JP7220961B2

JP7220961B2 - How to assemble piston rings

Info

Publication number: JP7220961B2
Application number: JP2020202549A
Authority: JP
Inventors: 一男三宅
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2023-02-13
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: JP2022090269A

Description

本発明は、ピストンリングの組付方法に関する。 The present invention relates to a method of assembling a piston ring.

周知のように、自動車用エンジン等の構成部品であるピストンの外周面には環状のピストンリング溝が軸方向に間隔を空けて複数（通常は３つ）設けられており、ピストンは、各ピストンリング溝にピストンリングが組み付けられた状態でシリンダ内に配置される。 As is well known, a plurality (usually three) of annular piston ring grooves are provided on the outer peripheral surface of a piston, which is a component of an automobile engine or the like, at intervals in the axial direction. It is arranged in the cylinder with the piston ring assembled in the ring groove.

例えば下記の特許文献１には、以下のようにしてピストンリング溝にピストンリングを組み付けることが記載されている。
まず、保持部材としてのマガジンの外周に拡径状態［自由状態よりも内径寸法（合口の周方向寸法）が大きく、自由状態に戻ろうとする自己収縮力（縮径方向の弾性復元力）が発生している状態。以下同様。］で同軸的に重ねて保持された複数のピストンリングに軸方向の送り力を付与し、先頭のピストンリングを、シャッターを介して位置規制部材に押し付ける。これにより、先頭のピストンリングは、軸方向（板厚方向）に圧縮された状態、つまり縮径するのを規制された状態で組付待機位置に位置決めされる。なお、組付待機位置とは、ピストンリングの内径面が組付予定のピストンリング溝の開口と対向する位置である。
次いで、シャッターを開動作する（ピストンリングの径方向外側に移動させる）ことにより、拡径状態にある先頭のピストンリングが縮径するのを規制していた圧縮力を解放する。これに伴い、先頭のピストンリングは、自己収縮力により縮径し、組付予定のピストンリング溝に組み付けられる。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200003 describes assembling a piston ring into a piston ring groove as follows.
First, the outer circumference of the magazine as a holding member is in an expanded state [the inner diameter dimension (circumferential dimension of the gap) is larger than in the free state, and a self-shrinking force (elastic restoring force in the direction of diameter contraction) that tries to return to the free state is generated. state of being Same below. ] applies an axial feeding force to a plurality of piston rings that are coaxially stacked and held, and presses the leading piston ring against the position regulating member via the shutter. As a result, the leading piston ring is positioned at the assembly standby position in a state of being compressed in the axial direction (thickness direction), that is, in a state of being restricted from being reduced in diameter. The assembly standby position is a position where the inner diameter surface of the piston ring faces the opening of the piston ring groove to be assembled.
Next, by opening the shutter (moving it radially outward of the piston ring), the compressive force that has restricted the diameter reduction of the leading piston ring in the expanded state is released. Along with this, the leading piston ring is reduced in diameter due to its self-contraction force, and is assembled in the piston ring groove to be assembled.

特開２０１１－２５５４２７号公報JP 2011-255427 A

上記の従来方法では、主に、位置規制部材の配置位置によって組付待機位置が決定付けられることになるが、先頭のピストンリングがシャッターを介して位置規制部材に押し付けられる関係上、少なくともシャッターの厚み分、先頭のピストンリングが組付予定のピストンリング溝の開口に対して軸方向に位置ズレする。そのため、先頭のピストンリングを組付予定のピストンリング溝に対して正確に組み付けることができないおそれがある。ピストンリングの組付不良が生じると、組付装置を停止して不良品を取り除き、組付装置を定常運転可能な状態に復旧させる必要が生じるため、ピストンリング溝にピストンリングが組み付けられたピストン（ピストンアセンブリ）の量産効率が低下する。 In the conventional method described above, the assembly standby position is determined mainly by the arrangement position of the position regulating member. Due to the thickness, the leading piston ring is axially displaced from the opening of the piston ring groove to be assembled. Therefore, there is a possibility that the leading piston ring cannot be accurately assembled into the piston ring groove to which it is to be assembled. If a piston ring assembly failure occurs, it is necessary to stop the assembly equipment, remove the defective product, and restore the assembly equipment to a state in which steady operation is possible. (Piston assembly) mass production efficiency decreases.

また、シャッターは、ピストンリングの径方向に進退移動する関係上、先頭のピストンリングの全体を均一に圧縮することができない（ピストンリングの周方向の一部領域しか圧縮することができない）。そのため、先頭のピストンリングが縮径変形するときの変形挙動が安定せず、ピストンリングを組付予定のピストンリング溝に対して正確に組み付けることができない場合がある。 In addition, since the shutter moves forward and backward in the radial direction of the piston ring, it cannot uniformly compress the entire leading piston ring (it can compress only a partial region of the piston ring in the circumferential direction). Therefore, the deformation behavior of the leading piston ring is not stable when the leading piston ring is deformed to reduce its diameter, and the piston ring may not be accurately assembled into the piston ring groove to be assembled.

以上の実情に鑑み、本発明は、ピストンの外周面に設けられるピストンリング溝に対してピストンリングを正確に組み付け可能とし、もって、ピストンリング溝にピストンリングを組み付けてなるピストンアセンブリの量産効率を高めることを主たる目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention makes it possible to accurately assemble piston rings into piston ring grooves provided on the outer peripheral surface of a piston, thereby improving mass production efficiency of piston assemblies in which piston rings are assembled into piston ring grooves. The main purpose is to raise

上記の目的を達成するために創案された本発明は、ピストンの外周面に設けられた環状のピストンリング溝にピストンリングを組み付ける方法において、
筒状の保持部の外周に拡径状態で同軸的に保持された複数のピストンリングに軸方向の送り力を付与し、先頭のピストンリングを上記保持部の軸方向外側に配置したリング押さえに押し付けることにより、先頭のピストンリングを軸方向に圧縮した状態でピストンリング溝の径方向外側に位置決め配置し、
次いで、リング押さえを保持部に対して軸方向に相対的に離反移動させて軸方向の圧縮力を解放することにより、先頭のピストンリングを自己収縮力により縮径させてピストンリング溝に組み付けることを特徴とする。
なお、本発明でいう「軸方向」とは、ピストンの中心軸に沿う方向である。 The present invention, which has been devised to achieve the above object, provides a method for assembling a piston ring into an annular piston ring groove provided on the outer peripheral surface of a piston, comprising:
Axial feed force is applied to a plurality of piston rings coaxially held in an expanded state on the outer periphery of a cylindrical holding part, and the leading piston ring is placed axially outside the holding part to form a ring retainer. By pressing, the leading piston ring is axially compressed and positioned radially outward of the piston ring groove,
Next, by moving the ring presser away from the holding portion in the axial direction to release the compressive force in the axial direction, the diameter of the leading piston ring is reduced by the self-contraction force and assembled into the piston ring groove. characterized by
In addition, the "axial direction" as used in the present invention is a direction along the central axis of the piston.

本発明に係るピストンリングの組付方法では、外周に複数のピストンリングを拡径状態で保持した保持部に対するリング押さえの軸方向相対位置を変化させることにより、先頭のピストンリングの拘束（圧縮）／解放が切り替えられる。つまり、本発明では、上記特許文献１に記載の従来方法で先頭のピストンリングを組み付けるために使用されていたシャッターが省略される。そのため、シャッターの存在に起因した上記の各種問題の発生を防止し、ピストンリングを組付予定のピストンリング溝に対して正確に組み付けることができる。 In the piston ring assembly method according to the present invention, by changing the axial relative position of the ring retainer with respect to the holding portion that holds a plurality of piston rings in an expanded state on the outer periphery, the leading piston ring is restrained (compressed). / release is switched. That is, in the present invention, the shutter used for assembling the leading piston ring in the conventional method described in Patent Document 1 is omitted. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of the various problems caused by the presence of the shutter, and to accurately assemble the piston ring into the piston ring groove to which it is to be assembled.

先頭のピストンリングを軸方向（板厚方向）に圧縮した状態でピストンリング溝の径方向外側に位置決め配置した後には、複数のピストンリングに送り力を付与する加圧部材をリング押さえに対して所定量軸方向に離反移動させるのが好ましい。このようにすれば、先頭のピストンリングを軸方向に圧縮した状態で組付予定のピストンリング溝の径方向外側に位置決め配置しつつ、後続のピストンリング（特に先頭から２番目のピストンリング）に軸方向の圧縮力が蓄積されるのを可及的に防止することができる。そのため、先頭のピストンリングに付与されていた軸方向の圧縮力が解放されたときに、後続のピストンリングが保持部から外れるといった組付不良の発生を可及的に防止することができる。 After the first piston ring is compressed in the axial direction (thickness direction) and positioned on the radially outer side of the piston ring groove, a pressurizing member that applies feed force to the plurality of piston rings is placed against the ring retainer. It is preferable to move them away from each other in the axial direction by a predetermined amount. In this way, while the leading piston ring is axially compressed and positioned radially outward of the piston ring groove to be assembled, the following piston ring (especially the second piston ring from the leading end) is fitted with the piston ring. It is possible to prevent the accumulation of compressive force in the axial direction as much as possible. Therefore, when the axial compressive force applied to the leading piston ring is released, it is possible to prevent the subsequent piston ring from being detached from the holding portion.

以上で説明したように、本発明に係るピストンリングの組付方法によれば、組付予定のピストンリング溝に対してピストンリングを正確に組み付けることが可能となり、ピストンリングの組付不良の発生頻度を減じることができる。これにより、ピストンアセンブリの量産効率を高めることができる。 As described above, according to the method for assembling a piston ring according to the present invention, it is possible to accurately assemble the piston ring into the piston ring groove to which it is to be assembled. You can reduce the frequency. Thereby, the mass production efficiency of the piston assembly can be improved.

ピストンアセンブリの概要図である。Fig. 2 is a schematic diagram of a piston assembly; ピストンリングの組付設備の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a piston ring assembly facility; FIG. ピストンリングの組付装置の要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the piston ring assembly device; リング押さえの原点出しの様子を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the mode of origin search of a ring presser. （ａ）図は、先頭のピストンリングを組付待機位置に位置決め配置したときの概要図、（ｂ）図は、先頭のピストンリングに付与していた軸方向の圧縮力を解放したときの概要図、（ｃ）図は、先頭のピストンリングが組付予定のピストンリング溝に組み付けられた状態を示す概要図である。(a) Figure is a schematic diagram when the leading piston ring is positioned at the assembly standby position, (b) Figure is a schematic diagram when the axial compression force applied to the leading piston ring is released. FIG. and (c) are schematic diagrams showing a state in which the leading piston ring is assembled in the piston ring groove to be assembled.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図１に基づき、本発明に係る方法を用いて得られるピストンアセンブリＡの一例を説明する。このピストンアセンブリＡは、例えば自動車用エンジンのシリンダ内に配置されるものであって、環状のピストンリング溝が外周面の軸方向に離間した三箇所に形成されたピストン１０と、各ピストンリング溝１１～１３に組み付けられたＣ型のピストンリングＲとを備える。 First, based on FIG. 1, an example of a piston assembly A obtained using the method according to the invention will be described. This piston assembly A is arranged, for example, in a cylinder of an automobile engine, and includes a piston 10 having three annular piston ring grooves formed on the outer peripheral surface of the piston 10 at axially spaced apart positions, and the respective piston ring grooves. C-shaped piston rings R assembled to 11-13.

ピストンリング溝１１，１２には１つずつピストンリングＲが組み付けられており、各ピストンリングＲは、主に気密保持（燃焼室内で生成された燃焼ガスの漏洩防止）機能およびピストン１０の冷却機能を果たす。ピストンリング溝１３には、エキスパンダーリングとも称される波型リング１４を軸方向両側から挟み込むように２つのピストンリングＲが組み付けられており、これら３つのリングの協働によりシリンダの内壁面に形成される油膜の膜厚が調整される。なお、ピストンリング溝１１，１２に組み付けられたピストンリングＲは、それぞれ、トップリングおよびセカンドリングとも称され、ピストンリング溝１３に組み付けられたピストンリング（２つのピストンリングＲおよび波型リング１４）はオイルリングとも称される。 One piston ring R is assembled in each of the piston ring grooves 11 and 12, and each piston ring R mainly has an airtightness function (prevention of leakage of combustion gas generated in the combustion chamber) and a cooling function for the piston 10. fulfill Two piston rings R are assembled in the piston ring groove 13 so as to sandwich a corrugated ring 14, also called an expander ring, from both sides in the axial direction. The film thickness of the applied oil film is adjusted. The piston rings R assembled in the piston ring grooves 11 and 12 are also referred to as a top ring and a second ring, respectively, and the piston rings assembled in the piston ring groove 13 (the two piston rings R and the corrugated ring 14). is also called an oil ring.

図２に、図１に示すピストンアセンブリＡを作製するために用いられるピストンリングの組付設備２０の概略平面図を示す。この組付設備２０は、枠体２１に間隔を空けて設けられ、それぞれに後述するピストンリングの組付装置１が設置された第１ステーションＳ１～第３ステーションＳ３と、搬送ロボット２２とを備える。図示例の搬送ロボット２２は、垂直軸回りに旋回（回転）する第１アーム２３と、第１アーム２３の先端に連結され、垂直軸回りに旋回（回転）する第２アーム２４と、第２アーム２４に連結された図示外のピストン保持機構とを備え、ピストン保持機構はピストン１０を昇降および回転（垂直軸回りに回転）可能に保持する。 FIG. 2 shows a schematic plan view of a piston ring assembly facility 20 used to manufacture the piston assembly A shown in FIG. The assembling equipment 20 includes a first station S1 to a third station S3 which are provided at intervals on a frame 21 and each of which is provided with a piston ring assembling apparatus 1 (to be described later), and a transport robot 22. . The illustrated transport robot 22 includes a first arm 23 that revolves (rotates) about a vertical axis, a second arm 24 that is connected to the tip of the first arm 23 and revolves (rotates) about the vertical axis, and a second arm 24 that revolves (rotates) about the vertical axis. A piston holding mechanism (not shown) connected to the arm 24 is provided, and the piston holding mechanism holds the piston 10 so that it can move up and down and rotate (rotate about a vertical axis).

図２に示す組付設備２０においては、搬送ロボット２２によりヘッド部１０ａを下側に配置した縦姿勢で保持されたピストン１０（より詳細には、ピストンリング溝１３の溝幅方向中央部に波型リング１４が組み付けられたピストン１０。図３を参照。）が、まず、第１ステーションＳ１に設置された組付装置１に投入され、この組付装置１でピストンリング溝１３（の溝幅方向両端部）にピストンリングＲが組み付けられる。ピストンリング溝１３にピストンリングＲが組み付けられたピストン１０は、搬送ロボット２２により第２ステーションＳ２に設置された組付装置１に投入され、この組付装置１でピストンリング溝１２にピストンリングＲが組み付けられる。ピストンリング溝１２にピストンリングＲが組み付けられたピストン１０は、搬送ロボット２２により第３ステーションＳ３に設置された組付装置１に投入され、この組付装置１でピストンリング溝１１にピストンリングＲが組み付けられる。これにより図１に示すピストンアセンブリＡが得られる。 In the assembling equipment 20 shown in FIG. 2, the piston 10 (more specifically, the piston ring groove 13 is held in a vertical posture with the head portion 10a arranged on the lower side by the transfer robot 22 is waved at the central portion in the width direction of the piston ring groove 13). The piston 10 with the mold ring 14 assembled thereon (see FIG. 3) is first put into the assembly device 1 installed at the first station S1, and the piston ring groove 13 (groove width A piston ring R is assembled to both ends in the direction. The piston 10 with the piston ring R assembled in the piston ring groove 13 is put into the assembly apparatus 1 installed at the second station S2 by the transfer robot 22, and the piston ring R is inserted in the piston ring groove 12 by the assembly apparatus 1. is assembled. The piston 10 with the piston ring R assembled in the piston ring groove 12 is put into the assembly apparatus 1 installed at the third station S3 by the transfer robot 22. The assembly apparatus 1 inserts the piston ring R into the piston ring groove 11. is assembled. Thereby, the piston assembly A shown in FIG. 1 is obtained.

図３に、本発明に係るピストンリングの組付方法を実施する際に使用される組付装置１の要部を概念的に示す。同図に示す組付装置１は、第１ステーションＳ１に設置された組付装置１、すなわち、ピストン１０のうちヘッド部１０ａから最も離れた位置に設けられたピストンリング溝１３に所定の板厚を有するピストンリング（例えば、板厚ｔ＝０．４ｍｍのピストンリング）Ｒを組み付けるものである。前述したとおり、ピストンリング溝１３の溝幅方向中央部には波型リング１４が予め組み付けられていることから、この組付装置１では、ピストンリング溝１３のうち、波型リング１４の軸方向一方側（ヘッド部１０ａとの離間距離が大きい側）および軸方向他方側にそれぞれ形成される、第１ピストンリング溝１３Ａおよび第２ピストンリング溝１３ＢにピストンリングＲが組み付けられる。板厚ｔ＝０．４ｍｍのピストンリングＲを用いる場合、両ピストンリング溝１３Ａ，１３Ｂの溝幅は、例えば０．２ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内に設定される。 FIG. 3 conceptually shows a main part of an assembling apparatus 1 used when carrying out the method of assembling a piston ring according to the present invention. The assembling apparatus 1 shown in FIG. 1 is installed at the first station S1. (for example, a piston ring with a plate thickness t = 0.4 mm) R is assembled. As described above, since the corrugated ring 14 is preliminarily assembled in the central portion of the piston ring groove 13 in the groove width direction, in this assembly apparatus 1, the axial direction of the corrugated ring 14 in the piston ring groove 13 is A piston ring R is assembled in a first piston ring groove 13A and a second piston ring groove 13B formed on one side (the side with the larger distance from the head portion 10a) and the other side in the axial direction, respectively. When using a piston ring R with a plate thickness t of 0.4 mm, the groove widths of both the piston ring grooves 13A and 13B are set, for example, within the range of 0.2 mm to 0.7 mm.

なお、ピストンリング溝１２，１１にピストンリングＲを組み付けるための組付装置１、すなわち第２ステーションＳ２および第３ステーションＳ３にそれぞれ設置される組付装置１は、第１ステーションＳ１に設置される組付装置１と実質的に同一の構成を有することから、詳細説明を省略する。 The assembling apparatus 1 for assembling the piston ring R into the piston ring grooves 12, 11, that is, the assembling apparatus 1 installed at the second station S2 and the third station S3, respectively, is installed at the first station S1. Since it has substantially the same configuration as the assembling apparatus 1, detailed description will be omitted.

図３に示す組付装置１は、一列に重ねて同軸配置された複数のピストンリングＲが外周に嵌合された筒状の保持部材２と、保持部材２の上側に保持部材２と同軸に配置された環状のリング押さえ５と、上記複数のピストンリングＲにその中心軸に沿う方向（ここでは上向き）の送り力を付与可能な加圧機構６とを備える。ピストン１０は、図２に示す搬送ロボット２２により上記の縦姿勢に保持された状態で保持部材２およびリング押さえ５の内周に配置される。 The assembling device 1 shown in FIG. An annular ring presser 5 is provided, and a pressurizing mechanism 6 capable of applying a feeding force in a direction (here, upward) along the central axis of the plurality of piston rings R. The piston 10 is arranged on the inner periphery of the holding member 2 and the ring retainer 5 while being held in the above vertical posture by the transfer robot 22 shown in FIG.

保持部材２は、外径面が径一定の円筒面に形成された下側筒部３と、外径面が上側に向けて徐々に拡径したテーパ状をなす上側筒部４とを有する筒状体からなり、組付設備２０の枠体２１に固定されている。保持部材２の上端面２ａは、凹凸のない平坦面に形成されている。下側筒部３および上側筒部４の軸方向寸法は、何れも、ピストンリングＲの板厚ｔよりも遥かに大きく設定されている。また、下側筒部３の外径寸法は、自由状態のピストンリングＲの内径寸法以下に設定され、上側筒部４の外径寸法は自由状態のピストンリングＲの内径寸法よりも大きく設定されている。以上の構成により、保持部材２の上側筒部４の外周には、それぞれが拡径状態にある複数のピストンリングＲが段積み状態で嵌合・保持される。従って、ここでは、保持部材２の上側筒部４が本発明でいう「保持部」に相当する。 The holding member 2 has a lower cylindrical portion 3 having a cylindrical surface with a constant diameter and an upper cylindrical portion 4 having a tapered outer surface whose diameter gradually increases upward. It is fixed to the frame 21 of the assembly equipment 20 . The upper end surface 2a of the holding member 2 is formed as a flat surface without unevenness. Both the axial dimensions of the lower tubular portion 3 and the upper tubular portion 4 are set to be much larger than the plate thickness t of the piston ring R. As shown in FIG. The outer diameter dimension of the lower cylindrical portion 3 is set equal to or smaller than the inner diameter dimension of the piston ring R in the free state, and the outer diameter dimension of the upper cylindrical portion 4 is set greater than the inner diameter dimension of the piston ring R in the free state. ing. With the above configuration, a plurality of piston rings R each having an enlarged diameter are fitted and held in a stacked state on the outer periphery of the upper cylindrical portion 4 of the holding member 2 . Therefore, here, the upper tubular portion 4 of the holding member 2 corresponds to the "holding portion" of the present invention.

本実施形態では、保持部材２が筒状体で構成されると共に、ピストン１０が搬送ロボット２２により昇降可能に保持されることから、保持部材２は、特許文献１に記載の従来方法で使用されていた保持部材としてのマガジンとは異なり、ピストン１０を装着（下方側から支持）するためのピストン装着部は有していない。また、保持部材２としては、下側筒部３と上側筒部４が一体に形成されたものを用いても良いし、両筒部３，４が分離可能に連結されたものを用いても良い。両筒部３，４のうち、特に上側筒部４は、その外周に嵌合された拡径状態のピストンリングＲが加圧機構６の加圧力を受けて上昇移動するのに伴って外周面が摩耗する懸念がある。そのため、両筒部３，４が分離可能に連結されていれば、摩耗した筒部（上側筒部４）のみを交換することが可能となるので、設備費用を抑える上で有利となる。 In this embodiment, since the holding member 2 is formed of a cylindrical body and the piston 10 is held by the transfer robot 22 so as to be able to move up and down, the holding member 2 is used in the conventional method described in Patent Document 1. It does not have a piston mounting portion for mounting (supporting from below) the piston 10, unlike the magazine as a holding member. Further, as the holding member 2, one in which the lower tubular portion 3 and the upper tubular portion 4 are integrally formed may be used, or a member in which both tubular portions 3 and 4 are separably connected may be used. good. Of the two cylindrical portions 3 and 4, the upper cylindrical portion 4 in particular has an outer peripheral surface that moves upward as the diameter-expanded piston ring R fitted to the outer periphery thereof moves upward under the pressure of the pressure mechanism 6. are concerned about wear. Therefore, if both cylindrical portions 3 and 4 are detachably connected, only the worn cylindrical portion (upper cylindrical portion 4) can be replaced, which is advantageous in reducing equipment costs.

環状のリング押さえ５は、図示外の駆動機構に連結されて昇降移動する。リング押さえ５の下端面５ａは、これに対向する保持部材２の上端面２ａと同様に、凹凸のない平滑な平坦面に形成されている。下端面５ａの径方向内側の端部は、保持部材２の外周に嵌合された複数のピストンリングＲのうち先頭のピストンリング（最も高位に位置するピストンリング）Ｒ_１の径方向内側の端部よりも径方向内側に位置し、下端面５ａの径方向外側の端部は、先頭のピストンリングＲ_１の径方向外側の端部よりも径方向外側に位置している。 The annular ring retainer 5 is connected to a drive mechanism (not shown) to move up and down. The lower end surface 5a of the ring retainer 5 is formed as a smooth flat surface without unevenness, like the upper end surface 2a of the holding member 2 facing thereto. The radially inner end of the lower end surface 5a is the radially inner end of the leading piston ring (the highest piston ring) _R1 among the plurality of piston rings R fitted to the outer periphery of the holding member 2. The radially outer end of the lower end face 5a is positioned radially outer than the radially outer end of the leading piston ring _R1 .

加圧機構６は、保持部材２の外周に嵌合された複数のピストンリングＲの下側に昇降可能に配置された昇降部材７と、この昇降部材７を昇降させるための駆動力を発生する駆動部８と、駆動部８の駆動制御を行う制御部９とを備える。駆動部８は、例えば、サーボモータ等の電動モータと、電動モータの回転運動を直線運動（上下方向の直線運動）に変換するボールねじ等の運動変換機構とを備えた電動アクチュエータで構成することができる。 The pressurizing mechanism 6 generates an elevating member 7 arranged so as to be able to ascend and descend below the plurality of piston rings R fitted to the outer periphery of the holding member 2, and a driving force for raising and lowering the elevating member 7. A driving unit 8 and a control unit 9 that controls the driving of the driving unit 8 are provided. The drive unit 8 may be composed of an electric actuator including, for example, an electric motor such as a servomotor and a motion conversion mechanism such as a ball screw that converts rotary motion of the electric motor into linear motion (vertical linear motion). can be done.

以上の構成を有する本実施形態のピストンリングの組付装置１は、以下に説明する原点出しステップおよび組付ステップを実行することにより、保持部材２およびリング押さえ５の内周に配置されるピストン１０のピストンリング溝１３（１３Ａ，１３Ｂ）にピストンリングＲを組み付ける。 The piston ring assembling apparatus 1 of the present embodiment having the above configuration executes the origin retrieving step and the assembling step described below, whereby the piston ring disposed on the inner periphery of the holding member 2 and the ring retainer 5 The piston ring R is assembled in the piston ring groove 13 (13A, 13B) of 10.

［原点出しステップ]
原点出しステップでは、リング押さえ５の原点出しを行う。この原点出しは、図４に示すように、枠体２１に固定された保持部材２に対してリング押さえ５を接近移動させ、保持部材２の上端面２ａにリング押さえ５の下端面５ａを当接させることにより行われる。これにより、リング押さえ５の原点は、その下端面５ａが保持部材２の上端面２ａに当接する位置となる。図示例では、保持部材２の外周にピストンリングＲを嵌合していない状態でリング押さえ５の原点出しを行っているが、保持部材２の外周にピストンリングＲを嵌合した状態でリング押さえ５の原点出しを行っても良い。 [Home search step]
In the origin search step, origin search of the ring retainer 5 is performed. 4, the ring retainer 5 is moved closer to the holding member 2 fixed to the frame 21, and the lower end surface 5a of the ring retainer 5 is brought into contact with the upper end surface 2a of the holding member 2, as shown in FIG. This is done by bringing them into contact with each other. As a result, the origin of the ring presser 5 becomes a position where its lower end surface 5a contacts the upper end surface 2a of the holding member 2. As shown in FIG. In the illustrated example, the origin of the ring retainer 5 is set when the piston ring R is not fitted to the outer periphery of the holding member 2. 5 origin search may be performed.

［組付ステップ］
組付ステップでは、まず、リング押さえ５の高さ方向での位置決めを行う。この位置決めは、図５（ａ）に示すように、互いに対向するリング押さえ５の下端面５ａと保持部材２の上端面２ａとの間に所定の隙間幅ｄを有する環状の軸方向隙間１５が形成されるように、リング押さえ５を原点から上昇移動させることにより行われる。板厚ｔ＝０．４ｍｍのピストンリングＲが使用される本実施形態では、軸方向隙間１５の隙間幅ｄは、例えば０．４ｍｍ≦ｄ≦０．５ｍｍ、より好ましくは０．４ｍｍ≦ｄ≦０．４５ｍｍの範囲内に設定される。 [Assembly step]
In the assembly step, first, the ring presser 5 is positioned in the height direction. As shown in FIG. 5(a), this positioning is achieved by creating an annular axial gap 15 having a predetermined gap width d between the lower end surface 5a of the ring retainer 5 and the upper end surface 2a of the holding member 2, which face each other. This is done by moving the ring presser 5 up from its origin, as formed. In this embodiment in which a piston ring R having a plate thickness t of 0.4 mm is used, the gap width d of the axial gap 15 is, for example, 0.4 mm≦d≦0.5 mm, more preferably 0.4 mm≦d≦ It is set within the range of 0.45 mm.

また、保持部材２およびリング押さえ５の内周に配置されるピストン１０の高さ方向での位置決めを行う。ここでは、上記の軸方向隙間１５の径方向内側に、ピストンリング溝１３内に画成された第１ピストンリング溝１３Ａが配置されるように搬送ロボット３２を駆動することにより、ピストン１０が高さ方向で位置決めされる。 Also, the piston 10 arranged on the inner periphery of the holding member 2 and the ring presser 5 is positioned in the height direction. Here, by driving the transfer robot 32 so that the first piston ring groove 13A defined in the piston ring groove 13 is arranged radially inside the axial gap 15, the piston 10 is raised. positioned in the vertical direction.

上記のとおり、本実施形態の組付装置１を構成する保持部材２は、ピストン１０が装着されるピストン装着部を有していないため、ピストン１０を高さ方向で位置決めする際には、ピストン１０に位置決め基準点を設定し、この位置決め基準点を基準としてピストン１０を昇降移動させる必要がある。ここで、ピストン１０の外周面にピストンリング溝１１～１３を加工する際には、ピストン１０の軸方向の任意の位置（好ましくは、ヘッド部１０ａとは異なる位置）に加工基準点を設け、この加工基準点から軸方向に所定量離れた位置にピストンリング溝１１～１３が加工される。そのため、本実施形態では、ピストン１０にピストンリング溝１１～１３を加工する際に設定される加工基準点を、ピストン１０を高さ方向で位置決めする際の位置決め基準点として活用する。これにより、環状の軸方向隙間１５の径方向内側に第１ピストンリング溝１３Ａを精度良く配置することができる。 As described above, the holding member 2 constituting the assembling apparatus 1 of the present embodiment does not have a piston mounting portion to which the piston 10 is mounted. It is necessary to set a positioning reference point at 10 and move the piston 10 up and down with this positioning reference point as a reference. Here, when processing the piston ring grooves 11 to 13 on the outer peripheral surface of the piston 10, a processing reference point is provided at an arbitrary position in the axial direction of the piston 10 (preferably, a position different from the head portion 10a), Piston ring grooves 11 to 13 are machined at positions spaced apart from this machining reference point by a predetermined amount in the axial direction. Therefore, in this embodiment, the machining reference point set when machining the piston ring grooves 11 to 13 in the piston 10 is utilized as the positioning reference point when positioning the piston 10 in the height direction. As a result, the first piston ring groove 13A can be arranged radially inward of the annular axial gap 15 with high accuracy.

リング押さえ５およびピストン１０の高さ方向での位置決めが完了した後、加圧機構６の駆動部８を駆動して昇降部材７を上昇移動させることにより、保持部材２の外周に嵌合された複数のピストンリングＲを一体的に上昇移動させ、拡径状態にある先頭のピストンリングＲ_１の上面をリング押さえ５の下端面５ａに押し付ける［図５（ａ）を参照］。これにより、拡径状態にある先頭のピストンリングＲ_１は、軸方向に圧縮された状態、つまり縮径変形を規制された状態で軸方向隙間１５の径方向外側に位置決め配置される。 After the ring presser 5 and the piston 10 have been positioned in the height direction, the drive unit 8 of the pressure mechanism 6 is driven to move the elevating member 7 upward, thereby fitting it to the outer periphery of the holding member 2. The plurality of piston rings R are integrally moved upward, and the upper surface of the leading piston ring _R1 in the diameter-expanded state is pressed against the lower end surface 5a of the ring retainer 5 [see FIG. 5(a)]. As a result, the leading piston ring _R1 in the diameter-expanded state is positioned radially outside of the axial clearance 15 in an axially-compressed state, that is, in a state in which the diameter-reducing deformation is restricted.

以上のようにして、リング押さえ５およびピストン１０の高さ方向での位置決めが完了すると共に、拡径状態にある先頭のピストンリングＲ_１が板厚方向に圧縮された状態で軸方向隙間１５の径方向外側に位置決めされると、図５（ｂ）中に白抜き矢印で示すように、リング押さえ５を所定量上昇移動（保持部材２に対して離反する方向に移動）させる。これに伴い、先頭のピストンリングＲ_１に付与されていた軸方向の圧縮力が解放されるので、先頭のピストンリングＲ_１は、自己収縮力によって縮径し、ピストン１０の第１ピストンリング溝１３Ａに組み付けられる［図５（ｃ）参照］。 As described above, the ring retainer 5 and the piston 10 are positioned in the height direction, and the axial clearance 15 is closed with the leading piston ring _R1 in the enlarged diameter state compressed in the plate thickness direction. When positioned radially outward, the ring retainer 5 is moved upward by a predetermined amount (moved away from the holding member 2) as indicated by the white arrow in FIG. 5(b). As a result, the axial compression force applied to the leading piston ring _R1 is released, so that the leading piston ring _R1 shrinks in diameter due to its self-contraction force, and the first piston ring groove of the piston 10 is closed. 13A [see FIG. 5(c)].

ここで、保持部材２の外周には、表面に防錆油等のオイルが付着していない清浄なピストンリングＲが嵌合される場合と、表面に防錆油等のオイルが付着したピストンリングＲが嵌合される場合とがある。後者の場合、オイルの表面張力により、隣り合うピストンリングＲ同士が強固に密着するため、先頭のピストンリングＲ_１が自己収縮力によって縮径する際［図５（ｂ）］、先頭のピストンリングＲ_１に隣接するピストンリングＲ（上から二番目のピストンリングＲ）が先頭のピストンリングＲ_１とともに縮径する（ピストンリング溝に組み付けられる）といった組付ミスが発生する可能性が高まる。そのため、本実施形態では、保持部材２の上端外周縁部（上端面２ａと上側筒部４の外周面との接続部）にアール部や面取り部を意図的に設けず、保持部材２の上端外周縁部を尖頭形状としている。これにより、先頭のピストンリングＲ_１が自己収縮力によって縮径する際には、保持部材２の外周に嵌合された上から二番目のピストンリングＲが保持部材２の上側筒部４から外れるのを可及的に防止し、先頭のピストンリングＲ_１とこれに隣接するピストンリングＲとを適切に切り離すことが可能となる。従って、上述した組付ミスの発生確率（発生頻度）を効果的に減じることができる。 Here, on the outer periphery of the holding member 2, there are cases where a clean piston ring R with no oil such as rust preventive oil adhered to the surface and piston ring R with oil such as rust preventive oil adhered to the surface are fitted. In some cases, R is fitted. In the latter case, the surface tension of the oil causes the adjacent piston rings R to firmly adhere to _{each other} . There is an increased possibility that the piston ring R adjacent to _R1 (the second piston ring R from the top) will shrink in diameter together with the leading piston ring _R1 (assembled into the piston ring groove). Therefore, in the present embodiment, the outer peripheral edge of the upper end of the holding member 2 (the connecting portion between the upper end surface 2a and the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 4) is not intentionally provided with a rounded portion or a chamfered portion, and the upper end of the holding member 2 is The outer peripheral edge has a pointed shape. As a result, when the leading piston ring R ₁ shrinks in diameter due to its self-contracting force, the second piston ring R fitted to the outer periphery of the holding member 2 is removed from the upper cylindrical portion 4 of the holding member 2 . is prevented as much as possible, and the leading piston ring _R1 and the adjacent piston ring R can be separated appropriately. Therefore, the occurrence probability (occurrence frequency) of the assembly error described above can be effectively reduced.

以上のようにしてピストンリング溝１３内に画成された第１ピストンリング溝１３ＡにピストンリングＲが組み付けられると、これに続けて、波型リング１４を挟んで第１ピストンリング溝１３Ａとは反対側に形成されている第２ピストンリング溝１３ＢにピストンリングＲが組み付けられる。第２ピストンリング溝１３ＢへのピストンリングＲの組み付けは、第１ピストンリング溝１３ＡにピストンリングＲを組み付ける場合と実質的に同一の手順で行われる。 After the piston ring R is assembled in the first piston ring groove 13A defined in the piston ring groove 13 as described above, the first piston ring groove 13A is separated from the first piston ring groove 13A with the corrugated ring 14 interposed therebetween. A piston ring R is assembled in the second piston ring groove 13B formed on the opposite side. The assembly of the piston ring R into the second piston ring groove 13B is performed in substantially the same procedure as the assembly of the piston ring R into the first piston ring groove 13A.

すなわち、第１ピストンリング溝１３ＡにピストンリングＲが組み付けられると、まず、リング押さえ５が下降移動（原点復帰）する。リング押さえ５が原点復帰した後には、保持部材２の上端面２ａとリング押さえ５の下端面５ａとの間に所定の隙間幅ｄを有する環状の軸方向隙間１５が形成されるようにリング押さえ５が上昇移動し、また、保持部材２の外周に嵌合された複数のピストンリングＲのうち、拡径状態にある先頭のピストンリングＲ_１が軸方向隙間１５の径方向外側に圧縮状態で位置決め配置されるように加圧機構６が作動する。また、搬送ロボット２２のピストン保持部が上昇移動し、軸方向隙間１５の径方向内側に第２ピストンリング溝１３Ｂが位置決め配置される。そして、リング押さえ５が所定量上昇移動することにより、先頭のピストンリングＲ_１が縮径して第２ピストンリング溝１３Ｂに組み付けられる。 That is, when the piston ring R is assembled in the first piston ring groove 13A, first, the ring retainer 5 moves downward (returns to the origin). After the ring retainer 5 has returned to its origin, the ring retainer is moved so that an annular axial gap 15 having a predetermined gap width d is formed between the upper end surface 2a of the holding member 2 and the lower end surface 5a of the ring retainer 5. 5 moves upward, and among the plurality of piston rings R fitted to the outer periphery of the holding member 2, the leading piston ring _R1 in an expanded state is pushed radially outward of the axial gap 15 in a compressed state. The pressurizing mechanism 6 operates so as to be positioned. Further, the piston holding portion of the transfer robot 22 is moved upward, and the second piston ring groove 13B is positioned and arranged radially inside the axial gap 15 . Then, when the ring presser 5 moves upward by a predetermined amount, the leading piston ring _R1 is reduced in diameter and assembled in the second piston ring groove 13B.

以上で説明した本発明の一実施形態に係るピストンリングＲの組付方法では、ピストンリングＲを拡径状態で保持した保持部材２（の上側筒部４）に対するリング押さえ５の軸方向相対位置を変化させることにより、組付待機位置（組付予定のピストンリング溝の径方向外側）に位置する先頭のピストンリングＲ_１の拘束（圧縮）／解放が切り替えられる。そのため、従来方法で先頭のピストンリングＲ_１を組み付けるために使用されていた、ピストンリングＲの径方向に進退移動するシャッターが省略される。この場合、シャッターの存在により、組付予定のピストンリング溝１３（１３Ａ又は１３Ｂ）に対して先頭のピストンリングＲ_１が軸方向に位置ズレするのを防止し、組付予定のピストンリング溝１３に対して先頭のピストンリングＲ_１を正確に位置決めすることができる。これにより、先頭のピストンリングＲ_１をピストンリング溝１３に対して正確に組み付けることができる。 In the method of assembling the piston ring R according to the embodiment of the present invention described above, the relative position of the ring retainer 5 in the axial direction with respect to (the upper cylindrical portion 4 of) the holding member 2 that holds the piston ring R in a diameter-expanded state is is changed, the restraint (compression)/release of the leading piston ring _R1 positioned at the assembly standby position (diametrically outside the piston ring groove to be assembled) is switched. Therefore, the shutter which moves forward and backward in the radial direction of the piston ring R, which is used for assembling the leading piston ring _R1 in the conventional method, is omitted. In this case, the presence of the shutter prevents the leading piston ring _R1 from being displaced in the axial direction with respect to the piston ring groove 13 (13A or 13B) to be assembled, and prevents the piston ring groove 13 to be assembled. , the leading piston ring _R1 can be accurately positioned. As a result, the leading piston ring _R1 can be accurately assembled into the piston ring groove 13. As shown in FIG.

また、軸方向に進退移動（昇降移動）する環状のリング押さえ５で先頭のピストンリングＲ_１を軸方向に圧縮する関係上、先頭のピストンリングＲ_１の全体を軸方向に圧縮することができることに加え、リング押さえ５を保持部材２に対して軸方向に離反移動させると上記の圧縮力が全て解放されるため、ピストンリングＲ_１が縮径変形するときの変形挙動を安定化することができる。そのため、この点からも、先頭のピストンリングＲ_１をピストンリング溝１３に対して精度良く組み付けることができる。 In addition, since the leading piston ring _R1 is axially compressed by the annular ring retainer 5 which moves back and forth (up and down) in the axial direction, the entire leading piston ring _R1 can be axially compressed. In addition, when the ring retainer 5 is moved away from the holding member 2 in the axial direction, all of the above-mentioned compressive force is released, so that the deformation behavior of the piston ring _R1 when the diameter is contracted can be stabilized. can. Therefore, also from this point, the leading piston ring _R1 can be assembled into the piston ring groove 13 with high accuracy.

従って、本発明の実施形態に係るピストンリングの組付方法によれば、組付予定のピストンリング溝に対してピストンリングＲを正確に組み付けることができる。これにより、ピストンリングＲの組付不良が発生したときに必要となる組付装置１を停止しての組付不良品の除去作業や、組付装置１を定常運転可能な状態に復旧させるための復旧作業の実施頻度を効果的に減じることが可能となるので、図１に示すピストンアセンブリＡを効率良く量産することが可能となる。 Therefore, according to the piston ring assembling method according to the embodiment of the present invention, the piston ring R can be accurately assembled into the piston ring groove to be assembled. As a result, when a defective assembly of the piston ring R occurs, the assembly device 1 is stopped to remove the defective assembly, and the assembly device 1 is restored to a state in which it can be operated normally. Since it is possible to effectively reduce the implementation frequency of the restoration work, the piston assemblies A shown in FIG. 1 can be efficiently mass-produced.

ところで、従来方法では、複数のピストンリングを拡径状態で保持するマガジンにピストン装着部が設けられ、このピストン装着部でピストンを下方側から接触支持することにより、組付待機位置に位置決めされるピストンリングの径方向内側に組付予定のピストンリング溝が位置決め配置される。そのため、例えば、ピストンが、ピストンヘッドと組付予定のピストンリング溝の軸方向離間距離が異なるものに変更された場合、マガジンも変更する必要が生じる。要するに、従来方法では、ピストンリング溝の軸方向位置に応じて数多くのマガジン、ひいては組付装置を準備する必要がある。 By the way, in the conventional method, a piston mounting portion is provided in a magazine that holds a plurality of piston rings in an enlarged diameter state, and the piston is positioned at the assembly standby position by contacting and supporting the piston from below with the piston mounting portion. A piston ring groove to be assembled is positioned on the radially inner side of the piston ring. Therefore, for example, when the piston is changed to have a different axial separation distance between the piston head and the piston ring groove to be assembled, the magazine also needs to be changed. In short, according to the conventional method, it is necessary to prepare a large number of magazines, and thus a large number of assembling devices, according to the axial positions of the piston ring grooves.

これに対し、本発明に係る方法では、ピストン１０が保持部材２に対して昇降移動する搬送ロボット２２によって高さ方向で位置決めされる関係上、搬送ロボット２２の動作態様（昇降移動量）を変更するだけでピストンの変更にも容易に対応することができる。そのため、本発明によれば、種々のピストンに対してピストンリングを精度良く組み付けることを可能とする汎用性に富む組付装置１を実現できる、という利点もある。 On the other hand, in the method according to the present invention, since the piston 10 is positioned in the height direction by the transfer robot 22 that moves up and down with respect to the holding member 2, the operation mode (lifting movement amount) of the transfer robot 22 is changed. It is possible to easily cope with the change of the piston just by doing so. Therefore, according to the present invention, there is also the advantage that it is possible to realize a highly versatile assembly apparatus 1 that enables accurate assembly of piston rings to various types of pistons.

以上、本発明の一実施形態に係るピストンリングの組付方法について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限定されるわけではない。 Although the method of assembling a piston ring according to one embodiment of the present invention has been described above, the embodiment of the present invention is not limited to this.

例えば、先頭のピストンリングＲ_１をリング押さえ５に押し付ける（先頭のピストンリングＲ_１を軸方向に圧縮した状態で、組付予定のピストンリング溝および軸方向隙間１５の径方向外側に位置決め配置する）に当たり、加圧機構６は、昇降部材７が上昇移動する（先頭のピストンリングＲ_１に付与される軸方向の圧縮力が増加する）のに伴って駆動部８を構成する電動モータを流れる電流値が所定値に到達した時点で一旦停止し、その後、昇降部材７を所定量（例えば、ピストンリングＲの板厚ｔと同寸）下降移動させるように駆動することができる。 For example, the leading piston ring _R1 is pressed against the ring retainer 5 (with the leading piston ring _R1 compressed in the axial direction, it is positioned radially outward of the piston ring groove to be assembled and the axial clearance 15). ), the pressure mechanism 6 causes the electric motor constituting the driving portion 8 to flow as the elevating member 7 moves upward (the axial compressive force applied to the leading piston ring R ₁ increases). When the current value reaches a predetermined value, it is temporarily stopped, and thereafter the lifting member 7 can be driven to move downward by a predetermined amount (for example, the same dimension as the plate thickness t of the piston ring R).

このようにすれば、拡径状態にある先頭のピストンリングＲ_１を軸方向に圧縮した状態で軸方向隙間１５の径方向外側に位置決め配置しつつ、後続のピストンリング（特に先頭のピストンリングＲ_１に圧接された上から二番目のピストンリング）Ｒに軸方向の圧縮力が蓄積されるのを回避することができる。これにより、リング押さえ５の上昇移動に伴って先頭のピストンリングＲ_１に付与されていた軸方向の圧縮力が解放されたとき、これと同時に後続のピストンリングＲが保持部材２の上側筒部４から外れるといった組付不良の発生を可及的に防止することができる。 In this way, the leading piston ring _R1 , which is in a diameter-expanded state, is axially compressed and positioned radially outside of the axial gap 15, while the following piston rings (especially the leading piston ring R) It is possible to avoid the accumulation of axial compressive forces on the second piston ring (R) pressed against ₁₎ . As a result, when the axial compression force applied to the leading piston ring _R1 is released as the ring retainer 5 moves upward, the trailing piston ring R is released at the same time as the upper cylindrical portion of the holding member 2. It is possible to prevent as much as possible the occurrence of assembly failure such as detachment from 4.

１ピストンリングの組付装置
２保持部材
４上側筒部（保持部）
５リング押さえ
６加圧機構
１０ピストン
１１，１２，１３ピストンリング溝
１４波型リング
１５軸方向隙間
２０組付設備
Ｒピストンリング
Ｒ_１先頭のピストンリング
ｔピストンリングの板厚 1 Piston ring assembly device 2 Holding member 4 Upper cylindrical portion (holding portion)
5 ring retainer 6 pressurizing mechanism 10 piston 11, 12, 13 piston ring groove 14 corrugated ring 15 axial clearance 20 assembly equipment R piston ring R ₁ head piston ring t thickness of piston ring

Claims

In the method of assembling the piston ring into the annular piston ring groove provided on the outer peripheral surface of the piston,
Axial feed force is applied to a plurality of piston rings coaxially held on the outer periphery of a cylindrical holding portion in an expanded state, and the leading piston ring is placed axially outside the holding portion to form a ring retainer. By pressing, the leading piston ring is axially compressed and positioned radially outward of the piston ring groove,
Next, by moving the ring presser apart from the holding portion in the axial direction to release the compressive force in the axial direction, the diameter of the leading piston ring is reduced by the self-contraction force, and the piston ring groove is formed. A method for assembling a piston ring, characterized by assembling to a

After the leading piston ring is axially compressed and positioned radially outwardly of the piston ring groove, a pressurizing member for applying the feed force to the plurality of piston rings is axially moved against the ring retainer by a predetermined amount. 2. The method of assembling a piston ring according to claim 1, wherein the piston ring is moved apart in a direction.