JP2011157975A

JP2011157975A - オリフィスの加工方法

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Publication number: JP2011157975A
Application number: JP2011107784A
Authority: JP
Inventors: Masato Higuma; 真人樋熊; Kenichi Gunji; 賢一郡司; Tsuneyoshi Inoue; 常好井上; Yasuyuki Tanaka; 耕幸田中; Hideki Fukushima; 英樹福島
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP5241884B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、穴径の異なる凹部及びオリフィスを高い位置精度で、且つ短時間で加工することが可能なオリフィスの加工方法を提供することにある。
【解決手段】ベース２ｂ上に設けられテーブルＢを設けたＢ軸角度割出し装置３と、テーブルＢ上に設けられテーブルＡを設けたＡ軸角度割出し装置２５と、テーブルＡ上に設けられワークを保持するチャック３２と、ベース上に設けられ軸線Ｚ方向に動作可能なベースＺ６と、ベースＺ上に設けられ軸線Ｘ方向に動作可能なベースＸ８と、ベースＸ上に設けられ軸線Ｙ方向に昇降動作可能なパンチ保持部１３と、パンチ保持部に軸線Ｚと平行に保持された複数のパンチ１９，２２とからなるプレス装置で、ワークの姿勢を変えてパンチをＺ方向に動かして所望の位置にプレス加工するサイクルを、ワークをチャックしたまま先端径・形状違いのパンチで連続的に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は一対のパンチとダイ、及びそれらを保持するプレートからなる金型を用いた穴加工方法に関するものであり、特に燃料噴射弁のオリフィス（噴孔）を、燃料噴射弁の軸線に傾斜させ、オリフィスの出口部にオリフィス径よりも大きな径の凹部と共に形成する、段付き穴加工に好適な加工方法に関する。

従来、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なステージと、Ｚ軸方向に昇降可能な昇降機構とを備え、ステージ面に対して平行な軸周りに揺動可能であり、かつステージ面に垂直な軸周りに回転可能な回転機構をステージ上に備え、被加工材であるオリフィスプレートを保持するコレットチャックを回転機構上に固定し、加工ツールを保持するツールホルダを昇降機構に固定したオリフィスの加工装置が知られている（特許文献１参照）。この加工装置では、加工ツールを交換するツールチェンジャを備えており、被加工材であるオリフィスプレートをコレットチャックに保持したままで、加工ツールを交換しながら、径の異なる複数の凹部及びオリフィスを加工することができる。更に、コレットチャックに保持されたオリフィスプレートを、ステージでＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、加工ツールに対する傾き角度を回転機構で変えながら、凹部及びオリフィスの軸線がオリフィスプレートの中心軸線に対して異なる角度に傾斜した６組の凹部及びオリフィスを加工している。

特開２００８−１８４９７７号公報

上記従来技術では、穴径の異なる凹部及びオリフィスを加工するために、穴径に応じた加工ツールに交換する必要がある。加工ツールを交換することにより、加工ツールの先端位置と被加工材であるオリフィスプレートとの相対的な位置関係がずれてしまう可能性がある。そのため、加工ツールを交換するたびに、加工ツールの先端位置と被加工材であるオリフィスプレートとの相対的な位置関係を調整する作業が必要になり、加工時間が長くなる。ここで、穴径とは凹部やオリフィスの径のことを意味している。凹部やオリフィスは穴に含まれ、特に貫通した穴であるオリフィスは孔に含まれる。従って、オリフィスの穴径は孔径ともいう。

本発明の目的は、穴径の異なる凹部及びオリフィスを高い位置精度で、且つ短時間で加工することが可能なオリフィスの加工方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のオリフィスの加工方法は、
チャックに保持されたワークとの相対的位置関係が記憶され、水平方向に軸線を有するように配置された複数のパンチの中から、いずれか一つのパンチを選択する第１のステップと、
前記第１のステップの後に、鉛直線方向とパンチ軸線方向とに垂直な第１の軸線方向及び鉛直線方向に前記パンチを位置決めする第２のステップと、
鉛直線方向の第２の軸線周り及び前記第２の軸線周りに揺動可能な水平方向の第３の軸線周りに前記ワークを揺動及び回転させて前記ワークを位置決めする第３のステップと、
前記第２及び前記第３のステップの後に、前記パンチをパンチ軸線方向に直進させて前記ワークを押圧加工する第４のステップと、
前記第４のステップの後に、前記第４のステップにおける直進方向とは逆方向にパンチを直進させて前記ワークからパンチの引抜きを行う第５のステップと、を有し、
前記第１から前記第５のステップを実行した後に、前記ワークをチャックに保持したままの状態で、第１のステップに戻り、先の第１のステップで選択したパンチとは別のパンチを選択し、第２から第５のステップを実行することによりオリフィス及び前記オリフィスの出口開口部に位置する凹部を含む穴加工を行う。

また、上記加工方法において、
第１から第５のステップを実行することにより、ワークの表面にワークの中心軸線に対して傾いた軸線を有する凹部を形成し、
前記凹部を形成した後に、第２から第５のステップを実行することにより、前記凹部を押圧加工したパンチを使用して、前記凹部とは異なる位置に凹部を形成することにより、複数の凹部を形成し、
前記複数の凹部を形成した後に、第１のステップを実行して前記複数の凹部を押圧加工したパンチとは別のパンチを選択し、第２から第５のステップを実行することにより前記複数の凹部のうちいずれか一つの凹部内にオリフィスを形成し、
前記オリフィスを形成した後に、第２から第５のステップを実行することにより、前記複数の凹部のうち他の凹部内に、前記オリフィスを押圧加工したパンチを使用して、オリフィスを押圧加工するとよい。

本発明によれば、穴径の異なる凹部及びオリフィスを高い位置精度で、且つ短時間で加工することが可能になる。特に、燃料噴射弁の中心軸線に対して傾斜角度が異なる偏向オリフィスを複数有する構成にあっては、各オリフィス間の位置及び角度の精度を高めることができるので、本発明の加工方法により、噴射特性のばらつきの少ない燃料噴射弁を得ることができる。

横型プレス装置の正面図。横型プレス装置の平面図（Ｂ軸を回転させた状態）。図２の加工部拡大図。オリフィスプレートの平面図。図４のＥ−Ｅ方向断面図。パンチ配置図（図１の矢視Ｄ方向）。位置決め穴４６の加工部拡大図。面押し穴５４ａの加工部拡大図。ザグリ穴５４ｂの加工部拡大図。オリフィス５４の加工部拡大図。ワーク排出後の加工部拡大図。

本発明の実施例は以下の形態を有するものである。

チャックに保持されたワークとの相対的位置関係が記憶され、水平方向に軸線を有するように配置された複数のパンチの中から、いずれか一つのパンチを選択する第１のステップと、
前記第１のステップの後に、鉛直線方向とパンチ軸線方向とに垂直な第１の軸線方向及び鉛直線方向に前記パンチを位置決めする第２のステップと、
鉛直線方向の第２の軸線周り及び前記第２の軸線周りに揺動可能な水平方向の第３の軸線周りに前記ワークを揺動及び回転させて前記ワークを位置決めする第３のステップと、
前記第２及び前記第３のステップの後に、前記パンチをパンチ軸線方向に直進させて前記ワークを押圧加工する第４のステップと、
前記第４のステップの後に、前記第４のステップにおける直進方向とは逆方向にパンチを直進させて前記ワークからパンチの引抜きを行う第５のステップと、を有し、
前記第１から前記第５のステップを実行した後に、前記ワークをチャックに保持したままの状態で、第１のステップに戻り、先の第１のステップで選択したパンチとは別のパンチを選択し、第２から第５のステップを実行することによりオリフィス及び前記オリフィスの出口開口部に位置する凹部を含む穴加工を行う。

また上記オリフィスの加工方法において、
第１から第５のステップを実行することにより、ワークの表面にワークの中心軸線に対して傾いた軸線を有する凹部を形成し、
前記凹部を形成した後に、第２から第５のステップを実行することにより、前記凹部を押圧加工したパンチを使用して、前記凹部とは異なる位置に凹部を形成することにより、複数の凹部を形成し、
前記複数の凹部を形成した後に、第１のステップを実行して前記複数の凹部を押圧加工したパンチとは別のパンチを選択し、第２から第５のステップを実行することにより前記複数の凹部のうちいずれか一つの凹部内にオリフィスを形成し、
前記オリフィスを形成した後に、第２から第５のステップを実行することにより、前記複数の凹部のうち他の凹部内に、前記オリフィスを押圧加工したパンチを使用して、オリフィスを押圧加工する。

更に具体的には、ベースと、前記ベース上に設けられ、軸線Ｂ回りに回転角度を調節可能なテーブルＢを設けたＢ軸角度割出し装置と、前記テーブルＢ上に設けられ、前記軸線Ｂと直交する軸線Ａ回りに回転角度を調節可能なテーブルＡを設けたＡ軸角度割出し装置と、前記テーブルＡ上に設けられ、前記テーブルＡと同芯に回転するチャックを備えたワーク保持部と、チャックに保持された円筒状ワークと、前記ワーク排出時に前記軸線Ａ方向に動作する排出ピンと、前記Ａ軸角度割出し装置の前記テーブルＡと逆側端面に保持され、前記チャック部に推力を加えて前記チャックの開閉を行うアクチュエータａと、前記アクチュエータａの前記テーブルＡと逆側端面に保持され、前記排出ピンを動作させるアクチュエータｂと、前記ベース上に設けられ、前記軸線Ｂと直交した軸線Ｚ方向に動作可能なベースＺと、前記ベースＺ上に設けられ、前記軸線Ｚと直交する軸線Ｘ方向に動作可能なベースＸと、前記ベースＸ上に設けられ、前記軸線Ｘと直行する軸線Ｙ方向に昇降動作可能なパンチ保持部と、前記パンチ保持部に前記軸線Ｚと平行に保持され、先端の径が異なる複数のパンチからなり、前記ベースＸを前記軸線Ｘ方向に移動させるＸ方向アクチュエータと、前記ベースＹを前記軸線Ｙ方向に移動させるＹ方向アクチュエータと、前記ベースＺを前記軸線Ｚ方向に移動させるＺ方向アクチュエータと、前記テーブルＡの前記軸線Ａ回りの回転角度を調節するＡ軸角度割出し装置と、前記テーブルＢの前記軸線Ｂ回りの回転角度を調節するＢ軸角度割出し装置と、前記アクチュエータａと、前記アクチュエータｂをＮＣプログラム制御する横型プレス装置を用いて、
前記Ａ軸角度割出し装置と前記Ｂ軸角度割出し装置を回転させて前記円筒状ワークを位置決めする第１のステップと、前記ベースＸと前記ベースＹを移動させてパンチを位置決めする第２のステップと、前記ベースＺを前記軸線Ｚ方向に直進させて所定のＺ位置まで前記円筒状ワークを押圧加工する第３のステップと、下死点でパンチを停止させる第４のステップと、第３のステップと逆方向に直進してパンチの引抜きを行う第５のステップを行い、さらに前記円筒状ワークを保持したまま同一、または別のパンチで、加工部をずらして第１〜第５のステップを複数回行い、その後前記排出ピンを前記軸線Ａ方向に移動させて前記円筒状ワークをチャック外に排出動作する。

また、上記加工方法を以下のようにして３次元部品の加工方法に応用することができる。

ベースと、前記ベース上に設けられ、軸線Ｂ回りに回転角度を調節可能なテーブルＢを設けたＢ軸角度割出し装置と、前記テーブルＢ上に設けられ、前記軸線Ｂと直交する軸線Ａ回りに回転角度を調節可能なテーブルＡを設けたＡ軸角度割出し装置と、前記テーブルＡ上に設けられ、前記テーブルＡと同芯に回転するチャックを備えたワーク保持部と、チャックに保持されたワークと、前記ワーク排出時に前記軸線Ａ方向に動作する排出ピンと、前記Ａ軸角度割出し装置の前記テーブルＡと逆側端面に保持され、前記チャック部に推力を加えて前記チャックの開閉を行うアクチュエータａと、前記アクチュエータａの前記テーブルＡと逆側端面に保持され、前記排出ピンを動作させるアクチュエータｂと、前記ベース上に設けられ、前記軸線Ｂと直交した軸線Ｚ方向に動作可能なベースＺと、前記ベースＺ上に設けられ、前記軸線Ｚと直交する軸線Ｘ方向に動作可能なベースＸと、前記ベースＸ上に設けられ、前記軸線Ｘと直行する軸線Ｙ方向に昇降動作可能なパンチ保持部と、前記パンチ保持部に前記軸線Ｚと平行に保持された複数のパンチからなる横型プレス装置を用いて、
前記Ａ軸角度割出し装置と前記Ｂ軸角度割出し装置を回転させて前記ワークを位置決めする第１のステップと、前記ベースＸと前記ベースＹを移動させてパンチを位置決めする第２のステップと、前記ベースＺを前記軸線Ｚ方向に直進させて所定のＺ位置まで前記ワークを押圧加工する第３のステップと、下死点でパンチを停止させる第４のステップと、第３のステップと逆方向に直進してパンチの引抜きを行う第５のステップを行い、さらに前記ワークを保持したまま同一、または別のパンチで、加工部をずらして第１〜第５のステップを複数回行い、その後前記排出ピンを前記軸線Ａ方向に移動させて前記ワークをチャック外に排出動作する。

以下、本発明の実施例を説明する。尚、以下の説明において、穴径とは凹部やオリフィスの径のことを意味している。凹部やオリフィスは穴に含まれ、特に貫通した穴であるオリフィスは孔に含まれる。従って、オリフィスの穴径は孔径ともいう。

まず、図１，図２，図３を用いて横型プレス装置１の構成について説明する。

図１は本発明の実施例に係る横型プレス装置の正面図であり、図２は横型プレス装置の平面図（Ｂ軸を回転させた状態）であり、図３は図２の加工部拡大図である。

横型プレス装置１は複数のパンチを保持し、軸線Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能なベース部とワーク１２を保持し、軸線Ａ，Ｂ方向に回転可能なテーブル部から構成される。まず、ベース部の構成について説明する。

床上に水平に設置されるベース２は隣接して配置されるベース２ａとベース２ｂから構成される。ベース２ａ上にはＢ軸角度割出し装置３が保持され、内部にはＺ方向アクチュエータ４を有する。ベース２ｂ上にはガイドレールＺ５が形成され、ベースＺ６がガイドレールＺ５に案内されながらＺ方向に摺動可能となるように設置される。この時、ベースＺ６はＺ方向アクチュエータ４により作動される。

ベースＺ６はベースＺ６ａとベースＺ６ｂから構成される。ベースＺ６ａはＺ方向アクチュエータ４と連結され、ベースＺ６ｂと一体に取付けられる。ベースＺ６ｂはベース２ｂ上に載置され、ガイドレールＺ５に案内されながら軸線Ｚ方向に摺動可能であり、内部にＸ方向アクチュエータ７を有する。

ベースＺ６ｂ上にはガイドレールＸ４０が形成され、ベースＸ８がガイドレールＸ４０に案内されながら軸線Ｘ方向に摺動可能となるように設置される。この時、ベースＸ８はＸ方向アクチュエータ７により作動される。

ベースＸ８はベースＸ８ａとベースＸ８ｂから構成される。ベースＸ８ａはＸ方向アクチュエータ７と連結され、ベースＸ８ｂと一体に取付けられる。ベースＸ８ｂはベースＺ６ｂ上に載置され、ガイドレールＸ４０に案内されながら軸線Ｘ方向に摺動可能であり、内部にＹ方向アクチュエータ９を有する。

ベースＹ１０はベースＹ１０ａとベースプレート１０ｂから構成される。ベースプレート１０ｂ上には、パンチ１７〜２２が軸線Ｚ方向と平行に保持されるパンチ保持部１３が設置される。ベースＹ１０ａはＹ方向アクチュエータ９と連結され、ベースプレート１０ｂと一体に取付けられる。ベースＸ８ｂにはガイドレールＹ１４が形成され、ベースプレート１０ｂがガイドレールＹ１４に案内されながら軸線Ｙ方向に摺動可能となるように設置される。この時、ベースＹ１０ａはＹ方向アクチュエータ９により作動される。

パンチ保持部１３はホルダ１１とアーバ１６から構成され、ベースプレート１０ｂに保持される。この時、ベースプレート１０ｂ上にはアーバ１６が軸線Ｚ方向と平行に３本ずつ２列に計６本取付けられる。アーバ１６はテーパ部１６ａを有し、ここにホルダ１１が着脱可能に同芯上に取付けられる。また、ホルダ１１には円筒状のパンチ保持部１１ａが設けられており、このパンチ保持部には油圧発生部１１ｂが形成されている。ここに６本のパンチ１７〜２２が保持される。それぞれのパンチ１７〜２２は径、及び形状違いである刃先部１７ａ〜２２ａ、及びホルダ１１に保持される柄部１７ｂ〜２２ｂから形成される。パンチ柄部１７ｂ〜２２ｂをパンチ保持部１１ａに挿入し、油圧発生部１１ｂに油圧を発生させて径方向に締付け力を発生させ、パンチ１７〜２２を保持する。この際、パンチ１７〜２２の把握力を確保するため、パンチ柄部１７ｂ〜２２ｂの直径はパンチ刃部１７ａ〜２２ａの直径より大きくする。

これにより、パンチの保持力を高めて、パンチの芯振れ、及びパンチ引抜き時のパンチ刃先位置の変化（パンチ抜け）を防止することができる。

以上により、パンチ１７〜２２は軸線Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に精度良く直交動作する。

次にテーブル部の構成について説明する。

Ｂ軸角度割出し装置３はベース２ａ上に保持され、上部にテーブルＢ２３、内部にＢ軸アクチュエータ２４を備え、テーブルＢ２３上の一方の端（パンチ１７〜２２との距離が遠い側）にはＡ軸角度割出し装置２５が保持される。Ｂ軸アクチュエータ２４の動作により、テーブルＢ２３は軸線Ｂ中心で回転する。

Ａ軸角度割出し装置２５はパンチ１７〜２２と向い合う側の端面にテーブルＡ２６を備え、逆側端面にアクチュエータａ２９が保持され、内部にＡ軸アクチュエータ２８を備える。Ａ軸アクチュエータ２８の動作により、テーブルＡ２６は軸線Ａ中心で回転する。また、テーブルＡ２６上にはテーブルＡ２６と同芯状にワーク保持部３１が保持される。ワーク保持部３１は円筒形状のワーク１２を保持するチャック３２，アクチュエータａ２９からの軸線Ａ方向の推力をチャック３２を径方向に縮める力に変換するスリーブ３３，ワーク１２をチャック３２外に排出する排出ピン３４、及びそれらを保持する保持枠３５より構成される。ワーク１２がチャック３２内に挿入された後、アクチュエータａ２９によって軸線Ａ方向（パンチ１７〜２２に向かう方向）に推力が加えられ、スリーブ３３が軸線Ａ方向に動くことでチャック３２に把握力を発生させ、チャック３２がワーク１２を把握する。

この時、チャック３２は保持枠３５により軸線Ａ方向の動きを規制されているため、ワーク１２がチャック時に軸線Ａ方向に動くことはない。

このため、連続的にワーク１２を供給・排出して加工しても、繰返し精度良くＺ寸法を加工することができ、穴深さのばらつきを小さくしてペネトレーション長さのばらつきを小さくできる。

ワーク１２排出時はアクチュエータａ２９の作動により、チャック３２把握時とは逆の方向に推力が伝えられてチャック３２を緩め、その後アクチュエータｂ３０によってＺ方向に推力が加えられ、排出ピン３４を動作してワーク１２をチャック３２外に排出する。

ワーク１２は軸方向の片側端面に凸状の球面部１２ａを有した円筒形状であり、Ａ軸角度割出し装置２５をテーブルＢ２３上に設置する際、球面部１２ａの中心が軸線Ｂと交わるように設置する。このようにすることで、球面部１２ａにテストインジケータをあて、Ｂ軸を回転させて、テストインジケータの振れの出ない場所を容易に探すことができ、軸線Ａと軸線Ｂの回転中心を高精度に合せることができる。また、ベースプレート１０ｂにテストインジケータを取付けて、テーブルＡ２６に対し軸線Ｙ方向にテストインジケータを移動させて振れの出ない場所を容易に探すことができ、軸線Ｙと軸線Ｂの平行度を高精度に出せる。ワーク１２の球面部１２ａと逆側の端面には椀状の凹部１２ｂが形成されている。

以上により、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ座標系が高精度に実現できる。

本実施例において、軸線Ｙ及び軸線Ｂは本質的に鉛直線に平行である。また軸線Ｚ及び軸線Ａは本質的に水平方向である。ここで、本質的とは、本実施例の横型プレス装置が水平な場所に設置された状態を前提としていること、また鉛直線又は水平方向からの誤差程度の僅かな傾きを有している場合も、鉛直線に平行又は水平方向に含まれることを意味している。

また、Ａ軸角度割出し装置２５はパンチ１７〜２２の加圧に対して片持ち支持構造となるため、上方にスペースができる。このスペースにワーク１２の自動供給・排出を行うローダーを設置可能であり、ローダーまで含めたプレス装置をコンパクト、かつ安価に製作することが可能である。

Ｘ方向アクチュエータ７，Ｙ方向アクチュエータ９，Ｚ方向アクチュエータ４，Ａ軸アクチュエータ２８，Ｂ軸アクチュエータ２４，アクチュエータａ２９，アクチュエータｂ３０の作動は制御ユニット３６により制御される。制御ユニット３６にはあらかじめパンチ１７〜２２各々に割り振られたＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂの座標値、パンチ１７〜２２を動作する順番、パンチ１７〜２２の押圧・引抜き速度、及びアクチュエータａ２９，アクチュエータｂ３０の動作タイミング等が入力される。それらの情報はまとめてプログラム１として入力される。

次に燃料噴射弁の軸線に対して異なる角度に偏向した複数個のオリフィス（噴孔）を有し、全せん段面で形成されたオリフィスのアスペクト比が１.５以上であり、オリフィスの下流側に凸状の球面部を有した円筒状オリフィスプレートの段付き穴加工について図４，図５を用いて説明する。

図４はオリフィスプレートの平面図であり、図５は図４のＥ−Ｅ方向断面図である。

本オリフィスプレート４４は球面４５上に３段の穴（面押し穴５４ａ〜５９ａ，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂ，オリフィス５４〜５９）が６箇所、燃料噴射弁の軸線５３に対して異なる角度に偏向して形成されており、平面部４９には円錐形状の有底穴である位置決め穴４６〜４８を３箇所有する。この際、位置決め穴４７，４８は１８０度離れた対向位置に、オリフィスプレート４４中心から等距離に設け、それらの略中間位置に位置決め穴４６が設けられる。これにより位置決め穴４７，４８の穴中心間を結んだ回転方向基準軸線４３が形成できる。

オリフィス５４〜５９が、燃料噴射弁の軸線５３に対して異なる角度に偏向して形成されているので、燃料噴射弁本体に組込む際の回転方向の位置決め基準には使えないため、回転方向基準軸線４３を基準にして燃料噴射弁本体に組み込む。このようにすることで、噴霧位置精度を高精度に出すことができ、噴霧位置のばらつきも抑えることができる。また、位置決め穴４６〜４８を円錐形状の有底穴で形成することで、穴を真上から見た時の視認性を上げることができ、回転方向の位置決めを行う際の画像処理が容易となり、組立て精度を向上させることができる。

ここで、穴座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂの算出法について説明する。一例として面押し穴５４ａ，ザグリ穴５４ｂ，オリフィス５４の座標値算出について説明する。

横型プレス装置１において、軸線Ｚと軸線Ａが平行である位置を初期位置とする（図１の状態）。Ｂ軸が初期位置の時に、軸線Ａとパンチ１７〜２２との芯出しを行った位置を各パンチのＸ，Ｙ座標原点とし、球面部４５の中心４５ａにパンチ１９〜２２の刃先部端面を合わせた位置を各パンチのＺ座標原点とする。球面部４５の中心４５ａから面押し穴５４ａ，ザグリ穴５４ｂの底面までの距離がそれぞれの穴のＺ座標となる。また、オリフィス５４のＺ座標値はシート部４４ａ形成時に穴が貫通するＺ座標値とする。この時オリフィス５４の底面は凹部１２ｂの内部となる。

また、回転方向基準軸線４３と、オリフィス５４の軸線との平面部４９への投影角度が角度Ａとなる。オリフィス５４の軸線を通り、かつ平面部４９と垂直な断面において、燃料噴射弁の軸線５３と、オリフィス５４の軸線との垂直断面への投影角度が角度Ｂとなる。横型プレス装置１にオリフィスプレート４４を保持し、初期状態からＡ，Ｂ軸を角度Ａ，Ｂだけ回転させると、オリフィス５４の軸線が軸線Ｚと平行になる。この状態で、オリフィス５４の軸線とオリフィス加工パンチ２２の軸線との芯合せをした時の原点からの移動距離がＸ，Ｙ座標となる。

以上のように算出した座標値Ｘ，Ｙ，Ａ，Ｂを入力すると、穴の軸線とパンチの軸線が一致し、その軸線はＺ軸と平行となる。その状態で座標値Ｚを入力することで所定の穴深さまで加工することができる。

次に図６〜図１１を用いて、本発明を図４，図５に示すような燃料噴射弁の軸線に対して異なる角度に偏向した複数個のオリフィス（噴孔）を有し、全せん段面で形成されたオリフィスのアスペクト比が１.５以上であり、オリフィスの下流側に凸状の球面部を有した円筒状オリフィスプレートの段付き穴加工に適用した場合の加工方法について説明する。図６はパンチ配置図（図１の矢視Ｄ方向）、図７は位置決め穴４６の加工部拡大図、図８は面押し穴５４ａの加工部拡大図、図９はザグリ穴５４ｂの加工部拡大図、図１０はオリフィス５４の加工部拡大図である。

３段の穴（面押し穴５４ａ〜５９ａ，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂ，オリフィス５４〜５９）加工に用いるパンチは径違いで３種類、円錐形状の有底穴（位置決め穴４６〜４７）の加工に用いるパンチは１種類必要である。このため位置決め穴４６〜４８を加工する位置決め穴加工パンチ２０，面押し穴５４ａ〜５９ａを加工する面押し穴加工パンチ２１，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂを加工するザグリ穴加工パンチ１９，オリフィス５４〜５９を加工するオリフィス加工パンチ２２を図６に示すように配置する。面押し穴加工パンチ２１，ザグリ穴加工パンチ１９，オリフィス加工パンチ２２は段付き円筒形状であり、柄部１９ｂ〜２２ｂの寸法はすべて同じで刃先１９ａ〜２２ａの寸法のみ異なる。刃先１９ａ〜２２ａの径寸法は面押し加工パンチ２１＞ザグリ加工パンチ１９＞オリフィスパンチ２２の順である。

位置決め穴加工パンチ２０は柄部２０ｂの寸法は、他パンチ柄部１９ｂ〜２２ｂと同じであるが、刃部２０ａが円錐形状である点が他のパンチと異なる。

あらかじめ制御ユニット３６に位置決め穴４６〜４８，面押し穴５４ａ〜５９ａ，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂ，オリフィス５４〜５９それぞれのＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂの座標値と各穴の使用パンチ，パンチの動作する順番，パンチ１９〜２２の押圧・引抜き速度，下死点停止時間、及びアクチュエータａ２９，アクチュエータｂ３０の動作タイミング等を入力する。

以下、段付き穴の加工工程について詳述する。以下の動作は制御ユニット３６によりＮＣプログラム制御される。

まず、位置決め穴４６〜４８の加工について図１，図７を用いて説明する。ワーク１２がチャック３２内に、ローダー、または人の手で挿入された後、アクチュエータａ２９によって軸線Ａ方向に推力が加えられ、スリーブ３３を介してチャック３２に径方向の締付け力が伝わり、チャック３２がワーク１２を把握する。その後、Ｘ方向アクチュエータ７とＹ方向アクチュエータ９の動作により位置決め穴加工パンチ２０の刃先部２０ａと位置決め穴４６の軸芯を早送りで一致させる。この時Ａ，Ｂ軸は初期位置（軸線Ｚと軸線Ａが平行である位置）のままである。その後、Ｚ方向アクチュエータ４の動作により、位置決め穴加工パンチ２０の刃先部２０ａを位置決め穴４６上方まで早送りで送る。その後、位置決め穴加工パンチ２０の刃先部２０ａ先端が位置決め穴４６の底面に対応したＺ座標値に達するまで所定速度で位置決め穴加工パンチ２０を送って押圧加工し、そのまま下死点で所定時間だけ停止させる。その後位置決め穴加工パンチ２０を、位置決め穴４６上方まで軸線Ｚ方向に所定速度で送り、パンチを引抜く。位置決め穴加工パンチ２０の移動速度は任意に設定できるため、押圧側の速度よりも引抜き側の速度を早くし、生産効率を上げることができる。尚、押圧側の速度は位置決め穴加工パンチ２０の寿命を考慮して決定する（速度を上げすぎると寿命が下がる）。この際、位置決め穴加工パンチ２０の下死点停止時間を任意に設定することで材料のスプリングバックを抑えて高精度な穴深さ精度が得られる。

位置決め穴４７，４８についても同様に順次加工する。このようにして袋穴状の位置決め穴４６〜４８が全せん断面で面粗度良く形成できる。

次に面押し穴５４ａ〜５９ａの加工について図８を用いて説明する。位置決め穴４８の加工が終了して位置決め穴４８上方に位置決め穴加工パンチ２０を引抜いた後、ワーク１２をチャックしたまま、引続き面押し穴加工パンチ２１による加工を行う。Ａ軸アクチュエータ２８とＢ軸アクチュエータ２４の動作により、Ａ，Ｂ軸を回転させ、５４ａ穴がＺ軸と平行になるようにし、Ｘ方向アクチュエータ７とＹ方向アクチュエータ９の動作により面押し穴加工パンチ２１の刃先部２１ａと面押し穴５４ａの軸芯を早送りで合せる。その後、面押し穴加工パンチ２１の刃先部２１ａ先端が面押し穴５４ａの底面に対応したＺ座標値に達するまで所定速度で面押し穴加工パンチ２１を送って押圧加工し、そのまま下死点で所定時間だけ停止させる。このとき、刃先部２１ａで押出された材料の一部が凹部１２ｂ側に盛上り部５４ｃを形成する。その後面押し穴加工パンチ２１を面押し穴５４ａ上方まで軸線Ｚ方向に所定速度で送り、面押し穴加工パンチ２１を引抜く。面押し穴加工パンチ２１の移動速度は任意に設定できるため、押圧側の速度よりも引抜き側の速度を早くし、生産効率を上げることができる。尚、押圧側の速度は面押し穴加工パンチ２１の寿命を考慮して決定する（速度を上げすぎると寿命が下がる）。この際、面押し穴加工パンチ２１の下死点停止時間を任意に設定することで材料のスプリングバックを抑えて高精度な穴深さ精度が得られる。

面押し穴５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａについても同様に順次加工する。このようにして袋穴状の面押し穴５４ａ〜５９ａが全せん断面で面粗度良く形成できる。また、凹部１２ｂ側には盛上り部５４ｃ〜５９ｃが形成される。

次にザグリ穴５４ｂ〜５９ｂの加工について図９を用いて説明する。面押し穴５９ａの加工が終了して面押し穴５９ａ上方に面押し穴加工パンチ２１を引抜いた後、ワーク１２をチャックしたまま、引続きザグリ穴加工パンチ１９による加工を行う。Ａ軸アクチュエータ２８とＢ軸アクチュエータ２４の動作により、Ａ，Ｂ軸を回転させ、ザグリ穴５４ｂが軸線Ｚと平行になるようにし、Ｘ方向アクチュエータ７とＹ方向アクチュエータ９の動作によりザグリ穴加工パンチ１９の刃先部１９ａとザグリ穴５４ｂの軸芯を早送りで合せる。その後、ザグリ穴加工パンチ１９の刃先部１９ａ先端がザグリ穴５４ｂの底面に対応したＺ座標値に達するまで所定速度でザグリ穴加工パンチ１９を送って押圧加工し、そのまま下死点で所定時間だけ停止させる。このとき、刃先部１９ａで押出された材料の一部が凹部１２ｂ側に盛上り部５４ｄを形成する。その後ザグリ穴加工パンチ１９をザグリ穴５４ｂ上方まで所定速度で送り、ザグリ穴加工パンチ１９を引抜く。ザグリ穴加工パンチ１９の移動速度は任意に設定できるため、押圧側の速度よりも引抜き側の速度を早くし、生産効率を上げることができる。尚、押圧側の速度はザグリ穴加工パンチ１９の寿命を考慮して決定する（速度を上げすぎると寿命が下がる）。この際、ザグリ穴加工パンチ１９の下死点停止時間を任意に設定することで材料のスプリングバックを抑えて高精度な穴深さ精度が得られる。

ザグリ穴５５ｂ，５６ｂ，５７ｂ，５８ｂ，５９ｂについても同様に順次加工する。このようにして袋穴状のザグリ穴５４ｂ〜５９ｂが全せん断面で面粗度良く形成できる。また、凹部１２ｂ側には盛上り部５４ｄ〜５９ｄが形成される。

次にオリフィス５４〜５９の加工について図１０を用いて説明する。ザグリ穴５９ｂの加工が終了してザグリ穴５９ｂ上方にザグリ穴加工パンチ１９を引抜いた後、ワーク１２をチャックしたまま、引続きオリフィス加工パンチ２２による加工を行う。Ａ軸アクチュエータ２８とＢ軸アクチュエータ２４の動作により、Ａ，Ｂ軸を回転させ、オリフィス５４が軸線Ｚと平行になるようにし、Ｘ方向アクチュエータ７とＹ方向アクチュエータ９の動作によりオリフィス加工パンチ２２の刃先部２２ａとオリフィス５４の軸芯を早送りで合せる。その後、オリフィス加工パンチ２２の刃先部２２ａ先端がオリフィス５４の底面に対応したＺ座標値（凹部１２ｂの内部）に達するまで所定速度でオリフィス加工パンチ２２を送って押圧加工し、そのまま下死点で所定時間だけ停止させる。このとき、刃先部２２ａで押出された材料の一部が凹部１２ｂ側に盛上り部５４ｅを形成する。その後オリフィス加工パンチ２２をオリフィス５４上方まで所定速度で送り、オリフィス加工パンチ２２を引抜く。オリフィス加工パンチ２２の移動速度は任意に設定できるため、押圧側の速度よりも引抜き側の速度を早くし、生産効率を上げることができる。尚、押圧側の速度はオリフィス加工パンチ２２の寿命を考慮して決定する（速度を上げすぎると寿命が下がる）。この際、オリフィス加工パンチ２２の下死点停止時間を任意に設定することで材料のスプリングバックを抑えて高精度な穴深さ精度が得られる。

オリフィス５５，５６，５７，５８，５９についても同様に加工する。このようにして袋穴状のオリフィス５４〜５９が全せん断面で面粗度良く形成できる。また、凹部１２ｂ側には盛上り部５４ｅ〜５９ｅが形成される。

ザグリ穴加工時に盛上り部５４ｄ〜５９ｄを形成しておくことで、オリフィス加工パンチを凹部１２ｂの内部まで入れても、パンチ刃先部の材料の引張り力を小さくできるため破断が走らず、オリフィス５４〜５９を全せん断面で形成でき、噴霧ばらつきを抑えることができる。

以上のように加工することで、下記の効果が得られる。

（１）３段の穴（面押し穴５４ａ〜５９ａ，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂ，オリフィス５４〜５９）を同軸度良くプレスにて加工することができるため，例えば放電加工や切削加工でオリフィスを加工したものに比べ面粗度良く加工できる。このため，筒内噴射時に燃料が燃焼して生じるカーボン等の燃えカスの３段の穴（面押し穴５４ａ〜５９ａ，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂ，オリフィス５４〜５９）への付着を低減でき，噴霧の微粒化、及び形状・位置精度の向上が可能となる。

（２）ワーク１２をチャックしたまま加工できるため、位置決め穴４６〜４８とオリフィス５４〜５９のワーク外径基準での位置精度、及び３段の穴（面押し穴５４ａ〜５９ａ，ザグリ穴５４ｂ〜５９ｂ，オリフィス５４〜５９）の同軸度を精度良く加工することができる。また、画像処理による位置決めの必要がない。さらに、串刃状に配置されたパンチで連続的に加工されるため、ツールチェンジの必要がなく、加工サイクルタイムを著しく短縮でき、設備投資の金額を抑えて噴霧位置のばらつきの小さいオリフィスプレートを安価に、生産性良く加工できる。

（３）球面部にオリフィスの軸線と直角となる平面部（ザグリ穴底面）を設け、平面部にオリフィスを直角にプレス加工することにより、パンチに曲げ力が加わらないためツールが折損することなく、炭素量０.２５％以上のマルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）でもアスペクト比１.５以上の深穴を真直ぐに、全せん断面で容易に加工することができ、インジェクタの噴霧性能を向上させることができる。

また、ザグリ穴の出口、及びオリフィスの出口がオリフィスの軸線と直角面となるため流体の噴射タイミングが全周同一になり、噴射弁の軸線に対して偏向したオリフィスでもペネトレーションの長さを均一にでき、噴霧の均質性を向上することができる。

（４）オリフィス５４〜５９が燃料噴射弁の軸線５３に対して異なる角度に偏向して形成されていても、Ａ，Ｂ軸の動作によりオリフィス５４〜５９を軸線Ｚと平行に向けてから加工することにより、オリフィス加工パンチ２２の加工経路はＺ方向アクチュエータ４の動作によるＺ方向直進のみでよい。このため、オリフィス加工パンチ２２に曲げ荷重はかからず、Ｘ，Ｙ方向アクチュエータを協働させて斜め送りで加工する方法に比べて、オリフィス加工パンチ２２の寿命を向上でき、生産効率を上げることができる。

（５）ワーク１２へのパンチ１９〜２２からの加圧力はチャック３２の把握力、及び排出ピン３４で受ける構造であるため、加圧時にワーク１２が軸線Ａ方向に動くことはなく、オリフィス長を高精度に形成でき、ペネトレーション長さを安定化できる。

最後に、ワーク１２の排出について図１１を用いて説明する。オリフィス５９の加工が終了してオリフィス５９上方にオリフィス加工パンチ２２を引抜いた後、Ａ，Ｂ軸を初期位置（軸線Ｚと軸線Ａが平行である位置）に戻し、アクチュエータａ２９を作動させてチャック３２を開き、その後アクチュエータｂ３０を作動させて排出ピン３４に推力をかけて排出ピン３４を軸線Ａ方向に移動させ、ワーク１２をチャック３２外に排出し、ローダー、あるいは人の手によりワーク１２を横型プレス装置１の外に排出する。

最終的にワーク１２のシート部４４ａを切削、あるいは放電加工により形成することでオリフィス５４〜５９を貫通させ、全せん断面のオリフィスとすることができ、噴霧位置、及びペネトレーション長さのばらつきを小さくできる。

本オリフィスプレート４４のオリフィス５４〜５９は、アスペクト比１.５以上で形成されているため、アスペクト比１前後のオリフィス加工に比べて加工荷重が大きく、このため加工後にパンチを引抜く際の引抜き荷重（加工荷重の２０〜４０％程度）が大きい。よって、穴底面の寸法精度を高精度に加工するため、この引抜き力がかかってもワーク１２が軸線Ａ方向にずれないようにワーク１２へのチャック３２の把握力を設定する必要がある。

また、面押し穴５４ａ〜５９ａが燃料噴射弁の軸線５３に対して異なる角度に偏向して形成されており、球面４５の法線４５ｂに対して角度を持っているため、面押し加工時にワーク１２にＡ軸回りの回転モーメントがかかる。面押し穴加工パンチ２１はパンチ径が４種類中一番大きなパンチであり、加工力が大きい。このため、穴位置精度良く加工するために、この回転モーメントがかかってもワーク１２がＡ軸回りに回転しないようにワーク１２へのチャック３２の把握力を設定する必要がある。

よって、燃料噴射弁の軸線に対して異なる角度に偏向した複数個のオリフィス（噴孔）を有し、全せん段面で形成されたオリフィスのアスペクト比が１.５以上であり、オリフィスの下流側に凸状の球面部を有した円筒状オリフィスプレートの段付き穴加工にはチャック３２への大きな推力が必要となり、アクチュエータａ２９も大きなものになる。

また、生産性を上げるためにワーク１２の自動供給・排出を行うにはローダーの設置が必須であり、ローダーへのワーク１２の排出には、ワーク１２のチャック３２外への排出機構が必要となる。そのため、本発明のように、排出ピン３４を作動させるアクチュエータｂ３０が必要となる。本発明に用いる横型プレス装置１は、アクチュエータａ２９、及びアクチュエータｂ３０の設置部に構造物がないレイアウトになっているため、アクチュエータａ２９、及びアクチュエータｂ３０の設置場所、及びサイズは自由に選択が可能である。このため、アクチュエータａ２９を大型化してチャック３２の把握力を大きくすることができ、さらに、アクチュエータｂ３０をアクチュエータａ２９端面に設置することができる。

また、上記実施例ではパンチの取付け数を６本に設定したが、製品の仕様により取付け数を増やすことも可能である。

以下、本発明のオリフィス加工への活用例を示す。

（１）オリフィスの偏向角を変更したい場合、座標値を変更したプログラムをあらかじめ用意しておけば、部品交換をすることなく、プログラムを選択するだけで変更できるため、低コストかつ短納期で仕様変更できる。

（２）例えば６穴の場合、１本のパンチで加工した時、パンチの加工誤差が６倍されるため流量調整が困難となるが、パンチ径の狙い値から正負で同じだけ径のずれた２本のパンチで３穴ずつ加工すると加工誤差が打ち消され、流量調整が容易となる。このため例えば、単独で使用すると流量ＮＧとなる、パンチ径の狙い値より０.００１mm大きいオリフィスパンチをパンチ１７として装着し、単独で使用すると流量ＮＧとなる、パンチ径の狙い値より０.００１mm小さいオリフィスパンチをパンチ１８として装着して３穴ずつ加工すれば、６穴全体での流量は正規のものとなる。このため、パンチの加工誤差が生じても、組み合わせて使えるため、低コストで流量調整が行える。

（３）オリフィス５４〜５９の位置，角度，深さ，径を変えたい場合、図６のパンチ配置図において、あらかじめ径違いのオリフィスパンチをパンチ１７，１８として装着しておき、穴の位置，角度，深さ、及びそれぞれの穴への使用パンチを変えたプログラム２，プログラム３を制御ユニット３６に入力しておけば、部品交換をしないでプログラムの変更のみで機種変更に対応できるため、段取り時間を省略でき、生産性が著しく向上する。

（４）図６のパンチ配置図において、あらかじめパンチ１７，１８，２２としてすべて径違いのオリフィスパンチを装着しておけば、オリフィス径が３種類あるオリフィスプレートが製作できる。この時、ワークをチャックしたまま加工できるので、３種類のオリフィスをワーク１２の外径基準で位置精度良く加工することができ、噴霧位置のばらつきの小さいオリフィスプレートを安価に、生産性良く加工できる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な加工が可能である。例えば球面上の複数箇所に、軸線に対して異なる角度に平面を設けるような加工が可能である（球面を多面体化する）。Ａ，Ｂ軸を動作させて平面部がＺ軸と直角となるようにワークを傾け、パンチ刃先が平面部位置に達するまでＺ方向に送って押圧加工し、下死点で停止させてからパンチを引抜き、そのあとパンチをＸ，Ｙ方向にパンチ径の半分以下の送りピッチで送ってから同様にＺ方向に動作させることを繰り返せば、パンチ径より大きな平面部を得ることができる。

この際、パンチ押圧速度・下死点停止時間を任意に設定することで材料のスプリングバックを抑えて高精度な据え込み精度が得られる。

１横型プレス装置
２ベース
３Ｂ軸角度割出し装置
６ベースＺ
８ベースＸ
１０ベースＹ
１２ワーク
１３パンチ保持部
１７〜２２パンチ
２３テーブルＢ
２５Ａ軸角度割出し装置
２６テーブルＡ
２９アクチュエータａ
３０アクチュエータｂ
３１ワーク保持部
３２チャック

Claims

ベースと、前記ベース上に設けられ、軸線Ｂ回りに回転角度を調節可能なテーブルＢを設けたＢ軸角度割出し装置と、前記テーブルＢ上に設けられ、前記軸線Ｂと直交する軸線Ａ回りに回転角度を調節可能なテーブルＡを設けたＡ軸角度割出し装置と、前記テーブルＡ上に設けられ、前記テーブルＡと同芯に回転するチャックを備えたワーク保持部と、チャックに保持された円筒状ワークと、前記ワーク排出時に前記軸線Ａ方向に動作する排出ピンと、前記Ａ軸角度割出し装置の前記テーブルＡと逆側端面に保持され、前記チャック部に推力を加えて前記チャックの開閉を行うアクチュエータａと、前記アクチュエータａの前記テーブルＡと逆側端面に保持され、前記排出ピンを動作させるアクチュエータｂと、前記ベース上に設けられ、前記軸線Ｂと直交した軸線Ｚ方向に動作可能なベースＺと、前記ベースＺ上に設けられ、前記軸線Ｚと直交する軸線Ｘ方向に動作可能なベースＸと、前記ベースＸ上に設けられ、前記軸線Ｘと直行する軸線Ｙ方向に昇降動作可能なパンチ保持部と、前記パンチ保持部に前記軸線Ｚと平行に保持され、先端の径が異なる複数のパンチからなり、前記ベースＸを前記軸線Ｘ方向に移動させるＸ方向アクチュエータと、前記ベースＹを前記軸線Ｙ方向に移動させるＹ方向アクチュエータと、前記ベースＺを前記軸線Ｚ方向に移動させるＺ方向アクチュエータと、前記テーブルＡの前記軸線Ａ回りの回転角度を調節するＡ軸角度割出し装置と、前記テーブルＢの前記軸線Ｂ回りの回転角度を調節するＢ軸角度割出し装置と、前記アクチュエータａと、前記アクチュエータｂをＮＣプログラム制御する横型プレス装置を用いて、
前記Ａ軸角度割出し装置と前記Ｂ軸角度割出し装置を回転させて前記円筒状ワークを位置決めする第１のステップと、前記ベースＸと前記ベースＹを移動させてパンチを位置決めする第２のステップと、前記ベースＺを前記軸線Ｚ方向に直進させて所定のＺ位置まで前記円筒状ワークを押圧加工する第３のステップと、下死点でパンチを停止させる第４のステップと、第３のステップと逆方向に直進してパンチの引抜きを行う第５のステップを行い、さらに前記円筒状ワークを保持したまま同一、または別のパンチで、加工部をずらして第１〜第５のステップを複数回行い、その後前記排出ピンを前記軸線Ａ方向に移動させて前記円筒状ワークをチャック外に排出動作することを特徴とするオリフィスの加工方法。