JPS6339367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、リング、シリンダその他の環状物品
の仕上げ加工に関するものであり、又、本発明
は、特に環状のハウジング内に配置した回転可能
なシヤフトとそのハウジングとの間を密封するブ
ラシ・シール（brush seal）の如き環状シールの
仕上げ加工に関するものであるが、これに限定さ
れるものではない。

［発明の概要］ 本発明は、特に環状物品にほぼ一定した半径方
向の肉厚を持たせるように研削等の仕上げ加工を
施す方法に関するもので、該仕上げ加工方法は少
なくとも一対の回転自在な部材の間に該被加工物
品を挟持し、且つ、該回転自在な部材のうち少な
くとも一方の部材を駆動して該被加工物品に回転
運動を起こさせ、その回転運動中に、該回転する
被加工物品に対してほぼ並列するように配設され
た仕上げ加工装置により、該環状被加工物品の周
壁から不要の物質（材料）を取り除く作業が行な
われるようになつている。

更に本発明は、上記の仕上げ加工方法を実施す
るため環状被加工物品の内周面又は外周面から不
要な物質を取り除く仕上げ加工装置に関するもの
で、その仕上げ加工装置は、上記被加工物品を挟
持し且つこれに回転運動を起こさせる保持組合せ
機構と、該環状被加工物品の内周面又は外周面の
いずれか一面から不要物質（材料）を仕上げ加工
する仕上げ加工機構とで構成されている。

ここで、「ブラシシール」とは、環状フランジ
の周壁に突出して設けた剛毛であつて、その突出
方向は通常周壁に垂直方向である。環状のハウジ
ングの内周面にブラシ・シールを設け、その内側
に回転可能なシヤフトを配置し、ハウジングとシ
ヤフトの間を該ブラシ・シールによつてシールす
る。或は、環状のハウジング（シヤフト）の外周
面にブラシ・シールを設け、他の環状のハウジン
グの内側に、該ブラシ・シールを有するハウジン
グ（シヤフト）を配置し、他のハウジングと該ハ
ウジング（シヤフト）の間を該ブラシ・シールに
よつてシールする。

本願の明細書においては、被加工物品に関して
「環状」なる語句を使用してあるのは、２つの同
心円により結び付けられた真円形及び類似同心的
湾曲形態により結び付けられた楕円形の如き形状
を有する物品まで包含するように敷衍させる意図
に基づくものである。

［従来の技術］ 旋盤は上記の如き環状被加工物品に仕上げ加工
を施す装置として公知の型式であり、該旋盤にお
いて、同軸上に配設された２つの回転自在な部材
により被加工物品が挟持され、該被加工物品が回
転運動中、仕上げ加工工具により該被加工物品か
ら不要物質（余剰材料）を取り除く作業が行なわ
れる。又、高品質表面の仕上げ加工が要求される
場合は、上記切削工具（旋盤）の代りにグライン
ダ・ホイールを使用することもある。しかしなが
ら旋盤上に上記環状被加工物品を保持することは
困難を伴うことが多い。複雑な構造の治具を特に
用意しておく必要がある。しかもなお、生産性は
低下し、各被加工物品を一列に配置して切削加工
作業の準備をするのに数分の時間を費やす等の作
業上の欠点も伴うことがある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の不都合な問題を克服するために心無（し
んなし）切削機又は研削機が使用されることは公
知の事実であるが、比較的軸線が短い環状被加工
物品を加工する場合、精確に仕上げ加工された物
品を得るため、十分に且つ確実に被加工物品を保
持することは最も困難な作業である。特に環状キ
ヤリヤから突出する複数の金属製剛毛を設けたブ
ラシ・シールの場合には、該シールを十分且つし
つかりと保持して該キヤリヤを又は該金属製剛毛
を仕上げ加工することは極めて面倒な操作を伴う
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の主目的は、上記の従来技術による仕上
げ加工作業において生ずる不都合及び欠点を少な
くとも減少させる環状被加工物品の仕上げ加工方
法及びその装置を提供しようとするものである。

したがつて、本発明の１つの目的は、上記環状
被加工物品の仕上げ加工方法を提供するものであ
る。この目的は、特許請求の範囲第１項に記載の
仕上げ加工方法によつて解決される。ここで、該
仕上げ加工方法は、一対の回転自在な部材のそれ
ぞれの軸線は互いにほぼ平行であり、該一対のう
ち一方の回転自在な部材は他の回転自在な部材に
対してそれより離れて固設され、しかも該被加工
物品のブラシ・シールを有する周壁に対向する内
側又は外側の周壁に当接し、しかるに該一対のう
ち他の回転自在な部材をその回転軸線のまわりに
回転駆動し、前記離れて固設された回転自在な部
材に向かつて環状被加工物品を押圧されるように
なつているので、被加工物品と当接し、該離れて
固設された回転自在な一方の部材によつて仕上げ
加工作業に関連する基準面を形成せしめることを
特徴とするものである。

好ましい実施態様においては、前記被加工物品
は、該仕上げ加工作業中、その周辺に沿つて配設
された自由に回転可能な案内ローラにより補助的
な支承を受けている。もし上記被加工物品が割れ
目のある環体に、即ち該被加工物品の周辺上の或
る点で半径方向に延長した割れ目とか又は切り口
などが形成されている場合、又は、環体が針金の
如き細長い材料から成形され、適当な形態になつ
ている場合には、上記のような補助的に配設され
た案内ローラは特に必要である。

仕上げ加工される被加工物品に適応して、種々
の仕上げ加工作業が行なわれる。例えば、該被加
工物品の回転運動が行なわれる間、該被加工物品
に対して心無放電加工作業が行なわれるが、この
場合、自己の軸線を中心に回転可能なほぼ円形の
電極を有する放電ヘツドを放電加工装置の枠に装
架し、放電ヘツドを、該電極の軸線に対してほぼ
垂直及びほぼ平行方向の双方に移動させて、上記
被加工物品が回転運動を行なつている間、該放電
ヘツドは作動するようになつている。上記放電ヘ
ツドの作動は次の如き極めて好都合な工程で行な
われる。即ち、仕上げ加工作業の進行している
間、放電火花間隙は、適当に放電ヘツドがほぼ垂
直に運動することにより、自動的にサーボ制御さ
れるのである。

本発明に係る仕上げ加工方法は、特に英国特許
公報第1450553号及び本出願人の出願に係る英国
特許出願公開公報第2022197A号の各明細書に記
載されているブラシ・シールの如き円環形の横断
面形状を有する環状物品を製造する場合に有利で
ある。このような形式に属するブラシ・シールは
その軸方向の厚さが比較的薄く、かつ、半径方向
の肉厚も比較的薄いので、その結果、このような
形態のブラシ・シールは、その製造中に、真の環
状を維持することが極めて困難である。一方、も
しほぼ一定の肉厚を形成するように、即ち環状キ
ヤリヤ（第４図におけるルート板１２及び１３）
から垂直に突出するブラシ・シールの剛毛の半径
方向の長さをほぼ一定に形成できれば、これを回
転部材（例えば回転シヤフト）のシールのために
円環状のハウジング内に組み入れた時に、真の環
状形態を採ることができる。本発明による仕上げ
加工方法は、該ブラシ・シールについての仕上げ
加工作業中にほぼ一定した半径方向の肉厚、すな
わち環状体の周壁から突出する剛毛の半径方向の
長さを有するブラシ・シールの製造に極めて有利
に使用することができる。

本発明に係る仕上げ加工方法を使用すれば、各
種の断面形状を有する肉厚の周壁で囲まれた物品
を製造することができる。この周壁は、切削加工
により溝又は「割れ目」を形成され或は周壁内に
溝又は「割れ目」が刻設された周壁であつても、
又は、長方形、正方形、円形、楕円形の横断面形
状を有する周壁であつても、周壁から突出するブ
ラシ・シール等を設けた周壁であつてもよい。さ
らに、本発明により回転自在な部材に挟持され、
かつ回転させられる被加工物品は、それ自体真円
の連続した横断面形状を有するか、もしくは、例
えば楕円形の連続した横断面形状を有するもので
あつてもよい。

ここで、環状物品の周壁の「割れ目」又は「切
り口」とは、円周方向に不連続な円環におけるそ
の不連続な部分を意味するものである。例えば、
「割れ目」又は「切り口」を有する環状物品は、
最初に直線状の条材又は線材を採り、この条材又
は線材を曲げ加工して、条材又は線材の端部が相
互に近接し、突き合わせ関係である円環状の形状
とすることによつて得ることができる。スプリツ
トを有するピストン・リングの多くはこのように
して製造される。

本発明の他の目的は、環状被加工物品の内側又
は外側の周壁から余分の物質（材料）を取り除い
て、ほぼ一定の肉厚に製造する仕上げ加工装置を
提供するにある。この目的は、特許請求の範囲第
１０項に記載された本発明に係る仕上げ加工装置
により達成される。該仕上げ加工装置に設けた保
持組合せ機構は、少なくとも一対の回転自在な部
材を備え、この一対の回転自在な部材の各軸線は
互いにほぼ平行し、この一対の回転自在な部材の
うち一方の回転自在な部材は他方の回転自在な部
材から離れて固設され、しかも仕上げ加工機構に
対する基準面が形成される。さらに該一対のうち
他方の回転自在な部材には弾性負荷機構が設けら
れ、この弾性負荷機構により、他方の回転自在な
部材がその回転軸線のまわりに回転駆動されるこ
とにより、該被加工物品は、前記一方の離れて固
設されている回転自在な部材に押圧され、前記一
対の回転自在な部材により保持され、そして、被
加工物品の内側又は外側の周壁には一対の回転自
在な部材が当接する。さらにまた、一対の回転自
在な部材のうち少なくとも一方の部材には回転運
動を起こさせる作用をする電動駆動機構が設けら
れている。

好ましい実施態様においては、被加工物品が一
対の回転自在な部材によつて挟持されている時
に、被加工物品を案内し、かつ支承する作用をす
る、自由に回転できる案内ローラが設けられてお
り、被加工物品はその軸線が水平面と垂直面の間
の中間方向、例えば水平面に対して45゜の方向と
なるように配置されている。仕上げ加工すべき物
品に応じて、仕上げ加工機構は、種々に変化した
態様とすることができる。例えば、心無研削機械
は実質的に硬い物品を仕上げ加工する場合に使用
される。特にブラシ・シールの仕上げ加工作業に
は、心無放電加工装置を使用し、この放電加工装
置には自己の軸線を中心に回転自在なほぼ円形の
電極を有する放電ヘツドが設けてあり、この放電
ヘツドは、上記円形の電極の軸線に対して垂直及
び平行方向の双方に運動ができるように放電加工
装置の枠に装架されている。好ましい実施態様に
おいては自動サーボ制御機構を有しているが、こ
の自動サーボ制御機構は、放電ヘツドの垂直運動
を自動的に制御して、作業中、被加工物品と回転
可能なほぼ円形の電極との間に発生する放電火花
間隙を調整する作用がある。

［実施例］ 次に本発明に係る環状物品の保持及び回転方法
を実施する、環状物品の仕上げ加工装置につい
て、添付図面に示した２種類の実施例によつて詳
細に説明する。

本発明は、例えば、本出願人による出願に示し
てあるブラシ・シール（英国特許公開公報第
2022197A号）の仕上げ加工方法及びその装置に
関連したものである。このブラシ・シールは、ほ
ぼ円形の横断面形状を有する環状部材の内側又は
外側のいずれか１つの周壁に設けられており、こ
の部材は本発明に係る仕上げ加工方法を用いて、
ほぼ一定の半径方向の長さ（肉厚）のブラシ・シ
ールとなるように仕上げ加工することができる。

第１図は、一般にＺ字型断面形状のルート板１
２と一般に偏平な形状をした他のルート板１３と
を有する環状のブラシ・シールの金属製剛毛（こ
の実施例においては、第４図に示すように、ブラ
シ・シールの剛毛１０を環状物品１１の内側の周
壁９に設けてあり、ブラシ・シールの金属製剛毛
１０は周壁９から垂直方向に突出し、ルート板１
２，１３と溶接されている。）の仕上げ加工に適
した心無放電加工装置が示されている。環状被加
工物品１１は、仕上げ加工装置の枠１５上で回転
自在に装架された固定位置駆動ローラ１４と、ば
ね１７によつて上記固定位置駆動ローラ１４の方
向に押圧された他の固定位置駆動ローラ１６との
間に、保持されている。複数の案内ローラ１８
は、仕上げ加工装置の枠１５に装架されている保
持板１９のまわりに配置されており、環状被加工
物品１１の運動を支持し、援助する。固定位置駆
動ローラ１４と１６は、ともに、図示していない
適当なギアリング（一対の伝動機構）を介して図
示されていないモータにより駆動されて、環状被
加工物品１１はその軸線を中心として回転するよ
うになつている。本実施例の放電加工装置は、回
転可能な円形電極２１を備えた放電ヘツド２０を
設けてあり、この放電ヘツド２０は、円形電極２
１の回転軸線に対して垂直方向及び平行方向の双
方に運動できるように、枠１５に適宜装架されて
いる。適当な誘電性液体を貯留するためのタンク
（図示されていない）は、仕上げ加工装置中の放
電が行なわれる部分を取り囲んでいる。

この放電加工装置を設けた本発明に係る環状物
品の仕上げ加工装置の作動について説明する。

まず、環状被加工物品１１が、固定位置駆動ロ
ーラ１４および１６の駆動によつて、回転すれ
ば、金属製剛毛１０は回転する円形電極により機
械加工される。環状被加工物品１１が回転運動
中、円形電極２１はその軸線を中心として往復運
動を起こし、一方、放電火花間隔は放電ヘツド２
０の垂直運動により自動的にサーボ制御される。
環状被加工物品１１が回転中に、環状被加工物品
の内径を感知して放電加工用電極２１が自動的に
操作するのを援助するために、環状被加工物品１
１の平面が、第１図に示してあるように、通常水
平面に対して、例えば45゜の方向に位置するよう
にしてある。通常は、放電加工用電極２１は誘電
性液体内に浸漬するので、例えば、炭素、銅又は
銅合金等を用いて適当な電極が構成される。環状
被加工物品の外周は、一般的に類似の方法で仕上
げ加工されるが、第１図に示したＺ型形状及び偏
平形状のルート板とは異なる形状のルート板を有
す環状被加工物品についても同様である。

第４図は、第１図中の一部（破線で囲まれた部
分）を拡大して示した部分拡大図である。環状被
加工物品１１は、いわゆるブラシ・シールであ
り、環状のルート板１２，１３の内側の周壁９の
みにブラシ・シールが設けられている。すなわ
ち、第４図から明らかなように、内側の周壁９の
みに、これに垂直方向（環状被加工物品の半径方
向）に突出するブラシ・シールの剛毛１０が設け
られている。本発明に係る仕上げ加工方法が使用
される前には、ブラシ・シールの半径方向の肉厚
（剛毛の長さ）は一般に一定ではない。本発明に
係る仕上げ加工方法及びその装置は、環状被加工
物品１１の周壁のうちブラシ・シールを設けてい
ない側８に回転自在な部材（固定位置駆動ロー
ラ）１４及び１６及び／又は補助的な案内ローラ
１８を当接せしめて、被加工環状物品１１を支承
し、回転駆動せしめる。これらのローラによつ
て、仕上げ加工作業の基準面が形成される。一
方、仕上げ加工装置（本実施例においては、放電
ヘツド２０及び円形の電極２１）は、ブラシ・シ
ールの設けてある周壁９の側に配置され、円形の
電極２１の回転軸に対して垂直及び平行方向の双
方に運動でき、ブラシ・シールの剛毛１０の半径
方向の肉厚（剛毛の長さ）を一定とすることがで
きる。

第２図及び第３図には、第１図の被加工環状物
品１１について実施した方法と同じ方法で、ブラ
シ・シールを有する被加工環状物品３０の剛毛１
０を仕上げ加工するために使用される垂直心無研
削機械が示されている。被加工環状物品３０は、
３本の保持ローラ３１（第３図にはそのうちの１
本の保持ローラが示されている。）により支承さ
れている。又、複数の従動回転ローラ３２は、環
状被加工物品３０の外周上を従動回転し、被加工
環状物品３０を所望の位置に保持するようにして
ある。駆動回転ローラ３３は、環状被加工物品３
０の外周と当接するように押圧され、適当な歯車
列３５を経て、モータにより電動駆動される。弾
性負荷機構（例えば、ばね機構）３８により駆動
回転ローラ３３の方向へ押圧されている補助枠３
７の上に、制御ホイール３６は回転自在に装架さ
れ、環状被加工物品３０に設けたルート板の内周
面に制御ホイール３６が嵌合して駆動回転ローラ
３３に環状被加工物品３０を押圧して当接せしめ
るようにしてあるので、放電加工装置の作動中
に、環状被加工物品はその軸線を中心として回転
する。

電動グラインダ・ホイール４０を備えたグライ
ンダ・ヘツド３９は本発明の仕上げ加工装置に装
架され、支承されている環状被加工物品３０に対
して垂直に運動できる。

次に、本実施例の仕上げ加工装置の動作につい
て説明する。環状被加工物品３０は、駆動回転ロ
ーラ３３の駆動力によつて回転し、一方、電動グ
ラインダ・ホイール４０が回転し、グラインダ・
ヘツド３９は垂直方向に往復運動する。このよう
にして、内側の孔は精確に研削加工され、その結
果、ブラシ・シールの肉厚（ブラシ・シールの剛
毛１０の長さ）はほぼ一定とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適合するように設計された放
電加工装置の重要部分を示した側面図、第２図
は、第１図の放電加工装置と同様に、本発明に係
る仕上げ加工方法を実施するのに適合するように
設計された心無内径研削装置の平面図、第３図
は、第２図の装置とその関連装置の配置状況を示
した垂直断面図、第４図は、第１図中の一部（破
線で囲んだ部分）を拡大して示した部分拡大図で
ある。 ８……周壁、９……（ブラシ・シールを有する
側の）周壁、１０……剛毛、１１……環状被加工
物品、１２，１３……ルート板、１４，１６……
固定位置駆動ローラ、１５……枠、１７……ば
ね、１８……案内ローラ、１９……保持板、２０
……放電ヘツド、２１……電極、３０……環状被
加工物品、３１……保持ローラ、３２……従動回
転ローラ、３３……駆動回転ローラ、３４……モ
ータ、３５……歯車列、３６……制御ホイール、
３７……枠、３８……弾性負荷機構（ばね）、３
９……グラインダ・ヘツド、４０……グライン
ダ・ホイール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一対の回転自在な部材の間に環状
   被加工物品を保持し、上記回転自在な部材のうち
   少なくとも一つを駆動して該環状被加工物品に回
   転運動を起こさせ、その回転運動中に、該回転す
   る環状被加工物品に対してほぼ並列するように配
   設された仕上げ加工装置により、該環状被加工物
   品の周壁９から垂直方向に突出するブラシ・シー
   ルの剛毛を仕上げ加工する、環状被加工物品の外
   側又は内側の周壁９にブラシ・シールを有する環
   状被加工物品の仕上げ加工方法であつて、前記一
   対の回転自在な部材の軸線を互いにほぼ平行に保
   ち、一つの回転自在な部材を他の回転自在な部材
   から離して固設し、これを該環状被加工物品のブ
   ラシ・シールを有する周壁９に対向する内側又は
   外側の周壁８に当接し、該他の回転自在な部材を
   その回転軸線のまわりに回転駆動し、前記離れて
   固設された回転自在な部材に上記環状被加工物品
   を押しつけ、前記離れて固設された回転自在な部
   材によつて仕上げ加工作業に関する基準面を形成
   せしめて、環状被加工物品の周壁９から垂直方向
   に突出する該剛毛を、上記仕上げ加工装置で仕上
   げ加工して、該剛毛の半径方向の長さをほぼ一定
   に仕上げることを特徴とする環状物品の仕上げ加
   工方法。 ２ 前記環状被加工物品を、その周壁８の外周面
   に沿つて配設された回転自在な複数の案内ローラ
   によつて、仕上げ加工作業中補助的に保持する特
   許請求の範囲第１項に記載の仕上げ加工方法。 ３ 前記環状被加工物品の回転中に心無内面研削
   加工作業を行い、該環状被加工物品を仕上げ加工
   する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の仕
   上げ加工方法。 ４ 前記環状被加工物品の回転中に心無放電加工
   作業を行ない、該環状被加工物品を仕上げ加工す
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の仕上
   げ加工方法。 ５ 前記の放電加工作業は、その軸線を中心に回
   転自在なほぼ円形の電極を有する放電ヘツドを放
   電加工装置の枠に装架し、放電ヘツドを、該電極
   の軸線に対しほぼ垂直及びほぼ平行方向の双方に
   運動させて、実施される特許請求の範囲第４項に
   記載の仕上げ加工方法。 ６ 仕上げ加工作業の進行中に、前記放電ヘツド
   を上記電極の軸線に平行する線に沿つて往復運動
   せしめ、又、適宜に該軸線にほぼ垂直に運動せし
   めることにより放電火花間隔を自動的にサーボ制
   御する特許請求の範囲第５項に記載の仕上げ加工
   方法。 ７ 前記環状被加工物品の軸線を、該環状被加工
   物品の回転運動中、水平面と垂直面との中間方向
   の希望する角度に保持する特許請求の範囲第１項
   乃至第６項のいずれか１つに記載の仕上げ加工方
   法。 ８ 前記ブラシ・シールの剛毛が、金属ワイヤー
   からなる特許範囲第１項乃至第７項のいずれか１
   つに記載の仕上げ加工方法。 ９ 仕上げられた環状物品が、周壁の一点に半径
   方向に伸びている割れ目又は切り口を有し、円環
   方向に不連続な環状物品であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１つ
   に記載の仕上げ加工方法。 １０ 環状被加工物品を保持し、かつ、これに回
   転運動を起こさせる保持組合せ機構と、該環状被
   加工物品の周壁から垂直方向に突出するブラシ・
   シールの剛毛を仕上げ加工する仕上げ加工機構と
   を備えた装置であつて、上記保持組合せ機構には
   少なくとも一対の回転自在な部材を備え、それら
   回転自在な部材の軸線はほぼ平行し、それら部材
   のうち一方の回転自在な部材は他方の回転自在な
   部材から離れて固設して上記の仕上げ加工機構の
   作業の基準面を形成し、他の回転自在な部材に
   は、その回転軸線のまわりに回転駆動せしめ、上
   記離れて固設した一方の回転自在な部材に向かつ
   て該回転自在な他方の部材を押圧する弾性負荷機
   構が設けてあり、そのため前記環状被加工物品の
   ブラシ・シールを有する周壁９に対向する内側又
   は外側の周壁８に上記回転自在な部材が当接する
   ように配置されてあり、該二つの回転自在な部材
   により該環状物品は保持されることになり、さら
   に前記回転自在な部材のうち少なくとも一つの部
   材に回転運動を起こさせる電動駆動機構が備えて
   あることを特徴とする環状被加工物品の周壁９か
   ら垂直方向に突出したブラシ・シールの剛毛の半
   径方向長さをほぼ一定の長さに仕上げる仕上げ加
   工装置。 １１ 前記仕上げ加工機構は心無研削加工機械で
   ある特許請求の範囲第１０項に記載された仕上げ
   加工装置。 １２ 前記仕上げ加工機構は心無放電加工装置で
   ある特許請求の範囲第１０項又は第１１項に記載
   された仕上げ加工装置。 １３ 前記放電加工装置には、自己の軸線を中心
   に回転自在なほぼ円形の電極を有する放電ヘツド
   が設けてあり、この放電ヘツドは、上記円形の電
   極の回転軸線に対して垂直及び平行方向の双方に
   運動ができるように放電加工装置の枠に装架され
   ている特許請求の範囲第１２項に記載の仕上げ加
   工装置。 １４ 前記放電ヘツドの垂直運動を自動的に制御
   して、作業中該被加工物品と前記回転可能な電極
   との間に発生する火花間隔を調整するサーボ制御
   機構が設けてある特許請求の範囲第１３項に記載
   された仕上げ加工装置。 １５ 前記一対の回転自在な部材は、環状被加工
   物品の軸線を水平面と垂直面との中間方向に保持
   するように配設されている特許請求の範囲第１０
   項乃至第１４項のいずれか１つに記載された仕上
   げ加工装置。