JPH10244426A

JPH10244426A - ピストンリングの複合加工装置

Info

Publication number: JPH10244426A
Application number: JP4882397A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Shoji; 雅広小路
Original assignee: KOMATSU KOKI KK
Current assignee: KOMATSU KOKI KK
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ピストンリングの内外周面加工と、切割り加
工を別の加工機で行っていたため、生産性が悪い上、設
備費も嵩む不具合がある。【解決手段】コモンベッド１ａ上に、ＮＣ装置による
同期制御によりピストンリングの内外周面を同時に加工
する内外周面加工機本体１と、ピストンリングを切割り
加工する切割り加工機本体４１を互いに隣接させて設置
したことにより、１台の設置でピストンリング内外周面
の加工と、切割り加工が連続して行えるため、生産性が
向上すると共に、加工機を複数台設置する必要がないた
め、設備費の削減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はピストンリングの
内外周加工と切割り加工が行えるピストンリングの複合
加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来エンジンなどに使用するピストンリ
ングは、多数の非円形リングを積層した状態で、内外周
面を所定形状に加工した後、外周部の２個所を軸線方向
に切割りして、径を縮小させ、切割り部を密着させた場
合に、外周面が真円となるピストンリングを製作する方
法が一般に採用されており、非円形リングの内外周面を
加工する装置が例えば特開昭５４−２１６９１号公報
や、特公平６−７５８１４号公報などで提案されてい
る。

【０００３】上記特開昭５４−２１６９１号公報に記載
の加工装置は、積層されたピストンリング集合体が取付
けられた工作軸と、ピストンリングの非円形曲線の度合
に応じて径方向に変位し得る工具支持手段と、コンピュ
ータにより制御され、かつその作動方向に前後して設置
された少なくとも２以上の電気機械的ステップ駆動手段
とを有していることを特徴とするもので、工作軸を介し
てピストンリング集合体を回転させながら、コンピュー
タによりステップ駆動手段を制御することにより、自由
曲線により形成された非円形曲線を有するワークの内外
周面を同時に精度よく加工できるように構成されてい
る。

【０００４】一方特公平６−７５８１４号公報に記載の
数値制御旋盤は、リニアモータによりワークの接離方向
に進退自在なキャリッジに、ワークを切削するための切
削工具が取付けられており、上記リニアモータをコンピ
ュータにより数値制御することにより、ピストンのよう
なワークのスカート外周を切削加工するようにしたもの
で、キャリッジの往復動を支承するガイド部に複数組の
回転部材と、偏倚装置を設けて、ワークを切削加工して
いる間に工具に生じる反力を回転部材と偏倚装置に支持
するようにしたので、ガタツキやブレが全くない状態で
キャリッジを往復動させることができることから、精度
の高い切削加工が可能になるなどの効果を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前者公報の加工
装置では、積層したピストンリング集合体を水平方向に
設けられた工作軸に取付けて回転させ、切削工具により
ピストンリング集合体の内外周を同時に切削加工する構
成となっているため、内周を切削した際に発生した切粉
がワーク内に停滞して、切粉を排出する手段が必要とな
ると共に、切粉を排出せずに加工を続けた場合、切粉に
より加工精度が低下したり、ワークの温度が上昇して、
加工精度に悪影響を及ぼすなどの不具合がある。

【０００６】また内外周面を加工したピストンリング集
合体は、別の切割り装置を使用して切割り加工を行う必
要があることから、装置が複数基となって設備費が嵩む
と共に、各装置を設置するのに多くのスペースを必要と
するなどの不具合がある。

【０００７】一方後者公報の数値制御旋盤は、ワークの
外周面のみを加工する旋盤のため、ワークの内外周面を
同時に加工することができず、生産性が悪いと共に、内
周と外周を別の機械で加工した場合、内外周の同心度が
損なわれるなど、加工精度も悪い不具合がある。また内
外周をそれぞれ別の加工機で加工した後は、前者公報と
同様に、別の切割り装置を使用して切割りを行う必要が
あるため、設備費が嵩んだり、設備を設置するのに多く
のスペースを必要とするなど不具合もあった。

【０００８】この発明はかかる従来の不具合を改善する
ためになされたもので、内外周面の加工と切割り加工が
１台の装置で行えるようにしたピストンリングの複合加
工装置を提供して、生産性の向上と、設備費、設置スペ
ース等の低減を図ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するため請求項１記載の発明は、コモンベッド上
に、ＮＣ装置による同期制御によりピストンリングの内
外周面を同時に加工する内外周面加工機本体と、ピスト
ンリングを切割り加工する切割り加工機本体を互いに隣
接させて設置したものである。

【００１０】上記構成により、１台の加工装置でピスト
ンリングの内外周面と切割り加工が連続して行えるた
め、複数の加工機を別個に設置する必要がなく、これに
よって設備費や設置スペースの削減が図れると共に、内
外周面の加工を完了した半製品を保管する必要がないた
め、保管する手間やスペースが不要となる。

【００１１】上記目的を達成するため請求項２記載の発
明は、コモンベッド上に、ＮＣ装置による同期制御によ
りピストンリングの内外周面を同時に加工する内外周面
加工機本体と、１カッタでピストンリングを複数回に分
けて切割り加工する切割り加工機本体を互いに隣接させ
て設置したものである。

【００１２】上記構成により、ピストンリングの内外周
加工時間とピストンリングの切割り時間が均等化される
ためラインバランスが向上し、これによって一方の加工
機が休止していることがなくなるので、装置全体の稼動
率が上り、生産性の向上が図れるようになる。

【００１３】上記目的を達成するため請求項３記載の発
明は、コモンベッド上に、ＮＣ装置による同期制御によ
りピストンリングの内外周面を同時に加工する内外周面
加工機本体と、ピストンリングを切割り加工する切割り
加工機本体を互いに隣接させて設置すると共に、上記内
外周面加工機本体と切割り加工機本体の間に、内外周面
の加工を完了したワークを切割り加工機本体へ搬送する
ワーク搬送手段を設置したものである。

【００１４】上記構成により、内外周面加工機本体で加
工の完了したワークをワーク搬送手段により切割り加工
機本体へ搬入することができるため、作業者が介在せず
に内外周面の加工と切割り加工が連続して行えるように
なる。

【００１５】上記目的を達成するため請求項４記載の発
明は、内外周面加工機本体を、軸心をほぼ垂直にしたワ
ークを上下方向から回転自在にクランプするワーク支持
手段と、上記ワーク支持手段を介してワークを回転させ
るＣ軸駆動手段と、ワークの軸心と直交するＸ軸方向に
移動自在に設けられ、かつ工具によりワークの外周面を
加工する外周加工手段と、上記Ｘ軸と平行するＵ軸方向
に移動自在に設けられ、かつ上記ワークの端部側より挿
入された工具によりワークの内周面を加工する内周加工
手段と、上記ワークを軸心方向へ移動させるＺ軸駆動手
段とより構成したものである。

【００１６】上記構成により、内周面の切削中に発生し
た切粉は、下方へ落下してワーク内に停滞することがな
いため、切粉により加工精度が低下することがないと共
に、切粉を排出する手段を別に設ける必要がないため、
構成も簡単にできる。

【００１７】また上下方向に積層されたワークを上下方
向にクランプしてワークを保持するようにしたことか
ら、ワークを横方向よりクランプする場合に比べて加圧
手段を支持する加工装置本体を小型化できる上、構造も
簡単となるため、装置のコストダウンが図れるようにな
る。

【００１８】上記目的を達成するため請求項５記載の発
明は、切割り加工機本体を、軸心方向に積層されたワー
クの切割り中心を、上記軸心と平行するＢ軸に対して偏
心させた状態でワークの両端を上下方向よりクランプす
る上部ワーク支持手段及び下部ワーク支持手段と、上記
Ｂ軸を中心にワークを割出し回転させて、ワークの切割
り位置を割出すＢ軸割出し手段と、上記Ｂ軸と平行する
Ｙ軸方向に移動自在に設けられ、かつＹ軸モータにより
Ｙ軸方向に昇降自在なスライドと、上記スライド上に設
けられ、かつＸ軸モータによりワークの接離方向に進退
自在なスピンドルヘッドと、上記スピンドルヘッドに設
けられ、かつスピンドルモータにより回転されて、上記
ワークを切割り加工するカッタとより構成したものであ
る。

【００１９】上記構成により、切割り加工されたワーク
の径を縮小して切割り部を密着させることにより、突き
合せ部に口開きが生じることがなく、かつ真円度の高い
ピストンリングが容易に得られるようになると共に、カ
ッタ位置を手動で複数軸方向に調整するなどの煩雑で、
かつ熟練を要する困難な作業を必要としないため、段取
り時間の大幅な短縮が図れると共に、試し切り加工など
も必要としないため、作業能率の向上が図れるようにな
る。

【００２０】また調整作業を必要としないため、作業に
何等熟練を必要としないと共に、加工不良が発生するこ
とも少なくなるため、不良率の低減とこれに伴う製品の
コストダウンが図れるようになる。

【００２１】上記目的を達成するため請求項６記載の発
明は、内外周面加工機本体のワーク搬入側にワーク搬入
手段を、また切割り加工機本体のワーク搬出側にワーク
搬出手段を設けたものである。

【００２２】上記構成により、ワークの搬入から、各加
工機本体間の搬送及び加工の完了したワークの搬出を全
て自動化することができるため、装置の無人運転が可能
になり、これによって人件費の大幅な削減が図れるよう
になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して詳述する。図１はピストンリングの内外周面の同
時加工と、内外周面の加工が完了したピストンリングの
切割り加工とが連続して行える複合加工装置の斜視図を
示すもので、ほぼＬ字形に形成されたコモンベッド１ａ
上に、内外周面加工機本体１と切割り加工機本体４１が
設置されている。

【００２４】上記内外周面加工機本体１は、コモンベッ
ド１ａ上にコラム１ｂが設置されており、コラム１ｂの
前側にＺ軸駆動手段３により上下動方向（Ｚ軸方向）へ
移動自在なＺ軸スライド２が設けられている。上記Ｚ軸
スライド２は、コラム１ｂの前面にＺ軸方向に布設され
たボール式リニアガイドよりなるガイドレール１ｃに支
承されていて、コラム１ｂの上部に設置されたサーボモ
ータよりなるＺ軸モータ４により上下動されるようにな
っている。

【００２５】すなわち上記Ｚ軸モータ４の回転軸４ａに
は、図５に示すようにボールねじよりなるねじ軸５が接
続されていて、このねじ軸５にＺ軸スライド２に固着さ
れたナット部材５ａが螺合されており、Ｚ軸モータ４に
よりねじ軸５と正逆回転させることにより、ガイドレー
ル３に沿ってＺ軸スライド２が上下動できるようになっ
ていると共に、Ｚ軸スライド２の上部にワイヤロープな
どの索条６の一端が結着されている。索条６の中間部
は、コラム１ｂの上記に回転自在に支承されたプーリ７
を迂回されていると共に、索条６の他端側には、コラム
１ｂの後側に設けられたカウンタウエイト８が吊り下げ
られていて、小容量のＺ軸モータ４により上記Ｚ軸スラ
イド２が上下動できるようになっている。

【００２６】また上記Ｚ軸スライド２には、上下方向に
離間して、上部ワーク支持手段１０と、下部ワーク支持
手段１１が設けられている。上部ワーク支持手段１０
は、図６に示すように、Ｚ軸スライド２の上部に設けら
れた油圧シリンダ１２の下方に設けられていて、油圧シ
リンダ１２の上部に収容されたピストン１２ａの下方
に、上部スピンドル１０ａを有している。

【００２７】上記上部スピンドル１０ａは円筒状をなし
ていて、複数の軸受け１３を介して油圧シリンダ１２の
下部に上下動及び回転自在に支承されていると共に、上
部スピンドル１０ａの外周部に嵌合されたリング１０ｂ
の上面に、上記ピストン１２ａの下面側がスラスト軸受
け１４を介して当接されていて、油圧シリンダ１２の油
圧室１２ｂへ油圧を供給することにより、ピストン１２
ａを介して上部スピンドル１０ａを下方へ加圧できるよ
うになっている。上記油圧シリンダ１２の中心部には、
上端が油圧シリンダ１２の上面に固着された固定軸１０
ｃが設けられている。この固定軸１０ｃの下端側はピス
トン１２ａを貫通して上部スピンドル１０ａの中心部に
達しており、下端部に設けられたばね座１０ｄ上には、
軸受け１４を介して上部スピンドル１０ａを上方へ付勢
する圧縮ばね１０ｅが複数設けられている。

【００２８】また上部スピンドル１０ａの下部には、下
部ワーク支持手段１１に設けられた下部クランプヘッド
１１ｆの間でワーク１６をクランプする上部クランプヘ
ッド１０ｆが設けられていると共に、上部スピンドル１
０ａの外周部には、Ｃ軸駆動手段１８を構成するギヤ列
１８ａの従動ギヤ１８ｂがキー止めされている。上記Ｃ
軸駆動手段１８は、図４に示すようにコラム１ｂの上部
にサーボモータよりなるＣ軸モータ１９を有して、この
Ｃ軸モータ１９は減速機２０の入力軸２０ａに接続され
ている。上記入力軸２０ａには、加工時ワーク１６に回
転ムラが発生しないよう回転を安定させるフライホィー
ル２０ｂが取付けられていると共に、減速機２０の出力
軸２０ｃは、スプライン軸よりなる駆動軸１８ｃの上端
にスプライン係合されていて、上記Ｃ軸モータ１９によ
り減速機２０を介して駆動軸１８ｃが正逆回転できるよ
うになっている。

【００２９】上記駆動軸１８ｃはワーク１６の軸心と平
行するよう上下方向に回転自在に支承されていて、中間
部と下端部に上部ワーク支持手段１０及び下部ワーク支
持手段１１にそれぞれ設けられたギヤ列１８ａの駆動ギ
ヤ１８ｄがスプライン係合されている。これら駆動ギヤ
１８ｄは中間ギヤ１８ｅを介して上部スピンドル１０ａ
の外周部及び下部スピンドル１１ａの外周部に設けられ
た従動ギヤ１０ｂに噛合されていて、Ｃ軸モータ１９に
より駆動軸１８ｃ及びギヤ列１８ａを介して上部スピン
ドル１０ａ及び下部スピンドル１１ａを同方向へ同期回
転できるようになっている。

【００３０】上記下部スピンドル１１ａも、上部スピン
ドル１０ａと同様に円筒状に形成されていて、軸受け２
１を介してＺ軸スライド２側に回転自在に支承されてい
ると共に、Ｚ軸スライド２と、下部スピンドル１１ａの
外周部にキー止めされた従動ギヤ１８ｂの間にスラスト
軸受け２２が介在されている。そして上記下部スピンド
ル１１ａの上部に、上部スピンドル１０ａに取付けられ
た上部クランプヘッド１０ｆの間でワーク１６をクラン
プするクランプヘッド１ｆが設けられている。

【００３１】なお、Ｃ軸モータ１９により上部スピンド
ル１０ａ及び下部スピンドル１１ａを同期させて回転駆
動する際、駆動軸１８ｃのスプラインやギヤ列１８ａの
バックラッシュにより、上下スピンドル１０ａ，１１ａ
に回転ムラが発生して位相ずれが生じる。これを防止す
るため、ワーク１６の加工時には、上下ギヤ列のバック
ラッシュを除去した状態でロックタイトなどのロック手
段（図示せず）で下部スピンドル１１ａのプレート１１
ｇが固定できるようになっている。

【００３２】一方上記コラム１ｂのほぼ中間部には、ワ
ーク１６の外周面を加工する外周加工手段２４が、そし
てコモンベッド１ａ上には、ワーク１６の内周面を外周
面と同時に加工する内周面加工手段２５が設置されてい
る。外周加工手段２４は図７に示すように、コラム１ｂ
に水平に固着された筒状のガイド部材２４ａ内にボール
スプライン２４ａを介して工具支持部材２４ｃがＸ軸方
向に移動自在に支承されている。

【００３３】上記工具支持部材２４ｃのワーク１６側端
部には、ワーク１６の外周面を切削加工する工具２６が
工具取付け部材２４ｄを介して着脱自在に取付けられて
いると共に、工具支持部材２４ｃの反対側の端部には、
ナット部材２７ａが固着されていて、このナット部材２
７ａにボールねじよりなるねじ軸２７の一端側が螺挿さ
れている。上記ねじ軸２７の他端側は、ブラケット２８
を介してコラム１ｂに取付けられたサーボモータよりな
るＸ軸モータ２９に接続されていて、このＸ軸モータ２
９によりねじ軸２７を正逆回転されることにより、工具
２６をワーク１６の接離方向へ移動できるようになって
いる。

【００３４】またワーク１６の内周面を加工する内周加
工手段２５は、図８ないし図１０に示すように、ベッド
１ａ上に上記Ｘ軸と平行するＵ軸方向に布設されたロー
ラ式リニアガイドよりなるガイドレール３１上に支承さ
れたＵ軸スライド２５ａを有している。上記Ｕ軸スライ
ド２５ａの上部は切粉が排出されやすいように屋根形の
カバー２５ｃにより覆われていると共に、Ｕ軸スライド
２５ａの下部とベッド１ａの上面間には、Ｕ軸スライド
２５ａをＵ軸方向へ駆動するリニアサーボモータよりな
るＵ軸モータ３２が設置されている。

【００３５】上記Ｕ軸スライド２５ａの先端側は下部ス
ピンドル１１ａの下方に達していて、先端部にほぼ垂直
に設けられたボーリングバー２５ｂの下端が固着されて
いる。上記ボーリングバー２５ｂの上端側は、下部スピ
ンドル１１ａ内を通ってワーク１６内に達しており、上
端部にワーク１６の内周を切削する工具３３が着脱自在
に取付けられている。

【００３６】なお図９中３４はＵ軸スライド２５ａの原
点位置を検出するＵ軸原点検出手段、３５はＵ軸スライ
ド２５ａの位置を検出するリニアスケールなどのスライ
ド位置検出手段で、これら検出手段３４，３５により検
出された信号はＺ軸モータ４、Ｃ軸モータ１９、Ｘ軸モ
ータ２９、Ｕ軸モータ３２などをＮＣ制御するＮＣ装置
（図示せず）へ入力されるようになっている。

【００３７】以上は内外周面加工機本体１の構成である
が、次に切割り加工機本体４１の構成を図１１ないし図
１７を参照して詳述する。上記切割り加工機本体４１
は、内外周面加工機本体１と同様に、コモンベッド１ａ
上にコラム４１ｂが設置されており、このコラム４１ｂ
の前面に上下方向（Ｚ軸方向）にリニアガイドよりなる
一対のガイドレール４２が布設されていて、このガイド
レール４２にスライド４３が上下摺動自在に支承されて
いる。

【００３８】上記ガイドレール４２の間には、ガイドレ
ール４２と平行するようボールねじよりなるねじ軸４４
が設けられていて、このねじ軸４４に上記スライド４３
側に固定されたナット部材４４ａが螺合されていると共
に、ねじ軸４４の上端はコラム４１ｂ上に設置されたサ
ーボモータよりなるＺ軸モータ４５が接続されていて、
このＺ軸モータ５によりねじ軸４４を正逆回転させるこ
とにより、スライド４３をＺ軸方向へ移動できるように
なっている。上記スライド４３にはワイヤなどの索条４
６の一端が結着されている。上記索条４６の他端側は、
コラム４１ｂ上に回転自在に支承されたプーリ４７を迂
回された後、コラム４１ｂの後方に設けられたカウンタ
ウエイト４８に結着されていて、このカウンタウエイト
４８の作用により、小容量のＺ軸モータ４５によりスラ
イド４３が移動できるようになっている。

【００３９】また上記スライド４３の上面には、水平方
向（Ｘ軸方向）にリニアガイドよりなるガイドレール４
９が布設されていて、これらガイドレール４９上にＸ軸
方向へ移動自在にスピンドルヘッド５０が支承されてい
る。上記スピンドルヘッド５０の下方には、図１４に示
すようにガイドレール４９と平行するようボールねじよ
りなるねじ軸５２が設けられていて、このねじ軸５２に
スピンドルヘッド５０の下部に固着されたナット部材５
２ａが螺合されていると共に、ねじ軸５２の一端側は、
スライド４３側に設置されたサーボモータよりなるＸ軸
モータ５３に無端ベルト５４を介して接続されていて、
このＸ軸モータ５３によりねじ軸５２を正逆回転させる
ことにより、スピンドルヘッド５０をＸ軸方向へ移動で
きるようになっている。

【００４０】上記スピンドルヘッド５０には、図１５に
示すようにＸ軸と直交する方向にスピンドル５５が回転
自在に支承されている。上記スピンドル５５の一端側に
は、メタルソーよりなるカッタ５６が着脱自在に取付け
られていると共に、スピンドル５５の他端側は、ウォー
ム減速機５７を介してインバータ制御の汎用モータより
なるスピンドルモータ５８に接続されていて、このスピ
ンドルモータ５８によりスピンドル５５及びカッタ５６
が回転されるようになっている。

【００４１】一方上記コモンベッド１ａ上には、スライ
ド４３を挟んでコラム４１ｂと対向する位置にＢ軸割出
し手段６０が設置されている。上記Ｂ軸割出し手段６０
の上部は、Ｂ軸を中心に割出し回転される割出しテーブ
ル６０ａを有していて、この割出しテーブル６０ａ上
に、ほぼＣ字形に形成された支持フレーム６１が設置さ
れている。上記支持フレーム６１には、Ｂ軸上に中心が
位置し、かつ上下に離間して上部ワーク支持手段６２と
下部ワーク支持手段６３が設けられている。

【００４２】上部ワーク支持手段６２及び下部ワーク支
持手段６３の互に対向する位置には、軸心方向に積層さ
れたワーク１６の切割り中心Ｏ_１をＢ軸に対してワーク
中心Ｏ_２方向へε偏心させた状態でワーク１６の両端を
上下方向よりクランプするクランプヘッド６２ａ，６３
ａが設けられていると共に、上部ワーク手段６２のクラ
ンプヘッド６２ａは、支持フレーム６１の上部に設置さ
れたクランプシリンダ６５により上下動できるようにな
っている。そして上記Ｚ軸モータ４５、Ｘ軸モータ５
３、スピンドルモータ５８、Ｂ軸割出し手段６０は、予
め入力された加工データを基に図示しないＮＣ装置によ
りＮＣ制御されるようになっている。

【００４３】次に上記構成された加工装置によりピスト
ンリングよりなるワーク１６を加工する作用を説明す
る。ピストンリングよりなるワーク１６は図１８に示す
ように、外周と内周の非円形曲線の形状が異なるため、
外周加工手段２４、内周加工手段２５を別個にＮＣ制御
する必要がある。

【００４４】またワーク１６をＣ軸モータ１９により回
転させて、ワーク１６の内外周を同時に加工するため、
Ｃ軸モータ１９の回転に同期させてＸ軸モータ２９、Ｕ
軸モータ３２、Ｚ軸モータ４をＮＣ制御する必要があ
り、通常の加工サイクルでは、移動データの処理に時間
がかかって加工が困難である。そこでこの実施の形態で
は、ＮＣ機能の高速サイクル加工かＤＮＣ運転を選択し
て加工を行う。

【００４５】またＮＣ機能の高速サイクル加工で加工を
行う場合、基本処理時間当りの移動量に換算したデータ
とそのサイクルの繰返し回数等をＮＣの高速加工データ
領域やヘッダ部に登録して、加工メインプログラムによ
り高速サイクル加工を行うようにする。加工に当っては
複数のピストンリングを位相を揃えて積層することによ
り円筒状のワーク１６を形成し、図示しないハンドキャ
リヤ治具により上下方向よりクランプして、その状態を
保持したまま内外周面加工機本体１へ搬入し、上部スピ
ンドル１０ａ及び下部スピンドル１１ａのクランプヘッ
ド１０ｆ，１１ｆの間にセットする。

【００４６】そしてこの状態で油圧シリンダ１２の油圧
室１２ｂに油圧を供給して、ピストン１２ａとともに上
部スピンドル１０ａを下降させ、上部スピンドル１０ａ
のクランプヘッド１０ｆと、下部スピンドル１１ａのク
ランプヘッド１１ｆの間で、ワーク１６の中心線が上下
スピンドル１０ａ，１１ａの中心と一致するようにクラ
ンプする。

【００４７】次にこの状態でワーク１６の位相割出しを
したら、Ｃ軸モータ１９によりＣ軸駆動手段１８を介し
て上下スピンドル１０ａ，１１ａを同期回転させて、ワ
ーク１６を回転させると共に、外周加工手段２４に設け
た工具２６をワーク１６の例えば下端側よりワーク１６
の外周面を切削加工し、同時に内周加工手段２５の工具
３３によりワーク１６の内周面を下端側より切削加工す
る。

【００４８】またワーク１６の内外周面は、異なる自由
曲線により形成されているため、Ｃ軸の回転に同期させ
てＸ軸モータ２９及びＵ軸モータ３２を別個にＮＣ制御
してワーク１６の内外周面を加工すると共に、加工の進
行とともにＺ軸モータ４によりＺ軸スライド２を下降さ
せて、ワーク１６の全長に亘って内外周を切削加工する
もので、ワーク１６の内周加工中に発生した切粉は下部
スピンドル１１ａ内を通って下方へ落下するため、切粉
がワーク１６内に停滞することがなく、これによって切
粉により加工面が損傷されたり、ワーク１６と工具３３
の間に切粉が噛み込んで、工具が破損したり、工具寿命
が早期に低下することがないと共に、これらの原因で加
工精度が低下するなどの心配もない。

【００４９】以上のようにしてワーク１６の加工が完了
したら、Ｕ軸モータ２９及びＵ軸モータ３２によりＸ軸
スライド２及びＵ軸スライド２５ａを元の位置まで後退
させ、またＺ軸モータ４によりＺ軸スライド２を元の位
置まで上昇させた後、油圧シリンダ１２の油圧室１２ｂ
の油圧を排出して、圧縮ばね１０ｅの作用で上部スピン
ドル１０ａを上昇させ、ワーク１６をアンクランプす
る。その後ハンドキャリヤ治具により各ピストンリング
の位相がずれないようにワーク１６を上下方向よりクラ
ンプした状態で、汎用ロボットなどのワーク搬送手段
（図示せず）により、内外周面加工機本体１に隣接する
ようコモンベッド１ａ上に設置された切割り加工機本体
４１へ搬送され、次のように切割り加工が行われる。

【００５０】ワーク１６を切割り加工するに当って、Ｎ
Ｃ装置に予め図１９に示す次の加工データが入力されて
いる。Ｌ：切割り加工寸法Ｄ：基準加工径 α：切割り角度Ｔ：ワーク幅寸法

【００５１】また内外周面加工機本体１で内外周面が加
工されたワーク１６が、ワーク搬送手段により切割り加
工機本体４１の上下部ワーク支持手段６２，６３の間へ
搬入されるが、このとき図２０の（イ）に示すように、
ワーク１６の切割り中心Ｏ_１をＢ軸割出し手段６０のＢ
軸に一致させて切割り加工を行うと、カッタ５６の厚み
ｔにより、切割りの完了したワーク１６の径を縮小した
場合、図１０の（ロ）に示すように突き合せ部に口開き
が生じて目的とするピストンリングが得られない。これ
を防止するため、この発明の実施の形態では、カッタ５
６の厚みｔを考慮して、図２１の（イ）に示すようにワ
ーク１６の切割り中心Ｏ_１をＢ軸に対して、次式により
算出したεだけワーク１６の中心Ｏ_２を挟んで対向する
方向へ偏心させて、上下部ワーク支持手段６２，６３の
間でワーク１６の上下端をクランプするようにしてい
る。すなわち、図２１の（イ）で示すように、カッタの
厚みｔ、Ｂ軸を中心とする切割り角度α、ワーク１６の
幅Ｔとした場合、

【００５２】

【数１】

【００５３】上式により偏心量εを算出したら、割出し
中心（Ｂ軸）に対して、偏心量εだけ切割り中心Ｏ_１を
図２１の（イ）に示すようにワーク１６の中心Ｏ_２を挟
んで対向する方向へ偏心させて上下ワーク支持手段６
２，６３間にワーク１６をセットする。

【００５４】なおワーク１６をＢ軸に対してεだけ偏心
させて上下部ワーク支持手段６２，６３の間に精度よく
セットする作業を容易とするため、上下部ワーク支持手
段６２，６３には、Ｂ軸に対して切割り中心がεだけ偏
心するようワーク１６をセットできる治具が設けられて
いる。これによってカッタ５６の側面と切割り中心Ｏ_１
を結ぶ直線と、Ｂ軸、ワーク中心Ｏ_２及び切割り中心Ｏ
_１を通る中心線の角度が切割り角度αの２分の１と一致
するため、Ｂ軸を中心にワーク１６の切割り角度を割出
すことにより真円度の高いピストンリングが得られるよ
うになる。

【００５５】以上のようにしてワーク１６のセットが完
了したらＮＣ装置の自動サイクルによりワーク１６の切
割り加工を実施する。まずＮＣ装置からの指令によりス
ピンドルモータ５８がカッタ５６を図１１の矢印Ｄ方向
に回転され、同時にＢ軸割出し手段６０の割出しテーブ
ル６０ａがＢ軸を中心に切割り角α°回転されて、はじ
めに切割りする個所が割り出される。

【００５６】次にＸ軸モータ５３が回転されて、ねじ軸
５２によりスピンドルヘッド５０がＸ軸方向へ移動さ
れ、回転するカッタ５６がワーク１６下方の切割り位置
まで図２２の（イ）に示すように前進される。その後Ｚ
軸モータ４５が回転されて、ねじ軸４４によりスライド
４３がＹ軸方向に上昇されるため、スライド４３に搭載
されたカッタ５６により、ワーク１６が下端側よりダウ
ンカットされる。そしてスライド４３の上昇とともにカ
ッタ５６によりワーク１６が下端側より上端側へ順次切
割り加工されると共に、カッタ５６がワーク１６の上端
付近に達してワーク１６の切割り加工が完了すると、Ｘ
軸モータ５４によりスピンドルヘッド５０が元の位置ま
で後退された後、Ｙ軸モータ４５によりスライド４３も
元の位置まで下降される。

【００５７】以上のようにしてはじめの切割り個所の切
割りが終了すると、Ｂ軸割出し手段６０の割出しテーブ
ル６０ａが上記と逆の方向に回転されて次の切割り位置
が割り出されるが、このときＢ軸を中心に割出しテーブ
ル６０ａが切割り角α°回転されると、カッタ５６の厚
みｔだけワーク１６が余分に切断されて、切割りの完了
したワーク１６の径を縮小しても図２１の（ロ）に示す
ような真円のピストンリングが得られない。これを防止
するためには、カッタ５６を厚みｔ分だけＹ軸方向へオ
フセットすればよいが、この方法ではＹ軸方向への移動
手段と、これを制御する制御軸を必要として、構造や制
御系が複雑となる。

【００５８】かかる不具合を解消するためこの発明では
前述のしたように、予めカッタ５６の厚みｔを考慮して
切割り中心Ｏ_１をＢ軸に対してεだけ偏心させている。
これによってカッタ５６を厚みｔだけオフセットせずに
次の切割り個所を切割り加工しても、図２１の（ロ）に
示すように突き合せ部に口開きが生じることがなく、し
かも真円度の高いピストンリングが得られるようにな
る。

【００５９】次の個所の切割りもはじめの個所と同様
に、Ｘ軸モータ５３によりスピンドルヘッド５０が移動
されて、回転するカッタ５６がワーク１６下方の切割り
位置まで図２２の（ロ）に示すように前進され、その後
Ｙ軸モータ４５によりスライド４３が上昇されて、カッ
タ５６によりワーク１６が下端側よりダウンカットされ
る。そしてワーク１６の上端まで切割り加工されたら、
Ｘ軸モータ５３によりスピンドルヘッド５０が後退され
た後、Ｙ軸モータ４５によりスライド４３が元の位置ま
で下降される。

【００６０】以上のようにしてワーク１６の切割り加工
が完了したら、クランプシリンダ６５により上部ワーク
支持手段６２のクランプヘッド６２ａを上昇させてワー
ク１６を解放し、上下部ワーク支持手段６２，６３の間
よりワーク１６を搬出した後、次に切割り加工するワー
ク１６を搬入して上記動作を繰返すもので、予めＮＣ装
置に加工データを入力しておくことにより、ワーク１６
の内外周面の加工から、切割り加工機本体４１による切
割り加工が全て自動で行えるため、従来のように手動で
切割り位置の調整を行うなどの作業を全く必要としな
い。

【００６１】また内外周面加工機本体１のワーク搬入側
にワーク搬入手段を、また切割り加工機本体４１のワー
ク搬出側にワーク搬出手段を予め設置することにより、
ワーク１６の搬入から、ワーク内外周面の加工、ワーク
１６の切割り加工及び切割りの完了したワーク１６の搬
出を全て自動で行えるようになるため、生産性の大幅な
向上が図れるようになる。

【００６２】さらにワーク１６の内外周面を加工する時
間と、ワーク１６を切割り加工する時間では、ワーク１
６の内外周面を加工する時間の方が多くかかるが、上記
実施の形態では、切割り加工機本体４１を１カッタとし
て、ワーク１６を２回に分けて切割りしている。これに
よってワーク１６の内外周面を加工する時間と、ワーク
１６を切割りする時間がほぼ同じとなるため、ラインバ
ランスが均一化されて、切割り加工機本体４１が休止し
ていることがほとんどなくなることから、実質的に装置
の稼動率が上り、生産性の向上に寄与するなどの効果も
得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態になるピストンリングの
複合加工装置を示す斜視図である。

【図２】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体の正面図である。

【図３】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体の側面図である。

【図４】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体の要部の拡大図である。

【図５】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体のＣ軸及びＺ軸駆動手段の断面図である。

【図６】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体のワーク支持手段の断面図である。

【図７】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体の外周加工手段の断面図である。

【図８】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体の内周加工手段の平面図である。

【図９】この発明の実施の形態になる内外周面加工機本
体の内周加工手段の側面図である。

【図１０】図９のＡ方向からの矢視図である。

【図１１】この発明の実施の形態になる切割り加工機本
体の正面図である。

【図１２】この発明の実施の形態になる切割り加工機本
体の平面図である。

【図１３】この発明の実施の形態になる切割り加工機本
体のＹ軸モータ付近の詳細図である。

【図１４】この発明の実施の形態になる切割り加工機本
体のＸ軸モータ付近の詳細図である。

【図１５】この発明の実施の形態になる切割り加工機本
体のスピンドルモータ付近の詳細図である。

【図１６】（イ）この発明の実施の形態になるピストン
リングの切割り装置の上部ワーク支持手段の拡大図であ
る。（ロ）図１６の（イ）の矢印Ｅ方向からの矢視図であ
る。

【図１７】（イ）この発明の実施の形態になるピストン
リングの切割り装置の下部ワーク支持手段の拡大図であ
る。（ロ）図１７の（イ）の矢印Ｆ方向からの矢視図であ
る。

【図１８】この発明の実施の形態になる内外周面加工機
本体により加工するワークの平面図である。

【図１９】切割り加工するピストンリングの各部の寸法
を示す説明図である。

【図２０】（イ）及び（ロ）は切割り中心をＢ軸に一致
させて切割りした場合の不具合を示す説明図である。

【図２１】（イ）及び（ロ）はこの発明の実施の形態に
なるピストンリングの切割り方法を示す説明図である。

【図２２】（イ）及び（ロ）はこの発明の実施の形態に
なるピストンリングの切割り方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１…内外周面加工機本体１ａ…コモンベッド３…Ｚ軸駆動手段１０…上部ワーク支持手段１１…下部ワーク支持手段１６…ワーク１８…Ｃ軸駆動手段２４…外周加工手段２５…内周加工手段２５ａ…Ｕ軸スライド２５ｂ…ボーリングバー２６…工具３２…リニアモータ３３…工具４１…切割り加工機本体４３…スライド４５…Ｙ軸モータ５０…スピンドルヘッド５３…Ｘ軸モータ５６…カッタ５８…スピンドルモータ６２…上部ワーク支持手段６３…下部ワーク支持手段Ｏ_１…切割り中心Ｏ_２…ワーク中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コモンベッド１ａ上に、ＮＣ装置による
同期制御によりピストンリングの内外周面を同時に加工
する内外周面加工機本体１と、ピストンリングを切割り
加工する切割り加工機本体４１を互いに隣接させて設置
したことを特徴とするピストンリングの複合加工装置。
【請求項２】コモンベッド１ａ上に、ＮＣ装置による
同期制御によりピストンリングの内外周面を同時に加工
する内外周面加工機本体１と、１カッタ５６でピストン
リングを複数回に分けて切割り加工する切割り加工機本
体４１を互いに隣接させて設置するとしたことを特徴と
するピストンリングの複合加工装置。
【請求項３】コモンベッド１ａ上に、ＮＣ装置による
同期制御によりピストンリングの内外周面を同時に加工
する内外周面加工機本体１と、ピストンリングを切割り
加工する切割り加工機本体４１を互いに隣接させて設置
すると共に、上記内外周面加工機本体１と切割り加工機
本体４１の間に、内外周面の加工を完了したワーク１６
を切割り加工機本体４１へ搬送するワーク搬送手段を設
置したことを特徴とするピストンリングの複合加工装
置。
【請求項４】内外周面加工機本体１を、軸心をほぼ垂
直にしたワーク１６を上下方向から回転自在にクランプ
するワーク支持手段１０，１１と、上記ワーク支持手段
１０，１１を介してワーク１６を回転させるＣ軸駆動手
段１８と、ワーク１６の軸心と直交するＸ軸方向に移動
自在に設けられ、かつ工具２６によりワーク１６の外周
面を加工する外周加工手段２４と、上記Ｘ軸と平行する
Ｕ軸方向に移動自在に設けられ、かつ上記ワーク１６の
端部側より挿入された工具３３によりワーク１６の内周
面を加工する内周加工手段２５と、上記ワーク１６を軸
心方向へ移動させるＺ軸駆動手段３とより構成してなる
請求項１または２または３記載のピストンリングの複合
加工装置。
【請求項５】切割り加工機本体４１を、軸心方向に積
層されたワーク１６の切割り中心を、上記軸心と平行す
るＢ軸に対して偏心させた状態でワーク１６の両端を上
下方向よりクランプする上部ワーク支持手段６２及び下
部ワーク支持手段６３と、上記Ｂ軸を中心にワーク１６
を割出し回転させて、ワーク１６の切割り位置を割出す
Ｂ軸割出し手段６０と、上記Ｂ軸と平行するＹ軸方向に
移動自在に設けられ、かつＹ軸モータ４５によりＹ軸方
向に昇降自在なスライド４３と、上記スライド４３上に
設けられ、かつＸ軸モータ５３によりワーク１６の接離
方向に進退自在なスピンドルヘッド５０と、上記スピン
ドルヘッド５０に設けられ、かつスピンドルモータ５８
により回転されて、上記ワーク１６を切割り加工するカ
ッタとよりなる請求項１または２または３記載のピスト
ンリングの複合加工装置。
【請求項６】内外周面加工機本体１のワーク搬入側に
ワーク搬入手段を、また切割り加工機本体４１のワーク
搬出側にワーク搬出手段を設けてなる請求項１または２
または３記載のピストンリングの複合加工装置。