KR101924129B1 - 조립 장치, 조립 헤드 및 조립 방법 - Google Patents

조립 장치, 조립 헤드 및 조립 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밸브 스템에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 장치를 제공한다. 이 조립 장치는, 준비 유닛에 준비된 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태인 채로 보유지지하여, 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시키는 조립 헤드를 구비한다. 상기 조립 헤드는, 수용실을 갖는 수용 부재와, 상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비한다. 상기 수용 부재는, 상기 한 쌍의 코터편이 접촉되는 제1 접촉부와, 상기 밸브 스템이 접촉되는 제2 접촉부를 포함한다. 상기 제2 접촉부는 상기 밸브 스템을 축방향으로 위치 결정하고, 상기 제1 접촉부는 상기 한 쌍의 코터편을 상기 축방향으로 위치 결정한다.

Description

조립 장치, 조립 헤드 및 조립 방법
본 발명은, 엔진의 밸브 스템에 리테이너를 조립하는 기술에 관한 것이다.
리테이너는 한 쌍의 코터편을 개재하여 밸브 스템에 장착된다. 한 쌍의 코터편은 밸브 스템에 걸어맞춤하는 부품이다. 특허문헌 1~3에는, 한 쌍의 코터편이 이미 조립된 리테이너를 밸브 스템에 조립하는 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치에서는, 리테이너로부터 한 쌍의 코터편을 밀어올려 한 쌍의 코터편 사이를 열고, 한 쌍의 코터편 사이에 밸브 스템을 삽입한다. 그리고, 밸브 스템의 걸어맞춤 홈에 코터편을 걸어맞춤시켜 코터편을 리테이너로 되돌림으로써 리테이너를 밸브 스템에 조립한다. 특허문헌 4에는, 리테이너를 밸브 스템에 장착한 후, 분리 상태로 준비한 한 쌍의 코터편을 밸브 스템에 장착하는 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 평10-61420호 공보 특허문헌 2: 일본특허 제4033703호 공보 특허문헌 3: 일본공개특허 2012-241519호 공보 특허문헌 4: 일본공개특허 평5-301133호 공보
특허문헌 1~3의 장치의 경우, 리테이너로부터 밀어올려지는 한 쌍의 코터편의 자세가 갖추어지도록 장치마다의 조정이 필요한 경우가 많다. 또한, 이 조정은 트라이얼&에러를 거듭함으로써만 이룰 수 있고, 숙련된 작업자이어도 조정에 많은 시간을 필요로 하기 때문에 장치의 최초 가동 개시가 늦어지는 요인이 되고 있다. 또한, 특허문헌 1~4의 장치 모두에서 한 쌍의 코터편과 밸브 스템의 위치 어긋남이 이들의 걸어맞춤 불량을 초래하는 요인이 된다.
본 발명의 목적은, 한 쌍의 코터편과 밸브 스템의 걸어맞춤에 있어서, 장치의 조정 없이 높은 정밀도로 이들 걸어맞춤의 위치 결정을 하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 장치로서,
상기 한 쌍의 코터편을, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비하는 준비 유닛과,
상기 준비 유닛에 준비된 상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태인 채로 보유지지하여, 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시키는 조립 헤드와,
상기 조립 헤드를 상기 준비 유닛과 상기 밸브 스템의 사이에서 이동시키는 이동 유닛을 구비하고,
상기 조립 헤드는,
상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편이 아래로부터 수용되는 수용실을 갖는 수용 부재와,
상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태로 보유지지하고, 또한 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비하며,
상기 수용 부재는,
상기 수용실의 내벽에 설치되어, 상기 수용실에 수용되는 상기 한 쌍의 코터편의 상단면이 각각 접촉되는 제1 접촉부와,
상기 수용실의 상벽에 설치되어, 상기 수용실의 하방으로부터 삽입되는 상기 밸브 스템의 상단면이 접촉되는 제2 접촉부를 포함하고,
상기 제2 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 밸브 스템을 상기 밸브 스템의 축방향으로 위치 결정하며,
상기 제1 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 축방향으로 위치 결정하는 것을 특징으로 하는 조립 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 헤드로서,
상기 한 쌍의 코터편이, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 아래로부터 수용되는 수용실을 갖는 수용 부재와,
상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태로 보유지지하고, 또한 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비하고,
상기 수용 부재는,
상기 수용실의 내벽에 설치되어, 상기 수용실에 수용되는 상기 한 쌍의 코터편의 상단면이 각각 접촉되는 제1 접촉부와,
상기 수용실의 상벽에 설치되어, 상기 수용실의 하방으로부터 삽입되는 상기 밸브 스템의 상단면이 접촉되는 제2 접촉부를 포함하며,
상기 제2 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 밸브 스템을 상기 밸브 스템의 축방향으로 위치 결정하고,
상기 제1 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 축방향으로 위치 결정하는 것을 특징으로 하는 조립 헤드가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 방법으로서,
상기 한 쌍의 코터편을, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비하는 준비 공정과,
상기 준비 공정에서 준비된 상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 조립 헤드로 상기 분리 상태인 채로 보유지지하는 보유지지 공정과,
상기 조립 헤드를 상기 리테이너 및 밸브 스프링이 세트된 상기 밸브 스템의 위치로 이동시키고, 상기 조립 헤드에 의해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템에 걸어맞춤시킴과 아울러, 상기 리테이너를 조립하는 조립 공정을 구비하고,
상기 한 쌍의 코터편을 상기 조립 헤드에서 상기 분리 상태인 채로 보유지지하기 전에, 상기 한 쌍의 코터편 각각의 상단면을 상기 조립 헤드의 코터 수용부에 접촉시켜, 상기 조립 헤드에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상하 방향으로 위치 결정하는 공정과,
상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템에 걸어맞춤시키기 전에, 상기 조립 헤드에 상기 밸브 스템을 진입시킴과 아울러, 상기 밸브 스템의 상단면을 상기 조립 헤드의 밸브 스템 수용부에 접촉시켜, 상기 조립 헤드에 대해 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 위치 결정하는 공정을 더 구비하며,
상기 조립 헤드에 대해 상기 한 쌍의 코터편과 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 상대적으로 위치 결정한 상태로, 상기 한 쌍의 코터편의 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시켜, 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 상기 리테이너를 조립하는 것을 특징으로 하는 조립 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면,
밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 방법으로서,
상기 한 쌍의 코터편을, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비하는 준비 공정과,
상기 준비 공정에서 준비된 상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 조립 헤드로 상기 분리 상태인 채로 보유지지하는 보유지지 공정과,
상기 조립 헤드를 상기 리테이너 및 밸브 스프링이 세트된 상기 밸브 스템의 위치로 이동시키고, 상기 조립 헤드에 의해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템에 걸어맞춤시킴과 아울러, 상기 리테이너를 조립하는 조립 공정을 구비하고,
상기 조립 헤드는,
상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편이 아래로부터 수용되는 수용실을 갖는 수용 부재와,
상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태로 보유지지하고, 또한 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비하며,
상기 보유지지 공정은,
상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태인 채로 보유지지할 때에, 상기 한 쌍의 코터편의 상단면을 각각 상기 수용실의 제1 위치 결정 기준부에 접촉시켜, 상기 수용실에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상하 방향으로 위치 결정하는 공정을 포함하고,
상기 조립 공정은,
상기 수용실에 상기 밸브 스템을 진입시킴과 아울러, 상기 밸브 스템의 상단면을 상기 수용실의 제2 위치 결정 기준부에 접촉시켜, 상기 수용실에 대해 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 위치 결정하는 공정을 포함하며,
상기 한 쌍의 코터편과 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 상대적으로 위치 결정한 상태로, 상기 보유지지 유닛에 의해 상기 한 쌍의 코터편의 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시켜, 상기 리테이너를 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 조립하는 것을 특징으로 하는 조립 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 한 쌍의 코터편과 밸브 스템의 걸어맞춤에 있어서, 장치의 조정 없이 높은 정밀도로 이들 걸어맞춤의 위치 결정을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 조립 장치의 평면도.
도 2는 도 1의 조립 장치의 제어 유닛의 블록도.
도 3은 지지 장치의 설명도.
도 4는 밸브 지지 유닛의 설명도.
도 5는 코터 공급기의 설명도.
도 6은 코터 공급기의 설명도.
도 7은 코터편의 준비 유닛의 설명도.
도 8은 코터편의 준비 유닛의 설명도.
도 9는 리테이너 공급기의 설명도.
도 10은 조립 동작의 설명도.
도 11은 조립 동작의 설명도.
도 12는 리테이너 조립 헤드의 설명도.
도 13은 리테이너 조립 헤드의 설명도.
도 14는 리테이너 조립 헤드의 설명도.
도 15는 리테이너 조립 동작의 설명도.
도 16은 코터 조립 헤드의 설명도.
도 17은 코터 조립 헤드의 설명도.
도 18은 분리 부재 및 그 구동 유닛의 설명도.
도 19는 수용 부재의 설명도.
도 20은 수용 부재의 설명도.
도 21은 수용 부재의 설명도.
도 22는 수용 부재의 설명도.
도 23은 코터 조립 헤드의 설명도.
도 24는 코터 조립 헤드의 설명도.
도 25는 코터 조립 헤드의 설명도.
<장치의 개요>
도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 관한 조립 장치(A)에 대해 설명한다. 또, 각 도면에서 화살표 X, Y는 서로 직교하는 수평 방향을 나타내고, 화살표 Z는 상하 방향을 나타낸다. 도 1은 조립 장치(A)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 조립 장치(A)는, 실린더 헤드(100)의 밸브에 한 쌍의 코터편을 개재하여 리테이너를 조립하는 장치이다. 실린더 헤드(100)의 기통 수 및 기통 배치와 밸브 수에 제한은 없지만, 본 실시형태에서의 실린더 헤드(100)는 예시적으로 직렬 3기통으로 12밸브(1기통당 4밸브)이다.
조립 장치(A)는, 반송 유닛(1), 지지 장치(2), 코터 공급기(3), 리테이너 공급기(4), 이동 유닛(5), 복수의 리테이너 조립 헤드(6), 복수의 코터 조립 헤드(7)를 구비한다.
반송 유닛(1)은 실린더 헤드(100)를 반송한다. 실린더 헤드(100)는 팔레트(160) 상에 탑재되어 반송된다. 본 실시형태의 경우, 반송 유닛(1)은 2열의 컨베이어 유닛(10)을 구비한다. 각 컨베이어 유닛(10)은 예를 들어 롤러 컨베이어로서, X방향으로 연장 설치되어 있고, 반송 유닛(1)은 X방향의 반송 라인을 형성한다. 팔레트(160)는 2열의 컨베이어 유닛(10)에 걸치게 하여 놓이고, 실린더 헤드(100)는 X방향으로 반송된다.
지지 장치(2)는, 실린더 헤드(100)를 컨베이어 유닛(10)으로부터 리프트 업하여 조립 작업 중 실린더 헤드(100)를 지지한다. 자세한 것은 후술한다.
코터 공급기(3)는 각 코터 조립 헤드(7)에 한 쌍의 코터편을 공급하는 기구이며, 리테이너 공급기(4)는 각 조립 헤드(6)에 리테이너를 공급하는 기구이다. 본 실시형태에서는, 반송 유닛(1)의 반송 라인을 사이에 두고 Y방향의 한쪽(도 1에서 우측)에 리테이너 공급기(4)를 배치하고, Y방향의 다른 쪽(도 1에서 좌측)에 코터 공급기(3)를 배치한다. 이에 의해, 리테이너의 조립과 한 쌍의 코터편의 조립을 실린더 헤드(100)의 한쪽과 다른 쪽으로부터 교대로 또는 간섭이 발생하지 않는 범위에서 타이밍을 중첩시켜 행할 수 있어, 택트 타임을 향상시킬 수 있다.
이동 유닛(5)은, 복수의 리테이너 조립 헤드(6)와 복수의 코터 조립 헤드(7)를 독립적으로 이동시키는 장치이다. 이동 유닛(5)은, 본 실시형태의 경우 갠트리식 기구로서, 일부 구성을 공용하면서 복수의 리테이너 조립 헤드(6)를 이동시키는 유닛과, 복수의 코터 조립 헤드(7)를 이동시키는 유닛을 구성한다.
이동 유닛(5)은, 수평 이동 유닛(50)과 승강 유닛(55a, 55b)을 구비한다. 수평 이동 유닛(50)은, X방향으로 이격되어 평행하게 배치된 한 쌍의 레일(51)을 구비한다. 각 레일(51)은 Y방향으로 연장 설치되어 있다. 이들 레일(51)은, 복수의 리테이너 조립 헤드(6)를 이동시키는 유닛과, 복수의 코터 조립 헤드(7)를 이동시키는 유닛으로 공용하고 있지만, 개별적으로 마련해도 상관없다.
각 레일(51)에는, 독립적으로 이동 가능한 2개의 슬라이더(52a, 52b)가 설치되어 있다. 각 슬라이더(52a, 52b)는 레일(51)과 걸어맞춤되고, 레일(51)을 따라 이동 가능하다. 2개의 슬라이더(52a) 사이에는 레일(53a)이 설치되어 있다. 또한, 2개의 슬라이더(52b) 사이에는 레일(53b)이 설치되어 있다. 레일(53a, 53b)은 X방향으로 연장 설치되어 있다.
레일(53a)에는 슬라이더(54a)가 설치되어 있다. 슬라이더(54a)는 레일(53a)과 걸어맞춤되고, 레일(53a)을 따라 이동 가능하다. 마찬가지로 레일(53b)에는 슬라이더(54b)가 설치되어 있다. 슬라이더(54b)는 레일(53b)과 걸어맞춤되고, 레일(53b)을 따라 이동 가능하다.
수평 이동 유닛(50)은, 슬라이더(52a, 52b, 54a, 54b)를 이동시키는 구동 기구를 구비한다(도시생략). 이 구동 기구는, 예를 들어 모터 등의 구동원과, 볼 나사 기구 등의 구동력 전달 기구이다.
승강 유닛(55a)은 슬라이더(54a)에 설치되고, 승강 유닛(55b)은 슬라이더(54b)에 설치되어 있다. 승강 유닛(55a, 55b)은, 도 5에 도시된 바와 같이 대응하는 슬라이더(54a, 54b)에 고정되는 본체(551)와, Z방향으로 승강되는 승강 부재(552)와, 헤드 지지 부재(553)를 구비한다. 본체(551)에는, 승강 부재(552)를 Z방향으로 이동하는 구동 기구(예를 들어 모터 등의 구동원과, 볼 나사 기구 등의 구동력 전달 기구)가 설치된다.
헤드 지지 부재(553)는 승강 부재(552)의 하단부에 고정되어 있다. 승강 유닛(55a)의 헤드 지지 부재(553)에는 복수의 리테이너 조립 헤드(6)가 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 3개의 리테이너 조립 헤드(6)가 X방향으로 나열하여 배치되어 있다. 승강 유닛(55b)의 헤드 지지 부재(553)에는 복수의 코터 조립 헤드(7)가 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 6개의 코터 조립 헤드(7)가 설치되어 있다. 6개의 코터 조립 헤드(7)는 Y방향으로 2열로 배치되고, 각 열에는 3개의 코터 조립 헤드(7)가 X방향으로 나열하여 배치되어 있다.
이상의 구성에 의해, 모든 리테이너 조립 헤드(6)는, 2개의 슬라이더(52a), 레일(53a) 및 슬라이더(54a)에 의해 수평 방향(X, Y방향)으로 이동되고, 승강 유닛(55a)에 의해 Z방향으로 이동된다. 모든 코터 조립 헤드(7)는, 2개의 슬라이더(52b), 레일(53b) 및 슬라이더(54b)에 의해 수평 방향(X, Y방향)으로 이동되고, 승강 유닛(55b)에 의해 Z방향으로 이동된다.
리테이너 조립 헤드(6)는, 리테이너 공급기(4)에 의해 공급되는 리테이너를 밸브 스프링 상에 올려놓는다. 코터 조립 헤드(7)는, 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립한다. 이들의 상세는 후술한다.
<제어 유닛>
다음에, 도 2를 참조하여 조립 장치(A)의 제어 유닛(8)의 구성에 대해 설명한다. 도 2는 제어 유닛(8)의 블록도이다. 제어 유닛(8)은 처리부(81)와 기억부(82)와 인터페이스부(83)를 구비하고, 이들은 서로 도시하지 않은 버스에 의해 접속되어 있다. 처리부(81)는 기억부(82)에 기억된 프로그램을 실행한다. 처리부(81)는 예를 들어 CPU이다. 기억부(82)는, 예를 들어 RAM, ROM, 하드 디스크 등이다. 인터페이스부(83)는, 처리부(81)와 외부 디바이스(호스트 컴퓨터, 센서(85), 액추에이터(84))의 사이에 설치되고, 예를 들어 통신 인터페이스나 I/O 인터페이스이다. 호스트 컴퓨터는 조립 장치(A)가 설치되는 생산 설비 전체를 제어하는 제어 장치이다.
액추에이터(84)는 조립 장치(A)가 구비하는 모터나 솔레노이드 등이다. 센서(85)는 조립 장치(A)가 구비하는 각종 가동체의 동작을 검지하는 센서 등이다.
이하, 조립 장치(A)의 각 구성의 상세와, 제어 유닛(8)의 제어에 의한 동작에 대해 설명한다.
<지지 장치>
지지 장치(2)는, 조립 작업 동안에 실린더 헤드(100)를 지지한다. 도 3은 지지 장치(2)의 구성 및 동작의 설명도이다. 지지 장치(2)는, 테이블(20)을 구비한다. 테이블(20) 상에는, 복수의 위치 결정 핀(21)과 밸브 지지 유닛(22)이 고정되어 있다. 테이블(20)은 회동 유닛(24)에 지지되어 있다. 회동 유닛(틸트 유닛)(24)은, X방향과 평행한 축 둘레로 테이블(20)을 회동이 자유롭게 지지함과 아울러, 테이블(20)을 회동시키는 구동 기구(도시생략)를 구비한 장치이다. 이 구동 기구는, 예를 들어 모터 등의 구동원과 기어 기구(예를 들어 웜 기어 기구)로 구성할 수 있다.
회동 유닛(24)은 승강 유닛(25)에 지지되어 있다. 승강 유닛(25)은 예를 들어 전동 실린더나 에어 실린더 등의 액추에이터를 구비하고, 회동 유닛(24)을 Z방향으로 승강한다.
지지 장치(2)의 동작에 대해 설명한다. 도 3에서, 상태 ST1은 조립 작업 전의 대기 상태를 나타낸다. 테이블(20) 및 회동 유닛(24)은 컨베이어 유닛(10)의 반송면보다 낮은 위치에 위치한다.
실린더 헤드(100)는, 밸브(110)의 밸브 스템 및 밸브 스프링(140)이 조립된 상태로 컨베이어 유닛(10)에 의해 지지 장치(2)의 상방으로 반송되어 정지된다.
여기서, 밸브(110)는, 도 14 등에 도시된 바와 같이 밸브 스템(112)과, 그 하단에 설치된 밸브 헤드(111)를 가지며, 밸브 스템(112)에는 실린더 헤드(100)에 착좌(着座)하는 스프링 시트(150)와 밸브 스프링(140)이 세트되어 있다. 밸브 스프링(140)은 스프링 시트(150) 상에 밸브 스템(112)의 상단부를 둘러싸서 설치되어 있다. 도 25 등에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(112)의 상단부(113)에는, 한 쌍의 코터편(120)이 걸어맞춤하는 걸어맞춤부(114)가 형성되어 있고, 조립 장치(A)는 최종적으로 상단부(113)에 한 쌍의 코터편(120)을 개재하여 리테이너(130)를 조립한다.
도 3으로 되돌아가, 승강 유닛(25)을 구동하여 상태 ST2에 나타내는 바와 같이 테이블(20) 및 회동 유닛(24)을 상승시킨다. 테이블(20)의 상승 과정에서, 복수의 위치 결정 핀(21)이 팔레트(160)와 걸어맞춤되고, 실린더 헤드(100)가 팔레트(160)와 함께 컨베이어 유닛(10)으로부터 리프트 업된다. 리테이너 및 한 쌍의 코터편의 조립 작업은, 이와 같이 실린더 헤드(100)를 컨베이어 유닛(10)으로부터 리프트 업한 상태에서 행한다. 밸브 지지 유닛(22)은 밸브(110)에 접촉되어, 조립 작업 중인 밸브(110)가 연소실 측으로 탈락하는 것을 방지함과 아울러 조립 작업 중인 밸브(110)의 위치 관리를 행한다. 그 상세는 후술한다.
흡기측 밸브(110)와 배기측 밸브(110)는 통상적으로 서로 평행이 아니다. 본 실시형태의 경우, 밸브(110)에 대한 리테이너(130) 및 한 쌍의 코터편(120)의 조립 작업은, 밸브(110)의 밸브 스템이 Z방향과 평행한 상태(연직 상향 상태)에서 행한다. 이 때문에, 상태 ST3에 나타내는 바와 같이, 회동 유닛(24)에 의해 테이블(20)을 회동(틸트 구동)시킨다. 이 회동에 따라, 예를 들어 처음에 흡기측 밸브(110)군이 Z방향과 평행하게 된다. 흡기측 밸브(110)군에 대한 조립 작업이 완료되면, 배기측 밸브(110)군이 Z방향과 평행하게 된다.
도 4는 밸브 지지 유닛(22)의 사시도 및 단면도이다. 밸브 지지 유닛(22)은, 조립 작업 중에 밸브 스템(112)의 하단에 설치된 밸브 헤드(111)와 접촉하여, 밸브 스템(112)의 하방 이동을 허용하면서 밸브 스템(112)을 상방으로 압압하는 장치이다. 밸브 지지 유닛(22)은, 복수의 접촉 부재(221)를 구비한다.
접촉 부재(221)는 밸브(110)마다 설치되고, 따라서, 본 실시형태의 경우 12개이다. 접촉 부재(221)는, 밸브 헤드(111)와 접촉하는 판형의 접촉부(221a)와, 접촉부(221a)의 중앙으로부터 연장되는 축부(221b)를 포함한다.
또한, 밸브 지지 유닛(22)은, 접촉 부재(221)를 이동 가능하게 지지하는 지지 부재(222)를 구비한다. 지지 부재(222)는, 접촉 부재(221)마다 축부(221b)가 삽입 통과되는 구멍(222a)을 구비하고, 접촉 부재(221)는 축부(221b)의 축방향으로 이동이 자유롭게 지지된다. 도 3의 상태 ST2나 상태 ST3에 나타내는 바와 같이, 지지 장치(2)가 실린더 헤드(100)를 지지하고 있는 동안에, 축부(221b)는 밸브 스템(112)과 동축 상에 위치한다.
접촉부(221a)와 지지 부재(222)의 사이에는 탄성 부재(223)가 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 탄성 부재(223)는 코일 스프링이며, 접촉부(221a)마다 설치되고, 또한 축부(221b)를 둘러싸고 탄성 부재(223)가 설치되어 있다. 탄성 부재(223)는 접촉 부재(221)를 밸브(110) 측으로 바이어스시킨다. 즉, 밸브(110)를 상방으로(폐쇄 방향으로) 바이어스시킨다. 이에 의해, 밸브(110)의 하방으로의 이동을 가능하게 하면서 밸브(110)에 작용된 하방향으로의 힘이 흡수, 완화된다.
밸브 지지 유닛(22)에는, 밸브 스템(112)의 하방으로의 이동량을 검출하는 2세트의 센서(23a, 23b)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 2세트의 센서(23a, 23b)를 지지 부재(222)에 설치하고 있지만, 다른 부위에 설치해도 된다.
센서(23a, 23b)는, 본 실시형태의 경우 한쪽이 발광 소자, 다른 쪽이 수광 소자인 광 센서 유닛으로, 발광 소자의 광축이 검지 위치(P)이다. 검지 위치(P) 상에 물체가 존재하면, 발광 소자의 광이 수광 소자에 닿지 않게 되어 물체의 존재가 검지된다.
센서(23a, 23b)는, 접촉 부재(221)의 열마다, 다시 말하면 밸브(110)의 흡기측, 배기측으로 나누어 1세트씩 설치되어 있다. 따라서, 1세트의 센서(23a, 23b)는 6개의 접촉 부재(221)의 위치를 감시한다.
검지 위치(P)는, 초기 상태에서의 접촉부(221a)와 지지 부재(222) 사이의 위치에 설정되어 있다. 밸브(110)의 하방으로의 이동에 의해 접촉 부재(221)가 하방으로 이동하면, 검지 위치(P) 상에 접촉부(221a)가 위치하고, 이것이 센서(23a, 23b)에 검지된다. 검지 위치(P)는, 밸브(110)가 소정의 이동량만큼 하방으로 이동하였을 때에 센서(23a, 23b)가 이를 검지하도록 설정되어 있다. 센서(23a, 23b)의 검지 결과는, 코터 조립 헤드(7)에 의한 조립 작업시에 이용한다.
또, 본 실시형태에서는 광 센서 유닛을 이용하였지만, 다른 센서(예를 들어 기계식 센서) 등이어도 된다. 또한, 센서는 접촉 부재(221)마다(밸브(110)마다) 설치해도 된다.
<코터 공급기>
코터 공급기(3)에 대해 도 5~도 8을 참조하여 설명한다. 도 5 및 도 6은 코터 공급기(3), 코터 조립 헤드(7) 및 코터 조립 헤드(7)의 이동에 관한 이동 유닛(5)을 나타내는 입면도이다. 도 7은 코터 공급기(3)의 준비 유닛(30)의 일부 분해 사시도, 도 8은 준비 유닛(30)의 일부 단면도이다.
코터 공급기(3)는, 준비 유닛(30)과 공급 유닛(38)을 구비한다. 준비 유닛(30)은, 한 쌍의 코터편(120)이 밸브 스템(112)의 상단부(113)가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비되는 장치이다. 공급 유닛(38)은, 준비 유닛(30)에 한 쌍의 코터편(120)을 장전하는 유닛이다.
준비 유닛(30)은, 이동체(31)를 구비한다. 이동체(31)는, X방향으로 연장 설치된 레일(3a)과 걸어맞춤되어 안내되고, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 X방향으로 이동 가능하다. 구동 기구로서는, 예를 들어 모터를 구동원으로 한 볼 나사 기구나 랙-피니언 기구이다. 이동체(31)의 이동에 따라, 준비 유닛(30)은, 공급 유닛(38)으로부터 한 쌍의 코터편(120)의 공급을 받는 접수 위치와, 코터 조립 헤드(7)에 한 쌍의 코터편(120)을 공급하는 배출 위치의 사이에서 이동한다. 접수 위치란, 도 5의 상태 ST12나 상태 ST13에 나타내는 위치이다. 배출 위치란, 도 6의 상태 ST14~ST16에 나타내는 위치이다.
이동체(31)에는, 한 쌍의 코터편(120)을 수용하는 복수의 수용기(32)가 탑재되어 있다. 본 실시형태의 경우, 수용기(32)는 X방향으로 3개 설치되어 있고, 그 배치는 코터 조립 헤드(7)의 X방향 배치에 대응한다.
수용기(32)의 하방에는, 복수의 구동 핀(35)과, 복수의 구동 핀(35)을 지지하는 지지판(36)이 설치되어 있다. 구동 핀(35)은 수용기(32)마다 설치되어 있다. 또한, 이동체에는, 지지판(36)을 승강하는 복수의 승강 유닛(37)이 탑재되어 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 수용기(32)는 통형 부재로서, 그 천정부에는 한 쌍의 코터편(120)이 분리 상태로 수용되는 반원기둥형의 한 쌍의 수용 구멍(321)이 형성되어 있다.
또한, 수용기(32)는, 수용 구멍(321)과 연통한 축구멍(322)이 Z방향으로 형성되어 있다. 이 축구멍(322)에는 밀어올림 부재(33)가 수용되어 있다. 밀어올림 부재(33)의 상단부에는 홈(332)이 형성되어 있고, 이에 의해 2갈래로 분기된 한 쌍의 밀어올림부(331)가 형성되어 있다. 각 밀어올림부(331)는, 대응하는 수용 구멍(321)에 진입 가능한 반원형 단면을 갖는 기둥체이다.
밀어올림 부재(33)와 수용기(32)의 사이에는 탄성 부재(34)가 설치되어 있다. 탄성 부재(34)는 본 실시형태의 경우 코일 스프링이며, 코일 스프링에 의해 밀어올림 부재(33)가 하방으로 바이어스된다. 밀어올림 부재(33)가 하방에 위치하고 있는 경우, 한 쌍의 수용 구멍(321)에 한 쌍의 코터편(120)을 삽입하는 것이 가능하다.
구동 핀(35)은 밀어올림 부재(33)와 동축 상에 배치되어 있고, 승강 유닛(37)의 구동에 의해 구동 핀(35)이 상승되면 밀어올림 부재(33)가 밀어올려진다. 이에 의해, 밀어올림 부재(33)는 탄성 부재(34)의 바이어스에 저항하여 상승되고, 밀어올림 부재(33)의 각 밀어올림부(331)에 의해 한 쌍의 수용 구멍(321)에 수용된 한 쌍의 코터편(120)이 상방으로 밀어올려진다.
도 5를 참조하여, 공급 유닛(38)으로부터 준비 유닛(30)에 한 쌍의 코터편(120)을 장전하는 동작을 설명한다. 상태 ST11은 초기 상태를 나타낸다. 구동 핀(35)은 하강 위치에 있고, 따라서, 밀어올림 부재(33)는 도 8에 도시된 바와 같이 하방에 위치하고, 한 쌍의 수용 구멍(321)은 한 쌍의 코터편(120)을 수용 가능한 상태에 있다.
다음에, 준비 유닛(30)을 접수 위치로 이동한다. 본 실시형태의 경우, 공급 유닛(38)에 대해 3개의 수용기(32)를 차례대로 대향시켜 한 쌍의 코터편(120)을 공급한다. 그러나, 복수의 공급 유닛(38)을 마련하여 복수의 수용기(32)에 동시에 한 쌍의 코터편(120)을 공급해도 된다.
상태 ST12는, 공급 유닛(38)에 대해 3개의 수용기(32) 중 하나(도 5에서 우단의 수용기(32))를 대향시키고, 한 쌍의 코터편(120)을 한 쌍의 수용 구멍(321)에 장전하고 있는 상태를 나타낸다. 공급 유닛(38)은, 수용기(32) 위로부터 한 쌍의 코터편(120)을 낙하 혹은 압출하도록 하여 한 쌍의 수용 구멍(321)에 한 쌍의 코터편(120)을 장전한다.
이어서, 준비 유닛(30)을 이동시켜 다른 수용기(32)에 한 쌍의 코터편(120)을 수용한다. 상태 ST13은, 공급 유닛(38)에 대해 3개의 수용기(32) 중 다른 하나(도 5에서 중앙의 수용기(32))를 대향시키고, 한 쌍의 코터편(120)을 한 쌍의 수용 구멍(321)에 장전하고 있는 상태를 나타낸다. 이렇게 하여 모든 수용기(32)에 한 쌍의 코터편(120)이 장전된다.
이상에 의해, 복수 세트의 한 쌍의 코터편(120)이 분리 상태로 준비된다. 다음에, 한 쌍의 코터편(120)을 코터 조립 헤드(7)로 배출(공급)하는 동작으로 이동한다. 도 6을 참조하여 그 동작을 설명한다.
우선, 준비 유닛(30)을 배출 위치(코터 공급 위치)로 이동한다. 상태 ST14는, 준비 유닛(30)이 배출 위치로 이동한 상태를 나타낸다. 3개의 수용기(32)와, 6개의 코터 조립 헤드(7) 중 3개의 코터 조립 헤드(7)가 Z방향으로 대향된 위치 관계가 된다.
다음에, 상태 ST15에 나타내는 바와 같이, 승강 유닛(55b)에 의해 3개의 코터 조립 헤드(7)가 한 쌍의 코터편(120)을 수취 가능한 위치까지 하강된다. 이어서, 상태 ST16에 나타내는 바와 같이, 승강 유닛(37)의 구동에 의해 구동 핀(35)이 상승되고 밀어올림 부재(33)가 밀어올려진다. 이에 의해, 3개의 수용기(32)에 수용된 3세트의 한 쌍의 코터편(120)이 분리 상태인 채로 3개의 코터 조립 헤드(7)로 밀려나온다. 3개의 코터 조립 헤드(7)는, 밀려나온 한 쌍의 코터편(120)을 분리 상태인 채로 각각 보유지지한다.
이상에 의해, 3개의 코터 조립 헤드(7)에 한 쌍의 코터편(120)이 각각 공급된다. 본 실시형태의 경우, 코터 조립 헤드(7)는 6개 있으므로, 도 5 및 도 6의 동작을 2회 반복함으로써, 6개의 코터 조립 헤드(7) 전부에 한 쌍의 코터편(120)이 공급된다.
<리테이너 공급기>
리테이너 공급기(4)에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는, 리테이너 공급기(4)의 평면도 및 리테이너 조립 헤드(6) 및 리테이너 조립 헤드(6)의 이동에 관한 이동 유닛(5)을 나타내는 입면도이다.
리테이너 공급기(4)는, 준비 유닛(40)과 공급 유닛(43)을 구비한다. 준비 유닛(40)은, 리테이너 조립 헤드(6)가 리테이너(130)를 보유지지 가능하도록 준비하는 장치이다. 공급 유닛(43)은, 준비 유닛(40)에 리테이너(130)를 장전하는 유닛이다.
준비 유닛(40)은, 턴테이블(41)과, 턴테이블(41)을 회전시키는 구동 유닛(42)을 포함한다. 턴테이블(41)은 원반형 부재로서, Z방향과 평행한 축 둘레로 회전 가능하다. 턴테이블(41) 상에는, 둘레방향으로 동일 피치로 복수의 안착부(411)가 배열되어 있다. 본 실시형태의 경우, 안착부(411)는 리테이너(130)가 놓이는 오목부이다. 도면 중, 리테이너(130)가 놓여 있는 안착부(411)는 회색으로 착색되고, 리테이너(130)가 놓이지 않은 안착부(411)는 흰색으로 되어 있다. 구동 유닛(42)은, 예를 들어 모터와 감속기로 구성된다.
상태 ST21은, 공급 유닛(43)으로부터 준비 유닛(40)에 리테이너(130)를 장전하는 동작을 나타내고 있다. 턴테이블(41)은 간헐적으로 회전되고, 공급 유닛(43)은 그 공급구의 바로 아래에 위치하는 안착부(411)에 리테이너(130)를 배출하여 올려놓는다. 이렇게 하여 각 안착부(411)에 리테이너(130)가 준비된다.
다음에, 리테이너 조립 헤드(6)가 리테이너(130)를 취출하는 동작에 대해 설명한다. 우선, 리테이너 조립 헤드(6)가 리테이너(130)의 공급을 받는 공급 위치로 이동된다. 3개의 리테이너 조립 헤드(6) 중에서 처음으로 리테이너(130)의 공급을 받는 리테이너 조립 헤드(6)와, 턴테이블(41)의 규정 부위가 Z방향으로 대향된 위치 관계가 된다. 턴테이블(41)의 회전이 정지되고, 상태 ST22에 나타내는 바와 같이 승강 유닛(55a)에 의해 모든 리테이너 조립 헤드(6)가 하강되고, 처음으로 리테이너(130)의 공급을 받는 리테이너 조립 헤드(6)가 안착부(411)로부터 리테이너(130)를 취출한다.
다음에, 승강 유닛(55a)에 의해 모든 리테이너 조립 헤드(6)가 소정량 상승된다. 그 후, 턴테이블(41)을 회전시켜 규정 부위에 리테이너(130)가 놓인 안착부(411)를 위치시킨 후, 2번째로 리테이너(130)의 공급을 받는 리테이너 조립 헤드(6)와, 턴테이블(41)의 규정 부위가 대향된다. 상태 ST23에 나타내는 바와 같이, 승강 유닛(55a)에 의해 모든 리테이너 조립 헤드(6)가 하강되고, 2번째로 리테이너(130)의 공급을 받는 리테이너 조립 헤드(6)가 안착부(411)로부터 리테이너(130)를 취출한다. 본 실시형태의 경우, 리테이너 조립 헤드(6)는 3개 있으므로, 3번째의 리테이너 조립 헤드(6)에 대해서도 마찬가지의 순서로 리테이너(130)를 취출한다. 이렇게 하여 모든 리테이너 조립 헤드(6)에 리테이너(130)가 보유지지된 상태가 된다.
<조립 동작>
밸브 스템(112)에 대한 리테이너(130)의 조립 동작에 대해 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 개략 설명하면, 본 실시형태의 경우, 리테이너 조립 헤드(6)에 의해 밸브 스프링(140) 상에 리테이너(130)가 놓이고, 그 후 코터 조립 헤드(7)에 의해 한 쌍의 코터편(120)을 개재하여 리테이너(130)가 밸브 스템(112)의 상단부(113)에 조립된다.
상태 ST31은, 모든 리테이너 조립 헤드(6)에 각각 리테이너(130)가 보유지지되고, 또한 모든 코터 조립 헤드(7)에 각각 한 쌍의 코터편(120)이 분리 상태로 보유지지되어 있는 상태를 나타내고 있다. 실린더 헤드(100)는, 흡기측 또는 배기측의 한쪽의 6개의 밸브(110)가 Z방향으로 지향된 자세로 지지 장치(2) 상에 지지되어 있다.
다음에 상태 ST32에 나타내는 바와 같이, 이동 유닛(5)에 의해 리테이너 조립 헤드(6)가 조립 위치로 이동된다. 이 이동은, 3개의 리테이너 조립 헤드(6)를 조립 대상인 6개의 밸브(110) 중 3개의 밸브(110) 상으로 수평 이동하는 동작과, 3개의 리테이너 조립 헤드(6)를 승강 유닛(55a)에 의해 하강시켜 소정의 위치에서 정지시키는 동작을 포함한다. 자세한 것은 후술하지만, 리테이너 조립 헤드(6)를 하강시켜 소정의 위치에서 정지시킴으로써 리테이너(130)가 밸브 스프링(140) 상에 놓인다.
다음에 상태 ST33에 나타내는 바와 같이, 이동 유닛(5)에 의해 리테이너 조립 헤드(6)를 공급 위치로 이동하여 새로운 리테이너(130)를 공급한다. 또한, 이동 유닛(5)에 의해 코터 조립 헤드(7)를 조립 위치로 이동한다. 이 이동은, 6개의 코터 조립 헤드(7) 중 3개의 코터 조립 헤드(7)를 리테이너(130)가 놓인 3개의 밸브(110) 상으로 수평 이동하는 동작과, 3개의 코터 조립 헤드(7)를 승강 유닛(55b)에 의해 하강시켜 소정의 위치에서 정지시키는 동작을 포함한다. 자세한 것은 후술하지만, 코터 조립 헤드(7)를 하강시켜 소정의 위치에서 정지시킴으로써 리테이너(130)가 한 쌍의 코터편(120)을 개재하여 밸브 스템(112)에 조립된다. 이상에 의해, 조립 대상인 6개의 밸브(110) 중 3개의 밸브(110)에 대한 조립 작업이 완료된다.
다음에, 조립 대상인 6개의 밸브(110) 중 나머지 3개의 밸브(110)에 대한 리테이너(130)의 조립 작업이 이루어진다. 상태 ST34에 나타내는 바와 같이, 이동 유닛(5)에 의해 코터 조립 헤드(7)가 일단 퇴피되고, 리테이너(130)의 공급을 받은 리테이너 조립 헤드(6)가 이동 유닛(5)에 의해 조립 위치로 이동된다. 이 이동은, 3개의 리테이너 조립 헤드(6)를 조립 대상인 나머지 3개의 밸브(110) 상으로 수평 이동시키는 동작과, 3개의 리테이너 조립 헤드(6)를 승강 유닛(55b)에 의해 하강시켜 소정의 위치에서 정지시키는 동작을 포함한다. 리테이너 조립 헤드(6)를 하강시켜 소정의 위치에서 정지시킴으로써 리테이너(130)가 밸브 스프링(140) 상에 놓인다.
다음에 상태 ST35에 나타내는 바와 같이, 이동 유닛(5)에 의해 리테이너 조립 헤드(6)를 공급 위치로 이동시키고, 새로운 리테이너(130)가 리테이너 조립 헤드(6)에 공급된다. 또한, 이동 유닛(5)에 의해 코터 조립 헤드(7)가 조립 위치로 이동된다. 이 이동은, 6개의 코터 조립 헤드(7) 중에서 한 쌍의 코터편(120)을 보유지지하고 있는 3개의 코터 조립 헤드(7)를 리테이너(130)가 놓인 3개의 밸브(110) 상으로 수평 이동시키는 동작과, 3개의 코터 조립 헤드(7)를 승강 유닛(55a)에 의해 하강시켜 소정의 위치에서 정지시키는 동작을 포함한다. 코터 조립 헤드(7)를 하강시켜 소정의 위치에서 정지시킴으로써 리테이너(130)가 한 쌍의 코터편(120)을 개재하여 밸브 스템(112)에 조립된다. 이상에 의해, 흡기측 또는 배기측의 한쪽의 6개의 밸브(110)에 대한 조립 작업이 완료된다.
다음에, 흡기측 또는 배기측의 다른 쪽의 6개의 밸브(110)에 대한 조립 작업이 개시된다. 상태 ST36에 나타내는 바와 같이, 회동 유닛(24)에 의해 실린더 헤드(100)가 회동되고, 흡기측 또는 배기측의 다른 쪽의 6개의 밸브(110)가 Z방향으로 지향된 자세가 된다. 또한, 각 리테이너 조립 헤드(6)에 리테이너(130)가, 각 코터 조립 헤드(7)에 한 쌍의 코터편(120)이 각각 보유지지된다. 이에 의해, 상태 ST31과 마찬가지의 상태가 된다. 이후, 상술한 순서로 흡기측 또는 배기측의 다른 쪽의 6개의 밸브(110)에 대한 조립 작업이 이루어진다.
<리테이너 조립 헤드>
리테이너 조립 헤드(6)에 대해 도 12~도 15를 참조하여 설명한다. 우선, 도 12를 참조하여 리테이너 조립 헤드(6)의 구조를 설명한다. 도 12는 리테이너 조립 헤드(6)의 일부를 단면 또는 파단하여 나타낸 도면이다.
리테이너 조립 헤드(6)는, 리테이너(130)를 보유지지하는 보유지지 유닛(60)과, 보유지지 유닛(60)으로 보유지지된 리테이너(130)를 압출하는 압출 유닛(63)을 포함한다. 보유지지 유닛(60)은, 복수의 보유지지 부재(61)와, 복수의 보유지지 부재(61)를 개폐하는 구동 유닛(62)을 포함한다. 압출 유닛(63)은, 압출 부재(64)와, 압출 부재(64)를 리테이너 조립 헤드(6)의 승강 방향, 즉 Z방향을 따라 진퇴 가능하게 지지하는 지지 부재(65)와, 바이어스 유닛(66)을 구비한다.
본 실시형태의 경우, 보유지지 부재(61)는 2개 설치되어 있지만 3개 이상이어도 된다. 각 보유지지 부재(61)는 Z방향으로 연장되는 아암 형상의 부재이며, 2개의 보유지지 부재(61)는 서로 평행하게 Y방향에 대향하도록 배치되어 있다. 2개의 보유지지 부재(61)는 압출 부재(64)의 주위에 설치되어 있고, 압출 부재(64)는 Y방향으로 이격되어 있는 2개의 보유지지 부재(61)의 한가운데에 위치하고 있다.
각 보유지지 부재(61)의 하단부에는, 리테이너(130)의 주연부에 접촉이 자유로운 접촉부(611)가 형성되어 있다. 접촉부(611)는 L자형의 후크 형상을 이루고, 리테이너(130)의 플랜지부의 측면과 하면에 접촉한다. 다시 말하면, 두 접촉부(611)에 의해 리테이너(130)의 플랜지부가 보유지지된다. 각 보유지지 부재(61)의 도중 부분에는, Y방향으로 관통한 슬릿(612)이 형성되어 있다. 한쪽의 보유지지 부재(61)의 슬릿(612)에는, 압출 부재(64)의 위치를 검지하기 위해 이용하는 검지편(67)이 삽입 통과된다.
구동 유닛(62)은 2개의 보유지지 부재(61)를 개폐시키는 액추에이터이며, 2개의 보유지지 부재(61)는 화살표로 나타내는 바와 같이 근접 및 이격되는 방향(Y방향)으로 평행이동된다. 구동 유닛(62)은, 예를 들어 에어 실린더, 전동 실린더 혹은 모터를 구동원으로 한 볼 나사 기구나 랙 피니언 기구 등에 의해 구성된다.
압출 부재(64)는 Z방향으로 연장되는 원기둥체로서, 그 하단부에는 걸어맞춤부(641)를 갖고 있다. 걸어맞춤부(641)는 리테이너(130)의 중앙 구멍에 느슨하게 끼워맞춤되는 돌기부로서, 여기서는 원뿔대 형상이다.
지지 부재(65)는 Z방향으로 연장되는 통체로서, 그 중심에는 Z방향으로 연장되는 축구멍(651)이 형성되어 있다. 압출 부재(64)는 축구멍(651)에 삽입되고, 또한 Z방향의 이동이 안내된다. 압출 부재(64)의 상부에는 축구멍(651)과 연통한 수용실(652)이 형성되어 있다. 수용실(652)에는 바이어스 유닛(66)이 수용되어 있다.
본 실시형태의 경우, 바이어스 유닛(66)은 탄성 부재, 특히 코일 스프링이며, 지지 부재(65)의 천정부와 압출 부재(64)의 상부 사이에 배치되어 있다. 바이어스 유닛(66)은 구동원을 포함하는 것이어도 되지만, 본 실시형태와 같이 탄성 부재로 함으로써 간이한 구성으로 할 수 있다.
바이어스 유닛(66)에 의해, 압출 부재(64)는 지지 부재(65)로부터 빠져나오는 진출 방향(Z방향에서 하방향)으로 바이어스된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 압출 부재(64)는, 가장 아래 위치에 있는 경우에 보유지지 부재(61)의 하단의 접촉부(611)보다 하방으로 돌출되어 있다. 다시 말하면, 압출 부재(64)는, 가장 아래 위치에 있는 경우에 리테이너(130)의 보유지지 위치보다 하방으로 돌출되어 있다.
수용실(652)의 둘레벽에는, 검지편(67)이 삽입 통과되는 슬릿(653)이 형성되어 있다. 검지편(67)은 수평 방향(도 12 중에서는 Y방향)으로 연장되는 로드 부재(도그)로서, 그 일단이 압출 부재(64)의 상부에 고정되어 있다.
또한, 리테이너 조립 헤드(6)는, 압출 부재(64)의 위치를 검지하는 센서(68)를 구비한다. 센서(68)는, 센서 지지 부재(69)에 의해 한쪽의 보유지지 부재(61)의 측방에 배치되어 있다. 센서(68)는, 도그(67)의 근접/이격을 검지하는 근접 센서이다. 센서(68)로서는, 근접 센서 외에 투과형 광센서도 적용 가능하다. 이 경우, 그 발광 소자와 수광 소자 사이의 광을 검지편(67)이 차단함으로써, 검지편(67)의 존재가 검지된다.
도 13~도 15를 참조하여 리테이너 조립 헤드(6)의 동작에 대해 설명한다. 도 13은, 리테이너 조립 헤드(6)가 리테이너 공급기(4)로부터 리테이너(130)를 취출하는 동작(도 9의 동작)을 나타내고 있다.
상태 ST41은, 리테이너 조립 헤드(6)가 턴테이블(41)의 규정 위치 상에 위치하는 상태를 나타낸다. 2개의 보유지지 부재(61)는 서로 이격된 개방 위치에 위치하고 있다.
리테이너 조립 헤드(6)를 승강 유닛(55a)에 의해 하강시키면, 압출 부재(64)의 걸어맞춤부(641)가 리테이너(130)의 중앙 구멍에 삽입된다. 더욱 리테이너 조립 헤드(6)를 하강시키면, 바이어스 유닛(66)의 바이어스에 저항하여 압출 부재(64)가 지지 부재(65) 내에 밀어 넣어진다.
더욱 리테이너 조립 헤드(6)를 하강시켜 압출 부재(64)를 지지 부재(65) 내에 밀어 넣고, 상태 ST42에 나타내는 바와 같이 검지편(67)이 센서(68)에 검지되는 위치에 도달하면, 센서(68)가 검지편(67)을 검지하고 리테이너 조립 헤드(6)의 하강이 정지된다.
검지편(67)이 센서(68)에 의해 검지되면, 상태 ST43에 나타내는 바와 같이 구동 유닛(62)에 의해 2개의 보유지지 부재(61)가 서로 근접한 폐쇄 위치로 이동되고, 각 접촉부(611)가 리테이너(130)에 접촉한다. 그리고, 리테이너 조립 헤드(6)를 승강 유닛(55a)에 의해 상승시킴으로써, 리테이너(130)가 안착부(411)로부터 취출된다. 바이어스 유닛(66)은 Z방향으로 수축되어 있고, 그 탄성력에 의해 압출 부재(64)에는 하방으로 이동하는(돌출하고자 하는) 힘이 계속 작용한다. 그러나, 그 돌출하고자 하는 힘은, 리테이너(130)의 플랜지부를 각 보유지지 부재(61)의 접촉부(611)가 보유지지함으로써 구속된다. 이렇게 하여 리테이너(130)는 리테이너 조립 헤드(6)의 하단부에 보유지지된다. 이상에 의해, 리테이너(130)의 취출 동작이 완료된다.
도 14는, 리테이너 조립 헤드(6)가 리테이너(130)를 밸브 스프링(140) 상에 올려놓는 동작(도 10의 상태 ST32의 동작, 도 11의 상태 ST34의 동작)을 나타내고 있다.
상태 ST51은, 리테이너 조립 헤드(6)가 조립 위치의 상방에 위치하는 상태를 나타내고 있다. 압출 부재(64)와 밸브 스템(112)은 동축 상에 위치하고 있다. 상태 ST52에 나타내는 바와 같이, 승강 유닛(55a)에 의해 리테이너 조립 헤드(6)가 조립 위치까지 하강되어 정지된다. 리테이너 조립 헤드(6)의 승강 높이는, 승강 유닛(55a)에 마련한 센서(예를 들어 승강 부재(552)의 위치를 검지하는 센서)에 의해 검지된다.
이어서 상태 ST53에 나타내는 바와 같이, 구동 유닛(62)에 의해 2개의 보유지지 부재(61)를 서로 이격된 개방 위치로 이동시키고, 리테이너(130)의 보유지지가 해제된다. 이에 의해, 바이어스 유닛(66)의 탄성력에 의해 압출 부재(64)가 하방으로 돌출되고, 리테이너(130)가 밸브 스프링(140) 측으로 밀려나온다. 이 때, 리테이너(130)의 중심 구멍에는 압출 부재(64)의 걸어맞춤부(641)가 삽입된 채이고, 리테이너(130)의 보유지지가 유지된다.
리테이너(130)의 보유지지 해제와 동시에, 승강 유닛(55a)에 의해 리테이너 조립 헤드(6)가 조립 위치로부터 상승된다. 이 때, 리테이너 조립 헤드(6)는 상승되지만, 바이어스 유닛(66)의 탄성력에 따라 압출 부재(64)는 하방으로 이동되기 때문에, 리테이너(130)가 밸브 스프링(140) 측으로 밀려나와 밸브 스프링(140) 상에 놓인다. 이 때, 리테이너(130)의 중심 구멍에 밸브 스템(112)의 상단부(113)의 일부가 삽입되고, 이에 따라 밸브 스프링(140) 상으로부터 리테이너(130)가 탈락하는 것이 방지된다.
본 실시형태의 경우, 압출 부재(64)가 리테이너(130)를 압출하는 것이 가능하기 때문에, 상태 ST52의 조립 위치(정지 위치)는, 리테이너(130)가 밸브 스프링(140)에 놓이는 위치보다 높은 위치로 할 수 있다. 도 15는 그 설명도이다. 도 15의 상태 ST52는 도 14의 상태 ST52에서의 리테이너(130)의 주변을 확대한 도면이고, 도 15의 상태 ST55는 리테이너(130)의 조립(밸브 스프링(140)에의 리테이너(130)의 안착)이 완료된 상태를 나타내는 도면이다.
도 15의 상태 ST52에 나타내는 바와 같이, 리테이너 조립 헤드(6)의 하강이 정지되는 조립 위치는, 리테이너(130)의 플랜지부의 하면이 밸브 스프링(140)의 상면보다 높은 위치가 되도록 설정되어 있다. 도 15의 예에서는, 조립 후의 리테이너(130)의 위치보다 H만큼 높은 위치로 설정되어 있다. 그 후, 도 14의 상태 ST53, ST54에 나타낸 바와 같이, 리테이너(130)의 보유지지 해제와 리테이너 조립 헤드(6)의 상승이 개시된다. 이 해제와 상승은 동시에 행해도 된다.
이와 같이, 리테이너(130)가 밸브 스프링(140)에 놓이기 전에 리테이너 조립 헤드(6)의 하강을 정지하고 상승으로 바꿈으로써, 리테이너 조립 헤드(6)의 하강 이동 길이 및 상승 이동 길이를 짧게 할 수 있고, 사이클 타임을 단축할 수 있다. 또한, 리테이너(130)의 보유지지를 해제하는 단계에서는 밸브 스프링(140)이 자연 상태(바이어스력이 작용하고 있지 않은 상태)에 있으므로, 리테이너(130)를 올려놓았을 때에 밸브 스프링(140)의 반력을 받아 리테이너(130)가 불안정한 거동에 이르는 것을 방지할 수 있다. 리테이너(130)의 보유지지를 해제하면, 리테이너(130)는 밸브 스프링(140)과 압출 부재(64)의 사이에 끼워진 상태가 되므로, 리테이너(130)가 불안정한 거동에 이르는 것이 계속 방지된다.
<코터 조립 헤드>
코터 조립 헤드(7)에 대해 도 16~도 25를 참조하여 설명한다. 우선, 도 16 및 도 17을 참조하여 코터 조립 헤드(7)의 전체 구조를 설명한다. 도 16은 코터 조립 헤드(7)의 사시도, 도 17은 코터 조립 헤드(7)의 일부를 단면 또는 파단하여 나타낸 도면이다.
코터 조립 헤드(7)는, 보유지지 유닛(70)과 수용 부재(78)를 구비한다. 수용 부재(78)에는 분리 상태의 한 쌍의 코터편(120)이 수용된다. 보유지지 유닛(70)은, 수용 부재(78)에 수용된 한 쌍의 코터편(120)을 분리 상태로 보유지지하고, 또한 분리 상태를 해제하여 한 쌍의 코터편(120)을 밸브 스템(112)의 상단부(113)로 압압 가능한 기구를 구비한다. 우선, 보유지지 유닛(70)의 구성에 대해 설명한다.
보유지지 유닛(70)은, 보유지지 베이스 부재(71)와 지지 부재(72)와 한 쌍의 압압 부재(75)를 포함한다. 지지 부재(72)는 Z방향으로 연장되는 통형 부재로서, 그 중심에는 Z방향으로 연장되는 축구멍(721)이 형성되어 있다. 이 축구멍(721)에는 분리 부재(73)가 삽입되고, 축구멍(721)에 의해 분리 부재(73)의 Z방향 이동이 안내된다.
지지 부재(72)의 상부에는, 축구멍(721)과 연통한 수용실(723)이 형성되어 있다. 수용실(723)에는 탄성 부재(744)가 수용되어 있다. 탄성 부재(744)는, 본 실시형태의 경우 코일 스프링이며, 지지 부재(72)의 천정부와 분리 부재(73)의 상부에 마련된 원판형의 보스부(733)의 사이에 배치되고, 분리 부재(73)를 하방으로 바이어스시킨다. 보스부(733)의 외경은 분리 부재(73)의 외경보다 큰 직경으로 되어 있다.
지지 부재(72)의 하부에는, 축구멍(721)과 연통한 수용실(724)이 형성되어 있다. 수용실(724) 내에 수용 부재(78)를 삽입함으로써, 수용실(724)에 대해 수용 부재(78)가 위치 결정되고 고정된다.
지지 부재(72)의 중앙부로부터 하부에 걸쳐 Y방향의 양측부에는 각각 홈(722)이 형성되어 있다. 이 홈(722)에는 압압 부재(75)가 배치되어 있다. 각 압압 부재(75)는, Z방향으로 연장되는 아암 형상의 부재로서, 축(751)에 의해 지지 부재(72)에 대해 요동이 자유롭게 지지되어 있다.
각 압압 부재(75)의 하단부는, 내측으로 절곡된 압압부(752)를 구비한다. 이 압압부(752)의 단부가 코터편(120)의 둘레면에 접촉하여 코터편(120)을 압압한다. 각 압압 부재(75)의 상단부에서의 내측면과, 지지 부재(72)의 측벽 사이에는, 탄성 부재(76)가 배치되어 있다. 탄성 부재(76)는, 압압 부재(75)의 상단부에서의 내측면을 지름 방향 외측으로 바이어스시키고, 이에 따라 각 압압부(752)가 서로 근접하는 방향(폐쇄 위치 방향)으로 바이어스된다.
지지 부재(72)에는 지지 부재(브라켓)(77a)가 장착되고, 이 지지 부재(77a)에 액추에이터(77)가 지지되어 있다. 액추에이터(77)는, 각 압압 부재(75)의 상단부와 대향하는 부분에 각각 배치된다. 액추에이터(77)는, 예를 들어 전동 실린더나 에어 실린더이다. 각 액추에이터(77)는, 이들의 구동에 의해 탄성 부재(76)의 바이어스에 저항하여 각 압압 부재(75)의 상단부를 지지 부재(72) 측으로 압압하고, 이에 따라 각 압압부(752)가 서로 이격되는 방향(개방 위치 방향)으로 이동된다. 본 실시형태에서는, 액추에이터(77)를 압압 부재(75)마다 마련하고 있지만, 2개의 압압 부재(75)에서 하나의 액추에이터를 공용하고, 링크 기구에 의해 구동력을 각 압압 부재(75)에 분배하는 구성으로도 된다.
보유지지 베이스 부재(71)의 하면 측에 지지 부재(72)의 상단부가 고정되고, 보유지지 베이스 부재(71)의 상면 측에 분리 부재(73)를 Z방향으로 승강하는 구동 유닛(74)이 지지된다. 분리 부재(73) 및 구동 유닛(74)에 대해 도 18도 참조하여 설명한다. 도 18은 분리 부재(73)의 사시도, 분리 부재(73)의 하단부의 기능 설명도 및 구동 유닛(74)의 일부 구성의 설명도이다.
구동 유닛(74)은, 액추에이터(741)와 한 쌍의 링크(742)와 상술한 탄성 부재(744)를 포함한다.
액추에이터(741)는, 예를 들어 전동 실린더나 에어 실린더이다. 액추에이터(741)의 로드부는, Z방향으로 진퇴하고 그 끝단부에 직사각형체 형상의 걸어맞춤 부재(741a)를 구비하고 있다.
한 쌍의 링크(742)는, 지지 부재(72)의 상단부 부근에 마련한 한 쌍의 홈(725)을 삽입 통과하여 Y방향으로 연장 설치되어 있다. 한 쌍의 링크(742)의 각 단부는, X축 방향과 평행하게 설치되는 축(743a, 743b)으로 연결되어 있다. 축(743a)은, 보유지지 베이스 부재(71)의 하면 측에 매달아 설치된 브라켓(711)에 설치된 구멍(도시생략)에 삽입 통과되어 있고, 그 위치가 불변이 된다. 축(743b)은, 걸어맞춤 부재(741a)에 설치된 장공(도시생략)에 삽입 통과된다. 각 링크(742)의 중앙부에는, 상방향으로 돌출된 접촉부(742a)가 형성되어 있다.
액추에이터(741)의 로드부를 후퇴 구동(도 17 중에서는 상방으로 이동)시킴으로써, 걸어맞춤 부재(741a)가 상승되고, 도 18에 화살표로 나타내는 바와 같이 걸어맞춤 부재(741a)에 삽입 통과된 축(743b)이 상승된다. 축(743a)의 위치는 고정되어 있으므로, 한 쌍의 링크(742)가 축(743a)을 중심으로 하여 회동되고(도 17 중에서는 반시계방향), 접촉부(742a)가 보스부(733)의 하면에 접촉하여 보스부(733)가 들어 올려진다. 이에 의해, 보스부(733)와 일체로 접속된 분리 부재(73)가 상방으로 들어 올려진다. 액추에이터(741)의 로드부를 후퇴 구동시킴으로써, 분리 부재(73)는 탄성 부재(744)의 바이어스에 저항하여 상방향으로 이동되고, 액추에이터(741)의 구동 정지에 의해, 분리 부재(73)는 탄성 부재(744)의 바이어스에 의해 하방향으로 이동된다.
분리 부재(73)는, Z방향으로 연장되는 원기둥형 부재이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 분리 부재(73)의 하단부에는, 밸브 스템(112)의 상단부(113)를 삽입 가능한, 하방으로 개방된 슬릿 형상의 개구부(732)가 형성되어 있고, 이에 의해 분리 부재(73)의 하단부는, 두 갈래로 분기된 한 쌍의 스페이서부(731)를 형성하고 있다. 각 스페이서부(731)는, 코터 공급기(3)로부터 분리 상태로 공급되는 한 쌍의 코터편(120) 사이에 개재하고, 한 쌍의 코터편(120)을 분리 상태로 유지 가능하다. 분리 부재(73)를 구동 유닛(74)으로 상방으로 이동시키고, 스페이서부(731)가 한 쌍의 코터편(120) 사이로부터 퇴피됨으로써, 한 쌍의 코터편(120)의 분리 상태가 해제된다. 이와 같이 분리 부재(73)와 구동 유닛(74)은, 스페이서부(731)가 한 쌍의 코터편(120) 사이에 개재하는 상태와, 한 쌍의 코터편(120)의 분리가 해제된 상태의 절환을 행하는 셔터 기구를 구성하고 있다.
도 19~도 21을 참조하여 수용 부재(78)의 구조와 기능에 대해 설명한다. 우선, 도 19와 도 20을 참조하여 수용 부재(78)의 구성에 대해 설명한다. 도 19는 수용 부재(78)의 상방으로부터와 하방으로부터의 2종류의 사시도이며, 도 20은 도 19의 I-I선 단면도이다.
수용 부재(78)는, 상벽부(781)와, 측벽부(둘레벽부)(782 및 783)를 구비하고, 이들에 의해 획정되는 내부의 수용실(780)을 갖고 있다. 수용실(780)은, 그 하방이 개구(780c)에 의해 개방된 공간으로, 상벽부(781)와 측벽부(782)에 의해 획정되는 상측의 수용부(780b)와, 측벽부(783)에 의해 획정되는 하측의 수용부(780a)를 포함한다.
수용부(780a)는 한 쌍의 코터편(120)을 수용하는 공간이고, 코터 공급기(3)로부터 분리 상태로 공급되는 한 쌍의 코터편(120)은 수용부(780a)에 하방으로부터 삽입된다. 수용부(780b)는, 밸브 스템(112)의 상단부(113)의 상부를 수용하는 공간이다. 밸브 스템(112)의 상단부(113)도 수용부(780a) 및 수용부(780b)에 하방으로부터 삽입된다.
수용부(780a)와 수용부(780b)는 상하로 연속적으로 설치되어 있고, 수용부(780b)의 횡단면 형상은 대략 타원 형상이고, 수용부(780a)의 횡단면 형상은 대략 원형이다. 수용부(780b)는 수용부(780a)보다 단면적이 작게 되도록 설치되어 있다.
상벽부(781)에는, Z방향으로 관통하는 한 쌍의 구멍(781b)이 형성되어 있다. 이 구멍(781b)은, 분리 부재(73)의 한 쌍의 스페이서부(731)가 삽입 통과 가능한 크기 및 형상으로 설치된다. 분리 부재(73)의 한 쌍의 스페이서부(731)는, 구동 유닛(74)에 의해 분리 부재(73)를 수용 부재(78)에 대해 Z방향(끼우거나 빼는 방향)으로 이동시킴으로써, 수용 부재(78)의 상방으로부터 수용실(780)의 중앙부에 끼우거나 빼는 것이 자유롭다.
수용실(780)의 내벽면은, 상벽부(781)의 하면인 상벽(781a)과, 측벽부(782, 783)의 내면인 측벽(782a, 783a)과, 수용부(780a)와 수용부(780b)의 경계인 수평한 단차부(784)를 포함한다. 측벽(782a, 783a)에는, 스페이서부(731)나 한 쌍의 코터편(120)의 둘레면에 따르도록 기복이 마련되어 있다.
측벽부(782)에는, Y방향의 양측부에 각각 바닥이 있는 홈(782b)이 형성되어 있다. 이 홈(782b)에 압압 부재(75)가 측방으로부터 삽입되고, 압압 부재(75)의 간섭이 회피된다. 측벽부(783)에는, Y방향의 양측부에 각각 수용부(780a)와 연통한 홈(783b)이 형성되어 있다. 이 홈(783b)에 의해, 압압 부재(75)의 압압부(752)가 수용부(780a) 내에 진입하는 것이 가능해진다. 즉, 압압 부재(78)의 회동에 의한 압압부(752)의 개폐 동작에 따라, 압압부(752)는 수용 부재(78)의 양측으로부터 수용실(780) 내에의 진입/퇴피가 자유롭다.
수용 부재(78)의 바닥부(785)에는, 리테이너(130)의 상면에 접촉되는 접촉부(785a)가 형성되어 있다. 접촉부(785a)는 개구(780c)를 둘러싸도록, 리테이너(130)의 상면의 형상을 따른 원뿔대 형상으로 형성되어 있다.
도 21을 참조하여, 수용실(780)에서의 한 쌍의 코터편(120)과 밸브 스템(112)의 상단부(113)의 수용 태양에 대해 설명한다. 상태 ST61은, 분리 상태인 한 쌍의 코터편(120)이 수용부(780a)에 수용된 상태를 나타내고 있다. 수용실(780) 내에 삽입되어 수용부(코터 수용부)(780a) 내에 수용된 한 쌍의 코터편(120)은, 각 상단면이 각각 단차부(784)에 접촉된다. 이에 의해, 수용 부재(78)에 대한 한 쌍의 코터편(120)의 Z방향의 절대 위치가 정해진다. 단차부(784)를 접촉부(784), 또는 제1 위치 결정 기준부 혹은 제1 위치 결정 기준면이라고 부르는 경우가 있다.
상태 ST62는, 분리 상태인 한 쌍의 코터편(120)이 수용부(780a)에 수용됨과 아울러, 밸브 스템(112)의 상단부(113)가 수용부(780b)에 수용된 상태를 나타내고 있다. 수용실(780) 내에 삽입되어 수용부(밸브 스템 수용부)(780b) 내에 수용된 밸브 스템(112)은, 상단면(115)이 상벽(781a)에 접촉된다. 이에 의해, 수용 부재(78)에 대한 밸브 스템(112)의 Z방향의 절대 위치가 정해진다. 그 결과, 수용 부재(78)에 대해, 한 쌍의 코터편(120) 및 밸브 스템(112)의 Z방향의 절대 위치가 정해지고, 한 쌍의 코터편(120)과 밸브 스템(112)의 상대 위치 관계가 일의적으로 정해진다. 상벽(781a)을 접촉부(781a), 또는 제2 위치 결정 기준부 혹은 제2 위치 결정 기준면이라고 부르는 경우가 있다.
상태 ST63은, 상태 ST62로부터 한 쌍의 코터편(120)을 닫아 이들의 단면을 접촉시키고, 밸브 스템(112)의 걸어맞춤부(114)와 걸어맞춤시킨 상태를 나타내고 있다. 본 실시형태의 경우, 걸어맞춤부(114)는 복수의 돌출 줄기를 갖고 있고, 한 쌍의 코터편(120)은 이 돌출 줄기에 걸어맞춤하는 복수의 홈부를 갖고 있다.
본 실시형태에서는, 밸브 스템(112)과 한 쌍의 코터편(120)은, 수용 부재(78)를 기준으로 하여 서로 물리적, 기계적으로 Z방향의 위치 결정이 이루어진다. 접촉부(781a)와 접촉부(784)의 거리를 밸브 스템(112)의 상단면(115)으로부터 걸어맞춤부(114)까지의 거리에 맞추어 설계하면, 이론상 반드시 밸브 스템(112)과 한 쌍의 코터편(120)이 Z방향에서 위치 결정된다. 다시 말하면, 밸브 스템(112)과 한 쌍의 코터편(120)의 상대 위치 관계는, 수용 부재(78) 및 분리 부재(73)의 설계·제조 정밀도에 따라 일의적으로 정해진다. 따라서, 한 쌍의 코터편(120)과 밸브 스템(112)의 걸어맞춤에 있어서, 이들의 위치 어긋남이 발생하는 일이 없다. 특히, 걸어맞춤부(114)가 복수의 돌출 줄기를 가지며, 한 쌍의 코터편(120)이 복수의 홈부를 갖고 있는 경우, 보다 높은 위치 결정 정밀도가 요구되는데, 본 실시형태에서는 그 위치 결정 정밀도의 요구에 대응하는 것이 가능해진다.
도 22는, 상태 ST62에 대응하는 조립 작업시에서의 수용 부재(78) 주변 구성의 파단 사시도와 II-II선 단면도를 나타내고 있다. 파단 사시도에서는 한 쌍의 압압 부재(75) 중 한쪽의 도시를 생략한다.
한 쌍의 코터편(120)은, 스페이서부(731)와 수용실(780)의 내벽 사이에 수용되어 있다. 한 쌍의 코터편(120)은, 압압 부재(75)의 압압부(752)에 의해 수용실(780)의 중앙부로 향하여 바이어스되어 있지만, 한 쌍의 코터편(120) 사이에는 스페이서부(731)가 개재되어 있다. 따라서, 한 쌍의 코터편(120)은 도 21의 상태 ST63에 나타낸 바와 같이 닫히지 않고, 밸브 스템(112)의 상단부(113)가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태가 유지된다. 또한, 한 쌍의 코터편(120)은 한 쌍의 스페이서부(731)와 압압부(752)에 의해 끼움지지되어, 코터 조립 헤드(7)에 보유지지된다. 다시 말하면, 각 압압부(752)가 한 쌍의 코터편(120)의 각 외주면을 수용실(780)의 중앙부, 즉 한 쌍의 스페이서부(731)로 향하여 바이어스시킨 상태로, 한 쌍의 코터편(120)이 코터 조립 헤드(7)에 보유지지된다.
도 23~도 25를 참조하여 코터 조립 헤드(7)의 동작에 대해 설명한다. 도 23은, 코터 조립 헤드(7)가 코터 공급기(3)로부터 한 쌍의 코터편(120)의 공급을 받는 동작(도 5, 도 6의 동작)을 나타내고 있다.
상태 ST71은, 공급 유닛(38)으로부터 수용기(32)의 한 쌍의 수용 구멍(321)에 한 쌍의 코터편(120)을 장전하고 있는 상태를 나타낸다. 상태 ST72는, 수용기(32)와 코터 조립 헤드(7)가 Z방향으로 대향된 상태를 나타낸다. 액추에이터(77)의 구동에 의해, 압압 부재(75)가 개방 위치로 회동된다. 분리 부재(73)는 강하된 위치에 있다.
승강 유닛(55b)에 의해 코터 조립 헤드(7)를 하강시켜 수용 부재(78)의 개구(780c)를 수용기(32)의 상면에 접촉시킴과 아울러, 상태 ST73에 나타내는 바와 같이 도시하지 않은 승강 유닛에 의해 밀어올림 부재(33)가 밀어 올려진다. 이에 의해, 한 쌍의 코터편(120)이 수용실(780)의 하방으로부터 수용부(780a)에 진입되면서 접촉부(784)에 접촉됨으로써 Z방향의 위치 결정이 이루어진다. 또한, 한 쌍의 스페이서부(731)가 한 쌍의 코터편(120) 사이에 개재됨으로써, 한 쌍의 코터편(120)이 서로 근접하는 것이 저지된다.
상태 ST74에 나타내는 바와 같이, 액추에이터(77)에 의한 바이어스가 정지되고, 탄성 부재(76)의 바이어스에 의해 압압 부재(75)가 폐쇄 위치로 회동된다. 한 쌍의 코터편(120)은 압압부(752)와 스페이서부(731)의 사이에 끼움지지되어, 코터 조립 헤드(7)에 보유지지된 상태가 된다. 이상에 의해 한 쌍의 코터편(120)의 취출(픽업) 동작이 완료된다.
도 24 및 도 25는, 코터 조립 헤드(7)가 밸브 스템(112)에 한 쌍의 코터편(120)을 개재하여 리테이너(130)를 조립하는 동작(도 10의 상태 ST33, 도 11의 상태 ST35의 동작)을 나타내고 있다.
상태 ST81은, 코터 조립 헤드(7)가 조립 위치의 상방에 위치하는 상태를 나타내고 있다. 분리 부재(73)와 밸브 스템(112)은 동축 상에 위치하고 있다. 밸브 스프링(140) 상에는, 이전 공정(도 15에서의 상태 ST55)에 의해 리테이너(130)가 놓여 있다.
상태 ST82에 나타내는 바와 같이, 승강 유닛(55b)에 의해 코터 조립 헤드(7)가 조립 위치까지 하강되어 정지된다. 그 과정에서 수용 부재(78)의 접촉부(785a)가 리테이너(130)의 상면과 접촉함과 아울러, 밸브 스템(112)에 대해 리테이너(130)를 눌러 내려 밸브 스프링(140)이 압축된다. 나아가 밸브 스템(112)의 상단부(113)가 스페이서부(731) 사이의 개구부(732)에 진입되고, 그 상단면(115)이 접촉부(781a)와 접촉함으로써, 밸브 스템(112)(밸브(110))이 하방으로 눌러 내려진다.
밸브(110)가 하방으로 눌러 내려지면, 이를 상방향으로 바이어스시키고 있던 밸브 지지 유닛(22)의 접촉 부재(221)도 눌러 내려진다. 그 후, 접촉 부재(221)가 검지 위치(P)에 도달하였음이 센서(23a, 23b)에서 검지되면, 코터 조립 헤드(7)의 하강이 정지된다.
상태 ST83은, 코터 조립 헤드(7)의 하강 정지시에서의 수용 부재(78) 주변의 태양을 나타내고 있고, 도 22에 도시된 상태가 되어 있다. 좌측은 주로 밸브 스템(112)의 위치를, 우측은 주로 스페이서부(731)의 위치를 나타낸다. 한 쌍의 코터편(120) 사이에는 스페이서부(731)가 개재되어 있고, 밸브 스템(112)의 상단부(113)가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태가 유지되어 있다. 코터 조립 헤드(7)의 하강 도중에 밸브 스템(112)의 상단면(115)이 접촉부(781a)와 접촉되고, 수용 부재(78)에 대한 밸브 스템(112)의 Z방향의 위치 결정이 이루어져 있다. 이에 의해, 밸브 스템(112)의 걸어맞춤부(114)와 한 쌍의 코터편(120)의 Z방향의 위치 결정이 완료된다. 코터 조립 헤드(7)의 하강 정지 위치는, 밸브 스템(112)의 상단면(115)이 접촉부(781a)와 확실히 접촉하는 위치로 설정된다.
다음에, 액추에이터(741)의 구동에 의해, 상태 ST84에 나타내는 바와 같이, 분리 부재(73)가 상승되고 한 쌍의 스페이서부(731)가 한 쌍의 코터편(120) 사이로부터 퇴피된다. 한 쌍의 코터편(120)은, 한 쌍의 압압부(752)에 의해 수용실(780)의 중앙부로 향하여 바이어스되어 있으므로, 스페이서부(731)의 퇴피에 의해 분리 상태가 해제되고, 한 쌍의 코터편(120)은 밸브 스템(112)의 상단부(113)로 압압된다. 한 쌍의 코터편(120)은 수용실(780)의 중앙부 측으로 이동되고, 서로의 단면이 접촉하여 닫힌다. 이에 의해, 상태 ST85에 나타내는 바와 같이, 걸어맞춤부(114)에 한 쌍의 코터편(120)이 걸어맞춤된 상태가 된다.
이어서, 승강 유닛(55b)에 의해 코터 조립 헤드(7)가 조립 위치로부터 상승된다. 코터 조립 헤드(7)가 상승되고 있는 동안에도 한 쌍의 코터편(120)은 한 쌍의 압압부(752)에 의해 수용실(780)의 중앙부로 향하여 바이어스되어 있으므로, 분리 상태로 되돌아가는 일은 없다. 코터 조립 헤드(7)를 상승함으로써, 밸브 스프링(140)의 탄성 복귀력으로 리테이너(130)도 밀어 올려지고, 상태 ST86에 나타내는 바와 같이 그 중앙의 구멍에 한 쌍의 코터편(120)이 삽입된다. 그 후도 밸브 스프링(140)의 탄성 복귀력은 계속 작용하지만, 한 쌍의 코터편(120)에 의해 리테이너(130)의 추가적인 상승이 저지되고, 밸브 스템(112)에 대한 리테이너(130)의 조립 작업이 완료된다.
본 실시형태에 관한 조립 방법에 의하면, 한 쌍의 코터편(120)이 미리 분리된 상태로 보유지지되고 밸브 스템(112)에 대해 조립된다. 이 때문에, 각 코터편(120)의 분리 불량이라는 현상은 일어날 수 없게 된다. 이에 더하여, 한 쌍의 코터편(120)은, 코터 조립 헤드(7)의 수용 부재(78)에 대한 각 코터편(120)의 자세가 규정 상태(완전히 분리된 상태)가 되도록, 제1 위치 결정 기준부에 의한 자세 결정 및 위치 결정이 이루어진다. 그리고, 이 자세 및 위치가 갖추어진 각 코터편(120)이, 이 상태인 채로 보유지지되고 밸브 스템(112)에 대해 공급된다. 또한, 밸브 스템(112)은, 코터 조립 헤드(7)의 수용 부재(78)에 대한 상하 방향의 위치가 규정 위치가 되도록, 제2 위치 결정 기준부에 의해 자세 결정 및 위치 결정이 이루어진다. 그 결과, 한 쌍의 코터편(120)과 밸브 스템(112)의 상하 방향 및 수평 방향에서의 상대 위치 관계가 일의적으로 정해진다.
이에 따라, 본 실시형태에 관한 조립 방법에 의하면, 밸브 스템(112)의 상단부(113)에 대해 한 쌍의 코터편(120)이 반드시 동일한 자세 및 동일한 위치 관계로 공급된다. 따라서, 장치의 조정을 하지 않고, 다시 말하면 트라이얼&에러를 거듭함 쌓지 않고 용이하고 높은 정밀도로 밸브 스템(112)의 상단부(113)에 한 쌍의 코터편(120)에 의해 리테이너(130)를 조립할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관한 조립 장치는 조정이 필요없기 때문에, 신속하게 장치의 시작을 행할 수 있고 공사기간 단축에 큰 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공표하기 위해 이하의 청구항을 첨부한다.

Claims (12)

  1. 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 장치로서,
    상기 한 쌍의 코터편을, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비하는 준비 유닛과,
    상기 준비 유닛에 준비된 상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태인 채로 보유지지하여, 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시키는 조립 헤드와,
    상기 조립 헤드를 상기 준비 유닛과 상기 밸브 스템의 사이에서 이동시키는 이동 유닛을 구비하고,
    상기 조립 헤드는,
    상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편이 아래로부터 수용되는 수용실을 갖는 수용 부재와,
    상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태로 보유지지하고, 또한 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비하며,
    상기 수용 부재는,
    상기 수용실의 내벽에 설치되어, 상기 수용실에 수용되는 상기 한 쌍의 코터편의 상단면이 각각 접촉되는 제1 접촉부와,
    상기 수용실의 상벽에 설치되어, 상기 수용실의 하방으로부터 삽입되는 상기 밸브 스템의 상단면이 접촉되는 제2 접촉부를 포함하고,
    상기 제2 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 밸브 스템을 상기 밸브 스템의 축방향으로 위치 결정하며,
    상기 제1 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 축방향으로 위치 결정하는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보유지지 유닛은,
    상기 수용 부재의 상방으로부터 상기 수용실의 중앙부에 끼우고 빼기 자유롭게 설치되어, 상기 한 쌍의 코터편 사이에 개재하는 스페이서부를 갖는 분리 부재와,
    상기 분리 부재를 상기 수용 부재에 대해 끼우고 빼는 방향으로 이동시키는 구동 유닛과,
    상기 수용 부재의 양 측방으로부터 상기 수용실에 진퇴가 자유롭게 설치되어, 상기 한 쌍의 코터편을 상기 수용실의 상기 중앙부로 향하여 바이어스시키는 한 쌍의 압압 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분리 부재의 상기 스페이서부는, 상기 밸브 스템의 상기 상단부를 삽입 가능한 개구부를 가지며,
    상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편은, 각각 상기 스페이서부와 상기 수용실의 상기 내벽 사이에 수용됨과 아울러, 상기 한 쌍의 압압 부재에 의해 상기 스페이서부에 대해 압압되는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 한 쌍의 압압 부재는, 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 요동 가능하게 설치되고,
    상기 보유지지 유닛은,
    상기 한 쌍의 압압 부재를 상기 폐쇄 위치로 향하여 바이어스시키는 적어도 하나의 탄성 부재와,
    상기 한 쌍의 압압 부재를 상기 탄성 부재의 바이어스력에 저항하여 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로 구동시키는 적어도 하나의 액추에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용실은,
    상기 한 쌍의 코터편이 수용되는 제1 수용부와,
    상기 제1 수용부의 상방에 연속적으로 설치되며, 제1 수용부보다 단면적이 작은 제2 수용부를 포함하고,
    상기 제2 접촉부는, 상기 제2 수용부의 상벽에 설치되며,
    상기 제1 접촉부는, 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부의 단차부에 설치되는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용 부재는, 그 바닥부에 상기 수용실의 개구를 둘러싸고 상기 리테이너의 상면에 접촉되는 접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브 스템의 하단에 마련된 밸브 헤드와 접촉하고, 상기 밸브 스템의 하방의 이동을 허용하면서 상기 밸브 스템을 상방으로 압압하는 지지 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 밸브 스템의 하방으로의 이동량을 검출하는 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 장치.
  9. 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 헤드로서,
    상기 한 쌍의 코터편이, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로, 아래로부터 수용되는 수용실을 갖는 수용 부재와,
    상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태로 보유지지하고, 또한 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비하고,
    상기 수용 부재는,
    상기 수용실의 내벽에 설치되어, 상기 수용실에 수용되는 상기 한 쌍의 코터편의 상단면이 각각 접촉되는 제1 접촉부와,
    상기 수용실의 상벽에 설치되어, 상기 수용실의 하방으로부터 삽입되는 상기 밸브 스템의 상단면이 접촉되는 제2 접촉부를 포함하며,
    상기 제2 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 밸브 스템을 상기 밸브 스템의 축방향으로 위치 결정하고,
    상기 제1 접촉부는, 상기 수용실에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 축방향으로 위치 결정하는 것을 특징으로 하는 조립 헤드.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보유지지 유닛은,
    상기 수용 부재의 상방으로부터 상기 수용실의 중앙부에 끼우고 빼기 자유롭게 설치되어, 상기 한 쌍의 코터편 사이에 개재하는 스페이서부를 갖는 분리 부재와,
    상기 분리 부재를 상기 수용 부재에 대해 끼우고 빼는 방향으로 이동시키는 구동 유닛과,
    상기 수용 부재의 양 측방으로부터 상기 수용실에 진퇴가 자유롭게 설치되어, 상기 한 쌍의 코터편을 상기 수용실의 상기 중앙부로 향하여 바이어스시키는 한 쌍의 압압 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 헤드.
  11. 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 방법으로서,
    상기 한 쌍의 코터편을, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비하는 준비 공정과,
    상기 준비 공정에서 준비된 상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 조립 헤드로 상기 분리 상태인 채로 보유지지하는 보유지지 공정과,
    상기 조립 헤드를 상기 리테이너 및 밸브 스프링이 세트된 상기 밸브 스템의 위치로 이동시키고, 상기 조립 헤드에 의해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템에 걸어맞춤시킴과 아울러, 상기 리테이너를 조립하는 조립 공정을 구비하고,
    상기 한 쌍의 코터편을 상기 조립 헤드에서 상기 분리 상태인 채로 보유지지하기 전에, 상기 한 쌍의 코터편 각각의 상단면을 상기 조립 헤드의 코터 수용부에 접촉시켜, 상기 조립 헤드에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상하 방향으로 위치 결정하는 공정과,
    상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템에 걸어맞춤시키기 전에, 상기 조립 헤드에 상기 밸브 스템을 진입시킴과 아울러, 상기 밸브 스템의 상단면을 상기 조립 헤드의 밸브 스템 수용부에 접촉시켜, 상기 조립 헤드에 대해 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 위치 결정하는 공정을 더 구비하며,
    상기 조립 헤드에 대해 상기 한 쌍의 코터편과 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 상대적으로 위치 결정한 상태로, 상기 한 쌍의 코터편의 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시켜, 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 상기 리테이너를 조립하는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  12. 밸브 스템의 상단부에 한 쌍의 코터편을 걸어맞춤시켜 리테이너를 조립하는 조립 방법으로서,
    상기 한 쌍의 코터편을, 상기 밸브 스템의 상기 상단부가 삽입 통과 가능한 간극을 갖는 분리 상태로 준비하는 준비 공정과,
    상기 준비 공정에서 준비된 상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편을 조립 헤드로 상기 분리 상태인 채로 보유지지하는 보유지지 공정과,
    상기 조립 헤드를 상기 리테이너 및 밸브 스프링이 세트된 상기 밸브 스템의 위치로 이동시키고, 상기 조립 헤드에 의해 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템에 걸어맞춤시킴과 아울러, 상기 리테이너를 조립하는 조립 공정을 구비하고,
    상기 조립 헤드는,
    상기 분리 상태의 상기 한 쌍의 코터편이 아래로부터 수용되는 수용실을 갖는 수용 부재와,
    상기 수용실에 수용된 상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태로 보유지지하고, 또한 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부로 압압 가능한 보유지지 유닛을 구비하며,
    상기 보유지지 공정은,
    상기 한 쌍의 코터편을 상기 분리 상태인 채로 보유지지할 때에, 상기 한 쌍의 코터편의 상단면을 각각 상기 수용실의 제1 위치 결정 기준부에 접촉시켜, 상기 수용실에 대해 상기 한 쌍의 코터편을 상하 방향으로 위치 결정하는 공정을 포함하고,
    상기 조립 공정은,
    상기 수용실에 상기 밸브 스템을 진입시킴과 아울러, 상기 밸브 스템의 상단면을 상기 수용실의 제2 위치 결정 기준부에 접촉시켜, 상기 수용실에 대해 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 위치 결정하는 공정을 포함하며,
    상기 한 쌍의 코터편과 상기 밸브 스템을 상기 상하 방향으로 상대적으로 위치 결정한 상태로, 상기 보유지지 유닛에 의해 상기 한 쌍의 코터편의 상기 분리 상태를 해제하여 상기 한 쌍의 코터편을 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 걸어맞춤시켜, 상기 리테이너를 상기 밸브 스템의 상기 상단부에 조립하는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
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