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、併せて加工部分の割れの発生を防止すること。
【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へ座屈させると共に、軸方向及び特定方向ＳＤにおけるフローティングダイ１０の移動を案内ブロック４により規定することにより軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定する。これにより、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へ座屈させると共に、軸方向及び特定方向ＳＤにおけるフローティングダイ１０の移動を案内ブロック４により規定することにより軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定する。これにより、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乃至４に記載される技術が知られている。特に、特許文献１には、一体型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え込み加工を行う。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。これにより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。これによりピン部を有するクランクシャフトを精度良く製造している。
【０００３】
一方、特許文献４に記載のクランク軸の成形方法では、丸棒状素材の二つのアーム部を、その軸方向に圧縮すると共に、両アーム部の間のピン部を、クロスヘッドに連結されたポンチにより、丸棒状素材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を成形するようになっている。この成形方法では、ピン部の押し下げだけを所定量行った後に、アーム部の圧縮だけを所定量行い、その後ピン部の押し下げとアーム部の圧縮を同時に行い、最後にアーム部の圧縮だけを所定量行うようになっている。
【０００４】
【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
【特許文献３】特開２００７−２２９７２０号公報
【特許文献４】特開平２００３−３２６３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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別途の曲げ加圧工程を設けていたことから、その工程分だけ製造に時間がかかることとなった。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。また、特許文献４に記載の技術でも、ピン部の押し下げだけとアーム部の圧縮を別々に行う工程を含むことから、特許文献１に記載の技術と同様の問題があった。
【０００６】
一方、特許文献１及び４に記載の技術では、軸素材を曲げ加工しているので、加工部分に剪断応力による割れが発生する懸念があった。
【０００７】
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し、併せて加工部分における割れの発生を防止すること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】
【０００８】
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と共に、軸素材の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定することを趣旨とする。
【０００９】
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。また、軸素材に圧縮荷重を加えるときに、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、曲げ加工される所定部位に剪断応力が生じ難くなる。
【００１０】
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と共に、特定方向におけるダイの移動を規定することにより前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定する第２の工程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、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。また、軸素材に圧縮荷重を加えるときに、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、曲げ加工される所定部位に剪断応力が生じ難くなる。
【００１２】
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保持部材の移動をダイと共に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、軸素材の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定するために保持部材の変位をダイと共に規定する変位規定手段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、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保持部材の移動をダイと共に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。また、軸素材に圧縮荷重を加えるときに、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、曲げ加工される所定部位に剪断応力が生じ難くなる。
【００１４】
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、変位規定手段は、保持部材の変位を所定の経路で案内するために保持部材の外縁に接触可能に設けられた案内面を有する案内部材であることを趣旨とする。
【００１５】
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、軸素材の圧縮に伴い、保持部材の外縁が案内部材の案内面に接触して案内されることで、保持部材と共にダイが所定の経路で変位し、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。ここで、案内面のプロフィールの異なる案内部材を予め複数用意しておき、それらを入れ替えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係が任意に変更可能となる。
【００１６】
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３に記載の発明において、変位規定手段は、保持部材の変位を所定の経路で案内するために保持部材に設けられたカムフォロアと、カムフォロアを案内するカム溝が設けられた案内部材とを含むことを趣旨とする。
【００１７】
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、軸素材の圧縮に伴い、保持部材のカムフォロアが案内部材のカム溝に沿って案内されることで、保持部材と共にダイが所定の経路で変位し、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。その規定のために、保持部材の変位が、カムフォロアとカム溝との係合によって案内されるので、案内部材との間で保持部材の摺動抵抗が少なくなり、保持部材が摺動抵抗により傾くことがない。ここで、カム溝のプロフィールの異なる案内部材を予め複数用意しておき、それらを入れ替えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係が任意に変更可能となる。
【００１８】
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３に記載の発明において、変位規定手段は、保持部材の変位を所定の経路で案内するために保持部材に設けられたカムフォロアと、カムフォロアを軸素材の軸方向に案内するカム溝が設けられた案内部材と、案内部材を軸素材の半径方向に移動させるための移動手段とを含むことと、荷重供給手段の動作に合わせて移動手段の動作を制御する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、荷重供給手段による軸素材の圧縮に伴い、保持部材のカムフォロアが案内部材のカム溝に沿って軸素材の軸線方向に移動することで、保持部材がダイと共に同方向へ案内される。このとき、荷重供給手段の動作に合わせて制御手段が移動手段の動作を制御することで、案内部材が軸素材の半径方向へ移動され、保持部材がダイと共に同方向へも移動される。これにより、保持部材と共にダイが所定の経路で変位し、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。カム溝がシンプルな形状となるのでその加工が容易となる。
【００２０】
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６に記載の発明において、軸素材に生じる応力を非接触で測定するための応力測定手段を更に備え、制御手段は、測定された応力が所定の最大応力を越えないように荷重供給手段及び移動手段の動作を制御することを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項６に記載の発明の作用に加え、応力測定手段により測定される軸素材に生じる応力が所定の最大応力を越えないように制御手段が荷重供給手段及び移動手段の動作を制御するので、カムフォロアとカム溝との間で生じる摩擦も最小限に抑えられ、軸素材の所定部位に生じる剪断応力が最小限に抑えられる。
【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、併せて曲げ加工部分における割れの発生を防止することができる。
【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、併せて曲げ加工部分における割れの発生を防止することができる。
【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、併せて曲げ加工部分における割れの発生を防止することができる。
【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、案内部材の案内面のプロフィールを変えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、案内部材のカム溝のプロフィールを変えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。
【００２７】
請求項６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、カム溝の加工が容易となり案内部材の作製が容易となる。また、ダイ及び保持部材の位置ズレを抑えることができ、軸素材の良好な加工精度を保つことができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明の効果に加え、軸素材の座屈部分に、安定して割れが生じないようにクランクシャフトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［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。
【００３０】
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の上に固定された案内治具３と、案内治具３の内側に固定された案内ブロック４と、案内治具３の内側に配置されるフローティング治具５とを備える。
【００３１】
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は平面視でＵ字形をなす。固定ダイ６に対向して押しダイ７が上下動可能に設けられる。押しダイ７の下面には、凹部７ａが形成される。案内ブロック４は、その内側に傾斜した平坦な案内面４ａを有する。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を固定ダイ６と押しダイ７との間に垂直に支持するようになっている。押しダイ７は、油圧シリンダを含む所定の油圧装置に装着されて支持され、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、固定ダイ６を含む固定治具２、押しダイ７及び油圧装置により、本発明の荷重供給手段が構成される。
【００３２】
フローティング治具５は、保持部材９と、保持部材９のほぼ中央に位置するフローティングダイ１０とを含む。保持部材９は、平面視で半円と四角を結合させた形状をなしている。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となっている。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。保持部材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、保持部材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の外周に保持部材９を圧着する。これにより、フローティングダイ１０が保持部材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。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が固定治具２と押しダイ７との中間位置に保持される。この状態で、図１に示すように、保持部材９の一端部、すなわち四角部分の上辺９ｂが、案内ブロック４の案内面４ａに接して設けられる。この実施形態で、案内ブロック４は、本発明の変位規定手段に相当する。
【００３３】
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を構成する保持部材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）、すなわち保持部材９の上辺９ｂが位置する方向が、特定方向ＳＤとなっている。この実施形態で、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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の外周に保持部材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と押しダイ７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治具５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。また、フローティング治具５の一部、すなわち保持部材９の一端上辺９ｂが案内ブロック４の案内面４ａに接して配置される。
【００３７】
（２）加圧工程では、図１２に示すように、押しダイ７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へ座屈させると共に、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないようにフローティング治具５の変位を案内ブロック４により規定する。このとき、押しダイ７が下降する過程で、押しダイ７の油圧装置等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の右方向）へ移動し、固定治具２と押しダイ７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。
【００３８】
（３）離型工程では、押しダイ７を上昇させ、押しダイ７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５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。
【００３９】
ここで、上記した一連の製造方法を、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示す概念図を参照して詳しく説明する。この実施形態の製造方法では、軸素材８からクランクシャフト１４を製造するために、先ず図１５（Ａ）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）にフローティング治具５を装着する。そして、軸素材８の所定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規制しながら、押しダイ７により軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加える。これにより、先ず、図１５（Ｂ）に示すように、軸素材８の所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ座屈を開始させ、その後、図１５（Ｃ）に示すように、軸素材８を据え込むと共に、軸素材８の所定部位（中間部位）を更に特定方向ＳＤへ座屈させて、図１５（Ｄ）に示すように、軸素材８の座屈と据え込みを完了する。このとき、フローティング治具５の保持部材９の一端を、案内ブロック４の案内面４ａに摺接させながらフローティング治具５の変位を規定することにより、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定する。すなわち、この製造方法では、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定しながら、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の所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ座屈させながら据え込む。このように軸素材８を中間部位で座屈させるためには、図１５（Ａ）に示すように、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。ここで、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、押しダイ７が下降するのに伴い、軸素材８が中間部位にて座屈し、その中間部位が偏心することが分かる。この押しダイ７の下降量Ｌｄは、軸素材８の圧縮量に相当し、軸素材８の偏心量ＬＰは、軸素材８の座屈量に相当する。従って、この実施形態では、上記した下降量Ｌｄと偏心量ＬＰとの関係、すなわち軸素材８の圧縮と座屈の関係を、案内ブロック４により規定するようになっている。
【００４０】
この実施形態では、図１６に示すように、上記した案内ブロック４とは別に、プロフィールの異なる案内面４ｂを有する案内ブロック４Ａが予め用意されており、この別の案内ブロック４Ａを上記した案内ブロック４と入れ替え可能となっている。この別の案内ブロック４Ａの案内面４ｂは凸曲面をなす。これら二つの案内ブロック４，４Ａを相互に入れ替えることで、軸素材８の圧縮と座屈の関係が任意に変更可能となっている。
【００４１】
以上説明したこの実施形態における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及び保持部材９の移動、すなわちフローティング治具５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治具５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、この実施形態では、軸素材８に圧縮荷重を加えるときに、軸素材８の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、据え込みと座屈が行われる軸素材８の中間部位に剪断応力が生じ難くなる。このため、軸素材８の中間部位に引張応力が過度に働くことを抑制することができ、曲げ加工される中間部位に剪断応力による割れが発生することを未然に防止することができる。
【００４３】
ここで、図１７に、クランクシャフト１４を製造する際のフローティング治具５の挙動を、そのフローティング治具５の固定治具２からの垂直位置Ｙと水平移動量Ｘとの関係によりグラフに示す。この垂直位置Ｙの変化は、上記した押しダイ７の下降量Ｌｄと軸素材８の圧縮量に相当し、水平移動量は、上記した軸素材８の偏心量ＬＰと座屈量に相当する。従って、図１７のグラフは、軸素材８の圧縮と座屈の関係を示している。図１７において、太い実線（直線）は、案内ブロック４を使用した場合のフローティング治具５の挙動を示し、細い実線（曲線）は、案内ブロック４を使用しない場合のフローティング治具５の挙動を比較例として示す。太い実線で示す本実施形態（Ａ）では、フローティング治具５は、垂直位置Ｙの変化に対して水平移動量Ｘが一定割合で変化することが分かる。このことは、軸素材８の圧縮と座屈の関係が、圧縮の変化に対して座屈の変化が一定となることを意味する。このような理由から、軸素材８の中間部位に無理な剪断応力がかからず、その部位で割れの発生を防止することができる。これに対し、細い実線（曲線）で示す比較例では、最初は垂直位置Ｙの変化が水平移動量Ｘの変化に対して先行し、途中で水平移動量Ｘの変化が垂直位置Ｙの変化に先行する。このことは、軸素材８の圧縮と座屈の関係が、途中で座屈が圧縮に先行することを意味する。従って、この比較例の場合、軸素材の中間部位には、割れにつながる無理な剪断応力がかかるおそれがある。
【００４４】
更に、この実施形態では、プロフィールの異なる案内面４ａ，４ｂを有する２つの案内ブロック４，４Ａを相互に入れ替えることができる。このため、案内ブロック４，４Ａを入れ替えることで、クランクシャフトを製造するときの軸素材８の圧縮と座屈の関係を、必要に応じて任意に変更することができる。換言すれば、案内ブロック４，４Ａの案内面４ａ，４ｂのプロフィールを変えることで、軸素材８の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。図１７に、別の案内ブロック４Ａを使用した場合のフローティング治具５の挙動を破線（曲線）により示す。図１６に示すように、別の案内ブロック４Ａの案内面４ｂは凸曲面をなすことから、図１７に破線で示すように、フローティング治具５は、垂直位置Ｙの変化に対して水平移動量Ｘの変化が先行しないように変位することが分かる。このことは、軸素材８の圧縮と座屈の関係が、座屈が圧縮に先行しないことを意味する。従って、この場合も、曲げ加工される軸素材８の中間部位に無理な剪断応力がかからず、その部位で割れの発生を未然に防止することができる。
【００４５】
加えて、この実施形態の製造装置１によれば、軸素材８上の中間部位にフローティングダイ１０を装着し、そのフローティングダイ１０を保持部材９により保持することで、軸素材８の中間部位にフローティング治具５を保持する。そして、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３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃにより規制する。この規制状態で、押しダイ７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の中間部位を特定方向ＳＤへ座屈させてクランクシャフト１４を製造している。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を設けることなくクランクシャフト１４を製造している。このため、曲げ加工工程のためのパンチや油圧装置等の設備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。
【００４６】
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保持部材９とから構成される。この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、そのダイ１０の外周に保持部材９を圧着すればよい。ここで、保持部材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、保持部材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を二つに分解すればよい。ここでも、保持部材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。
【００４７】
［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。
【００４８】
なお、以下の説明において、前記第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。
【００４９】
図１８に、この実施形態のクランクシャフトの製造装置２１を平面図により示す。図１９に、この製造装置２１を側面図により示す。図２０に、この製造装置２１を図１８のＥ−Ｅ線断面図（縦断面図）により示す。この製造装置２１は、軸素材８の圧縮と座屈の関係を規定するための変位規定手段の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態では、フローティング治具２６の変位を所定の経路で案内するために、第１実施形態とは異なり案内ブロック４，４Ａを使わずに、カムフォロア２２とカム溝２３を使用している。この製造装置２１は、土台となる固定治具２４と、その固定治具２４を内包するように組み付けられた案内治具２５と、案内治具２５の内側にて移動可能に配置されたフローティング治具２６と、固定治具２４に設けられた固定ダイ６に対向して上下動可能に設けられた押しダイ７とを備える。
【００５０】
案内治具２５は、平面視でチャネル形状をなし、平面視で四角形状をなす固定治具２４の外周３側面に外接するように配置される。この案内治具２５は、図１８〜２０において右側に開放した形状をなしている。案内治具２５は、背板部２５ａと、その背板部２５ａの両端から延びる一対の側板部２５ｂとを含む。各側板部２５ｂには、それぞれ湾曲したカム溝２３が互いに平行に形成される。
【００５１】
フローティング治具２６は、平面視で略四角形状をなし、案内治具２５の内壁に沿って移動可能に配置される。このフローティング治具２６の中央には、第１実施形態と同様に、軸素材８に保持されたフローティングダイ１０が装着される。フローティング治具２６は、フローティングダイ１０と、そのダイ１０を保持する保持部材２７とから構成される。保持部材２７は、平面視で四角形状をなし、その両側にカムフォロア２２が回転可能に設けられる。各カムフォロア２２は、対応するカム溝２３に嵌め入れられ、そのカム溝２３に沿って移動可能となっている。この実施形態で、本発明の変位規定手段は、フローティング治具２６の変位を所定の経路で案内するために保持部材２７に設けられたカムフォロア２２と、そのカムフォロア２２を案内するカム溝２３が設けられた案内部材としての案内治具２５とを含んで構成される。
【００５２】
固定治具２４の上には、固定ダイ６を中心にして合計４本の案内ピン２８が互いに平行かつ垂直に固定される。保持部材２７には、各案内ピン２８に対応する４つの案内溝２７ａが互いに平行に形成される。従って、フローティング治具２６は、各案内ピン２８と各案内溝２７ａとの係合により水平に保持されながら案内治具２５の内壁に沿って移動可能となっている。
【００５３】
従って、この実施形態におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置によれば、第１実施形態と同様に、軸素材８上に保持されたフローティング治具２６の移動が、案内治具２５により、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。この規制状態にて、押しダイ７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、特定方向ＳＤへのフローティング治具２６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てクランクシャフト１４（図１４参照）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。
【００５４】
加えて、この実施形態では、第１実施形態と異なり、押しダイ７による軸素材８の圧縮に伴い、保持部材２７のカムフォロア２２が案内治具２５の湾曲したカム溝２３に沿って案内される。これにより、保持部材２７と共にフローティングダイ１０が、すなわちフローティング治具２６が、水平状態を保ったまま、湾曲したカム溝２３により規定される経路に沿って変位し、軸素材８の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。このときのフローティング治具２６の挙動は、図１７に破線の曲線に示す挙動に準ずる。このため、軸素材８の中間部位に剪断応力が生じ難くなり、軸素材８の中間部位に剪断応力による割れが発生することを未然に防止することができる。
【００５５】
この実施形態では、軸素材８の圧縮と座屈の関係を規定するために、第１実施形態とは異なり、保持部材２７の変位が、カムフォロア２２とカム溝２３との係合によって案内される。このため、案内治具２５との間で保持部材２７の摺動抵抗が少なくなり、保持部材２７が摺動抵抗により傾くことがない。また、カムフォロア２２とカム溝２３との間の摺動抵抗も少ない。このため、クランクシャフト製造のために軸素材８に与えられるべき成形荷重を低減することができる。
【００５６】
また、この実施形態では、カム溝２３のプロフィールの異なる案内治具２５を予め複数用意しておき、それらを必要に応じて相互に入れ替えて使用することで、軸素材８の圧縮と座屈の関係を必要に応じて任意に変更することができる。換言すれば、案内治具２４のカム溝２３のプロフィールを変えることで、軸素材８の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。
【００５７】
［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。
【００５８】
図２１に、この実施形態のクランクシャフトの製造装置３１を平面図により示す。図２２に、この製造装置３１を側面図により示す。図２３に、この製造装置３１を図２１のＣ−Ｃ線断面図（縦断面図）により示す。この製造装置３１は、案内治具２５を水平方向へ移動可能とし、案内治具２５の側板部２５ｂに垂直方向に真っ直ぐに延びるカム溝３２を形成し、押しダイ７と案内治具２５をそれぞれサーボモータ３３，３４により駆動可能とした点で第２実施形態と構成が異なる。
【００５９】
この実施形態で、製造装置３１は、図２２，２３に示すようにハウジングの上壁３５と底壁３６との間の空間３７の中に配置される。固定治具２４は、底壁３６上に固定される。案内治具２５は、上壁３５と底壁３６との間にて、複数のローラ３８を介して水平方向へスライド可能に設けられる。第１サーボモータ３３は、押しダイ７を上下駆動させるように設けられる。第２サーボモータ３４は、案内治具２５を水平駆動させるように設けられる。この実施形態で、第１サーボモータ３３は、押しダイ７と共に本発明の荷重供給手段を構成し、第２サーボモータ３４は、本発明の移動手段に相当する。
【００６０】
図２４に、この製造装置３１の電気的構成をブロック図により示す。製造装置３１は、コントローラ３９を備え、このコントローラ３９には第１サーボモータ３３及び第２サーボモータ３４が接続される。そして、コントローラ３９は、押しダイ７の動作に合わせて案内治具２５を動作させるために第１サーボモータ３３及び第２サーボモータ３４を制御するようになっている。この実施形態では、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定するために、コントローラ３９は、各サーボモータ３３，３４を同時に制御するようになっている。この制御により、押しダイ７の垂直位置と案内治具２６の水平移動量を同時に制御し、これによってフローティング治具２６の挙動、すなわち垂直位置Ｙ及び水平移動量Ｘを制御するようになっている。この実施形態で、コントローラ３９は、本発明の制御手段に相当する。図２５に、コントローラ３９が制御するフローティング治具２６の挙動につき、その垂直位置Ｙと水平移動量Ｘの関係をグラフに示す。このグラフに示す曲線のプロフィールにより、軸素材８の圧縮と座屈の関係が規定される。図２５に示す曲線は、垂直位置を「Ｙ」、水平移動量を「Ｘ」とすると、次式（１）によって表される。
Ｙ＝ａＸ4＋ｂＸ3＋ｃＸ2＋ｄＸ＋ｅ ・・・（１）
【００６１】
従って、この実施形態の製造装置３１によれば、第１サーボモータ３３により押しダイ７が下降され、軸素材８が圧縮されるのに伴い、カムフォロア２２が案内治具２５のカム溝３２に沿って軸素材８の軸線方向に沿って、すなわち垂直方向に案内されることにより、フローティング治具２６が垂直方向へ移動される。このとき、コントローラ３９が、押しダイ７の動作に合わせて第２サーボモータ３４を制御することにより、案内治具２６が軸素材８の半径方向、すなわち水平方向へ移動され、フローティング治具２６が水平方向へも移動される。これにより、フローティング治具２６が所定の経路で変位し、軸素材８の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。従って、据え込みと座屈が行われる軸素材８の中間部位に剪断応力が生じ難くなる。この結果、曲げ加工される中間部位に剪断応力による割れが発生することを未然に防止することができる。
【００６２】
また、この実施形態では、案内治具２５に設けられるカム溝３２が垂直方向に真っ直ぐに延びるシンプルな形状であることから、カム溝３２の加工が容易となり、第２実施形態と比べて案内治具２５の作製が容易となる。また、この実施形態では、真っ直ぐに延びるカム溝３２に沿ってカムフォロア２２を案内させればよいので、カム溝３２とカムフォロア２２の摩耗が少なくなる。このため、カム溝３２及びカムフォロア２２の摩耗によるフローティング治具２６の位置ズレを抑えることができ、この意味で軸素材８の良好な加工精度を保つことができる。
【００６３】
［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。
【００６４】
図２６に、赤外線カメラ４１による軸素材８の応力測定の方法を概念図により示す。図２７に、この実施形態の製造装置の電気的構成をブロック図により示す。この実施形態では、図２６に示すように、クランクシャフト製造時に軸素材８に生じる応力を赤外線カメラ４１により非接触で測定し、その測定結果を第１及び第２のサーボモータ３３，３４の制御に反映させる点で第３実施形態と構成が異なる。
【００６５】
すなわち、図２７に示すように、コントローラ３９には、第１及び第２のサーボモータ３３，３４の他に赤外線カメラ４１が接続される。図２６に示すように、赤外線カメラ４１は、クランクシャフト製造過程において軸素材８の表面の応力分布を非接触で測定する。コントローラ３９は、その測定された応力が所定の最大応力を越えないように各サーボモータ３３，３４を制御するようになっている。この実施形態で、赤外線カメラ４１は、本発明の応力測定手段に相当する。
【００６６】
ここで、クランクシャフト製造過程において軸素材８に生じる割れ等の破壊は、最大応力σmaxを歪みで積分した値が指標となり、次式（２）により表される。次式（２）で、「ｄε」は、相当歪増分を意味する。
Ｄｆ＝∫σmax ｄε ・・・（２）
このため、クランクシャフト製造完了後における最大応力σmaxのみならず、歪みが変化する製造途中における最大主応力σを基準値内に抑えることが重要となる。そこで、この実施形態では、第３実施形態で説明した、図２５に示すような最適プロフィールに従って各サーボモータ３３，３４を制御すると共に、その時に発生する最大主応力σを数値解析（ＣＡＥ）により算出する。その結果得られる、垂直位置Ｙと最大主応力σとの関係を応力クライテリア曲線として定義する。図２８には、この応力クライテリア曲線をグラフに示す。図２８において、応力クライテリア曲線より下側の領域の最大主応力σが、許容値となる。そこで、最大主応力σの許容値と、赤外線カメラ４１により実測される最大応力σmaxとの相関を確認する。図２９に、この最大主応力σと最大応力σmaxとの相関をグラフに示す。このグラフから得られる直線の傾きを相関係数Ｒとして算出する。そして、この実施形態では、相関係数Ｒ、最大応力σ及び最大主応力σmaxに基づいて押しダイ７の垂直速度Ｖｓと案内治具２５の水平速度Ｖｅを制御するために、コントローラ３９が第１及び第２のサーボモータ３３，３４を制御するようになっている。
【００６７】
図３０に、コントローラ３９が実行する制御プログラムをフローチャートにより示す。クランクシャフトの製造に際して、最初にコントローラ３９は、ステップ１００で、垂直速度Ｖｓを初期垂直速度Ｖｓｉに設定すると共に、水平速度Ｖｅを初期水平速度Ｖｅｉに設定する。これにより、コントローラ３９は、第１サーボモータ３３を初期垂直速度Ｖｓｉに基づき制御すると共に、第２サーボモータ３４を初期水平速度Ｖｅｉに基づき制御する。これによりフローティング治具２６を初期垂直速度Ｖｓｉ及び初期水平速度Ｖｅｉに基づいて移動させる。
【００６８】
次に、ステップ１１０で、コントローラ３９は、赤外線カメラ４１の測定による最大主応力σmaxを読み込む。そして、ステップ１２０で、コントローラ３９は、読み込まれた最大主応力σmaxと相関係数Ｒとの乗算値が、クライテリアとなる最大応力σよりも大きいか否かを判断する。
【００６９】
ステップ１２０の判断結果が肯定となる場合、コントローラ３９は、ステップ１３０にて、垂直速度Ｖｓを増加させて第１サーボモータ３３を制御する。これにより、フローティング治具２６を垂直速度Ｖｓを増加させる。一方、ステップ１２０の判断結果が否定となる場合は、コントローラ３９は、ステップ１４０にて、水平速度Ｖｅを低減させて第２サーボモータ３４を制御する。これにより、フローティング治具２６の水平速度Ｖｅを低減させる。
【００７０】
その後、ステップ１３０又はステップ１４０から移行してステップ１５０で、コントローラ３９は、フローティング治具２６の垂直位置Ｙが最大値Ｓｍａｘであり、かつ、水平移動量Ｘが最大値Ｅｍａｘであるかを判断する。この判断結果が否定となる場合、コントローラ３９はステップ１２０からの処理を繰り返す。この判断結果が肯定となる場合、コントローラ３９はその後の処理を終了する。
【００７１】
上記のようにコントローラ３９は、各サーボモータ３３，３４を制御することにより、押しダイ７の垂直速度Ｖｓと案内治具２５の水平速度Ｖｅを、最大主応力σmax、すなわち応力の実測値に基づいてフィードバック制御する。
【００７２】
以上、この実施形態の製造装置によれば、赤外線カメラ４１により実測された軸素材８に生じる最大主応力σmaxが所定の最大応力σを越えないように、コントローラ３９により各サーボモータ３３，３４が制御される。従って、軸素材８の応力に影響を与えるような摩擦がカムフォロア２２とカム溝３２との間に多少生じたり、押しダイ７及び固定ダイ６に対する軸素材８の固定精度が多少低下したりしても、各サーボモータ３３，３４の出力を加減することでフローティング治具２６の垂直速度Ｖｓと水平速度Ｖｅを適度に加減することができ、軸素材８の中間部位に生じる剪断応力を調整によって最小限に抑えることができる。このため、軸素材８の座屈部分に、安定して割れが生じないようにクランクシャフト１４を製造することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第３実施形態のそれと同じである。
【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して実施することもできる。
【００７４】
例えば、前記各実施形態で具体化した、本発明に係る保持部材、移動規制手段、荷重供給手段、変位規定手段、移動手段、制御手段及び応力測定手段の構成は、それぞれ一例であり、各実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施形態に係り、クランクシャフトの製造装置を示す縦断面図。
【図２】同じく、この製造装置を示す図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】（Ａ）〜（Ｄ）は、クランクシャフトの製造方法を示す概念図。
【図１６】同じく、クランクシャフトの製造装置を示す縦断面図。
【図１７】同じく、クランクシャフト製造時のフローティング治具の挙動を示すグラフ。
【図１８】第２実施形態に係り、クランクシャフトの製造装置を示す平面図。
【図１９】同じく、製造装置を示す側面図。
【図２０】同じく、製造装置を示す図１８のＥ−Ｅ線断面図（縦断面図）。
【図２１】第３実施形態に係り、クランクシャフトの製造装置を示す平面図。
【図２２】同じく、製造装置を示す側面図。
【図２３】同じく、製造装置を示す図２１のＦ−Ｆ線断面図（縦断面図）。
【図２４】同じく、製造装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２５】同じく、コントローラが制御するフローティング治具の挙動を示すグラフ。
【図２６】第４実施形態に係り、赤外線カメラによる軸素材の応力測定を示す概念図。
【図２７】同じく、製造装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２８】同じく、応力クライテリア曲線を示すグラフ。
【図２９】同じく、最大主応力σと最大応力σmaxとの相関を示すグラフ。
【図３０】同じく、コントローラが実行する制御プログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７６】
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 案内ブロック（変位規定手段）
４Ａ 別の案内ブロック（変位規定手段）
４ａ 案内面
４ｂ 案内面
５ フローティング治具
６ 固定ダイ
７ 押しダイ（荷重供給手段）
８ 軸素材
９ 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）
１４ クランクシャフト
２１ 製造装置
２２ カムフォロア
２３ カム溝
２４ 固定治具（荷重供給手段）
２５ 案内治具（移動規制手段）
２６ フローティング治具
２７ 保持部材
３１ 製造装置
３２ カム溝
３３ 第１サーボモータ（荷重供給手段）
３４ 第２サーボモータ（移動手段）
３９ コントローラ（制御手段）
４１ 赤外線カメラ（応力測定手段）
ＳＤ 特定方向
【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乃至４に記載される技術が知られている。特に、特許文献１には、一体型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え込み加工を行う。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。これにより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。これによりピン部を有するクランクシャフトを精度良く製造している。
【０００３】
一方、特許文献４に記載のクランク軸の成形方法では、丸棒状素材の二つのアーム部を、その軸方向に圧縮すると共に、両アーム部の間のピン部を、クロスヘッドに連結されたポンチにより、丸棒状素材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を成形するようになっている。この成形方法では、ピン部の押し下げだけを所定量行った後に、アーム部の圧縮だけを所定量行い、その後ピン部の押し下げとアーム部の圧縮を同時に行い、最後にアーム部の圧縮だけを所定量行うようになっている。
【０００４】
【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
【特許文献３】特開２００７−２２９７２０号公報
【特許文献４】特開平２００３−３２６３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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別途の曲げ加圧工程を設けていたことから、その工程分だけ製造に時間がかかることとなった。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。また、特許文献４に記載の技術でも、ピン部の押し下げだけとアーム部の圧縮を別々に行う工程を含むことから、特許文献１に記載の技術と同様の問題があった。
【０００６】
一方、特許文献１及び４に記載の技術では、軸素材を曲げ加工しているので、加工部分に剪断応力による割れが発生する懸念があった。
【０００７】
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し、併せて加工部分における割れの発生を防止すること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】
【０００８】
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と共に、軸素材の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定することを趣旨とする。
【０００９】
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。また、軸素材に圧縮荷重を加えるときに、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、曲げ加工される所定部位に剪断応力が生じ難くなる。
【００１０】
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と共に、特定方向におけるダイの移動を規定することにより前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定する第２の工程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、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。また、軸素材に圧縮荷重を加えるときに、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、曲げ加工される所定部位に剪断応力が生じ難くなる。
【００１２】
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保持部材の移動をダイと共に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、軸素材の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定するために保持部材の変位をダイと共に規定する変位規定手段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、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保持部材の移動をダイと共に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。また、軸素材に圧縮荷重を加えるときに、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、曲げ加工される所定部位に剪断応力が生じ難くなる。
【００１４】
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、変位規定手段は、保持部材の変位を所定の経路で案内するために保持部材の外縁に接触可能に設けられた案内面を有する案内部材であることを趣旨とする。
【００１５】
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、軸素材の圧縮に伴い、保持部材の外縁が案内部材の案内面に接触して案内されることで、保持部材と共にダイが所定の経路で変位し、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。ここで、案内面のプロフィールの異なる案内部材を予め複数用意しておき、それらを入れ替えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係が任意に変更可能となる。
【００１６】
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３に記載の発明において、変位規定手段は、保持部材の変位を所定の経路で案内するために保持部材に設けられたカムフォロアと、カムフォロアを案内するカム溝が設けられた案内部材とを含むことを趣旨とする。
【００１７】
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、軸素材の圧縮に伴い、保持部材のカムフォロアが案内部材のカム溝に沿って案内されることで、保持部材と共にダイが所定の経路で変位し、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。その規定のために、保持部材の変位が、カムフォロアとカム溝との係合によって案内されるので、案内部材との間で保持部材の摺動抵抗が少なくなり、保持部材が摺動抵抗により傾くことがない。ここで、カム溝のプロフィールの異なる案内部材を予め複数用意しておき、それらを入れ替えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係が任意に変更可能となる。
【００１８】
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３に記載の発明において、変位規定手段は、保持部材の変位を所定の経路で案内するために保持部材に設けられたカムフォロアと、カムフォロアを軸素材の軸方向に案内するカム溝が設けられた案内部材と、案内部材を軸素材の半径方向に移動させるための移動手段とを含むことと、荷重供給手段の動作に合わせて移動手段の動作を制御する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、荷重供給手段による軸素材の圧縮に伴い、保持部材のカムフォロアが案内部材のカム溝に沿って軸素材の軸線方向に移動することで、保持部材がダイと共に同方向へ案内される。このとき、荷重供給手段の動作に合わせて制御手段が移動手段の動作を制御することで、案内部材が軸素材の半径方向へ移動され、保持部材がダイと共に同方向へも移動される。これにより、保持部材と共にダイが所定の経路で変位し、軸素材の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。カム溝がシンプルな形状となるのでその加工が容易となる。
【００２０】
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６に記載の発明において、軸素材に生じる応力を非接触で測定するための応力測定手段を更に備え、制御手段は、測定された応力が所定の最大応力を越えないように荷重供給手段及び移動手段の動作を制御することを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項６に記載の発明の作用に加え、応力測定手段により測定される軸素材に生じる応力が所定の最大応力を越えないように制御手段が荷重供給手段及び移動手段の動作を制御するので、カムフォロアとカム溝との間で生じる摩擦も最小限に抑えられ、軸素材の所定部位に生じる剪断応力が最小限に抑えられる。
【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、併せて曲げ加工部分における割れの発生を防止することができる。
【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、併せて曲げ加工部分における割れの発生を防止することができる。
【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、併せて曲げ加工部分における割れの発生を防止することができる。
【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、案内部材の案内面のプロフィールを変えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、案内部材のカム溝のプロフィールを変えることで、軸素材の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。
【００２７】
請求項６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、カム溝の加工が容易となり案内部材の作製が容易となる。また、ダイ及び保持部材の位置ズレを抑えることができ、軸素材の良好な加工精度を保つことができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明の効果に加え、軸素材の座屈部分に、安定して割れが生じないようにクランクシャフトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［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。
【００３０】
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の上に固定された案内治具３と、案内治具３の内側に固定された案内ブロック４と、案内治具３の内側に配置されるフローティング治具５とを備える。
【００３１】
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は平面視でＵ字形をなす。固定ダイ６に対向して押しダイ７が上下動可能に設けられる。押しダイ７の下面には、凹部７ａが形成される。案内ブロック４は、その内側に傾斜した平坦な案内面４ａを有する。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を固定ダイ６と押しダイ７との間に垂直に支持するようになっている。押しダイ７は、油圧シリンダを含む所定の油圧装置に装着されて支持され、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、固定ダイ６を含む固定治具２、押しダイ７及び油圧装置により、本発明の荷重供給手段が構成される。
【００３２】
フローティング治具５は、保持部材９と、保持部材９のほぼ中央に位置するフローティングダイ１０とを含む。保持部材９は、平面視で半円と四角を結合させた形状をなしている。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となっている。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。保持部材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、保持部材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の外周に保持部材９を圧着する。これにより、フローティングダイ１０が保持部材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。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が固定治具２と押しダイ７との中間位置に保持される。この状態で、図１に示すように、保持部材９の一端部、すなわち四角部分の上辺９ｂが、案内ブロック４の案内面４ａに接して設けられる。この実施形態で、案内ブロック４は、本発明の変位規定手段に相当する。
【００３３】
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を構成する保持部材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）、すなわち保持部材９の上辺９ｂが位置する方向が、特定方向ＳＤとなっている。この実施形態で、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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の外周に保持部材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と押しダイ７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治具５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。また、フローティング治具５の一部、すなわち保持部材９の一端上辺９ｂが案内ブロック４の案内面４ａに接して配置される。
【００３７】
（２）加圧工程では、図１２に示すように、押しダイ７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へ座屈させると共に、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないようにフローティング治具５の変位を案内ブロック４により規定する。このとき、押しダイ７が下降する過程で、押しダイ７の油圧装置等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の右方向）へ移動し、固定治具２と押しダイ７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。
【００３８】
（３）離型工程では、押しダイ７を上昇させ、押しダイ７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５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。
【００３９】
ここで、上記した一連の製造方法を、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示す概念図を参照して詳しく説明する。この実施形態の製造方法では、軸素材８からクランクシャフト１４を製造するために、先ず図１５（Ａ）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）にフローティング治具５を装着する。そして、軸素材８の所定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規制しながら、押しダイ７により軸素材８に軸方向の圧縮荷重を加える。これにより、先ず、図１５（Ｂ）に示すように、軸素材８の所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ座屈を開始させ、その後、図１５（Ｃ）に示すように、軸素材８を据え込むと共に、軸素材８の所定部位（中間部位）を更に特定方向ＳＤへ座屈させて、図１５（Ｄ）に示すように、軸素材８の座屈と据え込みを完了する。このとき、フローティング治具５の保持部材９の一端を、案内ブロック４の案内面４ａに摺接させながらフローティング治具５の変位を規定することにより、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定する。すなわち、この製造方法では、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定しながら、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の所定部位（中間部位）を特定方向ＳＤへ座屈させながら据え込む。このように軸素材８を中間部位で座屈させるためには、図１５（Ａ）に示すように、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。ここで、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、押しダイ７が下降するのに伴い、軸素材８が中間部位にて座屈し、その中間部位が偏心することが分かる。この押しダイ７の下降量Ｌｄは、軸素材８の圧縮量に相当し、軸素材８の偏心量ＬＰは、軸素材８の座屈量に相当する。従って、この実施形態では、上記した下降量Ｌｄと偏心量ＬＰとの関係、すなわち軸素材８の圧縮と座屈の関係を、案内ブロック４により規定するようになっている。
【００４０】
この実施形態では、図１６に示すように、上記した案内ブロック４とは別に、プロフィールの異なる案内面４ｂを有する案内ブロック４Ａが予め用意されており、この別の案内ブロック４Ａを上記した案内ブロック４と入れ替え可能となっている。この別の案内ブロック４Ａの案内面４ｂは凸曲面をなす。これら二つの案内ブロック４，４Ａを相互に入れ替えることで、軸素材８の圧縮と座屈の関係が任意に変更可能となっている。
【００４１】
以上説明したこの実施形態における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及び保持部材９の移動、すなわちフローティング治具５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治具５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、この実施形態では、軸素材８に圧縮荷重を加えるときに、軸素材８の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定されるので、据え込みと座屈が行われる軸素材８の中間部位に剪断応力が生じ難くなる。このため、軸素材８の中間部位に引張応力が過度に働くことを抑制することができ、曲げ加工される中間部位に剪断応力による割れが発生することを未然に防止することができる。
【００４３】
ここで、図１７に、クランクシャフト１４を製造する際のフローティング治具５の挙動を、そのフローティング治具５の固定治具２からの垂直位置Ｙと水平移動量Ｘとの関係によりグラフに示す。この垂直位置Ｙの変化は、上記した押しダイ７の下降量Ｌｄと軸素材８の圧縮量に相当し、水平移動量は、上記した軸素材８の偏心量ＬＰと座屈量に相当する。従って、図１７のグラフは、軸素材８の圧縮と座屈の関係を示している。図１７において、太い実線（直線）は、案内ブロック４を使用した場合のフローティング治具５の挙動を示し、細い実線（曲線）は、案内ブロック４を使用しない場合のフローティング治具５の挙動を比較例として示す。太い実線で示す本実施形態（Ａ）では、フローティング治具５は、垂直位置Ｙの変化に対して水平移動量Ｘが一定割合で変化することが分かる。このことは、軸素材８の圧縮と座屈の関係が、圧縮の変化に対して座屈の変化が一定となることを意味する。このような理由から、軸素材８の中間部位に無理な剪断応力がかからず、その部位で割れの発生を防止することができる。これに対し、細い実線（曲線）で示す比較例では、最初は垂直位置Ｙの変化が水平移動量Ｘの変化に対して先行し、途中で水平移動量Ｘの変化が垂直位置Ｙの変化に先行する。このことは、軸素材８の圧縮と座屈の関係が、途中で座屈が圧縮に先行することを意味する。従って、この比較例の場合、軸素材の中間部位には、割れにつながる無理な剪断応力がかかるおそれがある。
【００４４】
更に、この実施形態では、プロフィールの異なる案内面４ａ，４ｂを有する２つの案内ブロック４，４Ａを相互に入れ替えることができる。このため、案内ブロック４，４Ａを入れ替えることで、クランクシャフトを製造するときの軸素材８の圧縮と座屈の関係を、必要に応じて任意に変更することができる。換言すれば、案内ブロック４，４Ａの案内面４ａ，４ｂのプロフィールを変えることで、軸素材８の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。図１７に、別の案内ブロック４Ａを使用した場合のフローティング治具５の挙動を破線（曲線）により示す。図１６に示すように、別の案内ブロック４Ａの案内面４ｂは凸曲面をなすことから、図１７に破線で示すように、フローティング治具５は、垂直位置Ｙの変化に対して水平移動量Ｘの変化が先行しないように変位することが分かる。このことは、軸素材８の圧縮と座屈の関係が、座屈が圧縮に先行しないことを意味する。従って、この場合も、曲げ加工される軸素材８の中間部位に無理な剪断応力がかからず、その部位で割れの発生を未然に防止することができる。
【００４５】
加えて、この実施形態の製造装置１によれば、軸素材８上の中間部位にフローティングダイ１０を装着し、そのフローティングダイ１０を保持部材９により保持することで、軸素材８の中間部位にフローティング治具５を保持する。そして、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３本のボルト１１Ａ〜１１Ｃにより規制する。この規制状態で、押しダイ７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の中間部位を特定方向ＳＤへ座屈させてクランクシャフト１４を製造している。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を設けることなくクランクシャフト１４を製造している。このため、曲げ加工工程のためのパンチや油圧装置等の設備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。
【００４６】
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保持部材９とから構成される。この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、そのダイ１０の外周に保持部材９を圧着すればよい。ここで、保持部材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、保持部材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を二つに分解すればよい。ここでも、保持部材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。
【００４７】
［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。
【００４８】
なお、以下の説明において、前記第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。
【００４９】
図１８に、この実施形態のクランクシャフトの製造装置２１を平面図により示す。図１９に、この製造装置２１を側面図により示す。図２０に、この製造装置２１を図１８のＥ−Ｅ線断面図（縦断面図）により示す。この製造装置２１は、軸素材８の圧縮と座屈の関係を規定するための変位規定手段の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態では、フローティング治具２６の変位を所定の経路で案内するために、第１実施形態とは異なり案内ブロック４，４Ａを使わずに、カムフォロア２２とカム溝２３を使用している。この製造装置２１は、土台となる固定治具２４と、その固定治具２４を内包するように組み付けられた案内治具２５と、案内治具２５の内側にて移動可能に配置されたフローティング治具２６と、固定治具２４に設けられた固定ダイ６に対向して上下動可能に設けられた押しダイ７とを備える。
【００５０】
案内治具２５は、平面視でチャネル形状をなし、平面視で四角形状をなす固定治具２４の外周３側面に外接するように配置される。この案内治具２５は、図１８〜２０において右側に開放した形状をなしている。案内治具２５は、背板部２５ａと、その背板部２５ａの両端から延びる一対の側板部２５ｂとを含む。各側板部２５ｂには、それぞれ湾曲したカム溝２３が互いに平行に形成される。
【００５１】
フローティング治具２６は、平面視で略四角形状をなし、案内治具２５の内壁に沿って移動可能に配置される。このフローティング治具２６の中央には、第１実施形態と同様に、軸素材８に保持されたフローティングダイ１０が装着される。フローティング治具２６は、フローティングダイ１０と、そのダイ１０を保持する保持部材２７とから構成される。保持部材２７は、平面視で四角形状をなし、その両側にカムフォロア２２が回転可能に設けられる。各カムフォロア２２は、対応するカム溝２３に嵌め入れられ、そのカム溝２３に沿って移動可能となっている。この実施形態で、本発明の変位規定手段は、フローティング治具２６の変位を所定の経路で案内するために保持部材２７に設けられたカムフォロア２２と、そのカムフォロア２２を案内するカム溝２３が設けられた案内部材としての案内治具２５とを含んで構成される。
【００５２】
固定治具２４の上には、固定ダイ６を中心にして合計４本の案内ピン２８が互いに平行かつ垂直に固定される。保持部材２７には、各案内ピン２８に対応する４つの案内溝２７ａが互いに平行に形成される。従って、フローティング治具２６は、各案内ピン２８と各案内溝２７ａとの係合により水平に保持されながら案内治具２５の内壁に沿って移動可能となっている。
【００５３】
従って、この実施形態におけるクランクシャフトの製造方法及び製造装置によれば、第１実施形態と同様に、軸素材８上に保持されたフローティング治具２６の移動が、案内治具２５により、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。この規制状態にて、押しダイ７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、特定方向ＳＤへのフローティング治具２６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てクランクシャフト１４（図１４参照）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。
【００５４】
加えて、この実施形態では、第１実施形態と異なり、押しダイ７による軸素材８の圧縮に伴い、保持部材２７のカムフォロア２２が案内治具２５の湾曲したカム溝２３に沿って案内される。これにより、保持部材２７と共にフローティングダイ１０が、すなわちフローティング治具２６が、水平状態を保ったまま、湾曲したカム溝２３により規定される経路に沿って変位し、軸素材８の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。このときのフローティング治具２６の挙動は、図１７に破線の曲線に示す挙動に準ずる。このため、軸素材８の中間部位に剪断応力が生じ難くなり、軸素材８の中間部位に剪断応力による割れが発生することを未然に防止することができる。
【００５５】
この実施形態では、軸素材８の圧縮と座屈の関係を規定するために、第１実施形態とは異なり、保持部材２７の変位が、カムフォロア２２とカム溝２３との係合によって案内される。このため、案内治具２５との間で保持部材２７の摺動抵抗が少なくなり、保持部材２７が摺動抵抗により傾くことがない。また、カムフォロア２２とカム溝２３との間の摺動抵抗も少ない。このため、クランクシャフト製造のために軸素材８に与えられるべき成形荷重を低減することができる。
【００５６】
また、この実施形態では、カム溝２３のプロフィールの異なる案内治具２５を予め複数用意しておき、それらを必要に応じて相互に入れ替えて使用することで、軸素材８の圧縮と座屈の関係を必要に応じて任意に変更することができる。換言すれば、案内治具２４のカム溝２３のプロフィールを変えることで、軸素材８の圧縮と座屈の関係を適宜変更することができる。
【００５７】
［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。
【００５８】
図２１に、この実施形態のクランクシャフトの製造装置３１を平面図により示す。図２２に、この製造装置３１を側面図により示す。図２３に、この製造装置３１を図２１のＣ−Ｃ線断面図（縦断面図）により示す。この製造装置３１は、案内治具２５を水平方向へ移動可能とし、案内治具２５の側板部２５ｂに垂直方向に真っ直ぐに延びるカム溝３２を形成し、押しダイ７と案内治具２５をそれぞれサーボモータ３３，３４により駆動可能とした点で第２実施形態と構成が異なる。
【００５９】
この実施形態で、製造装置３１は、図２２，２３に示すようにハウジングの上壁３５と底壁３６との間の空間３７の中に配置される。固定治具２４は、底壁３６上に固定される。案内治具２５は、上壁３５と底壁３６との間にて、複数のローラ３８を介して水平方向へスライド可能に設けられる。第１サーボモータ３３は、押しダイ７を上下駆動させるように設けられる。第２サーボモータ３４は、案内治具２５を水平駆動させるように設けられる。この実施形態で、第１サーボモータ３３は、押しダイ７と共に本発明の荷重供給手段を構成し、第２サーボモータ３４は、本発明の移動手段に相当する。
【００６０】
図２４に、この製造装置３１の電気的構成をブロック図により示す。製造装置３１は、コントローラ３９を備え、このコントローラ３９には第１サーボモータ３３及び第２サーボモータ３４が接続される。そして、コントローラ３９は、押しダイ７の動作に合わせて案内治具２５を動作させるために第１サーボモータ３３及び第２サーボモータ３４を制御するようになっている。この実施形態では、軸素材８の圧縮と座屈の関係を座屈が圧縮に先行しないように規定するために、コントローラ３９は、各サーボモータ３３，３４を同時に制御するようになっている。この制御により、押しダイ７の垂直位置と案内治具２６の水平移動量を同時に制御し、これによってフローティング治具２６の挙動、すなわち垂直位置Ｙ及び水平移動量Ｘを制御するようになっている。この実施形態で、コントローラ３９は、本発明の制御手段に相当する。図２５に、コントローラ３９が制御するフローティング治具２６の挙動につき、その垂直位置Ｙと水平移動量Ｘの関係をグラフに示す。このグラフに示す曲線のプロフィールにより、軸素材８の圧縮と座屈の関係が規定される。図２５に示す曲線は、垂直位置を「Ｙ」、水平移動量を「Ｘ」とすると、次式（１）によって表される。
Ｙ＝ａＸ4＋ｂＸ3＋ｃＸ2＋ｄＸ＋ｅ ・・・（１）
【００６１】
従って、この実施形態の製造装置３１によれば、第１サーボモータ３３により押しダイ７が下降され、軸素材８が圧縮されるのに伴い、カムフォロア２２が案内治具２５のカム溝３２に沿って軸素材８の軸線方向に沿って、すなわち垂直方向に案内されることにより、フローティング治具２６が垂直方向へ移動される。このとき、コントローラ３９が、押しダイ７の動作に合わせて第２サーボモータ３４を制御することにより、案内治具２６が軸素材８の半径方向、すなわち水平方向へ移動され、フローティング治具２６が水平方向へも移動される。これにより、フローティング治具２６が所定の経路で変位し、軸素材８の圧縮と座屈の関係が座屈が圧縮に先行しないように規定される。従って、据え込みと座屈が行われる軸素材８の中間部位に剪断応力が生じ難くなる。この結果、曲げ加工される中間部位に剪断応力による割れが発生することを未然に防止することができる。
【００６２】
また、この実施形態では、案内治具２５に設けられるカム溝３２が垂直方向に真っ直ぐに延びるシンプルな形状であることから、カム溝３２の加工が容易となり、第２実施形態と比べて案内治具２５の作製が容易となる。また、この実施形態では、真っ直ぐに延びるカム溝３２に沿ってカムフォロア２２を案内させればよいので、カム溝３２とカムフォロア２２の摩耗が少なくなる。このため、カム溝３２及びカムフォロア２２の摩耗によるフローティング治具２６の位置ズレを抑えることができ、この意味で軸素材８の良好な加工精度を保つことができる。
【００６３】
［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。
【００６４】
図２６に、赤外線カメラ４１による軸素材８の応力測定の方法を概念図により示す。図２７に、この実施形態の製造装置の電気的構成をブロック図により示す。この実施形態では、図２６に示すように、クランクシャフト製造時に軸素材８に生じる応力を赤外線カメラ４１により非接触で測定し、その測定結果を第１及び第２のサーボモータ３３，３４の制御に反映させる点で第３実施形態と構成が異なる。
【００６５】
すなわち、図２７に示すように、コントローラ３９には、第１及び第２のサーボモータ３３，３４の他に赤外線カメラ４１が接続される。図２６に示すように、赤外線カメラ４１は、クランクシャフト製造過程において軸素材８の表面の応力分布を非接触で測定する。コントローラ３９は、その測定された応力が所定の最大応力を越えないように各サーボモータ３３，３４を制御するようになっている。この実施形態で、赤外線カメラ４１は、本発明の応力測定手段に相当する。
【００６６】
ここで、クランクシャフト製造過程において軸素材８に生じる割れ等の破壊は、最大応力σmaxを歪みで積分した値が指標となり、次式（２）により表される。次式（２）で、「ｄε」は、相当歪増分を意味する。
Ｄｆ＝∫σmax ｄε ・・・（２）
このため、クランクシャフト製造完了後における最大応力σmaxのみならず、歪みが変化する製造途中における最大主応力σを基準値内に抑えることが重要となる。そこで、この実施形態では、第３実施形態で説明した、図２５に示すような最適プロフィールに従って各サーボモータ３３，３４を制御すると共に、その時に発生する最大主応力σを数値解析（ＣＡＥ）により算出する。その結果得られる、垂直位置Ｙと最大主応力σとの関係を応力クライテリア曲線として定義する。図２８には、この応力クライテリア曲線をグラフに示す。図２８において、応力クライテリア曲線より下側の領域の最大主応力σが、許容値となる。そこで、最大主応力σの許容値と、赤外線カメラ４１により実測される最大応力σmaxとの相関を確認する。図２９に、この最大主応力σと最大応力σmaxとの相関をグラフに示す。このグラフから得られる直線の傾きを相関係数Ｒとして算出する。そして、この実施形態では、相関係数Ｒ、最大応力σ及び最大主応力σmaxに基づいて押しダイ７の垂直速度Ｖｓと案内治具２５の水平速度Ｖｅを制御するために、コントローラ３９が第１及び第２のサーボモータ３３，３４を制御するようになっている。
【００６７】
図３０に、コントローラ３９が実行する制御プログラムをフローチャートにより示す。クランクシャフトの製造に際して、最初にコントローラ３９は、ステップ１００で、垂直速度Ｖｓを初期垂直速度Ｖｓｉに設定すると共に、水平速度Ｖｅを初期水平速度Ｖｅｉに設定する。これにより、コントローラ３９は、第１サーボモータ３３を初期垂直速度Ｖｓｉに基づき制御すると共に、第２サーボモータ３４を初期水平速度Ｖｅｉに基づき制御する。これによりフローティング治具２６を初期垂直速度Ｖｓｉ及び初期水平速度Ｖｅｉに基づいて移動させる。
【００６８】
次に、ステップ１１０で、コントローラ３９は、赤外線カメラ４１の測定による最大主応力σmaxを読み込む。そして、ステップ１２０で、コントローラ３９は、読み込まれた最大主応力σmaxと相関係数Ｒとの乗算値が、クライテリアとなる最大応力σよりも大きいか否かを判断する。
【００６９】
ステップ１２０の判断結果が肯定となる場合、コントローラ３９は、ステップ１３０にて、垂直速度Ｖｓを増加させて第１サーボモータ３３を制御する。これにより、フローティング治具２６を垂直速度Ｖｓを増加させる。一方、ステップ１２０の判断結果が否定となる場合は、コントローラ３９は、ステップ１４０にて、水平速度Ｖｅを低減させて第２サーボモータ３４を制御する。これにより、フローティング治具２６の水平速度Ｖｅを低減させる。
【００７０】
その後、ステップ１３０又はステップ１４０から移行してステップ１５０で、コントローラ３９は、フローティング治具２６の垂直位置Ｙが最大値Ｓｍａｘであり、かつ、水平移動量Ｘが最大値Ｅｍａｘであるかを判断する。この判断結果が否定となる場合、コントローラ３９はステップ１２０からの処理を繰り返す。この判断結果が肯定となる場合、コントローラ３９はその後の処理を終了する。
【００７１】
上記のようにコントローラ３９は、各サーボモータ３３，３４を制御することにより、押しダイ７の垂直速度Ｖｓと案内治具２５の水平速度Ｖｅを、最大主応力σmax、すなわち応力の実測値に基づいてフィードバック制御する。
【００７２】
以上、この実施形態の製造装置によれば、赤外線カメラ４１により実測された軸素材８に生じる最大主応力σmaxが所定の最大応力σを越えないように、コントローラ３９により各サーボモータ３３，３４が制御される。従って、軸素材８の応力に影響を与えるような摩擦がカムフォロア２２とカム溝３２との間に多少生じたり、押しダイ７及び固定ダイ６に対する軸素材８の固定精度が多少低下したりしても、各サーボモータ３３，３４の出力を加減することでフローティング治具２６の垂直速度Ｖｓと水平速度Ｖｅを適度に加減することができ、軸素材８の中間部位に生じる剪断応力を調整によって最小限に抑えることができる。このため、軸素材８の座屈部分に、安定して割れが生じないようにクランクシャフト１４を製造することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第３実施形態のそれと同じである。
【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して実施することもできる。
【００７４】
例えば、前記各実施形態で具体化した、本発明に係る保持部材、移動規制手段、荷重供給手段、変位規定手段、移動手段、制御手段及び応力測定手段の構成は、それぞれ一例であり、各実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施形態に係り、クランクシャフトの製造装置を示す縦断面図。
【図２】同じく、この製造装置を示す図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】（Ａ）〜（Ｄ）は、クランクシャフトの製造方法を示す概念図。
【図１６】同じく、クランクシャフトの製造装置を示す縦断面図。
【図１７】同じく、クランクシャフト製造時のフローティング治具の挙動を示すグラフ。
【図１８】第２実施形態に係り、クランクシャフトの製造装置を示す平面図。
【図１９】同じく、製造装置を示す側面図。
【図２０】同じく、製造装置を示す図１８のＥ−Ｅ線断面図（縦断面図）。
【図２１】第３実施形態に係り、クランクシャフトの製造装置を示す平面図。
【図２２】同じく、製造装置を示す側面図。
【図２３】同じく、製造装置を示す図２１のＦ−Ｆ線断面図（縦断面図）。
【図２４】同じく、製造装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２５】同じく、コントローラが制御するフローティング治具の挙動を示すグラフ。
【図２６】第４実施形態に係り、赤外線カメラによる軸素材の応力測定を示す概念図。
【図２７】同じく、製造装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２８】同じく、応力クライテリア曲線を示すグラフ。
【図２９】同じく、最大主応力σと最大応力σmaxとの相関を示すグラフ。
【図３０】同じく、コントローラが実行する制御プログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７６】
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 案内ブロック（変位規定手段）
４Ａ 別の案内ブロック（変位規定手段）
４ａ 案内面
４ｂ 案内面
５ フローティング治具
６ 固定ダイ
７ 押しダイ（荷重供給手段）
８ 軸素材
９ 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）
１４ クランクシャフト
２１ 製造装置
２２ カムフォロア
２３ カム溝
２４ 固定治具（荷重供給手段）
２５ 案内治具（移動規制手段）
２６ フローティング治具
２７ 保持部材
３１ 製造装置
３２ カム溝
３３ 第１サーボモータ（荷重供給手段）
３４ 第２サーボモータ（移動手段）
３９ コントローラ（制御手段）
４１ 赤外線カメラ（応力測定手段）
ＳＤ 特定方向
【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と共に、前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定す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と共に、前記軸方向及び前記特定方向における前記ダイの移動を規定することにより前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定する第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保持部材の移動を前記ダイと共に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、
前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定するために前記保持部材の変位を前記ダイと共に規定する変位規定手段と
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】
前記変位規定手段は、前記保持部材の変位を所定の経路で案内するために前記保持部材の外縁に接触可能に設けられた案内面を有する案内部材である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】
前記変位規定手段は、前記保持部材の変位を所定の経路で案内するために前記保持部材に設けられたカムフォロアと、前記カムフォロアを案内するカム溝が設けられた案内部材とを含む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６】
前記変位規定手段は、前記保持部材の変位を所定の経路で案内するために前記保持部材に設けられたカムフォロアと、前記カムフォロアを前記軸素材の前記軸方向に案内するカム溝が設けられた案内部材と、前記案内部材を前記軸素材の前記半径方向に移動させるための移動手段とを含むことと、
前記荷重供給手段の動作に合わせて前記移動手段の動作を制御する制御手段と
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７】
前記軸素材に生じる応力を非接触で測定するための応力測定手段を更に備え、前記制御手段は、前記測定された応力が所定の最大応力を越えないように前記荷重供給手段及び前記移動手段の動作を制御することを特徴とする請求項６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と共に、前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定す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と共に、前記軸方向及び前記特定方向における前記ダイの移動を規定することにより前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定する第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保持部材の移動を前記ダイと共に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、
前記軸素材の圧縮と座屈の関係を前記座屈が前記圧縮に先行しないように規定するために前記保持部材の変位を前記ダイと共に規定する変位規定手段と
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】
前記変位規定手段は、前記保持部材の変位を所定の経路で案内するために前記保持部材の外縁に接触可能に設けられた案内面を有する案内部材である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】
前記変位規定手段は、前記保持部材の変位を所定の経路で案内するために前記保持部材に設けられたカムフォロアと、前記カムフォロアを案内するカム溝が設けられた案内部材とを含む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６】
前記変位規定手段は、前記保持部材の変位を所定の経路で案内するために前記保持部材に設けられたカムフォロアと、前記カムフォロアを前記軸素材の前記軸方向に案内するカム溝が設けられた案内部材と、前記案内部材を前記軸素材の前記半径方向に移動させるための移動手段とを含むことと、
前記荷重供給手段の動作に合わせて前記移動手段の動作を制御する制御手段と
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７】
前記軸素材に生じる応力を非接触で測定するための応力測定手段を更に備え、前記制御手段は、前記測定された応力が所定の最大応力を越えないように前記荷重供給手段及び前記移動手段の動作を制御することを特徴とする請求項６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】
【公開番号】特開２０１０−５６２６（Ｐ２０１０−５６２６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６４１２４（Ｐ２００８−１６４１２４）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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