JP4168924B2

JP4168924B2 - ピストンプレス装置およびその方法

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Publication number: JP4168924B2
Application number: JP2003417910A
Authority: JP
Inventors: 透晃松谷; 裕堀江; 卓司平本; 浩之後藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-12-16
Also published as: JP2005177870A

Description

本発明は、ピストンをシリンダに挿入するピストンプレス装置およびその方法に係り、特に、挿入の際にピストンに装着されているピストンリングの折れや欠品などの異常を判定することができるピストンプレス装置およびその方法に関する。

シリンダブロックに形成されたシリンダ内にピストンを挿入する際には、ピストンにコネクティングロッドとピストンリングとを取り付けた状態で行われる。その際、コネクティングロッドとピストンリングの不良を目視などで判定するが、目視の判定には限界があり、実際には外観上明らかなピストンリングの折れや欠品の有無が判定できるにとどまる。

さらに詳細な判定ができるようにするために、下記特許文献１に記載されているような、ピストン挿入時のピストンリングの折れ、欠品の有無、さらにはピストンのかじりの有無などの異常検出ができる装置が開発されている。この装置は、ピストンをシリンダに挿入するための挿入ガイドと、ピストンをシリンダの長手方向に押し込む押圧手段と、ピストンに加えられる押圧力を計測する押圧力計測手段とを備え、シリンダに挿入されたピストンの押圧力から上記の各種異常が検出できるようにしている。
特開平６−２２６５５８号公報

ところが、上記特許文献１に記載の発明にあっては、単にシリンダに挿入されたピストンの押圧力を計測するのみであったので、異常検出は、ピストンリングの折れ、欠品の有無、さらにはピストンのかじりの有無などの異常が対象となるのみで、これらの異常をピストンがシリンダに挿入される前に検出することもできないし、ピストンリングの割れ、欠け、弾発力異常など、目視や押圧力測定では判定できない異常を見つけることもできない。

本発明は、以上のような従来の技術の問題点に鑑みて成されたものであり、挿入の際にピストンに装着されているピストンリングの異常を判定することができるピストンプレス装置およびその方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るピストンプレス装置は、ピストンリングが装着されたピストンをシリンダ内に案内するためのテーパーコーンと、当該テーパーコーンを介し前記ピストンを前記シリンダ内に挿入するピストンプレス装置とを備えたピストン挿入装置であって、前記テーパーコーンの内周面には前記ピストンの挿入圧力が検出できるようにするためのストレート部が形成され、前記ストレート部の一部の領域には他の領域とは摩擦係数の異なる挿入抵抗変化領域が形成され、当該挿入抵抗変化領域は前記ピストンリングの装着間隔よりも狭い範囲に形成されており、前記ピストンの挿入位置を検出する挿入位置検出手段と、前記ピストンの挿入圧力を検出する挿入圧力検出手段と、前記ピストンの挿入位置毎の挿入圧力を判定値として記憶する判定値記憶手段と、挿入位置毎に検出された挿入圧力を当該判定値と比較してピストンリングの異常を判定するピストンリング異常判定手段とを有することを特徴とする。

このピストンプレス装置では、挿入位置毎の挿入圧力を判定値と比較することによってピストンリングの異常の有無を判定している。したがって、ピストンに装着されている個々のリングの異常の有無を判定することができるだけでなく、すべてのピストンリング、すなわちピストンリング群として正常に機能するか否かをも判定することができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る他のピストンプレス装置は、ピストンリングが装着されたピストンをシリンダ内に案内するためのテーパーコーンと、当該テーパーコーンを介し前記ピストンを前記シリンダ内に挿入するピストンプレス装置とを備えたピストン挿入装置であって、前記ピストンの挿入位置を検出する挿入位置検出手段と、前記ピストンの挿入圧力を検出する挿入圧力検出手段と、検出された挿入位置毎の挿入圧力を記憶する検出値記憶手段と、当該検出値記憶手段に記憶されている、前記ピストンの挿入完了時の挿入圧力を基準値とし、当該基準値に対する前記挿入位置毎の挿入圧力割合を、挿入位置毎の挿入圧力／前記基準値を計算することによって算出する挿入圧力割合算出手段と、前記ピストンの挿入位置毎の挿入圧力割合を判定値として記憶する判定値記憶手段と、算出された挿入位置毎の挿入圧力割合を当該判定値と比較してピストンリングの異常を判定するピストンリング異常判定手段とを有することを特徴とする。

このピストンプレス装置では、挿入位置毎の挿入圧力割合を、挿入位置毎の挿入圧力／前記基準値を計算することによって算出された判定値と比較することによってピストンリングの異常の有無を判定している。したがって、上記と同様、ピストンに装着されている個々のリングの異常の有無を判定することができるだけでなく、ピストンリング群全体として正常に機能するか否かをも判定することができ、さらに、これらの判定をシリンダ表面の摩擦抵抗のばらつき（たとえばオイルの付着）の有無にかかわらず正確に行うことができる。

さらに、上記目的を達成するための本発明に係るピストンプレス方法は、ピストンリングが装着されたピストンを、テーパーコーンを介してシリンダ内に挿入する際に、ピストンリングの異常の有無を判定することができるピストンプレス方法であって、前記テーパーコーンの内周面には前記挿入圧力が検出できるようにするためのストレート部が形成され、前記ストレート部の一部の領域には他の領域とは摩擦係数の異なる挿入抵抗変化領域が形成され、当該挿入抵抗変化領域は前記ピストンリングの装着間隔よりも狭い範囲に形成されており、前記ピストンが前記テーパーコーン内を通過するときの前記ピストンの挿入位置と挿入圧力とを検出する段階と、前記挿入位置毎に検出された挿入圧力をあらかじめ設定されている前記挿入位置毎の判定値と比較する段階と、検出された挿入圧力が前記判定値を基準とする許容範囲内にあれば前記ピストンリングに異常はないと判定し、前記許容範囲内になければ前記ピストンリングに異常があると判定する段階と、を含むことを特徴とする。

このピストンプレス方法では、挿入位置毎の挿入圧力をその判定値と比較することによってピストンリングの異常の有無を判定している。したがって、ピストンに装着されている個々のリングの異常の有無を判定することができるだけでなく、すべてのピストンリング、すなわちピストンリング群として正常に機能するか否かをも判定することができる。

以上のように構成された本発明にかかるピストンプレス装置によれば、挿入位置毎の挿入圧力を判定値と比較することによってピストンリングの異常の有無を判定するようにしたので、ピストンに装着されている個々のリングの異常の有無を判定することができるだけでなく、ピストンリング群全体として正常に機能するか否かをも判定することができる。

また、以上のように構成された本発明にかかる他のピストンプレス装置によれば、挿入位置毎の挿入圧力割合を判定値と比較することによってピストンリングの異常の有無を判定するようにしたので、シリンダ表面の摩擦抵抗のばらつき（たとえばオイルの付着）の有無にかかわらず、ピストンに装着されている個々のリングの異常の有無を判定することができるだけでなく、ピストンリング群全体として正常に機能するか否かをも判定することができる。

さらに、以上のように構成された本発明にかかるピストンプレス方法によれば、挿入位置毎の挿入圧力を判定値と比較することによってピストンリングの異常の有無を判定するようにしたので、ピストンに装着されている個々のリングの異常の有無を判定することができるだけでなく、ピストンリング群全体として正常に機能するか否かをも判定することができる。

次に、本発明にかかるピストンプレス装置およびその方法の詳細な説明を、添付図面を参照しながら実施の形態１から実施の形態３に分けて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明にかかるピストンプレス装置の概念図であり、図２は図１のピストンプレス装置が備えるテーパーコーンの詳細図である。図１に示すように、本発明にかかるピストンプレス装置は機械系構成部分と制御系構成部分とによって構成される。

機械系構成部分は、シリンダヘッドに設けられたシリンダ１０と、シリンダ１０の上端部に図に示すように装着され、ピストン２０をシリンダ１０内に案内するためのテーパーコーン３０と、テーパーコーン３０を介してピストン２０をシリンダ１０内に挿入するピストン挿入アーム４０とを備えている。

ピストン２０をシリンダ１０内に挿入するとき、ピストン２０には複数本のピストンリング５１Ａ〜５１Ｅが装着される。ピストンリング５１Ａはトップリング、ピストンリング５１Ｂはセカンドリング、５１Ｃ〜５１ＥはオイルリングＵ、オイルリング、オイルリングＬである。なお、図では同一機能を有するオイルリングを便宜上１本の腺で表しており、全ピストンリングでピストンリング群５０を形成している。

テーパーコーン３０は、図１および図２（ａ）に示すように、その内周面にテーパー部３２とストレート部３４とが形成されている。テーパー部３２はピストン２０の挿入方向に徐々に縮径しながらストレート部３４に連なっている。ストレート部３４はその径が同一の部分であり、挿入圧力が検出できるようにするため、図２（ａ）に示すストレート部３４のピストン挿入方向の長さＬを、ピストン２０に装着されている図１に示すピストンリング群５０の装着長さＰよりも長くしてある。ストレート部３４の長さＬをこのような長さにしておけば、ピストン２０の挿入時にオイルリング５０Ｅからトップリング５０Ａが順番にストレート部３４に挿入されて行くときの挿入圧力と、すべてのピストンリング５０Ａ〜５０Ｅ（換言すればピストンリング群５０）がストレート部３４に位置された状態での挿入圧力を検出することができ、ピストン２０がシリンダ１０内に挿入されてしまう前に、ピストンリングの異常の有無を正確に判定できるからでる。

また、テーパーコーン３０におけるストレート部３４の一部の領域には、図２（ｂ）に示すように、他の領域とは摩擦抵抗の異なる挿入抵抗変化領域３６が形成されている。この挿入抵抗変化領域３６は、図１に示すピストンリングの装着間隔Ｔよりも狭い範囲でストレート部３４の内周面に形成されている。たとえば、トップリング５０Ａとセカンドリング５０Ｂとの装着間隔がＴ１、セカンドリング５０Ｂとオイルリング（オイルリングＵ）５０Ｃとの装着間隔がＴ２、オイルリング（オイルリングＵ）５０Ｃとオイルリング５０Ｄとの装着間隔がＴ３、オイルリング５０Ｄとオイルリング（オイルリングＬ）５０Ｅとの装着間隔がＴ４であったとした場合、これらの装着間隔のうち装着間隔Ｔ４が最も狭いとすると、挿入抵抗変化領域３６は装着間隔Ｔ４よりも狭い範囲で形成される。なお、挿入抵抗変化領域３６の摩擦抵抗は、他の領域の摩擦抵抗よりも大きくしても良いし小さくしても良い。

このような条件で挿入抵抗変化領域３６を形成するのは、挿入抵抗変化領域３６に同時に複数本のピストンリングが位置されないようにするためであり、あるピストンリングが挿入抵抗変化領域３６を通過するときに検出される通過前後の挿入圧力の変化に基づいて、各ピストンリングの摺動抵抗分担が正常であるか否かを検出できるようにするためである。挿入抵抗変化領域３６は、ピストンリングがこの領域を通過するときの通過前後の挿入圧力の変化を取得するために設ける領域であるから、この領域は、テーパーコーン３０のテーパー部３２とストレート部３４との境界からピストンリングの２，３本分の幅をあけてその境界の下側に設けることが好ましい。

次に、制御系構成部分は、ピストン挿入アーム４０の昇降を制御するピストンプレス装置６０と、ピストン挿入アーム４０がピストン２０に与えている挿入圧力を検出するピストン挿入圧力検出手段７０と、ピストン挿入アーム４０の昇降位置に基づいてピストン２０の挿入位置を検出するピストン挿入位置検出手段８０と、ピストン挿入圧力検出手段７０によってピストン２０の挿入位置毎に検出された挿入圧力を判定値と比較してピストンリングの異常を判定するピストンリング異常判定手段としてのピストン挿入圧力判定装置９０と、判定結果を出力するディスプレイやプリンタなどの出力装置１００を備えている。なお、ピストン挿入圧力判定装置９０は、ピストン２０の挿入位置毎の挿入圧力を判定値として記憶する判定値記憶手段としての記憶装置（図示せず）が設けられている。

本実施の形態では挿入圧力検出手段７０としてロードセルを用いている。ロードセルはピストン挿入アーム４０に対し昇降方向に直列に取り付けられている。ロードセルによって検出された挿入圧力はピストン挿入圧力判定装置９０に出力される。

本実施の形態ではピストン挿入位置検出手段８０としてエンコーダを用いている。エンコーダはピストン挿入アーム４０の昇降位置に基づいてピストン２０の挿入位置を検出する。エンコーダによって検出されたピストン２０の挿入位置はピストン挿入圧力判定装置９０に出力される。

ロードセルから出力された挿入圧力はエンコーダから出力された挿入位置とともに検出値としてピストン挿入圧力判定装置９０内に一時的に記憶される。

ピストン挿入圧力判定装置９０は、記憶装置に判定値として記憶されている挿入位置毎の挿入圧力とピストン挿入圧力判定装置９０内に検出値として一時的に記憶されている挿入位置毎の挿入圧力とを比較して、検出値が判定値を基準とする許容範囲内にあればピストンリングに異常はないと判定し、許容範囲内になければピストンリングに異常があると判定する。

図３は図１に示したピストンプレス装置の動作を示すメインフローチャートであり、図４は図３の「挿入位置・挿入圧力検出処理」を示すサブルーチンフローチャートである。また、図５は、ピストンリング毎の挿入圧力および全ピストンリングの挿入圧力の時間的な変化状態を示す図である。これらの図に基づいて本実施の形態にかかるピストンプレス装置の動作を詳細に説明する。なお、これらのフローチャートに記載されている手順は、本発明に係るピストンプレス方法の詳細を示している。

まず、図３に示すように、ピストンプレス装置６０が作動を開始すると、図１に示すピストン挿入アーム４０が下降し始め、ピストンリング群５０が装着されているピストン２０をテーパーコーン３０のテーパー部３２からストレート部３４に向けて押し下げる（Ｓ１０）。ピストン挿入圧力判定装置９０はエンコーダからの信号を入力し（Ｓ１１）、ピストン挿入アーム４０が計測開始位置まで下降したか否かを判断する。なお、計測開始位置は、ピストン２０の一番下側に位置するオイルリング５１Ｅがストレート部３４に完全に入った位置に設定してある（Ｓ１２）。

ピストン挿入アーム４０が計測開始位置まで下降していなければ（Ｓ１２：Ｎｏ）、ピストン２０に装着されている一番下に位置するオイルリング５１Ｅがまだテーパーコーン３０のストレート部３４まで達していないので、ピストン挿入アーム４０が計測開始位置に下降するまで挿入圧力の測定を待つ。ピストン挿入アーム４０が計測開始位置まで下降したら（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ピストン挿入圧力判定装置９０はピストン２０の挿入圧力と挿入位置とを検出する処理を行い（Ｓ１３）、エンコーダからの信号を入力し（Ｓ１４）、ピストン挿入アーム４０が計測終了位置まで下降したか否かを判断する。なお、計測終了位置は、ピストン２０の一番上側に位置するトップリング５１Ａがストレート部３４に完全に入った位置に設定してある（Ｓ１５）。

ピストン挿入アーム４０が計測終了位置まで下降していなければ（Ｓ１５：Ｎｏ）、ピストン２０に装着されている一番上に位置するトップリング５１Ａがまだテーパーコーン３０のストレート部３４まで達していないので、ピストン挿入アーム４０が計測終了位置に下降するまでピストン２０の挿入圧力と挿入位置とを検出する処理を継続する。ピストン挿入アーム４０が計測終了位置まで下降したら（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、ピストンプレス装置６０を停止させ、ピストン２０の挿入圧力と挿入位置とを検出する処理を終了する（Ｓ１６）。

以上の処理によって、図５に示すような、ピストンリング５１Ｅ〜５１Ａがストレート部３４に順番に挿入されていくときの挿入圧力の変化状態（図５の各リングの挿入圧力曲線）、ピストンリング５１Ｅ〜５１Ａがストレート部３４に形成されている挿入抵抗変化領域３６を順番に通過するときの挿入圧力の変化状態（図５の各リングの挿入圧力曲線において尖っている部分）、およびすべてのピストンリング５１Ｅ〜５１Ａがストレート部３４を摺動しているときの挿入圧力の変化状態（図５の合成波形）を検出することができる。検出したこれらの変化状態を判定値と比較することによって、すべてのピストンリングに対して、欠品、リング割れ、欠けといった異常の有無を正確に検出することができる。

Ｓ１３のステップにおける挿入位置・挿入圧力検出処理は、具体的には図４に示すような手順で行われる。ピストン挿入圧力判定装置９０はエンコーダから出力されるエンコーダ値とロードセルから出力される挿入圧力を入力し（Ｓ２０）、ピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力という形でこれらを検出値として一時的に記憶する（Ｓ２１）。

ピストンリング５１Ｅ〜５１Ａがテーパーコーン３０内に押し込まれて行くと、テーパー部３２からストレート部３４にかけて、各ピストンリングは自然開放状態からシリンダ内径までリング径が縮径される。この縮径によって、ピストンリングとテーパーコーン３０の内周面との間には摺動抵抗が生じ、これがロードセルによって挿入圧力として検出されることになる。

ピストン挿入圧力判定装置９０は、検出値として一時的に記憶したピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力を記憶装置に判定値として記憶されているピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力と比較する（Ｓ２２）。ピストン挿入圧力判定装置９０には、図５に示すように、ピストンリング５１Ｅ（オイルリングＬ）がテーパー部３２からストレート部３４に入るときの挿入圧力の変化状態、ピストンリング５１Ｅが挿入抵抗変化領域３６を通過する前後の挿入圧力の変化状態、ピストンリング５１Ｅがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力の変化状態、オイルリング５１Ｄがテーパー部３２からストレート部３４に入るときの、ピストンリング５１Ｅがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力を加えた挿入圧力の変化状態、ピストンリング５１Ｄが挿入抵抗変化領域３６を通過する前後の、ピストンリング５１Ｅがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力を加えた挿入圧力の変化状態、ピストンリング５１Ｅとオイルリング５１Ｄがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力の変化状態など、ピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力が記憶される。一方、記憶装置には、理想的なピストンリングが装着されている場合に生じるであろうピストン２０の各挿入位置に対する挿入圧力の変化状態が記憶されている。

ピストン挿入圧力判定装置９０は同一の挿入位置に対する両挿入圧力の差が許容値内にあるか否かを判断する（Ｓ２３）。ピストン挿入圧力判定装置９０は両挿入圧力の差が許容値内になければ、ピストンリングに異常があると判断し（Ｓ２４）、許容値内にあればピストンリングに異常はないと判断する（Ｓ２５）。各ピストンリングはそれぞれ固有のばね定数を有しているため、ピストンリングが正常であれば、挿入位置ごとに所望の挿入圧力となるが、ピストンリングに折れ、欠品、割れ、欠け、弾発力異常などがあれば、その異常のあるピストンリングの挿入圧力が正常なものよりも低下し（ばね定数の著しく低いピストンリングの挿入圧力曲線となる）、また、ピストンリング群５０全体の挿入圧力も低下する。通常、上記のような異常があると、そのピストンリングの挿入圧力は大きく低下するので、許容値はこの異常が容易に検出できる程度の上下限値に設定されている。

以上のような手順で挿入圧力のチェックを行うことによって、ピストン２０に装着されているすべてのピストンリングが正常であるか否かが、ピストン２０がシリンダ１０内に挿入されてしまう前に判断することができる。
［実施の形態２］
本実施の形態は、ピストン挿入圧力判定装置９０の挿入位置・挿入圧力検出処理を司る部分と、ピストン挿入圧力判定装置９０によって行われる挿入位置・挿入圧力検出処理以外は、実施の形態１で説明したピストンプレス装置と同一であるので、実施の形態１とは異なる部分のみ説明する。

本実施の形態では、ピストン２０の挿入位置毎の挿入圧力を検出値として記憶し、記憶されている検出値の内、ピストンの挿入完了時の挿入圧力を基準値とした挿入位置毎の挿入圧力割合を算出し、算出された挿入位置毎の挿入圧力割合を、判定値である、理想的なピストンの挿入位置毎の挿入圧力割合と比較してピストンリング異常判定を行っている。

したがって、ピストン挿入圧力判定装置９０は、検出された挿入位置毎の挿入圧力を記憶する検出値記憶手段と、検出値記憶手段に記憶されている、ピストンの挿入完了時の挿入圧力を基準値とし、この基準値に対する挿入位置毎の挿入圧力割合を算出する挿入圧力割合算出手段と、ピストンの挿入位置毎の挿入圧力割合を判定値として記憶する判定値記憶手段と、算出された挿入位置毎の挿入圧力割合を判定値と比較してピストンリングの異常を判定するピストンリング異常判定手段とを有している。なお、検出値記憶手段および判定値記憶手段はピストン挿入圧力判定装置９０内の記憶装置であり、挿入圧力割合算出手段およびピストンリング異常判定手段はピストン挿入圧力判定装置９０である。

図６は、図３の「挿入位置・挿入圧力検出処理」を示す本実施の形態におけるサブルーチンフローチャートであり、図７は、ピストン２０の各挿入位置に対する挿入割合を示す図である。

ピストン挿入圧力判定装置９０はエンコーダから出力されるエンコーダ値とロードセルから出力される挿入圧力を入力し（Ｓ３０）、ピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力という形でこれらを検出値として記憶装置に記憶する（Ｓ３１）。

ピストン挿入圧力判定装置９０は、検出値として記憶した挿入圧力の中からピストンの挿入完了時の挿入圧力を抽出し、抽出した挿入圧力を基準値（１００％）とする挿入位置毎の挿入圧力を挿入圧力割合として算出する（Ｓ３２）。ピストン挿入圧力判定装置９０は、算出した挿入圧力割合を、記憶装置に判定値として記憶されているピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力割合と比較する（Ｓ３３）。

ピストン挿入圧力判定装置９０には、図７に示すように、ピストンリング５１Ｅ（オイルリングＬ）がテーパー部３２からストレート部３４に入るときの挿入圧力割合の変化状態、ピストンリング５１Ｅが挿入抵抗変化領域３６を通過する前後の挿入圧力割合の変化状態、ピストンリング５１Ｅがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力割合の変化状態、オイルリング５１Ｄがテーパー部３２からストレート部３４に入るときの、ピストンリング５１Ｅがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力割合を加えた挿入圧力割合の変化状態、ピストンリング５１Ｄが挿入抵抗変化領域３６を通過する前後の、ピストンリング５１Ｅがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力割合を加えた挿入圧力割合の変化状態、ピストンリング５１Ｅとオイルリング５１Ｄがストレート部３４を通過しているときの挿入圧力割合の変化状態など、ピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力割合が記憶される。一方、記憶装置には、理想的なピストンリングが装着されている場合に生じるであろうピストン２０の各挿入位置に対する挿入圧力割合の変化状態が記憶されている。

ピストン挿入圧力判定装置９０は同一の挿入位置に対する両挿入圧力割合の差が許容値内にあるか否かを判断する（Ｓ３４）。ピストン挿入圧力判定装置９０は両挿入圧力割合の差が許容値内になければ、ピストンリングに異常があると判断し（Ｓ３５）、許容値内にあればピストンリングに異常はないと判断する（Ｓ３６）。

各ピストンリングはそれぞれ固有のばね定数を有しているため、ピストンリングが正常であれば、挿入位置ごとに所望の挿入圧力割合となる。つまり各ピストンリングの挿入圧力の分担率が所望のものとなる。ところが、ピストンリングに折れ、欠品、割れ、欠け、弾発力異常などがあれば、その異常のあるピストンリングの挿入圧力割合が正常なものよりも低下する（ばね定数の著しく低いピストンリングの挿入圧力割合曲線となる）。通常、上記のような異常があると、そのピストンリングの挿入圧力割合は大きく低下するので、許容値はこの異常が容易に検出できる程度の範囲に設定されている。

以上のような手順で挿入圧力割合のチェックを行うことによって、各ピストンリングおよびテーパーコーン３０表面の摩擦抵抗のばらつき（たとえばオイルの付着）の有無にかかわらずピストンリングの異常の有無の判定を正確に行うことができる。また、ピストン２０に装着されているすべてのピストンリングが正常であるか否かが、ピストン２０がシリンダ１０内に挿入されてしまう前に判断することができる。

なお、本実施の形態では、各ピストンリングの異常の有無の判定を、実施の形態１のような挿入圧力という絶対的な物理量の大きさに基づいて行うのではなく、挿入圧力割合という相対的な数値に基づいて判断しているので、たとえば、種類は同じであるが径のみが異なるピストンリングの検査は、同一の挿入圧力割合曲線を用いて行うことができ、検査のデータベースとして持つべきデータ量を少なくすることもできる。
［実施の形態３］
本実施の形態は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせたものである。本実施の形態における挿入位置・挿入圧力検出処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。

ピストン挿入圧力判定装置９０はエンコーダから出力されるエンコーダ値とロードセルから出力される挿入圧力を入力し（Ｓ４０）、ピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力という形でこれらを検出値として記憶装置に記憶する（Ｓ４１）。ピストン挿入圧力判定装置９０は、検出値として記憶した挿入圧力の中からピストンの挿入完了時の挿入圧力を抽出し、抽出した挿入圧力を基準値（１００％）とする挿入位置毎の挿入圧力を挿入圧力割合として算出する（Ｓ４２）。

ピストン挿入圧力判定装置９０は、検出値として一時的に記憶したピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力を記憶装置に判定値として記憶されているピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力と比較する一方、算出した挿入圧力割合を、記憶装置に判定値として記憶されているピストン２０の挿入位置に対する挿入圧力割合と比較する（Ｓ４３）。

ピストン挿入圧力判定装置９０は同一の挿入位置に対する両挿入圧力の差が許容値内にあるか否か、および同一の挿入位置に対する両挿入圧力割合の差が許容値内にあるか否かを判断する（Ｓ４４）。ピストン挿入圧力判定装置９０は両挿入圧力または両挿入圧力割合の少なくともいずれか一方の差が許容値内になければ、ピストンリングに異常があると判断し（Ｓ４５）、両挿入圧力または両挿入圧力割合の差が共に許容値内にあればピストンリングに異常はないと判断する（Ｓ４６）。

このように、本実施の形態では各ピストンリングの異常の有無の判定を、挿入圧力という絶対的な物理量の大きさと挿入圧力割合という相対的な数値とに基づいて判断しているので、非常に精密な検査を行うことができる。

本発明にかかるピストンプレス装置およびその方法は、ピストンをシリンダに挿入するエンジン組立工程で組み付け前にピストンリングの異常を検出することができる有益な装置として使用することができる。

本発明にかかるピストンプレス装置の概念図である。テーパーコーンの詳細図である。図１に示したピストンプレス装置の動作を示すメインフローチャートである。図３の「挿入位置・挿入圧力検出処理」を示すサブルーチンフローチャートである。各挿入位置に対する挿入圧力を示す図である。図３の「挿入位置・挿入圧力検出処理」を示す実施の形態２におけるサブルーチンフローチャートである。各挿入位置に対する挿入割合を示す図である。図３の「挿入位置・挿入圧力検出処理」を示す実施の形態３におけるサブルーチンフローチャートである。

符号の説明

１０シリンダ、
２０ピストン、
３０テーパーコーン、
３２テーパー部、
３４ストレート部、
３６挿入抵抗変化領域、
４０ピストン挿入アーム、
５０ピストンリング群、
６０ピストンプレス装置、
７０ピストン挿入圧力検出手段、
８０ピストン挿入位置検出手段、
９０ピストン挿入圧力判定装置、
１００出力装置。

Claims

ピストンリングが装着されたピストンをシリンダ内に案内するためのテーパーコーンと、当該テーパーコーンを介し前記ピストンを前記シリンダ内に挿入するピストンプレス装置とを備えたピストン挿入装置であって、
前記テーパーコーンの内周面には前記ピストンの挿入圧力が検出できるようにするためのストレート部が形成され、前記ストレート部の一部の領域には他の領域とは摩擦係数の異なる挿入抵抗変化領域が形成され、当該挿入抵抗変化領域は前記ピストンリングの装着間隔よりも狭い範囲に形成されており、
前記ピストンの挿入位置を検出する挿入位置検出手段と、
前記ピストンの挿入圧力を検出する挿入圧力検出手段と、
前記ピストンの挿入位置毎の挿入圧力を判定値として記憶する判定値記憶手段と、
挿入位置毎に検出された挿入圧力を当該判定値と比較してピストンリングの異常を判定するピストンリング異常判定手段とを有することを特徴とするピストンプレス装置。
前記ピストンリング異常判定手段は、検出された挿入圧力が当該判定値を基準とする許容範囲内にあればピストンリングに異常はないと判定し、許容範囲内になければピストンリングに異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のピストンプレス装置。
ピストンリングが装着されたピストンをシリンダ内に案内するためのテーパーコーンと、当該テーパーコーンを介し前記ピストンを前記シリンダ内に挿入するピストンプレス装置とを備えたピストン挿入装置であって、
前記ピストンの挿入位置を検出する挿入位置検出手段と、
前記ピストンの挿入圧力を検出する挿入圧力検出手段と、
検出された挿入位置毎の挿入圧力を記憶する検出値記憶手段と、
当該検出値記憶手段に記憶されている、前記ピストンの挿入完了時の挿入圧力を基準値とし、当該基準値に対する前記挿入位置毎の挿入圧力割合を、挿入位置毎の挿入圧力／前記基準値を計算することによって算出する挿入圧力割合算出手段と、
前記ピストンの挿入位置毎の挿入圧力割合を判定値として記憶する判定値記憶手段と、
算出された挿入位置毎の挿入圧力割合を当該判定値と比較してピストンリングの異常を判定するピストンリング異常判定手段とを有することを特徴とするピストンプレス装置。
前記ピストンリング異常判定手段は、算出された挿入圧力割合が当該判定値を基準とする許容範囲内にあればピストンリングに異常はないと判定し、許容範囲内になければピストンリングに異常があると判定することを特徴とする請求項３に記載のピストンプレス装置。
ピストンリングが装着されたピストンを、テーパーコーンを介してシリンダ内に挿入する際に、ピストンリングの異常の有無を判定することができるピストンプレス方法であって、
前記テーパーコーンの内周面には前記挿入圧力が検出できるようにするためのストレート部が形成され、前記ストレート部の一部の領域には他の領域とは摩擦係数の異なる挿入抵抗変化領域が形成され、当該挿入抵抗変化領域は前記ピストンリングの装着間隔よりも狭い範囲に形成されており、
前記ピストンが前記テーパーコーン内を通過するときの前記ピストンの挿入位置と挿入圧力とを検出する段階と、
前記挿入位置毎に検出された挿入圧力をあらかじめ設定されている前記挿入位置毎の判定値と比較する段階と、
検出された挿入圧力が前記判定値を基準とする許容範囲内にあれば前記ピストンリングに異常はないと判定し、前記許容範囲内になければ前記ピストンリングに異常があると判定する段階と、
を含むことを特徴とするピストンプレス方法。