JP3455354B2 - バルブブリッジ調整装置 - Google Patents

バルブブリッジ調整装置

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JP3455354B2 JP34183095A JP34183095A JP3455354B2 JP 3455354 B2 JP3455354 B2 JP 3455354B2 JP 34183095 A JP34183095 A JP 34183095A JP 34183095 A JP34183095 A JP 34183095A JP 3455354 B2 JP3455354 B2 JP 3455354B2
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正人 斉藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの動弁
機構の一部を構成するバルブブリッジのアジャストスク
リューのねじ込み量を調整するのに使われるバルブブリ
ッジ調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図12に示すように自動車等の比較的大
型のエンジンの吸気弁あるいは排気弁を駆動する動弁機
構1において、シリンダヘッド2に互いに平行に配置さ
れた2本のバルブ3,4を1個のロッカーアーム5によ
って2本同時に駆動する場合、バルブブリッジ6が使わ
れている。バルブブリッジ6はその両端部がバルブ3,
4の端面3a,4aに接しており、バルブブリッジ6の
ほぼ中央部の端面6aがロッカーアーム5によって押さ
れた時に、2本のバルブ3,4が同時に開弁方向に動く
ようにしている。このバルブブリッジ6は、シリンダヘ
ッド2に立設されたピン状のガイド部材7に上下方向の
孔6bを嵌合させることにより、上下方向に移動自在に
支持されている。各バルブ3,4は、それぞれバルブス
プリング8によって閉弁方向に付勢されている。ロッカ
ーアーム5はクランクシャフトに連動するプッシュロッ
ド等の駆動部材9によって駆動される。
【0003】上記バルブブリッジ6を用いた動弁機構1
において、2本のバルブ3,4を互いに正確なタイミン
グで同期して駆動するには、バルブ3,4の端面3a,
4aとバルブブリッジ6との位置関係を正確に保つ必要
がある。このため、バルブブリッジ6の一端側にアジャ
ストスクリュー10を設け、そのねじ込み量を調整する
ことにより、適正な荷重でバルブブリッジ6がバルブ
3,4の端面3a,4aに接するようにしている。この
アジャストスクリュー10は調整後にロックナット11
によって固定される。
【0004】上記アジャストスクリュー10のねじ込み
量を調整するために、従来はドライバーのような手動の
回転工具によってアジャストスクリュー10を回転さ
せ、その先端10aがバルブ3の端面3aに接する位置
(着座位置)までねじ込んだのち、更に45°(1/8
回転)程度アジャストスクリュー10を回転させる。そ
して上記工具によってアジャストスクリュー10の回転
をロックした状態で、レンチ等の第2の回転工具によっ
てロックナット11を締付けることにより、アジャスト
スクリュー10を固定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の調整作業は、エ
ンジン1台分のシリンダヘッドを組立てる際に各気筒ご
とに複数回ずつ繰返す必要があるため、手作業では作業
能率が著しく悪いだけでなく、作業員の個人差による調
整誤差を生じやすい。特に、アジャストスクリューがバ
ルブの端面に着座したことを知るには作業員の勘に頼る
傾向があり、熟練を必要とするだけでなく非常に神経を
使う作業であった。
【0006】従ってこの発明の目的は、バルブブリッジ
のアジャストスクリューを所定量ねじ込む作業とロック
ナットを締付ける作業を能率良く行うことができ、かつ
調整ばらつきの発生を回避でき、正確な調整が可能なバ
ルブブリッジ調整装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のバルブブリッジ
調整装置は、シリンダヘッドに設けられたガイド部材の
軸線方向に移動自在に支持され、2本のバルブを1個の
ロッカーアームによって2本同時に駆動するバルブブリ
ッジの一端側に設けるアジャストスクリューのねじ込み
量を調整するための装置であって、バルブブリッジの端
面に接しかつバルブブリッジの中央部付近に位置する上
記ガイド部材の延長線上を押すように配置された押圧部
およびこの押圧部をバルブブリッジの方向に押す付勢手
段を備えたブリッジ押圧機構と、アジャストスクリュー
の操作端に係合できる形状の先端部を有する第1の回転
工具と、上記第1の回転工具に連結されていて第1の回
転工具を回転させる電動式の第1のモータと、上記第1
の回転工具の外周側に第1の回転工具と同心に設けられ
かつ第1の回転工具に対し軸線方向に相対移動可能でし
かも先端側に上記アジャストスクリューのロックナット
に嵌合可能な形状のソケット部を有する第2の回転工具
と、上記第2の回転工具を上記第1の回転工具に対して
軸線方向に相対移動させることの可能な位置切替用アク
チュエータと、上記第2の回転工具に連結されていて第
2の回転工具を回転させるトルクを発生する第2のモー
タと、上記第1のモータに供給する駆動電流を検出する
電流センサと、上記バルブブリッジの上端面に接する接
触子を備えていてバルブブリッジの高さに関する情報を
電気的な信号に変換して出力する変位センサと、上記電
流センサが所定値を越える駆動電流を検出しかつ上記変
位センサが上記バルブブリッジの上昇を検出し、該電流
センサと変位センサの双方の信号の組合わせによって前
記アジャストスクリューの着座を検出した時点を基準と
して上記第1のモータを更に所定角度回転させたのち上
記第1のモータの回転をロックさせかつ上記第2の回転
工具のソケット部を上記ロックナットに嵌合させる方向
に上記位置切替用アクチュエータを作動させかつ上記ロ
ックナットを締付ける方向に上記第2のモータを回転さ
せる制御手段とを具備している。
【0008】ブリッジ押圧機構によってバルブブリッジ
の中央部付近(ガイド部材のほぼ延長線上)をシリンダ
ヘッド側に押付けた状態で、第1のモータに駆動電流を
供給することにより、第1の回転工具が回転し、アジャ
ストスクリューが螺進する。アジャストスクリューの先
端がバルブの端面に接する(着座する)と、バルブブリ
ッジが上記押圧機構の付勢手段の弾力に抗して上昇しよ
うとするため、第1のモータの負荷が増大し、駆動電流
が上昇する。
【0009】この駆動電流の上昇が電流センサによって
検出された時点を基準として、第1のモータが更に所定
量(例えば45°)回転させられ、アジャストスクリュ
ーが規定のねじ込み量となる。次いで、第1のモータが
ロックされることによって第1の回転工具が固定される
とともに、第2の回転工具が位置切替用アクチュエータ
によって前進させられ、ソケット部がロックナットに嵌
合可能な状態になる。その後、第2のモータが回転し、
第2の回転工具がロックナットを締付けることにより、
アジャストスクリューが固定される。
【0010】さらに本発明のバルブブリッジ調整装置
は、アジャストスクリューの着座を検出する手段として
変位センサを用いている。この場合、アジャストスクリ
ューがバルブの端面に着座すると、バルブブリッジが上
昇しようとするため、その高さ変化が上記変位センサに
よって検出され、この着座時点を基準として第1のモー
タが更に所定量(例えば45°)回転させられる。本発
では、アジャストスクリューの着座を検出する手段と
して、上記電流センサと上記変位センサの双方を用いる
ことにより、アジャストスクリューの着座タイミングが
更に適確に検出される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図2および図3に示すバ
ルブブリッジ調整装置20は、工場等のフロアに据付け
られた基枠21と、基枠21の上部に設けられた水平方
向のガイドレール22と、ガイドレール22に沿う方向
に移動可能な調整装置本体23を備えている。調整装置
本体23の下方に搬送機構25が配置されており、この
搬送機構25によって複数気筒のエンジンのシリンダヘ
ッド2(図12に一例を示す)を所定位置に搬入できる
ようになっている。
【0012】シリンダヘッド2には、動弁機構1が各気
筒ごとに所定ピッチで配列されている。上記調整装置本
体23は、ピッチ送り用アクチュエータ26(図2に示
す)によって、各気筒ごとの動弁機構1の配列ピッチに
相当する距離ずつ、ガイドレール22に沿って矢印A方
向に移動させることができるようになっている。
【0013】調整装置本体23は、ベースプレート30
と、ベースプレート30の上方に設けられた支持構造体
32と、支持構造体32に対して上下方向に移動可能な
昇降ユニット33と、昇降ユニット33を上下方向に駆
動する昇降用アクチュエータ34と、昇降ユニット33
の昇降動作を円滑に案内するためのガイド機構35など
を備えており、昇降用アクチュエータ34によって、昇
降ユニット33を上下方向に移動させることができるよ
うになっている。
【0014】昇降ユニット33は、上記アクチュエータ
34によって昇降駆動される可動基板40を備えてい
る。図4に示すように、可動基板40に工具回転機構4
1とブリッジ押圧機構42と高さ検出機構43などが設
けられている。
【0015】図5等に示すように工具回転機構41は、
ハウジング50の内側に設けられた回転自在な第1の軸
51を有している。第1の軸51は、電動式の第1のモ
ータとして機能するサーボモータ52によって回転駆動
される。第1の軸51の下端に、ジョイント部材54を
介して第1の回転工具(ビット)55が着脱可能に連結
されている。第1の回転工具55の先端部55aはアジ
ャストスクリュー10の真上に位置し、アジャストスク
リュー10の操作端10bに係合可能な形状としてい
る。図示例の第1の回転工具55の先端部55aはマイ
ナス・ドライバーの先端のような形状であるが、アジャ
ストスクリュー10の操作端10bに十字状の溝が設け
られている場合は上記先端部55aをプラス・ドライバ
ーの先端のような形状にするとよい。アジャストスクリ
ュー10が六角形の頭付きボルトの場合には、六角穴を
有する六角ナット締付け用のボックススパナのような形
状の先端部55aが採用される。
【0016】図1に示すようにサーボモータ52は、制
御手段として機能するコントローラ56により、駆動回
路57を介して駆動される。このサーボモータ52に
は、回転角を検出するためのロータリエンコーダ等の回
転角センサ58が設けられている。また、サーボモータ
52の駆動電流を検出するための電流センサ59が設け
られている。電流センサ59の出力(駆動電流値)はコ
ントローラ56に入力される。
【0017】第1の軸51の外側に、第2のモータとし
て機能するエアモータ60が設けられている。図5に示
すエアモータ60は、図示しない空気供給源から制御弁
を経て給気口63に送られる圧搾空気をハウジング50
の内部に導入し、圧搾空気によってブレード64を回転
させるとともに、発生したトルクを遊星歯車機構等の動
力伝達機構65を介して第2の軸70に伝達するように
なっている。図5中の符号66は圧搾空気の排気口であ
る。
【0018】第2の軸70の下端側に、ジョイント部材
71を介して、第2の回転工具72が連結されている。
第2の回転工具72は第1の回転工具55と同心に設け
られており、第1の工具55に対し軸回りに相対回転自
在であるとともに、図6に示すようにキー73によって
回り止めがなされた状態でジョイント部材71に対して
軸線方向(上下方向)に移動自在に嵌合し、ばね74に
よって下方に付勢されている。第2の回転工具72はロ
ックナット11の真上に位置し、ロックナット11に嵌
合可能な形状のソケット部72aが設けられている。
【0019】第2の回転工具72は連結プレート79に
よって支持されており、上下方向に作動する位置切替用
のアクチュエータ80によって、図6に実線で示す上昇
位置から2点鎖線で示す下降位置にわたって上下方向に
駆動させることができる。そして下降位置において、ソ
ケット部72aが第1の回転工具55の先端部55aの
下側に突出し、ソケット部72aがロックナット11に
嵌合できるようになっている。第2のモータ60から第
2の回転工具72に伝達されるトルクの大きさはトルク
センサ82によって検出され、コントローラ56にフィ
ードバックされることにより、第2のモータ60に所定
の締付けトルクを与えることができるようになってい
る。
【0020】図4等に示したブリッジ押圧機構42は、
可動基板40に固定された垂直方向に延びるガイド85
と、ガイド85に沿って上下方向に移動可能に設けられ
たロッド86と、ロッド86の下端に固定された取付板
87と、取付板87のねじ孔88に螺合するねじ部89
を有した押圧部90と、押圧部90を下方に付勢する付
勢部材91等を備えており、付勢部材91の弾力によっ
て押圧部90がバルブブリッジ6の中央部付近の端面6
aに向って押圧されるようになっている。付勢部材91
のばね定数は、バルブスプリング8のばね定数よりも小
さい。付勢部材91の一例は圧縮コイルばねであるが、
ガスばねやゴム、あるいは荷重可変式のシリンダ装置等
が使われてもよい。
【0021】上記押圧部90は、ロックナット92を緩
めた状態で時計回りあるいは反時計回りに回転させるこ
とにより、取付板87に対する下方への突出量H(図1
に示す)を調整することができ、バルブブリッジ6に対
する付勢部材91の反発荷重を調整できるようにしてい
る。ロックナット92を締付ければ、押圧部90を所望
の突出量Hのところで固定することができる。
【0022】押圧部90の近傍に、ブリッジ高さ検出機
構43の変位センサ95が設けられている。図4等に示
すように変位センサ95は、可動基板40に設けられた
ブラケット96に取付けられている。この変位センサ9
5は上下方向に変位可能な接触子97を有し、接触子9
7をバルブブリッジ6の上端面に接触させることによ
り、バルブブリッジ6の高さに応じた情報を電気量に変
換してコントローラ56に出力するようになっている。
【0023】なお、図7に示す工具回転機構41の変形
例のように、エアモータの代りに電動式の第2のモータ
60を用いてもよい。この第2のモータ60は第1のモ
ータ52の外側に並列に装備され、モータ60のトルク
をギヤ等の動力伝達機構65を介して第2の軸70に伝
えるようにしている。また、ブリッジ押圧機構42の付
勢部材91として、荷重可変式のシリンダ装置が採用さ
れている。この図示例のアジャストスクリュー10は六
角形の頭付きボルトの場合であるから、第1の回転工具
55の先端部55aは六角ナット締付用のボックススパ
ナのような形状としている。それ以外の基本的な構成と
作用は前記実施態様と同様であるから、前記実施態様と
共通の部位に共通の符号を付して説明は省略する。
【0024】この変形例(図7)の工具回転機構41は
摩擦式電磁ブレーキ等を用いた制動装置100を備えて
おり、第1の軸51の回転力を減速ギヤ等の回転力伝達
機構101を介して制動装置100に伝えるようにして
いる。従ってこの変形例の場合、制動装置100によっ
て第1の軸51の回転を止めることにより第1の回転工
具55をロックできるようにし、第2のモータ60によ
ってロックナット11を締付ける際にアジャストスクリ
ュー10の連れ回転を防止できる。
【0025】また図8に示す工具回転機構41の変形例
のように、摩擦式電磁ブレーキ等の制動装置100を第
1のモータ52の出力軸と第1の軸51との間に配置し
てもよい。この場合も、第2のモータ60によってロッ
クナット11を締付ける際に第1の回転工具55を制動
装置100によってロックし、アジャストスクリュー1
0の連れ回転を防止するように構成されている。
【0026】次に、上記構成のバルブブリッジ調整装置
20の作用について説明する。調整すべき動弁機構1を
有するエンジンのシリンダヘッド2が搬送機構25によ
って調整装置本体23の下方の所定位置に搬入される。
この調整装置本体23は、1番目の動弁機構1の真上に
位置している。昇降用アクチュエータ34によって昇降
ユニット33が降下させられ、ブリッジ押圧機構42の
押圧部90がバルブブリッジ6の中央部付近(ガイド部
材7のほぼ延長線上)に当接することにより、付勢部材
91の反発荷重によってバルブブリッジ6がシリンダヘ
ッド2側に押付けられる。また、変位センサ95の接触
子97がバルブブリッジ6の上端面に接する。
【0027】そののち、第1のモータとしてのサーボモ
ータ52に駆動電流が供給され、第1の軸51が時計回
りに回転するとともに、第1の回転工具55の先端部5
5aがアジャストスクリュー10の操作端10bに嵌合
することにより、アジャストスクリュー10が時計回り
(バルブ3に向って螺進する方向)に回転する。
【0028】上記のようにしてアジャストスクリュー1
0がバルブ3に向って螺進し、その先端10aがバルブ
3の端面3aに着座したのちアジャストスクリュー10
が更に螺進すると、バルブブリッジ6が付勢部材91の
弾力に抗して上昇しようとする。このためサーボモータ
52の負荷が上昇し、駆動電流が図9に示すように上昇
する。また、バルブブリッジ6が上方に変位することに
より、変位センサ95の出力波形が図10に示すように
変化する。
【0029】上記電流センサ59と変位センサ95によ
ってバルブブリッジ6の着座が検出されると、図11に
示すように第1のモータ52が停止させられる。そのの
ち、上記着座位置を基準として、アジャストスクリュー
10が更に時計回りに45°(1/8回転)ねじ込まれ
るように第1のモータ52が駆動される。こうしてアジ
ャストスクリュー10が規定のねじ込み量となる。
【0030】次いで、位置切替用アクチュエータ80が
降下側に作動することにより、第2の回転工具72のソ
ケット部72aがロックナット11に嵌合可能な位置ま
で降下する。また、第1のモータ52の回転がロックさ
れる。ロックする手段としては、第1のモータ52の回
転を抑制する保持電流をモータ52に供給してもよい
し、図7あるいは図8に示すような電磁ブレーキ等の制
動装置100を備えた工具回転機構41の場合には、制
動装置100によって第1の軸51の回転をロックす
る。こうして第1の回転工具55の回転がロックされる
ことによって、第1の回転工具55を介してアジャスト
スクリュー10の回転止めがなされる。そののち第2の
モータ60が回転することにより第2の軸70が時計回
り方向に回転し、トルクセンサ82によって伝達トルク
が検出されつつソケット部72aによってロックナット
11が規定トルクで締付けられ、アジャストスクリュー
10が固定される。
【0031】上記実施形態では、電流センサ59と変位
センサ95の双方の信号の組合わせによってアジャスト
スクリュー10の着座を検出するため、変位センサ95
の出力の不安定さを電流センサ59の出力によって補う
ことができる。このためアジャストスクリュー10が着
座したことを正確に検知できる。但しこの発明を実施す
るに当っては、電流センサ59のみ、あるいは変位セン
サ95のみの信号によって、または両信号の併用によっ
てアジャストスクリュー10の着座を検知してもよい。
【0032】上記のように1番目の動弁機構1のバルブ
ブリッジ6の調整が終了したのち、昇降用アクチュエー
タ34によって昇降ユニット33を上昇させ、更にピッ
チ送り用アクチュエータ26によって調整装置本体23
を2番目の動弁機構1の位置まで移動させたのち、上記
と同様の調整作業を繰返す。こうして全ての気筒の動弁
機構1のバルブブリッジ6のアジャストスクリュー10
を調整し、かつ、全てのロックナット11の締付けを自
動的に行うことができる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、ブリッジ押圧機構の押
圧部によってバルブブリッジを適度な力で押付けた状態
で第1のモータによってアジャストスクリューを回転さ
せ、アジャストスクリューがバルブの端面に着座した時
に生じる第1のモータの駆動電流の上昇を電流センサに
よってとらえることができるようにし、この着座位置を
基準にしてアジャストスクリューを更に所定量回転させ
るようにしているから、アジャストスクリューを正確な
量だけねじ込むことができ、バルブブリッジを介して駆
動される一対のバルブを正しく作動させることができ
る。また、アジャストスクリューが着座したことを変位
センサによってとらえる場合も、着座位置を基準にして
アジャストスクリューを正確な量だけねじ込むことが可
能である。また、電流センサの出力と変位センサの出力
の双方を用いることにより、アジャストスクリューの着
座タイミングを更に適確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すバルブブリッジ調
整装置の概略図。
【図2】 図1に示された装置の全体を示す側面図。
【図3】 図1に示された装置の全体を示す正面図。
【図4】 図1に示された装置の一部を拡大して示す正
面図。
【図5】 図1に示された装置の工具回転機構を示す縦
断面図。
【図6】 図5に示された工具回転機構の一部を拡大し
て示す縦断面図。
【図7】 工具回転機構と付勢手段の変形例を示す断面
図。
【図8】 工具回転機構のさらに別の変形例を示す断面
図。
【図9】 図1に示された装置の電流センサの出力波形
を示す図。
【図10】 図1に示された装置の変位センサの出力波
形を示す図。
【図11】 図1に示す装置のモータとセンサの駆動タ
イミングを示す図。
【図12】 バルブブリッジを有する動弁機構の一部の
断面図。
【符号の説明】
1…動弁機構 2…シリンダヘッド 3,4…バルブ 6…バルブブリッジ 7…ガイド部材 10…アジャストスクリュー 11…ロックナット 20…バルブブリッジ調整装置 41…工具回転機構 42…ブリッジ押圧機構 52…第1のモータ 55…第1の回転工具 56…コントローラ(制御手段) 59…電流センサ 60…第2のモータ 72…第2の回転工具 72a…ソケット部 80…位置切替用アクチュエータ 82…トルクセンサ 90…押圧部 91…付勢部材(付勢手段) 95…変位センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 正人 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 福元 誠三 大阪府東大阪市水走1丁目9番15号 (56)参考文献 特開 昭58−32102(JP,A) 特開 昭54−31817(JP,A) 特開 昭59−224408(JP,A) 実開 平2−50003(JP,U) 実開 昭63−46610(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 1/45 F01L 1/20 F01L 1/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダヘッドに設けられたガイド部材の
    軸線方向に移動自在に支持され、2本のバルブを1個の
    ロッカーアームによって2本同時に駆動するバルブブリ
    ッジの一端側に設けるアジャストスクリューのねじ込み
    量を調整するための装置であって、 上記バルブブリッジの端面に接しかつバルブブリッジの
    中央部付近に位置する上記ガイド部材の延長線上を押す
    ように配置された押圧部およびこの押圧部をバルブブリ
    ッジの方向に押す付勢手段を備えたブリッジ押圧機構
    と、 上記アジャストスクリューの操作端に係合できる形状の
    先端部を有する第1の回転工具と、 上記第1の回転工具に連結されていて第1の回転工具を
    回転させる電動式の第1のモータと、 上記第1の回転工具の外周側に第1の回転工具と同心に
    設けられかつ第1の回転工具に対し軸線方向に相対移動
    可能でしかも先端側に上記アジャストスクリューのロッ
    クナットに嵌合可能な形状のソケット部を有する第2の
    回転工具と、 上記第2の回転工具を上記第1の回転工具に対して軸線
    方向に相対移動させることの可能な位置切替用アクチュ
    エータと、 上記第2の回転工具に連結されていて第2の回転工具を
    回転させるトルクを発生する第2のモータと、 上記第1のモータに供給する駆動電流を検出する電流セ
    ンサと、 上記バルブブリッジの上端面に接する接触子を備えてい
    てバルブブリッジの高さに関する情報を電気的な信号に
    変換して出力する変位センサと、 上記電流センサが所定値を越える駆動電流を検出しかつ
    上記変位センサが上記バルブブリッジの上昇を検出し、
    該電流センサと変位センサの双方の信号の組合わせによ
    って前記アジャストスクリューの着座を検出した時点を
    基準として上記第1のモータを更に所定角度回転させた
    のち上記第1のモータの回転をロックさせかつ上記第2
    の回転工具のソケット部を上記ロックナットに嵌合させ
    る方向に上記位置切替用アクチュエータを作動させかつ
    上記ロックナットを締付ける方向に上記第2のモータを
    回転させる制御手段と、 を具備したことを特徴とするバルブブリッジ調整装置。
  2. 【請求項2】上記第2のモータから上記第2の工具に伝
    達されるトルクの大きさを検出するトルクセンサを備え
    ており、かつ、上記トルクセンサによって規定値を越え
    るトルクが検出された時に上記第2のモータの回転を止
    めるコントローラを備えていることを特徴とする請求項
    に記載のバルブブリッジ調整装置。
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