JP2017207004A - スプリングシート組付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組付作業を容易にすると共に、組付不良を抑制することのできるスプリングシート組付装置を提供する。【解決手段】本スプリングシート組付装置１では、作業者が、位置決め手段５によりスプリングシート組付装置１をシリンダヘッド１０に対して位置決めすることで、組付筒部３内にバルブステムが同心状に挿入されて、該組付筒部３が位置決めされる。その後、作業者は、操作レバー２７の操作アーム３５を操作して移動アーム（移動部材）３６を移動させることで、保持部２の外周に積層されたスプリングシート１３のうちの１枚が、案内部２５の外周から組付筒部３の外周に沿って落下して、シリンダヘッド内の組付位置に組み付けられる。これにより、スプリングシート１３の組付作業を容易にすると共に、その組付不良を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッド内に、バルブスプリングを支持する環状のスプリングシートを組み付けるためのスプリングシート組付装置に関するものである。

一般に、図４に示すように、内燃機関の動弁系には、吸排気バルブ１１を閉じ方向に付勢するバルブスプリング１２が設けられている。シリンダヘッド１０内の組付位置１５には、バルブスプリング１２を支持する環状のスプリングシート１３が配設されている。そこで、例えば、４サイクルエンジンである４バルブ直列４気筒エンジンは、１気筒当り４つの吸排気バルブ１１を有するために、当該エンジンの製造ラインにおいては、作業者が、シリンダヘッド１０内の全１６箇所の組付位置１５にスプリングシート１３をそれぞれ組み付ける必要がある。

そして、従来、作業者がスプリングシート１３をシリンダヘッド１０の各組付位置１５へ組み付ける際には、作業者が、スプリングシート１３を部品箱から、各組付位置１５への所定の組付枚数、例えば１枚取り出して、シリンダヘッド１０の全１６箇所の組付位置１５にそれぞれ組み付けており、この組付作業が非常に煩雑であった。このために、シリンダヘッド１０の各組付位置１５に、所定の組付枚数より多い枚数のスプリングシート１３を組み付けたり、スプリングシート１３が組付位置１５の内側に設けられた環状凸部１６に乗りあがってしまうなど、スプリングシート１３の組付不良が発生する虞があった。

そこで、作業性を改善するために、従来技術として特許文献１には、スプリングシート組付装置が開示されている。該スプリングシート組付装置は、スプリングシートの孔部に挿通可能なガイド部材と、該ガイド部材の軸方向に沿って移動可能に設けられた係合部と、該係合部と係合することで、前記ガイド部材の径方向に出没動作する保持部材と、前記係合部を移動操作することで、前記保持部材を出没動作させる操作アームと、を備えている。そして、作業者が、板状の切出治具に設けた複数の挿通孔上に、スプリングシートをその孔部が挿通孔と連通するように載置しておき、前記操作アームにより前記保持部材を没動作させた状態で、前記ガイド部材を前記スプリングシートの前記孔部に挿通させた後、前記操作アームにより前記保持部材を出動作させて、前記保持部材により前記スプリングシートの自重を受けた状態とする。その後、当該スプリングシートを前記シリンダヘッド内に組み付ける際には、前記操作アームにより前記保持部材を没動作させた状態とすることで、前記スプリングシートの自重により前記スプリングシートを落下させて、シリンダヘッドへ組み付けるようになっている。

特開２０１４−１９０２０９号公報

しかしながら、特許文献１の発明に係るスプリングシート組付装置では、作業者が、スプリングシートを、誤って、シリンダヘッドの各組付位置への組付枚数より多い枚数重ねた状態で、切出治具の挿通孔上に配置してしまうと、保持部材により、スプリングシートが、各組付位置への所定の組付枚数よりも多い枚数で保持され、その結果、所定の組付枚数より多い枚数のスプリングシートが、シリンダヘッドの組付位置に組み付けられてしまう虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、組付作業を容易にすると共に、組付不良を抑制することのできるスプリングシート組付装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、内燃機関のシリンダヘッド内に、バルブスプリングを支持する環状のスプリングシートを組み付けるためのスプリングシート組付装置であって、
前記スプリングシートの孔部に挿入されて、複数のスプリングシートを積層させて保持する円柱状の保持部と、該保持部の外径と同径の外径を有する円筒状に形成され、該保持部の下方で、該保持部に対して偏心して設けられる組付筒部と、前記保持部の外周に積層されたスプリングシートのうち、所定枚数のスプリングシートを前記組付筒部の外周に案内する案内手段と、前記組付筒部内にシリンダヘッド内から突出したバルブステムが同心状に挿入されるように、前記スプリングシート組付装置をシリンダヘッドに対して位置決めする位置決め手段と、を備え、
前記案内手段は、前記組付筒部の外径と同径の外径を有する円柱状に形成され、前記組付筒部と前記保持部との間に前記組付筒部と同心状に設けられる案内部と、該案内部の前記保持部側の軸方向一端の外周部を、前記保持部の外周面に沿うように切り欠き、前記保持部に積層されたスプリングシートが載置される切欠段部と、前記案内部に向かって近接するように移動することで、前記切欠段部上に載置されたスプリングシートを下方から支持しつつ、積層方向下側の所定枚数のスプリングシートを前記切欠段部から前記案内部の外周に沿う位置に案内し、前記案内部から遠退するように移動することで、前記所定枚数のスプリングシートの支持を解除して、その自重により該案内部の外周に沿って落下させる移動部材と、を備え、
前記切欠段部の高さ寸法は、前記所定枚数のスプリングシートの全厚さ以上に設定されることを特徴とするものである。

本発明の請求項１の発明では、保持部の外周に積層されつつ、案内手段の案内部に設けた切欠段部に載置された複数のスプリングシートは、移動部材の初期位置により下方から支持された状態となっている。この状態で、作業者は、位置決め手段を使用して、このスプリングシート組付装置をシリンダヘッドに対して位置決めする。すると、当該スプリングシート組付装置の組付筒部の内部に、シリンダヘッド内から突出されたバルブステムが同心状に挿入されて、組付筒部が位置決めされる。続いて、移動部材を案内部に向かって近接するように移動させることで、所定枚数（シリンダヘッド内の組付位置への組付枚数）のスプリングシートが、案内手段の案内部に設けた切欠段部から案内部の外周に案内される。続いて、移動部材を案内部から遠退するように移動させることで、移動部材によるスプリングシートの支持が解除されるので、案内部の外周に案内された、所定枚数のスプリングシートは、その自重により案内部の外周から組付筒部の外周に沿って落下して、シリンダヘッド内の組付位置に組み付けられる。

これにより、作業者は、スプリングシート組付装置をシリンダヘッドに対して位置決めして、移動部材を案内部に向かって近接・遠退させるだけの作業で、所定枚数のスプリングシートをシリンダヘッド内の組付位置へ組み付けることができ、シリンダヘッド内へのスプリングシートの組付作業を容易にすることができる。また、所定枚数のスプリングシートは、その自重により案内部の外周から組付筒部の外周に沿って落下して、シリンダヘッドの組付位置に組み付けられるので、スプリングシートの組付不良を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るスプリングシート組付装置の模式図である。 図２は、本スプリングシート組付装置に採用した案内部の側面図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は、シリンダヘッド内の組付位置に組み付けられたスプリングシートを示す断面図である。 図５は、本スプリングシート組付装置のシリンダヘッドに対する位置決め時に使用されるパレットの平面図である。 図６は、本スプリングシート組付装置によって、スプリングシートが、シリンダヘッド内の組付位置に組み付けられる様子を段階的に示す図である。 図７は、図６から連続して、本スプリングシート組付装置によって、スプリングシートが、シリンダヘッド内の組付位置に組み付けられる様子を段階的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るスプリングシート組付装置１は、図４に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１０内の複数の組付位置１５に、環状のスプリングシート１３をそれぞれ組み付けるためのものである。なお、本実施形態に係るスプリングシート組付装置１は、１枚のスプリングシート１３を、シリンダヘッド１０内の各組付位置１５にそれぞれ組み付けるものである。

本スプリングシート組付装置１は、図１に示すように、図４も適宜参照して、スプリングシート１３の孔部１３ａに挿入されて、複数のスプリングシート１３を積層させて保持する保持部２と、シリンダヘッド１０内から突出するバルブステム１４が挿入されて、スプリングシート１３をシリンダヘッド１０内の組付位置１５に案内する組付筒部３と、保持部２の外周に積層されたスプリングシート１３のうちの１枚（シリンダヘッド１０内の組付位置１５への組付枚数）を組付筒部３の外周に案内する案内手段４と、本スプリングシート組付装置１をシリンダヘッド１０に対して位置決めする位置決め手段５と、を備えている。これら、保持部２、組付筒部３、案内手段４及び位置決め手段５は、図示しない支持本体に一体的に支持される。

保持部２は、円柱状に形成され、その外径Ｄ１はスプリングシート１３の孔部１３ａの内径と略一致する。この保持部２に複数のスプリングシート１３の孔部１３ａがそれぞれ挿入されて、保持部２の外周に複数のスプリングシート１３が積層される。なお、保持部２は、軽量化の観点から円筒状に形成するのが好ましい。該保持部２の下方に、後述する案内部２５を介して組付筒部３が配置される。該組付筒部３は、円筒状に形成され、その外径Ｄ３は保持部２の外径Ｄ１と同径である。組付筒部３の上部外周面は、上方に向かって次第に縮径するテーパ面２０に形成される。組付筒部３は、保持部２に対して偏心するように配置される。組付筒部３の長さ寸法は、シリンダヘッド１０内から突出されるバルブステム１４の突出長さより若干長く形成される。

図１〜図３に示すように、案内手段４は、保持部２と組付筒部３との間にそれぞれに接触するように設けられる円柱状の案内部２５と、該案内部２５の保持部２側の軸方向一端（上端）の外周部を、保持部２の外周面に沿うように切り欠き、保持部２に積層されたスプリングシート１３が載置される切欠段部２６と、該切欠段部２６上に載置されたスプリングシート１３を下方から支持しつつ、作業者が操作することで、最も下側に位置する１枚（シリンダヘッド１０内の組付位置１５への組付枚数）のスプリングシート１３を案内部２５の切欠段部２６から該案内部２５の外周に沿う位置に案内して、その自重により案内部２５の外周に沿って落下させる操作レバー２７と、を備えている。

図１に示すように、案内部２５は、円柱状に形成され、その外径Ｄ２が組付筒部３の外径Ｄ３と同径である。要するに、保持部２の外径Ｄ１と、案内部２５の外径Ｄ２と、組付筒部３の外径Ｄ３とは同径であり、スプリングシート１３の孔部１３ａの内径と略一致する。なお、案内部２５は、軽量化の観点から円筒状に形成するのが好ましい。案内部２５は、保持部２の下端面に接触すると共に、組付筒部３の上端面に接触するように設けられる。案内部２５は保持部２に対して偏心すると共に、組付筒部３と同心状となるように設けられる。図２も参照して、案内部２５の保持部２側の軸方向一端の外周部には、保持部２の外周面に沿うように、径方向内側に向かって切り欠いた切欠段部２６が形成される。切欠段部２６は、案内部２５の、保持部２の外周から外方に突出した側（偏心した側）の上端外周部に設けられる。

切欠段部２６は、図２及び図３に示すように、案内部２５の軸方向に指向する支持面３０と、案内部２５の径方向に指向する案内面３１とを有する。支持面３０は平面視三日月状に形成される。一方、案内面３１は、保持部２の外周面と平面視で一致する（保持部２の外周面と面一となる）円弧面に形成される。言い換えれば、案内面３１は、保持部２の径方向中心を中心とした、保持部２の曲率半径に基づく円弧面に形成される。これにより、保持部２の外周に積層されたスプリングシート１３の一部位を、案内部２５の切欠段部２６の支持面３０に載置させることができる。該切欠段部２６の高さ寸法Ｈ１は、本実施形態では、スプリングシート１３の厚さ以上に設定される。なお、スプリングシート１３を、シリンダヘッド１０内の組付位置１５に複数枚組み付ける場合には、切欠段部２６の高さ寸法Ｈ１は、組付位置１５への組付枚数のスプリングシート１３の全厚さ以上に設定される。

図１に示すように、保持部２の側方で、案内部２５に設けた切欠段部２６と径方向反対側に操作レバー２７が配置される。操作レバー２７は、作業者が操作する操作アーム３５と、操作アーム３５の下端に接続され、スプリングシート１３を下方から支持して、操作アーム３５の揺動に伴って案内部２５に向かって近接・遠退するように移動する移動アーム３６とを備えている。操作アーム３５は、略上下方向に延び、上部の支点３７を中心に揺動自在に支持される。移動アーム３６は、略水平方向に延び、その案内部２５側とは反対側の端部が操作アーム３５の下端に接続されている。移動アーム３６の、案内部２５と対向する端部の上端には、内側に向かって凹設される支持凹部４０が形成される。図３も参照して、該支持凹部４０は、スプリングシート１３の軸方向に指向して、その下面の一部に当接して支持する第１支持面４１と、スプリングシート１３の径方向に指向して、その外周面の一部に当接して支持する第２支持面４２とを有する。第１支持面４１が、スプリングシート１３の、切欠段部２６側とは径方向反対側の下面に当接して、下方から支持するようになる。一方、第２支持面４２は、スプリングシート１３の外周面に沿う円弧面に形成される。第２支持面４２が、スプリングシート１３の、切欠段部２６側とは径方向反対側の外周面に当接するようになる。

支持凹部４０の高さ寸法Ｈ２、すなわち、第２支持面４２の高さ寸法Ｈ２は、本実施形態では、スプリングシート１３の厚さ相当（スプリングシート１３の厚さよりやや小さい）に設定される。なお、スプリングシート１３を、シリンダヘッド１０内の組付位置１５に複数枚組み付ける場合には、支持凹部４０の高さ寸法Ｈ２は、組付位置１５への組付枚数のスプリングシート１３の全厚さ相当に設定される。なお、図１に示すように、操作レバー２７が初期位置にあるとき、移動アーム３６の支持凹部４０の第１支持面４１と、案内部２５の切欠段部２６の支持面３０とは略同一平面上に位置する。

操作レバー２７の操作アーム３５の側方にはスプリング３８が接触するように配置される。該スプリング３８により移動アーム３６を案内部２５から遠退する方向に常時付勢している。そして、作業者が、操作アーム３５を保持部２に向かって近接するように操作すると、操作アーム３５の揺動に伴って、移動アーム３６が案内部２５に向かって近接するように略水平方向に移動する。一方、作業者が、操作アーム３５から手を離すと、移動アーム３６がスプリング３８の付勢力により案内部２５から遠退するように略水平方向に移動する。この操作レバー２７の移動アーム３６が移動部材に相当する。

図５に示すように、シリンダヘッド１０の上面には、その製造ラインにて様々な用途で使用されるパレット４５がシリンダヘッド１０に対して位置決めされて固定されている。パレット４５には、シリンダヘッド１０内から突出した各バルブステム１４にそれぞれ対応する位置決め孔４７が複数形成される。図１に示すように、本スプリングシート組付装置１に採用した位置決め手段５は、上述のパレット４５に設けた位置決め孔４７に挿入される位置決めピン５０で構成される。位置決めピン５０は、上述した保持部２、案内部２５及び組付筒部３の１セットに対して、１本設けてもよいし、複数本設けてもよい。そして、この位置決めピン５０をパレット４５の位置決め孔４７に挿入すると、組付筒部３内に、シリンダヘッド１０内から突出した、対応するバルブステム１４が同心状に挿入される。

次に、本発明の実施の形態に係るスプリングシート組付装置１の作用を、図６及び図７に基づいて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、本スプリングシート組付装置１には、その保持部２の外周に複数のスプリングシート１３が積層されており、最も下側に位置するスプリングシート１３の一部が案内部２５の切欠段部２６の支持面３０に当接して、且つこのスプリングシート１３の、切欠段部２６の支持面３０に当接した部位から径方向反対側の一部位が操作レバー２７を構成する移動アーム３６の支持凹部４０の第１支持面４１に当接して、複数のスプリングシート１３が保持部２の外周に積層されて支持された状態となっている。

次に、作業者が、本スプリングシート組付装置１をシリンダヘッド１０の組付位置１５に対して位置決めを行う。すなわち、図１及び図５も参照して、位置決め手段５の位置決めピン５０を、シリンダヘッド１０に位置決め固定されたパレット４５の、対応する位置決め孔４７に挿入する。すると、図６（ｂ）に示すように、組付筒部３内にシリンダヘッド１０内から突出するバルブステム１４が同心状に挿入され、組付筒部３の下端がシリンダヘッド１０の、バルブステム１４周辺の環状凸部１６の上端外周縁に接触して位置決めされる。

次に、図６（ｃ）に示すように、作業者が、操作レバー２７の操作アーム３５を、スプリング３８（図１参照）の付勢力に抗して保持部２側に揺動させるように操作すると、操作アーム３５の揺動に伴って、移動アーム３６が案内部２５に向かって近接するように略水平方向に移動する。その結果、移動アーム３６の移動により、積層されたスプリングシート１３のうち、最も下側に位置するスプリングシート１３が切り出されて、案内部２５の切欠段部２６から案内部２５の外周に沿う位置に案内される。なお、図６（ｃ）に示すように、移動アーム３６が案内部２５に向かって移動して、最も下側に位置するスプリングシート１３を案内部２５の切欠段部２６から案内部２５の外周に案内する際、移動アーム３６の上面によって、下から２番目のスプリングシート１３を下方から支持して、保持部２の外周に積層される各スプリングシート１３の下方からの支持が維持される。

次に、作業者が、操作レバー２７の操作アーム３５から手を離すと、図７（ｄ）に示すように、スプリング３８の付勢力により操作レバー２７の移動アーム３６が案内部２５から遠退するように移動して、移動アーム３６によるスプリングシート１３の支持が解除される。これにより、スプリングシート１３は、その自重により案内部２５の外周から組付筒部３の外周に沿って落下して、図７（ｅ）に示すように、シリンダヘッド１０内の組付位置１５に正常に組み付けられる。

最終的に、操作レバー２７が初期状態に戻ると、次のスプリングシート１３の一部位が、案内部２５の切欠段部２６の支持面３０に載置されて、且つこのスプリングシート１３の、切欠段部２６の支持面３０に当接した部位から径方向反対側の一部位が、操作レバー２７を構成する移動アーム３６の第１支持面４１に載置された状態となる。

次に、作業者は、本スプリングシート組付装置１を、スプリングシート１３のシリンダヘッド１０への次の組付位置１５に対して位置決めを行って、上述した作業を繰り返す。

以上説明した、本発明の実施の形態に係るスプリングシート組付装置１では、作業者は、位置決めピン５０（位置決め手段５）を利用して、本スプリングシート組付装置１をシリンダヘッド１０に対して位置決めすることで、組付筒部３内にシリンダヘッド１０内から突出したバルブステム１４が同心状に挿入され、組付筒部３の下端が、シリンダヘッド１０の、バルブステム１４周辺の環状凸部１６の上端外周縁に接触して位置決めされる。その後、作業者は、操作レバー２７の操作アーム３５を引くだけの操作で、保持部２の外周に積層されたスプリングシート１３のうちの１枚が切り出されて、案内部２５の外周から組付筒部３の外周に沿って落下して、シリンダヘッド１０内の組付位置１５に正常に組み付けられる。
これにより、本スプリングシート組付装置１では、シリンダヘッド１０内へのスプリングシート１３の組付作業を容易にすることができ、しかも、スプリングシート１３の組付不良を抑制することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るスプリングシート組付装置１において、保持部２、案内部２５及び組付筒部３を１セットとしてユニット化した構成及びその作用を上述したが、保持部２、案内部２５及び組付筒部３を４セットでユニット化して構成して、スプリングシート１３をシリンダヘッド１０内の４箇所の組付位置１５にそれぞれ同時に組み付けることもできる。この実施形態の場合には、保持部２、案内部２５及び組付筒部３のセットを４セット並べるように配置する。また、操作レバー２７を、１本または２本の操作アーム３５と、該各操作アーム３５の下端に互いに平行にそれぞれ連結される４本の移動アーム３６と、を備えるようにする。これら４本の移動アーム３６が、保持部２、案内部２５及び組付筒部３の各セットにそれぞれ対応する。なお、２本の操作アーム３５が採用された場合は、作業者は両手で操作アーム３５を操作するようになる。

その結果、作業者は、操作レバー２７の操作アーム３５の１回の操作によって、４本の移動アーム３６が同時に各案内部２５に向かって近接するように略水平方向に移動して、各案内部２５の切欠段部２６に載置された各スプリングシート１３が、同時に切欠段部２６から各案内部２５の外周に案内されつつ、その自重により各案内部２５の外周から各組付筒部３の外周に沿って落下して、シリンダヘッド１０内の４箇所の組付位置１５に同時に組み付けられる。そこで、スプリングシート組付装置１は、その全体の重さ、また作業性を考慮すると、保持部２、案内部２５及び組付筒部３を４セットでユニット化した形態が最良であるが、保持部２、案内部２５及び組付筒部３を２セット〜１６セットの適宜セット数をユニット化して構成してもよい。

なお、保持部２、案内部２５及び組付筒部３をそれぞれ別体で構成してもよいし、保持部２、案内部２５及び組付筒部３を一体的に設けてもよい。また、保持部２と案内部２５とを一体的に設けてもよく、案内部２５と組付筒部３とを一体的に設けてもよい。

１ スプリングシート組付装置，２ 保持部，３ 組付筒部，４ 案内手段，５ 位置決め手段，１０ シリンダヘッド，１３ スプリングシート，１３ａ 孔部，１４ バルブステム，１５ 組付位置，２５ 案内部，２６ 切欠段部，２７ 操作レバー，３５ 操作アーム，３６ 移動アーム（移動部材），５０ 位置決めピン

Claims (1)

1. 内燃機関のシリンダヘッド内に、バルブスプリングを支持する環状のスプリングシートを組み付けるためのスプリングシート組付装置であって、
   前記スプリングシートの孔部に挿入されて、複数のスプリングシートを積層させて保持する円柱状の保持部と、
   該保持部の外径と同径の外径を有する円筒状に形成され、該保持部の下方で、該保持部に対して偏心して設けられる組付筒部と、
   前記保持部の外周に積層されたスプリングシートのうち、所定枚数のスプリングシートを前記組付筒部の外周に案内する案内手段と、
   前記組付筒部内にシリンダヘッド内から突出したバルブステムが同心状に挿入されるように、前記スプリングシート組付装置をシリンダヘッドに対して位置決めする位置決め手段と、を備え、
   前記案内手段は、
   前記組付筒部の外径と同径の外径を有する円柱状に形成され、前記組付筒部と前記保持部との間に前記組付筒部と同心状に設けられる案内部と、
   該案内部の前記保持部側の軸方向一端の外周部を、前記保持部の外周面に沿うように切り欠き、前記保持部に積層されたスプリングシートが載置される切欠段部と、
   前記案内部に向かって近接するように移動することで、前記切欠段部上に載置されたスプリングシートを下方から支持しつつ、積層方向下側の所定枚数のスプリングシートを前記切欠段部から前記案内部の外周に沿う位置に案内し、前記案内部から遠退するように移動することで、前記所定枚数のスプリングシートの支持を解除して、その自重により該案内部の外周に沿って落下させる移動部材と、を備え、
   前記切欠段部の高さ寸法は、前記所定枚数のスプリングシートの全厚さ以上に設定されることを特徴とするスプリングシート組付装置。

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