JP2005212004A

JP2005212004A - シールリングの切断合口加工装置

Info

Publication number: JP2005212004A
Application number: JP2004019519A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kimura; 孝一朗木村; Yutaka Onodera; 豊小野寺
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】特殊なステップ形状の切断部を有するシールリングの切断合口を、機械加工によって高精度に、かつ容易に加工可能とする。
【解決手段】シールリング１００をその内外径と合致する曲率半径の拘束面で拘束するワーク拘束ユニットと、平板状で刃先４３ａがシールリング１００の肉厚内の任意半径に相当する曲率半径の円弧状をなし径方向へ切断する径方向カッタ４３と、径方向カッタ４３の刃先４３ａと同一の曲率半径で湾曲した円筒面状をなし軸方向へ切断する円筒面カッタ５２と、前記軸心と略平行な平板状で刃先５３ａが軸心と直交する方向へ延び、軸方向へ切断する第一のストレートカッタ５３と、軸心と略平行な平板状で刃先６１ａが軸心と直交する方向へ延び円筒面カッタ５２による切断位置の円周方向他端かつ内周側で軸方向へ切断する第二のストレートカッタ６１を備え、円筒面カッタ５２と第一のストレートカッタ５３が結合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、円周方向一箇所を切断した合成樹脂製シールリングのステップ状切断合口を形成するための加工装置に関する。

ハウジングやシリンダ等の内周面とこれに挿通された軸あるいはピストンとの間の環状隙間を密封するために用いられるシールリングは、弾性の乏しい合成樹脂材からなるものである場合、軸の外周面に形成されたシールリング装着溝への装着を可能とするために、円周方向一箇所に切断部を設けている。すなわち、このシールリングは、切断部を開くように拡径変形させてから、シールリング装着溝に嵌め込むことができる。シールリングの切断部の形態としては、円周方向と直交する平面状に切断したストレートカット、円周方向との直交面に対して傾斜面をなすように切断したバイアスカットなどがあるが、近年は、切断部からのリーク量を極力低減する要求から、特殊ステップカットと呼ばれる形状に切断したものが多く用いられるようになって来ている。

図１２は、特殊ステップカットによる切断部を有するシールリングを示す部分斜視図、図１３は、図１２のシールリングを拡径させて切断合口を開いた状態を示す部分斜視図である。これら図１２及び図１３に示されるように、シールリング１００の円周方向一部に形成された特殊ステップカットによる切断合口１１０は、円周方向に密接又は近接対向される径方向のストレートカット面１１１，１１２と、このストレートカット面１１１，１１２から円周方向へ突出した棒状突部１１３，１１４と、前記ストレートカット面１１１，１１２から円周方向へ後退し前記棒状突部１１３，１１４と密接嵌合される溝状凹部１１５，１１６を有し、外周面１０１及び軸方向両端面１０２，１０３の三面におけるカット形状がステップ状をなすことから、トリプルステップカットとも呼ばれる。そして、このようなトリプルステップカットの切断合口１１０を有するシールリング１００の製造技術としては、下記の特許文献に記載されたものが知られている。
特開平１１−９０９６１特開２００３−１５８４

しかしながら、このうち特許文献１に記載された技術は、射出成形によって切断合口１１０を形成するものであるため、シールリング１００の材質として摺動性や耐摩耗性において優れた特性を有するＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いる場合、射出成形による製法は採用することができず、機械加工によらざるを得ない。

また、特許文献２に記載された技術は、ＰＴＦＥからなるシールリングを平面状の治具で挟持することによって、切断合口加工対象部分を直線状に伸ばしてから、刃先が直線状のステップ形状のカッタを用いて合口加工を行った後、平面状の治具を取り外して、シールリングの自己張力により、直線状に伸ばされた部分を原形の円弧状に復元させるものである。しかしながら、半径の小さいシールリングの場合は、治具によっていったん直線状に伸ばされると、シールリングの自己張力のみで原形の円弧状に完全に復元することは困難であり、したがって、癖付けのための後工程が必要であった。

また、特許文献２に従来技術として記載されたものは、刃先あるいは刃面がシールリングの半径に合わせた曲率半径で湾曲した部分と、刃先あるいは刃面がまっすぐな部分がステップ形状に連続したカッタを用いているため、その屈曲部分がＲ状となることは避けられず、しかもこのような連続形状のカッタでは刃先あるいは刃面の曲率半径を高精度に合わせることが困難であり、したがって、高精度なステップカットを行うことが困難であった。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、特殊なステップ形状の切断部を有するシールリングの切断部の合口を、機械加工によって高精度に、かつ容易に加工可能とすることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るシールリングの切断合口加工装置は、シールリングをその径方向両側からそれぞれ前記シールリングの内径及び外径と合致する曲率半径の拘束面を有する治具で拘束するワーク拘束ユニットと、前記シールリングの軸心と直交する平板状であって刃先が刃面上で前記シールリングの肉厚内の任意半径に相当する曲率半径をもつ円弧状をなし前記シールリングをその径方向へ切断する径方向カッタと、刃面が前記径方向カッタの刃先と同一の曲率半径で湾曲した円筒面状であって刃先が前記軸心と直交する平面上を延び前記シールリングをその軸方向へ切断する円筒面カッタと、前記軸心と略平行な平板状であって刃先が前記軸心と直交する方向又は軸方向へ延び前記円筒面カッタによる切断位置の円周方向一端かつ外周側で前記シールリングを軸方向又は径方向へ切断する第一のストレートカッタと、前記軸心と略平行な平板状であって前記円筒面カッタによる切断位置の円周方向他端かつ内周側で前記シールリングを軸方向又は径方向へ切断する第二のストレートカッタとを備え、前記径方向カッタ又は円筒面カッタと、前記第一のストレートカッタ又は前記第二のストレートカッタが、互いに着脱可能に結合されたものである。

請求項２の発明に係るシールリングの切断合口加工装置は、請求項１に記載の構成において、径方向カッタがシールリングの軸方向肉厚の任意の位置を外周側から径方向肉厚の任意の位置まで切断するものであり、円筒面カッタが前記シールリングの径方向肉厚の任意の位置を軸方向肉厚の任意の位置まで切断するものであり、第一のストレートカッタが前記円筒面カッタに着脱可能に結合されて前記シールリングをその軸方向肉厚の任意の位置まで切断するものであり、第二のストレートカッタが前記シールリングをその軸方向全長にわたって切断するものである。

請求項３の発明に係るシールリングの切断合口加工装置は、請求項１又は２に記載の構成において、径方向カッタ、円筒面カッタ、第一のストレートカッタ及び第二のストレートカッタが同方向へ進退するものであり、ワーク拘束ユニットが、シールリングの切断合口加工対象位置を前記径方向カッタ、円筒面カッタ、第一のストレートカッタ及び第二のストレートカッタの移動軌跡上に位置するように移動可能としたものである。

請求項１の発明に係るシールリングの切断合口加工装置によれば、シールリングにおける合口加工対象部分を、ワーク拘束ユニットによって、原形の曲率を保持した状態で拘束しながら、刃先がシールリングの肉厚内の任意半径に相当する曲率半径をもつ円弧状に形成された平板状の径方向カッタと、刃面がこの径方向カッタの刃先と同一の曲率半径で湾曲した円筒面カッタを含む複数のカッタを用いて加工するため、加工終了後に合口形成部分を円弧状に癖付けするといった後工程が不要である。また、前記径方向カッタ又は円筒面カッタと、前記第一のストレートカッタ又は前記第二のストレートカッタが、互いに着脱可能に結合されたことによって、ステップ状の合口を高精度に加工することができ、半径の異なるシールリングにも、径方向カッタの刃先の曲率及び円筒面カッタの刃面の曲率を変更するだけで対応することができる。

請求項２の発明に係るシールリングの切断合口加工装置によれば、シールリングの外周面において径方向カッタによる切込み線及びその両側から延びる第一のストレートカッタによる一対の切込み線からなるステップカット形状をなし、両端面において円筒面カッタによる切込み線及びその両側から延びる第一のストレートカッタによる一対の切込み線からなるステップカット形状をなし、内周面において第二のストレートカッタによる切込み線からなるストレートカット形状をなすトリプルステップカットの切断合口を加工することができる。

請求項３の発明に係るシールリングの切断合口加工装置によれば、シールリングの向きを変更することによって、径方向カッタ、円筒面カッタ、第一のストレートカッタ及び第二のストレートカッタの単純な往復動作だけでトリプルステップカットの切断合口加工を行うことができる。

以下、本発明に係るシールリングの切断合口加工装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。この加工装置は、ＰＴＦＥ等の合成樹脂材料からなるシールリングに、先に説明した図１２及び図１３に示されるような特殊ステップカット（トリプルステップカット）による切断合口１１０を形成するためのもので、図１はこの切断合口加工装置全体を示す正面図、図２は、シールリングと切断合口加工装置の各カットユニットとの関係を概略的に示す説明図、図３はこの切断合口加工装置におけるワーク拘束ユニットを示す正面図、図４はワーク拘束ユニットにおける可動治具本体を示す斜視図、図５はワーク拘束ユニットにおける固定治具を示す斜視図、図６は、図１の切断合口加工装置におけるカッタ動作ユニットを、径方向カットユニットを装着した状態で示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図であり、図７は図１の切断合口加工装置における側面ステップカットユニットの要部斜視図である。

図１に示される切断合口加工装置は、機体フレーム１に、ワーク拘束ユニット２と、カッタ動作ユニット３と、図２に示される径方向カットユニット４と、側面ステップカットユニット５と、内周ストレートカットユニット６とを備える。

図３に示されるように、ワーク拘束ユニット２は、図１の機体フレーム１に取り付けられる取付台２１と、この取付台２１に複数の螺子部材２２１を介して取り付けられた固定治具２２と、この固定治具２２に対して図３における上下方向進退可能に配置された可動治具２３と、この可動治具２３を固定治具２２へ向けて常時付勢するコイルスプリング２４と、可動治具２３をコイルスプリング２４の付勢力に抗して固定治具２２から離れる方向へ変位させる拘束解除螺子２５とを備える。また、取付台２１の取付方向は可変となっており、これによって、このワーク拘束ユニット２は、図３における正面が図１における正面を向いた状態と、図３における正面が図１における鉛直上方を向いた状態と、図３における正面が図１における鉛直下方を向いた状態とすることができる。

ワーク拘束ユニット２における可動治具２３は、図３に示されるように、可動治具本体２３１と、その両端から延び、取付台２１に設けられたガイドスリーブ２１２をそれぞれ貫通した互いに平行な一対のガイドロッド２３２と、その端部間に架設されたリテーナ２３３とを有する。コイルスプリング２４は、ガイドロッド２３２に外挿されると共に、ガイドスリーブ２１２とリテーナ２３３の間に適宜圧縮状態に介在されており、拘束解除螺子２５は、リテーナ２３３に回転自在に挿通されると共に、取付台２１にねじ込まれ、頭部２５ａがリテーナ２３３と係合可能となっている。

図３及び図５に示されるように、ワーク拘束ユニット２における固定治具２２は、可動治具本体２３１との対向面２２ａに、溝底が拘束対象のシールリング１００の内径と対応する曲率半径をもって円弧状に湾曲し、シールリング１００の円周方向一部を嵌め込み可能な拘束溝２２ｂと、この拘束溝２２ｂの長さ方向中間部と直交するように延び、かつこの拘束溝２２ｂよりも深いストレートカッタ挿入溝２２ｃが形成されている。なお、拘束溝２２ｂは、請求項１に記載された拘束面に相当する。

図３及び図４に示されるように、可動治具本体２３１は、固定治具２２との対向面２３１ａに、溝底が加工対象のシールリング１００（図３参照）の外径と対応する曲率半径をもって円弧状に湾曲し、シールリング１００の円周方向一部を嵌め込み可能な拘束溝２３１ｂが形成され、正面側に、この拘束溝２３１ｂへ向けて延びるストレートカッタ挿入溝２３１ｃが形成され、更に、この拘束溝２３１ｂの軸方向任意の位置へ向けて固定治具２２との対向方向へ貫通した径方向カッタ挿入スリット２３１ｄが形成されている。なお、拘束溝２３１ｂは、請求項１に記載された拘束面に相当する。

また、固定治具２２と可動治具本体２３１の互いの対向面２２ａ，２３１ａは、拘束溝２２ｂの溝底より大径で拘束溝２３１ｂの溝底より小径の曲率半径をもった湾曲面をなしており、また対向面２２ａよりも対向面２３１ａが僅かに大径であり、したがって拘束溝２２ｂ，２３１ｂ間にシールリング１００を挟持した図３の状態では、円弧状に延びる円筒面カッタ挿入スリット２ａをもって近接対向されるようになっている。

すなわち、このワーク拘束ユニット２は、シールリング１００の円周方向一部を、固定治具２２の拘束溝２２ｂと、可動治具本体２３１の拘束溝２３１ｂとの間に挟持状態に嵌合し、コイルスプリング２４の付勢力によって拘束するもので、拘束溝２２ｂ，２３１ｂは、シールリング１００の内外径と合致する曲率半径で湾曲しているため、シールリング１００を、その原形を保持したままで拘束することができる。また、拘束解除螺子２５により、コイルスプリング２４を圧縮する方向へ可動治具２３を変位させれば、固定治具２２から可動治具本体２３１が開いて拘束を解除することができる。

カッタ動作ユニット３は、図１に示される機体フレーム１の上部梁１１上に取り付けられたハンドル部３１と、機体フレーム１の中段梁１２に、図６に示されるベース３２を介して取り付けられたボディ３３と、上下両端がベース３２とボディ３３に固定され鉛直方向に延在されたガイドロッド３４と、ボディ３３の正面に移動可能に配置されガイドロッド３４によって移動が案内されたスライダ３５と、ガイドロッド３４に外挿されると共にベース３２とスライダ３５の間に適宜圧縮状態に介在され、スライダ３５を上方へ付勢する復帰スプリング３６とからなる。また、前記ハンドル部３１は、図１に示されるように、水平軸３１１の端部に取り付けられたハンドル本体３１２と、このハンドル本体３１２による水平軸３１１の回転を鉛直方向進退に変換するギヤ部３１３と、このギヤ部３１３により鉛直方向進退する押し下げロッド３１４からなり、押し下げロッド３１４の下端部が、スライダ３５の上部に突設した受圧ピン３５１の頭部と近接対向している。

すなわち、このカッタ動作ユニット３は、ハンドル装置３１におけるハンドル本体３１２の回転操作によって下降する押し下げロッド３１４が、受圧ピン３５１の頭部に接触してこれを押し下げ、これによってスライダ３５を、図６に示されるガイドロッド３４に沿って下方変位させ、このスライダ３５を介して径方向カットユニット４、側面ステップカットユニット５あるいは内周ストレートカットユニット６を切断動作させるものである。

径方向カットユニット４は、図６に示されるように、カッタ動作ユニット３のスライダ３５に着脱自在に取り付けられる刃具ホルダ４１と、この刃具ホルダ４１に螺子４２を介して着脱可能に取り付けられた径方向カッタ４３とからなる。径方向カッタ４３は平板状の刃物であって、図３に示されるワーク拘束ユニット２を、このワーク拘束ユニット２に拘束したシールリング１００の軸心が図１の正面を向くように機体フレーム１に取り付けた時に、前記シールリング１００の軸心と直交する仮想平面に沿って鉛直下方へ延び、下端の刃先４３ａが刃面４３ｂ上でシールリング１００の肉厚内の任意半径に相当する曲率半径、つまりシールリング１００の肉厚内の任意の点を通り、シールリング１００の内外径と同心の円周の半径に相当する曲率半径をもつ円弧状に形成されている。言い換えれば、この径方向カッタ４３は、取付状態において、シールリング１００の径方向に対する刃先４３ａの投影形状が前記軸心と直交する直線状をなし、軸方向に対する刃先４３ａの投影形状が前記曲率半径の円弧状をなす。

ワーク拘束ユニット２を、このワーク拘束ユニット２に拘束したシールリング１００の軸心が図１の正面を向くように機体フレーム１に取り付けた状態において、カッタ動作ユニット３のスライダ３５と一体に鉛直方向へ進退する径方向カッタ４３の刃先４３ａは、可動治具本体２３１に形成された径方向カッタ挿入スリット２３１ｄを通るようになっている。すなわち、この刃先４３ａは、ワーク拘束ユニット２に拘束されたシールリング１００における軸方向肉厚の任意の位置へ向けて、径方向カッタ挿入スリット２３１ｄを通って進退し、図２に示されるように、シールリング１００の外周面１０１に切込み線Ｃ_１として現われる平面状の切断面ＣＦ_１を形成するものである。

径方向カットユニット４におけるスライダ３５のストローク下限、言い換えれば径方向カッタ４３の刃先４３ａのストローク下限は、スライダ３５に取り付けたマイクロメータ３７の測定ピン３７ａとその下方に位置してボディ３３の側面に固定されたストッパ３８との鉛直距離の測定によって突出量が調整されたストッパボルト３９によって規定される。そして、このようなストッパ機構によって、径方向カッタ４３によりシールリング１００に形成される切断面ＣＦ_１が、シールリング１００の径方向肉厚の任意の深さに達するようになっている。

側面ステップカットユニット５は、図７に示されるような、直方体状の治具５１１と、これに嵌合され螺子５１３で緊結されるＬ字形の治具５１２とからなる刃具ホルダ５１と、前記治具５１１，５１２間のＬ字形の隙間に互いに刃先５２ａ，５３ａが略Ｌ字形をなすように組み合わされた状態で着脱可能に固定された円筒面カッタ５２及び第一のストレートカッタ５３からなる。また、刃具ホルダ５１は、図６に示されるカッタ動作ユニット３のスライダ３５に着脱自在に取り付けられるものである。

側面ステップカットユニット５をカッタ動作ユニット３のスライダ３５に取り付け、図３に示されるワーク拘束ユニット２を、このワーク拘束ユニット２に拘束したシールリング１００の軸心が図１の鉛直上方を向くように機体フレーム１に取り付けた状態では、側面ステップカットユニット５における円筒面カッタ５２は、図２にシールリング１００との関係で示されるように、刃面５２ｂがシールリング１００の肉厚内の任意半径に相当する曲率半径、つまりシールリング１００の肉厚内の任意の点を通り、シールリング１００の内外径と同心の円周の半径に相当する曲率半径をもって湾曲した円筒面状であって、刃先５２ａがシールリング１００の軸心と直交する仮想平面に沿って延びている。言い換えれば、この円筒面カッタ５２は、シールリング１００の軸方向に対する刃先５２ａの投影形状が、径方向カッタ４３の刃先４３ａと同曲率半径の円弧状をなし、形方向に対する刃先５２ａの投影形状が、シールリング１００の軸心と直交する直線状をなす。また、円筒面カッタ５２における第一のストレートカッタ５３側の端縁の延長線は、径方向カッタ４３の幅方向一側縁の延長線と交差する位置にあり、円筒面カッタ５２の幅は、径方向カッタ４３の幅の１／２となっている。

そして、カッタ動作ユニット３のスライダ３５によって鉛直方向へ進退する円筒面カッタ５２は、シールリング１００の軸心が図１の鉛直上方を向くように機体フレーム１に取り付けたワーク拘束ユニット２の固定治具２２と可動治具本体２３１との間の円筒面カッタ挿入スリット２ａを通り、その刃先５２ａが、水平に保持されたシールリング１００の径方向肉厚の任意の部分から、シールリング１００の一端面１０２に円弧状の切込み線Ｃ_２として現われる円筒面状の切断面ＣＦ_２及び他端面１０３に円弧状の切込み線Ｃ_５として現われる円筒面状の切断面ＣＦ_４を形成するものである。また、この切断面ＣＦ_２，ＣＦ_４の内端は、先に説明したストッパ機構によって、軸方向任意の深さに達し、径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の内端と直交するようになっている。

また、側面ステップカットユニット５における第一のストレートカッタ５３は平板状であって、側面ステップカットユニット５をカッタ動作ユニット３のスライダ３５に取り付け、ワーク拘束ユニット２をシールリング１００の軸心が図１の鉛直上方を向くように機体フレーム１に取り付けた状態においては、図２にシールリング１００との関係で示されるように、刃先５３ａがシールリング１００の軸心と略平行な仮想平面に沿って前記軸心と直交する方向へ延びている。言い換えれば、この第一のストレートカッタ５３は、シールリング１００の軸方向に対する刃先５３ａの投影形状、及び軸心を通る平面への投影形状が、いずれも直線状をなす。

そして、円筒面カッタ５２と一体的に鉛直方向へ進退する第一のストレートカッタ５３は、図３に示されるワーク拘束ユニット２の可動治具本体２３１に形成されたストレートカッタ挿入溝２３１ｃを通り、その刃先５３ａが、ワーク拘束ユニット２に拘束されたシールリング１００に、軸方向任意の深さまで進入して、図２に示されるように、円筒面カッタ５２による切断面ＣＦ_２又はＣＦ_４の一端から外径側へ延び、シールリング１００の一端面１０２と外周面１０１に直線状の切込み線Ｃ_３，Ｃ_４として現われる平面状の切断面ＣＦ_３、又はシールリング１００の一端面１０２と外周面１０１に直線状の切込み線Ｃ_６，Ｃ_７として現われる平面状の切断面ＣＦ_５を形成するものである。そして、第一のストレートカッタ５３によるこれらの切断面ＣＦ_３，ＣＦ_５は、その内端が、径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の円周方向両端と直交する位置に形成される。

なお、図２には、側面ステップカットユニット５（円筒面カッタ５２及び第一のストレートカッタ５３）がシールリング１００の軸方向両側に位置して、二組示されているが、実際には、例えばシールリング１００の一端面１０２側から側面ステップカットユニット５による加工を行った後、ワーク拘束ユニット２を反転させて、シールリング１００の他端面１０３が鉛直上方を向くようにし、同一の側面ステップカットユニット５により加工するため、側面ステップカットユニット５は一組だけで良い。

内周ストレートカットユニット６も、カッタ動作ユニット３のスライダ３５に、先に説明した径方向カットユニット４の刃具ホルダ４１と同様の刃具ホルダ（不図示）を備え、この刃具ホルダを介して、図２に示されるような第二のストレートカッタ６１が着脱可能に固定されたものである。

第二のストレートカッタ６１は平板状であって、内周ストレートカットユニット６をカッタ動作ユニット３のスライダ３５に取り付け、図３に示されるワーク拘束ユニット２をシールリング１００の軸心が図１の鉛直上方を向くように機体フレーム１に取り付けた状態では、図２にシールリング１００との関係で示されるように、径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の幅方向（円周方向）任意の位置から側面ステップカットユニット５の円筒面カッタ５２による切断面ＣＦ_２，ＣＦ_４の内周側の位置へ向けて往復移動する刃先が、シールリング１００の軸心と略平行な仮想平面に沿って、前記軸心と直交する方向に対して傾斜して延びる剣先部分６１ａと、そこから軸方向に延びると共にシールリング１００の外周側を向いた部分６１ｂからなる。すなわち、シールリング１００の軸方向に対する刃先５３ａの投影形状、及び軸心を通る平面への投影形状が、いずれも直線状をなす。

そして、カッタ動作ユニット３のスライダ３５によって鉛直方向へ進退する第二のストレートカッタ６１は、シールリング１００の軸心が図１の鉛直上方を向くように機体フレーム１に取り付けたワーク拘束ユニット２の固定治具２２に形成されたストレートカッタ挿入溝２２ｃを通り、その刃先６１ａ，６１ｂが、シールリング１００に、径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の幅方向（円周方向）中間から側面ステップカットユニット５の円筒面カッタ５２による切断面ＣＦ_２，ＣＦ_４の内周側を軸方向全長にわたって切断し、シールリング１００の両端面１０２，１０３及び内周面１０４に直線状の切込み線Ｃ_８，Ｃ_９，Ｃ_１０として現われる平面状の切断面ＣＦ_６を形成するものである。

次に、上述の構成を備える切断合口加工装置により、シールリング１００に先に説明した図１２及び図１３に示されるような特殊ステップカット（トリプルステップカット）による切断合口１１０を形成する工程を、順を追って説明する。図８は、径方向カットユニット４による外周カット工程を概略的に示す説明図、図９は、側面ステップカットユニット５による第一の側面カット工程を概略的に示す説明図、図１０は、側面ステップカットユニット５による第二の側面カット工程を概略的に示す説明図、図１１は、内周ストレートカットユニット６による内周ストレートカット工程を概略的に示す説明図である。

すなわち、シールリング１００に図１２及び図１３に示されるような切断合口１１０を加工するに際しては、まず図８に示される外周カット工程が実行される。この工程では、図１及び図３に示されるように、ワーク拘束ユニット２によって、軸心が正面側へ水平に向くように拘束したシールリング１００に、カッタ動作ユニット３のハンドル部３１の操作によってスライダ３５を押し下げ、このスライダ３５に刃具ホルダ４１を介して保持された径方向カッタ４３によって、図８に示されるような切断面ＣＦ_１を形成する。

径方向カッタ４３は、図４に示される可動治具本体２３１に形成された径方向カッタ挿入スリット２３１ｄを通って、シールリング１００の外周面１０１における軸方向任意の位置から径方向任意の深さまで刺し込まれ、その刃先４３ａが、シールリング１００の肉厚内の任意半径に相当する曲率半径をもって湾曲した円弧状をなすため、これによって形成される切断面ＣＦ_１は、図８に示されるようにシールリング１００の軸心に対して垂直な平面をなすと共に、内端が刃先４３ａと対応する円弧状に形成され、外端はシールリング１００の外周面１０１に切込み線Ｃ_１として現われる。そしてこの切断面ＣＦ_１は、図１２及び図１３に示されるシールリング１００の切断合口１１０における一方の棒状突部１１３及び溝状凹部１１５と、他方の棒状突部１１４及び溝状凹部１１６との軸方向密接面に相当するものである。

次に、図９に示される側面ステップカットユニット５による第一の側面カット工程へ移行する。この工程では、ワーク拘束ユニット２の取付姿勢を、シールリング１００の一方の端面１０２が鉛直上方を向くように変更したうえで、側面ステップカットユニット５を取り付けたカッタ動作ユニット３のスライダ３５を、ハンドル部３１の操作によって押し下げ、この側面ステップカットユニット５における円筒面カッタ５２及び第一のストレートカッタ５３によって、図９に示されるような切断面ＣＦ_２，ＣＦ_３を同時に形成する。

円筒面カッタ５２は、図３に示されるワーク拘束ユニット２の固定治具２２と可動治具本体２３１との間に円弧状に形成された円筒面カッタ挿入スリット２ａを通って、図９に示されるシールリング１００の端面１０２における径方向任意の位置から軸方向任意の深さまで刺し込まれ、その刃面５２ｂが、径方向カッタ４３の刃先４３ａと同一の曲率半径をもって湾曲した円筒面状をなすため、これによって形成される切断面ＣＦ_２は円筒面状をなすと共に、内端が径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の内端と直角に交差し、外端がシールリング１００の一端面１０２に円弧状の切込み線Ｃ_２として現われる。そしてこの切断面ＣＦ_２は、図１２及び図１３に示されるシールリング１００の切断合口１１０における一方の棒状突部１１４と溝状凹部１１５との径方向密接面に相当するものである。

また、第一のストレートカッタ５３は、ワーク拘束ユニット２の可動治具本体２３１に形成されたストレートカッタ挿入溝２３１ｃを通って、径方向に延びるその刃先５３ａが、図９に示されるシールリング１００の端面１０２から径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の円周方向一端へ向けて軸方向任意の深さまで刺し込まれるため、これによって形成される切断面ＣＦ_３は、円筒面カッタ５２によるＣＦ_２及び径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の双方とほぼ直角に交差し、外端がシールリング１００の一端面１０２の直線状の切込み線Ｃ_３及び外周面１０１の直線状の切込み線Ｃ_４として現われる。そしてこの切断面ＣＦ_３は、図１２及び図１３に示されるシールリング１００の切断合口１１０における一方の棒状突部１１４と溝状凹部１１５との円周方向対向面に相当するものである。

第一の側面カット工程が終了したら、シールリング１００の他端面１０３が鉛直上方を向くように、ワーク拘束ユニット２を反転させてから、図１０に示される側面ステップカットユニット５による第二の側面カット工程へ移行する。第二の側面カット工程は、先に述べた第一の側面カット工程と同様であって、すなわち、側面ステップカットユニット５を取り付けたカッタ動作ユニット３のスライダ３５を、ハンドル部３１の操作によって押し下げ、この側面ステップカットユニット５における円筒面カッタ５２及び第一のストレートカッタ５３によって、図１０に示されるような切断面ＣＦ_４，ＣＦ_５を同時に形成する。

円筒面カッタ５２によって形成される切断面ＣＦ_４は円筒面状をなすと共に、内端が径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の内端と直角に交差し、外端がシールリング１００の端面１０３に円弧状の切込み線Ｃ_５として現われ、第一のストレートカッタ５３による切断面ＣＦ_５と反対側の端部が、第一の側面カット工程により形成された切断面ＣＦ_２における切断面ＣＦ_３と反対側の端部と連続した直線をなす位置にある。また、この切断面ＣＦ_４は、図１２及び図１３に示されるシールリング１００の切断合口１１０における他方の棒状突部１１３と溝状凹部１１６との径方向密接面に相当するものである。

また、第一のストレートカッタ５３は、図３に示されるワーク拘束ユニット２の可動治具本体２３１に形成されたストレートカッタ挿入溝２３１ｃを通って、径方向に延びるその刃先５３ａが、図１０に示されるシールリング１００の端面１０３から径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の円周方向一端へ向けて軸方向任意の深さまで刺し込まれるため、これによって形成される切断面ＣＦ_５は、円筒面カッタ５２によるＣＦ_４及び径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の双方とほぼ直角に交差し、外端がシールリング１００の端面１０３の直線状の切込み線Ｃ_６及び外周面１０１の直線状の切込み線Ｃ_７として現われる。そしてこの切断面ＣＦ_５は、図１２及び図１３に示されるシールリング１００の切断合口１１０における棒状突部１１３と溝状凹部１１６との円周方向対向面に相当するものである。

ここで、側面ステップカットユニット５における円筒面カッタ５２と第一のストレートカッタ５３は、先に説明したように、図７に示される刃具ホルダ５１の治具５１１，５１２によって、互いに刃先５２ａ，５３ａが略Ｌ字形をなすように組み合わされているため、Ｌ字形に屈曲させた１枚の刃を用いた場合のように、第一の側面カット工程による切断面ＣＦ_２，ＣＦ_３の交差部、及び第二の側面カット工程による切断面ＣＦ_４，ＣＦ_５の交差部がＲ状に形成されるようなことがなく、高精度に加工することができる。

次に、図１１に示される内周ストレートカットユニット６による内周ストレートカット工程へ移行する。この工程では、カッタ動作ユニット３のスライダ３５に内周ストレートカットユニット６を取り付け、ハンドル部３１の操作によってこのスライダ３５を押し下げて、内周ストレートカットユニット６の第二のストレートカッタ６１によって、図１１に示されるような切断面ＣＦ_６を形成する。

第二のストレートカッタ６１は、図３に示されるワーク拘束ユニット２の固定治具２２に形成されたストレートカッタ挿入溝２２ｃを通って、その刃先６１ａ，６１ｂが、シールリング１００に、径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１の内端の円周方向任意の位置から内周側を、軸方向全長にわたって切断するものである。そして、これによって形成される切断面ＣＦ_６は、図１２及び図１３に示されるシールリング１００の切断合口１１０におけるストレートカット面１１１，１１２に相当するもので、径方向カッタ４３による切断面ＣＦ_１及び円筒面カッタ５２による切断面ＣＦ_２，ＣＦ_４の双方と直交する平面状をなし、シールリング１００の両端面１０２，１０３及び内周面１０４に直線状の切込み線Ｃ_８，Ｃ_９，Ｃ_１０として現われる。

上述のような一連の工程によって形成された切断合口は、図２に示されるように、シールリング１００の外周面１０１において切込み線Ｃ_１，Ｃ_４，Ｃ_７によるステップ形状をなし、一方の端面１０２において切込み線Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_１０によるステップ形状をなし、他方の端面１０３において切込み線Ｃ_５，Ｃ_６，Ｃ_８によるステップ形状をなし、内周面１０４において切込み線Ｃ_９によるストレート状をなす、いわゆるトリプルステップカットとなる。

そして、上述のように、シールリング１００における合口加工対象部分を、ワーク拘束ユニット２によって、原形の曲率を保持した状態で拘束しながら、刃先４３ａがシールリング１００の肉厚内の任意半径に相当する曲率半径をもつ円弧状に形成された平板状の径方向カッタ４３と、刃面５２ｂがこの径方向カッタ４３の刃先４３ａと同一の曲率半径で湾曲した円筒面状をなす円筒面カッタ５２を含む複数のカッタを用いて加工するため、加工終了後に合口形成部分を円弧状に癖付けするといった後工程が不要である。

また、先に説明したように、円筒面カッタ５２と第一のストレートカッタ５３が互いに略Ｌ字形をなすように組み合わされて切断面ＣＦ_２，ＣＦ_３からなる側面ステップカット及び切断面ＣＦ_４，ＣＦ_５からなる側面ステップカットを行なうようにしたため、Ｒ面のないシャープな合口を形成することができ、更には、半径の異なるシールリング１００を加工する場合には、径方向カッタ４３の刃先４３ａ及び円筒面カッタ５２の刃面５２ｂの曲率半径を変更するだけで、第一のストレートカッタ５３及び第二のストレートカッタ６１は共用できるため、コストの上昇を抑えることができ、湾曲したカッタとストレートカッタをＬ字形に連続させた複合形状のカッタを製作する場合に比較して、径方向カッタ４３及び円筒面カッタ５２の製作も容易である。

なお、上述した実施の形態では、第一のストレートカッタ５３をその刃先５３ａがシールリング１００の軸心と直交する方向へ延びるものとし、円筒面カッタ５２と略Ｌ字形をなすように組み合わせて、シールリング１００を軸方向へ切断するものとしたが、この第一のストレートカッタ５３は、刃先５３ａが軸方向へ延びる形状とし、径方向カッタ４３と互いにＬ字形をなすように組み合わせて、シールリング１００を径方向カッタ４３と共に径方向へ切断するように構成することもできる。

本発明に係るシールリングの切断合口加工装置の好ましい実施の形態を示す装置全体の正面図である。シールリングと切断合口加工装置の各カットユニットとの関係を概略的に示す説明図である。図１の切断合口加工装置におけるワーク拘束ユニットを示す正面図である。図３のワーク拘束ユニットにおける可動治具本体を示す斜視図である。図３のワーク拘束ユニットにおける固定治具を示す斜視図である。図１の切断合口加工装置におけるカッタ動作ユニットを、径方向カットユニットを装着した状態で示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。図１の切断合口加工装置による切断合口加工工程の全体を概略的に示す説明図である。径方向カットユニット（径方向カッタ）による外周カット工程を概略的に示す説明図である。側面ステップカットユニットによる第一の側面カット工程を概略的に示す説明図である。側面ステップカットユニットによる第二の側面カット工程を概略的に示す説明図である。内周ストレートカットユニットによる内周ストレートカット工程を概略的に示す説明図である。特殊ステップカットによる切断部を有するシールリングを示す部分斜視図である。図１２のシールリングを拡径させて切断合口を開いた状態を示す部分斜視図である。

符号の説明

１機体フレーム
２ワーク拘束ユニット
２ａ円筒面カッタ挿入スリット
２２固定治具
２２ｂ，２３１ｂ拘束溝（拘束面）
２２ｃ，２３１ｃストレートカッタ挿入溝
２３可動治具
２３１可動治具本体
２３１ｄ径方向カッタ挿入スリット
３カッタ動作ユニット
４径方向カットユニット
４１，５１刃具ホルダ
４３径方向カッタ
４３ａ，５２ａ，５３ａ刃先
４３ｂ，５２ｂ刃面
５側面ステップカットユニット
５２円筒面カッタ
５３第一のストレートカッタ
６内周ストレートカットユニット
６１第二のストレートカッタ
１００シールリング
１１０切断合口
Ｃ_１〜Ｃ_１０切込み線
ＣＦ_１〜ＣＦ_６切断面

Claims

シールリング（１００）をその径方向両側からそれぞれ前記シールリング（１００）の内径及び外径と合致する曲率半径の拘束面（２２ｂ，２３１ｂ）を有する治具（２２，２３）で拘束するワーク拘束ユニット（２）と、前記シールリング（１００）の軸心と直交する平板状であって刃先（４３ａ）が刃面（４３ｂ）上で前記シールリング（１００）の肉厚内の任意半径に相当する曲率半径をもつ円弧状をなし前記シールリング（１００）をその径方向へ切断する径方向カッタ（４３）と、刃面（５２ｂ）が前記径方向カッタ（４３）の刃先（４３ａ）と同一の曲率半径で湾曲した円筒面状であって刃先（５２ａ）が前記軸心と直交する平面上を延び前記シールリング（１００）をその軸方向へ切断する円筒面カッタ（５２）と、前記軸心と略平行な平板状であって刃先（５３ａ）が前記軸心と直交する方向又は軸方向へ延び前記円筒面カッタ（５２）による切断位置の円周方向一端かつ外周側で前記シールリング（１００）を軸方向又は径方向へ切断する第一のストレートカッタ（５３）と、前記軸心と略平行な平板状であって前記円筒面カッタ（５２）による切断位置の円周方向他端かつ内周側で前記シールリング（１００）を軸方向又は径方向へ切断する第二のストレートカッタ（６１）とを備え、前記径方向カッタ（４３）又は円筒面カッタ（５２）と、前記第一のストレートカッタ（５３）又は前記第二のストレートカッタ（６１）が、互いに着脱可能に結合されたことを特徴とするシールリングの切断合口加工装置。
径方向カッタ（４３）がシールリング（１００）の軸方向肉厚の任意の位置を外周側から径方向肉厚の任意の位置まで切断するものであり、円筒面カッタ（５２）が前記シールリング（１００）の径方向肉厚の任意の位置を軸方向肉厚の任意の位置まで切断するものであり、第一のストレートカッタ（５３）が前記円筒面カッタ（５２）に着脱可能に結合されて前記シールリング（１００）をその軸方向肉厚の任意の位置まで切断するものであり、第二のストレートカッタ（６１）が前記シールリング（１００）をその軸方向全長にわたって切断するものであることを特徴とする請求項１に記載のシールリングの切断合口加工装置。
径方向カッタ（４３）、円筒面カッタ（５２）、第一のストレートカッタ（５３）及び第二のストレートカッタ（６１）が同方向へ進退するものであり、ワーク拘束ユニット（２）を、シールリング（１００）の切断合口加工対象位置が前記径方向カッタ（４３）、円筒面カッタ（５２）、第一のストレートカッタ（５３）及び第二のストレートカッタ（６１）の移動軌跡上に位置するように移動可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリングの切断合口加工装置。