JP3232957B2 - ピストンリング組付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンリング、特に
オイルリングの構成要素であるスペーサリングをピスト
ンのオイルリング溝に組付ける装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンに使用されるピスト
ンリングには、コンプレッションリングとオイルリング
の２種があり、後者はスペーサリングとこのスペーサリ
ングの上下に当接配置されるレールリングとで構成され
る。

【０００３】上記スペーサリングをピストンのオイルリ
ングに組付けるためのピストンリング組付け装置は、図
１７に示すように、多数のスペーサリング１００を拡開
した状態で摺動可能に積重ね嵌合したマガジン部２００
と、該マガジン部２００に嵌合されたスペーサリング１
００群全体を押上げる図示していないリング押上げ手段
とを備えている。

【０００４】スペーサリング１００が組付けられるピス
トン３００は、上記マガジン部２００の上面に形成され
た凹部２０１にそのトップ面が下方に向く態様で嵌合配
置され、その配置状態においては、そのオイルリング溝
３０１の下側面３０１ａがマガジン部２００の上端面２
０２の高さに位置する。

【０００５】図１８に示すように、各スペーサリング１
００は、相互の半部がラップした状態でマガジン部２０
０に嵌合されている。そして、それら全体がリング押上
げ手段によって押上げられると、最上段のスペーサリン
グ１００がマガジン部２００の上端から押出されてピス
トン３００のオイルリング溝３０１に収縮嵌合される
（二点鎖線参照）。

【０００６】なお、ピストン３００は、上記コンプレッ
ションリングを組付けるためのリング溝３０２および３
０３も備えている。

【０００７】上記リング押上げ手段は、上記オイルリン
グ溝３０１にスペーサリング１００が組付けられた時点
でその押上げ動作を停止する必要がある。そのため、従
来においては、オイルリング溝３０１の部位まで押し上
げられたスペーサリング１００に接触して作動する接触
子と、この接触子の作動に伴って運動するリンク機構
と、このリンク機構の運動によって作動するスイッチ素
子とからなる図示していないリング組付け完了検出手段
を設け、上記スイッチ素子から組付け完了検出信号が出
力された時点で上記リング押上げ手段の押上げ動作を停
止するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記組付け完了検出手
段は、リンク機構を使用するので構造が複雑になり、ま
た、該リンク機構の回動支持部の経年磨耗による「が
た」のために、スイッチ素子が作動しなくなるという欠
点がある。

【０００９】そこで、オイルリング溝３０１内にレーザ
ビーム等の光ビームを通過させ、該オイルリング溝３０
１に組付けられたスペーサリング１００による上記光ビ
ームの遮断を光センサで検出する非接触型の組付け完了
検出手段を用いることが考えられる。

【００１０】しかし、図１８に示したように、従来の組
付け装置では、待機状態にある最上段のスペーサリング
１００の上半部がマガジン部２００の上端からはみ出す
ことから、このはみ出し部分によって上記光ビームが遮
光される虞れがある。このため、従来の組付け装置にお
いては、上記非接触型の組付け完了検出手段を採用する
ことが困難であった。

【００１１】本発明の目的は、かかる状況に鑑み、スペ
ーサリングをマガジン部の上端からはみ出すことなく待
機させることができるピストンリング組付け装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、オイルリング
の構成要素である多数のスペーサリングを拡開した状態
で摺動可能に積重ね嵌合し、かつ、上面に形成した凹部
にピストンの頭部を配置するマガジン部と、前記マガジ
ン部に積重ねられたスペーサリング全体を上動させるリ
ング押上げ手段とを備え、前記スペーサリング全体の上
動によって最上段のスペーサリングを前記マガジン部の
上端から押出して前記ピストンのオイルリング溝に嵌合
させ、かつ、その嵌合時点で前記リング押上げ手段を停
止させるように構成されたピストンリング組付け装置に
おいて、前記各スペーサリング相互の重なり部位の高さ
に相当する段差を有した切欠き段部を、前記マガジン部
の上端の全外周に亘って形成したことを特徴としてい
る。

【００１３】

【作用】最上段のスペーサリングは、その直下に位置し
たスペーサリングの上端がマガジン部の上端まで上昇し
た段階でマガジン部に設けられた切欠き段部に収縮嵌合
する。そのさい、切欠き段部に嵌合したスペーサリング
の部位は、該スペーサリングの押上げに伴う上方向の慣
性力や嵌合時の振動等によって上記切欠き段部の周面を
上方に向かって滑動し、その結果、マガジン部の上端か
ら抜け出る。マガジン部の上端から抜け出たスペーサリ
ングは、その弾性収縮力によってピストンのオイルリン
グ溝に嵌合し、一方、次ぎに組付けるべきスペーサリン
グは、その上端がマガジン部の上端に位置する態様で待
機することになる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。前述したように、ピストンリングには、コン
プレッションリングとオイルリングの２種がある。そし
て、オイルリングは、図１に示すように、スペーサリン
グ１と、このスペーサリングの上面および下面にそれぞ
れ当接配置されるレールリング（サイドレール）２とを
組合わせた構成を持つ。

【００１５】図２に示す本発明のピストンリング組付け
装置の実施例は、オイルリングの構成要素である上記ス
ペーサリング１の組付けに適用するものであり、マガジ
ン部３と、このマガジン部３に平行かつ隣接して配設さ
れた駆動部４とを有する。

【００１６】マガジン部３は、円筒状ガイド体５と、こ
のガイド体５の頂部に設けた連結部材６を介して該ガイ
ド体５の上部に着脱自在に連結した円筒状カップ部材７
とで構成されている。なお、ガイド体５とカップ部材７
は同径である。

【００１７】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である図３に示
すように、上記ガイド体５の外側には、該ガイド体５の
長手方向に沿う態様でキープレート８を付設してある。
ガイド体５には、図１に示したスペーサリング１が積重
ね嵌合されるが、そのさい、個々のスペーサリング１の
合い口１ａに上記キープレート８が介在される。したが
って、ガイド体５に積重ね嵌合されたリング１は、キー
プレート８によってその方向が規定される。

【００１８】なお、ガイド体５の外径はスペーサリング
１の常態時の内径よりも大きく、このため、該ガイド体
５に嵌合されたスペーサリング１は強制的に押し拡げら
れた状態にある。

【００１９】図３に示すように、カップ部材７は、底面
に係止穴７ａを形成するとともに、上面にピストン９を
配置するための凹部７ｂを形成してある。ピストン９
は、そのトップ面側から順次第１リング溝９ａ，第２リ
ング溝９ｂおよび第３リング溝（オイルリング溝）９ｃ
を形成してあり、そのトップ面が下方に向く態様で上記
凹部７ｂに載置される。

【００２０】上記係止穴７ａは、図４に示すように、上
記連結部材６の係止部６ａと同じ形状の開口部と、この
開口部の奥方に位置した円形空間とで構成されている。
ガイド体５にカップ部材７を連結する場合には、係止穴
７ａに係止部６ａが嵌入される態様でカップ部材７をガ
イド体５上に載置する。これに伴い、上記係止部６ａが
係止穴７ａの円形空間内に位置されるので、つぎに、カ
ップ部材７を９０度回動すれば、係止部６ａの下面に上
記円形空間の両側底面が係合して、ガイド体５にカップ
部材５が一体連結される。なお、ガイド体５からカップ
部材７を外す場合には、該カップ部材７を９０度回動し
て、係止部６ａに対する係止穴７ａの係合を解除すれば
良い。

【００２１】図５、図６および図７に示すように、カッ
プ部材７の外側には、前記キープレート８と同幅のキー
プレート１０をキープレート８の延長線上に位置する態
様で設けてある。キープレート１０は、その外側中央部
にその長手方向に沿う凹溝１０ａを形成し、かつ、この
凹溝１０ａに連続するスリット１０ｂによってその上端
部を左右に分割してある。

【００２２】このキープレート１０の各分割上端部の上
端内側面には、テーパ状のガイド面１０ｃをそれぞれ形
成してあり、これらのガイド面１０ｃは、対応する上記
分割上端部の側端面からスリット１０ｂ側に向うに従っ
てカップ部材７の中心側に近づく態様で傾斜している。

【００２３】キープレート１０の上面は、図７に示すよ
うに、オイルリング溝９ｃの幅よりも僅かに短い距離だ
けカップ部材７の上面よりも上方に位置しており、した
がって上記各ガイド面１０ｃは、ピストン９のオイルリ
ング溝９ｃに対向して位置することになる。

【００２４】キープレート１０の凹溝１０ａおよびスリ
ット１０ｂ内には、上部前端にくちばし状の爪片１１ａ
を備えたスイングプレート１１を配設してある。このス
イングプレート１１は、軸１２を介してキープレート１
０に揺動可能に支承され、かつスプリング１３によって
図３における反時計回り方向に付勢されている。したが
って、常時においては、同図に示すように、その下端部
前側面がカップ部材７に当接した状態にあり、このと
き、上記爪片１１ａはキープレート１０の溝１０ｂ内に
位置している。なお、上記爪片１１ａは、先端に向かう
ほど幅が狭くなるように両側面にテーパを付してあり、
したがって、先細り状の平面形状を有している。

【００２５】ところで、この実施例では、図８に示すよ
うな切欠き段部７ｃをカップ部材７の上端全外周に亘っ
て形成してある。図９に示すように、カップ部材７に嵌
合されたスペーサリング１群は、それらの波状部相互が
該カップ部材７の高さ方向にラップしているが、上記切
欠き段部７ｃの段差は上記ラップした部位の高さｄ１に
設定してある。なお、この実施例におけるラップ部位の
高さｄ１は、スペーサリング１の厚さ（上下端間の寸
法）のほぼ１／２である。

【００２６】図２に示した駆動部４は、図示していない
支持手段によって支持された後側板１５、該後側板１５
の下端部によって支承されたべース板１６、後側板１５
の上端部によって支承された天板１７、べース板１６お
よび天板１７によって回動可能に支承されたボールスク
リュー１８、このボールスクリュー１８に螺合したボー
ルナット１９、カップリング部材２０を介して上記ボー
ルスクリュー１８に回動力を与えるステッピングモータ
２１、ボールナット１９に一体連結した駆動板２２、お
よび、駆動板２２上に配置したプッシャ部材２３等を備
えている。

【００２７】上記べース板１６の先端部は、駆動部４の
前側板２４の外方に突出しており、前記ガイド体５はこ
の突出した先端部によって支持されている。すなわち、
ガイド体５は、その底部に形成した凸部５ａをべース板
１６の先端部に貫通形成した孔１６ａに嵌合した後、凸
部５ａの下方に突設したネジ部５ｂにナット２５を締着
することによって該べース板１６に固定支持されてい
る。

【００２８】駆動板２２の先端部も駆動部４の前側板２
４の外方に突出しており、図２のＢ−Ｂ線断面図である
図１０に示すように、この先端部は２又形状を有する。
また、駆動板２２の基端部にはガイドロッド２６，２７
が貫通しており、ステッピングモータ２１によってボー
ルスクリュー１８が回動された場合には、該駆動板２２
がこれらのガイドロッド２６，２７で案内されながら上
下方向に移動する。

【００２９】次に、ガイド体５の上方に配設したリング
跳ね上がり防止部３０について説明する。図１１に示す
ように、この跳ね上がり防止部３０は、駆動部２に固定
されたブラケット３１と、このブラケッ３１の両側より
ガイド体５の上方側に向って水平に突設した互いに平行
する断面コ字状のガイドレール３２と、これらのガイド
レール３２に左右端部を嵌挿した押さえ板３３とを備え
ている。

【００３０】押さえ板３３は、中央部にピストン挿入孔
３３ａを貫通形成するとともに、図１３に示すように、
ピストン挿入孔３３ａの周面に沿う環状の押さえ用突起
３３ｂを下面側に突設してある。

【００３１】押さえ板３３の下面には、光ビームＬ１を
投射する投光素子３４Ａおよび該光ビームＬ１を受光す
る受光素子３４Ｂと、光ビームＬ２を投射する投光素子
３５Ａおよび該光ビームＬ２を受光する受光素子３５Ｂ
とを配設してある。

【００３２】図１２に示すように、投光素子３４Ａから
投射された光ビームＬ１は、カップ部材７の上端側近を
通過する。したがって、図９に示すように、カップ部材
７の上端にスペーサリング１が位置している場合、上記
光ビームＬ１がこのスペーサリング１に遮られて受光素
子３４Ｂまで到達せず、その結果、該受光素子３４Ｂが
オフする。

【００３３】一方、投光素子３５Ａから投射された光ビ
ームＬ２は、ピストン９のオイルリング溝９ｃを通過す
るので、該オイルリング溝９ｃにスペーサリング１が組
付けられた状態では、光ビームがこのスペーサリング１
に遮られて受光素子３５Ｂまで到達せず、このため該受
光素子３５Ｂがオフする。

【００３４】図１１および図１２に示すように、駆動部
２は、ガイドレール３２の一側および他側に延びるブラ
ケット３６および３７を介して投光素子３８Ａおよび受
光素子３８Ｂをそれぞれ支持している。

【００３５】各素子３８Ａ，３８Ｂの光軸は前記ピスト
ン挿入孔３３ａの上方を横断している。したがって、図
３に示すようにピストン挿入孔３３ａにピストン９が挿
入されている状態においては、投光素子３８Ａの投射ビ
ームがピストン９に遮られて受光素子３８Ｂまで到達せ
ず、その結果、該受光素子３８Ｂがオフすることにな
る。

【００３６】ブラケット３６には、エアシリンダ３９も
設けてあり、このエアシリンダ３９は、そのピストンロ
ッドの先端に付設された押圧部材３９ａが前記スイング
プレート１１の後方に位置している。

【００３７】なお、図３に示すように、上記押さえ板３
３の突起３３ｂの下面とカップ部材７の上面との間には
間隔ｄ２が形成されるが、この間隔ｄ２はスペーサリン
グ１の厚さよりも僅かに大きい。

【００３８】以下、この実施例の作用について説明す
る。この実施例の装置を用いてピストン９のオイルリン
グ溝９ｃにスペーサリング１を組付けるさいには、ガイ
ド体５からカップ部材７を取外した後、該ガイド体５に
ピストンリング１を積重ね嵌合する。そして、ガイド体
５に再びカップ部材７を取付けた後、図３に示すよう
に、押さえ板３３のピストン挿入孔３３ａを介してカッ
プ部材７の凹部７ｂにピストン９の頭部を載置する。

【００３９】ピストン９が載置されると、前述したよう
に、投光素子３８Ａに対応して設けた前記受光素子３８
Ｂがオフする。そこで、図示していない制御部は、上記
受光素子３８Ｂのオフ信号に基づき、図示していない電
磁弁を切り替え作動して上記エアシリンダ３９を伸張さ
せる。

【００４０】エアシリンダ３９が伸張作動すると、押圧
部材３９ａによってスイングプレート１１の後端面が押
される。この結果、スプリング１３に抗してスイングプ
レート１１が図１４に示す位置から図１５に位置まで揺
動し、その爪片１１ａがピストン９のオイルリング溝９
ｃ内まで前進する。

【００４１】ついで、上記制御部は、図１２に示した受
光素子３４Ｂの出力に基づいて、カップ部材７の上端側
縁にスペーサリング１が存在しているか否かを判断す
る。そして、その存在が判断されるまでの間は、図２に
示すパルスモータ２１を高速で駆動して前記駆動板２２
を上方に移動させ、その結果、前記プッシャ部材２３上
に積重ねられたスペーサリング１群全体がガイド体５に
沿って速やかに上方に移動する。

【００４２】そして、制御部は、受光素子３４Ｂが最上
段のスペーサリング１を検出した時点でパルスモータ２
１を減速し、これによって、スペーサリング１群の上動
速度が低下する。

【００４３】最上段のスペーサリング１が図９に二点鎖
線で示す位置、つまり、その上半部がカップ部材７の上
端からはみ出す位置まで上動すると、その下半部が該カ
ップ部材７に設けられた前記切欠き段部７ｃに収縮嵌合
する。

【００４４】このとき、この段部７ｃに嵌合したスペー
サリング１には、押上げに伴う上方向の慣性力や嵌合に
伴う振動等が作用しており、したがって、該スペーサリ
ング１は切欠き段部７ｃに止まらないで該段部７ｃの周
面を上方に向かって滑動し、その結果、カップ部材７の
上端から抜け出る。

【００４５】その後、スペーサリング１は、合い口１ａ
（図１参照）を構成する各端部が図５に示したキープレ
ート１０のテーパー状ガイド面１０ｃで案内されながら
弾性収縮し、やがて、オイルリング溝９ｃに嵌合され
る。このとき、スペーサリング１の合い口端部間には爪
片１１ａが介在し、このため、それらの合い口端部相互
が図１６に示すように重なり合う虞れはない。

【００４６】ところで、上記のようにしてオイルリング
溝９ｃにスペーサリング１が嵌合された時点において、
次ぎに組付けるべきスペーサリング１は、図９にハッチ
ングを付して示したように、その上端面がカップ部材７
の上端に位置する。つまり、カップ部材７の上端からは
み出さない状態で位置する。

【００４７】したがって、図１２に示した光ビームＬ２
の通過路中に上記次ぎに組付けるべきスペーサリング１
が介在せず、この結果、光ビームＬ２はオイルリング溝
９ｃに嵌合されたスペーサリング１のみによって遮られ
ることになる。

【００４８】光ビームＬ２が遮られると、同図に示す受
光素子３５Ｂがオフする。そこで、前記制御部は、この
受光素子３５Ｂのオフ信号に基づいてスペーサリング１
の組付け完了を判断し、その時点で前記電磁弁を切り替
えてシリンダ３９を縮退作動させる。

【００４９】これにより、前記スプリング１３の引張力
でスイングプレート１１が図３における反時計回り方向
に回動するので、図１４に示すように、前記爪片１１ａ
がオイルリング溝９ｃから抜け出す。

【００５０】一方、前記制御部は、受光素子３５Ｂのオ
フ信号に基づいて前記パルスモータ２１を停止する。し
たがって、上記次ぎに組付けるべきスペーサリング１
は、カップ部材７の上端からはみ出さない状態で待機す
ることになる。

【００５１】ところで、カップ部材７の上端から押し出
されたスペーサリング１は、その押し出しに伴う慣性等
のために上向きの付勢力を受けるので、オイルリング溝
９ｃの位置よりも上方に跳上がろうとするが、この実施
例においては前記跳ね上がり防止部３０を設けてあるの
で、リング１の過剰な跳上がりが防止される。

【００５２】すなわち、図３から明らかなように、リン
グ１がリング溝９ｃの位置よりも上方に跳上がろうとす
ると、該リング１の上面が前記押さえ用突起３３ｂの下
面に当接するので、その跳上りが確実に防止される。

【００５３】スペーサリング１の組付けを完了したピス
トン９は、図示していないロボットによってカップ部材
７上から搬出され、ついで、新たなピストン９が該ロボ
ットでカップ部材７上に配置される。

【００５４】以後、上述した組付け動作が繰返えされる
が、これに伴って、図２に示したプッシャ部材２３がカ
ップ部材７に徐々に近付くことになる。そして、プッシ
ャ部材２３がカップ部材７の上端近傍まで上動した時
点、つまり、最下段のピストンリング２１が該上面から
押出され時点では、前記駆動板２２に付設した図１０に
示すドグ５０が上端検出リミットスイッチ５１をオンさ
せる。

【００５５】そこで制御部は、このリミットスイッチ５
１のオン信号に基づき、ランプ、ブザー等の警報手段を
作動して、マガジン部３におけるスペーサリング１のス
トック量が零になったことを外部に報知するとともに、
モータ２１を逆転作動して、駆動板２２を下降端位置ま
で下降させる。なお、下降端位置は、上記ドグ５０によ
ってオン作動される図示していないリミットスイッチに
よって検出する。

【００５６】上記実施例の装置を規格（機種）の異なる
ピストンに適用する場合には、跳ね上がり防止部３０の
押さえ板３３としてそのピストンに適合するものを用い
る必要があるが、上記実施例によれば、押さえ板３３の
交換操作のみでこれに対応することができる。

【００５７】すなわち、前記押さえ板３３は、図１１に
示すピン４０を図１３に示すピン穴４１に嵌合すること
によってブラケット３１に固定してあるので、ピン４０
を抜いた状態で駆動部２とは反対の方向に引張すれば、
図１１に破線で示すように、ガイドレール３２に沿って
抜き出すことができる。

【００５８】このように、押さえ板３３はブラケット３
１に対して着脱自在であるから、規格の異なる各ピスト
ンに適用する複数の押さえプレート５３を予め用意して
おけば、それらをブラケット３１に選択的に装着するこ
とによってピストンの規格変更に対応することができ
る。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、スペーサリングをマガ
ジン部の上端からはみ出さない状態で待機させることが
できる。したがって、オイルリング溝に光ビームを通過
させた場合、該光ビームが待機中のスペーサリングによ
って遮られることはなく、この結果、上記光ビームの遮
断に基づいてスペーサリングの組付け完了を検出する非
接触型の組付け完了検出手段を採用することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】オイルリングを構成するスペーサリングとレー
ルリングを示す斜視図。

【図２】本発明の実施例の外観を示す断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】カップ部材に形成した係止穴の構造を示す斜視
図。

【図５】キープレートの構造を示す斜視図。

【図６】スイングプレートの形状および取付け態様を示
す斜視図。

【図７】キープレートおよびスイングプレートの配設態
様を示す側面図。

【図８】実施例の作用を示す部分拡大縦断面図。

【図９】スペーサリングの積重ね態様を示す部分拡大側
面図。

【図１０】図２のＢ−Ｂ断面図。

【図１１】跳ね上がり防止部の構造を示す斜視図。

【図１２】跳ね上がり防止部の平面図。

【図１３】押え板の下面を示す斜視図。

【図１４】スイングプレートの爪片が後退している状態
を示す概念図。

【図１５】スイングプレートの爪片が前進している状態
を示す概念図。

【図１６】スペーサリングの各合い口端部相互が重なっ
た状態を示す概念図。

【図１７】従来装置の作用を示す部分拡大縦断面図。

【図１８】従来装置におけるスペーサリングの積重ね態
様を示す部分拡大側面図。

【符号の説明】

１ スペーサリング ３ マガジン部 ４ 駆動部 ５ ガイド体 ６ 連結部材 ７ カップ部材 ７ｃ 切欠き段部 ８ キープレート ９ ピストン ９ｃ オイルリング溝 １０ キープレート １１ スイングプレート １１ａ 爪片 ２２ 駆動板 ２３ プッシャ部材 ３０ 跳ね上がり防止部 ３３ 押さえ板 ３９ エアシリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−161169（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−294937（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−194477（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−151629（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−144135（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23P 19/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルリングの構成要素である多数のス
   ペーサリングを拡開した状態で摺動可能に積重ね嵌合
   し、かつ、上面に形成した凹部にピストンの頭部を配置
   するマガジン部と、 前記マガジン部に積重ねられたスペーサリング全体を上
   動させるリング押上げ手段とを備え、 前記スペーサリング全体の上動によって最上段のスペー
   サリングを前記マガジン部の上端から押出して前記ピス
   トンのオイルリング溝に嵌合させ、かつ、その嵌合時点
   で前記リング押上げ手段を停止させるように構成された
   ピストンリング組付け装置において、 前記各スペーサリング相互の重なり部位の高さに相当す
   る段差を有した切欠き段部を、前記マガジン部の上端の
   全外周に亘って形成したことを特徴とするピストンリン
   グ組付け装置。