(57)【要約】【課題】燃料噴射ノズルの小孔内面を外径基準で短時間で精密に研削できる内面研削方法を提供する。【解決手段】被加工物Ｗの円筒外周面をふたつの駆動ロール１、２とひとつのシュー３で挟み込んで半径方向に位置決めするとともに、フロントプレート４に被加工物Ｗの後端面を押圧して軸線方向に位置決めし、駆動ロール１、２の回転により被加工物Ｗを円筒外周面基準に高速回転しながら、被加工物Ｗの有底孔ｗ内に砥石８ａを挿入して被加工物有底孔内面を研削加工する。【選択図】　図１
2004122290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の円筒外周面を駆動ロールとシューとで挟み込んで半径方向に位置決めするとともに、フロントプレートに被加工物の後端面を押圧して軸線方向に位置決めし、上記駆動ロールの回転により被加工物を円筒外周面基準に回転しながら、被加工物の有底孔内に砥石を挿入して被加工物有底孔内面を研削加工することを特徴とする内面研削方法。
【請求項２】
砥石が軸線方向切り込みにより上記有底孔の底の円錐面を研削する請求項１記載の内面研削方法。
【請求項３】
研削加工前に、被加工物を駆動ロール、シューおよびフロントプレートで位置決め支持した状態で、有底孔が開口する後端面から有底孔の底の円錐面までの距離を測定し、砥石の軸線方向切り込み量を決定する請求項２記載の内面研削方法。
【請求項４】
被加工物の円筒外周面を押圧しながら被加工物を回転駆動する駆動ロールと、
上記駆動ロールの被加工物押圧により、被加工物の円筒外周面に接して駆動ロールと協働して被加工物を半径方向に位置決めするシューと、
被加工物の後端面に接して被加工物を軸線方向に位置決めするフロントプレートと、
上記フロントプレートを被加工物に押圧する押圧手段と、
上記駆動ロール、シューおよびフロントプレートにより位置決めされた被加工物の有底孔内に挿入されて有底孔を研削する砥石と
を具備することを特徴とする内面研削装置。
【請求項５】
上記駆動ロールの数が２、シューの数が１で、計３か所で被加工物の円筒外周面を半径方向から支持する請求項４記載の内面研削装置。
【請求項６】
上記押圧手段が、被加工物の上記後端面をフロントプレートに接するように押圧するプレッシャロータと、該プレッシャロータに押圧力を与える加圧手段とからなる請求項４または５に記載の内面研削装置。
【請求項７】
上記駆動ロールおよびシューが、被加工物の上記円筒外周面よりも径方向にはみ出したはみ出し部を避けて、被加工物の円筒外周面を支持する請求項４、５または６に記載の内面研削装置。
【請求項８】
上記はみ出し部を避けて、上記円筒外周面を案内する供給路を設けた被加工物供給装置を更に備えた請求項７記載の内面研削装置。
【請求項９】
被加工物の有底孔開口後端面から有底孔の底の円錐面までの距離を測定する深さ測定手段を更に備えた請求項４記載の内面研削装置。
【請求項１０】
有底孔の底の段部に円錐状シート面を備えた円筒部材の上記シート面側端面にノズルプレートを固着して底を塞いで研削加工用被加工物とした後、
請求項２または３に記載の内面研削方法により上記円錐状シート面を研削加工する
ことを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小径有底孔付き円筒部品、特に燃料噴射ノズルの孔の内面を研削する内面研削方法および装置と、燃料噴射ノズルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ガソリンエンジンの燃料噴射ノズルのような小径有底孔付き円筒部品の製造においては、孔の内径および底面（燃料噴射ノズルの場合、バルブのシート面）を研削する内面研削工程が組み込まれている。この内面研削工程では、孔の内径、シート面の形状精度、特に、精密な真円度と外径に対する同軸度が要求される。
【０００３】
外径に対する同軸度を維持するには、外周面で円筒部品（被加工物）を掴み、外径基準で、振れ、振動等を排除して、精度よく回転しながら内面を研削する必要がある。
【０００４】
そのために、従来から、例えば、特許文献１のように、被加工物の外周面をチャックして内面研削を行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２７７３８３号公報　（段落番号００１３、００２０、図１、図２）
【０００６】
チャックとしては、パワーチャック、コレットチャック、ダイヤフラムチャック等が用いられる。これらのチャックのうち、芯出し精度がよく、チャック力で被加工物の変形が少なくて、高精度研削に適しているチャックはダイヤフラムチャックである。しかし、ダイヤフラムチャックは爪の開き量が少なく、フランジ付き部品のような被加工物のチャックはできないという問題がある。
【０００７】
燃料噴射ノズルＷには、例えば、図４（ａ）〜（ｃ）のようなフランジ付き形状のものがあり、このフランジ状のノズルプレートＰａ、Ｐｂ、Ｐｃは、円筒部材Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃに溶接、圧入等により固着されている。
【０００８】
このような燃料噴射ノズルを製造するには、研削工程で、ノズルプレートを未取付けの被加工物の円筒部材Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃをダイヤフラムチャックで被加工物の変形が少なく良好に芯出しされた状態でチャックして内面研削し、その後工程で、ノズルプレートＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを円筒部材に取り付け固着する方法が考えられる。
【０００９】
しかし、研削工程の後にノズルプレート取付工程を設定すると、溶接の熱や圧入の力で被加工物がひずんで孔の精度を劣化させるという問題がある。
【００１０】
一方、パワーチャックやコレットチャックは、開き量が大きいがチャック力を適度に制御して被加工物の変形を防ぐこと、芯出し精度をよくすることがむずかしい。パワーチャックやコレットチャックは、燃料噴射ノズルのような小径有底孔付き円筒部品の内面研削には適さない。それ故、ノズルプレート取付工程後にパワーチャックやコレットチャックを用いた研削工程を設定しても、高精度の内面研削はできない。更に、この場合は、チャックで軸方向の位置決めがされることになるが、チャックにはノズルプレートが当たるので軸方向位置決め精度が劣り、シート面深さのバラツキが大きくなる。
【００１１】
また、小径被加工物の内面研削には、被加工物の回転数を上げた方が研削時間が短くなって好ましいのであるが、チャックで被加工物をチャックして回転するには、チャック自体を高速回転しなければならず、回転数をあまり上げることができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述の問題点を解決し、燃料噴射ノズルのような小径有底孔付き円筒部品の内径を外径基準で高精度に内面研削方法および装置、および燃料噴射ノズルの製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、この発明の内面研削方法は、被加工物の円筒外周面を駆動ロールとシューとで挟み込んで半径方向に位置決めするとともに、フロントプレートに被加工物の後端面を押圧して軸線方向に位置決めし、上記駆動ロールの回転により被加工物を円筒外周面基準に回転しながら、被加工物の有底孔内に砥石を挿入して被加工物有底孔内面を研削加工することを特徴とする。
【００１４】
上記内面研削方法において、砥石が軸線方向切り込みにより上記有底孔の底の円錐面を研削し、さらに、研削加工前に、被加工物を駆動ロール、シューおよびフロントプレートで位置決め支持した状態で、有底孔が開口する後端面から有底孔の底の円錐面までの距離を測定し、砥石の軸線方向切り込み量を決定する。
【００１５】
また、発明の内面研削装置は、被加工物の円筒外周面を押圧しながら被加工物を回転駆動する駆動ロールと、上記駆動ロールの被加工物押圧により、被加工物の円筒外周面に接して駆動ロールと協働して被加工物を半径方向に位置決めするシューと、被加工物の後端面に接して被加工物を軸線方向に位置決めするフロントプレートと、上記フロントプレートを被加工物に押圧する押圧手段と、上記駆動ロール、シューおよびフロントプレートにより位置決めされた被加工物の有底孔内に挿入されて有底孔を研削する砥石とを具備することを特徴とする。
【００１６】
上記内面研削装置において、上記駆動ロールの数が２、シューの数が１で、計３か所で被加工物の円筒外周面を半径方向から支持するようにしたり、上記押圧手段が、被加工物の上記後端面をフロントプレートに接するように押圧するプレッシャロータと、該プレッシャロータに押圧力を与える加圧手段とからなるようにしたり、更に、上記駆動ロールおよびシューが、被加工物の上記円筒外周面よりも径方向にはみ出したはみ出し部を避けて、被加工物の円筒外周面を支持するようにしたり、上記はみ出し部を避けて、上記円筒外周面を案内する供給路を設けた被加工物供給装置を更に備えたり、あるいは、被加工物の有底孔開口後端面から有底孔の底の円錐面までの距離を測定する深さ測定手段を更に備えたりする。
【００１７】
また、この発明の燃料噴射ノズルの製造方法は、有底孔の底の段部に円錐状シート面を備えた円筒部材の上記シート面側端面にノズルプレートを固着して底を塞いで研削加工用被加工物とした後、上記の内面研削方法により上記円錐状シート面を研削加工することを特徴とする。
【００１８】
この発明で「有底孔」とは、底のある孔、すなわち、行き止まりの、いわゆるめくら穴に類するものを意味し、その底部は平面、円錐面、球面、これらの底に肩付きで微小孔があるもの、燃料噴射ノズルのように単数または複数のノズル孔があるもの等を含むものとする。貫通孔の一側を蓋で覆ったものも有底孔である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明の一実施の形態を示し、図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
図１において、１は上駆動ロール、２は下駆動ロール、３はシュー、４はフロントプレート、５はプレッシャロータ、６はプレッシャロータホルダ、Ｗは被加工物である。
【００２２】
［被加工物半径方向位置決め］
上駆動ロール１と下駆動ロール２は、図１（ｂ）において半時計方向にそれぞれ回転している。この実施の形態では上駆動ロール１と下駆動ロール２の径と回転数は等しくしてあり、周速が互いに等しくなるようにしてある。
【００２３】
上駆動ロール１の図示省略の支軸は、揺動レバーに取り付けられていて、この揺動レバーの揺動により上駆動ロール１は、図１（ｂ）の矢印Ｙのように、上下に移動可能である。上駆動ロール１が上に移動した状態では、被加工物Ｗから離れて被加工物Ｗを開放し、下駆動ロール２上に残された被加工物Ｗは下駆動ロール２の回転により速やかに排出され、排出樋７に案内されて図１（ｂ）の左方（矢印Ｅ）へ送られる。上駆動ロール１が下に移動し、同時に図示しないプッシュロッドが次の未加工の被加工物Ｗ２をシュー３上面で図１（ｂ）の左方（矢印Ｓ）へ押し出すと、被加工物Ｗ２は、上駆動ロール１、下駆動ロール２、シュー３により３方から挟み込まれて図１（ｂ）のＷの位置に半径方向に位置決めされる。
【００２４】
上記下駆動ロール２の支軸は、装置のフレームに取り付けられている。シュー３は、上記フレームに固定されている。
【００２５】
被加工物の円筒外周面を駆動ロールとシューとで挟み込むことによる半径方向位置決めには、上記の他、下駆動ロールとふたつのシューの組み合わせ、下駆動ロールとシューと上従動ロール（回転駆動しないで連れ回りする）の組み合わせ等でもこの発明を実施できるが、図１のように、上記駆動ロールの数が２、シューの数が１で、計３か所で被加工物の円筒外周面を半径方向から支持するようにすると、回転駆動力が速やかに確実に被加工物に伝達され、高速回転もしやすい。
【００２６】
ところで、図１の被加工物Ｗは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すようなフランジ付き形状の燃料噴射ノズルである。すなわち、駆動ロール１、２とシュー３が挟み込む円筒外周面（被加工物回転の基準円筒面）ｇ１よりも径方向にはみ出したはみ出し部ｇ２が存在する。このはみ出し部ｇ２は、駆動ロール１、２とシュー３との挟み込み位置決めの際、また、排出、供給の際、円筒外周面ｇ１を相手のロール等から浮かしてしまい、円滑な半径方向位置決めと排出、供給動作の障害となる。
【００２７】
そこで、この発明では、駆動ロール１、２とシュー３がはみ出し部ｇ２を避けて、被加工物の円筒外周面ｇ１を支持するよう、駆動ロール１、２の端面とプレッシャロータホルダ６との間の隙間を充分大きくしてある。また、円筒外周面を案内する供給路（シュー３上面）も、はみ出し部ｇ２が通過する経路に沿って逃げ３ａを設けてある。なお、この逃げは、必ずしもシューに設けるものではなく、被加工物の供給路を別に設ける場合には、その供給路に設けるものである。
【００２８】
［被加工物軸線方向位置決め］
上記プレッシャロータホルダ６は、いずれも上記フレームに固定されている。フロントプレート４は、被加工物Ｗの軸線方向の位置決めを行う基準面４ａと砥石軸８を挿入するための穴４ｂとを備えている。
【００２９】
プレッシャロータ５は、プレッシャロータホルダ６の静圧流体軸受６ａ、６ｂにより回転自在に保持されている。このプレッシャロータ５は、図示しない流体圧型の加圧手段（この実施の形態フロントプレート４では空圧シリンダ）によって押圧力（図１（ａ）のＰ）を与えられて、その先端面が被加工物Ｗの正面に接し、被加工物Ｗの後端面をフロントプレート４の基準面４ａに押圧するようになっている。
【００３０】
被加工物Ｗの排出、供給を行うときは、上記加圧手段の作動を停止する。加圧手段が作動しないときは、プレッシャロータ５の先端面が被加工物Ｗの正面から若干離れ、被加工物Ｗは軸線方向にも開放される。
【００３１】
このように、プレッシャロータ５とこれに押圧力を与える加圧手段とで、この発明の押圧手段を構成している。
【００３２】
プレッシャロータ５を用いたこの押圧手段は、被加工物Ｗとフロントプレート４との接触を確実にし、特に、後に説明する有底の研削の際の大きい研削抵抗にも充分耐え、研削中、軸線方向位置が狂うおそれがない。なお、研削抵抗がそれ程大きくない場合は、図１の実施の形態に代えて、駆動ロールや従動ロールのスキューや磁力（被加工物が磁性体の場合）で被加工物Ｗをフロントプレート４に接触させて軸線方向に位置決めすることもできる。
【００３３】
被加工物Ｗの材料は、この実施の形態の場合、ＳＵＳ４４０Ｃを使用している。
【００３４】
［研削装置の動作］
上述のようにして半径方向と軸線方向に被加工物Ｗを位置決めし、駆動ロール１、２の回転により被加工物Ｗを円筒外周面基準に高速回転しながら、被加工物の有底孔ｗ内に砥石８ａを挿入して被加工物有底孔内面を研削加工する。なお、先端に砥石８ａが備えた砥石軸８は、被加工物Ｗよりも更に高速に回転している。
【００３５】
有底孔内面の研削加工は、有底孔の内筒面ｎ１（図４参照）を研削するには、通常の内面研削のように、半径方向の切り込みと軸線方向のトラバース送りにより行う。有底孔の円錐面（燃料噴射ノズルの場合はシート面）ｎ２を研削するには、先端を円錐面等の曲面に成形した砥石を用い、軸線方向に切り込んでいく。
【００３６】
ひとつの被加工物の研削加工を終了すると、揺動レバーが上がって上駆動ロール１が上昇して被加工物Ｗから離れ、加圧手段の加圧作動が止まってプレッシャロータ５も被加工物Ｗから若干離れて、下駆動ロール２の回転により被加工物Ｗは速やかに排出樋７へ排出される。
【００３７】
続いて、揺動レバーが下がって上駆動ロール１が下降し、プッシュロッドが次の未加工の被加工物Ｗ２をシュー３上面で図１（ｂ）の左方（矢印Ｓ）へ押し出す。上駆動ロール１がシュー３上面との間で被加工物Ｗ２を軽く挟むようになるタイミングで、プッシュロッドが上駆動ロール１を被加工物Ｗ２で押し上げながら、被加工物Ｗ２を研削加工位置Ｗに押し入れて次の研削加工に移る。
【００３８】
このように、この発明では、被加工物の排出、供給が迅速に行われ、また、小径孔の研削であっても被加工物と砥石の高速回転により研削時間も短縮され、サイクルタイムが短縮される。
【００３９】
図２は、被加工物Ｗが、図４の（ｄ）〜（ｆ）のような円筒外周面ｇ１からのはみ出しのない小径有底孔付き円筒部品である場合の実施の形態を示している。
なお、図４（ｄ）、（ｅ）の円筒部品は、円筒部材Ｃｄ、Ｃｅに円筒部材の外径を超えない径のノズルプレートＰｄ、Ｐｅがそれぞれ固着されたものである。図４（ｆ）の円筒部品は、円筒部材Ｃｆのみのものである。
【００４０】
図２において、図１と同一の部分については、同一の符合を付してその説明を省略する。図２の場合は、シュー３上面の逃げは設けない。研削時の動作も図１の場合と同様である。
【００４１】
［有底孔深さの測定］
有底孔ｗの内筒面を研削する場合は、通常の方法で、切り込み量をインプロセス制御して仕上がり寸法を確保する。有底孔ｗの底の円錐面等の仕上がり寸法は、以下のようにして確保する。
【００４２】
被加工物Ｗを加工位置に位置決めした直後の、砥石８ａを有底孔ｗ内に挿入する前に、図３に示すように、回転する被加工物Ｗの有底孔ｗ内に測定子９を挿入し、孔底に当てて未加工時の深さ、すなわち、有底孔が開口する後端面から有底孔の底の円錐面までの距離を測定する。
【００４３】
この測定値に基づいて、砥石の軸線方向切り込み量を決定し、この切り込み量だけ砥石８ａを軸線方向に切り込んで、底面を規定の深さに仕上げる。
【００４４】
［燃料噴射ノズルの製造］
次に、この発明の燃料噴射ノズルの製造方法を説明する。
【００４５】
この発明の内面研削方法では、チャックによらず、被加工物の外周面を基準にして駆動ロールとシューとフロントプレートとで正確に位置決め保持しながら回転し、研削するので、被加工物に変形が殆ど生じない。しかも、図１の実施の形態のように、はみ出し部ｇ２がある燃料噴射ノズルでも位置決め、排出、供給ができるので、次の工程順で真円度、外周面との同軸度のよい燃料噴射ノズルを製造することができる。
【００４６】
先ず、溶接、圧着等により、円筒部材Ｃａ（またはＣｂ〜Ｃｅ等）のシート面側端面にノズルプレートＰａ（またはＰｂ〜Ｐｅ等）を固着して底を塞ぐ。
【００４７】
次に、この円筒部材ＣａにノズルプレートＰａを固着した研削加工用被加工物に、図１または図２で説明したような内面研削方法により内面研削を施し、孔の底の円錐状シート面を研削加工する。
【００４８】
最後に、従来方法どおり、円錐状シート面表面を超仕上げ加工により仕上げる。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明の内面研削方法および装置は、被加工物の円筒外周面を駆動ロールとシューとで挟み込んで半径方向に位置決めするとともに、フロントプレートに被加工物の後端面を押圧して軸線方向に位置決めし、上記駆動ロールの回転により被加工物を円筒外周面基準に回転しながら、被加工物の有底孔内に砥石を挿入して被加工物有底孔内面を研削加工するようにしたから、研削中の被加工物の変形が少なく、被加工物を高精度で高速回転できてシート面等の孔内面を良好な真円度、外径に対する同軸度に仕上げることができ、また、研削サイクルタイムが短縮される。
【００５０】
研削前に、有底孔が開口する後端面から有底孔の底の円錐面までの距離を測定して、砥石の軸線方向切り込み量を決定すれば、研削後のシート面等の孔の底面までの深さのバラツキが少なくなり、真円度、外径に対する同軸度に加えて孔の深さも高精度な小径有底孔付き円筒部品を得ることができる。
【００５１】
駆動ロールの数を２、シューの数を１として、計３か所で被加工物の円筒外周面を半径方向から支持すれば、駆動ロールからの回転駆動力が被加工物に確実に伝達され、被加工物の速やかな回転開始と高速回転が一層容易になるとともに、被加工物の挟み込み、開放動作がダイヤフラムチャックよりもはるかに速く、研削サイクルタイムが大幅に短縮される。
【００５２】
プレッシャロータで被加工物をフロントプレートに押し付けて軸線方向位置決めをすれば、位置決めが一層確実で、被加工物の回転の妨げとならず、スムーズな被加工物回転が得られる。
【００５３】
フランジ状のノズルプレート付き燃料噴射ノズルのような径方向はみ出し部のある被加工物に対しては、駆動ロールおよびシューが、はみ出し部を避けて、被加工物の円筒外周面を支持するようにし、被加工物の供給路が、はみ出し部を避けて円筒外周面を案内するようにして、はみ出し部のない被加工物同様に精度よく内面研削することができる。
【００５４】
この発明の燃料噴射ノズルの製造方法は、円筒部材にノズルプレートを固着して径方向はみ出し部のある被加工物とした後、この被加工物を上記内面研削方法で内面研削するようにしたから、ノズルプレート取付工程による溶接熱ひずみや圧入応力ひずみによる精度劣化が起こらず、良好な形状精度の燃料噴射ノズルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示し、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図２】この発明の他の実施の形態を示し、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図３】この発明における被加工物の有底孔の深さ測定状態を示す縦断面図。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれこの発明により加工される被加工物を示す縦断面図。
【符号の説明】
１　上駆動ロール
２　下駆動ロール
３　シュー
３ａ　逃げ
４　フロントプレート
５　プレッシャロータ
６　プレッシャロータホルダ
６ａ、６ｂ　静圧流体軸受
７　排出樋
８　砥石軸
８ａ　砥石
９　測定子
Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ、Ｃｅ　円筒部材
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Ｐｅ　ノズルプレート
ｎ１　有底孔内筒面
ｎ２　有底孔円錐面（燃料噴射ノズルのシート面）
Ｗ　燃料噴射ノズル（被加工物）
Ｗ２　未加工の被加工物
ｗ　被加工物の有底孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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