JP3973349B2 - ピストンリングの外周研磨装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はピストンリングの外周研磨装置に関し、特にピストンリングの外周面をバレル状に研磨するピストンリングの外周研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ピストンリングの外周面の最終加工処理を行うための外周研磨装置としては、砥石を用いてピストンリングの外周面を研磨するタイプや、ラッピングスリーブを用いて研磨するタイプが知られている。
【０００３】
特開昭５３−２４１８３号公報には、砥石により構成される複数のバイトを用いて、マンドレルに保持されたピストンリングの外周面を、バレル状に加工する外周研磨装置が記載されている。図３に示されるように、複数のピストンリング１０２は、合口が閉じられ各ピストンリング１０２間にデスタントカラー１５０を挟んだ状態で、一定間隔をおいてマンドレル１６０に同軸的に取付けられている。マンドレル１６０とピストンリング１０２とは、マンドレル１６０の軸を中心として一体に回転可能に構成されている。
【０００４】
砥石により構成された複数のバイト１４２は、マンドレル１６０に複数のピストンリング１０２が取付けられている間隔と同一の一定間隔をおいて、刃物台１４０に固定されている。各バイト１４２の先端部は、外周研磨装置が停止している状態では、各ピストンリング１０２間に位置するように配置されている。
【０００５】
刃物台１４０は、図３の左右方向に揺動するが、左右方向へ揺動しながらピストンリング１０２に対して離接する。即ち、図３において、刃物台１４０が最も左又は右に位置したときに、刃物台１４０はマンドレル１６０に対して最も接近し、図３において、刃物台１４０が中央に位置したときには、刃物台１４０はマンドレル１６０に対して最も離れた位置となる。バイト１４２は刃物台１４０と一体に揺動するため、ピストンリング１０２の外周を切削するバイト１４２の先端部も、刃物台１４０の揺動に伴い、ピストンリング１０２に対して揺動しながら離接する。このため、ピストンリング１０２の外周をバレル状に加工することができる。
【０００６】
特公平２−２６５３号公報には、酸化アルミニウムを含浸させた不織布によって構成されたバフを用いてピストンリングの外周を切削処理する外周研磨装置が記載されている。図４に示されるように、複数のピストンリング２０２は合口が閉じられ、各ピストンリング２０２間にワッシャー２５０を挟んだ状態で、一定間隔をおいて同軸的に固定されている。ピストンリング２０２の外周面には、略円盤形状をしたバフ２６０の外周面が当接し、バフ２６０を保持する軸を中心にバフ２６０が回転することで、ピストンリング２０２の外周面に切削処理を施すことができるように構成されている。
【０００７】
特開平３−１０４５６０号公報には、ラッピングスリーブ、ラッピングオイル、砥粒を用いてピストンリングをラッピングする外周研磨装置が記載されている。図５に示されるように、ピストンリング３０２はバックアップリング３５０にセットされ保持される。バックアップリング３５０は、キー３６０によって回転軸３６１と一体回転するように構成されている。バックアップリング３５０にセットされたピストンリング３０２の軸方向は、回転軸３６１の軸方向に対して所定の角度をなしており、回転軸３６１の回転に伴いケレー駆動するように構成されている。
【０００８】
ピストンリング３０２がセットされたバックアップリング３５０は、回転軸３６１とともに一体回転している状態で、回転軸３６１とは逆方向に回転しているラッピングスリーブ３７０内に挿入される。ラッピングスリーブ３７０内にはラッピングオイルと、研磨紛たる大粒径の砥粒とが挿入され、実際のエンジン内でピストンリングがシリンダライナに摺動しているような状態下で、ラッピングが行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平３−１０４５６０号公報に記載されているような、砥粒等の研磨粉を用いるタイプの場合では、ピストンリングを研磨するスリーブの径や研磨粉の管理に高い精度が要求され、生産コストが高くなっていた。又、ピストンリングの外周のコーナー部を研磨することは不可能であった。
【００１０】
特開昭５３−２４１８３号公報や特公平２−２６５３号公報に記載されているような、砥石や不織布を用いてピストンリングの外周面を研磨するタイプでは、ピストンリングをセットする時のピストンリングの真円度、ピストンリングを切削する時の切削抵抗などを精密に管理する必要があり、ピストンリングのセット、切削研磨に用いられる冶具、砥石に高い精度が要求され、又、切削研磨する際に回転するピストンリングや砥石の回転数の管理に高い精度が要求され、やはり生産コストが高くなっていた。
【００１１】
又、上述した従来のピストンリングの外周研磨装置では、いずれも研磨する際の研磨抵抗が高いため、これらの外周研磨装置を用いて、表面処理を施したピストンリングを加工する場合に、剥離やカケなどの不良が発生し易かった。
【００１２】
そこで本発明は、研磨抵抗が低く、生産性の高いピストンリングの外周研磨装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、自由状態のピストンリングの外形を真円に変形させるために、ピストンリングの外周面の複数部位を半径方向内方に押圧するリング真円保持手段と、該リング真円保持手段の内側に位置して、形状が真円に保持されたピストンリングを、ピストンリングの軸方向の両端面から挟持固定すると共に、該ピストンリングの軸心を中心に該ピストンリングを直接回転駆動するリング固定・回転手段と、該リング固定・回転手段の外側に位置し、該ピストンリングの半径方向に移動可能に設けられ、該リング固定・回転手段により回転するリングの外周面を押圧研磨する研磨スタンドとを備え、該研磨スタンドは、研磨材として帯状のラッピングフィルムを用い、該帯状のラッピングフィルムを該ピストンリングの外周面の周方向に移動させると共に、該ラッピングフィルムを該ピストンリングの軸方向に振動させる駆動手段を備えたピストンリングの外周研磨装置を提供している。
【００１４】
ここで、該駆動手段は、該ピストンリングの外周面を押圧可能であって該ラッピングフィルムを走行させるローラを備え、該ローラは、該ラッピングフィルムが介在した状態でリング外周を押圧したときに弾性変形が可能な材料によって構成され、該ローラのピストンリング軸方向の振動によって該ピストンリング外周面に続くコーナー部が円弧状に研磨可能であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるピストンリングの外周研磨装置について図１乃至図２に基づき説明する。ピストンリングの外周研磨装置１には、ピストンリング２を水平に支持するリング台１０が設けられている。リング台１０は、鉛直方向の最上部をなす上面１０Ａ（図２）が水平な円形をしており、図示せぬモータと接続されている。図示せぬモータが駆動することによって、リング台１０は、円形をした上面１０Ａの軸心を中心に回転可能に構成されている。ピストンリング２は、外周研磨装置１に設けられた図示せぬリフターによって搬送されてきて、リング台１０の上面１０Ａの外周部に、リング台１０の上面１０Ａに対して同軸的に配置されるように構成されている。
【００１６】
リング台１０の上面１０Ａにピストンリング２が載置されたときには、ピストンリング２の合口は開いた状態になっているが、外周研磨装置１には、ピストンリング２の合口を閉じ、ピストンリング２を真円に変形させるための３つのプッシャー２０、２０、２０が設けられている。各プッシャー２０は、リング台１０に置かれたピストンリング２の半径方向外方の位置に、ピストンリング２の周方向に等間隔で配置されており、各プッシャー２０の先端部には、それぞれ２つのローラ２１、２１が回転可能に設けられている。各ローラ２１の回転軸は、いずれもリング台１０の軸心に平行である。このローラ２１がプッシャー２０と共に一体に水平移動し、ピストンリング２の半径方向内方へピストンリング２を押圧することによって、ピストンリング２の合口が閉じた状態となるように構成されている。プッシャー２０はリング真円保持手段に相当する。
【００１７】
外周研磨装置１には、ピストンリング２がプッシャー２０によってその合口が閉じられた状態を維持するためのリング押さえ３０が設けられている。リング押さえ３０は、鉛直方向の下面３０Ａ（図２）が水平な円形をしており、リング台１０に載置されたピストンリングに対して同軸的に移動可能に構成されている。リング押さえ３０の下面３０Ａは、合口の閉じられたピストンリング２を、ピストンリング２の軸方向であってリング台１０へ接近する方向へ押圧し、リング台１０との間でピストンリング２を挟持することによって、ピストンリング２の合口が開いていない真円の状態を維持する。リング押さえ３０は、ピストンリング２をリング台１０との間で挟持した状態で、リング台１０と一体に回転可能に構成されている。リング台１０及びリング押さえ３０は、リング固定・回転手段に相当する。
【００１８】
外周研磨装置１には、リング台１０に載置され合口の閉じられた状態のピストンリング２の外周面２Ａを研磨するためのラップ４０が設けられている。ラップ４０は、リング台１０に置かれたピストンリング２の半径方向外方の位置に、水平移動可能に２台設けられており、２台のラップ４０、４０は、ピストンリング２の軸を中心として約１２０°の角度をなす位置関係となっている。
【００１９】
各ラップ４０の先端部にはそれぞれ１つのローラ４１が設けられている。ローラ４１はラップ４０のヘッド部４３（図２）を構成しており、各ローラ４１の回転軸は、いずれもリング台１０の軸心に平行である。又、ローラ４１を有するヘッド部４３は、図示せぬモータと接続されており、ローラ４１と共にローラ４１の回転軸方向に振動可能に構成されている。振動の幅は約７ｍｍである。各ラップ４０内部には、図示せぬモータに接続された図示せぬローラが設けられており、この図示せぬローラとローラ４１との間には、帯状のラッピングフィルム４２が環装されている。リング台１０と一体にピストンリング２が回転しているときに、ラップ４０がピストンリング２の半径方向内方へと水平移動し、ラッピングフィルム４２がピストンリングの外周面２Ａに当接した後に、ローラ４１が軸心方向に振動することによって、ピストンリング２の外周面２Ａの研磨を行うことができるように構成されている。また、外周面２Ａの研磨を行っている最中に、図示せぬモータの駆動により図示せぬローラが回転しラッピングフィルム４２が搬送されることによって、ラッピングフィルム４２はピストンリング２に対する当接位置を変えながら外周面２Ａの研磨を行うことができる。ローラ４１を有するヘッド部４３は研磨スタンドに相当する。
【００２０】
ローラ４１は、ウレタンやＭＣナイロン等の弾性変形が可能な材料によって構成されており、硬さはＪＩＳ ＨＳ７０度程度である。ローラ４１が弾性変形可能な材料によって構成されているため、ローラ４１に環装されているラッピングフィルム４２がピストンリング２の外周面２Ａに当接しているときに、外周面２Ａがラッピングフィルム４２及びローラ４１を押圧し、ローラ４１を図２に示すように変形させることができる。このため、外周面２Ａの上端２Ｂ及び下端２Ｃに近づくに従って、より強くラッピングフィルム４２が当接し摺動するようにできるため、外周面２Ａの中央部２Ｄを所定の曲率をもつバレル状に研磨することができるのみならず、上下端２Ｂ、２Ｃ、即ちピストンリング外周面に続くコーナー部を、バレル状の外周面２Ａの中央部２Ｄの曲率よりも小さい曲率の曲面とすることができる。ローラ４１のピストンリング２に対する押圧力を調整することにより、任意の曲率を得ることができる。本出願と同一の出願人による、特願２０００−２２９３１０号明細書中に記載した、バレル形状のピストンリングを製造するのに最適である。
【００２１】
次に、ピストンリングの外周研磨装置１の動作について説明する。先ず、図示せぬリフターによって搬送されてきたピストンリング２が、リング台１０の上面１０Ａに載置される。次に、３つのプッシャー２０に設けられたローラ２１が、ピストンリング２の外周面２Ａを、半径方向外方から内方へと均等に押圧して、ピストンリング２の合口を閉じる。前述のように、３つのプッシャーはピストンリング２の周方向に等間隔で配置されているため、ピストンリング２を真円の状態に変形させて合口を閉じさせることができる。ピストンリング２が真円に変形された状態を維持しつつ、リング押さえ３０が鉛直方向上方からピストンリング２に対して同軸的にピストンリング２へ接近し、当接押圧し、リング押さえ３０とリング台１０とによってピストンリング２を挟持し、ピストンリング２の合口の閉じた状態が維持される。
【００２２】
次に、図示せぬモータが駆動し、リング台１０が、円形をしたリング台１０の上面１０Ａの軸を中心に回転する。ピストンリング２及びリング押さえ３０も、リング台１０と一体に回転する。一方、ローラ４１を有するラップ４０のヘッド部４３は、図示せぬモータが駆動することによって、ローラ４１と共にローラ４１の軸方向に振動する。又、ラップ内部の図示せぬモータが駆動することによって、ラップ内部の図示せぬローラが回転し、これに伴いローラ４１が回転し、ラッピングフィルム４２が周回搬送される。ラッピングフィルム４２の搬送方向は、ピストンリング２の回転方向と同一である。
【００２３】
そして、ラップ４０が、ピストンリング２の半径方向外方から内方へと移動してゆき、ラッピングフィルム４２がピストンリング２の外周面２Ａに当接する。さらにラップ４０がピストンリング２の半径方向内方へと移動し、ピストンリング２に対してローラ４１がラッピングフィルム４２を押圧する。ローラ４１は弾性変形可能であるため、図２に示すように、ローラ４１にラッピングフィルム４２とピストンリング２とがくい込むことになる。この状態で、ピストンリング２はその軸を中心に回転し、ローラ４１を有するヘッド部４３はラッピングフィルム４２と共に振動し、又、ラッピングフィルム４２も周回搬送されて、ピストンリング２の外周面２Ａの研磨が行われる。
【００２４】
所望の時間、研磨が行われた後に、ラップ４０がピストンリング２の半径方向外方へと後退し、ラッピングフィルム４２がピストンリング２の外周面２Ａから離間した後に、ラッピングフィルム４２の搬送と、ピストンリング２の回転と、ローラ４１の振動とが停止する。そして、リング押さえ３０がピストンリング２から離間した後に、プッシャー２０がピストンリング２の半径方向外方へと後退し、ローラ２１がピストンリング２の外周面２Ａから離間し、ピストンリング２の合口が開かれる。そして、図示せぬリフターによってピストンリング２が外周研磨装置１から取除かれ、ピストンリング２の外周面２Ａの研磨が終了する。
【００２５】
ピストンリング２の外周面２Ａの研磨を行うために、研磨粉や砥石を用いずに、ラッピングフィルム４２を用いたため、従来必要であった研磨紛や砥石の精度の管理を行う必要がなくなり、生産コストを低減することができる。又、研磨抵抗を低くすることができ、剥離やカケなどの不良の発生を低減することができ、生産性を高めることができる。
【００２６】
ピストンリング２がピストンリング２の軸を中心に回転しているときに、ローラ４１を有するヘッド部４３が、ラッピングフィルム４２と共にピストンリング２の軸方向に振動するため、ピストンリング２の外周面２Ａにアヤ目状のクロスハッチを形成することができる。リング台１０の回転数を調整することによって、アヤ目の間隔を調整することができ、粗さの異なるラッピングフィルム４２を用いることによって、アヤ目状のクロスハッチの粗さを任意の値とすることができる。
【００２７】
本発明によるピストンリングの外周研磨装置は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態によるピストンリングの外周研磨装置では、ラップ４０のローラ４１の硬さをＪＩＳ ＨＳ７０度程度としたが、５０乃至１００度の範囲内であればよい。このように硬さの異なるローラ４１を用いることで、外周面２Ａの中央部２Ｄ及び上下端２Ｂ、２Ｃの曲率を所望の値とすることができる。
【００２８】
又、プッシャー２０、ローラ２０、ラップ４０、ローラ４１の数は、上述の本実施の形態によるピストンリングの外周研磨装置が有している数に限定されない。
【００２９】
又、ラッピングフィルム４２がピストンリング２の外周面２Ａに当接して外周面２Ａの研磨が行われている間、プッシャー２０はピストンリング２を、ピストンリング２の半径方向内方へと押圧し続けているが、合口が閉じられ真円に変形されたピストンリング２をリング押さえ３０とリング台１０とによって挟持した後の時点であって、ラッピングフィルム４２による外周面２Ａの研磨を行う前に、プッシャー２０をピストンリング２の半径方向外方へと後退させ、ピストンリング２から離間させてしまってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載のピストンリングの外周研磨装置によれば、研磨材として帯状のラッピングフィルムを用いたため、従来研磨材として用いていた研磨紛や砥石の精度の管理を行う必要がなくなり、生産コストを低減することができる。又、研磨抵抗を低くすることができるため、剥離やカケなどの不良の発生を低減することができ、生産性を高めることができる。
【００３１】
又、ピストンリングをピストンリングの軸心を中心に回転駆動させた状態で、ラッピングフィルムをピストンリングの軸方向に振動させるようにしてピストンリングの外周面の研磨を行うようにしたため、ピストンリングの外周面にアヤ目状のクロスハッチを形成することができる。
【００３２】
又、ピストンリングの外周面の複数部位を半径方向内方に押圧するリング真円保持手段を設けたため、自由状態のピストンリングの外形を、容易に真円に変形させることができる。
【００３３】
請求項２記載のピストンリングの外周研磨装置によれば、ピストンリングの外周面を押圧可能であってラッピングフィルムを走行させるローラを備え、ローラは、ラッピングフィルムが介在した状態でリング外周を押圧したときに弾性変形が可能な材料によって構成され、ローラがピストンリング軸方向に振動するようしてピストンリングの外周面の研磨を行うようにしたため、ピストンリング外周面に続くコーナー部を円弧状に研磨可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるピストンリングの外周研磨装置を示す平面図。
【図２】本発明の実施の形態によるピストンリングの外周研磨装置を示す要部側面図。
【図３】従来のピストンリングの外周研磨装置を示す要部断面図。
【図４】 従来のピストンリングの外周研磨装置を示す要部側面図。
【図５】従来のピストンリングの外周研磨装置を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ 外周研磨装置
２ ピストンリング
２Ａ 外周面
２Ｂ 上端
２Ｃ 下端
２Ｄ 中央部
１０ リング台
２０ プッシャー
２１ ローラ
３０ リング押さえ
４０ ラップ
４１ ローラ
４２ ラッピングシート

Claims (2)

1. 自由状態のピストンリングの外形を真円に変形させるために、ピストンリングの外周面の複数部位を半径方向内方に押圧するリング真円保持手段と、
   該リング真円保持手段の内側に位置して、形状が真円に保持されたピストンリングを、ピストンリングの軸方向の両端面から挟持固定すると共に、該ピストンリングの軸心を中心に該ピストンリングを直接回転駆動するリング固定・回転手段と、
   該リング固定・回転手段の外側に位置し、該ピストンリングの半径方向に移動可能に設けられ、該リング固定・回転手段により回転するリングの外周面を押圧研磨する研磨スタンドとを備え、
   該研磨スタンドは、研磨材として帯状のラッピングフィルムを用い、該帯状のラッピングフィルムを該ピストンリングの外周面の周方向に移動させると共に、該ラッピングフィルムを該ピストンリングの軸方向に振動させる駆動手段を備えたことを特徴とするピストンリングの外周研磨装置。
2. 該駆動手段は、該ピストンリングの外周面を押圧可能であって該ラッピングフィルムを走行させるローラを備え、該ローラは、該ラッピングフィルムが介在した状態でリング外周を押圧したときに弾性変形が可能な材料によって構成され、該ローラのピストンリング軸方向の振動によって該ピストンリング外周面に続くコーナー部が円弧状に研磨可能であることを特徴とする請求項１記載のピストンリングの外周研磨装置。

Images