(57)【要約】      （修正有）【課題】所定圧入長さとなるように精度良く圧入することができる圧入装置を提供する。【解決手段】圧入部材１を被圧入部材２の圧入孔２０に所定圧入長さと成るように押圧して圧入する圧入装置において、圧入部材１または圧入部材１および被圧入部材２の圧入方向に対する長さを計測する計測手段と、圧入部材１を圧入孔２０に圧入するための押圧を行うアクチエータ５と、圧入孔２０の圧入方向の下端側から挿入自在に配設されたストッパ４と、ストッパ４の圧入孔２０への挿入長さを調整する挿入量調整手段３と、計測手段にて計測された長さおよび所定圧入長さからストッパ４の被圧入部材２の圧入孔２０への挿入長さを算出して挿入量調整手段３を制御しかつ計測手段にて計測された圧入部材１の圧入部材長さおよび挿入長さに応じてアクチエータ５の押圧を制御する制御手段７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧入部材を被圧入部材の圧入孔に所定圧入長さと成るように押圧して圧入する圧入装置において、上記圧入部材または上記圧入部材および上記被圧入部材の圧入方向に対する長さを計測する計測手段と、上記圧入部材を上記被圧入部材の圧入孔に圧入するための押圧を行う押圧手段と、上記被圧入部材の圧入孔の圧入方向の下端側から挿入自在に配設されたストッパと、上記ストッパの上記被圧入部材の圧入孔への挿入長さを調整する挿入量調整手段と、上記計測手段にて計測された長さおよび上記所定圧入長さから上記ストッパの上記被圧入部材の圧入孔への挿入長さを算出して上記挿入量調整手段を制御しかつ上記計測手段にて計測された上記圧入部材の長さおよび上記挿入長さに応じて上記押圧手段の押圧を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧入装置。
【請求項２】
上記挿入量調整手段に対して、上記被圧入部材に上記押圧手段から印可される荷重が上記圧入方向に対して上記被圧入部材と同様に伝わり、上記被圧入部材の上記荷重による上記圧入方向に対する高さ位置の変位量と上記ストッパの上記荷重による上記圧入方向に対する高さ位置の変位量とが連動するように構成されてい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】
上記押圧手段の押圧時における上記被圧入部材の上記圧入方向に対する変位量を計測する変位量計測手段を備え、上記制御手段は上記変位量に基づいて上記ストッパの上記挿入長さを上記挿入量調整手段により調整しかつ上記変位量に基づいて上記押圧手段の押圧を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧入装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧入装置の圧入方法において、上記圧入部材または上記圧入部材および上記被圧入部材の長さを計測し、当該計測された長さおよび上記所定圧入長さから上記ストッパの上記被圧入部材の圧入孔への挿入長さを算出して上記ストッパを上記被圧入部材の圧入孔の圧入方向の下端側から上記挿入長さ分挿入し、上記圧入部材の長さおよび上記挿入長さに応じて上記圧入部材を上記被圧入部材の圧入孔に押圧して圧入することを特徴とする圧入装置の圧入方法。
【請求項５】
押圧時における上記被圧入部材の上記圧入方向に対する変位量を計測すし、上記変位量に基づいて上記ストッパの上記挿入長さを調整し、上記圧入部材の押圧を再度行うことを特徴とする請求項４に記載の圧入装置の圧入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧入部材を被圧入部材の圧入孔に圧入する圧入装置および圧入装置の圧入方法に関し、特に所定圧入長さとなるように精度良く圧入することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧入装置は、圧入部材の被圧入部材への圧入量に正確な精度が要求される場合がある。このような、高精度の圧入を行う従来のサーボプレス機では、所定の圧入量に対応する高さにラムを降下させるが、圧入部材や被圧入部材の加工精度や硬度などによって圧入荷重が異なるため、圧入量がばらついてしまい精度良く圧入を行うことができないという問題点があった。これに対し、例えば、所定の圧入量だけ圧入部材を圧入するプレス機において、圧入荷重に対するプレス機のたわみ量をあらかじめ計測しておき、実際に圧入した状態で圧入荷重を計測し、その圧入荷重に対するプレス機のたわみ量分だけさらに圧入することによって圧入量の精度を確保している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７３６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の圧入装置は、実際の圧入では摩擦抵抗が大きい上にその摩擦抵抗は場所によりばらつきがある。このため、圧入過程において圧入部材は移動と停止とを繰り返すと、いわゆるスティック−スリップが発生する。圧入部材が停止している状態（スティック状態）では圧入部材に対する圧入荷重が過大となる一方、圧入部材が移動し始めると（スリップ状態）摩擦係数が低下するため、圧入部材に対する圧入荷重は一気に小さくなる。この現象のため、圧入荷重は常に変動して安定せず精度よい圧入量を得ることが困難となる。また、このスティック−スリップによって所定の圧入量のわずか手前で停止した場合、特にサーボプレス機による制御を行う場合、圧入荷重が大きくなって次に動き出した瞬間に所定の圧入量を超えてしまう、オーバシュートが発生する可能性が大きく圧入量を精度良く行うことは難しいという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、所定圧入長さとなるように精度良く圧入することができる圧入装置および圧入装置の圧入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】
【０００６】
この発明は、圧入部材を被圧入部材の圧入孔に所定圧入長さと成るように押圧して圧入する圧入装置において、圧入部材または圧入部材および被圧入部材の圧入方向に対する長さを計測する計測手段と、圧入部材を被圧入部材の圧入孔に圧入するための押圧を行う押圧手段と、被圧入部材の圧入孔の圧入方向の下端側から挿入自在に配設されたストッパと、ストッパの被圧入部材の圧入孔への挿入長さを調整する挿入量調整手段と、計測手段にて計測された長さおよび所定圧入長さからストッパの被圧入部材の圧入孔への挿入長さを算出して挿入量調整手段を制御しかつ計測手段にて計測された圧入部材の長さおよび挿入長さに応じて押圧手段の押圧を制御する制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の圧入装置は、圧入部材を被圧入部材の圧入孔に所定圧入長さと成るように押圧して圧入する圧入装置において、圧入部材または圧入部材および被圧入部材の圧入方向に対する長さを計測する計測手段と、圧入部材を被圧入部材の圧入孔に圧入するための押圧を行う押圧手段と、被圧入部材の圧入孔の圧入方向の下端側から挿入自在に配設されたストッパと、ストッパの被圧入部材の圧入孔への挿入長さを調整する挿入量調整手段と、計測手段にて計測された長さおよび所定圧入長さからストッパの被圧入部材の圧入孔への挿入長さを算出して挿入量調整手段を制御しかつ計測手段にて計測された圧入部材の長さおよび挿入長さに応じて押圧手段の押圧を制御する制御手段とを備えたもので、圧入部材の圧入孔への圧入をストッパにて停止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における圧入装置の構成を示す図、図２は図１に示した圧入装置の制御系の構成を示すブロック図、図３および図４は図１に示した圧入装置における圧入部材と被圧入部材との位置関係および挿入長さを説明するための図である。図において、圧入部材１を被圧入部材２の圧入孔２０に所定圧入長さと成るように押圧して圧入する圧入装置であって、圧入部材１を被圧入部材２の圧入孔２０に圧入するための押圧を行う押圧手段としてのアクチエータ５は、空気圧、油圧、モータなどの動力によって構成されている場合、また、ハンドプレスにより構成されている場合などが考えられる。被圧入部材２の圧入孔２０の圧入方向Ａの下端側から挿入自在と成るように、周囲の大きさが被圧入部材２の圧入孔２０の周囲の大きさより５０ミクロンないし０．１ｍｍ程度小さく形成されたストッパ４にて成り、このストッパ４は圧入部材１の材質と同一の材質にて構成される場合、また、圧入部材１の材質より若干硬い材質にて構成される場合が考えられる。すなわち、圧入部材１を介してアクチエータ５から印加される荷重に耐え、かつ、圧入部材１をその荷重により損傷することがない材質であればよい。
【０００９】
そして、被圧入部材２を受け台６上に載置しストッパ４の被圧入部材２の圧入孔２０への挿入長さを調整する挿入量調整手段３は、圧入荷重に対して十分な剛性を確保する必要があるため、例えば、クサビ形状を用いた構造が考えられ、ストッパ４はこのくさび形状の上部に載置されこのくさび形状スライドさせることにより高さを任意に調整することができる。そして、圧入部材１または圧入部材１および被圧入部材２の圧入方向Ａに対する長さを計測する計測手段８と、計測手段８にて計測された長さおよび所定圧入長さからストッパ４の被圧入部材２の圧入孔２０への挿入長さを算出して挿入量調整手段３を制御しかつ計測手段８にて計測された圧入部材１の長さおよび挿入長さに応じてアクチエータ５の押圧を制御する制御手段７とを備える。
【００１０】
次に上記のように構成された実施の形態１における圧入装置を用いた圧入方法について説明する。この圧入方法においては、所定圧入長さｈ１が厳密に要求される場合、すなわち被圧入部材２の圧入孔２０に圧入部材１を圧入した後の全体の長さが重要とされる場合について説明する。まず、圧入部材１の圧入方向Ａに対する圧入部材長さｈ２が計測手段８によって計測される。次に、制御手段７は所定圧入長さｈ１と計測手段８から得られた圧入部材高さｈ２から、ストッパ４の挿入長さｈ３を（ｈ１−ｈ２）の演算を行って算出する。そしてその挿入長さｈ３に基づいて挿入量調整手段３を駆動してストッパ４を挿入長さｈ３分挿入する。次に、圧入部材１を圧入装置にセットして制御手段７により圧入部材１の圧入部材長さｈ２およびストッパ４の挿入長さｈ３に応じてアクチエータ５により圧入部材１をストッパ４に密着するまで圧入するように制御し組み立てを完了する。
【００１１】
また、別の圧入方法においては、所定圧入長さｈ１１が厳密に要求される場合、すなわち被圧入部材２の圧入孔２０に圧入部材１を圧入した圧入部材１の圧入長さが重要とされる場合について説明する。まず、圧入部材１の圧入方向Ａに対する圧入部材長さｈ２および被圧入部材２の圧入方向Ａに対する被圧入部材長さｈ４が計測手段８によって計測される。次に、制御手段７は所定圧入長さｈ１１と計測手段８から得られた被圧入部材高さｈ４から、ストッパ４の挿入長さｈ３を（ｈ４−ｈ１１）の演算を行って算出する。そして以下、上記に示した場合と同様に制御を行い組み立てを完了する。尚ここでは特に示していないが、圧入荷重を軽減する目的で圧入装置に被圧入部材２を載置する前に、被圧入部材２を加熱してもよいことは言うまでもない。
【００１２】
上記のように構成された実施の形態１によれば、圧入部材の圧入位置をストッパによって所定の高さに位置決めできるため、スティック−スリップが発生してもオーバーシュートなどにより所定の圧入量を超えてしまうことがない。また、被圧入部材を加熱した場合でも、被圧入部材が高温のうちにすばやく圧入を完了することができ、所定圧入長さとなるように精度良く圧入することができる。
【００１３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では圧入装置の挿入量調整手段３にはその受け台６の下側にわずかながら空間が必要なため、圧入荷重が特に大きい場合、受け台６が変形して被圧入部材２が微小変位することが考えられる。これに対し、本実施の形態２では図５に示すように、挿入量調整手段３０に対して、被圧入部材２にアクチエータ５から印可される荷重が圧入方向Ａに対して被圧入部材２と同様に伝わり、被圧入部材２の荷重による圧入方向Ａに対する高さ位置の変位量とストッパ４の荷重による圧入方向Ａに対する高さ位置の変位量とが連動するように構成する。具体的には、上記実施の形態１においては、圧入装置の挿入量調整手段３をストッパ４の圧入方向に移動させることによりを任意の挿入長さを調整していたのに対し、実施の形態２ではストッパ４は挿入量調整手段３０の下部に固定させ、挿入量調整手段３０は受け台６の高さを圧入方向Ａに対して調整しそれに応じてストッパ４の挿入長さを調整する構造となっている。圧入方向Ａに対する高さの調整はクサビ形状を用いた構造が考えられ、ストッパ４はこの例えばＵ字状にて成るくさび形状の間に配設されこのくさび形状スライドさせ受け台６の高さを調整することにより高さを任意に調整するものである。尚、本実施の形態２における圧入装置の圧入方法は上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００１４】
上記のように構成された実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、挿入量調整手段の受け台の下側の空間がなくなり、圧入荷重が大きい場合でも受け台の剛性が向上して被圧入部材の微小変位を小さくすることができる。さらに、この微小変位は挿入量調節手段のクサビ部分を通じて挿入量調整手段全体に伝わるので、被圧入部材の荷重に対する変位量と、挿入量調整手段の荷重に対する変位量とが連動し、延いてはストッパの荷重に対する変位量が連動するため相対的な位置の変化はほとんど無視できるレベルとなり、上記実施の形態１よりもさらに所定圧入長さとなるように高精度に圧入することができる。
【００１５】
実施の形態３．
上記実施の形態２においても被圧入部材の微小変位量がゼロになるわけではない。そこで、さらなる高精度な圧入を実現する方法として、本発明の実施の形態３では図６に示すような圧入装置の制御系にて構成する。尚、この圧入装置の制御系は上記各実施の形態において同様に利用することができる。但し、ここでは便宜上上記実施の形態１の図１を利用し説明する。被圧入部材２の微小変位を計測する変位量計測手段９を追加する。具体的にはひずみゲージやレーザ変位計などが考えられる。圧入方法は、ストッパ４の挿入長さｈ３を演算して、挿入量調整手段３およびアクチエータ５を調整して圧入する工程は、上記実施の形態１と同様である。そしてさらに本実施の形態３では、被圧入部材２の微小変位を変位量計測手段９にて計測し、その計測値に従って、制御手段７は絶えず挿入量調節手段３を補正制御しストッパ４の挿入長さｈ３を変更し、それに伴ってアクチエータ５の押圧も制御し組み立てを完了する。
【００１６】
上記のように構成された実施の形態３によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、圧入荷重が特に大きく、挿入量調整手段の受け台の変形によって被圧入部材が微小変位するような場合においても、被圧入部材の微小変位をストッパ高さにフィードバックできるため、所定圧入長さとなるようにさらに高精度に圧入することができる。
【００１７】
尚、上記各実施の形態では、挿入量調整手段の高さを調整する例としてクサビ形状を用いた構造を示したが、これに限られることはなく、圧入荷重に対して十分な剛性を確保することと、圧入量を任意に調節する機能の両方が満たされていればよく、特にクサビ形状を用いた機構に限定するものではなく例えば、ネジ構造にて高さを調整する場合も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１の圧入装置の構成を示す図である。
【図２】図１における圧入装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した圧入装置における圧入部材と被圧入部材との位置関係および挿入長さを説明するための図である。
【図４】図１に示した圧入装置における圧入部材と被圧入部材との位置関係および挿入長さを説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態２の圧入装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３の圧入装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  圧入部材、２  被圧入部材、３，３０  挿入量調整手段、４  ストッパ、
５  アクチエータ、７  制御手段、８  計測手段、９  変位量計測手段、２０  圧入孔。
【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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