JP2518280B2 - ピストンリングの組付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンのピストンにピストンリングを自
動的に組み付ける装置に関する。

〔従来の技術〕

本発明に関連する先行技術として、実開昭56−109828
号公報、実開昭57−140931号公報が知られている。

上述の実開昭56−109828号公報に開示されているピス
トンリング取付け装置は、ピストンリングをピストンの
リング溝に装着させる際に、規則部材によってピストン
リングの局部的な拡大を規制するようにしており、嵌挿
後のピストンリングの真円度の狂いが防止されるように
なっている。

実開昭57−140931号公報に開示されているピストンリ
ングの供給組付装置は、オイルリングと１対のコンプレ
ッションリングとを同時にピストンの各リング溝に組付
けるようにしたものである。

エンジン等のピストンに拡張力の強いピストンリン
グ、たとえばスペーサエキスパンダリング等を組付ける
際には、テーパコーン等のガイド部材によりピストンリ
ングの内径が一旦拡径され、その後、自己張力によりピ
ストンリングは縮径しピストンのリング溝に装着され
る。このような方法によってピストンリングを組付ける
装置の一例としては、昭和61年３月に日刊工業新聞社に
より出版された「機械設計」の第100頁に記載されてい
るピストンリング組付機が知られている。

第５図は、上述の「機械設計」に記載されたピストン
リング組付機の要部断面を示している。このピストンリ
ング組付機１は、外周に積み重ねられたピストンリング
２が嵌合されるマガジン３を有している。マガジン３に
は、上方にいくにしたがって径が大となるテーパ部4aと
ストレート部4bとからなるテーパコーン４が形成されて
いる。マガジン３の下方には、マガジン３に嵌合された
ピストンリング２を上方に押し上げる送り手段５が配置
されている。テーパコーン４の頂面4cには凹部4dが形成
され、凹部4dには受け部材６が配設されている。ピスト
ンリング２が装着されるピストン７は、凹部4d内の受け
部材６に載置され、テーパコーン４の頂面4cとピストン
７のリング溝7aとが一致するようになっている。

このような装置においては、マガジン３に嵌合された
ピストンリング２は、送り手段５によって常に一定距離
だけ押し出される。そして、テーパコーン４のテーパ部
4aによって内径が拡径されたピストンリング２は、スト
レート部4bに達した後、テーパコーン４の先端から外
れ、自己弾性力によりピストン７のリング溝7aに装着さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

コンプレッションリング等の加工精度の高いピストン
リングは、複数個積み重ねた時の全体の厚みのバラツキ
がほとんどないので、第５図に示すようなピストンリン
グを一定距離だけ押し出す装置を用いても組付けの際の
ピストンリングとピストンのリング溝との位置ずれが非
常に小さく、ピストンリングは容易にリング溝に装着さ
せることができる。

しかしながら、スペーサエキスパンダリングは厚み公
差が±0.15mmと大きく、上述のように積み重ね方式で送
り量を一定にした押し出し方法を適用した場合は、累積
誤差により初めと終りではピストンリングとリング溝と
の位置は大きくずれてしまい、ピストンリングをリング
溝にうまく装着させることができない。すなわち、積み
重ねられたピストンリングのうち上段の方は、累積誤差
が小さいのでうまくリング溝と一致するが、累積誤差が
大きくなる下段の方ではピストンリングとリング溝との
位置が大きくずれ、ピストンリングの２枚外れや、未装
着などの現象が起り易いという問題があった。

本発明は、上記の問題に着目し、ピストンリングの厚
みのバラツキが大きい場合でも、ピストンリングを確実
にピストンのリング溝に装着させることのできるピスト
ンリングの組付け装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明に係るピストンリングの組付け
装置は、積み重ねられた複数のピストンリングが外周に
嵌合され該ピストンリングの内径を漸次拡径可能なテー
パコーンを有するマガジンと、前記ピストンリングをマ
ガジンの基端部からテーパコーン部に向けて押し上げる
送り手段と、前記ピストンリングが装着されるピストン
を把握する把持手段と、該把持手段が取付けられ把握さ
れたピストンをマガジンにセットする搬送手段と、前記
把持手段に設けられマガジンにセットされたピストンの
リング溝と最上段に位置するピストンリングとの距離を
測定し該最上段のピストンリングの位置をリング溝に対
して常に一定距離となるように前記送り手段の送り量を
調整する高さ測定手段と、からなる。

〔作用〕

このように構成されたピストンリングの組付け装置に
おいては、積み重ねられた複数のピストンリングは送り
手段とマガジンのテーパコーンによって所定の内径に拡
径された後、一本ずつ各ピストンのリング溝に装着され
る。この場合、送り手段の送り量は、最上段のピストン
リングとピストンのリング溝とが常に一定距離となるよ
うに高さ測定手段によって調整される。そのため、ピス
トンリングの厚みにバラツキがあっても、この送り量の
補正によって最上段のピストンリングは常にリング溝に
対して容易に装着され易い位置まで押し上げられ、ピス
トンリングはリング溝に確実に装着される。

〔実施例〕

以下に、本発明に係るピストンリングの組付け装置の
望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例に係るピス
トンリングの組付け装置を示している。図中、11はリン
グ溝12が形成されたピストンを示している。13はピスト
ン11のリング溝12に装着されるピストンリングとしての
スペーサエキスパンダリングを示している。スペーサエ
キスパンダリング13は、厚み精度がコンプレッションリ
ングよりもバラツキが大きい。

ピストン11は、搬送手段としてのロボット14のハンド
14aに取付けられた把持手段15によって把握されるよう
になっている。ロボット14は、第１図に示すように矢印
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能であり、スペーサエキスパン
ダリング13が装着されていないピストン11を他の工程か
ら後述するマガジンにセットしたり、スペーサエキスパ
ンダリング13が装着された後、ピストン11を別の工程に
搬送するものである。

第１図において、22は積み重ねた複数のスペーサエキ
スパンダリング13が外周に嵌合されるマガジンを示して
いる。マガジン22は、略円筒状のマガジン本体23とテー
パコーン24から構成されている。テーパコーン24は、第
２図に示すように、マガジン本体23の頂部に着脱可能に
固定され、上方にいくにしたがって大径となるテーパ部
24aと該テーパ部24aの大径側と連なるストレート部24b
とを有している。テーパコーン24の頂部24cには円形状
の凹部24dが形成されており、凹部24dには、スペーサエ
キスパンダリング13が装着されるピストン11が載置可能
となっている。この場合、ピストン11は頂面11aが凹部2
4dの底面24eと当接されるようにセットされる。マガジ
ン22は、フレーム27の上板17aに固定されており、マガ
ジン22の下方には、マガジン22に嵌合されたスペーサエ
キスパンダリング13を基端部23aからテーパコーン24に
向けて押し出す送り手段25が設けられている。

送り手段25は、マガジン本体23の外周に位置する押圧
板26を有しており、押圧板26はフレーム27の上板17aを
貫通する複数本のスライド軸29の上端と連結されてい
る。スライド軸29は、上板17aの下方のガイドスリーブ2
8内に摺動可能に収納されている。各スライド軸29の他
方は、ベースプレート31に固定されている。ベースプレ
ート31の中心にはボールナット32が取付けられている。
ボールナット32は、マガジン22と同一軸芯上に位置しか
つ複数本のガイドスリーブ28の内側に配置されたボール
ねじ軸33と螺合されている。ボールねじ軸33はガイドス
リーブ28側に固定された軸受34によって回転可能に支持
されている。ボールねじ軸33の下端には、従動プーリ23
aが取付けられている。この従動プーリ23aは、フレーム
27内に配置されるステッピングモータ35に取付けられた
駆動プーリ25aとタイミングベルト26を介して連結され
ている。つまり、ステッピングモータ35によりボールね
じ軸33が回転されると、ボールナット32がボールねじ軸
33上を移動し、マガジン22の外周に位置する押圧板26を
上下動させるようになっている。

なお、ステッピングモータ35は、図示されない制御装
置からのパルス信号により駆動されるようになってい
る。

マガジン22の上方には、ロボット14のハンド14aに取
付けられた把持手段15が位置している。ハンド14aは、
アクチュエータ内蔵型の平行把持式チャックであり、そ
の下端には可動爪100a、100bの一対の爪があり、それぞ
れ矢印Ａ方向に平行移動する。把持手段15は、取付金具
42と一対の把持部50とから構成されている。取付金具42
はボルト42aによりハンド14aに固定されている。把持部
50はボルト68aによってチャック本体14aの可動爪100a、
100bに固定されている。把持部50は、Ｌ字状のチャック
68、センタ70、圧縮コイルばね72とからなっている。セ
ンタ70はチャック68に摺動自在に保持されており、セン
タ70とチャック68との間にセンタ70を中心方向に付勢す
る圧縮コイルばね72が介装されている。したがって、チ
ャック本体14aの可動爪100a、100bを駆動することによ
り、ピストン11が圧縮コイルばね72によって付勢された
各センタ70により把持されるようになっている。

また、把持手段15の取付金具42には、高さ測定手段40
が設けられている。高さ測定手段40の一部を構成する摺
動用ボールベアリング52は、サークリップ48により取付
金具42に取付けられている。摺動用ボールベアリング52
にはガイドピン46が摺動可能に挿通されており、ガイド
ピン46の上端には半径方向外方に膨出するストッパ46a
が形成されている。ガイドピン46の下端には可動部材56
がナット46bにより連結されている。ガイドピン46の近
傍には、アクチュエータ44が位置しており、アクチュエ
ータ44は取付金具42側に固定されている。アクチュエー
タ44のロッド44bは、可動部材56と螺合され、両者はロ
ッド44bに螺合されたナット44aによって回り止めされて
いる。

可動部材56の下部には、２個の摺動用ボールベアリン
グ58が嵌合されている。各摺動用ボールベアリング58
は、アクチュエータ44のロッド44bの軸芯と平行に設け
られており、可動部材56の下面に取付けられた抜け止め
プレート60により支持されている。この摺動用ボールベ
アリング58には、シャフト62がそれぞれ摺動自在に挿通
されてる。シャフト62の上端には、半径方向外方に膨出
するストッパ62aが形成されている。シャフト62の下端
には、ピストンリングとしてのスペーサエキスパンダリ
ング13に当接可能な接触プレート66がナット62bにより
取付けられている。

なお、接触プレート66は、テーパコーン24の外形より
もわずかに大きなＲ形状（円弧）となっており、接触プ
レート66と最上段のスペーサエキスパンダリング13とは
当接可能となっている。これにより、接触プレート66は
スペーサエキスパンダリング13と接触により上下方向に
移動自在となっている。

一方のシャフト62の上端には、検知プレート64がねじ
64aによって取付けられている。検知プレート64と対向
する位置には、距離センサとしての近接スイッチ54が設
けられている。近接スイッチ54は、２個のナット54によ
り可動部材56に固定されている。近接スイッチ54は軸芯
方向に移動可能となっており、検知プレート64との間の
距離が可変設定できるようになっている。

近接スイッチ54は、図示されない制御装置に接続され
ており、近接スイッチ54によりステッピングモータ35が
制御されるようになっている。つまり、スペーサエキス
パンダリング13の上端面13aがリング溝12の上面12aと同
じ高さになった時、近接スイッチ54から制御装置にオン
信号が出力され、この信号に基づいてステッピングモー
タ35の回転が停止されるようになっている。

つぎに、上記のピストンリングの組付け装置における
作用および組付け順序を説明する。

ピストン11は、搬送手段としてのロボット14のハンド
14aに取付けられた把持手段15によって把握され、他工
程からマガジン22のテーパコーン24に形成された凹部24
dにセットされる。これにより、ピストン11は第２図に
示すように、頂面11aを下向きとして所定の位置に位置
決めされる。

ピストン11の位置決め完了が確認されると、ステッピ
ングモータ35が回転し、ボールねじ軸33が回転駆動され
る。スライド軸29によって回転方向の動きを止められた
ボールナット32は、第１図において上方に移動し、マガ
ジン22の外周に装着された複数のスペーサエキスパンダ
リング13は押圧板26によって押し上げられる。押し上げ
られたスペーサエキスパンダリング13は、テーパコーン
24のテーパ部24aにて拡径され、テーパ部24aの大径側に
連なるストレート部24bに至る。

高さ測定手段40の可動部材56は、ピストン11がセット
される以前にアクチュエータ44により押し下げられてい
る。この位置は、第４図の（イ）に示すように自重で降
下した接触プレート66の下端面66aとスペーサエキスパ
ンダリング13の最上段の上面が一致する所に設定されて
いる。

ステッピングモータ35の回転により上昇したスペーサ
エキスパンダリング13は、接触プレート66と接触し、接
触プレート66は第４図の（ロ）に示すようにスペーサエ
キスパンダリング13の押し上げにより上方に移動され
る。接触プレート66が上方に移動することにより、検知
プレート64と近傍スイッチ54との間の距離ａが狭くな
り、その距離が所定値より小さくなると、近接スイッチ
54がオンとなる。すなわち、近接スイッチ54は、スペー
サエキスパンダリング13の上端面13aがリング溝12の上
面12aとほぼ同じ高さになったとき、オン信号を制御装
置に出力し、ステッピングモータ35の回転が停止され
る。

したがって、スペーサエキスパンダリング13はテーパ
コーン24から外されると同時に、自己弾性力によりピス
トン11のリング溝12に容易に装着される。

スペーサエキスパンダリング13がリング溝12に装着さ
れると、アクチュエータ44が作動し接触プレート66が上
昇する。ここで接触プレート66を上昇させるのは、接触
プレート66、シャフト62を自重を次のリングに負担させ
ないようにするためである。そして、リングが装着され
たピストン11はロボット14によって次工程へ搬送され
る。

なお、本実施例ではピストンリングとしてスペーサエ
キスパンダリングを例にとって説明したが、他のピスト
ンリングにも使用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のピストンリングの組付
け装置によるときは、送り手段の送り量を高さ測定手段
によって調整することにより、マガジンにセットされた
複数のピストンリングのうち最上段のピストンリングの
位置を、常にピストンリング溝に対して一定距離とする
ことができ、ピストンリングの厚みのバラツキが大であ
っても最上段のピストンリングは常にリング溝に最も装
着され易い位置まで押し出され、ピストンリングをピス
トンに確実に組付けることができる。

したがって、従来装置で生じていた組付け時の２枚外
れや未装置等の現象が完全に防止され、検査コストの低
減がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るピストンリングの組付
け装置の全体断面図、 第２図は第１図におけるマガジン近傍の拡大断面図、 第３図は第１図における搬送装置のハンド近傍の拡大断
面図、 第４図の（イ）ないし（ハ）は第１図の装置におけるピ
ストンリングの組付け状態を示す断面図、 第５図は従来のピストンリング組付機の要部断面図、 である。 11……ピストン 12……リング溝 13……ピストンリング（スペーサエキスパンダリング） 14……搬送手段（ロボット） 15……把持手段 22……マガジン 24……テーパコーン 25……送り手段 40……高さ測定手段 54……距離センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 章三 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (56)参考文献 実開 昭62−74928（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】積み重ねられた複数のピストンリングが外
   周に嵌合され該ピストンリングの内径を漸次拡径可能な
   テーパコーンを有するマガジンと、前記ピストンリング
   をマガジンの基端部からテーパコーン部に向けて押し上
   げる送り手段と、前記ピストンリングが装着されるピス
   トンを把握する把持手段と、該把持手段が取付けられ把
   握されたピストンをマガジンにセットする搬送手段と、
   前記把持手段に設けられマガジンにセットされたピスト
   ンのリング溝と最上段に位置するピストンリングとの距
   離を測定し該最上段のピストンリングの位置をリング溝
   に対して常に一定距離となるように前記送り手段の送り
   量を調整する高さ測定手段と、 からなるピストンリングの組付け装置。