JP2003340618A - バルブシート加工用工具装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バルブシート加工用工具装置の製造コストの低
減と耐久性向上との少なくとも一方を達成する。 【解決手段】工具装置本体１０に、回動アーム１５０を
回転軸線Ｌと直角に立体交差する回動軸線のまわりに回
動可能に取り付ける。回動アーム１５０の回転軸線Ｌに
対して上記回動軸線とは反対側に位置する端部がバイト
１８２を保持する。軸方向移動部材３４の軸方向の移動
を、係合ピン２０２と長穴２０４とを含む運動変換装置
２００によって回動アーム１５０の回動に変換する。工
具装置本体１０を回転軸線Ｌのまわりに回転させて工具
装置本体１０が保持する複数のバイトによってテーパ内
周面およびシート面を切削するとともに、リーマ８０を
前進させてステム孔２を加工する。バイト１８２の切刃
は回転軸線Ｌまわりに回転しつつ、回動アーム１５０の
回動によって回動軸線のまわりに旋回し、テーパ内周面
に近似したシート面を切削加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の工具主
軸に取り付けられて、バルブシートを加工するバルブシ
ート加工用工具装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のバルブシート加工用工具装置の代
表的なものは、工具装置本体の回転軸線に対して傾斜し
た方向に摺動するスライダに切削刃具を保持させるもの
である。工具装置本体にその工具装置本体の回転軸線に
対して傾斜した傾斜溝を形成し、その傾斜溝に切削刃具
を保持するスライダを摺動可能に嵌合し、そのスライダ
をスライダ駆動装置により傾斜溝に沿って移動させつつ
工具装置本体を回転軸線まわりに回転させることによっ
て、バルブシートのシート面であるテーパ内周面を切削
加工するのである。したがって、スライダが工具装置本
体に対してがたつけば加工精度が悪くなるため、スライ
ダを傾斜溝の溝面に押し付ける種々の押付装置が採用さ
れていた。例えば、特開平１０−２２５８０７号公報に
記載のバルブシート加工装置では、楔部材を含む押付装
置によってスライダが傾斜溝の互いに直角な２つの溝面
に押し付けられていた。このように摺動可能なスライダ
を設け、そのがたつきを防止すれば、装置の構成が複雑
となり、製造コストが高くなることを避け得ない。ま
た、スライダが傾斜溝の溝面に押し付けられた状態で摺
動させられるため、スライダと溝面とが摩耗し易く、加
工精度を回復させる作業（スライダの摺動クリアランス
の調節やスライダの交換）が必要であり、面倒であっ
た。

【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】そこで本発明は、バルブシート加工用工具装置の製
造コストの低減と耐久性向上との少なくとも一方を達成
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、下記各態様のバルブシート加工用工具装置が得ら
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】なお、以下の各項において、(1)項が請求
項１に相当し、 (2)項が請求項２に、 (3)項が請求項３
に、 (5)項が請求項４に、(6)項が請求項５に、 (7)項
が請求項６にそれぞれ相当する。

【０００５】（１）工作機械の工具主軸に取り付けら
れ、その工具主軸と共に回転軸線のまわりに回転させら
れる工具装置本体と、その工具装置本体に回動可能に取
り付けられた回動アームと、その回動アームの自由端部
に設けられた刃具保持部と、前記回動アームを回動させ
る回動アーム駆動装置とを含み、前記工具装置本体の回
転と前記回動アームの回動との組合わせにより、前記刃
具保持部に保持された切削刃具によって、テーパ内周面
に近似したバルブシートを切削加工することを特徴とす
るバルブシート加工用工具装置。

【０００６】回動アームが回動させられることにより、
その回動アームに設けられた刃具保持部が回動アームの
回動軸線のまわりに旋回させられる。回動アームの回動
軸線は、(2)項に記載のように工具装置本体の回転軸線
と直角に立体交差することが望ましいが、不可欠ではな
い。例えば、直角から多少ずれていたり、回転軸線と回
動軸線とが実際に交差するものであってもよいのであ
る。工具装置本体が工具主軸と共に回転軸線のまわりに
回転させられつつ、上述のように刃具保持部が旋回させ
られることにより、刃具保持部に保持された切削刃具に
よってバルブシートが切削加工される。刃具保持部は、
回動アームの自由端部に設けられたものであり、刃具保
持部に保持された切削刃具の切刃の旋回軌跡が円弧とな
り、切削刃具により切削されるバルブシートがテーパ内
周面に近似したものとなる。バルブシートは、シート面
の角度，面粗度およびステム孔（バルブステムを案内す
る孔で、バルブガイド孔とも称される）との同軸度に対
する加工精度の要求は高いが、バルブシートの内周面
が、直径が高い精度で直線的に変化するテーパ内周面と
なることは要求されない。本態様によれば、バルブシー
トの内周面は直径が軸線方向に進むに従って曲線的に変
化する（テーパが曲線的に変化する）ものとなるが、バ
ルブシートは幅が狭く、その幅の割に切削刃具の旋回半
径を大きくすることが可能であるため、十分に高い精度
でテーパ内周面に近似していると言い得る面を加工する
ことができる。その上、回動アームにより切削刃具を移
動させる装置は、従来のスライドにより移動させる装置
に比較して、製造コストを低減させ易く、また、摩耗を
小さくすることが容易である。さらに、切削加工時に切
削刃具を移動させるために回動アームが回動することに
よって発生する回動アーム全体としての実質的な半径方
向位置変化を、従来のようにスライダが傾斜溝に沿って
移動する場合のスライダ全体の実質的な半径方向位置変
化と比較して小さくすることができ、加工時の動バラン
スの変動を低減でき、安定した加工が可能となる。 （２）前記回動アームの回動軸線が前記回転軸線と直角
に立体交差する(1)項に記載のバルブシート加工用工具
装置。回動アームを工具装置本体の回転軸線と直角に立
体交差する回動軸線のまわりに回動させる場合には、そ
の回動アームの先端の刃具保持部に保持される刃具の移
動軌跡が単純となり、装置の設計が容易となる。また、
工具装置本体をはじめとする回動アーム周辺の部材の加
工も容易になる。さらに、工具装置本体の回転軸線に沿
って、ステム孔加工用のリーマが設置される場合が多
く、その場合には、回動アームの回動軸線を工具装置本
体の回転軸線と立体交差するものとすれば、リーマとの
干渉を避けつつ回動アームを設けることが容易となる。 （３）前記回動アームの前記自由端部が、前記回転軸線
に対して前記回動軸線とは反対側に位置する (1)項また
は (2)項に記載のバルブシート加工用工具装置。本項の
バルブシート加工用工具装置においては、刃具保持部
が、回動アームの、回転軸線に対して回動軸線とは反対
側に位置する自由端部に設けられるため、刃具保持部に
保持された切削刃具の切刃の旋回軌跡が、曲率半径の大
きい円弧となり、切削刃具により切削されるバルブシー
トがテーパ内周面に高い精度で近似したものとなる。 （４）前記回動軸線が、前記バルブシートの幅方向の中
央においてそのバルブシートと直交する直線と直交する
(2)項または (3)項に記載のバルブシート加工用工具装
置。本項のバルブシート加工用工具装置によって形成さ
れる近似的なバルブシートの幅方向の両端が、設計上の
バルブシートの両端と一致するようにすれば、近似的な
バルブシートの設計上のバルブシートからの外れ量（誤
差）が幅方向の中央において最大となる。

【０００７】（５）前記回動アーム駆動装置が、前記工
具装置本体にその工具装置本体に対して相対移動可能に
設けられ、駆動装置により駆動される可動部材と、その
可動部材の運動を前記回動アームの回動に変換する運動
変換装置とを含む (1)項ないし (4)項のいずれかに記載
のバルブシート加工用工具装置。回動アーム駆動装置
は、回動アームに直接接続された駆動モータ等のアクチ
ュエータにより構成することも可能であるが、本項によ
れば、駆動装置の設置個所の自由度が増し、工具装置本
体の大形化を回避し得る。 （６）前記可動部材が、前記装置本体に前記回転軸線と
平行な方向に移動可能に嵌合された軸方向移動部材であ
り、前記運動変換装置が、その軸方向移動部材の軸方向
移動を前記回動アームの回動運動に変換するものである
(5)項に記載のバルブシート加工用工具装置。可動部材
を軸方向移動部材とすれば、装置全体の構造を単純化す
ることができ、加工も容易となる。 （７）前記運動変換装置が、前記軸方向移動部材と前記
回動アームとの一方に、前記回動軸線と平行な姿勢で固
定的に設けられた係合ピンと、前記軸方向移動部材と前
記回動アームとの他方に、横断面形状の長手方向が前記
回転軸線と交差する方向に延びる状態で設けられて前記
係合ピンと係合する長穴とを含む (6)項に記載のバルブ
シート加工用工具装置。係合ピンと長穴との係合によ
り、軸方向移動部材の軸方向の移動が回動アームの回動
運動に変換される。運動変換装置の構成をきわめて単純
なものとすることができるのであり、その分、製造コス
トを低減させ得る。 （８）前記係合ピンに中空円筒状のローラが相対回転自
在に嵌合されており、そのローラを介して係合ピンと前
記長穴とが係合させられた (7)項に記載のバルブシート
加工用工具装置。本項のローラによって、係合ピンの長
穴内での移動時に両者の間に発生する摩擦を低減させる
ことができる。それにより、運動変換装置の摩耗を抑制
し、耐久性を向上させることができる。

【０００８】（９）前記工具装置本体の前記回転軸線上
に、前記バルブシートに着座するバルブのステムを保持
するステム孔をリーマ加工するリーマを保持するリーマ
保持装置と、そのリーマ保持装置に保持されたリーマを
案内するガイドスリーブとが設けられており、前記回動
アームの長手方向の中間部に前記ガイドスリーブの貫通
を許容する貫通穴が形成された (1)項ないし (8)項のい
ずれかに記載のバルブシート加工用工具装置。ステム孔
とバルブシートとは、高い同軸度が求められるものであ
り、本態様によれば、ステム孔とバルブシートとを高い
精度で同心に加工することができる。まず、バルブシー
トの切削加工が行われ、後に、ステム孔のリーマ加工が
行われるというように、両加工が時期を異にして行われ
ることが多いが、少なくとも一部が並行して行われても
よい。 （１０）前記工具装置本体に、前記バルブシートに隣接
する少なくとも１つのテーパ内周面を切削加工する少な
くとも１つの切削刃具を保持する少なくとも１つの刃具
保持部が設けられた (1)項ないし (9)項のいずれかに記
載のバルブシート加工用工具装置。１つの装置でバルブ
シートの切削加工と共にバルブシートに隣接する少なく
とも１つのテーパ内周面も切削加工できれば、加工能率
が向上する。

【０００９】（１１）前記回動アームがヒンジピンによ
り前記工具装置本体に回動可能に取り付けられており、
そのヒンジピンと前記回動アームおよび前記工具装置本
体の一方との間に転がり軸受が配設され、回動アームお
よび工具装置本体の他方に前記ヒンジピンが固定された
(1)項ないし (10)項のいずれかに記載のバルブシート
加工用工具装置。回動アームはヒンジピンを支点として
回動させられるため、ヒンジピンと回動アームおよび工
具装置本体の一方との間に転がり軸受を配設すれば、回
動アームおよび工具装置本体の一方とヒンジピンとの間
の摩耗を低減させ、耐久性を向上させることができる。 （１２）前記転がり軸受がネガティブクリアランス型で
ある (11)項に記載のバルブシート加工用工具装置。転
がり軸受がネガティブクリアランス型とされれば、回動
アームおよび工具装置本体の一方とヒンジピンとの間の
がたつきが防止されて切削刃具の移動軌跡が精度よく一
定に保たれ、かつ、摩耗も良好に回避される。加工精度
が高く、耐久性に優れたバルブシート加工用工具装置が
得られるのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態であるバ
ルブシート加工用工具装置について図面に基づいて詳細
に説明する。図１に本実施形態のバルブシート加工用工
具装置を示す。バルブシート加工用工具装置は、被加工
物たるエンジンのバルブステムを摺動可能に保持するス
テム孔２とバルブシート４とを同心に精度良く加工する
ための装置である。図１および図２において、１０はバ
ルブシート加工用工具装置の工具装置本体である。工具
装置本体１０は、概して段付きの円筒状をなしている。
工具装置本体１０の後端部側（図１において右方）が中
径の嵌合部１２、前端部側（図１において左方）が小径
の工具保持部１４とされるとともに、軸方向の中央部に
は他の部分より大径のフランジ部１６が形成されてい
る。フランジ部１６の嵌合部１２側の端面１８は、工具
装置本体１０の中心軸線の方向である軸方向と直交する
面とされている。工具装置本体１０は、嵌合部１２が工
作機械の工具主軸２０に形成された嵌合穴２２に、フラ
ンジ部１６の端面１８が工具主軸２０の端面２４に当接
するまで精度良く嵌合されることにより、工具主軸２０
に同軸にかつ軸方向に位置決めされて取り付けられる。
工具装置本体１０は、回転伝達装置によって工具主軸２
０の回転が伝達されるようになっており、工具装置本体
１０の中心軸線である回転軸線Ｌのまわりに回転させら
れる。回転伝達装置は、例えば、工具主軸２０と工具装
置本体１０との一方に設けられたドライブピンと、他方
に設けられ、ドライブピンが係合可能な係合穴とを含む
ものとすることができる。

【００１１】工具装置本体１０には、後端面３０から軸
方向に延びるガイド穴３２が形成されている。ガイド穴
３２には可動部材たる円筒状の軸方向移動部材３４が軸
方向に移動可能かつ回転不能に嵌合されている。軸方向
移動部材３４の外周面とガイド穴３２の内周面との一方
に設けられたキーと、他方に設けられたキー溝との嵌合
により、軸方向移動部材３４のガイド穴３２内での回転
が防止されている。軸方向移動部材３４の外周面には複
数の潤滑溝４０が形成されており、潤滑溝４０に潤滑剤
としてのグリースが供給されることにより、軸方向移動
部材３４が滑らかに摺動するようにされている。軸方向
移動部材３４および後述する第一可動軸，第二可動軸等
の構成については、特開平１１−３４７８１２号公報に
記載されているものと同様の構成を採用可能であるた
め、以下に簡単に説明する。軸方向移動部材３４は、工
作機械の工具主軸２０側に設けられた第一可動軸５０と
連結されており、図示しないアクチュエータによる第一
可動軸５０の前進，後退によって軸方向移動部材３４が
ガイド穴３２内を軸方向に摺動させられる。第一可動軸
５０は、工具主軸２０に軸方向に移動可能かつ回転不能
に設けられている。軸方向移動部材３４と第一可動軸５
０とは、例えば、第一可動軸５０の前端部に一体的に設
けられた花弁形係合突部５２と、軸方向移動部材３４の
軸方向穴５４の後端部側に設けられた花弁形係合凹部５
６との係合により連結される。

【００１２】軸方向移動部材３４に形成された軸方向穴
５４内には、工具主軸２０側に設けられた第二可動軸６
６が進入させられるようになっている。第二可動軸６６
は、第一可動軸５０に形成された中心軸線を通る貫通穴
６８内に同軸状態で、軸方向に移動可能かつ回転不能に
保持されている。第二可動軸６６の前端部には、リーマ
保持装置たるコレットチャック７０が保持されており、
コレットチャック７０の操作リングとして機能するギヤ
付きネジ７２が回転させられることによりコレットチャ
ック７０のコレット７４が縮径させられて、加工具とし
てのリーマ８０の加工部とは反対側の基端部がコレット
チャック７０に把持されるようになっている。ギヤ付き
ネジ７２は、工具装置本体１０に設けられたギヤ部材８
２の操作によって回転させられ、コレット７４の縮径，
拡径が行われる。第二可動軸６６は、第一可動軸５０と
は別のアクチュエータによって独立して前進，後退させ
られる。第一可動軸５０と第二回動軸６６とをそれぞれ
駆動するアクチュエータは、例えば、流体圧アクチュエ
ータの一種である液圧シリンダを含むものとすることが
できる。

【００１３】工具装置本体１０の中心軸線上には、軸方
向に貫通する貫通穴１００が形成されている。貫通穴１
００には、工具装置本体１０の前端部側からガイドスリ
ーブ１０２が挿入されている。ガイドスリーブ１０２
は、位置決めボルト１０４等適宜の固定装置によって工
具装置本体１０からの抜け出しおよび相対回転が防止さ
れている。ガイドスリーブ１０２によってリーマ８０の
移動が案内される。リーマ８０は、工具装置本体１０に
軸方向に往復移動可能に保持されており、また、工具装
置本体１０とともに回転軸線Ｌまわりに回転させられる
ことにより、バルブステムを摺動可能に保持するバルブ
ガイド１１０（図１に二点鎖線で図示）のステム孔２の
内周面の仕上げ加工が行われる。

【００１４】工具装置本体１０の工具保持部１４には、
図２に示すように、互いに周方向に異なる位相で複数個
（本実施形態の場合３個）の刃具保持部１２０，１２
１，１２２が設けられ、それぞれに加工具の一種である
切削刃具としてのバイト１２４，１２５，１２６が保持
されている。バイト１２４，１２５，１２６は、シャン
クと刃具とが一体に構成されたものとしてもよいし、刃
具保持部材としてのシャンクと、刃具としてのスローア
ウェイチップとが別体に構成されたものとしてもよい。
３つのバイト１２４，１２５，１２６の各切刃の半径方
向における刃先位置がそれぞれ互いにずれるように調整
されて工具装置本体１０の各刃具保持部１２０，１２
１，１２２に固定されており、バルブシート４のシート
面１２８と軸方向（幅方向）の両側に隣接する２つのテ
ーパ内周面１３０，１３１（図７参照）と、テーパ内周
面１３１と軸方向のシート面１２８とは反対側において
隣接するテーパ内周面１３２とが切削加工されるように
なっている。これらシート面１２８および３つのテーパ
内周面１３０，１３１，１３２は、工具装置本体１０の
軸線に対する傾斜角度がそれぞれ異ならされており、テ
ーパ内周面１３０からテーパ内周面１３２に向かうほど
上記傾斜角度が小さくされている。

【００１５】工具装置本体１０の工具保持部１４にはま
た、回動アーム１５０が工具装置本体１０の回転軸線Ｌ
と直角に立体交差する回動軸線のまわりに回動可能に取
り付けられている。回動アーム１５０は、ヒンジピン１
５２により工具装置本体１０に回動可能に取り付けられ
ている。ヒンジピン１５２は、工具装置本体１０に回転
軸線Ｌと直角に立体交差して形成された円形断面の嵌合
穴１５４に圧入されることにより、工具装置本体１０と
一体的なものとして機能する。嵌合穴１５４の上記回動
軸線に平行な方向に隔たった両側には、嵌合穴１５４よ
り大径の穴が形成され、この穴を経てヒンジピン１５２
を嵌合穴１５４に圧入することができる。回動アーム１
５０は、図２および図３に示すように、概して段付きの
平板状を成し、回動アーム１５０の基端部１６０に形成
された支持穴１６２においてヒンジピン１５２に回動可
能に支持されている。支持穴１６２とヒンジピン１５２
との間には、ネガティブクリアランス型の転がり軸受１
６６が配設され、回動アーム１５０のがたつきが防止さ
れるとともに、滑らかに回動可能とされている。回動ア
ーム１５０は、工具装置本体１０に形成された段付きの
矩形断面を成す案内溝１６８に案内されて回動軸線のま
わりに回動させられる。

【００１６】回動アーム１５０の基端部１６０とは反対
側の自由端部１７０は、回動アーム１５０の回動軸線に
平行な方向である幅方向の寸法が基端部１６０より大き
くされ、刃具保持部たる刃具保持孔１７４が形成されて
いる。刃具保持孔１７４は、工具装置本体１０の回転軸
線Ｌに対して回動アーム１５０の回動軸線（ヒンジピン
１５２の中心軸線）とは反対側に位置するように設けら
れている。したがって、回動アーム１５０の長手方向の
中間部には、ガイドスリーブ１０２の貫通を許容する貫
通穴１８０が形成されている。刃具保持孔１７４には、
加工具の一種である切削刃具としてのバイト１８２の後
端部であるシャンクが保持されている。刃具保持孔１７
４に連通する雌ねじ穴１８６には調整ねじ１８８が螺合
されている。調整ねじ１８８の先端部は先端側ほど直径
が漸減させられたテーパ外周面を備えるテーパ部１９０
とされ、そのテーパ部１９０が刃具保持孔１７４内に突
出させられてバイト１８２のシャンクの後端面に形成さ
れた傾斜面１９２に係合させられている。調整ねじ１８
８が回転させられて刃具保持孔１７４内への突出量が調
節されることにより、テーパ部１９０のテーパ外周面と
傾斜面１９２との斜面の効果によってバイト１８２の軸
方向位置が調節され、バイト１８２の先端部に設けられ
た刃部の切刃１９４の軸方向の刃先位置が調節されるよ
うになっている。刃部の刃先位置調整が行われた後、ク
ランプねじ１９６が締めこまれることにより、バイト１
８２が工具装置本体１０に固定される。バイト１８２
は、刃具保持部材としてのシャンクと、刃具としてのス
ローアウェイチップとが別体に構成されたものとしても
よい。

【００１７】軸方向移動部材３４の軸方向の移動が運動
変換装置２００によって回動アーム１５０の回動に変換
させられることにより、回動アーム１５０が回動軸線ま
わりに回動させられる。運動変換装置２００は、図３お
よび図４に示すように、係合ピン２０２と、係合ピン２
０２と係合させられる長穴２０４とを備えている。係合
ピン２０２は、軸方向移動部材３４に回動可能に保持さ
れた保持部材２１０の自由端部に、回動アーム１５０の
回動軸線と平行な姿勢で固定的に保持されている。長穴
２０４は、回動アーム１５０の自由端部１７０に、回動
軸線に平行な方向に貫通して設けられるとともに、横断
面形状の長手方向が回転軸線Ｌと交差する方向に延びる
状態で設けられている。保持部材２１０は、長手方向の
中間部２１２が円柱状を成し、その中間部２１２から長
手方向（軸方向）に延び出す両端部である基端部２１４
と自由端部２１６とは、円柱の直径方向に隔たった２部
分が平面取りされた形状を成している。保持部材２１０
の基端部２１４は連結軸２２０により軸方向移動部材３
４に相対回動可能に連結されている。保持部材２１０の
中間部２１２は、工具装置本体１０に形成された円形断
面のガイド孔２２１（図１参照）に移動可能に嵌合さ
れ、保持部材２１０の軸方向の移動が案内されるととも
に、保持部材２１０の連結軸２２０のまわりの回動が防
止されている。保持部材２１０の自由端部２１６には、
前記係合ピン２０２が移動不能かつ回転不能に保持され
ている。回動アーム１５０の自由端部１７０において、
バイト１８２が突出させられた側とは反対側の部分は、
保持部材２１０の自由端部２１６が嵌入可能な溝２２４
が形成されることにより溝２２４の両側に一対の係合部
２２６が形成されている。それら係合部２２６には、前
記長穴２０４がそれぞれ形成されている。係合ピン２０
２と一対の長穴２０４との間には、中空円筒状の一対の
ローラ２３４がそれぞれ相対回転自在に嵌合され、それ
らローラ２３４を介して係合ピン２０２の両端部が長穴
２０４の長手方向には移動可能かつ長手方向と直交する
幅方向には実質的に移動不能に係合させられている。

【００１８】軸方向移動部材３４が軸方向に移動させら
れれば、それと共に係合ピン２０２を保持する保持部材
２１０が軸方向に移動させられ、係合ピン２０２（厳密
にはローラ２３４の外周面）と長穴２０４の側面との係
合によって回動アーム１５０がヒンジピン１５２の中心
軸線である回動軸線まわりに回動させられる。この点か
ら、保持部材２１０を軸方向移動部材と考えることも可
能である。回動アーム１５０の回動は、係合ピン２０２
の長穴２０４に沿った相対移動によって許容される。図
７に理解を容易にするために概念的に示すように、回動
アーム１５０の回動軸線Ｒが、バルブシート４のシート
面１２８を構成する円弧の両端を結ぶ弦の長さである幅
方向の寸法（Ｗ）の中央においてバルブシート４のシー
ト面１２８と直交する直線Ｐと直交するように、各部材
の寸法および配置が設定されている。

【００１９】以上のように構成されたバルブシート加工
用工具装置によるバルブシート４およびステム孔２の加
工について説明する。バイト１２４，１２５，１２６
を、切刃の軸方向の刃先位置を調整して刃具保持部１２
０，１２１，１２２に取り付ける。また、回動アーム１
５０を案内溝１６８に嵌合させた後に、ヒンジピン１５
２を嵌合穴１５４に圧入し、ヒンジピン１５２が転がり
軸受１６６を介して支持穴１６２に挿通させられること
により、回動アーム１５０を工具装置本体１０に回動可
能に取り付ける。さらに、駆動装置を作動させることに
より、第二可動軸６６を前進端位置まで移動させる。そ
して、リーマ８０をガイドスリーブ１０２に挿入し、そ
れをコレットチャック７０のリーマ嵌合穴に嵌入させ
る。この状態で、ギヤ部材８２に工具を係合させてギヤ
付きネジ７２に螺合させ、コレットチャック７０のコレ
ット７４を縮径させる方向に回転させることにより、リ
ーマ８０の後端部をコレットチャック７０に把持させ
る。その後、駆動装置を逆方向に作動させてリーマ８０
を工具装置本体１０内に収容する。

【００２０】以上で準備が完了し、工具主軸２０および
工具装置本体１０を回転軸線Ｌのまわりに回転させるこ
とによって、バルブシート４の切削が行われる。バイト
１２４，１２５，１２６の回転によって各テーパ内周面
１３０，１３１，１３２が切削される。また、回動アー
ム１５０に保持されたバイト１８２が回転軸線Ｌまわり
に回転させられるとともに、第一可動軸５０が後退端位
置にある状態（図５参照）から前進端位置にある状態
（図６参照）まで前進させられることにより、回動アー
ム１５０が回動軸線のまわりにテーパ内周面１３０側か
らテーパ内周面１３２側へ回動させられ、シート面１２
８が切削される。切削加工されるシート面１２８は、幅
が狭く、その幅の割に回動アーム１５０に保持されたバ
イト１８２の切刃の旋回軌跡が曲率半径の大きい円弧で
あるため、テーパ内周面に高い精度で近似したシート面
１２８が形成される。さらに、第二可動軸６６が前進さ
せられてリーマ８０にバルブガイド１１０のステム孔２
の内周面を切削させる。バルブシート４のテーパ内周面
１３０，１３１，１３２およびシート面１２８の加工と
ステム孔２の加工とは、同時に並行して行ってもよい
し、交互に実施してもよい。このようにバルブシート４
のテーパ内周面１３０，１３１，１３２およびシート面
１２８とステム孔２の加工とが並行または連続して（リ
ーマ８０，バイト１２４〜１２６，１８２や被加工物の
着脱を伴うことなく）行われるため、バルブシート４と
ステム孔２との同軸度が確保される。

【００２１】本実施形態によれば、回動アーム１５０
は、案内溝１６８に案内されて回動させられるものであ
り、従来のようにスライダを押付装置により傾斜溝に押
し付けて摺動させる機構が不要となって製造コストが低
減される。また、回動アーム１５０と工具装置本体１０
との摩耗も小さくなる。回動アーム１５０とヒンジピン
１５２、および回動アーム１５０と係合ピン２０２との
間には、それぞれ摩擦力低減のために転がり軸受１６６
とローラ２３４とが設けられているため、回動アーム１
５０が滑らかに回動させられる。

【００２２】回動アーム１５０の切刃の旋回半径は種々
に設定可能であるが、設計上のバルブシートのシート面
（直径が直線的に変化するテーパ内周面）にできる限り
高い精度で近似するものとなるように設定されることが
望ましい。図８に、種々の切刃の旋回半径のうちの一形
態によって切削加工されたバルブシート４のシート面１
２８を示す。なお、図８に示すシート面１２８は、理解
を容易にするためにその湾曲が誇張して示されている。
シート面１２８は、幅方向の両端（そのシート面１２８
を形成する円弧の両端）ａ，ｂが、設計上のバルブシー
ト３００の幅方向の両端と一致し、設計上のシート面３
０２に高い精度で近似するものとなる。このようにすれ
ば、シート面１２８のシート面３０２からの外れ量（誤
差）が幅方向の中央において最大となる。ただし、シー
ト面としては、幅方向の両端ａ，ｂの少なくとも一方の
寸法精度が得られればよい場合が多く、特に、軸方向に
おいてステム孔２から遠い側（テーパ内周面１３０側）
の端ａの寸法精度が要求される場合が多い。したがっ
て、上記要求精度が満たされる範囲内で切刃の旋回半径
を種々に設定することができる。

【００２３】上記実施形態においては、ヒンジピン１５
２は工具装置本体１０に固定的に設けられていたが、回
動アーム１５０に固定されてもよい。この形態の場合、
回動アーム１５０の基端部の両側から突出する状態でヒ
ンジピンが一体的に設けられ、ヒンジピンの両端部と工
具装置本体１０の支持穴との間にそれぞれ転がり軸受が
配設されることが望ましい。

【００２４】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バルブシート加工用
工具装置を示す正面断面図である。

【図２】上記バルブシート加工用工具装置の左側面図で
ある。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】前記バルブシート加工用工具装置の回動アーム
の刃具保持部を示す平面断面図である。

【図５】上記バルブシート加工用工具装置の一作動状態
であって、軸方向移動部材が後退端位置にある状態を示
す正面断面図である。

【図６】上記バルブシート加工用工具装置の別の作動状
態であって、軸方向移動部材が前進端位置にある状態を
示す正面断面図である。

【図７】上記バルブシート加工用工具装置により切削加
工されるバルブシートと回動アームの回動軸線との相対
位置関係を示す概念図である。

【図８】上記バルブシート加工用工具装置において、一
形態の旋回半径で旋回させられる切削刃具の切刃によっ
て切削加工されたバルブシートを設計上のバルブシート
と共に示した図である。

【符号の説明】

２：ステム孔 ４：バルブシート １０：工具装置
本体 ２０：工具主軸 ３４：軸方向移動部材 ５０：第一可動軸 ６６：
第二可動軸 ７０：コレットチャック １２０，１
２１，１２２：刃具保持部 １２４，１２５，１２
６：バイト １２８：シート面 １３０，１３１，
１３２：テーパ内周面 １５０：回動アーム １５
２：ヒンジピン １６６：転がり軸受 １７４：刃具保持孔 １８０：貫通穴 １８２：バ
イト １９４：切刃 ２００：運動変換装置 ２
０２：係合ピン ２０４：長穴 ２３４：ローラ

フロントページの続き (72)発明者 水谷 伸郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 Ｆターム(参考） 3C036 KK03 3C046 KK02 LL02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の工具主軸に取り付けられ、そ
   の工具主軸と共に回転軸線のまわりに回転させられる工
   具装置本体と、 その工具装置本体に回動可能に取り付けられた回動アー
   ムと、 その回動アームの自由端部に設けられた刃具保持部と、 前記回動アームを回動させる回動アーム駆動装置とを含
   み、前記工具装置本体の回転と前記回動アームの回動と
   の組合わせにより、前記刃具保持部に保持された切削刃
   具によって、テーパ内周面に近似したバルブシートを切
   削加工することを特徴とするバルブシート加工用工具装
   置。
2. 【請求項２】 前記回動アームの回動軸線が前記回転軸
   線と直角に立体交差する請求項１に記載のバルブシート
   加工用工具装置。
3. 【請求項３】 前記回動アームの前記自由端部が、前記
   回転軸線に対して前記回動軸線とは反対側に位置する請
   求項１または２に記載のバルブシート加工用工具装置。
4. 【請求項４】 前記回動アーム駆動装置が、 前記工具装置本体にその工具装置本体に対して相対移動
   可能に設けられ、駆動装置により駆動される可動部材
   と、 その可動部材の運動を前記回動アームの回動に変換する
   運動変換装置とを含む請求項１ないし３のいずれかに記
   載のバルブシート加工用工具装置。
5. 【請求項５】 前記可動部材が、前記装置本体に前記回
   転軸線と平行な方向に移動可能に嵌合された軸方向移動
   部材であり、前記運動変換装置が、その軸方向移動部材
   の軸方向移動を前記回動アームの回動運動に変換するも
   のである請求項４に記載のバルブシート加工用工具装
   置。
6. 【請求項６】 前記運動変換装置が、前記軸方向移動部
   材と前記回動アームとの一方に、前記回動軸線と平行な
   姿勢で固定的に設けられた係合ピンと、前記軸方向移動
   部材と前記回動アームとの他方に、横断面形状の長手方
   向が前記回転軸線と交差する方向に延びる状態で設けら
   れて前記係合ピンと係合する長穴とを含む請求項４また
   は５に記載のバルブシート加工用工具装置。