JPH04351270A - バルブシート部処理用シリンダヘッド支持装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダヘッ
ドの複数のバルブシート部を順次処理するためのシリン
ダヘッド支持装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】多気筒の内燃機関のシリンダヘッドに於
ては、周知の如く、複数の吸気ポート及び排気ポートが
設けられ、各吸気ポート及び排気ポートのバルブシート
部はそれぞれシリンダヘッドの長手方向に延在する直線
に沿って配列されている。これらのバルブシート部は燃
焼室に開口しており、またそれらに吸気バルブや排気バ
ルブが繰返し衝当するため、耐熱性や耐摩耗性に優れて
いることが必要である。かかる必要に鑑み、例えば本願
出願人と同一の出願人の出願にかかる特開昭６２−１５
００１４号公報に記載されている如く、バルブシート部
に銅合金等を肉盛処理することが既に提案されている。

【０００３】肉盛処理は従来より一般に肉盛処理される
べき部材の被肉盛処理部へ肉盛用金属粉末をその供給装
置により供給しつつ粉末にレーザの如き高密度エネルギ
を照射し、これにより粉末を溶融し凝固させることによ
って行われており、ある範囲の領域に肉盛処理を行うた
めには粉末供給装置及び高密度エネルギ照射装置等より
なる肉盛装置に対し相対的に被肉盛処理部材を移動させ
たり、逆に被肉盛処理部材に対し相対的に肉盛装置を移
動させることが行われている。

【０００４】しかるに被肉盛処理部がシリンダヘッドの
バルブシート部である場合には、バルブシート部がその
軸線に対し例えば４５度傾斜した円錐面をなしており、
肉盛用金属粉末やその融液が流れ落ち易いため、シリン
ダヘッドはバルブシート部の被処理面が水平の状態でバ
ルブシート部の軸線の周りに回転されなければならない
。従って従来のシリンダヘッドのバルブシート部の肉盛
処理に於ては、バルブシート部の被処理面が水平の状態
になるようシリンダヘッドを担持する載置台を有し、該
載置台がバルブシート部の軸線の周りに回転されるよう
構成されたシリンダヘッド支持装置が使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のシリンダ
ヘッド支持装置に於ては、一つのバルブシート部の肉盛
処理が完了すると、シリンダヘッドを載置台より一旦取
外し、次に処理されるべきバルブシート部が肉盛装置に
対し所定の位置に位置決めされるようシリンダヘッドを
再度載置台に固定しなければならず、しかもこれらの工
程が全てのバルブシート部の肉盛処理が完了するまで繰
返し行われなければならず、従ってバルブシート部の肉
盛処理を能率よく且低廉に実施することが困難である。

【０００６】本発明は、従来のシリンダヘッドのバルブ
シート部の肉盛処理及びそれに使用されるシリンダヘッ
ド支持装置に於ける上述の如き問題に鑑み、バルブシー
ト部の肉盛処理等を能率よく且低廉に実施することがで
きるよう改良されたシリンダヘッド支持装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、複数のバルブシート部が直線に沿って配列
されたシリンダヘッドのバルブシート部を順次処理する
ためのシリンダヘッド支持装置にして、処理されるべき
バルブシート部の被処理面が実質的に水平になるよう前
記シリンダヘッドを支持するシリンダヘッド載置台と、
前記載置台を回転軸線の周りに回転可能に且前記直線に
沿って直線運動可能に支持すると共に前記載置台を前記
回転軸線の周りに選択的に回転させる回転駆動手段と、
処理されるべきバルブシート部の軸線が前記回転軸線に
整合するよう前記載置台を前記回転駆動手段に対し選択
的に位置決めする位置決め手段とを有するシリンダヘッ
ド支持装置によって達成される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、処理されるべきバルブシート
部の被処理面が実質的に水平になるようシリンダヘッド
を支持する載置台と、載置台を回転軸線の周りに選択的
に回転させる回転駆動手段と、処理されるべきバルブシ
ート部の軸線が回転軸線に整合するよう載置台を回転駆
動手段に対し選択的に位置決めする位置決め手段とが設
けられ、回転駆動手段は載置台を回転軸線の周りに回転
可能に且バルブシート部の配列方向に沿って直線運動可
能に支持するよう構成されている。

【０００９】従って載置台にシリンダヘッドを固定し、
最初に処理されるべきバルブシート部の軸線が回転軸線
に整合するよう位置決め手段により載置台を回転駆動手
段に対し位置決めした後には、（１）回転駆動手段によ
り載置台を回転軸線の周りに回転させつつバルブシート
部に対し肉盛の如き処理を施し、しかる後（２）載置台
をバルブシート部の配列方向に沿って移動させて次に処
理されるべきバルブシート部の軸線が回転軸線に整合す
るよう載置台を回転駆動手段に対し位置決めするという
二つの工程を繰り返すだけで、シリンダヘッドを載置台
に対し繰り返し着脱しなくても、直線に沿って配列され
た全てのバルブシート部を処理することができる。

【００１０】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明によるシリンダヘッド支持装
置の第一の実施例をその回転軸線に沿って切断して示す
縦断面図、図２は第一の実施例を図１の左斜め上方より
回転軸線に沿って見た解図的平面図、図３は図１の線Ｉ
ＩＩ　−ＩＩＩ　に沿う簡略化された部分断面図である
。尚図１に於ては、各部品を相互に固定するボルトの如
き締結手段が図面を簡略化する目的で一点鎖線にて示さ
れている。

【００１２】これらの図に於て、１０は複数の排気ポー
ト１２及び吸気ポート１４を有するシリンダヘッドを示
している。図には詳細には示されていないが、各排気ポ
ート１２はシリンダヘッドの長手方向に延在する仮想の
直線１６に沿って配列された複数のバルブシート部１８
を有している。特に図示の実施例に於ては、シリンダヘ
ッドはそれぞれバルブシート部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
、１８ｄを有する四つの排気ポート１２を有し、各バル
ブシート部の軸線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは直
線１６を含む平面内にて互いに平行に延在している。

【００１３】シリンダヘッド１０は載置台２２に固定さ
れ支持されるようになっている。載置台２２はバルブシ
ート部１８の被処理面２４が実質的に水平に延在するよ
うシリンダヘッドを直接支持する台座部材２６と、該台
座部材に固定されたテーブル２８とよりなっている。テ
ーブル２８には後述のセンターピン３０を選択的に受け
入れる四つの孔３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを有す
るピンガイド３４が固定されている。孔３２ａ〜３２ｄ
はそれぞれ軸線２０ａ〜２０ｄに整合する軸線３６ａ〜
３６ｄを有している。またテーブル２８はアーム部２８
ａを有し、該アーム部には後述のスライドピン３８を選
択的に受け入れる円筒形のピンガイド４０が固定されて
いる。更にテーブル２８にはピンガイド３４の両側にて
孔３２ａ〜３２ｄの配列方向に平行に延在する一対のレ
ール４２及び４４が固定されている。

【００１４】載置台２２は回転駆動ユニット４６により
回転軸線４８の周りに回転可能に且直線１６に沿って直
線運動可能に支持されており、また回転駆動ユニット４
６により回転軸線４８の周りに回転駆動されるようにな
っている。ユニット４６はそれぞれレール４２及び４４
をそれらの長手方向に沿って相対摺動可能に受けるレー
ルガイド５０及び５２を有し、これらのガイドはプレー
ト５４に固定されている。プレート５４は回転軸線４８
に沿って延在する中空孔を有する回転マウント部材５６
に固定されており、中空孔には軸受５８を介して回転軸
線４８の周りに回転可能に且回転軸線に沿って往復動可
能にセンタピン３０を支持する軸受ハウジング６０が固
定されている。また回転マウント部材５６には回転軸線
４８に沿って延在しセンタピン３０を遊嵌状態にて受入
れる回転ロータ６２が固定されている。

【００１５】回転ロータ６２には図には示されていない
複数個の永久磁石が適宜に配列されている。また回転ロ
ータ６２はハウジング６４及びコイルステータ６６によ
り回転軸線４８の周りに回転可能に支持されている。図
には示されていないが、コイルステータ６６には回転ロ
ータ６２に配列された永久磁石と共働して回転ロータ、
従って回転駆動ユニット４６を回転軸線４８の周りに選
択的に回転させるコイルが配置されている。かくして回
転駆動ユニット４６及びコイルステータ６６は載置台２
２を回転軸線４８の周りに選択的に回転させる回転駆動
手段を構成している。

【００１６】ハウジング６４及びコイルステータ６６は
基台６８に固定されている。基台６８にはセンタピン３
０に実質的に整合して油圧シリンダ装置７０が固定され
ている。シリンダ装置７０はシリンダ室７２に対する油
圧の給排が制御されることにより回転軸線４８に沿って
往復動されるプランジャ７４を有している。プランジャ
７４はその一端にて連結ピン７６によりセンタピン３０
の下端に枢着されており、これにより油圧シリンダ装置
７０は図１に於て双頭の矢印にて示されている如くセン
タピン３０を回転軸線４８に沿って選択的に往復動させ
るようになっている。かくしてセンタピン３０、油圧シ
リンダ装置７０、ピンガイド３４は互いに共働して処理
されるべきバルブシート部の軸線２０ａが回転軸線４８
に整合するよう載置台２２を回転駆動ユニット４６に対
し位置決めする手段を構成している。

【００１７】ハウジング６４にはアーム７８の一端が固
定されており、該アームの他端には図１に示された状態
に於てはレール４２及び４４に沿って、従って直線１６
に沿って延在するレール８０が固定されている。レール
８０はスライドユニット８２をその長手方向に沿って往
復動可能に担持している。スライドユニット８２はレー
ルガイド８４を有し、該ガイドはユニットハウジング８
６に固定されている。ハウジング８６はスライドピン３
８を回転軸線４８に平行な方向に往復動可能に支持して
おり、また揺動カム８８に固定された回転軸９０を回転
可能に支承している。回転軸９０には歯車９２が固定さ
れており、該歯車にはステップモータ９４の回転軸に固
定された歯車９６が噛合している。揺動カム８８はその
先端より回転軸９０へ向けて延在する溝９８を有し、該
溝にはスライドピン３８に固定されたカムピン１００が
係合している。かくしてスライドピン３８はモータ９４
が選択的に駆動されることによって揺動カム８８が回転
軸９０の周りに枢動されることにより、図１に於て双頭
の矢印にて示されている如く選択的に往復動されるよう
になっている。

【００１８】図２に示されている如く、基台６８にはレ
ール８０に沿って、従って直線１６に沿って延在する雄
ねじロッド１０２の両端を回転可能に支持する軸受１０
４及び１０６が固定されている。雄ねじロッド１０２は
ステップモータ１０８により回転駆動されるようになっ
ており、またスライドユニット８２のハウジング８６に
固定された雌ねじ部材１１０に螺合している。かくして
スライドユニット８２、雄ねじロッド１０２、モータ１
０８は載置台２２をレール８０に沿って、従って直線１
６に沿ってモータ１０８の回転数に応じた所定距離選択
的に駆動する直線駆動手段を構成している。

【００１９】尚図には示されていないが、基台６８には
センタピン３０がピンガイド３４の孔３２ａ〜３２ｄの
何れかに嵌入したことを検出するリミットスイッチが設
けられている。一方スライドユニット８２のハウジング
８６にはスライドピン３８に対するピンガイド４０の回
転軸線４８の周りの相対変位量が０になったことを検出
するリミットスイッチが設けられており、またスライド
ピン３８がガイドピン４０の孔に嵌入したことを検出す
るリミットスイッチが設けられている。コイルステータ
６６のコイル、油圧シリンダ装置７０、モータ９４及び
１０８は、レーザビーム１１２を照射するレーザ装置及
び肉盛用金属粉末供給装置を有する図には示されていな
い肉盛装置と同期して図には示されていない制御装置に
より制御される。

【００２０】次に肉盛処理の手順を示す図４のフローチ
ャートを参照して図示の実施例の作動について説明する
。

【００２１】まず最初のステップ１０に於ては、シリン
ダヘッド１０が載置台２２の台座部材２６に固定される
。この場合シリンダヘッドは台座部材の傾斜面に固定さ
れることにより、最初に処理されるべきバルブシート部
１８ａの被処理面２４が水平になるよう配置される。

【００２２】次のステップ２０に於ては、載置台２２の
初期位置決めが行われる。即ち図１及び図３に示されて
いる如く、ピンガイド３４の孔３２ａの軸線３６ａが回
転軸線４８と整合されると共に、スライドピン３８とピ
ンガイド４０とが互いに整合するよう載置台２２が位置
決めされ、これによりシリンダヘッド１０に対しレーザ
ビーム１１２が照射される位置がバルブシート部１８ａ
の被処理面２４に設定される。

【００２３】次のステップ３０に於ては、油圧シリンダ
装置７０が作動されることによってセンタピン３０が孔
３２ａ内へ嵌入され、その状態にてコイルステータ６６
のコイルへ通電が行われることにより回転駆動ユニット
４６が回転駆動され、これにより載置台２２及びシリン
ダヘッド１０がそれぞれ回転軸線４８に整合する軸線３
６ａ及び２０ａの周りに回転され、これと同時に図には
示されていない肉盛装置による肉盛用金属粉末の供給及
びレーザ装置によるレーザビーム１１２の照射が行われ
ることにより、バルブシート部１８ａに対する肉盛が開
始される。

【００２４】次のステップ４０に於ては、バルブシート
部１８ａに対する肉盛がその全周に亙り行われると、肉
盛装置による肉盛処理が停止され、回転駆動ユニット４
６による載置台２２及びシリンダヘッド１０の回転が停
止される。次いで載置台２２が回転駆動ユニット４６に
より肉盛の場合とは逆方向に僅かに回転されることによ
り、ピン３８とピンカイド４０とが互いに整合した状態
に位置決めされ、しかる後センタピン３０が下降されて
その先端が孔３２ａより引抜かれる。

【００２５】次のステップ５０に於て全てのバルブシー
ト部の肉盛が終了してはいない旨の判別が行われると、
次のステップ６０に於てモータ９４が駆動されることに
スライドピン３８がピンガイド４０内へ嵌入され、その
状態にてモータ１０８が所定の回転数だけ回転駆動され
ることにより、図５に示されている如く次に処理される
べきバルブシート部１８ｂの軸線２０ｂ及びこれに整合
するピンガイド３４の孔３２ｂの軸線３６ｂが回転軸線
４８と整合するよう載置台２２が位置決めされる。次い
でサイドピン３８がピンガイド４０より引抜かれ、しか
る後センタピン３０が孔３２ｂに嵌入される。

【００２６】次いで上述のステップ３０及び４０と同様
の工程が行われることにより、バルブシート部１８ｂに
対しその全周に亘り肉盛が行われる。

【００２７】かくしてステップ５０に於て全てのバルブ
シート部の肉盛が終了した旨の判別が行われるまでステ
ップ３０、４０、６０が繰返される。

【００２８】尚各吸気ポート１４のバルブシート部１９
についても上述の要領と同一の要領にて肉盛が行われる
。

【００２９】かくして図示の実施例によれば、ステップ
３０、４０、６０を繰返し行うことにより、載置台２２
に対するシリンダヘッドの着脱を行うことなく、直線１
６に沿って配列された全てのバルブシート部に対し肉盛
処理を行うことができることが理解されよう。

【００３０】図６は本発明によるシリンダヘッド支持装
置の第二の実施例のテーブルを示す拡大平面図である。 尚図６に於て、図１乃至図５に示された部分に対応する
部分には図１乃至図５に於て付された符号と同一の符号
が付されている。またこの実施例の図６に示された部分
以外の他の部分は第一の実施例と同様に構成されている
。

【００３１】上述の第一の実施例の説明より解る如く、
本発明によるシリンダヘッド支持装置に於ては、バルブ
シート部の被処理面を水平にする必要があることから、
支持装置の回転軸線４８はバルブシート部のシート面と
その軸線との間の角度と同一の角度にて傾斜されており
、テーブル２８は回転軸線４８に対し垂直であるのでテ
ーブルも回転軸線４８の傾斜角と同一の角度にて傾斜さ
れている。

【００３２】シリンダヘッド１０及び台座部材２６の合
計の重量及び重心をそれぞれＷ及びＧとすると、図８に
示されている如く、シリンダヘッド等が図１に示された
位置より回転軸線４８の周りに２７０°回転した状態に
於ては、重量Ｗは回転軸線４８に近い位置にてテーブル
２８に作用するのに対し、図７に示されている如く、シ
リンダヘッド等が図１に示された位置より９０°回転し
た状態に於ては、重量Ｗは回転軸線４８より遠い位置に
てテーブル２８に作用する。

【００３３】従って図８に示された状態に於てはセンタ
ピン３０の先端部には曲げモーメントは殆ど作用しない
が、図７に示された状態に於てはセンタピンの先端部に
比較的大きい曲げモーメントが作用して該先端部が図に
て左下方へ撓み、そのため各部材は図７に於て仮想線に
て誇強して示されダッシュ付の符号が付されている如く
実線にて示された本来の位置に対し図にて左下方へ偏倚
し、その結果バルブシート部の軸線２０ａは回転軸線４
８と整合しなくなる。かかる現象は重量Ｗが高いほど顕
著であり、処理されるべきバルブシート部がシリンダヘ
ッドの長手方向中央部より遠いほど顕著である。

【００３４】またかかる現象はシリンダヘッドの横方向
にも生じる。即ちシリンダヘッド等が図１に示された位
置より１８０°回転した状態に於てはセンタピン３０の
先端部には曲げモーメントは殆ど作用しないが、図１に
示された状態に於てはセンタピンの先端部に比較的大き
い曲げモーメントが作用して該先端部が図にて左下方へ
撓み、そのため図１には示されていないがバルブシート
部１８ａの軸線２０ａも図にて左下方へ偏倚し、その結
果バルブシート部の軸線２０ａは回転軸線４８と整合し
なくなる。かかる現象も重量Ｗが高いほど顕著である。

【００３５】かくしてシリンダヘッド等の重量が高い場
合にはバルブシート部の軸線２０ａは回転軸線４８に対
し一種の味噌摺り運動を生じ、バルブシート部を適正に
肉盛することが困難である。

【００３６】図６に示された第二の実施例に於ては、上
述の如き現象を考慮し、テーブル２８のピンガイド３４
に設けられた孔３２ａ〜３２ｄは、回転軸線４８に対す
るバルブシート部の軸線２０ａ〜２０ｄの長手方向の偏
倚量に相当する距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄだけ第一の
実施例の場合の位置（図に於て仮想線にて示されている
）に対しピンガイドの長手方向中央部側へシフトされて
おり、回転軸線４８に対するバルブシート部の軸線２０
ａ〜２０ｄの横方向の偏倚量に相当する距離Ｌｅだけ第
一の実施例の場合の位置に対し台座部材２６の高さの大
きい側へ一律にシフトされている。

【００３７】尚シフト距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌ
ｅは例えば処理されるべきシリンダヘッド及び台座部材
２６を第一の実施例のテーブル２８と同様のテーブルに
固定し、それらを回転軸線４８の周りに回転させること
により実験的に求められてよい。

【００３８】従ってこの実施例によれば、処理されるべ
きバルブシート部の軸線は回転軸線４８と整合した状態
になりバルブシート部は回転軸線４８の周りに回転され
るので、シリンダヘッドの重量が高い場合にもバルブシ
ート部に対し良好に且正確に肉盛処理等を行うことがで
きる。

【００３９】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、載置台にシリンダヘッドを固定し、最初に
処理されるべきバルブシート部の軸線が回転軸線に整合
するよう位置決め手段により載置台を回転駆動手段に対
し位置決めした後には、（１）回転駆動手段により載置
台を回転軸線の周りに回転させつつバルブシート部に対
し肉盛の如き処理を施し、しかる後（２）載置台をバル
ブシート部の配列方向に沿って移動させて次に処理され
るべきバルブシート部の軸線が回転軸線に整合するよう
載置台を回転駆動手段に対し位置決めするという二つの
工程を繰り返すだけで、シリンダヘッドを載置台に対し
繰り返し着脱しなくても全てのバルブシート部を処理す
ることができるので、シリンダヘッドのバルブシート部
の肉盛処理等を能率よく且低廉に実施することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシリンダヘッド支持装置の第一の
実施例をその回転軸線に沿って切断して示す縦断面図で
ある。

【図２】第一の実施例を図１の左斜め上方より回転軸線
に沿って見た解図的平面図である。

【図３】図１の線ＩＩＩ　−ＩＩＩ　に沿う簡略化され
た部分断面図である。

【図４】図１乃至図３に示された実施例のシリンダヘッ
ド支持装置を用いて行われる肉盛の手順を示すフローチ
ャートである。

【図５】第二のバルブシート部の軸線がシリンダヘッド
支持装置の回転軸線と整合された状態を示す図３と同様
の簡略化された解図的断面図である。

【図６】本発明によるシリンダヘッド支持装置の第二の
実施例のテーブルを示す拡大平面図である。

【図７】シリンダヘッド等が図１に示された位置より回
転軸線の周りに９０°回転した状態を示す説明図である
。

【図８】シリンダヘッド等が図７に示された位置より回
転軸線の周りに更に１８０°回転した状態を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０…シリンダヘッド １２…排気ポート １４…吸気ポート １８、１９…バルブシート部 ２２…載置台 ２４…被処理面 ３０…センタピン ３８…スライドピン ４６…回転駆動ユニット ６６…コイルステータ ６８…基台 ７０…油圧シリンダ装置 ８２…スライドユニット ８８…揺動カム ９４…ステップモータ １０２…雄ねじロッド １０８…ステップモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のバルブシート部が直線に沿って配列されたシリン
   ダヘッドのバルブシート部を順次処理するためのシリン
   ダヘッド支持装置にして、処理されるべきバルブシート
   部の被処理面が実質的に水平になるよう前記シリンダヘ
   ッドを支持するシリンダヘッド載置台と、前記載置台を
   回転軸線の周りに回転可能に且前記直線に沿って直線運
   動可能に支持すると共に前記載置台を前記回転軸線の周
   りに選択的に回転させる回転駆動手段と、処理されるべ
   きバルブシート部の軸線が前記回転軸線に整合するよう
   前記載置台を前記回転駆動手段に対し選択的に位置決め
   する位置決め手段とを有するシリンダヘッド支持装置。