(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準ベース板に立設された基準軸により内径加工が高精度で行われた第一内径基準部品の内面部分を支持する支持工程と、
前記基準軸に係合し当該基準軸を中心に開閉する複数の開閉アームの開動作により前記第一内径基準部品上に積層された内径加工が高精度で行われた第二内径基準部品の内面部分を均一に付勢し当該第二内径基準部品の中心と前記基準軸の中心とを一致させる中心合わせ工程と、
中心合わせされた第二内径基準部品の外面の少なくとも３カ所を均一の付勢力で基準軸方向に付勢し第二内径基準部品の位置を維持する外周付勢工程と、
前記開閉アームを閉動作させ前記第二内径基準部品から退避させた後、基準軸により位置決めされた第一内径基準部品と外面の付勢により位置決めされた第二内径基準部品とを結合固定する固定工程と、
を含むことを特徴とする内径基準部品の組み立て方法。
【請求項２】
内径加工が高精度で行われた第一内径基準部品の内面部分を支持可能な基準軸を有する基準ベース板と、
前記基準軸に係合し当該基準軸を中心に開閉する複数のアームであって、前記第一内径基準部品に積層された内径加工が高精度で行われた第二内径基準部品の内径部分に挿入され、開動作により前記第二内径基準部品の内面部分を付勢し当該第二内径基準部品の中心と前記基準軸の中心とを一致させる開閉アームと、
前記第二内径基準部品の外面の少なくとも３カ所を均一の付勢力で基準軸方向に付勢し第二内径基準部品の位置を維持する付勢バーと、
を含むことを特徴とする組立位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内径基準部品の組み立て方法及び組立位置決め装置、特に、精密加工が内面のみ行われ、外面は粗加工された内径基準部品同士の位置決めを行い組み立てる内径基準部品の組み立て方法及び組立位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から加工された部品同士を組み合わせて組立体を形成する場合、両者の位置合わせを行う必要がある。特に組み合わせた複数の部品によって一つの高精度加工面を形成する場合やさらに他の部品と組み合わせる場合には、組立時の位置決め精度は重要になる。この位置決め精度が低下すると、滑らかな動作や気密を維持するために精密加工を行ったにも関わらず動作不良を起こしたり、組付け不良を起こしたりする。
【０００３】
組み立て時の位置決め精度が要求される組立部品の一例として、例えば特開平９−３０３１１９号公報に示されるような内燃機関の運転中に当該内燃機関の気筒に設けられた吸気・排気バルブの開閉タイミングを可変調整するベーン式バルブタイミング制御装置の中間組立体（以下、単にＶＶＴアッセンブリという）がある。図５、図６の概念図に示すように、前記ＶＶＴアッセンブリ１００は、一般に、クランクシャフトからの動力が伝達されるスプロケット１０２と一体に連結されたハウジング１０４と、このハウジング１０４内に当該ハウジング１０４と同一回転中心を有して回転自在に収容され、バルブを開閉駆動するカムの配設されるカムシャフト１０６の一端に一体に連結されたベーン体１０８と、前記ハウジング１０４を挟んで前記スプロケット１０２の対向面に固定されるカバー１１０等によって構成されている。前記ハウジング１０４には、複数の凹部１０４ａが形成されている。一方、前記ベーン体１０８には複数のベーン１０８ａが形成されており、これらのベーン１０８ａもベーン体１０８の回転軸を中心に放射状に配置されている。そして、前記ベーン体１０８をハウジング１０４内に組み付けるには、凹部１０４ａにベーン１０８ａを収容するように位置決めする。この時、ベーン１０８ａによって凹部１０４ａを二つに区切り各ベーン１０８ａの両側に、油圧室Ａ，Ｂを形成する。そして、形成された各油圧室Ａ，Ｂに対する油圧制御（図５は、油圧室Ａに駆動油が注入されている状態）によりベーン体１０８を回転駆動する。その結果、ベーン体１０８に接続されたカムシャフト１０６の回転位相をスプロケット１０２に対して変化させて、バルブタイミングの制御を行うことが可能になる。なお、このようなＶＶＴアッセンブリ１００は、各油圧室Ａ，Ｂに供給される駆動油が隣接する油圧室間で漏れないようにシール部材１１２（図５の例では８個）が配置されている。このシール部材１１２は、背面よりスプリングビーム１１４で付勢されている。シール部材１１２を付勢することによりハウジング１０４とベーン体１０８とを接触状態で相対運動させつつ駆動油の漏れを防止することができる。
【０００４】
前述したようなシールを行うために、前記ハウジング１０４の内径を加工する場合、寸法精度の高い精密加工が施される。図６に示すように、ベーン体１０８とスプロケット１０２とはカムシャフト１０６によって位置決めされるので、スプロケット１０２とハウジング１０４の同軸度が悪く組み付けられた場合、ハウジング１０４とベーン体１０８の軸心がずれることになり前記シール部材１１２が機能しなくなり油漏れを起こし性能を損ねる。そのためスプロケット１０２とハウジング１０４とは同軸度はφ０．１以内に組み付ける必要がある。一般的には、組み付け精度を保証するために、スプロケット１０２やハウジング１０４の外形も内径と同様に高精度に加工し外形基準で両者の組付けを行っている。例えば、図６の符号Ａで示す部分に加工を施す。例えば、図７に示すようにスプロケット１０２の一部に精密加工した位置決め部材１０２ａを形成し、同様に精密加工されたハウジング１０４の外形部分と結合させて両者の同軸度を向上させた後、固定を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＶＶＴアッセンブリ１００の機能上要求される精度は、前記ハウジング１０４において、ベーン体１０８と接触する内径部分の加工精度のみである。同様に、スプロケット１０２においてはカムシャフト１０６と接触する部分の加工精度が要求される。つまり、これらの部品は、いわゆる内径基準部品である。しかし、図７に示したように、スプロケット１０２やハウジング１０４において、実際に動作や性能に影響を与えない部分に位置決めのためだけに精密加工を施すと加工コストが著しく増加してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、内径基準部品を用いた組み立てを行う場合に、位置決め用の精密加工を行うことなく内径基準部品の組み立て位置決めを行うことのできる内径基準部品の組み立て方法及び組立位置決め装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、基準ベース板に立設された基準軸により内径加工が高精度で行われた第一内径基準部品の内面部分を支持する支持工程と、前記基準軸に係合し当該基準軸を中心に開閉する複数の開閉アームの開動作により前記第一内径基準部品上に積層された内径加工が高精度で行われた第二内径基準部品の内面部分を均一に付勢し当該第二内径基準部品の中心と前記基準軸の中心とを一致させる中心合わせ工程と、中心合わせされた第二内径基準部品の外面の少なくとも３カ所を均一の付勢力で基準軸方向に付勢し第二内径基準部品の位置を維持する外周付勢工程と、前記開閉アームを閉動作させ前記第二内径基準部品から退避させた後、基準軸により位置決めされた第一内径基準部品と外面の付勢により位置決めされた第二内径基準部品とを結合固定する固定工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記のような目的を達成するために、本発明は、内径加工が高精度で行われた第一内径基準部品の内面部分を支持可能な基準軸を有する基準ベース板と、前記基準軸に係合し当該基準軸を中心に開閉する複数のアームであって、前記第一内径基準部品に積層された内径加工が高精度で行われた第二内径基準部品の内径部分に挿入され、開動作により前記第二内径基準部品の内面部分を付勢し当該第二内径基準部品の中心と前記基準軸の中心とを一致させる開閉アームと、前記第二内径基準部品の外面の少なくとも３カ所を均一の付勢力で基準軸方向に付勢し第二内径基準部品の位置を維持する付勢バーと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、内径基準部品とは、少なくとも部品の内径加工が精密加工で行われ、外形部分の加工精度は任意の部品であり、例えば、リング状の部品や中空部品である。
【００１０】
この構成によれば、第一内径基準部品及び第二内径基準部品は、いずれも精密加工が施された内面が基準軸を基準に支持されることになり、外形部分の加工精度に左右されることなく、部品の機能上必要とされる精密加工部分を用いて容易かつ正確に組立位置決めを行うことができる。その結果、不必要な精密加工を行う必要がなくなり部品のコスト低減を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。なお、本実施形態においては、内径寸法の加工が精密に行われた内径基準部品を用いた組立体の一例として、図５、図６に示すベーン式バルブタイミング制御装置の中間組立体（ＶＶＴアッセンブリ）１００とほぼ同じ部品を利用して説明を行う。
【００１２】
図１には、組立位置決め装置１０の中心位置合わせ機構の構成概念図が示されている。図１においては、内径寸法の加工が精密に行われた第一内径基準部品として示されるＶＶＴアッセンブリ１００（図６参照）のスプロケット１０２の上に内径寸法の加工が精密に行われた第二内径基準部品として示されるハウジング１０４が積層され、相互の中心位置合わせが行われた状態が示されている。ただし、本実施形態の組立位置決め装置１０を利用する場合、組立対象となるスプロケット１０２には、図７に示す位置決め部材１０２ａ等の位置決め用の加工は施されていない。同様に、ハウジング１０４の外周面には精密加工が施されておらず、例えば、焼結したままの状態で、外形寸法は１ｍｍ程度のばらつきを有している。
【００１３】
組み立て対象であるスプロケット１０２やハウジング１０４（ベーン体１０８、シール部材１１２、スプリングビーム１１４は既に前工程でハウジング１０４に組み付けられている）は、基準ベース板としての組立用パレット１２に搭載された状態で組立位置決め装置１０に投入される。前記組立用パレット１２は平坦なベース面に垂直に立設された基準軸１４を有している。この基準軸１４は、前記スプロケット１０２において精密加工された内面部分と係合し支持する基部１４ａと、ハウジング１０４の位置決めのための後述するテーパシャフトと係合する先端係合部１４ｂとで構成されている。この組立用パレット１２は組立対象のＶＶＴアッセンブリ１００を搭載して各工程間を移動する搬送手段としての役割と、組立位置決め装置１０に対する位置決め基準としての役割を有している。
【００１４】
スプロケット１０２とハウジング１０４を搭載した組立用パレット１２は、コンベア等の搬送手段によって組立位置決め装置１０の直下位置に投入されると、アクチュエータ１６ａによって昇降自在なリフタ１６によって位置決め位置まで上昇する。この時、組立用パレット１２は、組立位置決め装置１０の位置決めプレート１８に設けられた位置決め開口１８ａに係合することによって、組立位置決め装置１０に対する位置決めが行われる。なお、スプロケット１０２はカムシャフト１０６（図６参照）と係合する精密加工された内面部１０２ａが組立用パレット１２の基準軸１４の基部１４ａに装着された時点で組立用パレット１２に対する位置決めが行われている（支持工程）。
【００１５】
この時点で、上方よりハウジング位置決めツール２０が組立用パレット１２に対して降下してくる。このハウジング位置決めツール２０は、前記基準軸１４の先端係合部１４ｂに係合可能なテーパシャフト２２と当該テーパシャフト２２によって開閉自在な複数の開閉アーム２４（図１では２本のみ図示）と、前記テーパシャフト２２を上下駆動するアクチュエータ（例えばエアシリンダ２６）と、開閉アーム２４等を含む本体部分を動作位置（図１の位置）と非動作位置との間で移動させる移動ユニット２８等から構成されている。
【００１６】
前記開閉アーム２４はスプリング等の付勢手段により中心方向に付勢された状態で、移動ユニット２８の駆動によって組立用パレット１２に搭載されたスプロケット１０２上に積層されたハウジング１０４の内面部に挿入される。この時、開閉アーム２４は、閉じた状態で、図２に示すように、ハウジング１０４に収納配置されたベーン体１０８が規定する油圧室Ａまたは油圧室Ｂに挿入される（図２では油圧室Ａに４本の開閉アーム２４が挿入され、その後、開閉アーム２４が開いた状態を示す）。また、この時、前記テーパシャフト２２は、組立用パレット１２の基準軸１４の先端係合部１４ｂに係合する。この時、ハウジング位置決めツール２０の基準軸１４に対する位置決めが行われる。そして、開閉アーム２４が油圧室Ａに挿入されたことがセンサ等により確認されると、エアシリンダ２６が降下してテーパシャフト２２を基準軸１４に沿って押し下げる。図１に示すように、開閉アーム２４の内側の面は前記テーパシャフト２２のテーパ面２２ａと接触可能に配置されているので、開閉アーム２４はテーパシャフト２２の降下と共に、基準軸１４を中心に開動作を行い、ハウジング１０４の精密加工された内面（凹部１０４ａ）を付勢し、図２に示すように、ハウジング１０４全体を基準軸１４の中心位置に位置決めする（中心合わせ工程）。なお、図２においては、開閉アーム２４を４本示しているが、３本以上で均一にハウジング１０４の内面部分を付勢できれば、開閉アーム２４の本数は任意である。
【００１７】
前記ハウジング１０４は開閉アーム２４の開動作による位置決め状態が維持されたまま、図３に示すように、３方向（１２０°間隔）から位置維持機構３０（１基のみ全体像を図示し、他の２基は一部のみ図示）によって外周面より付勢把持される。この位置維持機構３０は、例えば、ナチュラルクランプ機構等で構成され、付勢手段（例えば、スプリング３２）によりハウジング１０４の中心方向に付勢力を有する付勢バー３４を含んでいる。また、前記付勢バー３４は、当該付勢バー３４の付勢方向と直交する方向に摺動自在な楔３６によって付勢位置を保持できるようになっている。つまり、前記楔３６も付勢手段（例えばスプリング３８）によって、常時図中左方向に付勢されるようになっている。従って、付勢バー３４はハウジング１０４の外周面に当接した位置で楔３６によって固定されることになる。なお、前記スプリング３２，３８による付勢力は付勢バー３４がハウジング１０４の形状を変形させない程度に適宜選択される。
【００１８】
また、付勢バー３４には、前記スプリング３２の付勢力に逆らって当該付勢バー３４をハウジング１０４から遠ざける方向に引き戻すアクチュエータ（例えばエアシリンダ４０）が配置されている。さらに、位置維持機構３０には、楔３６の先端３６ａに当接し楔３６を図中右方向に押し戻すアクチュエータ（例えばエアシリンダ４２）が配置されている。
【００１９】
このように構成される位置維持機構３０は、エアシリンダ４２のシャフト４２ａが突出し先端３６ａを押し戻すことによって付勢バー３４の固定が解放され、続いてエアシリンダ４０が引込み動作を行うことにより付勢バー３４によるハウジング１０４の位置決め固定を解除可能となる。
【００２０】
上述したような位置維持機構３０において、エアシリンダ４０を突出動作させ、付勢バー３４をフリーの状態にすることにより、付勢バー３４の先端部３４ａはスプリング３２により所定付勢力でハウジング１０４の外周面を付勢可能となる。なお、スプリング３２，３８の付勢力は必要に応じて適宜選択可能であるが、スプリング３２の付勢力よりスプリング３８の付勢力を大きく設定することにより、ハウジング１０４の外周面の付勢と位置固定を良好に行うことができる。そして、同様な構成の位置維持機構３０によって少なくとも３方向から付勢支持されることにより、開閉アーム２４の開動作による位置決めされたハウジング１０４の位置が維持される（外周付勢工程）。図４には、開閉アーム２４及び位置維持機構３０によって位置決め維持されたハウジング１０４の状態図が示されている。
【００２１】
そして、各付勢バー３４によるハウジング１０４の付勢がセンサ等により確認されたらエアシリンダ２６が後退し、開閉アーム２４が閉動作を行う。そして、移動ユニット２８の駆動により組立位置決め装置１０をハウジング１０４から退避させる。
【００２２】
前述したように、位置維持機構３０の付勢バー３４によって少なくとも３方向から付勢されたハウジング１０４は前記基準軸１４を中心に位置決めされた状態を維持している。この状態で、図示しないインサートマシンにより供給されるカバー１１０（図６参照）をハウジング１０４の上面に供給し、固定手段（例えば、ボルト１１６）等によりカバー１１０、ハウジング１０４、スプロケット１０２を一体的に締付固定する（固定工程）。
【００２３】
このように、内径基準部品であるハウジング１０４及びスプロケット１０２は機能上必要とされ精密加工された内面部分のみを利用して位置決めすることが可能になり、内径基準部品に機能上必要ない位置合わせ用の精密加工を行う必要が無くなり各部品の加工コストを低減することができる。
【００２４】
カバー１１０の装着固定によりハウジング１０４及びスプロケット１０２の固定が終了したら、位置維持機構３０によるハウジング１０４の付勢を解除すると共に、リフタ１６を降下させ、組立用パレット１２を組立位置決め装置１０から排出し、コンベア等の搬送手段に受け渡し次工程に組立用パレット１２と共に組付けが完了したＶＶＴアッセンブリを移動させる。その後、リフタ１６は位置決め組付け前のスプロケット１０２やハウジング１０４が搭載された組立用パレット１２の供給を待ち、供給された後、前述と同じ位置決め固定処理を行う。
【００２５】
なお、本実施形態においては、内径基準部品としてＶＶＴアッセンブリのハウジングやスプロケットを例に取り位置決め手順を説明したが、内径寸法が精密加工された部品であれば、他の部品に対して適用することが可能であり、同様な効果を得ることができる。また、本実施形態では、位置維持機構としてナチュラルクランプ機能を用いた例を示したが、内径基準部品の外周面を均一な付勢力で付勢し内径基準部品の位置を維持できる構造であれば、他の機構を用いても本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、第一内径基準部品及び第二内径基準部品は、いずれも精密加工が施された内面が基準軸を基準に支持されることになり、外形部分の加工精度に左右されることなく、部品の機能上必要とされる精密加工部分を用いて容易かつ正確に組立位置決めを行うことができる。その結果、不必要な位置決め用の精密加工を行う必要がなくなり部品のコスト低減を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る組立位置決め装置による支持工程及び中心合わせ工程を実施する構造を説明する説明図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る組立位置決め装置のハウジング位置決めツールの開閉アームによるハウジングの位置決め係合位置を説明する説明図である。
【図３】  本発明の実施形態に係る組立位置決め装置の位置維持機構によるハウジングの位置決め位置保持状態を説明する説明図である。
【図４】  本発明の実施形態に係る組立位置決め装置のハウジング位置決めツールと位置維持機構とがハウジングを位置決め固定している状態を説明する説明図である。
【図５】  一般的なベーン式バルブタイミング制御装置の中間組立体（ＶＶＴアッセンブリ）の概略構成を説明する説明図である。
【図６】  図５のベーン式バルブタイミング制御装置の断面図である。
【図７】  スプロケットとハウジングの位置決めを行うための位置決め部材の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  組立位置決め装置、１２  組立用パレット（基準ベース板）、１４  基準軸、１４ａ  基部、１４ｂ  先端係合部、１６  リフタ、１８  位置決めプレート、２０  ハウジング位置決めツール、２２  テーパシャフト、２４  開閉アーム、２６，４０，４２  エアシリンダ、２８  移動ユニット、３０  位置維持機構、３２，３８  スプリング、３４  付勢バー、３６  楔、１００  ベーン式バルブタイミング制御装置の中間組立体（ＶＶＴアッセンブリ）、１０２  スプロケット、１０４  ハウジング、１０８  ベーン体。
【図１】
0003738601.tif 000002
【図２】
0003738601.tif 000003
【図３】
0003738601.tif 000004
【図４】
0003738601.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003738601.tif 000008