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発明の名称 ギヤ組付装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−28629
公開日 平成11年(1999)2月2日
出願番号 特願平9−185078
出願日 平成9年(1997)7月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 (外3名)
発明者 中村 良太 / 加藤 孝顕 / 若林 栄二
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】ギヤを把持可能に設けられた把持機構と、上記ギヤを軸部材に組付けるべく上記把持機構を変位させる駆動手段と、上記把持機構と上記駆動手段との間に設けられ上記駆動手段に対して上記把持機構を上記ギヤの軸線の芯ずれ方向および芯ぶれ方向に偏倚可能に支持する可撓性継手と、を具備したことを特徴とするギヤ組付装置。
【請求項2】上記把持機構を振動させる振動駆動手段を更に具備したことを特徴とする請求項1記載のギヤ組付装置。
【請求項3】上記把持機構の上記軸線回りの角度位置を調整する角度調整機構を更に具備したことを特徴とする請求項1記載のギヤ組付装置。
【請求項4】上記ギヤと噛合い相手のギヤとの噛合い部に設けた合わせマークの位置を検出する検出手段と、上記検出手段の出力に基いて上記角度調整機構の作動を制御する制御手段とを更に具備したことを特徴とする請求項3記載のギヤ組付装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばエンジン等に設けるギヤを、噛合い相手のギヤに噛合わせながら軸部材に組付けるためのギヤ組付装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等のタイミングギヤ系は、例えば図5に示すように、エンジンEに設けたクランクシャフトギヤ1に噛合うアイドラギヤ2を介して、インジェクションギヤ3およびカムシャフトギヤ4などが互いに連動関係をもって回転するように構成されている。これらのギヤ1〜4は、エンジンEを正しく機能させる上で、互いの相対回転位置が所定の関係に保たれている必要がある。このため各ギヤ1〜4の噛合い位置を把握するために、各ギヤ1〜4の所定位置に合わせマークA,B,Cが表示されている。
【0003】エンジンEの組立工程において、アイドラギヤ2以外のギヤ1,3,4をエンジンE側の軸部材1a,3a,4aに組付けたのちに、アイドラギヤ2を各々のギヤ1,3,4に噛合わせながら、軸部材2aに嵌合させる作業が行われることがある。この場合、作業者は、予め所定の回転位置にセッティングされている各ギヤ1,3,4の合わせマークA,B,Cにアイドラギヤ2の合わせマークA,B,Cを合わせながら、アイドラギヤ2を各ギヤ1,3,4に噛合わせつつ、アイドラギヤ等を軸部材2aに嵌合させるといった作業を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のギヤ組付作業(作業員による手作業)は熟練を要する比較的難しい作業であるばかりでなく、アイドラギヤ2を他のギヤ1,3,4に微妙に噛合わせながら軸部材2aに嵌合させる作業は労力を要する。
【0005】そこで、ロボット等の機械力によって上述のギヤ組付作業を自動的に行うことが望まれるが、機械の動作は人間の手の動きと違って融通性に欠けるため、アイドラギヤ等を相手側ギヤに噛合わせる際にギヤの噛合い部が引っ掛かるなどして噛合うことができなくなったり、ギヤを傷付ける可能性もある。
【0006】なお、実開平1−164036号公報に記載されているように、ギヤの組付時に相手側ギヤを一定時間回転させる機構を設けることによって、ギヤどうしを噛合わせるものも提案されているが、相手側ギヤを回転させる機構が必要になることから、設備の大型化および複雑化をまねくという欠点がある。従ってこの発明の目的は、従来は手作業に頼っていたギヤの組付作業を比較的簡単な構成によって機械化できるようなギヤ組付装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすための本発明のギヤ組付装置は、請求項1に記載したように構成され、把持機構によって所定の姿勢に把持されたギヤは、駆動手段によって軸部材に組付ける方向に移動させられる。把持機構と駆動手段との間に設けた可撓性継手は、把持機構を芯ずれ(偏心)方向および芯ぶれ(偏心角)方向に偏倚可能に支持するため、軸部材や組付け相手ギヤなどに対するギヤの芯ずれと芯ぶれが許容されつつギヤの組付けが行われる。
【0008】好ましい形態として上記把持機構を振動させる振動駆動手段を具備すれば、ギヤを振動させることにより、このギヤを噛合い相手のギヤに噛合わせることやギヤを軸部材に嵌合させることがさらに容易となる。
【0009】好ましい形態として上記把持機構の軸線回りの角度位置を調整する角度調整機構を具備すれば、ギヤどうしの合わせマークを合致させる位置までギヤを回転させることができる。さらに、合わせマークの位置を検出するCCDカメラ等の検出手段と、この検出手段の出力に基いて角度調整機構の作動を制御するマイクロコンピュータ等の制御手段を更に具備すれば、検出手段による合わせマークの検出信号を角度調整機構にフィードバックしてギヤを回転させながら、ギヤどうしで所定の合わせマークを合わせた状態でギヤを組付けることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1に示すように、本発明に係るギヤ組付装置10は、組付けるべきギヤの一例としてのアイドラギヤ2を把持する把持機構11と、ギヤ2を軸部材2aに組付ける方向に把持機構11を変位させるアクチュエータ12を備えた駆動手段としての駆動機構13と、把持機構11と駆動機構13との間に設けた可撓性継手14とを具備している。
【0011】図2と図3に示すように把持機構11は、ベース部材20と、このベース部材20に設けたアクチュエータ21と、アクチュエータ21によって開閉する方向(図2において矢印Dで示す方向)に駆動される左右一対のアーム22とを備えており、各アーム22の先端にギヤ2の外周部を把持可能な形状のチャック部材23が設けられている。
【0012】アクチュエータ21の前面側に、ギヤ2のボス部2bが嵌合する形状の位置決め部25が設けられている。アクチュエータ21は例えばエアシリンダ等の流体圧を利用したものであり、その出力端26がアーム22に連結されてアーム22を矢印D方向に駆動するようになっている。
【0013】上記アーム22に、振動駆動手段として機能する振動駆動機構30が設けられている。振動駆動機構30の一例は、超音波振動子によってアーム22を主として前後方向に振動させるものであり、アーム22を振動させることによって、把持機構11に保持されたギヤ2を主に前後方向に微振動させることができるようになっている。なお、振動駆動手段としては上記の超音波振動子に限らず、他の方式の振動子を用いてもよい。
【0014】可撓性継手14は、上記駆動機構13に対して把持機構11を、ギヤ2の軸線の芯ずれ方向および芯ぶれ方向に偏倚可能に支持するように構成されている。この明細書で「芯ずれ」とは、ギヤの軸線Xが正規の軸線位置に対して平行な方向にずれることをいい、「芯ぶれ」とは、ギヤの軸線Xが正規の軸線位置に対して角度(偏心角)をなす方向に傾くことを意味する。
【0015】可撓性継手14の一例は、図1と図4に示すように構成されている。すなわちこの可撓性継手14は、把持機構11のベース部材20に固定される中空のドラム状の第一部材40と、第一部材40の内部に収容された第二部材41と、これら両部材40,41との間に設けた弾性ユニット42などを備えている。
【0016】第二部材41の前端面41aは、その中央部が前側(把持機構11側)に凸となるように緩やかに湾曲した凸面形状となっている。第一部材40と第二部材41との間には、第二部材41に対して第一部材40がある程度の範囲で芯ずれ方向と芯ぶれ方向に変位することを許容する隙間Gが確保されている。
【0017】弾性ユニット42は、第一部材40と第二部材41との各中心線をほぼ一直線に合わせる機能を担うものであり、互いに対をなす複数対のばね受け部材45,46と、これらばね受け部材45,46間に圧縮した状態(予圧を与えた状態)で設けた圧縮コイルばね等の弾性部材47とを備えている。
【0018】さらに詳しくは、第一部材40は第二部材41の外周部を抱えこむ形状の対向壁50,51を備えており、これら対向壁50,51に、それぞれ周方向の両端が半円形の長孔52,53が形成されている。また、第二部材41にも周方向の両端が半円形の長孔54が設けられており、これら同一形状の長孔52,53,54の内側に、両端が円弧状断面の上記ばね受け部材45,46が収容されている。
【0019】ばね受け部材45,46は、それぞれ第二部材41の長孔54を軸線方向(図1において左右方向)に貫通して第一部材40の長孔52,53に入り込んでおり、しかもこれらばね受け部材45,46は弾性部材47の反発荷重によって、長孔52,53,54の各々の半円状の両端面に押付けられている。このためこの可撓性継手14は、外力が作用しない自由状態において第一部材40と第二部材41の各中心線が互いに一直線に保たれ、第一部材40が第二部材41に対して芯ずれ方向あるいは芯ぶれ方向の外力が作用したときに、外力の方向に応じて可撓性を発揮することができる。
【0020】把持機構11の軸線M回りの角度位置を調整するための角度調整機構60が設けられている。この角度調整機構60は、上記可撓性継手14の第二部材41が連結される回転体61と、回転体61の外周部に設けたリングギヤ62と、リングギヤ62に噛合う駆動ギヤ63と、駆動ギヤ63を回転させる駆動源としての電気モータ等の回転形アクチュエータ64などを備えている。
【0021】上記アクチュエータ64は、マイクロコンピュータ等の演算機能を有する制御手段としての制御部70によって回転が制御されるようになっている。この制御部70には、検出手段として機能するCCDカメラ等の検出器75の検出信号が入力される。
【0022】検出器75は、ギヤ2と噛合い相手のギヤ(例えばインジェクションギヤ3)との噛合い部の所定位置に設けた合わせマークAの位置を検出するものであり、この検出器75の電気的な出力信号に基いて、制御部70を介してアクチュエータ64の作動が制御され、ギヤ2,3どうしの合わせマークAが互いに合致する位置までギヤ2がその軸線Xまわりに回転するように、アクチュエータ64の作動を制御するようになっている。また制御部70は、ギヤ2の組付時にアクチュエータ64を微少範囲で正逆回転させることで、ギヤ2と相手のギヤ3との噛み合わせを容易化する機能も備えている。
【0023】上記回転体61の軸部80は、回転を容易にするためのベアリング81を介して、円筒状のスライドボディ82に軸線回りに回転自在に支持されている。スライドボディ82は、中空のベースホルダ83にリニアベアリング84を介して軸線方向に移動可能に支持されている。ベースホルダ83は基体85に固定され、この基体85は図示しないロボットアームに装着されている。
【0024】駆動機構13のアクチュエータ12は、例えばエアシリンダ等の流体圧を利用した直線往復動形のシリンダ本体90と作動ロッド91を有している。そしてシリンダ本体90が上記基体85に固定され、作動ロッド91の出力端92が連結部材93を介してスライドボディ82の外端に連結されている。従ってシリンダ本体90に対して作動ロッド91が図1中の矢印F方向に移動したときにスライドボディ82が矢印F方向に前進し、作動ロッド91が矢印R方向に移動したときにスライドボディ82が矢印R方向に後退する。
【0025】次に、上記構成のギヤ組付装置10の作用について、図5に示するアイドラギヤ2を軸部材2aに組付ける場合を例にとって説明する。エンジンEの組立工程において、クランクシャフトギヤ1とインジェクションギヤ3とカムシャフトギヤ4は、予め軸部材1a,3a,4aに組付けられており、これらのギヤ1,3,4は予め所定の相対回転角度に位置決めされている。このエンジンEは、図1に示すギヤ組付ステージに位置決めされた状態で保持される。
【0026】ギヤ組付装置10を備えたロボットアームが所定のティーチング経路に沿って作動することにより、把持機構11がギヤ2の供給・受け渡し部まで移動するとともに、把持機構11のアーム22が作動することによってギヤ2がチャック部材23に把持される。そしてこのギヤ組付装置10は、ロボットアームによって図1に示すギヤ組付ステージに戻され、把持機構11に把持されているギヤ2が軸部材2aの真正面に位置させられる。
【0027】次いで、駆動機構13の作動ロッド91が矢印F方向に作動することにより、把持機構11がギヤ2と共に軸部材2aに向って前進する。また、検出器75によってギヤ2の合わせマークAを検出しつつ、噛合い相手のギヤ3の合わせマークAとギヤ2の合わせマークAが互いに合致する位置までアクチュエータ64が駆動され、把持機構11とギヤ2とが一体となって所定の噛合い位置まで回転する。
【0028】また、ギヤ2を噛合い相手のギヤ3に噛合わせる際に、振動駆動機構30を作動させ、アーム22を振動させることによってギヤ2を振動させながら、ギヤ2を相手のギヤ3に噛合わせつつ、ギヤ2を軸部材2aに嵌合させる。このとき、同時にアクチュエータ64も作動し、ギヤ2を微少範囲で正逆回転させることでギヤ2と相手のギヤ3との噛み合わせを容易化させる。
【0029】ギヤ2の組付け時に、ギヤ2の軸線Xが軸部材2aや噛合い相手ギヤ3に対して多少の芯ずれや芯ぶれを生じることがあるが、可撓性継手14がこの芯ずれや芯ぶれを吸収する方向に撓むとともに、振動駆動機構30による振動作用がギヤ2,3の噛合いを助ける作用と、ギヤ2が軸部材2aに嵌合することを助ける作用(いわゆるコンプライアンス機能)を果たす。このためこのギヤ組付装置10は、作業員による手作業に匹敵する確実さでギヤ2を噛合い相手のギヤ1,3,4に噛合わせつつ軸部材2aに嵌合させることができる。
【0030】なお、この発明を実施するに当たって、この発明を構成する把持機構や駆動手段、可撓性継手をはじめとして、各構成要素をそれぞれ適宜に変形して実施できることは言うまでもない。またこの発明は、アイドラギヤ以外のギヤの組付けに利用できることは勿論である。
【0031】
【発明の効果】請求項1に記載した発明によれば、ギヤを把持する把持機構と把持機構を変位させる駆動手段との間に可撓性継手が設けられ、上記把持機構がギヤの軸線の芯ずれ方向と芯ぶれ方向とに偏倚可能であるため、ギヤの組付けを行う際に抵抗等がある場合には可撓性継手の可撓作用でギヤを偏倚させながら組付けが行われることになり、ギヤの組付作業を簡単な構成で機械化できる。
【0032】請求項2に記載した構成によれば、振動駆動手段の作動により、可撓性継手を介して把持機構を効率良く振動させることができ、振動の利用によってギヤの組付けをさらに円滑化することができる。
【0033】請求項3に記載した構成によれば、ギヤの軸線回りの角度位置を調整することができるので、噛合い相手のギヤとの位相合わせ等、ギヤの取付角度が規定される場合でも簡単に対応することができる。そして請求項4に記載した構成によれば、噛合い相手のギヤとの位相合わせが必要な場合でも自動化を実現できる。




 

 


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