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技術 ピストン振動挿入装置及びピストン挿入治具

出願人 平田機工株式会社
発明者 堤春生
出願日 1996年10月30日 (24年0ヶ月経過) 出願番号 1996-305677
公開日 1998年5月19日 (22年6ヶ月経過) 公開番号 1998-128630
状態 未査定
技術分野 自動組立
主要キーワード 摺動シャフト ピストン挿入孔 挿入ヘッド 上下プレート 内燃機関用エンジン ピストン振動 不良品率 動作ストローク
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年5月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

解決手段

ピストン23はピストンリング32を備える。このピストン23を挿入するためのピストン挿入治具3は略筒状をしており、内周面の上部にはテーパー角の大きなテーパー部25が形成され、下部にはテーパー角の小さなテーパー部26が形成されている。ピストン23をシリンダブロック29の燃焼室30に挿入する場合には、燃焼室30の上にピストン挿入治具3を固定し、ピストン挿入治具3内にピストン23を入れる。ついで、ピストン23に振動発生装置12で発生した微小振動を加え、テーパー部25,26でピストンリング32を押し縮めながらピストン23をピストン挿入治具3から燃焼室30へと押し込む。

効果

振動を加えながら押し込むことによりピストンを安定挿入でき、ピストンリングの折れや引っ掛かりを防止できる。テーパー部を2段にしたのでピストン挿入治具を短くでき、装置の動作ストロークも短くできる。

概要

背景

内燃機関用エンジンは、シリンダブロック内の燃焼室高濃度燃料ガス爆発的に燃焼させてピストンを駆動させるので、爆発による圧力を閉じ込めて効率的に機械的動力に変換させるためには、燃焼室の壁面とピストンの間に高い気密性が要求される。このため内燃機関用エンジンのピストンには、通常複数枚金属製ピストンリングが組み付けられており、このピストンの外周に設けられたピストンリングを燃焼室の壁面に摺動自在に圧接させている。

上記のようにピストンには予めピストンリングが取り付けられており、このピストンリングの外径はピストンを挿入する燃焼室の内径より若干大きくなっているので、内燃機関用エンジンの製造工程において、ピストンをシリンダブロック内に挿入する作業は自動化が困難である。

そのため従来にあっては、ピストン挿入治具を用いてピストンリングを押し縮めつつ押し込むことによってピストンをシリンダブロックへ導いて燃焼室へ挿入していた。図5は従来のピストン挿入装置に用いられているピストン挿入治具51を示す断面図である。このピストン挿入治具51は円筒状をしており、そのピストンガイド孔52の内周面には全長にわたって均一なテーパー角テーパー部53が形成されている。ここで、ピストン挿入治具51の出口側小径側)の内径はシリンダブロックの燃焼室の開口径と等しくなっており、ピストン挿入治具51の入口側(大径側)の内径はシリンダ23に装着されているピストンリング32の外形よりも若干大きくなっている。

しかして、ピストン23をシリンダブロック内に挿入する場合には、ピストン挿入治具51の出口側をシリンダブロックの燃焼室の開口に一致させ、ピストン挿入治具51の入口側からピストン23を送り込み、ピストンリング32をピストン挿入治具51内に浅く挿入する。ついで、ピストン23に押圧力を加えてピストン挿入装置でピストン23をピストン挿入治具51内に押し込むと、ピストン挿入治具51のテーパー部53によってピストンリング32が次第に押し縮められ、ピストン挿入治具51の出口ではピストンリング32は燃焼室の内径にまで押し縮められ、ピストン23はシリンダブロックの燃焼室内へスムーズに挿入される。

概要

ピストン23はピストンリング32を備える。このピストン23を挿入するためのピストン挿入治具3は略筒状をしており、内周面の上部にはテーパー角の大きなテーパー部25が形成され、下部にはテーパー角の小さなテーパー部26が形成されている。ピストン23をシリンダブロック29の燃焼室30に挿入する場合には、燃焼室30の上にピストン挿入治具3を固定し、ピストン挿入治具3内にピストン23を入れる。ついで、ピストン23に振動発生装置12で発生した微小振動を加え、テーパー部25,26でピストンリング32を押し縮めながらピストン23をピストン挿入治具3から燃焼室30へと押し込む。

振動を加えながら押し込むことによりピストンを安定挿入でき、ピストンリングの折れや引っ掛かりを防止できる。テーパー部を2段にしたのでピストン挿入治具を短くでき、装置の動作ストロークも短くできる。

目的

本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピストンのシリンダブロックへの挿入動作の安定化を図り、不良品率を低下させることにある。また、ピストンを挿入する際に用いられているピストン挿入治具の長さを短縮し、ピストン挿入のための装置の小型化を図ることにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

ピストンリングを組み付けられたピストン挿入対象物ピストン挿入孔へ挿入するためのピストン振動挿入装置であって、挿入対象物のピストン挿入孔にピストンガイド孔を連接させるように配置された、ピストンリングを収縮させながらピストンを通過させるためのピストンガイド孔を備えたピストン挿入治具と、ピストン挿入治具内に挿入されたピストンに振動を加えながら当該ピストンをピストン挿入治具から挿入対象物のピストン挿入孔へ挿入する手段と、を備えたピストン振動挿入装置。

請求項2

前記ピストンガイド孔の内周面に、テーパー角の異なる複数のテーパー部分が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のピストン振動挿入装置。

請求項3

ピストンに組み付けられたピストンリングを収縮させながらピストンを通過させるためのピストンガイド孔を備えたピストン挿入治具であって、前記ピストンガイド孔の内周面に、テーパーー角の異なる複数のテーパー部分が形成されていることを特徴とするピストン挿入治具。

技術分野

0001

本発明はピストン振動挿入装置及びピストン挿入治具に関する。特に、内燃機関用エンジンシリンダブロックへ、ピストンリングを組み付けられたピストン振動挿入するための装置と、そのためのピストン挿入治具に関する。

背景技術

0002

内燃機関用エンジンは、シリンダブロック内の燃焼室高濃度燃料ガス爆発的に燃焼させてピストンを駆動させるので、爆発による圧力を閉じ込めて効率的に機械的動力に変換させるためには、燃焼室の壁面とピストンの間に高い気密性が要求される。このため内燃機関用エンジンのピストンには、通常複数枚金属製ピストンリングが組み付けられており、このピストンの外周に設けられたピストンリングを燃焼室の壁面に摺動自在に圧接させている。

0003

上記のようにピストンには予めピストンリングが取り付けられており、このピストンリングの外径はピストンを挿入する燃焼室の内径より若干大きくなっているので、内燃機関用エンジンの製造工程において、ピストンをシリンダブロック内に挿入する作業は自動化が困難である。

0004

そのため従来にあっては、ピストン挿入治具を用いてピストンリングを押し縮めつつ押し込むことによってピストンをシリンダブロックへ導いて燃焼室へ挿入していた。図5は従来のピストン挿入装置に用いられているピストン挿入治具51を示す断面図である。このピストン挿入治具51は円筒状をしており、そのピストンガイド孔52の内周面には全長にわたって均一なテーパー角テーパー部53が形成されている。ここで、ピストン挿入治具51の出口側小径側)の内径はシリンダブロックの燃焼室の開口径と等しくなっており、ピストン挿入治具51の入口側(大径側)の内径はシリンダ23に装着されているピストンリング32の外形よりも若干大きくなっている。

0005

しかして、ピストン23をシリンダブロック内に挿入する場合には、ピストン挿入治具51の出口側をシリンダブロックの燃焼室の開口に一致させ、ピストン挿入治具51の入口側からピストン23を送り込み、ピストンリング32をピストン挿入治具51内に浅く挿入する。ついで、ピストン23に押圧力を加えてピストン挿入装置でピストン23をピストン挿入治具51内に押し込むと、ピストン挿入治具51のテーパー部53によってピストンリング32が次第に押し縮められ、ピストン挿入治具51の出口ではピストンリング32は燃焼室の内径にまで押し縮められ、ピストン23はシリンダブロックの燃焼室内へスムーズに挿入される。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来のピストン挿入装置にあっては、大きな押し込み力でピストンをシリンダヘッドに挿入しているので、ピストンリングが破損しないようにするためには、ピストン挿入装置に高い精度が要求されていた。しかし、それでも一定の頻度でピストンリングの折れや引っ掛かり等の不良が発生しており、ピストンの挿入確率が低下し、エンジン品質低下を招いていた。

0007

また、ピストン挿入治具自体にも問題があった。ピストン挿入治具のテーパー部の角度を大きくすると、ピストンをピストン挿入治具へ挿入する際の抵抗が大きくなるので、馬力の大きなピストン挿入装置が必要になる。逆に、ピストン挿入治具のテーパー部の角度を小さくすると、ピストン挿入治具が長くなるので、ピストンを挿入するための動作ストロークが長くなり、ピストン挿入装置が長大化する。

0008

一方、ピストンに組み付けられているピストンリングを押し縮める場合、ピストンリングが縮むに従ってピストンリングを押し縮めるために必要な力が大きくなるので、ピストンをピストン挿入治具に挿入する場合、ピストンが出口側へ押し込まれて次第にピストンリングの径が小さくなるに従ってピストンを押し込む力が大きくなる。

0009

このため、従来にあっては、ピストン挿入治具の出口側においてピストンリングを最も押し縮める時に必要な力(最大力)を基準としてピストン挿入治具の形状を決定しており、ピストン挿入治具のテーパー部の角度が小さなものとなり、ピストン挿入治具が長くならざるを得なかった。この結果、ピストン挿入装置の動作ストロークが大きくなり、ピストン挿入装置が長大化していた。

0010

本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピストンのシリンダブロックへの挿入動作の安定化を図り、不良品率を低下させることにある。また、ピストンを挿入する際に用いられているピストン挿入治具の長さを短縮し、ピストン挿入のための装置の小型化を図ることにある。

課題を解決するための手段

0011

請求項1に記載されたピストン振動挿入装置は、ピストンリングを組み付けられたピストンを挿入対象物ピストン挿入孔へ挿入するためのピストン振動挿入装置であって、挿入対象物のピストン挿入孔にピストンガイド孔を連接させるように配置された、ピストンリングを収縮させながらピストンを通過させるためのピストンガイド孔を備えたピストン挿入治具と、ピストン挿入治具内に挿入されたピストンに振動を加えながら当該ピストンをピストン挿入治具から挿入対象物のピストン挿入孔へ挿入する手段と、を備えたことを特徴としている。

0012

請求項2に記載の実施態様は、請求項1記載のピストン振動挿入装置において、前記ピストンガイド孔の内周面に、テーパー角の異なる複数のテーパー部分が形成されていることを特徴としている。

0013

請求項3に記載のピストン挿入治具は、ピストンに組み付けられたピストンリングを収縮させながらピストンを通過させるためのピストンガイド孔を備えたピストン挿入治具であって、前記ピストンガイド孔の内周面に、テーパー角の異なる複数のテーパー部分が形成されていることを特徴としている。

0014

本発明のピストン振動挿入装置においては、ピストン挿入治具でピストンリングを収縮させると共にピストンをガイドしながら、ピストンに振動を加えて押し込んでいるので、振動によってピストンとピストン挿入治具や挿入対象物との間の摩擦抵抗を低減することができ、小さな押し込み力によってスムーズにピストンを挿入することが可能になる。従って、ピストンの挿入動作を安定化することができ、ピストンリングが折れたり、引っ掛かったりしにくくなり、ピストンの挿入不良発生率を低減させることができる。

0015

また、ピストンガイド孔の内周面にテーパー部分を形成されたピストン挿入治具では、シリンダの挿入が進んでピストンリングが押し縮められるに従って挿入に必要な押し込み力が大きくなる。従って、押し込み力の比較的小さな部分では、ピストン挿入治具の内周面に形成されているテーパー部分の角度を大きくしてピストン挿入治具を短縮し、比較的大きな押し込み力が必要になる部分では、テーパー部分の角度を小さくすることにより、ピストン振動挿入装置の押し込み力が余り大きくなることを避けることができる。よって、請求項2に記載のピストン振動挿入装置又は請求項3に記載のピストン挿入治具にあっては、挿入力が大きくなるのを避けながら、ピストン挿入治具やピストン振動挿入装置の動作ストロークが長くなるのを避けることができ、ピストン振動挿入装置を小型化することができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

図1は本発明の一実施形態によるピストン振動挿入装置1を示す一部破断した正面図である。ピストン振動挿入装置1は、振動挿入装置本体2とピストン挿入治具3とから構成されている。振動挿入装置本体2の構造を説明すると、4はベース部であって、上下動作軸5に取り付けられていて上下に昇降するようになっている。あるいは、ロボットアーム(図示せず)先端などに取り付けられていて、ロボットによってベース部4が上下方向に移動させられるようになっていてもよい。

0017

ベース部4の側面には、上下方向に沿ってガイドレール6が設けられており、ガイドレール6には段差吸収スライダ7がスライド自在に取り付けられている。また、ベース部4の上端に設けられたブラケット8には、エアシリンダ9が固定されており、段差吸収スライダ7はエアシリンダ9に連結されていて、エアシリンダ9を駆動することによって、ガイドレール6に沿って昇降させられるようになっている。段差吸収スライダ7の下面には、防振ゴム等の弾性体からなる複数の防振装置10を介して支持フレーム11が連結されている。段差吸収スライダ7と支持フレーム11上面との間には微小振動を発生させる振動発生装置12が設けられている。

0018

支持フレーム11は、上下プレート13,14を複数本シャフト15で連結して構成されており、上プレート13の下面には、エアシリンダ16が固定され、エアシリンダ16にはフローティング継手17を介して摺動シャフト18が連結され、摺動シャフト18は下プレート14の通孔を貫通して下プレート14の下面で挿入ヘッド20に連結されている。従って、挿入ヘッド20は摺動シャフト18によって支持されており、エアシリンダ16を駆動することによって挿入ヘッド20を上下動させることができる。また、挿入ヘッド20は、3本のチャック爪21を備えており、チャック爪21をエア駆動することによりチャック爪21でピストン23の上端部を掴むことができる。

0019

段差吸収スライダ7と支持フレーム11の間の振動発生装置12を振動させると、振動発生装置12で発生した微小振動はエアシリンダ16、摺動シャフト18及び挿入ヘッド20を介して挿入ヘッド20に保持されているピストン23に伝達され、ピストン23を微小振動させることができる。

0020

22は無理な挿入力が加わってピストン23(特に、ピストンリング32)を破損させるのを防止するための挿入力検出センサであって、ロードセルなどが用いられている。挿入力検出センサ22は、ピストン23に加わる挿入力を検出しており、ピストン23の挿入力を監視することによってスムーズなピストン挿入を行えるようにすると共に、過大な挿入力を検知した場合には、ピストン22の挿入作業を停止してピストン22の破壊を避けるようになっている。

0021

ピストン挿入治具3は、図2(a)(b)に示すように、ほぼ円筒状をしており、ピストンガイド孔27の内周面の入口側にはテーパー角の大きなテーパー部25が形成され、テーパー部25と連続するようにして、出口側にはテーパー角の小さなテーパー部26が設けられている。また、ピストン挿入治具3の入口側の部分には、チャック爪21の位置に対応させてチャック爪21が入り込むことができるような切り欠き部28が設けられており、ピストン挿入治具3の下端面におけるピストンガイド孔27の開口径はシリンダブロック29の燃焼室30(ピストン挿入孔)の開口径と等しいか極くわずかに小さくなっている。

0022

上記ピストン振動挿入装置1は、主として自動車エンジン等の内燃機関用エンジンの組立てに用いられるものである。例えば、複数の燃焼室30(複数気筒)を有するシリンダブロック29の各燃焼室30内にピストン23を挿入し、燃焼室30内に挿入されたピストン23に連結されているコネクティングロッド24をシリンダブロック29内のクランクシャフト31に連結して内燃機関用エンジンを組み立てる工程において、各燃焼室30内にコネクティングロッド24を備えたピストン23を挿入するものである。

0023

図3(a)(b)(c)(d)(e)は、上記ピストン振動挿入装置1によりピストン23をシリンダブロック29の燃焼室30内に挿入する工程を示す図である。以下、図3(a)(b)(c)(d)(e)に従ってピストン振動挿入装置1によりピストン23を振動挿入する工程を説明する。

0024

コネクティングロッド24を連結されたピストン23が供給されると、振動挿入装置本体2は挿入ヘッド20のチャック爪21によってピストン23の上端部を掴んで吊り下げるようにして保持する。一方、シリンダブロック29の燃焼室30の上には、ピストンガイド孔27が燃焼室30と連続するようにしてピストン挿入治具3が載置され、動かないように固定される。

0025

ついで、ピストン23を掴んだ振動挿入装置本体2は、ピストン挿入治具3の真上に移動する。ついで、振動挿入装置本体2は上下動作軸5あるいはロボットによって下降させられ、コネクティングロッド24、ついでピストン23がピストン挿入治具3のピストンガイド孔27内に挿入される[図3(a)]。ついで、挿入しようとする燃焼室30内のクランクシャフトの位置が上死点下死点かに応じて挿入ヘッド20の高さを段差吸収スライダ7によって調整する。

0026

この後、振動発生装置12を作動させて微小振動を発生させ、振動発生装置12で発生した微小振動を挿入ヘッド20を通じてピストン23に伝達しながらエアシリンダ16を駆動して挿入ヘッド20を下降させ、ピストン23を下方へ押し下げる。このときチャック爪21はピストン挿入治具3と干渉しないよう切り欠き部28内に入る。

0027

ピストンリング32が上方のテーパー部25に当たり、さらにピストン23が下方へ押し込まれるに従ってピストンリング32が押し縮められる[図3(b)]。このテーパー部25はテーパー角が大きいので、ピストンリング32を短い距離で急速に押し縮めることができるが、その代わりにピストン23を押し込む力も大きくなる。しかし、この工程では、まだピストンリング32が大きく押し縮められていないので、ピストンリング32の弾性力もまだ余り大きくなっておらず、しかも、ピストン23に微小振動を加えながら挿入しているので、全体としてはピストン23の押し込み力はあまり大きくならない。また、ピストン23に振動を加えながら挿入しているので、ピストン23の挿入が安定し、ピストンリング32が折れたり、ピストン挿入治具3の内周面に引っ掛かったりする恐れが非常に少なくなる。

0028

ピストン22に加える微小振動は、シリンダブロック29やピストン22を共振させてシリンダブロック29やピストンリング32等を破損することのないよう、エンジンの共振周波数から外れ周波数域での振動としている。特に、この微小振動は、エンジンの共振周波数よりも低い振動数とすることが好ましく、例えば130Hz以下の低周波振動が好ましい。

0029

さらにピストン23を押し込むと、ピストンリング32は下方のテーパー部26へ移動し、チャック爪21が切り欠き部28の底に当接し[図3(c)]、それ以上挿入ヘッド20を押し込むことができなくなるので、チャック爪21を一旦開いてピストン23を離し、チャック爪21を閉じてピストン挿入治具3の内径よりも縮める。ついで、チャック爪21の先端をピストン23の上端面に当接させ、チャック爪21の先端によりピストン23に微小振動を伝えながら挿入ヘッド20をさらに下降させてピストン23を押し込む[図3(d)]。テーパー部26では、ピストンリング32はかなり押し縮められていてピストンリング32の弾性力もかなり大きくなっているが、テーパー部26のテーパー角が小さく、しかもピストン23に微小振動を加えながら挿入しているので、ピストン23を押し込む力があまり大きくならない。

0030

こうしてピストン23に振動を加えながらピストン23を押し込むことにより、ピストン挿入治具3のピストンガイド孔27を経てピストン23をシリンダブロック29の燃焼室30内に挿入し、ピストン23が燃焼室30内の上死点または下死点に達したらピストン23を停止させ[図3(e)]、挿入ヘッド20を上昇させてピストン挿入装置治具3から抜き、ピストン挿入治具3もシリンダブロック29から取り外す。

0031

なお、上記実施例においては、ピストン挿入治具3の内周面のテーパー部は2段に構成してあったが、3段以上にテーパー角の異なるテーパー部を形成していてもよい。

図面の簡単な説明

0032

図1本発明の一実施形態によるピストン振動挿入装置を示す一部破断した概略正面図である。
図2(a)は同上の挿入ヘッドを示す平面図、(b)は(a)のX−X線断面図である。
図3(a)(b)(c)は同上のピストン振動挿入装置によりピストンがシリンダブロックに挿入される様子を示す図である。
図4(d)(e)は図3の続図である。
図5従来例における挿入ヘッドを示す断面図である。

--

0033

2振動挿入装置本体
3ピストン挿入治具
12振動発生装置
16エアシリンダ
20挿入ヘッド
21チャック爪
23ピストン
25テーパー角の大きなテーパー部
26 テーパー角の小さなテーパー部
29シリンダブロック
30 燃焼室

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