JP5227918B2 - 内在物除去装置 - Google Patents
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Description
ボアのボーリング加工では、ボア内壁面に螺旋状の切削痕が生じ、エンジンオイルの通り道(オイルピット)として利用されるが、この切削痕には切削液や切り屑等が残留するおそれがある。
また、ボアのホーニング加工は、ボア内壁面をオイルピットが残る程度に研磨仕上げしてピストン摺動面として適切な表面粗さ及び面性状にする仕上げ加工工程であるが、この仕上げ加工後でも研磨液や研磨屑が残留するおそれがある。
このような残留物(内在物)は、ボア内壁面の検査時に傷の過剰検出といった誤検出の原因になってしまう。このため、ボア内壁面の自動検査前に、ボア内壁面に残留する内在物を除去する内在物除去装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、特許文献2の構成も、特許文献1と同様に、回転パイプの下端に略横向きにノズルを設け、ノズルからボア内壁面に略直交させた向きでエアを吹き付けてノズルを回転させるため、残留物(内在物)が上下方向に飛散してその一部が除去されないおそれがある。
さらに、これら装置はいずれも上下移動機構の他に回転機構を有するため、構造が複雑化し、部品点数の増大などを招いてしまう。
また、封止板は、外縁部を有し、筒ワーク内面に沿って進退し、筒ワーク内面との間に該内面の周方向に連続する隙間を形成するように構成すれば、封止板の進退だけで筒ワーク内面全体から内在物を除去し、かつ、筒ワークの周方向に渡って除去能力を均等に揃えることができる。
また、封止板の背面は、この封止板の先端方向に行くに従って筒ワーク内面向きに拡大するテーパー面に形成するように構成すれば、流体の流速を効率よく高めて筒ワーク内面に吹き出すことができ、除去能力を効率よく高めることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るシリンダーブロック自動検査用の内在物除去装置10の概略構成を示す図であり、図2は、内在物除去装置10の主要部を示す図である。なお、図1中、符号1は、自動車用エンジンのシリンダーブロックである。
自動車用エンジンの製造工程には、金型鋳造されたシリンダーブロック1のボア(シリンダーボアとも言う)2にボーリング加工やボア内壁面2Aを研磨するホーニング加工を行った後に、ボア内壁面2Aに傷や巣がないか否かを自動検査する検査工程がある。
ボーリング加工やホーニング加工では、一般に、切削液や研磨液が使用されるため、ボア内壁面2Aに、水滴や切り屑(研磨屑を含む)が残留する可能性がある。このような残留物(内在物)が残留したままだと、ボア内壁面2Aの検査の際に、残留物がボア内壁面2Aの外乱となり、過剰検出の原因になってしまう。このため、ボア内壁面2Aの検査工程では、検査を阻害する内在物を除去した後に検査を実施することが望まれる。
シリンダーブロック1のボア2は、エンジンのピストン(不図示)が摺動するピストン摺動面となるため、適切なボア径、表面粗さ及び面性状を得るべくボーリング加工およびホーニング加工が施される。
すなわち、ボーリング加工では、回転軸に設けたボーリングヘッドに切削バイトを径方向に突設し、該ボーリングヘッドを回転させながら筒ワークとしてのシリンダーブロック1に対して進退させてボア径を予め設定された目標ボア径まで切削する。このボーリング加工により、ボア内壁面2Aには、方向性を有する螺旋状の切削痕ができる。その後、ボア内壁面2Aに対して、螺旋状の切削痕をエンジンオイルの通り道(オイルピット)として利用可能な程度だけ残しつつ、エンジンの所望の性能を発揮可能な表面粗さ及び面性状を得るべく、ホーニング用砥石を配設した加工ヘッドを用いてホーニング加工が施される。
図3は、内在物除去装置10の主要部をシリンダーブロック1と共に示す側断面図である。この内在物除去装置10は、図1〜図3に示すように、シリンダーブロック1のボア2の一方の開口を閉塞する蓋状部材であるワーククランパ21と、このワーククランパ21に支持軸30を介して設けられ、この支持軸30の進退によりボア2内を進退自在な封止板31と、ワーククランパ21に取り付けられ、封止板31の背面空間にエアを供給する複数本(本例では2本)のエアカプラ(流体の供給手段)41とを備えている。
このクランパ本体22は、金属材または合成樹脂からなる剛体体で形成されており、このクランパ本体22の下面(シリンダーブロック1側の面)には、このクランパ本体22およびシリンダーブロック1よりも柔軟な素材で形成された接触部材23が設けられている。
図1に示すように、第1進退機構51は、送りねじ機構であり、雄ねじが刻設された第1軸部52と、この第1軸部52を回転駆動する第1駆動モーター53と、第1軸部52の回転速度および回転角を検出する第1ロータリーエンコーダ54とを備えている。第1軸部52は、この第1軸部52に螺合するナット部52Aを介してクランパ本体22に連結され、第1軸部52の回転に応じてクランパ本体22が上下に進退可能に構成されている。
ここで、当接したか否かの検出は、第1ロータリーエンコーダ54の検出結果に基づいて制御装置12内の位置制御部13が検出する。この位置制御部13は、第1駆動モーター53を駆動してワーククランパ21を位置制御する機能を具備し、例えば、第1ロータリーエンコーダ54を用いて第1駆動モーター53の回転速度が零、或いは、回転速度変化量が零になったか否かを検出する等の公知の各種方法を用いて当接を検出する。
支持軸30は、ワーククランパ21外に設けられた第2進退機構61(図1参照)によりボア軸L0に沿って上下に進退自在に支持されている。
図1に示すように、第2進退機構61は、送りねじ機構であり、雄ねじが刻設された第2軸部62と、この第2軸部62を回転駆動する第2駆動モーター63と、第2軸部62の回転速度および回転角を検出する第2ロータリーエンコーダ64とを備えている。第2軸部62は、この第2軸部62に螺合するナット部62Aを介して支持軸30に連結され、第2軸部62の回転に応じて支持軸30が上下に進退可能に構成されている。
このエアカプラ41は、ワーククランパ21の閉塞板部22Bにおける支持軸30の周囲に間隔を空けて設けられ、エア排出口41Aを下向き、つまり、封止板31の背面向きにして取り付けられている。本実施形態では、エアカプラ41は、支持軸30の周囲に等間隔で2箇所設けられているが、2箇所に限らず、例えば、4箇所でもよい。
このエアカプラ41にエアを供給するか否かは、制御装置12内のエア制御部14が制御する。このエア制御部14は、不図示のエア弁の開閉制御を行うことによって、エアカプラ41へのエア供給/エア供給停止を切り替える。
図3に示すように、この封止板31は、支持軸30よりも拡径し、ボア内壁面2Aとの間に周方向に連続する均一の隙間S(本実施形態では2mm程度の隙間)を形成する。
詳述すると、この封止板31は、支持軸30との連結部31Aが支持軸30と同径に形成され、この連結部31Aから先端側(下側)に行くに従って徐々に拡径する断面真円形状を有し、最大径となる先端部31Bが、ボア内壁面2Aとの間に周方向に連続する隙間Sを形成する直径R2の円形外縁部に形成されている。このため、この封止板31の背面31Cは、封止板31の先端方向(下方向)に行くに従ってボア内壁面2A向きに拡大するテーパー面に形成されている。
このため、エアが流れる向きを、図3に矢印で示すように、ワーククランパ21からボア2へ向かう一方向にすることができる。従って、ボア内壁面2Aに残留する水滴や切り屑等をワーククランパ21からボア2へ向かう方向だけに飛ばすことができ、残留物がワーククランパ21側(上側)へ飛ばされて再びボア内壁面2Aに付着してしまう事態を確実に回避することができる。
しかも、このテーパー面により、ワーククランパ21と封止板31との間では封止板31の先端方向(下方向)に行くに従ってエア通路が徐々に絞られるので、エアの流速を効率よく高めることができる。従って、封止板31の先端部31Bとボア内壁面2Aとの間の隙間Sから排出されるエアの流速を効率よく高めることが可能である。
この隙間Sから排出されるエアは、ボア内壁面2Aに沿って流れ、ボア内壁面2Aの残留物を除去する除去エアとして機能する。従って、この除去エアが高速になるほど、残留物の除去能力を向上させることができる。
図4(A)は、内在物除去装置10の待機状態を示している。すなわち、制御装置12は、位置制御部13により第1進退機構51および第2進退機構61を駆動させることよって、ワーククランパ21および支持軸30を上方に移動させ、シリンダーブロック1の搬送を妨げない位置に保持させた状態で待機する(待機工程)。なお、この状態では、エアカプラ41にはエアが供給されないようになっている。
次に、シリンダーブロック1が予め定められた位置(ワーククランパ21で密閉可能な位置)に搬送されると、制御装置12は、第1進退機構51によりワーククランパ21を下方に移動させ、図4(B)に示すように、シリンダーブロック1の上面1Aにワーククランパ21を密着させてボア開口をワーククランパ21で密閉する(密閉工程)。
そして、制御装置12は、封止板31をボア内壁面2Aの下端或いは下端より更に下方位置まで移動させると、エアの供給を停止させると共に、ワーククランパ21および支持軸30を上方に移動させ、図4(A)に示した待機状態へと移行する。以上が内在物除去装置10の動作である。
なお、封止板31を、ボア内壁面2Aの全体(或いは、ピストン摺動範囲全体)に渡って一回移動させるだけでなく、複数回移動させてもよい。この内在物の除去動作が終了すると、公知の表面検査装置によりボア内壁面2Aの表面検査が開始される。
さらに、封止板31をシリンダーブロック1のボア内壁面2Aに沿わせて進退させるので、ボア内壁面2Aの全体に渡って高圧のエアを流すことができ、ボア内壁面2Aの各部に残留する水滴や切り屑等をより確実に除去することができる。また、従来の内在物除去装置が必要としていたノズル回転機構を必要としないので、構造が簡素化し、部品点数も削減できる。
また、本実施形態によれば、封止板31の背面31Cは、この封止板31の先端方向に行くに従ってボア内壁面2A向きに拡大するテーパー面に形成されるため、エアの流速を効率よく高めてボア内壁面2Aに吹き出すことができ、除去能力を効率よく高めることができる。
従来の内在物除去装置では、径の異なるボアが除去対象として追加された場合、そのままでは除去能力が変わってしまい、除去能力を揃えるには、構造が複雑なノズルユニットを新規に作成する必要がある。これに対し、本実施形態の内在物除去装置10では、簡易な構造を有する封止板31だけを交換すればよく、また、封止板31Xとボア内壁面2Aとの間の隙間Sの管理だけで、除去能力(エア流量)を容易に調整できるので、除去能力を容易に揃えることが可能である。
例えば、封止板31は、上記形状に限らず、図6(A)に示すように、封止板31の先端部31Bを同径で下方に延在させ、これによって、先端部31Bを構成する円形外縁部を所定厚さHの厚肉形状にしてもよいし、図6(B)に示すように、封止板31全体を同径で下方に延在させ、これによって、封止板31を所定厚さHの円形外縁部だけで形成してもよい。
この場合、封止板31とボア内壁面2Aとの間の隙間Sを形成するエア絞り部の長さ(厚さHに相当)が、ボア軸L0方向に長くなるので、エア絞り部での流速が早い領域が広くなり、ボア内壁面2Aの除去能力を向上できる。特に図6(A)では、封止板31の背面31Cをボア内壁面2Aに向かって徐々に流速を高めるテーパー面にしているため、より効率よくエア流速を高めることが可能である。
これを回避するために、図7に示すように、内在物除去装置10のワーククランパ21をダミーヘッド81の上面81Aに密着させてボア2の一方の開口を閉塞させ、ダミーヘッド81の厚さ分だけ、封止板31の進退ストロークを大きく確保するようにすればよい。この構成によれば、ダミーヘッド81を取り付けた状態でボア内壁面2Aの残留物を除去することができる。
すなわち、まず、ダミーヘッドをシリンダーブロック1に装着して、工作機械によりボア2を断面所望の理想円形状に加工する。次に、シリンダーブロック1からダミーヘッドを取り外す。すると、ダミーヘッドの組付けによる応力が解消されるので、ボア2の形状が変形して断面非真円形(例えば、楕円)となる。この断面非真円形状のボア2の全体形状を測定して、NCデータを生成しておく。このNCデータは、具体的には、ダミーヘッドを取り外して断面非真円形状となったボア2に対して、ボア軸L0に沿って所定間隔おきに測定点を設定し、各測定点でのボア2の断面形状を測定したものである。
その後、生成したNCデータに基づいて、ダミーヘッドを装着せずに、未加工のシリンダーブロックのボーリング加工を行って、非真円形状のボア2を形成する。このようにすれば、シリンダーブロック1にダミーヘッドを取り付けずにボア2を加工しても、シリンダーヘッドを装着すると、ボア2が断面所望の理想円形状の立体形状となる。
また、上述の実施形態では、断面視略円形のシリンダーボアを有するシリンダーブロックの内在物を除去する内在物除去装置に本発明を適用する場合について説明したが、これに限らず、シリンダーブロック以外の筒ワークの内在物を除去する内在物除去装置に本発明を適用してもよい。筒ワークとしては、円筒のみならず、円管、三角管、中空の角柱(多角形の中空体)等のワークでもかまわない。
2 ボア
2A ボア内壁面
10 内在物除去装置
21 ワーククランパ(蓋状部材)
22D シール部材
23 接触部材
30 支持軸
31、31X 封止板
31B 先端部(円形外縁部)
41 エアカプラ(供給手段)
51 第1進退機構
61 第2進退機構
81 ダミーヘッド
L0 ボア軸
Claims (3)
- 筒ワークの開口内側に流体を吹き入れて、該筒ワーク内側の内在物を除去する内在物除去装置において、
前記筒ワークの開口を閉塞する蓋状部材と、
前記蓋状部材に支持軸を介して設けられ、該支持軸の進退により前記筒ワークの空間内を進退自在な封止板と、
前記蓋状部材内側の前記封止板の背面空間に流体を供給する供給手段とを備え、
前記筒ワークの前記空間内面と前記封止板との間の隙間から該封止板の背面空間に供給した前記流体を吹き出して当該筒ワークの内在物を除去することを特徴とする内在物除去装置。 - 前記封止板は、外縁部を有し、前記筒ワーク内面に沿って進退し、前記筒ワーク内面との間に該内面の周方向に連続する隙間を形成することを特徴とする請求項1に記載の内在物除去装置。
- 前記封止板の背面は、この封止板の先端方向に行くに従って前記筒ワーク内面向きに拡大するテーパー面に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内在物除去装置。
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