(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立対象物である回転体の軸部にシール部材を軸端側から自動挿入するための挿入装置であって、
ロボット等の自動機の先端側に軸線方向に沿って配設され、その先端に前記シール部材と当接係合する係合部を形成しその中心部に前記軸部と嵌合する嵌合孔を有し、さらに前記係合部の軸線方向に連接する軸体部と、該軸体部において径方向に膨出する拡径部とを形成したセンタピースと、
該センタピースの拡径部の外周に摺動可能に支持された円筒体と、前記センタピースの軸体部の外周に摺動可能に支持され前記円筒体先端側に連接する前板部及び前記円筒体後端側に連接する後板部とを有し、前記センタピースの拡径部と前記後板部との間にシリンダ室を形成してなるスライド部と、
前記センタピースを囲んで配設され、前記スライド部とリンク結合されて前記スライド部の移動に伴って開閉し前記シール部材を保持するチャック爪と、
前記センタピースの嵌合孔及び前記シリンダ室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給部とを有し、
前記センタピースは、前記嵌合孔の周縁に当該嵌合孔を中心とした放射状にエア通路を形成するものからなることを特徴とするシール部材自動挿入装置。
【請求項２】
前記センタピースのエア通路は、前記嵌合孔の外周に沿って等間隔に配置される円筒形状の孔からなり、該孔は前記嵌合孔と連通して形成されるものである請求項１に記載のシール部材自動挿入装置。
【請求項３】
前記孔は、前記センタピースの嵌合孔が加工形成される前に前記嵌合孔に対する所定位置に等間隔に形成される円筒状孔からなり、前記嵌合孔の加工形成により該嵌合孔側と連通すべく形成されるものである請求項２に記載のシール部材自動挿入装置。
【請求項４】
前記センタピースと前記スライド部との間には、両者間に形成される前記シリンダ室の容積を縮小する側に押圧すべく付勢するスプリングが介設されるものである請求項１に記載のシール部材自動挿入装置。
【請求項５】
ロボット等の自動機の先端側に軸線方向に沿って配設されその先端にシール部材と当接係合する係合部を形成しその中心部に組立対象物の回転体の軸部と嵌合する嵌合孔を有し、さらに前記係合部の軸線方向に連接する軸体部と、該軸体部において径方向に膨出する拡径部とを形成したセンタピースと、該センタピースの拡径部の外周に摺動可能に支持された円筒体と、前記センタピースの軸体部の外周に摺動可能に支持され前記円筒体先端側に連接する前板部及び前記円筒体後端側に連接する後板部とを有し、前記センタピースの拡径部と前記後板部との間にシリンダ室を形成してなるスライド部と、前記センタピースを囲んで配設され、前記スライド部とリンク結合されて前記スライド部の移動に伴って開閉し前記シール部材を保持するチャック爪と、前記センタピースの嵌合孔及び前記シリンダ室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給部とを有し、前記センタピースは、前記嵌合孔の周縁に当該嵌合孔を中心とした放射状にエア通路を形成するものからなるシール部材自動挿入装置を用いて前記軸部に前記シール部材を自動挿入する挿入方法であって、まず、チャック爪を開き、その中心部に前記シール部材を挿入し、該シール部材を前記センタピースの先端の係合部に当接係合せしめ前記チャック爪を閉止する第１の手順と、その状態のままシール部材自動挿入装置を前記軸部側に前進せしめて軸部に前記シール部材を係着せしめる第２の手順と、前記圧縮空気供給部側とセンタピースの嵌合孔側とを連通せしめ、前記エア通路に圧縮空気を導入すると共に前記チャック爪を開放しながら、前記嵌合孔まわりの前記エア通路を介して前記シール部材に圧縮空気を吹き付け前記自動挿入装置を前進させる第３の手順と、前記シール部材を前記軸部の所定位置に挿入後に圧縮空気を前記シール部材側に噴射しながら前記チャック爪を開放した状態で前記自動挿入装置を後退させる第４の手順とを行うことを特徴とするシール部材自動挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，レーザプリンタ等内に配設される回転体の軸郡にシール部材を自動的に、且つこじれなく円滑に挿入するシール部材自動挿入装置及び挿入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やレーザプリンタ等には各種の回転体が存在する。これ等の回転体の軸部にはシール部材が設けられている。このシール部材としては単なるオイルシールのようなものもあるが、例えば、軸シールとベアリングとを一体構造にしたものもある。従来技術ではこのシール部材を軸部に挿入する手段としては手動によるものが殆どであった。
なお、ロボット等の自動機を用い、且つ圧縮空気をシール部材に吹き付けながらシール部材を挿入する手段も一部には採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のシール部材は、軸シール及びベアリングの双方に軸部と嵌合する嵌合孔が形成され、その公差はきびしい。従って、ロボット等の自動機による場合は勿論のこと手動による場合でもシール部材が軸部に対して少しでも斜めになると挿入が難しくなり、且つ無理に挿入すると「こじれ」が生じ、シール部材を痛める問題点がある。
【０００４】
また、「こじれ」をなくすためシール部材との嵌合部に「ガタ」を形成することも考えられるが、圧縮空気が均一にシール部材側に当らず、円滑な挿入ができない。
また、圧縮空気を挿入する場合にも、圧縮空気が均一にシール部材に当らないと円滑な挿入ができないが、これを実現するには圧縮空気のエア通路の形成が難しく、コスト高となる問題点がある。
【０００５】
更に、図９に示すように、従来技術では、回転体１０の軸部１２に対し、チャック爪４０を作動するアクチュエータ４１が軸部１２との干渉防止のためオフセットして配置されていた。そのため、挿入作業が難しく、「こじれ」易くなると共に、装置の省スペース化ができない問題点があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するもので、「こじれ」のない円滑な挿入が自動的にできると共に圧縮空気を均等にシール部材に作用させることができる。また、エア通路の形成も極めて容易であり、且つシール部材を装置の中心部に保持して挿入の確実化と省スペース化を図ることができるシール部材自動挿入装置及び挿入方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、請求項１に記載のシール部材自動挿入装置は、組立対象物である回転体の軸部にシール部材を軸端側から自動挿入するための挿入装置であって、ロボット等の自動機の先端側に軸線方向に沿って配設され、その先端に前記シール部材と当接係合する係合部を形成しその中心部に前記軸部と嵌合する嵌合孔を有し、さらに前記係合部の軸線方向に連接する軸体部と、該軸体部において径方向に膨出する拡径部とを形成したセンタピースと、該センタピースの拡径部の外周に摺動可能に支持された円筒体と、前記センタピースの軸体部の外周に摺動可能に支持され前記円筒体先端側に連接する前板部及び前記円筒体後端側に連接する後板部とを有し、前記センタピースの拡径部と前記後板部との間にシリンダ室を形成してなるスライド部と、前記センタピースを囲んで配設され、前記スライド部とリンク結合されて前記スライド部の移動に伴って開閉し前記シール部材を保持するチャック爪と、前記センタピースの嵌合孔及び前記シリンダ室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給部とを有し、前記センタピースは、前記嵌合孔の周縁に当該嵌合孔を中心とした放射状にエア通路を形成するものからなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載のシール部材自動挿入装置は、請求項１において、前記センタピースのエア通路は、前記嵌合孔の外周に沿って等間隔に配置される円筒形状の孔からなり、該孔は前記嵌合孔と連通して形成されるものであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載のシール部材自動挿入装置は、請求項２において、前記孔は、前記センタピースの嵌合孔が加工形成される前に前記嵌合孔に対する所定位置に等間隔に形成される円筒状孔からなり、前記嵌合孔の加工形成により該嵌合孔側と連通すべく形成されるものであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載のシール部材自動挿入装置は、請求項１において、前記センタピースと前記スライド部との間には、両者間に形成される前記シリンダ室の容積を縮小する側に押圧すべく付勢するスプリングが介設されるものであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載のシール部材自動挿入方法は、ロボット等の自動機の先端側に軸線方向に沿って配設されその先端にシール部材と当接係合する係合部を形成しその中心部に組立対象物の回転体の軸部と嵌合する嵌合孔を有し、さらに前記係合部の軸線方向に連接する軸体部と、該軸体部において径方向に膨出する拡径部とを形成したセンタピースと、該センタピースの拡径部の外周に摺動可能に支持された円筒体と、前記センタピースの軸体部の外周に摺動可能に支持され前記円筒体先端側に連接する前板部及び前記円筒体後端側に連接する後板部とを有し、前記センタピースの拡径部と前記後板部との間にシリンダ室を形成してなるスライド部と、前記センタピースを囲んで配設され、前記スライド部とリンク結合されて前記スライド部の移動に伴って開閉し前記シール部材を保持するチャック爪と、前記センタピースの嵌合孔及び前記シリンダ室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給部とを有し、前記センタピースは、前記嵌合孔の周縁に当該嵌合孔を中心とした放射状にエア通路を形成するものからなるシール部材自動挿入装置を用いて前記軸部に前記シール部材を自動挿入する挿入方法であって、まず、チャック爪を開き、その中心部に前記シール部材を挿入し、該シール部材を前記センタピースの先端の係合部に当接係合せしめ前記チャック爪を閉止する第１の手順と、その状態のままシール部材自動挿入装置を前記軸部側に前進せしめて軸部に前記シール部材を係着せしめる第２の手順と、前記圧縮空気供給部側とセンタピースの嵌合孔側とを連通せしめ、前記エア通路に圧縮空気を導入すると共に前記チャック爪を開放しながら、前記嵌合孔まわりの前記エア通路を介して前記シール部材に圧縮空気を吹き付け前記自動挿入装置を前進させる第３の手順と、前記シール部材を前記軸部の所定位置に挿入後に圧縮空気を前記シール部材側に噴射しながら前記チャック爪を開放した状態で前記自動挿入装置を後退させる第４の手順とを行うことを特徴とする。
【００１３】
軸シールとベアリングとを一体構造としたシール部材はチャック爪で囲まれる装置の中心部に予め収納され、センタピースの先端に当接して配置される。この状態でロボット等の自動機を回転体の軸部側に前進させ、シール部材をある程度まで軸部に挿入する。
本発明の装置はシール部材を装置の中心部に収納する中空のホロータイブからなるため、シール部材は円滑に軸部に挿入される。次に、圧縮空気供給部から圧縮空気をセンタピースの嵌合孔を介してエア通路に導入する。このエア通路は嵌合孔の周縁に放射状に等間隔に形成される例えば、円筒状の孔からなり、圧縮空気は均等にシール部材側に作用する。そのためシール部材の挿入がより円滑に行われる。チャック爪はシリンダ室への圧縮空気の出入によるスライド部の移動により適宜開閉され、シール部材を自動的に把持又は開放することができる。
以上により、「こじれ」のない円滑な挿入ができる。また、エア通路は特別な加工方法によらないで極めて容易に形成することができ、設備コストの低減ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシール部材自動挿入装置及び挿入方法の実施の形態を図面を参照して詳述する。
図１はシール部材自動挿入装置の全体構造とこれに保持されているシール部材を示す軸断面図である。
【００１５】
本発明のシール部材自動挿入装置１は大別してロボット等の自動機のチャック本体６の先端に固定されるセンタピース２と、センタピース２に摺動可能に支持されるスライド部３と、チャック爪４及び圧縮空気供給部５等とから構成される。また、シール部材自動挿入装置１による挿入対象物であるシール部材７は軸シール８とベアリング９とを一体構造に組み合わせたものからなる。また、組立対象物は図５、図６に示すように拡径部１１と軸部１２とからなる回転体１０からなり、軸部１２にシール部材７が挿入される。
【００１６】
センタピース２は、筒型の軸体からなり、先端にはシール部材７が当接係合する拡径状の係合部１３とこれに連接する軸体部１４と、軸体部の中間部に膨出する拡径部１５等とから形成され、軸体部１４の後端はチャック本体６側にナット１６により固定される。
【００１７】
軸体部１４の中心には図３に示すように軸部１２と嵌合する嵌合孔１７が形成され、嵌合孔１７の周縁には円周方向に沿って等間隔にエア通路１８が放射状に形成される。このエア通路１８は嵌合孔１７に達通する。
【００１８】
また、軸体部１４の後端には圧縮空気供給部５に連通する圧縮空気供給パイプ１９が挿着され、圧縮空気供給パイプ１９は嵌合孔１７に連通する。また、係合部１３の前端は図２に示すようにガイド穴２０が凹設されガイド穴２０の底面２１にはＯリング２２の嵌まり込むリング溝２３が形成される。また、拡径部１５の外周にもＯリング２４の嵌まり込むリング溝２５が凹設される。
【００１９】
スライド部３は、円筒体２６と、この前後に一体的に形成される前板部２７及び後板部２８からなる。円筒部２６はセンタピース２の拡径部１５の外周に摺動可能に支持され、前板部２７及び後板部２８はその内孔をセンタピース２の軸体部１４に摺動可能に支持される。
【００２０】
なお、後板部２８の内孔にはＯリング２９及びこれが嵌まり込むリング溝３０が形成される。
また、後板部２８とセンタピース２の拡径部１５との間にはシリンダ室３１が形成され、圧縮空気供給部５と連結される。また、前板部２７とセンタピース３の拡径部１５との問にはスプリング３２が介設される。
【００２１】
なお、図１に示すように、スプリング３２は、シリンダ室３１の容積を低減する方向にスライド部３を移動させるよう配置される。
【００２２】
チャック爪４はチャック本体６側に片持ち支持される支持部３３と、支持部３３の先端側に基端部をピン支持され、先端にシール部材７に係着する係止部３４を有する爪部３５からなる。また、爪部３５の前記基端部側のアーム部３６とスライド部３との間にはリンク部材３７が架設される。
【００２３】
圧縮空気供給部５は、シリンダ部３１と圧縮空気供給パイプ１９内に圧縮空気を出入させるものである。本例では、チャック爪４の爪部３５がシール部材７から開放される開放状態においてシリンダ室３１から圧縮空気が排出されるように構成され、シール部材７を爪部３５で把持する場合は、シリンダ室３１内には圧縮空気が導入されるように構成される。また、圧縮空気供給パイプ１９には、シール部材７の軸部１２への挿入時及び後退時において圧縮空気が導入されるように構成される。
【００２４】
シール部材７は、前記したように軸シール８とベアリング９からなる。軸シール８はシール材からなり、図示のように軸シール８はリップ部３８を有する中空リング体からなり、シール本体３９の先端側に装着される。一方、ベアリング９はシール本体３９の後端に嵌着される。なお、軸シール８とベアリング９の内径は軸部１２の外径に嵌合するものからなる。
【００２５】
次に、センタピース２に形成されるエア通路１８の形状及びその製作方法についての一例を説明する。図３に示すように、エア通路１８はセンタピース２の中心部に形成された嵌合部１７の周縁に放射状に等間隔で配設された円筒状の穴からなり、該穴は嵌合孔１７に連通する。また、嵌合孔１７は回転体１１の軸部１２に嵌合する内径を有するものからなる。
【００２６】
次に、以上の構造のエア通路１８を製作する方法を説明する。図４に示すように、センタピース２の軸体部１４には、まず、エア通路１８に対応する位置に円筒状孔１８ａが明けられる。次に、図の２点鎖線に示す部分に嵌合孔１７に見合う貫通孔を明けることにより図３に示したエア通路１８を形成することができる。仮りに図３に示したエア通路１８やこれに類似するエア通路を形成する場合は高価なブローチ加工が必要であるが、本発明のエア通路１８は旋盤や単純な孔明け機により簡単に、且つ高精度に形成することができる。
【００２７】
次に、本発明のシール部材自動挿入装置１によるシール部材７の挿入方法を図１乃至図６と図７のフローチャートにより説明する。
まず、図２に示すように、シリンダ室３１内の圧縮空気を排除するとスプリング１４のバネ力によりスライド部３が前進し、これによりリンク３７が前進し、これに連結されるアーム部３６が回動し、爪部３５が開く（ステップ１００）。これにより、爪部３５の内部の中心部に空間部が形成されるため図２に示すようにシール部材７が空間部内に収納される（ステップ１０１）。
【００２８】
次に、図１に示すようにシール部材７をセンタピース２の係合部１３の前端のガイド穴２０に挿入し係合部１３に密接せしめると共に、シリンダ室３１内に圧縮空気を導入し、チャック爪３５を閉止し、シール部材７をシール部材自動挿入装置１の中心部にセットする（ステップ１０２）。
【００２９】
次に、ロボット等の自動機を作動し、図１の状態にあるシール部材自動挿入装置１を回転体１０の軸部１２と相対向する位置に位置決めし、図５に示すように、軸部１２内に挿入する（ステップ１０３）。この場合、圧縮空気供給部５からの圧縮空気を図１に示した圧縮空気供給パイプ１９から嵌合穴１７内に導入する。これにより、図５に示すように圧縮空気がエア通路１８内に入り、センタピース２の先端から噴射され、シール部材７の後面に当る。この圧縮空気はシール部材７に均等に当り円滑な挿入ができる（ステップ１０４）。
【００３０】
次に、シリンダ室３１内の圧縮空気を抜きチャック爪３５を開放しながらシール部材７にエア通路１８から圧縮空気を噴射し、且つシール部材自動挿入装置１を前進させることにより図５、図６に示すようにシール部材７が軸部１２に挿入される（ステップ１０５）。シール部材の挿入が完了したら、図６に示すように、エア通路１８からエアを噴射させながらシール部材自動挿入装置１を後退させることによりシール部材自動挿入装置１を後退させる（ステップ１０６）。以上によりシール部材７の自動挿入が完了する。
【００３１】
【実施例】
実施例１
軸径６ｍｍのシャフトに軸シールを挿入する実験を、実験計画法を用いて行った。下記［表１］に示すように、各パラメータ（因子）を３水準とし、「こじれ」の程度により各要因の効果を調べた。
【００３２】
【表１】
0004089993.tif 000002
【００３３】
その結果、各要因の効果は図８に示すとおりであった。この図において横軸の１〜３は水準１〜３を、縦軸は「こじれ」の程度をそれぞれ示しており、例えばエア圧が高いほど、「こじれ」が目立つようになる。また、この図から明らかなように、本発明のシール部材自動挿入装置及び挿入方法によれば、「こじれ」のない円滑な挿入を自動的に行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
１）本発明の請求項１に記載のシール部材自動挿入装置及び、請求項５に記載のシール部材自動挿入方法によれば、シール部材が装置の中央部にガタなく収納され、且つエア通路からの均一な圧縮空気の噴射によって挿入されるため、軸部と装置側との問にガタがなくても「こじれ」のない円滑な挿入が自動的に、且つ迅速にできる。また、シール部材が中心部に収納されるため省スペース化が図れる。
【００３５】
２）本発明の請求項２に記載のシール部材自動挿入装置によれば、本発明におけるセンタピースのエア通路は、放射状に等間隔に形成された円筒状孔からなり、十分な通気面積を有し、組立時に多少の芯ずれが仮りに生じても十分な圧縮空気を噴射供給することができる。これにより、「こじれ」のない挿入が可能になる。
【００３６】
３）本発明の請求項３に記載のシール部材自動挿入装置によれば、エア通路は孔明け機や旋盤等により簡単に形成され、高価なブローチ等を必要としない。そのため、製作費のコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール部材自動挿入装置の構造とこれに収納されているシール部材を示す軸断面図。
【図２】シール部材を本発明のシール部材自動挿入装置の中央部に収納する状態を示す軸断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図４】図３に示したエア通路の形成方法を説明する断面図。
【図５】回転体の軸部の中間部近傍までシール部材が挿入されている状態を示す軸断面図。
【図６】回転体の軸部に挿入されたシール部材と、挿入後において本発明のシール部材自動挿入装置の後退を示す模式断面図。
【図７】本発明のシール部材自動挿入方法を説明するフローチャート。
【図８】実施例１の結果を示すグラフであって、シール部材の挿入条件と「こじれ」との関係を示すもの。
【図９】従来のシール部材挿入装置の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１      シール部材自動挿入装置
２      センタピース
３      スライド部
４      チャック爪
５      圧縮空気供給部
６      チャック本体
７      シール部材
８      軸シール
９      ベアリング
１０    シール部材
１１    拡径部
１２    軸部
１３    係合部
１４    軸体部
１５    拡径部
１６    ナット
１７    嵌合孔
１８    エア通路
１８ａ  円筒状孔
１９    圧縮空気供給パイプ
２０    ガイド穴
２１    底面
２２    Ｏリング
２３    リング溝
２４    Ｏリング
２５    リング溝
２６    円筒体
２７    前板部
２８    後板部
２９    Ｏリング
３０    リング溝
３１    シリンダ室
３２    スプリング
３３    支持部
３４    係止部
３５    爪部
３６    アーム部
３７    リンク部材
３８    リップ部
３９    シール本体
【図１】
0004089993.tif 000003
【図２】
0004089993.tif 000004
【図３】
0004089993.tif 000005
【図４】
0004089993.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004089993.tif 000009
【図８】
0004089993.tif 000010
【図９】
0004089993.tif 000011