(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに嵌合される嵌合い部材の被嵌合部材を水平に載せ、着脱自在に固定できる固定基台と、
該固定基台の下方に配置された、前記嵌合い部材の嵌合部材を水平に載せて昇降する昇降台と、
該昇降台を昇降させる昇降手段とからなり、
前記昇降台は、
ベースと、
前記被嵌合部材を固定的に載せる、前記ベース上に設けられた固定台座と、
前記嵌合部材を支える複数個の支持球を回転自在に保持し、該支持球による嵌合部材の支持位置を前記固定台座による支持位置よりも高い位置と低い位置との間で上下動する、前記ベース上に設けられたフローティング台座とからなり、
前記フローティング台座が、
前記支持球を回転自在に支持するボール受けと、
該ボール受けを気密かつ昇降自在に支持するケーシングとからなり、
前記ボール受けを昇降させる上下動手段として、
前記ケーシングに高圧空気を供給するエアー供給ユニットを設けている
ことを特徴とする嵌合い部材の嵌合装置。
【請求項２】
前記フローティング台座が、前記ベース上において、中心対称に前後左右の四辺に置かれている
ことを特徴とする請求項１記載の嵌合い部材の嵌合装置。
【請求項３】
水平に固定した被嵌合部材に、昇降台に水平に載せた嵌合部材を嵌入させる方法であって、
嵌合部材の被嵌合部材内への嵌入初めの段階では、昇降台上に嵌合部材を固定しておき、
嵌合部材の被嵌合部材内への嵌入初めを越えた段階から、嵌入完了直前の段階までは、昇降台上に嵌合部材を浮動状態に置いておき、
嵌合部材の被嵌合部材内への嵌入完了直前から嵌入完了までの段階では、昇降台上に嵌合部材を固定しておく
ことを特徴とする嵌合い部材の嵌合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嵌合い部材の嵌合装置および嵌合方法に関する。本発明が適用される嵌合い部材としては、互いに嵌合される外側部材と内側部材とからなり、高精度の嵌合いを要求されるものであれば、あらゆる種類のものが含まれる。このような高精度の嵌合いが要求される嵌合い部材の代表例としては、ロール駆動機構を備えたアウタハウジングと成形用のロールを支持するインナハウジングとからなるロールスタンドがある。ロールスタンドは、成形品の寸法替えやメンテナンスに際して、インナハウジングを交換しなければならず、この場合、アウタハウジングに対しインナハウジングを抜き出したり差し込んだりしなければならない。本発明はこのような場合に用いられる嵌合装置および嵌合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の嵌合装置の代表的な例として、ロールスタンドのインナハウジング交換装置を説明する。インナハウジング交換装置は、一般につぎのように構成されている。
まず、ロールスタンドのアウタハウジングを固定する固定基台が設けられている。この固定基台は直立した状態と水平に倒伏した状態とに姿勢変更可能であり、交換作業すべきアウタハウジングをクレーンで吊ってきて、固定することができる。固定基台の下方には、油圧シリンダ等の昇降手段の上端に取付けられた昇降台があり、これには、新たに使用するインナハウジングを載せることができる。水平な状態の固定基台に載せられたアウタハウジングに対し、昇降台を上昇させ、昇降台にインナハウジングを係合させて昇降台を下降させると、組込まれていたインナハウジングを抜き出すことができる。ついで、空の昇降台に新しいインナハウジングを載せて上昇させると、固定基台上のアウタハウジングに新しいインナハウジングを嵌入させることができる。このようにして、新旧のインナハウジングの交換が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来例ではつぎのような問題がある。
図７の（Ａ）図に示すように、被嵌合部材であるアウタハウジング１と嵌合部材であるインナハウジング２間の隙間ｄは１mm位であり、非常に小さいものである。したがって、同（Ｂ）図に示すように昇降台101 に載せたインナハウジング２を、昇降手段としての油圧シリンダ102 を伸長させて、アウタハウジング１内に嵌入させようとする場合、垂直面内でわずかに傾斜してもコジリを生じたり、同（Ｃ）図に示すように水平面でわずかに回転しても摩擦が強くなり動きが拘束されてしまうことがある。
こうした場合、何度か押し引きするとコジリが解消することもあるが、ひどいときには脱着が不能になることがある。いずれの場合にしても、その解消には手作業を必要とし、自動化が行えないことになる。このことはロールスタンドのように成形品の寸法替えやメンテナンス毎に、割と頻繁にインナハウジングを交換しなければならないロールスタンドでは、その生産性を大きく低減させるものである。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑み、嵌合い部材の嵌合部材を、コジリや拘束を生ずることなく円滑に嵌合させることができ、自動化が可能な嵌合装置および嵌合方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の嵌合い部材の嵌合装置は、互いに嵌合される嵌合い部材の被嵌合部材を水平に載せ、着脱自在に固定できる固定基台と、該固定基台の下方に配置された、前記嵌合い部材の嵌合部材を水平に載せて昇降する昇降台と、該昇降台を昇降させる昇降手段とからなり、前記昇降台は、ベースと、前記被嵌合部材を固定的に載せる、前記ベース上に設けられた固定台座と、前記嵌合部材を支える複数個の支持球を回転自在に保持し、該支持球による嵌合部材の支持位置を前記固定台座による支持位置よりも高い位置と低い位置との間で上下動する、前記ベース上に設けられたフローティング台座とからなり、前記フローティング台座が、前記支持球を回転自在に支持するボール受けと、該ボール受けを気密かつ昇降自在に支持するケーシングとからなり、前記ボール受けを昇降させる上下動手段として、前記ケーシングに高圧空気を供給するエアー供給ユニットを設けていることを特徴とする。
請求項２の嵌合い部材の嵌合装置は、請求項１の発明において、前記フローティング台座が、前記ベース上において、中心対称に前後左右の四辺に置かれていることを特徴とする。
請求項３の嵌合い部材の嵌合方法は、水平に固定した被嵌合部材に、昇降台に水平に載せた嵌合部材を嵌入させる方法であって、嵌合部材の被嵌合部材内への嵌入初めの段階では、昇降台上に嵌合部材を固定しておき、嵌合部材の被嵌合部材内への嵌入初めを越えた段階から、嵌入完了直前の段階までは、昇降台上に嵌合部材を浮動状態に置いておき、嵌合部材の被嵌合部材内への嵌入完了直前から嵌入完了までの段階では、昇降台上に嵌合部材を固定しておくことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、固定基台に被嵌合部材を置き、昇降台の固定台座上に嵌合部材を置き、昇降台を上昇させることにより、被嵌合部材中に嵌合部材を押し込むが、当初はフローティング台座を固定台座より低くしておき、嵌合部材が被嵌合部材に少し嵌入した状態になると、フローティング台座を固定基台より高い位置に上昇させ、嵌合部材を水平面内で移動自在に支持する。こうすると、嵌合部材か被嵌合部材に対してコジリが生ずることなく、嵌め込むことが可能となる。また、支持球が嵌合部材を水平面内での移動を許容することに加え、フローティング台座が固定台座より高い位置にあるときは、支持球を支えるボール受けがシリンダ内で高圧空気で支持されているので、嵌合部材の多少の傾斜を許容する。このため被嵌合部材に嵌合部材を嵌め込む際のコジリを防止する効果が高い。
請求項２の発明によれば、嵌合部材を四辺のフローティング台座で支えることができるので、安定した状態で被嵌合部材に嵌入させることができる。
請求項３の発明によれば、嵌合初めには嵌合部材を昇降台上に固定的に載せているので、確実に嵌合位置に案内導入でき、嵌合途中においては、嵌合部材を浮動状態においているので、被嵌合部材との間の摩擦が少ない方へ嵌合部材が動いてコジリを防止でき、嵌合完了付近では再び嵌合部材を固定的状態で押し込めるので、確実に正確な嵌合完了位置まで押し込める。このようにコジリを防止しながら、嵌合作業を完全自動化できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の実施形態として、嵌合い部材の代表的な例であるロールスタンドのアウタハウジング（被嵌合部材）とインナハウジング（嵌合部材）をとりあげ、嵌合装置として前記インナハウジングの交換に用いられるインナハウジング交換装置を以下に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るインナハウジング交換装置の正面図、図２は同交換装置の昇降台６と昇降シリンダ８の正面図、図３は昇降台６の平面図、図４はフローティング台座１０の概略断面図、図５は昇降シリンダ８の油圧回路図とフローティング台座１０のエアー供給ユニットの回路図、図６は本発明によるインナハウジング交換方法の説明図である。
【０００８】
まず、図１において本実施形態のインナハウジング交換装置の全体構成を説明する。１は各種ロールスタンドのアウタハウジングであり、２はインナハウジングである。３は固定基台であり、支点ピン４を中心に垂直に立てた状態と、水平に伏せた状態とに姿勢変更することができる。また、この固定基台３にはインナハウジングを交換すべきアウタハウジング１を着脱自在に固定することができる。
また、水平姿勢の固定基台３の直下方には、インナハウジング２の仮置台５が設けられている。この仮置台５はインナハウジング２を下方から支え、上方には自由に押し上げ可能なものである。
そして、固定基台３および仮置台５の直下方には、昇降台６とそれを昇降させる昇降シリンダ８等が配置されている。
この昇降台６には、固定台座の外にフローティング台座が取付けられている点が特徴であるが、その詳細は後述する。
【０００９】
図２に詳細に示すように、昇降台６は、昇降フレーム３１の上端に取付けられている。油圧シリンダで構成した昇降シリンダ８は、ロッド側が昇降台６側の昇降フレーム３１に軸着され、シリンダ側が固定フレーム３２の底端に固定されている。よって、昇降シリンダ８を伸縮させると、昇降台６を自在に上昇下降させることができる。また固定フレーム３２と前記昇降フレーム３１との間には、適当なスライドガイドが設けられており、昇降フレーム３１と昇降台６が軸ブレすることなく垂直に昇降するようになっている。
さらに、前記固定フレーム３２の上端部には、リミットスイッチ３３，３４が取付けられており、昇降フレーム３１には前記リミットスイッチを作動させるキッカー35a,35b およびキッカー36a,36b が取付けられている。これらは、昇降台６の昇降位置を検知して自動化の制御信号とするために設けられている。
【００１０】
図２および図３に示すように、昇降台６には、平面視で四角形の四辺かつ中心対象に固定台座７，７，７，７が配置されており、その内側にやはり四角形の四辺かつ中心対象にフローティング台座１０，１０，１０，１０が配置されている。このような四辺の配置は、インナハウジング２を安定して支持するのに適している。
前記固定台座７は、固定的な台座で、従来技術にも用いられていたインナハウジング２を載せるための台座である。
前記フローティング台座１０は本発明に特有の台座で、インナハウジング２の水平面内でのわずかな回転と傾斜を許容するものである。
【００１１】
つぎに、フローティング台座１０の詳細を図４に基づき説明する。
１１は支持球で、ボール受け１２で保持されている。支持球１１はボール受け１２内で回転自在に保持されていればよく、両者は面接触していてもよく、また間に小球を沢山入れ摩擦を低減したものを用いてもよい。ボール受け１２はケーシング１３内に気密かつ昇降自在に挿入されている。ケーシング１３の底部とボール受け１２の底部の間は空気室１４で、空気管１５を介して図示しない空気源に接続されている。図示のボール受け１２は上昇方向にのみ空気圧を受ける単動型であるが、下降方向にも空気圧を作動させうる複動型にすると、インナハウジング２が載っていない状態でも支持球１１を下降させうるので好ましい。
図示の状態で、支持球１１は上昇しており、このときのインナハウジング２の支持高さ（実線図示）は固定台座７の高さ（想像線図示）より高くなっている。
ただし、空気室１４の空気圧を抜くと支持球１１の高さは固定台座７より低くなり、インナハウジング２は固定台座７で支えられていることになる。
図４では、支持球１１が２個しか示していないが、実際はそれより多くの支持球１１が用いられ、例えば図３に示すように５個が一つのユニットとされ、それらが４ユニット用いられることになる。
【００１２】
図５は、昇降シリンダ８の油圧回路とフローティング台座１０の空気回路を示している。
昇降シリンダ８と油圧タンク２０の間は、４本の油路で接続されている。すなわち、油圧シリンダ８のロッド側油室８ａには油路２１が接続され、ピストン側油室８ｂには油路２２が接続されている。一方タンク２０には油路２３，２４が接続され、油路２１，２２と油路２３，２４は方向切換弁２５を介して、相互に択一的に接続されるようになっている。このため、方向切換弁２５を操作することにより、昇降シリンダ８が上昇下降するようになっている。そして、油路２１，２２にはそれぞれ圧力スイッチ２６，２７が介装されている。いずれの圧力スイッチ２６，２７も圧力過大な状態を検知する安全対策用の機能を果すものであるが、ロッド側油室８ａの圧力を検知する圧力スイッチ２６は制御用の機能も有している。すなわち昇降台６にインナハウジング２が載っているときは、ロッド側油室８ａ内の圧力が下がっているので、圧力スイッチ２６の検知圧が低いとき、後述するフローティング台座１０を働かす判定情報として用いることができる。
前記フローティング台座１０の各空気室（図４の符号１４）は空気路１５によって空圧源１６に接続され、この空気路１５には制御弁１７が介装されている。この制御弁１７を供給位置にすると、空圧源１６から高圧空気が供給され、フローティング台座１０の支持球１１が上昇してインナハウジング２を浮動状態に保持することができる。そして、制御弁１５を排出位置にするとフローティング台座１０の支持球１１が下降してインナハウジング２が固定台座７で固定的に支えられる状態となる。
【００１３】
つぎに、本実施形態の交換装置によるインナハウジング交換方法を図６に基づき説明する。
Ｉの状態は、昇降台６の固定台座７上にインナハウジング２を載せた準備状態である。IIの状態は昇降シリンダ８を伸長させ、昇降台６上のインナハウジング２がアウタハウジング１の内部に少し入った嵌入初めの状態である。例えばこのときの嵌入量ｄ１は５mm程度でよい。
ここから後、III に示す挿入中（符号ｄ２で示す間）はフローティング台座１０の支持球１１を上昇させてインナハウジング２を浮動状態に支持する。本実施形態における支持球１１はボール受け１２中で全方向に回転自在であるので、インナハウジング２は水平面内でどの方向にでも移動でき、かつ旋回も自由である。また、支持球１１の支えが空気圧であることから、インナハウジング２の傾きも許容される。よって、インナハウジング２はアウタハウジング１内で上昇している間、アウタハウジング１の内面に当って抵抗が強くなると抵抗の弱いほうへ微動するので、結果としてコジリや拘束が生じなくなる。
上記のようにして、インナハウジング２の挿入を完了する直前になると、IVに示すように、フローティング台座１０を引き下げ、固定台座７でインナハウジング２を支持する。この嵌入完了直前から嵌入完了までの符号ｄ３で示す間は、例えば５mm位でよい。この間は、インナハウジング２を固定台座７で固定的に支持しておくと、嵌入完了位置まで確実にインナハウジング２を押し込むことができる。
そして、以上の各動作Ｉ〜IVは、昇降台６の動きをリミットスイッチ等で検知ることにより、シーケンス制御によって完全自動化をすることができる。よって、生産性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、固定基台に被嵌合部材を置き、昇降台の固定台座上に嵌合部材を置き、昇降台を上昇させることにより、被嵌合部材中に嵌合部材を押し込むが、当初はフローティング台座を固定台座より低くしておき、嵌合部材が被嵌合部材に少し嵌入した状態になると、フローティング台座を固定基台より高い位置に上昇させ、嵌合部材を水平面内で移動自在に支持する。こうすると、嵌合部材か被嵌合部材に対してコジリが生ずることなく、嵌め込むことが可能となる。また、支持球が嵌合部材を水平面内での移動を許容することに加え、フローティング台座が固定台座より高い位置にあるときは、支持球を支えるボール受けがシリンダ内で高圧空気で支持されているので、嵌合部材の多少の傾斜を許容する。このため被嵌合部材に嵌合部材を嵌め込む際のコジリを防止する効果が高い。
請求項２の発明によれば、嵌合部材を四辺のフローティング台座で支えることができるので、安定した状態で被嵌合部材に嵌入させることができる。
請求項３の発明によれば、嵌合初めには嵌合部材を昇降台上に固定的に載せているので、確実に嵌合位置に案内導入でき、嵌合途中においては、嵌合部材を浮動状態においているので、被嵌合部材との間の摩擦が少ない方へ嵌合部材が動いてコジリを防止でき、嵌合完了付近では再び嵌合部材を固定的状態で押し込めるので、確実に正確な嵌合完了位置まで押し込める。このようにコジリを防止しながら、嵌合作業を完全自動化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の一実施形態に係るインナハウジング交換装置の正面図である。
【図２】    同交換装置の昇降台６と昇降シリンダ８の正面図である。
【図３】    昇降台６の平面図である。
【図４】    フローティング台座１０の概略断面図である。
【図５】    昇降シリンダ８の油圧回路図とフローティング台座１０のエアー供給ユニットの回路図である。
【図６】    本発明によるインナハウジング交換方法の説明図である。
【図７】  従来のインナハウジング交換装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１      アウタハウジング
２      インナハウジング
６      昇降台
７      固定台座
８      昇降シリンダ
１０    フローティング台座
１１    支持球
１２    ボール受け
１３    ケーシング
１５    空気管
１７    制御弁
【図１】
0003771506.tif 000002
【図２】
0003771506.tif 000003
【図３】
0003771506.tif 000004
【図４】
0003771506.tif 000005
【図５】
0003771506.tif 000006
【図６】
0003771506.tif 000007
【図７】
0003771506.tif 000008