JPS61168464A - 非真円の加工片、特にピストンリングの周面加工の方法および機械 - 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、１つのきめられたリング直径に対する基本の
非円形輪郭を基にして、加工すべきピストンリング、６
ツケージの回転角度が、基本輪郭から外れた１つのきめ
られた非真円輪郭を作るだめに、１回転の中での進みお
よび遅れの回転角度差について相対的に可変となってい
る、シリーズとしての種々の非円形輪郭と呼び直径を有
する非円形の加工片、特にピストンリングの、望ましく
はノクツケージ式での周面加工の方法および、多本の非
真円輪郭を有して回転駆動されるならい型板と、ならい
型板の非円形輪郭を加工片の軸線に対して半径方向に移
動可能に支持されている工具保持体に伝達するためのダ
ブルレバーで成る機構の形態をなし、ならい型板と加工
片パッケージとが周期して回転するサーボモータで駆動
されるという１つのならい装置を有する、前記方法に従
って作動する機械に関する。

〔従来の技術〕

非真円の外側および内側周面を有するピストンリング・
ξツケージの周面加工のための、ＤＥ−ＰＳ　１，０４
３，０１５によって公知の機械には、ピストンリング周
面と同期して回転するならい型板によって、接触ローラ
および１つのダブルレバー機構を介して動かされる、ダ
ブルレバー揺動体として構成された工具保持体がある。

この機械においてならい装置は、各非円形輪郭に対して
１つの固有のならい型板が必要で、また、シリーズとし
て種々あるピストンリング直径に対してダブルレバー揺
動体を調整するに際してダブルレバーの伝達比が変えら
れないのも止むを得ないという考えに立っている。

エンジンに組込まれた状態で、全周にわたってきめられ
たとおりの半径方向圧力の分布をもってシリンダ壁に当
って隙間を生じないピストンリングであるべきことと、
相異る摩擦および熱的な要求上程々のピストンリング材
質が用いられることから発して、対応する数だけ交換可
能のならい型板を用意しなければならないところの必要
とされる非円形輪郭の数が多いという大きな問題が生ず
る。

特定の基本直径に対してのこのならい型板の設計計算が
開いたリングの曲げの計算式を適用して今日では電子計
算機によって行われ、算出された輪郭をならい型板に移
すことはＮＣで制御される研削盤で可能であるとしても
、ならい型板を製作することや取替えることは些細とは
言えない費用を生せしめる。

このような事情の放に、ピストンリングが、その形にお
いて最適化されずに、手持ちのならい型板のうちのその
際の要求に最も近く適合するものの非円形性で作られる
ということが往々生じている。

例えばＣＮＣ制御のような、種々の電子式制御システム
が開発されている工作機械における自動化の進歩の中に
あっては、これをピストンリングの周面加工にも応用す
ることが可能である。その場合は、操作値は電子式制御
装置の記憶器から機械の調節／駆動モータに供給される
。

さらに、しかるべき計測装置を用いて実際値を予定して
いる目標値と比べることによって、操作値を常に合わせ
ておくことが行われる。

ＤＥ−Ｏ８２００６７６０およびＤＥ−ＰＳ２７３２３
５４は、このような非円形旋削装置を対象としており、
これらにおいては旋削工具は、作用スピンＰルと共に回
転する加工片の回転角度に関係して半径方向に動かされ
る。ピストンリングの非円形加工でのこの工具の動きは
、ピストンリング・ξツケージの１回転の間に２回、ゼ
ロから最大値までの全行程で行われる。工具を動かすた
めには直流サーボモータと、非常に磨耗しゃすいゼール
・ねじスピンＰルが用いられている。

１基のサーボモータの角加速能力が近代的な切削加工技
術に対応できないので、直列あるいは並列設置のサーボ
モータを用いること忙よって加速能力を高めることが試
みられている。

ＤＥ−ＰＳ２４２７８２６は、ＮＣ旋盤用のならい装置
によって非円形旋削するための装置を対象としておシ、
このものでは、工具保持体の後方端が、トップ辷りブロ
ック上に回転可能に軸支されてＮＣ制御に関係づけられ
ている１つの固有のカムに当って止まっている。この場
合、軸受ブロックで軸支されているこの非常に製作が困
難な３次元カム（ならい型板）は、１つだけでなく多数
の非円形輪郭を有しておシ、これは実際上、隣接配置さ
れた多数のならい型板と同じこととなる。カムの回転駆
動は、加工片の旋削のために例えばｌ：１とか１：２な
どの固定値に調整されうる回転比をもって行われるが、
その回転は常に一定角速度で行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、そのつどの新しいならい型板を作った
り取替えたシすることをなくし、切削能率は最新の技術
の実態に適合し、最適の品質レベルが達成され、工具の
取替え以外は、準備およびその付帯時間が操作装置の盤
面上での数値の選定ないし設定だけに限定されるような
、種々雑多の非円形輪郭と呼び直径を有する特に言えば
ピストンリングの周面加工のだめの方法と、それに従っ
て作用する機械を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この目的は本発明によれば、先ずピストンリングにおい
て作るべき目標の非円形輪郭が、１つの修正係数を乗ぜ
られることによって、基本輪郭の行程曲線での最大の真
円からの外れ量（振幅）に、そしてまた、基本輪郭から
外れた作るべき非円形輪郭に、換算され、それから、基
本輪郭と換算された非円形輪郭との角度差の値が求めら
れ、それがコードによって呼出されるように記憶に入れ
られることを特徴とする１つの方法で解決される。

これによれば、ただ１つのならい型板が、ある１つのき
められた平均的リング直径に対して設計された基本の非
円形輪郭を有していて、また現状技術において予見され
るように、ピストンリング、ｏツケージの回転角度と一
緒に１台のサーボモータあるいは類似のものによって駆
動される、というならい装置を有する機械を構想するこ
とが可能になる。

ピストンリングの直径およびエンジンに組込まれた状態
での所望の半径方向圧力分野に応するように基本の非円
形輪郭からそれぞれにきまった量だけ外れた目標の非円
形輪郭を作り出すために、ならい型板あるいは加工片、
６ツケージの駆動での目標とする回転の進みないし遅れ
を可能にするような制御パルスが回転角度として算出さ
れる。それはすなわち、その進みないし遅れの数値を求
め、それをコーｒによって呼出されるように記憶に入れ
るために、まずは作るべき非円形輪郭の行程曲線が１つ
の修正係数を乗ぜられることによって基本のならい型板
におけると同じの最大の真円からの外れ量（振幅）のも
のとなされた後に、基本のならい型板の行程曲線と、作
るべき目標の非円形輪郭との差が、その度ごと、１つの
平均的な基本直径に関係づけて求められる。ということ
を意味している。

そのためには、作るべき非円形輪郭のコード番号が選定
され、また、所望の呼び直径が前もって選ばれた後には
、ならい装置での伝達比が自動的に設定されることとな
るように、換算のために必要な修正係数を呼出しできる
ように記憶に入れておく、ということが考えられる。

前もって選ばれ入力された値は、目標値と実算値とを比
較の上でいつでもそれを合わせられるように、修正キー
のついだディジタル表示器上で見えるようにされる。

上に述べた方法に従って作用する機械は本発明によれば
、ならい型、板あるいは加工片Ａツケージを駆動するサ
ーボモータのステータが、度ごとの進みないし遅れの角
度差の値だけ動かされるように、回転可能に支持されて
いることを特徴とする。

それに代えて、あるいはそれに加え、この機械は本発明
によればダブルレノ々−と工具保持体との間の接触点が
ダブルレノ々−のアームの方向に動かされうるように設
計されうる。それはすなわち、ならい型板の非円形輪郭
を工具保持体に伝えているダブルレノ々−の伝達比を変
えることによって、ならい型板の基本の非円形輪郭が、
それからは外れた、加工片で実現すべき非円形輪郭に変
換される、ということを意味する。

純電子的な回転角度調整も、伝達比の電気・機械的な変
更も、さもなくば必要な取替え可能なならい型板を不要
とする。実際上はこれら両解決手段を組合わせて応用す
ることが特に有利と見られる。

本発明のさらに発展した実施態様においては、ダブルレ
バーのレノ々−アームと工具保持体との間に、ダブルレ
、Ｓ−のレノ々−アームと工具保持体とに当っている介
在部品を収容していてサーボモータで動かされる１つの
辷りブロックヲ設ける乙とが提示されている。内蔵の介
在部品を有する辷りブロックを用いることにより、サー
Ｉモータを揺動する伝達機構の外に配置でき、したがっ
て可動部の質量を不必要に大きくしないですむ。

この介在部品は、その端面が片方ではダブルレバーのレ
ノ々−アームに、他方では工具保持具に当って動くよう
な押棒でなっているならば有利である。

望ましくは内蔵の押棒を有する辷ジブロックの形態の調
整可能の介在部品の配置については、工具保持体の構造
は基本的には関係しない。工具保持体は、押棒が戻しば
ねの押圧力に抗して当ってとまるようなものであれば、
旋盤、フライス盤あるいは類似の機械の横方向上ジブロ
ックであってよい。別の公知の非円形旋削機械（ＤＩ３
−ＰＳ２７３２３５４）Ω場合ならば、工具保持体は、
片方のレバーアームには本発明による介在部品としての
押棒が当り、他方のし・ζ−アームには、ピストンリン
グツミツケージの外周／内周面の同時加工のために、工
具がそれと結合された貫入棒と共に取付けられている、
というダブルレ、Ｓ−揺動体で成っている。この場合、
伝達用ダブルレノ々−のし・ζ−アームに当っている押
棒の端には接触尖頭を設け、ダブルレバー揺動体のレバ
−アームに当っている押棒の端は板状に形成して、その
板状部がダプルレ・ζ−揺動体の接触尖頭と組合って働
くようにすると有利である。このようＫすれば、揺動運
動の際にそれぞれ別の円弧の上を動くことになる押棒と
両方のレバーアーム間の接触点において、伝達上の支障
が避けられる。

辷りブロックに案内されている押棒は、非円形輪郭の伝
達の際にダブルレバーもダブルレバー揺動体も旋回運動
するので、これら部品に辷りの形で当るようになってい
るが、本発明のさらに発展した考えによれば、介在部品
を、望ましくは円筒形の１つのローラ体で形成すること
が提示される。このローラ体は、フォーク状で１つの設
定モータで動かされる１つの辷りブロックの中に収めら
れていればよい。しかしまた、ローラ体を、高さを調節
できる１つの棒状体に吊着取付けすることも考えられる
。伝達すべき非円形輪郭に関係しての比較的小さな移行
運動に追従するためには、棒状体自体がばね鋼で成って
いるか、あるいは１つの軸のまわりに旋回できるように
軸支されていてよい。

本発明については実施例を図面に示しており、以下にお
いてなお詳しくそれを説明する。

〔実施例〕

第１図の線図は、例としての１５０ｍｍ直径のピストン
リングの製造において、加工工具が画く行程曲線を示し
ている。ここで、曲線Ｓ。は基本のならい型板の行程曲
線を示す。曲線Ｓ１は、開いたリングについての曲げの
計算式に従って求められたピストンリングにおいて作る
べき非円形輪郭の行程曲線を示す。これら２つの曲線は
似ているが、それらは、移行経過において、また、最大
の真円からの外れ量（振幅）において異っている。

さて、本発明による方法は、例えば０．５°の回転角度
ごとの個々の値から作られているこの行程曲線Ｓ１が、
Ｓ２ｍａｘ−８゜ｍａｘとなるように、１つの修正係数
Ｘを乗ぜられることを内容としている。この線図では用
いられた係数Ｘは１４である。

線図において今や明らかになったＳ２とＳ。との間の水
平方向の差の値は、ならい型板９がその分だけピストン
リングパッケージ１と同期しての回転運動から外れなけ
ればならないところの、回転角度の進みないし遅れの角
度Δψ０を示している。得られたこれらのΔψ０の値は
自明の方法によって、各非円形輪郭ごとに、コードにに
よって呼出されるように計算機において記憶される。

差の値を作るに際して用いられた係数Ｘから、計算機の
中では逆数が作られ、ｉ：１ｓｏｘとして呼出されるよ
うに記憶されるが、この１５０とは基本輪郭がそれに従
っているところの、平均的なピストンリング呼称寸法で
ある。

作るべき非円形輪郭のコード番号を１０進スイツチ４０
において選定し、また所望の旋削直径を１０進スイツチ
４１で前もって選んだ後には、同時に、旋削直径は’Ｎ
−ｒｙモータ１９により設定され、修正係数を乗ぜられ
たならいし・クー長さの設定はｑ−ｓｒモータ１６によ
り行われ、ディジタル表示器４２と４３上に表示される
。

第２図では、電子的制御のブロック接続図と共に、ピス
トンリング用のならい旋盤の側面図が示されている。ピ
ストンリング呼称寸法−）　１の外周／内周面の加工の
だめの・ζイト２．３を保持する工具保持体としてダブ
ルレ・２−揺動体があるが、図ではそのうちの外周加工
用パイト２を保持するレバーアーム４と押棒１２かも力
を受けるレバーアーム５だけが見えている。内周加工用
バイト３がついた貫入棒８を保持しているダブルレノ々
−は架構６の後で４，５と重なる位置にある。ダブルレ
バー揺動体は揺動軸棒７で旋回可能に軸支されていて、
この揺動軸棒７は縦方向上りブロック１７を介して架台
１８の中で上下に移動可能となっている。

非円形輪郭を作るために、バイト２．３がついているダ
ブルレノマー揺動体が振子のような運動をするが、それ
は、ぎストンリンダパッケージ１と同期して回転するな
らい型板９で発生され、接触ローラ２２と辷り面２３を
有して軸２５の回りを回転するダブルレバー１１、そし
てまた接触尖頭１３と押圧板１４を有する押棒１２を経
て、ダブルレバー揺動体のし・ζ−アーム５についた接
触尖頭２１に伝えられている。ピストンリングパッケー
ジ１において作るべき目標の非真円輪郭のためのこの振
子線の運動の大きさは、基本のならい型板のリフトと、
回転中心２５から２２までと２５から接触尖頭１３まで
の距離で成る全レノ々−比で定まる。

旋削直径を１０進スイツチ４１で前もって選んだ後には
、その特定の旋削直径に従属する値は、その最大の真円
からの外れ量（振幅）が合うように、修正係数１：１５
０Ｘを乗ぜられ、横方向に動くように案内されている押
棒１２と共に辷ジブロック１５をスピンドル駆動で上下
に動かす（重モータ１６によって機械に導入される。そ
れと同時に、旋削直径は横桁２０に固定されたイー、１
ζ゛モータ１９と１つのスピンドル駆動機構によって、
）々イト２，３がついたダブルレノマー揺動体の全体が
上下に動くことで機械に導入されるが、この際、導入さ
れているならいレノζ−比がさらに変わることがないよ
うにこの動作は行われる。

第３図は非円形２ストンリングの外周／内周面の同時加
工用のならいフライス盤の側面図を示す。

ピストンリングツミツケージ１の加工のだめのフライス
カッタ２８と２９がついたフライス辷りブロック２６と
２７は、横方向辷りブロック３０の中で案内されていて
、加工直径を機械に導入するために、スピンドル駆動機
構を含む設定モータ３１と３２で左右に動かされる。横
方向辷りブロック３３の中で案内されているこの横方向
辷りブロック３０の、ピストンリングパッケージ１の非
真円加工のだめの伝達による動きは、ならい型板９によ
って、接触ローラ２２と辷シ面２３を有するダブルレバ
ー１１、そしてまた接触尖頭１３と２４を有する押棒１
２を経て、横方向辷りブロック３０の辷り面３４に伝達
される。

第４図は略図的に示されているならい型板９の駆動は、
１台のモータ１０で行われるが、ここでは自明の方法と
して、１台の直流サーボモータ３８が計算機から進みな
いし遅れの角度Δψ０（角度差）のだめの・ξルスを受
取シ、ビニオン３７を経て回転運動をモータ１０のステ
ータ（モータハウジング）の周囲ギヤ３６に伝える。

ステータは固定されているのではなく、２個所で軸支さ
れたモータ軸３５の回りを回転しうるので、ステータは
、所望の非円形輪郭を作るたメニ、ピストンリング・ぞ
ステータ１とならい型板９との間での同期した回転運動
に変化を与えるべく、左右に回転せしめられる。

第５図に示されている実施修Ｊｒは本質的には第２図の
機械に対応している。しかし、押棒の代シに円筒形をな
した１つのローラ体４ｏがダブルレＡ−１１とダブルレ
ノマー揺動体４．５との間に設けられている。このロー
ラ体４ｏの位置ぎめは、サーボモータ１６によって、高
さが調節可能のフォーク形の辷りブロック４１を経て行
われる。

第６図の場合は、代案として、ローラ体４゜は１本の棒
状体４２に吊着取付けされており、この棒状体４２はサ
ーボモータ１６によって回転駆動されるエラストマー円
板４３についていて、高さが可変、そして吊着点（軸）
４４の回シで振子状に旋回可能となっている。

以上に例として非円形ピストンリングの周面加工を取上
げて説明した本発明は、同様の方法で、例えばギヤ装置
のシンクロリングのような他種のリンク°体の非円形加
工にも応用されうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はピストンリングの非円形加工における工具の行
程回線の線図、第２図はブロック接続図を含むならい旋
盤の側面図、第３図はならいフライス盤の側面図、第４
図は１台のモータで回されるように支持されたステータ
を有するならい型板駆動機構の略図、第５図と第６図は
いずれも、介在部品を変形した場合の伝達機構の原理ス
ケッチ図である。 １・・・・・・加工片パッケージ ４．５・・・ダブルレバー揺動体（工具保持具）のレノ
マーアーム ９・・・・・・ならい型板 １０・・・サーボモータ １１・・・ダブルレバー １２・・・押棒 １４・・・押棒の端の板状部 １５・・・辷りブロック １６・・・サーボモータ ２１・・・ダブルレバー揺動体の接触尖頭２８．２９・
・・工具保持体（フライス盤の場合）４０・・・ローラ
体 ４１・・・辷ジブロック ４２・・・棒状体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つのきめられた直径に対する基本の非円形輪郭を
   基にして、加工すべきピストンリングパッケージの回転
   角度が、基本輪郭から外れた１つのきめられた非真円輪
   郭を作るために、１回転の中での進みおよび遅れの回転
   角度差について相対的に可変となつている、シリーズと
   して種々の非円形輪郭と呼び直径を有する非円形の加工
   片、特にピストンリングの周面加工の方法において、 先ずピストンリングにおいて作るべき目標 の非円形輪郭が、修正係数を乗ぜられることによつて、
   基本輪郭の行程曲線での真円からの最大の外れ量（振幅
   ）に、そしてまた、基本輪郭から外れた作るべき非円形
   輪郭に換 算され、それから、基本輪郭と換算された非円形輪郭と
   の角度差の値が求められ、それがコード化され、呼出さ
   れるように記憶されることを特徴とする、非円の加工片
   、 特にピストンリングの周面加工の方法。 ２、換算のために必要な修正係数が、呼出されうるよう
   に記憶される、特 許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、基本の非真円輪郭を有して回転駆動されるならい型
   板と、ならい型板の非円形輪郭を加工片の軸線に対して
   半径方向に移動可能に支持されている工具保持体に伝達
   するためのダブルレバーで成る機構の形態をなし、なら い型板と加工片パッケージが同期して回転するサーボモ
   ータで駆動されるという１つのならい装置を有する、非
   円形加工片、特にピ ストンリングの、望ましくはパッケージ式での周面加工
   の機械において、 ならい型板（９）あるいは加工片パッケージ（１）を駆
   動するサーボモータ（１０）のステータが、そのつどの
   進みないし遅れの角度差の値（Δψ）だけ動かされるよ
   うに、回転可能に支持されていることを特徴とする、非
   円形加工片、特にピストンリングの、望ましくはパッケ
   ージ式での周面加工の機械。 ４、基本の非真円輪郭を有して回転駆動されるならい型
   板と、ならい型板の非円形輪郭を加工片の軸線に対して
   半径方向に移動可能に支持されている工具保持体に伝達
   するためのダブルレバーでなる機構の形態をなし、なら
   い型板と加工片パッケージが同期して回転するサーボモ
   ータで駆動されるという１つのならい装置を有する、非
   円形加工片、特にピストンリングの、望ましくはパッケ
   ージ式での周面加工の機械において、 ダブルレバー（１１）と工具保持体（４、５ないし２８
   、２９）との間の接触点が伝達方向に動かされうること
   を特徴とする、非円形加工片、特にピストンリングの、
   望ましくはパッケージ式での周面加工の機械。 ５、ダブルレバー（１１）と工具保持体（４、５ないし
   ２８、２９）との間に、ダブルレバー（１１）のレバー
   アームと工具保持体（４、５ないし２８、２９）とに当
   つている連結部材（１２、４０）を収容していてサーボ
   モータ（１６）で動かされる辷りブロック（１５、４１
   ）が設けられている、特許請求の範囲第４項に記載の機
   械。 ６　連結部材（１２）が押棒でなつている、特許請求の
   範囲第５項に記載の機械。 ７、一方のレバーアームには工具が固定され、他方のレ
   バーアームには作るべき非円形輪郭のための移行運動が
   伝えられるような、ダブルレバー揺動体として形成され
   た工具保持体を有する特許請求の範囲第３項ないし第６
   項のいずれか１項に記載の機械において、 レバーアーム（５）にその接触尖頭（２１）において当
   つている押棒（１２）の端が板（１４）を有して形成さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第３項ない
   し第６項のいずれか１項に記載の機械。 ８、伝達用ダブルレバー（１１）と工具保持体としての
   ダブルレバー揺動体（４、５）との間の連結部材（４０
   ）がローラ体でなつている、特許請求の範囲第３項ない
   し第６項のいずれか１項に記載の機械。 ９、ローラ体（４０）が高さを調節できる棒状体（４２
   ）に吊着されている、特許請求の範囲第８項に記載の機
   械。 １０、棒状体（４２）がばね鋼でなつている、特許請求
   の範囲第８項に記載の機械。 １１、棒状体（４２）が軸（４４）の回りで旋回できる
   ように支持されている、特許請求の範囲第８項に記載の
   機械。