JPH03277420A - 中空ポペットバルブの中空部加工装置及び中空ポペットバルブの中空部加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の動弁系に用いられる中空ポペット
バルブの中空部加工装置及び中空部加工方法に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃焼室の吸・排気バルブとしては、傘状のバ
ルブヘッドを有するポペットバルブ（きのこ弁）が一般
的に用いられている。

ポペットバルブの素材としては耐熱性や耐腐食性の良い
特殊鋼が用いられ、特に排気バルブにはバルブヘッドの
冷却を良くするために、バルブヘッドおよびバルブステ
ムを中空として中空部に融点が低い金属ナトリウム（ソ
ディウム）等を封入した中空ポペットバルブが用いられ
ている。

第８図には中空ポペットバルブ（中空バルブ）の作用を
示しである。

第８図中１）に示すように、内燃機関の運転に伴い、中
空バルブ１のバルブヘッド２は燃焼室３や排気ボート４
内の高温の燃焼ガスに曝される。バルブヘッド２の熱は
バルブシート５からの及びバルブステム６を介してシリ
ンダヘッド７に圧入されたバルブガイド８に伝導する。

この際、バルブヘッド２からバルブステム６にかけて形
成された中空部９に封入された金属ナトリウム１０ば９
０℃前後で液化する。第８図（ｂ）に示すように、金属
ナトリウム１０は中空バルブ１自体の往復連動で攪拌さ
れ、且つバルブステム６の軸方向（図示例のものでは、
上下方向）に反復動する。その結果、中空バルブ１全体
の熱平衡が図られ、バルブヘッド２の熱歪み等が防止さ
れる。尚、第８図中１）はニンジンオイルの燃焼室３へ
の侵入を防止するステムンールである。

上述したように、中空バルブｌに（よ金属ナトリウム１
０が封入される中空部９を形成する必要がある。第９図
に基づいて中空部９を形成するための加工装置及び加工
方法を説明する。

第９図には従来の中空部加工装置の側面を示しである。

シリンダ２１によって切込方向に移動自在にスライドベ
ツド２２が設けられ、スライドベツド２２にはチャック
２３を介して中空バルブ１が固定されている。スライド
ベツド２２の側部にはガンドリルヘッド２４が設けられ
、ガンドリルヘッド２４にはモータ２５で駆動回転され
るガンドリルチャック２６が支持されている。ガントｒ
Ｊルチャック２６にばガンドリル２７が固定されると共
に切削油用高圧ポンプ２８が連結されている。

モータ２５によってガンドリルチャック２６を介してガ
ンドリル２７が回転し、シリンダ２１によってスライド
ベツド２２が切込方向に移動し、ガンドリル２７によっ
て中空バルブ１に中空部９が搾穴加工される。搾穴中は
切削油用ポンプ２８によって切削部に切削油が供給され
るようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 一般に中空バルブ１の材料にζよ難削材が用いられてい
るため、ガンドリル２７の寿命が極めて短かく、再ｌ１
ＦＦ磨頻度が高いのが実状である。中空バルブ１の材料
がマルテンサイト系鋼材では約１０本の加工毎にガンド
リル２７に再研磨を施こし、材料がオーステナイト系鋼
材て：よ数本の加工毎にガンドリル２７に再研磨を施こ
す必要があり、時には１本も加工しないうちにガンドリ
ル２７が折損する場合もある。従って、従来装置は加工
が不安定であるため、設備の自動化や量産化が不可能な
状態であった。また、中空部９の径が３ｍＩＩ＋以下の
深穴となると、ガンドリル２７の製作が不可能に近く、
工具費が飛躍的に上昇して採算が合わず、小型になるほ
ど中空バルブ１の製作が困難になってコスト高になって
いた。

一方、耐熱鋼製のカップ状ビレットに低融点金属を充填
して鋳込むことで中空バルブを形成する方法もあり、こ
れによると中空部の加工が不要になるが、準備工数が多
く完成品の精度が良くないものであった。

また、バルブヘッドとバルブステムの間に耐熱鋼パイプ
材を溶接して中空バルブを形成する方法もあるが、現状
では劇、＠鋼パイプの製造が困難で量産性がないもので
あった。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本発明の中空ポペットバルブ
の中空部加工装置は、傘状のバルブヘッド内から棒状の
バルブステム内に連続する中空部が形成された中空ポペ
・ントバルブの中空部加工装置であって、ワークを加工
位置に保持する保持部材と、該保持部材の位置に未加工
のワークを供給する供給手段と、加工済のワークを排出
する排出手段と、前記保持部材に保持されたワークに放
電加工により中空部を形成する放電加工装置と、該放電
加工装置の電極を自動交換する電極交換装置とからなる
ことを特徴とする また、上記課題を解決するための本発明の中空ポペット
バルブの中空部加工方法；ま、傘状のバルブヘッド内か
ら棒状のバルブステム内に連続する中空部が形成された
中空ポペットバルブの中空部加工方法であって、搬送手
段によって加工位置に搬送されて保持部材で加工位置に
保持された中空ポペットバルブに、自動交換された電極
による放電加工によって前記中空部を形成し、加工終了
後に加工済の中空ポペットバルブを排出手段によって排
出することを特徴とする。

く実　施　例〉 第１図には本発明の一実施例に係る中空ポペットバルブ
の中空部加工装置の平面、第２図にはその正面を示しで
ある。

ベツド本体１４３には保持部材としてのワークチャック
装置２３０が四個膜けられ、各ワークチャック装置２３
０の上部に；よ放電加工装置２９０が備えられ上部前面
側に：よ電極交換装置２００が備えられている。また、
ワークチャック装置２３０に対向して供給手段としての
ワーク供給装置２１０が設けられ、更にベツド本体１４
３には加工済のワークを排出するワーク排出装置２２０
が設けられてイル。第１ＴＩ！Ｊ、第２ｒＩ！Ｊ中？７
）符号テ４０２　ｒｌＪ作笈、４０３は高周波パルス電
源及び管制器笈である。

次に、第３図乃至第７図に基づいて中空部加工装置の詳
細な構成を説明する。

第３図には第２図中のＩ−Ｉ線矢視、第４図には第１図
中の■矢視、第５図には第４図中のＶ−Ｖ！Ｉ！矢視、
第６図には第４図中の■−Ｗ線矢視、第７図には第４図
中の■−■線矢視を示しである。

ベツド本体１４３にはワークチャック装置２３０が設け
られ、ワークチャック装Ｗ２３０はクランプシリンダ１
０７によって開閉する加工ワーククランプ爪１０６を有
している。

加工ワーククランプ爪１０６によって加工位置の中空バ
ルブ１３６ａが把持されるようになっている。加工位置
の前面側（第３図中左側）にはコンベア駆動モータ１）
２で駆動されろ排出コンベア１）０がガイドプレート１
）１に案内されて設けられ、加工済の中空バルブ１３６
Ｃはエゼクトシリンダ１０９の駆動によるエセクトプレ
ート１０８の移動により排出コンベア１）０上に落とさ
れる。中空バルブ１３６ｃは排出コンベア１）０によっ
て排出され、これにより排出手段としての排出装置２２
０が構成されている。

排出コンベア１）０の前面側（第３図中左側）には供給
コンベア１３９がガイドプレート１４０に案内されて設
けられ、モータ１４１の駆動によって中空バルブ１３６
が間欠的に送られろようになっている。第４図及び第６
図に示すように、中空バルブ１３６ば供給シュート１４
９で運ばれ、供給シュート１４９上の中空バルブ１３６
ｅばシリンダ１５１ａ。

１５１ｂの駆動によって供給待位置（１３６ｄ）まで運
ばれるようになっている。ベツド本体１４３にはスイン
グシリンダ１５４が設けられ、スイングシリンダ１５４
は前後進シリンダ１５３によって供給コンベア１３９と
供給待位置の間を往復動する。スイングシリンダ１５４
にはＡ回りで回動するアーム３００が設けられ、アーム
３００の先端には供給待位置にある中空バルブ１３６ｄ
を把持するワークキャリー爪１５２が設けられている。

つまり、中空バルブ１３６ｄは、ワークキャリー爪１５
２で把持されて前後進シリンダ１５３の駆動により供給
シュート１４９から取出され、スイングシリンダ１５４
の駆動によるアーム３００の回動により中空バルブ１３
６ｄは供給コンベア１３９上に運ばれる。

第３図、第７図に示すように、クランプシリンダ１０７
に対向してワーク供給シリンダ］３８ａが設けられ、ワ
ーク供給シリンダ１３８ａには加工時の中空バルブ１３
６ｂを把持する爪１３７が設けられている。ワーク供給
シリンダ１３８ａは前後進シリンダ１３８ｂによってク
ランプシリンダ１０７側に往復動するようになっている
。つまり、供給コンベア１３９で運ばれた中空バルブ１
３６ｂは、ワーク供給シリンダ】３８ａの駆動で爪１３
７に把持され、前後進シリンダ１３８ｂの駆動により加
工ワーククランプ爪１０６に把持されろ位置まで運ばれ
る。

第３図に示すように、ワークチャック装置２３０の上部
には放電加工装置２９０が備えられている。即ち、上下
動自在なノ１ウジング１）９にはスピンドル１２０が回
転自在に支持され、スピンドル１２０はモータ１０２に
よって駆動回転されるようになっている。スピンドル１
２０の下端には加工位置の電極１２３ａをばね１２２の
ばね力によって把持する＝レット１２１が設けられ、＝
レット１２１（まアンチャックシリンダ１）７の駆動に
よりアンチャックバー１）８を介して電極１２３　ａを
解放する。一方、ハウジング１）９に螺合するボールね
じ１０３が軸受１０４をを介して回転自在に支持され、
ボールねし１０３；まサーボモータ１０１によって駆動
回転される。

つまり、サーボモータ１０１の駆動によってボールねじ
１０３が駆動回転すると共にモータ１０２によってスピ
ンドル１２０が回転すると、電％　１２３　ａは回転し
ながら下方に送られ、加工ワーククランプ爪１０６に把
持された中空バルブ１３６ａに中空部を放電加工する。

図中１３５はガイドバー１０５に取付けられて電極１２
３ａの回転を案内する回転ガイド、１５５は電極１２３
ａを排出する際のガイド、１５６はガイド１５５の駆動
シリンダである。

第３図に示すように、ベツド本体１４３の下部には電解
液タンク１）６が設けら１、電解液タンク１）６にはポ
ンプ１）５が設けられている。ポンプ１）５は供給バイ
ブ１）４を介してスピンドル１２０に連通し、ボじプ１
）５の駆動によって加工中の電極１２３ａに電解液を供
給する。図中１）３は電解液回収パイプである。

第３図、第４図、第５図に示すように、ベツド本体１４
３の上部前面側には電極１２３の自動交換を行なう電極
交換装置２００が備えられている。即ち、第４図、第５
図において、１４４は電極１２３ｅを複数保持するマガ
ジンで、マガジン１４４の下部には最下部の電極１２３
ｅを斜板１４６側に排出するためにロール駆動シリンダ
１４８で駆動されるさばきロール１４７が備えられてい
る。斜板１４６の端部側にはスイングシリンダ１２８が
配され、スイングシリンダ１２８にはＢ回りで回動する
チャック１２７が備えられている。スイングシリンダ１
２８はハウジング１３０に取付けられた。−ル１３１に
支持され、駆動回転さｆるボールねじ１２９によって移
動されろようになっている。チャック１２７は斜板１４
６の端部の電極１２３ｄを把持し、各放電加工装置２９
０の位置に電極１２３ｄを運ぶようになっている。

第３図に示すように、各放電加工装置２９０の前側には
ガイド１３２及び開閉シリンダ１３４で開閉されるガイ
ド１３３が備又られ、ガイニー’　１３２に対応するレ
ール１３１には上下ンｊンダ１２６及び交換用シリンダ
］２５て移動されろ交換チャック１２４が備えられてい
る。つまり、チャック１２７に把持されて運ばれた電％
　１２３　ｃはガイド１３２に案内されて交換チャック
１２４につかみ替えられ、上下シリンダ１２６によって
待機用の電極１２３ｂとしてガイド１３３内に収納され
ろ。

その後交換用シリンダ１２５でコレット１２１の下まで
運ばれ、電極１２３ｂはコレット１２１に把持されて電
極の交換が行なわれろ。

尚、第５図中の符号で１５７はボールねじ１２９の支持
軸受である。

次に上記構成の中空部加工装置による加工方法を説明す
る。

中空バルブ１３６の供給、加工、排出をサイクル的に実
行する。加工毎にカウントを行ない、電極消耗度合の実
績数をセットしておくことにより、カウントアウト毎に
電極１２３の交換が自動的に行なわれる。

電極１２３の交換動作を説明する。マガジン１４４にチ
ャージされた電％　１２３　ｅは、さばきロール１４７
、チャック１２７を介して各放電加工袋Ｗ２９０の位置
に運ばれる。

放電加工装置２９０の位置で交換チャック１２４につか
み替えられて待機用のＩＲ極１２３ｂとしてガイド１３
３内に収納される。その後、電極１２３は交換シリンダ
１２５によってコレット１２１の下まで運ばれ、電極１
２３の交換が行なわｎろ。ガイド１３３で待機している
電極１２３は、電極交換数カウントアウトの信号で、各
放電加工装置２９０で一斉に交換が行なわれる。

中空バルブ１３６の供給動作を説明する。

供給シュート１４９上の中空バルブ１３６ｅはワークキ
ャリー爪１５２によって供給コンベア１３９上に運ばれ
、モータ１４１の駆動によって供給コンベア１３９が間
欠的に動かされて中空バルブ１３６がワークチャック装
置２３０の前（加工時位置）に配置される。

加工時位置の中空バルブ１３６ｂは爪１３７に把持され
、前後進シリンダ１３８ｂによって加工ワーククランプ
爪１０６側に移動されて加工ワーククランプ爪１０６に
把持され、加工が可能な状態になる。中空バルブ１３６
の供給も各ワークチャック装置２３０に一斉に供給され
る。

中空バルブ１３６の加工動作を説明する。

サーボモータ１０１の駆動によりボールねじ１０３を介
してハウジング１）９が下降すると共に（この時加工位
置に中空バルブ１３６があるか否かも確認する）、モー
タ１０２によってスピンドル１２０が回転する。また、
ポンプ１）５の駆動によって電解液が供給される。この
状態で、電１）ｉ１２３１ｆ回転しながら、先端が中空
バルブ１３６に近ずくまで急速早送りて下降すると共に
、中空バルブ１３６に接触するまで徹速送りとなり加工
に入る。

加工速度は、クリアランスを電流値で読み取り、サーボ
モータ１０１の駆動をコントロールして設定されろ。一
定寸法まで下降したら急速上昇して加工を完了する。

加工が完了した中空バルブ１３６の排出動作を説明する
。中空バルブ１３６の加工が完了すると、中空バルブ１
３６は加工ワーククラシブ爪１０６による把持が解放さ
れ、エゼクトシリンダ１０９の駆動によるエセクトプレ
ート１０８の移動により排出コンベア１）０上に落とさ
れる。中空バルブ１３６Ｌよ、コンベア駆動モータ１）
２の駆動による排出コンベア１）０の動作によって装置
外に自動的に排出されろ。

上述した中空部加工装置て：よ、放電加工によって中空
バルブ１３６の中空部を加工することができるので、細
径深穴であっても精度良く加工することができろ。また
、ワークチャック装置２３０、電極交換装置２００、ワ
ーク供給装置２１０及びワーク排出装置２２０を備えた
ことにより、放電加工装置２９０の電極１２３の交換か
ら中空バルブ１３６の供給、排出が自動的に行なえる。

また、工具の再研磨等が全く不要になり、工具の費用が
安くなる。因に、従来のガシド・Ｊル２７を用いた場合
と比較すると、３φ×７０１の細径深穴を例にとると、
１／６の費用で済む。

〈発明の効果〉 本発明の中空ポペットバルブの中空部加工装置及び中空
部加工方法によると、ワークの保持部材、供給手段、排
出手段及び放電加工装置、電極を自動交換する電極交換
装置を備え、保持部材で加工位置に保持された中空ボペ
ットバルブに、自動交換された電極による放電加工によ
って中空部を形成し、加工済の中空ポペットバルブを排
出手段によって排出するようにしたので、細径深穴加工
であっても高精度に中空部の加工が行なえると共に、電
極の交換から中空バルブの供給、排出が自動的に行なえ
る。この結果、中空ポペットバルブの中空部の加工が精
度良くしかも全自動で行なえ、大幅なコスト低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る中空ポペットバルブの
中空部加工装置の平面図、第２図はその正面図、第３図
は第２図中のｌ−１）［矢視図、第４図は第１図中の■
矢視図、第５図は第４図中の■−■線矢視図、第６図は
第４図中の■−■線矢視図、第７図は第４図中の■−■
線矢視図、第８図（ａｌ、（ｂ）は中空ポペットバルブ
の作用説明図、第９図は従来の中空部加工装置の側面図
である。 図 面　　中、 １２３　：よ電極、 １３６は中空バルブ、 ２００は電極交換装置、 ２１０はワーク供給装置、 ２２０はワーク排出装置、 ２３０はワークチャック装置、 ２９０は放電加工装置である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）傘状のバルブヘッド内から棒状のバルブステム内
   に連続する中空部が形成された中空ポペットバルブの中
   空部加工装置であって、ワークを加工位置に保持する保
   持部材と、該保持部材の位置に未加工のワークを供給す
   る供給手段と、加工済のワークを排出する排出手段と、
   前記保持部材に保持されたワークに放電加工により中空
   部を形成する放電加工装置と、該放電加工装置の電極を
   自動交換する電極交換装置とからなることを特徴とする
   中空ポペットバルブの中空部加工装置。
2. （２）傘状のバルブヘッド内から棒状のバルブステム内
   に連続する中空部が形成された中空ポペットバルブの中
   空部加工方法であって、搬送手段によって加工位置に搬
   送されて保持部材で加工位置に保持された中空ポペット
   バルブに、自動交換された電極による放電加工によって
   前記中空部を形成し、加工終了後に加工済の中空ポペッ
   トバルブを排出手段によって排出することを特徴とする
   中空ポペットバルブの中空部加工方法。