(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッドとピストンとを嵌合させかつピストンピンを圧入することによりコンロッドとピストンとを組付けるためのピストンピン圧入装置において、
コンベアのチェーンに設けられた取付け台を有しかつ該取付け台に上記チェーンの長手方向に並んで配置された一対のばねおよび上記チェーンの幅方向に並んで配置された一対のばねを有するコンロッド支持機構であって、前記コンロッドを横にした姿勢で支持するクランプアームを備えかつ該コンロッドをフローティング可能に支持するよう上下方向に昇降可能で前記ばねによって上がる方向に付勢されているフローティングパレットを有するコンロッド支持機構と、
前記ピストンに設けられた前記ピストンピンの挿入孔近傍部を下側から支持するワーク受け面を有しかつ前記ピストンピンの挿入方向に沿う垂直方向の軸線に対して中立位置を基準として全方向に傾動可能な可動側支持体を有する球面継手部と該可動側支持体に形成された上下方向に貫通するセンタ孔を有し、前記ワーク受け面の上方から前記挿入孔近傍部が押付けられたときに該挿入孔近傍部の凹凸や傾きに応じて前記可動側支持体が傾動する支持構体と、
前記支持構体に形成された前記センタ孔を挿通しかつ前記垂直方向の軸線上に位置し該軸線方向に移動可能なセンタガイド軸を有し前記ピストンに挿入されたコンロッド端部のピン圧入孔に挿入可能なガイド部材と、
前記ガイド部材の上方に設置され前記ピストンに挿入されたピストンピンの端面と対向する昇降可能な押圧部材と、
前記ピストンピンを前記押圧部材によって押圧することにより前記ピン圧入孔に圧入するアクチュエータと、
を具備し、
前記コンロッド支持機構の前記クランプアームは、
前記コンロッドが移動できるようアンクランプ方向に開くことによって該コンロッドを解放し、前記ガイド部材が前記ピストンのピン挿入孔と前記コンロッドのピン圧入孔と前記ピストンピンに挿入されたのち前記コンロッドをクランプすることを特徴とするピストンピン圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエンジンなどの組立工程において、コンロッドとピストンとを組付ける際にピストンピンをピン圧入孔に圧入するためのピストンピン圧入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に例示するように、エンジンの一部を構成するピストン１とコンロッド２は、ピストンピン３によって互いに連結されている。
ピストンピン３は、コンロッド２の一端（小端部２ａ）をピストン１に挿入した状態で、ピストン１のピン挿入孔４に挿入され、かつ、コンロッド２のピン圧入孔５に１０００ｋｇｆ以上の圧入荷重をかけて圧入される。したがって圧入完了後のピストンピン３は、ピストン１のピン挿入孔４に対して相対回転可能であるが、コンロッド２のピン圧入孔５に対しては相対回転不能なタイトな締まり嵌めとなっている。
【０００３】
従来、ピストンピン３を圧入するための装置として、図９に示すようなピストンピン圧入装置１０が使用されていた。この従来装置１０は、コンロッド２を乗せる支持部材１１と、油圧シリンダ等のアクチュエータを備えたクランプ機構１２と、ピストン１の側面の比較的平坦なピン挿入孔近傍部１ａを支持するワーク受け面１３と、ピストンピン３の上方に対向して設けた押圧部材１４などを備えている。押圧部材１４は油圧シリンダ等のアクチュエータによって上下方向に駆動され、ピストンピン３に上方から圧入荷重を与えるようにしている。
【０００４】
ピストンピン３を圧入する際には、コンロッド２の一端（小端部２ａ）をピストン１に挿入し、クランプ機構１２のアクチュエータによってコンロッド２の他端すなわち大端部２ｂを所定位置に強固にクランプするとともに、ピストン側面のピン挿入孔近傍部１ａをワーク受け面１３によって下側から支持した状態で、押圧部材１４によってピストンピン３の上方から圧入荷重を与えていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のピストンピン圧入装置１０は、コンロッド２のピン圧入孔５に対してピストンピン３を真っ直ぐに圧入するために、コンロッド２をクランプ機構１２によって所定位置に高精度に位置決めした状態で、クランプ機構１２のアクチュエータによって、コンロッド２の大端部２ｂを支持部材１１上に強固に拘束していた。
【０００６】
しかしながら、ワーク受け面１３が接するピストン１のピン挿入孔近傍部１ａは、仕上げ加工されていない鋳物表面であるため平坦度が比較的粗く、ピン挿入孔近傍部１ａが水平面に対して若干傾いていたり、ある程度の凹凸が存在することがある。このように平坦度の粗いピン挿入孔近傍部１ａをワーク受け面１３によって支持した状態で、ピストンピン３に圧入荷重Ｐをかけると、ワーク受け面１３の傾きなどに応じてピストン１が少し傾いてしまうことがある。
【０００７】
このような傾きを生じる場合、クランプ機構１２によってコンロッド２をいくら強固に拘束していても、圧入方向に対してピン圧入孔５やピストンピン３が例えば図９中に矢印αで示す方向に僅かに傾いてしまう。そしてそのまま圧入が進行すると、ピストンピン３の先端がピン挿入孔４やピン圧入孔５の内面をかじりながら圧入されてしまい、圧入不良を生じたり、ピン挿入孔４やピン圧入孔５の内面が損傷するなどの問題を生じる原因となる。
【０００８】
また従来は、コンロッド２をクランプ機構１２によって所定位置に強固にかつ高精度に拘束することを前提としているため、油圧シリンダ等のアクチュエータによってクランプ機構１２に大きな荷重を与えてコンロッド２を拘束していた。このためアクチュエータの数が増え、油圧回路が複雑化したり、圧入のサイクルタイムが長くなるなどの問題もあった。
【０００９】
従って本発明の目的は、ピストンとコンロッドを組付ける際に、ピストンピンの圧入不良を回避でき、サイクルタイムも短縮できるようなピストンピン圧入装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を果たすための本発明のピストンピン圧入装置は、請求項１に記載したように、コンロッドとピストンとを嵌合させかつピストンピンを圧入することによりコンロッドとピストンとを組付けるためのピストンピン圧入装置において、
コンベアのチェーンに設けられた取付け台を有しかつ該取付け台に上記チェーンの長手方向に並んで配置された一対のばねおよび上記チェーンの幅方向に並んで配置された一対のばねを有するコンロッド支持機構であって、前記コンロッドを横にした姿勢で支持するクランプアームを備えかつ該コンロッドをフローティング可能に支持するよう上下方向に昇降可能で前記ばねによって上がる方向に付勢されているフローティングパレットを有するコンロッド支持機構と、
前記ピストンに設けられた前記ピストンピンの挿入孔近傍部を下側から支持するワーク受け面を有しかつ前記ピストンピンの挿入方向に沿う垂直方向の軸線に対して中立位置を基準として全方向に傾動可能な可動側支持体を有する球面継手部と該可動側支持体に形成された上下方向に貫通するセンタ孔を有し、前記ワーク受け面の上方から前記挿入孔近傍部が押付けられたときに該挿入孔近傍部の凹凸や傾きに応じて前記可動側支持体が傾動する支持構体と、
前記支持構体に形成された前記センタ孔を挿通しかつ前記垂直方向の軸線上に位置し該軸線方向に移動可能なセンタガイド軸を有し前記ピストンに挿入されたコンロッド端部のピン圧入孔に挿入可能なガイド部材と、
前記ガイド部材の上方に設置され前記ピストンに挿入されたピストンピンの端面と対向する昇降可能な押圧部材と、
前記ピストンピンを前記押圧部材によって押圧することにより前記ピン圧入孔に圧入するアクチュエータと、を具備し、
前記コンロッド支持機構の前記クランプアームは、前記コンロッドが移動できるようアンクランプ方向に開くことによって該コンロッドを解放し、前記ガイド部材が前記ピストンのピン挿入孔と前記コンロッドのピン圧入孔と前記ピストンピンに挿入されたのち前記コンロッドをクランプすることを特徴とするピストンピン圧入装置である。
ピストンピンの圧入に先立ち、支持構体のワーク受け面の上方にピストン側面のピン挿入孔近傍部が対向するように置かれ、ピストンがコンロッドと一体にコンロッド支持機構によって支持される。コンロッド支持機構のクランプアームは、前記コンロッドが移動できるようアンクランプ方向に開くことによって該コンロッドを解放し、前記ガイド部材がピストンのピン挿入孔とコンロッドのピン圧入孔とピストンピンに挿入されたのちコンロッドをクランプする。そしてピストンピンの上方から油圧シリンダ等のアクチュエータによって押圧部材が降下することにより、ピストンピンがピン圧入孔に向って押圧される。
【００１１】
この押圧の際に、コンロッドはフローティング機能を有するフローティングパレットによって往動することができる状態で保持されているから、ピストンピンが上から押されると、ピストンとコンロッドがフローティングパレットと一体となって下がる。そしてピストン側部のピン挿入孔近傍部が支持構体のワーク受け面に当接する位置まで下がった時点で、ピストンがワーク受け面によって支持されることになる。
【００１２】
前記押圧部材がさらに降下することによってピストンピンに圧入荷重が加わるようになると、支持構体のワーク受け面と接しているピストン側部のピン挿入孔近傍部の傾き等に応じて、支持構体の継手部が移動しながらワーク受け面がピン挿入孔近傍部にならうように傾動することにより、ワーク受け面によって圧入荷重が安定した状態で支持される。
【００１３】
このためピン挿入孔近傍部の位置および面精度などにかかわらず、ピストンピンとピン圧入孔が圧入方向に揃うようになり、圧入の際にピストンピンがピン圧入孔の内面をかじる原因となるピストンピンの傾きが回避され、ピストンピンがピン圧入孔に真っ直ぐに圧入される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面（図１〜図８）を参照しながら本発明の一実施形態のピストンピン圧入装置２０について説明する。
図１に示す実施形態のピストンピン圧入装置２０は、各種フレーム材２１等によって構築された剛性の高い支持構造物としての装置本体２２を有している。装置本体２２の上部に圧入ユニット２５が設けられている。装置本体２２の下方には圧入荷重を受けるための支持構体２６が設けられている。
【００１５】
支持構体２６の図示左側に、ピストン１を装置本体２２の圧入ステージＳ１まで搬送するためのピストン搬送機構２７が配置されている。支持構体２６の図示右側には、コンロッド２を装置本体２２の圧入ステージＳ１まで搬送するためのコンロッド搬送機構として機能するコンベア２８が配置されている。
【００１６】
コンベア２８には、チェーン３１によって移動するコンロッド支持機構３２が設けられている。コンロッド支持機構３２はストッパ機構３３によって、装置本体２２の圧入ステージＳ１に停止させられるようになっている。
【００１７】
図３から図５に示すようにコンロッド支持機構３２は、チェーン３１と一体に移動する取付け台４０と、取付け台４０にばね４１によって浮上状態に設けたフローティングパレット４２を備えている。フローティングパレット４２は、上下方向に伸縮するガイド部材４３に沿って円滑に昇降できるようにしている。
【００１８】
フローティングパレット４２は、ばね４１によって浮き上がる方向に付勢されているとともに、その上昇端がストッパ４４によって規制され、かつ、水平な姿勢に保たれるようになっている。ばね４１とフローティングパレット４２は、この発明でいうフローティング手段を構成する。
【００１９】
フローティングパレット４２は、コンロッド２を横に倒した姿勢で所定位置に保持できるようにするために、コンロッド２の軸受孔２ｃが嵌合する凸部５０と、コンロッド２の長手方向中間部２ｄが嵌合する係止部５１と、コンロッド２の大端部２ｂを両側から保持する一対のクランプ部材５２（図４に示す）などを備えている。
【００２０】
各クランプ部材５２は、水平方向に延びる軸５３を中心に回動可能であり、その上方に突き出るクランプアーム５４と、横方向に延びる解除レバー５５を有している。一対のクランプアーム５４は、ばね５６によって互いに閉じる方向、すなわちコンロッド２の大端部２ｂを両側から保持する方向に付勢されている。
【００２１】
またこのクランプ部材５２は、各解除レバー５５をアンクランプ部材５７（図４に一部のみ示す）によって上方から矢印Ｆ方向に押すことにより、各クランプアーム５４が互いに開く方向すなわちコンロッド２を解放する方向（アンクランプ方向）に移動できるように構成されている。
【００２２】
図１に示すピストン搬送機構２７は、ピストン１をその軸線を横に倒した姿勢で１個ずつ順送りするピストンコンベア６０と、ピストンコンベア６０の上方に位置するピストン移載機構６１を備えている。ピストン移載機構６１は、ピストン１を把持するチャック部６２と、チャック部６２を昇降駆動させる昇降機構６３と、チャック部６２を水平方向に駆動する横送り機構６４を含んでいる。
【００２３】
ピストンコンベア６０によって移送されるピストン１は、ピストンピン３がピン挿入孔４の上方から途中まで差し込まれた状態で、ピストン受け渡しステージＳ２まで搬送されてくる。チャック部６２はピストン受け渡しステージＳ２においてピストン１とピストンピン３を同時に把持したのち、圧入ステージＳ１（圧入ユニット２５の真下の位置）までピストン１とピストンピン３を一体に移送するようになっている。
【００２４】
ピストンピン３から伝達される圧入荷重を受けるための支持構体２６は、図２および図６に示すように構成されている。この支持構体２６は、装置本体２２に固定される固定側支持体７０と、固定側支持体７０の上面側に球面継手部７１を介して回動可能に設けた可動側支持体７２などを備えている。すなわちこの可動側支持体７２は、垂直方向の軸線Ｘに対し、中立位置を基準として全方向に数度（degree）の角度範囲で傾動可能な自在継手部を構成している。
【００２５】
可動側支持体７２の上端は、ピストン１の側面のピン挿入孔近傍部１ａと対面する平坦な形状のワーク受け面７５となっており、ピン挿入孔近傍部１ａに対して面接触することを可能ならしめている。このワーク受け面７５は、可動側支持体７２が前記中立位置にあるときに、水平方向に沿う面となっている。固定側支持体７０と可動側支持体７２には上下方向に貫通するセンタ孔７６が形成されている。
【００２６】
支持構体２６の下方近傍にガイド機構８０が設けられている。ガイド機構８０は、垂直方向の軸線Ｘ上に位置するセンタガイド軸８１と、センタガイド軸８１の外周側に同心状に設けたガイドパイプ８２を有する上下方向に延びるガイド部材８３と、このガイド部材８３を昇降駆動するための油圧シリンダ等のアクチュエータ８４（図１に示す）などを備えている。センタガイド軸８１は、ガイドパイプ８２に対して軸線Ｘ方向（上下方向）に相対移動可能であり、ばね８５によって上方に付勢されている。
【００２７】
ガイド部材８３は、アクチュエータ８４によって上昇端まで移動したときに、図５に示すようにセンタガイド軸８１がピストンピン３の内側に入り込むとともに、ガイドパイプ８２がコンロッド２のピン圧入孔５に入り込んで上方に突出する位置まで上昇するようになっている。ガイドパイプ８２の上端部８２ａは、上端側の外径が小さくなるようなテーパ形状をなし、この上端部８２ａがピストンピン３の下端開口部に嵌合した時にピストンピン３とガイドパイプ８２とのセンタリング（すなわちピストンピン３とガイド部材８３との芯合わせ）がなされるようにしている。
【００２８】
図１等に示すように、前記ガイド機構８０の上方に圧入ユニット２５が設けられている。圧入ユニット２５は、ガイド部材８３の軸線（上下方向の軸線Ｘ）の延長線上に位置する押圧部材９０と、押圧部材９０を上下方向に昇降駆動するための油圧シリンダ等のアクチュエータ９１と、押圧部材９０の昇降動作を案内するリニアベアリング９２と、押圧部材９０の上下方向の位置を検出するセンサ９３などを備えている。
【００２９】
押圧部材９０は、その下端に圧入ヘッド９５を備えている。圧入ヘッド９５はその中心部に先端が尖った形状のセンタリング部材９６を備えている。図２等に示すようにセンタリング部材９６は、ばね９７によって圧入ヘッド９５から下方に突き出る方向に付勢されており、ピストンピン３の上端開口部に嵌合することによってピストンピン３と押圧部材９０との互いのセンタリング（芯合わせ）がなされるようにしている。
【００３０】
この押圧部材９０は、アクチュエータ９１によって下降端まで移動したとき、圧入ヘッド９５がピストンピン３をコンロッド２のピン圧入孔５に対して所定の圧入位置まで圧入するように、作動ストローク等が設定されている。
【００３１】
次に、このピストンピン圧入装置２０の作用等について説明する。
コンベア２８によってコンロッド２が装置本体２２の圧入ステージＳ１まで搬送されてくる。このコンロッド２は、コンロッド支持機構３２によって所定位置に水平に倒れた姿勢で保持されている。コンロッド支持機構３２の取付け台４０がストッパ機構３３（図１に示す）によって停止させられるとともに、コンロッド２の位置決めがなされる。
【００３２】
そののち、コンロッド支持機構３２の上方からアンクランプ部材５７（図４に一部のみ示す）が解除レバー５５に向って降下し、解除レバー５５を矢印Ｆ方向に押す。これにより、クランプアーム５４がコンロッド２を解放する方向に移動するため、コンロッド２はある程度自由に移動できる状態となる。
【００３３】
一方、図１に示すピストンコンベア２８によって、ピストン１がピストン受け渡しステージＳ２まで搬送されてくる。このピストン１はピストン移載機構６１のチャック部６２によってピストンピン３とともに把持され、昇降機構６３および横送り機構６４が図１中の矢印Ａ，Ｂ方向に作動することによって、ピストン１が横向きの姿勢のまま圧入ステージＳ１に搬入されるとともに、この横向きのピストン１は、コンロッド２の小端部２ａに水平方向から嵌合させられる。このとき、図２に示すようにピストン１のピン挿入孔近傍部１ａがワーク受け面７５の真上に離間対向することになる。
【００３４】
そして支持構体２６の下側からガイド部材８３がアクチュエータ８４によって上昇することにより、図５に示すようにセンタガイド軸８１がピストンピン３に挿入されるとともに、ガイドパイプ８２がピストン１の下側のピン挿入孔４とコンロッド２のピン圧入孔５に挿入される。こうすることにより、ピン挿入孔４とピストンピン３とガイドパイプ８２の芯が合う。そののちアンクランプ部材５７が上昇し、コンロッド２がクランプアーム５４によってクランプされる。
【００３５】
この状態でアクチュエータ９１によって押圧部材９０が降下させられ、圧入ヘッド９５のセンタリング部材９６がピストンピン３の上端開口部に嵌合することにより、ピストンピン３と押圧部材９０との芯が合う。こうして圧入ヘッド９５がピストンピン３の上端に当接した状態で圧入ヘッド９５がさらに降下すると、ピストン１およびコンロッド２と一体にフローティングパレット４２がばね４１の反力に抗して降下する。
【００３６】
このため、ワーク受け面７５にピストン１のピン挿入孔近傍部１ａが当接するようになり、ピストン１がワーク受け面７５によって支持される。この場合、ピストン１の上下方向の寸法に応じた高さまでピストン１およびコンロッド２とフローティングパレット４２が一体となって降下するため、ピストン１の寸法のばらつきを吸収することができるとともに、コンロッド２を保持しているコンロッド支持機構３２やコンロッド２に曲げなどの無理な荷重が加わらない。
【００３７】
ワーク受け面７５は平坦に仕上げられているが、ピストン１のピン挿入孔近傍部１ａはいわゆる鋳物表面となっていて平坦度が良くないから、ワーク受け面７５の上方からピン挿入孔近傍部１ａが押付けられると、ピン挿入孔近傍部１ａの凹凸や傾きなどに応じて球面継手部７１が変位（傾動）することにより、最終的に可動側支持体７２が安定する姿勢に落ち着く。
【００３８】
このため、ピン挿入孔近傍部１ａの面精度が悪くてもピストン１が一定の姿勢（ピストンの軸線が水平方向を向いた姿勢）に保たれ、ピン挿入孔４やピン圧入孔５の垂直度が保たれる。しかも、ワーク受け面７５とピン挿入孔近傍部１ａとが均等に面接触することになる。そしてガイド部材８３と同一軸線上に押圧部材９０が位置することになる。これらの理由から、圧入時のピストンピン３の傾きが回避され、押圧部材９０による圧入荷重を、ピストンピン３の軸線（垂直な軸線Ｘ）に沿って真っ直ぐにかけることができる。
【００３９】
こうして圧入が進行し、圧入用アクチュエータ９１が下降端まで作動することにより、ピストンピン３がピン圧入孔５の所定位置まで圧入される。圧入が完了すると、センサ９３によってアクチュエータ９１の被検出部９４が検出され、アクチュエータ９１が停止することにより押圧部材９０も停止する。
【００４０】
そののち、アクチュエータ９１が上昇側に作動して押圧部材９０が上昇するとともに、前記圧入終了後のピストン１がコンベア２８によって次工程に搬出されて圧入工程が１サイクル終了となる。そして新たなピストン１とピストンピン３およびコンロッド２が圧入ステージＳ１に搬入され、前述の圧入工程が繰返される。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載した本発明のピストンピン圧入装置によれば、ピストンピンを圧入する際に、ワーク受け面に当接するピストン側面のピン挿入孔近傍部が鋳物表面のように平坦度がよくなくても、圧入時にピストンピンが傾いてしまうことを防止できる。このため、ピン圧入孔などに対するピストンピンのかじりなどの圧入不良を防止でき、所定の圧入荷重によってピストンピンを円滑に圧入することができる。
【００４２】
また、本発明に採用されているコンロッド支持機構は、従来のクランプ機構のようにコンロッドを所定位置に強固に拘束するのではなく、フローティングパレットによってコンロッドを変位可能に保持するから、従来のクランプ機構のような油圧シリンダ等のアクチュエータが不要であり、したがってサイクルタイムを短縮できるとともに、油圧系統などの簡略化も図れる。また、圧入時に種々のピストンの寸法に応じた高さまで降下するフローティングパレットの採用により、ピストンの寸法ばらつきなども容易に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すピストンピン圧入装置を一部断面で示す側面図。
【図２】  図１に示されたピストンピン圧入装置の一部を拡大して示す断面図。
【図３】  図１に示されたピストンピン圧入装置のコンロッド支持機構の平面図。
【図４】  図３に示されたコンロッド支持機構の正面図。
【図５】  図３中のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図６】  図２中のVI−VIに沿う断面図。
【図７】  図１に示されたピストンピン圧入装置のピストンピン圧入後の断面図。
【図８】  ピストンとコンロッドおよびピストンピンを示す斜視図。
【図９】  従来のピストンピン圧入装置を示す断面図。
【符号の説明】
１…ピストン
１ａ…ピン挿入孔近傍部
２…コンロッド
３…ピストンピン
５…ピン圧入孔
２０…ピストンピン圧入装置
２５…圧入ユニット
２６…支持構体
３２…コンロッド支持機構
４２…フローティングパレット
７１…継手部
７５…ワーク受け面
８０…ガイド機構
９０…押圧部材
９１…アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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