JP5251706B2 - 孔加工治具 - Google Patents

Description

本発明は、加工対象物に孔を形成するときに用いられる治具に関する。

従来、自動車のエンジン等の内燃機関の燃焼室に霧化された燃料を供給する燃料噴射装置は公知となっている。
燃料噴射装置は通常、先端部が半球状あるいは円錐台状に成形されたノズルを備え、当該ノズルの先端部が内燃機関における燃焼室あるいは吸気管の内部に挿入された状態で当該ノズルの先端部から燃料を噴射する。
燃料噴射装置のノズルの先端部にはノズルの内部空間と外部とを連通する燃料噴射口が形成される。加圧された燃料をノズルの内部空間から燃料噴射口を通じてノズルの外部（燃焼室あるいは吸気管の内部）に噴射することにより、噴射された燃料はノズルの外部において大きく減圧され、霧化される（微細な粒子となる）。
内燃機関の更なる燃費の向上あるいは排気ガスの清浄度の向上の観点から、燃料噴射装置のノズルの先端部には通常、複数の燃料噴射口が形成されるとともに、これらの燃料噴射口から異なる複数の方向に燃料が噴射される。

燃料噴射口の諸パラメータ（燃料噴射口の数、配置（噴射方向）、噴射口の直径、噴射口の長さ等）は燃料噴射装置の噴霧特性、ひいては内燃機関の性能（燃費、排気ガスの清浄度、出力値等）に大きな影響を及ぼすこと、燃料噴射口の直径は小さいもので１００ミクロン以下となること、といった理由から、ノズルの先端部に燃料噴射口を形成する場合には高い加工精度が要求される。

燃料噴射装置のノズルの先端部に燃料噴射口を形成する方法としては、放電加工装置、ドリル等の切削工具を用いた切削装置、あるいはビーム加工装置等の装置を用いる方法が知られている。例えば、特許文献１から特許文献７に記載の如くである。

特許文献１に記載の方法は、燃料噴射口として、入口（ノズルの内周面の開口部）側の端部から中途部までは徐々に直径が小さくなるとともに中途部から出口側の端部までは直径が一定となる孔、または、入口側の端部から中途部までは徐々に直径が小さくなるとともに中途部から出口側の端部までは徐々に直径が大きくなる孔、を形成する方法であって、燃料噴射口において入口側から出口側に向かって縮径する部分をノズルの内側からビーム加工により形成する。
しかし、燃料噴射口として筒状のノズルの軸線方向に平行な方向の孔を形成する場合には特許文献１に記載の方法を適用することが可能であるが、筒状のノズルの軸線方向に対して平行でない（傾斜した）孔を形成する場合には特許文献１に記載の方法を適用することが実質的に不可能である。

特許文献２に記載の方法は、予め対象物の外部から切削加工によりストレートな（入口側の端部から出口側の端部まで直径が一定となる）下孔を形成しておき、次いで当該下孔に先端に行くほど刃の端部が回転中心から遠ざかる形状の切削刃を挿入し、当該切削刃を回転することにより入口側の端部から出口側に向かって徐々に直径が小さくなる孔を形成する方法である。
しかし、特許文献２に記載の方法は、形成する孔の径が小さい場合には切削刃の強度が不足するため、所望のテーパ角度を有する孔を形成することが困難であるという問題点を有する。
特に、燃料噴射装置のノズルの先端部に形成される燃料噴射口として直径が１００ミクロン程度の孔を形成する場合には、下孔の直径を１００ミクロンよりも小さく設定し、切削刃の外形寸法を下孔の直径よりもさらに小さくする必要がある。このような条件下では、切削時に作用する曲げ応力に耐えられる強度を有する切削刃を既存の材料を用いて製造することは困難である。

特許文献３に記載のツールホルダは所定のテーパ角度を有する孔を形成するものであり、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に着脱自在に装着される。
しかし、特許文献３に記載のツールホルダは、工具（切削刃）が固定される工具軸の直径が大きいので、燃料噴射装置のノズルの先端部に形成される燃料噴射口の如き直径の小さい孔を形成する用途に適用することが困難である。
また、特許文献３に記載のツールホルダは大まかな形状が予め形成された孔の内周面の仕上げに用いられるものであり、全く孔が形成されていない対象物に対して単独で孔を形成することはできない（別途下孔を加工する作業を要する）。

特許文献４に記載の方法は放電加工により直径が小さい孔を形成する方法であり、レーザ加工装置により予め形成された下孔に電極を挿入し、加工対象物を電極の長手方向の軸線を中心に回転させつつ放電加工を行う。
しかし、特許文献４に記載の方法はレーザ加工装置により予め形成される下孔の形状（テーパ角度）を制御する方法については開示していない。

特許文献５に記載の方法は燃料噴射装置のノズルの先端部に燃料噴射口となる孔を形成する方法であり、放電加工装置の電極を適宜傾斜させながら放電加工を行うことにより入口側の端部から出口側に向かって徐々に直径が小さくなる孔、あるいは入口側の端部から中途部までは徐々に直径が小さくなるとともに中途部から出口側の端部までは徐々に直径が大きくなる孔を形成する。
しかし、特許文献５に記載の方法は放電加工装置が電極を傾斜させる具体的な構成を開示していない。
また、特許文献５に記載の方法を実施する放電加工装置はその装置構成が複雑化するとともに高い加工精度を得ることが困難である（あるいは、高い加工精度を得るために非常に高価なものとなる）という問題を有する。
すなわち、放電加工装置は、電極の寸法精度および損耗の影響による加工精度の低下を防止するために電極を長手方向の軸を中心に回転させる機構を備えるのが一般的であるが、電極を傾斜させる場合、当該長手方向の軸とは異なる（平行でない）別の軸周りに電極を回転させる機構をも備える必要が生じ、装置が複雑化する。また、電極にこのような複雑な動作をさせた場合、加工精度を確保するのが困難である。
さらに、特許文献５に記載の方法は、電極の長手方向の軸とは異なる別の軸周りに電極を回転させる機構を備えない既存の放電加工装置を有効に活用することができない。

特許文献６に記載の方法はレーザー光線を用いてワークに孔を形成する方法であり、レーザー光線の幾何学形状、光線パラメータ等を調節することにより種々の形状の孔を形成する。
しかし、特許文献６に記載の方法を大量生産される対象物に適用するためにはレーザー光線の幾何学形状、光線パラメータ等を長期にわたり一定に保持することを要するが、これらを一定に保持するためには多大なメンテナンスを要する。
従って、特許文献６に記載の方法では、高い寸法精度および高い再現性を確保しつつ所望の形状の孔を形成することは困難である。

特許文献７に記載の方法は放電加工によりワークを加工する方法であり、電極を所定の形状の案内部材で保持することにより電極の位置精度を向上させ、ひいては加工精度を向上させる。
しかし、特許文献７に記載の方法も特許文献５に記載の方法と同様に、その装置構成が複雑化するという問題を有する。

特開平１−２４９９５９号公報 特開２００１−２７７０１５号公報 実公平７−１３９２５号公報 特開２００８−２３８３７２号公報 特開２００７−２６３１１４号公報 特表２００２−５３６１８７号公報 特表２００４−５１６９５１号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、所望のテーパ角度を有する孔を精度良く形成することが可能な孔加工治具を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、
加工対象物に対して加工工具により加工線に沿って孔を加工する際に用いられる孔加工治具であって、
加工工具の加工線に対して垂直な加工基準面に対して第一角度θだけ傾斜した加工面を有するとともに前記加工面に対して垂直かつ前記加工線に交差する回転軸線を中心に回転駆動される回転部材と、
加工対象物の軸線が前記回転軸線を含む面上にあり、前記加工対象物の軸線が前記加工面に対して第二角度φだけ傾斜し、かつ、前記加工対象物における加工部位が前記加工線と前記回転軸線との交差点に配置された状態を保持しつつ、前記加工対象物を前記回転部材に固定する固定部材と、
を具備するものである。

請求項２においては、
前記第一角度θを調整する第一角度調整機構を具備するものである。

請求項３においては、
前記第二角度φを調整する第二角度調整機構を具備するものである。

本発明は、所望のテーパ角度を有する孔を精度良く形成することが可能である、という効果を奏する。

本発明に係る孔加工治具の第一実施形態を示す側面断面図。 回転部材の回転軸線周りの回転角度が０°のときの逆テーパ形状の燃料噴射孔が形成された燃料噴射装置用ノズルの先端部を示す側面断面図。 回転部材の回転軸線周りの回転角度が１８０°のときの逆テーパ形状の燃料噴射孔が形成された燃料噴射装置用ノズルの先端部を示す側面断面図。 回転軸線を基準としたときの電極の軌跡を示す斜視図。 Ｘ形状の燃料噴射孔が形成された燃料噴射装置用ノズルの先端部を示す側面断面図。 正テーパ形状の燃料噴射孔が形成された燃料噴射装置用ノズルの先端部を示す側面断面図。 本発明に係る孔加工治具の第二実施形態を示す側面断面図。

以下では、図１から図４を用いて本発明に係る孔加工治具の第一実施形態である孔加工治具１００について説明する。
図１に示す孔加工治具１００は放電加工装置により燃料噴射装置用ノズル１０に燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を形成するときに用いられる治具である。

本実施形態における放電加工装置は、加工液（例えば、水、油等）が貯留された加工液槽２２に燃料噴射装置用ノズル１０を収容した状態で、電極２１と燃料噴射装置用ノズル１０との間に所定の電圧を印加しつつ電極２１を燃料噴射装置用ノズル１０の加工部位（加工される部位）に接近させることにより、電極２１と燃料噴射装置用ノズル１０との間にアーク放電を発生させ、燃料噴射装置用ノズル１０の加工部位を除去する（燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を形成する）。

電極２１は本発明に係る加工工具の実施の一形態である。電極２１は細い丸棒状（ニードル状）の部材である。電極２１は銅、銅合金（銅−タングステン合金）、タングステン等の導電性材料からなる。
本実施形態の放電加工装置は、電極２１の軸線方向（長手方向）が上下方向に対して平行な状態を保持しつつ、電極２１を上下方向（すなわち、電極２１の軸線方向）に移動させることが可能である。
以下では、説明の便宜上、電極２１は上下方向に対して平行な加工線２１ａに沿って移動するものとする。加工線２１ａは本発明に係る加工線の実施の一形態である。

加工液槽２２は上面が開口した箱形の部材である。加工液槽２２の内部には加工液が貯留される。

加工液槽２２の内部の底には、金属板からなる基準板２３が固定される。基準板２３の上側の板面は加工基準面２３ａを成す。加工基準面２３ａは本発明に係る加工基準面の実施の一形態である。
加工基準面２３ａは水平面に対して平行である。従って、加工基準面２３ａは加工線２１ａに対して垂直である。

燃料噴射装置用ノズル１０は本発明に係る加工対象物の実施の一形態であり、自動車の内燃機関（エンジン）に設けられる燃料噴射装置のノズルを成す概ね円筒形状の部材である。
燃料噴射装置用ノズル１０は胴体部１１および基部１２を具備する。
胴体部１１は円筒形状の部材である。燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・が形成される前の段階では、胴体部１１の先端部（一端部）は閉塞されており、かつ胴体部１１の先端部の形状は半球状である。
基部１２は胴体部１１と一体の部材である。基部１２の外形は円筒形状であり、胴体部１１の反対側端面から貫通して胴体部１１の内部に連通する貫通孔が形成される。基部１２の外形（直径）は胴体部１１の直径よりも大きく、胴体部１１の軸線および基部１２の軸線は一直線となる。
以下では、説明の便宜上、胴体部１１の軸線を「燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａ」と定義する。「燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａ」は本発明に係る「加工対象物の軸線」の実施の一形態である。

本発明に係る「加工対象物の軸線」は、加工対象物に対して任意の方向に設定することが可能である。ただし、高い加工精度を得る観点からは、加工対象物の外形（幾何学的な対称性、表面の形状等）に基づいて加工対象物の軸線を設定することが望ましい。
例えば、加工対象物の形状が概ね円筒形状、円柱形状あるいは円錐台形状の如き回転体形状である場合には、当該回転体の回転軸線を「加工対象物の軸線」として設定することが可能である。また、加工対象物の形状が直方体あるいは立方体の如き平滑な面を有する形状である場合には、当該平滑な面に平行な直線を「加工対象物の軸線」として設定することが可能である。

燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・は本発明に係る孔加工治具を用いて形成される孔の実施の一形態である。
図２に示す如く、燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・は燃料噴射装置用ノズル１０の先端部（胴体部１１の先端部）に形成される孔である。
燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・は入口側（胴体部１１の内周面側）の開口部から出口側（胴体部１１の外周面側）の開口部に向かって徐々に直径が小さくなる形状（逆テーパ形状）を有する。

図１に示す如く、孔加工治具１００はベース部材１１０、回転部材１２０、駆動機構１３０および固定部材１４０を具備する。

ベース部材１１０は孔加工治具１００の主たる構造体を成す部材であり、孔加工治具１００を構成する他の部材はベース部材１１０に取り付けられる。
本実施形態のベース部材１１０は金属材料からなるブロック状の部材であり、ベース上面１１０ａおよびベース下面１１０ｂを有する。
ベース上面１１０ａはベース部材１１０の上面を成す平面である。ベース下面１１０ｂはベース部材１１０の下面を成す平面である。ベース上面１１０ａはベース下面１１０ｂに対して第一角度θだけ傾斜している。
ベース部材１１０は、ベース下面１１０ｂが加工基準面２３ａに当接した状態で基準板２３に固定される。従って、基準板２３に固定されたベース部材１１０のベース上面１１０ａは、加工基準面２３ａに対して第一角度θだけ傾斜している。

回転部材１２０は本発明に係る回転部材の実施の一形態である。
回転部材１２０は回転テーブル１２１、軸部材１２２およびベアリング１２３・１２４を備える。

回転テーブル１２１は一対の盤面および周面を有する円盤形状の部材である。回転テーブル１２１の上側の盤面は加工面１２１ａを成す。加工面１２１ａは本発明に係る加工面の実施の一形態である。
回転テーブル１２１の周面（外周面）には周方向に延びたリング状の溝であるベルト溝１２１ｂが形成される。

軸部材１２２は略円柱形状の部材であり、その一端部（上端部）は回転テーブル１２１の下側の盤面に固定される。軸部材１２２に固定された回転テーブル１２１の軸線および軸部材１２２の軸線である回転軸線１２２ａは一直線となる。回転軸線１２２ａは本発明に係る回転軸線の実施の一形態である。回転テーブル１２１が軸部材１２２に固定されたとき、回転軸線１２２ａは加工面１２１ａに対して垂直となる。

軸部材１２２は、ベアリング１２３・１２４を介して、ベース部材１１０に回転可能に軸支される。
軸部材１２２がベース部材１１０に回転可能に軸支されたとき、回転軸線１２２ａはベース上面１１０ａに対して垂直となる。従って、加工面１２１ａはベース上面１１０ａに対して平行となり、加工面１２１ａは加工基準面２３ａに対して第一角度θだけ傾斜することとなる。
また、軸部材１２２がベース部材１１０に回転可能に軸支されたとき、回転軸線１２２ａが交差点１０５（図１中の白丸参照）において加工線２１ａと交差する。交差点１０５は本発明に係る「加工線と回転軸線との交差点」の実施の一形態である。
回転軸線１２２ａは加工面１２１ａに対して垂直となり、かつ、加工線２１ａは加工基準面２３ａに対して垂直となるので、加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの成す角度は第一角度θに一致する。

駆動機構１３０は回転部材１２０（より詳細には、回転テーブル１２１）を回転軸線１２２ａを中心に回転駆動するものである。
駆動機構１３０はモータ１３１、フレキシブル駆動ケーブル１３２、プーリ１３３、軸部材１３４、ベアリング１３５、スラストベアリング１３６・１３７およびベルト１３８を備える。

モータ１３１は駆動軸１３１ａを有する電気式のモータであり、回転部材１２０の駆動源となる。
本実施形態ではモータ１３１はベース部材１１０に直接固定されず、加工液槽２２の外部となる位置に配置される。
従って、モータ１３１は加工液槽２２に貯留された加工液に接触せず、モータ１３１に防水対策（防液対策）あるいは防爆対策を特に施す必要は無い（高価なモータをモータ１３１として使用する必要がない）。
また、モータ１３１をベース部材１１０に直接固定する場合に比べて孔加工治具１００のうち加工液槽２２の内部に配置される部分を小さくすることが可能であり、加工液槽２２の内部の空間が小さい場合でも加工液槽２２の内部に孔加工治具１００を設置することが可能である。

フレキシブル駆動ケーブル１３２は可撓性を有し、かつ回転力を伝達可能な長尺の部材である。フレキシブル駆動ケーブル１３２の一端部はモータ１３１の駆動軸１３１ａに相対回転不能に固定される。

プーリ１３３は外周面を有する概ね円柱形状の部材である。プーリ１３３の外周面にはベルト溝１３３ａが形成される。プーリ１３３の上側の端面にはフレキシブル駆動ケーブル１３２の他端部が相対回転不能に固定される。

軸部材１３４は略円柱形状の部材であり、その一端部（上端部）はプーリ１３３の下側の端面に固定される。軸部材１３４に固定されたプーリ１３３の軸線および軸部材１３４の軸線は一直線となる。

軸部材１３４は、ベアリング１３５およびスラストベアリング１３６・１３７を介して、ベース部材１１０に回転可能に軸支される。
軸部材１３４がベース部材１１０に回転可能に軸支されたとき、プーリ１３３および軸部材１３４の軸線はベース上面１１０ａに対して垂直となる。

ベルト１３８は回転テーブル１２１およびプーリ１３３に巻回される無端状の部材である。ベルト１３８はベルト溝１２１ｂおよびベルト溝１３３ａに嵌合する。

モータ１３１に通電すると、駆動軸１３１ａ、フレキシブル駆動ケーブル１３２およびプーリ１３３が一体的に回転し、プーリ１３３に巻回されたベルト１３８および回転テーブル１２１も回転する。
このように、回転テーブル１２１は、駆動機構１３０により回転軸線１２２ａを中心に回転駆動される。

本実施形態では、モータ１３１およびフレキシブル駆動ケーブル１３２が回転テーブル１２１および軸部材１２２に連結されておらず、モータ１３１により発生した駆動力がベルト１３８を介して駆動力が回転テーブル１２１に伝達される。
このように構成することにより、モータ１３１の駆動軸１３１ａおよびフレキシブル駆動ケーブル１３２が回転するときに発生する振動が回転テーブル１２１に伝達されず、加工精度の向上に寄与する（駆動軸１３１ａおよびフレキシブル駆動ケーブル１３２が回転するときに発生する振動による加工精度の低下を防止することが可能である）。

固定部材１４０は本発明に係る固定部材の実施の一形態である。
固定部材１４０は本体部材１４１、ホルダ部材１４２、係合ピン１４３、高さ方向スペーサ１４４および軸方向スペーサ１４５を備える。

本体部材１４１は固定部材１４０の主たる構造体を成すブロック状の部材である。本体部材１４１には、ホルダ収容孔１４１ａおよび貫通孔１４１ｂが形成される。
ホルダ収容孔１４１ａはその一端部が本体部材１４１の一側面に開口し、その他端部が本体部材１４１の他側面に開口する孔である。貫通孔１４１ｂはその一端部が本体部材１４１の上面に開口し、その他端部がホルダ収容孔１４１ａの内周面に開口する孔である。
本体部材１４１は後で詳述する高さ方向スペーサ１４４を介して回転テーブル１２１の加工面１２１ａに固定される。

ホルダ部材１４２はホルダ本体１４２ａおよびハンドル１４２ｂを有する。

ホルダ本体１４２ａはその外形が概ね略円柱形状の部材であり、ホルダ収容孔１４１ａに収容される。ホルダ収容孔１４１ａに収容されたホルダ本体１４２ａは、ホルダ本体１４２ａの外周面がホルダ収容孔１４１ａの内周面に当接した状態を保持しつつ、本体部材１４１に対して相対回転可能である。
ホルダ本体１４２ａの一端部（本体部材１４１の一側面に対応する端部）にはノズル収容穴１４２ｃが形成される。ノズル収容穴１４２ｃは略円柱形状の穴であり、ノズル収容穴１４２ｃの開口方向から見たノズル収容穴１４２ｃの形状は概ね円形となる。
ノズル収容穴１４２ｃに燃料噴射装置用ノズル１０の基部１２を収容したとき、基部１２の外周面はノズル収容穴１４２ｃの内周面に当接した状態となる。
また、基部１２はホルダ本体１４２ａに設けられた図示せぬ固定手段（例えば、セットボルト等）によりホルダ本体１４２ａに固定される。従って、基部１２がノズル収容穴１４２ｃに収容された燃料噴射装置用ノズル１０は、ホルダ本体１４２ａに対して「燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａ」周りに相対回転不能である。
ホルダ本体１４２ａの外周面にはホルダ本体１４２ａの周方向に並んだ計六つの係合穴１４２ｄ・１４２ｄ・・・が形成される。なお、六つの係合穴１４２ｄ・１４２ｄ・・・はホルダ本体１４２ａの外周面に等間隔で（ホルダ本体１４２ａの軸線方向から見て６０°ずつ位相をずらして）配置されるが、図１ではこれらのうち二つの係合穴１４２ｄ・１４２ｄのみが図示される。

ハンドル１４２ｂはホルダ本体１４２ａの他端部（ノズル収容穴１４２ｃが形成されていない方の端部に延設される略円柱形状の部材である。ハンドル１４２ｂは本体部材１４１の他端部（本体部材１４１の他側面に対応する端部）からホルダ本体１４２ａの外部に向かって突出している。
作業者がハンドル１４２ｂを手で握って回すことにより、ホルダ部材１４２、ひいては基部１２がノズル収容穴１４２ｃに収容された燃料噴射装置用ノズル１０を本体部材１４１に対して相対回転させることが可能である。

係合ピン１４３は本体部材１４１に形成された貫通孔１４１ｂに着脱可能に貫装される略円柱形状の胴体部、および当該胴体部に延設されるとともに当該胴体部よりも大きい直径を有する薄い円柱形状の頭部を有する部材である。
貫通孔１４１ｂに貫装された係合ピン１４３の軸部の先端部（係合ピン１４３の頭部が延設されている方の端部と反対側の端部）を六つの係合穴１４２ｄ・１４２ｄ・・・のいずれかに嵌装することにより、本体部材１４１に対するホルダ部材１４２の回転、ひいては本体部材１４１に対する「基部１２がノズル収容穴１４２ｃに収容された燃料噴射装置用ノズル１０」の「燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａ周りの回転」を規制する（相対回転不能とする）ことが可能である。

高さ方向スペーサ１４４は本体部材１４１と回転テーブル１２１との間に介装される部材であり、互いに平行な一対の板面を有する板状の部材である。高さ方向スペーサ１４４の上側の板面は本体部材１４１の下面に当接し、高さ方向スペーサ１４４の下側の板面は加工面１２１ａに当接する。
例えば、厚さ（一対の板面間の距離）が異なる複数の高さ方向スペーサ１４４・１４４・・・を予め用意しておき、これらの高さ方向スペーサ１４４・１４４・・・の中から本体部材１４１と回転テーブル１２１との間に介装されるものを選択することにより、回転テーブル１２１に対する本体部材１４１の高さ方向の位置（厳密には、回転軸線１２２ａの長手方向の位置）を調整することが可能である。

軸方向スペーサ１４５は一対の端面および外周面を有する略円筒形状の部材であり、ノズル収容穴１４２ｃに収容される。軸方向スペーサ１４５の一対の端面の一方はノズル収容穴１４２ｃの底面に当接し、軸方向スペーサ１４５の一対の端面の他方はノズル収容穴１４２ｃに収容された燃料噴射装置用ノズル１０の基部１２の端面に当接する。
例えば、厚さ（一対の板面間の距離）が異なる複数の軸方向スペーサ１４５・１４５・・・を予め用意しておき、これらの軸方向スペーサ１４５・１４５・・・の中からノズル収容穴１４２ｃに収容されるものを選択することにより、本体部材１４１、ひいては固定部材１４０に対する燃料噴射装置用ノズル１０の突出量（燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａの長手方向の位置）を調整することが可能である。
このように、固定部材１４０は、燃料噴射装置用ノズル１０を回転テーブル１２１、ひいては回転部材１２０に固定することが可能である。

図１および図２に示す如く、固定部材１４０により燃料噴射装置用ノズル１０が回転部材１２０に固定されたとき（燃料噴射装置用ノズル１０の基部１２がノズル収容穴１４２ｃに収容されたとき）に以下の（１）〜（３）の状態が保持される（成立する）ように、「固定部材１４０を構成する各部材の形状」および「回転部材１２０（回転テーブル１２１）に対して固定部材１４０が固定される位置」が定められる。
（１）燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａは、回転軸線１２２ａを含む面上にある（換言すれば、軸線１０ａと回転軸線１２２ａとが同一平面上に存在する）。
（２）燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａは、加工面１２１ａに対して第二角度φだけ傾斜する。
（３）燃料噴射装置用ノズル１０における加工部位は、加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの交差点１０５に配置される。本実施形態では燃料噴射装置用ノズル１０における加工部位は胴体部１１の先端部であり、より詳細には交差点１０５は胴体部１１の先端部の半球状の外周面上となる位置に配置される。

以下では、本実施形態の孔加工治具１００および放電加工装置を用いて燃料噴射装置用ノズル１０に燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を形成する手順（以下「孔加工手順」という。）について説明する。
本実施形態の「孔加工手順」は以下の（ａ）〜（ｉ）の各作業からなり、作業者がこれらの作業を順に行う。

（ａ）作業者が燃料噴射装置用ノズル１０の基部１２をノズル収容穴１４２ｃに収容し、図示せぬ固定手段でホルダ本体１４２ａに固定する。これにより、燃料噴射装置用ノズル１０が回転部材１２０に固定される。

（ｂ）作業者が加工液槽２２に加工液を貯留する。これにより、回転部材１２０に固定された燃料噴射装置用ノズル１０の加工部位が加工液槽２２に貯留された加工液に浸漬された状態となる（燃料噴射装置用ノズル１０の加工部位が加工液槽２２に貯留された加工液の液面以下となる）。

（ｃ）作業者が孔加工治具１００を操作することにより、モータ１３１に通電する。これにより、回転部材１２０、固定部材１４０および燃料噴射装置用ノズル１０は加工液槽２２に貯留された加工液の中で一体的に回転することとなる。

（ｄ）作業者が放電加工装置を操作することにより、電極２１を加工線２１ａの周りに回転させ、かつ電極２１と燃料噴射装置用ノズル１０との間に所定の電圧を印加した状態で電極２１を下方に移動させる。これにより、燃料噴射装置用ノズル１０には、電極２１により加工線２１ａに沿って燃料噴射孔１１ａが加工される。より詳細には、燃料噴射装置用ノズル１０の加工部位のうち、電極２１の軌跡に重なる部分および電極２１の軌跡により燃料噴射装置用ノズル１０の他の部位と区画される部分が燃料噴射装置用ノズル１０から除去され、燃料噴射孔１１ａが形成される。
なお、回転軸線１２２ａを基準として見た場合における電極２１の加工時の軌跡３０は、図４に示す如く「互いに頂点が交差点１０５で重なり、かつ回転軸線１２２ａを中心とする上下一対の円錐の外周面を合わせた形状」となる。

（ｅ）作業者が放電加工装置を操作することにより、電極２１を上方に移動させて電極２１を燃料噴射装置用ノズル１０に干渉しない位置まで退避させ、電極２１と燃料噴射装置用ノズル１０との間に電圧を印加するのを停止する。また、作業者が孔加工治具１００を操作することによりモータ１３１への通電を停止し、ひいては回転部材１２０の回転を停止する。さらに、加工液槽２２に貯留された加工液を図示せぬタンクに抜く（移し替える）。
これにより、作業者が加工液槽２２に貯留された加工液に手を浸漬せずに作業することが可能な状態となる。

（ｆ）作業者が係合ピン１４３を貫通孔１４１ｂから引き抜く。これにより、係合ピン１４３の先端部が六つの係合穴１４２ｄの一つに係合した状態を解除する。

（ｇ）作業者がハンドル１４２ｂを回すことによりホルダ部材１４２を本体部材１４１に対して「燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａ」周りに６０°回転させる。

（ｈ）作業者が係合ピン１４３を貫通孔１４１ｂに再度貫装する。これにより、係合ピン１４３が隣の係合穴１４２ｄに係合された状態となる。

上記（ｅ）〜（ｈ）の作業により、先の（ｂ）〜（ｄ）の作業において燃料噴射孔１１ａが形成された位置の隣の（６０°位相がずれた）加工部位が交差点１０５に配置されることとなる。

（ｉ）作業者が上記（ｂ）〜（ｈ）の作業を繰り返す。これにより、計六つの燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・が燃料噴射装置用ノズル１０に形成される。

図２および図３に示す如く、電極２１により加工されているときの燃料噴射孔１１ａの長手方向（軸線方向）は回転軸線１２２ａと一直線となる。
軸平面１０ｂは燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａに垂直な平面であり、軸平面１０ｂと回転軸線１２２ａとの成す角度、すなわち燃料噴射装置用ノズル１０の噴射角度は第二角度φに一致する。

図２および図３に示す如く、加工線２１ａ（電極２１の長手方向）と回転軸線１２２ａとの成す角度は第一角度θに一致し、かつ、交差点１０５は胴体部１１の先端部の半球状の外周面上となる位置に配置されるので、燃料噴射孔１１ａは逆テーパ形状となり、かつそのテーパ角度ψは、第一角度θの二倍に等しくなる（ψ＝２×θ）。
ここで「孔のテーパ角度」は孔の軸線（中心線）を含む平面（切断面）で孔を切断したときに得られる二本の「切断面と孔の内周面との交線」が成す角度を指す。孔の形状が孔の軸線（中心線）を中心とする回転体形状である場合には、当該孔の軸線と「切断面と孔の内周面との交線」とが成す角度の二倍が孔のテーパ角度に等しくなる。
本実施形態では燃料噴射孔１１ａの直径は燃料噴射孔１１ａの出口側（胴体部１１の外周面側）の開口部において最も小さくなるが、燃料噴射孔１１ａの出口側の開口部の直径は電極２１の直径とほぼ同じ大きさとなる。

孔加工治具１００は、孔加工治具１００を構成する部材の構造上、加工基準面２３ａと加工面１２１ａとの成す角度である第一角度θ、および、加工面１２１ａと固定部材１４０により回転部材１２０に固定される燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａとの成す角度である第二角度φは互いに干渉しない（第一角度θまたは第二角度φの一方を変更しても、他方が連動して変更されることはない）ので、それぞれ別個に（独立して）精度良く設定することが可能である。
従って、孔加工治具１００を用いることにより、燃料噴射装置用ノズル１０に形成される燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・のテーパ角度ψ、および燃料噴射装置用ノズル１０の噴射角度を精度良く設定することが可能である。

以上の如く、孔加工治具１００は、
燃料噴射装置用ノズル１０に対して電極２１により加工線２１ａに沿って燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を加工する際に用いられるものであって、
電極２１の加工線２１ａに対して垂直な加工基準面２３ａに対して第一角度θだけ傾斜した加工面１２１ａを有するとともに「加工面１２１ａに対して垂直かつ加工線２１ａに交差する回転軸線１２２ａ」を中心に回転駆動される回転部材１２０と、
燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａが回転軸線１２２ａを含む面上にあり、燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａが加工面１２１ａに対して第二角度φだけ傾斜し、かつ、燃料噴射装置用ノズル１０における加工部位（胴体部１１の先端部）が加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの交差点１０５に配置された状態を保持しつつ、燃料噴射装置用ノズル１０を回転部材１２０に固定する固定部材１４０と、
を具備する。
このように構成することにより、テーパ角度ψが第一角度の二倍に等しく、かつ噴射角度が第二角度φに等しい逆テーパ形状を有する孔である燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に精度良く形成することが可能である。

特に、孔加工治具１００は、本実施形態の燃料噴射装置用ノズル１０の如く外形が細い筒状の部材であるために外側からしか加工できない加工対象物、あるいは加工部位に加工工具を接近させる方向の制約がある加工対象物に、加工工具から遠ざかる方向に向かって拡径する（直径が広がる）テーパ形状を有する孔（とりわけ、加工工具側の開口部の直径が小さい孔）を形成する場合に有効である。

なお、本実施形態では加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの交差点１０５を胴体部１１の先端部の半球状の外周面上となる位置に配置することにより、逆テーパ形状を有する燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を形成するが、本発明はこれに限定されず、本発明を他の形状の孔を形成する用途に適用することが可能である。

例えば、図５に示す如く、加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの交差点１０６を胴体部１１の先端部の半球状の外周面および内周面で挟まれる位置に配置することにより、Ｘ形状、すなわち、入口側（胴体部１１の内周面側）の開口部から中途部に向かって徐々に直径が小さくなり、当該中途部から出口側（胴体部１１の外周面側）の開口部に向かって徐々に直径が大きくなる形状を有する孔である燃料噴射孔１１ｃ・１１ｃ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に形成することが可能である。

また、図６に示す如く、加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの交差点１０７を胴体部１１の先端部の内周面上となる位置に配置することにより、正テーパ形状、すなわち、入口側（胴体部１１の内周面側）の開口部から出口側（胴体部１１の外周面側）の開口部に向かって徐々に直径が大きくなる形状を有する孔である燃料噴射孔１１ｄ・１１ｄ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に形成することが可能である。

図５に示す如きＸ形状の燃料噴射孔１１ｃ・１１ｃ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に形成する場合、逆テーパ形状を有する燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・あるいは正テーパ形状を有する燃料噴射孔１１ｄ・１１ｄ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に形成する場合に比べて以下の点において有利である。

一般に、燃料噴射装置用ノズルの燃料噴射孔の最小径（直径が最も小さくなる部分の直径）は内燃機関の燃焼現象に及ぼす影響が大きいので、製造時（燃料噴射孔の加工時）のバラツキが極力小さいことが望まれる。
逆テーパ形状を有する燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を形成する場合には、燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・において直径が最小径となる部分に対応する点である交差点１０５が「外形の寸法精度が良く、かつ固定部材１４０により回転部材１２０の所定の位置に精度良く固定された」燃料噴射装置用ノズル１０の胴体部１１の先端部の半球状の外周面上となる位置に配置される。
ここで、仮に燃料噴射装置用ノズル１０の長さがばらついたり、あるいは回転部材１２０に固定される位置がばらついたりした場合には、交差点１０５が燃料噴射装置用ノズル１０の胴体部１１の先端部の半球状の外周面上よりも外側に外れた位置に配置されてしまう場合がある。この場合には、燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・において直径が最小径となる部分である燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・の出口側の開口部の直径が、交差点１０５が燃料噴射装置用ノズル１０の胴体部１１の先端部の半球状の外周面上に配置される場合よりも大きくなってしまう。
正テーパ形状を有する燃料噴射孔１１ｄ・１１ｄ・・・を形成する場合にも同様の事態が起こり得る。
これに対して、Ｘ形状の燃料噴射孔１１ｃ・１１ｃ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に形成する場合には、交差点１０６の位置が多少ばらついても（移動しても）、胴体部１１の先端部の半球状の外周面および内周面で挟まれる範囲内であれば燃料噴射孔１１ｃ・１１ｃ・・・の最小径は変化せず、内燃機関の燃焼現象に及ぼす影響を抑えることが可能である。

また、従来の加工装置でＸ形状の孔を形成する場合には、通常二回の加工（入口側の開口部から中途部までの孔加工および中途部から出口側の開口部までの孔加工）により形成するが、孔加工治具１００を用いれば、加工線２１ａと回転軸線１２２ａとの交差点１０６を胴体部１１の先端部の半球状の外周面および内周面で挟まれる位置に配置することにより一回の加工でＸ形状の燃料噴射孔１１ｃ・１１ｃ・・・を燃料噴射装置用ノズル１０に形成することが可能であり、ひいては作業工程の簡略化、作業工数の削減に寄与する。

本実施形態では係合ピン１４３を係合穴１４２ｄ・１４２ｄ・・・のいずれかに嵌装することにより本体部材１４１に対する燃料噴射装置用ノズル１０の（軸線１０ａ周りの）回転角度を調整するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ハンドル１４２ｂを省略し、代わりに回転角度を調整可能なモータ（例えば、ステッピングモータ）を設けることにより、本体部材１４１に対する燃料噴射装置用ノズル１０の（軸線１０ａ周りの）回転角度を調整しても良い。

本実施形態では、放電加工装置により燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・を形成するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、本発明をドリル等の切削工具を用いた加工装置、あるいはレーザ加工装置により孔を加工する用途に適用することも可能である。
ドリル等の切削工具を用いた加工装置の場合、ドリル等の切削工具が本発明に係る加工工具に相当し、ドリル等の切削工具の回転中心を示す線が本発明に係る加工線に相当する。レーザ加工装置の場合、レーザ光が工具が本発明に係る加工工具に相当し、レーザ光の照射方向を示す線が本発明に係る加工線に相当する。
ただし、本発明が切削工具を用いた加工装置に適用される場合には切削工具の強度（特に、曲げ強度）が確保されること、本発明がレーザ加工装置に適用される場合にはレーザが十分に収束していること、が望ましい。

本実施形態では、燃料噴射装置用ノズル１０に形成される燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・は胴体部１１の外周面から内周面まで貫通する「孔」であるが、本発明はこれに限定されない。
すなわち、本発明を一端が開口するとともに他端部が閉塞された「穴」を形成する用途に適用しても良い。

以下では、図７を用いて本発明に係る孔加工治具の第二実施形態である孔加工治具２００について説明する。なお、孔加工治具２００のうち、図１に示す孔加工治具１００と同様の部材については孔加工治具１００において対応する部材と同じ番号を付し、説明を省略する。
図７に示す如く、孔加工治具２００はベース部材１１０、回転部材１２０、駆動機構１３０、固定部材１４０、第一角度調整機構２５０および第二角度調整機構２６０を具備する。

第一角度調整機構２５０は本発明に係る第一角度調整機構の実施の一形態であり、第一角度θを調整するものである。
第一角度調整機構２５０は第一支点ブラケット２５１・２５１、第一支点軸２５２、第一調整軸２５３および第一調整ブロック２５４・２５４を備える。

第一支点ブラケット２５１・２５１（図７では、一方の第一支点ブラケット２５１のみを図示）は直方体形状の部材である。第一支点ブラケット２５１・２５１の下端部は所定の間隔を空けて基準板２３の上側の板面（加工基準面２３ａ）に固定される。

第一支点軸２５２は略円柱形状の部材である。第一支点軸２５２はベース部材１１０に形成された貫通孔１１０ｃに回転可能に貫装される。第一支点軸２５２の両端部はそれぞれ第一支点ブラケット２５１・２５１に固定される。
このように構成することにより、第一支点軸２５２を中心として「ベース部材１１０、回転部材１２０、駆動機構１３０、固定部材１４０および第二角度調整機構２６０を合わせたもの」を基準板２３に対して回動することが可能である。

第一調整軸２５３は略円柱形状の部材である。第一調整軸２５３はベース部材１１０に形成された貫通孔１１０ｄに貫装される。貫通孔１１０ｄに貫装された第一調整軸２５３の両端部は、ベース部材１１０の外部に突出している。

第一調整ブロック２５４・２５４（図７では、一方の第一調整ブロック２５４のみを図示）は直方体形状の部材である。第一調整ブロック２５４・２５４の下端部は所定の間隔を空けて基準板２３の上側の板面（加工基準面２３ａ）に着脱可能に固定される。第一調整ブロック２５４・２５４の上端面には溝が形成され、第一調整軸２５３の両端部はそれぞれ第一調整ブロック２５４・２５４の上端面に形成された溝に嵌合した状態で第一調整ブロック２５４・２５４に支持される。
第一調整軸２５３の両端部がそれぞれ第一調整ブロック２５４・２５４に支持された状態では、加工基準面２３ａとベース部材１１０のベース上面１１０ａとの成す角度、すなわち第一角度θは保持される。

また、上下方向の長さ（高さ）が異なる複数の第一調整ブロック２５４・２５４・・・を予め用意しておき、その中からいずれかの第一調整ブロック２５４・２５４を基準板２３の上側の板面に固定することにより、第一調整軸２５３の両端部がそれぞれ第一調整ブロック２５４・２５４に支持されたときの第一角度θを調整（変更）することが可能である。

第二角度調整機構２６０は本発明に係る第二角度調整機構の実施の一形態であり、第二角度φを調整するものである。
第二角度調整機構２６０は第二支点ブラケット２６１、第二調整ベース２６２、第二支点軸２６３、第二調整ブロック２６４・２６４、第二調整ブラケット２６５・２６５および第二調整軸２６６を備える。

第二支点ブラケット２６１・２６１（図７では、一方の第二支点ブラケット２６１のみを図示）は直方体形状の部材である。第二支点ブラケット２６１・２６１の下端部は所定の間隔を空けて回転テーブル１２１の加工面１２１ａに固定される。

第二調整ベース２６２は板状の部材である。第二調整ベース２６２の上面には固定部材１４０が固定される。

第二支点軸２６３は略円柱形状の部材である。第二支点軸２６３は第二調整ベース２６２に形成された貫通孔２６２ａに回転可能に貫装される。第二支点軸２６３の両端部はそれぞれ第二支点ブラケット２６１・２６１に固定される。
このように構成することにより、第二支点軸２６３を中心として固定部材１４０を回転テーブル１２１に対して回動することが可能である。

第二調整ブロック２６４・２６４（図７では、一方の第二調整ブロック２６４のみを図示）は直方体形状の部材である。第二調整ブロック２６４・２６４の上端部は所定の間隔を空けて第二調整ベース２６２の下面に着脱可能に固定される。第二調整ブロック２６４・２６４の下端面には溝が形成される。

第二調整ブラケット２６５・２６５（図７では、一方の第二調整ブラケット２６５のみを図示）は直方体形状の部材である。第二調整ブラケット２６５・２６５の下端部は所定の間隔を空けて回転テーブル１２１の加工面１２１ａに固定される。

第二調整軸２６６は略円柱形状の部材である。第二調整軸２６６の両端部はそれぞれ第二調整ブラケット２６５・２６５の上端部に固定される。
第二調整ブロック２６４・２６４の下端面には溝が形成され、当該溝が嵌合した状態で第一調整ブロック２５４・２５４が第二調整軸２６６により支持される。
第二調整ブロック２６４・２６４が第二調整軸２６６に支持された状態では、固定部材１４０に保持された燃料噴射装置用ノズル１０の軸線１０ａと回転テーブル１２１の加工面１２１ａとの成す角度、すなわち第二角度φは保持される。

また、上下方向の長さ（高さ）が異なる複数の第二調整ブロック２６４・２６４・・・を予め用意しておき、その中からいずれかの第二調整ブロック２６４・２６４を第二調整ベース２６２の下面に固定することにより、第二調整ブロック２６４・２６４が第二調整軸２６６に支持されたときの第二角度φを調整（変更）することが可能である。

以上の如く、孔加工治具２００は、
第一角度θを調整する第一角度調整機構２５０を具備する。
このように構成することにより、燃料噴射装置用ノズル１０に形成される燃料噴射孔１１ａ・１１ａ・・・のテーパ角度ψを容易かつ精度良く調整（変更）することが可能である。

また、孔加工治具２００は、
第二角度φを調整する第二角度調整機構２６０を具備する。
このように構成することにより、燃料噴射装置用ノズル１０の噴射角度を容易かつ精度良く調整（変更）することが可能である。

１０ 燃料噴射装置用ノズル（加工対象物）
１０ 軸線（加工対象物の軸線）
１１ 胴体部
１１ａ 燃料噴射孔（孔）
２１ 電極（加工工具）
２１ａ 加工線
２３ 加工基準板
２３ａ 加工基準面
１００ 孔加工治具（第一実施形態）
１２０ 回転部材
１２１ａ 加工面
１２２ａ 回転軸線
１４０ 固定部時
２００ 孔加工治具（第二実施形態）
２５０ 第一角度調整機構
２６０ 第二角度調整機構

Claims (3)

1. 加工対象物に対して加工工具により加工線に沿って孔を加工する際に用いられる孔加工治具であって、
   前記加工工具の加工線に対して垂直な加工基準面に対して第一角度θだけ傾斜した加工面を有するとともに前記加工面に対して垂直かつ前記加工線に交差する回転軸線を中心に回転駆動される回転部材と、
   加工対象物の軸線が前記回転軸線を含む面上にあり、前記加工対象物の軸線が前記加工面に対して第二角度φだけ傾斜し、かつ、前記加工対象物における加工部位が前記加工線と前記回転軸線との交差点に配置された状態を保持しつつ、前記加工対象物を前記回転部材に固定する固定部材と、
   を具備する孔加工治具。
2. 前記第一角度θを調整する第一角度調整機構を具備する請求項１に記載の孔加工治具。
3. 前記第二角度φを調整する第二角度調整機構を具備する請求項１または請求項２に記載の孔加工治具。

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