JPH04201135A - カムシャフト自動組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産」しし４肥」ＢＬｌ 本発明は、発電機、産業機械などに広く用いられる汎用
エンジン動弁機構のカムシャフトを自動組立する装置に
関する。

従ｍ 一般に、この種のカムシャフトは、中空又は中実のシャ
フトの外周に、吸気系及び排気系の複数のカム、回転伝
達ギア及びスラストワッシャが設けられる。周知のよう
に、カムシャフトはクランクシャフトからの回転を得て
動弁機構に力を伝達する。カムはタペットに摺接し、カ
ムの回転により押圧スプリングの付勢力に抗してタペッ
ト及びブツシュロッドを一体に往復運動させるものであ
る。

カムシャフト製造で一般に知られる形態は、シャフトの
外周に複数のカム部を鍛造等で一体に成形し、切削や研
削を行って仕上げ加工した後、シャフト外周面にギアを
圧入又はキー嵌合で組み立てる構造である。また、シャ
フト外周へのカムの焼き嵌めも可能である。更には、シ
ャフトの外周面に焼結材によるカムを拡散接合する焼結
構造も知られる。

発明が解　しようとする しかしながら、こうした従前のカムシャフトの製造形態
にあっては、仕上げまでに非常に多くの製造工数及び組
立工数を要し、コスト的に高価なものにつく。また、特
に焼結構造とした場合、熱影響によりシャフトに熱変形
が発生するという不都合がある。

本発明の目的は、このような従来の不具合を解消し、特
に組立工数を自動化で大幅に削減することにより、製造
コストの低減を図ったカムシャフト自動組立装置を提供
することにある。

を　　するための 本発明によるカムシャフト自動組立装置は、嵌合組立孔
を有する複数の部品が組立軸線上の所定位置まで送られ
て配置され、組立軸線の一方側からシャフトを送って各
部品に圧入する圧入組立ユニットを備えている。この圧
入組立ユニットが。

本体ベースと１本体ベース上に配置されて保持した各部
品を受取位置から組立軸線上の所定位置へ送りかつ所定
位置から受取位置まで後退する進退自在な複数の部品送
り装置と、ベース上のホルダに出没可能に保持されかつ
組立軸線上の各部品の組立孔に挿通する方向へばね付勢
された芯出しロッドと、把持したシャフトを組立軸線上
で移動させて当接した芯出しロッドをばね付勢力に抗し
後退させて各部品から押し出しかつシャフトを各部品に
圧入する圧入ホルダと、を含む構成である。

作−■　・ 圧入組立ユニットでは、組立軸線上に各部品がそれぞれ
の部品送り装置によって送られ、各部品が配置される。

次いで、各部品の嵌合組立孔に組立軸線上を突出してき
た芯出しロッドが順次挿通し、各部品の芯合わせが行わ
れる。この後、圧入ホルダに一方端を保持されたシャフ
トが送られ、各部品に挿通した芯出しロッドに当接して
これを押し出しつつ、シャフトを各部品の嵌合孔に圧入
する。部品送り装置は圧入完了後に部品受取位置まで後
退する。

去−」Ｌ二匹 以下、本発明によるカムシャフト自動組立装置の実施例
を第１図〜第８図に基づいて説明する。

装置の主要構成は、嵌合組立孔を有する複数の部品が組
立軸線上の所定位置まで送られて配置され、組立軸線の
一方側からシャフトを送って各部品に圧入する圧入組立
ユニットを備えている。この圧入組立ユニットは、本体
ベースと１本体ベース上に配置されて保持した各部品を
受取位置から組立軸線上の所定位置へ送りかつ所定位置
から受取位置まで後退する進退自在な複数の部品送り装
置と、ベース上のホルダに出没可能に保持されかつ組立
軸線上の各部品の組立孔に挿通する方向へばね付勢され
た芯出しロッドと、把持したシャフトを組立軸線上で移
動させて当接した芯出しロッドをばね付勢力に抗し後退
させて各部品から押し出しかつシャフトを各部品に圧入
する圧入ホルダと、を含んでいる。

第３図は１組立ワークとしてのカムシャフト１０を示す
。このカムシャフト１０は、例えばチェンソーや仮払い
機のように比較的小型のエンジンに用いられるものであ
る。主部品のシャフト１１は溶接可能な金属等の溶解材
を用いて中空又は中実に形成されている。このシャフト
１１の外周に図の上から順に回転伝達用の平歯車１２、
吸気系及び排気系の２個のカム１３．１４、そしてスラ
ストワッシャ１５を嵌合させて組み立てられる。

第１図及び第２図において、圧入組立ユニットは本体ベ
ース２０を有し、この本体ベース２０の組立軸線上には
カセット２１が設けられ、このカセット２１にはアダプ
タ２２が着脱自在に冠着しである。このアダプタ２２は
組立ワークのシャフト１１の径サイズに対応した大きさ
のものに取替え可能である。本体ベース２０及びアダプ
タ２２には貫通した案内孔２０ａ、２２ａが孔軸線を揃
えて設けられ、両孔では孔合わせ用芯金として作用する
芯出しロッド２３が摺動自在である。この芯出しロッド
２３は本体ベース２０に内蔵されたシリンダ装置の作動
で図の上方に押し上げられ、このシリンダ装置との間に
介装されたばね部材（いずれも図示せず）によりアダプ
タ２２から上方へ突出する方向に付勢されている。

また、芯出しロッド２３の移動軸線、つまり組立部品の
組立軸線の延長上には、シリンダ装置２６の作動で図の
上下方向に移動可能な圧入ホルダ２５が配置されている
。この圧入ホルダ２５は組立の主要部品であるシャフト
１１の長手方向の一方端を把持して、組立軸線上で図の
下方に向かって降下するようになっており、同じく組立
軸線上の下方の芯出しロッド２３に向かって移動可能で
ある。

芯出しロッド２３と圧入ホルダ２５との間では、複数の
部品送り装置３０．４０．５０．６０が上から順に組立
軸線上まで進退動作が可能に配置されている。即ち、各
部品送り装置３０〜６ｏは上下方向で互いに干渉せず、
異なる部品をそれぞれ保持して順次組立軸線まで前進し
、その後部品の受取位置まで後退可能である。

最上位のギア・フィーダ（部品送り装置）３０は、組立
部品の１つである平歯車１２をシャフト１１が挿入でき
る組立軸線上まで送る装置である。

平歯車１２にはシャフト１１の外周に圧入させる組立孔
（特に図示せず）が設けである。前記本体ベース２０の
上面から所定の高さに固定台３１が設けられている。固
定台３１上には多数の平歯車１２を積み重ねて一時貯蔵
するストックケース３２が設置されている。このストッ
クケース３２では、多数の平歯車１２の最下部のものを
スライド面３１ａに投下し、第４図に示す形状の押出し
片３３ａで平歯車１２を図の右側へ、つまり固定台３１
の先端の組立位置へ向かって押し出すようになっている
。固定台３１の先端の押出し終端位置には押出し片３３
ａとほぼ同形状の突当てストッパ３３ｂが設けられ、ス
トックケース３２側から押し出されてきた平歯車１２は
、突当てストッパ３３ｂに当接した位置でシャフト１１
が圧入できる組立軸線に一致するようになっている。ま
た、第５図に示すように、突当てストッパ３３ｂの近傍
では、固定台３１にシャフト１１が上方から挿通でき、
組立終了後はシャフト１１が横スライドして固定台３１
から除去可能にＵ字状に切欠した抜き溝３４が設けであ
る。また、抜き溝３４の上部では、ギア３８ａ上に支持
された回転板３５が固定台３１に面一で設けられ、例え
ば矢印の方向に回転可能に支持されている。回転板３５
にも板中心まで延びて切欠したＵ字状の抜き溝３５ａが
設けてあり、この抜き溝３５ａからシャフト１１を横ス
ライドさせて抜くようになっている。回転板３５は、モ
ータ３６の回転出力軸３６ａから、伝達ギア３８ａ、伝
達ベルト３８ｂ及び中間ギア３８ｃからなる減速装置を
経て、ギア３８ｄの回転を受ける。また、回転板３５上
に送られてきた平歯車１２は、所定角度の回転により、
ギア合マークを位置合わせするようになっている。即ち
、平歯車１２には外周近くに位置合わせ孔１２ｂが設け
てあり、近傍に配置した止めピン機構３７の止めピン３
７ａを回転中の平歯車１２の位置決め孔１２ｂに落し込
み、回転を止めて平歯車１２をシャフト１１に対する位
置決めの角度位置とするようになっている。

また、第６図（ａ）　（ｂ）に示すように、ギア・フィ
ーダ３０の下方には、吸排気系２個のカム１３．１４を
供給するカム・フィーダ（部品送り装Ｎ）４０．５０が
同じく組立軸線上に向かって進退自在である。同形状の
ため図には一方のカム１３用のフィーダ４０のみを示し
である。カム１３．１４のプロフィール角度位置によっ
て、上側に配置された一方のカム・フィーダ４０は図の
右側から、下側の他方のカム・フィーダ５０は図の左側
からそれぞれシャフト１１への組立軸線に向かって前進
後退が可能である。カム・フィーダ４ｏはロボットハン
ドとしての可動アーム４１を有し、可動アーム４１の基
端はシリンダ装置４２（第１図参照）に接続され、カム
１３の受取位置から組立軸線上までの距離の進退動作は
、例えばマイクロコンピュータによる中央制御装置（Ｃ
ＰＵ）で電子制御されるようになっている。カム１３に
はシャフト１１が圧入する組立孔（図示せず）が設けて
あり、このカム１３を保持又は手離すことができるよう
一方を開口したＵ字状の凹部４２を可動ア−ム４１の先
端に設けである。この四部４２にはシャフト１１が挿通
し且つこのシャフト１１から離脱できるようＵ字状の長
孔４３を有している。

また、カム１４を保持する他方のカム・フィーダ５ｏも
、この固定台Ｓ１の基端はシリンダ族Ｗ５２（第１図参
照）に接続され、先端シコはカム１４が係脱可能に保持
される第６図のごときＵ字状の凹部と、そしてシャフト
１１が係脱するＵ字状の長孔が設けられている。

また、ワッシャ・フィーダ６０は、スラストワッシャ１
５を保持して供給する装置である。基本的には第６図に
示す形状と同一であり、スラストワッシャ１５を係脱可
能に保持できるＵ字状の凹部６２がアーム６゛１の先端
に設けである。アーム６１の基端は第１図のようにシリ
ンダ装置６３に接続されている。

なお、第７図及び第８図に示すように、圧入組立ユニッ
トにて圧入された仮組ワークＷとして半製品であるカム
シャフト１０は、シャフト１１０所定位置に圧入された
前述の各部品を溶接する次の溶接ユニットへ向けて移送
される。溶接ユニットはここに向かう供給コンベア８１
と、溶接終了したものを搬出する排出コンベア８２が平
行に配置されている。両コンベア８１．８２を両側から
挾む配置で、この片側に溶接を行うターンテーブル９０
が例えば４５度の傾斜角度で備わり、テーブル上面には
複数のコレットチャック９１ａ〜９１ｄが放射状に配置
されている。また、ターンテーブル９０に対向する位置
では、コレットチャック９１ａ〜に供給コンベア８１か
ら送られてきた仮組ワークＷを順次保持さすべく作動す
る供給アーム９２と、ターンテーブル９ｏ上で溶接を終
了したワークを取外して排出コンベア８２に投与する取
出しアーム９３がそれぞれ配置されている。

図には溶接ヘッドが示されていないが、レーザビームの
照射による溶接法であり、第８図のようにコレットチャ
ック９１８〜の１つに保持されたシャフト１１上の各部
品に対して、これらの全周を例えば４５度のビーム照射
角度で溶接するものである。この場合、保持したコレッ
トチャック９１８〜を作動させて仮組ワークＷを回転さ
せる構造である。コレットチャック９１ａ〜の１つにて
溶接を終えると、ターンテーブル９０が所定の角度を回
転し、後続の仮組ワークＷが溶接ヘッドの直下に位置決
めされるようになっている。即ち、ターンテーブル９０
は、コレットチャック９１ａ〜の設置個数で等分割した
角度の回転機構（例えばゼネバ機構）が装着されたもの
であり、仮組ワークＷを溶接ヘッドに対面した溶接位置
に送る機構である。

溶接ユニットにて溶接終了したカムシャフト１０はこれ
自体完成品として、もしくは半製品として排出コンベア
８２から次の工程へ送られる。

こうした機構の作動は、前述の各部品送り装置と同様に
、例えばマイクロコンピュータによる中央制御装置！　
（ＣＰＵ）による電子制御に基づいた加ニブログラムで
作動するようになっている。

吹に、以上の構成による実施例の自動組立装置の動作態
様及び作用を説明する。

圧入組立ユニットでは１組み立てられるカムシャフト１
０のシャフト１１の径サイズに対応した大きさのアダプ
タ２２が選定される。シャフト１１が供給シュータ２８
から送られ、圧入ホルダ２５に保持されて待機する。

これに同期して、最上位のギア・フィーダ３０では、平
歯車１２の１個を回転板３５上まで押し出す。即ち、固
定台３１上のストックケース３２から平歯車１２の最下
部のものがスライド面３１ａに投下され、押出し片３３
ａによる押し出しで突当てストッパ３３ｂに当接する。

回転板３５の回転により止めピン機構３７の止めピン３
７ａが平歯車１２の位置決め孔１２ｂに落し込まれ、回
転を止めて平歯車１２をシャフト１１に対する位置決め
の角度位置とする。

次いで、ギア・フィーダ４０．５０及びワッシャ・フィ
ーダ６０では、これらの保持凹部に供給されて保持して
いるカム１３．１４及びスラストワッシャを組立軸線上
に送り込む。両カム１３．１４のプロフィール角度位置
によって、一方のカム・フィーダ４０の可動アーム４１
は第２図でぃう右側から、他方のカム・フィーダ５０の
固定台５１は図の左側からそれぞれシャフト１１への組
立軸線に向かって前進する。このようにして、平　。

歯車１２と、２個のカム１３．１４及びスラストワッシ
ャ１５はそれぞれの組立孔の組立軸線上に揃えて上下に
配置される。

ＣＰＵでは、ここまでのプログラムを読み込み、次の信
号により本体ベース２０内の芯出しロッド２３を押し出
し、アダプタ２２から突出させて芯出しロッド２３を各
部品の組立孔に通す。芯出しロッド２３の挿通により各
部品の正確な芯合わせが行われ、次のシャフト１１の圧
入に備える。

圧入ホルダ２５がシリンダ装置２６で作動し、圧入ホル
ダ２５は供給シュータ２７から送られてきたシャフト１
１の一方端を把持する。シャフト１１を押圧して下方へ
押し下げると、シャフト１１の先端が芯出しロッド２３
の上端に突き当たってこれをばね力に抗して定位置まで
押し下げつつ、平歯車１２に始まってカム１３．１４お
よびスラストワッシャ１５に順次圧入する。各部品の圧
入によりカムシャフト１０の仮組ワークＷが形成される
。シャフト１１の各部品に対する圧入代は例えばＯ〜１
５μであるわ 仮組ワークＷの形成が終了すると、カム・フィーダ４０
．５０及びワッシャ・フィーダ６０の各可動アーム４１
．５１．６１がシャフト１１から離脱し、部品の受取位
置まで後退する。仮組ワークＷは排出アーム（図示せず
）により取り出され、供給コンベア８１により溶接ユニ
ットへ向けて搬送される。実施例では、各部品の片側の
みを溶着する形態が示されている。外力の作用する方向
によっては片側溶着のみで十分な結合強度が得られる。

以下、これを繰り返す。

見肌り夏来 以上説明したように、本発明によるカムシャフト自動組
立装置は、シャフトに対して複数の部品の圧入による組
立が自動化され、従来のこの種のカムシャフトに係る組
立工数を大幅に削減でき。

製造コストの低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、本発明によるカムシャフト自動組立
装置の実施例を示し、第１図は装置の概略正面図、第２
図は圧入組立ユニットの詳細断面図、第３図は組立ワー
クであるカムシャフトの外観図、第４図はギア押し出し
片の平面図、第５図はギアフィーダにおける円部の平面
図、第６図（ａ）（ｂ）はカムフィーダ等における可動
アームの平面図及び側面断面図である。第７図及び第８
図は溶接ユニットの正面図及び側面図を示す。 １０・・カムシャフト、　　１１・・シャフト、１２・
・平歯車、　　１３．１４・・カム、　　１５・・スラ
ストワッシャ、　２ｏ、・・本体ベース、２３・・芯出
しロッド、　　２５・・圧入ホルダ、３０・・ギア・フ
ィーダ（部品送り装Ｍ）、３１・・固定台、　　３２・
・平歯車のストックケース、　４０．５０・・カム・フ
ィーダ（部品送り装置）、　４１．５１．６１・・可動
アーム。 ６０・・ワッシャ・フィーダ、　　８１．８２・・供給
、排出コンベア、９１ａ〜９１ｄ・・コレットチャック
・ 第１図 第３図 第４図 第６図 り （ｂ） ”　　　　　　４ｉ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 嵌合組立孔を有する複数の部品が組立軸線上の所定位置
   まで送られて配置され、組立軸線の一方側からシャフト
   を送って各部品に圧入する圧入組立ユニットを備え、圧
   入組立ユニットが、本体ベースと、本体ベース上に配置
   されて保持した各部品を受取位置から組立軸線上の所定
   位置へ送りかつ所定位置から受取位置まで後退する進退
   自在な複数の部品送り装置と、ベース上のホルダに出没
   可能に保持されかつ組立軸線上の各部品の組立孔に挿通
   する方向へばね付勢された芯出しロッドと、把持したシ
   ャフトを組立軸線上で移動させて当接した芯出しロッド
   をばね付勢力に抗し後退させて各部品から押し出しかつ
   シャフトを各部品に圧入する圧入ホルダと、を含むこと
   を特徴とするカムシャフト自動組立装置。