CN102056707B - 固定器、开口销组装装置及方法 - Google Patents

固定器、开口销组装装置及方法 Download PDF

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Abstract

通过将轴部件(102)从开口销(104)的上方插入到开口销(104)的内周，能够通过开口销座(32)从下方支承开口销(104)的大径侧端面(104a)。在该状态下，通过进行开口销(104)的凸部(104b)与轴部件(102)的环状槽(102a)的嵌合、以及开口销(104)与固定器(103)的锥嵌合，而开口销不会发生不稳定，从而能够高精度地在轴部件(102)上组装固定器(103)及开口销(104)。

Description

固定器、开口销组装装置及方法
技术领域
本发明涉及用于在轴部件上组装固定器及开口销的装置及方法。
背景技术
固定器及开口销是用于在轴部件的外周以压缩状态安装弹簧的机构，适用于发动机的阀轴等(例如参照专利文献1)。具体来说，使形成在开口销内周面上的凸部在轴向上与形成在轴部件的外周面上的凹部(环状槽)卡合，在该状态下使开口销的外周面与固定器的内周面进行锥嵌合，通过该固定器将弹簧卡止，从而将弹簧保持成压缩状态。
将此种固定器及开口销组装于轴部件时，难以进行将分割成多个的开口销安装在轴部件的外周并使开口销的凸部与轴部件的凹部嵌合的作业。因此，以往提出有各种用于将固定器及开口销可靠地组装于轴部件的方法，例如在专利文献2中，公开有从开口销的下方插入轴部件，在使开口销的凸部与轴部件的凹部的轴向位置一致的状态下，通过从外周按压开口销，而使两者嵌合的方法。此时，通过固定器和按压部件从轴向两侧夹持开口销，从而将开口销定位在规定位置。
专利文献1：日本特开2001-334430号公报
专利文献2：日本特开2003-311557号公报
然而，在上述专利文献2的方法中，由于从外周按压开口销时需要解除开口销的夹持，因此开口销的定位变得不稳定。尤其是当开口销向内径侧移动而到达固定器的内孔部分时，开口销要嵌入到固定器的内孔中，因此难以将开口销准确定位。开口销的定位不准确时，开口销的内周面的凸部与轴部件的外周面的凹部无法顺利嵌合，而不合格品的发生有可能增多。
发明内容
本发明的要解决的课题在于将固定器及开口销向轴部件组装时，通过使开口销的凸部与轴部件的凹部可靠地嵌合，而抑制不合格品的发生。
为了解决所述课题，本发明提供一种固定器、开口销组装装置，用于组装轴部件、开口销及固定器，该轴部件在外周面具有凹部，该开口销在内周面具有与轴部件的凹部沿轴向卡合的凸部，其外周面形成为朝轴向一方逐渐扩径的锥状，且该开口销在圆周方向上分割成多个，该固定器具有与开口销的锥状外周面嵌合的锥状内周面，所述固定器、开口销组装装置具备：开口销座，其从下方支承开口销的大径侧端面；第一移动机构，其用于将轴部件从开口销的上方插入到开口销的内周；开口销按压机构，其用于从外周按压开口销而使开口销的内周面的凸部与轴部件的外周面的凹部嵌合；第二移动机构，其使固定器的内周面从开口销的上方与开口销的外周面进行锥嵌合。
如此，本发明的固定器、开口销组装装置将轴部件从开口销的上方插入到开口销的内周。由此，能够通过开口销座从下方支承开口销的大径侧端面(在开口销的轴向两侧的端面中，外周大径的一方的端面)。根据该装置，由于能够在支承开口销的大径侧端面的状态下，进行开口销内周的凸部与轴部件外周的凹部的嵌合、以及开口销与固定器的锥嵌合，因此，开口销不会发生不稳定，而能够可靠地进行组装。即，在从下方支承开口销的大径侧端面的状态下，从上方将轴部件插入到开口销的内周，使形成在轴部件的外周面上的凹部与形成在开口销的内周面上的凸部的轴向位置一致，在该状态下通过从外周按压开口销而使轴部件的凹部与开口销的凸部嵌合，进而从上方使固定器的锥状内周面与开口销的锥状外周面嵌合，从而能够可靠地将固定器及开口销组装于轴部件。
开口销按压机构例如具有夹持开口销的一对夹持部件和设有用于对夹持部件进行开闭的凸轮面的开闭部件，通过使开闭部件相对于夹持部件进行相对移动而能够对夹持部件进行开闭。此时，若通过使固定器进行相对移动的第二移动机构使开闭部件进行移动，则能够通过一个移动机构(驱动源)进行固定器的相对移动及开闭部件的相对移动。
在开口销的内周插入导销时，能够从内周支承开口销，从而能够使开口销的定位更稳定。利用轴部件产生的来自上方的按压力能够使该开口销向下方移动时，通过将轴部件插入到开口销的内周并压下导销，能够在固定器及开口销的组装工序期间通过导销或轴部件一直从内周侧支承开口销。
然而，如现有方法那样，从开口销的下方将轴部件插入时，安装在固定器与工件(例如汽缸头)之间的弹簧或弹簧座需要配置在工件侧。因此，至少需要在工件安设弹簧或弹簧座的工序和在工件安装固定器及开口销的工序这两个工序。根据本发明，由于与以往的方法不同地将组装装置及工件的配置上下颠倒，并从开口销的上方将轴部件插入，因此能够预先在组装装置侧载置弹簧或弹簧座。即，在与固定器一起保持弹簧或弹簧座的状态下，通过在轴部件组装固定器及开口销，而无需另外设置将弹簧或弹簧座载置于工件的工序，因此能够提高作业效率。
发明效果
如上所述，根据本发明的固定器、开口销组装装置及方法，能够可靠地使开口销的凸部与轴部件的凹部嵌合，能抑制不合格品的发生。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
图1～图4示出本发明的一实施方式的固定器、开口销组装装置1(以下，简称为组装装置1。)，例如在八汽缸发动机的汽缸头100(仅图示一部分)的单侧四汽缸上设置的阀101(共8个)的阀杆102上组装固定器及开口销。图1示出组装开始前的状态，图2示出组装中的状态，图3示出组装结束的状态，图4示出在组装结束后使工件从组装装置1脱离的状态。
如图1所示，组装装置1主要具备：固定框架10；设置成相对于固定框架10能够升降的移动台20；用于在各阀101上组装固定器及开口销的组装部30；用于使工件(汽缸头100及阀101)升降的第一移动机构(未图示)。
在固定框架10上设有用于使移动台20升降的作为第二移动机构的驱动汽缸11。移动台20具有：与驱动汽缸11连结的第一移动台21；通过第一弹簧22安装于第一移动台21，相对于第一移动台21能够升降移动的第二移动台23。第二移动台23配置在各组装部30的下方，通过驱动汽缸11的升降，而使第二移动台23的上表面与各组装部30的下端部抵接(参照图1及图2)或分离(参照图3及图4)。
组装部30固定于固定框架10，以使轴线方向成为铅垂方向的方式配置。在图示例中，为了同时在八根阀杆102上进行固定器及开口销的组装，而使八个组装部30对应于各阀杆102的间隔并列配置。
使用图5说明组装部30的详细情况。图5是组装开始前的状态(参照图1)，在组装部30安装固定器103、开口销104及阀弹簧105。组装部30主要具备：在内周保持固定器103的固定器座31；在固定器103的下方从下方支承开口销104的开口销座32；被插入到开口销104内周的导销33；从外周沿水平方向按压开口销104的开口销按压机构34；固定在固定框架10上的固定部35；与移动台20的第二移动台23的上表面抵接的抵接部36。
固定器座31具有：在内周收容固定器103及阀弹簧105的圆筒部31a；从圆筒部31a的内周面向内径方向突出，并从下方支承固定器103的卡止部31b。在由卡止部31b从下方支承的固定器103的上方载置阀弹簧105。圆筒部31a的内径设定为稍大于固定器103及阀弹簧105的外径，由此，固定器103及阀弹簧105被大致定位。在图示例中，固定器座31与构成后述的开口销按压机构34的筒状的开闭部件43一体形成(将该一体件称为升降套筒40。)，固定器座31的圆筒部31a与开闭部件43形成为同一直径、同一壁厚的圆筒状。升降套筒40与抵接部36连结(未图示)，它们一体进行升降。第二弹簧37在固定部35与抵接部36之间配置成压缩状态，由此，总是对抵接部36及升降套筒40向下方施力。
开口销座32配置在固定器座31的下方，且配置在与固定器座31同一轴线上。如图6放大所示，在开口销座32的上端面32a上形成有用于供导销33插入的内孔32b，在该圆环状的上端面32a上载置有开口销104的大径侧端面104a。在开口销座32的下端部设有导孔32c，通过在该导孔32c中插入销32d而将开口销座32安装于固定部35。导孔32c呈纵长形状，通过使销32d在该导孔32c内能够上下滑动，而容许开口销座32沿上下方向移动导孔32c的量。
导销33插入到开口销座32的上端面32a的内孔32b中，配置成从上端面32a向上方突出的状态。通过将从该上端面32a突出的导销33插入到开口销104的内周，而从内径侧支承开口销104。在导销33的下端部33a与开口销座32的内孔32b的底面32e之间配置有第三弹簧38。从上方按压导销33时，利用第三弹簧38的回弹力对导销33向上方施力。
开口销按压机构34包括：用于将一对开口销104分别从外周向内径方向按压的一对夹持杆41(夹持部件)；将夹持杆枢轴连接成能够摇动的杆支承部42；设有用于对夹持杆41进行开闭的凸轮面的开闭部件43。
夹持杆41设置成以与杆支承部42枢轴连接的支点41a为中心能够摇动。如图6所示，在夹持杆41中的支点41a的一方侧的端部(在图示例中为上端部)设置向内径突出的开口销夹持部41b，在支点41a的另一方侧的端部(在图示例中为下端部)设置向外径突出的凸轮随动件41c。一对夹持杆41关于轴向对称设置，各开口销夹持部41b在水平方向上相对向。在一对夹持杆41上设置总是对开口销夹持部41b向彼此接近的方向(杆关闭的方向)施力的施力机构(例如弹簧)(未图示)。
杆支承部42形成为在内周插入有开口销座32的大致圆筒状，且设置成相对于开口销座32能够沿轴向滑动。在杆支承部42的下端部42a与固定部35之间配置有第四弹簧39。从上方按压杆支承部42时，利用第四弹簧39的回弹力对杆支承部42向上方施力。
开闭部件43形成为在内周收容有夹持杆41及杆支承部42的大致圆筒状。在开闭部件43的内周面上设有用于对夹持杆41进行开闭的凸轮面，在图示例中，形成有与杆支承部42的外周面嵌合的小径圆筒面43a、从小径圆筒面43a的上端朝上方逐渐扩径的锥面43b、以及从锥面43b的上端向上方延伸的大径圆筒面43c，小径圆筒面43a及锥面43b作为凸轮面发挥作用。在图5及图6所示的状态下，夹持杆41的凸轮随动件41c与开闭部件43的小径圆筒面43a抵接，由此，将一对夹持杆41的开口销夹持部41b保持成打开状态。使开闭部件43相对于杆支承部42下降而使夹持杆41的凸轮随动件41c到达锥面43b时，凸轮随动件41c逐渐向外径侧打开而开口销夹持部41b关闭。在开闭部件43的前表面及后表面上设置窗43d，通过该窗43d，能够从外部向开闭部件43的内周配置开口销。
接下来，使用图6～图17，详细说明上述结构的组装装置1进行的固定器及开口销的组装方法。
首先，如图6所示，在组装装置1的组装部30上载置固定器103、开口销104及阀弹簧105。固定器103载置在固定器座31的卡止部31b的上表面，且在固定器103上载置阀弹簧105。在本发明中，如图1所示，形成为使工件(汽缸头100及阀101)从开口销104的上方相对下降的结构。当如以往那样形成为从开口销的下方使工件上升的结构时，由于阀弹簧配置在固定器的下方，因此需要载置在工件侧，但通过如上所述从开口销104的上方使工件下降，而能够阀将弹簧105预先配置在组装装置1侧(固定器座31)。由此，不需要以往的方法中必需的在工件侧(汽缸头100)安装阀弹簧105的工序，能够实现作业效率的提高。在本实施方式中，如图5所示，在阀弹簧105上进一步配置弹簧座106，由此能够与阀弹簧105的安装同时地进行弹簧座106的安装。弹簧座106形成为圆环状(中空圆盘状)，并安装在阀弹簧105与汽缸头100之间。弹簧座106的外周固定有圆筒状的引导部件50。引导部件50设置成通过未图示的滑动机构而能够相对于组装部30升降，并将弹簧座106保持成水平状态。
图6所示的状态的组装部30的整体图如图5所示。此时，升降套筒40相对于固定部35(固定框架10)配置在最上方位置，设置在升降套筒40(开闭部件43)上的窗43d在开口销座32的上方开口较大。由此，能够容易从外部经由窗43d将开口销104载置在开口销座32的上表面32a上。如图6所示，分割成多个(在图示例中为两个)的开口销104在开口销座32的上表面上分别载置成使大径侧端面104a向下。此时，通过将导销33插入到开口销104的内周，并使其与开口销104的内周面上形成的环状的凸部104b抵接，而从内径侧支承开口销104。而且，通过一对夹持杆41的各开口销夹持部41b从外径侧支承开口销104。如此，通过利用开口销座32、导销33及夹持杆41支承开口销104，而能够将开口销104保持成稳定的状态。
图6所示的状态的组装装置1的整体图如图1所示。在该状态下，驱动汽缸11停止在伸长最长的状态。设置在第一移动台21与第二移动台23之间的多个(在图示例中为两个)第一弹簧22整体的弹性系数K1设定为远大于设置在组装部30的下端的抵接部36与固定部35(固定框架10)之间的多个(在图示例中为八个)第二弹簧37整体的弹性系数K2(K1＞＞K2)。由此，在图1所示的状态即工件下降前的状态下，第二弹簧37被第一弹簧22的弹性回弹力压缩，而成为比第一弹簧22缩短的状态。
从上述的状态开始，通过第一移动机构(未图示)使汽缸头100下降，将安装于汽缸头100的阀101的阀杆102从上方插入到组装部30的内周(参照图7)。伴随该汽缸头100的下降，阀弹簧105在固定器103与汽缸头100之间被压缩。与此同时，通过阀弹簧105压下升降套筒40及抵接部36，且抵接部压下第二移动台23，而第一弹簧22被压缩且第二弹簧37伸长(参照图2)。此时，开口销座32、导销33、夹持杆41及杆支承部42静止。
此外，使汽缸头100及阀101下降并使阀杆102的下端部与导销33的上端部抵接(参照图8)。从该状态开始进一步使汽缸头100及阀101下降，克服对导销33向上方施力的第二弹簧37而通过阀杆102压下导销33并使阀杆102下降。
然后，如图9所示，若形成在阀杆102的外周面上的作为凹部的环状槽102a和形成在开口销104的内周面上的凸部104b到达相同的轴向位置，则第一移动机构进行的汽缸头100及阀101的下降停止(图2的状态)。然后，使驱动汽缸11后退，使第一移动台21下降。由此，第一弹簧22伸长而回弹力减弱，第二弹簧37伸长而第二移动台23下降(参照图3)。伴随第二移动台23的下降，组装部30的抵接部36被第二弹簧37的作用力向下方压下，由此，与抵接部36连结的升降套筒40(开闭部件43)相对于开口销104保持侧的部件(夹持杆41、杆支承部42、开口销座33及导销33)下降。即，图9以前的升降套筒40的下降是由于工件(汽缸头100)的下降而通过弹簧105压下卡止部31b所进行的，而图9以后的升降套筒40的下降是在使工件停止的状态下通过使第二移动台23下降而利用第二弹簧37的回弹力压下抵接部36所进行的。
使升降套筒40相对于夹持杆41下降而使夹持杆41的凸轮随动件41c到达开闭部件43的内周面的锥面43b时(参照图10)，夹持杆41的凸轮随动件41c打开，开口销夹持部41b关闭。由此，开口销夹持部41b从外周向内径方向按压开口销104，使开口销104的凸部104b嵌入阀杆102的环状槽102a。此时，由于阀杆102停止，因此在使阀杆102的环状槽102a与开口销104的凸部104b的轴向位置一致的状态下，能够可靠地使两者嵌合。而且，当开口销104向内径方向移动时，开口销104的大径侧端面104a(下侧端面)由开口销座32从下方一直支承，因此开口销104不会发生不稳定，从而能够可靠地使凸部104b与环状槽102a嵌合。
然后，进一步使驱动汽缸11后退而使升降套筒40下降时，升降套筒40的卡止部31b的下侧端面与杆支承部42的上侧端面42b抵接(参照图11)。就这样使升降套筒40进一步下降时，通过卡止部31b压下杆支承部42(参照图12)。进一步使升降套筒40下降时，由固定器座31保持的固定器103的锥状内周面103a与开口销104的锥状外周面104c开始嵌合(参照图13)。此时，由于夹持杆41下降，因此由夹持杆41进行的从外周对开口销104的支承消失，但取而代之通过固定器103从外周支承开口销104，因此能够维持开口销104的稳定的支承状态。
进一步使升降套筒40下降时，固定器103的锥状内周面103a与开口销104的锥状外周面104c完全形成锥嵌合(参照图14)。此时，由于固定器103的下端部与升降套筒40(固定器座31)的卡止部31b抵接，因此阀弹簧105的作用力由升降套筒40(卡止部31b)承受。从该状态开始使升降套筒40稍下降时，固定器103与卡止部31b分离(参照图15)，与此同时，开口销104的凸部104b与阀杆102的环状槽102a在轴向上卡合，阀弹簧105的作用力完全由固定器103及开口销104承受。如此从图14的状态向图15的状态移动时，由于形成在开口销104的凸部104b与阀杆102的环状槽102a之间的嵌合间隙，而开口销104稍下降。由此，在到此为止仅从下方支承开口销104的开口销座32上突然施加有阀弹簧105产生的强大的作用力。此时，如上所述，由于将开口销座32的下端部的导孔32c设置成纵长而容许上下方向的微小移动，因此能够使开口销座32向下方逃避，从而能够避免由于阀弹簧105的作用力而开口销座32损伤的情况。
通过以上所述，能够在阀杆102安装固定器103及开口销104。并且，使驱动汽缸11后退最大限度(参照图16及图3)，然后，通过第一移动机构使汽缸头100及阀101上升，而使组装结束的工件从组装装置1脱离(参照图17及图4)。
然而，在从图1所示的初始状态到图2(及图9)所示的开口销组装开始状态为止的动作(开口销组装准备动作)和从图2所示的开口销组装开始状态到图3所示的开口销组装结束状态为止的动作(开口销组装动作)中，移动台23的下降形态不同。为了实现该移动台23的两种下降而设置用于开口销组装准备动作及开口销组装动作的各动作的驱动机构或用于各动作的驱动控制时，装置变得复杂化而导致高成本。因此，如上所述在第一移动台22与第二移动台23之间配置第一弹簧22时(参照图1)，通过与汽缸头100及组装部30的下降相伴的第一弹簧22的压缩而进行开口销组装准备动作，从而能够通过驱动汽缸11的后退而进行开口销组装动作。由此，不需要用于开口销组装准备动作的驱动机构或驱动控制，而能够通过一个驱动汽缸11且通过单一控制进行开口销组装准备动作及开口销组装动作。
本发明的实施方式并不局限于上述情况。例如，在上述中，示出了使组装装置1及工件在铅垂方向上进行升降的情况，但只要能够稳定支承开口销104，则也可以形成为使组装装置1以倾斜的角度升降的结构。
另外，在上述中，如图11～图17所示，通过使升降套筒40的卡止部31b与杆支承部42的上端部42b抵接而压下杆支承部42，但并不局限于此，升降套筒40与杆支承部42在轴向上卡合即可。例如，虽然未图示，但也可以在杆支承部42上设置从外周面突出的凸缘部，使该凸缘部和升降套筒40在轴向上卡合，通过升降套筒40压下凸缘部(杆支承部)。
另外，工件、升降套筒、杆支承部的升降相对地为与上述同样的动作即可，也可以与上述相反或使双方移动。
附图说明
图1是组装装置的主视图(组装前的状态)。
图2是组装装置的主视图(使工件下降的状态)。
图3是组装装置的主视图(组装结束的状态)。
图4是组装装置的主视图(使工件从装置脱离的状态)。
图5是组装部的剖视图。
图6是用于说明组装方法的剖视图(组装前)。
图7是用于说明组装方法的剖视图(弹簧压缩开始)。
图8是用于说明组装方法的剖视图(阀杆与导销抵接)。
图9是用于说明组装方法的剖视图(阀杆凹部及开口销凸部的轴向位置一致的状态)。
图10是用于说明组装方法的剖视图(开口销凸部嵌入阀杆凹部的状态)。
图11是用于说明组装方法的剖视图(固定器座与杆支承部抵接)。
图12是用于说明组装方法的剖视图(杆支承部下降)。
图13是用于说明组装方法的剖视图(固定器及开口销嵌合开始)。
图14是用于说明组装方法的剖视图(固定器及开口销组装即将结束之前)。
图15是用于说明组装方法的剖视图(固定器及开口销组装结束)。
图16是用于说明组装方法的剖视图(驱动汽缸后退最大位置)。
图17是用于说明组装方法的剖视图(工件脱离)。
符号说明：
1 固定器、开口销组装装置
10 固定框架
11 驱动汽缸
21 第一移动台
22 第一弹簧
23 第二移动台
30 组装部
31 固定器座
32 开口销座
33 导销
34 开口销按压机构
35 固定部
36 抵接部
37 第二弹簧
38 第三弹簧
39 第四弹簧
40 升降套筒
41 夹持杆(夹持部件)
42 杆支承部
43 开闭部件
100 汽缸头
101 阀
102 阀杆(轴部件)
103 固定器
104 开口销
105 阀弹簧

Claims (6)

1.一种固定器、开口销组装装置，用于组装轴部件、开口销及固定器，该轴部件在外周面具有凹部，该开口销在内周面具有与轴部件的凹部沿轴向卡合的凸部，其外周面形成为朝轴向一方逐渐扩径的锥状，且该开口销在圆周方向上分割成多个，该固定器具有与开口销的锥状外周面嵌合的锥状内周面，其中，
具备：开口销座，其从下方支承开口销的大径侧端面；第一移动机构，其用于将轴部件从开口销的上方插入到开口销的内周；开口销按压机构，其用于从外周按压开口销而使开口销的内周面的凸部与轴部件的外周面的凹部嵌合；第二移动机构，其使固定器的内周面从开口销的上方与开口销的外周面进行锥嵌合。
2.根据权利要求1所述的固定器、开口销组装装置，其中，
开口销按压机构具有夹持开口销的一对夹持部件和设有用于对夹持部件进行开闭的凸轮面的开闭部件，通过所述第二移动机构使开闭部件相对于夹持部件进行相对移动而能够对夹持部件进行开闭。
3.根据权利要求1所述的固定器、开口销组装装置，其中，
设有能够插入到开口销的内周且利用轴部件产生的来自上方的按压力能够向下方移动的导销。
4.一种固定器、开口销组装方法，用于在轴部件上组装开口销和固定器，该开口销具有朝轴向一方逐渐扩径的锥状外周面，该固定器具有与开口销的锥状外周面嵌合的锥状内周面，其中，
在从下方支承开口销的大径侧端面的状态下，从上方将轴部件插入到开口销的内周，使形成在轴部件的外周面上的凹部与形成在开口销的内周面上的凸部的轴向位置一致，在该状态下通过从外周按压开口销而使轴部件的凹部与开口销的凸部嵌合，进而从上方使固定器的锥状内周面与开口销的锥状外周面嵌合。
5.根据权利要求4所述的固定器、开口销组装方法，其中，
预先在固定器上配置有弹簧的状态下，在轴部件上组装固定器及开口销。
6.根据权利要求5所述的固定器、开口销组装方法，其中，
进一步在弹簧上配置有弹簧座的状态下，在轴部件上组装固定器及开口销。
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