JPH0541378B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、単一の作業で工作物の外面を加工す
るために加工軸線に心合わせして工作物をセツト
しかつ保持するための装置並びに方法に関する。

従来の技術 外面が軸方向長さに亘つて加工される工作物が
チヤツク内に保持されるばあいには、２作業で工
作物外面を加工する必要がある。第１の作業では
工作物外面の一方の端部区分が加工され、次いで
工作物がチヤツクから取りはずされて、180゜回動
させて加工された端部区分がチヤツク内に挿入さ
れる。次いで前記工作物外面の残りの区分が第２
の作業で加工される。

発明が解決しようとする問題点 このことの欠点は２作業プロセスを行なわねば
ならず、従つて工作物の生産率が落ちかつ工作物
の生産費用が嵩むということにある。

附加的に工作物の再位置決めによつて必然的に
位置決め誤差が生ぜしめられ、この位置決め誤差
によつて工作物の最終表面形状に誤差が生ぜしめ
られる。従つて、申し分のない精度の成形体を必
要とするばあい、特に例えば申し分のない精度の
複雑な成形体を製作できるようにコンピユータ制
御された旋削作業をダイヤモンド工具を使用して
実施するばあいには、チヤツクの使用は実用的で
はない。何故ならばコンピユータ制御機械の申し
分のない位置精度はチヤツク位置決め誤差に基づ
いて得ることができないからである。

問題点を解決するための手段 冒頭に述べた形式の装置において本発明の構成
では、加工軸線を規定する、可変な締付け圧力で
工作物をその端部間で締付ける主軸台・心押し台
アセンブリ、並びに、工作物の外面を加工軸線か
ら所要の間隔をおいて位置させるように、工作物
の外面を整合させるための整合機構が設けられて
いて、この整合機構が、主軸台と心押し台との間
で工作物を、工作物を制限して半径方向で移動さ
せるように締付けかつ、整合状態が得られた場合
に、整合位置から離反移動可能であり、前記締付
け圧力が、単一の作業で加工するため工作物外面
を整合させた位置で工作物を保持するために、増
大させられるようになつており、更に、主軸台に
環状部が取外し可能に取付られていて、この環状
部が加工軸線に対して同軸的に成形された円筒状
の外側の基準面を有しかつ加工すべき工作物の直
径と同じ直径を有しており、前記整合機構が、円
筒状の基準面に対して工作物の外面を整合させる
ための円筒状の基準面と工作物の外面とに接触す
るように位置決め可能な、加工軸線に対して平行
な面を有していることを特徴としている。

更に冒頭で述べた形式の方法において本発明の
方法では、工作物軸線がほぼ加工軸線に合致させ
られかつ工作物が制限されて半径方向で移動可能
であるように、工作物をその端部間で回転可能な
主軸台・心押し台アセンブリによつて締付けて、
工作物の外面が加工軸線から所要の間隔を有する
ように工作物外面を整合させ、次いで、締付け圧
力を、単一の作業で加工するため工作物外面を整
合させた位置で工作物を保持するために、増大さ
せ、この場合、整合ステツプを行う前に、加工す
べきピストンの直径と同じ直径で加工軸線に対し
て同軸的に成形された円筒状の外側の基準面を備
えた環状部を、主軸台に取外し可能に取付け、次
いで整合ステツプで、円筒状の基準面と工作物の
外面とに接触するように機械軸線に対して平行な
面を位置決めすることによつて、円筒状の基準面
に対して工作物の外面を整合させることを特徴と
している。

実施例 ブランクとしてのピストン１０はアルミニウム
又はアルミニウム合金のような適当な材料から鋳
造される。ピストン１０は重力ダイカスト製品又
は圧搾鋳造製品又は鍛造品であつてよい。ピスト
ン１０はクラウン端部１１とピストンの他端を規
定する中空内室１２と円筒状の外面１３とを有し
ている。

鋳造後ピストン１０は、外面１３がほぼ円筒状
でありかつ所要数の、例えば３つのピストンリン
グ溝１４がピストンのクラウン端部に向けて外面
１３に形成されるように予じめ加工される。それ
ぞれのピストンリング溝１４は環状の底部１６を
有する半径方向にのびる側壁１５を有している。
ピストン１０が予じめ加工された後で例えばダイ
ヤモンド工具を有する旋盤を使用してピストンは
仕上げ加工される。このばあいピストンは、作業
中ピストンが所属のシリンダ又はライナ内に正確
に適合されるようにするために外面を正確に円筒
状に旋削されるか又はたる形に成形および（また
は）だ円形横断面を有するように外面を旋削され
る。附加的に又は選択的に、イギリス国特許第
2104188号明細書で記載された支承面のように、
円筒状外面ピストン形状に加工することが望まれ
る。

仕上げ加工は極めて正確に行なわれねばならず
かつこのことは、チヤツク内にピストンの一端を
締付けかつ他端を加工しかつ次いで手順を逆にす
ることなしに、単一の作業で仕上げ加工を実施す
ることによつてのみ達成されねばならない。附加
的に予じめ加工されたピストンの軸線を加工軸線
１７と合致させることが重要である（第１図参
照）。何故ならばあるケースではピストンリング
溝１４の底部１６が仕上げ加工中に加工されずか
つ仕上げ加工のため仕上げ加工されたピストン外
面の軸線と合致させる必要があるからである。仕
上げ加工が予じめ加工されたピストンの軸線と加
工軸線とを合致させずに実施されるばあいにはピ
ストンは加工できない。

更に仕上げ加工がコンピユータ制御された工具
によつて実施されるばあい、ピストンを所定の基
準位置で保持する必要があり、この位置は、工具
がピストンにおける正確な個所で加工を開始でき
るようにするために、コンピユータ制御機械に送
られる。これによつて、加工しようとするピスト
ンの彎曲面が常に正確な半径方向間隔をおいて位
置するように、ピストン軸線を加工軸線と合致さ
せねばならないばかりでなく、ピストンは軸方向
で、例えば加工軸線に沿つた特別な軸方向位置で
ピストンのクラウン端部を用いて正確に軸方向で
位置決めされねばならない。

第１図および第２図に図示された装置はこのこ
とを実施する。

第１図および第２図で図示されているように、
装置は共通の加工軸線１７を中心として回転する
主軸台・心押し台アセンブリを有している。主軸
台１８と心押し台３５とは互いに接近および離反
するように軸方向に移動可能である。

主軸台１８は円筒状の外面２０と加工軸線１７
に対して垂直な平面内に位置する端面２１とを備
えたマンドレル１９（第１図参照）を有してい
る。環状部２２は例えばねじによつて取りはずし
可能にマンドレル１９に取付けられていてかつ円
筒状の外側の基準面２３を有していて、この基準
面は未加工のピストンの直径と同じ直径を有して
いる。この取付けのために環状部２２の軸線は加
工軸線１７と合致させられている。

パツド２４は取はずし可能にマンドレルの端面
２１に連結されていてかつピストンの外径よりも
小さい外径を有している。パツド２４は加工軸線
に対して垂直なパツド両端面間で所定の軸方向長
さを有しており、このばあいパツド２４の自由端
面は所定の軸方向位置を占める。この自由端面に
は間隔をおいて位置する尖つた多数の突起２５が
設けられていて、該突起２５はピストン材料より
も硬質の材料から成つている。

整合機構２６は主軸台１８に支持された支持体
２７に取付けられている。前記整合機構は直径方
向で向かい合う２つのジヨー２８を有している
（第２図参照）。それぞれのジヨー２８は所属の支
持体２７に支持された空気力式の操作装置３０の
操作ロツド２９に連結されている。半径方向にの
びるロツド３１は、加工軸線１７に対して相対的
に半径方向でのみジヨーを移動させるために、そ
れぞれの支持体に関連していてかつ所属のジヨー
２８に支持されたブシユ３２をガイドする。

それぞれのジヨー２８は環状部２２とパツド２
４との組合わされた軸方向長さよりも長い軸方向
長さを有していてかつ環状部とパツド２４とに載
置するように配置されている（第１図参照）。そ
れぞれのジヨー２８は底面３４によつて互いに連
結された２つの側面３３有をするほぼ開かれたＵ
字形形状を有している（第２図参照）。底面３４
および側面３３はほぼ平坦である。底面および側
面はピストンの傷付けを防止するためにゴムパツ
ド（図示せず）を備えることができる。側面３３
の傾きは、この側面が加工軸線からピストンの半
径と同じ半径を占めたばあい、このような半径に
対してほぼ接線方向にのびるようにされている。

操作装置３０は空気力式の制御機構３６によつ
て制御され、該制御機構は同時に操作ロツドを伸
張又は引込ませ、従つてジヨーは前記運動中およ
び運動の最後で常に加工軸線１７からそれぞれ同
じ半径方向間隔を有する。

操作部材３０はジヨー２８を完全に引込むため
に制御機構３６によつて作業させらられる。主軸
台１８と心押し台３５とは引き離され、加工しよ
うとするピストンの直径と同じ直径を有する環状
部２２がマンドレル１９に固定される。所望の軸
方向長さを有するパツド２４が環状部２２の端面
２１に取り付けられる。予じめ加工されたピスト
ンが主軸台１８と心押し台３５との間に、ピスト
ン軸線と加工軸線１７とをほぼ合致させて置かれ
る。このことはロボツト装置によつて行われる。
次いで主軸台１８と心押し台３５とが、ピストン
が主軸台と心押し台との間で軽く締付けられるま
で、互いに相対的に軸方向に移動させられる。こ
のばあいピストンはまだ制限されて半径方向で移
動することができる。主軸台１８とピストン１０
との間の係合はピストンのクラウン端部１１とパ
ツド２４に設けられた突起２５との係合作用によ
つて生ぜしめられる。

次いで操作装置３０は環状部２２およびピスト
ンに向けて半径方向でジヨー２８を移動させるた
め制御機構３６によつて空気力式に操作される。
この移動は同期的でありかつロツド３１はジヨー
が半径方向でのみ移動することを保証する。

ジヨー２８の側面３３は環状部２２の基準面２
３におよびピストン１０の外面１３にその軸方向
長さに亘つて接触する。これによつて、ピストン
の外面１３が環状部２２と基準面２３と正確に整
合するようにピストン１０は半径方向で移動させ
られる。当然この位置ではピストンの軸線が加工
軸線１７と合致しひいてはピストンが正確に位置
決めされる。

次いで主軸台１８と心押し台３５との間の締付
け圧力はピストン１０のクラウン端部１１内に突
起２５を押し込むように増大させられ、このよう
にして主軸台と心押し台との間に不動にピストン
が保持される。この結果次のことが得られる。ま
ずピスト軸線が加工軸線１７と正確に心合わせさ
れる。第２にクラウン端部１１はパツド２４の端
面に押し付けられ、このようにしてピストンは所
望の軸方向位置に位置させられかつピストン軸線
と加工軸線１７との心合わせに基づいて彎曲した
ピストンの外面の始端は所望の半径方向位置を占
める。

次いでジヨーは仕上げ工具を基準位置に移動さ
せることができるようするためにかつピストンを
仕上げ加工することができるようにするために完
全に引き込まれる。申し分なく連続的に接近でき
ようにするために支持体は図面で示された位置か
ら離反旋回させられるように配置されていて、こ
のようにしてピストンを露出させるように操作装
置３０およびジヨー２８が移動させられる。

前記装置はジヨー２８を変えることによつてか
つ環状部の所要の直径の環状部に変えることによ
つてどんな直径のピストンにも適合させることが
できる。このためにジヨーは所属の操作装置３０
から取りはずし可能である。基準軸方向位置はパ
ツド２４の軸方向厚さを変えることによつて可変
であり、かつこのために異なる厚さの一連のパツ
ドを設けることができる。

図面に関連して上述した装置によつて極めて高
い加工率および極めて高い精度を得ることができ
る。何故ならばピストンは単一の作業で加工され
かつ極めて正確に位置決めされるからである。全
作業をコンピユータ制御することができ、このよ
うにして生産率を著しく増大させることができ
る。どんな直径のピストンも装置の適当な調整に
よつて前記形式で処理することができる。

上記装置はピストンに関連して記載されている
が、装置を、彎曲した外面を加工する適当に寸法
決めされた円筒状の工作物のためにも使用するこ
とができる。更にまた装置は、外面がだ円形横断
面又は別の横断面を有する工作物のような円筒面
を持つていない工作物にも使用できる。このケー
スにおいて基準面は工作物の外面の少なくとも一
部分を加工軸線から所要の間隔をおいて位置させ
かつ外面の前記部分を基準面と整合させる。

当然、別の実施例では加工軸線から正確に同じ
間隔で位置させるため基準平面と工作物外面とを
整合させる必要はない。更にジヨーを、工作物外
面が基準面から決つた間隔をおいて整合させられ
るように段状に配置することもできる。加工軸線
からの基準面間隔および固定間隔は互いに加工軸
線からの工作物外面の所要間隔を成す。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は単一の作業で工作物の彎曲した外面を加工
するために加工軸線に心合わせしてピストン形状
の工作物をセツトしかつ保持するための装置の拡
大側面図、第２図は第１図の装置の拡大正面図で
ある。 １０…ピストン、１１…クラウン端部、１２…
中空内室、１３，２０…外面、１４…ピストンリ
ング溝、１５…側壁、１６…底部、１７…加工軸
線、１８…主軸台、１９…マンドレル、２１…端
面、２２…環状部、２３…基準面、２４…パツ
ド、２５…突起、２６…整合機構、２７…支持
体、２８…ジヨー、２９…操作ロツド、３０…操
作装置、３１…ロツド、３２…ブシユ、３３…側
面、３４…底面、３５…心押し台、３６…制御機
構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一の作業で工作物の外面１３を加工するた
   めに加工軸線１７に心合わせして工作物１０をセ
   ツトしかつ保持するための装置において、加工軸
   線を規定する、可変な締付け圧力で工作物をその
   端部間で締付ける主軸台・心押し台アセンブリ、
   並びに、工作物１０の外面を加工軸線から所要の
   間隔をおいて位置させるように、工作物１０の外
   面を整合させるための整合機構２６が設けられて
   いて、この整合機構が、主軸台１８と心押し台３
   ５との間で工作物１０を、工作物を制限して半径
   方向で移動させるように締付けかつ、整合状態が
   得られた場合に、整合位置から離反移動可能であ
   り、前記締付け圧力が、単一の作業で加工するた
   め工作物外面を整合させた位置で工作物を保持す
   るために、増大させられるようになつており、更
   に、主軸台１８に環状部２２が取外し可能に取付
   けられていて、この環状部２２が加工軸線に対し
   て同軸的に成形された円筒状の外側の基準面２３
   を有しかつ加工すべき工作物の直径と同じ直径を
   有しており、前記整合機構２６が、円筒状の基準
   面２３に対して工作物１０の外面を整合させるた
   めに円筒状の基準面２３と工作物１０の外面とに
   接触するように位置決め可能な、加工軸線１７に
   対して平行な面３３，３４を有していることを特
   徴とする、工作物をセツトしかつ保持するための
   装置。 ２ 主軸台１８が加工軸線１７に対して同軸的に
   駆動されるマンドレル１９を有していて、このマ
   ンドレル１９に環状部２２が取外し可能に固定さ
   れている、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 環状部２２が加工軸線１７に対して垂直な平
   面内に位置する端面２１を有していて、この端面
   ２１に、加工軸線１７に対して垂直な離れた端面
   間で不変な軸方向長さを有するパツド２４が配置
   されていて、このパツドが加工軸線１７に沿つた
   所定の軸方向位置で工作物の端部を保持するため
   に、工作物の端部に係合するように前記端面２１
   に支持されている、特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の装置。 ４ 前記パツド２４が、工作物１０の材料よりも
   硬い材料から成る単数又は複数の突起２５を備え
   ており、工作物１０が増大した圧力で主軸台１８
   と心押し台３５との間で締付けられたばあいに、
   主軸台１８に対して工作物を係止するために突起
   が工作物内に食い込まされるようになつている、
   特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５ 整合機構２６が前記面３３，３４を備えた、
   直径方向で向い合う対のジヨー２８を有してい
   て、このジヨー２８が加工軸線１７に対して相対
   的に不作用位置から、基準面２３と工作物外面１
   ３とを整合させるため基準面と工作物外面とに係
   合する作用位置に、半径方向で移動可能である、
   特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
   １項記載の装置。 ６ 前記面３３，３４が基準面２３および工作物
   外面１３に係合するそれぞれのジヨー２８に設け
   られた２つ以上の互いに傾斜した面３３，３４に
   よつて形成されていて、それぞれの傾斜した面３
   ３，３４が平坦にしかも、所属のジヨーが基準面
   および工作物に係合したばあい基準面２３および
   円筒状の工作物に対してほぼ接線方向にのびるよ
   うに形成されている、特許請求の範囲第５項記載
   の装置。 ７ ジヨー２８が、移動中加工軸線１７からのジ
   ヨーのそれぞれの半径方向間隔が同じであるよう
   に、移動させられるようになつている、特許請求
   の範囲第５項又は第６項記載の装置。 ８ 単一の作業で工作物の外面１３を加工するた
   めに加工軸線１７に心合わせして工作物１０をセ
   ツトしかつ保持するための方法において、工作物
   軸線がほぼ加工軸線に合致させられかつ工作物１
   ０が制限されて半径方向で移動可能であるよう
   に、工作物をその端部間で回転可能な主軸台・心
   押し台アセンブリによつて締付けて、工作物１０
   の外面が加工軸線１７から所要の間隔を有するよ
   うに工作物外面を整合させ、次いで、締付け圧力
   を、単一の作業で加工するため工作物外面を整合
   させた位置で工作物を保持するために、増大さ
   せ、この場合、整合ステツプを行う前に、加工す
   べきピストンの直径と同じ直径で加工軸線１７に
   対して同軸的に成形された円筒状の外側の基準面
   ２３を備えた環状部２２を、主軸台１８に取外し
   可能に取付け、次いで整合ステツプで、円筒状の
   基準面２３と工作物１０の外面とに接触するよう
   に機械軸線１７に対して平行な面３３，３４を位
   置決めすることによつて、円筒状の基準面２３に
   対して工作物１０の外面を整合させることを特徴
   とする、工作物をセツトしかつ保持するための方
   法。 ９ 工作物を整合させる前に工作物１０を加工軸
   線１７に沿つた所望の軸方向位置で位置決めす
   る、特許請求の範囲第８項記載の装置。