JP2001304125A - 圧縮機用中空ピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空ピストンの中間製品の中空頭部内部に存在
する切粉等の異物を排出する。 【解決手段】片頭ピストン製造用素材１６０のピストン
本体部材とキャップとを固定した後、頭部形成部２０８
の外周面を始めとする複数の部分に機械加工を施す。そ
の後、頭部形成部２０８の外周面にコーティングを施す
前に、頭部形成部２０８の内部空間の洗浄を行う。作業
ロボットの把持爪が素材１６０を貫通穴１３０が最上部
に位置する姿勢で保持した状態で、洗浄水内に浸漬し、
貫通穴１３０から頭部形成部２０８内部に洗浄水が流入
した後、素材１６０をその軸線に直交する水平な直線ま
わりに回転させ、貫通穴１３０が最下部に位置する姿勢
に変更する。この状態で上記直線まわりに小角度揺動さ
せるとともに、洗浄水に超音波振動を付与し、貫通穴１
３０から内部空間の切粉等を排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷媒圧縮機等圧縮機
に使用されるピストンの製造方法に関するものであり、
特に、シリンダボアに嵌合される頭部が中空である中空
ピストンの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機用のピストンを軽量化するため
に、頭部を中空にすることが行われている。この場合、
中空頭部の内部空間が外部と全く遮断された密閉式の中
空頭部とされることもあるが、特開平９−２５０４５１
号公報や、特開平１１−１０７９１２号公報に記載のよ
うに、内部空間の空気抜き等製造上の都合や、軽量化，
潤滑油供給等使用上の都合で開口により内部空間が外部
と連通させられることもある。後者においては、中空頭
部の形成後における中間製品の加工途中に、開口から中
空頭部内に異物が侵入することがある。例えば、機械加
工時等に切削液や切粉が侵入する。これらの異物が、後
の加工工程の実施中に中空頭部から排出されれば、種々
の不都合が生じる。例えば、機械加工の後に、中空頭部
の外周面にポリテトラフルオロエチレン等のコーティン
グ層が形成されることがあるが、この工程の途中に中空
頭部から切削液や切粉が排出されれば、それらがコーテ
ィング材に混入してコーティング材を汚し、あるいはコ
ーティング層に混入して不良品を発生させる恐れがあ
る。また、コーティング層の表面が研削加工される場合
があるが、その途中に切粉が排出され、コーティング層
と砥石との間に侵入してコーティング層を損傷させる恐
れもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明は、以上の事情を背景とし、開口を有する中
空頭部内に侵入した異物によって不都合が発生すること
を防止することを課題としてなされたものであり、本発
明によって、下記各態様の圧縮機用中空ピストンの製造
方法が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分
し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引
用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理
解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特
徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに
限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項
に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項
を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一
部の事項のみを選択して採用することも可能なのであ
る。

【０００４】（１）圧縮機本体のシリンダボアに嵌合さ
れる中空頭部を備え、その中空頭部にその中空頭部の内
部空間と外部とを連通させる開口を有する中間製品を製
造する工程と、前記中空頭部内を、前記開口から中空頭
部内に清掃用流体を供給することにより、その清掃用流
体と共に中空頭部内に存在する可能性のある異物を外部
へ排出する清掃工程とを含む圧縮機用中空ピストンの製
造方法。清掃用流体は液体でも気体でもよい。後者の場
合は、工場エア等の加圧された空気が好適である。開口
が比較的大きい場合や、開口が複数個形成される場合に
は、加圧空気を開口から吹き込むことによっても切粉等
の異物をほぼ完全に排除し得る。本項の発明によれば、
中空頭部内に異物が存在するままで、以降の工程が実施
され、その途中で異物が外部に排出されて支障をきたす
ことが良好に回避される。 （２）前記中間製品を機械加工する機械加工工程を含
み、前記清掃工程が機械加工工程において中間製品の中
空頭部内に侵入する可能性のある切粉，切削液等の異物
を排除する工程である (1)項に記載の圧縮機用中空ピス
トンの製造方法（請求項１）。中空頭部に開口を有する
中間製品を機械加工すれば、中空頭部内に切削液や切粉
等の異物が侵入することを避け得ない。したがって、機
械加工工程後の中間製品において特に清掃の必要性が高
い。 （３）前記清掃工程が、前記清掃用流体としての洗浄液
により中空頭部内を洗浄し、前記異物を洗浄液と共に外
部へ排出する洗浄工程を含む (1)項または(2) 項に記載
の圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求項２）。洗浄
流体として洗浄液を使用する方が異物の排除を良好に行
い得ることが多い。特に、中空頭部内の内面が切削液等
の液体によって濡れており、その濡れた内面に切粉等が
付着している場合には、洗浄が好適である。 （４）前記洗浄工程が、前記中間製品全体を前記洗浄液
内へ浸漬して洗浄を行う工程である (3)項に記載の圧縮
機用中空ピストンの製造方法。本項の発明によれば、中
間製品全体の洗浄や冷却も兼ねさせることができて好都
合である。 （５）前記洗浄工程が、前記中間製品全体を前記開口が
前記中空頭部内空間の最上部に位置する状態で前記洗浄
液内へ浸漬する浸漬工程と、その浸漬工程の実行後に、
前記中間製品を前記開口が前記中空頭部内空間の最下部
に位置する姿勢として中空頭部内の洗浄液を前記異物と
共に外部に排出する排出工程とを含む (4)項に記載の圧
縮機用中空ピストンの製造方法（請求項３）。上記浸漬
工程と排出工程とを１回ずつ実行するのみでもよいが、
複数回繰り返して実行すれば、異物を一層確実に排出す
ることができる。 （６）前記中空頭部が開口を複数個有し、それら複数の
開口の予め定められた開口を前記浸漬工程において前記
最上部に位置させ、前記排出工程において前記最下部に
位置させる (5)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造
方法。中空頭部に開口が複数設けられている場合には、
最も横断面積が大きい開口から液体が流入，流出するよ
うにするか、異物が最も流出し易い開口から液体が流出
するようにすることが望ましい。 （７）前記中空頭部に複数の開口を、それら開口の少な
くとも１つが最上部に位置する状態で少なくとも１つが
最下部となる相対位置に形成する (5)項または (6)項に
記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。このようにす
れば、中空頭部の最上部の開口において空気が流入，流
出させられることにより、最下部の開口における洗浄液
の流入，流出が容易となり、洗浄を迅速かつ確実に行う
ことができる。 （８）前記洗浄工程が、前記中間製品全体を前記開口が
前記中空頭部内空間の最上部に位置する状態で前記洗浄
液内へ浸漬する浸漬工程と、前記洗浄液内において、中
間製品を前記開口が前記中空頭部内空間の最下部に位置
する姿勢とする姿勢変更工程とを含む (4)項ないし (7)
項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造
方法。洗浄液内において、開口が中空頭部内空間の最下
部に位置する姿勢とすれば、内部の切粉等の異物が自重
によって排出される。 （９）少なくとも前記姿勢変更工程後に、(a) 前記洗浄
液に超音波振動を付与することと、(b) 前記中間製品を
上下に揺動させることと、(c) 中間製品をその中間製品
の軸線と直交する水平な直線のまわりに揺動させること
と、(d) 中間製品をその中間製品の軸線のまわりに揺動
させることと、(e) 中間製品をその中間製品の軸線のま
わりに１回転以上させることとの少なくとも１つを行う
(8)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。中間
製品を開口が中空頭部内空間の最下部に位置する姿勢と
した後、上記(a)ないし(e) の少なくとも１つを実施す
れば、中空頭部内の異物が特に良好に排出される。 （１０）前記洗浄工程が、前記中間製品を１個ずつ洗浄
する工程である (3)項ないし (9)項のいずれか１つに記
載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。洗浄工程が機械
加工工程の後に行われる場合には、本項の態様によるの
が便利である。機械加工工程においては、中間製品が１
個ずつ順次加工されるのが普通であるため、機械加工が
終了する毎に中間製品の洗浄を行うのが便利である。切
削加工機械に中間製品を着脱するロボットに洗浄動作を
も行わせ、あるいは作業者が行う着脱動作の最後に洗浄
動作を行えば特に便利である。 （１１）前記洗浄工程が、前記中間製品を複数個収容器
に収容して一挙に洗浄する工程である (3)項ないし (9)
項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造
方法。上記収容器は中間製品を軸方向に並べて複数個収
容する筒体であってもよく、中間製品を少なくとも並列
に並べて複数個収容する容器でもよく、筒体に収容する
とともにその筒体を容器に収容してもよい。中間製品か
ら排出された洗浄液および異物が外部へ良好に排出され
るようにするために、筒体や容器は全面にほぼ均等に穴
が開けられたものであることが望ましい。 （１２）前記中間製品が前記開口を複数備えたものであ
り、前記清掃工程がそれら複数の開口の一つから前記中
空頭部内に清掃用流体を吹き込んで、別の開口から流出
させ、その清掃用流体と共に中空頭部内の異物を排出す
る工程である (1)項または (2)項に記載の圧縮機用中空
ピストンの製造方法。中間製品が開口を複数備えたもの
である場合には、一つの開口から流体を吹き込み、別の
開口から流出させることにより、内部の異物を迅速に排
出することができる。例えば、ノズルを開口に近接さ
せ、または挿入して、吹込みを行うのであり、吹き込ま
れた流体が中空頭部内を一方の開口から他方の開口へ流
れることにより、中空頭部内面全体が清掃される場合に
は、上記流体の吹込み方向は一定でよいが、そうでない
場合には、吹込み方向を変えつつ吹込みを行うことが望
ましい。 （１３）前記清掃用流体が液体である(12)項に記載の圧
縮機用中空ピストンの製造方法。 （１４）前記清掃用流体の前記中空頭部内への吹き込み
が、前記中間製品を液中に浸漬した状態で行われる(12)
項または(13)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方
法。流体の吹込みにより中空頭部から排出された異物が
周辺に飛散することを防止し得る。特に、清掃用流体が
液体である場合には、その液体が周辺に飛散することも
防止し得る。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態である車
両用空調装置に用いられる斜板式圧縮機用ピストンの製
造を例に取り、図面に基づいて詳細に説明する。図１に
本実施形態における斜板式圧縮機を示す。図１におい
て、１０はシリンダブロックであり、シリンダブロック
１０の中心軸線回りの一円周上には、軸方向に延びる複
数のシリンダボア１２が形成されている。シリンダボア
１２の各々には、片頭ピストン１４（以下、ピストン１
４と略称する）が往復運動可能に配設されている。シリ
ンダブロック１０の軸方向の一端面（図１の左側の端面
であり、前端面と称する）には、フロントハウジング１
６が取り付けられ、他方の端面（図１の右側の端面であ
り、後端面と称する）には、リヤハウジング１８がバル
ブプレート２０を介して取り付けられている。フロント
ハウジング１６，リヤハウジング１８，シリンダブロッ
ク１０等により斜板式圧縮機の本体が構成される。リヤ
ハウジング１８とバルブプレート２０との間には、吸気
室２２，吐出室２４が形成され、それぞれ、吸入ポート
２６，供給ポート２８を経て、図示しない冷凍回路に接
続される。バルブプレート２０には、吸入孔３２，吸入
バルブ３４，吐出孔３６，吐出バルブ３８等が設けられ
ている。

【０００６】シリンダブロック１０の中心軸線上には、
回転軸５０が回転可能に設けられている。回転軸５０
は、両端部においてそれぞれベアリングを介してフロン
トハウジング１６，シリンダブロック１０に支持されて
いる。シリンダブロック１０の中心部には、中心支持穴
５６が形成されており、その中心支持穴５６において支
持されているのである。回転軸５０のフロントハウジン
グ１６側の端部は、図示しない駆動源の一種である外部
駆動源としての車両エンジンに、電磁クラッチ等のクラ
ッチ機構を介して連結されている。したがって、車両エ
ンジンの作動時に、クラッチ機構によって回転軸５０が
車両エンジンに接続されれば、回転軸５０が自身の軸線
まわりに回転させられる。

【０００７】回転軸５０には、斜板６０が軸方向に相対
移動可能かつ傾動可能に取り付けられている。斜板６０
には、中心線を通る中心穴６１が形成され、この中心穴
６１を回転軸５０が貫通している。中心穴６１は、両端
開口側ほど径が漸増させられている。回転軸５０には、
また、回転伝達部材としての回転板６２が固定され、ス
ラストベアリング６４を介してフロントハウジング１６
に係合させられている。斜板６０は、ヒンジ機構６６に
より、回転軸５０と一体的に回転させられるとともに、
軸方向の移動を伴う傾動を許される。ヒンジ機構６６
は、回転板６２に固定的に設けられた支持アーム６７
と、斜板６０に固定的に設けられ、支持アーム６７のガ
イド穴６８にスライド可能に嵌合されたガイドピン６９
と、斜板６０の中心穴６１と、回転軸５０の外周面とを
含むものである。本実施形態においては、駆動部材とし
ての斜板６０，回転軸５０，回転伝達装置を構成するヒ
ンジ機構６６等がピストン１４を往復運動させる往復駆
動装置を構成している。

【０００８】前記ピストン１４は、中空ピストンの一種
であり、斜板６０と係合させられる係合部７０と、係合
部７０と一体に設けられ、シリンダボア１２に嵌合され
る中空の頭部７２とを備えている。係合部７０に形成さ
れた溝７４に球冠状の一対のシュー７６を介して斜板６
０が係合させられている。シュー７６は、球面部におい
て係合部７０に摺動可能に保持され、平面部において斜
板６０の両側面に当接し、斜板６０の外周部を両側から
摺動可能に挟持している。ピストン１４の形状について
の詳細な説明は後に行う。

【０００９】斜板６０の回転運動は、シュー７６を介し
てピストン１４の往復直線運動に変換される。ピストン
１４が上死点から下死点へ移動する吸入行程において、
吸気室２２内の冷媒ガスが吸入孔３２，吸入バルブ３４
を経てシリンダボア１２内に吸入される。ピストン１４
が下死点から上死点へ移動する圧縮行程において、シリ
ンダボア１２内の冷媒ガスが圧縮され、吐出孔３６，吐
出バルブ３８を経て吐出室２４に吐出される。冷媒ガス
の圧縮に伴ってピストン１４には、軸方向の圧縮反力が
作用する。圧縮反力は、ピストン１４，斜板６０，回転
板６２およびスラストベアリング６４を介してフロント
ハウジング１６に受けられる。ピストン１４の係合部７
０には、回転規制部（図示省略）が一体的に設けられて
いる。回転規制部は、フロントハウジング１６の内周面
に接触する状態とされ、ピストン１４の中心軸線回りの
回転を規制し、ピストン１４と斜板６０との衝突を回避
する。

【００１０】シリンダブロック１０を貫通して給気通路
８０が設けられている。この給気通路８０により、吐出
室２４と、フロントハウジング１６とシリンダブロック
１０との間に形成された斜板室８６とが接続されてい
る。給気通路８０の途中には、容量制御弁９０が設けら
れている。容量制御弁９０は、電磁弁であり、ソレノイ
ド９２はコンピュータを主体とする制御装置（図示省
略）により励磁，消磁され、冷房負荷等の情報に応じて
供給電流量が制御されて容量制御弁９０の開度が調節さ
れる。

【００１１】回転軸５０の内部には、排出通路１００が
設けられている。排出通路１００は、一端において前記
中心支持穴５６に開口させられるとともに、他端におい
て斜板室８６に開口させられている。中心支持穴５６は
排出ポート１０４を経て吸気室２２に連通させられてい
る。

【００１２】本斜板式圧縮機は可変容量型であり、高圧
源としての吐出室２４と低圧源としての吸気室２２との
圧力差を利用して斜板室８６内の圧力が制御されること
により、ピストン１４の前後に作用するシリンダボア１
２の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節され、斜板６
０の傾斜角度が変更されてピストン１４のストロークが
変更され、圧縮機の吐出容量が調節される。具体的に
は、容量制御弁９０の消磁，励磁の制御により、斜板室
８６が吐出室２４に連通させられたり、遮断されたりす
ることによって、斜板室８６の圧力が制御される。

【００１３】シリンダブロック１０およびピストン１４
は、金属の一種であるアルミニウム合金製のものとさ
れ、ピストン１４の外周面には、フッ素樹脂のコーティ
ングが施されている。フッ素樹脂でコーティングすれ
ば、同種金属との直接接触を回避して焼付きを防止しつ
つシリンダボア１２との嵌合隙間を可及的に狭くするこ
とができる。なお、シリンダブロック１０およびピスト
ン１４は、アルミニウム珪素系合金製のもの等とするこ
とが望ましい。ただし、シリンダブロック１０やピスト
ン１４の材料、コーティング層の材料等は、上述の材料
に限らず、他の材料であってもよい。

【００１４】ピストン１４をさらに詳細に説明する。ピ
ストン１４の係合部７０の頭部７２から遠い側の端部
は、図２に示すように、前記溝７４の形成により概して
Ｕ字形をなし、ピストン１４の軸線と直交する方向に延
び出す一対のアーム部１１０，１１２と、アーム部１１
０，１１２の基端同士を連結する連結部１１３とを備え
ている。アーム部１１０，１１２の互いに対向する側面
には、それぞれ凹部１１４が形成されている。これら凹
部１１４の内面は凹球面状をなし、２つの凹球面が一球
面上に位置している。前記一対のシュー７６は、斜板６
０の外周部の表裏両面に接触し、斜板６０を挟持すると
ともに凹部１１４に保持されている。

【００１５】ピストン１４の頭部７２は、一端が開口
し、他端が閉塞された有底円筒状をなす有底円筒状部１
２０と、有底円筒状部１２０に固定され、有底円筒状部
１２０の開口を閉塞する閉塞部材としてのキャップ１２
２とを備えている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４
において係合部７０のアーム部１１２側と一体に形成さ
れている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４の外周部
から軸方向に延び出す中空円筒部１２６を備えている。
中空円筒部１２６の内周面１２８は、単純な円筒面とさ
れている。底壁１２４の連結部１１３側とは直径方向に
隔たった周縁部に、アーム部１１０，１１２側に開口す
る貫通穴１３０が形成され、中空の頭部７２の内部空間
と外部とが連通させられている。

【００１６】キャップ１２２は、円板状の底壁１３４
と、底壁１３４の外周部から軸方向に延びる中空円筒部
１３６と、中空円筒部１３６の端面１３８の内周部から
軸方向に延びる中空円筒状の嵌合部１４０とを備えて段
付の有底円筒状をなしている。嵌合部１４０，中空円筒
部１３６の内周面と底壁１３４の内面とによりキャップ
１２２内部には嵌合部１４０の端面１４４に開口する凹
部１４６が形成され、重量が軽減されている。凹部１４
６の中空円筒部１３６の内周面と底壁１３４の内面とが
交差する隅には、丸みが付けられて中空円筒部１３６と
底壁１３４との境界部の剛性が高められている。なお、
図２においては、理解を容易にするために、中空円筒部
１２６の周壁の厚さ，中空円筒部１３６の周壁の厚さお
よび底壁１３４の厚さ等が誇大に示されている。

【００１７】キャップ１２２の嵌合部１４０の外周面１
４８が有底円筒状部１２０の内周面１２８に、端面１３
８が有底円筒状部１２０の開口側端面１５２と当接する
深さまで嵌合させられ、開口側端面１５２と端面１３８
とが溶接面として溶接されることにより、キャップ１２
２と有底円筒状部１２０とが接合されている。ピストン
１４の圧縮行程において頭部７２の頂面１５４に作用す
る冷媒ガスの圧縮反力は、端面１３８と開口側端面１５
２との溶接部によって受けられる。

【００１８】上記構成のピストン１４は、本実施形態に
おいては中間製品の一種としての１個のピストン素材か
ら２個製造される。なお、中間製品とは、鋳造直後の鋳
造品や鍛造前の棒状の鍛造素材等の原素材と、最終製品
としてのピストン１４との間の各製造段階であるものの
便宜上の総称であり、本実施形態における片頭ピストン
製造用素材１６０（以下、素材１６０と略称する）も、
中間製品の一形態である。そのため、図３に示すよう
に、素材１６０は、２つのピストン本体部材１６２（以
下、本体部材１６２と略称する）と２つの閉塞部材とし
てのキャップ１６４とを備えている。２つのキャップ１
６４は、互いに同心となるように、連結部１６８により
連結されて一体に形成されている。本実施形態における
ピストン素材は、頭部同士が連結された２連素材の一例
であり、種々の工程を含む製造工程の殆ど最終段階で２
つに切り離され、ピストン１４とされる。

【００１９】本体部材１６２は、係合部１６６と、係合
部１６６とは反対向きに開口した有底円筒状部１７０と
を備えている。有底円筒状部１７０は、底壁１７２と、
底壁１７２の外周部から軸方向に延び出す中空円筒部１
７４とを備え、底壁１７２において係合部１６６と一体
に形成されている。中空円筒部１７４の底壁１７２とは
反対側には、開口側端面１７６が形成されている。中空
円筒部１７４の内周面１７８は、単純な円筒面とされて
いる。内周面１７８は、製品たるピストン１４になった
場合に内周面１２８となる。また、係合部１６６に設け
られたブリッジ部１８２は、アーム部１１０，１１２お
よび連結部１１３を構成することになる部分（それぞれ
アーム部１８４，１８６，連結部１８８と称する）の内
側面同士を連結して、加工時に加えられる力による変形
や熱処理時における歪み等に対して係合部１６６を補強
する補強部として設けられている。アーム部１８４の内
側面とは反対側の端面において、有底円筒状部１７０の
中心軸線を通る部分には円形断面の保持部１９０が突設
されている。底壁１７２の連結部１６８側とは直径方向
に隔たった周縁部には、前述の貫通穴１３０が形成され
ている。貫通穴１３０は、有底円筒状部１７０の内部空
間から係合部１６６側に向かうにつれて、有底円筒状部
１７０の中心軸線から遠ざかる向きに傾斜させられてい
る。本体部材１６２は、本実施形態においては、金属の
一種であるアルミニウム合金製であって、鋳造または鍛
造により製造され、貫通穴１３０も同時に成形される。
貫通穴１３０は、本体部材１６２の鋳造または鍛造後
に、打抜きあるいは機械加工等により形成してもよい。

【００２０】２個のキャップ１６４は同様に構成されて
おり、一方を代表的に説明する。図３に示すように、キ
ャップ１６４は、円板状の底壁１９２と、底壁１９２の
外周部から軸方向に延びる中空円筒部１９４と、中空円
筒部１９４の端面１９６の内周部から軸方向に延びる中
空円筒状の嵌合部１９８とを備えて段付の有底円筒状を
なしている。中空円筒部１９４の内周面と底壁１９２の
内面とによりキャップ１６４内部には嵌合部１９８の端
面２００に開口する凹部２０２が形成され、重量が軽減
されている。凹部２０２は、製品たるピストン１４とな
った場合に凹部１４６となる。嵌合部１９８の外周面２
０４の直径は中空円筒部１９４の外径より小さくされ、
有底円筒状部１７０の内周面１７８に嵌合可能である。
このように構成されるキャップ１６４は、本実施形態に
おいては、金属の一種であるアルミニウム合金製であっ
て、本体部材１６２と同様に、鋳造または鍛造により製
造される。

【００２１】次に、本体部材１６２とキャップ１６４と
が固定される。キャップ１６４の嵌合部１９８側が先端
部とされ、有底円筒状部１７０の開口へ、同軸に位置決
めされた状態で挿入され、嵌合部１９８の外周面２０４
が内周面１７８と嵌合される。内周面１７８と外周面２
０４との嵌合によりキャップ１６４が有底円筒状部１７
０内で半径方向に位置決めされた状態でさらに嵌合が進
行し、キャップ１６４の端面１９６と中空円筒部１７４
の開口側端面１７６との当接によりキャップ１６４の嵌
合深さが規定される。その状態で端面１７６，１９６が
それぞれ溶接面として電子ビーム溶接により結合され
る。電子ビーム溶接は、真空雰囲気中で行われる。この
時、有底円筒状部１７０内部の空気は、貫通穴１３０か
ら良好に外部に排出される。したがって、溶接時に発生
する熱により、有底円筒状部１７０内に閉じ込められた
空気が膨張させられ、外部に流出することによって、溶
接部にブローホール等が形成されることが良好に回避さ
れる。また、貫通穴１３０の形成によってピストンの軽
量化が可能となる利点もある。これらを含む種々の理由
により貫通穴１３０が形成されている。

【００２２】このようにして本体部材１６２に２個のキ
ャップ１６４が固定された後、素材１６０の頭部７２を
構成することになる部分（頭部形成部２０８と称す
る）、すなわち本体部材１６２の有底円筒状部１７０お
よびキャップ１６４の外周面を始めとする複数の部分に
切削，研削等の機械加工が行われる。まず、係合部１６
６にそれぞれ設けられた保持部１９０の中央部にセンタ
穴２１０が形成される。その後、図示は省略するが、セ
ンタ穴２１０にセンタが嵌合されて心出しがなされると
ともに、２個の保持部１９０がそれぞれチャックにより
把持された状態で、回転駆動装置の回転がキャップ１６
４および本体部材１６２に伝達されて頭部形成部２０８
の外周面に加工が行われる。また、上述のように素材１
６０に心出しがなされた状態で、加工工具が回転させら
れて係合部１６６のアーム部１８４，１８６の内側面に
機械加工が施され、ピストン１４となった際にシュー７
６を保持する凹部１１４（図３に二点鎖線で図示）が形
成される。なお、本実施形態においては、ウェット加工
により上記各機械加工が行われ、潤滑成分および防錆成
分を含む水溶性切削液が使用される。

【００２３】次に、頭部形成部２０８の外周面にコーテ
ィングが施される前に、頭部形成部２０８内部の洗浄が
行われ、前記各機械加工時に貫通穴１３０から頭部形成
部２０８の内部に入り込んだ切粉，切削液等の異物が排
除される。この洗浄工程には、図４に示す作業ロボット
２３０が使用される。本実施形態における作業ロボット
２３０は、多関節を有するロボットであり、複数のアー
ムが関節において連結され、各関節には数値制御可能な
アクチュエータ（図示省略）が配設されている。具体的
には、作業ロボット２３０は、ベース２３２上に設けら
れ、垂直軸線まわりに旋回可能な旋回台２３８と、水平
軸線まわりに回動可能に互いに連結された３つの回動ア
ーム２４０，２４２，２４４と、回動アーム２４４の先
端部において上記垂直軸線および水平軸線に交差し、回
動アーム２４４の長手方向に平行な軸線まわりにチャッ
ク回転装置により回転可能に設けられた回転軸２４８
と、その回転軸２４８の延出端部に保持されるチャック
装置２５０とを備えている。チャック装置２５０は、一
対の把持爪２５４，２５６を備え、図示しない駆動装置
により一対の把持爪２５４，２５６がチャック回転軸線
に対して軸対称状態を保って互いに接近，離間させら
れ、素材１６０の頭部形成部２０８のキャップ１６４側
の部分を心出しして保持する。本作業ロボット２３０に
よれば、三次元空間内の任意の点に位置決めでき、その
位置でチャック装置２５０に保持された素材１６０が任
意の姿勢をとることができる。作業ロボット２３０は、
素材１６０の工作機械への着脱を行う作業ロボットを兼
ねることが望ましい。

【００２４】ベース２３２上にはまた、洗浄水２７０が
満たされた洗浄用水槽２７２が設けられている。本実施
形態において使用される洗浄水２７０は、界面活性剤を
含み、かつ、防錆成分を含むものである。洗浄用水槽２
７２の底部には、超音波発生装置２７６が配設されてい
る。

【００２５】以下、図５および図６に基づいて洗浄工程
について説明する。なお、図５，６においては、理解を
容易にするために、素材１６０の形状が概略的に示さ
れ、図５においては作業ロボット２３０の把持爪２５
４，２５６のみを図示し、図６には作業ロボット２３０
および洗浄用水槽２７２の図示を省略する。前記機械加
工工程後の素材１６０が貫通穴１３０が最上部に位置す
る姿勢でチャック装置２５０の把持爪２５４，２５６に
保持され、洗浄用水槽２７２まで移動させられる。図５
に示すように、素材１６０が上記姿勢を保った状態で、
洗浄用水槽２７２に浸漬され、貫通穴１３０から頭部形
成部２０８内部に洗浄水２７０が流入させられる。素材
１６０が洗浄用水槽２７２に浸漬させられた状態で、チ
ャック装置２５０が、前記チャック回転装置の駆動によ
り素材１６０の軸線に直交する水平な直線のまわりに１
８０度回転させられ、図６（ａ）に示すように、貫通穴
１３０が最下部に位置する姿勢に変更させられる。この
状態で、下向きに傾斜させられた貫通穴１３０から洗浄
水より比重の大きい切粉がある程度外部に排出されるの
であるが、本実施形態においては、さらに、図６（ｂ）
に示すように、チャック装置２５０の上記直線まわりの
小角度の回動により、２つの貫通穴１３０の一方が下側
となるように傾斜させられる。同時に、洗浄用水槽２７
２内部に設けられた超音波発生装置２７６が起動されて
洗浄水２７０内に超音波振動が付与される。このように
すれば、下側となった貫通穴１３０から切粉が良好に排
出される。同様にして、図６（ｃ）に示すように、他方
の貫通穴１３０が下側になるように傾斜させられること
により、この貫通穴１３０から切粉が良好に排出され
る。上記のように傾斜させられた状態で、素材１６０が
上下動させられてもよいし、水平な姿勢で上下動させら
れてもよい。また、傾斜は１方向につき１回でもよい
し、複数回行ってもよい。上記揺動，超音波振動，上下
動のいずれか１つの運動のみ付与してもよいし、これら
を任意に組み合わせてもよい。さらに、上記浸漬工程と
後述の排出工程とから成る洗浄サイクルを複数回行って
もよい。このようにして頭部形成部２０８内部の切粉が
排出させられた後、素材１６０が洗浄用水槽２７２から
引き上げられる。

【００２６】素材１６０が、軸線が水平となり、かつ、
貫通穴１３０が最下部に位置する姿勢で水槽２７２から
引き上げられれば、貫通穴１３０を経て頭部形成部２０
８内部に溜まった洗浄水が殆ど排出させられるが、内部
の水抜きをより確実にするために、図６（ｂ），（ｃ）
に示したのと同様な姿勢で素材１６０が傾斜させられて
もよい。この時、洗浄水とともに頭部形成部２０８内部
に残留する切粉等が排出される場合もある。なお、本実
施形態の洗浄工程は、コーティング工程前の頭部形成部
２０８の塗装面の洗浄も兼ねている。

【００２７】洗浄工程後、素材１６０が水洗され、少な
くとも本体部材１６２の有底円筒状部１７０およびキャ
ップ１６４の外周面に塗装が行われ、例えば、ポリテト
ラフルオロエチレンを主材料とするコーティング層が形
成される。そして、キャップ１６４の保持部１９０が除
去されるとともにアーム部１８４の端面が切削加工され
た後、コーティング層が形成された有底円筒状部１７０
等の外周面にセンタレス研削が行われ、頭部７２が完成
する。最後に、素材１６０が連結部１６８において２つ
に切り離され、２個のピストン１４が得られる。

【００２８】本実施形態における洗浄工程が清掃工程の
一例であり、洗浄水２７０が清掃用流体に相当する。本
実施形態によれば、種々の機械加工により頭部形成部２
０８内部に入り込んだ切粉，切削液等の異物を洗浄水と
ともに確実にかつ容易に排出することができる。

【００２９】上記実施形態においては、素材１６０を洗
浄用水槽２７２内に浸漬し、洗浄水２７０中で小角度揺
動，振動等させて切粉の排出を行っていたが、貫通穴１
３０が最上部に位置する姿勢で洗浄水２７０に浸漬され
て頭部形成部２０８内部に洗浄水が流入させられた後、
素材１６０が引き上げられ、貫通穴１３０が最下部に位
置する姿勢に変更され、揺動，上下動等が行われること
により、洗浄水とともに切粉等が排出されてもよい。あ
るいは、洗浄水２７０内で素材１６０の貫通穴１３０が
最下部に位置する姿勢に変更された後、引き上げられて
もよい。１回の浸漬と引き上げとで頭部形成部２０８内
の異物が確実に排出される場合はそれでよいが、保証さ
れない場合は、保証されるまで複数回浸漬と引上げとが
繰り返される。

【００３０】また、前記実施形態においては、有底円筒
状部１７０の外周面，アーム部１８４，１８６の内側面
等の機械加工の終了後であって、コーティング工程の前
に洗浄工程が行われていたが、これ以外にも、機械加工
終了後の種々の段階で洗浄工程を実施できる。例えば、
開口の形成位置，大きさ等によっては、素材１６０を２
つに切り離す切離工程の後に洗浄すればよい場合があ
り、その場合は洗浄が一度で済む場合もある。また、機
械加工終了後、機会がある毎に洗浄を行ってもよい。

【００３１】前記実施形態においては、素材１６０が１
個ずつ洗浄されていたが、複数個のピストン素材を一度
に洗浄することも可能である。例えば、筒体内に複数個
のピストン素材を同軸に直列に収納し、その筒体が複数
本収納された容器ごと前述のように洗浄を行えば、作業
能率が向上する。なお、筒体および容器は、切粉，切削
液等の異物および洗浄液等の排出を良好に行うために、
ほぼ全面に穴が形成されたものとすることが望ましい。
あるいは、容器内に直接ピストン素材を複数個収納して
もよい。このように容器，筒体内に素材を収納する場合
には、素材の回転位置（開口位置）や軸方向位置を揃え
た状態で収納することが、洗浄のための動作が比較的単
純で済むため、望ましい。このように複数個のピストン
素材をまとめて洗浄する際には、例えば、本出願人によ
る特願２０００−１１１１９０号に記載の水抜き装置と
同様な装置を使用することが可能である。あるいは、清
掃作業が作業者に行われるようにしてもよい。

【００３２】前記実施形態における片頭ピストン製造用
素材１６０は、頭部同士が連結された２連素材であった
が、係合部同士が連結されたり、頭部と係合部とが連結
された２連素材、さらに、３個以上の片頭ピストン製造
用素材が連結された多連素材とすることも可能である。
あるいは、有底円筒状部材と閉塞部材とをそれぞれ１つ
ずつ備えるピストン１個分の素材としてもよい。

【００３３】中空頭部に複数の開口を有する中空ピスト
ンに本発明を適用してもよい。例えば、図７に示すよう
に、本実施形態における中空ピストンを製造するための
中間製品３００は、有底円筒状部１７０の底壁１７２の
連結部１８８側の部分と、連結部１８８側とは直径方向
に隔たった部分とに、それぞれ貫通穴３１０，３１２を
有している。これら貫通穴３１０，３１２により、有底
円筒状部１７０と閉塞部材としてのキャップ１６４とに
より構成される中空頭部３１６の内部空間と外部とが連
通させられている。この中間製品３００を洗浄する際に
は、一方の貫通穴（例えば貫通穴３１０）が最上部に位
置し、他方の貫通穴（貫通穴３１２）が最下部に位置す
る姿勢で前記実施形態と同様に浸漬工程が行われる。本
形態においては、前記実施形態のように姿勢を変更する
ことは必ずしも不可欠ではなく、最下部に位置する貫通
穴（貫通穴３１２）が下側になるように中間製品３００
が傾斜させられることにより、洗浄水とともに有底円筒
状部１７０内部に入り込んだ切粉や切削液が良好に排出
される。

【００３４】上記各実施形態においては、中間製品全体
が洗浄水中に浸漬されることにより清掃が行われるが、
これは不可欠ではない。例えば、図６（ａ）〜（ｃ）の
いずれかに示されている姿勢の素材１６０の貫通穴１３
０から頭部形成部２０８内の深奥部に洗浄ノズルを挿入
し、洗浄水を噴射させて洗浄を行うことも可能であり、
図７の中間製品３００であれば、貫通穴３１０に浅く洗
浄ノズルを挿入し、洗浄水を噴射させて貫通穴３１２か
ら流出させることにより、中空頭部３１６内を洗浄する
ことも可能である。

【００３５】有底円筒状部材と閉塞部材との固定方法
は、前述の電子ビーム溶接に限らず種々の方法を採用可
能であり、例えば、レーザビーム等その他の溶接、接着
剤による接着や、圧入、有底円筒状部材，閉塞部材より
融点の低い低融点合金、例えば、半田，ろう材等により
接合してもよく、かしめによる固着や、ねじによる固定
でもよい。また、摩擦圧接または塑性流動によって接合
してもよい。あるいは、これら各固定方法の任意の組み
合わせにより固定してもよい。

【００３６】閉塞部材を、アルミニウム合金以外の金属
材料、例えばマグネシウム合金により形成してもよい。
有底円筒状部材と閉塞部材とを接着，かしめにより結合
する場合には、閉塞部材はそれらの結合方法に好適な樹
脂により形成してもよい。閉塞部材は円板等単純な形状
であれば、市販の棒材等汎用素材の機械加工により製造
してもよい。

【００３７】上記各実施形態においては、頭部の主要部
分を構成する有底円筒状部と係合部とが一体に形成され
るピストンであったが、頭部の主要部分を構成する有底
円筒状部材の開口を閉塞する閉塞部材と係合部とが一体
に形成される形態のピストンに本発明を適用してもよ
い。また、本発明を、固定容量型斜板式圧縮機用のピス
トン等種々の圧縮機用ピストンに適用することも可能で
ある。

【００３８】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である圧縮機用中空ピスト
ンの製造方法により製造された中空ピストンを備える斜
板式圧縮機を示す正面断面図である。

【図２】上記中空ピストンを示す正面断面図である。

【図３】上記中空ピストンの中間製品を示す正面断面図
である。

【図４】上記中空ピストンの製造方法の洗浄工程に使用
される作業ロボットを概略的に示す正面図である。

【図５】上記洗浄工程の浸漬工程を説明するための正面
断面図である。

【図６】上記洗浄工程の排出工程を説明するための正面
断面図である。

【図７】本発明の別の実施形態である圧縮機用中空ピス
トンの製造方法により製造された中間製品を示す正面断
面図である。

【符号の説明】

１０：シリンダブロック １２：シリンダボア １
４：片頭ピストン １６：フロントハウジング １
８：リヤハウジング ７２：頭部 １３０：貫通穴
１６０：片頭ピストン製造用素材 ２０８：頭部
形成部 ２７０：洗浄水 ３００：中間製品 ３
１０，３１２：貫通穴 ３１６：中空頭部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 達仁 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AC03 BA00 CB00 3H076 AA06 BB50 CC31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機本体のシリンダボアに嵌合される
   中空頭部を備え、その中空頭部にその中空頭部の内部空
   間と外部とを連通させる開口を有する中空ピストンの中
   間製品を製造する工程と、 前記中間製品を機械加工する機械加工工程と、 その機械加工後の中間製品の前記開口から前記中空頭部
   内に清掃用流体を供給することにより、その清掃用流体
   と共に中空頭部内に存在する可能性のある異物を外部へ
   排出する清掃工程とを含む圧縮機用中空ピストンの製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記清掃工程が、前記清掃用流体として
   の洗浄液により中空頭部内を洗浄し、前記異物を洗浄液
   と共に外部へ排出する洗浄工程を含む請求項１に記載の
   圧縮機用中空ピストンの製造方法。
3. 【請求項３】 前記洗浄工程が、 前記中間製品全体を前記開口が前記中空頭部内空間の最
   上部に位置する状態で前記洗浄液内へ浸漬する浸漬工程
   と、 その浸漬工程の実行後に、前記中間製品を前記開口が前
   記中空頭部内空間の最下部に位置する姿勢として中空頭
   部内の洗浄液を前記異物と共に外部に排出する排出工程
   とを含む請求項２に記載の圧縮機用中空ピストンの製造
   方法。