JP2008264990A

JP2008264990A - 圧入方法及び圧入装置

Info

Publication number: JP2008264990A
Application number: JP2008041674A
Authority: JP
Inventors: Oakley Paul; オークレイポール; Colin Western; ウエスタンコリン; Jun Watari; 潤渡利
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2008-11-06
Also published as: GB2450677A; GB0707741D0

Abstract

【課題】被圧入部材の設計変更などに柔軟に対応できると共に、構造が簡易で円滑に圧入対象部材を圧入することができる方法と装置を提供する。
【解決手段】シリンダヘッド４に形成された複数の圧入部にバルブシートとバルブガイド１２を圧入する装置であって、バルブシート及びバルブガイド１２を一軸方向に移動可能に保持するバルブシートホルダ及びバルブガイドホルダと、これらのホルダを複数設けると共にシリンダヘッド４を位置決めするシリンダヘッド固定治具１５，１７と、これらのシリンダヘッド固定治具１５，１７に設けたホルダに保持されたバルブシート及びバルブガイド１２を圧入部に順次圧入するＣ型加圧治具を備える。Ｃ型加圧治具は、多関節ロボットのアーム先端部にフローティング機構を介して装着されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧入対象部材（例えば、バルブシート及びバルブガイド）を被圧入部材（例えば、シリンダヘッド）に圧入する方法及びその装置に関する。

圧入対象部材（バルブシート及びバルブガイド）を被圧入部材（シリンダヘッド）に圧入する方法としては、揺動自在な治具台に位置決め固定されたシリンダヘッドに対し、バルブガイドを支持して昇降自在なバルブガイド圧入装置をシリンダヘッドの上方から下降させ、バルブシートを支持して昇降自在なバルブシート圧入装置をシリンダヘッドの下方から上昇させることにより圧入する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、バルブシートとシリンダヘッドの圧入部（バルブシート嵌合穴）との芯ズレを抑制した状態で、バルブシートの圧入を行うようにした圧入装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０７−１３６８６５号公報特開２００４−１１６４１４号公報

しかし、特許文献１に開示された装置においては、バルブガイドを圧入する時のバルブガイド圧入装置の圧入位置及びバルブシートを圧入する時のバルブシート圧入装置の圧入位置が、夫々正確でないと、圧入が不十分になったり、圧入対象部材や被圧入部材を損傷したりする虞れがある。

また、特許文献２に開示された装置においては、バルブガイドやバルブシートを先端に供給するための機構や先端に保持しておくための機構が複雑になり、大型複雑化してしまうという問題がある。更に、装置が大型複雑化することにより、設計変更などに伴ってシリンダヘッドの圧入部の位置や角度などが変化した場合に、装置も大掛かりに変更する必要があるためコストが大きく嵩むという問題がある。

本発明は、上記従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被圧入部材の設計変更などに柔軟に対応できると共に、構造が簡易で円滑に圧入対象部材を圧入することができる圧入方法及びその装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく本願の第１発明は、被圧入部材に形成された複数の圧入部に圧入対象部材を圧入する方法であって、圧入対象部材を一軸方向に移動可能な状態にセットするセット工程と、このセット工程でセットされた圧入対象部材を、圧入部に臨む位置に位置決めする位置決め工程と、この位置決め工程で位置決めされた圧入対象部材を圧入部に順次圧入する圧入工程を備えた構成とした。

また本願の第２発明は、被圧入部材に形成された複数の圧入部に圧入対象部材を圧入する装置であって、前記圧入対象部材を一軸方向に移動可能に保持する保持手段と、この保持手段を複数設けると共に前記被圧入部材を位置決めする固定手段と、この固定手段に設けた保持手段に保持された圧入対象部材を圧入部に順次圧入する押圧手段を備えた構成とした。

前記第２の発明において、前記押圧手段は、産業用ロボットと、この産業用ロボットに装着され、前記圧入対象部材保持手段に互いに対向して保持された２つの圧入対象部材を夫々の圧入部に圧入するＣ型加圧治具からなるようにしてもよい。

ここで、前記Ｃ型加圧治具は、フローティング機構を介して前記産業用ロボット装着されるものとすることができる。

また、前記Ｃ型加圧治具は、前記２つの圧入対象部材を夫々押圧するプッシュロッドを互いに対向させて配設してもよい。また、前記Ｃ型加圧治具は、前記産業用ロボットに２個装着してもよい。

第１発明によれば、被圧入部材に形成された圧入部に近接した位置で、一軸方向に移動可能な状態に保持された圧入対象部材を押圧するので、圧入対象部材を円滑且つ正確に圧入部に圧入することができる。

第２発明によれば、被圧入部材に形成された圧入部に近接した位置で、一軸方向に移動可能な状態に保持された圧入対象部材を押圧手段により押圧するので、押圧手段の高精度の位置決めが不要になる。押圧手段への圧入対象部材の供給と圧入対象部材の保持が不要になるので、押圧手段の構造を簡素にすることができる。

また、本発明にあっては、圧入対象部材の位置や圧入方向に合わせてＣ型加圧治具の姿勢を変えることができるので、被圧入部材の姿勢を変える必要がなく、より簡素な構成にすることができる。また、設計変更によって被圧入部材の形状や圧入部の位置が変わっても、被圧入部材固定手段を変更するだけで対応できるので、コスト低減に寄与する。

また、本発明にあっては、フローティング機構により、圧入に際して産業用ロボットに負荷がほとんど掛からないので、産業用ロボットに対して悪影響を与えることがない。

また、本発明にあっては、プッシュロッドを介して圧入対象部材を押圧するため、産業用ロボットに高い位置決め精度が要求されないので、産業用ロボットのティーチングが容易である。

また、本発明にあっては、同時に２箇所に圧入することができるので、迅速に圧入作業を行うことが可能になる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る圧入装置の平面図、図２は同じく概要側面図、図３は同じく概要正面図、図４はバルブシートを保持したバルブシートセット冶具及びバルブガイドを保持したバルブガイドセット冶具にシリンダヘッドを位置決めした状態の断面図、図５は図２に示すシフトユニット（投入位置）の拡大図、図６はＣ型加圧治具の動作説明図である。

本発明に係る圧入装置は、シリンダヘッドに形成された複数の圧入部にバルブシート及びバルブガイドを同時に圧入する装置であって、図１乃至図３に示すように、多関節ロボット１と、多関節ロボット１のアーム先端部２に装着したＣ型加圧治具３と、シリンダヘッド４を位置決め固定すると共にバルブシート及びバルブガイドを所望の姿勢で保持するセット冶具５を備えている。

そして、本装置による圧入作業のために、シリンダヘッド４が投入される投入ステーションＡ、シリンダヘッド４の排気側にバルブシート及びバルブガイドを圧入する排気側圧入ステーションＢ、緩衝のためのアイドルステーションＣ、シリンダヘッド４の吸気側にバルブシート及びバルブガイドを圧入する吸気側圧入ステーションＤ、圧入完了後のシリンダヘッド４を払い出す払出ステーションＥを構成している。

また、排気側圧入ステーションＢには、セット冶具５にバルブシートとバルブガイドをセットすると共にシリンダヘッド４をセット冶具５に位置決め固定する投入位置Ｂ１と、Ｃ型加圧治具３により排気側の圧入作業が行われる圧入位置Ｂ２が設けられている。吸気側圧入ステーションＤには、排気側の圧入作業が完了したシリンダヘッド４を投入する投入位置Ｄ１と、Ｃ型加圧治具３により吸気側の圧入作業が行われる圧入位置Ｄ２が設けられている。

セット冶具５に位置決め固定されたシリンダヘッド４の投入位置Ｂ１，Ｄ１と圧入位置Ｂ２，Ｄ２間の移動は、シフトユニット７により行われる。シフトユニット７は、シリンダ８の前進・後退動作により駆動される。なお、図３に示す９ａはシリンダヘッド４を円滑に搬送するために敷設された樹脂レールであり、９ｂはシリンダヘッド４の搬送方向を案内すると共にシリンダヘッド４を位置決めするためのガイドバーである。

セット冶具５はシフトユニット７に設けられ、図４に示すように、バルブシート１０をセットするバルブシートセット冶具１１と、バルブガイド１２をセットするバルブガイドセット冶具１３からなる。なお、図４は排気側のバルブシート１０及びバルブガイド１２を圧入した後、吸気側のバルブシート１０及びバルブガイド１２をセット冶具５にセットした状態を示している。

バルブシートセット冶具１１は、バルブシート１０を一軸方向に移動可能に保持する複数のバルブシートホルダ１４と、各バルブシートホルダ１４を嵌合すると共に、各バルブシートホルダ１４に保持されたバルブシート１０が圧入部４ａと対向するようにシリンダヘッド４を位置決め固定するシリンダヘッド固定治具１５からなる。なお、本発明の実施の形態では、１６個のバルブシート１０と１６個のバルブガイド１２が圧入されるシリンダヘッド４を被圧入部材としている。

バルブガイドセット冶具１３は、バルブガイド１２を一軸方向に移動可能に保持する複数のバルブガイドホルダ１６と、各バルブガイドホルダ１６を嵌合すると共に、各バルブガイドホルダ１６に保持されたバルブガイド１２が圧入部４ｂと対向するようにシリンダヘッド４を位置決め固定するシリンダヘッド固定治具１７からなる。そして、シリンダヘッド４とバルブシートセット冶具１１及びバルブガイドセット冶具１３は、図５（ｂ）に示すように、後述するクランプ用シリンダ５０の後退動作でシフトユニット７に固定される。

バルブシートホルダ１４は、先端部２０ａにバルブシート１０を装着するロッド２０と、ロッド２０を摺動自在に案内すると共にシリンダヘッド固定治具１５の取付孔１５ａに嵌合する円筒状のガイド部材２１と、ロッド２０を後退方向に付勢するスプリング２２からなる。２０ｂはロッド２０に形成された抜け止め用のストッパ、２０ｃはロッド２０に形成されたスプリング２２を縮装するためのストッパである。

また、バルブガイドホルダ１６は、バルブガイド１２を挿入してセットすると共にシリンダヘッド固定治具１７の取付孔１７ａに嵌合する略円筒状のガイド部材２５と、ガイド部材２５をシリンダヘッド固定治具１７に固定するボルト２６からなる。ガイド部材２５のバルブガイド挿入側の開口部には、バルブガイド１２を挿入し易くするためにテーパ２５ａが形成されている。１７ｂはバルブガイド１２の抜け止め用ストッパであり、このストッパ１７ｂの先端部はボールプランジャーであり、この先端部のみをガイド部材２５の内側に突出させている。更に、シリンダヘッド固定治具１５，１７には、夫々ノックピン１５ｃ，１７ｃが設けられ、これらのノックピン１５ｃ，１７ｃがシリンダヘッド４のノック穴４ｃ，４ｃに嵌合することにより、バルブシートホルダ１４の中心軸とバルブガイドホルダ１６の中心軸が正確に一致することになる。

Ｃ型加圧治具３は、図６に示すように、Ｃ型フレーム３０と、Ｃ型フレーム３０の一方の端部に設けた加圧用のシリンダ３１と、シリンダ３１のピストンロッド３２の先端に設けた圧入ヘッド３３と、圧入ヘッド３３に立設したバルブガイドプッシュロッド３４と、Ｃ型フレーム３０の他方の端部に設けたバルブシートプッシュロッド３５を備えている。バルブガイドプッシュロッド３４とバルブシートプッシュロッド３５は対向して設けられ、それらの中心軸は一致している。また、ロッド２０のストッパ２０ｃを押圧するバルブシートプッシュロッド３５の先端部は、多関節ロボット１のティーチングポイントが多少ずれていても対応できるよう略半球形状に形成されている。３６はピストンロッド３２のガイドロッドである。

また、圧入ヘッド３３には、圧入位置を測定する測長器（不図示）が取り付けられ、バルブシートプッシュロッド３５には、荷重を測定するロードセル（不図示）が組み込まれている。測長器とロードセルにより、圧入位置と荷重を測定しながら圧入作業を行うことができるため、シリンダヘッド４の圧入部４ａ，４ｂの穴径の良・不良が検出でき、更に圧入深さも測定できる。

Ｃ型加圧治具３は、フローティング機構４０を介して多関節ロボット１のアーム先端部２に装着されている。フローティング機構４０は、アーム先端部２に固定されるベース部材４１と、ベース部材４１に支持されるガイドロッド４２と、ガイドロッド４２を嵌挿すると共にＣ型フレーム３０に固定される略円筒状のスライド部材４３と、ベース部材４１とスライド部材４３の間に縮装されるスプリング４４からなる。フローティング機構４０により、Ｃ型加圧治具３は矢印方向にフローティングすることができるので、圧入時において多関節ロボット１に負荷がほとんど掛からない。

以上のように構成された本発明に係る圧入装置の動作及び圧入方法について説明する。先ず、排気側圧入ステーションＢに待機しているバルブシートセット冶具１１の排気側のバルブシートホルダ１４に作業者がバルブシート１０（８個）をセットする。同じくバルブガイドセット冶具１３の排気側のバルブガイドホルダ１６に作業者がバルブガイド１２（８個）をセットする（圧入対象部材セット工程）。

次いで、図５（ａ）に示すように、樹脂レール９ａとガイドバー９ｂを使ってシリンダヘッド４は、投入ステーションＡから排気側圧入ステーションＢのシフトユニット７に搬送される。この時、シリンダヘッド４は樹脂レール９ａに載置された状態で、且つガイドバー９ｂに挟まれた状態になっていて、クランプ用シリンダ５０は前進状態なので、シリンダヘッド４とセット冶具５はアンクランプ状態になっている。なお、シフトユニット７は、バルブシートセット冶具１１やガイドバー９ｂなどの固定部と、バルブガイドセット冶具１３や樹脂レール９ａなどクランプ用シリンダ５０の昇降動作で上下動する可動部からなる。５１はレール、５２はガイドである。

次いで、クランプ用シリンダ５０に後退動作（クランプ動作）をさせると、樹脂レール９ａが下降してシリンダヘッド４から離れると共に、シリンダヘッド４がバルブシートセット冶具１１に当接して位置決めされ、更にバルブガイドセット冶具１３が下降してシリンダヘッド４に当接してシリンダヘッド４が位置決めされる（圧入対象部材位置決め工程）。すると、図５（ｂ）に示すように、シリンダヘッド４とバルブシートセット冶具１１及びバルブガイドセット冶具１３は、シフトユニット７に固定される。

次いで、バルブシートセット冶具１１及びバルブガイドセット冶具１３によって位置決め固定されたシリンダヘッド４が、シフトユニット７によって、排気側圧入ステーションＢの投入位置Ｂ１から圧入位置Ｂ２に移動する。すると、多関節ロボット１のアーム先端部２に装着されたＣ型加圧治具３が、予めティーチングされているポイントにティーチングされている姿勢で位置決めされる。

次いで、図６に示すように、シリンダ３１を駆動させてバルブガイドプッシュロッド３４でバルブガイド１２を押圧すると共に、バルブシートプッシュロッド３５がバルブシートホルダ１４のロッド２０を押圧することによって、シリンダヘッド４の圧入部４ａ，４ｂにバルブシート１０及びバルブガイド１２が夫々圧入される（圧入対象部材圧入工程）。本発明の実施の形態では、２個のＣ型加圧治具３を並べてアーム先端部２に装着しているので、同時に２箇所ずつ圧入することができる。従って、４回の圧入動作で、排気側のバルブシート１０とバルブガイド１２を全て圧入することができる。

バルブシート１０とバルブガイド１２を同時に圧入するが、Ｃ型加圧治具３は、フローティング機構４０を介してアーム先端部２に装着されているので、多関節ロボット１に負荷がほとんど掛からない。また、バルブガイドプッシュロッド３４を介してバルブガイド１２を圧入し、バルブシートプッシュロッド３５を介してバルブシート１０を圧入するので、多関節ロボット１の位置決め精度については、それほど厳しい精度が要求されない。例えば、１ｍｍずれても圧入が可能なため、多関節ロボット１のティーチングが容易である。

また、圧入ヘッド３３には、圧入位置を測定する測長器（不図示）が取り付けられ、バルブシートプッシュロッド３５には、荷重を測定するロードセル（不図示）が組み込まれているので、圧入位置と荷重を測定しながら圧入作業を行うことができるため、シリンダヘッド４の圧入部４ａ，４ｂの穴径の良・不良が検出でき、更に圧入深さも測定できる。

次いで、排気側のバルブシート１０とバルブガイド１２の全てが圧入されると、シリンダヘッド４が、シフトユニット７によって、排気側圧入ステーションＢの圧入位置Ｂ２から投入位置Ｂ１に移動する。すると、シリンダヘッド４とバルブシートセット冶具１１及びバルブガイドセット冶具１３が、クランプ用シリンダ５０の前進動作（アンクランプ動作）によりシフトユニット７から解放され、アイドルステーションＣに払い出される。

次いで、吸気側圧入ステーションＤにて、排気側圧入ステーションＢで行われた圧入作業と同様に吸気側のバルブシート１０とバルブガイド１２の全てがシリンダヘッド４の圧入部４ａ，４ｂに圧入される。そして、排気側及び吸気側のバルブシート１０とバルブガイド１２が圧入されたシリンダヘッド４が払出ステーションＥに払い出され、圧入作業は完了する。なお、排気側と吸気側の何れを先に圧入するかは、任意である。また、セット冶具５は排気側と吸気側を別体で形成してもよいし、一体で形成してもよい。

機種切換への対応としては、多関節ロボット１のティーチングによりＣ型加圧治具３を所望な位置及び姿勢に制御することができるので、バルブシートセット冶具１１とバルブガイドセット冶具１３からなるセット冶具５を圧入対象となる機種のものに交換するだけでよい。また、２個のＣ型加圧治具３の取付間隔（ピッチ）は、手動にて可変してもよいし、自動で可変するようにしてもよい。

押圧手段を産業用ロボットに装着されたＣ型加圧治具で構成すれば、機種切換への対応は、産業用ロボットのティーチングによって容易に行えるので、圧入作業への適用の拡大が期待される。

本発明に係る圧入装置の概要平面図本発明に係る圧入装置の概要側面図本発明に係る圧入装置の概要正面図バルブシートを保持したバルブシートセット冶具及びバルブガイドを保持したバルブガイドセット冶具にシリンダヘッドを位置決めした状態の断面図図２に示すシフトユニット（投入位置）の拡大図で、（ａ）はシリンダヘッドとセット冶具がアンクランプ状態、（ｂ）はシリンダヘッドとセット冶具がクランプ状態Ｃ型加圧治具の動作説明図

符号の説明

１…多関節ロボット（産業用ロボット）、３…Ｃ型加圧治具、４…シリンダヘッド（被圧入部材）、４ａ，４ｂ…圧入部、５…セット冶具、７…シフトユニット、１０…バルブシート（圧入対象部材）、１１…バルブシートセット冶具、１２…バルブガイド（圧入対象部材）、１３…バルブガイドセット冶具、１４…バルブシートホルダ（圧入対象部材保持手段）、１５，１７…シリンダヘッド固定治具（被圧入部材固定手段）、１６…バルブガイドホルダ（圧入対象部材保持手段）、３４…バルブガイドプッシュロッド、３５…バルブシートプッシュロッド、４０…フローティング機構、５０…クランプ用シリンダ。

Claims

被圧入部材に形成された複数の圧入部に圧入対象部材を圧入する方法であって、前記圧入対象部材を一軸方向に移動可能な状態にセットするセット工程と、セットされた圧入対象部材を圧入部に臨む位置に位置決めする位置決め工程と、位置決めされた圧入対象部材を圧入部に順次圧入する圧入工程を備えることを特徴とする圧入方法。
被圧入部材に形成された複数の圧入部に圧入対象部材を圧入する装置であって、前記圧入対象部材を一軸方向に移動可能に保持する保持手段と、この保持手段を複数設けると共に前記被圧入部材を位置決めする固定手段と、この固定手段に設けた前記保持手段に保持された圧入対象部材を圧入部に順次圧入する押圧手段を備えることを特徴とする圧入装置。
請求項２に記載の圧入装置において、前記押圧手段は、産業用ロボットと、この産業用ロボットに装着され、前記圧入対象部材保持手段に互いに対向して保持された２つの圧入対象部材を夫々の圧入部に圧入するＣ型加圧治具からなることを特徴とする圧入装置。
請求項２に記載の圧入装置において、前記Ｃ型加圧治具は、フローティング機構を介して前記産業用ロボットに装着されることを特徴とする圧入装置。
請求項３または請求項４に記載の圧入装置において、前記Ｃ型加圧治具は、前記２つの圧入対象部材を夫々押圧するプッシュロッドを互いに対向させて配設することを特徴とする圧入装置。
請求項３乃至請求項５の何れかに記載の圧入装置において、前記Ｃ型加圧治具は、前記産業用ロボットに２個装着されていることを特徴とする圧入装置。