JP4109649B2 - ピストンへのスナップリング組付機 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンをピストンに形成された取付孔内に抜止め状態に固定するためのスナップリングを前記ピストンピン取付孔内に圧入し、所定の圧入位置で周溝内に嵌入させるべく用いられるピストンへのスナップリング組付機に関し、詳しくは、スナップリングを内嵌保持する筒状のリングホルダと、このリングホルダに内嵌保持されたスナップリングに当接して該スナップリングをピストンのピストンピン取付孔内に圧入させるリング圧入軸と、このリング圧入軸をその軸線方向に往復駆動移動させるアクチュエータとを有し、前記リング圧入軸の軸線方向への往行駆動移動により前記スナップリングがピストンピン取付孔内の所定位置まで圧入されたとき、そのスナップリングが拡径して前記取付孔周面の周溝内に嵌入されるように構成されているとともに、スナップリングが前記周溝内に正常に嵌入されたか否かを検出する検出手段を備えてなるピストンへのスナップリング組付機に関する。

この種のピストンへのスナップリング組付機として、従来一般には、図８に示すような概要構成のものが用いられていた。すなわち、筒状リングホルダ３１に内嵌保持されているスナップリング３２に当接して該スナップリング３２をピストン３３におけるピストンピン３４の取付孔３５内に圧入させるリング圧入軸３６を、その軸線方向に往復駆動移動させるアクチュエータとして油圧シリンダ(図示省略)が用いられている。また、前記油圧シリンダの伸張動作に伴い前記リング圧入軸３６と共に矢印Ｘ方向に一体に往行駆動移動され、その先端部が前記取付孔３５の開口部周辺に当接した時点で移動停止される前記筒状リングホルダ３１とその後も矢印Ｘ方向に続けて往行駆動移動される前記リング圧入軸３６との間に変位センサ３８を介在させて、この変位センサ３８による検出変位値で、図９に示すように、所定位置にまで圧入されたスナップリング３２が弾発力により拡径して前記取付孔３５周面の周溝３８内に正常に嵌入したか否かを検知する検出手段が採用されていた。

しかし、上記したような従来のピストンへのスナップリング組付機の場合は、油圧シリングを使用しているために、一つのスナップリングの組付けに要する時間の短縮化には自ずと限界（実機において１個当たり約１０．１秒）があり、ピストンの組付ラインのタクト（組付時間）に間に合わず、その組付ラインのタクトに間に合うようにするためには、一つのライン中に複数本の圧入軸及びそれらの駆動用油圧シリンダ等を設置しなければならない。また、油圧タンクや油圧モータ、油圧配管も必要であるために、組付機を含む設備全体が非常に複雑大掛かりで、かつ、高価なものとなり、さらに、油漏れ等による環境への悪影響をなくするためには、高い頻度でのメンテナンスを必要とするという問題がある。

加えて、ピストンに組付けられるスナップリングはその厚さが非常に薄いものであり、変位センサによる検出変位値で組付けが正常であるか否かを判定しようとすると、その正常値（ＯＫ値）と異常値（ＮＧ値）との差が微小であるために、例えばスナップリングが正常に組付けられたにもかかわらず異常であると判定して機器の作動を不用意に停止したり、２枚のスナップリングの同時圧入やスナップリンクが全く圧入されない（欠品）等の異常があるにもかかわらず正常に組付けられたと判定して製品（ピストン）に多くの不良品を発生したりするといった具合に、組付けの良否判定にミスを生じやすい。そのような良否判定ミスをなくするためには、スナップリングの組付後に作業者がその状態を目視確認するなどの面倒な後処置を行わざるを得ないという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、設備全体の構成の簡素化、小型化及び低コスト化を図るとともに、メンテナンス頻度も低減でき、しかも、スナップリングの組付けミスや異常を容易、正確かつ敏速に検知することができるピストンへのスナップリング組付機を提供することにある。

上記目的を達成するために案出された本発明に係るピストンへのスナップリング組付機は、ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンをピストンに形成されたピストンピン取付孔内に抜止め状態に固定するためのスナップリングを内嵌保持する筒状のリングホルダと、このリングホルダに内嵌保持されたスナップリングに当接して該スナップリングをピストンのピストンピン取付孔内に圧入させるリング圧入軸と、このリング圧入軸をその軸線方向に往復駆動移動させるアクチュエータとを有し、前記リング圧入軸の軸線方向への往行駆動移動により前記スナップリングがピストンピン取付孔内の所定位置まで圧入されたとき、そのスナップリングが拡径して前記取付孔周面の周溝内に嵌入されるように構成されているとともに、スナップリングが前記周溝内に正常に嵌入されたか否かを検出する検出手段を備えてなるピストンへのスナップリング組付機において、前記アクチュエータが、電動式シリンダから構成されているとともに、前記検出手段が、前記リング圧入軸に負荷される組付荷重値を検知するロードセルと、前記リング圧入軸の往行ストロークを測定するエンコーダとから構成され、また、前記リング圧入軸が、複数個のピストン機関を一定間隔置きに水平姿勢に並置保持するピストン機関保持部に対してピストン機関の並置方向に前記一定間隔ピッチで駆動移動可能に構成され、さらに、前記リングホルダ、リング圧入軸およびアクチュエータを備えたスナップリング組付機構が、前記ピストン機関保持部を中心にしてその上下位置に相対向して同心状に一組以上配置されていることを特徴としている。

上記のごとき特徴構成を有する本発明に係るピストンへのスナップリング組付機によれば、リング圧入軸をその軸線方向に往復駆動移動させるアクチュエータとして電動式シリンダを用いているので、従来の組付機のような油圧シリンダを用いる場合に比べて、一つのスナップリングの組付けに要する時間を大幅に短縮することができる（実機において１個当たり約４．３秒）。そのため、複数本のリング圧入軸及びそれらに対応する複数のアクチュエータ等を設置しなくても、１本あるいは極く少数本のリング圧入軸及び少数の電動式シリンダを設置するだけで、ピストンの組付ラインのタクトに十分に間に合わせることが可能であり、また、油圧タンクや油圧モータ、油圧配管も全く不要であるために、組付機を含む設備全体の構成を非常に簡素化、小型化及び低コスト化することができるとともに、機器の使用年数を高めつつ、油漏れ等による環境への悪影響がないので、メンテナンス頻度も著しく低減することができる。

しかも、スナップリングの圧入組付時にリング圧入軸に負荷される組付荷重値をロードセルで検知してスナップリング組付けの良否を検出しているので、非常に薄いスナップリングであっても、そのスナップリングが正常に組付けられた状態と、２枚の同時圧入や欠品等の異常な組付け状態とを、組付荷重の変化によって正確に、かつ、瞬時に判定することができ、作業者が目視確認する等の面倒な後処置を要することなく、組付けミス、それに伴う不良品の発生を確実に防止できるという効果を奏する。

本発明に係るピストンへのスナップリング組付機では、請求項１に記載のように、前記リング圧入軸を、複数個のピストン機関を一定間隔置きに水平姿勢に並置保持するピストン機関保持部に対してピストン機関の並置方向に前記一定間隔ピッチで駆動移動可能に構成することによって、一つあるいは極く少数本のリング圧入軸を設置するのみで複数個のピストンに対するスナップリング組付けを非常に合理的かつ効率的に行うことができる。

また、本発明に係るピストンへのスナップリング組付機では、請求項１に記載のように、前記検出手段が、前記ロードセルと前記リング圧入軸の往行ストロークを測定するエンコーダとから構成され、エンコーダにより計算されるリング圧入軸のストローク値と組付荷重値との相対関係から組付けが正常であるか否かを判定できるので、スナップリング自体の組付け異常だけでなく、作業者が手作業で行うピストンピンの取付孔内への差込量などにミスがあった場合もそれを素早く確実に検知することができ、不良製品の発生を一層確実に防止することができる。

さらに、本発明に係るピストンへのスナップリング組付機において、請求項２に記載のように、前記筒状リングホルダの側部に、スナップリングの多数枚を積層状態に保持する積層リング保持部からスナップリングを一枚毎に切り出して前記筒状リングホルダ内に供給可能に構成されたリング切り出し供給機構を配置し、かつ、前記積層リング保持部を、前記リング切り出し供給機構による切り出し位置とその側方に変位されて多数枚のスナップリングを手動補給可能な位置とに位置変更自在に構成することにより、多数のピストンにスナップリングを連続して組付ける場合、前記積層リング保持部を側方へ位置変更させて多数枚のスナップリングを積層状態に補充し、かつ、該リング保持部を切り出し位置に位置変更するといった簡単な手作業を行うのみで、その後の積層スナップリングより単位（一枚）毎のスナップリングを切り出して筒状リングホルダへ供給する動作からピストンピン取付孔周面の周溝内に嵌入させる動作までの一連の動作を自動化して連続組付工程を非常に効率よく行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明に係るピストンへのスナップリング組付機１の全体構成を示し、図１は作業者側からみた側面図、図２は作業者側からみた正面図である。これら図１，２において、２は複数個（図面上では４個で示すが、２個以上であればよい）のピストン機関３を一定間隔置きに水平姿勢に並置保持するピストン機関保持台４をセット支持可能な支持台２ａを含むフレーム、５，５は前記ピストン機関保持台４を中心にしてその上下位置に相対向して同心状に配置された一組のスナップリング組付機構であり、これら上下一組のスナップリング組付機構５，５は、前記フレーム２における上下水平枠２ｂ，２ｂに装着した電動モータ６ａ，６ａを含む直線スライド機構６，６介して前記ピストン機関保持台４に対しピストン機関３の並置方向に前記一定間隔ピッチ毎に駆動移動可能に構成されている。なお、上下一組のスナップリング組付機構５，５は、寸法的な違いを除くと、ほぼ同一構造に構成されているため、以下の説明ではその一方についてのみ説明する。

図３は、前記ピストン機関３の構成を示す断面図であり、このピストン機関３は、スナップリング組付け対象となる筒形ピストン８とコンロッド９とこれら両者８，９を連結するピストンピン１０とからなる。このピストンピン１０は、前記ピストン８にその軸線方向に直交させて形成されたピン取付孔２６内に挿嵌されるものであり、前記スナップリンク組付機構５は、そのピストンピン１０をピストン８のピン取付孔２６の貫通方向の両端近くにおいて抜止め状態に固定するためのスナップリング７を前記ピン取付孔２６内に圧入し組付けるものである。

図３に示すような構成のピストン機関３を保持するピストン機関保持台４は、筒形ピストン８を回転不能な状態に収容載置する支持ブロック２４とコンロッド９の端部を載置する支持ブロック２５とを有し、これに両支持ブロック２４，２５によりピストン機関３をピストン軸心が水平に維持され、かつ、ピン取付孔２６の軸心が垂直に維持される状態に保持すべく構成されている。

図４（Ａ）は、組付け対象であるスナップリング７の構成を示す平面図であり、このスナップリング７は周方向の一部を切断してなる合口部７ａを有し、前記スナップリンク組付機構５によってピストン８のピン取付孔２６内の所定位置にまで圧入されたとき、図４（Ｂ）に示すように、拡径して前記ピン取付孔２６の周面に形成された周溝１１内に弾性的に嵌入されるように形成されている。

図１及び図２に示すスナップリング組付機構５は、後述するリング切り出し供給機構１２により一枚毎に切り出されて水平搬送されてくるスナップリング７を受け止めて内嵌保持する環状のリング保持部１３ａを端部に有する筒状のリングホルダ１３とこのリングホルダ１３の前記リング保持部１３ａ側の端部に同心状に固定連結された筒状ガイド１４とこの筒状ガイド１４及び筒状リングホルダ１３内にそれらの軸線方向に沿って往復摺動可能に嵌合されたリング圧入軸１５とこのリング圧入軸１５をその軸線方向、つまり、上下方向に往復駆動移動させるアクチュエータとしての電動式シリンダ１６とから構成されている。

上記構成のスナップリング組付機構５におけるリング圧入軸１５の先端部１５ａは前記ピストンピン１０の外径よりも僅かに大きい内径を有し、かつ、前記ピストン８のピン取付孔２６の内径よりも僅かに小さい外径を有する筒状に形成されており、前記電動式シリンダ１６を介して軸線方向の一方に往行駆動移動されたとき、その筒状先端部１５ａが前記リングホルダ１３先端のリング保持部１３ａに内嵌保持されているスナップリング７に当接して該スナップリング７をリングホルダ１３の内部空間に向けて押出し移動すべく構成されている。

また、リング圧入軸１５の基端部には、このリング圧入軸１５の筒状先端部１５ａによりスナップリング７がリングホルダ１３の内部空間に一定量押出し移動されたとき、前記筒状ガイド１４の端面に当接して該筒状ガイド１４及びリングホルダ１３をリング圧入軸１５の移動に連動してピストン８側に向けて一体に押圧移動させるスプリング１７が保持されており、このスプリング１７を介してリング圧入軸１５と一体移動されるリングホルダ１３の先端部がピストン８のピン取付孔２６の開口部周辺に当接した時点でそのリングホルダ１３の移動は停止される一方、リング圧入軸１５はスプリング１７の弾性力に抗して更に往行駆動移動され、この駆動移動によってスナップリング７をピストン８のピン取付孔２６内に圧入すべく構成されている。

前記電動式シリンダ１６は、電動モータ１６ａとこの電動モータ１６ａの正逆回転を直線往復運動に変換する、例えばボールねじなどの運動変換部１６ｂ（その具体構造は周知であるため、省略する）とからなり、その運動変換部１６ｂで直線往復運動に変換された摺動出力軸１６ｃと前記リング圧入軸１５の端部との間には、スナップリング７の組付け動作時にリング圧入軸１５に負荷される組付荷重値を検知するロードセル１８が介在されている。また、電動式シリンダ１６の電動モータ１６ａには、その回転量からリング圧入軸１５の軸線方向ストロークを測定するエンコーダ１９が直結されている。

さらに、前記スナップリング組付機構５における筒状リングホルダ１３の側部位置には前述したリング切り出し供給機構１２が配置されている。このリング切り出し供給機構１２は、図５及び図６に示すように、多数枚のスナップリング７を積層状態にして縦向き姿勢に収容保持する円筒状の積層リング保持部２０と、この積層リング保持部２０に収容された積層スナップリング７のうち最下端のスナップリング７のみが嵌合する径及び深さを持つ摺動ガイド溝２１ａを有し水平姿勢でフレーム２に架設されたガイド板部材２１と、前記摺動ガイド溝２１ａに嵌合されている最下端の一枚のスナップリング７に当接してそのスナップリング７を切り出し、その切り出したスナップリング７を摺動ガイド溝２１ａに沿わせて筒状リングホルダ１３側に押圧摺動させるとともに、その筒状リングホルダ１３の環状リング保持部１３ａに供給する薄板状のリング切出片２２と、このリング切出片２２を前記摺動ガイド溝２１ａに沿って往復駆動移動させるエアシリンダ２３とから構成されている。

そして、前記円筒状の積層リング保持部２０は、リング圧入軸１５及び筒状リングホルダ１３の軸心を中心とする揺動により、図６の実線に示すように、前記リング切り出し供給機構１２による切り出し位置と、図６の仮想線に示すように、その切り出し位置の側方に変位されて多数枚のスナップリング７を手動で補給可能な位置とに位置変更自在に構成されており、図６の仮想線に示す位置に揺動変位させることで、積層された多数枚のスナップリング７を容易に補給することが可能であり、その積層スナップリングの補給後は図６の実線に示す切り出し位置に揺動変位させるだけで、スナップリング７を一枚毎切り出して筒状リングホルダ１３へ供給する動作からピストンピン取付孔２６周面の周溝１１内に嵌入させる動作までの一連の動作を自動化して連続組付工程を非常に効率よく行うことができる。

なお、上下一組のスナップリング組付機構５を前記ピストン機関保持台４に対してピストン機関３の並置方向に一定間隔ピッチ毎に駆動移動させるための直線スライド機構６は、リング圧入軸１５を上下方向に往復駆動移動させるための電動式シリンダ１６と同様に、電動モータ６ａとこの電動モータ６ａの正逆回転を直線往復運動に変換する、例えばボールねじあるいはリニアスケールなどの運動変換部とから構成されている。

上記のように構成されたピストンへのスナップリング組付機１においては、リング圧入軸１５をその軸線方向に往復駆動移動させるアクチュエータとして電動式シリンダ１６が用いられているので、油圧シリンダを用いる場合に比べて、一つのスナップリング７の組付けに要する時間を大幅に短縮することが可能であり、そのため、複数本のリング圧入軸及びそれらに対応する複数のアクチュエータ等を設置しなくても、上下一組、即ち、一軸のリング圧入軸１５及び電動式シリンダ１６を設置するだけで、ピストン８の組付ラインのタクトに十分に間に合わせることができる。また、油圧タンクや油圧モータ、油圧配管は全く不要であるために、当該スナップリング組付機１を含む設備全体の構成を非常に簡素化、小型化及び低コスト化することができるとともに、当該スナップリング組付機１の使用年数を高めつつ、油漏れ等による環境への悪影響がないので、メンテナンス頻度の著しい低減を図ることができる。

加えて、スナップリング７の圧入組付時にリング圧入軸１５に負荷される組付荷重値をロードセル１８で検知するとともに、電動式シリンダ１６の電動モータ１６ａの回転量をエンコーダ１９で検出しその回転量をリング圧入軸１５の軸線方向ストローク値として計測することによって、図７に示すように、リング圧入軸１５のストローク値（ｍｍ）と組付荷重値（Ｋｇ）との相対関係線が得られる。この相対関係線を読み取ることで、一枚のスナップリング７のみが周溝１１内に嵌入されて組付荷重値が急激かつ明確に低下する正常な組付け状態（図中の符号Ｓ）と、二枚のスナップリングが同時に周溝１１内に嵌入されて組付荷重値か所定のストローク値に達する前に急激に立上がる二枚重ねの組付け状態（図中の符号Ｘ）、スナップリングが全く組付けられず組付荷重値が所定のストローク値に達しても変化しない欠品組付け状態（図中の符号Ｙ）等の異常な組付け状態とを正確に、かつ、瞬時に判定することができるばかりでなく、一般に作業者が手作業で行うピストンピン１０のピン取付孔２６内への差込量などにミスがあって、小ストローク値の段階でリング圧入軸１５に急激に大きい組付荷重が負荷される異常状態（図中の符号Ｚ）も素早く確実に検知することができ。したがって、非常に薄いスナップリング７を組付け対象とするものであるにもかかわらず、不良製品（完成ピストン）の発生を確実に防止することができる。

なお、上記実施例では、上下一組のスナップリング組付機構５，５を配置した構成のものについて説明したが、上下二組以上のスナップリング組付機構５，５を配置した構成のものであってもよい。

また、本発明に係るピストンへのスナップリング組付機は、ピストンピン取付孔２６内の軸線方向両端部に一対のスナップリング７，７を同時に圧入できるように上下に相対向して一組のスナップリング組付機構５，５が同心状に配置された構成を有しており、そのうち一方のスナップリング組付機構５を、ベアリングを軸受等に組付ける際のベアリング抜止め用サークリップの軸受等への組付けに利用することも可能である。この場合もロードセル１８による組付荷重値とエンコーダ１９によるリング圧入軸１５のストローク値との相関線から正常な組付け状態（ＯＫ）と異常な組付け状態（ＮＧ）とを確実、正確に判定することができる。

本発明に係るピストンへのスナップリング組付機の全体構成を示す側面図である。 同上ピストンへのスナップリング組付機の全体構成を示す正面図である。 ピストン機関の構成を示す断面図である。 （Ａ）は組付け対象であるスナップリングの構成を示す平面図、（Ｂ）はそのスナップリングがピストンのピン取付孔周面の周溝内に嵌入される状態を説明する要部の拡大縦断面図である。 リング切り出し供給機構の側面図である。 同上リング切り出し供給機構の平面図である。 組付荷重値とストローク値との相対関係線を示すグラフである。 従来のピストンへのスナップリング組付機における要部の概要構成を示す断面図である 従来機によるスナップリングの組付け状態を説明する要部の拡大縦断面図である。

符号の説明

１ スナップリング組付機
３ ピストン機関
４ ピストン機関保持台（保持部）
７ スナップリング
８ ピストン
１０ ピストンピン
１１ 周溝
１２ リング切り出し供給機構
１３ 筒状のリングホルダ
１５ リング圧入軸
１６ 電動式シリンダ
１８ ロードセル
１９ エンコーダ
２０ 積層リング保持部
２６ ピン取付孔

Claims (2)

1. ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンをピストンに形成されたピストンピン取付孔内に抜止め状態に固定するためのスナップリングを内嵌保持する筒状のリングホルダと、このリングホルダに内嵌保持されたスナップリングに当接して該スナップリングをピストンのピストンピン取付孔内に圧入させるリング圧入軸と、このリング圧入軸をその軸線方向に往復駆動移動させるアクチュエータとを有し、前記リング圧入軸の軸線方向への往行駆動移動により前記スナップリングがピストンピン取付孔内の所定位置まで圧入されたとき、そのスナップリングが拡径して前記取付孔周面の周溝内に嵌入されるように構成されているとともに、スナップリングが前記周溝内に正常に嵌入されたか否かを検出する検出手段を備えてなるピストンへのスナップリング組付機において、
   前記アクチュエータが、電動式シリンダから構成されているとともに、前記検出手段が、前記リング圧入軸に負荷される組付荷重値を検知するロードセルと、前記リング圧入軸の往行ストロークを測定するエンコーダとから構成され、また、前記リング圧入軸が、複数個のピストン機関を一定間隔置きに水平姿勢に並置保持するピストン機関保持部に対してピストン機関の並置方向に前記一定間隔ピッチで駆動移動可能に構成され、さらに、前記リングホルダ、リング圧入軸およびアクチュエータを備えたスナップリング組付機構が、前記ピストン機関保持部を中心にしてその上下位置に相対向して同心状に一組以上配置されていることを特徴とするピストンへのスナップリング組付機。
2. 前記筒状リングホルダの側部には、スナップリングの多数枚を積層状態に保持する積層リング保持部からスナップリングを一枚毎に切り出して前記筒状リングホルダ内に供給可能に構成されたリング切り出し供給機構が配置されており、かつ、前記積層リング保持部は、前記リング切り出し供給機構による切り出し位置とその側方に変位されて多数枚のスナップリングを手動補給可能な位置とに位置変更自在に構成されている請求項１に記載のピストンへのスナップリング組付機。

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