クランクシャフトの加工方法および加工装置
【課題】クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部に対する加工効率を高める。
【解決手段】３本のクランクシャフト１，３，５のピン部１ａ，３ａ，５ａを、研磨用テープ３３を介してクランプ機構７により挟持し、この状態で中央のクランクシャフト３をモータ４５により回転駆動させる。これにより、クランクシャフト３のピン部３ａがそのジャーナル部３ｃを中心として旋回運動し、これに伴いクランプ機構７も旋回運動して、両側のクランクシャフト１，５もそのジャーナル部１ｃ，５ｃを中心としてピン部１ａ，５ａが旋回運動する。このとき、３本のクランクシャフト１，３，５のピン部１ａ，３ａ，５ａに対し、研磨用テープ３３が相対移動して研磨加工する。
【解決手段】３本のクランクシャフト１，３，５のピン部１ａ，３ａ，５ａを、研磨用テープ３３を介してクランプ機構７により挟持し、この状態で中央のクランクシャフト３をモータ４５により回転駆動させる。これにより、クランクシャフト３のピン部３ａがそのジャーナル部３ｃを中心として旋回運動し、これに伴いクランプ機構７も旋回運動して、両側のクランクシャフト１，５もそのジャーナル部１ｃ，５ｃを中心としてピン部１ａ，５ａが旋回運動する。このとき、３本のクランクシャフト１，３，５のピン部１ａ，３ａ，５ａに対し、研磨用テープ３３が相対移動して研磨加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を加工するクランクシャフトの加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃費向上のために、クランクシャフトの摺動面であるピン部やジャーナル部のフリクションを低減することが必要であり、そのために、現在研磨用テープを用いて上記した摺動面を研磨加工している（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
一方、上記したクランクシャフトのピン部やジャーナル部における軸方向両端の隅部に相当するフィレット部は、丸み（Ｒ：アール）を付けて強度確保を図っているが、このフィレット部の疲労強度を向上させるために、フィレットローラによりローリング（冷間圧延）加工して圧縮残留応力を付与している（例えば下記特許文献２参照）。
【０００４】
前者の研磨用テープを用いた加工は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持し、このクランプアームの被加工部に対する挟持面と被加工部との間に研磨用テープを介在させ、この研磨用テープを被加工部に対して相対移動させることで被加工部を研磨加工する。
【０００５】
一方後者のフィレットロール加工は、上述の研磨用テープを用いた加工と同様に一対のクランプアームを使用しており、この一対のクランプアームでピン部またはジャーナル部からなる被加工部を挟持した状態でクランクシャフトを回転させ、一方のクランプアームに設けたバックアップローラで被加工部を支持しながら、他方のクランプアームに設けたフィレットロールによりローリング加工を施す。
【特許文献１】特開２０００−２６３３９９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記したクランクシャフトの摺動面に対する研磨加工やフィレット部に対するローリング加工では、一対のクランプアームで一つのクランクシャフトの被加工部を挟持してその一つのクランクシャフトに対して加工しているため、加工効率が悪く、特に大量生産を行う場合には、改善が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部に対する加工効率を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持しつつ前記クランクシャフトの回転に伴い加工するクランクシャフトの加工方法において、前記クランクシャフトを複数平行に並列配置し、この複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれの被加工部を、前記一対のクランプアームの挟持部でそれぞれ挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトのそれぞれの被加工部に対して同時に加工することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一対のクランプアームで複数のクランクシャフトの被加工部を挟持してその複数のクランクシャフトに対して同時に加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す平面図である。ここでは３本のクランクシャフト１，３，５を互いに平行に並列配置し、それらの被加工部となる各ピン部１ａ，３ａ，５ａを同時に研磨加工している状態を示す。
【００１２】
各ピン部１ａ，３ａ，５ａは、その軸方向両側のアーム部１ｂ，３ｂ，５ｂを介してジャーナル部１ｃ，３ｃ，５ｃにそれぞれ連結している。
【００１３】
そして、３本のクランクシャフト１，３，５の互いに対応する位置（図１中で左右方向に重なる位置）にあるピン部１ａ，３ａ，５ａを、図１のＡ矢視図である図２に示すように、クランプ機構７によって挟持している。なお、図２は、図１に対してピン部１ａ，３ａ，５ａをジャーナル部１ｃ，３ｃ，５ｃに対して上下方向に位置させた状態を示している。
【００１４】
クランプ機構７は、上下一対のクランプアーム９，１１と、この各クランプアーム９，１１を、図２に示す閉じた状態と図３に示す開放した状態とに変位させる開閉機構部１３とをそれぞれ備えている。
【００１５】
開閉機構部１３は、各クランプアーム９，１１の一方の端部に一端を連結する連結アーム１５，１７と、各連結アーム１５，１７の他端に位置して各連結アーム１５，１７の一端側を互いに接近離反させる方向に移動させて、クランプアーム９，１１を開閉移動させるモータなどからなる開閉駆動部１９とをそれぞれ備える。
【００１６】
上記した一対のクランプアーム９，１１は、図３に示すように、各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対応する位置の互いに対向する部位に、半円弧状のピン部収容部９ａ，１１ａをそれぞれ備えている。ピン部収容部９ａ，１１ａには、半円筒形状の挟持部としての押圧部材となる加圧シュー２１，２３を設けている。この加圧シュー２１，２３の内側の凹曲面が、被加工部に対する挟持面となる。
【００１７】
また、図４に図２の一部を拡大して示すように、加圧シュー２１，２３とピン部収容部９ａ，１１ａとの間には、半円筒形状の油溜まり２５，２７を形成し、油溜まり２５，２７に一端が連通する作動油通路２９，３１をクランプアーム９，１１内にそれぞれ形成する。作動油通路２９，３１の他端は、図示しない作動油配管を介して切替バルブや油圧源を備える油圧装置に接続する。
【００１８】
また、加圧シュー２１，２３は、図４中で紙面に直交する方向の両端部を、クランプアーム９，１１の側面に対して移動可能に装着しかつ、図２のようにピン部１ａ，３ａ，５ａを挟持した状態で、ピン部１ａ，３ａ，５ａに対しクランプアーム９，１１とともに接近離反する方向に移動可能とする。
【００１９】
なお、上記した各作動油通路２９，３１は、互いに別系統の油圧回路を形成するものとする。
【００２０】
そして、ピン部１ａ，３ａ，５ａを研磨加工する際には、図３に示すように、各クランクシャフト１，３，５のピン部１ａ，３ａ，５ａを、ピン部収容部９ａ，１１ａに対応する位置とし、さらに研磨用テープ３３を、これらのピン部１ａ，３ａ，５ａを覆うように巻き渡した状態で、図２に示すように、クランプアーム９，１１を閉じる。
【００２１】
したがって、このとき、研磨用テープ３３は、ピン部１ａ，３ａ，５ａの外周面に接触可能な状態となる。研磨用テープ３３の両端は、ガイドローラ３５，３７を介してテープ保持部３９，４１に接続する。ガイドローラ３５，３７は、特に図示していないが、クランプアーム９，１１の旋回運動に伴う研磨用テープ３３の移動に伴って、スプリングなどに支持されてその位置が移動可能となっている。
【００２２】
なお、図２ではガイドローラ３５，３７のみ示しているが、さらに多数のガイドローラを適宜設けることで、研磨用テープ３３の移動に容易に追随することが可能である。
【００２３】
また、研磨用テープ３３は、クランプアーム９，１１に挟まれた状態で、クランプアーム９，１１およびピン部１ａ，３ａ，５ａに対して相対移動可能である。
【００２４】
図１に示すように、中央のクランクシャフト３の軸方向一方の端部の中心に形成したピン挿入凹部４３には、モータ４５から突出する駆動側支持ピン４７を挿入固定し、ピン挿入凹部４３から半径方向外側位置に設けた嵌合孔４９には、モータ４５から突出する回転駆動ピン５１を挿入固定する。モータ４５は、研磨加工装置本体の一方のベース部５３に固定する。
【００２５】
駆動側支持ピン４７は、その軸芯を中心として回転し、一方回転駆動ピン５１は、駆動側支持ピン４７を中心としてその周囲を旋回運動する。このような駆動側支持ピン４７の回転運動と回転駆動ピン５１の旋回運動は、モータ４５に内蔵される連結機構部より、互いに連動して動作する。
【００２６】
上記した中央のクランクシャフト３の軸方向他方の端部は、研磨加工装置本体の他方のベース部５５から突出する従動側支持ピン５７に回転支持させる。
【００２７】
また、中央のクランクシャフト３の両側に位置するクランクシャフト１，５は、その軸方向一方の端部を、研磨加工装置本体の前記した一方のベース部５３から突出する支持ピン５９，６１に回転可能に支持させるとともに、他方の端部を、研磨加工装置本体の他方のベース部５５から突出する支持ピン６３，６５に回転可能に支持させる。
【００２８】
すなわち、上記した駆動側支持ピン４７，従動側支持ピン５７および支持ピン５９，６１，６３，６５は、複数のクランクシャフトをその各ジャーナル部を中心として回転可能に支持する回転支持部を構成している。また、モータ４５，駆動側支持ピン４７および回転駆動ピン５１は、複数のクランクシャフトの内の１本を、そのジャーナル部を中心として回転させる回転駆動部を構成している。
【００２９】
次に、３本のクランクシャフト１，３，５の各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対する研磨加工動作について説明する。
【００３０】
図１のように、研磨加工装置本体のベース部５３，５５に３本のクランクシャフト１，３，５のそれぞれの両端を支持させた状態で、図３に示すように、研磨用テープ３３を、これらの各ピン部１ａ，３ａ，５ａを覆うように巻き渡し、さらに開放状態のクランプアーム９，１１のピン部収容部９ａ，１１ａを各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対応する位置とした状態でクランプアーム９，１１を閉じ、図２の状態とする。
【００３１】
その後、図示しない油圧装置から、加圧シュー２１，２３とピン部収容部９ａ，１１ａとの間の油溜まり２５，２７に作動油を供給し、加圧シュー２１，２３をピン部１ａ，３ａ，５ａに対して油圧により加圧する。
【００３２】
この状態で、モータ４５を駆動するが、このとき中央のクランクシャフト３のピン挿入凹部４３に挿入固定した状態の駆動側支持ピン４７を回転させつつ、嵌合孔４９に挿入した回転駆動ピン５１を、駆動側支持ピン４７を中心として旋回させることで、クランクシャフト３をそのジャーナル部３ｃを中心として回転させる。
【００３３】
クランクシャフト３の回転により、図５に示すように、そのピン部３ａがジャーナル部３ｃを中心として旋回し、これに伴いピン部３ａを挟持しているクランプ機構７も同時に旋回して、両側のクランクシャフト１，５のピン部１ａ，５ａも、そのジャーナル部１ｃ，５ｃを中心として旋回する。
【００３４】
このようなクランプ機構７の旋回運動の際に、クランプアーム９，１１に挟持されている部分の研磨用テープ３３も、旋回運動することになるが、この旋回運動に追随するように、ガイドローラ３５，３７が適宜移動して研磨用テープ３３の変位を吸収し、このとき研磨用テープ３３が各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対して摺動しつつ相対移動してその外周面を研磨する。
【００３５】
このように、上記した第１の実施形態によれば、一対のクランプアーム９，１１で複数のクランクシャフト１，３，５を挟持してその複数のクランクシャフトに対して研磨加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【００３６】
また、上記した研磨加工時には、加圧シュー２１，２３とピン部収容部９ａ，１１ａとの間に作動油を供給し、加圧シュー２１，２３をピン部１ａ，３ａ，５ａに対して油圧により加圧しているので、研磨作業を効率よく行うことができる。
【００３７】
なお、上記した研磨加工時に、加圧シュー２１，２３の作動流体側に、弾性部材を設けてもよい。これにより、加圧シュー２１，２３をピン部１ａ，３ａ，５ａに対してより確実に加圧することができる。
【００３８】
また、上記実施形態において、中央のクランクシャフト３を、そのピン部３ａに対して加工を実施しない、いわゆるダミーのクランクシャフトとし、両側のクランクシャフト１，５のピン部１ａ，５ａに対してのみ研磨加工を行うようにしてもよい。
【００３９】
これにより、モータ４５によって直接回転駆動されて、被加工部であるピン部３ａに対する荷重変動が発生しやすい中央のクランクシャフト３のピン部３ａに対する加工むらを防止することができる。
【００４０】
このとき、ダミーのクランクシャフトのピン部と、このピン部を支持するクランプアーム９，１１との間に、潤滑油を注油することで、この部位の焼き付きを防止することができる。あるいは、ダミーのクランクシャフトの特にピン部の材質をＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）とすることで、球状黒鉛により潤滑機能を持たせ、上記部位の焼き付きを防止することができる。
【００４１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す、前記図２に対応する図であり、ここでは前記図１〜５に示した第１の実施形態に対し、２本のクランクシャフト３，５を互いに平行に並列配置し、それらの被加工部となる各ピン部３ａ，５ａを同時に加工している状態を示す。
【００４２】
この場合、クランプ機構７０における一対のクランプアーム９０，１１０は、２本のクランクシャフト３，５を保持できるよう図２のクランプアーム９，１１より長さを短くし、図６中で右側のクランクシャフト３に対して前記図１に示したものと同様のモータ４５によって回転駆動する。
【００４３】
この際、図６中で左側のクランクシャフト５に対しても、前記図１に示したものと同様のモータ４５によって回転駆動させることで、クランクシャフト３のみを回転駆動する場合のピン部５ａに作用する荷重変動によるピン部５ａの加工むらを防止することができる。
【００４４】
なお、前記図１〜５に示した第１の実施形態においても、ピン部１ａ，５ａの加工むらを防止するために、両側のクランクシャフト１，５を前記図１に示したものと同様のモータ４５によって回転駆動させるようにしてもよい。
【００４５】
図７は、本発明の第３の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す正面図である。この加工装置は、２本のクランクシャフト３，５を互いに平行に並列配置し、その被加工部となる各ピン部３ａ，５ａを同時にフィレットロール加工する。図７に示すクランクシャフト３，５は、ジャーナル部３ｃ，５ｃを中心としてその上下にピン部３ａ，５ａが位置している。
【００４６】
上記したクランクシャフトの加工装置は、一対のクランプアームとして上部アーム６７および下部アーム６９をそれぞれ備えており、図７はこれら各アーム６７，６９が互いに離反している加工待機時の原位置にある状態を示している。
【００４７】
上部アーム６７の図７中で左右両端の下部アーム６９に対向する位置には、ロールカセット７１を装着し、ロールカセット７１にはフィレットロール７３を回転可能に設けている。一方、下部アーム６９の上記したロールカセット７１に対向する位置には、レストロールカセット７５を装着し、レストロールカセット７５には、一対のレストローラ７７を回転可能に設けている。
【００４８】
上部，下部各アーム６７，６９のロールカセット７１およびレストロールカセット７５付近が、クランプアームの挟持部となり、この各挟持部で挟持した状態のクランクシャフト３，５相互の中間部分に荷重付与手段としての荷重シリンダ７８を配置する。
【００４９】
荷重シリンダ７８は、そのシリンダ本体７９の上部に位置する基端側の取付部８１を、取付ピン８１ａを介して上部アーム６７に回転可能に取り付ける一方、シリンダ本体７９から下方に向けて突出するピストンロッド８３先端の取付部８５を、取付ピン８５ａを介して下部アーム６９に回転可能に取り付ける。
【００５０】
上記した荷重シリンダ７８の作動により、上部アーム６７と下部アーム６９とが互いに接近離反移動し、接近する方向に作動させることで、クランクシャフト３，５の被加工部に対して所定の荷重を付与する。
【００５１】
荷重シリンダ７８と、左右のロールカセット７１およびレストロールカセット７５との間の下部アーム６９には、上部アーム６７に向けて突出するガイドロッド８９を設けている。一方下部アーム６９には、このガイドロッド８９を受け入れるラフガイド孔９１を設けている。上記したガイドロッド８９とラフガイド孔９１とで、上部アーム６７と下部アーム６９とが互いに接近離反移動する際のラフガイドとなるガイド部を構成している。
【００５２】
また、上部アーム６７は、左右のロールカセット７１付近の上端部に連結する懸架手段としての懸架シリンダ９３が支持している。懸架シリンダ９３は、そのシリンダ本体９５の上部に位置する基端側の取付部９７を、取付ピン９７ａを介して加工装置本体のベース部９９に回転可能に取り付ける。
【００５３】
一方、シリンダ本体９５から下方に向けて突出するピストンロッド１０１先端の取付部１０３は、取付ピン１０３ａを介して上部アーム６７に回転可能に取り付ける。
【００５４】
上記した懸架シリンダ９３は、図７に示す加工待機時には原位置を保持し、図８に示す加工時には上部，下部各アーム６７，６９などを有するアーム機構部１０４の自重による重力方向の荷重を打ち消す方向の荷重を付与するように作動する油圧回路１０５を備えている。
【００５５】
次に、２本のクランクシャフト３，５の各ピン部３ａ，５ａの軸方向両端部における隅部であるフィレット部に対するローリング加工動作について説明する。
【００５６】
図７に示す加工待機時のように、上部アーム６７と下部アーム６９との間を広げて開放した状態で、２本のクランクシャフト３，５を矢印Ｂで示す左右両側から、左右のロールカセット７１とレストロールカセット７５との間に搬入する。
【００５７】
搬入後のクランクシャフト３，５は、前記図１に示した研磨加工装置と同様の回転駆動部および回転支持部を適用している前記図６の例と同様な方法で回転可能に保持する。すなわち、一方のクランクシャフト３を、図１に示してあるモータ４５の駆動側支持ピン４７と従動側支持ピン５７とにより回転駆動し、他方のクランクシャフト５を、同支持ピン６１，６５によって回転可能に支持する。
【００５８】
この際、他方のクランクシャフト５側にもモータ４５を設けて両クランクシャフト３，５を同期回転させてもよい。
【００５９】
図７の加工待機時の状態から、荷重シリンダ７８を、ピストンロッド８３が引き込む方向に作動させると、下部アーム６９が上昇して上部アーム６７に接近する。この接近により、下部アーム６９側のレストローラ７７が、ピン部３ａ，５ａにまず接触し、その後上部アーム６７側のフィレットロール７３がピン部３ａ，５ａ両端のフィレット部に接触する。
【００６０】
これにより、クランクシャフト３，５は、そのピン部３ａ，５ａを、上部アーム６７と下部アーム６９とで挟持した状態となる。このとき荷重シリンダ７８が付与する荷重値は、１本のクランクシャフトに対して４０００Ｎであると仮定すると、全体で８０００Ｎとなる。そしてこのときの懸架シリンダ９３は、上部，下部各アーム６７，６９などからなるアーム機構部１０４を、上下方向の適宜位置となる状態でつり合うように支持する。
【００６１】
この状態で、前記図１のものと同様のモータ４５の駆動により、一方のクランクシャフト３を、そのジャーナル部３ｃを中心として回転させ、この回転により、ピン部３ａがジャーナル部３ｃを中心として旋回する。これに伴いピン部３ａを挟持している上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４も同時に旋回して、他方のクランクシャフト５のピン部５ａも、そのジャーナル部５ｃを中心として旋回する。
【００６２】
図８では、上記旋回運動するピン部３ａ，５ａの軸心の旋回軌跡を、ジャーナル部３ｃ，５ｃの軸心を中心とするピン旋回軌跡円Ｐとして示している。なお、図８では上記加工しているピン部３ａ，５ａとは別の、ジャーナル部３ｃ，５ｃを境にして反対側に位置するピン部３ａ，５ａは省略している。
【００６３】
そして、この旋回運動の際に、下部アーム６９側のレストローラ７７がピン部３ａ，５ａに対して回転しながら支持しつつ、上部アーム６７側のフィレットロール７３がピン部３ａ，５ａの軸方向両端のフィレット部に対して回転しつつローリング加工を施し、フィレット部の疲労強度を高める。
【００６４】
上記したローリング加工時でのアーム機構部１０４の旋回運動の際には、懸架シリンダ９５が、アーム機構部１０４に対しその自重による重力方向の荷重を打ち消すように動作するので、アーム機構部１０４の見かけ上の重量を低減させ、ピン部３ａ，５ａに作用する遠心力・慣性力を低減する。これにより、荷重シリンダ７８によるピン部３ａ，５ａに対する荷重付与の安定化や加工の高速化、あるいはクランクシャフト３，５の変形を防止することができる。
【００６５】
そして、この第３の実施形態においても、前記図１に示した第１の実施形態と同様に、一対の上部，下部各アーム６７，６９で複数のクランクシャフト３，５を挟持してその複数のクランクシャフトに対してフィレット加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【００６６】
また、第３の実施形態においては、ピン部３ａ，５ａになどの被加工部に対し、その軸線に直交する方向から荷重を均等に付与するので、被加工部に対して最適な荷重を付与することができるとともに、フィレットロール７３を受ける図示しないリテーナの偏磨耗を防止して長寿命化を達成できる。
【００６７】
さらに、上部アーム６７と下部アーム６９とは常にほぼ平行状態のまま、荷重シリンダ７８によりクランクシャフト３，５に対して荷重を安定的に付与できるので、ピン部３ａ，５ａなどの被加工部の径が相違するクランクシャフトを加工する際にも容易に対応でき、ロールカセット７１とレストローラカセット７５との互いの平行状態を保持するために、これら各カセットを交換する必要がない。
【００６８】
図９は、本発明の第４の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す正面図である。この実施形態は、前記図７，図８に示した第３の実施形態における懸架シリンダ９３に代えて、サーボ機構としてのサーボシリンダ１０７を使用している。
【００６９】
サーボシリンダ１０７は、油圧ユニット１０９に接続している制御バルブ１１１を介して制御装置１１３が動作を制御する。この場合、２つのサーボシリンダ１０７は、そのピストンロッド１１５先端の取付部１１６相互の間隔が、シリンダ本体１１７の基端側の取付部１１９相互の間隔よりも狭くしている。
【００７０】
ピストンロッド１１５先端の取付部１１６は、取付ピン１１６ａを介して上部アーム６７に対して回転可能に取り付け、シリンダ本体１１７の取付部１１９は、取付ピン１１９ａを介して加工装置本体のベース部９９に対して回転可能に取り付ける。
【００７１】
この場合、図７，図８と同様にしてピン部３ａ，５ａのフィレット部をローリング加工する際に、サーボシリンダ１０７が、上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４の旋回運動に同期して作動し、前記した懸架シリンダ９３と同様にしてアーム機構部１０４の見かけ上の重量を減少させる。
【００７２】
このように第４の実施形態では、アーム機構部１０４の旋回運動に同期してサーボシリンダ１０７が作動するので、ピン部３ａ，５ａに作用する遠心力・慣性力をより一層低減することができ、さらなる荷重シリンダ７８による荷重付与の安定化や加工の高速化、クランクシャフト３，５の変形防止を達成することができる。
【００７３】
図１０は、図９のサーボシリンダ１０７に代えてサーボモータ１１９を使用した例を示している。サーボモータ１１９は、モータ本体１２１から図１０中で下方に突出する進退移動可能なロッド１２３を備え、その先端の取付部１２５を、取付ピン１２５ａを介して上部アーム６７に回転可能に取り付ける。一方モータ本体１２１は、その取付部１２７を、加工装置本体のベース部９９に設けた取付ブラケット１２９に、取付ピン孔１２７ａを介して回転可能に取り付ける。
【００７４】
上記図１０に示した例においても、図９に示した第４の実施形態と同様にしてピン部３ａ，５ａのフィレット部をローリング加工する際に、サーボモータ１２１が、上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４の旋回運動に同期して、前記図８に示した懸架シリンダ９３と同様にしてアーム機構部１０４の見かけ上の重量を減少させるよう作動するので、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
図１１は、前記図７，図８に示した第３の実施形態によるフィレットロール加工装置を、前記図１〜図６における研磨用テープを用いたピン部に対する研磨加工に適用した第５の実施形態を示すもので、図７，図８と異なる部位のみ説明し、図７，図８と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
この実施形態では、前記図７，図８におけるロールカセット７１およびレストロールカセット７５に代えて、前記図３に示した加圧シュー２１，２３に相当する加圧シュー１２７，１２９をそれぞれ設けている。
【００７７】
そして、クランクシャフト３，５のピン部３ａ，５ａを研磨加工する際には、ピン部３ａ，５ａと加圧シュー１２７，１２９との間に研磨用テープ１３１を介在させる。研磨用テープ１３１は、上部，下部各アーム６７，６９の図１１中で左右両端に設けたローラ保持ブラケット１３７，１３９の上端部，下端部にそれぞれ設けたテープ保持部１３３，１３５に端部を保持させ、途中位置で、ローラ保持ブラケット１３７，１３９の下端部，上端部にそれぞれ設けたガイドローラ１４１，１４３に掛け渡して加圧シュー１２７，１２９相互間に延出させる。
【００７８】
また、加圧シュー１２７，１２９とガイドロッド８９との間にも、ガイドローラ１４５，１４７を設け、上記加圧シュー１２７，１２９相互間に延出させた研磨用テープ１３１を、このガイドローラ１４５，１４７に掛け渡す。ガイドローラ１４５，１４７は、上部，下部各アーム６７，６９に対し、それぞれスプリングなどによってその位置が互いに接近離反する方向に移動可能となっている。
【００７９】
上記図１１に示した第５の実施形態においても、図７，図８に示したフィレットロール加工と同様に、上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４の旋回運動の際には、懸架シリンダ９３が、アーム機構部１０４に対してその自重による重力方向の荷重を打ち消す方向に動作するので、アーム機構部１０４の見かけ上の重量を低減させ、ピン部３ａ，５ａに作用する遠心力・慣性力を低減する。これにより、荷重シリンダ７８によるピン部３ａ，５ａに対する荷重付与の安定化や加工の高速化、あるいはクランクシャフト３，５の変形を防止することができる。
【００８０】
そして、この第５の実施形態においても、前記図７，図８に示した第３の実施形態と同様に、一対の上部，下部各アーム６７，６９で複数のクランクシャフト３，５を挟持してその複数のクランクシャフトに対して研磨加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるクランクシャフトの研磨加工装置を示す平面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図２に対し、一対のクランプアームを開放した状態を示す動作説明図である。
【図４】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】クランクシャフトの回転に伴うクランプ機構の旋回状態を示す動作説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係わるクランクシャフトの研磨加工装置を示す、図２に対応する図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係わるクランクシャフトのフィレットロール加工装置を示す正面図である。
【図８】図７の実施形態による加工動作説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係わるクランクシャフトのフィレットロール加工装置を示す正面図である。
【図１０】図９のサーボシリンダに代えてサーボモータを使用した例を示す正面図である。
【図１１】図７，図８によるフィレットロール加工装置を、図１〜図６における研磨加工装置に適用した第５の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１，３，５ クランクシャフト
１ａ，３ａ，５ａ ピン部（被加工部）
１ｃ，３ｃ，５ｃ ジャーナル部（被加工部）
９，１１，９０，１１０ クランプアーム
２１，２３ 加圧シュー（押圧部材，挟持部）
３３，１３１ 研磨用テープ
６７ 上部アーム（クランプアーム）
６９ 下部アーム（クランプアーム）
７８ 荷重シリンダ（荷重付与手段）
９３ 懸架シリンダ（懸架手段）
１０７ サーボシリンダ（懸架手段，サーボ機構）
１２１ サーボモータ（懸架手段，サーボ機構）
１２７，１２９ 加圧シュー（挟持部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を加工するクランクシャフトの加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃費向上のために、クランクシャフトの摺動面であるピン部やジャーナル部のフリクションを低減することが必要であり、そのために、現在研磨用テープを用いて上記した摺動面を研磨加工している（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
一方、上記したクランクシャフトのピン部やジャーナル部における軸方向両端の隅部に相当するフィレット部は、丸み（Ｒ：アール）を付けて強度確保を図っているが、このフィレット部の疲労強度を向上させるために、フィレットローラによりローリング（冷間圧延）加工して圧縮残留応力を付与している（例えば下記特許文献２参照）。
【０００４】
前者の研磨用テープを用いた加工は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持し、このクランプアームの被加工部に対する挟持面と被加工部との間に研磨用テープを介在させ、この研磨用テープを被加工部に対して相対移動させることで被加工部を研磨加工する。
【０００５】
一方後者のフィレットロール加工は、上述の研磨用テープを用いた加工と同様に一対のクランプアームを使用しており、この一対のクランプアームでピン部またはジャーナル部からなる被加工部を挟持した状態でクランクシャフトを回転させ、一方のクランプアームに設けたバックアップローラで被加工部を支持しながら、他方のクランプアームに設けたフィレットロールによりローリング加工を施す。
【特許文献１】特開２０００−２６３３９９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記したクランクシャフトの摺動面に対する研磨加工やフィレット部に対するローリング加工では、一対のクランプアームで一つのクランクシャフトの被加工部を挟持してその一つのクランクシャフトに対して加工しているため、加工効率が悪く、特に大量生産を行う場合には、改善が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部に対する加工効率を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持しつつ前記クランクシャフトの回転に伴い加工するクランクシャフトの加工方法において、前記クランクシャフトを複数平行に並列配置し、この複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれの被加工部を、前記一対のクランプアームの挟持部でそれぞれ挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトのそれぞれの被加工部に対して同時に加工することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一対のクランプアームで複数のクランクシャフトの被加工部を挟持してその複数のクランクシャフトに対して同時に加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す平面図である。ここでは３本のクランクシャフト１，３，５を互いに平行に並列配置し、それらの被加工部となる各ピン部１ａ，３ａ，５ａを同時に研磨加工している状態を示す。
【００１２】
各ピン部１ａ，３ａ，５ａは、その軸方向両側のアーム部１ｂ，３ｂ，５ｂを介してジャーナル部１ｃ，３ｃ，５ｃにそれぞれ連結している。
【００１３】
そして、３本のクランクシャフト１，３，５の互いに対応する位置（図１中で左右方向に重なる位置）にあるピン部１ａ，３ａ，５ａを、図１のＡ矢視図である図２に示すように、クランプ機構７によって挟持している。なお、図２は、図１に対してピン部１ａ，３ａ，５ａをジャーナル部１ｃ，３ｃ，５ｃに対して上下方向に位置させた状態を示している。
【００１４】
クランプ機構７は、上下一対のクランプアーム９，１１と、この各クランプアーム９，１１を、図２に示す閉じた状態と図３に示す開放した状態とに変位させる開閉機構部１３とをそれぞれ備えている。
【００１５】
開閉機構部１３は、各クランプアーム９，１１の一方の端部に一端を連結する連結アーム１５，１７と、各連結アーム１５，１７の他端に位置して各連結アーム１５，１７の一端側を互いに接近離反させる方向に移動させて、クランプアーム９，１１を開閉移動させるモータなどからなる開閉駆動部１９とをそれぞれ備える。
【００１６】
上記した一対のクランプアーム９，１１は、図３に示すように、各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対応する位置の互いに対向する部位に、半円弧状のピン部収容部９ａ，１１ａをそれぞれ備えている。ピン部収容部９ａ，１１ａには、半円筒形状の挟持部としての押圧部材となる加圧シュー２１，２３を設けている。この加圧シュー２１，２３の内側の凹曲面が、被加工部に対する挟持面となる。
【００１７】
また、図４に図２の一部を拡大して示すように、加圧シュー２１，２３とピン部収容部９ａ，１１ａとの間には、半円筒形状の油溜まり２５，２７を形成し、油溜まり２５，２７に一端が連通する作動油通路２９，３１をクランプアーム９，１１内にそれぞれ形成する。作動油通路２９，３１の他端は、図示しない作動油配管を介して切替バルブや油圧源を備える油圧装置に接続する。
【００１８】
また、加圧シュー２１，２３は、図４中で紙面に直交する方向の両端部を、クランプアーム９，１１の側面に対して移動可能に装着しかつ、図２のようにピン部１ａ，３ａ，５ａを挟持した状態で、ピン部１ａ，３ａ，５ａに対しクランプアーム９，１１とともに接近離反する方向に移動可能とする。
【００１９】
なお、上記した各作動油通路２９，３１は、互いに別系統の油圧回路を形成するものとする。
【００２０】
そして、ピン部１ａ，３ａ，５ａを研磨加工する際には、図３に示すように、各クランクシャフト１，３，５のピン部１ａ，３ａ，５ａを、ピン部収容部９ａ，１１ａに対応する位置とし、さらに研磨用テープ３３を、これらのピン部１ａ，３ａ，５ａを覆うように巻き渡した状態で、図２に示すように、クランプアーム９，１１を閉じる。
【００２１】
したがって、このとき、研磨用テープ３３は、ピン部１ａ，３ａ，５ａの外周面に接触可能な状態となる。研磨用テープ３３の両端は、ガイドローラ３５，３７を介してテープ保持部３９，４１に接続する。ガイドローラ３５，３７は、特に図示していないが、クランプアーム９，１１の旋回運動に伴う研磨用テープ３３の移動に伴って、スプリングなどに支持されてその位置が移動可能となっている。
【００２２】
なお、図２ではガイドローラ３５，３７のみ示しているが、さらに多数のガイドローラを適宜設けることで、研磨用テープ３３の移動に容易に追随することが可能である。
【００２３】
また、研磨用テープ３３は、クランプアーム９，１１に挟まれた状態で、クランプアーム９，１１およびピン部１ａ，３ａ，５ａに対して相対移動可能である。
【００２４】
図１に示すように、中央のクランクシャフト３の軸方向一方の端部の中心に形成したピン挿入凹部４３には、モータ４５から突出する駆動側支持ピン４７を挿入固定し、ピン挿入凹部４３から半径方向外側位置に設けた嵌合孔４９には、モータ４５から突出する回転駆動ピン５１を挿入固定する。モータ４５は、研磨加工装置本体の一方のベース部５３に固定する。
【００２５】
駆動側支持ピン４７は、その軸芯を中心として回転し、一方回転駆動ピン５１は、駆動側支持ピン４７を中心としてその周囲を旋回運動する。このような駆動側支持ピン４７の回転運動と回転駆動ピン５１の旋回運動は、モータ４５に内蔵される連結機構部より、互いに連動して動作する。
【００２６】
上記した中央のクランクシャフト３の軸方向他方の端部は、研磨加工装置本体の他方のベース部５５から突出する従動側支持ピン５７に回転支持させる。
【００２７】
また、中央のクランクシャフト３の両側に位置するクランクシャフト１，５は、その軸方向一方の端部を、研磨加工装置本体の前記した一方のベース部５３から突出する支持ピン５９，６１に回転可能に支持させるとともに、他方の端部を、研磨加工装置本体の他方のベース部５５から突出する支持ピン６３，６５に回転可能に支持させる。
【００２８】
すなわち、上記した駆動側支持ピン４７，従動側支持ピン５７および支持ピン５９，６１，６３，６５は、複数のクランクシャフトをその各ジャーナル部を中心として回転可能に支持する回転支持部を構成している。また、モータ４５，駆動側支持ピン４７および回転駆動ピン５１は、複数のクランクシャフトの内の１本を、そのジャーナル部を中心として回転させる回転駆動部を構成している。
【００２９】
次に、３本のクランクシャフト１，３，５の各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対する研磨加工動作について説明する。
【００３０】
図１のように、研磨加工装置本体のベース部５３，５５に３本のクランクシャフト１，３，５のそれぞれの両端を支持させた状態で、図３に示すように、研磨用テープ３３を、これらの各ピン部１ａ，３ａ，５ａを覆うように巻き渡し、さらに開放状態のクランプアーム９，１１のピン部収容部９ａ，１１ａを各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対応する位置とした状態でクランプアーム９，１１を閉じ、図２の状態とする。
【００３１】
その後、図示しない油圧装置から、加圧シュー２１，２３とピン部収容部９ａ，１１ａとの間の油溜まり２５，２７に作動油を供給し、加圧シュー２１，２３をピン部１ａ，３ａ，５ａに対して油圧により加圧する。
【００３２】
この状態で、モータ４５を駆動するが、このとき中央のクランクシャフト３のピン挿入凹部４３に挿入固定した状態の駆動側支持ピン４７を回転させつつ、嵌合孔４９に挿入した回転駆動ピン５１を、駆動側支持ピン４７を中心として旋回させることで、クランクシャフト３をそのジャーナル部３ｃを中心として回転させる。
【００３３】
クランクシャフト３の回転により、図５に示すように、そのピン部３ａがジャーナル部３ｃを中心として旋回し、これに伴いピン部３ａを挟持しているクランプ機構７も同時に旋回して、両側のクランクシャフト１，５のピン部１ａ，５ａも、そのジャーナル部１ｃ，５ｃを中心として旋回する。
【００３４】
このようなクランプ機構７の旋回運動の際に、クランプアーム９，１１に挟持されている部分の研磨用テープ３３も、旋回運動することになるが、この旋回運動に追随するように、ガイドローラ３５，３７が適宜移動して研磨用テープ３３の変位を吸収し、このとき研磨用テープ３３が各ピン部１ａ，３ａ，５ａに対して摺動しつつ相対移動してその外周面を研磨する。
【００３５】
このように、上記した第１の実施形態によれば、一対のクランプアーム９，１１で複数のクランクシャフト１，３，５を挟持してその複数のクランクシャフトに対して研磨加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【００３６】
また、上記した研磨加工時には、加圧シュー２１，２３とピン部収容部９ａ，１１ａとの間に作動油を供給し、加圧シュー２１，２３をピン部１ａ，３ａ，５ａに対して油圧により加圧しているので、研磨作業を効率よく行うことができる。
【００３７】
なお、上記した研磨加工時に、加圧シュー２１，２３の作動流体側に、弾性部材を設けてもよい。これにより、加圧シュー２１，２３をピン部１ａ，３ａ，５ａに対してより確実に加圧することができる。
【００３８】
また、上記実施形態において、中央のクランクシャフト３を、そのピン部３ａに対して加工を実施しない、いわゆるダミーのクランクシャフトとし、両側のクランクシャフト１，５のピン部１ａ，５ａに対してのみ研磨加工を行うようにしてもよい。
【００３９】
これにより、モータ４５によって直接回転駆動されて、被加工部であるピン部３ａに対する荷重変動が発生しやすい中央のクランクシャフト３のピン部３ａに対する加工むらを防止することができる。
【００４０】
このとき、ダミーのクランクシャフトのピン部と、このピン部を支持するクランプアーム９，１１との間に、潤滑油を注油することで、この部位の焼き付きを防止することができる。あるいは、ダミーのクランクシャフトの特にピン部の材質をＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）とすることで、球状黒鉛により潤滑機能を持たせ、上記部位の焼き付きを防止することができる。
【００４１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す、前記図２に対応する図であり、ここでは前記図１〜５に示した第１の実施形態に対し、２本のクランクシャフト３，５を互いに平行に並列配置し、それらの被加工部となる各ピン部３ａ，５ａを同時に加工している状態を示す。
【００４２】
この場合、クランプ機構７０における一対のクランプアーム９０，１１０は、２本のクランクシャフト３，５を保持できるよう図２のクランプアーム９，１１より長さを短くし、図６中で右側のクランクシャフト３に対して前記図１に示したものと同様のモータ４５によって回転駆動する。
【００４３】
この際、図６中で左側のクランクシャフト５に対しても、前記図１に示したものと同様のモータ４５によって回転駆動させることで、クランクシャフト３のみを回転駆動する場合のピン部５ａに作用する荷重変動によるピン部５ａの加工むらを防止することができる。
【００４４】
なお、前記図１〜５に示した第１の実施形態においても、ピン部１ａ，５ａの加工むらを防止するために、両側のクランクシャフト１，５を前記図１に示したものと同様のモータ４５によって回転駆動させるようにしてもよい。
【００４５】
図７は、本発明の第３の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す正面図である。この加工装置は、２本のクランクシャフト３，５を互いに平行に並列配置し、その被加工部となる各ピン部３ａ，５ａを同時にフィレットロール加工する。図７に示すクランクシャフト３，５は、ジャーナル部３ｃ，５ｃを中心としてその上下にピン部３ａ，５ａが位置している。
【００４６】
上記したクランクシャフトの加工装置は、一対のクランプアームとして上部アーム６７および下部アーム６９をそれぞれ備えており、図７はこれら各アーム６７，６９が互いに離反している加工待機時の原位置にある状態を示している。
【００４７】
上部アーム６７の図７中で左右両端の下部アーム６９に対向する位置には、ロールカセット７１を装着し、ロールカセット７１にはフィレットロール７３を回転可能に設けている。一方、下部アーム６９の上記したロールカセット７１に対向する位置には、レストロールカセット７５を装着し、レストロールカセット７５には、一対のレストローラ７７を回転可能に設けている。
【００４８】
上部，下部各アーム６７，６９のロールカセット７１およびレストロールカセット７５付近が、クランプアームの挟持部となり、この各挟持部で挟持した状態のクランクシャフト３，５相互の中間部分に荷重付与手段としての荷重シリンダ７８を配置する。
【００４９】
荷重シリンダ７８は、そのシリンダ本体７９の上部に位置する基端側の取付部８１を、取付ピン８１ａを介して上部アーム６７に回転可能に取り付ける一方、シリンダ本体７９から下方に向けて突出するピストンロッド８３先端の取付部８５を、取付ピン８５ａを介して下部アーム６９に回転可能に取り付ける。
【００５０】
上記した荷重シリンダ７８の作動により、上部アーム６７と下部アーム６９とが互いに接近離反移動し、接近する方向に作動させることで、クランクシャフト３，５の被加工部に対して所定の荷重を付与する。
【００５１】
荷重シリンダ７８と、左右のロールカセット７１およびレストロールカセット７５との間の下部アーム６９には、上部アーム６７に向けて突出するガイドロッド８９を設けている。一方下部アーム６９には、このガイドロッド８９を受け入れるラフガイド孔９１を設けている。上記したガイドロッド８９とラフガイド孔９１とで、上部アーム６７と下部アーム６９とが互いに接近離反移動する際のラフガイドとなるガイド部を構成している。
【００５２】
また、上部アーム６７は、左右のロールカセット７１付近の上端部に連結する懸架手段としての懸架シリンダ９３が支持している。懸架シリンダ９３は、そのシリンダ本体９５の上部に位置する基端側の取付部９７を、取付ピン９７ａを介して加工装置本体のベース部９９に回転可能に取り付ける。
【００５３】
一方、シリンダ本体９５から下方に向けて突出するピストンロッド１０１先端の取付部１０３は、取付ピン１０３ａを介して上部アーム６７に回転可能に取り付ける。
【００５４】
上記した懸架シリンダ９３は、図７に示す加工待機時には原位置を保持し、図８に示す加工時には上部，下部各アーム６７，６９などを有するアーム機構部１０４の自重による重力方向の荷重を打ち消す方向の荷重を付与するように作動する油圧回路１０５を備えている。
【００５５】
次に、２本のクランクシャフト３，５の各ピン部３ａ，５ａの軸方向両端部における隅部であるフィレット部に対するローリング加工動作について説明する。
【００５６】
図７に示す加工待機時のように、上部アーム６７と下部アーム６９との間を広げて開放した状態で、２本のクランクシャフト３，５を矢印Ｂで示す左右両側から、左右のロールカセット７１とレストロールカセット７５との間に搬入する。
【００５７】
搬入後のクランクシャフト３，５は、前記図１に示した研磨加工装置と同様の回転駆動部および回転支持部を適用している前記図６の例と同様な方法で回転可能に保持する。すなわち、一方のクランクシャフト３を、図１に示してあるモータ４５の駆動側支持ピン４７と従動側支持ピン５７とにより回転駆動し、他方のクランクシャフト５を、同支持ピン６１，６５によって回転可能に支持する。
【００５８】
この際、他方のクランクシャフト５側にもモータ４５を設けて両クランクシャフト３，５を同期回転させてもよい。
【００５９】
図７の加工待機時の状態から、荷重シリンダ７８を、ピストンロッド８３が引き込む方向に作動させると、下部アーム６９が上昇して上部アーム６７に接近する。この接近により、下部アーム６９側のレストローラ７７が、ピン部３ａ，５ａにまず接触し、その後上部アーム６７側のフィレットロール７３がピン部３ａ，５ａ両端のフィレット部に接触する。
【００６０】
これにより、クランクシャフト３，５は、そのピン部３ａ，５ａを、上部アーム６７と下部アーム６９とで挟持した状態となる。このとき荷重シリンダ７８が付与する荷重値は、１本のクランクシャフトに対して４０００Ｎであると仮定すると、全体で８０００Ｎとなる。そしてこのときの懸架シリンダ９３は、上部，下部各アーム６７，６９などからなるアーム機構部１０４を、上下方向の適宜位置となる状態でつり合うように支持する。
【００６１】
この状態で、前記図１のものと同様のモータ４５の駆動により、一方のクランクシャフト３を、そのジャーナル部３ｃを中心として回転させ、この回転により、ピン部３ａがジャーナル部３ｃを中心として旋回する。これに伴いピン部３ａを挟持している上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４も同時に旋回して、他方のクランクシャフト５のピン部５ａも、そのジャーナル部５ｃを中心として旋回する。
【００６２】
図８では、上記旋回運動するピン部３ａ，５ａの軸心の旋回軌跡を、ジャーナル部３ｃ，５ｃの軸心を中心とするピン旋回軌跡円Ｐとして示している。なお、図８では上記加工しているピン部３ａ，５ａとは別の、ジャーナル部３ｃ，５ｃを境にして反対側に位置するピン部３ａ，５ａは省略している。
【００６３】
そして、この旋回運動の際に、下部アーム６９側のレストローラ７７がピン部３ａ，５ａに対して回転しながら支持しつつ、上部アーム６７側のフィレットロール７３がピン部３ａ，５ａの軸方向両端のフィレット部に対して回転しつつローリング加工を施し、フィレット部の疲労強度を高める。
【００６４】
上記したローリング加工時でのアーム機構部１０４の旋回運動の際には、懸架シリンダ９５が、アーム機構部１０４に対しその自重による重力方向の荷重を打ち消すように動作するので、アーム機構部１０４の見かけ上の重量を低減させ、ピン部３ａ，５ａに作用する遠心力・慣性力を低減する。これにより、荷重シリンダ７８によるピン部３ａ，５ａに対する荷重付与の安定化や加工の高速化、あるいはクランクシャフト３，５の変形を防止することができる。
【００６５】
そして、この第３の実施形態においても、前記図１に示した第１の実施形態と同様に、一対の上部，下部各アーム６７，６９で複数のクランクシャフト３，５を挟持してその複数のクランクシャフトに対してフィレット加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【００６６】
また、第３の実施形態においては、ピン部３ａ，５ａになどの被加工部に対し、その軸線に直交する方向から荷重を均等に付与するので、被加工部に対して最適な荷重を付与することができるとともに、フィレットロール７３を受ける図示しないリテーナの偏磨耗を防止して長寿命化を達成できる。
【００６７】
さらに、上部アーム６７と下部アーム６９とは常にほぼ平行状態のまま、荷重シリンダ７８によりクランクシャフト３，５に対して荷重を安定的に付与できるので、ピン部３ａ，５ａなどの被加工部の径が相違するクランクシャフトを加工する際にも容易に対応でき、ロールカセット７１とレストローラカセット７５との互いの平行状態を保持するために、これら各カセットを交換する必要がない。
【００６８】
図９は、本発明の第４の実施形態に係わるクランクシャフトの加工装置を示す正面図である。この実施形態は、前記図７，図８に示した第３の実施形態における懸架シリンダ９３に代えて、サーボ機構としてのサーボシリンダ１０７を使用している。
【００６９】
サーボシリンダ１０７は、油圧ユニット１０９に接続している制御バルブ１１１を介して制御装置１１３が動作を制御する。この場合、２つのサーボシリンダ１０７は、そのピストンロッド１１５先端の取付部１１６相互の間隔が、シリンダ本体１１７の基端側の取付部１１９相互の間隔よりも狭くしている。
【００７０】
ピストンロッド１１５先端の取付部１１６は、取付ピン１１６ａを介して上部アーム６７に対して回転可能に取り付け、シリンダ本体１１７の取付部１１９は、取付ピン１１９ａを介して加工装置本体のベース部９９に対して回転可能に取り付ける。
【００７１】
この場合、図７，図８と同様にしてピン部３ａ，５ａのフィレット部をローリング加工する際に、サーボシリンダ１０７が、上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４の旋回運動に同期して作動し、前記した懸架シリンダ９３と同様にしてアーム機構部１０４の見かけ上の重量を減少させる。
【００７２】
このように第４の実施形態では、アーム機構部１０４の旋回運動に同期してサーボシリンダ１０７が作動するので、ピン部３ａ，５ａに作用する遠心力・慣性力をより一層低減することができ、さらなる荷重シリンダ７８による荷重付与の安定化や加工の高速化、クランクシャフト３，５の変形防止を達成することができる。
【００７３】
図１０は、図９のサーボシリンダ１０７に代えてサーボモータ１１９を使用した例を示している。サーボモータ１１９は、モータ本体１２１から図１０中で下方に突出する進退移動可能なロッド１２３を備え、その先端の取付部１２５を、取付ピン１２５ａを介して上部アーム６７に回転可能に取り付ける。一方モータ本体１２１は、その取付部１２７を、加工装置本体のベース部９９に設けた取付ブラケット１２９に、取付ピン孔１２７ａを介して回転可能に取り付ける。
【００７４】
上記図１０に示した例においても、図９に示した第４の実施形態と同様にしてピン部３ａ，５ａのフィレット部をローリング加工する際に、サーボモータ１２１が、上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４の旋回運動に同期して、前記図８に示した懸架シリンダ９３と同様にしてアーム機構部１０４の見かけ上の重量を減少させるよう作動するので、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
図１１は、前記図７，図８に示した第３の実施形態によるフィレットロール加工装置を、前記図１〜図６における研磨用テープを用いたピン部に対する研磨加工に適用した第５の実施形態を示すもので、図７，図８と異なる部位のみ説明し、図７，図８と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
この実施形態では、前記図７，図８におけるロールカセット７１およびレストロールカセット７５に代えて、前記図３に示した加圧シュー２１，２３に相当する加圧シュー１２７，１２９をそれぞれ設けている。
【００７７】
そして、クランクシャフト３，５のピン部３ａ，５ａを研磨加工する際には、ピン部３ａ，５ａと加圧シュー１２７，１２９との間に研磨用テープ１３１を介在させる。研磨用テープ１３１は、上部，下部各アーム６７，６９の図１１中で左右両端に設けたローラ保持ブラケット１３７，１３９の上端部，下端部にそれぞれ設けたテープ保持部１３３，１３５に端部を保持させ、途中位置で、ローラ保持ブラケット１３７，１３９の下端部，上端部にそれぞれ設けたガイドローラ１４１，１４３に掛け渡して加圧シュー１２７，１２９相互間に延出させる。
【００７８】
また、加圧シュー１２７，１２９とガイドロッド８９との間にも、ガイドローラ１４５，１４７を設け、上記加圧シュー１２７，１２９相互間に延出させた研磨用テープ１３１を、このガイドローラ１４５，１４７に掛け渡す。ガイドローラ１４５，１４７は、上部，下部各アーム６７，６９に対し、それぞれスプリングなどによってその位置が互いに接近離反する方向に移動可能となっている。
【００７９】
上記図１１に示した第５の実施形態においても、図７，図８に示したフィレットロール加工と同様に、上部，下部各アーム６７，６９からなるアーム機構部１０４の旋回運動の際には、懸架シリンダ９３が、アーム機構部１０４に対してその自重による重力方向の荷重を打ち消す方向に動作するので、アーム機構部１０４の見かけ上の重量を低減させ、ピン部３ａ，５ａに作用する遠心力・慣性力を低減する。これにより、荷重シリンダ７８によるピン部３ａ，５ａに対する荷重付与の安定化や加工の高速化、あるいはクランクシャフト３，５の変形を防止することができる。
【００８０】
そして、この第５の実施形態においても、前記図７，図８に示した第３の実施形態と同様に、一対の上部，下部各アーム６７，６９で複数のクランクシャフト３，５を挟持してその複数のクランクシャフトに対して研磨加工するので、加工効率が高まり、特に大量生産を行う場合には有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるクランクシャフトの研磨加工装置を示す平面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図２に対し、一対のクランプアームを開放した状態を示す動作説明図である。
【図４】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】クランクシャフトの回転に伴うクランプ機構の旋回状態を示す動作説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係わるクランクシャフトの研磨加工装置を示す、図２に対応する図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係わるクランクシャフトのフィレットロール加工装置を示す正面図である。
【図８】図７の実施形態による加工動作説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係わるクランクシャフトのフィレットロール加工装置を示す正面図である。
【図１０】図９のサーボシリンダに代えてサーボモータを使用した例を示す正面図である。
【図１１】図７，図８によるフィレットロール加工装置を、図１〜図６における研磨加工装置に適用した第５の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１，３，５ クランクシャフト
１ａ，３ａ，５ａ ピン部（被加工部）
１ｃ，３ｃ，５ｃ ジャーナル部（被加工部）
９，１１，９０，１１０ クランプアーム
２１，２３ 加圧シュー（押圧部材，挟持部）
３３，１３１ 研磨用テープ
６７ 上部アーム（クランプアーム）
６９ 下部アーム（クランプアーム）
７８ 荷重シリンダ（荷重付与手段）
９３ 懸架シリンダ（懸架手段）
１０７ サーボシリンダ（懸架手段，サーボ機構）
１２１ サーボモータ（懸架手段，サーボ機構）
１２７，１２９ 加圧シュー（挟持部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持しつつ前記クランクシャフトの回転に伴い加工するクランクシャフトの加工方法において、前記クランクシャフトを複数平行に並列配置し、この複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれの被加工部を、前記一対のクランプアームの挟持部でそれぞれ挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトのそれぞれの被加工部に対して同時に加工することを特徴とするクランクシャフトの加工方法。
【請求項２】
前記クランプアームの前記被加工部に対する挟持面と前記被加工部との間に研磨用テープを介在させ、この研磨用テープを前記被加工部に対して相対移動させることで被加工部を研磨加工することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項３】
前記一対のクランプアームの前記被加工部に対応する部位に、前記クランプアームから前記被加工部に向けて移動可能となる押圧部材を設け、この押圧部材と前記クランプアームとの間に作動流体を供給して前記押圧部材を前記被加工部に向けて押圧し、前記押圧部材と前記被加工部との間に介在させている前記研磨用テープを前記被加工部に押しつけて研磨加工することを特徴とする請求項２に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項４】
前記作動流体と前記押圧部材との間に弾性部材を設けたとことを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項５】
前記被加工部の軸方向両端の隅部にローラを押し付けてローリング加工することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項６】
前記一対のクランプアームを、互いにほぼ平行な状態で一対のガイド部に沿って接近離反移動可能に設けるとともに、前記一対のガイド部相互間に設けた荷重付与手段により、前記一対のクランプアームを互いに接近する方向に移動させて、前記被加工部に荷重を付与することを特徴とする請求項１，２または５に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項７】
前記一対のクランプアームを鉛直方向上部に位置する上部アームと同下部に位置する下部アームとで構成し、前記上部アームを、これら上部，下部各アームを有するアーム機構部の自重による重力方向の荷重を打ち消す方向に荷重を付与する懸架手段で支持することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項８】
前記懸架手段による前記上部アームの支持を、サーボ機構を用いて行うことを特徴とする請求項７に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項９】
前記複数のクランクシャフトをその各ジャーナル部を中心として回転可能に支持するとともに、前記複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれのピン部を、前記一対のクランプアームで挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトの内の１本を、そのジャーナル部を中心として回転させることで、前記各ピン部とともに前記一対のクランプアームを旋回運動させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項１０】
前記ジャーナル部を中心として回転させるクランクシャフトは、互いに並列配置した少なくとも３本のクランクシャフトの中心側に位置していることを特徴とする請求項９に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項１１】
前記ジャーナル部を中心として回転させるクランクシャフトに対し、その長手方向両端の中心を回転支持した状態で、前記長手方向両端の中心から半径方向外側部位を支持して回転させることを特徴とする請求項９または１０に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項１２】
クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持しつつ前記クランクシャフトの回転に伴い加工するクランクシャフトの加工装置において、前記クランクシャフトを複数平行に並列配置し、この複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれの被加工部を、挟持部によってそれぞれ挟持する一対のクランプアームを備えていることを特徴とするクランクシャフトの加工装置。
【請求項１３】
前記クランプアームの前記被加工部に対する挟持面と前記被加工部との間に研磨用テープを介在させ、この研磨用テープを前記被加工部に対して相対移動させることで被加工部を研磨加工することを特徴とする請求項１２に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１４】
前記被加工部の軸方向両端の隅部にローラを押し付けてローリング加工することを特徴とする請求項１２に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１５】
前記一対のクランプアームを、互いにほぼ平行な状態で一対のガイド部に沿って接近離反移動可能に設けるとともに、前記一対のガイド部相互間に、前記一対のクランプアームを互いに接近する方向に移動させて前記被加工部に荷重を付与する荷重付与手段を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１６】
前記一対のクランプアームを鉛直方向上部に位置する上部アームと同下部に位置する下部アームとで構成し、前記上部アームを、これら上部，下部各アームを有するアーム機構部の自重による重力方向の荷重を打ち消す方向に荷重を付与する懸架手段を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１７】
前記懸架手段による前記上部アームの支持を、サーボ機構を用いて行うことを特徴とする請求項１６に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１８】
前記複数のクランクシャフトをその各ジャーナル部を中心として回転可能に支持する回転支持部を設けるとともに、前記複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれのピン部を、前記一対のクランプアームで挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトの内の１本を、そのジャーナル部を中心として回転させることで、前記各ピン部とともに前記一対のクランプアームを旋回運動させる回転駆動部を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１】
クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持しつつ前記クランクシャフトの回転に伴い加工するクランクシャフトの加工方法において、前記クランクシャフトを複数平行に並列配置し、この複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれの被加工部を、前記一対のクランプアームの挟持部でそれぞれ挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトのそれぞれの被加工部に対して同時に加工することを特徴とするクランクシャフトの加工方法。
【請求項２】
前記クランプアームの前記被加工部に対する挟持面と前記被加工部との間に研磨用テープを介在させ、この研磨用テープを前記被加工部に対して相対移動させることで被加工部を研磨加工することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項３】
前記一対のクランプアームの前記被加工部に対応する部位に、前記クランプアームから前記被加工部に向けて移動可能となる押圧部材を設け、この押圧部材と前記クランプアームとの間に作動流体を供給して前記押圧部材を前記被加工部に向けて押圧し、前記押圧部材と前記被加工部との間に介在させている前記研磨用テープを前記被加工部に押しつけて研磨加工することを特徴とする請求項２に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項４】
前記作動流体と前記押圧部材との間に弾性部材を設けたとことを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項５】
前記被加工部の軸方向両端の隅部にローラを押し付けてローリング加工することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項６】
前記一対のクランプアームを、互いにほぼ平行な状態で一対のガイド部に沿って接近離反移動可能に設けるとともに、前記一対のガイド部相互間に設けた荷重付与手段により、前記一対のクランプアームを互いに接近する方向に移動させて、前記被加工部に荷重を付与することを特徴とする請求項１，２または５に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項７】
前記一対のクランプアームを鉛直方向上部に位置する上部アームと同下部に位置する下部アームとで構成し、前記上部アームを、これら上部，下部各アームを有するアーム機構部の自重による重力方向の荷重を打ち消す方向に荷重を付与する懸架手段で支持することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項８】
前記懸架手段による前記上部アームの支持を、サーボ機構を用いて行うことを特徴とする請求項７に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項９】
前記複数のクランクシャフトをその各ジャーナル部を中心として回転可能に支持するとともに、前記複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれのピン部を、前記一対のクランプアームで挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトの内の１本を、そのジャーナル部を中心として回転させることで、前記各ピン部とともに前記一対のクランプアームを旋回運動させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項１０】
前記ジャーナル部を中心として回転させるクランクシャフトは、互いに並列配置した少なくとも３本のクランクシャフトの中心側に位置していることを特徴とする請求項９に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項１１】
前記ジャーナル部を中心として回転させるクランクシャフトに対し、その長手方向両端の中心を回転支持した状態で、前記長手方向両端の中心から半径方向外側部位を支持して回転させることを特徴とする請求項９または１０に記載のクランクシャフトの加工方法。
【請求項１２】
クランクシャフトのピン部またはジャーナル部からなる被加工部を、一対のクランプアームで挟持しつつ前記クランクシャフトの回転に伴い加工するクランクシャフトの加工装置において、前記クランクシャフトを複数平行に並列配置し、この複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれの被加工部を、挟持部によってそれぞれ挟持する一対のクランプアームを備えていることを特徴とするクランクシャフトの加工装置。
【請求項１３】
前記クランプアームの前記被加工部に対する挟持面と前記被加工部との間に研磨用テープを介在させ、この研磨用テープを前記被加工部に対して相対移動させることで被加工部を研磨加工することを特徴とする請求項１２に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１４】
前記被加工部の軸方向両端の隅部にローラを押し付けてローリング加工することを特徴とする請求項１２に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１５】
前記一対のクランプアームを、互いにほぼ平行な状態で一対のガイド部に沿って接近離反移動可能に設けるとともに、前記一対のガイド部相互間に、前記一対のクランプアームを互いに接近する方向に移動させて前記被加工部に荷重を付与する荷重付与手段を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１６】
前記一対のクランプアームを鉛直方向上部に位置する上部アームと同下部に位置する下部アームとで構成し、前記上部アームを、これら上部，下部各アームを有するアーム機構部の自重による重力方向の荷重を打ち消す方向に荷重を付与する懸架手段を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１７】
前記懸架手段による前記上部アームの支持を、サーボ機構を用いて行うことを特徴とする請求項１６に記載のクランクシャフトの加工装置。
【請求項１８】
前記複数のクランクシャフトをその各ジャーナル部を中心として回転可能に支持する回転支持部を設けるとともに、前記複数のクランクシャフトの互いに対応する位置にあるそれぞれのピン部を、前記一対のクランプアームで挟持した状態で、前記複数のクランクシャフトの内の１本を、そのジャーナル部を中心として回転させることで、前記各ピン部とともに前記一対のクランプアームを旋回運動させる回転駆動部を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のクランクシャフトの加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３１５１６８（Ｐ２００６−３１５１６８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４９５１０（Ｐ２００５−３４９５１０）
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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