クランクシャフトの製造方法及び製造装置
【課題】別途の曲げ加工工程を省略し、製造装置を簡易化及び小型化すること。
【解決手段】最初に、軸素材８上の中間部位にフローティングダイ１０を保持し、軸素材８の半径方向におけるフローティングダイ１０の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する。次に、軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、軸素材８を据え込み、フローティングダイ１０の特定方向ＳＤへの移動を許容して中間部位を特定方向ＳＤへ座屈させることにより、軸素材８からクランクシャフトを製造する。
【解決手段】最初に、軸素材８上の中間部位にフローティングダイ１０を保持し、軸素材８の半径方向におけるフローティングダイ１０の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する。次に、軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、軸素材８を据え込み、フローティングダイ１０の特定方向ＳＤへの移動を許容して中間部位を特定方向ＳＤへ座屈させることにより、軸素材８からクランクシャフトを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１、特許文献２に記載される技術が知られている。特許文献１には、一体のダイを用いることにより、寸法精度に優れたクランクシャフトを効率的に製造する製造方法及び製造装置が記載されている。この製造方法は、筒状又は棒状の素材（軸素材）の両端をそれぞれ一体型のダイに嵌合させた後、少なくとも一方のダイを素材の軸方向に移動させ、ダイに設けられている第１のパンチにより軸素材の両端面を加圧してダイとともに据込加工を行う。一方、クランクシャフトのピン部に対応する軸素材の一部位を軸方向に直交する方向へ第２のパンチにより加圧して曲げ加工を施す。これによってピン部を有するクランクシャフトを製造している。また、この製造装置は、軸素材の軸方向に進退自在な摺動台と、摺動台に設けられ軸素材の端部を嵌合自在な一体型のダイと、ダイに嵌合された軸素材の端面を加圧してダイとともに据込加工を行う第１のパンチと、軸素材を軸方向と直交する方向に加圧して曲げ加工を行う第２のパンチとを備える。この製造装置では、摺動台に設けられた一体型のダイとこのダイに設けられた第１のパンチとにより軸素材に据込加工を施す一方、第２のパンチにより軸素材に曲げ加工を施す。これによってピン部を有するクランクシャフトを精度良く製造するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−６０８３７号公報
【特許文献２】特開平８−１０８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の技術では、軸素材のピン部に対応する部位を軸方向と直交する方向、すなわち軸素材の半径方向へ曲げ加工するために、第１のパンチとは別の第２のパンチを使用した曲げ加圧工程を設けていたことから、その工程の分だけ製造に時間がかかることになった。また、第２のパンチに加圧力を供給するために、第１のパンチとは別の油圧装置が必要となり、製造装置が大掛かりとなっていた。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、別途の曲げ加工工程を省略することを可能としたクランクシャフトの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、軸素材の所定部位における半径方向への変形を特定方向以外の方向につき規制しながら軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、軸素材を据え込み、所定部位を特定方向へ座屈させることを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材が据え込まれ、所定部位が特定方向へ座屈されて曲げられ、クランクシャフトが製造される。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、軸素材上の所定部位にダイを保持し、軸素材の半径方向におけるダイの移動を特定方向以外の方向につき規制する第１の工程と、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、軸素材を据え込み、ダイを特定方向へ移動を許容して所定部位を特定方向へ座屈させる第２の工程とを備えたことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、第１の工程では、軸素材上の所定部位に保持されたダイの移動が、軸素材の半径方向における特定方向以外の方向につき規制された状態となる。第２の工程では、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材が据え込まれ、ダイが特定方向へ移動を許容され、所定部位が特定方向へ座屈されて曲げられ、ダイにより成形され、クランクシャフトが製造される。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造装置において、軸素材上に付けられるダイと、軸素材上の所定部位にてダイを保持する保持部材と、軸素材の半径方向におけるダイ及び保持部材の移動を特定方向以外の方向につき規制する移動規制手段と、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加える荷重供給手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、軸素材上にダイを付け、軸素材上の所定部位にて保持部材によりダイを保持する。また、軸素材の半径方向におけるダイ及び保持部材の移動を特定方向以外の方向につき移動規制手段により規制する。この状態で、荷重供給手段により軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材が据え込まれ、所定部位が特定方向へ座屈されて曲げられ、ダイにより成形され、クランクシャフトが製造される。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、保持部材は、ダイの外周に圧着される円環状部材であることと、移動規制手段は、円環状部材の周囲に配置され、先端が円環状部材の外周に接触可能に設けられた複数の接触部材であることとを備えたことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、軸素材上に付けられたダイは、その外周に円環状部材が圧着されることで所定部位に保持される。この状態で、円環状部材の外周に接触可能に設けられた複数の接触部材により、ダイ及び円環状部材の移動が特定方向を除いて規制される。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置にて先端を軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が２本の接触部材の間にて先端を軸素材の中心へ向けて配置されることを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、互いに対向する２本の接触部材の間であって、残りの１本の接触部材の位置に対し軸素材を挟んだ反対側の方向が特定方向とされる。そして、これら３本の接触部材により、特定方向以外の方向へのダイ及び円環状部材の移動が規制される。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置より特定方向側へ所定角度ずれた位置にて先端を軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が２本の接触部材の間にて先端を軸素材の中心へ向けて配置されることを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、互いに対向する２本の接触部材の間であって、残りの１本の接触部材の位置に対し軸素材を挟んだ反対側の方向が特定方向とされる。そして、これら３本の接触部材により、特定方向以外の方向へのダイ及び円環状部材の移動が規制される。ここで、互いに対向する２本の接触部材が特定方向側へ所定角度ずれた位置に配置されるので、円環状部材に対する２本の接触部材の接触抵抗が増す。従って、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えたとき、ダイ及び円環状部材はすぐには特定方向へ動かず、軸素材は圧縮される。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、移動規制手段に対して設けられ、移動規制手段を保持部材に対し進退させるアクチュエータと、アクチュエータを荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１９】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、移動規制手段を保持部材に対し進退させることにより、ダイ及び保持部材の特定方向への移動が規制又は許容される。ここで、アクチュエータの動作が制御手段により荷重供給手段の動作に合わせて制御されるので、軸素材に圧縮荷重が加わるタイミングに合わせて、ダイ及び保持部材の特定方向への移動が許容される。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、複数の接触部材のそれぞれに対して設けられ、各接触部材を円環状部材に対し進退させる複数のアクチュエータと、各アクチュエータを荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、複数の接触部材を円環状部材に対し進退させることにより、ダイ及び円環状治の特定方向への移動が規制又は許容される。ここで、各アクチュエータの動作が制御手段により荷重供給手段の動作に合わせて制御されるので、軸素材に圧縮荷重が加わるタイミングに合わせて、ダイ及び円環状部材の特定方向への移動が許容される。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、別途の曲げ加工工程を省略することができ、クランクシャフトの製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、別途の曲げ加工工程を省略することができ、クランクシャフトの製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、別途の曲げ加工工程を省略することができ、クランクシャフトの製造サイクルタイムを短縮することができる。また、曲げ加工工程を省略した分だけ製造装置を簡易化及び小型化することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、軸素材に対するダイの着脱を容易にすることができ、軸素材の座屈方向を比較的簡単な構成で規制することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、ピン部のショルダー部分にダレが生じることを防止でき、クランクシャフトに割れが生じることを防止することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、クランクシャフトの製造サイクルタイムを更に短縮することができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、クランクシャフトの製造サイクルタイムを更に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１に、クランクシャフトの製造装置１を縦断面図により示す。図２に、この製造装置１を図１のＡ−Ａ線断面図（横断面図）により示す。この製造装置１は、土台となる固定治具２と、固定治具２の上に立てられた案内治具３と、案内治具３の内周に沿って上下動可能に設けられた押し治具４と、案内治具３の内側にて固定治具２と押し治具４との間に配置されるフローティング治具５とを備える。
【００３２】
固定治具２は、中央に固定ダイ６を含む。固定ダイ６の上面には、凹部６ａが形成される。案内治具３は円筒形をなす。押し治具４は、中央に押しダイ７を含む。押しダイ７の下面には、凹部７ａが形成される。図１に示すように、この製造装置１は、軸素材８の上下両端部を固定ダイ６の凹部６ａと押しダイ７の凹部７ａにそれぞれ嵌め入れることにより、軸素材８を固定治具２と押し治具４との間に垂直に支持するようになっている。押し治具４は、油圧シリンダを含む所定の油圧装置により上下に往復駆動されるようになっている。この実施形態では、固定治具２及び押し治具３により、本発明の荷重供給手段が構成される。
【００３３】
フローティング治具５は、円環状部材９と、円環状部材９の中央に位置するフローティングダイ１０とを含む。フローティングダイ１０は、断面が逆台形をなし、その外周がテーパ面をなしている。フローティングダイ１０の中央には、軸素材８を嵌める孔１０ａが形成される。円環状部材９の中央には、フローティングダイ１０の外周のテーパ面に整合したテーパ孔９ａが形成される。図１に示すように、フローティング治具５は、軸素材８上の中間部位に保持される。ここで、フローティングダイ１０を軸素材８上の中間部位に付けた状態で、円環状部材９のテーパ孔９ａにフローティングダイ１０の外周面を圧入するかたちでフローティングダイ１０の外周に円環状部材９を圧着する。これにより、フローティングダイ１０が円環状部材９により締め付けられて軸素材８上の中間部位に保持される。この実施形態では、円環状部材９が本発明の保持部材に相当する。軸素材８の中間部位が本発明の所定部位に相当する。図１に示すように、この実施形態では、軸素材８をフローティング治具５と共に製造装置１にセッティングすることで、フローティング治具５は固定治具２と押し治具４との中間位置に保持される。
【００３４】
図１，２に示すように、案内治具３には、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃが、軸素材８を中心に半径方向に配置され、案内治具３を貫通するように設けられる。３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃの先端は、フローティング治具５を構成する円環状部材９の外周に接触可能に設けられる。図２に示すように、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃのうち、２本のボルト１１Ａ，１１Ｂは、軸素材８を挟んで互いに対向する位置にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。残りの１本のボルト１１Ｃは、２本のボルト１１Ａ，１１Ｂの間にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。この実施形態で、残りの１本のボルト１１Ｃの位置に対し軸素材８を挟んだ反対側の方向（図２の右方向）が特定方向ＳＤとなっている。この実施形態で、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃは、本発明の３本の接触部材に相当する。また、案内治具３と３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃは、軸素材８の半径方向におけるフローティング治具５の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する本発明の移動規制手段を構成する。
【００３５】
ここで、フローティングダイ１０について詳しく説明する。図３に、フローティングダイ１０を平面図により示す。図４に、フローティングダイ１０を図３のＢ−Ｂ線断面図により示す。図５に、フローティングダイ１０を２つの分割片１２，１３に分解して平面図により示す。図６に、フローティングダイ１０を２つの分割片１２，１３に分解して断面図により示す。図７に、一方の分割片１２を図５の矢印Ｃ方向から見た正面図により示す。図８に、他方の分割片１３を図５の矢印Ｄ方向から見た正面図により示す。図３〜図６に示すように、フローティングダイ１０は、２つの分割片１２，１３により２分割可能に構成される。フローティングダイ１０の上面側には、中央の孔１０ａを中心にＵ字形の凹み１０ｂが設けられる。この凹み１０ｂは、第１分割片１２（図面左側）では、その外周縁にて開放され、第２分割片１３（図面右側）では、外周縁にて開放されず、孔１０ａに沿った円弧状をなしている。フローティングダイ１０の下面側にも上面側と同じ凹み１０ｂが設けられる。後述するように、この凹み１０ｂは、軸素材８が座屈されるときに、軸素材８の一部を受け入れて軸素材８を所定形状に成形するようになっている。
【００３６】
ここで、上記した製造装置１を使用して行うクランクシャフトの製造方法について説明する。図９に、この製造方法をフローチャートにより示す。図１０〜図１３に、この製造方法の各工程等を製造装置１の縦断面図により示す。以下に、図９のフローチャートに付された各番号に従って順次説明する。
【００３７】
（１）セッティング工程では、図１０に示すように、軸素材８の中間部位にフローティングダイ１０を付け、そのダイ１０の外周に円環状部材９を圧着する。また、軸素材８の上下両端部をそれぞれ固定ダイ６の凹部６ａと押しダイ７の凹部７ａに嵌め入れて組み付ける。これにより、図１１に示すように、フローティング治具５を中間部位に保持した軸素材８を、固定治具２と押し治具４との間にて垂直に支持する。このセッティング完了状態では、軸素材８上の中間部位にてフローティングダイ１０が保持され、軸素材８の半径方向におけるフローティングダイ１０（フローティング治具５）の移動が特定方向ＳＤ以外の方向について規制される。
【００３８】
（２）加圧工程では、図１２に示すように、押し治具４を油圧装置により下方へ加圧する。これにより、軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加え、図１３に示すように、軸素材８を据え込み、フローティングダイ１０（フローティング治具５）の特定方向ＳＤへの移動を許容して、軸素材８の中間部位を特定方向ＳＤへ座屈させる。このとき、押し治具４が下降する過程で、押し治具４との干渉を避けるために各ボルト１１Ａ〜１１Ｃを案内治具３の外方向へ後退させる。図１３に示すように、最終的には、フローティング治具５は、図１１，１２に示す初期状態から特定方向ＳＤ（図１３の右方側）へ移動し、固定治具２と押し治具４との間で押し挟まれる。このとき、軸素材８は、固定ダイ６、押しダイ７及びフローティングダイ１０の間で所定形状に成形される。
【００３９】
（３）離型工程では、押し治具４を上昇させ、押し治具４と固定治具２との間からクランクシャフトの成形品を取り外すと共に、その成形品からフローティング治具１０を取り外す。これにより、図１４に示すように、軸部１４ａとピン部１４ｂを有するクランクシャフト１４が得られる。
【００４０】
ここで、上記した製造方法を図１５，１６に示す概念図を参照して説明する。この実施形態の製造方法は、軸素材８からクランクシャフト１４を製造するために、図１５に示すように、軸素材８の所定部位（この実施形態では中間部位）における半径方向への変形を特定方向ＳＤ（図面右方向）以外の方向について移動規制手段１５により規制しながら、荷重供給手段１６により軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、図１６に示すように、軸素材８を据え込み、所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ座屈させるものである。すなわち、この製造方法では、単に軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材８の所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ曲げ加工しながら据え込むようにしている。このように軸素材８を中間部位で座屈させるためには、軸素材８の長さを「Ｌ１」、直径を「Ｄ１」とすると、「Ｌ１／Ｄ１＞２.５」という条件が必要になることが確認されている。
【００４１】
以上説明したこの実施形態のクランクシャフトの製造方法及び製造装置によれば、セッティング工程で、軸素材８上の中間部位に保持されたフローティングダイ１０の移動が、軸素材８の半径方向における特定方向ＳＤ以外の方向について規制される。この規制状態において、加圧工程で、軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材８が据え込まれ、特定方向ＳＤへのフローティングダイ１０の移動が許容され、軸素材８が中間部位にて特定方向ＳＤへ座屈されて曲げられ、フローティングダイ１０により成形され、クランクシャフト１４が製造される。このため、軸素材８からクランクシャフト１４を製造するために、従来例とは異なり、別途の曲げ加工工程を省略することができる。この結果、曲げ加工工程を省略した分だけクランクシャフト１４の製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００４２】
また、この実施形態の製造装置１によれば、軸素材８上にフローティングダイ１０を装着し、軸素材８上の中間部位にてそのフローティングダイ１０を円環状部材９により保持する。また、軸素材８の半径方向におけるフローティングダイ１０及び円環状部材９の移動、すなわちフローティング治具５の移動を、特定方向ＳＤ以外の方向について３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃにより規制する。この規制状態で、押し治具４により軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材８が据え込まれ、中間部位が特定方向ＳＤへ座屈されて曲げられ、フローティングダイ１０により成形され、クランクシャフト１４が製造される。つまり、この製造装置１によれば、中間部位を特定方向ＳＤへ曲げるために別途の曲げ加工工程の必要なくクランクシャフト１４を製造することができる。このため、曲げ加工工程のためのパンチや油圧装置等を省略することができ、これによって製造装置１を簡易化及び小型化することができる。
【００４３】
この実施形態では、フローティング治具５は、２分割可能なフローティングダイ１０と、そのフローティングダイ１０の外周に圧着される円環状部材９とから構成される。そして、フローティング治具５を軸素材８上に保持するには、２分割可能なフローティングダイ１０を軸素材８上に被せ付け、そのフローティングダイ１０の外周に円環状部材９を圧着することで行われる。ここで、円環状部材９は、そのテーパ孔９ａとフローティングダイ１０の外周テーパ面との関係により容易にフローティングダイ１０に装着することができる。また、フローティング治具５を軸素材８上から取り外すには、円環状部材９をフローティングダイ１０から外し、フローティングダイ１０を二つに分解することで行われる。ここでも、円環状部材９は、そのテーパ孔９ａとフローティングダイ１０の外周テーパ面との関係により容易にフローティングダイ１０から外すことができる。このため、軸素材８へのフローティングダイ１０の着脱を容易にすることができる。また、軸素材８の座屈方向を規制するために、案内治具３に３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃを設けるだけなので、比較的簡単な構成で座屈方向を規制することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【００４６】
この実施形態では、フローティング治具５の移動を規制するための移動規制手段の点で第１実施形態と構成が異なる。図１７に、この実施形態の製造装置２１の初期状態を図１に準ずる縦断面図により示す。図１８に、製造過程の製造装置２１を図２に準ずる横断面図により示す。図１９，２０に、製造過程の製造装置２１を縦断面図により示す。
【００４７】
図１７，１８に示すように、この実施形態の製造装置２１は、第１実施形態の製造装置１の基本構成と同じであるが、図１８に示すように、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃの配置の点で異なる。すなわち、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃのうち２本のボルト１１Ａ，１１Ｂは、軸素材８を挟んで互いに対向する位置（図２に示す位置）より特定方向ＳＤ側へ所定角度θ１だけずれた位置にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。また、残りの１本のボルト１１Ｃは、他の２本のボルト１１Ａ，１１Ｂの間にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。この実施形態では、所定角度θ１を、例えば「５°」に設定することができる。この所定角度θ１は、クランクシャフトの仕様によって異なる。
【００４８】
従って、この実施形態の製造装置２１を使用して第１実施形態と同様の製造方法を実施することにより、図１７，１８に示す初期状態から、加圧工程では、図１９に示すように、押し治具４により軸素材８を上から加圧して圧縮荷重を加える。ここで、互いに対向する２本のボルト１１Ａ，１１Ｂが特定方向ＳＤ側へ所定角度θ１ずれた位置に配置されるので、円環状部材９に対する２本のボルト１１Ａ，１１Ｂの接触抵抗が増す。従って、軸素材８に軸方向の圧縮荷重が加えられ、フローティング治具５が特定方向ＳＤへ動き始めようとするときに、そのフローティング治具５の移動が一時的に制限される。つまり、軸素材８に圧縮荷重を加えても、すぐには座屈することなく軸素材８が圧縮されて軸素材８に圧縮応力が残留することとなる。
【００４９】
その後、軸素材８に更に圧縮荷重が加わることにより、図２０に示すように、軸素材８が据え込まれ、フローティング治具５の特定方向ＳＤへの移動が許容され、軸素材８の中間部位が特定方向ＳＤへ座屈される。このとき、軸素材８は、押しダイ７、固定ダイ６及びフローティングダイ１０の間で所定形状に成形される。ここで、加圧工程では、軸素材８に圧縮応力が残留するので、クランクシャフト１４のピン部１４ｂのショルダー部分１４ｃには、座屈時に十分な肉が流動することとなり、図２１に示すように、ショルダー部分１４ｃを座屈によるダレのない角形とすることができる。つまり、ショルダー部分１４ｃに座屈によるダレが生じることを防止することができる。また、座屈時に軸素材８に引っ張り力が働き難くなり、クランクシャフト１４に割れが生じることを防止することができる。その他の作用効果は、基本的に第１実施形態のそれと同じである。
【００５０】
［第３実施形態］
次に、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
この実施形態では、フローティング治具５の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する移動規制手段に係る点で、前記各実施形態と構成が異なる。図２２に、この実施形態の製造装置２２に係る初期状態を図２に準ずる横断面図により示す。図２３，２４に、製造過程の製造装置２２を横断面図により示す。図２５〜２８に、図２２〜２４に対応する製造過程の製造装置２２を縦断面図により示す。
【００５２】
図２２，２５に示すように、この実施形態では、４本の接触部材としての第１ピン２３Ａ、第２ピン２３Ｂ、第３ピン２３Ｃ及び第４ピン２３Ｄがフローティング治具５の周囲にて等角度間隔（９０°間隔）に配置され、案内治具３に対して軸方向へ往復動可能に設けられる。各ピン２３Ａ〜２３Ｄは、その先端が円環状部材９の外周に接触可能に設けられる。各ピン２３Ａ〜２３Ｄをフローティング治具５の円環状部材９に対し進退させるために、各ピン２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれには、合計４つの第１油圧シリンダ２４Ａ、第２油圧シリンダ２４Ｂ、第３油圧シリンダ２４Ｃ及び第４油圧シリンダ２４Ｄが設けられる。各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄは、本発明の複数のアクチュエータに相当する。各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄには油圧回路から油圧が供給されるようになっている。この油圧回路は、各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄのそれぞれに対応して設けられる第１油圧バルブ２５Ａ、第２油圧バルブ２５Ｂ、第３油圧バルブ２５Ｃ及び第４油圧バルブ２５Ｄを備える。各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御することにより、対応する各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄへの供給油圧が制御され、各油圧シリンダ２５Ａ〜２５Ｄの動作が制御されるようになっている。各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄの動作を制御するために、各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御する、本発明の制御手段に相当するコントローラ２６が設けられる。このコントローラ２６は、軸素材８に係る座屈方向制御を実行するために、押し治具４の動作に合わせて各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御するようになっている。コントローラ２６には、所定の圧力計から押し治具４による加圧力が入力される。また、コントローラ２６には、所定の変位計から第１油圧シリンダ２４Ａのピストン変位量が入力されるようになっている。コントローラ２６は、これら入力される加圧力及びピストン変位量に基づき各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御するようになっている。
【００５３】
次に、コントローラ２６が実行する座屈方向制御について説明する。図２９に、コントローラ２６が実行する座屈方向制御の内容をフローチャートにより示す。
【００５４】
図２２，２５に示す初期状態から加圧工程へ移行すると、最初に「圧縮過程」において、コントローラ２６は、ステップ１００で、図２２，２６に示すように、第１〜第４の油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄを全て開く。これにより、第１〜第４の油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄのピストンロッド２７がそれぞれ延びて第１〜第４のピン２３Ａ〜２３Ｄの先端がフローティング治具５の円環状部材９の外周に接触する。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向における全方向への移動が規制される。この「圧縮過程」では、第２実施形態と同様、図２６に示すように、軸素材８に圧縮荷重を加えても、すぐには座屈することなく軸素材８が圧縮され、軸素材８に圧縮応力が残留することとなる。
【００５５】
その後、ステップ１１０で、コントローラ２６は、押し治具４による初期圧縮荷重Ｐｃと最終圧縮荷重Ｐｆの関係が「Ｐｃ＝Ｐｆ／α」の条件を満たすか否かを判断する。ここで、「α」として、例えば「１０」程度の値を当てはめることができる。「α」の値は、クランクシャフト形状により必要な圧縮荷重が変わることから、仕様に応じて決定される。
【００５６】
そして、ステップ１１０の判断結果が肯定になると、「偏心過程」に移り、コントローラ２６は、ステップ１２０で、図２３，２７に示すように、第４油圧バルブ２５Ｄのみを閉じる。これにより、第４油圧シリンダ２４Ｄのピストンロッド２７だけが縮み、第４ピン２３Ｄの先端が円環状部材９の外周から離れる。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向において特定方向ＳＤへの移動が許容される。これに伴い、図２７に示すように、軸素材８の中間部位が特定方向ＳＤへ偏心し始める。
【００５７】
その後、ステップ１３０で、コントローラ２６は、図２７に示すように、第１油圧シリンダ２４Ａのピストンロッド２７の変位量（ピストン変位量disＡ）が「δ」に達するか否かを判断する。ここで、「δ」として、例えば「０.１ｍｍ」程度の値を当てはめることができる。「δ」の値は、クランクシャフト形状により必要な偏心量が異なることから、仕様に応じて決定される。
【００５８】
そして、ステップ１３０の判断結果が肯定になると、「据え込み過程」に移り、コントローラ２６は、ステップ１４０で、図２４，２８に示すように、残りの第１〜第３の油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｃをも閉じる。これにより、第１〜第３の油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｃのピストンロッド２７が縮み、残りの第１〜第３のピン２３Ａ〜２３Ｃの先端が円環状部材９の外周から離れる。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向において全方向への移動が許容される状態となる。これに伴い、図２８に示すように、軸素材８が据え込まれ、その中間部位が特定方向ＳＤへ座屈される。
【００５９】
従って、この実施形態でも第２実施形態と同様、加圧工程では、軸素材８に圧縮応力が残留するので、クランクシャフト１４のピン部１４ｂのショルダー部分１４ｃには、座屈時に十分な肉が流動することとなる。このため、図２１，２８に示すように、ショルダー部分１４ｃを座屈によるダレのない角形とすることができる。つまり、ショルダー部分１４ｃに座屈によるダレが生じることを防止することができる。また、座屈時に軸素材８に引っ張り力が働き難くなり、クランクシャフト１４に割れが生じることを防止することができる。
【００６０】
また、この実施形態では、４本のピン２３Ａ〜２３Ｄのフローティング治具５に対する進退を、各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄを使用して制御することで、軸素材８の座屈方向を自動的に制御することができる。このため、第１及び第２の実施形態に比べて、クランクシャフト１４の製造サイクルタイムを更に短縮することができる。また、この実施形態では、第２実施形態における２本のボルト１１Ａ，１１Ｂとは異なり、第２及び第３のピン２３Ｂ，２３Ｃを特定方向ＳＤ、すなわ座屈方向へ傾ける必要がなく、これらピン２３Ｂ，２３Ｃが座屈方向へ大荷重を受けることがない。このため、第２及び第３のピン２３Ｂ，２３Ｃの耐久性と信頼性を高めることができる。
【００６１】
［第４実施形態］
次に、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００６２】
この実施形態では、フローティング治具５の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する移動規制手段に係る点で、前記第３実施形態と構成が異なる。図３０に、この実施形態の製造装置３１の初期状態を横断面図により示す。図３１，３２に、製造過程の製造装置を横断面図により示す。
【００６３】
図３０に示すように、この実施形態の製造装置３１は、第３実施形態の４本のピン２３Ａ〜２３Ｄの代わりに、フローティング治具５の外周に接触可能に設けられた２つのプレート３２，３３を備える。この製造装置３１は、四角に仕切られた収容部３４を有する案内治具３５と、その収容部３４に収容された第１プレート３２及び第２プレート３３と、収容部３４の中で第１プレート３２を円滑に案内するための複数のガイドボール３６と、軸素材８上に設けられるフローティング治具５と、第２プレート３３の移動を規制する油圧シリンダ３７とを備える。第１プレート３２は、外形が四角形状をなし、収容部３４の内壁との間に介在した複数のガイドボール３６によりその移動が案内されるようになっている。第１プレート３２は、Ｕ字形の切り込み３２ａを有し、その切り込み３２ａの中にフローティング治具５が摺動可能に収容される。フローティング治具５は、中心に軸素材８を配置し、その軸素材８上に配置されたフローティングダイ１０と、フローティングダイ１０の外周に装着された円環状部材９とを備える。第２プレート３３は、第１プレート３２の切り込み３２ａの開放側にて切り込み３２ａに対して摺動可能に組み付けられる。第２プレート３３の一端には、フローティング治具５の円環状部材９の外周に面接触可能な凹部３３ａが形成される。この実施形態では、第１プレート３２の切り込み３２ａの開放側が、フローティング治具５の移動が許容される特定方向ＳＤ、すなわち、軸素材８の座屈方向となっている。油圧シリンダ３７のピストンロッド２７の先端は、第２プレート３３に接続される。油圧シリンダ３７は、本発明のアクチュエータに相当する。
【００６４】
油圧シリンダ３７には、油圧回路から油圧が供給される。この油圧回路は、油圧シリンダ３７に設けられた油圧バルブ３８を備える。この油圧バルブ３８の開閉を制御することにより、油圧シリンダ３７への油圧の供給が制御され、油圧シリンダ３７の動作が制御される。油圧シリンダ３７の動作を制御するために、油圧バルブ３８の開閉を制御するコントローラ３９が設けられる。このコントローラ３９は、油圧シリンダ３７を押し治具（図示略）の動作に合わせて制御する座屈方向制御を実行する。コントローラ３９には、所定の圧力計から押し治具による加圧力が入力される。また、コントローラ３９には、所定の変位計から油圧シリンダ３７のピストンロッド２７の変位量（ピストン変位量）が入力される。コントローラ３９は、油圧シリンダ３７の動作を制御するために、これら入力される加圧力及びピストン変位量に基づき油圧バルブ３８の開閉を制御する。
【００６５】
次に、コントローラ３９が実行する座屈方向制御について説明する。図３３に、コントローラ３９が実行する座屈方向制御の内容をフローチャートにより示す。
【００６６】
図３０に示す初期状態から加圧工程へ移行すると、最初に「圧縮過程」において、コントローラ３９は、ステップ２００で、油圧バルブ３８を開く。これにより、図３０に示すように、油圧シリンダ３７のピストンロッド２７が延びて第２プレート３３が円環状部材９の外周を押圧する。この状態で、フローティング治具５は、第１プレート３２の切り込み３２ａの最も奥に嵌って第２プレート３３により保持される。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向において全方向への移動が規制される。この「圧縮過程」では、第３実施形態と同様、軸素材８に圧縮荷重を加えても、すぐには座屈することなく軸素材８が圧縮され、軸素材８には圧縮応力が残留することとなる。
【００６７】
その後、ステップ２１０で、コントローラ３９は、押し治具による初期圧縮荷重Ｐｃと最終圧縮荷重Ｐｆの関係が「Ｐｃ＝Ｐｆ／α」の条件を満たすか否かを判断する。ここで、「α」の値は、第３実施形態のそれに準ずる。
【００６８】
そして、ステップ２１０の判断結果が肯定になると、「偏心過程」に移り、コントローラ３９は、ステップ２２０で、油圧バルブ３８を閉じる。これにより、図３１に示すように、油圧シリンダ３７のピストンロッド２７が縮んで第２プレート３３が円環状部材９の外周から離れる。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の座屈方向である特定方向ＳＤへの移動が許容される。これに伴い、軸素材８の中間部位が特定方向ＳＤへ偏心し始める。
【００６９】
その後、ステップ２３０で、コントローラ３９は、油圧シリンダ３７のピストン変位量disＡが「δ」に達したか否かを判断する。「δ」の値は、第３実施形態のそれに準ずる。
【００７０】
そして、ステップ２３０の判断結果が肯定になると、「据え込み過程」に移り、図３２に示すように、フローティング治具５が第２プレート３３に当たるまで特定方向ＳＤへ移動することとなり、軸素材８が据え込まれ、その中間部位が特定方向ＳＤへ座屈される。
【００７１】
従って、この実施形態でも第３実施形態と同様、加圧工程で、軸素材８に圧縮応力を残留させて、クランクシャフトのピン部のショルダー部分に十分な肉を流動させることができる。このため、ショルダー部分に座屈によるダレが生じることを防止することができる。また、軸素材に引っ張り力が働き難くなり、軸素材の割れを防止することができる。
【００７２】
また、この実施形態では、２つのプレート３２，３３と一つの油圧シリンダ３７を使用してフローティング治具５の特定方向ＳＤへの移動を規制及び許容することで、軸素材８の座屈方向を自動的に制御している。このため、第３実施形態と同様、クランクシャフトの製造サイクルタイムを更に短縮することができる。また、この実施形態では、第３実施形態の４本のピン２３Ａ〜２３Ｄと４つの油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄを使用する場合と異なり、２つのプレート３２，３３と、１つの油圧シリンダ３７を使用するだけで軸素材８の座屈方向を制御している。このため、第３実施形態に比べて、製造装置３１の構成を簡略化することができる。
【００７３】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより以下のように実施することもできる。
【００７４】
（１）前記第３実施形態において、各ピン２３Ａ〜２３Ｄの先端と円環状部材９の外周とを接触可能に設けた。この接触部分につき、図３４に示すように、第２ピン２３Ｂ（第３ピン２３Ｃ）の先端面２３ａを平坦面とし、その先端面２３ａに対応する円環状部材９の接触部９ｂを平坦面に形成してもよい。この場合、円環状部材９が特定方向ＳＤ（図面右方向）側へ移動するときのスライド性を向上させることができる。
【００７５】
（２）前記第３実施形態において、図３５に示すように、第４ピン２３Ｄの先端面を、円環状部材９の接触部９ａの湾曲面に合わせて、内側へ凹んだ湾曲面としてもよい。この場合、特定方向ＳＤ（図面右方向）側へ移動しようとする円環状部材９を第４ピン２３Ｄの先端面２３ａで確実に保持してその移動を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態に係り、製造装置を示す縦断面図。
【図２】同じく、製造装置を示す図１のＡ−Ａ線断面図（横断面図）。
【図３】同じく、フローティングダイを示す平面図。
【図４】同じく、フローティングダイを示す図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】同じく、フローティングダイを２つの分割片に分解して示す平面図。
【図６】同じく、フローティングダイを２つの分割片に分解して示す断面図。
【図７】同じく、一方の分割片を図５の矢印Ｃ方向から見た正面図。
【図８】同じく、他方の分割片を図５の矢印Ｄ方向から見た正面図。
【図９】同じく、製造方法を示すフローチャート。
【図１０】同じく、セッティング工程の製造装置を分解して示す縦断面図。
【図１１】同じく、セッティング工程の製造装置を示す縦断面図。
【図１２】同じく、加圧工程の製造装置を示す縦断面図。
【図１３】同じく、加圧工程の製造装置を示す縦断面図。
【図１４】同じく、製造後のクランクシャフトを概略的に示す正面図。
【図１５】同じく、製造方法を示す概念図。
【図１６】同じく、製造方法を示す概念図。
【図１７】第２実施形態に係り、初期状態の製造装置を示す縦断面図。
【図１８】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図１９】同じく、製造過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２０】同じく、製造過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２１】同じく、製造後のクランクシャフトを概略的に示す正面図。
【図２２】第３実施形態に係り、初期状態の製造装置を示す図２に準ずる横断面図。
【図２３】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図２４】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図２５】同じく、初期状態の製造装置を示す図１に準ずる縦断面図。
【図２６】同じく、圧縮過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２７】同じく、偏心過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２８】同じく、据え込み過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２９】同じく、座屈方向制御の内容を示すフローチャート。
【図３０】第４実施形態に係り、初期状態の製造装置を示す横断面図。
【図３１】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図３２】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図３３】同じく、座屈方向制御の内容を示すフローチャート。
【図３４】別の実施形態に係り、ピン先端と円環状部材との接触部分を示す平面図。
【図３５】同じく、ピン先端と円環状部材との接触部分を示す平面図。
【符号の説明】
【００７７】
１ 製造装置
２ 固定治具（荷重供給手段）
３ 案内治具（移動規制手段）
４ 押し治具（荷重供給手段）
８ 軸素材
９ 円環状部材（保持部材）
１０ フローティングダイ
１１Ａ〜１１Ｃ ボルト（移動規制手段、接触部材）
１４ クランクシャフト
１５ 移動規制手段
１６ 荷重供給手段
２１ 製造装置
２２ 製造装置
２４Ａ 第１油圧シリンダ（アクチュエータ）
２４Ｂ 第２油圧シリンダ（アクチュエータ）
２４Ｃ 第３油圧シリンダ（アクチュエータ）
２４Ｄ 第４油圧シリンダ（アクチュエータ）
２６ コントローラ（制御手段）
３１ 製造装置
３２ 第１プレート（移動規制手段）
３３ 第２プレート（移動規制手段）
３５ 案内治具（移動規制手段）
３７ 油圧シリンダ
３９ コントローラ（制御手段）
ＳＤ 特定方向
θ１ 所定角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１、特許文献２に記載される技術が知られている。特許文献１には、一体のダイを用いることにより、寸法精度に優れたクランクシャフトを効率的に製造する製造方法及び製造装置が記載されている。この製造方法は、筒状又は棒状の素材（軸素材）の両端をそれぞれ一体型のダイに嵌合させた後、少なくとも一方のダイを素材の軸方向に移動させ、ダイに設けられている第１のパンチにより軸素材の両端面を加圧してダイとともに据込加工を行う。一方、クランクシャフトのピン部に対応する軸素材の一部位を軸方向に直交する方向へ第２のパンチにより加圧して曲げ加工を施す。これによってピン部を有するクランクシャフトを製造している。また、この製造装置は、軸素材の軸方向に進退自在な摺動台と、摺動台に設けられ軸素材の端部を嵌合自在な一体型のダイと、ダイに嵌合された軸素材の端面を加圧してダイとともに据込加工を行う第１のパンチと、軸素材を軸方向と直交する方向に加圧して曲げ加工を行う第２のパンチとを備える。この製造装置では、摺動台に設けられた一体型のダイとこのダイに設けられた第１のパンチとにより軸素材に据込加工を施す一方、第２のパンチにより軸素材に曲げ加工を施す。これによってピン部を有するクランクシャフトを精度良く製造するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−６０８３７号公報
【特許文献２】特開平８−１０８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の技術では、軸素材のピン部に対応する部位を軸方向と直交する方向、すなわち軸素材の半径方向へ曲げ加工するために、第１のパンチとは別の第２のパンチを使用した曲げ加圧工程を設けていたことから、その工程の分だけ製造に時間がかかることになった。また、第２のパンチに加圧力を供給するために、第１のパンチとは別の油圧装置が必要となり、製造装置が大掛かりとなっていた。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、別途の曲げ加工工程を省略することを可能としたクランクシャフトの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、軸素材の所定部位における半径方向への変形を特定方向以外の方向につき規制しながら軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、軸素材を据え込み、所定部位を特定方向へ座屈させることを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材が据え込まれ、所定部位が特定方向へ座屈されて曲げられ、クランクシャフトが製造される。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、軸素材上の所定部位にダイを保持し、軸素材の半径方向におけるダイの移動を特定方向以外の方向につき規制する第１の工程と、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、軸素材を据え込み、ダイを特定方向へ移動を許容して所定部位を特定方向へ座屈させる第２の工程とを備えたことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、第１の工程では、軸素材上の所定部位に保持されたダイの移動が、軸素材の半径方向における特定方向以外の方向につき規制された状態となる。第２の工程では、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材が据え込まれ、ダイが特定方向へ移動を許容され、所定部位が特定方向へ座屈されて曲げられ、ダイにより成形され、クランクシャフトが製造される。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造装置において、軸素材上に付けられるダイと、軸素材上の所定部位にてダイを保持する保持部材と、軸素材の半径方向におけるダイ及び保持部材の移動を特定方向以外の方向につき規制する移動規制手段と、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加える荷重供給手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、軸素材上にダイを付け、軸素材上の所定部位にて保持部材によりダイを保持する。また、軸素材の半径方向におけるダイ及び保持部材の移動を特定方向以外の方向につき移動規制手段により規制する。この状態で、荷重供給手段により軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材が据え込まれ、所定部位が特定方向へ座屈されて曲げられ、ダイにより成形され、クランクシャフトが製造される。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、保持部材は、ダイの外周に圧着される円環状部材であることと、移動規制手段は、円環状部材の周囲に配置され、先端が円環状部材の外周に接触可能に設けられた複数の接触部材であることとを備えたことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、軸素材上に付けられたダイは、その外周に円環状部材が圧着されることで所定部位に保持される。この状態で、円環状部材の外周に接触可能に設けられた複数の接触部材により、ダイ及び円環状部材の移動が特定方向を除いて規制される。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置にて先端を軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が２本の接触部材の間にて先端を軸素材の中心へ向けて配置されることを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、互いに対向する２本の接触部材の間であって、残りの１本の接触部材の位置に対し軸素材を挟んだ反対側の方向が特定方向とされる。そして、これら３本の接触部材により、特定方向以外の方向へのダイ及び円環状部材の移動が規制される。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置より特定方向側へ所定角度ずれた位置にて先端を軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が２本の接触部材の間にて先端を軸素材の中心へ向けて配置されることを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、互いに対向する２本の接触部材の間であって、残りの１本の接触部材の位置に対し軸素材を挟んだ反対側の方向が特定方向とされる。そして、これら３本の接触部材により、特定方向以外の方向へのダイ及び円環状部材の移動が規制される。ここで、互いに対向する２本の接触部材が特定方向側へ所定角度ずれた位置に配置されるので、円環状部材に対する２本の接触部材の接触抵抗が増す。従って、軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えたとき、ダイ及び円環状部材はすぐには特定方向へ動かず、軸素材は圧縮される。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、移動規制手段に対して設けられ、移動規制手段を保持部材に対し進退させるアクチュエータと、アクチュエータを荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１９】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、移動規制手段を保持部材に対し進退させることにより、ダイ及び保持部材の特定方向への移動が規制又は許容される。ここで、アクチュエータの動作が制御手段により荷重供給手段の動作に合わせて制御されるので、軸素材に圧縮荷重が加わるタイミングに合わせて、ダイ及び保持部材の特定方向への移動が許容される。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、複数の接触部材のそれぞれに対して設けられ、各接触部材を円環状部材に対し進退させる複数のアクチュエータと、各アクチュエータを荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、複数の接触部材を円環状部材に対し進退させることにより、ダイ及び円環状治の特定方向への移動が規制又は許容される。ここで、各アクチュエータの動作が制御手段により荷重供給手段の動作に合わせて制御されるので、軸素材に圧縮荷重が加わるタイミングに合わせて、ダイ及び円環状部材の特定方向への移動が許容される。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、別途の曲げ加工工程を省略することができ、クランクシャフトの製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、別途の曲げ加工工程を省略することができ、クランクシャフトの製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、別途の曲げ加工工程を省略することができ、クランクシャフトの製造サイクルタイムを短縮することができる。また、曲げ加工工程を省略した分だけ製造装置を簡易化及び小型化することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、軸素材に対するダイの着脱を容易にすることができ、軸素材の座屈方向を比較的簡単な構成で規制することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、ピン部のショルダー部分にダレが生じることを防止でき、クランクシャフトに割れが生じることを防止することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、クランクシャフトの製造サイクルタイムを更に短縮することができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、クランクシャフトの製造サイクルタイムを更に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１に、クランクシャフトの製造装置１を縦断面図により示す。図２に、この製造装置１を図１のＡ−Ａ線断面図（横断面図）により示す。この製造装置１は、土台となる固定治具２と、固定治具２の上に立てられた案内治具３と、案内治具３の内周に沿って上下動可能に設けられた押し治具４と、案内治具３の内側にて固定治具２と押し治具４との間に配置されるフローティング治具５とを備える。
【００３２】
固定治具２は、中央に固定ダイ６を含む。固定ダイ６の上面には、凹部６ａが形成される。案内治具３は円筒形をなす。押し治具４は、中央に押しダイ７を含む。押しダイ７の下面には、凹部７ａが形成される。図１に示すように、この製造装置１は、軸素材８の上下両端部を固定ダイ６の凹部６ａと押しダイ７の凹部７ａにそれぞれ嵌め入れることにより、軸素材８を固定治具２と押し治具４との間に垂直に支持するようになっている。押し治具４は、油圧シリンダを含む所定の油圧装置により上下に往復駆動されるようになっている。この実施形態では、固定治具２及び押し治具３により、本発明の荷重供給手段が構成される。
【００３３】
フローティング治具５は、円環状部材９と、円環状部材９の中央に位置するフローティングダイ１０とを含む。フローティングダイ１０は、断面が逆台形をなし、その外周がテーパ面をなしている。フローティングダイ１０の中央には、軸素材８を嵌める孔１０ａが形成される。円環状部材９の中央には、フローティングダイ１０の外周のテーパ面に整合したテーパ孔９ａが形成される。図１に示すように、フローティング治具５は、軸素材８上の中間部位に保持される。ここで、フローティングダイ１０を軸素材８上の中間部位に付けた状態で、円環状部材９のテーパ孔９ａにフローティングダイ１０の外周面を圧入するかたちでフローティングダイ１０の外周に円環状部材９を圧着する。これにより、フローティングダイ１０が円環状部材９により締め付けられて軸素材８上の中間部位に保持される。この実施形態では、円環状部材９が本発明の保持部材に相当する。軸素材８の中間部位が本発明の所定部位に相当する。図１に示すように、この実施形態では、軸素材８をフローティング治具５と共に製造装置１にセッティングすることで、フローティング治具５は固定治具２と押し治具４との中間位置に保持される。
【００３４】
図１，２に示すように、案内治具３には、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃが、軸素材８を中心に半径方向に配置され、案内治具３を貫通するように設けられる。３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃの先端は、フローティング治具５を構成する円環状部材９の外周に接触可能に設けられる。図２に示すように、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃのうち、２本のボルト１１Ａ，１１Ｂは、軸素材８を挟んで互いに対向する位置にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。残りの１本のボルト１１Ｃは、２本のボルト１１Ａ，１１Ｂの間にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。この実施形態で、残りの１本のボルト１１Ｃの位置に対し軸素材８を挟んだ反対側の方向（図２の右方向）が特定方向ＳＤとなっている。この実施形態で、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃは、本発明の３本の接触部材に相当する。また、案内治具３と３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃは、軸素材８の半径方向におけるフローティング治具５の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する本発明の移動規制手段を構成する。
【００３５】
ここで、フローティングダイ１０について詳しく説明する。図３に、フローティングダイ１０を平面図により示す。図４に、フローティングダイ１０を図３のＢ−Ｂ線断面図により示す。図５に、フローティングダイ１０を２つの分割片１２，１３に分解して平面図により示す。図６に、フローティングダイ１０を２つの分割片１２，１３に分解して断面図により示す。図７に、一方の分割片１２を図５の矢印Ｃ方向から見た正面図により示す。図８に、他方の分割片１３を図５の矢印Ｄ方向から見た正面図により示す。図３〜図６に示すように、フローティングダイ１０は、２つの分割片１２，１３により２分割可能に構成される。フローティングダイ１０の上面側には、中央の孔１０ａを中心にＵ字形の凹み１０ｂが設けられる。この凹み１０ｂは、第１分割片１２（図面左側）では、その外周縁にて開放され、第２分割片１３（図面右側）では、外周縁にて開放されず、孔１０ａに沿った円弧状をなしている。フローティングダイ１０の下面側にも上面側と同じ凹み１０ｂが設けられる。後述するように、この凹み１０ｂは、軸素材８が座屈されるときに、軸素材８の一部を受け入れて軸素材８を所定形状に成形するようになっている。
【００３６】
ここで、上記した製造装置１を使用して行うクランクシャフトの製造方法について説明する。図９に、この製造方法をフローチャートにより示す。図１０〜図１３に、この製造方法の各工程等を製造装置１の縦断面図により示す。以下に、図９のフローチャートに付された各番号に従って順次説明する。
【００３７】
（１）セッティング工程では、図１０に示すように、軸素材８の中間部位にフローティングダイ１０を付け、そのダイ１０の外周に円環状部材９を圧着する。また、軸素材８の上下両端部をそれぞれ固定ダイ６の凹部６ａと押しダイ７の凹部７ａに嵌め入れて組み付ける。これにより、図１１に示すように、フローティング治具５を中間部位に保持した軸素材８を、固定治具２と押し治具４との間にて垂直に支持する。このセッティング完了状態では、軸素材８上の中間部位にてフローティングダイ１０が保持され、軸素材８の半径方向におけるフローティングダイ１０（フローティング治具５）の移動が特定方向ＳＤ以外の方向について規制される。
【００３８】
（２）加圧工程では、図１２に示すように、押し治具４を油圧装置により下方へ加圧する。これにより、軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加え、図１３に示すように、軸素材８を据え込み、フローティングダイ１０（フローティング治具５）の特定方向ＳＤへの移動を許容して、軸素材８の中間部位を特定方向ＳＤへ座屈させる。このとき、押し治具４が下降する過程で、押し治具４との干渉を避けるために各ボルト１１Ａ〜１１Ｃを案内治具３の外方向へ後退させる。図１３に示すように、最終的には、フローティング治具５は、図１１，１２に示す初期状態から特定方向ＳＤ（図１３の右方側）へ移動し、固定治具２と押し治具４との間で押し挟まれる。このとき、軸素材８は、固定ダイ６、押しダイ７及びフローティングダイ１０の間で所定形状に成形される。
【００３９】
（３）離型工程では、押し治具４を上昇させ、押し治具４と固定治具２との間からクランクシャフトの成形品を取り外すと共に、その成形品からフローティング治具１０を取り外す。これにより、図１４に示すように、軸部１４ａとピン部１４ｂを有するクランクシャフト１４が得られる。
【００４０】
ここで、上記した製造方法を図１５，１６に示す概念図を参照して説明する。この実施形態の製造方法は、軸素材８からクランクシャフト１４を製造するために、図１５に示すように、軸素材８の所定部位（この実施形態では中間部位）における半径方向への変形を特定方向ＳＤ（図面右方向）以外の方向について移動規制手段１５により規制しながら、荷重供給手段１６により軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、図１６に示すように、軸素材８を据え込み、所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ座屈させるものである。すなわち、この製造方法では、単に軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材８の所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ曲げ加工しながら据え込むようにしている。このように軸素材８を中間部位で座屈させるためには、軸素材８の長さを「Ｌ１」、直径を「Ｄ１」とすると、「Ｌ１／Ｄ１＞２.５」という条件が必要になることが確認されている。
【００４１】
以上説明したこの実施形態のクランクシャフトの製造方法及び製造装置によれば、セッティング工程で、軸素材８上の中間部位に保持されたフローティングダイ１０の移動が、軸素材８の半径方向における特定方向ＳＤ以外の方向について規制される。この規制状態において、加圧工程で、軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材８が据え込まれ、特定方向ＳＤへのフローティングダイ１０の移動が許容され、軸素材８が中間部位にて特定方向ＳＤへ座屈されて曲げられ、フローティングダイ１０により成形され、クランクシャフト１４が製造される。このため、軸素材８からクランクシャフト１４を製造するために、従来例とは異なり、別途の曲げ加工工程を省略することができる。この結果、曲げ加工工程を省略した分だけクランクシャフト１４の製造サイクルタイムを短縮することができる。
【００４２】
また、この実施形態の製造装置１によれば、軸素材８上にフローティングダイ１０を装着し、軸素材８上の中間部位にてそのフローティングダイ１０を円環状部材９により保持する。また、軸素材８の半径方向におけるフローティングダイ１０及び円環状部材９の移動、すなわちフローティング治具５の移動を、特定方向ＳＤ以外の方向について３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃにより規制する。この規制状態で、押し治具４により軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加えるだけで、軸素材８が据え込まれ、中間部位が特定方向ＳＤへ座屈されて曲げられ、フローティングダイ１０により成形され、クランクシャフト１４が製造される。つまり、この製造装置１によれば、中間部位を特定方向ＳＤへ曲げるために別途の曲げ加工工程の必要なくクランクシャフト１４を製造することができる。このため、曲げ加工工程のためのパンチや油圧装置等を省略することができ、これによって製造装置１を簡易化及び小型化することができる。
【００４３】
この実施形態では、フローティング治具５は、２分割可能なフローティングダイ１０と、そのフローティングダイ１０の外周に圧着される円環状部材９とから構成される。そして、フローティング治具５を軸素材８上に保持するには、２分割可能なフローティングダイ１０を軸素材８上に被せ付け、そのフローティングダイ１０の外周に円環状部材９を圧着することで行われる。ここで、円環状部材９は、そのテーパ孔９ａとフローティングダイ１０の外周テーパ面との関係により容易にフローティングダイ１０に装着することができる。また、フローティング治具５を軸素材８上から取り外すには、円環状部材９をフローティングダイ１０から外し、フローティングダイ１０を二つに分解することで行われる。ここでも、円環状部材９は、そのテーパ孔９ａとフローティングダイ１０の外周テーパ面との関係により容易にフローティングダイ１０から外すことができる。このため、軸素材８へのフローティングダイ１０の着脱を容易にすることができる。また、軸素材８の座屈方向を規制するために、案内治具３に３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃを設けるだけなので、比較的簡単な構成で座屈方向を規制することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【００４６】
この実施形態では、フローティング治具５の移動を規制するための移動規制手段の点で第１実施形態と構成が異なる。図１７に、この実施形態の製造装置２１の初期状態を図１に準ずる縦断面図により示す。図１８に、製造過程の製造装置２１を図２に準ずる横断面図により示す。図１９，２０に、製造過程の製造装置２１を縦断面図により示す。
【００４７】
図１７，１８に示すように、この実施形態の製造装置２１は、第１実施形態の製造装置１の基本構成と同じであるが、図１８に示すように、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃの配置の点で異なる。すなわち、３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃのうち２本のボルト１１Ａ，１１Ｂは、軸素材８を挟んで互いに対向する位置（図２に示す位置）より特定方向ＳＤ側へ所定角度θ１だけずれた位置にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。また、残りの１本のボルト１１Ｃは、他の２本のボルト１１Ａ，１１Ｂの間にて先端を軸素材８の中心へ向けて配置される。この実施形態では、所定角度θ１を、例えば「５°」に設定することができる。この所定角度θ１は、クランクシャフトの仕様によって異なる。
【００４８】
従って、この実施形態の製造装置２１を使用して第１実施形態と同様の製造方法を実施することにより、図１７，１８に示す初期状態から、加圧工程では、図１９に示すように、押し治具４により軸素材８を上から加圧して圧縮荷重を加える。ここで、互いに対向する２本のボルト１１Ａ，１１Ｂが特定方向ＳＤ側へ所定角度θ１ずれた位置に配置されるので、円環状部材９に対する２本のボルト１１Ａ，１１Ｂの接触抵抗が増す。従って、軸素材８に軸方向の圧縮荷重が加えられ、フローティング治具５が特定方向ＳＤへ動き始めようとするときに、そのフローティング治具５の移動が一時的に制限される。つまり、軸素材８に圧縮荷重を加えても、すぐには座屈することなく軸素材８が圧縮されて軸素材８に圧縮応力が残留することとなる。
【００４９】
その後、軸素材８に更に圧縮荷重が加わることにより、図２０に示すように、軸素材８が据え込まれ、フローティング治具５の特定方向ＳＤへの移動が許容され、軸素材８の中間部位が特定方向ＳＤへ座屈される。このとき、軸素材８は、押しダイ７、固定ダイ６及びフローティングダイ１０の間で所定形状に成形される。ここで、加圧工程では、軸素材８に圧縮応力が残留するので、クランクシャフト１４のピン部１４ｂのショルダー部分１４ｃには、座屈時に十分な肉が流動することとなり、図２１に示すように、ショルダー部分１４ｃを座屈によるダレのない角形とすることができる。つまり、ショルダー部分１４ｃに座屈によるダレが生じることを防止することができる。また、座屈時に軸素材８に引っ張り力が働き難くなり、クランクシャフト１４に割れが生じることを防止することができる。その他の作用効果は、基本的に第１実施形態のそれと同じである。
【００５０】
［第３実施形態］
次に、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
この実施形態では、フローティング治具５の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する移動規制手段に係る点で、前記各実施形態と構成が異なる。図２２に、この実施形態の製造装置２２に係る初期状態を図２に準ずる横断面図により示す。図２３，２４に、製造過程の製造装置２２を横断面図により示す。図２５〜２８に、図２２〜２４に対応する製造過程の製造装置２２を縦断面図により示す。
【００５２】
図２２，２５に示すように、この実施形態では、４本の接触部材としての第１ピン２３Ａ、第２ピン２３Ｂ、第３ピン２３Ｃ及び第４ピン２３Ｄがフローティング治具５の周囲にて等角度間隔（９０°間隔）に配置され、案内治具３に対して軸方向へ往復動可能に設けられる。各ピン２３Ａ〜２３Ｄは、その先端が円環状部材９の外周に接触可能に設けられる。各ピン２３Ａ〜２３Ｄをフローティング治具５の円環状部材９に対し進退させるために、各ピン２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれには、合計４つの第１油圧シリンダ２４Ａ、第２油圧シリンダ２４Ｂ、第３油圧シリンダ２４Ｃ及び第４油圧シリンダ２４Ｄが設けられる。各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄは、本発明の複数のアクチュエータに相当する。各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄには油圧回路から油圧が供給されるようになっている。この油圧回路は、各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄのそれぞれに対応して設けられる第１油圧バルブ２５Ａ、第２油圧バルブ２５Ｂ、第３油圧バルブ２５Ｃ及び第４油圧バルブ２５Ｄを備える。各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御することにより、対応する各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄへの供給油圧が制御され、各油圧シリンダ２５Ａ〜２５Ｄの動作が制御されるようになっている。各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄの動作を制御するために、各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御する、本発明の制御手段に相当するコントローラ２６が設けられる。このコントローラ２６は、軸素材８に係る座屈方向制御を実行するために、押し治具４の動作に合わせて各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御するようになっている。コントローラ２６には、所定の圧力計から押し治具４による加圧力が入力される。また、コントローラ２６には、所定の変位計から第１油圧シリンダ２４Ａのピストン変位量が入力されるようになっている。コントローラ２６は、これら入力される加圧力及びピストン変位量に基づき各油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄの開閉を制御するようになっている。
【００５３】
次に、コントローラ２６が実行する座屈方向制御について説明する。図２９に、コントローラ２６が実行する座屈方向制御の内容をフローチャートにより示す。
【００５４】
図２２，２５に示す初期状態から加圧工程へ移行すると、最初に「圧縮過程」において、コントローラ２６は、ステップ１００で、図２２，２６に示すように、第１〜第４の油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｄを全て開く。これにより、第１〜第４の油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄのピストンロッド２７がそれぞれ延びて第１〜第４のピン２３Ａ〜２３Ｄの先端がフローティング治具５の円環状部材９の外周に接触する。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向における全方向への移動が規制される。この「圧縮過程」では、第２実施形態と同様、図２６に示すように、軸素材８に圧縮荷重を加えても、すぐには座屈することなく軸素材８が圧縮され、軸素材８に圧縮応力が残留することとなる。
【００５５】
その後、ステップ１１０で、コントローラ２６は、押し治具４による初期圧縮荷重Ｐｃと最終圧縮荷重Ｐｆの関係が「Ｐｃ＝Ｐｆ／α」の条件を満たすか否かを判断する。ここで、「α」として、例えば「１０」程度の値を当てはめることができる。「α」の値は、クランクシャフト形状により必要な圧縮荷重が変わることから、仕様に応じて決定される。
【００５６】
そして、ステップ１１０の判断結果が肯定になると、「偏心過程」に移り、コントローラ２６は、ステップ１２０で、図２３，２７に示すように、第４油圧バルブ２５Ｄのみを閉じる。これにより、第４油圧シリンダ２４Ｄのピストンロッド２７だけが縮み、第４ピン２３Ｄの先端が円環状部材９の外周から離れる。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向において特定方向ＳＤへの移動が許容される。これに伴い、図２７に示すように、軸素材８の中間部位が特定方向ＳＤへ偏心し始める。
【００５７】
その後、ステップ１３０で、コントローラ２６は、図２７に示すように、第１油圧シリンダ２４Ａのピストンロッド２７の変位量（ピストン変位量disＡ）が「δ」に達するか否かを判断する。ここで、「δ」として、例えば「０.１ｍｍ」程度の値を当てはめることができる。「δ」の値は、クランクシャフト形状により必要な偏心量が異なることから、仕様に応じて決定される。
【００５８】
そして、ステップ１３０の判断結果が肯定になると、「据え込み過程」に移り、コントローラ２６は、ステップ１４０で、図２４，２８に示すように、残りの第１〜第３の油圧バルブ２５Ａ〜２５Ｃをも閉じる。これにより、第１〜第３の油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｃのピストンロッド２７が縮み、残りの第１〜第３のピン２３Ａ〜２３Ｃの先端が円環状部材９の外周から離れる。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向において全方向への移動が許容される状態となる。これに伴い、図２８に示すように、軸素材８が据え込まれ、その中間部位が特定方向ＳＤへ座屈される。
【００５９】
従って、この実施形態でも第２実施形態と同様、加圧工程では、軸素材８に圧縮応力が残留するので、クランクシャフト１４のピン部１４ｂのショルダー部分１４ｃには、座屈時に十分な肉が流動することとなる。このため、図２１，２８に示すように、ショルダー部分１４ｃを座屈によるダレのない角形とすることができる。つまり、ショルダー部分１４ｃに座屈によるダレが生じることを防止することができる。また、座屈時に軸素材８に引っ張り力が働き難くなり、クランクシャフト１４に割れが生じることを防止することができる。
【００６０】
また、この実施形態では、４本のピン２３Ａ〜２３Ｄのフローティング治具５に対する進退を、各油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄを使用して制御することで、軸素材８の座屈方向を自動的に制御することができる。このため、第１及び第２の実施形態に比べて、クランクシャフト１４の製造サイクルタイムを更に短縮することができる。また、この実施形態では、第２実施形態における２本のボルト１１Ａ，１１Ｂとは異なり、第２及び第３のピン２３Ｂ，２３Ｃを特定方向ＳＤ、すなわ座屈方向へ傾ける必要がなく、これらピン２３Ｂ，２３Ｃが座屈方向へ大荷重を受けることがない。このため、第２及び第３のピン２３Ｂ，２３Ｃの耐久性と信頼性を高めることができる。
【００６１】
［第４実施形態］
次に、本発明におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００６２】
この実施形態では、フローティング治具５の移動を特定方向ＳＤ以外の方向について規制する移動規制手段に係る点で、前記第３実施形態と構成が異なる。図３０に、この実施形態の製造装置３１の初期状態を横断面図により示す。図３１，３２に、製造過程の製造装置を横断面図により示す。
【００６３】
図３０に示すように、この実施形態の製造装置３１は、第３実施形態の４本のピン２３Ａ〜２３Ｄの代わりに、フローティング治具５の外周に接触可能に設けられた２つのプレート３２，３３を備える。この製造装置３１は、四角に仕切られた収容部３４を有する案内治具３５と、その収容部３４に収容された第１プレート３２及び第２プレート３３と、収容部３４の中で第１プレート３２を円滑に案内するための複数のガイドボール３６と、軸素材８上に設けられるフローティング治具５と、第２プレート３３の移動を規制する油圧シリンダ３７とを備える。第１プレート３２は、外形が四角形状をなし、収容部３４の内壁との間に介在した複数のガイドボール３６によりその移動が案内されるようになっている。第１プレート３２は、Ｕ字形の切り込み３２ａを有し、その切り込み３２ａの中にフローティング治具５が摺動可能に収容される。フローティング治具５は、中心に軸素材８を配置し、その軸素材８上に配置されたフローティングダイ１０と、フローティングダイ１０の外周に装着された円環状部材９とを備える。第２プレート３３は、第１プレート３２の切り込み３２ａの開放側にて切り込み３２ａに対して摺動可能に組み付けられる。第２プレート３３の一端には、フローティング治具５の円環状部材９の外周に面接触可能な凹部３３ａが形成される。この実施形態では、第１プレート３２の切り込み３２ａの開放側が、フローティング治具５の移動が許容される特定方向ＳＤ、すなわち、軸素材８の座屈方向となっている。油圧シリンダ３７のピストンロッド２７の先端は、第２プレート３３に接続される。油圧シリンダ３７は、本発明のアクチュエータに相当する。
【００６４】
油圧シリンダ３７には、油圧回路から油圧が供給される。この油圧回路は、油圧シリンダ３７に設けられた油圧バルブ３８を備える。この油圧バルブ３８の開閉を制御することにより、油圧シリンダ３７への油圧の供給が制御され、油圧シリンダ３７の動作が制御される。油圧シリンダ３７の動作を制御するために、油圧バルブ３８の開閉を制御するコントローラ３９が設けられる。このコントローラ３９は、油圧シリンダ３７を押し治具（図示略）の動作に合わせて制御する座屈方向制御を実行する。コントローラ３９には、所定の圧力計から押し治具による加圧力が入力される。また、コントローラ３９には、所定の変位計から油圧シリンダ３７のピストンロッド２７の変位量（ピストン変位量）が入力される。コントローラ３９は、油圧シリンダ３７の動作を制御するために、これら入力される加圧力及びピストン変位量に基づき油圧バルブ３８の開閉を制御する。
【００６５】
次に、コントローラ３９が実行する座屈方向制御について説明する。図３３に、コントローラ３９が実行する座屈方向制御の内容をフローチャートにより示す。
【００６６】
図３０に示す初期状態から加圧工程へ移行すると、最初に「圧縮過程」において、コントローラ３９は、ステップ２００で、油圧バルブ３８を開く。これにより、図３０に示すように、油圧シリンダ３７のピストンロッド２７が延びて第２プレート３３が円環状部材９の外周を押圧する。この状態で、フローティング治具５は、第１プレート３２の切り込み３２ａの最も奥に嵌って第２プレート３３により保持される。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の半径方向において全方向への移動が規制される。この「圧縮過程」では、第３実施形態と同様、軸素材８に圧縮荷重を加えても、すぐには座屈することなく軸素材８が圧縮され、軸素材８には圧縮応力が残留することとなる。
【００６７】
その後、ステップ２１０で、コントローラ３９は、押し治具による初期圧縮荷重Ｐｃと最終圧縮荷重Ｐｆの関係が「Ｐｃ＝Ｐｆ／α」の条件を満たすか否かを判断する。ここで、「α」の値は、第３実施形態のそれに準ずる。
【００６８】
そして、ステップ２１０の判断結果が肯定になると、「偏心過程」に移り、コントローラ３９は、ステップ２２０で、油圧バルブ３８を閉じる。これにより、図３１に示すように、油圧シリンダ３７のピストンロッド２７が縮んで第２プレート３３が円環状部材９の外周から離れる。この状態では、フローティング治具５は、軸素材８の座屈方向である特定方向ＳＤへの移動が許容される。これに伴い、軸素材８の中間部位が特定方向ＳＤへ偏心し始める。
【００６９】
その後、ステップ２３０で、コントローラ３９は、油圧シリンダ３７のピストン変位量disＡが「δ」に達したか否かを判断する。「δ」の値は、第３実施形態のそれに準ずる。
【００７０】
そして、ステップ２３０の判断結果が肯定になると、「据え込み過程」に移り、図３２に示すように、フローティング治具５が第２プレート３３に当たるまで特定方向ＳＤへ移動することとなり、軸素材８が据え込まれ、その中間部位が特定方向ＳＤへ座屈される。
【００７１】
従って、この実施形態でも第３実施形態と同様、加圧工程で、軸素材８に圧縮応力を残留させて、クランクシャフトのピン部のショルダー部分に十分な肉を流動させることができる。このため、ショルダー部分に座屈によるダレが生じることを防止することができる。また、軸素材に引っ張り力が働き難くなり、軸素材の割れを防止することができる。
【００７２】
また、この実施形態では、２つのプレート３２，３３と一つの油圧シリンダ３７を使用してフローティング治具５の特定方向ＳＤへの移動を規制及び許容することで、軸素材８の座屈方向を自動的に制御している。このため、第３実施形態と同様、クランクシャフトの製造サイクルタイムを更に短縮することができる。また、この実施形態では、第３実施形態の４本のピン２３Ａ〜２３Ｄと４つの油圧シリンダ２４Ａ〜２４Ｄを使用する場合と異なり、２つのプレート３２，３３と、１つの油圧シリンダ３７を使用するだけで軸素材８の座屈方向を制御している。このため、第３実施形態に比べて、製造装置３１の構成を簡略化することができる。
【００７３】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより以下のように実施することもできる。
【００７４】
（１）前記第３実施形態において、各ピン２３Ａ〜２３Ｄの先端と円環状部材９の外周とを接触可能に設けた。この接触部分につき、図３４に示すように、第２ピン２３Ｂ（第３ピン２３Ｃ）の先端面２３ａを平坦面とし、その先端面２３ａに対応する円環状部材９の接触部９ｂを平坦面に形成してもよい。この場合、円環状部材９が特定方向ＳＤ（図面右方向）側へ移動するときのスライド性を向上させることができる。
【００７５】
（２）前記第３実施形態において、図３５に示すように、第４ピン２３Ｄの先端面を、円環状部材９の接触部９ａの湾曲面に合わせて、内側へ凹んだ湾曲面としてもよい。この場合、特定方向ＳＤ（図面右方向）側へ移動しようとする円環状部材９を第４ピン２３Ｄの先端面２３ａで確実に保持してその移動を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態に係り、製造装置を示す縦断面図。
【図２】同じく、製造装置を示す図１のＡ−Ａ線断面図（横断面図）。
【図３】同じく、フローティングダイを示す平面図。
【図４】同じく、フローティングダイを示す図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】同じく、フローティングダイを２つの分割片に分解して示す平面図。
【図６】同じく、フローティングダイを２つの分割片に分解して示す断面図。
【図７】同じく、一方の分割片を図５の矢印Ｃ方向から見た正面図。
【図８】同じく、他方の分割片を図５の矢印Ｄ方向から見た正面図。
【図９】同じく、製造方法を示すフローチャート。
【図１０】同じく、セッティング工程の製造装置を分解して示す縦断面図。
【図１１】同じく、セッティング工程の製造装置を示す縦断面図。
【図１２】同じく、加圧工程の製造装置を示す縦断面図。
【図１３】同じく、加圧工程の製造装置を示す縦断面図。
【図１４】同じく、製造後のクランクシャフトを概略的に示す正面図。
【図１５】同じく、製造方法を示す概念図。
【図１６】同じく、製造方法を示す概念図。
【図１７】第２実施形態に係り、初期状態の製造装置を示す縦断面図。
【図１８】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図１９】同じく、製造過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２０】同じく、製造過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２１】同じく、製造後のクランクシャフトを概略的に示す正面図。
【図２２】第３実施形態に係り、初期状態の製造装置を示す図２に準ずる横断面図。
【図２３】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図２４】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図２５】同じく、初期状態の製造装置を示す図１に準ずる縦断面図。
【図２６】同じく、圧縮過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２７】同じく、偏心過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２８】同じく、据え込み過程の製造装置を示す縦断面図。
【図２９】同じく、座屈方向制御の内容を示すフローチャート。
【図３０】第４実施形態に係り、初期状態の製造装置を示す横断面図。
【図３１】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図３２】同じく、製造過程の製造装置を示す横断面図。
【図３３】同じく、座屈方向制御の内容を示すフローチャート。
【図３４】別の実施形態に係り、ピン先端と円環状部材との接触部分を示す平面図。
【図３５】同じく、ピン先端と円環状部材との接触部分を示す平面図。
【符号の説明】
【００７７】
１ 製造装置
２ 固定治具（荷重供給手段）
３ 案内治具（移動規制手段）
４ 押し治具（荷重供給手段）
８ 軸素材
９ 円環状部材（保持部材）
１０ フローティングダイ
１１Ａ〜１１Ｃ ボルト（移動規制手段、接触部材）
１４ クランクシャフト
１５ 移動規制手段
１６ 荷重供給手段
２１ 製造装置
２２ 製造装置
２４Ａ 第１油圧シリンダ（アクチュエータ）
２４Ｂ 第２油圧シリンダ（アクチュエータ）
２４Ｃ 第３油圧シリンダ（アクチュエータ）
２４Ｄ 第４油圧シリンダ（アクチュエータ）
２６ コントローラ（制御手段）
３１ 製造装置
３２ 第１プレート（移動規制手段）
３３ 第２プレート（移動規制手段）
３５ 案内治具（移動規制手段）
３７ 油圧シリンダ
３９ コントローラ（制御手段）
ＳＤ 特定方向
θ１ 所定角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、
前記軸素材の所定部位における半径方向への変形を特定方向以外の方向につき規制しながら前記軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、前記軸素材を据え込み、前記所定部位を前記特定方向へ座屈させることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項２】
軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、
前記軸素材上の所定部位にダイを保持し、前記軸素材の半径方向における前記ダイの移動を特定方向以外の方向につき規制する第１の工程と、
前記軸素材に前記軸方向の圧縮荷重を加えることにより、前記軸素材を据え込み、前記ダイを前記特定方向へ移動を許容して前記所定部位を前記特定方向へ座屈させる第２の工程と
を備えたことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項３】
軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造装置において、
前記軸素材上に付けられるダイと、
前記軸素材上の所定部位にて前記ダイを保持する保持部材と、
前記軸素材の半径方向における前記ダイ及び前記保持部材の移動を特定方向以外の方向につき規制する移動規制手段と、
前記軸素材に前記軸方向の圧縮荷重を加える荷重供給手段と
を備えたことを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記ダイの外周に圧着される円環状部材であることと、
前記移動規制手段は、前記円環状部材の周囲に配置され、先端が前記円環状部材の外周に接触可能に設けられた複数の接触部材であることと
を備えた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製造装置。
【請求項５】
前記接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が前記２本の接触部材の間にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置されることを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項６】
前記接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置より前記特定方向側へ所定角度ずれた位置にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が前記２本の接触部材の間にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置されることを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項７】
前記移動規制手段に対して設けられ、前記移動規制手段を前記保持部材に対し進退させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを前記荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段と
を備えた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製造装置。
【請求項８】
前記複数の接触部材のそれぞれに対して設けられ、前記各接触部材を前記円環状部材に対し進退させる複数のアクチュエータと、
前記各アクチュエータを前記荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項１】
軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、
前記軸素材の所定部位における半径方向への変形を特定方向以外の方向につき規制しながら前記軸素材に軸方向の圧縮荷重を加えることにより、前記軸素材を据え込み、前記所定部位を前記特定方向へ座屈させることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項２】
軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、
前記軸素材上の所定部位にダイを保持し、前記軸素材の半径方向における前記ダイの移動を特定方向以外の方向につき規制する第１の工程と、
前記軸素材に前記軸方向の圧縮荷重を加えることにより、前記軸素材を据え込み、前記ダイを前記特定方向へ移動を許容して前記所定部位を前記特定方向へ座屈させる第２の工程と
を備えたことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項３】
軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造装置において、
前記軸素材上に付けられるダイと、
前記軸素材上の所定部位にて前記ダイを保持する保持部材と、
前記軸素材の半径方向における前記ダイ及び前記保持部材の移動を特定方向以外の方向につき規制する移動規制手段と、
前記軸素材に前記軸方向の圧縮荷重を加える荷重供給手段と
を備えたことを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記ダイの外周に圧着される円環状部材であることと、
前記移動規制手段は、前記円環状部材の周囲に配置され、先端が前記円環状部材の外周に接触可能に設けられた複数の接触部材であることと
を備えた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製造装置。
【請求項５】
前記接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が前記２本の接触部材の間にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置されることを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項６】
前記接触部材を３本含み、そのうち２本の接触部材が互いに対向する位置より前記特定方向側へ所定角度ずれた位置にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置され、残りの１本の接触部材が前記２本の接触部材の間にて先端を前記軸素材の中心へ向けて配置されることを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項７】
前記移動規制手段に対して設けられ、前記移動規制手段を前記保持部材に対し進退させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを前記荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段と
を備えた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製造装置。
【請求項８】
前記複数の接触部材のそれぞれに対して設けられ、前記各接触部材を前記円環状部材に対し進退させる複数のアクチュエータと、
前記各アクチュエータを前記荷重供給手段の動作に合わせて制御するための制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２０１０−５２９（Ｐ２０１０−５２９Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６２８１７（Ｐ２００８−１６２８１７）
【出願日】平成２０年６月２３日（２００８．６．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９７０００７５５）株式会社ＭＥＧ (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２３日（２００８．６．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９７０００７５５）株式会社ＭＥＧ (8)
【Ｆターム（参考）】
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