JP5254071B2

JP5254071B2 - バルブ組付装置

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Publication number: JP5254071B2
Application number: JP2009033906A
Authority: JP
Inventors: 嘉隆青木; 芳明高木; 清司前田
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: JP2010188456A

Description

本発明は、ワークに設けられた孔にバルブを組み付けるための装置及び方法に関する。

例えばエンジンのシリンダヘッドには、給排気口を開閉するためのバルブが装着される。具体的には、図２５に示すように、燃焼室２０１に開口した給排気口２０２に、軸部１０１及び傘部１０２を有するバルブ１００が設けられる。バルブ１００の軸部１０１はシリンダヘッド２００に設けられたバルブガイド２１０の孔に挿入され、軸部１０１の端部にはリテーナ１０３及びコッタ１０４が組み付けられる。リテーナ１０３とシリンダヘッド２００との間にはスプリング１０５が装着され、スプリング１０５の付勢力により、バルブ１００の傘部１０２が給排気口２０２の開口部を閉じる方向に付勢される。スプリング１０５とシリンダヘッド２００との間にはスプリングシート１０６が装着される。

このようなバルブ１００の組付は、（１）バルブ挿入工程、（２）スプリングシート挿入工程、（３）スプリング挿入工程、及び（４）コッタ組付工程を順に経て行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１５０５２５号公報

特許文献１に示されているバルブ組付方法では、上記の（１）〜（４）の工程が、全てワークの上方から装置をアクセスして行われる。このため、各工程に要する装置をワークの搬送方向で並べて配置し、ワークを搬送しながら各工程が施される。このように、バルブの組付工程が細分化されることにより工程数が増え、組付設備が大型化して設備を配するための広大なスペースが必要となると共に、設備の高コスト化を招く。

本発明の解決すべき課題は、バルブの組付工程を集約し、組付設備の小型化及び低コスト化を図ることにある。

前記課題を解決するために、本発明は、ワークを所定姿勢で保持するワーク保持部と、バルブをチャックする保持部を有し、ワークに形成された孔にバルブの軸部を挿入するバルブ挿入装置と、リテーナ及びコッタを保持するホルダを有し、このホルダで保持されたリテーナの上方にバルブスプリングを載置した状態で、前記孔に挿入された軸部の端部にリテーナ、コッタ、及びバルブスプリングを組み付けるコッタ組付装置とを有するバルブ組付装置であって、ワーク保持部で所定位置に保持されたワークの孔の上方にバルブ挿入装置を配すると共に、下方にコッタ組付装置を配し、ワークを停止させたまま、ワークの孔に上方からバルブを挿入すると共に、ワークの下方からリテーナ、コッタ、及びバルブスプリングを組み付けるバルブ組付装置を提供する。

このように、バルブ挿入装置及びコッタ組付装置を、ワークを挟んで反対側に配することで、ワークの両側から装置をアクセスすることが可能となる。すなわち、ワークの孔の中心軸方向一方側からバルブの軸部を挿入すると共に、中心軸方向他方側からコッタの組付を行うことが可能となる。従って、バルブ挿入工程及びコッタ組付工程を、ワークを停止させたまま同一工程内で行うことができる。

ところで、上記特許文献１に示されているコッタ組付工程では、一体になったリテーナ及びコッタをワークの上方から相対的に降下させて、リテーナ及びコッタの内周にバルブの軸部を挿入している。このため、ワークの下方からバルブにコッタを装着することはできない。そこで、コッタ組付装置に、コッタを下方から支持するコッタホルダを設ければ、ワークの下方からコッタを装着することが可能となり、バルブ挿入装置をワークの上方に配すると共に、コッタ組付装置をワークの下方に配することができる。

バルブをスムーズに摺動支持するために、バルブの軸部の外径寸法とワークの孔の内径寸法とはほぼ同径に形成されるため、軸部の端部を孔の開口部に位置合わせすることは容易ではない。バルブの挿入方向が鉛直方向下向きである場合は、バルブの中心軸が挿入方向（鉛直方向）に沿うように重力が作用するため、軸部と孔との位置合わせは比較的容易であるが、挿入方向が鉛直方向下向きではない場合は、軸部と孔との位置合わせが特に困難となる。そこで、バルブ挿入装置に、バルブの軸部とワークの孔との位置を合わせる位置合わせ手段を設ければバルブの挿入が容易化され、例えば、バルブをワークの下方から挿入することも可能となる。もちろん、バルブの挿入方向が鉛直方向下向きである場合に位置合わせ手段を設ければ、より確実にバルブを孔に挿入することができる。

以上のように、本発明によれば、バルブの組付工程を集約し、組付設備の小型化及び低コスト化を図ることができる。

バルブ組付装置の側面図である。バルブ挿入装置の側面視の軸方向断面図である。バルブ挿入装置の正面視の軸方向断面図である。保持部の斜視図である。保持部の正面視の軸方向断面図であり、（ａ）はアンチャック状態、（ｂ）はチャック途中の状態、（ｃ）はチャック状態を示す。錘回転部の軸方向断面図である。錘回転部の水平方向断面図である。ユニットと基部との接続部を示す軸方向断面図である。バルブの中心軸とバルブガイドの中心軸とを傾斜させた様子を示す軸方向断面図である。軸部と孔との位置を合わせる様子を示す平面図である。（ａ）及び（ｂ）は、軸部の端部がバルブガイドの端面に当接する様子を示す軸方向断面図である。組付部の断面図である。組付方法を説明するための断面図である（組付前）。組付方法を説明するための断面図である（スプリング圧縮開始）。組付方法を説明するための断面図である（軸部がガイドピンに当接）。組付方法を説明するための断面図である（軸部の凹部とコッタの凸部との軸方向位置が合った状態）。組付方法を説明するための断面図である（軸部の凹部にコッタ凸部が嵌った状態）。組付方法を説明するための断面図である（リテーナホルダとレバー支持部が当接）。組付方法を説明するための断面図である（レバー支持部降下）。組付方法を説明するための断面図である（リテーナ及びコッタ嵌合開始）。組付方法を説明するための断面図である（リテーナ及びコッタ組付完了直前）。組付方法を説明するための断面図である（リテーナ及びコッタ組付完了）。組付方法を説明するための断面図である（駆動シリンダ最退入位置）。組付方法を説明するための断面図である（ワーク離脱）。バルブを組み付けたシリンダヘッドの給排気口周辺を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係るバルブ組付装置１を示す。このバルブ組付装置１は、バルブ１００の軸部１０１をワークに形成された孔に挿入するバルブ挿入装置３００と、軸部１０１の端部にコッタを組み付けるコッタ組付装置４００と、ワークを所定姿勢で保持するワーク保持部（図示省略）とを備える。本実施形態では、ワークがエンジンのシリンダヘッド２００であり、シリンダヘッド２００に設けられたバルブガイド２１０の孔２１２にバルブを組み付ける場合を示す。

シリンダヘッド２００は、ワーク保持部により、バルブガイド２１０の孔２１２の中心軸Ｍが鉛直方向となるようにチルトさせた状態で保持されている。図示例では、孔２１２の燃焼室２０１側の開口部が鉛直方向上向きになるように、シリンダヘッド２００がチルトされている。バルブ挿入装置３００とコッタ組付装置４００とは、ワークを挟んで対向した位置に配される。図示例では、シリンダヘッド２００の上方にバルブ挿入装置３００が配され、シリンダヘッド２００の下方にコッタ組付装置４００が配される。

バルブ１００の組付は、バルブ挿入装置３００によりバルブ１００をバルブガイド２１０の孔２１２に挿入した後、コッタ組付装置４００によりリテーナ１０３及びコッタ１０４を軸部１０１の端部に組み付けることにより行われる。本実施形態のコッタ組付装置４００は、コッタ１０４の組付と共に、スプリング１０５及びスプリングシート１０６の装着を行うことができる。

このバルブ組付装置１は、バルブガイド２１０の孔２１２の軸方向両側にバルブ挿入装置３００及びコッタ組付装置４００を配しているため、バルブ１００の挿入工程、及びコッタ１０４の組付工程を一工程に集約することができる。さらに本実施形態では、コッタ組付装置４００でスプリング１０５の組付工程及びスプリングシート１０６の組付工程も同一工程で行うことができる。このように、バルブの組付に係る複数の工程を集約することで、組付設備のコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。

以下、バルブ挿入装置３００の一例を説明する。

バルブ挿入装置３００は、図２及び図３に示すように、バルブ１００を保持する保持部３１０と、位置合わせ手段としての錘回転部３２０とを有する。保持部３１０および錘回転部３２０は、中間部材３４０を介して一体に固定され、この保持部３１０、錘回転部３２０、及び中間部材３４０のユニットＡが、スラスト軸受３５１及び３５２を介して基部３６０に取付けられる。基部３６０は、ユニットＡから水平に延びた水平部３６１と、水平部３６１の端部から下方に延びた垂直部３６２とを有し、支持台３７０に軸方向移動可能に取付けられる。図示例では、基部３６０の垂直部３６２に固定されたガイド３６３と、支持台３７０に設けられたガイドレール３７１とを嵌合させ、図示しない移動手段で基部３６０を昇降させることで、基部３６０及びユニットＡを一体に昇降させることができる。

保持部３１０は、固定部３１１と、固定部３１１に取付けられ、作動軸３１２ａを昇降させるシリンダ３１２と、作動軸３１２ａに取付けられ、固定部３１１に対して上下動可能に設けられた可動部３１３とを有する（図２参照）。可動部３１３には、円周方向の一部を軸方向全長に亘って切り欠いた切り欠きスリーブ３１４が設けられる（図４参照）。保持部３１０は、傘部１０２を軸方向両側から挟持することでバルブ１００を保持するものであり、詳しくは、固定部３１１の下端面３１１ａがバルブ１００の傘部１０２の端面に上方から当接すると共に、可動部３１３に設けられた切り欠きスリーブ３１４の上端開口部が傘部１０２の下面に形成されたテーパ面１０２ｂに下方から当接することにより、バルブ１００が保持される（図５参照）。

切り欠きスリーブ３１４の水平方向両側には、一対のプランジャ３１６が設けられる。プランジャ３１６は、スプリング（図示省略）で上方に付勢された支持軸３１６ａを有し、支持軸３１６ａの上端部で、バルブ１００の傘部１０２を下方から支持している。支持軸３１６ａに、スプリングの弾性力よりも大きな下向きの力が加わると、支持軸３１６ａが相対的に押し下げられる。

錘回転部３２０は、図２及び図３に示すように、中間部材３４０を介して保持部３１０に固定され、内部に円筒状空間を有するケース３２１と、ケース３２１の内部空間に収容された錘（ボール３２２）と、ケース３２１の上側開口部に配された蓋部３２３とを有する。ケース３２１は、内周面の中心がバルブ１００の軸部１０１の中心軸Ｍと一致するように配される。ボール３２２は、ケース３２１の内部空間内で自由に移動することができる。錘回転部３２０には、図６に示すように、ケース３２１の内部空間に空気を吹き込むための空気入口３２４と、空気を排出するための空気出口３２５とが設けられる。空気入口３２４は、蓋部３２３の軸心から外周側にオフセットした位置に設けられ、空気出口３２５は、蓋部３２３の軸心に設けられる。

スラスト軸受３５１・３５２は軸方向に離間して配され、上側のスラスト軸受３５１は中間部材３４０と錘回転部３２０との間に、下側のスラスト軸受３５２は中間部材３４０と保持部３１０との間にそれぞれ設けられる。上側のスラスト軸受３５１は、図８に拡大して示すように、上軌道輪３５１ａと下軌道輪３５１ｂとの間に複数のボール３５１ｃを配した構成を成している。同様に、下側のスラスト軸受３５２は、上軌道輪３５２ａと下軌道輪３５２ｂとの間に複数のボール３５２ｃを保持している。ユニットＡ側に固定される上側のスラスト軸受３５１の上軌道輪３５１ａ及び下側のスラスト軸受３５２の下軌道輪３５２ｂは、その内周面を中間部材３４０の外周面に圧入することで位置決め固定される。一方、基部３６０側に固定される上側のスラスト軸受３５１の下軌道輪３５１ｂ及び下側のスラスト軸受３５２の上軌道輪３５２ａは、その外周面を基部３６０の内周面に圧入することで位置決め固定される。スラスト軸受３５１・３５２の各軌道輪３５１ａ・３５１ｂ・３５２ａ・３５２ｂの軌道面（ボールとの接触面）は平坦面状である。これにより、ユニットＡは、基部３６０に対する水平方向の全方向への相対移動が許容される。このように、水平移動のみを許容する２つのスラスト軸受３５１・３５２を軸方向に離間して配することで、中心軸Ｍを鉛直方向に維持したまま、ユニットＡを基部３６０に対して水平方向に平行移動させることができる。

基部３６０には、スラスト軸受３５１・３５２により水平移動可能に保持されたユニットＡを初期位置に復帰させるための復帰手段が設けられる。図示例では、復帰手段として、ユニットＡの外周面を、円周方向等間隔の複数箇所（３箇所以上、例えば４箇所）から内径向きに付勢する複数のプランジャ３５３が設けられる。図示例のプランジャ３５３は、内径端に回転自在に配されたボール３５３ａと、ボール３５３ａを内径向きに付勢するスプリング（図示省略）とを有する。スプリングで内径向きに付勢されたボール３５３ａを、下側のスラスト軸受３５２の下軌道輪３５２ｂの外周面に当接させることで、ユニットＡには初期位置（すなわち、すべてのプランジャ３５３の付勢力が釣り合う位置）へ戻す力が常に付勢される。尚、復帰手段はこれに限らず、例えば板バネ等の他の弾性部材で付勢するプランジャも使用できる。あるいは、ユニットＡの外周を環状のゴムで囲み、ゴムの弾性力でユニットＡを初期位置へ向けて付勢してもよい。

次に、上記構成のバルブ挿入装置３００によるバルブ１００の挿入方法を説明する。

まず、保持部３１０でバルブ１００をチャックする。具体的には、図５（ａ）に示すように、可動部３１３に設けられた切り欠きスリーブ３１４の内周にバルブ１００の軸部１０１を配し、プランジャ３１６の支持軸３１６ａの上にバルブ１００の傘部１０２を載置する。この状態から可動部３１３を上昇させると、バルブ１００が持ち上げられ、バルブ１００の傘部１０２の上面１０２ａが固定部３１１の下端面３１１ａに当接する（図５（ｂ）参照）。さらに可動部３１３を上昇させると、支持軸３１６ａがスプリングの付勢力に反して相対的に押し下げられ、切り欠きスリーブ３１４がバルブ１００に下方から当接する（図５（ｃ）参照）。具体的には、切り欠きスリーブ３１４の内周面の上端開口部３１４ａが、バルブ１００の傘部１０２の下面に形成されたテーパ面１０２ｂに当接する。このように、バルブ１００の傘部１０２を軸方向両側から挟持することにより、バルブ１００が保持部３１０で位置決め固定される。

次に、ユニットＡにバルブ１００を位置決め固定した状態で、ユニットＡ及び基部３６０をバルブ１００の中心軸Ｍに沿って降下させ、バルブ１００の軸部１０１の下端部をバルブガイド２１０の孔２１２の上端開口部に配する。このとき、例えば、バルブ１００の中心軸Ｍとバルブガイド２１０の孔２１２の中心軸Ｎとが平行であると、すなわち、バルブガイド２１０の端面２１１が中心軸Ｍと直交していると、軸部１０１の外周面とバルブガイド２１０の孔２１２とが水平方向に少しでもずれていると、軸部１０１の下端部１０１ｂがバルブガイド２１０の上端面２１１と当接して孔２１２に挿入されない（図１１参照）。

このような場合は、軸部１０１と孔２１２との位置を合わせる位置決め手段を講じることで、挿入が可能となる。例えば、図９に示すように、バルブガイド２１０の端面２１１を水平方向に対して僅かに傾斜させた状態で、バルブガイド２１０の孔２１２の開口部にバルブ１００を当接させることにより、バルブ１００の軸部１０１の下端部を孔２１２へガイドすることができる。尚、図９では、バルブ１００の中心軸Ｍとバルブガイド２１０の孔２１２の中心軸Ｎとの間の傾斜角θを誇張して示している。

上記の工程を経てもバルブ１００を挿入できなかった場合は、もう一つの位置合わせ手段としての錘回転部３２０を作動させる。具体的には、軸部１０１を端面２１１に軽く押し付けた状態で、錘回転部３２０の空気入口３２４からケース３２１の内部空間に空気を吹き込む。空気入口３２４から吹き込まれた空気は、ケース３２１の内周面に沿って流れ、渦を巻くようにして上方の空気出口３２５から排出される（図６及び図７の矢印参照）。この空気の流れによりボール３２２をケース３２１の内周面に沿って中心軸Ｍ周りに公転させ、このときのボール３２２の遠心力によりユニットＡ及びバルブ１００を水平方向で細かく円運動させる。これにより、バルブ１００の下端部１０１ｂが、バルブガイド２１０の端面２１１上で小さな円を描くように移動し（図１０の矢印参照）、孔２１２の場所と一致したら、軸部１０１が孔２１２に嵌り込む。

このとき、上述のように、ユニットＡを軸方向に離隔したスラスト軸受３５１・３５２を介して基部３６０に取付けることで、バルブ１００の中心軸Ｍを鉛直方向に維持した状態で、水平方向に円運動させることができる。これにより、バルブ１００の中心軸Ｍとバルブガイド２１０の孔２１２の中心軸Ｎとが平行な状態を維持することができるため、バルブ１００を軽く押し下げながら円運動させることで、バルブ１００の軸部１０１の下端部１０１ｂと孔２１２の上端開口部との水平方向位置が合えば、自動的に軸部１０１が孔２１２に挿入される。

以上の工程を経て、軸部１０１が孔２１２に嵌り込んだら、保持部３１０によるバルブ１００のチャックを解放する。すなわち、可動部３１３を固定部３１１に対して降下させ、バルブ１００の傘部１０２を下方から支持していた切り欠きスリーブ３１４を降下させる。このとき、バルブ１００は自重により降下しようとするが、可動部３１３に設けられたプランジャ３１６により下方から支持されることで、傘部１０２の上端面を固定部３１１の下端面３１１ａに当接した状態で保持される（図５（ｂ）参照）。さらに可動部３１３を降下させると、傘部１０２の上端面が固定部３１１から離隔し、プランジャ３１６のみでバルブ１００を支持した状態となり、バルブ１００は、切り欠きスリーブ３１４に対して浮かせた状態で保持される（図５（ａ）参照）。

図５（ａ）に示す状態では、切り欠きスリーブ３１４の内周には、バルブ１００の軸部１０１のみが配される。これにより、テーパ面１０２ｂと切り欠きスリーブ３１４とが干渉することなく、切り欠きスリーブ３１４の内周からバルブ１００を水平方向に相対的に引き抜くことができる。このとき、バルブ１００のテーパ面１０２ｂが切り欠きスリーブ３１４から離隔していることにより、両者が互いに傷つけあう恐れを回避できる。また、傘部１０２を下方から支持するプランジャ３１６の支持軸３１６ａの先端部を球面状に形成しているため、支持軸３１６ａによるテーパ面１０２ｂも防止できる。バルブ１００が水平方向に相対的に引き抜かれたら、バルブ１００の軸部がバルブガイド２１０の孔２１２にガイドされながら自重により降下し、挿入が完了する。

次に、コッタ組付装置４００の一例を説明する。

コッタ組付装置４００は、固定フレーム４１０と、組付部４３０とを備える。組付部４３０は、内周にリテーナ１０３を保持するリテーナホルダ４３１と、リテーナ１０３の下方でコッタ１０４を下方から支持するコッタホルダ４３２と、コッタ１０４の内周に挿入されたガイドピン４３３と、コッタ１０４を外周から水平方向に押圧するコッタ押さえ機構４３４と、固定フレーム４１０に固定される固定部４３５と、当接部４３６とを主に備える。

リテーナホルダ４３１は、内周にリテーナ１０３及びバルブスプリング１０５を収容する円筒部４３１ａと、円筒部４３１ａの内周面から内径向きに突出し、リテーナ１０３を下方から支持する係止部４３１ｂとを有する。係止部４３１ｂで下方から支持されたリテーナ１０３の上方に、バルブスプリング１０５が載置される。円筒部４３１ａの内径は、リテーナ１０３及びバルブスプリング１０５の外径よりも若干大きく設定され、これによりリテーナ１０３及びバルブスプリング１０５がおおよそ位置決めされている。図示例では、リテーナホルダ４３１が、後述するコッタ押さえ機構４３４を構成する筒状の開閉部材４４３と一体に形成され（この一体品を昇降スリーブ４４０と言う。）、リテーナホルダ４３１の円筒部４３１ａと開閉部材４４３とが同一径・同一肉厚の円筒状に形成されている。昇降スリーブ４４０は当接部４３６と連結され、これらは一体に昇降する。固定部４３５と当接部４３６との間には第２スプリング４３７が圧縮状態で配され、これにより当接部４３６及び昇降スリーブ４４０は常に下向きに付勢されている。

コッタホルダ４３２は、リテーナホルダ４３１の下方に配され、リテーナホルダ４３１と同一軸線上に配置される。図１３に拡大して示すように、コッタホルダ４３２の上端面４３２ａにはガイドピン４３３を挿入するための内孔４３２ｂが形成され、この円環状の上端面４３２ａの上にコッタ１０４の大径側端面１０４ａが載置される。コッタホルダ４３２の下端部にはガイド穴４３２ｃが設けられ、このガイド穴４３２ｃにピン４３２ｄを挿入することでコッタホルダ４３２が固定部４３５に取り付けられる。ガイド穴４３２ｃは縦長形状をなしており、このガイド穴４３２ｃ内でピン４３２ｄを上下に摺動可能とすることで、ガイド穴４３２ｃの分だけコッタホルダ４３２の上下方向の移動を許容している。

ガイドピン４３３は、コッタホルダ４３２の上端面４３２ａの内孔４３２ｂに挿入され、上端面４３２ａから上方へ突出した状態で配される。この上端面４３２ａから突出したガイドピン４３３がコッタ１０４の内周に挿入されることで、コッタ１０４が内径側から支持される。ガイドピン４３３の下端部４３３ａとコッタホルダ４３２の内孔４３２ｂの底面４３２ｅとの間には第３スプリング４３８が配される。ガイドピン４３３が上方から押圧されると、第３スプリング４３８の反発力によりガイドピン４３３が上向きに付勢される。

コッタ押さえ機構４３４は、一対のコッタ１０４をそれぞれ外周から内径向きに押さえるための一対の挟持レバー４４１と、挟持レバーを揺動可能に枢着したレバー支持部４４２と、挟持レバー４４１を開閉するためのカム面が設けられた開閉部材４４３とで構成される。

挟持レバー４４１は、レバー支持部４４２に枢着された支点４４１ａを中心に揺動可能に設けられる。図１３に示すように、挟持レバー４４１のうち、支点４４１ａの一方側の端部（図示例では上端部）には内径へ突出したコッタ挟持部４４１ｂが設けられ、支点４４１ａの他方側の端部（図示例では下端部）には外径へ突出したカムフォロア４４１ｃが設けられる。一対の挟持レバー４４１は軸方向に関して対称に設けられ、各コッタ挟持部４４１ｂが水平方向で対向している。一対の挟持レバー４４１には、コッタ挟持部４４１ｂ同士が近づく方向（レバーが閉じる方向）に常に付勢する付勢手段（例えばバネ）が設けられている（図示省略）。

レバー支持部４４２は、内周にコッタホルダ４３２を挿入した略円筒状を成し、コッタホルダ４３２に対して軸方向にスライド可能に設けられる。レバー支持部４４２の下端部４４２ａと固定部４３５との間には第４スプリング４３９が配されている。レバー支持部４４２が上方から押圧されると、第４スプリング４３９の反発力によりレバー支持部４４２が上向きに付勢される。

開閉部材４４３は、挟持レバー４４１及びレバー支持部４４２を内周に収容した略円筒状を成している。開閉部材４４３の内周面には、挟持レバー４４１を開閉するためのカム面が設けられ、図示例では、レバー支持部４４２の外周面と嵌合する小径円筒面４４３ａと、小径円筒面４４３ａの上端から上方へ向けて漸次拡径したテーパ面４４３ｂと、テーパ面４４３ｂの上端から上方へ延びた大径円筒面４４３ｃとが形成され、小径円筒面４４３ａ及びテーパ面４４３ｂがカム面として機能する。図１３に示す状態では、挟持レバー４４１のカムフォロア４４１ｃが開閉部材４４３の小径円筒面４４３ａと当接し、これにより一対の挟持レバー４４１のコッタ挟持部４４１ｂを開放させた状態で保持している。レバー支持部４４２に対して開閉部材４４３が降下し、挟持レバー４４１のカムフォロア４４１ｃがテーパ面４４３ｂに到達すると、カムフォロア４４１ｃが徐々に外径側に開いてコッタ挟持部４４１ｂが閉じる。開閉部材４４３の前面及び後面には窓４４３ｄが設けられ、この窓４４３ｄを介して、外部から開閉部材４４３の内周にコッタを配することができる。

次に、上記構成のコッタ組付装置４００によるリテーナ及びコッタの組付方法を説明する。

まず、図１３に示すように、コッタ組付装置４００の組付部４３０に、リテーナ１０３、コッタ１０４、及びバルブスプリング１０５を載置する。リテーナ１０３は、リテーナホルダ４３１の係止部４３１ｂの上面に載置され、リテーナ１０３の上にバルブスプリング１０５が載置される。本実施形態では、コッタ１０４の上方からワーク（シリンダヘッド２００及びバルブ１００）を相対的に降下させる構造としている。このようにコッタ１０４の上方からワークを降下させることで、バルブスプリング１０５を予めリテーナホルダ４３１に配置することができるため、コッタ１０４の組付と同時にバルブスプリング１０５を装着することができる。本実施形態では、バルブスプリング１０５の上にさらにスプリングシート１０６が配され、これによりバルブスプリング１０５の装着と同時にスプリングシート１０６の装着を行うことができる。スプリングシート１０６の外周は円筒状のガイド部材４５０が固定される。ガイド部材４５０は、図示しない摺動機構により組付部４３０に対して昇降可能に設けられ、スプリングシート１０６を水平状態で保持している。

図１３に示す状態では、昇降スリーブ４４０は固定部４３５（固定フレーム４１０）に対して最上方位置に配され、昇降スリーブ４４０（開閉部材４４３）に設けられた窓４４３ｄが、コッタホルダ４３２の上方で大きく開口し、この窓４４３ｄからコッタ１０４がコッタホルダ４３２の上面４３２ａ上に載置される。複数（図示例では２つ）に分割されたコッタ１０４は、大径側端面１０４ａが下向きになるようにして、それぞれコッタホルダ４３２の上面に載置される。このとき、コッタ１０４の内周にはガイドピン４３３が挿入され、コッタ１０４の内周面に形成された環状の凸部１０４ｂと当接することにより、コッタ１０４が内径側から支持される。また、一対の挟持レバー４４１の各コッタ挟持部４４１ｂで、コッタ１０４が外径側から支持される。こうして、コッタ１０４を、コッタホルダ４３２、ガイドピン４３３、及び挟持レバー４４１で支持することで、コッタ１０４を安定した状態で保持することができる。

上記の状態から、シリンダヘッド２００及びバルブ１００を降下させ、バルブ１００の軸部１０１を組付部４３０の内周に上方から挿入する（図１４参照）。このシリンダヘッド２００の降下に伴って、リテーナ１０３とシリンダヘッド２００との間でバルブスプリング１０５が圧縮される。これと同時に、バルブスプリング１０５を介して昇降スリーブ４４０が押し下げられる。このとき、コッタホルダ４３２、ガイドピン４３３、挟持レバー４４１、及びレバー支持部４４２は静止している。

さらにシリンダヘッド２００及びバルブ１００を降下させ、軸部１０１の下端部をガイドピン４３３の上端部に当接させる（図１５参照）。この状態からさらにシリンダヘッド２００及びバルブ１００を降下させ、ガイドピン４３３を上向きに付勢する第３スプリング４３８に抗して軸部１０１でガイドピン４３３を押し下げながら、軸部１０１を降下させる。

そして、図１６に示すように、軸部１０１の外周面に形成された凹部としての環状溝１０１ａとコッタ１０４の内周面に形成された凸部１０４ｂとが同じ軸方向位置に達したら、シリンダヘッド２００及びバルブ１００の降下を停止する。その後、昇降スリーブ４４０を挟持レバー４４１に対して降下させ、挟持レバー４４１のカムフォロア４４１ｃが開閉部材４４３の内周面のテーパ面４４３ｂに達すると（図１７参照）、挟持レバー４４１のカムフォロア４４１ｃが開き、コッタ挟持部４４１ｂが閉じる。これにより、コッタ挟持部４４１ｂがコッタ１０４を外周から内径向きに押圧し、コッタ１０４の凸部１０４ｂが軸部１０１の環状溝１０１ａに嵌まり込む。このとき、軸部１０１は停止しているため、軸部１０１の環状溝１０１ａとコッタ１０４の凸部１０４ｂの軸方向位置を合わせた状態で、確実に両者を嵌合させることができる。また、コッタ１０４が内径向きに移動する際、コッタ１０４の大径側端面１０４ａ（下側端面）がコッタホルダ４３２で下方から常に支持されているため、コッタ１０４が不安定となることはなく、確実に凸部１０４ｂを環状溝１０１ａに嵌めることができる。

その後、さらに昇降スリーブ４４０を降下させると、昇降スリーブ４４０の係止部４３１ｂの下側端面が、レバー支持部４４２の上側端面４４２ｂと当接する（図１８参照）。このまま昇降スリーブ４４０をさらに降下させると、係止部４３１ｂでレバー支持部４４２が押し下げられる（図１９参照）。さらに昇降スリーブ４４０を降下させると、リテーナホルダ４３１に保持されたリテーナ１０３のテーパ状内周面１０３ａとコッタ１０４のテーパ状外周面１０４ｃとが嵌合し始める（図２０参照）。このとき、挟持レバー４４１が降下するため、挟持レバー４４１によるコッタ１０４の外周からの支持が無くなるが、これに代ってリテーナ１０３によりコッタ１０４が外周から支持されるため、コッタ１０４の安定した支持状態を維持することができる。

さらに昇降スリーブ４４０を降下させると、リテーナ１０３のテーパ状内周面１０３ａがコッタ１０４のテーパ状外周面１０４ｃと完全にテーパ嵌合する（図２１参照）。このとき、リテーナ１０３の下端部と昇降スリーブ４４０（リテーナホルダ４３１）の係止部４３１ｂとが当接しているため、バルブスプリング１０５の付勢力は昇降スリーブ４４０（係止部４３１ｂ）で受け持たれている。この状態から昇降スリーブ４４０が僅かに降下すると、リテーナ１０３と係止部４３１ｂとが離隔し（図２２参照）、これと同時にコッタ１０４の凸部１０４ｂと軸部１０１の環状溝１０１ａとが軸方向で係合し、バルブスプリング１０５の付勢力が完全にリテーナ１０３及びコッタ１０４により受け持たれる。

以上により、軸部１０１にリテーナ１０３及びコッタ１０４を装着することができる。そして、昇降スリーブ４４０を最大限まで降下させ（図２３参照）、その後、シリンダヘッド２００及びバルブ１００を上昇させることにより、組み付けが完了したワークがコッタ組付装置４００から離脱される（図２４参照）。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、ワークの上方にバルブ挿入装置３００を配すると共に、ワークの下方にコッタ組付装置４００を配した場合を示しているが、これとは逆に、ワークの上方にコッタ組付装置を配すると共に、ワークの下方にバルブ挿入装置を配してもよい。また、上記の実施形態では、鉛直方向に沿ってバルブの挿入及びコッタの組付を行う場合を示しているが、これに限らず、鉛直方向に対して傾斜した方向でこれらの工程を行っても良い。例えば、シリンダヘッド２００を水平面上に載置し、バルブガイド２１０の孔２１２の中心軸の傾斜方向に沿って、バルブの挿入及びコッタの組付を行うようにしてもよい。これらの場合、バルブの挿入方向が鉛直方向下向きではないため、バルブの軸部とワークの孔の位置を合わせにくくなるが、上記のように位置合わせ手段（錘回転部３２０など）を講じることで、バルブの挿入が容易となる。

１バルブ組付装置
１００バルブ
１０１軸部
１０２傘部
１０３リテーナ
１０４コッタ
１０５バルブスプリング
１０６スプリングシート
２００シリンダヘッド
２１０バルブガイド
２１２孔
３００バルブ挿入装置
４００コッタ組付装置

Claims

ワークを所定姿勢で保持するワーク保持部と、バルブをチャックする保持部を有し、ワークに形成された孔にバルブの軸部を挿入するバルブ挿入装置と、リテーナ及びコッタを保持するホルダを有し、このホルダで保持されたリテーナの上方にバルブスプリングを載置した状態で、前記孔に挿入された軸部の端部にリテーナ、コッタ、及びバルブスプリングを組み付けるコッタ組付装置とを有するバルブ組付装置であって、
ワーク保持部で所定位置に保持されたワークの孔の上方にバルブ挿入装置を配すると共に、下方にコッタ組付装置を配し、ワークを停止させたまま、ワークの孔に上方からバルブを挿入すると共に、ワークの下方からリテーナ、コッタ、及びバルブスプリングを組み付けるバルブ組付装置。
バルブ挿入装置に、バルブの軸部とワークの孔との位置を合わせる位置合わせ手段を設けた請求項１記載のバルブ組付装置。