JPH0739062B2 - 圧入方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、コンパクトディスクプレーヤのターンテーブ
ルとモータ軸など精密部品相互のプレスによる嵌合，組
立工程において、ワークの加工条件に応じた加圧力で軸
心のずれなく圧入を行なわしめる圧入方法と圧入装置に
関する。

〈従来の技術〉 従来、例えばコンパクトディスクプレーヤのターンテー
ブルとモータ軸との嵌合は、第６図に示すように圧入装
置を用いて次のように行なれている。即ち、プレス61の
ワークテーブル61bにワーク支持治具62を固定し、ター
ンテル63をモータ軸64aに緩く嵌合したモータ64を、そ
の軸心がプレス61の加圧ヘッド61aの中心軸に一致する
ように上記ワーク支持治具のシャーシ65で支持し、加圧
ヘッド61aを下降させてターンテーブル63をモータ軸64a
に押し込んでしまりばめしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記従来の圧入装置は、加圧ヘッド61aの下
端でワークたるターンテーブル63を直接押圧する構造で
あるため、加圧ヘッド61aの摺接面61cの凹凸に起因する
昇降時のガタツキにより、押圧方向がワークの中心軸か
らずれるという欠点がある。即ち、マイクロメータオー
ダーの嵌合精度が要求されるターンテーブル63とモータ
軸64aは、第７図（ｂ）に示すように、圧入の際夫々の
軸心が加圧ヘッド61aの中心軸Ａに完全に一致するのが
望ましく、軸心のずれ角の許容範囲は組立精度の点から
0.01°以内であることが要求される。ところが、実際の
ずれ角θは、第７図（ａ）に示すように、プレス61の精
度の影響をまともに受けて上記ガタツキにより許容値の
数十倍にも達し、圧入時にモータ軸64aに曲がりや傾き
が生じ、これが使用時にコンパクトディスクの面ブレや
芯ブレを惹起して、プレーヤの性能を著しく損なうので
ある。また、上記従来の圧入装置は、圧入荷重をワーク
の加工条件に応じた適正範囲に調整することができず、
しかも圧入荷重と同時に計測するものでないため、最適
な嵌合を得ることが難かしく、圧入荷重が上限値以下な
ら、嵌合がゆるすぎて使用時にターンテーブル63の空転
を惹起し、圧入荷重が上限値以上なら、嵌合がきつすぎ
てモータ軸64aの曲がりや傾きを生じ、使用時に上記面
ブレ等を惹起するという欠点がある。換言すれば、モー
タ64の軸径とターンテーブル63の圧入孔径をいかに嵌合
精度内に加工しても、前述の欠点により製品たるコンパ
クトディスクプレーヤに欠陥が発生するのである。さら
に、圧入装置の荷重検出手段に用いられるロードセルな
どが、高価であるという欠点もある。

そこで、本発明の目的は、高い嵌合精度が要求されるワ
ークを加工条件に応じて適正加圧力範囲内で軸芯のずれ
なく圧入することができる圧入方法と、この圧入方法に
プレスと共に用いらえる簡素かつ安価な圧入装置を提供
することである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の圧入方法は、シリン
ダ内にピストンを移動自在に配置し、ピストンとシリン
ダ間にばね力が調整できるようにばねを縮装して、この
ばねを介してシリンダからピストンに加圧力を伝達する
圧力伝達素子を、プレスの加圧ヘッドの先端に連結し、
上記圧力伝達素子にユニバーサルジョイントを連結する
ともに、上記圧力伝達素子に、ピストンがばねに抗して
シリンダに対して相対移動し始める時点を検出する下限
加圧力検出手段と、ピストンがばねに抗してシリンダに
当接する時点を検出する上限加圧力検出手段を備えて、
上記プレスのワークテーブル上に載置されたワークを、
上記ユニバーサルジョイントと圧力伝達素子を介して加
圧ヘッドで加圧して圧入するとともに、上記両検出手段
からの検出信号に基づいて警報を発する。

また、本発明の圧入装置は、プレスの加圧ヘッドの先端
に連結され、シリンダ内にピストンを移動自在に配置
し、ピストンとシリンダ間にばね力が調整できるように
ばねを縮装して、このばねを介してシリンダからピスト
ンに加圧力を伝達するとともに、ピストンがばねに抗し
てシリンダに対して相対移動し始める時点を検出する下
限加圧力検出手段と、ピストンがばねに抗してシリンダ
に当接する時点を検出する上限加圧力検出手段を備えた
圧力伝達素子と、この圧力伝達素子に連結されるユニバ
ーサルジョイントと、上記プレスのワークテーブルにワ
ークの中心軸と同軸をなして摺動自在に支持されかつ上
記ユニバーサルジョイントに連結される圧入ヘッドと、
上記両検出手段からの検出信号に基づいて警報を発する
警報手段を備える。

〈作用〉 プレスのワークテーブル上に、ワークとして例えば圧入
孔をもつターンテーブルとモータ軸を、それらの中心軸
がユニバーサルジョイントの中心を通って加圧ヘッドの
加圧方向と平行になるように載置する。次に、上記加圧
ヘッドを駆動して、圧力伝達素子とユニバーサルジョイ
ントを介して上記ワークをワークテーブルに向けて押圧
する。

このとき、例えば上記圧力伝達素子のばね力を、予め与
えられる所望の下限加圧力下でピストンがシリンダに対
して相対移動し始めるように調整し、ピストンとシリン
ダ本体を外部電池の夫々−側導線と＋側導線に接続すれ
ば、ばねのシリンダ本体からの離隔で上記導線を流れる
電流が断たれる下限加力検出手段が構成される。また、
上記ピストンの突出量を、予め与えられる所望の上限加
圧下でピストンがばねに抗して、シリンダ本体から絶縁
されたシリンダ下端面に当接するように調整し、ピスト
ンとシリンダ下端面を外部電池の夫々−側導線と＋側導
線に接続すれば、ピストンのシリンダへの当接で上記導
線に電流が流れ始める上限加圧力検出手段が構成され
る。そして、上記導線に例えばブザーやランプを警報手
段として介設すれば、この警報手段は、ワークへの加圧
力が上記下限加圧力以下または上記上限加圧力以上の場
合に、外部電池で給電されて音や光の警報を発する。

一方、ワークにはユニバーサルジョイントを介して加圧
力が加わるので、加圧ヘッドの軸心とワークの軸心との
間にずれ角があっても、ワークには従来のように斜方向
の圧入力は作用しない。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の圧入方法の実施に用いる圧入装置の一
実施例を示す概略図であり、１はプレス、２はこのプレ
ス１の加圧ヘッド1aの下端に連結され、内蔵のばねを介
して加圧力を伝達する圧力伝達素子、３はこの圧力伝達
素子２の下端に連結したユニバーサルジョイント、４は
このユニバーサルジョイント３に連結されるとともに、
上記プレス１のワークテーブル1b上に固定したワーク支
持治具５に突設した支柱６の貫通穴6aに挿通され、上記
加圧ヘッド1aとユニバーサルジョイント３の中心軸Ａと
同軸をなして摺動自在に支持される圧入ヘッド、７は軸
7aにターンテーブル８を緩く嵌合して上記ワーク支持治
具５のシャーシ９によって軸心が上記中心軸Ａに一致す
るように保持されたワークとしてのモータ、10は上記支
柱の貫通穴6aに設けられ、摺動する圧入ヘッド４の変位
量を検出する位置センサ、11はこの位置センサ10および
圧力伝達素子２の後述する下限，上限加圧力検出手段か
らの検出信号に基づいて警報を発する警報装置である。

上記警報装置11は、圧力伝達素子２から出力されるオン
・オフの検出信号を検知するセンサ出力検知部11aと、
位置センサ10から出力される変位量を表わす信号に基づ
いて圧入ヘッド４のストロークエンドを検知する圧入力
高さ検知部11bと、上記両検知部11a,11bからの検知信号
のレベルを分類するレベル分類部11cと、自動，手動の
リセット部11d,11eを有し、上記レベル分類部11cからの
レベル信号を保持するレベルホールド部11fと、このレ
ベルホールド部11fからモニタ表示回路11gを介して出力
される信号に基づいて、加圧ヘッド1aによる加圧力が夫
々高すぎる（Hi），低すぎる（Lo），適正（Go）である
ことをランプやブザーで知らせ、圧入力高さを表示する
モニタ表示部11hからなる。

第２図は、上記圧力伝達素子２および警報装置11の要部
の概略を示す縦断面図である。この圧力伝達素子２は、
円筒状のシリンダ本体21の上端に、加圧ヘッド1aへの取
付ねじ22aを有するカップ状のばね支持リング22を軸方
向に進退可能に螺合する一方、シリンダ本体21の下端に
蓋状の基準板23を螺着し、この基準板の中央穴23aに絶
縁スリーブ24a,つば状の絶縁ワッシャ24bおよび接点リ
ング24cを一体化してなる軸受筒24を内嵌，固定すると
ともに、この軸受筒24に、下方からユニバーサルボール
25を有するフランジ状の上限ストッパ26,上限スリーブ2
7,上限調節ねじ28,上記基準板23の内面に当接するカッ
プ状のばね支持スリーブ29を順次螺合あるいは係合して
なるピストン30を軸方向に摺動自在に嵌合し、さらに上
記ばね支持リング22とばね支持スリーブ29の間にコイル
ばね31を縮装して構成される。

そして、ユニバーサルジョイントをなすユニバーサルボ
ール25および圧入ヘッド４（第１図参照）を介してワー
ク８に当接するピストン30には、下降する加圧ヘッド1a
（第１図参照）からこれに固定されたばね支持リング22
と上記コイルばね31を介して加圧力が加わり、この加圧
力が縮装されているコイルばね31のばね力即ち下限加圧
力よりも大きくなると、コイルばね31が矢印Ｘの方向に
縮んで、ばね支持スリーブ29が基準板23の内面から離れ
る。また、コイルばね31が矢印Ｘの方向にさらに縮んで
加圧力が上限加圧力に達すると、上限調節ねじ28がばね
支持リング22に当接するまえに、上限ストッパ26が軸受
筒24の接点リング24cに当接し、加圧ヘッド1aからの加
圧力はシリンダ本体21の基準板23を経て直接上限ストッ
パ26に伝達される。上記コイルばね31のばね力即ち下限
加圧力は、ばね支持リング22を軸方向に進退させて増減
でき、上記上限加圧力は、ばね支持スリーブ29に軸方向
に移動不可の上限調節ねじに対し回転可能に係合された
上限スリーブ27を回わして、上限スリーブ27を軸方向に
出没させて増減できるようになっている。なお、上記ピ
ストン30の上限調節ねじ28の先端には、ロックねじ32を
螺合し、このロックねじ32でスチールボール33を介して
常時上限ストッパ26を押圧することによって、上限スト
ッパ26を軸方向にガタツキなくロックするとともにばね
支持スリーブ29で受けた加圧力を軸方向の中心に正確に
伝達するようにしている。

一方、第２図の回路図で示される下限，上限加圧力検出
手段と警報装置11の要部は、図示のように上限ストッパ
26のａ点に（−）側を接続した電源34の（＋）側を、直
列の抵抗35とLED36およびこれと並列をなすブザー37を
介してシリンダ本体21のｂ点に接続するとともに、直列
の抵抗38とLED39およびこれと並列をなすブザー40を介
してシリンダ本体21から絶縁された軸受筒24の接点リン
グ24cのｃ点に接続して構成される。そして、加圧ヘッ
ド1aからの加圧力が下限加圧力未満で、シリンダ本体21
のｂ点と上限ストッパ26のａ点が、互いに当接する基準
板23とばねスリーブ29を介して導通していると、LED36
が点灯して、ブザー37が鳴って加圧力が過小であること
を知らせ、加圧力が上限加圧力を超えて、接点リング24
cのｃ点と上限ストッパ26のａ点が当接して導通する
と、LED39が点灯し、ブザー40が鳴って加圧力が過大で
あることを知らせる。即ち、上記LED36およびLED39は、
第１図のモニタ表示部11hのLoランプおよびHiランプに
夫々相当する。

第３図は、上記圧力伝達素子２の下端に連結されるユニ
バーサルジョイントの縦断面図である。このユニバーサ
ルジョイント３は、圧力伝達素子２の下端の上限ストッ
パ26の中央に回転自在に装着されたユニバーサルボール
25と、圧入ヘッド４の上端中央に設けたＴ字状の突起41
に係合する切欠き42aを有し、コ字状断面を有して上限
ストッパ26の下面にねじ43,43で固定される連結金具42
からなる。そして、圧力伝達素子２と圧入ヘッド４は、
互いに中心軸が一直線Ａをなすように配置され、加圧ヘ
ッド（第１図中1a参照）上昇時は、第３図（ａ）に示す
ように連結金具42を介して圧入ヘッド４を引き上げる一
方、加圧ヘッド下降時は、第３図（ｂ）に示すようにユ
ニバーサルボール25を介して圧入ヘッド４を突起41を介
して軸心のずれなく垂直に押し下げるようにしている。

上記構成の圧入装置の動作を、本発明の圧入方法の一実
施例を含めて第１図を参照しつつ次に述べる。

プレス１の加圧ヘッド1aの下端は順次連結された圧力伝
達素子2,ユニバーサルジョイント3,圧入ヘッド４は、ワ
ークテーブル1b上に固定したワーク支持治具５の支柱６
によって軸心を鉛直線Ａに揃えて昇降自在に支持されて
いる。また、圧力伝達素子２のコイルばね31のばね力
は、ばね支持リング22（第２図参照）を軸方向に進退さ
せることにより、シリンダ本体21とピストン30の間に働
らく例えば8kgの下限加圧力下でコイルばね31が矢印Ｘ
方向に縮んでばね支持スリーブ29が基準板23から離れる
ように調整される一方、上限スリーブ27の突出量Ｓは、
上限スリーブ27を回わすことにより、シリンダ本体21を
ピストン30の間に働く例えば15kgの上限加圧力下でコイ
ルばね31が最も縮んで上限ストッパ26が軸受筒24の接点
リング24cに当接するように調整されている。

いま、プレス１に固定したワーク支持治具５上に、モー
タ７のモータ軸7aにターンテーブル８の圧入孔を緩く嵌
合させたワークを、それらの中心軸が上記鉛直線Ａに一
致するように載置し、シャーシ９によって保持，固定す
る。次に、プレス１を駆動して加圧ヘッド1aを下降さ
せ、圧力伝達素子2,ユニバーサルジョイント3,圧入ヘッ
ド４を介して上記ワークをワークテーブル1bに向けて押
圧する。

このとき、加圧ヘッド1aの加圧力が8kg（下限加圧力）
未満なら、第２図に示すように、シリンダ本体21のｂ点
と上限ストッパ26のａ点が、互いに当接する基準板23と
ばね支持スリーブ29を介して導通し、LED36が点灯し、
ブザー37が鳴るので、このような状態でワーク8,7aが圧
入された場合は、圧入力が過小であり、ワークの嵌合が
甘く使用時にターンテーブル８の空転等を惹起すると判
断できる。また、加圧ヘッド1aの加圧力が15kg（上限加
圧力）を超えるなら、軸受筒24の接点リング24cのｃ点
と上限ストッパ26のａ点が当接して導通し、LED39が点
灯し、ブザー40が鳴るので、このような状態でワーク8,
7aが圧入された場合は、圧入力が過大であり、ワークの
嵌合がきつく、モータ軸7aの曲がり等で使用時にディス
クの面ブレ等を惹起すると判断できる。なお、上記下
限，上限加圧力が自由に調整できることは勿論である。
また、加圧ヘッド1aからの加圧力は、圧力伝達素子２内
のロックねじ32,スチールボール33を介してガタツキな
く正確に上限ストッパ26の軸方向の中心に伝達され、さ
らにユニバーサルボール25を介して正確に圧入ヘッド４
の軸方向の中心に伝達される。即ち、従来は第４図
（ａ）に示すように、圧入ヘッド４とワーク8,7aの軸心
をいかに鉛直線Ａ上に保持しても、加圧ヘッド61aの加
圧方向が傾いていたため力点Ｐが中心軸からｅだけ偏心
し、これによって圧入ヘッド４の作動がこじれたものに
なり、摺接面の摩擦抵抗の増大によって加圧力の適正な
管理，制御が不可能であったが、本実施例では第４図
（ｂ）に示すように、上限パルス26下端のユニバーサル
ボール25により、加圧力が常に鉛直線Ａ上を真直にワー
ク8,7aまで伝達され、斜方向の圧入力は全く生じないも
のである。従って、前述の圧力伝達素子２による下限，
上限加圧力の管理，制御も正確に行なうことができる。

上記実施例では、昇降に伴うガタツキを有し機械精度の
良くないプレス１の加圧ヘッド1aから機構的に分離さ
れ、支柱６によって鉛直に保持される圧入ヘッド４を介
してワーク8,7aを圧入するようにしているので、圧入ヘ
ッド４の作動が円滑になり、圧力伝達素子２による下
限，上限加圧力の管理，制御も正確に行え、圧入不良を
皆無にできるという利点がある。また、圧力伝達素子２
のばね支持リング22を軸方向に進退させてコイルばね31
のばね力を増減させて下限加圧力を調整できるように
し、シリンダ本体21の基準板23とピストン30のばね支持
スリーブ29との接点で下限加圧力検出手段を構成する一
方、上限スリーブ27を回わして上限スリーブ27を軸方向
に出没させて上限加圧力を調整できるようにし、シリン
ダ本体21の軸受筒24の接点リング24cとピストン30の上
限ストッパ26との接点で上限加圧力検出手段を構成して
いるので、圧入力を任意に設定した下限，上限加圧力の
範囲に管理でき、圧入力の過小，過大を警報手段によっ
て圧入作業中に直ちに知ることができ、圧入不良を皆無
にできるという利点がある。また、本実施例の圧力伝達
素子２は、従来のロードセル等に比べて、圧入荷重を圧
入と同時に知ることができ、しかも構造が簡素で製造コ
ストが1/10以下であるという利点がある。

第５図は本発明の圧入方法の他の実施例を示す支承であ
る。この圧入方法に用いる圧入装置は、第１図で述べた
圧入装置の圧入ヘッド４の変わりに直接ワークであるガ
イドピン45を用いた点を除いて第１図のものと同じ構造
であり、同一部材には同一番号を付して、説明を省略す
る。この実施例は、精密金型の金型プレート46の四隅の
圧入穴46aに上記ガイドピン45を圧入するものであり、
ガイドピン45は、ユニバーサルジョイント3,圧力伝達素
子２を介してプレスの加圧ヘッド1aに同軸をなして連結
されるとともに、プレスのワークテーブル1bに固定した
ワーク支持治具５に突設した支柱６とこの支柱６にボル
ト47,47で固定される押え板48とに挾持されて、Ｖ溝6a
内に鉛直方向に摺動自在に支持される。また、金型プレ
ート46は、ワーク支持治具５上に圧入穴46aの中心をガ
イドピン45の直下に位置させて固定される。従って、ユ
ニバーサルジョイント３は、ガイドピン45の中心を鉛直
方向に圧入穴46aに向けて押圧するから、圧力伝達素子
２等の動作や圧入過程も前述の実施例と何んら異ならず
前述と同様の作用，効果を奏する。

なお、第１図の実施例では軸7a側をワーク支持治具５に
支持したが、軸に多数個の軸受を嵌合する場合には、圧
入孔側である軸受をワーク支持治具５に支持し、軸側を
圧入ヘッド４で押圧するようにもできる。また、本発明
の圧入方法および装置が、コンパクトディスクプレーヤ
のターンテーブルとモータ軸の圧入に限らず精密部品相
互の圧入，嵌合に広く適用できることはいうまでもな
い。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の圧入装置は、シ
リンダ内にピストンを移動自在に配置し、ピストンとシ
リンダ間にばね力を調整できるようにばねを縮装して、
このばねを介してシリンダからピストンに加圧力を伝達
する圧力伝達素子を、上記シリンダを介してプレスの加
圧ヘッドの先端に連結し、上記ピストンにユニバーサル
ジョイントを連結する一方、本発明の圧入方法は、上記
圧入装置を用いて上記プレスのワークテーブル上に載置
されたワークを、上記ユニバーサルジョイントと圧力伝
達素子を介して加圧ヘッドで加圧して圧入するととも
に、例えば上記ばね力を所望の下限加圧力下でピストン
がシリンダに対して相対移動し始めるように調整し、ば
ねのシリンダからの離隔を下限加圧力検出手段で検出す
る一方、上記ピストンの突出量を所望の上限加圧力下で
ピストンがばねに抗してシリンダに当接するようにし、
ピストンのシリンダへの当接を上限加圧力検出手段で検
出して、両検出手段からの検出信号に基づいて警報手段
で警報を発するので、警報により圧入力の過小，過大を
作業中に直ちに知ってワークへの加圧力を適切に管理，
制御することができ、また、上記ユニバーサルジョイン
トによりワークに常時垂直方向に真直ぐに圧入力を加え
ることができて、簡素な構造の安価な装置でもって適正
な範囲の加圧力で垂直度を保持した圧入が実現でき、精
密部品の信頼性と圧入作業の能率を著しく向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧入方法の実施に用いる圧入装置の一
実施例を示す概略図、第２図は第１図の圧力伝達素子の
縦断面図、第３図は第１図のユニバーサルジョイントの
詳細縦断面図、第４図は上記実施例および従来例による
圧入状態を示す図、第５図は本発明の他の実施例を示す
斜視図、第６図は従来の圧入装置を示す側面図、第７図
は上記従来例による圧入状態を示す図である。 １……プレス、1a……加圧ヘッド、1b……ワークテーブ
ル、２……圧力伝達素子、３……ユニバーサルジョイン
ト、４……圧入ヘッド、５……ワーク支持治具、６……
支柱、７……モータ、7a……モータ軸、８……ターンテ
ーブル、10……位置センサー、11……警報装置、21……
シリンダ本体、30……ピストン、31……コイルばね。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春山 丈夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−35531（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−100433（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−101083（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−128997（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内にピストンを移動自在に配置
   し、ピストンとシリンダ間にばね力が調整できるように
   ばねを縮装して、このばねを介してシリンダからピスト
   ンに加圧力を伝達する圧力伝達素子を、プレスの加圧ヘ
   ッドの先端に連結し、上記圧力伝達素子にユニバーサル
   ジョイントを連結するとともに、上記圧力伝達素子に、
   ピストンがばねに抗してシリンダに対して相対移動し始
   める時点を検出する下限加圧力検出手段と、ピストンが
   ばねに抗してシリンダに当接する時点を検出する上限加
   圧力検出手段を備えて、上記プレスのワークテーブル上
   に載置されたワークを、上記ユニバーサルジョイントと
   圧力伝達素子を介して加圧ヘッドで加圧して圧入すると
   ともに、上記両検出手段からの検出信号に基づいて警報
   を発する圧入方法。
2. 【請求項２】プレスの加圧ヘッドの先端に連結され、シ
   リンダ内にピストンを移動自在に配置し、ピストンとシ
   リンダ間にばね力が調整できるようにばねを縮装して、
   このばねを介してシリンダからピストンに加圧力を伝達
   するとともに、ピストンがばねに抗してシリンダに対し
   て相対移動し始める時点を検出する下限加圧力検出手段
   と、ピストンがばねに抗してシリンダに当接する時点を
   検出する上限加圧力検出手段を備えた圧力伝達素子と、 この圧力伝達素子に連結されるユニバーサルジョイント
   と、 上記プレスのワークテーブルにワークの中心軸と同軸を
   なして摺動自在に支持され、かつ上記ユニバーサルジョ
   イントに連結される圧入ヘッドと、 上記両検出手段からの検出信号に基づいて警報を発する
   警報手段を備えた圧入装置。