JP5580432B2 - ピストン組付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダブロックにピストンを組み付ける装置及び方法に関する。

シリンダブロックに形成されたシリンダボアに対するピストンの挿入作業は、ピストンリングを縮径した状態で行う必要がある。そこで、ピストンリングを縮径した状態で専用のガイド筒にピストンを一旦挿入し、ガイド筒とシリンダボアとを位置決めした後にピストンをガイド筒から押し出してシリンダボアに挿入する方法が提案されている（特許文献１）。

ガイド筒とシリンダボアとの位置がずれているとピストンがシリンダボアに良好に挿入されない。そこで、特許文献１に記載の方法では、まず、ガイド筒又はシリンダブロックの移動によるガイド筒とシリンダボアとの仮位置決めを行う。続いてガイド筒とシリンダボアとの双方の内周面に当接するチャックにより、ガイド筒とシリンダボアとを同心に位置決めする（センタリング）。この状態でガイド筒をシリンダブロック上面に押し付けることでガイド筒を固定し、その後、ピストンをシリンダボアに挿入している。

特開２００３−２６６２５５号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、仮位置決め、センタリング、ガイド筒の固定という３段階の工程を要するため、タクトタイムが長くなる。また、装置の構成も複雑化する。

本発明の目的は、より簡易な構成で、より短時間でピストンの挿入作業を行うことにある。

本発明によれば、ピストンをシリンダブロックに形成されたシリンダボアに挿入するピストン組付け装置であって、前記ピストンを収容して前記ピストンを前記シリンダボア内に案内するガイド筒部、及び、前記ガイド筒部をその径方向に変位可能に支持するガイド筒部支持部を備えたピストン保持手段と、前記ガイド筒部と前記シリンダボアとが互いに同心となる位置として予め設定された挿入準備位置に前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが位置するように、前記ピストン保持手段及び前記シリンダブロックの少なくともいずれか一方を移動する移動手段と、前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが前記挿入準備位置に位置し、前記ガイド筒部が前記ガイド筒部支持部により前記径方向に変位可能に支持された状態で、前記ガイド筒部内に収容される前記ピストンを前記シリンダブロック側に向かって押圧して前記シリンダボア内に前記ピストンを挿入する押圧手段と、を備え、前記ガイド筒部支持部は、上部部材、及び、前記上部部材に対して前記径方向に変位可能に支持されると共に前記ガイド筒部が固定される下部部材を備え、前記ピストン組付装置は、更に、前記下部部材を前記上部部材に対してピストンを挿入する方向に変位させるべく、前記上部部材と前記下部部材との間に設けられる付勢部材を備えたことを特徴とするピストン組付け装置が提供される。
また、本発明によれば、ピストンをシリンダブロックに形成されたシリンダボアに挿入するピストン組付け装置であって、前記ピストンを収容して前記ピストンを前記シリンダボア内に案内するガイド筒部、及び、前記ガイド筒部をその径方向に変位可能に支持するガイド筒部支持部を備えたピストン保持手段と、前記ガイド筒部と前記シリンダボアとが互いに同心となる位置として予め設定された挿入準備位置に前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが位置するように、前記ピストン保持手段及び前記シリンダブロックの少なくともいずれか一方を移動する移動手段と、前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが前記挿入準備位置に位置し、前記ガイド筒部が前記ガイド筒部支持部により前記径方向に変位可能に支持された状態で、前記ガイド筒部内に収容される前記ピストンを前記シリンダブロック側に向かって押圧して前記シリンダボア内に前記ピストンを挿入する押圧手段と、を備え、前記ガイド筒部支持部は、上部部材と、前記上部部材にロッド部材を介して吊り下げられ、前記ガイド筒部が取り付けられた下部部材と、を備え、前記上部部材及び前記下部部材の少なくともいずれか一方は、前記ロッド部材が挿通する、前記ロッド部材よりも大径の孔部を備え、前記ガイド筒部は、前記ロッド部材と前記孔部との径の差の範囲で前記径方向に変位可能であることを特徴とするピストン組付け装置が提供される。

本発明によれば、より簡易な構成で、より短時間でピストンの挿入作業を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るピストン組付け装置Ａの概略正面図。 ピストン組付け装置Ａの概略側面図。 図１の線Ｉ−Ｉに沿うガイド筒部支持部１２の部分断面図及びロボット５の説明図。 ピストン保持ユニット１０の主要な構成の斜視図。 図３の線ＩＩ−ＩＩに沿うロッド部材１２３近傍の部分断面図。 ピストン組付け装置Ａの動作説明図。 ピストン組付け装置Ａの動作説明図。 ピストン組付け装置Ａの動作説明図。 ピストン組付け装置Ａの動作説明図。 ピストン組付け装置Ａの動作説明図。 ピストン組付け装置Ａの動作説明図。 自動調心機能の説明図。 自動調心機能の説明図。 自動調心機能の説明図。

図１は本発明の一実施形態に係るピストン組付け装置Ａの概略正面図、図２はピストン組付け装置Ａの概略側面図である。図１及び図２並びに他の図において、Ｚは上下方向、Ｘ、Ｙは互いに直交する水平方向を示す。ピストン組付け装置Ａは、コンロッド３が組みつけられたピストン１をシリンダブロック２に形成された各シリンダボアＣＢ１乃至ＣＢ４に挿入する装置である。本実施形態では、シリンダブロック２が直列４気筒エンジンのシリンダブロックである場合を想定するが、気筒配置や気筒数が異なる他のエンジンにも適用可能である。

ピストン組付け装置ＡはフレームＦを備え、フレームＦに各構成要素が支持されている。図中、フレームＦは簡易な方式で図示されている。ピストン組付け装置Ａは、ピストン保持ユニット１０と、押圧ユニット２０と、ピストン保持ユニット１０を移動する移動装置３０と、シリンダブロック２を移動する移動装置４０と、ピストン１をピストン保持ユニット１０に搬送並びに搭載するロボット５と、を備える。

なお、後述するように本実施形態の場合、移動装置３０及び移動装置４０によりピストン保持ユニット１０とシリンダブロック２との双方を移動して、ピストン保持ユニット１０のガイド筒部１１とシリンダボアＣＢ１乃至４とが互いに同心となる位置として予め設定された挿入準備位置に位置するようにしたが、ピストン保持ユニット１０とシリンダブロック２との少なくとも一方を移動すれば足りる。

＜ピストン保持ユニット１０＞
図１乃至図５を参照して、ピストン保持ユニット１０について説明する。図３は図１の線Ｉ−Ｉに沿うガイド筒部支持部１２の部分断面図及びロボット５の説明図、図４はピストン保持ユニット１０の主要な構成の斜視図、図５は図３の線ＩＩ−ＩＩに沿うロッド部材１２３近傍の部分断面図である。

ピストン保持ユニット１０は、ピストン１を収容してピストン１をシリンダボア内に案内するガイド筒部１１と、ガイド筒部１１をその径方向に変位可能に支持するガイド筒部支持部１２と、を備える。本実施形態ではピストン保持ユニット１０がガイド筒部１１を複数（２つ）備えており、複数（２つ）のピストン１の挿入作業を略同時に行えるようにしている。特に、本実施形態では、シリンダボアＣＢ１とＣＢ３との離間距離（ＣＢ２とＣＢ４との離間距離）に合わせて２つのガイド筒部１１が支持されている。

ガイド筒部１１は、筒部１１１と取付部１１２とを一体に備える。筒部１１１は、その下端部の内径がピストン１の外径（ピストンリングＲを除く）と略同じ値（下端部の内径＞ピストン1の外径）に設定されており、周方向に間欠的に切り欠き１１１ａが形成されている。図３に示すように、ピストン１は、ピストンリングＲがロボット５の爪部５ａによって縮径された状態で筒部１１１に収容される。切り欠き１１１ａは爪部５ａと筒部１１１との干渉を回避するために形成されている。また、筒部１１１の上部内周面は、上方に向かって徐々に拡径するテーパ状をなしており、このテーパ部分はロボット５によるピストン１の筒部１１１への収容を円滑なものとする。筒部１１１の上部内周面のテーパ面は、直線的に拡径する円錐状や、曲率が連続的に変化する凸面状であってもよい。取付部１１２には取付孔１１２ａ（図４参照）が形成されている。

図４に示すように、ガイド筒部支持部１２は、上下方向に延びる支持板１２０と、支持板１２０と一体に形成されると共に、支持板１２０から水平に延びる上部部材１２１と、ガイド筒部１１毎の下部部材１２２と、を備える。上部部材１２１はその中程に、ガイド筒部１１の配設空間を形成する切り欠き１２１ａが２つ形成されており、平面視で略Ｈ型をなしている。

下部部材１２２は、取付部１２２１、１２２１と、これらの間の支持部１２２２と、を有する。支持部１２２２は、ガイド筒部１１が固定される部分である。支持部１２２２は、筒部１１１の下部が挿入される開口部１２２２ｂと、ネジ孔１２２２ａと、を備える。ガイド筒部１１は図３に示すように、ボルト１１３を取付孔１１２ａを通過させてネジ孔１２２２ａに締結することで下部部材１２２２に固定される。ボルト１１３を取り外すことで、ガイド筒部１１は下部部材１２２から取り外すことができる。

ガイド筒部１１は下部部材１２２と一体に形成することも可能であるが、本実施形態では、このようにガイド筒部１１をガイド筒部支持部１２に着脱自在に固定するようにしたので、その交換が可能である。このため、繰り返し作業により磨耗が進んだガイド筒部１１の更新が必要となった場合や仕様の異なるピストン１の挿入作業を行う場合、ガイド筒部１１のみを交換することで対応可能である。

図３及び図５を参照して、下部部材１２２は、ロッド部材１２３を介して上部部材１２１に吊り下げられている。ロッド部材１２３は、１つの下部部材１２２について４本用いられる。ロッド部材１２３は、頭部１２３ａと、直径Ｄｒの軸部１２３ｂと、軸部１２３ｂの下端部の、直径Ｄｒよりも小径のねじ部１２３ｂ'と、を有する。下部部材１２２はネジ部１２３ｂ'が挿通する取付孔１２２１ａをその支持部１２２２に備えており、ナット１２４をネジ部１２３ｂ'に締結することで、下部部材１２２はロッド部材１２３に固定される。

上部部材１２１は、軸部１２３ｂが挿通する孔部１２１ｂを有する。本実施形態の場合、孔部１２１ｂは上部部材１２２を形成する部材とは別部材の管部材（例えば、ブッシュ）１２１ｃにより形成され、管部材１２１ｃは上部部材１２１に固定されている。孔部１２１ｂは上部部材１２１を形成する部材に直接形成してもよいが、孔部１２１ｂの内周面は、軸部１２３ｂが上下に移動する関係で平滑かつ耐磨耗性が高いことが好ましい。このため、このような性質に優れた別部材の管部材１２１ｃ（例えば金属材料）を本実施形態では利用している。

孔部１２１ｂの内径はＤｈであり、軸部１２３ｂの外径ＤｒとはＤｈ＞Ｄｒの関係にある。このため、軸部１２３ｂと上部部材１２１とは互いに固定されておらず、軸部１２３ｂは孔部１２１ｂ中を上下に移動できる。このため、下部部材１２２は上部部材１２１に対してＺ方向に相対変位できる。上部部材１２１と下部部材１２２との間には、これらを離間する方向に付勢する弾性部材１２５が設けられている。弾性部材１２５は本実施形態の場合、コイルスプリングであり、軸部１２３ｂは弾性部材１２５の内部に挿通されている。

更に、孔部１２１ｂの内径Ｄｈと、軸部１２３ｂの外径ＤｒとがＤｈ＞Ｄｒの関係にあるため、差分：Ｄｈ−Ｄｒの範囲で、下部部材１２２は上部部材１２１に対して水平方向に変位可能である。したがって、下部部材１２２に固定されているガイド筒部１１は、その径方向（水平方向で任意の方向）に変位可能にガイド筒部支持部１２に支持されている。ガイド筒部１１をその径方向に変位可能としたことで、後述するとおり、ピストン１をシリンダボアに挿入する際、互いの中心がずれていても、ガイド筒部１１がピストン１と共に変位して自動調心（センタリング）することができる。

なお、本実施形態では、ガイド筒部１１をその径方向に変位可能とするため、上部部材１２１とロッド部材１２３とが固定されない構成としたが、下部部材１２２とロッド部材１２３とが固定されない構成としてもよく、更に、上部部材１２１と下部部材１２２との双方が、ロッド部材１２３に固定されない構成としてもよい。下部部材１２２とロッド部材１２３とが固定されない構成とする場合は、上部部材１２１と同様に、管部材１２１ｃと同様の管部材を利用して、ロッド部材１２３の軸部１２３ｂよりも大径の孔部を形成することが好ましい。

また、管部材１２１ｃは、ゴム等の弾性体でもよく、この場合、孔部１２１ｂの内径Ｄｈと、軸部１２３ｂの外径ＤｒとがＤｈ＝Ｄｒの関係であっても、弾性体の弾性変形により、上部部材１２１と下部部材１２２とを水平方向に相対変位可能とすることができ、したがって、ガイド筒部１１をその径方向に変位可能とすることができる。

更に、本実施形態では、ガイド筒部１１をその径方向に変位可能とする構造として、ロッド部材１２３を用いた構造を採用したが、これに限られず、例えば、上部部材１２１と下部部材１２２とをゴム等の弾性体で連結する構造等、他の構造も採用可能である。

＜押圧ユニット２０＞
図１及び図２を参照して、押圧ユニット２０は、Ｚ方向に延びる押圧ロッド２１と、押圧ロッド２１を支持するスライダ２２と、スライダ２２と係合すると共にスライダ２２のＺ方向の移動を案内する、Ｚ方向に延びるガイド部材２３と、をガイド筒部１１の数（２つ）に対応して２組備える。押圧ロッド２１の下端部にはシリンダボアに挿入するピストン１の上面に当接してこれを押圧するための押圧部２１ａが設けられている。

押圧部２１ａの押圧面は円形をなしており、その径は筒部１１１の下端部の内径やピストン１の外径よりも十分に小さい。これは、ピストン１を各シリンダボアＣＢ１乃至ＣＢ４に挿入する際、後述するようにピストン１及びガイド筒部１１が水平方向に変位しても、ピストン１の押圧を継続するためである。

押圧ユニット２０はスライダ２２をＺ方向に移動させる不図示の駆動装置を備える。この駆動装置により、スライダ２２及び押圧ロッド２１は一体的に、上方の退避位置と、下方の挿入位置（ピストン１をシリンダボアに挿入する位置）と、の間を移動する。この駆動装置としては、例えば、モータを駆動源としたラック−ピニオン機構を採用できる。

２つのガイド部材２３は支持板２４に固定されている。支持板２４はスライド機構２５によりＸ方向に移動可能となっている。これにより押圧ロッド２１のＸ方向の位置を変更することができる。スライド機構２５は、支持板２４の背面（図２で言えば左側面）に設けられたスライダ２５ａと、フレームＦに支持され、Ｘ方向に延設されたガイド部材２５ｂと、を備え、スライダ２５ａはガイド部材２５ｂと係合してそのＸ方向の移動が案内される。

押圧ユニット２０は支持板２４をＸ方向に移動させる不図示の駆動装置を備える。この駆動装置により、支持板２４は、２本の押圧ロッド２１がシリンダボアＣＢ１、ＣＢ３の上方に位置する第１の位置（シリンダボアＣＢ１、ＣＢ３用の位置）と、２本の押圧ロッド２１がシリンダボアＣＢ２、ＣＢ４の上方に位置する第２の位置（シリンダボアＣＢ２、ＣＢ４用の位置）と、の間を移動する。この駆動装置としては、例えば、モータを駆動源としたボールネジ機構を採用できる。ボールネジ機構を採用した場合、ナットが支持板２４の背面側（又は上面）に設けられ、このナットがボールネジに螺合される。

＜移動装置３０＞
図１及び図２を参照して、移動装置３０は支持板３１を備える。支持板３１と、ピストン保持ユニット１０の支持板１２０との間にはスライド機構３３が設けられており、ピストン保持ユニット１０はＺ方向に移動可能となっている。スライド機構３３は、支持板１２０の背面に設けられ、Ｚ方向に延設されたガイド部材３３ａと、支持板３１の正面に設けられたスライダ３３ｂと、を備え、スライダ３３ｂはガイド部材３３ａと係合される。ここでは、スライダ３３ｂが固定側とされ、スライダ３３ｂに対してガイド部材３３ａがスライド移動される。

支持板３１には、ピストン保持ユニット１０をＺ方向に昇降する駆動ユニット３２が設けられている。駆動ユニット３２は例えばエアシリンダをその駆動機構とする。駆動ユニット３２のシリンダピストンが支持板１２０に接続され、シリンダピストンをＺ方向に伸縮させることで、支持板１２０が上方の退避位置と、下方の挿入準備位置との間で移動する。図１及び図２はピストン保持ユニット１０が挿入準備位置に位置している状態を示している。

支持板３１とフレームＦとの間にはスライド機構３４が設けられており、支持板３１はＸ方向に移動可能となっている。この結果、ピストン保持ユニット１０はＸ方向にも移動可能となっている。スライド機構３４は、支持板３１の背面に設けられたスライダ３４ａと、フレームＦに支持され、Ｘ方向に延設されたガイド部材３４ｂと、を備え、スライダ３４ａはガイド部材３４ｂと係合してＸ方向に移動案内される。

移動装置３０は、フレームＦに支持され、支持板３１をＸ方向に移動する駆動ユニット３５を備える。駆動ユニット３５は例えばエアシリンダをその駆動機構とする。駆動ユニット３５による支持板３１の移動により、ピストン保持ユニット１０はＸ方向に移動する。駆動ユニット３５は、ピストン保持ユニット１０を、２つのガイド筒部１１がシリンダボアＣＢ１、ＣＢ３の上方に位置するシリンダボアＣＢ１、ＣＢ３用の位置と、２つのガイド筒部１１がシリンダボアＣＢ２、ＣＢ４の上方に位置するシリンダボアＣＢ２、ＣＢ４用の位置と、の間で移動させる。

＜移動装置４０＞
図１及び図２を参照して、移動装置４０はＸ方向に延設されたローラコンベア４１をＹ方向に離間して１対備える。パレット４上に搭載されたシリンダブロック２は、シリンダヘッド（不図示）が装着される上面を上にして一対のローラコンベア４１によりＸ方向に搬送される。

一対のローラコンベア４１間には、上下に進退する可動部４３ａを備え、シリンダブロック２を挿入準備位置の下方の位置で停止させる停止ユニット４３が配置されている。停止ユニット４３は、例えば、エア駆動方式のストッパを駆動機構として備える。可動部４３ａが進出位置にある場合は、可動部４３ａがパレット４に当接してパレット４の移動を停止させる。可動部４３ａが退避位置にある場合は、可動部４３ａがパレット４に当接しないため、パレット４の移動が継続される。

移動装置４０は一対のローラコンベア４１間に配置された昇降装置４２を備える。昇降装置４２は、昇降テーブル４２ａを昇降させる装置であり、例えばエアシリンダをその駆動機構とする。昇降装置４２はシリンダブロック２を昇降テーブル４２ａに搭載して挿入準備位置に上昇させ、ピストン１の挿入作業完了までその状態を維持する。

昇降テーブル４２ａの上面には位置決めピン４２ｂが設けられており、パレット４の下面に設けられた孔（不図示）に位置決めピン４２ｂが嵌め合わされることで、昇降テーブル４２ａとパレット４（及びシリンダブロック２）の位置決めがなされる。

位置決め部材４４は、ピストン１の挿入作業エリアの近傍においてフレームＦに支持されており、位置決めピン４４ａを備える。昇降装置４２がシリンダブロック２を上昇させると、シリンダブロック２の上面に設けた孔（不図示）に位置決めピン４４ａが嵌め合わされることで、シリンダブロック２が挿入準備位置に位置決めされることになる。

シリンダブロック２の挿入準備位置への位置決めを、最終的に位置決めピン４４ａで行うことにより、その前段の、位置決めピン４２ｂによる昇降テーブル４２ａとパレット４（及びシリンダブロック２）の位置決めや、停止ユニット４３によるパレット４（及びシリンダブロック２）の停止は、その精度が比較的低いもので足りる。

＜動作例＞
次に、ピストン組付け装置Ａの動作例について説明する。ピストン組付け装置Ａは不図示の制御装置の制御の下、ピストン１のシリンダボアＣＢ１乃至ＣＢ４への挿入作業を自動的に行う。まず、図６を参照してシリンダブロック２の挿入準備位置への移動動作について説明する。

図６の状態Ｓ１は、ローラコンベア４１により搬送されてきたシリンダブロック２を停止ユニット４３が停止させた状態を示している。このとき、ローラコンベア４１は空転状態となる。続いて、状態Ｓ２に示すように、昇降装置４２を作動して昇降テーブル４２ａの位置決めピン４２ｂによりパレット４を位置決めする。その後、更に昇降テーブル４２ａを上昇させてパレット４をローラコンベア４１から切り離す。その後、更に昇降テーブル４２ａを上昇させてパレット４毎シリンダブロック２を上昇し、位置決めピン４４ａによりシリンダブロック２を位置決めする。これにより挿入準備位置にシリンダブロック２が位置したことになる。

次に、ピストン１の挿入動作について図７乃至図９を参照して説明する。本実施形態では、最初にシリンダボアＣＢ１、ＣＢ３にピストン１を挿入する。そのため、まず、図７に示すように、退避位置にあるピストン保持ユニット１０及び退避位置にある押圧ロッド２１を、それぞれ第１の位置に移動する。ピストン保持ユニット１０の移動には移動装置３０の駆動ユニット３５が用いられる。

続いて図８に示すように、移動装置３０の駆動ユニット３２により退避位置にあるピストン保持ユニット１０を降下して挿入準備位置に移動する。これにより、ガイド筒部１１の下端がシリンダブロック２の上面に当接した状態となる。この当接後、ロボット５によりピストン保持ユニット１０の各ガイド筒部１１内にピストン１を挿入し、収容する。

図１１の状態Ｓ１１は、このときのガイド筒部１１周辺の様子を示す。弾性部材１２５の弾性力により、ガイド筒部１１はその下端がシリンダブロック２の上面を僅かに押圧して密着した状態にある。上記の通り、ロッド部材１２３と上部部材１２１とは固定されていないことから、頭部１２３ａは上部部材１２１の上面から僅かに離間している。上部部材１２１に対してロッド部材１２３をＺ方向に変位可能とし、かつ、弾性部材１２５を設けたことで、ピストン保持ユニット１０を挿入準備位置に位置させるためのＺ方向の位置決めは、駆動ユニット３２の動作量に厳格な精度が要求されない。

続いて図９に示すように、押圧ロッド２１を退避位置から挿入位置へ降下させる。図１１の状態Ｓ１２は、このときのガイド筒部１１周辺の様子を示す。押圧ロッド２１の押圧部２１ａがピストン１を下方に押圧することでピストン１がシリンダボア（同図ではＣＢ１）に挿入されている。こうしてシリンダボアＣＢ１、ＣＢ３へのピストン１の挿入が完了する。

続いてシリンダボアＣＢ２、ＣＢ４へのピストン１の挿入作業に移る。まず、押圧ロッド２１を退避位置に戻し、ピストン保持ユニット１０を退避位置に戻す。更に、ピストン保持ユニット１０及び押圧ロッド２１を、それぞれ第２の位置に移動する（図１０）。移動完了後、ピストン保持ユニット１０を降下させて、ガイド筒部１１の下端をシリンダブロック２の上面に当接させ、その後、ロボット５によりピストン保持ユニット１０の各ガイド筒部１１にピストン１を収容する。後はシリンダボアＣＢ１、ＣＢ３へのピストン１の挿入作業の場合と同様の手順で挿入作業を行ってシリンダボアＣＢ２、ＣＢ４へのピストン１の挿入も完了する。

なお、本実施形態では、シリンダボアＣＢ１、ＣＢ３の組と、シリンダボアＣＢ２、ＣＢ４の組との切り換えに際して、押圧ロッド２１及びピストン保持ユニット１０をＸ方向に移動する構成としたが、シリンダブロック２をＸ方向に移動する構成としてもよい。

また、各ピストン１をシリンダボアＣＢ１乃至ＣＢ４へ挿入する際には、ピストン１を微小振動させることが好ましい。ピストン１を微小振動させることで、より安定してピストン１をシリンダボアに挿入することができる。ピストン１を微小振動させるための加振装置は、例えば、押圧ユニット２０に設けることができ、加振装置が発生した振動を押圧ロッド２１を介してピストン１に伝達する構成とすることができる。微小振動の周波数は、シリンダブロック２とピストン１との共振を防止する観点で低いことが望ましく、例えば、１３０Ｈｚ以下である。

＜自動調心（センタリング）機能＞
移動装置３０によるピストン保持ユニット１０の挿入準備位置の移動や、移動装置４０によるシリンダブロック２の挿入準備位置の移動は、座標管理による規定位置への移動制御であり、仮の位置決めである。即ち、システムの精度にしたがって、実際にはガイド筒部１１とシリンダボアとが互いに同心となっておらず、位置ずれが生じている場合がある。また、部品の精度や部品間のがたつきを要因として位置ずれが生じている場合もある。

一方、シリンダボアの上端縁と、ピストンのスカート部の下端縁には必ず面取り加工が施されている。そこで、本実施形態では、上記の通り、ガイド筒部１１をその径方向に変位可能な構成とし、これらの面取り部を利用してガイド筒部１１とシリンダボアとの自動調心を行う。以下、図１２乃至図１４を参照してこの自動調心機能について説明する。

図１２は、ピストン保持ユニット１０及びシリンダブロック２の双方が挿入準備位置に位置した際に、ガイド筒部１１の中心（ピストン１１の中心）ＣｐとシリンダボアＣＢ１の中心ＣＬとがずれている様子を示している。ピストン１のスカート部の下端縁には面取り部１ａが、シリンダボアＣＢ１の上端縁には面取り部２ａが形成されている。なお、各図面において面取り部１ａ、２ａは理解を容易にするため、誇張して図示されている。実際の径方向の幅Ｗｐ、Ｗｂは、ピストン及びシリンダボアの精度にもよるが、例えば、０．２〜０．３ｍｍ程度、又はそれ未満である。

図１２の状態で、ピストン１が水平方向の変位を伴わずに押し下げられると、シリンダボアＣＢ１には挿入できないことになる。しかし、上記の通り、本実施形態では下部部材１２２と共にガイド筒部１１がその径方向（水平方向）に変位可能となっている。図１３に示すように押圧ロッド２１の押圧部２１ａによりピストン１を押圧すると、面取り部１ａと面取り部２ａとが当接しあう。

その後、押圧部２１ａによりピストン１の押圧を継続すると、面取り部１ａが面取り部２ａに倣ってスライドする。このとき、ピストン１が、シリンダボアＣＢ１と同心となる方向（矢印Ｆの方向）へスライド移動するが、ピストン１のスライド移動に引っ張られて、ガイド筒部１１（及び下部部材１１）もシリンダボアＣＢ１と同心となる方向へ変位する。すなわち、ピストン１、ガイド筒部１１（及び下部部材１１）が一体的に変位して、ガイド筒部１１の中心（ピストン１１の中心）ＣｐとシリンダボアＣＢ１の中心ＣＬとが自動的に調心される（図１４）。この自動調心後、ピストン１が完全にシリンダボアＣＢ１内に挿入されるまで押圧部２１ａによりピストン１の押圧を継続してピストン１をシリンダボアＣＢ１を押し込むことで、挿入作業が完了する。

このように本実施形態では、シリンダボアの上端縁の面取り部と、ピストンのスカート部の下端縁の面取り部とを利用した自動調心を行うことにより、仮の位置決め後にガイド筒部１１とシリンダボアとの調心作業を行う必要がない。したがって、より短時間でピストンの挿入作業を行うことができる。しかも、自動調心機能はガイド筒部１１をその径方向に変位可能にするという簡易な構成で実現できる。

本実施形態の手法によれば、面取り部１ａと面取り部１ｂとがオーバーラップしている範囲で、ガイド筒部１１の中心（ピストン１１の中心）Ｃｐとシリンダボアの中心ＣＬとのずれを自動調心できる。よって、仮位置決めは、面取り部１ａと面取り部１ｂとがオーバーラップする範囲での精度で足りることになる。自動調心可能なズレ量Ｗは、面取り部１ａ、１ｂの径方向の幅Ｗｐ、Ｗｂの和未満である（Ｗ＜Ｗｐ＋Ｗｂ）。よって、ガイド筒部１１の変位可能な範囲Ｌも、Ｌ＜Ｗｐ＋Ｗｂとすれば十分であり、孔部１２１ｂの内径Ｄｈと、軸部１２３ｂの外径Ｄｒとの関係で言えば、Ｄｈ−Ｄｒ＜Ｗｂ＋Ｗｐである。このように範囲Ｌ、或いは、内径Ｄｈ、外径Ｄｒを設定することにより、ガイド筒部１１を必要以上に変位させる必要がなくなる。

Claims (7)

1. ピストンをシリンダブロックに形成されたシリンダボアに挿入するピストン組付け装置であって、
   前記ピストンを収容して前記ピストンを前記シリンダボア内に案内するガイド筒部、及び、前記ガイド筒部をその径方向に変位可能に支持するガイド筒部支持部を備えたピストン保持手段と、
   前記ガイド筒部と前記シリンダボアとが互いに同心となる位置として予め設定された挿入準備位置に前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが位置するように、前記ピストン保持手段及び前記シリンダブロックの少なくともいずれか一方を移動する移動手段と、
   前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが前記挿入準備位置に位置し、前記ガイド筒部が前記ガイド筒部支持部により前記径方向に変位可能に支持された状態で、前記ガイド筒部内に収容される前記ピストンを前記シリンダブロック側に向かって押圧して前記シリンダボア内に前記ピストンを挿入する押圧手段と、を備え、
   前記ガイド筒部支持部は、上部部材、及び、前記上部部材に対して前記径方向に変位可能に支持されると共に前記ガイド筒部が固定される下部部材を備え、
   前記ピストン組付装置は、更に、前記下部部材を前記上部部材に対してピストンを挿入する方向に変位させるべく、前記上部部材と前記下部部材との間に設けられる付勢部材を備えたことを特徴とするピストン組付け装置。
2. ピストンをシリンダブロックに形成されたシリンダボアに挿入するピストン組付け装置であって、
   前記ピストンを収容して前記ピストンを前記シリンダボア内に案内するガイド筒部、及び、前記ガイド筒部をその径方向に変位可能に支持するガイド筒部支持部を備えたピストン保持手段と、
   前記ガイド筒部と前記シリンダボアとが互いに同心となる位置として予め設定された挿入準備位置に前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが位置するように、前記ピストン保持手段及び前記シリンダブロックの少なくともいずれか一方を移動する移動手段と、
   前記ピストン保持手段と前記シリンダブロックとが前記挿入準備位置に位置し、前記ガイド筒部が前記ガイド筒部支持部により前記径方向に変位可能に支持された状態で、前記ガイド筒部内に収容される前記ピストンを前記シリンダブロック側に向かって押圧して前記シリンダボア内に前記ピストンを挿入する押圧手段と、を備え、
   前記ガイド筒部支持部は、
   上部部材と、
   前記上部部材にロッド部材を介して吊り下げられ、前記ガイド筒部が取り付けられた下部部材と、を備え、
   前記上部部材及び前記下部部材の少なくともいずれか一方は、前記ロッド部材が挿通する、前記ロッド部材よりも大径の孔部を備え、
   前記ガイド筒部は、前記ロッド部材と前記孔部との径の差の範囲で前記径方向に変位可能であることを特徴とするピストン組付け装置。
3. 前記ガイド筒部は、
   前記シリンダボア上端縁に形成された面取り部の径方向の幅と、前記ピストンのスカート部の下端縁に形成された面取り部の径方向の幅と、の和よりも小さい長さの範囲内で変位可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のピストン組付け装置。
4. 前記上部部材及び前記下部部材の少なくともいずれか一方は、前記孔部を形成する管部材を備えたことを特徴とする請求項２に記載のピストン組付け装置。
5. 前記上部部材と前記下部部材との間に、これらを離間する方向に付勢する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載のピストン組付け装置。
6. 前記ガイド筒部は、前記ガイド筒部支持部に着脱自在に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のピストン組付け装置。
7. 前記ピストン保持手段は、前記ガイド筒部を複数備え、
   前記押圧手段は、前記ピストンを押圧する押圧部を、前記ガイド筒部毎にそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載にピストン組付け装置。

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