特許 5747077 ガスセンサの組立方法、ガスセンサの組立装置、被環装部材の環装方法、および筒状体の環装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5747077

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年7月8日

(54)【発明の名称】ガスセンサの組立方法、ガスセンサの組立装置、被環装部材の環装方法、および筒状体の環装方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20150618BHJP

   G01N 27/409 20060101ALI20150618BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/46 331

   G01N27/58 B

【請求項の数】12

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2013-522532(P2013-522532)

(86)(22)【出願日】2012年5月23日

(86)【国際出願番号】JP2012063169

(87)【国際公開番号】WO2013005491

(87)【国際公開日】20130110

【審査請求日】2013年12月19日

(31)【優先権主張番号】特願2011-148518(P2011-148518)

(32)【優先日】2011年7月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】加藤 賢治

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１４５３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３７０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７８３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

Ｇ０１Ｎ ２７／４０９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスセンサの組立方法であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で、前記下端部側の所定位置を第１の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、下側保持状態とし、
前記下端部を前記凹部に挿入した状態で、前記センサ素子の上端部側の所定位置を第２の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、上側保持状態とするときに、
前記センサ素子を前記上側保持状態とする保持工程と、
前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせる嵌合工程と、
前記貫通孔が前記上端部に嵌め合わされた後に前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる切替工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項2】

請求項１に記載のガスセンサの組立方法であって、
複数種類の前記被環装部材のそれぞれについて前記保持工程と前記嵌合工程と前記切替工程とを行うことによって中間組立品を得る、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項3】

請求項２に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記複数種類の前記被環装部材が、
セラミックス製の碍子であるセラミックサポータと、
セラミックスの圧粉体と、
を含み、
前記セラミックサポータと前記圧粉体とを交互に環装する、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項4】

ガスセンサの組立方法であって、
請求項２または請求項３に記載の方法によって前記中間組立品を得る第１環装工程と、
前記下端部を前記凹部に挿入することによって前記中間組立品を前記保持台に載置した状態で前記中間組立品を所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、
前記センタリング工程を経た前記中間組立品に筒状体を環装する第２環装工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項5】

ガスセンサの組立方法であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品を、前記センサ素子の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、
前記センタリング工程を経た前記中間組立品に前記筒状体を環装する環装工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項6】

ガスセンサの組立装置であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子を挿入するための凹部を備えた保持台と、
前記保持台の凹部に前記センサ素子の下端部が挿入された状態で、前記センサ素子の前記下端部側の所定位置を挟持する第１の挟持手段と、
前記凹部に前記センサ素子の前記下端部が挿入された状態で、前記センサ素子の上端部側の所定位置を挟持する第２の挟持手段と、
円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を供給する被環装部材供給部と、
前記被環装部材を前記被環装部材供給部から環装処理実行位置にまで搬送する被環装部材搬送手段と、
を備え、
前記センサ素子の前記下端部側の所定位置を前記第１の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、下側保持状態とし、
前記センサ素子の上端部側の所定位置を第２の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、上側保持状態とするときに、
前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項7】

請求項６に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記被環装部材供給部と前記被環装部材搬送手段とが複数種類の被環装部材のそれぞれに応じて複数設けられてなり、
前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることで前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、という動作を、前記複数種類の被環装部材のそれぞれについて順次に行うことで、前記複数種類の被環装部材が前記センサ素子に環装された中間組立品を得る、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項8】

請求項７に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記環装処理実行位置が前記複数種類の前記被環装部材に応じて複数設けられており、
前記保持台をそれぞれの前記環装処理実行位置の間で搬送する保持台搬送手段、
をさらに備え、
前記保持台搬送手段が、前記センサ素子を保持した前記保持台をそれぞれの前記環装処理実行位置に順次に搬送し、
それぞれの前記環装処理実行位置において、前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることで前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、という動作を行うことで、前記複数種類の被環装部材が前記センサ素子に環装された中間組立品を得る、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項9】

ガスセンサの組立装置であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の下端部を挿入するための凹部を備えた保持台と、
前記センサ素子にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品を、前記センサ素子の前記下端部を前記凹部に挿入することによって前記保持台に載置させた状態で、互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング処理を行うセンタリング手段と、
筒状体を供給する筒状体供給部と、
前記筒状体を前記筒状体供給部から筒状体環装処理位置まで搬送する筒状体搬送手段と、
前記筒状体を前記中間組立品に環装する環装手段と、
を備え、
前記センタリング手段によってセンタリング処理した後に、前記環装手段によって、前記筒状体搬送手段によって前記筒状体供給部から前記中間組立品の上方の前記筒状体環装処理位置に搬送されてきた前記筒状体を環装する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項10】

請求項８に記載の組立装置と請求項９に記載の組立装置とを備えるガスセンサの組立装置であって、
請求項８に記載の組立装置によって前記中間組立品を得た後、前記中間組立品が載置された前記保持台を前記保持台搬送手段によって前記センタリング処理を行うセンタリング処理位置にまで搬送し、前記センタリング処理位置において当該中間組立品を請求項９に記載の中間組立品として前記筒状体を環装する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項11】

所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材に、円板状または円筒状をなし、かつ、前記長尺状部材の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を環装する方法であって、
前記長尺状部材の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で、前記下端部側の所定位置を第１の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記長尺状部材を保持する状態を、下側保持状態とし、
前記下端部を前記凹部に挿入した状態で、前記長尺状部材の上端部側の所定位置を第２の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記長尺状部材を保持する状態を、上側保持状態とするときに、
前記長尺状部材を前記上側保持状態とする保持工程と、
前記上側保持状態とされた前記長尺状部材の前記上端部に前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせる嵌合工程と、
前記被環装部材が前記上端部に嵌め合わされた後に前記長尺状部材の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる切替工程と、
を備えることを特徴とする被環装部材の環装方法。

【請求項12】

所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品に筒状体を環装する方法であって、
前記長尺状部材の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で前記中間組立品を所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、
前記センタリング工程を経た前記中間組立品に前記筒状体を環装する環装工程と、
を備えることを特徴とする筒状体の環装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックス製のセンサ素子を備えるガスセンサの組立方法および係る組み立てに用いる組立装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、自動車のエンジン等の内燃機関における燃焼ガスや排気ガス等の被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定する装置として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等の酸素イオン伝導性固体電解質セラミックスを用いてセンサ素子を形成したＮＯｘセンサが公知である（例えば、特許文献１参照）。係るＮＯｘセンサは、測定電極においてＮＯｘガスを分解させると、その際に発生する酸素イオンの量が測定電極と基準電極とを流れる電流（ＮＯｘ信号とも称する）に比例することを利用して、ＮＯｘガスの濃度を求めるようになっている。

【0003】

特許文献１に係るガスセンサにおいては、セラミックス製のセンサ素子が、金属製のハウジングとこれに溶接固定された円筒形の内筒の中空部において、複数のセラミック製の碍子であるセラミックサポータと、これらセラミックサポータの間にそれぞれ充填されたタルク等のセラミックスの圧粉体とによって固定され、圧粉体によって気密封止されている。

【0004】

特許文献１に開示されているガスセンサの組立工程は、セラミックサポータおよび圧粉体のそれぞれの軸中心位置に設けられてなる貫通孔とセンサ素子とを順次に嵌め合うことでセンサ素子に各部材を環装する工程と、係る工程によって得られた、セラミックサポータや圧粉体をセンサ素子に環装してなる中間組立品と円筒形の内筒とを嵌め合うことで中間組立品に内筒を環装する工程とを含んでいる。

【0005】

このような嵌め合い工程においては、軸となる部品に反りがあり、また互いの部品の嵌め合い部分のクリアランスが狭い場合に、軸となる部品と嵌め合い部品とが干渉して、部品を所定の態様にて嵌め合うことができないことがある。

【0006】

しかも、特許文献１に開示されているようなガスセンサの場合、被測定ガスが基準ガス空間へと流入することのないように、被測定ガス空間と基準ガス空間との間の気密性を確保する必要がある一方で、自動車等の内燃機関の排気管内など設けられる関係上、そのサイズはなるべく小さい方が好ましいとされている。それゆえに、内筒の内径さらにはセラミックサポータや圧粉体のサイズを小さくするとともに寸法公差を一般的な嵌め合い部品よりも小さく設定することが求められる。つまりは、クリアランスが充分に確保されない状況のもとで組立を行うことが求められる。その結果として、セラミックサポータや圧粉体がセンサ素子と干渉したり、あるいは、中間組立品が内筒と干渉したりすることが原因となって、良好に組立が行えない場合が起こりやすい。特に、係る組立工程を自動化しようとする際に、このような干渉が生じやすい。また、反りの程度が、素子の特性という観点からは問題にならないようなセンサ素子を組み立てに用いる場合であっても、上記のような干渉が生じた結果、組立不良となってしまうことも起こり得る。

【0007】

嵌め合い部品のクリアランスが十分に確保されるように寸法および公差を設定すれば、係る不具合は低減され得るが、上述したように、このような対応は、素子の気密封止およびサイズ抑制の観点から採用することは望ましくない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１０−３１８９８０号公報

【発明の概要】

【0009】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、センサ素子に反りのある場合であっても、従来よりも確実にガスセンサを組み立てることができる組立方法、およびこれを実現する組立装置を提供することを目的とする。

【0010】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様では、ガスセンサの組立方法が、セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で、前記下端部側の所定位置を第１の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、下側保持状態とし、前記下端部を前記凹部に挿入した状態で、前記センサ素子の上端部側の所定位置を第２の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、上側保持状態とするときに、前記センサ素子を前記上側保持状態とする保持工程と、前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせる嵌合工程と、前記貫通孔が前記上端部に嵌め合わされた後に前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる切替工程と、を備えるようにした。

【0011】

本発明の第２の態様では、第１の態様に係るガスセンサの組立方法において、複数種類の前記被環装部材のそれぞれについて前記保持工程と前記嵌合工程と前記切替工程とを行うことによって中間組立品を得るようにした。

【0012】

本発明の第３の態様では、第２の態様に係るガスセンサの組立方法において、前記複数種類の前記被環装部材が、セラミックス製の碍子であるセラミックサポータと、セラミックスの圧粉体と、を含み、前記セラミックサポータと前記圧粉体とを交互に環装するようにした。

【0013】

本発明の第４の態様では、ガスセンサの組立方法が、第２または第３の態様に係る方法によって前記中間組立品を得る第１環装工程と、前記下端部を前記凹部に挿入することによって前記中間組立品を前記保持台に載置した状態で前記中間組立品を所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、前記センタリング工程を経た前記中間組立品に筒状体を環装する第２環装工程と、を備えるようにした。

【0014】

本発明の第５の態様では、ガスセンサの組立方法が、セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品を、前記センサ素子の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、前記センタリング工程を経た前記中間組立品に前記筒状体を環装する環装工程と、を備えるようにした。

【0015】

本発明の第６の態様では、ガスセンサの組立装置が、セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子を挿入するための凹部を備えた保持台と、前記保持台の凹部に前記センサ素子の下端部が挿入された状態で、前記センサ素子の前記下端部側の所定位置を挟持する第１の挟持手段と、前記凹部に前記センサ素子の前記下端部が挿入された状態で、前記センサ素子の上端部側の所定位置を挟持する第２の挟持手段と、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を供給する被環装部材供給部と、前記被環装部材を前記被環装部材供給部から環装処理実行位置にまで搬送する被環装部材搬送手段と、を備え、前記センサ素子の前記下端部側の所定位置を前記第１の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、下側保持状態とし、前記センサ素子の上端部側の所定位置を第２の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記センサ素子を保持する状態を、上側保持状態とするときに、前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させるようにした。

【0016】

本発明の第７の態様では、第６の態様に係るガスセンサの組立装置において、前記被環装部材供給部と前記被環装部材搬送手段とが複数種類の被環装部材のそれぞれに応じて複数設けられてなり、前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることで前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、という動作を、前記複数種類の被環装部材のそれぞれについて順次に行うことで、前記複数種類の被環装部材が前記センサ素子に環装された中間組立品を得るようにした。

【0017】

本発明の第８の態様では、第７の態様に係るガスセンサの組立装置において、前記環装処理実行位置が前記複数種類の前記被環装部材に応じて複数設けられており、前記保持台をそれぞれの前記環装処理実行位置の間で搬送する保持台搬送手段、をさらに備え、前記保持台搬送手段が、前記センサ素子を保持した前記保持台をそれぞれの前記環装処理実行位置に順次に搬送し、それぞれの前記環装処理実行位置において、前記被環装部材搬送手段が前記上側保持状態とされた前記センサ素子の前記上端部に、前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせた後、前記センサ素子の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることで前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる、という動作を行うことで、前記複数種類の被環装部材が前記センサ素子に環装された中間組立品を得るようにした。

【0018】

本発明の第９の態様では、ガスセンサの組立装置が、セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の下端部を挿入するための凹部を備えた保持台と、前記センサ素子にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品を、前記センサ素子の前記下端部を前記凹部に挿入することによって前記保持台に載置させた状態で、互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング処理を行うセンタリング手段と、筒状体を供給する筒状体供給部と、前記筒状体を前記筒状体供給部から筒状体環装処理位置まで搬送する筒状体搬送手段と、前記筒状体を前記中間組立品に環装する環装手段と、を備え、前記センタリング手段によってセンタリング処理した後に、前記環装手段によって、前記筒状体搬送手段によって前記筒状体供給部から前記中間組立品の上方の前記筒状体環装処理位置に搬送されてきた前記筒状体を環装するようにした。

【0019】

本発明の第１０の態様では、第８の態様に係る組立装置と第９の態様に係る組立装置とを備えるガスセンサの組立装置が、第８の態様に係る組立装置によって前記中間組立品を得た後、前記中間組立品が載置された前記保持台を前記保持台搬送手段によって前記センタリング処理を行うセンタリング処理位置にまで搬送し、前記センタリング処理位置において当該中間組立品を第９の態様に係る中間組立品として前記筒状体を環装するようにした。

【0020】

本発明の第１１の態様では、所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材に、円板状または円筒状をなし、かつ、前記長尺状部材の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を環装する方法が、前記長尺状部材の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で、前記下端部側の所定位置を第１の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記下端部が垂直方向に沿うように前記長尺状部材を保持する状態を、下側保持状態とし、前記下端部を前記凹部に挿入した状態で、前記長尺状部材の上端部側の所定位置を第２の挟持手段にて挟持することにより、少なくとも前記上端部が垂直方向に沿うように前記長尺状部材を保持する状態を、上側保持状態とするときに、前記長尺状部材を前記上側保持状態とする保持工程と、前記上側保持状態とされた前記長尺状部材の前記上端部に前記被環装部材の前記貫通孔を嵌め合わせる嵌合工程と、前記被環装部材が前記上端部に嵌め合わされた後に前記長尺状部材の保持状態を前記上側保持状態から前記下側保持状態へと切り替えることにより、前記被環装部材を所定の環装位置に到達させる切替工程と、を備えるようにした。

【0021】

本発明の第１２の態様では、所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材にそれぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品に筒状体を環装する方法が、前記長尺状部材の下端部を所定の保持台の凹部に挿入した状態で前記中間組立品を所定のセンタリング手段にて互いに直交する二方向において側方から挟持するセンタリング工程と、前記センタリング工程を経た前記中間組立品に前記筒状体を環装する環装工程と、を備えるようにした。

【0022】

本発明の第１ないし第４、第６ないし第８、第１０、および、第１１の態様によれば、センサ素子または長尺状部材に反りがあり、かつ、被環装部材とセンサ素子または長尺状部材との寸法公差が小さい場合であっても、確実に被環装部材をセンサ素子または長尺状部材に環装することが出来る。

【0023】

本発明の第４、第５、第９、第１０、および、第１２の態様によれば、センサ素子または長尺状部材に反りがあり、かつ、中間組立品と筒状体との寸法公差が小さい場合であっても、確実に筒状体を中間組立品に環装することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施の形態において組立の対象となるガスセンサ１の外観斜視図である。

【図2】ガスセンサ１の内部の主要構成を示す部分断面図である。

【図3】中間組立品２０の組立手順を概略的に示す図である。

【図4】組立完成品４０を得るために、中間組立品２０を筒状体３０に嵌合する様子を示す図である。

【図5】従来の第１および第２組立工程におけるセンサ素子１０の保持固定の様子を示す図である。

【図6】従来の第１組立工程の組立途中の様子を示す図である。

【図7】反りがあるセンサ素子１０を用いて得られる中間組立品２０を、模式的に示す図である。

【図8】実施の形態において第１組立工程および第２組立工程に用いる保持台５０の概略を示す平面図である。

【図9】第１組立工程におけるセンサ素子１０の保持の様子を示す図である。

【図10】第１組立工程におけるセンサ素子１０の保持の様子を示す図である。

【図11】上側クランプ状態にあるセンサ素子１０の第１先端部１０ａにセラミックサポータ８ｂの貫通孔８ｂｈを嵌め合わせる際の様子を示す図である。

【図12】クランプ状態の切り替え途中の様子を示す概念図である。

【図13】ワッシャー７を環装する際の様子を示す図である。

【図14】セラミックサポータ８ａを環装する際の様子を示す図である。

【図15】圧粉体９ａを環装する際の様子を示す図である。

【図16】セラミックサポータ８ｂを環装する際の様子を示す図である。

【図17】圧粉体９ｂを環装する際の様子を示す図である。

【図18】セラミックサポータ８ｃを環装する際の様子を示す図である。

【図19】第２組立工程の開始時の様子を示す図である。

【図20】センタリングガイド７１を用いたセンタリング処理の様子を示す図である。

【図21】センタリング処理の前後におけるセンサ素子１０の姿勢を概念的に示す図である。

【図22】第１組立工程および第２組立工程を行う組立装置１０００の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

＜ガスセンサの構成＞
図１は、本実施の形態において組立の対象となるガスセンサ（より詳細には、その本体部）１の外観斜視図である。図２は、係るガスセンサ１の内部の主要構成を示す部分断面図である。本実施の形態において、ガスセンサ１とは、その内部に備わるセンサ素子１０（図２）によって所定のガス成分（例えば、ＮＯｘ等）を検出するためのものである。

【0026】

なお、センサ素子１０は、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質セラミックスからなる素子体を主たる構成材料とする長尺の柱状あるいは薄板状の部材である。センサ素子１０は、第１先端部１０ａの側にガス導入口や内部空所などを備えるとともに、素子体表面および内部に種々の電極や配線パターンを備えた構成を有する。センサ素子１０においては、内部空所に導入された被検ガスが内部空所内で還元ないしは分解されて酸素イオンが発生する。ガスセンサ１においては、素子内部を流れる酸素イオンの量が被検ガス中における当該ガス成分の濃度に比例することに基づいて、係るガス成分の濃度が求められる。なお、図２において正面を向いている面をセンサ素子１０の主面Ｓ１と称し、この主面Ｓ１と垂直でかつ長手方向に沿う面を側面Ｓ２と称する。

【0027】

ガスセンサ１の外側は、主として、第１カバー２と、固定ボルト３と、第２カバー４とから構成される。

【0028】

第１カバー２は、センサ素子１０のうち、使用時に被検ガスに直接に接触する部分、具体的には、ガス導入口１１や閉空間１２（緩衝空間１２ａ、第１内部空所１２ｂ、第２内部空所１２ｃ）などが備わる第１先端部１０ａを保護する、略円筒状の外装部材である。なお、図２および以降の図面においては、理解の助けのために、ガス導入口１１および閉空間１２（緩衝空間１２ａ、第１内部空所１２ｂ、第２内部空所１２ｃ）が主面Ｓ１に形成されているように示しているが、実際には、これらの部位は、主面Ｓ１において露出しているわけではなく、ガス導入口１１がセンサ素子１０の図２における最下端部に開口しているのを除き、それぞれ、センサ素子１０の内部に設けられてなる。

【0029】

また、より詳細には、第１カバー２は、外側カバー２ａと内側カバー（図示省略）との２層構造となっている。外側カバー２ａと内側カバーは、それぞれ、一方側が有底の円筒状をしているとともに、側面部分に気体が通過可能な複数の貫通孔が設けられてなる。なお、図１には、外側カバー２ａに設けられた貫通孔Ｈ１を例示しているが、これはあくまで例示であって、貫通孔の配置位置および配置個数は、第１カバー２の内部への被測定ガスの流入態様を考慮して適宜に定められてよい。

【0030】

固定ボルト３は、ガスセンサ１を測定位置に固定する際に用いられる環状の部材である。固定ボルト３は、ねじ切りがされたボルト部３ａと、ボルト部３ａを螺合する際に保持される保持部３ｂとを備えている。ボルト部３ａは、ガスセンサ１の取り付け位置に設けられたナットと螺合する。例えば、自動車の排気管に設けられたナット部にボルト部３ａが螺合されることで、ガスセンサ１は、第１カバー２の側が排気管内に露出する態様にて該排気管に固定される。

【0031】

第２カバー４は、ガスセンサ１の他の部位を保護する円筒状部材である。第２カバー４の端部からは、ガスセンサ１と図示しない駆動制御部とを電気的に接続するためのケーブルＣが延在している。

【0032】

図２は、ガスセンサ１の内部構成、より具体的には、ガスセンサ１から、図１に示した第１カバー２と、固定ボルト３と、第２カバー４とを除いた構成を示している。

【0033】

図２に示すように、ガスセンサ１の内部においては、センサ素子１０のうち、ガス導入口１１等が備わる第１先端部１０ａとケーブルＣとの接続端子１３などが備わる第２先端部１０ｂとを除く部分に、ワッシャー７と、３つのセラミックサポータ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）と、２つの圧粉体９（９ａ、９ｂ）とが、それぞれ、センサ素子１０が軸中心に位置する態様にて環装されている。セラミックサポータ８は、セラミックス製の碍子である。一方、圧粉体９は、タルクなどのセラミックス粉末を成型したものである。

【0034】

以降の説明においては、センサ素子１０にワッシャー７とセラミックサポータ８と圧粉体９とが環装された構成のものを中間組立品２０と称する。図３は、中間組立品２０の組立手順を概略的に示す図である。

【0035】

図３に示すように、中間組立品２０は、概略、センサ素子１０に対して、ワッシャー７、セラミックサポータ８ａ、圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｃをこの順に環装することによって組み立てられる。各部材は円板状または円柱状をなしているが、係る環装を実現するため、ワッシャー７の軸中心位置には、円形状の貫通孔７ｈが設けられており、セラミックサポータ８ａ、圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｃにはそれぞれ、センサ素子１０の断面形状に応じた矩形状の貫通孔８ａｈ、９ａｈ、８ｂｈ、９ｂｈ、８ｃｈが設けられている。これらの貫通孔が、センサ素子１０と嵌め合わされることで、各部材がセンサ素子１０に環装される。なお、セラミックサポータ８ｃの貫通孔８ｃｈと反対側の部分は、貫通孔８ｃｈよりも大きな開口を有する開口部８ｃｈ’となっている。また、中間組立品２０において、ワッシャー７と、セラミックサポータ８と、圧粉体９とは、同軸に配置される。

【0036】

なお、気密性の確保の観点から、セラミックサポータ８の貫通孔と圧粉体９の貫通孔とは、センサ素子１０の設計上の断面サイズとの差が０．２５ｍｍ〜０．３５ｍｍであるように、そして、寸法公差が０．１ｍｍであるように構成される。一方、ワッシャー７の貫通孔７ｈは、センサ素子１０の設計上の断面サイズとの差が最低でも１ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であるように設けられる。また、ワッシャー７と、セラミックサポータ８と、圧粉体９とは、外径の値の差が最大でも０．３５ｍｍ程度に収まるように構成されてなる。

【0037】

また、中間組立品２０には、図２に示すように、セラミック製の円筒状部材であるハウジング５と金属製の円筒状部材である内筒６とが一体となった円筒状の筒状体（内筒溶接品）３０が環装されてなる。以降の説明においては、中間組立品２０に対し筒状体３０が環装された構成のものを組立完成品４０と称する。図４は、組立完成品４０を得るために、中間組立品２０を筒状体３０に嵌合する様子を示す図である。

【0038】

筒状体３０は、内筒６の一端部に備わる、外側へと屈曲する屈曲部６ａが、ハウジング５の端面５ｓに溶接されることで、一体に構成されてなる。また、ハウジング５と内筒６とは、略同じ内径を有するとともに、同軸に接続されてなる。なお、筒状体３０の内径Ｄ１は、中間組立品２０の最大外径の設計値Ｄ２よりも大きく設定されている。

【0039】

図４に示すように中間組立品２０を筒状体３０に嵌合することによって組立完成品４０を得た後、筒状体３０の内部の中間組立品２０に対して圧粉体９ａ、９ｂを圧縮させる方向に外力を加えることによって、組立完成品４０の内部においては、センサ素子１０のガス導入口１１等が備わる第１先端部１０ａ側とケーブルＣとの接続端子１３などが備わる第２先端部１０ｂとの間が封止される。これにより、被測定ガス空間と基準ガス空間との間の気密性が確保される。

【0040】

また、組立完成品４０が第１カバー２、固定ボルト３、および第２カバー４にて被覆されたものが、ガスセンサ１である。具体的には、ハウジング５の先端の筒状部５ａには、第１カバー２が接続される。また、ハウジング５の外周には、突起部５ｂと接触する態様にて固定ボルト３が環装される。さらに、係る環装によって形成される、固定ボルト３とハウジング５との間の環状の溝部に嵌め込む態様にて、第２カバー４が取り付けられる。

【0041】

以上のような構成を有することで、ガスセンサ１では、所定位置に取り付けられた状態において、センサ素子１０の第１先端部１０ａの周りの雰囲気（第１カバー２内の雰囲気）と外部の雰囲気とが完全に遮断されるようになっており、これにより、被検ガス中における対象ガス成分の濃度を精度良く測定できるようになっている。

【0042】

＜センサ素子の反りと従来の組立工程の問題点＞
図２ないし図４においては、説明の簡単のために、センサ素子１０の反りを無視しているが、実際のセンサ素子１０には、その作製プロセスに起因して、わずかな反りがある。具体的には、センサ素子１０は、セラミックス粉末と有機物との混合物であるスラリーを所定のフィルム上に塗布しその後乾燥させたうえで、所定のサイズにカットしたセラミックグリーンシートを複数枚用意し、必要に応じてそれぞれのセラミックグリーンシートにスクリーン印刷等によって所定の配線パターンを形成したり、あるいはキャビティを形成したうえでそれらを積層し、積層体をカットしたうえで焼成することで作製される。この焼成時の収縮に伴って、センサ素子１０には反りが生じる。反り抑制のために種々の対策が施されたとしても、全てのセンサ素子において反りを完全になくすことは、現実的には困難である。

【0043】

過度の反りは、センサ素子１０の特性に影響を与えるため、そのような反りのあるセンサ素子１０は、中間組立品２０の組立工程（以下、これを第１組立工程と称する）に先立って除外される。ただし、反りがあったとしても所定の寸法公差内に収まっており、特性上問題がないセンサ素子１０については、第１組立工程に供されるのが通常である。それゆえ、第１組立工程およびこれに引き続いて行う組立完成品４０の組立工程（以下、これを第２組立工程と称する）においては、センサ素子１０の反りを考慮した組立を行う必要がある。

【0044】

図５、図６、および図７は、従来の第１および第２組立工程の様子を模式的に示す図である。なお、図５ないし図７および以降の説明においては、センサ素子１０の長手方向および厚み方向に一様に湾曲する態様での反りが生じる場合を対象とするが、センサ素子１０の反りの態様はあくまで例示であって、実際のセンサ素子１０において生じる反りの方向は、これらの組合せに限定されるものではない。また、センサ素子１０の反りは、実際よりも誇張されている。

【0045】

図５は、従来の第１および第２組立工程におけるセンサ素子１０の保持固定の様子を示している。図５（ａ）は、センサ素子１０を主面Ｓ１の側からみるようにした場合の図であり、図５（ｂ）は、センサ素子１０を長手方向の側面Ｓ２の側からみるようにした場合の図である。

【0046】

図５に示すように、従来の手法では、保持台１０５０の上面から鉛直下方に向けて設けられた凹部１０５０ａにセンサ素子１０の第２先端部１０ｂが挿入された後、たとえばクランプ機構などによって矢印ＡＲ１およびＡＲ２にて示すように挟持されることにより、センサ素子１０が凹部１０５０ａにおいて保持固定される。係る保持固定の状態は、第２組立工程が完了するまで保たれる。

【0047】

この場合、センサ素子１０に反りがあると、図５に示すように、センサ素子１０の第１先端部１０ａは、保持台１０５０に固定されている第２先端部１０ｂの鉛直上方の位置からずれて位置する。図５に示す場合においては、保持台１０５０から上方に向かうほど次第にセンサ素子１０がずれている。

【0048】

図６は、従来の第１組立工程の組立途中の様子を示している。第１組立工程においては、図５に示す態様にて固定されてなるセンサ素子１０に対して、図３に示したように、ワッシャー７、セラミックサポータ８ａ、圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｃをこの順に第２先端部１０ｂの側から環装することによって、中間組立品２０が組み立てられる。図６においては、それらの部材のうちセラミックサポータ８ｂを第１先端部１０ａの側から環装する際の様子を、センサ素子１０を主面Ｓ１の側からみた場合を例示している。

【0049】

この場合、センサ素子１０に反りがあるため、図６（ａ）に示すように、センサ素子１０の第１先端部１０ａは、一点鎖線Ｌ１で示すセンサ素子１０の設計上の軸中心位置からずれている。そのため、セラミックサポータ８ｂの貫通孔８ｂｈと第１先端部１０ａとを嵌め合うにあたっては、セラミックサポータ８ｂを、第１先端部１０ａの位置に合わせて位置決めする必要がある。場合によっては、第１先端部１０ａの向きに応じてセラミックサポータ８ｂの姿勢を調整する必要も生じる。すなわち、従来の第１組立工程の場合、位置決めの制御が複雑になる傾向がある。

【0050】

また、図６（ａ）に示すように、セラミックサポータ８ｂの貫通孔８ｂｈの内寸をｗ１とし、センサ素子１０の主面Ｓ１における幅をｗ２としたとき、内寸ｗ１は当然ながらセンサ素子１０の幅ｗ２よりも大きな値に設定されている。

【0051】

しかしながら、反りのあるセンサ素子１０が水平方向において実際に占める最大幅をｗ３とするとき、ｗ３の値が所定の寸法公差内に収まっていたとしても、ｗ１との差が小さい場合には、図６（ｂ）に示すようにセラミックサポータ８ｂがセンサ素子１０の途中で引っかかってしまい、良好に環装されない場合が起こり得る。

【0052】

これは、センサ素子１０の側面Ｓ２の側でも同様に起こり得る。係る場合、セラミックサポータ８ｂ本来の位置とは異なる高さ位置に留まってしまいその直前に環装された圧粉体９ａとの間に必要以上の隙間が生じたり、あるいは、残りの部材が所定位置に環装されないなどの不具合が起こることになる。すなわち、第１組立工程が正常に完了できないことになる。

【0053】

ただし、図６（ｃ）に示すように、セラミックサポータ８ｂがいったんセンサ素子１０の形状に倣って水平方向に傾いた状態で嵌め合わされれば、結果として、セラミックサポータ８ｂが本来の高さ位置に環装されることもあり得る。しかしながら、係る状態は常に実現されるわけではなく、偶発的に起こるに過ぎない。

【0054】

これらのことは、セラミックサポータ８ｂに限らず、他のセラミックサポータ８および圧粉体９についても同様にいえることである。特に、圧粉体９の場合は、脆いために、環装途中でセンサ素子１０に引っかかると、その衝撃のために形が崩れてしまうという不具合も起こり得る。

【0055】

すなわち、従来の第１組立工程の場合、これらの部材とセンサ素子１０の第１先端部１０ａとを嵌め合わせようとする際に、不具合が生じやすいという問題がある。また、反り形状が複雑な場合ほど、環装途中での部材の引っかかりは起こりやすい。

【0056】

一方、図７は、センサ素子１０には反りがあるものの、第１組立工程において全ての部材をセンサ素子１０に環装できた場合に得られる中間組立品２０を、模式的に示している。これには、環装の途中で図６（ｃ）に示すような部材の傾きが生じることがある場合も含まれる。なお、図７（ａ）は、センサ素子１０を主面Ｓ１の側からみるようにした場合の図であり、図７（ｂ）は、センサ素子１０を長手方向の側面Ｓ２の側からみるようにした場合の図である。

【0057】

係る中間組立品２０においては、図７に示すように、環装された各部材が、センサ素子１０の反り形状に倣って、水平方向に変位して位置することになる。図７に示す場合においては、上方（第２先端部１０ｂにより近い方）に配置される部材ほど、変位が大きい。

【0058】

係る場合、中間組立品２０の設計上の外径をＤ２（図４参照）とすると、部材の変位があるために、第２組立工程において筒状体３０に嵌め合わせる際の中間組立品２０の実質的な外径は、図７に示すように、圧粉体９ｂのところではＤ２＋ｄ１となり、セラミックサポータ８ｃのところではＤ２＋ｄ２となる。内筒６（筒状体３０）の内径Ｄ１は中間組立品２０の外径の寸法誤差を考慮して、その設計値Ｄ２よりも大きく設定されるが、Ｄ２＋ｄ１やＤ２＋ｄ２の値がＤ１よりも大きいと、第２組立工程において中間組立品２０と筒状体３０とを嵌め合わせることはもはやできなくなる。

【0059】

以上のように、従来の場合、センサ素子１０に反りがあると、図６（ｂ）や図７に示すように、第１組立工程における中間組立品２０あるいは第２組立工程における組立完成品４０の組立が、好適に行えない場合が起こりやすい。すなわち、センサ素子１０自体は不良品でないにもかかわらず、中間組立品２０あるいは組立完成品４０が不良品となってしまうことが起こりやすい。このことはガスセンサ１の製造歩留まりを引き下げる要因となっている。

【0060】

なお、係る問題は、一見すると、嵌め合わせに際しての各部材の寸法公差を大きく設定すれば、解消され得るようにも思える。しかしながら、このように設定した場合、環装自体が行えたとしても、センサ素子１０と環装した各部材との隙間や中間組立品２０と筒状体３０との隙間が大きくなってしまうため、圧粉体９を圧縮することで気密封止を行ったとしても、充分に気密性が確保できないという問題が生じる。従って、寸法公差を大きくするという対応は、ガスセンサ１の性能確保という点で現実的ではない。

【0061】

＜組立工程におけるセンサ素子の保持＞
続いて、本実施の形態において実現される第１組立工程および第２組立工程を説明するに先立ち、これらの組立工程、特に第１組立工程におけるセンサ素子１０の保持の仕方について説明する。図８ないし図１０は、係るセンサ素子１０の保持について説明する図である。

【0062】

図８は、本実施の形態において第１組立工程および第２組立工程に用いる保持台５０の概略を示す平面図である。図８（ａ）に示すように、保持台５０には、センサ素子１０が（より具体的にはその第２先端部１０ｂ側が）挿嵌される凹部５０ａが、上面側から鉛直下方に向けて設けられてなる。また、保持台５０の内部には、鉛直方向に延在する挟持面５１ｓを有し、かつ、図示しない作動機構によって凹部５０ａに挿嵌されたセンサ素子１０の第２先端部１０ｂの挟持と開放とを自在に行える第１クランプ５１が設けられている。図８（ａ）に示すのが第１クランプ５１によってセンサ素子１０が挟持されていない状態であり、図８（ｂ）に示すのが第１クランプ５１によってセンサ素子１０が挟持されている状態である。なお、第２先端部１０ｂ側が凹部５０ａに挿嵌されたのみであってクランプされていない状態においては、センサ素子１０の姿勢は安定しておらず、がたつきが生じるものとなっている。

【0063】

なお、図８においては、矢印ＡＲ３にて示すように、第１クランプ５１がセンサ素子１０の断面の対角線方向に進退自在に設けられている場合を例示しているが、第１クランプ５１の具体的構成はこれに限られるものではない。

【0064】

図９および図１０は、第１組立工程におけるセンサ素子１０の保持の様子を示している。本実施の形態においては、第１組立工程においてセンサ素子１０を保持する手段として、上述した保持台５０に備わる第１クランプ５１に加えて、図９および図１０に示す第２クランプ５２を用いる。以降においては、第１クランプ５１および後述する第２クランプ５２がセンサ素子１０を挟持することを、単に「クランプする」とも称する。

【0065】

図９（ａ）および図１０（ａ）は、第１クランプ５１または第２クランプ５２にクランプされているセンサ素子１０を主面Ｓ１の側からみるようにした場合の図であり、図９（ｂ）および図１０（ｂ）は、係るセンサ素子１０を長手方向の側面Ｓ２の側からみるようにした場合の図である。

【0066】

第２クランプ５２は、センサ素子１０の第２先端部１０ｂが保持台５０に挿入された際にセンサ素子１０の第１先端部１０ａの近傍に位置するように、設けられればよい。なお、図９および図１０においては図示を省略するが、第２クランプ５２は所定の支持手段によって支持されており、鉛直方向に延在する挟持面５２ｓを有し、かつ、図示しない作動機構によってセンサ素子１０の第１先端部１０ａの挟持と開放とを自在に行えるようになっている。好ましくは、第２クランプ５２は、鉛直方向に昇降自在に設けられる。なお、図９および図１０では第２クランプ５２が４つの部材に分かれているように図示されているが、その構成は限定されない。

【0067】

本実施の形態においては、原則として、第１クランプ５１と第２クランプ５２のいずれか一方でセンサ素子１０をクランプするものとする。具体的には、図９に示すように、第１クランプ５１によって第２先端部１０ｂをクランプする場合には、第２クランプ５２を第１先端部１０ａから離間させる。これを下側クランプ状態（下側保持状態）と称することとする。一方、図１０に示すように、第２クランプ５２によって第１先端部１０ａをクランプする場合には、第１クランプ５１を第２先端部１０ｂから離間させる。これを上側クランプ状態（上側保持状態）と称することとする。

【0068】

下側クランプ状態では、図９に示すように、鉛直方向に延在する第１クランプ５１の挟持面５１ｓの間に挟まれることで、センサ素子１０は、少なくとも第２先端部１０ｂの近傍が鉛直方向に沿うように保持される。反りがあるセンサ素子１０の場合は、第１先端部１０ａに近づくほど鉛直方向からずれていくように保持される。これは、図５に示した従来の組立工程におけるセンサ素子１０の保持の様子と同じである。

【0069】

一方、上側クランプ状態では、図１０に示すように、鉛直方向に延在する第２クランプ５２の挟持面５２ｓの間に挟まれることで、センサ素子１０は、少なくとも第１先端部１０ａが鉛直方向に沿うように保持される。反りがあるセンサ素子１０の場合は、第２先端部１０ｂに近づくほど鉛直方向からずれていくように保持される。なお、センサ素子１０が上側クランプ状態にあるとき、第２先端部１０ｂは、保持台５０に設けられた凹部５０ａの中に留まるという意味においては凹部５０ａに拘束されていることになるが、第１クランプ５１による挟持は行われていないので、凹部５０ａにおいて保持固定されているわけではない。

【0070】

＜第１組立工程の概要＞
本実施の形態においては、上述した下側クランプ状態と上側クランプ状態とを所定のタイミングで切り替えることによって第１組立工程を行う。具体的にいえば、個々の部材の貫通孔をセンサ素子１０の第１先端部１０ａに嵌め合わせようとする際には上側クランプ状態にてセンサ素子１０を保持し、それぞれの部材が所定位置に配置される際には下側クランプ状態にセンサ素子１０を保持する。

【0071】

図１１は、センサ素子１０への部材の環装の一例として、上側クランプ状態にあるセンサ素子１０の第１先端部１０ａにセラミックサポータ８ｂの貫通孔８ｂｈを嵌め合わせる際の様子を、センサ素子１０を主面Ｓ１の側からみるようにした図である。

【0072】

上側クランプ状態とされることで、図１１に示すように、センサ素子１０の第１先端部１０ａは鉛直方向に沿って配置されているので、一点鎖線Ｌ２で示す第１先端部１０ａの軸中心位置も延長方向と合致する。そのため、セラミックサポータ８ｂを嵌め合わせるにあたっては、セラミックサポータ８ｂの貫通孔８ｂｈの軸中心が一点鎖線Ｌ２と合致するように、セラミックサポータ８ｂを配置すればよいことになる。係る場合、反りに応じてセラミックサポータ８ｂの姿勢を調整する必要も生じない。

【0073】

しかも、この場合、セラミックサポータ８ｂの水平方向における最大幅は、センサ素子１０の主面Ｓ１における幅ｗ２であるので、当該幅ｗ２とセラミックサポータ８ｂの貫通孔８ｂｈの内寸ｗ１とが所定の寸法公差をみたしていれば、貫通孔８ｂｈは第１先端部１０ａに嵌め合わされることになる。

【0074】

別の見方をすれば、図６に例示した従来の組立工程とは異なり、センサ素子１０の第１先端部１０ａが水平方向において実際に占める最大幅を大きく見積もる必要がないので、内寸ｗ１と幅ｗ２との寸法公差を従来よりも小さい値に抑えることができる。このことは、ガスセンサ１における気密性を向上させるうえでより効果的である。

【0075】

このようにして貫通孔８ｂｈが第１先端部１０ａに嵌め合わされたら、センサ素子１０の保持態様を上側クランプ状態から下側クランプ状態へと切り替える。図１２は、係るクランプ状態の切り替え途中の様子を示す概念図である。なお、図１２はあくまで概念図であって、センサ素子１０の反りは誇張して示されており、実際には、セラミックサポータ８ｂは第２先端部１０ｂに達することはない。

【0076】

センサ素子１０に反りがある場合、この上側クランプ状態から下側クランプ状態への切替に伴うわずかな時間に、センサ素子１０の姿勢が図１２（ａ）に示す上側クランプ状態から図１２（ｂ）に示す中間状態を経て図１２（ｃ）に示す下側クランプ状態へと変化する。これに伴って、センサ素子１０の鉛直方向に沿う部分が、第１先端部１０ａから第２先端部１０ｂへと遷移するが、係る遷移の方向は、第１先端部１０ａに嵌め合わされたセラミックサポータ８ｂの移動方向と合致する。それゆえ、セラミックサポータ８ｂは、概ね、その貫通孔８ｂｈがセンサ素子１０の鉛直方向に沿う部分に位置する状態を保ちながら下方に移動することになる。結果として、センサ素子１０に反りがあったとしても、セラミックサポータ８ｂはスムーズに所定の環装位置に到達する。なお、センサ素子１０の反りが小さいほど、上側クランプ状態と下側クランプ状態のいずれにおいてもセンサ素子１０は鉛直方向により近い姿勢で保持されるので、嵌め合わされたセラミックサポータ８ｂは、途中で引っかかることなくよりスムーズに環装される。例えば、上側クランプ状態を解除した時点で直ちに所定の環装位置に達することもある。

【0077】

以上のことは、他のセラミックサポータ８および圧粉体９についても同様である。すなわち、本実施の形態においては、それぞれの部材の貫通孔を嵌め合わせようとする際にはセンサ素子１０を下側クランプ状態で保持し、部材が嵌め合わされた後は上側クランプ状態へと切り替えるようにすることで、センサ素子１０とセラミックサポータ８および圧粉体９との寸法公差を小さい値に抑えつつ、センサ素子１０に対してセラミックサポータ８や圧粉体９を確実に環装して、中間組立品２０を得ることができる。

【0078】

＜第１組立工程の詳細＞
次に、上述の原理に基づいて行う、本実施の形態における第１組立工程のより詳細な処理の流れについて説明する。なお、以降の説明においては、センサ素子１０の反りは、係る上側クランプ状態が実現される程度の範囲内に留まるものとし、第１先端部１０ａの鉛直状態と凹部５０ａにおける第２先端部１０ｂの拘束とが両立し得ないほどの反りがあるセンサ素子１０については、対象外とする。

【0079】

図１３ないし図１８は、第１組立工程の工程途中の様子を具体的に示す図である。なお、図１３ないし図１８においては、便宜上、センサ素子１０は反りがないものとして図示しているが、実際には、上述したように、上側クランプ状態が実現できる範囲での反りは許容される。

【0080】

初めに、センサ素子１０にワッシャー７を環装する。図１３は、ワッシャー７を環装する際の様子を示す図である。

【0081】

まずあらかじめ、図１３（ａ）に示すように、第２先端部１０ｂを保持台５０の凹部５０ａに挿入した状態で、センサ素子１０を上側クランプ状態にて保持しておく。係る状態において、所定の搬送手段６１によって、ワッシャー７を、貫通孔７ｈがセンサ素子１０の第１先端部１０ａの延長線上に位置するように配置する。なお、図１３（ａ）では搬送手段６１がワッシャー７を下方から支持する態様にてワッシャー７を搬送する様子を例示しているが、ワッシャー７の搬送態様はこれに限られない。

【0082】

この状態から、搬送手段６１を下降させる。そして、図１３（ｂ）に示すように、貫通孔７ｈがセンサ素子１０に嵌め合わされた時点で速やかに、搬送手段６１を水平方向に退避させる。これにより、ワッシャー７は、図１３（ｃ）に示すように、センサ素子１０に案内される態様にてセンサ素子１０を挟持している第２クランプ５２の上へと落下する。

【0083】

続いて、この状態から、センサ素子１０の保持態様を上側クランプ状態から下側クランプ状態に切り替える。すると、第２クランプ５２によるセンサ素子１０の挟持が解除されるのに伴い、ワッシャー７はセンサ素子１０に案内される態様にて落下し、保持台５０の上面５０ｓにて静止する。図１３（ｄ）は係る状態を示している。これにより、ワッシャー７がセンサ素子１０に嵌め合わされたことになる。なお、ワッシャー７の貫通孔７ｈは通常、センサ素子１０との引っかかりを心配する必要がない程度の大きさに設けられるので、ワッシャー７の環装は問題なく行われる。

【0084】

次に、セラミックサポータ８ａを環装する。図１４は、セラミックサポータ８ａを環装する際の様子を示す図である。

【0085】

まず、図１４（ａ）に示すように、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態から上側クランプ状態に切り替える。そして、所定の搬送手段６２によって、セラミックサポータ８ａを、貫通孔８ａｈがセンサ素子１０の第１先端部１０ａの延長線上に位置するように配置する。なお、図１４（ａ）では搬送手段６２がセラミックサポータ８ａを側方から把持する態様にてセラミックサポータ８ａを搬送する様子を例示しているが、セラミックサポータ８ａの搬送態様はこれに限られない。

【0086】

この状態から、搬送手段６２を下降させる。そして、図１４（ｂ）に示すように、貫通孔８ａｈがセンサ素子１０に嵌め合わされた時点で速やかに、搬送手段６２を水平方向に退避させる。これにより、セラミックサポータ８ａは、図１４（ｃ）に示すように、センサ素子１０に案内される態様にてセンサ素子１０を挟持している第２クランプ５２の上へと落下する。

【0087】

続いて、この状態から、センサ素子１０の保持態様を上側クランプ状態から下側クランプ状態に切り替える。すると、第２クランプ５２によるセンサ素子１０の挟持が解除されるのに伴い、セラミックサポータ８ａはセンサ素子１０に案内される態様にて落下し、ワッシャー７の上に積み重なる態様にて静止する。図１４（ｄ）は係る状態を示している。これにより、セラミックサポータ８ａがセンサ素子１０に環装されたことになる。

【0088】

次に、圧粉体９ａを環装する。図１５は、圧粉体９ａを環装する際の様子を示す図である。

【0089】

まず、図１５（ａ）に示すように、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態から上側クランプ状態に切り替える。そして、所定の搬送手段６３によって、圧粉体９ａを、貫通孔９ａｈがセンサ素子１０の第１先端部１０ａの延長線上に位置するように配置する。なお、圧粉体９ａは脆いので、その搬送は、図１５（ａ）に示すように、搬送手段６３によって上方から吸着固定させる態様にて行うのが好適である。ただし、圧粉体９ａを壊すことなく搬送できるのであれば、他の搬送態様を採用するようにしてもよい。

【0090】

続いて、この状態から、搬送手段６３を下降させ、図１５（ｂ）に示すように、貫通孔９ａｈをセンサ素子１０に嵌め合わせた状態で圧粉体９ａを第２クランプ５２の上に載置させる。圧粉体９ａが第２クランプ５２の上に載置されると、搬送手段６３を速やかに退避させる。続いて、圧粉体９ａが載置されている第２クランプ５２をセンサ素子１０に沿って降下させる。なお、センサ素子１０に反りが生じていることを鑑み、係る降下に際しては、第２クランプ５２によるセンサ素子１０の挟持をわずかに弛めて、センサ素子１０と第２クランプ５２との摩擦の発生を抑制するのが好ましい。

【0091】

図１５（ｃ）に示すように、第２クランプ５２がセラミックサポータ８ａに近づいた時点で、第２クランプ５２の降下を停止し、同時に、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態に切り替える。これにより、圧粉体９ａはセンサ素子１０に案内される態様にてセラミックサポータ８ａまでの残りの距離を落下し、セラミックサポータ８ａの上に積み重なる態様にて静止する。図１５（ｄ）は係る状態を示している。これにより、圧粉体９ａがセンサ素子１０に環装されたことになる。なお、下側クランプ状態に切り替わる時点で、第２クランプ５２は速やかに当初の位置に復帰する。

【0092】

なお、ワッシャー７やセラミックサポータ８ａを環装する場合と異なり、圧粉体９ａを環装する場合において第２クランプ５２を降下させるのは、圧粉体９ａの落下距離を少しでも短くすることで、圧粉体９ａの破損をできるだけ抑制するためである。圧粉体９ａを破損させることなく環装することができるのであれば、必ずしも係る態様を採用せずともよい。

【0093】

以降、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｃを順次に環装していくことになるが、これらの環装は、上述のセラミックサポータ８ａまたは圧粉体９ａの環装と同様に行えばよい。

【0094】

図１６は、セラミックサポータ８ｂを環装する際の様子を示す図である。すなわち、図１６（ａ）に示すように、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態から上側クランプ状態に切り替える。そして、所定の搬送手段６４によって、セラミックサポータ８ｂを、貫通孔８ｂｈがセンサ素子１０の第１先端部１０ａの延長線上に位置するように配置する。そして、この状態から、搬送手段６４を下降させ、貫通孔８ｂｈがセンサ素子１０に嵌め合わされた時点で速やかに、搬送手段６４を水平方向に退避させる。これによって、セラミックサポータ８ｂを第２クランプ５２の上へと落下させた後、センサ素子１０の保持態様を上側クランプ状態から下側クランプ状態に切り替えて、センサ素子１０に案内される態様にて、セラミックサポータ８ｂを圧粉体９ａの上に積み重なるように落下させる。これにより、図１６（ｂ）に示すように、セラミックサポータ８ｂがセンサ素子１０に環装される。

【0095】

また、図１７は、圧粉体９ｂを環装する際の様子を示す図である。すなわち、図１７（ａ）に示すように、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態から上側クランプ状態に切り替える。そして、所定の搬送手段６５によって、圧粉体９ｂを、貫通孔９ｂｈがセンサ素子１０の第１先端部１０ａの延長線上に位置するように配置する。なお、圧粉体９ｂの搬送についても、圧粉体９ａの場合と同様に、図１７（ａ）に示すような搬送手段６５によって上方から吸着固定させる態様にて行うのが好適である。続いて、この状態から、搬送手段６３を下降させることによって、貫通孔９ｂｈをセンサ素子１０に嵌め合わせた状態で圧粉体９ｂを第２クランプ５２の上に載置させた後、圧粉体９ｂが載置されている第２クランプ５２をセンサ素子１０に沿って降下させる。第２クランプ５２がセラミックサポータ８ｂに近づいた時点で、第２クランプ５２の降下を停止し、同時に、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態に切り替えることで、圧粉体９ｂを、セラミックサポータ８ｂの上に落下させる。積み重なる態様にて静止する。これにより、図１７（ｂ）に示すように、セラミックサポータ８ｂがセンサ素子１０に環装される。

【0096】

さらに、図１８は、セラミックサポータ８ｃを環装する際の様子を示す図である。すなわち、図１８（ａ）に示すように、センサ素子１０の保持態様を下側クランプ状態から上側クランプ状態に切り替える。そして、所定の搬送手段６６によって、セラミックサポータ８ｃを、貫通孔８ｃｈがセンサ素子１０の第１先端部１０ａの延長線上に位置するように配置する。そして、この状態から、搬送手段６６を下降させ、貫通孔８ｃｈがセンサ素子１０に嵌め合わされた時点で速やかに、搬送手段６６を水平方向に退避させる。これによって、セラミックサポータ８ｃを第２クランプ５２の上へと落下させた後、センサ素子１０の保持態様を上側クランプ状態から下側クランプ状態に切り替え、センサ素子１０に案内される態様にて、セラミックサポータ８ｃを圧粉体９ｂの上に積み重なるように落下させる。これにより、図１８（ｂ）に示すように、セラミックサポータ８ｃがセンサ素子１０に環装される。セラミックサポータ８ｃが環装されたことで、中間組立品２０が得られたことになる。

【0097】

＜第２組立工程＞
続いて、第２組立工程について説明する。上述したように、従来の第２組立工程において問題であったのは、図７に示したように、センサ素子１０に反りがあることに起因して、第２組立工程において筒状体３０に嵌め合わせる際の中間組立品２０の実質的な外径が、筒状体３０の内径Ｄ１よりも大きくなってしまっているという点であった。そこで、本実施の形態においては、中間組立品２０の実質的な外径をできるだけ小さくしたうえで（できるだけ設計値Ｄ２に近づけたうえで）、中間組立品２０と筒状体３０とを嵌め合わせるようにする。

【0098】

図１９は、第２組立工程の開始時の様子を示す図である。なお、図１９（ａ）は、センサ素子１０を主面Ｓ１の側からみるようにした場合の図であり、図１９（ｂ）は、センサ素子１０を側面Ｓ２の側からみるようにした場合の図である。

【0099】

換言すれば、図１９は、セラミックサポータ８ｃが環装されることで中間組立品２０が得られた後の状態を示している。このとき、中間組立品２０を構成するセンサ素子１０は、下側クランプ状態となっている。それゆえ、中間組立品２０においては、図７に示した従来の場合と同様に、上方（第２先端部１０ｂにより近い方）に配置される部材ほど、センサ素子１０の反り形状に倣って、水平方向に変位して位置している。

【0100】

本実施の形態においては、筒状体３０との嵌め合わせに先立ち、図１９に示したような状態にある中間組立品２０に対して、センタリングガイド７１を用いたセンタリング処理を行う。

【0101】

センタリングガイド７１は、図１９に示すように、中間組立品２０が組み立てられてその構成部材であるセンサ素子１０の第２先端部１０ｂがそのまま保持台５０に挿入されている状態にあるときに、中間組立品２０の近傍において該中間組立品２０に沿うように、設けられればよい。なお、図１９においては図示を省略するが、センタリングガイド７１は所定の支持手段によって支持されており、鉛直方向に延在する挟持面７１ｓを有し、かつ、図示しない駆動機構によって駆動されることで、矢印ＡＲ４に示すように水平方向に進退自在とされてなる。これによって、環装された各部材の側面側からの中間組立品２０の挟持とその開放とを自在に行えるようになっている。なお、図１９ではセンタリングガイド７１が４つの部材に分かれているように図示されているが、その構成は限定されない。

【0102】

図２０は、センタリングガイド７１を用いたセンタリング処理の様子を示す図である。なお、図２０（ａ）は、センサ素子１０を主面Ｓ１の側からみるようにした場合の図であり、図２０（ｂ）は、センサ素子１０を側面Ｓ２の側からみるようにした場合の図である。また、図２１は、センタリング処理の前後におけるセンサ素子１０の姿勢を概念的に示す図である。なお、図２１はあくまで概念図であって、センサ素子１０の反りは誇張して示されている。

【0103】

具体的には、図２０に示すように、下側クランプ状態を解除するとともにセンタリングガイド７１によって中間組立品２０を挟持する。このとき、中間組立品２０を構成する各部材のうち、センサ素子１０に環装された部材は、接触したセンタリングガイド７１から水平方向に力を受ける。各部材は、水平方向においては拘束されていないので、相反する方向からの力がつり合う位置まで変位する。

【0104】

このときには、センサ素子１０も、図２１（ａ）に示したように、センタリングガイド７１から水平方向の力を受けた部材を介して間接的にセンタリングガイド７１からの水平方向の力Ｆを受ける。第１クランプ５１による保持を解かれたセンサ素子１０は、第２先端部１０ｂこそ保持台５０の凹部５０ａに拘束されてはいるものの、凹部５０ａに固定されているわけではないので、図２１（ａ）に示したセンタリング前の状態から、凹部５０ａを支点として姿勢を違える。具体的には、図２１（ｂ）に示すような、センサ素子１０の水平方向の最大占有幅Ｗが最も小さくなる状態に向かう姿勢変更が起こる。

【0105】

結果として、センタリング処理により、中間組立品２０は、図１９に示したような、センサ素子１０が上方に向かうほど鉛直方向からずれており、これに伴って環装されている各部材も上方ほど水平方向に変位している状態から、図２０に示すような、各部材がセンタリングガイド７１の挟持面７１ｓの間に収まることで、最大外径Ｄ３が最も小さい状態へと遷移する。センタリングガイド７１は、水平方向へと退避する。

【0106】

本実施の形態においては、このように、中間組立品２０を構成する各部材がセンタリングされたうえで、中間組立品２０と筒状体３０との嵌め合わせが行われる。このときの中間組立品２０の最大外径Ｄ３は通常、設計値Ｄ２に対する寸法公差の範囲に収まっており、筒状体３０の内径Ｄ１よりも小さい値となっているので、嵌め合わせは好適に行われる。

【0107】

なお、嵌め合わせは、センタリング処理後の中間組立品２０の中心線と筒状体３０の中心線とを一致させたうえで、中間組立品２０に対して筒状体３０を下降させるか、その反対に固定された筒状体３０に対して中間組立品２０を挿入するか、あるいはそれらの動作を組み合わせることによって実現される。

【0108】

別の見方をすれば、本実施の形態の場合、中間組立品２０の最大外径の寸法公差を設計値Ｄ２に対して大きく見積もる必要がないので、筒状体３０の内径Ｄ１の寸法公差についても従来よりも小さい値に抑えることができる。このことは、ガスセンサ１における気密性を向上させるうえでより効果的である。

【0109】

すなわち、本実施の形態においては、セラミックサポータ８と圧粉体９とが環装された中間組立品２０に対してセンタリング処理を行って、中間組立品２０の外径を最小化した上で、筒状体３０を環装するようにすることで、中間組立品２０と筒状体３０との寸法公差を小さい値に抑えつつ、中間組立品２０に対して筒状体３０を確実に環装して、組立完成品４０を得ることができる。

【0110】

＜組立装置の概要＞
次に、上述した組立工程に用いる装置の一例を説明する。図２２は、本実施の形態において、第１組立工程および第２組立工程を行う組立装置１０００の平面図である。

【0111】

組立装置１０００は、概略、保持台５０へのセンサ素子１０の挿入とワッシャー７の環装とを行う第１ゾーン１００と、セラミックサポータ８ａの環装を行う第２ゾーン２００と、セラミックサポータ８ｂと圧粉体９ａ、９ｂとの環装を行う第３ゾーン３００と、セラミックサポータ８ｃの環装とこれによって得られた中間組立品２０への筒状体３０の環装とを行う第４ゾーン４００と、これによって得られた組立完成品４０を装置外へと搬送する第５ゾーン５００とを、この順に水平方向に列設した構成を有する。

【0112】

また、組立装置１０００は、保持台５０をゾーン間で搬送するゾーン間搬送手段ＴＲ０を備えている。具体的には、ゾーン間搬送手段ＴＲ０は、水平方向に列設された各ゾーンの間を横断する態様にて設けられたガイドレールＧＲの上を、２つの移動テーブルＴＢ（第１移動テーブルＴＢ１、第２移動テーブルＴＢ２）が矢印ＡＲ５に示すように移動自在とされてなるリニアスライダーである。加えて、それぞれの移動テーブルＴＢには、各ゾーンに備わる保持台配置部１０１、２０１、３０１、４０１、５０１に設定された保持台配置位置Ｐ１〜Ｐ５との間で保持台５０の受け渡しを行う受け渡し手段ＤＬ（第１受け渡し手段ＤＬ１、第２受け渡し手段ＤＬ２）が備わっている。それぞれの保持台配置位置Ｐ１〜Ｐ５に対向する受け渡し位置ｐ１〜ｐ５にて移動テーブルＴＢを停止させた状態で、受け渡し手段ＤＬを作動させることで、移動テーブルＴＢと保持台配置部１０１、２０１、３０１、４０１、５０１との間で保持台５０の受け渡しが可能となっている。

【0113】

なお、保持台配置部１０１、２０１、３０１、４０１、５０１は、図示しない第１クランプ作動機構を備える。第１クランプ作動機構は、それぞれの保持台配置部に設けられた保持台配置位置Ｐ１〜Ｐ５に保持台５０が配置された時点で、第１クランプ５１と連結されて、第１クランプ５１の作動を可能とする。

【0114】

好ましくは、第１クランプ５１は、第１クランプ作動機構によって特段の開放動作を行った場合のみ開放状態とされ、それ以外の場合は、非開放状態を保つように動作するよう構成されてなる。非開放状態とは、端的にいえば、センサ素子１０が凹部５０ａに挿入されている場合であればこれを挟持する状態である。このような構成は、例えば、第１クランプ５１にバネによる付勢を利用することなどで実現される。

【0115】

一方、それぞれのゾーンに備わる第２クランプ５２には、これに対応する第２クランプ作動機構５３が備わっている。第２クランプ５２は、上述した上側クランプ状態を実現させるときのみ第２クランプ作動機構５３によって挟持状態とされ、それ以外のときは開放状態とされる。

【0116】

また、より詳細には、第１移動テーブルＴＢ１は主として第１ゾーン１００、第２ゾーン２００、および第３ゾーン３００の間での保持台５０の搬送を担い、第２移動テーブルＴＢ２は主として第３ゾーン３００、第４ゾーン４００、および第５ゾーン５００の間での保持台５０の搬送を担う。

【0117】

係る構成を有する組立装置１０００においては、ゾーン間搬送手段ＴＲ０による移動テーブルＴＢの移動動作と受け渡し手段ＤＬの受け渡し動作とを適宜に組み合わせることで、組立途中の中間組立品２０あるいは組立完成品４０の状態となっているものを含め、凹部５０ａにセンサ素子１０が挿入された状態にある保持台５０が、組立工程の進行に合わせて目的の位置へと搬送される。このような構成を有することで、組立装置１０００は、相異なる複数の箇所にて異なる保持台５０を対象とした相異なる段階の組立処理を同時並行的に行えるものとなっている。

【0118】

また、係る場合、それぞれのゾーンにおいて保持台５０を受け渡した後の移動テーブルＴＢを、その受け渡し位置で待機させておく必要はなく、他の位置へ移動させて他の保持台５０を受け渡しさせることも可能となる。すなわち、組立装置１０００においては、効率的な組立処理が実現可能となっている。

【0119】

なお、以降においては、組立前後の状態を問わずセンサ素子１０が凹部５０ａに挿入されていない保持台５０を、空の保持台５０と称することとする。また、組立装置１０００は、装置各部の動作を制御する図示しない制御手段を備えており、以降に説明する一連の動作は、制御手段によって各部が制御されることによって自動的に進行する。

【0120】

＜第１ゾーン＞
第１ゾーン１００は、保持台配置部１０１に加えて、多関節ロボットアーム型の移載機構ＴＲ１を備える。移載機構ＴＲ１には、先端アーム部ＡＭ１が設けられてなる。先端アーム部ＡＭ１は、鉛直方向に昇降自在であるとともに、水平面内で回転自在とされてなり、その長手方向の一方端部にはセンサ素子移載アーム１０２を、他方端部にはワッシャー移載アーム１０３（図１３の搬送手段６１に相当）を、それぞれ鉛直方向に延在させる態様にて備えている。また、第１ゾーン１００は、組立の対象となるセンサ素子１０の供給部である素子供給部１０４と、ワッシャー７の供給部であるワッシャー供給部１０５とを備えている。

【0121】

第１ゾーン１００における処理は、まず、空の保持台５０を搬送する第１移動テーブルＴＢ１が受け渡し位置ｐ１（ｐ１ａ）に停止し、第１受け渡し手段ＤＬ１により、係る保持台５０が保持台配置位置Ｐ１（Ｐ１Ａ）に受け渡されることによって開始される。

【0122】

まず、移載機構ＴＲ１が、センサ素子移載アーム１０２による素子供給部１０４からのセンサ素子１０の取得と、ワッシャー移載アーム１０３によるワッシャー供給部１０５からのワッシャー７の取得とを、連続して行う。

【0123】

具体的には、まず、センサ素子移載アーム１０２が素子供給部１０４の上方に位置する状態で先端アーム部ＡＭ１を下降させて、センサ素子移載アーム１０２によってセンサ素子１０を保持させる。その後、いったん先端アーム部ＡＭ１を上昇させ、今度は、ワッシャー移載アーム１０３がワッシャー供給部１０５の上方に位置する状態で先端アーム部ＡＭ１を下降させてワッシャー移載アーム１０３にワッシャー７を保持させる。ワッシャー７の保持後は、再び、先端アーム部ＡＭ１を上昇させる。

【0124】

続いて、センサ素子移載アーム１０２によって、保持台配置位置Ｐ１（Ｐ１Ａ）に配置されてなる空の保持台５０の凹部５０ａにセンサ素子１０が挿入される。そして、係るセンサ素子１０に対して、ワッシャー移載アーム１０３によるワッシャー７の配置（第２クランプ５２（５２Ａ）への載置）が行われる。これらの動作は、移載機構ＴＲ１の水平面内における姿勢を適宜に違えることで連続的に行われる。

【0125】

そして、後者に続けて、図１３に例示した態様で、センサ素子１０へのワッシャー７の環装が行われる。その際には、上述したように、第１クランプ５１による下側クランプ状態と第２クランプ５２（５２Ａ）による上側クランプ状態とが適宜に切り替えられる。

【0126】

ワッシャー７が環装されると、保持台５０は、保持台配置部１０１に備わる図示しない駆動機構によって、保持台配置位置Ｐ１Ａからこれに隣接する保持台配置位置Ｐ１（Ｐ１Ｂ）に移動される。そして、係る保持台配置位置Ｐ１Ｂに対向する受け渡し位置ｐ１（ｐ１ｂ）に搬送されてきた第１移動テーブルＴＢ１に備わる第１受け渡し手段ＤＬ１によって、第１移動テーブルＴＢ１へと受け渡される。保持台５０が載置された第１移動テーブルＴＢ１は、ゾーン間搬送手段ＴＲ０によって第２ゾーンへ２００へと搬送される。

【0127】

＜第２ゾーン＞
第２ゾーン２００は、保持台配置部２０１に加えて、直交座標型ロボットである移載機構ＴＲ２を備える。移載機構ＴＲ２には、アーム部ＡＭ２が設けられてなる。アーム部ＡＭ２は、水平方向に移動自在とされてなり、その長手方向の一端部には、鉛直方向に昇降自在なセラミックサポータ移載アーム２０２（図１４の搬送手段６２に相当）を備えている。また、第２ゾーン２００は、セラミックサポータ８ａの供給部である第１セラミックサポータ供給部２０３を備えている。

【0128】

第２ゾーン２００における処理は、まず、ワッシャー７環装後のセンサ素子１０を保持する保持台５０を第１ゾーン１００から搬送してきた第１移動テーブルＴＢ１が、受け渡し位置ｐ２（ｐ２ａ）に停止し、第１受け渡し手段ＤＬ１により、係る保持台５０が保持台配置位置Ｐ２（Ｐ２Ａ）に受け渡されることによって開始される。

【0129】

まず、移載機構ＴＲ２が、セラミックサポータ移載アーム２０２によって、第１セラミックサポータ供給部２０３からセラミックサポータ８ａを取得する。

【0130】

具体的には、セラミックサポータ移載アーム２０２を第１セラミックサポータ供給部２０３の上方に位置させた状態で下降させて、セラミックサポータ８ａを保持させる。セラミックサポータ８ａの保持後は、再び、セラミックサポータ移載アーム２０２を上昇させる。

【0131】

続いて、セラミックサポータ移載アーム２０２によってセラミックサポータ８ａがセンサ素子１０の上方へと搬送されたうえで、図１４に例示した態様にて、センサ素子１０へのセラミックサポータ８ａの環装が行われる。その際には、上述したように、第１クランプ５１による下側クランプ状態と第２クランプ５２（５２Ｂ）による上側クランプ状態とが適宜に切り替えられる。

【0132】

セラミックサポータ８ａが環装されると、保持台５０は、保持台配置部２０１に備わる図示しない駆動機構によって、保持台配置位置Ｐ２Ａからこれに隣接する保持台配置位置Ｐ２（Ｐ２Ｂ）に移動される。そして、係る保持台配置位置Ｐ２Ｂに対向する受け渡し位置ｐ２（ｐ２ｂ）に搬送されてきた第１移動テーブルＴＢ１に備わる第１受け渡し手段ＤＬ１によって、第１移動テーブルＴＢ１へと受け渡される。保持台５０が載置された第１移動テーブルＴＢ１は、ゾーン間搬送手段ＴＲ０によって第３ゾーンへ３００へと搬送される。

【0133】

＜第３ゾーン＞
第３ゾーン３００は、保持台配置部３０１に加えて、多関節ロボットアーム型の移載機構ＴＲ３Ａと、直交座標型ロボットである移載機構ＴＲ３Ｂとを備える。

【0134】

移載機構ＴＲ３Ａには、先端アーム部ＡＭ３Ａが設けられてなる。先端アーム部ＡＭ３Ａは、鉛直方向に昇降自在であるとともに、水平面内で回転自在とされてなり、その長手方向の２つの端部にはそれぞれ、圧粉体移載アーム３０２、３０３（それぞれ図１５の搬送手段６３と図１７の搬送手段６５に相当）を、それぞれ鉛直方向に延在させる態様にて備えている。圧粉体移載アーム３０２、３０３は、その下端部が圧粉体９を吸着保持可能に構成されてなる。

【0135】

一方、移載機構ＴＲ３Ｂには、アーム部ＡＭ３Ｂが設けられてなる。移載機構ＴＲ３Ｂのアーム部ＡＭ３Ｂは、水平方向に移動自在とされてなり、その長手方向の一端部には、鉛直方向に昇降自在なセラミックサポータ移載アーム３０４を（図１６の搬送手段６４に相当）を備えている。また、第３ゾーン３００は、圧粉体９ａおよび９ｂの供給部である圧粉体供給部３０５と、セラミックサポータ８ｂの供給部である第２セラミックサポータ供給部３０６とを備えている。

【0136】

第３ゾーン３００における処理は、まず、セラミックサポータ８ａ環装後のセンサ素子１０を保持する保持台５０を第２ゾーン２００から搬送してきた第１移動テーブルＴＢ１が、受け渡し位置ｐ３（ｐ３ａ）に停止し、第１受け渡し手段ＤＬ１によって、係る保持台５０が保持台配置位置Ｐ３（Ｐ３Ａ）に受け渡されることによって開始される。

【0137】

まず、移載機構ＴＲ３Ａが、２つの圧粉体移載アーム３０２、３０３による圧粉体供給部３０５からの圧粉体９（９ａ、９ｂ）の取得を、連続して行う。

【0138】

具体的には、まず、圧粉体移載アーム３０２が圧粉体供給部３０５の上方に位置する状態で先端アーム部ＡＭ３Ａを下降させて、圧粉体９（９ａ）を圧粉体移載アーム３０２の下端部に吸着させる。その後、いったん先端アーム部ＡＭ３Ａを上昇させ、今度は、圧粉体移載アーム３０３が圧粉体供給部３０５の上方に位置する状態で先端アーム部ＡＭ３Ａを下降させて、圧粉体９（９ｂ）を圧粉体移載アーム３０３の下端部に吸着させる。圧粉体９（９ｂ）の保持後は、再び、先端アーム部ＡＭ３Ａを上昇させる。

【0139】

さらに、移載機構ＴＲ３Ｂが、セラミックサポータ移載アーム３０４によって、第２セラミックサポータ供給部３０６からセラミックサポータ８ｂを取得する。

【0140】

具体的には、セラミックサポータ移載アーム３０４を第２セラミックサポータ供給部３０６の上方に位置させた状態で下降させて、セラミックサポータ８ｂを保持させる。セラミックサポータ８ａの保持後は、再び、セラミックサポータ移載アーム３０４を上昇させる。

【0141】

これに続けて、図１５ないし図１７に例示した態様での、センサ素子１０への圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ｂ、および圧粉体９ｂの環装が、順次に行われる。それぞれの部材の環装に際しては、上述したように、第１クランプ５１による下側クランプ状態と第２クランプ５２（５２Ｃ）による上側クランプ状態とが適宜に切り替えられる。

【0142】

より詳細に言えば、まず、センサ素子１０が上側クランプ状態とされ、これを受けて、移載機構ＴＲ３Ａが、圧粉体移載アーム３０２によって、センサ素子１０を挟持している第２クランプ５２Ｃの上に圧粉体９ａを載置する。上側クランプ状態に載置された圧粉体９ａは、上述した態様にてセンサ素子１０に環装される。このとき、移載機構ＴＲ３Ａは、第２クランプ５２Ｃの近傍からいったん退避する。

【0143】

圧粉体９ａの環装後、センサ素子１０は再度上側クランプ状態となる。これを受けて、セラミックサポータ８ｂの移載機構ＴＲ３Ｂが、セラミックサポータ移載アーム３０４によってセラミックサポータ８ｂを第２クランプ５２Ｃの上に載置する。第２クランプ５２Ｃに載置されたセラミックサポータ８ｂは、上述した態様にてセンサ素子１０に環装される。このとき、セラミックサポータ８ｂを載置した移載機構ＴＲ３Ｂは、第２クランプ５２Ｃの近傍から速やかに退避する。

【0144】

セラミックサポータ８ｂの環装後、センサ素子１０は三たび上側クランプ状態となる。これを受けて、再び移載機構ＴＲ３Ａが今度は圧粉体移載アーム３０３によって圧粉体９ｂを第２クランプ５２Ｃの上に載置する。上側クランプ状態に載置された圧粉体９ｂは、上述した態様にてセンサ素子１０に環装される。

【0145】

圧粉体９ｂが環装されると、保持台５０は、保持台配置位置Ｐ３Ａに対向する受け渡し位置ｐ３ａに搬送されてきた第２移動テーブルＴＢ２に備わる第２受け渡し手段ＤＬ２によって、第２移動テーブルＴＢ２へと受け渡される。保持台５０が載置された第２移動テーブルＴＢ２は、ゾーン間搬送手段ＴＲ０によって第４ゾーンへ４００へと搬送される。

【0146】

＜第４ゾーン＞
第４ゾーン４００は、保持台配置部４０１に加えて、直交座標型ロボットである移載機構ＴＲ４を備える。移載機構ＴＲ４には、第１アーム部ＡＭ４Ａと第２アーム部ＡＭ４Ｂとが設けられてなる。第１アーム部ＡＭ４Ａは、鉛直方向に昇降自在なセラミックサポータ移載アーム４０２（図１８の搬送手段６６に相当）を備えている。第２アーム部ＡＭ４Ｂは、同じく鉛直方向に昇降自在な筒状体移載アーム４０３を備えている。また、第４ゾーン４００は、セラミックサポータ８ｃの供給部である第３セラミックサポータ供給部４０４と筒状体３０の供給部である筒状体供給部４０５とを備えている。また、第１アーム部ＡＭ４Ａと第２アーム部ＡＭ４Ｂは、水平方向に一体となって移動自在とされてなる。

【0147】

第４ゾーン４００における処理は、まず、圧粉体９ｂ環装後のセンサ素子１０を保持する保持台５０を第３ゾーン３００から搬送してきた第２移動テーブルＴＢ２が、受け渡し位置ｐ４（ｐ４ａ）に停止し、第２受け渡し手段ＤＬ２により、係る保持台５０が保持台配置位置Ｐ４（Ｐ４Ａ）に受け渡されることによって開始される。

【0148】

まず、移載機構ＴＲ４が、セラミックサポータ移載アーム４０２によって、第３セラミックサポータ供給部４０４からセラミックサポータ８ｃを取得する。具体的には、セラミックサポータ移載アーム４０２を第３セラミックサポータ供給部４０４の上方に位置させた状態で下降させて、セラミックサポータ８ｃを保持させる。セラミックサポータ８ｃの保持後は、再び、セラミックサポータ移載アーム４０２を上昇させる。

【0149】

続いて、同じく移載機構ＴＲ４が、筒状体移載アーム４０３によって、筒状体供給部４０５から筒状体３０を取得する。具体的には、筒状体移載アーム４０３を筒状体供給部４０５の上方に位置させた状態で下降させて、筒状体３０を保持させる。筒状体３０の保持後は、再び、筒状体移載アーム４０３を上昇させる。

【0150】

続いて、セラミックサポータ移載アーム４０２によってセラミックサポータ８ｃがセンサ素子１０の上方へと搬送されたうえで、図１８に例示した態様にて、センサ素子１０へのセラミックサポータ８ｃの環装が行われる。その際には、上述したように、第１クランプ５１による下側クランプ状態と第２クランプ５２（５２Ｄ）による上側クランプ状態とが適宜に切り替えられる。

【0151】

セラミックサポータ８ｃが環装されることで、中間組立品２０が得られると、続いて、センタリングガイド７１により、図１９および図２０に示した態様にて中間組立品２０のセンタリング処理が行われる。

【0152】

そして、筒状体移載アーム４０３によって筒状体３０がセンタリング処理後の中間組立品２０の上方へと搬送されて、中間組立品２０への筒状体３０の環装が行われる。これにより、組立完成品４０が得られる。

【0153】

組立完成品４０が得られると、保持台５０は、保持台配置部４０１に備わる図示しない駆動機構によって、保持台配置位置Ｐ４Ａからこれに隣接する保持台配置位置Ｐ４（Ｐ４Ｂ）に移動される。そして、係る保持台配置位置Ｐ４Ｂに対向する受け渡し位置ｐ４（ｐ４ｂ）に搬送されてきた第２移動テーブルＴＢ２に備わる第２受け渡し手段ＤＬ２によって、第２移動テーブルＴＢ２へと受け渡される。保持台５０が載置された第２移動テーブルＴＢ２は、ゾーン間搬送手段ＴＲ０によって第５ゾーンへ５００へと搬送される。

【0154】

＜第５ゾーン＞
第５ゾーン５００は、保持台配置部５０１に加えて、ガイドレールＧＲ２に沿って水平方向に移動自在とされてなるとともに、センサ素子１０が凹部５０ａに挿入されてなることで保持台５０に保持されている組立完成品４０を装置外へと搬送する完成品搬送機構ＴＲ５を備える。完成品搬送機構ＴＲ５には、鉛直方向に昇降自在なアーム部ＡＭ５が設けられてなる。

【0155】

第５ゾーン５００においては、組立完成品４０を保持する保持台５０を第４ゾーン４００から搬送してきた第２移動テーブルＴＢ２が、受け渡し位置ｐ５（ｐ５ａまたはｐ５ｂ）に停止し、第２受け渡し手段ＤＬ２により、係る保持台５０が保持台配置位置Ｐ５（Ｐ５ＡまたはＰ５Ｂ）に受け渡される。なお、組立完成品４０を保持する保持台５０は、保持台配置位置Ｐ５Ａと保持台配置位置Ｐ５Ｂとに対して交互に受け渡される。

【0156】

保持台配置位置Ｐ５ＡまたはＰ５Ｂにおいては、完成品搬送機構ＴＲ５が、そのアーム部ＡＭ５に組立完成品４０を挟持させ、さらにアーム部ＡＭ５を上昇させることで、組立完成品４０を保持台５０から取得する。アーム部ＡＭ５に組立完成品４０を挟持した完成品搬送機構ＴＲ５は、ガイドレールＧＲ２に沿って組立完成品４０を装置外へと搬出する。

【0157】

なお、組立完成品４０がなくなり再び空となった保持台５０は、保持台配置位置Ｐ５ＡまたはＰ５Ｂに対向する受け渡し位置ｐ５ａまたはｐ５ｂに搬送されてきた第２移動テーブルＴＢ２に備わる第２受け渡し手段ＤＬ２によって、第２移動テーブルＴＢ２へと受け渡される。

【0158】

そして、空の保持台５０が載置された第２移動テーブルＴＢ２は、ゾーン間搬送手段ＴＲ０によって第３ゾーンへ３００の受け渡し位置ｐ３ｂにまで搬送される。第２移動テーブルＴＢ２が係る受け渡し位置ｐ３ｂにて停止すると、第２受け渡し手段ＤＬ２により、第２移動テーブルＴＢ２に載置されていた空の保持台５０は保持台配置位置Ｐ３Ｂにいったん受け渡される。

【0159】

次に、今度は、受け渡し位置ｐ３ｂに搬送されてきた第１移動テーブルＴＢ１に備わる第１受け渡し手段ＤＬ１によって、第１移動テーブルＴＢ１へと受け渡される。空の保持台５０を受け取った第１移動テーブルＴＢ１は、ゾーン間搬送手段ＴＲ０によって第１ゾーンへ１００の受け渡し位置ｐ１ａにまで搬送される。そして、次の組立工程に供される。

【0160】

＜変形例＞
上述の実施形態においては、センサ素子１０の第２先端部１０ｂが保持台５０の凹部５０ａに挿嵌される場合を対象として、第１組立工程および第２組立工程を説明しているが、これは必須の対応ではない。これに代わり、第１先端部１０ａが保持台５０の凹部５０ａに挿嵌される態様であってもよい。係る場合、中間組立品２０を構成する各部材は、上述の実施の形態とは逆の順序で順次に環装されればよい。また、中間組立品２０と筒状体３０との嵌め合わせについても、適宜の手法で行えばよい。

【0161】

また、上述の実施形態にて説明した、第１組立工程および第２組立工程は、ガスセンサの組立以外にも適用可能である。

【0162】

例えば、所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材に、円板状または円筒状をなし、かつ、該長尺状部材の断面形状に応じた貫通孔を備える被環装部材を環装する際には、第１組立工程が適用できる。

【0163】

また、所定の寸法公差内の反りがある長尺状部材に、それぞれが円板状または円筒状をなす複数の被環装部材を環装してなる中間組立品に筒状体を環装する場合には、第２組立工程が適用できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】