JP2002263908A - ピストンの加工方法およびその加工に用いる旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般的な工具で、かつ工具の種類を替えるこ
となくピストン首部に各種の内径の球面凹部を加工でき
るピストンの加工方法および旋盤を提供する。 【解決手段】 この加工方法は、ピストン２２の首部２
２ａ内側の対向する一対の被加工面２３Ａ，２３Ｂに、
対向する一対の球面凹部２４，２４を加工する方法であ
る。ピストン２２の中心軸線Ｌ１と直交しかつ前記一対
の被加工面２３Ａ，２３Ｂ間の隙間中心を通る直線を回
転中心Ｌ２として、ピストン２２を回転させる。工具１
０は、刃先１０ａａが点状の刃部１０ａを有するものを
用いる。上記のようにピストン２２を回転させながら、
回転中心Ｌ２を含む平面内の片側の領域内で、刃先１０
ａａが円弧１１を描くように運動させる。このように運
動させて切り込みを行うことにより、被加工面２３Ａ，
２３Ｂに球面凹部２４を加工する。

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、斜板式のコンプ
レッサー等におけるピストンの加工方法およびその加工
に用いる旋盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両空調装置等に使用されるコンプレッ
サーとして、斜板式のものが用いられている。斜板式の
コンプレッサーは、駆動軸に、この駆動軸と一体回転可
能でかつ揺動自在となるように斜板を外嵌させたもので
ある。この斜板の周端部に、その周端部の表裏に対向配
置した一対の半球状のシューを介してピストンが係留し
てあり、駆動軸の回転により斜板を介してピストンを往
復動作させることにより、圧縮運転が行われる。このコ
ンプレッサーでは、斜板の傾角を変更することによって
吐出容量を制御できる。

【０００３】この場合のピストンの首部内側の対向する
一対の被加工面には、前記シューを回転自在に収容する
ための球面凹部が形成される。この球面凹部を加工する
方法として、従来、球面カッターを有するボールエンド
ミルを用いる方法が採用されているが、球面カッターで
は、切り込み動作等のために、対向する一対の被加工面
に精度の良い球面凹部を加工することができない。

【０００４】このため、円弧状の刃部を有する工具を用
いた加工方法が提案されている。この加工方法では、図
４に示すように、ピストン３２の中心軸線Ｌ１と直交
し、かつ前記一対の被加工面３３Ａ，３３Ｂ間の隙間中
心を通る直線Ｌ２を回転中心として、ピストン３２を回
転させながら、円弧状の刃部４０ａを有する工具４０を
一方の被加工面（例えば３３Ａ）側に平行移動させる。
これにより、両側の被加工面３３Ａ，３３Ｂに球面凹部
３４が加工される。この方法によると、円弧状の刃部４
０ａの形状に沿った精度の良い球面凹部が加工できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記加工方法
では、一つの工具により一種類の球面凹部しか加工でき
ない。そのため、異なる内径の球面凹部を加工する場合
に、その球面凹部の種類に応じてそれぞれ専用の工具を
揃える必要がある。

【０００６】この発明は、このような課題を解消し、一
般の工具を用いて、かつ工具の種類を替えることなくピ
ストン首部に各種の球面凹部を精度良く加工できるピス
トンの加工方法および旋盤を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のピストンの加
工方法は、ピストンの首部内側の対向する一対の被加工
面に、対向する一対の球面凹部を加工する方法であっ
て、前記ピストンの中心軸線と直交しかつ前記一対の被
加工面間の隙間中心を通る直線を回転中心として、前記
ピストンを回転させ、刃先が点状の刃部を有する工具
を、前記回転中心を含む平面内の前記回転中心の片側の
領域内で、前記刃先が円弧を描くように運動させなが
ら、前記被加工面に接触させることにより、前記球面凹
部を加工方法である。上記工具は、例えば、刃部がテー
パ状に先細り形状となったものが使用される。この方法
によれば、刃先が点状の刃部を有する工具を用いるが、
刃先が円弧を描くように運動させると共に、被加工物で
あるピストンを、その一対の被加工面間の隙間中心を通
る直線が回転中心となるように回転させるため、これら
一対の被加工面に球面凹部を形成することができる。刃
先が点状の刃部を有する工具を用いるため、球面カッタ
ーを用いる場合のような切り込みに伴う加工精度上の問
題が生じることがなく、また円弧状の刃部を有する工具
を用いる場合と異なり、刃先の経路を制御することによ
り、内径の種々異なる球面凹部を同じ工具で加工するこ
とができる。刃先が点状の刃部を有する工具としては、
旋盤に用いられる一般的なバイトを用いることができ
る。このように、一般的な工具を用いて、ピストンの首
部に球面凹部を加工することができる。しかも、工具を
交換すること無しに、種々の内径の球面凹部を加工する
ことができる。

【０００８】この発明において、前記ピストンは、コン
プレッサーのハウジング内で軸方向に進退するものであ
り、前記首部は、コンプレッサーの駆動軸の回転によっ
て駆動される斜板の周端部に、前記球面凹部に嵌合する
球体を介して摺動自在に連結されるものであっても良
い。ピストンがこのような構成である場合、球面凹部の
加工精度が、ピストンの安定した往復動作に大きく影響
するが、この発明の加工方法によると、精度良く球面凹
部を加工することができる。そのため、安定したピスト
ン往復動作の得られるコンプレッサーを製造することが
できる。

【０００９】この発明の旋盤は、ピストンの首部内側の
対向する一対の被加工面に、対向する一対の球面凹部を
加工するものであって、前記ピストンを、このピストン
の中心軸線と直交しかつ前記一対の被加工面間の隙間中
心を通る直線が主軸中心と一致するように把持する主軸
と、刃先が点状の刃部を有する工具が取付けられて、直
交する２軸方向に移動可能な刃物台と、上記刃物台を制
御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記工具の
刃先が、前記主軸中心を含む平面内の前記主軸中心の片
側の領域内で円弧を描くように、前記刃物台の移動を制
御するものとしている。この構成の旋盤によれば、一般
的な工具を用いて、かつ工具の種類を替えることなく、
ピストンの首部に各種の球面凹部を加工することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。この実施形態に係るピストンの
加工方法は、図３に示す斜板式のコンプレッサー２１に
おけるピストン２２を加工する方法である。すなわち、
ピストン２２の首部２２ａの内側の対向する一対の被加
工面２３Ａ，２３Ｂに、対向する一対の球面凹部２４，
２４を加工する方法である。

【００１１】コンプレッサー２１は、ハウジング２５内
に回転自在に設けられた駆動軸２６と、この駆動軸２６
と一体回転可能でかつ揺動自在となるように駆動軸２６
に外嵌させた斜板２７と、この斜板２７の周端部に、そ
の周端部の表裏に対向配置した一対の半球体２８，２８
を介して摺動自在に連結されるピストン２２とを備え
る。駆動軸２６には回転支持体２９が固定されており、
ヒンジ機構３０を介して斜板２７が回転支持体２９に連
結されている。斜板２７は、そのヒンジ機構３０によ
り、駆動軸２６の軸方向へのスライド移動と揺動とが案
内されると共に、駆動軸２６との一体回転が可能とされ
る。前記一対の半球体２８，２８は、ピストン２２の首
部２２ａの内側の被加工面２３Ａ，２３Ｂに加工された
対向する一対の球面凹部２４，２４に介装される。

【００１２】このコンプレッサー２１によると、駆動軸
２６の回転により斜板２７を介してピストン２２が往復
動作して、圧縮運転が行われる。斜板２７の周端部に
は、一対の半球体２８，２８を介してピストン２２の首
部３２ａが摺動自在に連結されているので、斜板２７の
回転からピストン２２の往復動作への変換が円滑に行わ
れる。

【００１３】図１は、この実施形態に係るピストンの加
工方法に用いられる旋盤の概略構成を示す平面図とその
制御手段のブロック図とを複合させた模式図である。こ
の旋盤１は、主軸２を支持した主軸台１２と、直交する
２軸方向（Ｘ軸方向，Ｚ軸方向）に移動可能な刃物台３
と、この刃物台３を制御する制御手段４とを備える。主
軸２は、被加工物となるピストン２２を、このピストン
２２の中心軸線Ｌ１と直交し、かつ前記一対の被加工面
２３Ａ，２３Ｂ間の隙間中心を通る直線Ｌ２が主軸中心
と一致するように把持する主軸チャック２ａを有してい
る。

【００１４】刃物台３はタレットからなり、送り台５を
介してベッド（図示せず）上に設置される。送り台５
は、主軸２の軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸
方向）に移動自在となるようにベッドのレール７上に設
置されている。送り台５は、インデックスハウジング６
を有し、インデックスハウジング６は、Ｚ軸方向に移動
自在となるように、送り台５のレール８上に設置されて
いる。このインデックスハウジング６に、タレット軸９
を介して刃物台３が割出回転可能に設置されている。送
り台５およびインデックスハウジング６は、各々送りね
じを介してサーボモータによりＸ，Ｚ軸方向に送られ
る。タレットからなる刃物台３は、正面形状が多角形の
ドラム状とされ、各周面部分からなる工具ステーション
に各種の工具が装着される。ピストン２２の加工用の工
具１０としては、先尖り形状で刃先１０ａａが点状の刃
部１０ａを有する工具１０が使用される。

【００１５】制御手段４は、数値制御装置からなり、旋
盤１に次の加工方法を行わせる加工プログラム（図示せ
ず）を有している。

【００１６】図２は、上記旋盤１を用いたピストン２２
の加工方法の説明図である。この加工方法では、被加工
物であるピストン２２を、上記の主軸チャック２ａで把
持することにより、ピストン２２の中心軸線Ｌ１と直交
しかつ一対の被加工面間２３Ａ，２３Ｂ間の隙間中心を
通る直線Ｌ１が回転中心となるように、ピストン２２を
主軸２の回転によって回転させる。このようにピストン
２２を回転させながら、工具１０の刃先１０ａａが、主
軸中心であるピストン２２の回転中心Ｌ２を含む平面内
の前記回転中心Ｌ２の片側（例えば被加工面２３Ａ側）
の領域内で、鎖線で示す円弧１１を描くように運動させ
る。この場合に、上記の円弧１１の形状が維持されるよ
うに、切り込み運動を加え、刃先１０ａａを被加工面２
３Ａ，２３Ｂに接触させて切り込んで行く。このような
刃先１０ａａの運動は、刃物台３のＸ軸方向とＺ軸方向
の合成運動によって得ることができる。具体的には、送
り台５のＸ軸方向の進退と、そのインデックスハウジン
グ６のＹ軸方向の進退の組み合わせによって行わせる。
切り込み運動は、円弧１１の曲率半径を維持しながら、
Ｘ軸方向の工具１０の移動を加えることによって生じさ
せても、あるいは円弧１１の曲率半径を次第に大きくす
ることよって生じさせても良い。

【００１７】このような被加工物であるピストン２２の
回転と、工具１０の運動とで、ピストン２２の両側の被
加工面２３Ａ，２３Ｂに、球面凹部２４，２４を加工す
る。この加工方法によれば、刃先１０ａａが点状の刃部
１０ａを有する工具１０を用いるが、刃先１０ａａが円
弧を描くように運動させると共に、被加工物であるピス
トン２２を、その一対の被加工面間２３Ａ，２３Ｂの隙
間中心を通る直線Ｌ２が回転中心となるように回転させ
るため、これら一対の被加工面２３Ａ，２３Ｂに球面凹
部２４を形成することができる。刃先１０ａａが点状の
刃部１０ａを有する工具１０を用いるため、球面カッタ
ーを用いる場合のような切り込みに伴う加工精度上の問
題が生じることがなく、また円弧状の刃部を有する工具
を用いる場合と異なり、刃先１０ａａの経路を制御する
ことにより、内径の種々異なる球面凹部２４を同じ工具
で加工することができる。刃先１０ａａが点状の刃部１
０ａを有する工具１０としては、旋盤に用いられる一般
的なバイトを用いることができる。

【００１８】なお、上記実施形態では、刃先１０ａａに
円弧状の運動を与える動作を、刃物台３の直交する２軸
（Ｘ軸，Ｚ軸）方向の移動によって与えるようにした
が、旋盤の持つ機能によっては、必ずしも上記のような
合成運動によらずに、刃先１０ａａを円弧状に運動させ
るようにしても良い。

【００１９】

【発明の効果】この発明のピストンの加工方法は、ピス
トンの首部内側の対向する一対の被加工面に、対向する
一対の球面凹部を加工する方法であって、前記ピストン
の中心軸線と直交しかつ前記一対の被加工面間の隙間中
心を通る直線を回転中心として、前記ピストンを回転さ
せ、刃先が点状の刃部を有する工具を、前記回転中心を
含む平面内の前記回転中心の片側の領域内で、前記刃先
が円弧を描くように運動させながら、前記被加工面に接
触させることにより、前記球面凹部を加工するものとし
たため、一般的な工具により、かつ工具の種類を替える
ことなくピストンの首部に各種の内径の球面凹部を精度
良く加工することができる。前記ピストンが、コンプレ
ッサーのハウジング内で軸方向に進退するものであり、
前記首部が、コンプレッサーの駆動軸の回転によって駆
動される斜板の周端部に、前記球面凹部に嵌合する球体
を介して摺動自在に連結されるものである場合は、球面
凹部の加工が精度良く行えて、安定したピストン往復動
作の得られるコンプレッサーを製造することができる。
この発明の旋盤は、ピストンの首部内側の対向する一対
の被加工面に、対向する一対の球面凹部を加工するもの
であって、前記ピストンを、このピストンの中心軸線と
直交しかつ前記一対の被加工面間の隙間中心を通る直線
が主軸中心と一致するように把持する主軸と、刃先が点
状の刃部を有する工具が取付けられて、直交する２軸方
向に移動可能な刃物台と、上記刃物台を制御する制御手
段とを備え、前記制御手段は、前記工具の刃先が、前記
主軸中心を含む平面内の前記主軸中心の片側の領域内で
円弧を描くように、前記刃物台の移動を制御するものと
したため、一般的な工具により、かつ工具の種類を替え
ることなくピストンの首部に各種の球面凹部を精度良く
加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるピストンの加工
方法に使用する旋盤の概略構成を示す平面図とその制御
手段のブロック図とを複合させた模式図である。

【図２】同加工方法の手順を示す説明図である。

【図３】同加工方法により加工されるピストンを備えた
コンプレッサーの部分断面図である。

【図４】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１…旋盤 ２…主軸 ３…刃物台 ４…制御手段 １０…工具 １０ａ…刃部 １１…円弧 ２１…コンプレッサー ２２…ピストン ２２ａ…首部 ２３Ａ，２３Ｂ…被加工面 ２４…球面凹部 ２５…ハウジング ２６…駆動軸 ２７…斜板 ２８…半球体 Ｌ１…中心軸線 Ｌ２…直線（回転中心）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの首部内側の対向する一対の被
   加工面に、対向する一対の球面凹部を加工するピストン
   の加工方法であって、前記ピストンの中心軸線と直交し
   かつ前記一対の被加工面間の隙間中心を通る直線を回転
   中心として、前記ピストンを回転させ、刃先が点状の刃
   部を有する工具を、前記回転中心を含む平面内の前記回
   転中心の片側の領域内で、前記刃先が円弧を描くように
   運動させながら、前記被加工面に接触させることによ
   り、前記球面凹部を加工するピストンの加工方法。
2. 【請求項２】 前記ピストンは、コンプレッサーのハウ
   ジング内で軸方向に進退するものであり、前記首部は、
   コンプレッサーの駆動軸の回転によって駆動される斜板
   の周端部に、前記球面凹部に嵌合する球体を介して摺動
   自在に連結されるものである請求項１記載のピストンの
   加工方法。
3. 【請求項３】 ピストンの首部内側の対向する一対の被
   加工面に、対向する一対の球面凹部を加工する旋盤であ
   って、前記ピストンを、このピストンの中心軸線と直交
   しかつ前記一対の被加工面間の隙間中心を通る直線が主
   軸中心と一致するように把持する主軸と、刃先が点状の
   刃部を有する工具が取付けられて、直交する２軸方向に
   移動可能な刃物台と、上記刃物台を制御する制御手段と
   を備え、前記制御手段は、前記工具の刃先が、前記主軸
   中心を含む平面内の前記主軸中心の片側の領域内で円弧
   を描くように、前記刃物台の移動を制御するものとした
   旋盤。