JP7158226B2 - 組付装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブをシリンダヘッドに組み付けるための組付装置に関する。

自動車のシリンダヘッドには、バルブやスプリング等、複数のパーツが組み付けられている。また、シリンダヘッドにバルブ等のパーツを組み付けるための技術として、例えば、下記特許文献１には、シリンダヘッド用給排気バルブ部の組付装置が開示されている。

特開２００１－９６５０号公報

ここで、近年ではシリンダヘッドにバルブを自動で組み付ける組付装置（自動組付装置）が用いられている。自動組付装置では、供給されたバルブをチャック装置に保持させて組付位置まで移動させ、チャック装置をバルブガイドに向けて変位させることで、バルブをバルブガイドに挿入させている。

また、このような従来の自動組付装置では、組み付け不良を防止するため、例えば、フローティング機構を設けてバルブガイドに対するバルブの位置決めを行って組み付けを行うものがある。

しかしながら、フローティング機構を備える組付装置であっても、位置決めできないような（調芯できない）大きな位置ズレがある場合には、ワークや設備の破損が生じる恐れがある。具体的には、フローティング機構を備える組付装置であっても、バルブが正常位置にあるか否かの判断がなされないままチャック装置に変位される。そのため、バルブが大きく位置ズレしている場合には、バルブがシリンダヘッドの内壁面やバルブガイドなどと接触しながら変位して、ワークや設備の破損が生じる恐れがある。

ここで、組付装置にフローティング機構を設ける場合、設備が大がかりとなりコストが増加する。また、チャック装置などの保持装置が複数設けられた組付装置では、それぞれのチャック装置にフローティング機構を設ける必要がある。また、複数のチャック装置のそれぞれにフローティング機構を設けるとすると、構造が複雑となり、精度出しやメンテナンス性が低下することが想定される。

さらに、チャック装置が設けられるピッチによっては、それぞれのチャック装置に設けられたフローティング機構が干渉することが想定される。その一方、チャック装置及びフローティング機構が設けられる数（チャック数）を制限した場合、例えば多数のステム穴を備えるシリンダヘッドに対してバルブを組み付けるに際し、一つのシリンダヘッドに対する組み付け動作において、何度もチャック装置を往復させる必要がある。その結果、工数が増加するといった問題があった。

そこで、本発明は、フローティング機構を設けずバルブを組み付け可能とし、設備側や製品側への影響を低減することができる組付装置の提供を目的とした。

上述の課題を解決すべく提供される本発明の組付装置は、バルブステムが形成されたバルブをシリンダヘッドに設けられたバルブガイドに挿入して、前記バルブを前記シリンダヘッドに組み付ける組付装置であって、前記バルブを保持及び解放可能とされた一又は複数の保持装置と、前記保持装置に保持された前記バルブを下方に向けて押し付け可能とされた押付装置と、前記保持装置を移動可能とする移動機構とを有し、前記保持装置が、前記バルブを保持した状態において前記バルブガイドから上方側に離間する保持位置と、前記バルブと前記バルブガイドとが接触する寸前の近接位置とに移動可能とされており、前記近接位置において前記保持装置の保持力を低下させて、前記バルブを下方に向けて摺動させ、前記バルブステムの先端を前記バルブガイドに到達させた状態で、前記バルブが下方に押圧されることを特徴とするものである。

本発明の組付装置は、バルブをバルブガイドに挿入させる際に、バルブとバルブガイドとが接触する寸前の位置（近接位置）で保持装置の変位を停止させ、近接位置においてバルブが自重で落下すること、あるいは押付装置による軽い押圧力により押圧されることにより、バルブステムの先端がバルブガイドに侵入する。また、バルブステムの先端をバルブガイドに侵入させた状態でバルブをさらに押圧して、バルブをバルブガイドに挿入させることができる。このように、本発明の組付装置は、フローティング機構を要さずにバルブをバルブガイドに組み付けることができる。そのため、バルブとバルブガイドとの間に位置ズレがある場合に、バルブを保持装置に保持させながらバルブガイドに挿入する場合と比較して、設備への負荷を低減させ、バルブやシリンダヘッド等製品が傷付くことを低減することができる。

また、本発明の組付装置によれば、フローティング機構を設ける必要がなく、多気筒エンジンの吸排側ポート又は排気側ポートの数に応じてチャック装置を複数設けることが可能となる（多軸構成が可能となる）。吸排気ポートの数に応じて多軸構成とした場合、一つのシリンダヘッドに吸気側又は排気側のバルブを一度の動作で組み付けることができる。その結果、本発明の組付装置は、ピッチ変換装置やシフト機構を要さず機構を簡略化できることに加え、従来の組付装置と比較して芯出しを容易に行うことができる。

本発明の組付装置は、前記保持装置が、前記一対の爪部の挟持力を調整可能であることが望ましい。

上述の構成によれば、保持位置から近接位置までバルブを押圧して移動させる際に、爪部の挟持力を緩めるなどして、バルブをスムーズに変位させることができる。

本発明の組付装置は、前記保持装置が複数設けられるものであり、前記押付装置が、前記バルブと接触して押圧する複数のプッシャと、複数の前記プッシャを連結する連結部と、前記連結部を押圧する少なくとも二つの押圧装置とを備えるものであり、前記プッシャが、複数の前記保持装置の上方にそれぞれ配置されているものであり、前記プッシャが前記バルブと接触して前記バルブを下方に押圧した際に、複数の前記押圧装置のうちいずれかの前記押圧装置の変位量が所定の変位量に到達していないことに基づいて、異常が発生したと判定するものであってもよい。

上述の構成によれば、いずれかバルブの先端がバルブガイドに侵入していない状態で、押付装置によりバルブが押圧されることを回避することができる。これにより、本発明の組付装置は、さらに設備や製品にダメージを与えることを抑制することができる。

本発明によれば、フローティング機構を設けずバルブを組み付け可能とし、設備側や製品側への影響を低減することができる組付装置を提供することができる。

本発明の組付装置を示している。（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 図１の組付装置の組付対象とされたシリンダヘッドを示している。（ａ）はバルブ挿入面から視認した場合の平面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。 図１の組付装置の組付対象とされたバルブを示している。（ａ）は正面図、（ｂ）はシリンダヘッドに組み付けられた状態を示す断面図である。 図１の組付装置の組付ユニットを示している。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１の組付装置のチャック装置を示している。（ａ）は正面図、（ｂ）は図５（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。 図１の組付装置により行われる組付動作を示すフロー図である。 図１の組付装置の組付ユニットの一連の移動動作を示す概念図である。 図１の組付装置のチャック装置及び押付装置の一連の動作を示す断面図である。 図１の組付装置のチルト装置によりシリンダヘッドの姿勢が変化される際の動作を示す概念図である。 図１の組付装置のエラー判定時の動作を示す概念図である。（ａ）は正常時、（ｂ）はエラー発生時を示している。

以下、本発明の実施形態に係る組付装置１０について図面を参照しつつ説明する。

組付装置１０は、シリンダヘッド１に対してバルブ３を組み付けるためのものである。より具体的には、組付装置１０は、バルブステム３ａを備えるバルブ３をシリンダヘッド１に形成されたステム穴１ｈに挿入して、バルブ３をシリンダヘッド１に組み付けるためのものである。

ここで、組付装置１０の組み付け対象とされたシリンダヘッド１、及びバルブ３について説明する。

シリンダヘッド１は、シリンダの燃焼室を構成する部品である。図２（ａ）に示すとおり、シリンダヘッド１は、シリンダブロック（図示を省略）側に配置されるバルブ挿入面１ａに、吸気ポートや排気ポートを構成する複数の開口１ｂが形成されている。

本実施形態で説明するシリンダヘッド１は、３気筒のエンジンに用いられるものであり、１２の開口１ｂが設けられている。１２の開口１ｂのうち、６つの開口１ｂが吸気ポートに対応し、他方の６つの開口１ｂが排気ポートに対応する。

図２（ｂ）に示すとおり、シリンダヘッド１の開口１ｂには、それぞれバルブガイド２が設けられている。バルブガイド２は、バルブ３のバルブステム３ａと略一致する直径Ｄ１の開口径を有する。開口１ｂにバルブガイド２が嵌め込まれた状態では、バルブガイド２の内側に、後述するバルブ３のバルブステム３ａが挿入されるステム穴１ｈが形成される。

なお、以下の説明では、吸気ポートに対応するステム穴１ｈを「吸気側のステム穴１ｈ」と、排気ポートに対応するステム穴１ｈを「排気側のステム穴１ｈ」と記載して説明する場合がある。また、吸気側のステム穴１ｈが設けられた側を単に「吸気側」又は「ＩＮ側」と、排気側のステム穴１ｈが設けられた側を単に「排気側」又は「ＥＸ側」と記載する場合がある。

図２（ｂ）に示すとおり、ステム穴１ｈは、軸線Ｌ１がバルブ挿入面１ａと略直交する鉛直線Ｌ４に対して傾斜するように形成されている。より具体的には、ステム穴１ｈは、軸線Ｌ１が鉛直線Ｌ４に対して角度θ１をなすように形成されている。また、ステム穴１ｈは、吸気側と排気側とで、軸線Ｌ１が相互に所定の角度をなすように設けられている。

バルブ３は、吸気ポートや排気ポートを閉塞及び開放するための部材である。バルブ３は、ステム穴１ｈに挿入され、吸気ポートや排気ポートを閉塞及び開放するための部材である。なお、以下の説明では、吸気側のステム穴１ｈに挿入されるバルブ３（吸気バルブ）と、排気側のステム穴１ｈに挿入されるバルブ３（排気バルブ）とを総称して、単に「バルブ３」と記載して説明する。

図３（ａ）に示すとおり、バルブ３は、棒状の形状とされたバルブステム３ａと、バルブステム３ａの一端にバルブヘッド３ｂが形成された部材である。バルブステム３ａは、断面視において円形の形状を備えている。また、バルブステム３ａは、長手方向に同じ直径とされたストレート部３ｅが形成されている。ストレート部３ｅの直径Ｄ２は、バルブガイド２の内周面２ａの直径Ｄ１と略一致する大きさとされている。

図３（ｂ）に示すとおり、シリンダヘッド１のステム穴１ｈにバルブ３が組み付けられた状態では、バルブ３の軸線Ｌ２と、ステム穴１ｈの軸線Ｌ１とが一致するように組み付けられる。

続いて、組付装置１０の構成について説明する。図１に示すとおり、組付装置１０は、組付ユニット３０、移動機構２０、及びチルト装置６０を有している。図１（ａ）に示すとおり、組付装置１０は、基台１２の作業面１２ａに、組付ユニット３０及び移動機構２０が取り付けられている。また、チルト装置６０は、作業面１２ａの下方に取り付けられている。

なお、以下の説明において、作業面１２ａの長手方向を、単に「進退方向Ｘ」と記載して説明する場合がある。また、作業面１２ａの幅方向を、単に「幅方向Ｗ」と記載して説明する場合がある。さらに、組付装置１０を設置した場合における上下方向を、単に「上下方向Ｈ」と記載して説明する場合がある。

図１（ａ）に示すとおり、シリンダヘッド１は、パレット５に積置された状態で搬送機構６により組付装置１０の作業面１２ａの下方に搬送される。シリンダヘッド１は、図示を省略した上方移動装置により上方に持ち上げられ、チルト装置６０により抱え込まれるように保持される。

図１及び図４に示すとおり、組付ユニット３０は、ユニット基台３２、６つのチャック装置４０、及び押付装置５０を備えており、ユニット基台３２にチャック装置４０及び押付装置５０が取り付けられた構成とされている。言い方を換えれば、組付ユニット３０は、ユニット基台３２に一体的に取り付けられており、ユニット基台３２の移動に伴ってチャック装置４０及び押付装置５０が一体的に移動する。

移動機構２０は、組付ユニット３０を移動させるために設けられている。図１（ａ）に示すとおり、移動機構２０は、組付ユニット３０を進退方向Ｘに移動させる進退移動装置２２と、組付ユニット３０を上下方向Ｈに移動させる昇降装置２４とを有している。組付装置１０は、進退移動装置２２及び昇降装置２４により、組付ユニット３０を進退方向Ｘ及び上下方向Ｈに移動させることができる。

進退移動装置２２は、組付ユニット３０を進退方向Ｘに移動させるために設けられている。図１（ａ）に示すとおり、進退移動装置２２は、基台１２の幅方向Ｗの両側に設けられたレール２２ａと、レール２２ａに取り付けられた移動体２２ｂとを備えている。移動体２２ｂには組付ユニット３０のユニット基台３２が連結されている。進退移動装置２２は、移動体２２ｂをレール２２ａに沿って移動させることで、組付ユニット３０を進退方向Ｘに往来させることができる。

昇降装置２４は、組付ユニット３０を上下方向Ｈに移動させるために設けられている。昇降装置２４は、ユニット基台３２と連結されており、ユニット基台３２を昇降させることにより組付ユニット３０を昇降させることができる。本実施形態の昇降装置２４は、昇降モータを備えた構成とされている。そのため、昇降装置２４は、組付ユニット３０を降下させる距離や停止させる位置等、組付ユニット３０の昇降動作を柔軟に行うことができる。

組付装置１０は、進退方向Ｘにおいて、基台１２の一端寄りの位置においてバルブ３を取り出してチャック装置４０に把持させる取出位置Ｐｘ１が設けられている。また、組付装置１０は、進退方向Ｘにおいて、基台１２の他端寄りの位置において、バルブ３がシリンダヘッド１に組み付けられる組付位置Ｐｘ２，Ｐｘ３が設けられている（図９参照）。

図４に示すとおり、組付ユニット３０は、複数のチャック装置４０（保持装置）、及び押付装置５０を備えている。組付ユニット３０は、チャック装置４０と押付装置５０とが、ユニット基台３２に取り付けられている（リジット接続）。そのため、組付ユニット３０は、移動機構２０により一体的に変位可能とされている。

図４（ｂ）に示すとおり、本実施形態の組付装置１０の組付ユニット３０には、６つのチャック装置４０（保持装置）が設けられている。６つのチャック装置４０は、進退方向Ｘと交差する幅方向Ｗに一列に配置されている。

チャック装置４０は、バルブ３を保持するために設けられている。図４（ａ）に示すとおり、チャック装置４０は、一対のチャック爪４２を備えている。図５（ａ）に示すとおり、チャック爪４２の下方側には、バルブステム３ａと接触して把持する把持部４４が形成されている。また、図５（ｂ）に示すとおり、把持部４４には、バルブステム３ａの外周面３ｃを軸線方向Ｌ２に沿ってガイドするガイド部４６が形成されている。図５（ｂ）に示すとおり、ガイド部４６は、一対のチャック爪４２のうち、一方のチャック爪４２の把持部４４に形成されたＶ字状の溝とされている。一対のチャック爪４２がバルブステム３ａを挟み込むように把持した状態では、バルブステム３ａの外周面が、Ｖ字状の溝が形成された一方の把持部４４と２箇所において線状に接触し、他方の把持部４４と線状に接触する。言い方を換えれば、ガイド部４６は、一対の把持部４４とバルブステム３ａとの接触線を３箇所形成してバルブステム３ａのガイド通路を形成して、バルブステム３ａの下方への移動をガイドする。なお、ガイド部４６は、一対のチャック爪４２のそれぞれの把持部４４にＶ字状の溝を形成し、バルブステム３ａの外周面を４箇所において線状に接触させるものであってもよい。

チャック装置４０は、電動式の駆動源により、一対のチャック爪４２を近接及び離間させる動作を行うことができる。また、チャック装置４０は、一対のチャック爪４２を近接及び離間させる動作について、一対のチャック爪４２の近接動作を柔軟に行うことができる。

図５（ａ）に示すとおり、チャック装置４０は、一対のチャック爪４２の間にバルブステム３ａを配置させ、一対のチャック爪４２の把持部４４でバルブステム３ａを両側から挟み込むことで、バルブ３を保持することができる。また、チャック装置４０は、バルブ３を保持した状態から、一対のチャック爪４２を離間させる（チャック装置４０の開放）ことで、バルブ３を解放して落下させる。さらに、チャック装置４０は、バルブ３を保持した状態から、一対のチャック爪４２を僅かに離間させて、把持部４４の挟持力を緩めて把持部４４に対してバルブ３を摺動させることができる（図８参照）。

なお、以下の説明において、一対のチャック爪４２が十分な挟持力でバルブ３を保持している状態を、単に「保持状態」と記載して説明する場合がある。また、一対のチャック爪４２が保持状態よりも僅かに離間して、一対のチャック爪４２のバルブ３を挟持する力が緩められた状態（把持部４４に対してバルブステム３ａが摺動可能な挟持力）を、単に「摺動可能状態」と記載して説明する場合がある。さらに、一対のチャック爪４２が離間した状態を、単に「開放状態」と記載して説明する場合がある。

上述のとおり、本実施形態の組付装置１０の組付ユニット３０には、６つのチャック装置４０（保持装置）が設けられている。６つのチャック装置４０は、進退方向Ｘと交差する幅方向Ｗに一列に配置されている。組付装置１０は、一度の組み付け動作で一度に６つのステム穴１ｈに対してそれぞれバルブ３を組み付けることができる。そのため、組付装置１０は、従来一列に配置された複数の（例えば８つの）ステム穴１ｈに対して、組付ユニットを進退方向Ｘに複数回往復させる必要がない。これにより、組付装置１０は、組付ユニット３０を幅方向Ｗに変位させるための構成を必要とせず、移動機構２０の構成を簡素化することができる。

押付装置５０は、バルブ３を下方に向けて押し付けるために設けられている。本実施形態の押付装置５０は、チャック装置４０に保持された状態のバルブ３を下方に押し付けるとともに、バルブガイド２に自重で挿入された状態のバルブ３をさらにステム穴１ｈに押し込むために設けられている。

図１０に示すとおり、押付装置５０は、複数（本実施形態では６つ）のプッシャ５２、連結部５４、及び二つの電動シリンダ５６を備えている。押付装置５０は、６つのプッシャ５２が、連結部５４に取り付けられている。また、二つの電動シリンダ５６は連結部５４の幅方向Ｗ両側に配置されており、連結部５４を上方から下方に向けて押圧可能とされている。図５（ａ）に示すとおり、プッシャ５２は、一対のチャック爪４２の間の中心線Ｃ上に位置するように配置されている。押付装置５０は、チャック装置４０に保持された状態のバルブ３に対し、バルブヘッド３ｂを上方から下方に向けて押圧する。電動シリンダ５６は、変位量を検知する機能を備えている。

チルト装置６０は、シリンダヘッド１を保持するとともに、シリンダヘッド１の姿勢を変化させるために設けられている。より具体的には、チルト装置６０は、バルブ挿入面１ａが略水平となる姿勢で搬送機構６により搬送されたシリンダヘッド１を、バルブ挿入面１ａが傾斜するように姿勢を変化させる（チルトさせる）ために設けられている（図９参照）。図１に示すとおり、チルト装置６０は、基台１２の幅方向Ｗの両側に連結されており、幅方向Ｗに回転軸Ｌ３が形成されている。チルト装置６０は、シリンダヘッド１を幅方向Ｗの両側から抱え込むように保持し、回転軸Ｌ３を中心に揺動することで、シリンダヘッド１の姿勢を変化させることができる。

制御装置７０（図示を省略）は、移動機構２０、組付ユニット３０、及びチルト装置６０の動作を制御するために設けられている。

＜組付装置の動作について＞
続いて、組付装置１０の動作について図面を参照しつつ説明する。

図７（ａ）に示すとおり、組付装置１０は、先ず取出位置Ｐｘ１においてバルブ３を各チャック装置４０に把持させる。組付装置１０は、搬送機構６により作業面１２ａの下方に搬送されたシリンダヘッド１を、上方移動装置（図示を省略）により持ち上げてチルト装置６０に保持させる。

図７（ｂ）に示すとおり、組付装置１０は、チルト装置６０に保持された状態において、バルブ挿入面１ａが略水平の姿勢とされたシリンダヘッド１を、チルト装置６０を回転させて傾斜させる（チルト動作）。より具体的には、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すとおり、組付装置１０は、バルブ挿入面１ａが略水平となるようにチルト装置６０に保持されているシリンダヘッド１を、回転軸Ｌ３を中心に所定の角度分正回転（図９（ｂ）では反時計回り）させ、シリンダヘッド１を傾斜するような姿勢に変化させる。

図９（ｂ）に示すとおり、チルト装置６０が正方向（図９（ｂ）では反時計回り）に所定の角度分回転すると、吸気側及び排気側のうち一方のステム穴１ｈは軸線Ｌ１が上下方向Ｈに沿うような略鉛直の姿勢となる。言い方を換えれば、組付装置１０は、チルト装置６０によりシリンダヘッド１を傾斜させて、バルブガイド２の軸線Ｌ２が上下方向Ｈに沿うように姿勢を変化させる。

図７（ｃ）に示すとおり、組付装置１０は、バルブ３を各チャック装置４０に把持させた状態で、進退移動装置２２により、組付ユニット３０を組付位置Ｐｘ２まで進退方向Ｘに前進させる。

組付装置１０は、組付ユニット３０を組付位置Ｐｘ２まで前進させた後に、組付ユニット３０を下降させてバルブ３をバルブガイド２に組み付ける動作を行う。具体的には、図６に示すとおり、組付装置１０は、組付ユニット３０を組付位置Ｐｘ２まで前進させた後に、下降動作（ステップ１）、チャック弱開放動作（ステップ２）、第一押付動作（ステップ３）、チャック本開放動作（ステップ４）、第二押付動作（ステップ５）、プッシャ後退動作（ステップ６）、及び上昇動作（ステップ７）の各動作を行う。以下、各動作について具体的に説明する。

組付装置１０は、組付位置Ｐｘ２において、バルブ３をチャック装置４０に保持させた状態（保持状態）で組付ユニット３０を降下させる動作を行う（ステップ１、下降動作）。より具体的には、図７（ｄ）に示すとおり、組付装置１０は、昇降装置２４により、組付ユニット３０を上下方向Ｈにおいて保持位置Ｐｈ１から下方に向けて移動させる。組付装置１０は、バルブステム３ａの先端部３ｄがバルブガイド２の開口縁部２ｃと接触する寸前の位置（以下、単に「近接位置Ｐｈ２」と記載する場合がある）まで組付ユニット３０を降下させる。

図８（ａ）に示すとおり、近接位置Ｐｈ２における先端部３ｄとバルブガイド２の開口縁部２ｃとの離間距離Ｋ１は特に限定されないものの、離間距離Ｋ１は、先端部３ｄと開口縁部２ｃとが接触する寸前となる距離であることが望ましい。

組付装置１０は、組付ユニット３０が近接位置Ｐｈ２に配置された後、チャック装置４０のチャック爪４２を僅かに開放させて挟持力を低下させる動作を行う（ステップ２、チャック弱開放動作）。チャック装置４０のチャック爪４２が僅かに開放されて挟持力が緩められると、バルブ３は自重でバルブガイド２に向けて摺動して下降する、又はバルブ３はチャック爪４２との摩擦力で摺動可能に保持されている状態となる。

より具体的には、チャック装置４０の挟持力が緩められると、バルブ３はチャック装置４０のガイド部４６にガイドされつつ自重で落下してバルブ３の先端部３ｄがバルブガイド２に侵入する（図８（ｂ－１）参照）。あるいは、チャック装置４０の挟持力が緩められると、バルブ３はチャック装置４０のガイド部４６との摩擦力で摺動可能な状態で維持された状態となる（図８（ｂ－２）参照）。

バルブ３がバルブガイド２に侵入する際に、バルブ３とバルブガイド２との軸線が僅かに一致していない場合には、バルブ３の先端部３ｄに形成されたテーパー状の部分がバルブガイド２の開口縁２ｃの内側やシリンダヘッド１の内壁面と軽く接触してガイドされる。言い方を換えれば、近接位置Ｐｈ２においてチャック装置４０の挟持力が緩められると、バルブ３は僅かに水平方向に変位可能となり、バルブガイド２の内周面やシリンダヘッド１の内壁面と軽く接触しつつバルブガイド２の内側へガイドされる。

組付装置１０は、チャック装置４０の挟持力を低下させた後、プッシャ５２を所定距離分下降させる動作を行う（ステップ３、第一押付動作）。図８（ｃ）に示すとおり、プッシャ５２が下方に移動される過程で、プッシャ５２はバルブヘッド３ｂに上方から接触する。これにより、バルブ３は距離Ｋ２分押し下げられる。なお、チャック装置４０には、ガイド部４６が設けられているため、バルブ３は、バルブステム３ａの外周面３ｃがガイド部４６と接触して軸線Ｌ２方向にガイドされつつ下方に押し下げられる。そのため、組付装置１０は、バルブ３を精度良く上下方向Ｈに押し下げることができる。なお、ステップ２のチャック弱開放動作において、バルブ３が所定距離以上下降している場合には、ステップ３のプッシャ下降動作において、プッシャ５２がバルブ３と接触しない場合がある（ステップ２のチャック弱開放動作でバルブ３が距離Ｋ２以上バルブガイド２に侵入している場合）。

なお、バルブ３が押し下げられる距離Ｋ２は、先端部３ｄがバルブガイド２の開口縁部２ｃに侵入して、バルブステム３ａの外周面３ｃとバルブガイド２の内周面２ａとがある程度接触して摺動可能となる位置まで降下されることが望ましい。また、バルブ３が押し下げられる距離Ｋ２は、プッシャ５２の変位量を判定可能な距離であることが望ましい。

組付装置１０は、プッシャ５２によりバルブ３を押し下げる動作において、全てのバルブ３のバルブガイド２への侵入が完了したか否かを判定する（エラー判定）。バルブ３のバルブガイド２への侵入完了の判定は、二つの電動シリンダ５６の変位量を検知して、制御装置７０より判定される。具体的には、図１０（ａ）に示すとおり、組付装置１０は、二つの電動シリンダ５６の双方の変位量が所定の変位量（変位量Ｍａ）に到達したことを検知した場合には、全てのバルブ３がバルブガイド２への侵入が完了したと判定する。

一方、６つのバルブ３のうち、いずれかのバルブ３がバルブガイド２に侵入していない場合には、いずれかのバルブ３がバルブガイド２の開口縁部２ｃと外れた位置でシリンダヘッド１と接触している可能性がある（図１０（ｂ）参照）。また、このような場合には、いずれかのプッシャ５２の降下が阻止されて連結部５４が傾き、二つの電動シリンダ５６のうち少なくとも一方が変位量Ｍａまで到達しない。そのため、組付装置１０は、二つの電動シリンダ５６のうち、少なくとも一方が変位量Ｍａに到達していない場合には、６つのバルブ３のうちいずれかのバルブ３がバルブガイド２への侵入が完了していないとして異常が発生したと判定する。

これにより、組付装置１０は、バルブ３がバルブガイド２に対する正常な位置にあるか否かを判定して、組み付け不良を抑制することができる。その結果、組付装置１０は、バルブ３がシリンダヘッド１の内壁面やバルブガイド２の開口縁２ｃなどに接触したまま組付ユニット３０が降下することが生じないように異常の有無を判定し、バルブ３やシリンダヘッド１を傷付ける、あるいは組付ユニット３０に負荷がかかるなどの不具合を抑制することができる。

図８（ｄ）に示すとおり、エラー判定の後異常が検知されなかった場合には、組付装置１０は、チャック装置４０をさらに開放させる動作を行う（ステップ４、チャック本開放動作）。チャック装置４０の本開放動作では、一対のチャック爪４２がステップ２の弱開放動作よりもさらに離間される。この際、すでに先端部３ｄがバルブガイド２の開口縁部２ｃから内部に侵入しているため、バルブ３はバルブガイド２の内周面２ａとバルブ３の外周面３ｃとが摺動するようにスムーズに落下する。

組付装置１０は、チャック本開放動作の後、プッシャ５２をさらに下降させる動作を行う（ステップ５、第二押付動作）。具体的には、図８（ｅ）に示すとおり、組付装置１０は、バルブ３をバルブガイド２の内部にある程度侵入させた状態で、プッシャ５２をさらに降下させてバルブ３を下方に押圧する。これにより、バルブ３はバルブステム３ａが完全にバルブガイド２の内部に押し込まれる。

組付装置１０は、第二押付動作の後、プッシャ５２を上方に移動させる動作を行う（ステップ６、プッシャ後退動作）。

組付装置１０は、プッシャ後退動作の後、チャック装置４０を上昇させる動作を行う（ステップ７、上昇動作）。

上述の動作により、吸気側のステム穴１ｈ及び排気側のステム穴１ｈのうち、一方の列に配置された６つのステム穴１ｈ（バルブガイド２）に対するバルブ３の組み付け動作が完了する。また、一方の列に配置された６つのステム穴１ｈへのバルブ３の組み付け動作が完了すると、組付装置１０は、組付ユニット３０を保持位置Ｐｈ１まで上下方向Ｈに上昇させて、さらに組付位置Ｐｘ２から取出位置Ｐｘ１まで進退方向Ｘに後退させる。

なお、上述の工程の後、二列に設けられたステム穴１ｈのうち、他方の列に配置された６つの排気側のステム穴１ｈに対するバルブ３の組み付け動作が行われる。

具体的には、一方の列（例えば吸気側）のステム穴１ｈに対するバルブ３の組み付け動作が完了した後、再びチャック装置４０にバルブ３を把持される工程が行われる。

ここで、図９（ｄ）に示すとおり、組付装置１０は、組付位置Ｐｘ３まで組付ユニット３０を前進させる。また、組付装置１０は、上述の傾斜の向きとは異なる向きとなるようチルト装置６０を作動させて、シリンダヘッド１をチルトさせる。これにより、他方の（吸気側又は排気側）ステム穴１ｈの軸線Ｌ１が上下方向Ｈに沿うように配置される。また、組付装置１０は、組付ユニット３０を組付位置Ｐｘ３まで前進させ、上述したチャック装置４０及び押付装置５０によるバルブ３の挿入動作を行う。

このように、組付装置１０によれば、移動機構２０により組付ユニット３０を移動させる方向を二方向（進退方向Ｘ及び上下方向Ｈ）として、幅方向Ｗに移動させる機構（シャトル機構）を要しない。そのため、移動機構２０の構成を単純化することができる。

本発明は、バルブをシリンダヘッドに組み付けるための組付装置として、好適に用いることができる。

１ シリンダヘッド
１ｈ ステム穴
２ バルブガイド
３ バルブ
３ａ バルブステム
３ｂ バルブヘッド
３ｄ 先端部
１０ 組付装置
２０ 移動機構
２２ 進退移動装置（移動機構）
２４ 昇降装置（移動機構）
３０ 組付ユニット
４０ チャック装置（保持装置）
４２ チャック爪（爪部）
４６ ガイド部
５０ 押付装置
５２ プッシャ
５４ 連結部
５６ 電動シリンダ（押圧装置）
６０ チルト装置
７０ 制御装置
Ｈ 上下方向
Ｐｈ１ 保持位置
Ｐｈ２ 近接位置
Ｗ 幅方向
Ｘ 進退方向

Claims (1)

1. バルブステムが形成されたバルブをシリンダヘッドに設けられたバルブガイドに挿入して、前記バルブを前記シリンダヘッドに組み付ける組付装置であって、
   前記バルブを保持及び解放可能とされた一又は複数の保持装置と、
   前記保持装置に保持された前記バルブを下方に向けて押し付け可能とされた押付装置と、
   前記保持装置を移動可能とする移動機構とを有し、
   前記保持装置が、前記バルブを保持した状態において前記バルブガイドの上方向に拡径した開口縁部から上方側に離間する保持位置と、前記バルブと前記バルブガイドとが接触する寸前の近接位置とに移動可能とされており、
   前記近接位置において前記保持装置の保持力を低下させて、前記バルブを自重で下方に向けて摺動させ、前記バルブステムの先端を前記バルブガイドに到達させた状態で、前記バルブが下方に押圧されることを特徴とする組付装置。

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