JPH08141853A - シリンダヘッドのバネ組み込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バネを、たとえそれが同軸状の大小一対のバ
ネであっても容易に且つ自動的にシリンダヘッドに組み
込みうる組み込み装置の提供。 【構成】 バネＳをシリンダヘッドＨに組み込むための
組み込みロボット２が、それぞれが実質的に鉛直方向に
延び且つバネの中心軸が実質的に鉛直方向を向くように
バネを把持するように開閉する把持爪を備えたバネチャ
ック１と、該バネチャックを所定位置にある配膳パレッ
ト４上のバネと所定位置にあるシリンダヘッドとのあい
だを往復動させ、前記バネを上方からシリンダヘッドの
バネガイドホールＧｈに落とし込むためのマニピュレー
タ５とを有しており、前記把持爪におけるバネとの接触
部がバネの表面に鉛直方向に沿うように形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリンダヘッドのバネ組
み込み装置に関する。さらに詳しくは、自動二輪車、小
型滑走艇またはスノーモービル等のエンジンのシリンダ
ヘッドに、吸気バルブおよび排気バルブをそれぞれ閉方
向に付勢するために取り付けられるコイルバネ（以下、
単にバネという）を組み込むための装置であって、シリ
ンダヘッドのバネガイドホールに、上方から前記バネを
鉛直下方に落とし込んで装着するためのバネ組み込み装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動二輪車用エンジンなどの少量
多品種（たとえば３０〜１００機種）の製品の組立は作
業者の手作業で行うのが一般的であった。すなわち、そ
のシリンダヘッドに吸排気バルブ、バネおよびバルブス
テム用シールリングなどを組み込むときには、たとえば
作業台上にシリンダヘッドを載置し、前記必要部品を周
囲に取り揃えたうえで順次組み込んでいる。その場合、
バネやステムシールリングはシリンダヘッドの外側から
装着し、バルブだけはシリンダヘッドの内側から装着す
る。したがって、バルブを組み込む際には作業台上で、
シリンダヘッドの下方からバネガイドホールにバネを挿
入するか、またはシリンダヘッドを手や治具によってほ
ぼ１８０°反転させてその内側を上向きにし、バネを上
方からバネガイドホールに挿入するという方法がとられ
ている。関連技術としては特開昭６３−２２２３１号広
報に記載されたロボット用ハンド機構が知られている
が、とくにバネの組み込み装置についてはその詳細が開
示されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手作業による組立作業では、バネ組み込み時の重い
シリンダヘッドの反転は手間のかかる作業である。一
方、バネの組み込み作業においては、たとえば大径のバ
ネと小径のバネとを同軸状に一本のバルブに装着するよ
うなタイプのエンジンでは、人の手でこそ容易になしう
るものであって、かかる大小のバネを同軸状に一体でバ
ネガイドホールのちょうど上方に運び且つ落とし込む作
業を組立ロボットで自動的に行おうとした場合種々の制
限があり、制度も必要であるため困難である。

【０００４】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、バネを、たとえそれが大小一対のバネ
であっても、容易に且つ自動的にシリンダヘッドに組み
込みうる組み込み装置を提供することを目的としてい
る。その結果、従来困難であると考えられてきたシリン
ダヘッドの自動組立をも容易かつ正確ならしめたのであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のバネ組み込み装
置は、内燃エンジンのシリンダヘッドを搬送するコンベ
アラインに備えられる、シリンダヘッドにバルブ用のコ
イルバネを組み込むための組み込み装置であって、前記
バネをシリンダヘッドに組み込むための組み込みロボッ
トと、載置されたシリンダヘッドを保持して、バネガイ
ドホールの中心軸が鉛直方向に向くように所定角度回転
させるためのチルトテーブルとからなり、前記組み込み
ロボットが、バネの外周側および／または内周側を把持
するためのバネチャックと、該バネチャックを、所定位
置にある配膳パレット上のバネと所定位置にあるシリン
ダヘッドとのあいだを往復動させ、前記バネを上方から
シリンダヘッドの前記バネガイドホールに挿入するため
のマニピュレータとを有していることを特徴としてい
る。

【０００６】また、本発明のバネチャックは、それぞれ
が実質的に鉛直方向に延び且つ開閉する把持爪対と、該
把持爪対を開閉駆動するための駆動用のアクチュエータ
とを備えており、前記把持爪対が、バネの中心軸が実質
的に鉛直方向を向くようにバネの外周側および／または
内周側を把持しうるように、把持爪におけるバネとの接
触部が、バネの表面に鉛直方向に沿うように形成されて
いることを特徴としている。

【０００７】また、前記把持爪対を、バネの外周面を外
側から挟持するように構成された一対の外把持爪か、ま
たは、バネの内周面を内側から押し開く方向に押圧する
ことにより把持するように構成された一対の内把持爪か
ら構成するのが好ましい。

【０００８】さらには、前記把持爪対を、バネの外周面
を外側から挟持するように構成された一対の外把持爪
と、バネの内周面を内側から押し開く方向に押圧するこ
とにより把持するように構成された一対の内把持爪との
両方から構成し、両把持爪の開閉中心を実質的に一致さ
せるのが好ましい。

【０００９】そして、前記本発明のバネ組み込み装置に
用いられるバネチャックに、前記本発明のバネチャック
を採用するのが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明のバネ組み込み装置によればシリンダヘ
ッドの自動組立が可能となる。

【００１１】すなわち、たとえばバルブおよびスプリン
グシート（いわば、バネ受け）が装着されたのちコンベ
アによって搬送されてきたシリンダヘッドは、チルトテ
ーブル上に至ったあと、このチルトテーブルによって所
定角度傾斜させられる。すなわち、バルブガイドホール
は、バルブがシリンダヘッドの鉛直軸に対して両側にそ
れぞれ一定角度傾斜した向に挿入されるように形成され
ている。したがって、バネガイドホールもバルブガイド
ホールと同一部位に同一方向に形成されているため、チ
ルトテーブルがその角度だけ傾斜させられる。

【００１２】バネを把持したバネチャックがマニピュレ
ータによってシリンダヘッドのバネガイドホール上方に
移動させられ、そこでバネチャックが開き、バネは予め
装着されているバルブのステム部がバネの内径側へ入り
込むようにガイドホール内に落とし込まれる。

【００１３】バネはそれが鉛直方向を向くように把持さ
れており、しかも、そのバネがたとえ同軸状の大小２個
のものであってもバネの外側からと内側からと同時に把
持することもできるため、一体で搬送し且つ装着するこ
とができる。

【００１４】なお、バネは切削加工品に比べると仕上が
り寸法誤差が大きいため、ガイドホールの内径はやや余
裕をもって穿設されているので、バネは落とし込むだけ
で装着される。

【００１５】また、本発明のバネチャックによれば、バ
ネチャックの把持爪におけるバネとの接触部が、バネの
表面に鉛直方向に沿うように形成されているため、バネ
を確実に鉛直方向に把持することができる。

【００１６】

【実施例】つぎに、図面を参照しつつ本発明のバネ組み
込み装置の実施例を説明する。図１は本発明のバネ組み
込み装置が適用されるバネ組み込みラインの一例を示す
配置図、図２は本発明のバネ組み込み装置によるシリン
ダヘッドのバネ挿入動作を示す斜視図、図３は本発明の
バネ組み込み装置におけるバネ組み込みロボットの一実
施例の動作を示す説明図、図４は本発明のバネチャック
の一実施例を示す斜視図、図５は図４のバネチャックで
あり、図５(a) はその正面図、図５(b) はその側面図、
図５(c) は図５(a) のＶ−Ｖ線断面図である。

【００１７】図１において、Ａは部品収納棚であり、本
例の場合はバネが収納された通箱Ｂがストックされてい
る。Ｃは配膳作業台であり、前記通箱Ｂが配置されるべ
き所定位置である。Ｄは自走式クレーンであり、部品収
納棚Ａから通箱Ｂを取り出して配膳作業台Ｃまで移送す
るものである。Ｅは配膳パレットＰを搬送するコンベア
（以下、配膳パレットラインという）であり、配膳パレ
ットＰを、通箱Ｂからバネを受け取る位置Ｅａとシリン
ダヘッドへバネを組み込むための位置Ｅｂとのあいだを
ｋ→ｍ→ｎのコースを経て移動させるためのものであ
る。Ｆはシリンダヘッド搬送用のコンベアラインであ
り、パレット４に取り付けられたシリンダヘッドを各部
品（シールリング、バルブ、バネ等）の組み込みステー
ションへ搬送するためのものである。３は前記コンベア
ラインＦ内に設置されたチルトテーブルであり、シリン
ダヘッドをパレット４とともに僅かに回転させることに
よって、シリンダヘッドのバネガイドホールをその中心
軸が鉛直方向に向くようにしてバネの挿入を容易にする
ためのものである。２は組み込みロボットであり、位置
Ｅｂにある配膳パレットＰからバネを抜き取り、これを
チルトテーブル３上のシリンダヘッドに組み込むための
ものである。バネが組み込まれたシリンダヘッドはパレ
ット４とともにチルトテーブル３の回転によってもとの
姿勢（いわば、水平姿勢）に戻され、コンベアラインＦ
によって他の部品の組み込みステーションへ搬送され
る。

【００１８】本発明のバネ組み込み装置は、上記配膳パ
レットラインＥにおけるバネ組み込み位置Ｅｂ上の配膳
パレットＰから、チルトテーブル３上のシリンダヘッド
へバネを移送し、且つ組み込むために配設されるもので
ある。

【００１９】図２において、Ｈは自動二輪車用４気筒８
バルブエンジン（１気筒当たり吸気バルブと排気バルブ
とが１本ずつ配設されている）用のシリンダヘッドであ
る。

【００２０】Ｓはバネであり、大径バネＳｏの内径側に
小径バネＳｉが同軸状に挿入された状態で用いられる。
シリンダヘッドＨには吸気バルブ用バネと排気バルブ用
バネとがそれぞれ４本ずつ組み込まれる。本実施例にお
いて例示されているシリンダヘッドＨはそのうちでも吸
気バルブと排気バルブとがたがいに７０°の角度をなし
たものであるが、本発明の組み込み装置に対してはとく
に４気筒８バルブ、そしてバルブ組み込み角度が７０°
のシリンダヘッドに限定されることはなく、いかなるタ
イプのシリンダヘッドにも適用することができる。

【００２１】バネＳはバネチャック（図３、４における
符号１）によってシリンダヘッドＨのバネガイドホール
Ｇｈ（図３参照）の直上に運ばれる。

【００２２】図３には、前記バネチャック１を備えたバ
ネ組み込みロボット２の動作の概略が示されている。本
図におけるバネＳは、図１に示されたものとは異なり、
単一のバネである。３はチルトテーブルであり、パレッ
ト４を把持してパレット４に保持されているシリンダヘ
ッドＨをともに約３５°（または約マイナス３５°）回
転させるものである。ＰはバネＳが配列された配膳パレ
ットである。５はその先端に前記バネチャック１を有す
るマニピュレータであり、前記配膳パレットＰから逐一
バネＳを把持して抜き取り、前記チルトテーブル３上の
シリンダヘッドＨのバネガイドホールＧｈに挿入して組
み付けるものである。なお、配膳パレットＰからバネＳ
を抜き取ってバネガイドホールＧｈへ移す場合、上述の
ように一本ずつでもよいが、たとえば複数個のバネチャ
ックを一列に配設しておき、シリンダヘッドＨの片側一
列のバネガイドホールＧｈの個数だけのバネを一度に移
せば時間の節約になる。

【００２３】バネチャック１は、図４、５に示すように
それぞれが鉛直下方に延び且つ互いに開閉する二対の把
持爪７、８を備えている。図示のバネＳは、図２に示さ
れるバネＳと同じく大径バネＳｏと小径バネＳｉとが同
軸状に組み込まれる、いわばダブルコイルバネタイプの
ものである。なお、図５(a) は把持爪７、８の正面図、
図５(b) は側面図、図５(c) は図５(a) のＶ−Ｖ線断面
図である。

【００２４】外側の一対の把持爪（以下、外把持爪とい
う）７は大径バネＳｏの外周面を外方から挟圧するよう
に把持するものであり、大径バネＳｏとの接触部は大径
バネＳｏの円柱状外周面とその軸方向に沿って対応する
ような溝状に形成されている。また、内側の一対の把持
爪（以下、内把持爪という）８は小径バネＳｉの内周面
を内側から押し開く方向に押圧して把持するものであ
り、小径バネＳｉとの接触部は小径バネＳｉの円筒状内
周面とその軸方向に沿って対応するような部分円柱状に
形成されている。したがって、外把持爪７および内把持
爪８の開閉ストロークは、その作動が同時であり、向き
が逆になる。

【００２５】両把持爪７、８は、それらの断面図（ 図
５(c) ）を見た場合、一直線上に配設されているので外
把持爪７の開閉ストロークと内把持爪８の開閉ストロー
クとは同一直線上となる。もちろん、外把持爪７の開閉
ストロークと内把持爪８の開閉ストロークとを直交する
ように、または４５°などの他の角度で交差するように
構成してもよい。しかし、本図のごとく一直線上に構成
した方が把持爪の腕部やアクチュエータの配設が容易と
なるので好ましい。いずれにしても、大径バネＳｏと小
径バネＳｉとを同軸状に把持するために、外把持爪７の
開閉ストロークの中心と内把持爪８の開閉ストロークの
中心とをほぼ一致させておく必要がある。９は前記外把
持爪７を開閉駆動するためのアクチュエータであり、１
０は内把持爪８を開閉駆動するためのアクチュエータで
ある。これらのアクチュエータ９、１０はともに市販の
エアシリンダから構成されており、１個の電磁式切換弁
（図示されていない）によって、前述のとおり両把持爪
が互いに逆方向にストロークするように配管されてい
る。また、いずれのアクチュエータ９、１０も、バネを
正確に鉛直方向に把持するために、把持爪を互いに平行
を保った状態でストロークさせるタイプのものが好まし
い。なぜなら、一支点を中心に回転して開閉するタイプ
の把持爪であると、バネと線接触するため鉛直方向把持
が不安定になるからである。

【００２６】なお、図４、５に示されるようないわばダ
ブルチャックであっても、単一のバネを把持することも
できる。そのバネの寸法に応じて外把持爪７および内把
持爪８のうちいずれかを選んで使用すればよい。

【００２７】図３に戻り、バネ組み込みに際してチルト
テーブル３はその上にほぼ水平状態に載置されたパレッ
ト４をしっかりと把持したうえで、約３５°または約マ
イナス３５°回転させる。これは、バネＳを挿入すべき
バネガイドホール１２がシリンダヘッドＨの上下軸から
両側へ約３５°傾いた方向に穿設されているからであ
る。そして、片側の、所定装備本数分だけのたとえば吸
気バルブ用バネのみ（または排気バルブ用バネのみ）が
自動的に組み込まれる。ついで、チルトテーブルは前述
とは反対側に（鉛直から）３５°傾斜させられ、排気バ
ルブ用バネ（または吸気バルブ用バネ）の組み込みが同
様の方法で行われる。

【００２８】なお、組み込みロボット２におけるバネチ
ャックの移動ストローク長および作動のタイミングは他
分野で公知の手法と同様にロボットコントローラにプロ
グラミングされている。

【００２９】また、叙上の実施例では１台のバネ組み込
み装置で吸気バルブ用バネと排気バルブ用バネの両方を
組み込むようにされていたが、本発明ではとくにそのよ
うに限定されることはなく、吸気バルブ用バネと排気バ
ルブ用バネとを別のバネ組み込み装置で組み込むように
構成してもよい。その場合、吸気バルブ用バネ（または
排気バルブ用バネ）の組み込みが完了した後のシリンダ
ヘッドはチルトテーブルによって水平姿勢にもどされ、
コンベアラインによって排気バルブ用バネ（または吸気
バルブ用バネ）の組み込みステーションまで搬送され
る。

【００３０】さらに、万が一、何らかの要因で組み込み
ロボットがバネ（一本またはそれ異常）をシリンダヘッ
ドに組み込むことができなかった場合、そのバネは配膳
パレット上のもとの位置に戻される。そして、その配膳
パレットは図１に示される配膳パレットラインＥ上のｍ
→ｑを通って作業者の作業位置Ｒまで搬送される。いわ
ば一種のアラームである。そうすることにより、作業者
はそのバネをシリンダヘッドに手で組み込み直すことが
できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、シリンダヘッドはチル
トテーブルによって自動的にバネ挿入角度に傾斜させら
れ、バネはバネチャックによって鉛直方向を向くように
把持され、ガイドホール上方でバネガイドホール内に落
とし込まれる。しかも、そのバネがたとえ同軸状の大小
２個のものであってもバネの外側からと内側からと同時
に把持することもできるため、一体で搬送し且つ装着す
ることができる。このように、バネが自動的にシリンダ
ヘッドに組み込まれるので、従来困難であると考えられ
てきたシリンダヘッドの正確な自動組立が容易に達成さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバネ組み込み装置が適用されるバネ組
み込みラインの一例を示す配置図である。

【図２】本発明のバネ組み込み装置によるシリンダヘッ
ドのバネ挿入動作を示す斜視図である。

【図３】本発明のバネ組み込み装置におけるバネ組み込
みロボットの一実施例の動作を示す説明図である。

【図４】図３のバネ組み込みロボットにおけるバネチャ
ックの一実施例を示す斜視図である。

【図５】図４のバネチャックであり、図５(a) はその正
面図、図５(b) はその側面図、図５(c) は図５(a) のＶ
−Ｖ線断面図である。

【符号の説明】

１・・・バネチャック ２・・・組み込みロボット ３・・・チルトテーブル ５・・・マニピュレータ ７・・・外把持爪 ８・・・内把持爪 Ｈ・・・シリンダヘッド Ｓ・・・バネ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジンのシリンダヘッドを搬送す
   るコンベアラインに備えられる、シリンダヘッドにバル
   ブ用のコイルバネを組み込むための組み込み装置であっ
   て、 前記バネをシリンダヘッドに組み込むための組み込みロ
   ボットと、載置されたシリンダヘッドを保持して、バネ
   ガイドホールの中心軸が鉛直方向に向くように所定角度
   回転させるためのチルトテーブルとからなり、前記組み
   込みロボットが、バネの中心軸が実質的に鉛直方向を向
   くようにバネの外周側および／または内周側を把持する
   ためのバネチャックと、該バネチャックを、所定位置に
   ある配膳パレット上のバネと所定位置にあるシリンダヘ
   ッドとのあいだを往復動させ、前記バネを上方からシリ
   ンダヘッドの前記バネガイドホールに挿入するためのマ
   ニピュレータとを有してなるシリンダヘッドのバネ組み
   込み装置。
2. 【請求項２】 前記バネチャックが、それぞれが実質的
   に鉛直方向に延び且つ開閉する把持爪対と、該把持爪対
   を開閉駆動するための駆動用のアクチュエータとを備え
   ており、前記把持爪におけるバネとの接触部が、バネの
   表面に鉛直方向に沿うように形成されてなる請求項１記
   載のシリンダヘッドのバネ組み込み装置。
3. 【請求項３】 前記把持爪対が、バネの外周面を外側か
   ら挟持するように構成された一対の外把持爪からなる請
   求項２記載のシリンダヘッドのバネ組み込み装置。
4. 【請求項４】 前記把持爪対が、バネの内周面を内側か
   ら押し開く方向に押圧することにより把持するように構
   成された一対の内把持爪からなる請求項２記載のシリン
   ダヘッドのバネ組み込み装置。
5. 【請求項５】 前記把持爪対が、バネの外周面を外側か
   ら挟持するように構成された一対の外把持爪と、バネの
   内周面を内側から押し開く方向に押圧することにより把
   持するように構成された一対の内把持爪とからなり、両
   把持爪の開閉中心が実質的に一致してなる請求項２記載
   のシリンダヘッドのバネ組み込み装置。
6. 【請求項６】 バネを把持するためのバネチャックであ
   って、それぞれが実質的に鉛直方向に延び且つ開閉する
   把持爪対と、該把持爪対を開閉駆動するための駆動用の
   アクチュエータとを備えており、前記把持爪対が、バネ
   の中心軸が実質的に鉛直方向を向くようにバネの外周側
   および／または内周側を把持しうるように、把持爪にお
   けるバネとの接触部が、バネの表面に鉛直方向に沿うよ
   うに形成されてなるバネチャック。
7. 【請求項７】 前記把持爪対が、バネの外周面を外側か
   ら挟持するように構成された一対の外把持爪からなる請
   求項６記載のバネチャック。
8. 【請求項８】 前記把持爪対が、バネの内周面を内側か
   ら押し開く方向に押圧することによりバネを把持するよ
   うに構成された一対の内把持爪からなる請求項６記載の
   バネチャック。
9. 【請求項９】 前記把持爪対が、バネの外周面を外側か
   ら挟持するように構成された一対の外把持爪と、バネの
   内周面を内側から押し開く方向に押圧することにより把
   持するように構成された一対の内把持爪とからなり、両
   把持爪の開閉中心が実質的に一致してなる請求項６記載
   のバネチャック。