JP4349093B2

JP4349093B2 - シリンダブロックのボア内周面にオイルピットを加工する装置と方法

Info

Publication number: JP4349093B2
Application number: JP2003383057A
Authority: JP
Inventors: 恭弘野田; 不二夫石田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: JP2005144475A

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックのボア内周面にオイルピットを加工する技術に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関のシリンダブロックのボア内周面は、平滑であると同時にピストンリングとの間に油膜を形成することができるだけの量のオイルを保持できるものでなければならない。そこで、ボア内周面にオイルピットを加工する必要が存在する。
特許文献１には、シリンダブロックのボア内周面に切断砥石でオイルピットを切込むことによってオイルピットを形成する技術が公開されている。
また特許文献２には、シリンダブロックのボア内周面にナ−リングマシンによって多数オイルピット（断面はＶ字形状）を切込むことによってオイルピットを形成する技術が公開されている。
また、シリンダブロックのボア内周面にレーザ光を照射してオイルピットを形成する技術も知られている。
特開平１０−３２８９９８号公報特開２０００−１７９３９７号公報

特許文献１や特許文献２の技術は、ボア内周面を切断ないし切削してオイルピットを加工するものであり、切粉の発生が避けられない。細かな切粉はオイルピットに捕獲されてしまい、念入りに切粉の除去作業を実施しても除去しきれないことが多い。切粉がオイルピットに捕獲されたままであると、エンジンの使用中に切粉がオイルピットから解放され、解放された切粉がピストンリングとボア内周面の間隙に入り込み、両者を傷つけてしまうことがある。また、ボア内周面を切断ないし切削してオイルピットを加工する技術では、オイルピット群を散点状に形成することが困難となる。
シリンダブロックのボア内周面にレーザ光を照射してオイルピットを形成する技術によれば、オイルピット群を散点状に形成することができる。しかしながら、オイルピットの表面は、レーザ光によって溶融した金属が急冷されて形成された高硬度金属層で形成されており、高硬度金属層がピストンリングを攻撃して磨耗させる可能性が高い。
本発明では、オイルピットの加工にあたって、切粉を発生させず、高硬度金属層を形成させない加工方法を実現する。本方法の加工技術によると、従来の技術では形成できなかったオイルピットの加工も可能となる。

本発明の加工装置は、シリンダブロックのボアの内周面にオイルピットを加工する。この加工装置は、ボアがＺ軸方向に伸びた姿勢でシリンダブロックを固定する固定機構と、その固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に相対移動可能な主軸台と、その主軸台に対してＺ軸の回りに回転可能なパンチユニットと、そのパンチユニットに弾性部材を介してＺ軸に垂直な方向に移動可能に弾性支持されているパンチ型を備えている。
本発明の加工装置では、主軸台が固定機構に対してＺ軸方向に移動するとパンチユニットとパンチ型がボア内に侵入する。パンチユニットがＺ軸の回りに回転するとパンチ型がボアの内周面に対して垂直な姿勢をとる。主軸台が固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向に移動するとパンチ型の先端が弾性部材の弾性力によってボアの内周面に垂直に押し付けられる。

固定機構と主軸台は、結果的にＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に相対移動可能であればよく、固定された主軸台に対して固定機構が３軸に移動可能であってもよいし、逆に、固定された固定機構に対して主軸台が３軸に移動可能であってもよい。あるいは、固定機構がＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能で主軸台がＺ軸方向に移動可能であってもよい。
パンチユニットにパンチ型を弾性支持されている状態とは、スプリングによる弾性力によって、パンチユニットとパンチ型の一つの方向における距離が可変になっていることをいう。距離が可変な方向を付勢方向という。

シリンダブロックを固定する固定機構に対して主軸台がＸ軸方向とＹ軸方向に相対移動可能であれば、パンチ型をＸＹ平面内で自在に移動させることができる。また、固定機構に対して主軸台がＺ軸方向に相対移動可能であれば、パンチ型の付勢方向先端をボア内の軸方向の任意の位置に向けることができる。さらに、パンチユニットが主軸台に対してＺ軸の回りに回転可能であると、パンチ型の付勢方向をボアの内周面に対して垂直に向けることができる。そして、固定機構に対して主軸台がＸ軸方向とＹ軸方向に相対移動可能であれば、パンチ型の付勢方向に沿ってパンチユニットをボアの内周面に向けて前進させることができる。
即ち、パンチユニットに対して弾性部材を介して弾性部材の付勢方向に移動可能に弾性支持されているパンチ型の先端がシリンダブロックのボアの内周面のオイルピット形成位置を指向するとともにパンチ型の付勢方向がボアの内周面に直交する姿勢に、パンチ型とパンチユニットを位置決めする。主軸台が固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向に移動すると、パンチユニットが付勢方向に沿ってボアの内周面側に移動し、弾性部材の弾性力によってパンチ型の先端をボアの内周面に押し込むことが可能となる。
この方法でオイルピットを形成すると、パンチユニットとボア内周面の相対位置関係の精度が緩和され、パンチユニットとボア内周面の相対位置関係が予定のものから少々ずれていても、そのずれが弾性部材によって緩和され、ボアの内周面にほぼ予定したとおりの大きさと形状のオイルピットを形成することが可能となる。この装置や方法によると、切粉を発生させず、高硬度金属層を形成させないでオイルピット加工することが可能となる。

放射状に広がる割型群を利用すると、ボアの内周面の広い範囲に一度にオイルピット群を加工することができる。また、放射状に広がるパンチ型群を利用することによって、パンチ型群とボアの内周面が同軸に調整され、主軸台とボア内周面の相対位置関係の精度を緩和することができる。割型群に対してパンチ型群を弾性支持すると、主軸台とボア内周面の相対位置関係の精度をさらに緩和することができる。
この方式のオイルピット加工装置は、ボアがＺ軸方向に伸びた姿勢でシリンダブロックを固定する固定機構と、その固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に相対移動可能な主軸台と、その主軸台に取付けられているパンチユニットを備えている。
そのパンチユニットは、中型と割型群を備えている。中型は、先端が細くなっているテーパ状である。割型群は、先細テーパ形状の中型に対応する先細テーパ形状の空間を内部に有するとともにＺ軸方向に伸びる割面で少なくとも２等分されている。先細テーパ形状の中型がＺ軸方向に相対的に進出すると、割型群の外周面が拡径する。この方式のオイルピット加工装置は、割型群に弾性支持されているパンチ型群を備えている。

固定機構と主軸台は、結果的にＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に相対移動可能であればよく、固定された主軸台に対して固定機構が３軸に移動可能であってもよいし、逆に、固定された固定機構に対して主軸台が３軸に移動可能であってもよい。あるいは、固定機構がＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能で主軸台がＺ軸方向に移動可能であってもよい。

シリンダブロックを固定する固定機構に対して主軸台がＸ軸方向とＹ軸方向に相対移動可能であれば、パンチ型群の中心位置をボアと同軸に調整することができる。放射状に拡径する複数の割型群とその割型群に弾性支持されているパンチ型群の両者を縮径しておいてＺ軸方向に移動させれば、両者をシリンダブロックのボア内にボア内に侵入させ、両者をボアと同軸に位置決めすることができる。
パンチユニットが中型と割型群を備えており、中型は先端が細くなっているテーパ状であり、割型群が、中型に対応する先細テーパ形状の空間を内部に有しており、Ｚ軸方向に伸びる割面で少なくとも２等分されていると、先細テーパ形状の中型がＺ軸方向に相対的に進出することによって、割型群の外周面は拡径する。拡径する割型群にパンチ型群が弾性支持されいれば、パンチ型群も放射状に拡径する。放射状に広がる割型群を拡径すると、弾性部材の弾性力によってパンチ型群をボアの内周面に押し込んでボアの内周面を塑性変形させることが可能となる。
この方法でオイルピットを形成すると、主軸台とボア内周面の相対位置関係の精度が緩和され、主軸台とボア内周面の相対位置関係が予定のものから少々ずれていても、そのずれが割型群とパンチ型群を弾性支持している弾性部材によって修正される。ボアの内周面にほぼ予定したとおりの大きさと形状のオイルピットを形成することが可能となる。この装置や方法によると、切粉を発生させず、高硬度金属層を形成させないでオイルピット加工することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）パンチユニットに複数個のパンチ型を取付けるとき、複数のパンチ型を同一Ｚ軸上に揃え、パンチ型の付勢方向を全部同一に揃える。パンチ型はＺ軸方向に配置し、複数のパンチ型の先端を同一Ｚ軸上に揃える。
（形態２）割型をＺ軸方向から見て放射状に分割し、各分割型にパンチ型を弾性支持する。パンチ型の先端は割型の中心Ｚ軸から半径方向に所定距離に揃える。
（形態３）オイルピットの１つの形態の断面形状は、２段階に拡開するＶ字形状であり、深いＶ字形状と浅いＶ字形状を組合せた形状である。

本発明を具現化する第１実施例を図１から図４を用いて説明する。図１は本実施例のオイルピット加工装置の側面図であり、一部断面図となっている。図２はパンチ型とオイルピットの断面形状を示した図である。図３は加工中のパンチ型のボア内周面に対する動きを説明するための図であり、図４は加工後のシリンダブロックの縦断面図である。なお、ボアの内周面は斜視している。
本実施例のオイルピット加工装置はシリンダブロックのボアの内周面に適量のオイルを保持するためのオイルピットを形成する装置である。図１に示すように、オイルピット加工装置１０は、ベッド１２上にＸ軸スライドベッド１４が載置されている。Ｘ軸スライドベッド１４上にはＸ軸テーブル１６がＸ軸方向に移動自在に載置されている。Ｘ軸テーブル１６上にＹ軸スライドベッド１８が載置されている。Ｙ軸スライドベッド１８上にＹ軸テーブル２０がＹ軸方向に移動自在に載置されている。即ち、Ｙ軸テーブル２０はＸ軸方向にもＹ軸方向にも移動する。Ｙ軸テーブル２０は図示しないチャック機構を有しており、Ｙ軸テーブル２０上に載置されるシリンダブロック２２を固定する。シリンダブロック２２は、ボア２８の中心軸がＺ軸方向となるように固定される。
ベッド１２上にはコラム２４も載置されている。コラム２４には主軸台２６が取付けられている。主軸台２６は、Ｚ軸方向に移動自在に取付けられており、Ｚ軸を回転軸として回転する回転機構部３０を有している。回転機構部３０には、パンチ型３４を内蔵するパンチユニット３６が脱着可能に取付けられている。パンチ型３４は、ばね等の弾性部材３８によってＺ軸に垂直な一方向に移動自在にパンチユニット３６に支持されている。パンチユニット３６はパンチ型３４が取付けられた状態でボア２８の上方からボア２８内部に侵入することができる大きさである。パンチ型３４の先端をボア内周面２８ａに押付けることによってオイルピット３２を成形する。

図２の図中右側の図はパンチ型３４の断面図である。パンチ型３４は略円筒形状であり、一端は加工部であり、他端はパンチユニット３６の弾性部材３８に支持されている（図１参照）。パンチ型３４の図中左端の加工部は、先端に向かって細くなる円錐形状である。図中左側の図はボア内周面２８ａに形成されたオイルピット３２の縦断面形状を示した図である。パンチ型３４をボア内周面２８ａに押付けることによって、ボア内周面２８ａにパンチ型３４の先端形状と同一形状のオイルピット３２が形成される。オイルピット３２の縦断面形状は、ボア内周面２８ａに拡開するＶ字形状となる。

上記の構成のオイルピット加工装置１０の動作とこのオイルピット加工装置１０を用いたオイルピット加工方法について説明する。
まず、パンチユニット３６を取付けたとき、パンチユニット３６がシリンダブロック２２と干渉しない位置となるまで主軸台２６を上昇させておく。この状態で、パンチ型３４を取付けたパンチユニット３６を回転機構部３０に装着する。そして、シリンダブロック２２をＹ軸テーブル２０上に載置し、チャック機構により固定する。
次に、Ｙ軸テーブル２０とＸ軸テーブル１６を移動させ、パンチユニット３６がシリンダブロック２２のボア２８内に挿入できる位置になるように、パンチユニット３６をシリンダブロック２２のボア内周面２８ａに対して位置決めする。なお、この位置決めは、図示しない駆動モータのパルスを検知しながら行う。なお、これに代えて、Ｙ軸テーブル２０とＹ軸スライドベッド１８の間と、Ｘ軸スライドベッド１４とＹ軸スライドベッド１８に内蔵されたリニアスケールによって位置を検知しながら位置決めを行ってもよい。
次に、主軸台２６を下降させてパンチユニット３６をボア２８内に挿入し、パンチ型３４の先端が、成形しようとするオイルピット３２の高さとなるように、パンチユニット３６をシリンダブロック２２のボア内周面２８ａに対して位置決めする。主軸台２６の高さもＸ軸テーブル１６とＹ軸テーブル２０と同様の方法で位置決めを行う。
上記のようにパンチユニット３６をボア内周面２８ａに対して相対的に位置決めすることによって、パンチ型３４は、シリンダブロック２２のボア内周面２８ａのオイルピット３２形成位置に対向するとともに、その付勢方向がボア内周面２８ａに直交する姿勢に位置決めされる。

図３はボア内周面２８ａに対するパンチ型３４の相対的な動きを模式的に示す平面図である。なお、図３では図面の明瞭化のため、パンチユニット３６や弾性部材３８等の図示を省略している。Ｘ軸テーブル１６とＹ軸テーブル２０のいずれか一方、あるいは同時に両方を、予め実験によって求めておいた設定量だけ移動させ、図３に示すように、パンチ型３４をボア内周面２８ａに対して垂直に押付ける（図中矢印方向）。この動きによってボア内周面２８ａに所定の形状（図２参照）のオイルピット３２が成形される。
オイルピット３２の成形後、パンチ型３４の先端をボア内周面２８ａに押付けた方向と逆方向にＸ軸テーブル１６とＹ軸テーブル２０を移動させ、パンチ型３４とボア内周面２８ａを離す（図中矢印方向）。次に、回転機構部３０の図示されない駆動モータを駆動させ、パンチ型３４の先端が、次にオイルピット３２を成形する位置までくるようにパンチユニット３６を回転移動させる。即ち、パンチ型３４の先端をボア内周面２８ａに沿って水平移動させる。なお、回転機構部３０の駆動モータはエンコーダを備えており、位相を検知しながら回転することができる。ボア内周面２８ａに対してパンチ型３４が垂直になるようにパンチ型３４の先端を位置決めした後、上記の一連の成形動作を行ってオイルピット３２を成形する。

パンチ型３４は弾性部材３８によって水平方向に弾性支持されているため、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差が、ボア内周面２８ａに対するパンチ型３４の押圧に及ぼす影響は小さい。これにより、オイルピット３２の形成精度は安定化する。ボア内周面２８ａとピストンリング（図示省略）との摺動抵抗を最小にする、最適なオイルピット３２の形状（オイルピットの深さや幅等）が存在することがわかっているため、オイルピット３２の形成精度を安定化することによって、ボア内周面２８ａとピストンリングとの摺動抵抗を低下させることが可能となる。
なお、Ｘ軸テーブル１６および／またはＹ軸テーブル２０を移動させる力がそのままパンチ型３４をボア内周面２８ａに押付ける力になるわけではない。パンチ型３４を付勢している弾性部材３８によって、パンチ型３４をボア内周面２８ａに押付ける力は、Ｘ軸テーブル１６および／またはＹ軸テーブル２０を移動させる力以下の力となる。

以上の動作を繰り返すことにより、図４に示すように、水平に伸びる破線状のオイルピット３２群をボア内周面２８ａに全周に亘って形成する。なお、破線は複数のオイルピット３２が水平に並んで構成されている。これを１段目のオイルピット３２群とし、さらに、主軸台２６を次に成形しようとする２段目のオイルピット３２の位置まで下降させて上記の動作を繰り返すことによって、２段目のオイルピット３２群が成形される。以下同様に、３段目のオイルピット３２群・・・が形成される。
なお、２段目のオイルピット３２群を成形するとき、図４に示すように、１段目のオイルピット３２群と周方向の位置（位相）をずらして重ならないようにし、３段目のオイルピット３２群を成形するとき、１段目のオイルピット３２群と位相を揃えるようにする。このようにオイルピット３２の位置を一段毎に交互に配置することにより、オイルをボア内周面２８ａの全周に亘って均一に行渡らせることができる。ただし、オイルピット３２の配置についてはこれに限るものではない。

本実施例のオイルピット加工装置１０によれば、パンチ型３４はパンチユニット３６に固定されておらず、弾性部材３８によって付勢された状態となっている。パンチユニット３６とボア内周面２８ａを近づけると、パンチ型３４が弾性力でボア内周面２８ａに押付けられ、パンチ加工が行われる。このオイルピット加工装置１０によれば、たとえパンチ型３４が磨耗していたり、あるいはＸ軸テーブル１６やＹ軸テーブル２０の位置決めに誤差があったりしても、パンチ型３４が弾性支持されているため、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差量はある程度吸収されてしまう。従って、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差を考慮することなく、高精度にオイルピット３２を加工することができる。

従来のオイルピット加工装置は切削刃具を用いてオイルピットを成形していた。ボア内周面を切断ないし切削してオイルピットを加工すると、切粉の発生が避けられない。細かな切粉はオイルピットに捕獲されてしまい、念入りに切粉の除去作業を実施しても除去しきれないことが多い。切粉がオイルピットに捕獲されたままであると、エンジンの使用中に切粉がオイルピットから解放され、解放された切粉がピストンリングとボア内周面の間隙に入り込み、両者を傷つけてしまうことがある。また、ボア内周面を切断ないし切削してオイルピットを加工する技術では、オイルピット群を散点状に形成することが困難となる。さらに、切削刃具が磨耗していたり、あるいは位置決めに誤差があったりしたまま加工すると、切削刃具の磨耗量分や位置決め誤差量分だけ、オイルピット形状の精度に悪影響を及ぼすため、安定した精度でオイルピットを加工することができない。
シリンダブロックのボア内周面にレーザ光を照射してオイルピットを形成するオイルピット加工装置によれば、オイルピット群を散点状に形成することができる。しかしながら、オイルピットの表面は、レーザ光によって溶融した金属が急冷されて形成された高硬度金属層で形成されており、高硬度金属層がピストンリングを攻撃して磨耗させる可能性が高い。
本実施例のオイルピット加工装置は、ボアの内周面を塑性変形させてオイルピットを加工する。パンチ型の形状をボアの内周面に転写してオイルピットを加工する。これによれば、切削加工のように加工時に切粉が発生することもなければ、レーザ加工のように高硬度金属層が形成されることもない。さらに、隣接するオイルピットから周方向にも軸方向にも離反したオイルピットを形成することができ、本実施例で示したように散点状のオイルピット群を形成することができる。

また、従来の切削加工に用いられる切削刃具は数から数十μｍの微細な切れ刃成形が必要であるため、切削刃具の製作に手間が掛り、高コストであった。しかし、本実施例のオイルピット加工装置にはパンチ型が用いられている。パンチ型の製作には微細な加工は不要であるため、容易に製作することができ、しかも低コスト化することができる。さらに、パンチ型の製作やパンチ加工は容易であるため、オイルピット形状の設計自由度は飛躍的に向上する。ボア内周面の摺動抵抗が最小となるオイルピット形状（オイルピット深さ／オイルピット幅）の最適値が存在することが確認されているため、オイルピットの成形精度の安定化は、ひいてはエンジン性能の向上につながる。

オイルピット３２の縦断面形状は上記に限らない。図５〜図７に別のパンチ型４４，５４，６４と、そのパンチ型４４，５４，６４によってそれぞれ成形されるオイルピット４２，５２，６２の縦断面形状を示す。
図５の図中右側の図に示すパンチ型４４の先端は細い円筒形状である。このパンチ型４４をボア内周面２８ａに押付けることによって成形されるオイルピット４２の縦断面形状は、図中左側の図に示すように矩形状となる。
図６の図中右側の図に示すパンチ型５４の先端は球面形状である。このパンチ型５４をボア内周面２８ａに押付けることによって成形されるオイルピット５２の縦断面形状は、図中左側の図に示すように半円形状となる。
図７の図中右側の図に示すパンチ型６４の先端は先端に向かって細くなる２つの円錐を組合せた形状である。先端側の円錐の方がより細くなっている。このパンチ型６４をボア内周面２８ａに押付けることによって成形されるオイルピット６２の縦断面形状は、図中左側の図に示すように２段階に拡開する２段Ｖ形状となる。この形状については後で詳述する。
上記の点状のオイルピット４２，５２，６２の他に、図４に示した線状のオイルピットを加工するパンチ型を図１３と図１４に示す。図１３はパンチ型７４と、そのパンチ型７４によって成形されるオイルピット７２の縦断面形状であり、図１４は図１３のXIV−XIV線断面図である。図１３の図中右側の図に示すように、パンチ型７４の先端は、先端に向かって上下方向に細くなる形状である。このパンチ型７４をボア内周面２８ａに押付けることによって成形されるオイルピット７２の縦断面形状は、図中左側の図に示すようにボア内周面２８ａに拡開するＶ字形状となる。また、図１４の横断面図によれば、図中右側の図に示すように、パンチ型７４の先端は、ボア内周面２８ａの曲線よりカーブが溝深さｂ分だけ大きい楕円弧形状である。このパンチ型７４をボア内周面２８ａに押付けることによって成形されるオイルピット７２の横断面形状は、図中左側の図に示すようにオイルピット長さａ、オイルピット深さｂの水平方向に長尺な楕円弧形状となる。オイルピット７２はボア内周面２８ａに水平に伸びるオイルピット長さａの線状となる。
これらのように、パンチ型を付け替えることによって、点状や線状等の様々なオイルピットの形状を成形することが可能である。容易に、且つ安価に様々な形状のオイルピットを形成することができる。

ところで、図７に示すパンチ型６４によって成形されるオイルピット６２は、深いＶ字形状の部分６２ａと浅いＶ字形状６２ｂを組合せた２段Ｖ形状である。ピストンリングが摺動すると、オイルは深いＶ字形状の部分６２ａに侵入しようとする。オイルピット６２には浅いＶ字形状の部分６２ｂが形成されており、この浅いＶ字形状の部分６２ｂは深いＶ字形状の部分６２ａの面取り部分にあたる。この形状によって、ピストンリングの摺動時にオイルが深いＶ字形状の部分６２ａに侵入しやすくなり、オイルピット６２内で行き場を無くしたオイルが油膜を形成する。この現象によって、ピストンリングがボア内周面２８ａから浮くため、摺動抵抗が低減する。従って、オイルピットの軸心を通る断面形状は、メタル接触を確実に禁止できる段付形状であることが好ましく、さらに、Ｖ字を重ねた２段Ｖ形状であることがより好ましい。
上記の段付形状のような複雑なオイルピット形状を切削加工によって高精度に成形することは難しい。また、レーザ加工では、オイルピットの軸心を通る断面形状を調整するのが困難であるため、２段Ｖ形状のような段付形状のオイルピットを加工することは非常に困難である。しかし、本実施例のオイルピット加工装置１０の行うパンチ加工によれば、従来の技術では形成できなかったオイルピット形状も高精度に且つ容易に成形することができる。

本発明を具現化する第２実施例を図８と図９を用いて説明する。図８は本実施例のオイルピット加工装置の側面図の一部であり、一部断面図となっている。図９は加工後のシリンダブロックの縦断面図である。本実施例は回転機構部に取付けられるパンチユニットの形状が第１実施例と異なっている。従って、第１実施例と同様の部分についての説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、第１実施例と共通する箇所については同一の符号を付してある。
図８に示すように、本実施例のオイルピット加工装置５０の回転機構部３０には、４個の同形同大のパンチ型３４を内蔵するパンチユニット５６が脱着可能に取付けられている。各パンチ型３４は、ばね等の弾性部材３８によってパンチユニット５６に支持されている。４個のパンチ型３４は、同一Ｚ軸上に揃えられ、パンチ型３４の付勢方向を全部同一に揃えられ、平行に且つ等間隔に配置されている。パンチ型３４はＺ軸方向に配置され、４個のパンチ型３４の先端は同一Ｚ軸上に揃えられている。
それぞれのパンチ型３４の先端間の距離は、ボア内周面２８ａに形成されるオイルピット３２群のうち、同一位相のオイルピット３２間の距離となっている。例えば、図９に示すオイルピット３２群は、ボア内周面２８ａを一周するオイルピット３２群が平行に８段形成されており、１段目と３段目と５段目と７段目（奇数段）のオイルピット３２群の位相は同一であり、２段目と４段目と６段目と８段目（偶数段）のオイルピット３２群の位相は同一であるが奇数段のオイルピット３２群の位相とは半量分ずれている。パンチユニット５６に取付けられている４個のパンチ型３４のそれぞれの先端は、ボア内周面２８ａに対して揃っているため、第１実施例に示した方法でオイルピット加工を一度行うと４段のオイルピット３２を成形することができる。そこで、それぞれのパンチ型３４の先端間の距離を、奇数段（偶数段も同じ）のオイルピット３２群間の距離とし、奇数段のオイルピット３２群をボア内周面２８ａに全周に亘って成形した後、パンチ型３４の位相とＺ軸方向の位置（高さ）を移動させ、偶数段のオイルピット３２群をボア内周面２８ａに全周に亘って成形する。

本実施例のオイルピット加工装置５０によれば、たとえ個々のパンチ型３４がそれぞれ磨耗していたり、あるいはＸ軸テーブル１６やＹ軸テーブル２０の位置決めに誤差があったりしても、パンチ型３４が弾性支持されているため、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差量はある程度吸収されてしまう。従って、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差を考慮することなく、高精度にオイルピット３２を加工することができる。一度の加工で４個のオイルピット３２を均一な形状で成形することができることから、生産効率が向上する。

本発明を具現化する第３実施例を図１０を用いて説明する。図１０は本実施例のオイルピット加工装置の側面図の一部であり、一部断面図となっている。本実施例はパンチ型を被加工面に押付ける機構が第１実施例や第２実施例と異なっている。従って、第１実施例、第２実施例と同様の部分についての説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、第１実施例、第２実施例と共通する箇所については同一の符号を付してある。
図１０に示すように、本実施例のオイルピット加工装置７０の回転機構部３０には、第２実施例と同様に、４個の同形同大のパンチ型３４を内蔵するパンチユニット７６が脱着可能に取付けられている。４個のパンチ型３４は、同一Ｚ軸上に揃えられ、平行に且つ等間隔に配置されている。パンチ型３４はＺ軸方向に配置され、４個のパンチ型３４の先端は同一Ｚ軸上に揃えられている。さらに、本実施例のオイルピット加工装置７０は、油圧ポンプ８０と、油圧ポンプ８０とパンチユニット７６内を連通させる油路８２を有する油圧機構を備えている。油圧機構は、４個のパンチ型３４の摺動を油圧制御する。パンチ型３４の摺動方向や摺動長さは全部同一に揃えられている。
それぞれのパンチ型３４の先端間の距離を、ボア内周面２８ａに形成されるオイルピット３２群のうち、同一位相のオイルピット３２間の距離とすることによって、図９に示すようなオイルピット３２群を、第２実施例と同様の手順で同位相のオイルピット３２群を一度の加工で４段ずつ成形することが可能である。

本実施例のオイルピット加工装置７０によれば、４個のパンチ型３４はそれぞれ油圧制御されているため、パンチ型３４をボア内周面２８ａに押付ける力を一定化することができる。たとえ個々のパンチ型３４がそれぞれ磨耗していたり、あるいはＸ軸テーブル１６やＹ軸テーブル２０の位置決めに誤差があったりしても、パンチ型３４が油圧制御されているため、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差量はある程度吸収されてしまう。従って、パンチ型３４の磨耗量や位置決め誤差を考慮することなく、常に高精度にオイルピット３２を加工することができる。一度の加工で４個のオイルピット３２を均一な形状で成形することができることから、生産効率が向上する。

本発明を具現化する第４実施例を図１１と図１２を用いて説明する。図１１は本実施例のオイルピット加工装置の側面図の一部であり、一部断面図となっている。図１２は割型とパンチ型の平面図である。本実施例はパンチ型をボア内周面に押付ける機構が第１実施例から第３実施例と異なっている。従って、第１実施例から第３実施例と同様の部分についての説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、第１実施例から第３実施例と共通する箇所については同一の符号を付してある。
図１１に示すように、本実施例のオイルピット加工装置９０は、主軸台９６の下部に形成された押部９６ａと、中型１００と、割型１０２と、パンチ型１０４と、下型１０６を備えている。中型１００は、押部９６ａの真下に配設され、上方から下方に向かって徐々に細くなるテーパ形状の略円筒形状である。割型１０２は、中型１００の外側に配設され、中空の略円筒形状をＺ軸方向に放射状に８等分した形状である。そして、割型１０２の内周面はテーパ形状であり、割型１０２の内周面と中型１００の外周面が面接触するように配設されている。パンチ型１０４は、それぞれの割型１０２の外周面にＺ軸方向に４個ずつ同位相で等間隔に配置されている。さらに、パンチ型１０４の先端は割型の中心Ｚ軸から半径方向に同一長さに揃えられている。下型１０６は、Ｙ軸テーブル２０上の、主軸台の押部９６ａと中型１００の直下に配設され、扁平の円柱形状であり、上面の水平面で８個の割型１０２の下部を支持している。中型１００と、４個のパンチ型１０４が取付けられた８個の割型１０２と、下型１０６はサブユニットを形成している。

上記の構成のオイルピット加工装置９０の動作とこのオイルピット加工装置９０を用いたオイルピット加工方法について説明する。
予め、サブユニットの中型１００の下端は下型１０６から所定距離だけ離した状態としておく。まず、ボア２８内にＹ軸テーブル２０上のサブユニットが収容されるように、シリンダブロック２２をＹ軸テーブル２０上に載置し、チャック機構により固定する。次に、中型１００の中心と主軸台９６の押部９６ａの中心が一致するように、シリンダブロック２２のＸ−Ｙ平面上の位置決めを行う。
次に、主軸台９６を降下させる。押部９６ａが中型１００の上端部に当接してもなお主軸台９６を降下させ、中型１００を押して下方に移動させる。このとき、中型１００はテーパ形状の外周面によって８個の割型１０２のテーパ形状の内周面を押しながら下降する。割型１０２の下方には下型１０６があるため、中型１００が押した８個の割型１０２が、ボア２８の中心に対して放射状に広がるように水平方向に移動する。割型１０２の外周面に取付けられたパンチ型１０４の先端がボア内周面２８ａに当接してもなお主軸台９６を降下させ、パンチ型１０４の先端をボア内周面２８ａに押付ける。パンチ型１０４は割型１０２に掛る押力によってオイルピット３２群を成形する。本実施例では、一度主軸台９６を降下させると、４×８＝３２（個）のオイルピット３２がボア内周面２８ａの全域に亘って一度に形成される。

たとえば、サブユニットの中心Ｚ軸とボア２８の中心Ｚ軸が若干ずれていたとする。この状態でパンチ加工を行うと、ボア内周面２８ａに近いパンチ型１０４ほど深くボア内周面２８ａに押付けられ、ボア内周面２８ａから離れたパンチ型１０４ほど浅くボア内周面２８ａに押付けられることが想像されるが、実際はそうではない。中型１００が割型１０２を移動させるのに必要な力よりも、Ｘ軸テーブル１６やＹ軸テーブル２０が移動するのに必要な力の方が大きく、さらにそれよりもパンチ型１０４がボア内周面２８ａをパンチ加工するのに必要な力の方がはるかに大きい。従って、１つの割型１０２に取付けられたパンチ型１０４が、他の割型１０２に取付けられたパンチ型１０４より早くボア内周面２８ａに当接しても、ボア内周面２８ａがパンチ型１０４を押し返す応力に負けてＸ軸テーブル１６とＹ軸テーブル２０が自動的に動く。これによって、サブユニットの中心Ｚ軸とボア２８の中心Ｚ軸のずれが微調整され、やがて解消されて一致する。全ての割型１０２に取付けられたパンチ型１０４がボア内周面２８ａに当接してから均一な力で押付けられるため、全てのオイルピット３２の形状を揃えることができる。

本実施例のオイルピット加工装置９０によれば、中型１００と割型１０２とパンチ型１０４と下型１０６を有する型組（サブユニット）を使用してオイルピット加工を行う。主軸台９６の押部９６ａによって中型１００を下方に押して下降させることによって、割型１０２の外周面に取付けられたパンチ型１０４がボア内周面２８ａに押付けられる。このとき、サブユニットの中心Ｚ軸とボア２８の中心Ｚ軸のずれは、加工中にＸ軸テーブル１６とＹ軸テーブル２０が自動的に動いて微調整されて解消される。従って、パンチ型１０４の磨耗量や位置決め誤差を考慮することなく、高精度にオイルピット３２を加工を行うことができる。
また、本実施例のオイルピット加工装置９０のように、割型１０２に取付けるパンチ型１０４の位置を工夫することによって、一度のオイルピット加工によってボア内周面２８ａの全域に亘ってオイルピット加工を行うことができ、生産効率が飛躍的に向上する。

本実施例では、ボア内周面２８ａがパンチ型１０４を押し返す応力に負けてＸ軸テーブル１６とＹ軸テーブル２０が自動的に動く作用を利用し、パンチ型１０４の位置決め誤差を解消した。これに代えて、中型１００のフローティング機構を設けておくことによって、サブユニットの中心Ｚ軸とボア２８の中心Ｚ軸にずれがあっても、中型１００が自動的に動いてずれが微調整されるため、同様の効果を得ることができる。
さらに、ばね等によってパンチ型１０４を割型１０２に弾性支持させることにより、パンチ型１０４の磨耗量や位置決め誤差量をより効果的に吸収することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

第１実施例のオイルピット加工装置の側面図（一部断面図）。パンチ型とオイルピットの断面形状を示した図（１）。加工中のパンチ型のボア内周面に対する動きを説明するための図。加工後のシリンダブロックの縦断面図。パンチ型とオイルピットの断面形状を示した図（２）。パンチ型とオイルピットの断面形状を示した図（３）。パンチ型とオイルピットの断面形状を示した図（４）。第２実施例のオイルピット加工装置の側面図（一部断面図）。加工後のシリンダブロックの縦断面図。第３実施例のオイルピット加工装置の側面図（一部断面図）。第４実施例のオイルピット加工装置の側面図（一部断面図）。割型とパンチ型の平面図。パンチ型とオイルピットの断面形状を示した図（５）。図１３のXIV−XIV線断面図。

符号の説明

１０，５０，７０，９０：オイルピット加工装置
１２：ベッド
１４：Ｘ軸スライドベッド
１６：Ｘ軸テーブル
１８：Ｙ軸スライドベッド
２０：Ｙ軸テーブル
２２：シリンダブロック
２４：コラム
２６：主軸台
２８：ボア、２８ａ：ボア内周面
３０：回転機構部
３２，４２，５２，６２，７２：オイルピット
３４，４４，５４，６４，７４：パンチ型
３６，５６，７６：パンチユニット
３８：弾性部材
５０：オイルピット加工装置
７０：オイルピット加工装置
８０：油圧ポンプ
８２：油路
９６：主軸台、９６ａ：押部
１００：中型
１０２：割型
１０４：パンチ型
１０６：下型

Claims

シリンダブロックのボアの内周面にオイルピットを加工する装置であり、
前記ボアがＺ軸方向に伸びた姿勢で前記シリンダブロックを固定する固定機構と、
前記固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に相対移動可能な主軸台と、
前記主軸台に対してＺ軸の回りに回転可能なパンチユニットと、
前記パンチユニットに弾性部材を介してＺ軸に垂直な方向に移動可能に弾性支持されているパンチ型を備えており、
前記主軸台が前記固定機構に対してＺ軸方向に移動すると前記パンチユニットと前記パンチ型が前記ボア内に侵入し、前記パンチユニットがＺ軸の回りに回転すると前記パンチ型が前記ボアの内周面に対して垂直な姿勢をとり、前記主軸台が前記固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向に移動すると前記パンチ型の先端が前記弾性部材の弾性力によって前記ボアの内周面に垂直に押し付けられることを特徴とする加工装置。
シリンダブロックのボアの内周面にオイルピットを加工する方法であり、
パンチユニットに対して弾性部材を介してその弾性部材の付勢方向に移動可能に弾性支持されているパンチ型を、前記シリンダブロックの前記ボアの内周面のオイルピット形成位置に対向するとともに前記付勢方向が前記ボアの内周面に直交する姿勢に位置決めする工程と、
前記パンチユニットを前記付勢方向に沿って前記ボアの内周面側に移動させ、前記パンチ型を弾性支持している前記弾性部材の弾性力によって前記パンチ型を前記ボアの内周面に押し込んで前記ボアの内周面を塑性変形させる工程を備えているオイルピット加工方法。
シリンダブロックのボアの内周面にオイルピットを加工する装置であり、
前記ボアがＺ軸方向に伸びた姿勢で前記シリンダブロックを固定する固定機構と、
前記固定機構に対してＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に相対移動可能な主軸台と、
前記主軸台に取付けられているパンチユニットを備え、
前記パンチユニットは、先細テーパ形状の中型と、その中型に対応する先細テーパ形状の空間を内部に有するとともにＺ軸方向に伸びる割面で少なくとも２等分されており、先細テーパ形状の中型がＺ軸方向に相対的に進出すると拡径する外周面を有する割型群を備えており、
その割型群に弾性支持されているパンチ型群を備えていることを特徴とする加工装置。
シリンダブロックのボアの内周面にオイルピットを加工する方法であり、
放射状に拡径する複数の割型群とその割型群に弾性支持されているパンチ型群の両者を縮径した状態で前記シリンダブロックの前記ボア内に侵入させて前記ボアと同軸に位置決めする工程と、
前記割型群を拡径することによってパンチ型群を弾性支持している弾性部材の弾性力によって前記パンチ型群を前記ボアの内周面に押し込んで前記ボアの内周面を塑性変形させる工程を備えているオイルピット加工方法。