JP6166595B2

JP6166595B2 - シリンダカバー改造装置およびシリンダカバー改造方法

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Publication number: JP6166595B2
Application number: JP2013128849A
Authority: JP
Inventors: 博芳中谷
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: JP2015003353A

Description

本発明は、シリンダカバー（シリンダヘッドと呼ばれることもある）に設けられた、燃料噴射弁が挿入される弁収容穴を再加工する際に用いられるシリンダカバー改造装置、およびこのシリンダカバー改造装置を用いたシリンダカバー改造方法に関する。

従来から、船舶や車などの輸送機器、発電設備などでは、シリンダ内で燃料を燃焼させる２ストロークエンジンが用いられている。一般に、シリンダは、シリンダライナとシリンダカバーを含み、シリンダカバーには、燃料噴射弁が挿入される弁収容穴が設けられる（例えば、特許文献１参照）。燃料としては、重油やガスなどが用いられる。

特開２０１２−２２５３４４号公報

近年では、環境問題から、排ガス中のＣＯ₂やＮＯ_Xを低減させたり燃費を向上させたりすることが強く求められている。これに対する１つの対策として、既存の燃料噴射弁を、燃料噴射のタイミングを高精度に制御可能な新型の燃料噴射弁に取り換えることが考えられる。これを実現するためには、シリンダカバーに設けられている弁収容穴を新型の燃料噴射弁に合わせて再加工する必要がある。

弁収容穴は、一般に、比較的に大きな深さを有しているため、１つの切削工具を用いて弁収容穴を再加工するには、切削工具を非常に大きな力で弁収容穴内に押し込む必要がある。このため、通常は、主軸（スピンドル）の推進力が大きな大型の加工機械を備える工場にシリンダカバーを持ち込まなければならない。

しかしながら、大型のエンジンではシリンダカバーも大きくなるため、シリンダカバーをエンジンから取り外して工場まで搬送するには多大な労力を要する。特に、船舶では、シリンダカバーをエンジンルームから外部に排出するのも大変である。また、船舶では、ドックに停留中に改造工事を行う必要があり、シリンダカバーを工場に搬送して加工した場合にはドック期間が長くなる。

そこで、本発明は、現場でシリンダカバーを改造することができる可搬式のシリンダカバー改造装置およびこのシリンダカバー改造装置を用いたシリンダカバー改造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のシリンダカバー改造装置は、シリンダカバーの弁収容穴を再加工する際に用いられる可搬式のシリンダカバー改造装置であって、前記シリンダカバーが載置される載置面を有する支持台と、前記弁収容穴を取り囲むように前記シリンダカバーに装着される深さ規制用具と、前記支持台の側方に配置された架台と、前記架台に支持された、前記弁収容穴の軸心上で主軸を回転および上下動させるためのヘッドと、前記主軸に取り付けられたマスタアーバであって、前記弁収容穴内に挿入される軸部および前記深さ規制用具に当接するストッパを有するマスタアーバと、前記マスタアーバの軸部に取り付けられる複数の切削工具と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、複数の切削工具によって切削工程を複数回に分けることができる。このため、切削工具を弁収容穴内に押し込む力を小さくすることができ、ヘッドとして主軸の推進力が小さいものを用いることが可能になる。その結果、シリンダカバー改造装置を可搬式とすることができる。しかも、切削工具が取り付けられるマスタアーバは、シリンダカバーに装着される深さ規制用具に当接するストッパを有しているため、ストッパが深さ規制用具に当接するまで主軸を下降させるだけで、切削工具を目標位置に到達させることができる。このため、簡易な操作で弁収容穴を所望の形状に加工することができる。

前記弁収容穴は、燃料噴射弁を保持する保持室と、前記保持室から燃焼室形成凹部に延びる底孔と、を有し、前記複数の切削工具は、前記保持室を拡張する保持室拡張工具を含み、前記保持室拡張工具は、前記底孔または拡張された前記底孔に嵌合するパイロットピンを有してもよい。この構成によれば、保持室拡張工具の径方向への位置変動を抑えることができ、保持室を高精度に切削することができる。

前記保持室は、前記底孔の周囲の弁座と、前記弁座の周囲のテーパー面と、を有し、前記複数の切削工具は、前記保持室拡張工具として、前記テーパー面を荒削りする階段状の切削面を有する第１テーパー面工具と、荒削りされた前記テーパー面を仕上げる第２テーパー面工具と、を含んでもよい。この構成によれば、テーパー面を切削するのに必要なトルクを小さくすることができる。

前記第１テーパー面工具および前記第２テーパー面工具は、先端が前記パイロットピンとして機能するシェルカッタアーバを共有してもよい。この構成によれば、第１テーパー面工具および第２テーパー面工具を安価に作製することができる。

例えば、前記複数の切削工具は、前記保持室拡張工具として、前記弁座を切削する弁座工具を含んでもよい。

前記シリンダカバーには、前記弁収容穴を延長するようにスリーブが取り付けられており、前記深さ規制用具は、前記スリーブが内部に嵌め込まれるとともに前記スリーブの端面に係合する筒状のブロックを含んでもよい。この構成によれば、燃料噴射弁を支持するスリーブを合理的に利用して深さ規制用具をシリンダカバーに装着することができる。しかも、ブロックによってスリーブを保護することができる。

前記マスタアーバは、前記スリーブまたは前記弁収容穴と嵌合して前記軸部をガイドするブッシュを有してもよい。この構成によれば、軸部のブレを抑えることができる。

前記ヘッドは、前記主軸が前記弁収容穴の軸心上に位置する加工位置と、前記主軸が前記シリンダカバー上から退避する退避位置との間で旋回可能となるように構成されており、前記マスタアーバは、前記主軸にマスタホルダを介して取り付けられ、前記マスタホルダは、前記マスタアーバが着脱可能に構成されていてもよい。この構成によれば、ヘッドが加工位置に位置するときにマスタアーバをマスタホルダから切り離し、ヘッドを退避位置に旋回させれば、マスタアーバを弁収容穴から取り出すことができる。すなわち、マスタアーバが弁収容穴から抜け出るまで主軸を上昇させる必要がないため、主軸のストロークを小さくすることができる。

上記のシリンダカバー改造装置は、前記マスタホルダに、前記マスタアーバの代わりに連結可能な芯出し用具であって、プローブが下向きに延びるピクテスト、および前記ピクテストを前記主軸の軸心と直交する方向に移動させるダイヤルスライダーを含む芯出し用具をさらに備えてもよい。この構成によれば、マスタホルダを利用して芯出し用具を固定することができるとともに、この芯出し用具を使用してシリンダカバーとヘッドとを容易に位置決めすることができる。

前記弁収容穴の軸心は、前記シリンダカバーの中心線に対して傾いており、前記載置面は、前記シリンダカバーの中心線と前記弁収容穴の軸心とがなす角度と同一の角度で、前記架台から遠ざかる方向に向かって先下がりに傾斜しており、前記載置面には、前記シリンダカバーの燃焼室形成凹部と嵌合する、前記載置面に沿って上向きに凸となる半円状の位置決めプレートが固定されていてもよい。この構成によれば、シリンダカバーを傾けた状態で鉛直方向に吊り降ろすだけで支持台の載置面上に載置することができるとともに、その状態からシリンダカバーを鉛直方向に吊り上げることもできる。

また、本発明のシリンダカバー改造方法は、主軸を回転および上下動させるためのヘッドを備えた可搬式のシリンダカバー改造装置を用いてシリンダカバーの弁収容穴を再加工するシリンダカバー改造方法であって、前記弁収容穴の軸心と前記主軸の軸心とが一致するように前記シリンダカバーと前記ヘッドとを位置決めする工程と、前記弁収容穴を取り囲むように前記シリンダカバーに深さ規制用具を装着する工程と、前記弁収容穴内に挿入される軸部および前記深さ規制用具に当接するストッパを有するマスタアーバにおける前記軸部に切削工具を取り付ける工程と、前記マスタアーバを前記主軸に取り付ける工程と、前記主軸を回転させながら前記ストッパが前記深さ規制用具に当接するまで前記主軸を下降させて前記切削工具による切削を行う工程と、を含む、ことを特徴とする。この方法によれば、切削工具が取り付けられるマスタアーバは、シリンダカバーに装着される深さ規制用具に当接するストッパを有しているため、ストッパが深さ規制用具に当接するまで主軸を下降させるだけで、切削工具を目標位置に到達させることができる。このため、簡易な操作で弁収容穴を所望の形状に加工することができる。

例えば、前記ヘッドは、前記主軸が前記弁収容穴の軸心上に位置する加工位置と前記主軸が前記シリンダカバー上から退避する退避位置との間で旋回可能となるように構成されており、前記マスタアーバは、前記主軸にマスタホルダを介して取り付けられ、前記マスタホルダは、前記マスタアーバが着脱可能に構成されていてもよい。そして、前記シリンダカバーと前記ヘッドとを、前記ヘッドを加工位置に旋回させた状態で位置決めし、前記マスタアーバを前記主軸に取り付ける工程では、前記ヘッドを退避位置に旋回させた状態で前記切削工具が取り付けられたマスタアーバを前記弁収容穴に挿入し、前記ヘッドを加工位置に旋回させた後に、前記マスタアーバを前記マスタホルダに連結してもよい。

例えば、上記のシリンダカバー改造方法は、前記切削の後に、前記マスタアーバが前記弁収容穴内に挿入された状態で前記マスタアーバを前記マスタホルダから切り離し、前記ヘッドを退避位置に旋回させる工程をさらに含んでもよい。

例えば、上記のシリンダカバー改造方法は、前記切削の後であって、前記ヘッドを退避位置に旋回させた後に、前記マスタアーバを前記弁収容穴から取り出し、前記マスタアーバに取り付けられた切削工具を別の切削工具に取り換える工程と、前記別の切削工具が取り付けられたマスタアーバを前記弁収容穴に挿入し、前記ヘッドを前記加工位置に旋回させた後に、前記マスタアーバを前記マスタホルダに連結する工程と、をさらに含んでもよい。

例えば、前記シリンダカバーの弁収容穴を、船舶のエンジンルーム内で再加工してもよい。この方法によれば、船舶がドックに停留中に改造工事を行う場合にはドック期間を大幅に短縮することができる。また、船舶がドックに停留中でなくても、例えば港湾に停泊中に、改造工事を行うことができる。

本発明によれば、例えば船舶のエンジンルーム内などの現場でシリンダカバーを改造することができる。

本発明の一実施形態に係るシリンダカバー改造装置の正面図である。図１に示すシリンダカバー改造装置の平面図である。シリンダカバーの一部の拡大断面図である。芯出し用具がマスタホルダに連結された状態を示す図である。（ａ）はシリンダカバーに装着された深さ規制用具の断面図、（ｂ）は同深さ規制用具の平面図である。マスタアーバがマスタホルダに連結される前の状態を示す図である。（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ切削工具の側面図である。（ａ）は第１テーパー面工具の断面図、（ｂ）は第２テーパー面工具の断面図である。変形例の第１テーパー面工具の分解した状態での断面図である。シリンダの上部の断面図である。

（シリンダカバー改造装置の構成）
図１および図２に、本発明の一実施形態に係るシリンダカバー改造装置１を示す。このシリンダカバー改造装置１は、シリンダカバー９の弁収容穴９４を再加工する際に用いられる可搬式のものである。

まず、図１０を参照して、シリンダカバー９について説明する。シリンダカバー９は、シリンダライナ１０１と共にシリンダを構成するものであり、シリンダカバー９には、ピストン１０２が出入可能な燃焼室形成凹部９１が設けられている。また、シリンダカバー９の周縁部には、当該シリンダカバー９を固定するための複数の貫通穴９３が等角度間隔で設けられている。さらに、シリンダカバー９には、燃料噴射弁１００が挿入される２つの弁収容穴９４が設けられている。弁収容穴９４は、シリンダカバー９の中心線９０を挟んで互いに反対側に位置している。なお、弁収容穴９４の数は、１つであっても３つ以上であってもよい。本実施形態では、シリンダカバー９に、各弁収容穴９４を延長するようにスリーブ９９が取り付けられている。

本実施形態では、シリンダカバー９に排気口９２が設けられている。すなわち、図１０に示すシリンダは、ユニフロー式のシリンダである。ただし、シリンダカバー９は、排気口９２がシリンダライナ１０１に設けられたクロス式またはループ式のシリンダの構成要素であってもよい。

弁収容穴９４の軸心Ａは、シリンダカバー９の中心線９０に対して傾いている。ただし、軸心Ａは中心線９０と平行であってもよい。

弁収容穴９４は、図３に示すように、燃料噴射弁１００を保持する保持室９６と、保持室９６から燃焼室形成凹部９１に延びる底孔９５を有している。保持室９６は、より詳しくは、底孔９５の周囲のテーパー状の弁座９６ａと、弁座９６ａの周囲のフラット面９６ｂと、フラット面９６ｂの周囲のテーパー面９６ｃと、テーパー面９６ｃよりも上方の円筒面９６ｄを有している。底孔９５には、燃料噴射弁１００の先端に設けられたノズルが挿通される。弁座９６ａは、燃料噴射弁１００のノズルの根元部分と当接することにより燃料噴射弁１００を位置決めする役割を果たす。フラット面９６ｂおよびテーパー面９６ｃは、燃料噴射弁１００のノズル近傍の先細り部分と対応する形状を有している。

既存の燃料噴射弁１００を新型の燃料噴射弁と取り換えるために、弁収容穴９４は例えば図３中に二点鎖線で示されるように再加工される。本実施形態では、保持室９６および底孔９５の双方が拡張される。本実施形態における保持室９６の拡張は、保持室９６の深さを維持したままで、円筒面９６ｄを延長するようにテーパー面９６ｃを広げるものである。ただし、弁収容穴９４の再加工は、保持室９６および底孔９５のどちらかが拡張されるだけであってもよい。また、保持室９６の拡張は、保持室９６の深さを深くするものであってもよい。

次に、シリンダカバー改造装置１の構成を説明する。図１および図２に示すように、シリンダカバー改造装置１は、支持台１４、架台１１およびヘッド２を含む装置本体を備えている。また、シリンダカバー改造装置１は、装置本体のヘッド２に取り付けられる芯出し用具８（図４参照）およびマスタアーバ５（図６参照）と、マスタアーバ５に取り付けられる複数の切削工具６（図７（ａ）〜（ｆ）参照）と、シリンダカバー９に装着される深さ規制用具４（図５（ａ）参照）と、を備えている。

架台１１は、支持台１４の側方に配置されており、ベース部１２とこのベース部１２上に立てられた支柱部１３を含む。図示は省略するが、ベース部１２には、水平面上で支柱部１３の位置を微調整するための押しボルトが適所に設けられている。

支持台１４は、シリンダカバー９が載置される載置面１４ａを有している。載置面１４ａは、シリンダカバー９の中心線９０と弁収容穴９４の軸心Ａとがなす角度と同一の角度で、架台１１から遠ざかる方向に向かって先下がりに傾斜している。ここで、「同一の角度」とは、２つの角度が必ずしも完全一致である必要はなく、例えばそれらの差が５度以内などの実質的に同一の角度であればよい。支持台１４は、載置面１４ａの角度が調整できるようにベース部１２に連結されている。

載置面１４ａには、シリンダカバー９の燃焼室形成凹部９１と嵌合する位置決めプレート１５が固定されている。位置決めプレート１５は、載置面１４ａに沿って上向きに凸となる半円状をなしている。

ヘッド２は、弁収容穴９４の軸心Ａ上で主軸（スピンドル）２１を回転および上下動させるためのものである。具体的に、ヘッド２には、主軸２１を回転させるモータ２３と、主軸２１を手動で上下動させるためのハンドル２２が設けられている。また、図示は省略するが、ヘッド２には、主軸２１の回転数を変更するための機構が設けられている。ヘッド２としては、例えば、市販のボール盤を用いることができる。

本実施形態では、ヘッド２は、図２中に実線で示す加工位置と図２中に二点鎖線で示す退避位置との間で旋回可能となるように構成されている。加工位置は、主軸２１が弁収容穴９４の軸心Ａ上に位置する位置であり、退避位置は、主軸２１がシリンダカバー９上から退避する位置（例えば、旋回中心に対して加工位置と１８０度をなす位置）である。具体的に、ヘッド２は、旋回台１６を介して支柱部１３に支持されており、旋回台１６と支柱部１３との間にはベアリングが配置されている。なお、図示は省略するが、旋回台１６には、ヘッド２を手動で旋回させるための操作レバーが設けられている。また、旋回台１６には、加工位置および退避位置のそれぞれでヘッド２を固定するための、支柱部１３の上面に設けられた２つの位置決め穴に選択的に挿入される位置決めピン（図示せず）が設けられている。

ヘッド２の主軸２１には、マスタホルダ３が固定されている。マスタホルダ３は、円柱状の主部と、この主部の上面から突出するコーン部を有し、コーン部が主軸２１に設けられた固定穴２１ａに挿入された状態で止めねじにより拘束されている。

図６に示すマスタアーバ５は、マスタホルダ３を介して主軸２１に取り付けられる。マスタホルダ３は、マスタアーバ５が着脱可能に構成されている。具体的に、マスタホルダ３の主部には、マスタアーバ５の後述する保持部５５が挿入される保持穴３１が設けられているとともに、保持部５５を拘束するための止めねじ３５が埋め込まれている。保持部５５には、止めねじ３５と対応する位置にフラット面５５ａが形成されている。

マスタアーバ５は、保持部５５、拡径部５８および軸部５１で構成された、一本のシャフトであるアーバ本体と、アーバ本体に装着されたストッパ５６よびブッシュ５４を含む。保持部５５、拡径部５８および軸部５１は、上から下にこの順に並んでおり、それらの径は段々と大きくなっている。

軸部５１は、弁収容穴９４に挿入されるものである。軸部５１は、上部の大径部５１ｂと下部の小径部５１ａを有し、これらによって形成される段差部にブッシュ５４がＣ形止め輪５４ａによって固定されている。ブッシュ５４は、スリーブ９９と嵌合して軸部５１をガイドする。なお、ブッシュ５４は、弁収容穴９４と嵌合してもよい。

ストッパ５６は、深さ規制用具４に当接するものである。拡径部５８は上から下に段々と大きくなる３つの段部を有し、一番下の段部にはリング状のストッパ５６が嵌合している。中間の段部の周面にはねじ山が形成されており、このねじ山にストッパ５６を押さえ付けるためのナット５７が螺合している。なお、ストッパ５６は、アーバ本体５１と一体に形成されていてもよい。

図５（ａ）に示す深さ規制用具４は、中空のものであり、弁収容穴９４を取り囲むようにシリンダカバー９に装着される。本実施形態では、深さ規制用具４は、スリーブ９９が内部に嵌め込まれるとともに、スリーブ９９の端面に係合する筒状のブロック４０を含む。なお、シリンダカバー９には、スリーブ９９の外側位置に、スリーブ９９の略半周に沿って窪み９８が形成されているが、この窪み９８の底とブロック４０の下面との間には僅かな隙間が形成される。すなわち、深さ規制用具４０の高さ位置は、スリーブ９９の端面によって規定される。

図５（ｂ）に示すように、ブロック４０は、シリンダカバー９の周方向に引き延ばされた形状を有している。一方、シリンダカバー９の上面には、図２に示すように、弁収容穴９４と同一円周上でスリーブ９９の両側に、燃料噴射弁１００（図１０参照）を固定するためのねじ穴９７が設けられている。ブロック４０は、そのねじ穴９７を利用して、ボルト４５によりシリンダカバー９に固定される。

また、本実施形態では、深さ規制用具４は、マスタアーバ５のストッパ５６を当て止める位置を調整できるように構成されている。具体的には、ブロック４０の上面に、複数（図例では４つ）のねじ穴が同一円周上で等角度間隔で設けられており、それらのねじ穴に高さ調整ねじ４１が螺合している。すなわち、高さ調整ねじ４１を回すことにより、ストッパ５６を当て止める位置を任意の位置に調整することができる。さらに、ブロック４０には、高さ調整ねじ４１に当接したストッパ５６の位置を測定するためのダイヤルゲージ４２が取り付けられている。このため、ストッパ５６を当て止める位置の調整を容易に行うことができる。

図７（ａ）〜（ｆ）に示す切削工具６は、図６に示すマスタアーバ５の軸部５１に取り付けられる。各切削工具６は、円柱状の保持部６１を有している。一方、軸部５１の先端には、切削工具６の保持部６１が挿入される保持穴５２が設けられているとともに、保持部６１を拘束するための止めねじ５３が埋め込まれている。保持部６１には、止めねじ５３と対応する位置にフラット面６１ａが形成されている。

各切削工具６は、目的に応じた切削面（６２ａ〜６２ｆ）を有している。本実施形態における切削工具６は、保持室９６を拡張する４つの保持室拡張工具と、底孔９５を拡張する２つの底孔拡張工具を含む。４つの保持室拡張工具は、テーパー面９６ｃを切削する第１テーパー面工具６Ｂおよび第２テーパー面工具６Ｃ、フラット面９６ｂを切削するフラット面工具６Ｄ、ならびに弁座９６ａを切削する弁座工具６Ｆである。２つの底孔拡張工具は、底孔９５を二段階で拡張するものであり、目標径よりも小さな径の切削面６２ａを有する第１底孔拡張工具６Ａと、目標径の切削面６２ｅを有する第２底孔拡張工具６Ｅである。

切削工具６Ａ〜６Ｆはこの順に使用される。図例では、第１底孔拡張工具６Ａおよび第２底孔拡張工具６Ｅのそれぞれは、保持部６１を有する本体部６３ａと、本体部６３ａに結合されるカッター部６３ｂで構成されている。ただし、本体部６３ａとカッター部６３ｂは一体となっていてもよい。第１テーパー面工具６Ｂ、第２テーパー面工具６Ｃおよびフラット面工具６Ｄは、第１底孔拡張工具６Ａにより拡張された底孔９５に嵌合するパイロットピン６４ａを有し、弁座工具６Ｆは、第２底孔拡張工具６Ｅにより拡張された底孔９５に嵌合する、パイロットピン６４ａよりも大径のパイロットピン６４ｂを有する。なお、底孔９５が拡張されない場合は、全ての保持室拡張工具が同一径のパイロットピンを有していてもよい。

図８（ａ）および（ｂ）を参照して、第１テーパー面工具６Ｂおよび第２テーパー面工具６Ｃについてより詳しく説明すると、第１テーパー面工具６Ｂは、テーパー面９６ｃを荒削りする階段状の切断面６２ｂを有し、第２テーパー面工具６Ｃは、荒削りされたテーパー面を仕上げる平滑な切断面６２ｃを有する。また、第１テーパー面工具６Ｂおよび第２テーパー面工具６Ｃは、上部が保持部６１として機能し、下部である先端がパイロットピン６４ａとして機能するシェルカッタアーバ６５を共有する。そして、第１テーパー面工具６Ｂは、シェルカッタアーバ６５と螺合する、階段状の切断面６２ｂが形成されたシェルカッタ６６を有し、第２テーパー面工具６Ｃは、シェルカッタアーバ６５と螺合する、平滑な切断面６２ｃが形成されたシェルカッタ６７を有する。

ただし、階段状の切断面６２ｂを有する第１テーパー面工具６Ｂに代えて、図９に示すような第１テーパー面工具６Ｂ’を使用することも可能である。この第１テーパー面工具６Ｂ’は、上部が保持部６１を構成するメインシャフト７１と、メインシャフト７１に挿通されるリング状の複数のシェルカッタ７２と、シェルカッタ７２間に挟まれるカラー７３と、メインシャフト７１の先端に被せられるキャップ７４と、パイロットピン６４ａとして機能する、メインシャフト７１に設けられたねじ穴に螺合するサブシャフト７５を含む。シェルカッタ７２は、図８（ａ）に示すシェルカッタ６６を各段ごとに分割したものである。

図４に示す芯出し用具８は、マスタアーバ５の代わりにマスタホルダ３に連結可能なものである。具体的に、芯出し用具８は、上部がマスタアーバ５の保持部５５と同様に構成されたメインシャフト８１と、メインシャフト８１に設けられた保持穴に挿入された状態でロック部材８２により拘束されたダイヤルスライダー８３と、ダイヤルスライダー８３に取り付けられたピクテスト８４を含む。ピクテスト８４は、下向きに延びるプローブ８４ａを有している。ダイヤルスライダー８３は、ピクテスト８４を主軸２１の軸心Ｂと直交する方向に移動させるためのものである。

（シリンダカバー改造装置を用いた改造方法）
次に、上述したシリンダカバー改造装置１を用いてシリンダカバー９の弁収容穴９４を再加工する方法を説明する。シリンダカバー改造装置１は、例えば船舶のエンジンルーム内に持ち込まれ、ここで使用される。具体的に、シリンダカバー改造装置１を用いた改造方法は、載置工程、芯出し工程、深さ規制用具装着工程、切削工具取付工程、マスタアーバ取付工程、第１切削工程、切削工具取換工程、第２切削工程を含む。本実施形態では、これらの工程がこの順に行われる。以下、各工程について詳しく説明する。

（１）載置工程
本工程では、シリンダカバー９を支持台１４の傾斜する載置面１４ａ上に載置する。一例として、シリンダカバー９に設けられた、燃料噴射弁１００を固定するための４つのねじ穴９７を利用してアイボルトを取り付け、ワイヤおよびチェーンブロックによりシリンダカバー９を傾けた状態で吊り上げ、支持台１４上に移送し、支持台１４上で吊り下ろす。

載置面１４ａ上に固定された位置決めプレート１５が円形状である場合は、載置面１４ａと直交する方向に沿ってシリンダカバー９を載置面１４ａに近づけなければ、位置決めプレート１５をシリンダカバー９の燃焼室形成凹部９１と嵌合させることができない。これに対し、本実施形態では、位置決めプレート１５が、載置面１４ａに沿って上向きに凸となる半円状であるので、シリンダカバー９を傾けた状態で鉛直方向に吊り降ろすだけで載置面１４ａ上に載置することができる。しかも、その状態からシリンダカバー９を鉛直方向に吊り上げることもできる。

（２）芯出し工程
本工程では、弁収容穴９４の軸心Ａと主軸２１の軸心Ｂとが一致するように、シリンダカバー９とヘッド２とを位置決めする。この位置決めは、ヘッド２を加工位置に旋回させた状態で行う。

まず、図４に示すように、マスタホルダ３に芯出し用具８を連結する。そして、ピクテスト８４のプローブ８４ａをスリーブ９９の外周面の上部に当接させる。その後、ヘッド２における回転クラッチをオフにし、主軸２１を手動で回転しながら軸心Ａ，Ｂ同士のズレを測定する。ズレがあれば、シリンダカバー９を位置決めプレート１５に沿って回転させたり、架台１１における支柱部１３をベース部１２に対して移動させたりして、そのズレを相殺する。

位置決めが完了すれば、芯出し用具８をマスタホルダ３から取り外し、ヘッド２を退避位置に旋回させる。

（３）深さ規制用具装着工程
本工程では、図５（ａ）に示すように、弁収容穴９４を取り囲むようにシリンダカバー９に深さ規制用具４を装着する。具体的には、スリーブ９９にブロック４０を嵌合させ、ボルト４５によってブロック４０をシリンダカバー９に固定する。その後、高さ調整ねじ４１を適切な高さにセットする。

（４）切削工具取付工程
本工程では、第１底孔拡張工具６Ａをマスタアーバ５の軸部５１（正確には、先端の保持穴５２）に取り付ける。なお、本工程は、深さ規制用具装着工程の前に行われてもよいし、芯出し工程の前に行われてもよい。

（５）マスタアーバ取付工程
本工程では、ヘッド２を退避位置に旋回させた状態のままで、図６に示すように、第１底孔拡張工具６Ａが取り付けられたマスタアーバ５をスリーブ９９および弁収容穴９４に挿入する。なお、図６では、図面を簡略化するために、切削工具の作図を省略している。その後、ヘッド２を加工位置に旋回させ、マスタアーバ５をマスタホルダ３に連結する。すなわち、マスタアーバ５をマスタホルダ３を介して主軸２１に取り付ける。

（６）第１切削工程
本工程では、主軸２１を回転させながら、マスタアーバ５のストッパ５６が深さ規制用具４の高さ調整ねじ４１に当接するまで主軸２１を下降させる。これにより、第１底孔拡張工具６Ａによる切削（底孔９５の一次拡張）が行われる。底孔９５の一次拡張が完了すれば、主軸２１の回転を停止する。

（７）切削工具取換工程
底孔９５の一次拡張が行われた後は、マスタアーバ５が弁収容穴９５内に挿入された状態で、マスタアーバ５をマスタホルダ３から切り離す。主軸２１を上昇させるタイミングは、マスタホルダ３からマスタアーバ５を切り離す前であっても後であってもよい。

その後、ヘッド２を退避位置に旋回させ、マスタアーバ５を弁収容穴９４から取り出す。ついで、マスタアーバ５に取り付けられた第１底孔拡張工具６Ａを第１テーパー面工具６Ｂに取り換える。

（８）第２切削工程
本工程では、まず、第１テーパー面工具６Ｂが取り付けられたマスタアーバ５をスリーブ９９および弁収容穴９４に挿入する。ついで、ヘッド２を加工位置に旋回させた後に、マスタアーバ５をマスタホルダ３に連結する。

その後、主軸２１を回転させながら、マスタアーバ５のストッパ５６が深さ規制用具４の高さ調整ねじ４１に当接するまで主軸２１を下降させる。これにより、第１テーパー面工具６Ｂによるテーパー面９６ｃの一次切削が行われる。テーパー面９６ｃの一次切削が完了すれば、主軸２１の回転を停止する。

テーパー面９６ｃの一次切削が完了した後は、切削工具６を次の切削工具６に入れ替えるだけで、上述した切削工具取換工程および第２切削工程が繰り返される。

以上説明したように、本実施形態のシリンダカバー改造装置１では、複数の切削工具６によって切削工程を複数回に分けることができる。このため、切削工具６を弁収容穴９４内に押し込む力を小さくすることができ、ヘッド２として主軸２１の推進力が小さいものを用いることが可能になる。その結果、シリンダカバー改造装置１を可搬式とすることができる。しかも、切削工具６が取り付けられるマスタアーバ５は、シリンダカバー９に装着される深さ規制用具４に当接するストッパ５６を有しているため、ストッパ５６が深さ規制用具４に当接するまで主軸２１を下降させるだけで、切削工具６を目標位置に到達させることができる。このため、簡易な操作で弁収容穴９４を所望の形状に加工することができる。

また、本実施形態では、保持室拡張工具（６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｆ）が拡張された底孔９５と嵌合するパイロットピン（６４ａまたは６４ｂ）を有しているため、保持室拡張工具の径方向への位置変動を抑えることができ、保持室９６を高精度に切削することができる。

さらに、保持室９６のテーパー面９６ｃは、第１テーパー面工具６Ｂにより荒削りされ、第２テーパー面工具６Ｃにより仕上げられるので、テーパー面９６ｃを切削するのに必要なトルクを小さくすることができる。

また、第１テーパー面工具６Ｂおよび第２テーパー面工具６Ｃはシェルカッタアーバ６５を共有するので、第１テーパー面工具６Ｂおよび第２テーパー面工具６Ｃを安価に作製することができる。

また、本実施形態では、マスタアーバ５が軸部５１をガイドするブッシュ５４を有するため、軸部５１のブレを抑えることができる。

さらに、本実施形態では、ヘッド２が加工位置と退避位置との間で旋回可能であり、マスタアーバ５がマスタホルダ３を介して主軸２１に取り付けられている。この構成によれば、ヘッド２が加工位置に位置するときにマスタアーバ５をマスタホルダ３から切り離し、ヘッド２を退避位置に旋回させれば、マスタアーバ５を弁収容穴から取り出すことができる。すなわち、マスタアーバ５が弁収容穴９４から抜け出るまで主軸２１を上昇させる必要がないため、主軸２１のストロークを小さくすることができる。

また、シリンダカバー改造装置１はマスタアーバ５の代わりにマスタホルダ３に連結可能な芯出し用具８を備えているため、マスタホルダ３を利用して芯出し用具８を固定することができるとともに、この芯出し用具８を使用してシリンダカバー９とヘッド２とを容易に位置決めすることができる。

＜その他の実施形態＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、シリンダカバー９には必ずしもスリーブ９９が取り付けられている必要はない。スリーブ９９がシリンダカバー９に取り付けられていない場合は、深さ規制用具４は、例えば、弁収容穴９４内に一部が挿入されるようにシリンダカバー９に装着されてもよい。すなわち、深さ規制用具４の構成は、弁収容穴９４を取り囲むような形状を有する限り、特に限定されるものではない。

また、深さ規制用具４は、必ずしも筒状のブロック４０を含んでいる必要はなく、弁収容穴９４を取り囲むようにシリンダカバー９に装着されるような形状であればどのような形状を有していてもよい。例えば、深さ規制用具４は、図示は省略するが、平面視で略Ｃ字状の形状を有していてもよい。あるいは、深さ規制用具４は、複数のピース（例えば、半円弧状の２つのピース）に分割されていてもよい。

さらに、深さ規制用具４は、スリーブ９９に嵌合する下側筒状部と、この下側筒状部に例えばネジ構造により上下動可能に取り付けられた上側筒状部とで構成されていてもよい。

なお、スリーブ９９が無い場合は、芯出し用具８におけるピクテスト８４のプローブ８４ａは、シリンダカバー９の上面における弁収容穴９４の周縁部分に当てられてもよい。換言すれば、プローブ８４ａが弁収容穴９４内に挿入されてもよい。

ただし、前記実施形態のように、シリンダカバー９にスリーブ９９が取り付けられ、深さ規制用具４が筒状のブロック４０を含めば、燃料噴射弁１００を支持するスリーブ９９を合理的に利用して深さ規制用具４をシリンダカバー９に装着することができる。しかも、ブロック４０によってスリーブ９９を保護することができる。

弁収容穴９４の保持室９６は、弁座９６ａ、フラット面９６ｂおよびテーパー面９６ｃのいずれかを有しなくてもよい。また、弁座９６ａは、必ずしもテーパー状である必要はなく、フラットであってもよい。

また、ヘッド２は、必ずしも加工位置と退避位置との間で旋回可能である必要はなく、加工位置に固定されていてもよい。この場合、マスタホルダ３を省略し、マスタアーバ５を主軸２１に直接取り付けることも可能である。ただし、この場合は、主軸２１のストロークとしては、マスタアーバ５を弁収容穴９４から抜き出されるだけのストロークが必要となる。このため、前記実施形態のように、ヘッド２は加工位置と退避位置との間で旋回可能であることが望ましい。

本発明は、船舶だけでなくその他の用途の２ストロークエンジンにおけるシリンダカバーを改造する際に有用である。

１シリンダカバー改造装置
１１架台
１４支持台
１４ａ載置面
１５位置決め板
２ヘッド
２１主軸
３マスタホルダ
４深さ規制用具
４１ブロック
５マスタアーバ
５１軸部
５４ブッシュ
５６ストッパ
６切削工具
６Ｂ第１テーパー面工具
６Ｃ第２テーパー面工具
６Ｆ弁座工具
６２ａ〜６２ｆ切削面
６４ａ，６４ｂパイロットピン
６５シェルカッタアーバ
９シリンダカバー
８芯出し用具
８３ダイヤルスライダー
８４ピクテスト
８４ａプローブ
９０中心線
９１燃焼室形成凹部
９４弁収容穴
９５底孔
９６保持室
９６ａ弁座
９６ｃテーパー面
１００燃料噴射弁

Claims

シリンダカバーの弁収容穴を再加工する際に用いられる可搬式のシリンダカバー改造装置であって、
前記シリンダカバーが載置される載置面を有する支持台と、
前記弁収容穴を取り囲むように前記シリンダカバーに装着される深さ規制用具と、
前記支持台の側方に配置された架台と、
前記架台に支持された、前記弁収容穴の軸心上で主軸を回転および上下動させるためのヘッドと、
前記主軸に取り付けられたマスタアーバであって、前記弁収容穴内に挿入される軸部および前記深さ規制用具に当接するストッパを有するマスタアーバと、
前記マスタアーバの軸部に取り付けられる複数の切削工具と、
を備える、シリンダカバー改造装置。
前記弁収容穴は、燃料噴射弁を保持する保持室と、前記保持室から燃焼室形成凹部に延びる底孔と、を有し、
前記複数の切削工具は、前記保持室を拡張する保持室拡張工具を含み、前記保持室拡張工具は、前記底孔または拡張された前記底孔に嵌合するパイロットピンを有する、請求項１に記載のシリンダカバー改造装置。
前記保持室は、前記底孔の周囲の弁座と、前記弁座の周囲のテーパー面と、を有し、
前記複数の切削工具は、前記保持室拡張工具として、前記テーパー面を荒削りする階段状の切削面を有する第１テーパー面工具と、荒削りされた前記テーパー面を仕上げる第２テーパー面工具と、を含む、請求項２に記載のシリンダカバー改造装置。
前記第１テーパー面工具および前記第２テーパー面工具は、先端が前記パイロットピンとして機能するシェルカッタアーバを共有する、請求項３に記載のシリンダカバー改造装置。
前記複数の切削工具は、前記保持室拡張工具として、前記弁座を切削する弁座工具を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載のシリンダカバー改造装置。
前記シリンダカバーには、前記弁収容穴を延長するようにスリーブが取り付けられており、
前記深さ規制用具は、前記スリーブが内部に嵌め込まれるとともに前記スリーブの端面に係合する筒状のブロックを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダカバー改造装置。
前記マスタアーバは、前記弁収容穴と嵌合して前記軸部をガイドするブッシュを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダカバー改造装置。
前記マスタアーバは、前記スリーブまたは前記弁収容穴と嵌合して前記軸部をガイドするブッシュを有する、請求項６に記載のシリンダカバー改造装置。
前記ヘッドは、前記主軸が前記弁収容穴の軸心上に位置する加工位置と、前記主軸が前記シリンダカバー上から退避する退避位置との間で旋回可能となるように構成されており、
前記マスタアーバは、前記主軸にマスタホルダを介して取り付けられ、前記マスタホルダは、前記マスタアーバが着脱可能に構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシリンダカバー改造装置。
前記マスタホルダに、前記マスタアーバの代わりに連結可能な芯出し用具であって、プローブが下向きに延びるピクテスト、および前記ピクテストを前記主軸の軸心と直交する方向に移動させるダイヤルスライダーを含む芯出し用具をさらに備える、請求項９に記載のシリンダカバー改造装置。
前記弁収容穴の軸心は、前記シリンダカバーの中心線に対して傾いており、
前記載置面は、前記シリンダカバーの中心線と前記弁収容穴の軸心とがなす角度と同一の角度で、前記架台から遠ざかる方向に向かって先下がりに傾斜しており、
前記載置面には、前記シリンダカバーの燃焼室形成凹部と嵌合する、前記載置面に沿って上向きに凸となる半円状の位置決めプレートが固定されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシリンダカバー改造装置。
主軸を回転および上下動させるためのヘッドを備えた可搬式のシリンダカバー改造装置を用いてシリンダカバーの弁収容穴を再加工するシリンダカバー改造方法であって、
前記弁収容穴の軸心と前記主軸の軸心とが一致するように前記シリンダカバーと前記ヘッドとを位置決めする工程と、
前記弁収容穴を取り囲むように前記シリンダカバーに深さ規制用具を装着する工程と、
前記弁収容穴内に挿入される軸部および前記深さ規制用具に当接するストッパを有するマスタアーバにおける前記軸部に切削工具を取り付ける工程と、
前記マスタアーバを前記主軸に取り付ける工程と、
前記主軸を回転させながら前記ストッパが前記深さ規制用具に当接するまで前記主軸を下降させて前記切削工具による切削を行う工程と、
を含む、シリンダカバー改造方法。
前記ヘッドは、前記主軸が前記弁収容穴の軸心上に位置する加工位置と前記主軸が前記シリンダカバー上から退避する退避位置との間で旋回可能となるように構成されており、
前記マスタアーバは、前記主軸にマスタホルダを介して取り付けられ、前記マスタホルダは、前記マスタアーバが着脱可能に構成されており、
前記シリンダカバーと前記ヘッドとを、前記ヘッドを加工位置に旋回させた状態で位置決めし、
前記マスタアーバを前記主軸に取り付ける工程では、前記ヘッドを退避位置に旋回させた状態で前記切削工具が取り付けられたマスタアーバを前記弁収容穴に挿入し、前記ヘッドを加工位置に旋回させた後に、前記マスタアーバを前記マスタホルダに連結する、請求項１２に記載のシリンダカバー改造方法。
前記切削の後に、前記マスタアーバが前記弁収容穴内に挿入された状態で前記マスタアーバを前記マスタホルダから切り離し、前記ヘッドを退避位置に旋回させる工程をさらに含む、請求項１３に記載のシリンダカバー改造方法。
前記切削の後であって、前記ヘッドを退避位置に旋回させた後に、前記マスタアーバを前記弁収容穴から取り出し、前記マスタアーバに取り付けられた切削工具を別の切削工具に取り換える工程と、
前記別の切削工具が取り付けられたマスタアーバを前記弁収容穴に挿入し、前記ヘッドを前記加工位置に旋回させた後に、前記マスタアーバを前記マスタホルダに連結する工程と、
をさらに含む、請求項１４に記載のシリンダカバー改造方法。
前記シリンダカバーの弁収容穴を、船舶のエンジンルーム内で再加工する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のシリンダカバー改造方法。