(57)【要約】【課題】ピストンピンをコンロッドの小端孔に挿入するのに必要な荷重を従来よりも低減することができるピストンピン組付装置を提供する。【解決手段】ピストンピンをコンロッドに組み付けるピストンピン組付装置１００である。ピストンピン組付装置１００は、コンロッドを加熱する加熱手段１０と、コンロッドの温度を計測する温度計測手段２０と、コンロッドの長さを計測する長さ計測手段３０と、温度計測手段２０から加熱手段１０による加熱前後のコンロッドの温度を取得してコンロッドの熱膨張による伸びを推定する伸び推定手段４０と、長さ計測手段３０から加熱手段１０による加熱前のコンロッドの長さを取得するとともに伸び推定手段４０から伸びを取得してピストンピンとコンロッドの孔との位置関係を補正する補正手段５０と、ピストンピンをコンロッドの孔に挿入する挿入手段６０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンをコネクティングロッドに組み付けるピストンピン組付装置であって、
前記コネクティングロッドを加熱する加熱手段と、
前記コネクティングロッドの温度を計測する温度計測手段と、
前記コネクティングロッドの長さを計測する長さ計測手段と、
前記温度計測手段から前記加熱手段による加熱前後の前記コネクティングロッドの温度を取得して前記コネクティングロッドの熱膨張による伸びを推定する伸び推定手段と、
前記長さ計測手段から前記加熱手段による加熱前の前記コネクティングロッドの長さを取得するとともに前記伸び推定手段から前記伸びを取得して前記ピストンピンと前記コネクティングロッドの孔との位置関係を補正する補正手段と、
前記ピストンピンを前記コネクティングロッドの前記孔に挿入する挿入手段と、を有することを特徴とするピストンピン組付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンピン組付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からレシプロエンジン用のピストン組立体を組み立てるための装置が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された装置は、ピストンとコネクティングロッド（以下、「コンロッド」と略称する）とを、ピストンピンにより自動的に組付一体化するためのピストンピン自動組付装置である。この装置は、主に、パレット、搬送手段、位置決め手段、加熱装置、移送装置、挿入手段、ガイド装置、押込み装置、及び支持手段を備えている（特許文献１、請求項１等を参照）。
【０００３】
前記パレットは、ピストン、コンロッド、及びピストンピンを所定位置に載置する。前記搬送手段は、前記パレットを組付ステーションに搬入する。前記位置決め手段は、前記組付ステーションに搬入された前記パレットを組付位置に位置決めする。前記加熱装置は、組付ステーションの近傍に設置される。前記移送手段は、組付位置に位置決めされた前記パレット上のピストンを把持して前記加熱装置との間で往復運動させる。
【０００４】
前記挿入手段は、組付ステーションの上方に配置され、前記パレット上のコンロッドを保持してその小端部をピストンの凹穴内に挿入する。前記ガイド装置は、伸長、短縮動作可能なガイドピンを有し、該ガイドピンを所定の圧力で伸長させて前記パレットの下方からピストンのピン孔に挿入し、該ピン孔と前記コンロッドの小端孔とを芯出しする。前記押込み装置は、ピストンピンを把持するチャック及び該チャックの芯部で上下動する押込みピンを有する。前記支持手段は、前記押込み装置を３軸移動可能に支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２７５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の装置では、ガイドピンをピストンのピン孔に挿入して該ピン孔とコンロッドの小端孔との芯出しを行った後、チャックに把持したピストンピンをピストンのピン孔に対応させ、押込みロッドを下方移動させる。これにより、ピストンピンが押込みピンに押圧されてピストンのピン孔とコンロッドの小端孔とに挿入される。このとき、ガイドピンがピストンピンと同期して下がり、ピン孔とコンロッドの小端孔との芯ずれが防止される。
【０００７】
しかし、コンロッドの小端孔の内壁にガイドピンが接触すると、コンロッドの熱がガイドピンへの熱伝導によって奪われ、熱膨張によって拡径させていたコンロッドの小端孔が縮径することがある。このように、ピストンピンの挿入時にコンロッドの小端孔が縮径すると、ピストンピンとコンロッドの小端孔の内壁との間に作用する摩擦力が増大し、ピストンピンをコンロッドの小端孔に挿入するのに必要な荷重が増大する虞がある。
【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ピストンピンをコンロッドの小端孔に挿入するのに必要な荷重を従来よりも低減することができるピストンピン組付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明のピストンピン組付装置は、ピストンピンをコネクティングロッドに組み付けるピストンピン組付装置であって、前記コネクティングロッドを加熱する加熱手段と、前記コネクティングロッドの温度を計測する温度計測手段と、前記コネクティングロッドの長さを計測する長さ計測手段と、前記温度計測手段から前記加熱手段による加熱前後の前記コネクティングロッドの温度を取得して前記コネクティングロッドの熱膨張による伸びを推定する伸び推定手段と、前記長さ計測手段から前記加熱手段による加熱前の前記コネクティングロッドの長さを取得するとともに前記伸び推定手段から前記伸びを取得して前記ピストンピンと前記コネクティングロッドの孔との位置関係を補正する補正手段と、前記ピストンピンを前記コネクティングロッドの前記孔に挿入する挿入手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のピストンピン組付装置は、例えば、レシプロエンジン用のピストン組立体を組み立てるための装置である。より詳細には、本発明のピストンピン組付装置は、ピストンのピン孔とコネクティングロッド（以下、「コンロッド」と略称する）の小端孔との芯出しを行って、ピストンピンをピストンのピン孔とコンロッドの小端孔とに挿入し、ピストンとコンロッドをピストンピンによって一体に組み立てる装置である。
【００１１】
加熱手段としては、例えば誘導加熱装置や適宜の加熱炉等を用いることができる。温度計測手段としては、例えば、放射温度計等の非接触式の温度計又は熱電対等の接触式の温度計を用いることができる。長さ計測手段としては、例えば、コンロッドのセット基準から小端部までの長さを計測する適宜の距離センサを用いることができる。
【００１２】
伸び推定手段は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置、メモリやハードディスク等の記憶装置、情報の入出力を行う入出力装置等の電子部品や電子機器、記憶装置に記憶されたプログラム等によって構成することができる。伸び推定手段は、例えば、記憶装置に予めコンロッドの熱膨張曲線を保存しておくことができる。
【００１３】
伸び推定手段は、例えば、加熱手段による加熱前後のコンロッドの温度と熱膨張曲線からコンロッドの熱膨張による伸びを推定することができる。ここで、コンロッドの熱膨張曲線とは、例えば、複数の温度条件でコンロッドの長さを計測し、横軸を温度とし縦軸を長さとするグラフに計測結果をプロットすることで推定された、コンロッドの温度と長さとの関係を示す近似曲線である。
【００１４】
補正手段は、例えば、コンロッドを長さ方向に移動させてピストンの凹穴に挿入する挿入装置として構成することができる。補正手段は、例えば、長さ計測手段から取得した加熱前のコンロッドの長さを用いて、コンロッドの小端孔の中心軸とピストンピンの中心軸とを位置合わせする芯出しを行う。このとき、補正手段は、推定手段から取得したコンロッドの伸びを用いて、ピストンピンと、コンロッドの孔、すなわち小端孔との位置関係を補正する。
【００１５】
挿入手段は、例えば、ピストンピンを軸方向に移動させて、ピストンのピン孔と、コンロッドの孔、すなわち小端孔に挿入する押込み装置として構成することができる。押込み装置の構成は、例えば、前記従来のピストンピン自動組付装置の押込み装置と同様の構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から理解できるように、本発明のピストンピン組付装置によれば、ガイドピンを用いることなく、コンロッドの熱膨張による伸びを補正し、コンロッドの孔とピストンピンとを正確に位置合わせして芯出しすることができる。したがって、本発明のピストンピン組付装置によれば、コンロッドの放熱による孔の収縮を防止して、ピストンピンをコンロッドの孔に挿入するのに必要な荷重を従来よりも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るピストンピン組付装置の概略図。
【図２】図１に示すピストンピン組付装置のブロック図。
【図３】コンロッドの熱膨張曲線の一例を示すグラフ。
【図４】図１に示すピストンピン組付装置によるピストンピン組付のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明のピストンピン組付装置の実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るピストンピン組付装置１００の概略図である。
【００２０】
本実施形態のピストンピン組付装置１００は、例えば、レシプロエンジン用のピストン組立体を組み立てるための装置である。より詳細には、ピストンピン組付装置１００は、ピストンＰＳのピン孔ＰＨとコネクティングロッド（以下、「コンロッド」と略称する）ＣＲの小端孔ＣＢとの芯出しを行って、ピストンピンＰＰをピストンＰＳのピン孔ＰＨとコンロッドＣＲの小端孔ＣＢとに挿入し、ピストンＰＳとコンロッドＣＲをピストンピンＰＰによって一体に組み立てる装置である。
【００２１】
図２は、図１に示すピストンピン組付装置１００のブロック図である。
【００２２】
ピストンピン組付装置１００は、主に、加熱手段１０と、温度計測手段２０と、長さ計測手段３０と、伸び推定手段４０と、補正手段５０と、挿入手段６０と、を有している。
【００２３】
加熱手段１０は、例えば、例えば誘導加熱装置や加熱炉等であり、コンロッドＣＲを加熱して熱膨張させ、コンロッドＣＲの小端孔ＣＢを拡径することで、小端孔ＣＢに対するピストンピンＰＰの挿入を容易にする。
【００２４】
温度計測手段２０は、例えば、放射温度計等の非接触式の温度計又は熱電対等の接触式の温度計であり、加熱手段１０によって加熱される前後のコンロッドＣＲの温度を計測する。図１に示す例において、温度計測手段２０は、コンロッドＣＲの小端部ＳＥに向けられてコンロッドＣＲの温度Ｔを非接触で計測する非接触式の温度計である。温度計測手段２０は、計測したコンロッドＣＲの温度Ｔを伸び推定手段４０へ出力する。
【００２５】
長さ計測手段３０は、例えば、コンロッドＣＲのセット基準Ｐ０から小端部ＳＥまでの長さＬを計測する適宜の距離センサである。長さ計測手段３０は、例えば加熱手段１０によって加熱される前後のコンロッドＣＲの長さＬを計測する。長さ計測手段３０は、計測したコンロッドＣＲの長さＬを補正手段５０へ出力する。
【００２６】
伸び推定手段４０は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置、メモリやハードディスク等の記憶装置、情報の入出力を行う入出力装置等の電子部品や電子機器、記憶装置に記憶されたプログラム等によって構成することができる。伸び推定手段４０は、例えば、記憶装置に予めコンロッドＣＲの熱膨張曲線を保存しておくことができる。
【００２７】
図３は、コンロッドＣＲの熱膨張曲線ＴＣの一例を示すグラフである。
【００２８】
コンロッドＣＲの熱膨張曲線ＴＣは、例えば、次のように求めることができる。まず、複数の温度条件でコンロッドＣＲの長さＬを計測し、横軸を温度Ｔとし縦軸を長さＬとするグラフに計測結果をプロットする。そして、プロットされたデータから、コンロッドＣＲの温度Ｔと長さＬとの関係を示す近似曲線を求める。この近似曲線がコンロッドＣＲの熱膨張曲線ＴＣであり、この熱膨張曲線ＴＣをコンロッドＣＲの温度Ｔと長さＬとの関係として、予め伸び推定手段４０に記憶させておくことができる。
【００２９】
伸び推定手段４０は、温度計測手段２０から加熱手段１０による加熱前後のコンロッドＣＲの温度Ｔを取得してコンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬを推定する。具体的には、図３に示すように、加熱前のコンロッドＣＲの温度Ｔが約４０℃、加熱後のコンロッドＣＲの温度が約１６０℃であった場合に、コンロッドＣＲの伸びΔＬは、約０．１２ｍｍと推定される。
【００３０】
補正手段５０は、例えば、コンロッドＣＲを長さＬ方向に移動させてピストンＰＳの凹穴ＰＤに挿入する挿入装置として構成される。補正手段５０は、長さ計測手段３０から加熱手段１０による加熱前のコンロッドＣＲの長さＬを取得して、コンロッドＣＲの小端孔ＣＢの中心軸とピストンピンＰＰの中心軸とを位置合わせする芯出しを行う。このとき、補正手段５０は、伸び推定手段４０からコンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬを取得して、加熱前のコンロッドＣＲの長さＬを、コンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬで補正して、コンロッドＣＲの小端孔ＣＢとピストンピンＰＰとの芯出しを行う。
【００３１】
挿入手段６０は、例えば、ピストンピンＰＰを把持して軸方向に移動させ、ピストンピンＰＰをピストンＰＳのピン孔ＰＨとコンロッドＣＲの小端孔ＣＢに挿入する押込み装置として構成することができる。押込み装置の構成は、公知の構成を採用することができるため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
図４は、図１に示すピストンピン組付装置１００によるピストンピン組付のフロー図である。
【００３３】
ピストンピン組付装置１００は、まず、コンロッドＣＲを配置するステップＳ１を実行し、図１に示すように、補正手段５０のクランプ５１によってコンロッドＣＲの大端部ＬＥを保持してセット基準Ｐ０にセットする。ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲの温度Ｔを測定するステップＳ２を実行し、加熱手段１０による加熱前のコンロッドＣＲの温度Ｔを温度計測手段２０によって計測する。ステップＳ２において温度計測手段２０によって計測された加熱前のコンロッドＣＲの温度Ｔは、図２に示すように、伸び推定手段４０に入力される。
【００３４】
ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲの長さＬを測定するステップＳ３を実行し、加熱手段１０による加熱前のコンロッドＣＲのセット基準Ｐ０から小端部ＳＥまでの距離、例えば、コンロッドＣＲのセット基準Ｐ０からコンロッドＣＲの小端孔ＣＢの中心軸までの距離を、長さ計測手段３０によって計測する。ステップＳ３において計測された加熱前のコンロッドＣＲの長さＬは、図２に示すように補正手段５０に入力される。
【００３５】
ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲを加熱するステップＳ４を実行し、加熱手段１０によって、コンロッドＣＲを、例えば８０℃から２２０℃程度の温度Ｔに加熱する。ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲの温度Ｔを測定するステップＳ５を実行し、加熱手段１０による加熱後のコンロッドＣＲの温度Ｔを温度計測手段２０によって計測する。ステップＳ５において温度計測手段２０によって計測された加熱後のコンロッドＣＲの温度Ｔは、図２に示すように、伸び推定手段４０に入力される。
【００３６】
ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬを推定するステップＳ６を実行し、伸び推定手段４０によって、加熱前後のコンロッドＣＲの温度Ｔと、図３に示す熱膨張曲線ＴＣから、コンロッドＣＲの伸びΔＬを推定する。ステップＳ６において伸び推定手段４０によって推定されたコンロッドＣＲの伸びΔＬは、図２に示すように、補正手段５０に入力される。
【００３７】
ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲを前進させるステップＳ７を実行し、補正手段５０によってコンロッドＣＲを長さＬ方向に前進させて、コンロッドＣＲの小端部ＳＥをピストンＰＳの凹穴ＰＤに挿入する。ステップＳ７において、補正手段５０は、加熱前のコンロッドＣＲの長さＬを用いてコンロッドＣＲの小端孔ＣＢとピストンピンＰＰとを位置合わせする。
【００３８】
ピストンピン組付装置１００は、次に、コンロッドＣＲの伸びΔＬを補正するステップＳ８を実行する。ステップＳ８において、補正手段５０は、伸び推定手段４０から取得したコンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬを用いて、加熱前のコンロッドＣＲの長さＬを補正して、コンロッドＣＲの小端孔ＣＢの中心軸とピストンピンＰＰの中心軸とを位置合わせする芯出しを行う。
【００３９】
ピストンピン組付装置１００は、次に、ピストンピンＰＰを挿入するステップＳ９を実行し、挿入手段６０によって把持したピストンピンＰＰを中心軸方向に前進させて、ピストンＰＳのピン孔ＰＨとコンロッドＣＲの小端孔ＣＢとに挿入する。
【００４０】
以上のように、本実施形態のピストンピン組付装置１００は、ピストンピンＰＰをコンロッドＣＲに組み付ける装置であり、加熱手段１０と、温度計測手段２０と、長さ計測手段３０と、伸び推定手段４０と、補正手段５０と、挿入手段６０と、を有する。加熱手段１０は、コンロッドＣＲを加熱し、温度計測手段２０は、コンロッドＣＲの温度を計測し、長さ計測手段３０は、コンロッドＣＲの長さを計測する。伸び推定手段４０は、温度計測手段２０から加熱手段１０による加熱前後のコンロッドＣＲの温度Ｔを取得してコンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬを推定する。補正手段５０は、長さ計測手段３０から加熱手段１０による加熱前のコンロッドＣＲの長さＬを取得するとともに伸び推定手段４０から伸びΔＬを取得してピストンピンＰＰとコンロッドＣＲの小端孔ＣＢとの位置関係を補正する。そして、挿入手段６０は、ピストンピンＰＰをコンロッドＣＲの小端孔ＣＢに挿入する。
【００４１】
したがって、本実施形態のピストンピン組付装置１００によれば、ガイドピンを用いることなく、コンロッドＣＲの熱膨張による伸びΔＬを補正して、コンロッドＣＲの小端孔ＣＢとピストンピンＰＰとを正確に位置合わせして芯出しすることができる。したがって、本実施形態のピストンピン組付装置１００によれば、ガイドピンを介したコンロッドＣＲの放熱による小端孔ＣＢの収縮を防止して、ピストンピンＰＰをコンロッドＣＲの小端孔ＣＢに挿入するのに必要な荷重を従来よりも低減することができる。
【００４２】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１０…加熱手段、２０…温度計測手段、３０…長さ計測手段、４０…伸び推定手段、５０…補正手段、６０…挿入手段、１００…ピストンピン組付装置、ＣＢ…小端孔（孔）、ＣＲ…コンロッド（コネクティングロッド）、Ｌ…長さ、ΔＬ…伸び、ＰＰ…ピストンピン、Ｔ…温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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