JPH0847831A - シリンダヘッドのバルブ組み込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バルブステムとバルブガイドホールとの調芯を
行いつつバルブをシリンダヘッドに自動的に組み込みう
る組み込み装置の提供。 【構成】バルブ組み込みロボット３が、バルブＶのステ
ム先端を下方に向けてバルブのネック部を緩く把持する
ための開閉しうるバルブチャック１と、バルブチャック
１を、所定位置にある配膳パレット上のバルブと所定位
置にあるシリンダヘッドＨとのあいだを往復動させ、バ
ルブを上方からシリンダヘッドに組み込むためのマニピ
ュレータ６とを有しており、調芯手段として、バルブガ
イドホール１２の下方に移動して外気を吸引する真空ノ
ズル２と、その真空ノズルの先端から真空ポンプ１６ま
での配管途中に所定値以下になった圧力を検出するため
の負圧スイッチ１７とを有している。

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ルブ
組み込み装置に関する。さらに詳しくは、自動二輪車
用、四輪車用または汎用エンジン等のエンジンのシリン
ダヘッドに吸排気バルブ（以下、単にバルブという）を
組み込むための装置であって、シリンダヘッドの背面側
（内面側）からバルブのステムとバルブガイドホールと
の芯合わせをしつつバルブガイドホールにバルブを挿入
するためのバルブ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に代表され
るような少量多品種（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バルブ、バルブスプリ
ングおよびステム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、バルブスプリング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なければならない
が、バルブだけはシリンダヘッドの内側から装着しなけ
ればならない。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半分手さぐりでバ
ルブガイドホールにバルブを挿入するか、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、バルブを上方からバルブガイドホ
ールに挿入するという方法がとられている。

【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、バルブ組み込み時の重
いシリンダヘッドの反転はやっかいな作業である。さら
に、バルブの組み込み作業は、小さいバルブガイドホー
ルにほとんど隙間なく細いバルブステムを挿入するもの
であるため、人の手でこそ容易になしうるものである。
一方、必要部品をすべて組立ロボットで自動組立しよう
とした場合、たとえロボットのティーチングによってバ
ルブガイドホールのちょうど上方にバルブステムの先端
が来るように位置合わせしていたとしても、前述のごと
く密な嵌合作業であるためにバルブ組み込み時の正確な
芯合わせを自動的に行うのはきわめて困難である。した
がって、従来ではロボットなどを用いて自動的にシリン
ダヘッドに必要部品を組み込むことはなされていないの
が現状である。

【０００４】なお、一般に少品種多量生産される自動四
輪車のエンジン組み立てにおいては、独特のバルブ組み
込み装置がたとえば特開昭６０−２３８２３７号公報に
開示されているが、このものは複雑な構成のバルブチャ
ックを備えており、また、バルブ把持時のバルブの軽い
揺動性が期待できない。

【０００５】本発明はかかる課題を解消するためになさ
れたものであり、バルブステムとバルブガイドホールと
の調芯を行いつつバルブを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、従来きわめて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容易かつ正確ならしめたのであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のバルブ組み込み
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、シリンダヘッドに吸排気バル
ブを組み込むための組み込み装置であって、吸排気バル
ブをそのステム先端側を下方に向けてシリンダヘッドの
バルブガイドホールの上方から挿入するための組み込み
ロボットと、載置されたシリンダヘッドを保持してその
上下面を反転させてシリンダヘッドの内面側を上方に向
けるための反転テーブルと、前記コンベア上のシリンダ
ヘッドを把持して前記反転テーブルまで移動させ、かつ
反転テーブル上のシリンダヘッドを前記コンベア上に戻
すためのパレットチェンジャーとからなり、前記組み込
みロボットが、吸排気バルブのステム先端側を下方に向
けてヘッド側のネック部を緩く把持するための、接近お
よび離間することにより開閉しうる一対の把持爪からな
るチャックと、吸排気バルブのステム先端とバルブガイ
ドホールとの芯合わせを行うための調芯手段とを有して
おり、前記把持爪の下端の互いに当接し合う部位に吸排
気バルブのネック部外形よりも大きい内径の円状切り欠
きが形成されている。

【０００７】前記組み込みロボットが、前記チャック
を、所定位置にある配膳パレット上の吸排気バルブと所
定位置にあるシリンダヘッドとのあいだを往復動させ、
吸排気バルブを上方からシリンダヘッドに組み込むため
のマニピュレータを有しており、また、前述の調芯手段
が、前記バルブガイドホールの下方に移動して外気を吸
引する真空ノズルと、その真空ノズルの先端から真空ポ
ンプまでの配管途中に所定値以下になった圧力を検出す
るための負圧スイッチとを有しているのが好ましい。

【０００８】前記反転テーブルが、前記コンベアにおけ
るシリンダヘッド停止位置の前記パレットチェンジャー
を挟んだ反対側に配置されており、パレットチェンジャ
ーが、鉛直方向に延設された回転軸と該回転軸に垂直方
向に延設されたアームと該アームの両端近傍に備えられ
た一対のシリンダヘッド把持部材とを有しており、該一
対の把持部材のうちの一方の把持部材が前記停止位置か
らシリンダヘッドを把持して反転テーブルへ移動させる
と同時に他方の把持部材が反転テーブル上のシリンダヘ
ッドを把持してコンベア上の前記停止位置へ戻すように
構成されているのが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明のバルブ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。すなわち、たとえば
ステムシールリングを装着したのち、コンベアによって
搬送されてきたシリンダヘッドはその外面側が上を向い
ているが、パレットチェンジャーによって反転テーブル
へ搬入されたあと、この反転テーブルによって内面側が
上を向くように約１８０°反転させられる。ついで、バ
ルブは上方からシリンダヘッドのバルブガイドホールへ
挿入される。当然このときバルブはそのバルブヘッドが
上側となり、そのステムの先端側が下を向いている。一
般にバルブはそのヘッド部は円盤状を呈し、その円盤状
下面がほぼ円錐状にされている。したがって、バルブチ
ャックによってバルブヘッド近傍（いわばネック部）を
緩く把持することにより、前記円錐状部分にバルブチャ
ックの把持爪の、バルブネック部より直径の大きい切り
欠きが当接し、バルブはバルブヘッドを引っかけられて
前記当接部分を中心に揺動自在にぶら下げられるので調
芯が容易となる。

【００１０】調芯手段として外気を吸引する真空ノズル
をバルブガイドホールの下方に持ってくれば、チャック
によってぶら下げられているバルブがバルブガイドホー
ルに上方から接近したときに、バルブステムの先端（下
を向いている）がバルブガイドホールに吸い寄せられる
ため、調芯が一層容易となりる。また、真空ノズルに負
圧スイッチが備えられているため、バルブステムの先端
がバルブガイドホールに一致したとき、つまりバルブス
テムの先端がバルブガイドホールをほぼ塞ぐ位置にきた
ときには真空ノズルから真空ポンプにいたる配管内圧が
急激に低下するため、これが容易に検出されるので調芯
が確実になる。

【００１１】また、コンベア上のシリンダヘッド停止位
置と反転テーブルとのあいだを、シリンダヘッドの往復
動を同時に行いうるパレットチェンジャーを備えたバル
ブ組み込み装置にあっては、シリンダヘッドの自動組み
込みがより一層迅速なものとなる。

【００１２】

【実施例】つぎに、図面を参照しつつ本発明のバルブ組
み込み装置の実施例を説明する。

【００１３】図１は本発明のバルブ組み込み装置が適用
されるバルブ組み込みラインの一例を示す配置図、図２
は本発明のバルブ組み込み装置によるシリンダヘッドの
バルブ挿入動作を示す斜視図、図３は本発明のバルブ組
み込み装置におけるバルブ組み込みロボットの一実施例
の動作を示す説明図、図４は本発明のバルブ組み込み装
置の一実施例を示す一部切欠き正面図、図５は図４のバ
ルブ組み込み装置の平面図、図６は図３のバルブ組み込
みロボットにおけるバルブチャックの一例を示す説明図
である。

【００１４】図１において、Ａは部品収納棚であり、本
例の場合はバルブが収納された通箱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からバルブを受け取る位置Ｅａとシリ
ンダヘッドへバルブ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。１１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５に取り付けられたシリンダヘッドを各
部品（バルブ、スプリング、シールリング等）の組み込
みステーションへ搬送するためのものである。４は反転
テーブルであり、シリンダヘッドをパレット５とともに
反転させてシリンダヘッドの内側を上方に向けてバルブ
の挿入を容易にするためのものである。７はパレットチ
ェンジャーであり、シリンダヘッドをパレット５ととも
に前記シリンダヘッド搬送用のコンベアライン１１から
前記反転テーブル４へ移し変えるものである。３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
らバルブを抜き取り、これを反転テーブル４上のシリン
ダヘッドに組み込むためのものである。バルブが組み込
まれたシリンダヘッドはパレット５とともにパレットチ
ェンジャー７によってシリンダヘッド搬送用のコンベア
ライン１１に戻される。

【００１５】本発明のバルブ組み込み装置は、上記配膳
パレットラインＥにおけるバルブを組み込むための位置
Ｅｂ上の配膳パレットＰから、反転テーブル４上のシリ
ンダヘッドへバルブを移送し、且つ組み込むために配設
されるものである。

【００１６】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。

【００１７】Ｖはバルブであり、吸気バルブと排気バル
ブとがそれぞれ４本ずつシリンダヘッドＨに組み込まれ
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６
０°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６０°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。バルブＶはバルブチャック（図３〜５にお
ける符号１）によってシリンダヘッドＨのバルブガイド
ホール１２（図３参照）の直上に運ばれる。２は真空ノ
ズルであり、図示のごとく、ある一本のバルブＶを組み
込むときにそのバルブガイドホールのちょうど下方へ移
動し、バルブガイドホールの下端開口に接近して外気を
吸引するものである。

【００１８】図３には、前記真空ノズル２とバルブチャ
ック１とを備えたバルブ組み込みロボットの動作の概略
が示されている。バルブチャック１は後述するように互
いに開閉する一対の把持爪１３（図６参照）を備えてお
り、バルブＶのヘッドＶｈ（図２参照）の図中下部のネ
ック部Ｎ（図２参照）を緩く把持するものである。した
がって、バルブＶは把持された部位を中心に旋回揺動
（いわゆるピボッティング）が可能である。このような
バルブチャック１と真空ノズル２とを備えた組み込みロ
ボット３が示されている。本組み込みロボット３は、そ
のバルブチャック１を操作するロボットと真空ノズル２
を操作するロボットとが別体であり、互いに連動するよ
うにされている。４は反転テーブルであり、パレット５
を把持してパレット５に保持されているシリンダヘッド
Ｈをともに約１８０°（正確には１８０°±３０°）反
転させるものである。ＰはバルブＶが配列された配膳パ
レットである。６はその先端に前記バルブチャック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
逐一バルブＶを把持して抜き取り、前記反転テーブル４
上のシリンダヘッドＨのバルブガイドホール１２に挿入
して組み付けるものである。

【００１９】図４には叙上のバルブ組み込みロボット３
（図３）を備えたバルブ組み込み装置が示されている。
図中７はパレットチェンジャーであり、鉛直方向に延設
され且つ自軸回りに回転しうる軸部材８と、軸部材８の
両側へ実質的に水平に延びるアーム部材９とを有してい
る。アーム部材９の両端近傍にはそれぞれパレットを把
持するためのチャック部１０が形成されている。このパ
レットチェンジャー７は、コンベアライン１１における
パレット５の停止位置からシリンダヘッドの取り付けら
れたパレット５をその一方のチャック部１０で把持し、
そのアーム部材９が水平面内に１８０°回転して反転テ
ーブル４まで運んでそこに載置する。なお、それと同時
に他方のチャック部によって反転テーブル４上のバルブ
組み込み済のシリンダヘッドを前記コンベアライン１１
におけるパレット５の停止位置まで戻すこともできる。
パレットチェンジャー７のアーム部材９はパレットの交
換をし終えるとさらに９０°回転して（コンベアライン
とほぼ平行になるように９０°進むかまたは９０°戻っ
て）反転テーブル４上から退避し、組み込みロボット３
（図３）によるバルブ組み込みが開始される。アーム部
材９の回転については図５に示されている。

【００２０】バルブ組み込みに際し、反転テーブル４は
その上にほぼ水平状態に載置されたパレット５をしっか
りと把持する。そして、約１５０°から約２１０°回転
してシリンダヘッドＨの内面側を若干傾いた状態で上方
に向ける。これは、図３に示されるように、バルブＶを
挿入すべきバルブガイドホール１２がシリンダヘッドＨ
の上下軸から約３０°傾いた方向に穿設されているから
である。ついで、組み込みロボット３のバルブチャック
１が配膳パレットＰから一本のバルブＶをぶら下げてシ
リンダヘッドＨの所定のバルブガイドホール１２のちょ
うど上方に運び、それと同時にまたは先立って真空ノズ
ル２が前記所定のバルブガイドホール１２のちょうど下
方に移動する。真空ノズル２からは、駆動部に装備され
た真空ポンプ１６によって外気が吸引されている。

【００２１】バルブチャック１は、図６に示されるよう
にほぼＬ字上の一対の把持爪１３と、この一対の把持爪
１３を互い接近または遠ざける（以下、開閉といい、ま
た図中、二点鎖線は開状態を示す）ための公知の空圧駆
動のアクチュエータ１４とから構成されている。把持爪
１３の下端の互いに当接し合う部位がちょうどバルブＶ
（二点鎖線で示す）のネック部を把持する部分である
が、この部分にはバルブＶのネック部外形よりも大きい
内径の円状切り欠き１５が形成されている。この切り欠
き１５によってバルブヘッドＶｈ部分が吊り下げられ、
バルブＶはステムＶｓ部分を下方に向けてぶらぶらと揺
動可能にされる。バルブチャック１はバルブＶをかかる
状態でシリンダヘッドのバルブガイドホール１２のちょ
うど上方に運ぶ。

【００２２】一方、図３に示すように真空ノズル２はバ
ルブＶの移動に先立って前記バルブガイドホール１２の
ちょうど下方に移動し、ノズル先端をバルブガイドホー
ル１２下端に近接させるべく上方に伸びる。そうする
と、真空ノズル２はバルブガイドホール１２を通しても
外気を吸引するので、そのバルブガイドホール１２のす
ぐ上方にあるバルブＶを吸い寄せる効果が生じる。その
結果バルブステムＶｓとバルブガイドホール１２との芯
合わせが容易になる。

【００２３】また、真空ノズル２はその先端から真空ポ
ンプ１６に至る吸引通路に、通路内圧が所定値以下に低
下したときにこれを検出するための公知の負圧スイッチ
１７が備えられている。この負圧スイッチ１７によって
前記バルブＶがバルブガイドホール１２の真上に来たこ
と、つまり、バルブステムＶｓとバルブガイドホール１
２との芯が合ったことが検知される。すなわち、バルブ
ガイドホール１２に近接した真空ノズル２はバルブガイ
ドホール１２を通しても外気を吸引するので、バルブス
テムＶｓとバルブガイドホール１２との芯が合うとバル
ブステムＶｓの先端がバルブガイドホール１２の上端を
塞ぐようになってバルブガイドホール１２内および真空
ノズル２の吸引通路内の圧力がさらに低下し、この圧力
低下を前記負圧スイッチ１７が検出するのである。

【００２４】本実施例では真空ノズル２の先端内径は約
４〜８ｍｍである。これは、バルブガイドホール１２の
内径が４．０ 〜７．０ ｍｍの範囲にあることから、
効果的にバルブを吸い寄せうるように選定されたもので
ある。また、そのときの排気能力が約１５０Ｌ／分以上
となるように真空ポンプが選定される。

【００２５】しかして、バルブステムＶｓとバルブガイ
ドホール１２との芯が合ったことが負圧スイッチによっ
て検知されると、バルブチャック１は下降してバルブＶ
をバルブガイドホール１２内に挿入する。この挿入方法
の一例として本実施例では、バルブチャック１が緩く把
持しているバルブＶを一端バルブガイドホール１２にあ
る程度挿入したのち、バルブチャック１が開いてバルブ
を放したうえで上方に退避し、ついで再度閉じて下降す
ることによってバルブチャック１の下端がバルブヘッド
を押して所定位置まで確実に挿入している。これは、当
初バルブチャック１はバルブを緩く把持しているため、
そのままではバルブを所定位置まで確実に挿入しにくい
からである。

【００２６】なお、組み込みロボット３におけるバルブ
チャックと真空ノズルとの移動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。

【００２７】また、上記作業が自動的にバルブの所定装
備本数分だけ繰り返されてシリンダヘッドへのバルブ組
み込みが完了する。叙上の実施例では１台のバルブ組み
込み装置で吸気バルブのみ（または排気バルブのみ）を
組み込むようにされているため、組み込み完了後のシリ
ンダヘッドへはパレットチェンジャーによってコンベア
ラインのパレット停止位置まで戻されたあと排気バルブ
（または吸気バルブ）の組み込みステーションまで搬送
される。そこでは、前記実施例とほぼ同一のバルブ組み
込み装置が設置されている。ただし、その反転テーブル
は前記実施例における反転テーブルとは反対側に（鉛直
から）３０°傾斜させられる。なぜなら、本例のシリン
ダヘッドでは、前述のごとく吸気バルブと排気バルブと
が６０°の角度をなして組み込まれるからである。もち
ろん、一台のバルブ組み込み装置によって吸気バルブと
排気バルブとを組み込めるように構成することも可能で
ある。

【００２８】さらに、万が一、何らかの原因で組み込み
ロボットがある一本のバルブをシリンダヘッドに組み込
むことができなかった場合、そのバルブは配膳パレット
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Ｓ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
ルブをシリンダヘッドに組み込み直すことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、自動的にシリンダヘッ
ドを反転させて所定角度に保持することができ、しか
も、バルブステムとバルブガイドホールとの調芯を行い
つつバルブをシリンダヘッドに組み込むことができる。
その結果、従来困難であると考えられてきたシリンダヘ
ッドの自動組立を容易かつ正確ならしめうる。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】本発明のバルブ組み込み装置によるシリンダヘ
ッドのバルブ挿入動作を示す斜視図である。

【図３】本発明のバルブ組み込み装置におけるバルブ組
み込みロボットの一実施例の動作を示す斜視図である。

【図４】本発明のバルブ組み込み装置の一実施例を示す
一部切欠き正面図である。

【図５】図４のバルブ組み込み装置の平面図である。

【図６】図３のバルブ組み込みロボットにおけるバルブ
チャックの一例を示す説明図である。

【符号の説明】 １・・・バルブチャック ２・・・真空ノズル ３・・・組み込みロボット ４・・・反転テーブル ６・・・マニピュレータ ７・・・パレットチェンジャー １１・・・コンベアライン １２・・・バルブガイドホール １６・・・真空ポンプ １７・・・負圧スイッチ Ｈ・・・シリンダヘッド Ｖ・・・バルブ

Claims (3)

【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、シリンダヘッドに吸排気
   バルブを組み込むための組み込み装置であって、 吸排気バルブをそのステム先端側を下方に向けてシリン
   ダヘッドのバルブガイドホールの上方から挿入するため
   の組み込みロボットと、載置されたシリンダヘッドを保
   持してその上下面を反転させてシリンダヘッドの内面側
   を上方に向けるための反転テーブルと、前記コンベア上
   のシリンダヘッドを把持して前記反転テーブルまで移動
   させ、かつ反転テーブル上のシリンダヘッドを前記コン
   ベア上に戻すためのパレットチェンジャーとからなり、 前記組み込みロボットが、吸排気バルブのステム先端側
   を下方に向けてヘッド側のネック部を緩く把持するため
   の、接近および離間することにより開閉しうる一対の把
   持爪からなるチャックと、吸排気バルブのステム先端と
   バルブガイドホールとの芯合わせを行うための調芯手段
   とを有しており、前記把持爪の下端の互いに当接し合う
   部位に吸排気バルブのネック部外形よりも大きい内径の
   円状切り欠きが形成されてなるシリンダヘッドのバルブ
   組み込み装置。
2. 【請求項２】前記組み込みロボットが、前記チャックを
   所定位置にある配膳パレット上の吸排気バルブと所定位
   置にあるシリンダヘッドとのあいだを往復動させ、吸排
   気バルブを上方からシリンダヘッドに組み込むためのマ
   ニピュレータを有しており、前記調芯手段が、前記バル
   ブガイドホールの下方に移動して外気を吸引する真空ノ
   ズルと、その真空ノズルの先端から真空ポンプまでの配
   管途中に所定値以下になった圧力を検出するための負圧
   スイッチとを有してなる請求項１記載のシリンダヘッド
   のバルブ組み込み装置。
3. 【請求項３】前記反転テーブルが、前記コンベアにおけ
   るシリンダヘッド停止位置の前記パレットチェンジャー
   を挟んだ反対側に配置されており、パレットチェンジャ
   ーが、鉛直方向に延設された回転軸と該回転軸に垂直方
   向に延設されたアームと該アームの両端近傍に備えられ
   た一対のシリンダヘッド把持部材とを有しており、該一
   対の把持部材のうちの一方の把持部材が前記停止位置か
   らシリンダヘッドを把持して反転テーブルへ移動させる
   と同時に他方の把持部材が反転テーブル上のシリンダヘ
   ッドを把持して前記停止位置へ戻すように構成されてな
   る請求項１記載のシリンダヘッドのバルブ組み込み装
   置。