構成としたので、保持部に保持された状態で、圧入部品が長手方向端部側でより強く保持されるため、圧入部品のがたつきや落脱を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る圧入装置の全体的な構成を示した側面図、図２は圧入ヘッドの先端部の側面図、図３は圧入部品を保持した状態の保持部の側面図、図４は保持部の側断面図、図５は別実施例に係る保持部の側断面図、図６は別実施例に係る保持部の側断面図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本実施例の圧入装置１は、圧入部品２を保持して位置決めして、被圧入物３に穿設された取付部３０に圧入部品２を圧入させる装置であって、本実施例では超音波振動を圧入部品２に伝達させながら被圧入物３に圧入する超音波圧入装置として構成されている。具体的には、圧入装置１は、超音波振動を生起する超音波発生装置４が内設された本体部１０と、本体部１０に接続され圧入部品２を位置決めして保持する圧入ヘッド１１と、本体部１０を上下動可能に支持する圧入用アクチュエータ１２等とで構成されている。
【００２１】
圧入部品２としては、特に、アルミ鋳造品であるバルブシートやバルブガイドやパイプ等中空部としての保持孔２０が形成された円柱状ワークが用いられる。圧入部品２は、保持孔２０が断面円形となるように穿設されており、後述するように、圧入ヘッド１１に設けられた保持部５が保持孔２０に挿入されることで、圧入部品２が位置決めされて保持される。ただし、圧入部品２としては、保持孔２０が穿設されたものであれば、円柱状ワークに限定されない。
【００２２】
被圧入物３は、圧入部品２が圧入されて取り付けられる取付部３０が穿設されており、取付部３０が形成されている。圧入装置１は、この取付部３０に圧入部品２が確実に圧入されるように、圧入部品２が中心線と取付部３０の中心線とが中心線Ｓ１で略一致するように位置決めされている。また、この被圧入物３は、図示せぬテーブルによって位置決めして固定されている。
【００２３】
本体部１０及び圧入ヘッド１１は、圧入用アクチュエータ１２によって被圧入物３に対して垂直方向に一体的に上下動可能とされており、具体的には、圧入ヘッド１１に保持された圧入部品２の中心線と取付部３０の中心線とが中心線Ｓ１で略一致するように位置決めした状態で垂直方向に移動可能とされている。圧入用アクチュエータ１２としては、油圧シリンダやエアシリンダ、あるいは機械式の電動モータ等が用いられる。
【００２４】
本体部１０には、上述したように超音波振動を生起する超音波発生装置４が内部に取り付けられており、超音波発生装置４には圧入ヘッド１１の一端がボルト１３を介して連結されている。そして、この超音波発生装置４には、電気エネルギーを高周波の超音波機械振動に変換する超音波発振子（素子）が設けられており、この超音波振動子によって生起された超音波振動が超音波発生装置４から圧入ヘッド１１に伝達されて、圧入ヘッド１１が長さ方向に振動される。また、圧入ヘッド１１は、超音波発生装置４にて生起された超音波振動が先端部にまで到達する間に増幅されるように、チタン合金等より形成されている。
なお、超音波発生装置４において生起される超音波振動は、圧入部品２や被圧入物３によって適宜変更され、下記の実施例では、一例として振動周波数が１５ｋHｚ及び振動振幅が４０μｍとなるように調整される。
【００２５】
図４及び図５に示すように、圧入ヘッド１１の一方の端面１１ａには、圧入部品２の保持部５が突設されており、この保持部５が圧入部品２の保持孔２０に挿入されることで、圧入部品２が圧入ヘッド１１に位置決めして保持される。本実施例では、保持部５は、端面１１ａより垂直下方に突出された略円柱状の軸部５０と、この軸部５０の外周面に取り付けられた接触部５１・５２等とで構成されている。
【００２６】
軸部５０には、外周面に沿って環状に穿設された溝部５３・５４が上下に２箇所設けられており、圧入ヘッド１１の端面１１ａに近い側（圧入ヘッド側）には上溝部５３が、軸部５０の先端部に近い側（先端側）には下溝部５４がそれぞれ穿設されている。この上溝部５３及び下溝部５４は、軸部５０の外周面から内方に向けて凹設されている。ここで、本実施例では、上溝部５３の内径Ｒ１が下溝部の内径Ｒ２よりも僅かに大きくなるように形成されている（Ｒ１＞Ｒ２）。また、軸部５０は、下方端部５０ａが略球面状となるように面取りされ、保持部５（軸部５０）が圧入部品２の保持孔２０にスムーズに挿入できるような形状とされている。
【００２７】
接触部５１・５２は、ゴム弾性を有する樹脂材料により形成された、溝部５３・５４に取り付け可能な弾性部材が用いられており、本実施例では、同一形状の環状部材であるＯリングが用いられている。この接触部５１・５２は、軸部５０の外周面に取り付けられるものであって、本実施例では、上述した上溝部５３には接触部５１が、及び下溝部５４には接触部５２が軸部５０の先端方向から挿入されて、軸部５０に組み込まれている。接触部５１・５２は、各溝部５３・５４の内壁と密接するようにして位置変動不能に取り付けられており、軸部５０の外周面から接触部５１・５２（の外側面）が円周方向に沿って外方に突出された状態で取り付けられている。
【００２８】
ここで、上述したように、上溝部５３の内径Ｒ１は、下溝部５４の内径Ｒ２よりも大きくなるように形成されていることから、このようにして軸部５０に組み込まれた接触部５１・５２において、上溝部５３に取り付けられた接触部５１の外径Ｒ３は、下溝部５４に取り付けられた接触部５２の外径Ｒ４よりも僅かに大きく（Ｒ３＞Ｒ４）、すなわち、接触部５１が、接触部５２よりも軸部５０の外側面から突出された状態で取り付けられている。また、接触部５１・５２の外径Ｒ３・Ｒ４は、圧入部品２の保持孔２０の内径Ｒ５よりも大きくなるように構成されている（Ｒ３・Ｒ４＞Ｒ５）。
【００２９】
保持部５において圧入部品２を保持する機構を説明すると、まず圧入ヘッド１１が、圧入用アクチュエータ１２によって本体部１０と一体的に下方に移動される。そして、圧入ヘッド１１の下動に伴って、やがて図示せぬテーブルに載置された圧入部品２の直上方から保持部５が保持孔２０に挿入されていく。上述したように、保持部５には、溝部５３・５４に接触部５１・５２が組み込まれていることから、接触部５１・５２が保持孔２０の内周面２０ａと軸部５０との間で押し潰されるようにして弾性変形されながら保持部５が保持孔２０に挿入されていく。そして、圧入ヘッド１１の下動は、端面１１ａが圧入部品２の上端に当接した状態で停止される（図２参照）。このとき、保持孔２０の内周面２０ａと軸部５０との間で押し潰された接触部５１・５２は、復元力によって内周面２０ａに対して直交する方向に面圧が生じており、この面圧によって圧入部品２が保持部５に位置決めされて保持される。
なお、圧入部品２が保持部５に保持された状態では、圧入部品２の保持孔２０の内周面２０ａと保持部５の軸部５０の外周面との間に離間が形成されて、圧入部品２と保持部５（軸部５０）とが接触しないような構成とされている。
【００３０】
保持部５において、圧入部品２を保持する際の接触部５１・５２の挙動について注目すると、保持部５が保持孔２０に挿入され始めると、まず下溝部５４に取り付けられた接触部５２が保持孔２０の内周面２０ａと接触し始め、次いで接触部５２より上方に設けられた上溝部５３に取り付けられた接触部５１が、かかる内周面２０ａと接触し始める。そして、接触部５１の内径Ｒ３が接触部５２の内径Ｒ４よりも僅かに大きく、接触部５１が接触部５２よりも軸部５０の外側面から突出された状態で取り付けられることで、圧入部品２が保持部５に保持された状態で、各接触部５１・５２の復元力に基づく圧入部品２の保持力（面圧）が接触部５１の方が大きくなるように構成されている。
【００３１】
このようにして圧入ヘッド１１にて保持された圧入部品２は、超音波発生装置４より生起された超音波振動が伝達された状態で、図示せぬテーブルに載置された被圧入物３の取付部３０へと圧入されるのである（図１参照）。
【００３２】
以上のように、本実施例の圧入装置１は、保持部５において、軸部５０と、軸部５０の外周に取り付けられた弾性部材にて形成された接触部５１・５２より構成され、軸部５０が圧入部品２の保持孔２０に挿入された状態で、接触部５１・５２が保持孔２０の内周面２０ａと軸部５０との間で押圧されるように構成されている。そのため、保持部５と圧入部品２とが接触部５１・５２を介して保持されるため、圧入部品２に超音波振動が付与される際に、振動によって保持部５と圧入部品２との間にガタが生じるのを防止して、超音波振動を圧入部品２にまで確実に伝達させることができ、ひいては圧入部品２の圧入荷重を効果的に低減することができる。
【００３３】
また、接触部５１・５２が複数設けられるため、保持部５を保持孔２０の内周面ａと複数点で接触させることができ、圧入部品２をより確実に保持することができる。本実施例では、保持部５には二つの接触部５１・５２（二つの溝部５３・５４）が設けられ、それぞれが圧入部品２の内周面２０ａと接触するように構成されているが、これに限定されず、例えば、接触部の数をより多くしてもよい。保持部５は、圧入部品２と少なくとも２箇所以上で接触してこれを保持するように構成されるのが好ましい。
【００３４】
さらに、接触部５１・５２がいずれもＯリングにて形成されているため、保持部５による圧入部品２の保持力をより向上させることができ、圧入部品２を確実に保持することができる。ただし、接触部５１・５２の構成としは、上述したＯリングに限定するものではなく、本実施例の目的を達する範囲において、例えば、Ｄリング等環状の弾性部材を適宜用いることができる。
また、本実施例の接触部５１・５２は、いずれもＯリングにて形成されているが、少なくとも一方（接触部５１）をＯリングより形成して、他方（接触部５２）をその他の弾性部材、例えば角リングや、複数の球体や半球体よりなるもの等を用いることができる。少なくとも各接触部が軸部５０の外周面から突出するものであって、圧入部品２の内周面２０ａと点若しくは面で接触するような形状であればよい。
【００３５】
特に、本実施例では、保持部５において、上溝部５３と下溝部５４とでその内径Ｒ１とＲ２の大きさを変えることで、接触部５１・５２による圧入部品２の保持力において、圧入ヘッド側（接触部５１）の保持力が先端側（接触部５２）の保持力よりも大きくなるように構成されている。そのため、保持部５に保持された状態では、圧入部品２は長手方向端部側でより強く保持されることとなり、圧入部品２のがたつきや落脱を効果的に防止できる。また、保持部５を圧入部品２の保持孔２０に挿入する際に、保持部５の先端側に取り付けられた接触部５２がかかる挿入の妨げとなるのを防止でき、圧入部品２の一端部が端面１１ａに到達するまで確実に挿入させて、これを保持することができる。
【００３６】
圧入ヘッド側の保持力を先端側の保持力よりも大きくなるように構成した保持部５の別実施例としては、例えば、図５に示す実施例では、溝部５７・５８において、その内径Ｒ６がいずれも同じくなるように設けられており、各溝部５７・５８に取り付けられる接触部５５・５６は、外径Ｒ７が同じくなるように同一形状のものが用いられる。そして、本実施例では、接触部５５・５６としてそれぞれ硬度が異なる弾性部材が用いられ、具体的には、保持部５は、圧入ヘッド側の上溝部５７に取り付けられる接触部５５の硬度が、先端側の下溝部５８に取り付けられる接触部５６の硬度よりも高くなるように構成される。
また、図６に示す実施例では、上述した各溝部５７・５８に取り付けられる接触部５９・６０として、それぞれ線径が異なる部材が用いられ、具体的には、本実施例の保持部５は、圧入ヘッド側の上溝部５７に取り付けられる接触部５９の線径Ｒ８が、先端側の下溝部５８に取り付けられる接触部６０の線径Ｒ９よりも大きくなるように構成される。
図５及び図６に示したいずれの構成においても、保持部５に保持された状態で、圧入部品２が長手方向端部側でより強く保持されるため、圧入部品２のがたつきや落脱を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例に係る圧入装置の全体的な構成を示した側面図。
【図２】圧入ヘッドの先端部の側面図。
【図３】圧入部品を保持した状態の保持部の側面図。
【図４】保持部の側断面図。
【図５】別実施例に係る保持部の側断面図。
【図６】別実施例に係る保持部の側断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１    圧入装置
２    圧入部品
３    被圧入物
４    超音波発生装置（超音波発生部）
５    保持部
１１    圧入ヘッド（圧入部）
２０    保持孔
２０ａ    内側面
５０    軸部
５１、５２    接触部
【図１】
2007237365.tif 000003
【図２】
2007237365.tif 000004
【図３】
2007237365.tif 000005
【図４】
2007237365.tif 000006
【図５】
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【図６】
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