(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形ワークの開口端面に当接されるワーク着座面を有するワーク支持手段に筒形ワークを筒軸方向から支持させて、この筒形ワークの表面に液体ホーニング加工を施す筒形ワークの表面加工装置であって、
前記筒形ワーク内に圧力流体を供給する圧力流体供給手段と、
前記筒形ワークの開口端面と前記ワーク着座面とが筒軸方向で相対的に近い位置関係にある時に、前記筒形ワーク内に供給された圧力流体を前記ワーク着座面全周に向けて噴出させる圧力流体噴出方向案内手段と、
を備えていることを特徴とする筒形ワークの表面加工装置。
【請求項２】
前記ワーク着座面に着座した筒形ワーク内に、前記圧力流体供給手段により前記圧力流体が供給されることによって、筒形ワークに内圧が生起され、この状態で、ワークの表面加工が行われるものとなされている請求項１に記載の筒形ワークの表面加工装置。
【請求項３】
筒形ワークの開口端面に当接されるワーク着座面を有するワーク支持手段に筒形ワークを筒軸方向から支持させて、この筒形ワークの表面に液体ホーニング加工を施す筒形ワークの表面加工方法であって、
前記筒形ワークの開口端面と前記ワーク着座面とが筒軸方向で相対的に近い位置関係にある時に、筒形ワーク内に供給された圧力流体を前記ワーク着座面全周に向けて噴出させることを特徴とする筒形ワークの表面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
この発明は、複写機などのマグネットローラや感光体ドラム基体などの製造に用いられる筒形ワークの表面加工装置および加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の筒形ワークの表面加工には、液体ホーニング加工装置が多く使用されている。この液体ホーニング加工装置は、筒形ワークを縦姿勢にするとともに、ワークの下側開口端面が当接するワーク着座面を持ったワーク支持体にワークを支持し、このワーク支持体を介して筒形ワークを軸心周りに回転させながらホーニングガンからホーニング液を筒形ワークの表面に噴射するようになっている。
【０００３】
前記ホーニング液には、アルミナなどの微細な砥粒が分散されており、ホーニング加工時には、飛散した砥粒が筒形ワークの内に入り込むことがある。このため、一般には、加工後に筒形ワークを別途、洗浄工程で洗浄したり、エアブローするのを余儀なくされており、このような清掃作業が生産性の妨げとなっている。清掃作業の手間を省くために、従来、たとえば特開昭５７−９６７７６号公報などには、前記ホーニング加工時に、筒形ワークの周壁に形成してある孔から洗浄流体を内部に流通させて筒形ワーク内を洗浄する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
ところで、筒形ワークを、たとえば複写機のマグネットローラ等の回転体として使用する場合は、図５に示すように、回転駆動軸１０１に一体形成されている抜け止め用フランジ部１０２の外側面１０２ａに突設された支持用ボス部１０３にマグネットローラＷを圧入して、開口端面Ｗａを前記フランジ部１０２に密着させるので、マグネットローラＷの開口内縁Ｗｄを含む開口端面Ｗａには、マグネットローラＷの軸方向の位置決めが適正になるような高い平面精度が要求されている。とくに、前記ボス部１０３の根元部は環状テーパ面１０３ａとなっているので、これに対応するマグネットローラＷの開口内縁Ｗｄのテーパ加工精度が十分確保されていないと、マグネットローラＷの径方向の位置決め精度も低下する。
【０００５】
しかし、従来の構成では、筒形ワークの内周面に付着した砥粒は除去されるものの、筒形ワークを支持するワーク着座面に付着した砥粒を除去させにくい。このため、筒形ワークの開口端面がワーク着座面に付着した砥粒で損傷するおそれがある。このような損傷によってばりなど形成されると、前記マグネットローラＷとして使う場合に、前記回転軸１０１に対して適正状態に装着できなくなるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ホーニング加工工程において、筒形ワークの開口端面の砥粒による損傷を確実に防止できる筒形ワークの表面加工装置および表面加工方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、筒形ワークの開口端面に当接されるワーク着座面を有するワーク支持手段に筒形ワークを筒軸方向から支持させて、この筒形ワークの表面に液体ホーニング加工を施す筒形ワークの表面加工装置であって、前記筒形ワーク内に圧力流体を供給する圧力流体供給手段と、前記筒形ワークの開口端面と前記ワーク着座面とが筒軸方向で相対的に近い位置関係にある時に、前記筒形ワーク内に供給された圧力流体を前記ワーク着座面全周に向けて噴出させる圧力流体噴出方向案内手段とを備えていることを特徴とする筒形ワークの表面加工装置によって解決される。
【０００８】
この加工装置では、圧力流体が流体供給手段により筒形ワーク内に供給されることにより、この筒形ワーク内が清浄化されるうえ、筒形ワークの開口端面とワーク着座面とが筒軸方向で相対的に近い位置関係にある時に、筒形ワーク内に供給された圧力流体がワーク着座面全周に向かうように噴出される。このため、筒形ワークを支持手段に支持させるために、筒形ワークの開口端面をワーク着座面に近接させると、筒形ワーク内に供給された圧力流体がワーク着座面全周に向かうように噴出され、ワーク着座面に付着した砥粒が圧力流体の噴出力で排除される。このため、筒形ワークの開口端面がワーク着座面に当接した際に砥粒よって傷付くことがなくなり、開口内縁を含む筒形ワーク開口端面全周の加工精度が保持される。
【０００９】
また、前記ワーク着座面に着座した筒形ワーク内に、前記圧力流体供給手段により前記圧力流体が供給されることによって、筒形ワークに内圧が生起され、この状態で、ワークの表面加工が行われるものとなされていても良い。この場合は、ホーニング加工時の砥粒がワーク加工中に筒形ワークの非着座側の開口端面から侵入しようとしても、筒形ワーク内に生じている内圧で侵入が阻止される。
【００１０】
また、前記課題は、筒形ワークの開口端面に当接されるワーク着座面を有するワーク支持手段に筒形ワークを筒軸方向から支持させて、この筒形ワークの表面に液体ホーニング加工を施す筒形ワークの表面加工方法であって、前記ワークの開口端面と前記ワーク着座面とが筒軸方向で相対的に近い位置関係にある時に、筒形ワーク内に供給された圧力流体を前記着座面全周に向けて噴出させることを特徴とする筒形ワークの表面加工方法によっても解決される。
【００１１】
この加工方法では、ワーク着座面に付着した砥粒が圧力流体の噴出力で除去されるので、開口内縁を含む筒形ワークの開口端面が砥粒で損傷したりするおそれもなく、所定の加工が行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
以下の実施形態において、断面円形のアルミニウム製筒形ワーク（以下、単にワークという）Ｗは、複写機等の画像形成装置における円筒形マグネットローラに適用されるものを想定して説明するが、その他アルミニウム合金製の感光体ドラム基体などの他に、砥粒を使ってホーニング加工される各種部品に適用可能である。また、ワークＷを縦姿勢に保持して加工する例で説明するが、この加工姿勢にこだわるものではない。
【００１４】
図１は、この発明の一実施形態にかかる筒形ワークの表面加工装置を示す全体構成図である。
【００１５】
図１において、この表面加工装置は、概ね、ワークチャック機構１と、ホーニングガン２と、ワーク回転駆動部５と、圧力流体供給部８と、ワーク支持部３０と、圧力流体噴出方向案内部６０とを備えている。
【００１６】
ワークチャック機構１は、縦姿勢のワークＷを内側から保持して、搬入および搬出を行う他に、加工時のワークＷを上方から支持する上側支持手段を兼ねており、たとえばワークＷの上側開口端部内に嵌入する略円柱形の基部１１と、この基部１１の下面に連結部１２を介して連結されて、外部から供給されるエアａの給排を制御することにより膨張・収縮変形可能なエアピッカー１３と、前記基部１１および連結部１２に形成されたエア給排用通路１４と、エアピッカー１３の先端面に設けられ、エアピッカー１１をワークＷ内にスムースに挿入させるための下方先細り状のガイド部材１５とを有している。そして、エアピッカー１３を収縮させた状態で、ガイド部材１５を筒形ワークＷ内に挿入してエアピッカー１３をワーク内に配置したのち、エアピッカー１３にエアａを供給して膨張変形させれば、このエアピッカー１３の外周面１３ａがワークＷの内周面Ｗｃを圧接することにより、筒形ワークＷを保持して移動させることが可能となる。なお、前記ガイド部材１５の最大径は、ワーク内径よりもわずかに小さく設定されている。
【００１７】
勿論、このワークチャック機構１は、前記エアピッカー１３を用いるものに限られるもではなく、また、搬入されたワークＷを上方から支持する機能のみであってもよい。
【００１８】
ワークＷの所定加工位置において、ワークＷの径方向外方には、ホーニング液ＦをワークＷの表面（外周面）に吐出する液体ホーニング加工用のホーニングガン２が配設されている。このホーニングガン２は、筒軸方向（矢印Ｘ方向）、つまり上下方向へ沿って変移しながら、ホーニング液Ｆを、回転するワークＷに吐出するように設定されている。勿論、ホーニングガン２を静止させたままで、ワークＷを上下方向へ変移させる構成も可能である。
【００１９】
なお、ホーニング液Ｆは、平均粒子が３０μｍ程度のアルミナなどの微細な砥粒を水などの液体に分散したものであり、図示しないホーニング液収容部から前記ホーニングガン２に圧送されて、１〜２ｋｇ／ｃｍ2程度の吐出圧で吐出されるようになっている。
【００２０】
前記ワーク回転駆動部５は、ワーク搬入位置（加工待機位置）Ｓと同軸上に配設された軸体３と、軸体３に対する軸受け部材４と、回転駆動機構５０とからなる。
【００２１】
軸体３は、金属棒材などからなり、その軸心方向のほぼ中央部位に対応して設置壁Nに固定された軸受け部材4を介して軸心周りへ回転可能に支承されている。この軸受け部材４は、軸体３を安定支持するうえから軸心方向で複数のベアリング部４１〜４３を有し、最上段のベアリング部４１は、軸体３の外周面に形成された段部３２に当接してスラスト荷重を受けるようになっている。
【００２２】
なお、前記軸受け部材４の上方に位置して前記軸体３には、ベアリングカバー４４が設けられており、加工時に飛散した砥粒が前記軸受け部材４に落下するのを防止してある。
【００２３】
軸体３の上端部は、前記ワークＷに対する下側支持部３０として構成されており、ワーク嵌合部３２と、このワーク嵌合部３２の上端に連成されているワーク導入部３３と、前記軸体３の外周面とワーク嵌合部３２外周面との段差面で構成された環状のワーク着座面３１とを備えている。前記ワーク導入部３３は、ワークＷが加工待機位置Ｔ（図２に示す）から下方変移して所定加工位置Ｓにセットされる時に嵌合部３２に案内するものであり、下部に到るに従って縮径されたテーパ状に形成されている。嵌合部３２は、加工位置ＳにセットされたワークＷに内嵌して径方向の位置決めをするものである。また、ワーク着座面３１は、ワークＷの下側開口端面Ｗａに当接して該ワークＷを軸方向下方から支持するものであり、環状の傾斜面であってもよい。
【００２４】
前記ワーク導入部３３の上端には、後述する圧縮エアＡの噴射ノズルを兼ねる上方先細り状の下側ガイド部材３４が連結されている。下側ガイド部材３４は、前記搬入位置Ｔから下方変移するワークＷがワーク着座面３１に着座するのを案内する他に、後述する圧縮エアＡの噴出経路を形成する役目を有している。なお、前記下側ガイド部材３４の最大径は、ワーク内径よりもわずかに小さく設定されている。
【００２５】
前記回転駆動機構５０は、軸体３の下端側に対応して配設されており、たとえばモータ５１と、モータ５１の回転力を減速して前記軸体３に伝達するベルト伝動装置５２とを備えており、モータ５１を起動することにより軸体３が回転駆動されて、前記支持部３０にセットされたワークＷが回転する。
【００２６】
なお、ワークＷを静止させて前記ホーニングガン２をワークＷの周りに旋回させることも可能であるが、この実施形態のように、ワークＷを回転させる方がホーニング液Ｆの圧送路の引き回しなどが簡素になる。
【００２７】
前記圧力流体供給部８は、前記軸体３側に形成された流体供給通路６と、エア供給回路７とを備えており、流体供給通路６は、軸体３の下端面から上端面まで貫通するとともに、前記下側ガイド部材３４の上端開口である吐出口３５に連通している。上記流体供給通路６を軸体３内に設けたことにより、流体供給配管を別途、配設する場合に比して部品点数が削減される。
【００２８】
エア供給回路７は、圧縮機などのエア源７１と、圧縮エアＡを、たとえば０．５ＭＰ程度に減圧保持させるレギュレータ７２と、レギュレータ７２を経た圧縮エアＡを減圧弁７３により、たとえば０．０１ＭＰ程度に減圧してワーク加工時に前記流体供給通路６側に供給する第１の供給系７４と、レギュレータ７２を経た圧縮エアＡを２位置電磁弁７５により、ワークＷの加工時には供給が停止され、ワークＷをワーク支持機構１にセットする際に前記流体供給通路６側に供給する第２の供給系７６とから構成されている。
【００２９】
なお、前記エア供給回路７のエア供給配管７０の出力端は、前記流体供給通路６における入力ポート６ａに対して、前記軸体３の回転を妨げないように、ロータリジョイント９を介して接続されている。
【００３０】
前記圧力流体噴出方向案内部６０は、上側ガイド部材１５、膨張時のエアピッカー１３、下側ガイド部材３４、ワーク導入部３３によって構成されており、前記ワークＷの下側開口端面Ｗａと前記ワーク着座面３１とが筒軸方向で相対的に近い位置関係にある時、具体的には、ワークＷが着座する直前の位置まで下降した時に、ワークＷ内に供給された圧縮エアＡが前記ワーク着座面３１の全周に向うように噴出方向を案内するものである。
【００３１】
即ち、膨張時のエアピッカー１３やあるいは上側ガイド部材１５によって、ワークＷの内部が長さ方向に仕切られ、前記噴出口３５からワークの下側開口端に供給される空気がワークの上側開口端へと移動するのを阻止する。このため、前記噴出口３５からワークＷ内に供給された圧縮エアＡは上側ガイド部材や膨張時のエアピッカー１３に当たってＵターンし、下方に向かう。また、下側ガイド部材３４の円錐面３４ａおよびワーク導入部３３は、ワークＷの内周面Ｗｃとの協働作用により、Ｕターンした圧縮エアＡをワークの周方向で均等化させてワーク着座面３１の全周に向かわせるように働く。
【００３２】
つぎに、上記構成の表面加工装置による加工方法を説明する。
【００３３】
なお、以下の説明で参照する図２〜図４は、簡略化してある。
【００３４】
ワークチャック機構１におけるエアピッカー１３を収縮した状態で上側ガイド部材１５などと共に、ワークＷの内に上方から挿入した後、エアピッカー１３内にエアａを供給してエアピッカー１３を膨張変形させれば、エアピッカー１３のワーク内周面Ｗｃ対する圧接力でワークＷを吊持可能となる。この状態で、ワークＷを移動させ、まず、図２に示すワーク加工待機位置Ｔに搬入する。
【００３５】
この状態で、ワークＷを軸体３の先端部３０に支持させるためにワークチャック機構１を下方へ変移させる。ワークＷの下方変移に伴って前記下側ガイド部材３４がワークＷを軸体３の上端にガイドすることより、前記下側支持部３０がワークＷ内に対して相対侵入する。そして、ワークＷの下側開口端面Ｗａが図３に示すように、前記ワーク着座面３１に近くなった位置で、前記エア供給回路７の２位置電磁弁７５を切替えて第２の供給系７６から圧縮エアＡをエア供給通路６に送り込むと、前記吐出口３５から圧縮エアＡがワークＷ内に吐出供給される。
【００３６】
ワークＷ内に吐出した圧縮エアＡは、図３に示すように、前記上側ガイド部材１５の円錐面１５ａやエアピッカー１３の外周面１３ａなどに当り、Ｕターンして下方へ向かう。さらに、下方へ向かう圧縮エアＡは、図３の実線矢印で示すように、下側ガイド部材３４の円錐面３４ａ及びワーク導入部３３の外周面とワークＷの内周面Ｗｃとの間を通過するように案内されて前記ワーク着座面３１に向けて噴出されるので、前記ワーク着座面３１やその付近に付着していた砥粒が除去される。
【００３７】
この時の圧縮エアＡは、前記噴出方向案内作用によって軸心を中心とした環状のエアカーテン状にまとまっているので、単にワークＷ内から無制約にエア噴出させる場合と違って前記ワーク着座面３１の全周に強い噴出圧で集中して当ることになり、砥粒を隈なく有効に排除することができる。
【００３８】
この後、ワークＷがさらに下降変移して下側開口端面Ｗａが前記ワーク着座面３１に当接してワークＷが図４に示すように、支持部３０にセットされる。このセット時には、前記着座面３１に砥粒などが付着していないので、開口内縁Ｗｄを含むワークＷの下側開口端面Ｗａが砥粒で傷付いてばりなどが形成されるおそれがなくなり、加工精度が保持される。したがって、このワークＷを画像形成装置におけるマグネットローラとして使用する場合でも、ローラ駆動軸に圧入して、高い位置決め精度で取り付けることが可能となる。
【００３９】
なお、前記圧縮エアＡの噴出方向案内部６０は、任意の構成を採用可能であるが、この実施形態のように、ワークチャック機構１の一部や下側支持部３０などを利用してあると、構成の簡素化および低コスト化を図ることができる。
【００４０】
また、ホーニング加工後にワークＷを上方へ変移させて下側支持部３０から脱く時に、前記圧縮エアＡをワーク着座面３１に噴出させるようにしても同様の効果が発揮される。さらに、圧縮エアＡのワーク内の移動によってワーク内面に付着した砥粒なども除去されるから、前記ワークチャック機構１の上下方向の位置を変えるだけで、圧縮エアＡによりワークＷの内周面Ｗｃの略全域を自動的に清掃化することも可能である。
【００４１】
さて、前記ワークＷが上記のように所定加工位置にセットされると、エアピッカー１３のエアａが抜かれ、ワークチャック機構１の全体がワークから引き抜かれる。代わって、図４に示すように、上側支持部材２００がその先細り状先端部２０１をワークＷの上側開口端からワーク内部に嵌め込んだ状態でセットされる。そして、この状態で、前記回転駆動装置５０により軸体３が駆動され、ワークＷが回転する。
【００４２】
この場合、ワークＷが前記上側支持部材２００と下側支持部３０とにより両持ち支持されるので、ワークＷの回転がぶれを起こすことなく安定する。勿論、ワークＷに対して下側支持部３０だけによる片持ち支持させても良い。
【００４３】
一方、エア供給回路７の第１の供給系７４からの圧縮エアＡがエア供給通路６に供給されることにより、ワークＷ内に圧縮エアＡが吐出される。このワークＷ内の圧縮エアＡによりワークＷに内圧が生起する。
【００４４】
この状態で、ワークＷの上端位置に対向する加工開始位置にあるホーニングガン２からホーニング液ＦをワークＷの表面に向かって吐出させることにより、ワークＷの表面に所定の加工が施される。このホーニング加工時にホーニング液Ｆの砥粒などが飛散して、上側支持部材２００とワークの上側開口端縁との隙間から、ワークＷ内に侵入しようとしても、前記圧縮エアＡが、ワークＷに内圧を生起させているので、この内圧に基づくワーク外方へのエア噴出力によって砥粒の侵入が有効に阻止され、ワーク内面に傷が生じる等の不都合を回避できる。
【００４５】
このように、ワークＷの回転に伴ってホーニングガン２が下方へ移動することにより、ワークＷの表面全体に加工が施される。加工が終了すれば、上側支持部材２００を移動させたのちワークチャック機構１を再びワーク内に挿入し、前記エアピッカー１３を膨張させてワークＷを保持し、ワーク支持部３０から取り外して、次工程に搬出する。
【００４６】
なお、上記実施形態では、圧力流体として、圧縮空気Ａを使用した例で説明したが、他の流体を使うことも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、筒形ワークの開口端面とワーク支持手段におけるワーク着座面との軸方向の相対位置関係が近い位置で、筒形ワーク内に供給された圧力流体が筒形ワークの内周面に沿って前記ワーク着座面に向かうように噴出方向を案内するようにしたから、その前のワークのホーニング加工によって前記ワーク着座面に付着した砥粒などが、圧力流体の噴出力で除去され、前記ワーク着座面にワークをセットした際に、筒形ワークの開口端面が傷付いてばりなどが形成されるおそれがなくなり、開口内縁を含む筒形ワークの開口端面全周の適正な加工精度を確保できる。
【００４８】
また、前記ワーク着座面に着座した筒形ワーク内に、前記圧力流体供給手段により前記圧力流体が供給されることによって、筒形ワークに内圧が生起され、この状態で、ワークの表面加工が行われるものとなされている場合は、ホーニング加工時の砥粒がワーク加工中に筒形ワークの非着座側の開口端面から侵入しようとしても、筒形ワーク内に生じている内圧で侵入を阻止することができる。
【００４９】
さらに、この発明に係る加工方法によれば、筒形ワークの開口端面とワーク着座面とが近い位置で筒形ワーク内に供給された圧力流体の噴出力により、ワーク着座面に付着した砥粒が除去されるので、筒形ワークがワーク着座面に当接した際に砥粒よって開口端面が傷付くおそれもなく、加工作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態にかかる筒形ワークの表面加工装置を示す全体構成図である。
【図２】同じく筒形ワークの表面加工装置を、筒形ワークの待機状態で示す要部の縦断面図である。
【図３】筒形ワークの加工前の砥粒除去動作を示す要部の縦断面図である。
【図４】筒形ワークの加工中の砥粒除去動作を示す要部の縦断面図である。
【図５】筒形ワークの開口端面の説明図である。
【符号の説明】
２・・・・・・・・・・ホーニングガン
７・・・・・・・・・・圧力流体供給手段
３０・・・・・・・・・ワーク支持手段
３１・・・・・・・・・ワーク着座面
６０・・・・・・・・・圧力流体噴出方向案内手段
Ａ・・・・・・・・・・圧力流体
Ｗ・・・・・・・・・・筒形ワーク
Ｗａ，Ｗｂ・・・・・・ワーク開口端面
Ｘ・・・・・・・・筒軸方向
【図１】
0004515656.tif 000002
【図２】
0004515656.tif 000003
【図３】
0004515656.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004515656.tif 000006