クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法
【課題】多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】クランクシャフトの製造装置１００は、可動型２０及び第一ジャーナル型３０から第三ジャーナル型５０を固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、各偏芯ブロックが棒状素材Ｗの軸方向に摺動し、それぞれの偏芯ブロックが第一ピン型６０から第四ピン型９０を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させて、クランクシャフトＣを成形する。
【解決手段】クランクシャフトの製造装置１００は、可動型２０及び第一ジャーナル型３０から第三ジャーナル型５０を固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、各偏芯ブロックが棒状素材Ｗの軸方向に摺動し、それぞれの偏芯ブロックが第一ピン型６０から第四ピン型９０を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させて、クランクシャフトＣを成形する。
【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製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法に関し、詳しくは、多気筒のクランクシャフトを冷間鍛造で成形する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトの製造工程において、棒状素材に対する軸方向の荷重を利用して鍛造を行い、ピン部をジャーナル部に対して偏芯させる、いわゆる偏芯据え込み方法による成形技術が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５５２７５号公報
【特許文献２】特開平３−６０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来技術では、高周波で部分的に加熱を行う熱間鍛造を用いた成形が行われている。熱間鍛造による成形では熱ひずみが発生するため、後工程で機械加工を行う必要が生じることから、コストが増大するという問題があった。
【０００５】
一方、冷間鍛造によるクランクシャフトの成形においては、クランクシャフトを座屈させることによってピン部を偏芯させる技術も存在する。しかし、前記技術はクランクシャフトにおける一気筒分の成形に適しており、多気筒のクランクシャフトを同時に成形する場合は全てのピン部において適切な偏芯量を確保することが困難であった。
【０００６】
また、ピン部の偏芯量を確保するために、ピン部を挟持する型（ピン型）に対して偏芯方向に押圧する力を、装置の外部に配設したシリンダー等から得る技術も存在する。しかし、偏芯させるピン部の数だけシリンダーを配設する必要があるため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合には装置構成が大型化するという問題があった。
【０００７】
さらに、多気筒のクランクシャフトのうち一気筒毎にピン部を偏芯させる構成の場合においては、ピン型を割型で構成し、クランクシャフトのピン部毎に挟持したピン型をリング等の拘束部材に嵌挿させた状態で、順にピン部を偏芯させていく技術も存在する。前記技術においては、全てのピン部を同時に偏芯させてクランクシャフトを成形できないため、生産性に劣る。また、成形後のクランクシャフトを脱型する際に、多数あるピン部毎にピン型のリングをピン型から取外し、さらにピン型をクランクシャフトから取外すという作業を行う必要がある。このため、クランクシャフトを型から取外す作業に時間がかかり、さらに生産性が悪化するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、固定型と可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型と、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型と、を備え、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型における固定型側保持部と前記可動型における可動型側保持部とで保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、前記ジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記ピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造装置であって、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置される、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックを備えるとともに、前記ピン型は前記偏芯ブロックに当接しており、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記偏芯ブロックが前記棒状素材の軸方向に摺動し、前記傾斜面の作用により前記偏芯ブロックが前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するものである。
【００１１】
請求項２においては、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出されるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型は、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納され、前記可動型及び前記ジャーナル型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束され、前記ピン型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束されるものである。
【００１３】
請求項４においては、前記偏芯ブロックは、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と当接するスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成されるものである。
【００１４】
請求項５においては、前記ジャーナル型は前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成され、前記ピン型は前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成され、前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、前記第一偏芯ブロックは、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と当接する第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成され、前記第二偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と当接する第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成され、前記第三偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と当接する第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成され、前記第四偏芯ブロックは、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と当接する第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成されるものである。
【００１５】
請求項６においては、クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除するものである。
【００１６】
請求項７においては、前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制する、可動型素材拘束部、固定型素材拘束部、及び、ジャーナル型素材拘束部、が形成され、前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制する、第一ピン型素材拘束部が形成されるものである。
【００１７】
請求項８においては、棒状素材を軸線の方向へ圧縮しながら、前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧して座屈させる据え込み加工を行う、クランクシャフトの製造方法であって、前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧する押圧力は、前記棒状素材を前記軸線方向へ圧縮する圧縮力の方向を、所定の傾斜角を有する面同士を摺動させることにより前記軸線と直交する方向へ変換したものである。
【００１８】
請求項９においては、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、固定型における固定型側保持部と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型における可動型側保持部と、で保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、固定型に対して近接離間可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接離間可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造方法であって、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置され、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成され、前記ピン型が当接した複数の偏芯ブロックを、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材の軸方向に摺動させて、前記傾斜面の作用により前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するものである。
【００１９】
請求項１０においては、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出するものである。
【００２０】
請求項１１においては、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納し、前記可動型及び前記ジャーナル型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束し、前記ピン型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束するものである。
【００２１】
請求項１２においては、前記偏芯ブロックを、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と連結されるスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成するものである。
【００２２】
請求項１３においては、前記ジャーナル型を前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成し、前記ピン型を前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成し、前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、前記第一偏芯ブロックを、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と連結される第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成し、前記第二偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と連結される第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成し、前記第三偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と連結される第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成し、前記第四偏芯ブロックを、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と連結される第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成するものである。
【００２３】
請求項１４においては、クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除するものである。
【００２４】
請求項１５においては、前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制し、前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２６】
本発明により、多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】（ａ）は第一実施形態に係る可動型の底面図、（ｂ）は同じく可動型の断面図、（ｃ）は同じく第一ジャーナル型の断面図、（ｄ）は同じく第一ジャーナル型の平面図。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図５】（ａ）は第一実施形態に係る第一ジャーナル型の底面図、（ｂ）は同じく第一ジャーナル型の断面図、（ｃ）は同じく第二ジャーナル型の断面図、（ｄ）は同じく第二ジャーナル型の平面図。
【図６】図１におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図７】（ａ）は第一実施形態に係る第二ジャーナル型の底面図、（ｂ）は同じく第二ジャーナル型の断面図、（ｃ）は同じく第三ジャーナル型の断面図、（ｄ）は同じく第三ジャーナル型の平面図。
【図８】図１におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図９】（ａ）は第一実施形態に係る第一ジャーナル型を分割した状態の平面図、（ｂ）は同じく第一ピン型を分割した状態の平面図。
【図１０】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形途中の状態を示した断面図。
【図１１】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形後の状態を示した断面図。
【図１２】（ａ）は第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における据え込み量ｈを示した断面図、（ｂ）は同じく偏芯量ｄを示した断面図。
【図１３】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形時の力の作用状態を示した断面図。
【図１４】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における脱型時の状態を示した断面図。
【図１５】第一実施形態に係る第一ジャーナル型の脱型時の状態を示した平面図。
【図１６】（ａ）は第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置において偏芯ブロックの傾斜角が大きい場合の力の作用状態を示した断面図、（ｂ）は同じく偏芯ブロックの傾斜角が小さい場合の力の作用状態を示した断面図。
【図１７】第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。
【図１８】（ａ）は第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における据え込み量ｈを示した断面図、（ｂ）は同じく偏芯量ｄを示した断面図。
【図１９】第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形時の力の作用状態を示した断面図。
【図２０】第三実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態及び成形時の力の作用状態を示した断面図。
【図２１】（ａ）はストロークと偏芯量との関係を示した図、（ｂ）はストロークと偏芯力との関係を示した図。
【図２２】第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。
【図２３】（ａ）はストロークと第四実施形態に係るメインプレスの平面図、（ｂ）は同じくスライドガイドの平面図。
【図２４】第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形途中の状態を示した断面図。
【図２５】第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形後の状態を示した断面図。
【図２６】（ａ）はストロークと偏芯量との関係を示した図、（ｂ）はストロークと偏芯力との関係を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２９】
［第一実施形態］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００の概略について、図１及び図２を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側を上方、下側を下方とし、同じく左側を前方、右側を後方、同じく紙面奥側を右側方、紙面手前側を左側方として説明する。また、各図には方向を示す矢印を示している。
【００３０】
図１は本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００において、左右方向に向けた軸線に対して垂直となる平面で、クランクシャフトの製造装置１００における左右方向の略中央部分で切断した際に右側方に現れる断面図を示している。図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、前後方向に向けた軸線に対して垂直となる平面で、クランクシャフトの製造装置１００の後部で切断した際に前方に現れる断面図を示している。つまり、図１は図２におけるＥ−Ｅ線断面図を示している。
【００３１】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００は、固定型１０と、該固定型１０に対して近接離間可能に配置される可動型２０と、を備えている。
具体的には、固定型１０は基台１０１の上面に固設されている。また、固定型１０の上方には図示しないプレスラムが基台１０１及び固定型１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。そして、プレスラムの下面には枠体であるスライドガイド１０２が固設されている。スライドガイド１０２は大きな外力を受けても変形しないように十分な厚さで形成された、一面に開口部を有する四角筒状の中空部材である。スライドガイド１０２は、開口部を固定型１０の方向である下方に向けた状態でプレスラムに固設されている。
【００３２】
さらに、スライドガイド１０２の内側の上面には、平面視における外形がスライドガイド１０２の内周形状と略同一に形成された可動型２０が配設されている。つまり、可動型２０は、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。そして、スライドガイド１０２は開口部を固定型１０の側に向けた状態で、プレスラムの上下動にあわせて固定型１０に対して近接離間し、可動型２０はプレスラムの上下動に伴って、スライドガイド１０２と一体的に固定型１０に対して近接離間するのである。
【００３３】
また、固定型１０と基台１０１のそれぞれには、スライドガイド１０２の下部である開口部を挿入可能な溝部１０ａおよび溝部１０１ａが上下方向に形成されている。即ち、スライドガイド１０２が下降し、固定型１０及び基台１０１に近接すると、スライドガイド１０２の下部である開口部が溝部１０ａ及び溝部１０１ａに挿入されるのである（図１０及び図１１参照）。
【００３４】
さらに、クランクシャフトの製造装置１００には、可動型２０と固定型１０との間に、固定型１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０が上から順に配置されている。
【００３５】
具体的には、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０の平面視における形状は、スライドガイド１０２の平面視における内周形状と略同一に形成されており、それぞれがスライドガイド１０２の内周に沿って上下方向に摺動可能にスライドガイド１０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０のそれぞれは、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
【００３６】
また、可動型２０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、固定型１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型１０に対して近接可能かつ可動型２０が固定型１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０が上から順に配置されている。
【００３７】
具体的には、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０の左右方向長さは、スライドガイド１０２の内部の左右方向長さと略同一に形成されている。また、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０の前後方向長さは、スライドガイド１０２の内部の前後方向長さよりも短く形成されている。そして、それぞれがスライドガイド１０２の内周に沿って上下方向に摺動しつつ、前後方向にスライド可能にスライドガイド１０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０のそれぞれは、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向である上下方向と直交する方向のうち一つの方向である左右方向（後述する棒状素材Ｗの偏芯方向と直交する方向）には移動しないように拘束されているのである。
【００３８】
なお、本実施形態においては、前記ジャーナル型及びピン型の個数はそれぞれ３個及び４個で構成したが、それぞれの個数は限定されるものではなく、成形対象であるクランクシャフトの形状によって変更することができる。
【００３９】
そして、クランクシャフトの製造装置１００は成形前において、図１に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型２０における可動型側保持部２５で保持すると同時に、下端部を固定型１０における固定型側保持部１５で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０で挟持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０で挟持する構成としている。
【００４０】
クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でスライドガイド１０２を下降させる。そして、可動型２０及び第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０を、固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである（図１０及び図１１参照）。
【００４１】
次に、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００における偏芯機構について、図１から図８を用いて説明する。
前記固定型１０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、可動型２０には、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが配設されている。
【００４２】
具体的には、可動型２０の下面前部右端及び下面前部左端には、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌが下方に突出して配設されている。また、第一ジャーナル型３０の上面前部略中央部には、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部略中央部には、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌが下方に突出して配設されている。また、第二ジャーナル型４０の上面後部右端及び上面後部左端には、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部右端及び下面後部左端には、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌが下方に突出して配設されている。また、第三ジャーナル型５０の上面後部右寄り及び上面後部左寄りには、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌが上方に突出して配設され、下面前部略中央部には、第三偏芯ブロック５２Ｒ・５２Ｌが下方に突出して配設されている。そして、固定型１０の上面前部右端及び上面前部左端には、固定型偏芯ブロック１１Ｒ・１Ｌが上方に突出して配設されているのである。
【００４３】
可動型２０、第一ジャーナル型３０、及び、第一ピン型６０の具体的な構成について説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す如く、可動型２０の下面前部右端には可動型偏芯ブロック２２Ｒが、下面前部左端には可動型偏芯ブロック２２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＦ−Ｆ線断面図である。そして、それぞれの可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌには、水平面である可動型２０の下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面２４Ｒ・２４Ｌが形成されている（図１２参照）。また、可動型２０の下面略中央部には、棒状素材Ｗの上端部を保持する円形孔である可動型側保持部２５が形成されている。さらに、可動型側保持部２５の周囲には、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝２６が形成されている。
【００４４】
図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す如く、第一ジャーナル型３０の上面前部略中央部には、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部略中央部には、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図３（ｃ）は図３（ｄ）におけるＧ−Ｇ線断面図である。そして、それぞれの第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌ・３２Ｒ・３２Ｌには、水平面である第一ジャーナル型３０の上面及び下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面３３Ｒ・３３Ｌ・３４Ｒ・３４Ｌが形成されている。また、第一ジャーナル型３０の略中央部には、棒状素材Ｗのジャーナル部を挟持する円形孔である第一ジャーナル型側挟持部３５が上下方向に開口されている。さらに、第一ジャーナル型側挟持部３５の周囲には、上面及び下面のそれぞれに、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝３６Ｕ・３６Ｄが形成されている。
【００４５】
また、クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトを成形する際に、可動型２０と第一ジャーナル型３０とは近接する（図１１及び図１２（ｂ）参照）。その際、前記偏芯ブロックと干渉しあわないように、可動型２０の前部には切欠き部２７が、第一ジャーナル型３０の前部及び後部にはそれぞれ切欠き部３７Ｒ・３７Ｌ・３８Ｒ・３８Ｌが形成されている。即ち、可動型２０と第一ジャーナル型３０とが近接した際には、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌがそれぞれ切欠き部３７Ｒ・３７Ｌに挿入され、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌが切欠き部２７に挿入されることにより、それぞれの型が偏芯ブロックと干渉することを防いでいるのである。なお、切欠き部３８Ｒ・３８Ｌには、後述するように第二ジャーナル型４０の第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが挿入される。
【００４６】
上記の如く配設された可動型２０と第一ジャーナル型３０との間に、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌの傾斜面２４Ｒ・２４Ｌと、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌの傾斜面３３Ｒ・３３Ｌと、に当接して、第一ピン型６０が配設される。詳細には、図４に示す如く、第一ピン型６０の前端部上側には当接面６１Ｒ・６１Ｌが水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面６１Ｒ・６１Ｌが傾斜面２４Ｒ・２４Ｌに対して当接しているのである。また、第一ピン型６０の前端部下側には図示しない当接面が水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面が傾斜面３３Ｒ・３３Ｌに対して当接しているのである。
【００４７】
また、図４に示す如く、第一ピン型６０の略中央部には、棒状素材Ｗのピン部を挟持する円形孔である第一ピン型側挟持部６５が上下方向に開口されている。さらに、第一ピン型側挟持部６５の周囲には、上面にクランクシャフトの肩部を形成する肩部溝６６Ｕが形成され、下面にクランクシャフトの肩部を形成する図示しない肩部溝が形成されている。
【００４８】
上記の如くクランクシャフトの製造装置１００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型２０と第一ジャーナル型３０とが近接することにより、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌ及び第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌと当接する第一ピン型６０が後方にスライドするように構成されている。詳しくは、前記傾斜面２４Ｒ・２４Ｌ及び傾斜面３３Ｒ・３３Ｌの作用により、即ち傾斜面２４Ｒ・２４Ｌ及び傾斜面３３Ｒ・３３Ｌが第一ピン型６０の前端部を挟むようにして摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一ピン型６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００４９】
次に、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第二ピン型７０の具体的な構成について説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す如く、第一ジャーナル型３０には前記の通り、傾斜面３３Ｒ・３３Ｌ・３４Ｒ・３４Ｌが形成された第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌ・３２Ｒ・３２Ｌが配設されている。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＨ−Ｈ線断面図である。
【００５０】
図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す如く、第二ジャーナル型４０の上面後部右端及び上面後部左端には、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部右端及び下面後部左端には、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図５（ｃ）は図５（ｄ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。そして、それぞれの第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌ・４２Ｒ・４２Ｌには、水平面である第二ジャーナル型４０の上面及び下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面４３Ｒ・４３Ｌ・４４Ｒ・４４Ｌが形成されている。また、第二ジャーナル型４０の略中央部には、棒状素材Ｗのジャーナル部を挟持する円形孔である第二ジャーナル型側挟持部４５が上下方向に開口されている。さらに、第二ジャーナル型側挟持部４５の周囲には、上面及び下面のそれぞれに、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝４６Ｕ・４６Ｄが形成されている。
【００５１】
また、第二ジャーナル型４０の後部には切欠き部４７Ｒ・４７Ｌが形成されている。即ち、第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０とが近接した際には、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌがそれぞれ切欠き部４７Ｒ・４７Ｌに挿入され、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが切欠き部３８Ｒ・３８Ｌに挿入されることにより、それぞれの型が偏芯ブロックと干渉することを防いでいるのである。
【００５２】
上記の如く配設された第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０との間に、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌの傾斜面３４Ｒ・３４Ｌと、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌの傾斜面４３Ｒ・４３Ｌと、に当接して、第二ピン型７０が配設される。詳細には、図６に示す如く、第二ピン型７０の後端部上側には当接面７１Ｒ・７１Ｌが水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面７１Ｒ・７１Ｌが傾斜面３４Ｒ・３４Ｌに対して当接しているのである。また、第二ピン型７０の後端部下側には図示しない当接面が水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面が傾斜面４３Ｒ・４３Ｌに対して当接しているのである。
【００５３】
また、図６に示す如く、第二ピン型７０の略中央部には、棒状素材Ｗのピン部を挟持する円形孔である第二ピン型側挟持部７５が上下方向に開口されている。さらに、第二ピン型側挟持部７５の周囲には、上面にクランクシャフトの肩部を形成する肩部溝７６Ｕが形成され、下面にクランクシャフトの肩部を形成する図示しない肩部溝が形成されている。
【００５４】
上記の如くクランクシャフトの製造装置１００は、クランクシャフトを成形する際に、第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０とが近接することにより、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌ及び第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌと当接する第二ピン型７０が前方にスライドするように構成されている。詳しくは、前記傾斜面３４Ｒ・３４Ｌ及び傾斜面４３Ｒ・４３Ｌの作用により、即ち傾斜面３４Ｒ・３４Ｌ及び傾斜面４３Ｒ・４３Ｌが第二ピン型７０の後端部を挟むようにして摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第二ピン型７０は前方への力を受けてスライドするのである。そして、第二ピン型７０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である前方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００５５】
次に、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、第三ピン型８０の具体的な構成について説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す如く、第二ジャーナル型４０には前記の通り、傾斜面４３Ｒ・４３Ｌ・４４Ｒ・４４Ｌが形成された第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌ・４２Ｒ・４２Ｌが配設されている。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＪ−Ｊ線断面図である。
【００５６】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示す如く、第三ジャーナル型５０の上面後部右寄り及び上面後部左寄りには、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌが上方に突出して配設され、下面前部略中央部には、第三偏芯ブロック５２Ｒ・５２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図７（ｃ）は図７（ｄ）におけるＫ−Ｋ線断面図である。そして、それぞれの第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌ・５２Ｒ・５２Ｌには、水平面である第三ジャーナル型５０の上面及び下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面５３Ｒ・５３Ｌ・５４Ｒ・５４Ｌが形成されている。また、第三ジャーナル型５０の略中央部には、棒状素材Ｗのジャーナル部を挟持する円形孔である第三ジャーナル型側挟持部５５が上下方向に開口されている。さらに、第三ジャーナル型側挟持部５５の周囲には、上面及び下面のそれぞれに、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝５６Ｕ・５６Ｄが形成されている。
【００５７】
また、第三ジャーナル型５０の前部及び後部にはそれぞれ切欠き部５７Ｒ・５７Ｌ・５８Ｒ・５８Ｌが形成されている。即ち、第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０とが近接した際には、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌがそれぞれ切欠き部５７Ｒ・５７Ｌに挿入され、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌが切欠き部４７Ｒ・４７Ｌに挿入されることにより、それぞれの型が偏芯ブロックと干渉することを防いでいるのである。
【００５８】
また、図２に示す如く、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌと第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌとは左右方向に位置をずらして配設されている。これにより、第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０、第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０が近接した際に干渉することを防いでいるのである。
【００５９】
上記の如く配設された第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０との間に、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌの傾斜面４４Ｒ・４４Ｌと、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌの傾斜面５３Ｒ・５３Ｌと、に当接して、第三ピン型８０が配設される。詳細には、図８に示す如く、第三ピン型８０の後端部上側には当接面８１Ｒ・８１Ｌが水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面８１Ｒ・８１Ｌが傾斜面４４Ｒ・４４Ｌに対して当接しているのである。また、第三ピン型８０の後端部下側には図示しない当接面が水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面が傾斜面５３Ｒ・５３Ｌに対して当接しているのである。
【００６０】
また、図８に示す如く、第三ピン型８０の略中央部には、棒状素材Ｗのピン部を挟持する円形孔である第三ピン型側挟持部８５が上下方向に開口されている。さらに、第三ピン型側挟持部８５の周囲には、上面にクランクシャフトの肩部を形成する肩部溝８６Ｕが形成され、下面にクランクシャフトの肩部を形成する図示しない肩部溝が形成されている。
【００６１】
上記の如くクランクシャフトの製造装置１００は、クランクシャフトを成形する際に、第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０とが近接することにより、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌ及び第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌと当接する第三ピン型８０が前方にスライドするように構成されている。詳しくは、前記傾斜面４４Ｒ・４４Ｌ及び傾斜面５３Ｒ・５３Ｌの作用により、即ち傾斜面４４Ｒ・４４Ｌ及び傾斜面５３Ｒ・５３Ｌが第三ピン型８０の後端部を挟むようにして摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第三ピン型８０は前方への力を受けてスライドするのである。そして、第三ピン型８０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である前方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００６２】
なお、第三ジャーナル型５０、固定型１０、及び、第四ピン型９０の具体的な構成については、可動型２０、第一ジャーナル型３０、及び、第一ピン型６０の構成を上下対象に配置したものと略同一であるため、説明を省略する。
【００６３】
前記第一ジャーナル型３０から第三ジャーナル型５０、及び、第一ピン型６０から第四ピン型９０は、左右に分割可能に構成されている。即ち、例えば図９（ａ）に示す如く、第一ジャーナル型３０は右側第一ジャーナル型３０Ｒと左側第一ジャーナル型３０Ｌとに分割できるのである。また、図９（ｂ）に示す如く、第一ピン型６０は右側第一ピン型６０Ｒと左側第一ピン型６０Ｌとに分割できるのである。
【００６４】
本実施形態においては、それぞれのジャーナル型及びピン型には電磁石が内蔵される。具体的には、図９（ａ）及び（ｂ）に示す如く、第一ジャーナル型３０及び第一ピン型６０にはそれぞれ電磁石３９・３９・・・、及び、電磁石６９・６９・・・が内蔵されている。そして、それぞれの型が棒状素材Ｗを挟持する際には電磁石３９・３９・・・、及び、電磁石６９・６９・・・が互いに引きあう方向に電流を流して型を一体化するのである。一方、それぞれの型を棒状素材Ｗから取外す際には電磁石３９・３９・・・、及び、電磁石６９・６９・・・が互いに反発しあう方向に電流を流して型を分割するのである。
なお、それぞれのジャーナル型及びピン型を一体化する方法は電磁石によるものに限らず、ばね等の付勢力を用いた構成や、ボルト等の締結部材を用いた構成にすることも可能である。
【００６５】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては上記の如く、可動型２０及び第一ジャーナル型３０から第三ジャーナル型５０を固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、各偏芯ブロックが棒状素材Ｗの軸方向に摺動し、それぞれの偏芯ブロックが第一ピン型６０から第四ピン型９０を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するように構成されているのである。
具体的には図１０及び図１１に示す如く、第一ピン型６０及び第四ピン型９０が後方にスライドし、第二ピン型７０及び第三ピン型８０が前方にスライドしてピン部を押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させて、クランクシャフトＣを成形するのである。
【００６６】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレスラムによる圧縮のみによって、棒状素材Ｗの圧縮加工と多気筒のクランクシャフトＣにおける全てのピン部の偏芯加工とを同時に行うことが可能となる。即ち、上下方向の圧縮力を各偏芯ブロックと第一ピン型６０から第四ピン型９０との摺動によって各傾斜面の作用で前後方向の押圧力に変換することにより、単一の圧縮手段によって上下方向の圧縮と前後方向の偏芯とを同時に行うことができるのである。
【００６７】
また、本実施形態においては上記の如く力の方向の変換機構として、偏芯ブロックとピン型との摺動を利用しているため、変換機構の剛性を高めることができる。即ち、リンク機構等と比較して高い剛性を得ることが可能であるため、冷間鍛造でクランクシャフトを成形する場合であっても、ピン部を偏芯させるために必要な偏芯力を容易に棒状素材Ｗに与えることができるのである。
【００６８】
また、本実施形態においては、前記変換機構は偏芯ブロックとピン型として全てがスライドガイド１０２に収納されている。即ち、装置の外部に別の機構を配設する必要がないため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合であっても装置構成をコンパクトにすることができるのである。
【００６９】
さらに、クランクシャフトの成形初期においては、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは小さいため、各ジャーナル型及び各ピン型のスライドガイド１０２に対する摺動性を確保することができる。一方、クランクシャフトの成形終期においては、棒状素材Ｗが圧縮されることによって内部の圧力が高まり、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは大きくなる。これにより、スライドガイド１０２によって棒状素材Ｗに対する十分な型締め力を得ることができるのである。また、棒状素材Ｗの型締めに際して他の部品を必要としないため、装置構成をコンパクトにすることができ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となるのである。
【００７０】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ１は、ピン型が可動型、ジャーナル型、又は、固定型に近接する幅である据え込み量ｈと、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯する偏芯量ｄと、の関係より算出される。
【００７１】
具体的には図１２（ａ）に示す如く、第一ピン型６０においては、成形前の状態における可動型２０及び第一ジャーナル型３０との間隔が据え込み量ｈとなる。実際は、クランクシャフトＣの成形後に図１２（ｂ）に示す状態となった際は、第一ピン型６０と可動型２０及び第一ジャーナル型３０との間には小さな隙間ができる。このため、実際の据え込み量ｈは、第一ピン型６０と、可動型２０及び第一ジャーナル型３０との成形前の状態における間隔の長さから前記隙間の長さを引いた長さとなる。ただし、本明細書においては便宜上、成形前の各図におけるピン型と可動型、ジャーナル型、又は、固定型との間隔を据え込み量ｈとして説明する。
また、図１２（ｂ）に示す如く、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯した長さが偏芯量ｄとなる。
【００７２】
それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ１は、上記の据え込み量ｈと偏芯量ｄとから、ｔａｎθ１が据え込み量ｈ／偏芯量ｄとなるように形成される。例えば可動型２０及び第一ジャーナル型３０においては、図１２（ａ）に示す如く、傾斜面２４Ｒ、傾斜面３３Ｒの傾斜角θ１が上記の関係を満たす大きさで形成されているのである。つまり、各偏芯ブロックの傾斜面の勾配は、偏芯量ｄだけピン型が偏芯すると据え込み量ｈだけピン型が可動型、ジャーナル型、又は、固定型に近接するように形成されるのである。
【００７３】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。換言すれば、成形するクランクシャフトの形状に応じて据え込み量ｈと偏芯量ｄの関係を調整する場合は、偏芯ブロックの傾斜角を変更すれば良い。具体的には、偏芯量ｄを大きくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を小さくし、偏芯量ｄを小さくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を大きくすれば良いのである。
【００７４】
また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては図１３に示す如く、可動型２０の可動型側保持部２５よりも固定型１０の側における、偏芯方向と反対側の面には、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における棒状素材Ｗの偏芯方向と反対側への変形を抑制する、可動型素材拘束部２６ａが形成されている。また、第一ピン型６０の第一ピン型側挟持部６５よりも可動型２０の側、及び、固定型１０の側における、偏芯方向側の面のそれぞれには、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における棒状素材Ｗの偏芯方向側への変形を抑制する、第一ピン型素材拘束部６６ａ・６６ａが形成される。
【００７５】
クランクシャフトの製造装置１００においては、図１３に示すように、可動型２０の可動型素材拘束部２６ａ並びにテーパ面２６ｂのそれぞれが棒状素材Ｗに与える力Ｐａ１１・Ｐａ１２、及び、棒状素材Ｗが第一ピン型６０のテーパ面６６ｂ並びに第一ピン型素材拘束部６６ａに与える力Ｐｂ１１・Ｐｂ１２が発生する。つまり、これらの力Ｐａ１１・Ｐａ１２・Ｐｂ１１・Ｐｂ１２の水平方向の合力が、第一ピン型６０に対する偏芯方向又は反偏芯方向の力となり、偏芯量ｄに影響を与えるのである。
【００７６】
ここで、可動型素材拘束部２６ａ及び第一ピン型素材拘束部６６ａは水平面に対して直立しているため、可動型素材拘束部２６ａが棒状素材Ｗに与える力Ｐａ１１、及び、棒状素材Ｗが第一ピン型素材拘束部６６ａに与える力Ｐｂ１２は、図１３に示す如く偏芯方向と同一の方向に向かってはたらく。
一方、テーパ面２６ｂ及びテーパ面６６ｂは水平面に対して傾斜しているため、テーパ面２６ｂが棒状素材Ｗに与える力Ｐａ１２、及び、棒状素材Ｗがテーパ面６６ｂに与える力Ｐｂ１１は、反偏芯方向に対して傾斜してはたらく。つまり、力Ｐａ１２及び力Ｐｂ１１のそれぞれの水平方向成分が反偏芯方向への合力としてはたらくため、力Ｐａ１１及び力Ｐｂ１２の偏芯方向への合力よりも小さくなるのである。
即ち、力Ｐａ１１・Ｐａ１２・Ｐｂ１１・Ｐｂ１２の水平方向の合力は偏芯方向にはたらき、第一ピン型６０の偏芯を促進する方向に加わるのである。
【００７７】
換言すれば、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては、可動型素材拘束部２６ａにより、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における前記偏芯方向と反対側への前記棒状素材Ｗの変形を抑制し、第一ピン型素材拘束部６６ａにより、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における偏芯方向側への棒状素材Ｗの変形を抑制するように構成されているのである。
【００７８】
即ち、上記の如く構成することにより、ジャーナル部に対するピン部の偏芯量ｄを確保し易くしているのである。詳細には、力Ｐａ１１・Ｐａ１２・Ｐｂ１１・Ｐｂ１２の合力を偏芯方向、即ち第一ピン型６０の偏芯を促進する方向に加えることにより、ジャーナル部に対するピン部の偏芯量ｄをより大きくすることができるのである。換言すれば、プレスラムによる圧縮力を必要以上に大きくすることがなく、偏芯量ｄを得ることが可能となるのである。
【００７９】
なお、各ジャーナル型及び固定型１０と各ピン型との関係においても、上記と同様に構成されている。つまり、固定型１０及び各ジャーナル型と各ピン型との間にも同様に偏芯方向又は反偏芯方向に力が発生する構成としているが、可動型２０と第一ピン型６０における関係と同様のため省略する。
【００８０】
上記の如くクランクシャフトＣを成形した後でクランクシャフトＣを脱型する際には、図１４に示す如く、プレスラム、スライドガイド１０２、可動型２０を一体的に上昇させる。そして、第一ジャーナル型３０をクランクシャフトＣから取外す場合は、図１５に示す如く、治具１０５Ｒ・１０５Ｌで右側第一ジャーナル型３０Ｒと左側第一ジャーナル型３０Ｌをそれぞれクランプする。その後、電磁石３９・３９・・・が互いに反発しあう方向に電流を流して第一ジャーナル型３０を分割することにより、第一ジャーナル型３０をクランクシャフトＣから取外すのである。さらに、他のジャーナル型及びピン型についても同様に取外していくのである。
【００８１】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、スライドガイド１０２を上昇させるだけで各ジャーナル型及びピン型を分割できる状態となる。即ち、それぞれの型ごとにリング等の拘束部材で拘束する必要がないため、型開きの機構を単純化することが可能となる。これにより、成形後のクランクシャフトＣを型から取外す作業にかかる時間を短縮することができ、生産性を向上させることが可能となるのである。
【００８２】
上記の如く、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、まず、成形対象となる棒状素材Ｗの両端部のそれぞれを、固定型１０における固定型側保持部１５と、固定型１０に対して近接離間可能に配置される可動型２０における可動型側保持部２５と、で保持する。そして、棒状素材Ｗのジャーナル部を、固定型１０に対して近接離間可能に配置される第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０における第一ジャーナル型側挟持部３５、第二ジャーナル型側挟持部４５、及び、第三ジャーナル型側挟持部５５で挟持する。さらに、棒状素材Ｗのピン部を、固定型１０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、可動型２０のそれぞれの間隙に１個ずつ、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置される第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０における第一ピン型側挟持部６５、第二ピン型側挟持部７５、第三ピン型側挟持部８５、第四ピン型側挟持部９５、で挟持するのである。
【００８３】
上記の状態で、可動型２０及び第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０を固定型１０に近接させることにより棒状素材Ｗを軸方向に圧縮すると同時に、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００８４】
ここで、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、固定型１０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、可動型２０のそれぞれの間隙に配置され、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成され、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０が当接した偏芯ブロックを、可動型２０及び第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０を固定型１０に近接させることにより棒状素材Ｗの軸方向に摺動させて、傾斜面の作用により、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するのである。
換言すれば、棒状素材Ｗを前記軸方向へ圧縮する圧縮力の方向が所定の傾斜角を有する面同士を摺動させて前記軸線と直交する方向へ変換されることにより、棒状素材Ｗのピン部を前記軸方向と垂直な偏芯方向へ押圧する押圧力が得られるのである。
【００８５】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレスラムによる圧縮のみによって、棒状素材Ｗの圧縮加工と多気筒のクランクシャフトＣにおける全てのピン部の偏芯加工とを同時に行うことが可能となる。即ち、上下方向の圧縮力を各偏芯ブロックと第一ピン型６０から第四ピン型９０との摺動によって前後方向の押圧力に変換することにより、単一の圧縮手段によって上下方向の圧縮と前後方向の偏芯とを同時に行うことができるのである。
【００８６】
また、本実施形態においては上記の如く力の方向の変換機構として、偏芯ブロックとピン型との摺動を利用しているため、変換機構の剛性を高めることができる。即ち、リンク機構等と比較して高い剛性を得ることが可能であるため、冷間鍛造でクランクシャフトを成形する場合であっても、ピン部を偏芯させるために必要な偏芯力を容易に棒状素材Ｗに与えることができるのである。
【００８７】
また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ１は、ピン型６０〜９０が可動型２０、ジャーナル型３０〜５０、又は、固定型１０に近接する幅である据え込み量ｈと、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯する偏芯量ｄと、の関係より算出するのである。
【００８８】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。換言すれば、成形するクランクシャフトの形状に応じて据え込み量ｈと偏芯量ｄの関係を調整する場合は、偏芯ブロックの傾斜角を変更すれば良い。具体的には、偏芯量ｄを大きくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を小さくし、偏芯量ｄを小さくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を大きくすれば良いのである。
【００８９】
また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、可動型２０、ジャーナル型３０〜５０、及び、ピン型６０〜９０を、固定型１０に対して近接離間可能に構成された枠体であるスライドガイド１０２に収納している。そして、可動型２０及びジャーナル型３０〜５０を、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束する。また、ピン型６０〜９０を、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向、即ち左右方向には移動しないように拘束するのである。
【００９０】
本実施形態においては上記の如く、変換機構の全てを偏芯ブロック及びピン型としてスライドガイド１０２に収納している。これにより、装置の外部に別の機構を配設する必要がないため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合であっても装置構成をコンパクトにすることができるのである。
【００９１】
さらに、クランクシャフトの成形初期においては、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは小さいため、各ジャーナル型及び各ピン型のスライドガイド１０２に対する摺動性を確保することができる。一方、クランクシャフトの成形終期においては、棒状素材Ｗが圧縮されることによって内部の圧力が高まり、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは大きくなる。これにより、スライドガイド１０２によって棒状素材Ｗに対する十分な型締め力を得ることができるのである。また、棒状素材Ｗの型締めに際して他の部品を必要としないため、装置構成をコンパクトにすることができるのである。
【００９２】
［第二実施形態］
前記の第一実施形態においては、クランクシャフトにおけるピン部の偏芯量の大きさによって、偏芯ブロックの傾斜面の傾斜角θ１が定められる。例えば、偏芯量の小さいクランクシャフトの場合、図１６（ａ）に示す如く、偏芯ブロック２２Ｒ・３１Ｒの傾斜面２４Ｒ・３３Ｒの傾斜角θＨは大きくなる。一方、偏芯量の大きいクランクシャフトの場合、図１６（ｂ）に示す如く、偏芯ブロック２２Ｒ・３１Ｒの傾斜面２４Ｒ・３３Ｒの傾斜角θＬは小さくなるのである。
【００９３】
ここで、図１６（ａ）に示すように、必要な偏芯力を矢印ＦＢで示すと、傾斜面２４Ｒが第一ピン型６０を垂直に押圧する力は矢印ＦＨとなる。一方、図１６（ｂ）に示すように、必要な偏芯力の大きさが矢印ＦＢで変わらない場合、傾斜面２４Ｒが第一ピン型６０を垂直に押圧する力は矢印ＦＬとなり、矢印ＦＨに比べると大きくなる。
つまり、偏芯量の大きいクランクシャフトを成形する場合に、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角が小さくなると、ピン型との間での面圧が大きくなり、かじりを生じるおそれがあるのである。
【００９４】
上記の問題を解決する、本発明の第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００について、図１７を用いて説明をする。
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００は、前記実施形態と同様に、基台２０１の上面に固設された固定型２１０と、該固定型２１０に対して近接離間可能に配置される可動型２２０と、を備えている。また、固定型２１０の上方には図示しないプレスラムが基台２０１及び固定型２１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。そして、プレスラムの下面には枠体であるスライドガイド２０２が固設されている。
【００９５】
さらに、スライドガイド２０２の内側の上面には、平面視における外形がスライドガイド２０２の内周形状と略同一に形成された可動型２２０が配設されている。つまり、可動型２２０は、スライドガイド２０２によって、可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
また、固定型２１０と基台２０１のそれぞれには、スライドガイド２０２の下部である開口部を挿入可能な溝部２１０ａおよび溝部２０１ａが上下方向に形成されている。
【００９６】
さらに、クランクシャフトの製造装置２００には、可動型２２０と固定型２１０との間に、固定型２１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、及び、第三ジャーナル型２５０が上から順に配置されている。
【００９７】
具体的には、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、及び、第三ジャーナル型２５０の平面視における形状は、スライドガイド２０２の平面視における内周形状と略同一に形成されており、それぞれがスライドガイド２０２の内周に沿って上下方向に摺動可能にスライドガイド２０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、及び、第三ジャーナル型２５０のそれぞれは、スライドガイド２０２によって、可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
【００９８】
また、可動型２２０、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０、及び、固定型２１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型２１０に対して近接可能かつ可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０が上から順に配置されている。
【００９９】
具体的には、第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０の左右方向長さは、スライドガイド２０２の内部の左右方向長さと略同一に形成されている。また、第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０の前後方向長さは、スライドガイド２０２の内部の前後方向長さよりも短く形成されている。そして、それぞれがスライドガイド２０２の内周に沿って上下方向に摺動しつつ、前後方向にスライド可能にスライドガイド２０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０のそれぞれは、スライドガイド２０２によって、可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する方向である上下方向と直交する方向のうち一つの方向である左右方向（後述する棒状素材Ｗの偏芯方向と直交する方向）には移動しないように拘束されているのである。
【０１００】
なお、本実施形態においては、前記ジャーナル型及びピン型の個数はそれぞれ３個及び４個で構成したが、それぞれの個数は限定されるものではなく、成形対象であるクランクシャフトの形状によって変更することができる。
【０１０１】
そして、クランクシャフトの製造装置２００は成形前において、図１７に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型２２０における可動型側保持部で保持すると同時に、下端部を固定型２１０における固定型側保持部で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０で保持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０で挟持する構成としている。
【０１０２】
クランクシャフトの製造装置２００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でスライドガイド２０２を下降させる。そして、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０を、固定型２１０と平行な状態のままで固定型２１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。
【０１０３】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００においては、固定型２１０、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０、及び、可動型２２０に、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが前後方向にスライド可能に配設されている。
【０１０４】
前記偏芯ブロックは、具体的には、第一ピン型２６０から第四ピン型２９０のそれぞれを棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックである。
そして、第一偏芯ブロックは、第一ジャーナル型２３０の上面前端に配設される第一固定ブロック２３１Ｕと、第一ジャーナル型２３０の上面前部に配設され、第一ピン型２６０の前端と当接する第一スライドブロック２３２Ｕと、可動型２２０の下面前部に配設されて第一固定ブロック２３１Ｕと第一スライドブロック２３２Ｕとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロック２２１Ｄと、で構成される。
第二偏芯ブロックは、第一ジャーナル型２３０の下面後端に配設される第二固定ブロック２３１Ｄと、第一ジャーナル型２３０の下面後部に配設され、第二ピン型２７０の後端と当接する第二スライドブロック２３２Ｄと、第二ジャーナル型２４０の上面後部に配設されて第二固定ブロック２３１Ｄと第二スライドブロック２３２Ｄとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロック２４１Ｕと、で構成される。
第三偏芯ブロックは、第三ジャーナル型２５０の上面後端に配設される第三固定ブロック２５１Ｕと、第三ジャーナル型２５０の上面後部に配設され、第三ピン型２８０の後端と当接する第三スライドブロック２５２Ｕと、第二ジャーナル型２４０の下面後部に配設されて第三固定ブロック２５１Ｕと第三スライドブロック２５２Ｕとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロック２４１Ｄと、で構成される。
第四偏芯ブロックは、第三ジャーナル型２５０の下面前端に配設される第四固定ブロック２５１Ｄと、第三ジャーナル型２５０の下面前部に配設され、第四ピン型２９０の前端と当接する第四スライドブロック２５２Ｄと、固定型１０の上面前部に配設されて第四固定ブロック２５１Ｄと第四スライドブロック２５２Ｄとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロック２１１Ｕと、で構成されるのである。
【０１０５】
なお、固定型２１０、可動型２２０、及び、各ジャーナル型２３０〜２５０には、互いに近接した際に、それぞれの偏芯ブロックと干渉しあわないように切欠き部が形成されている（例えば、固定型２１０における切欠き部２１７や、可動型２２０における切欠き部２２７など）。即ち、例えば可動型２２０と第一ジャーナル型２３０とが近接した際には、第一固定ブロック２３１Ｕと第一スライドブロック２３２Ｕとが可動型２２０の切欠き部に挿入され、第一中央ブロック２２１Ｄが第一ジャーナル型２３０の切欠き部に挿入されるのである。
【０１０６】
上記の如くクランクシャフトの製造装置２００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型２２０と第一ジャーナル型２３０とが近接することにより、第一スライドブロック２３２Ｕと当接する第一ピン型２６０が後方にスライドするように構成されている。
【０１０７】
詳しくは、第一中央ブロック２２１Ｄが第一固定ブロック２３１Ｕと第一スライドブロック２３２Ｕとの間に挿入されることにより、図１８（ａ）に示す如く傾斜面２２３Ｄが傾斜面２３３Ｕと摺動し、傾斜面２２４Ｄが傾斜面２３４Ｕと摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一中央ブロック２２１Ｄ及び第一スライドブロック２３２Ｕが後方にスライドするのである。これにより、第一ピン型２６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型２６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【０１０８】
クランクシャフトの製造装置２００は、上記と同様に、第二スライドブロック２３２Ｄと当接する第二ピン型２７０が前方にスライドするように構成され、第三スライドブロック２５２Ｕと当接する第三ピン型２８０が前方にスライドするように構成され、第四スライドブロック２５２Ｄと当接する第四ピン型２９０が後方にスライドするように構成されているのである。
【０１０９】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレスラムによる圧縮のみによって、棒状素材Ｗの圧縮加工と多気筒のクランクシャフトＣにおける全てのピン部の偏芯加工とを同時に行うことが可能となる。即ち、上下方向の圧縮力を各偏芯ブロックと第一ピン型２６０から第四ピン型２９０との摺動によって前後方向の押圧力に変換することにより、単一の圧縮手段によって上下方向の圧縮と前後方向の偏芯とを同時に行うことができるのである。
【０１１０】
また、本実施形態においては上記の如く力の方向の変換機構として、偏芯ブロックとピン型との摺動を利用しているため、変換機構の剛性を高めることができる。即ち、リンク機構等と比較して高い剛性を得ることが可能であるため、冷間鍛造でクランクシャフトを成形する場合であっても、ピン部を偏芯させるために必要な偏芯力を容易に棒状素材Ｗに与えることができるのである。
【０１１１】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００においても、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ２は、ピン型が可動型、ジャーナル型、又は、固定型に近接する幅である据え込み量ｈと、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯する偏芯量ｄと、の関係より算出される。
【０１１２】
具体的には図１８（ａ）に示す如く、第一ピン型２６０においては、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０との間隔が据え込み量ｈとなる。また、図１８（ｂ）に示す如く、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯した長さが偏芯量ｄとなる。
【０１１３】
それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ２は、上記の据え込み量ｈと偏芯量ｄとから、ｔａｎθ２が（据え込み量ｈ×４）／偏芯量ｄとなるように形成される。つまり、それぞれの傾斜面同士を摺動させることにより、一定の偏芯量を得るための傾斜面の横方向長さは半分となる。さらに、傾斜面を二組用いることにより、それぞれの傾斜面における傾斜面の横方向長さをさらに半分とすることができるのである。即ち、一定の偏芯量を得るための傾斜面の横方向長さを、前記第一実施形態の４分の１の長さにすることができるため、上記の式が得られるのである。例えば可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０においては、図１８（ａ）に示す如く、傾斜面２２３Ｄ・２２４Ｄ、傾斜面２３３Ｕ・２３４Ｕの傾斜角θ２が上記の関係を満たす大きさで形成されているのである。
【０１１４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。
また、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角を大きくして、かじりを防止する構成としている。具体的には前記の如く、傾斜面の傾斜角θ２を、前記第一実施形態における傾斜面の傾斜角θ１と比較して大きくすることができるため、各偏芯ブロックの傾斜面での面圧が小さくなり、かじりを発生しにくくできるのである。
【０１１５】
［第三実施形態］
前記の第二実施形態においてクランクシャフトを成形するときは、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０を固定型２１０に近接させる。その際に、可動型２２０、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０、及び、固定型２１０のそれぞれは、偏芯ブロックから反力を受ける。具体的には図１９に示す如く、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０は第一偏芯ブロックから矢印ａ２・ａ２で示す反力を受ける。また、第一ジャーナル型２３０及び第二ジャーナル型２４０は第二偏芯ブロックから矢印ｂ２・ｂ２で示す反力を受ける。また、第二ジャーナル型２４０及び第三ジャーナル型２５０は第三偏芯ブロックから矢印ｃ２・ｃ２で示す反力を受ける。また、第三ジャーナル型２５０及び固定型２１０は第四偏芯ブロックから矢印ｄ２・ｄ２で示す反力を受けるのである。
【０１１６】
上記の如く反力を受けた場合、第一ジャーナル型２３０には図１９の矢印αの方向にモーメントが発生し、また、第三ジャーナル型２５０には図１９の矢印βの方向にモーメントが発生する。これにより、クランクシャフトを成形する最中に、第一ジャーナル型２３０及び第三ジャーナル型２５０がスライドガイド２０２の中で傾斜し、かじりを生じるおそれがある。
【０１１７】
上記の問題を解決する、本発明の第三実施形態に係るクランクシャフトの製造装置３００について、図２０を用いて説明をする。
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置３００は、前記実施形態と同様に、基台３０１の上面に固設された固定型３１０と、該固定型３１０に対して近接離間可能に配置される可動型３２０と、を備えている。また、固定型３１０の上方には図示しないプレスラムが基台３０１及び固定型３１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。そして、プレスラムの下面には枠体であるスライドガイド３０２が固設されている。
【０１１８】
さらに、スライドガイド３０２の内側の上面には、平面視における外形がスライドガイド３０２の内周形状と略同一に形成された可動型３２０が配設されている。つまり、可動型３２０は、スライドガイド３０２によって、可動型３２０が固定型３１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
また、固定型３１０と基台３０１のそれぞれには、スライドガイド３０２の下部である開口部を挿入可能な溝部３１０ａおよび溝部３０１ａが上下方向に形成されている。
【０１１９】
さらに、クランクシャフトの製造装置３００には、可動型３２０と固定型３１０との間に、固定型３１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３３０、及び、第三ジャーナル型３５０が上から順に配置されている。
【０１２０】
また、可動型３２０、第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３４０、第三ジャーナル型３５０、及び、固定型３１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型３１０に対して近接可能かつ可動型３２０が固定型３１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型３６０、第二ピン型３７０、第三ピン型３８０、及び、第四ピン型３９０が上から順に配置されている。
【０１２１】
そして、クランクシャフトの製造装置３００は成形前において、図２０に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型３２０における可動型側保持部で保持すると同時に、下端部を固定型３１０における固定型側保持部で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３４０、第三ジャーナル型３５０で保持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型３６０、第二ピン型３７０、第三ピン型３８０、及び、第四ピン型３９０で挟持する構成としている。
【０１２２】
クランクシャフトの製造装置３００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でスライドガイド３０２を下降させる。そして、可動型３２０及び第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３４０、第三ジャーナル型３５０を、固定型３１０と平行な状態のままで固定型３１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型３６０、第二ピン型３７０、第三ピン型３８０、及び、第四ピン型３９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。
【０１２３】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置３００においては、固定型３１０、第二ジャーナル型３４０、及び、可動型３２０に、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが前後方向にスライド可能に配設されている。
【０１２４】
前記偏芯ブロックは、具体的には、第一ピン型３６０から第四ピン型３９０のそれぞれを棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックである。
そして、第一偏芯ブロックは、可動型３２０の下面前端に配設される第一固定ブロック３２２Ｄと、可動型３２０の下面前部に配設され、第一ピン型３６０の前端と当接する第一スライドブロック３２３Ｄと、第二ジャーナル型３４０の上面前部に配設されて第一固定ブロック３２２Ｄと第一スライドブロック３２３Ｄとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロック３４１Ｕと、で構成される。
第二偏芯ブロックは、第二ジャーナル型３４０の上面後端に配設される第二固定ブロック３４２Ｕと、第二ジャーナル型３４０の上面後部に配設され、第二ピン型３７０の後端と当接する第二スライドブロック３４３Ｕと、可動型３２０の下面後部に配設されて第二固定ブロック３４２Ｕと第二スライドブロック３４３Ｕとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロック３２１Ｄと、で構成される。
第三偏芯ブロックは、第二ジャーナル型３４０の下面後端に配設される第三固定ブロック３４２Ｄと、第二ジャーナル型３４０の下面後部に配設され、第三ピン型３８０の後端と当接する第三スライドブロック３４３Ｄと、固定型３１０の上面後部に配設されて第三固定ブロック３４２Ｄと第三スライドブロック３４３Ｄとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロック３１１Ｕと、で構成される。
第四偏芯ブロックは、固定型３１０の上面前端に配設される第四固定ブロック３１２Ｕと、固定型３１０の上面前部に配設され、第四ピン型３９０の前端と当接する第四スライドブロック３１３Ｕと、第二ジャーナル型３４０の下面前部に配設されて第四固定ブロック３１２Ｕと第四スライドブロック３１３Ｕとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロック３４１Ｄと、で構成されるのである。
【０１２５】
なお、固定型３１０、可動型３２０、及び、各ジャーナル型３３０〜３５０には、互いに近接した際に、それぞれの偏芯ブロックと干渉しあわないように切欠き部が形成されている。即ち、例えば可動型３２０と第一ジャーナル型３３０とが近接した際には、第一固定ブロック３２２Ｄと第一スライドブロック３２３Ｄとが第一ジャーナル型３３０の切欠き部に挿入され、第一中央ブロック３４１Ｕが可動型２２０の切欠き部に挿入されるのである。
【０１２６】
上記の如くクランクシャフトの製造装置３００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型３２０と第二ジャーナル型３４０とが近接することにより、第一スライドブロック３２３Ｄと当接する第一ピン型３６０が後方にスライドするように構成されている。
【０１２７】
詳しくは、第一中央ブロック３４１Ｕが第一固定ブロック３２２Ｄと第一スライドブロック３２３Ｄとの間に挿入されることにより、傾斜面同士が摺動し、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一中央ブロック３４１Ｕ及び第一スライドブロック３２３Ｄが後方にスライドするのである。これにより、第一ピン型３６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型３６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【０１２８】
クランクシャフトの製造装置３００は、上記と同様に、第二スライドブロック３４３Ｕと当接する第二ピン型３７０が前方にスライドするように構成され、第三スライドブロック３４３Ｄと当接する第三ピン型３８０が前方にスライドするように構成され、第四スライドブロック３１３Ｕと当接する第四ピン型３９０が後方にスライドするように構成されているのである。
【０１２９】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角を大きくして、かじりを防止することができる。具体的には、固定型３１０と第二ジャーナル型３４０、第二ジャーナル型３４０と可動型３２０というように、一つおきに偏芯ブロックを配設することにより、前記第二実施形態に比べて一定の偏芯量を得るための据え込み量を２倍確保することができるのである。これにより、それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ３は、ｔａｎθ３が（据え込み量ｈ×８）／偏芯量ｄとなるように形成される。即ち、第一実施形態に比べて一定の偏芯量を得るための傾斜面の縦方向長さを８倍にすることができるのである。
【０１３０】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。
また、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角を大きくして、かじりを防止する構成としている。具体的には、傾斜面の傾斜角θ３を、前記第二実施形態における傾斜面の傾斜角θ２と比較して大きくすることができるため、各偏芯ブロックの傾斜面での面圧が小さくなり、かじりを発生しにくくできるのである。
【０１３１】
また、本実施形態においては、偏芯ブロックは固定型３１０、第二ジャーナル型３４０、及び、可動型３２０のみに一つおきに配設されるため、第二実施形態におけるモーメントを発生しない。具体的には図２０に示す如く、可動型３２０及び第二ジャーナル型３４０は第一偏芯ブロック及び第二偏芯ブロックから矢印ａ３・ａ３及び矢印ｂ３・ｂ３で示す反力を受ける。また、第二ジャーナル型３４０及び固定型３１０は第三偏芯ブロック及び第四偏芯ブロックから矢印ｃ３・ｃ３及び矢印ｄ３・ｄ３で示す反力を受けるのである。
【０１３２】
上記の如く反力を受けた場合であっても、第二ジャーナル型３４０への力は相殺され、また、第一ジャーナル型３３０及び第三ジャーナル型３５０については力が加わらないため、各ジャーナル型にはモーメントが発生しないのである。即ち、クランクシャフトを成形する最中に、ジャーナル型３３０〜３５０がスライドガイド３０２の中で傾斜することがなく、かじりの発生を防止することができるのである。
【０１３３】
［第四実施形態］
前記の第三実施形態においては、大きな偏芯力が必要な場合は、偏芯ブロックの間に発生する垂直抗力を大きくする必要がある。このとき、偏芯ブロック間での摩擦力も増大するため、プレスラムによる成形荷重が増大するという問題がある。
【０１３４】
図２１（ａ）に、第三実施形態、及び、数値解析結果によるストロークと偏芯量との関係を示す。また、図２１（ｂ）に、それぞれにおけるストロークと偏芯力との関係を示す。
【０１３５】
図２１（ａ）のラインＬ１に示す如く、第三実施形態ではストロークの増加とともに偏芯量は一次関数的に増加するように構成されている。この場合、図２１（ｂ）のラインＬ１に示す如く、ストロークの増加に伴って偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ２は増加し、特に成形の終期には型形状が膨張することによる反力を受けるために、偏芯力が大幅に増加する結果となるのである。
一方、図２１（ａ）のラインＬ２に示す如く、数値解析によって成形初期で大きな偏芯量を与えて、成形終期で型形状が膨張することによる反力によって逆偏芯量ｄ１だけ逆に偏芯させた場合は、図２１（ｂ）のラインＬ２に示す如く、偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ１を一定に保つことができたのである。
【０１３６】
上記の知見に基づいて、成形荷重が増大するという問題を解決する、本発明の第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００について、図２２から図２６を用いて説明をする。
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００は、固定型４１０と、該固定型４１０に対して近接離間可能に配置される可動型４２０と、を備えている。また、固定型４１０の上方にはメインプレス４０７と第二プレス４０６ａ・４０６ｂからなる復動プレス機が固定型４１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。メインプレス４０７の下面には、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂ、型締めスライドガイド４０３ａ・４０３ｂからなるスライドガイドが配設される。第二プレス４０６ａ・４０６ｂはメインプレス４０７に対して上下方向に摺動可能に構成されており、その下端は偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂと連結されている。つまり、第二プレス４０６ａ・４０６ｂがメインプレスに対して下方に摺動すると、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂは型締めスライドガイド４０３ａ・４０３ｂに対して下方にスライドするように構成されているのである。
【０１３７】
さらに、スライドガイドの内側の上面には、平面視における外形がスライドガイドの内周形状と略同一に形成された可動型４２０が配設されている。つまり、可動型４２０は、図２２に示す成形前の状態では、スライドガイドによって、可動型４２０が固定型４１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
また、固定型４１０には、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂを挿入可能な溝部４１０ａが上下方向に形成されている。
【０１３８】
さらに、クランクシャフトの製造装置４００には、可動型４２０と固定型４１０との間に、固定型４１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４３０、及び、第三ジャーナル型４５０が上から順に配置されている。
【０１３９】
また、可動型４２０、第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４４０、第三ジャーナル型４５０、及び、固定型４１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型４１０に対して近接可能かつ可動型４２０が固定型４１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０が上から順に配置されている。
【０１４０】
そして、クランクシャフトの製造装置４００は成形前において、図２２に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型４２０における可動型側保持部で保持すると同時に、下端部を固定型４１０における固定型側保持部で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４４０、第三ジャーナル型４５０で保持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０で挟持する構成としている。
【０１４１】
クランクシャフトの製造装置４００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でメインプレス４０７と第二プレス４０６ａ・４０６ｂを下降させる。そして、可動型４２０及び第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４４０、第三ジャーナル型４５０を、固定型４１０と平行な状態のままで固定型４１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。
【０１４２】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００においては、固定型４１０、第二ジャーナル型４４０、及び、可動型４２０に、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが前後方向にスライド可能に配設されている。
【０１４３】
前記偏芯ブロックは、具体的には、第一ピン型４６０から第四ピン型４９０のそれぞれを棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックである。
そして、第一偏芯ブロックは、可動型４２０の下面前端に配設される第一固定ブロック４２２Ｄと、可動型４２０の下面前部に配設され、第一ピン型４６０の前端と当接する第一スライドブロック４２３Ｄと、第二ジャーナル型４４０の上面前部に配設されて第一固定ブロック４２２Ｄと第一スライドブロック４２３Ｄとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロック４４１Ｕと、で構成される。
第二偏芯ブロックは、第二ジャーナル型４４０の上面後端に配設される第二固定ブロック４４２Ｕと、第二ジャーナル型４４０の上面後部に配設され、第二ピン型４７０の後端と当接する第二スライドブロック４４３Ｕと、可動型４２０の下面後部に配設されて第二固定ブロック４４２Ｕと第二スライドブロック４４３Ｕとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロック４２１Ｄと、で構成される。
第三偏芯ブロックは、第二ジャーナル型４４０の下面後端に配設される第三固定ブロック４４２Ｄと、第二ジャーナル型４４０の下面後部に配設され、第三ピン型４８０の後端と当接する第三スライドブロック４４３Ｄと、固定型４１０の上面後部に配設されて第三固定ブロック４４２Ｄと第三スライドブロック４４３Ｄとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロック４１１Ｕと、で構成される。
第四偏芯ブロックは、固定型４１０の上面前端に配設される第四固定ブロック４１２Ｕと、固定型４１０の上面前部に配設され、第四ピン型４９０の前端と当接する第四スライドブロック４１３Ｕと、第二ジャーナル型４４０の下面前部に配設されて第四固定ブロック４１２Ｕと第四スライドブロック４１３Ｕとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロック４４１Ｄと、で構成されるのである。
【０１４４】
上記の如くクランクシャフトの製造装置４００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型４２０と第二ジャーナル型４４０とが近接することにより、第一スライドブロック４２３Ｄと当接する第一ピン型４６０が後方にスライドするように構成されている。
【０１４５】
詳しくは、第一中央ブロック４４１Ｕが第一固定ブロック４２２Ｄと第一スライドブロック４２３Ｄとの間に挿入されることにより、傾斜面同士が摺動し、第一中央ブロック４４１Ｕ及び第一スライドブロック４２３Ｄが後方にスライドするのである。これにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一ピン型４６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型４６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【０１４６】
クランクシャフトの製造装置４００は、上記と同様に、第二スライドブロック４４３Ｕと当接する第二ピン型４７０が前方にスライドするように構成され、第三スライドブロック４４３Ｄと当接する第三ピン型４８０が前方にスライドするように構成され、第四スライドブロック４１３Ｕと当接する第四ピン型４９０が後方にスライドするように構成されているのである。
【０１４７】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００においては、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角θ４を、前記第三実施形態の傾斜面における傾斜角θ３よりもやや小さく形成している。即ち、それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ４は、ｔａｎθ４が（据え込み量ｈ×８）／偏芯量ｄよりもやや小さくなるように形成されているのである。つまり、偏芯ブロックによるピン型の偏芯量が大きくなるように傾斜角を調整しているのである。
【０１４８】
そして、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００においては、クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除する構成としている。
【０１４９】
具体的には、成形初期においては、図２４に示す如く、メインプレス４０７と第二プレス４０６ａ・４０６ｂとを同時に下降させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮する。それと同時に、第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。この際、傾斜面の傾斜角θ４に調整したことにより、必要な偏芯量に加えてさらに偏芯量（逆偏芯量）が与えられるのである。
【０１５０】
前記の如く必要な偏芯量と逆偏芯量とが与えられた後、成形終期においては、第二プレス４０６ａ・４０６ｂのみを下降させるのである。これにより、図２５に示す如く、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂは型締めスライドガイド４０３ａ・４０３ｂに対して下方にスライドする。そして、それぞれの偏芯ブロックの前記ピン型に対する拘束がなくなり、押圧が解除されるのである。さらに、偏芯ブロックの拘束が解除されたことによって、クランクシャフトの偏芯が戻り、必要な偏芯量が確保できるのである。
【０１５１】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、成形荷重を低減することが可能となる。具体的には、図２６（ａ）のラインＬ３に示す如く、第四実施形態では成形初期で大きな偏芯量を与えて、成形終期で逆偏芯量ｄ２だけ逆に偏芯させたため、図２６（ｂ）のラインＬ３に示す如く、偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ３を第三実施形態における偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ２よりも小さくすることができたのである。
【０１５２】
詳細には、座屈による偏芯効果が高い成形初期で偏芯力を付加することにより、偏芯を先行させる。そして、偏芯に使われるエネルギーを成形初期に分散させることにより、最大の成形荷重を低減させることができるのである。つまり、本実施形態においては、偏芯ブロックの傾斜面の傾斜角を、かじりが生じない程度に小さくして、成形初期に偏芯を先行させて逆偏芯量を確保したのである。その後、成形終期において偏芯ブロックの拘束を解除させて型形状が膨張することによる反力によって逆に偏芯させることにより、最大の成形荷重を小さくできたのである。
【符号の説明】
【０１５３】
１０ 固定型
２０ 可動型
３０ 第一ジャーナル型
４０ 第二ジャーナル型
５０ 第三ジャーナル型
６０ 第一ピン型
７０ 第二ピン型
８０ 第三ピン型
９０ 第四ピン型
１００ クランクシャフトの製造装置
Ｗ 棒状素材
Ｃ クランクシャフト
ｈ 据え込み量
ｄ 偏芯量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法に関し、詳しくは、多気筒のクランクシャフトを冷間鍛造で成形する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトの製造工程において、棒状素材に対する軸方向の荷重を利用して鍛造を行い、ピン部をジャーナル部に対して偏芯させる、いわゆる偏芯据え込み方法による成形技術が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５５２７５号公報
【特許文献２】特開平３−６０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来技術では、高周波で部分的に加熱を行う熱間鍛造を用いた成形が行われている。熱間鍛造による成形では熱ひずみが発生するため、後工程で機械加工を行う必要が生じることから、コストが増大するという問題があった。
【０００５】
一方、冷間鍛造によるクランクシャフトの成形においては、クランクシャフトを座屈させることによってピン部を偏芯させる技術も存在する。しかし、前記技術はクランクシャフトにおける一気筒分の成形に適しており、多気筒のクランクシャフトを同時に成形する場合は全てのピン部において適切な偏芯量を確保することが困難であった。
【０００６】
また、ピン部の偏芯量を確保するために、ピン部を挟持する型（ピン型）に対して偏芯方向に押圧する力を、装置の外部に配設したシリンダー等から得る技術も存在する。しかし、偏芯させるピン部の数だけシリンダーを配設する必要があるため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合には装置構成が大型化するという問題があった。
【０００７】
さらに、多気筒のクランクシャフトのうち一気筒毎にピン部を偏芯させる構成の場合においては、ピン型を割型で構成し、クランクシャフトのピン部毎に挟持したピン型をリング等の拘束部材に嵌挿させた状態で、順にピン部を偏芯させていく技術も存在する。前記技術においては、全てのピン部を同時に偏芯させてクランクシャフトを成形できないため、生産性に劣る。また、成形後のクランクシャフトを脱型する際に、多数あるピン部毎にピン型のリングをピン型から取外し、さらにピン型をクランクシャフトから取外すという作業を行う必要がある。このため、クランクシャフトを型から取外す作業に時間がかかり、さらに生産性が悪化するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、固定型と可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型と、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型と、を備え、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型における固定型側保持部と前記可動型における可動型側保持部とで保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、前記ジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記ピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造装置であって、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置される、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックを備えるとともに、前記ピン型は前記偏芯ブロックに当接しており、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記偏芯ブロックが前記棒状素材の軸方向に摺動し、前記傾斜面の作用により前記偏芯ブロックが前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するものである。
【００１１】
請求項２においては、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出されるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型は、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納され、前記可動型及び前記ジャーナル型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束され、前記ピン型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束されるものである。
【００１３】
請求項４においては、前記偏芯ブロックは、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と当接するスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成されるものである。
【００１４】
請求項５においては、前記ジャーナル型は前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成され、前記ピン型は前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成され、前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、前記第一偏芯ブロックは、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と当接する第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成され、前記第二偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と当接する第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成され、前記第三偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と当接する第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成され、前記第四偏芯ブロックは、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と当接する第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成されるものである。
【００１５】
請求項６においては、クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除するものである。
【００１６】
請求項７においては、前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制する、可動型素材拘束部、固定型素材拘束部、及び、ジャーナル型素材拘束部、が形成され、前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制する、第一ピン型素材拘束部が形成されるものである。
【００１７】
請求項８においては、棒状素材を軸線の方向へ圧縮しながら、前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧して座屈させる据え込み加工を行う、クランクシャフトの製造方法であって、前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧する押圧力は、前記棒状素材を前記軸線方向へ圧縮する圧縮力の方向を、所定の傾斜角を有する面同士を摺動させることにより前記軸線と直交する方向へ変換したものである。
【００１８】
請求項９においては、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、固定型における固定型側保持部と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型における可動型側保持部と、で保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、固定型に対して近接離間可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接離間可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造方法であって、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置され、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成され、前記ピン型が当接した複数の偏芯ブロックを、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材の軸方向に摺動させて、前記傾斜面の作用により前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するものである。
【００１９】
請求項１０においては、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出するものである。
【００２０】
請求項１１においては、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納し、前記可動型及び前記ジャーナル型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束し、前記ピン型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束するものである。
【００２１】
請求項１２においては、前記偏芯ブロックを、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と連結されるスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成するものである。
【００２２】
請求項１３においては、前記ジャーナル型を前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成し、前記ピン型を前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成し、前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、前記第一偏芯ブロックを、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と連結される第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成し、前記第二偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と連結される第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成し、前記第三偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と連結される第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成し、前記第四偏芯ブロックを、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と連結される第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成するものである。
【００２３】
請求項１４においては、クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除するものである。
【００２４】
請求項１５においては、前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制し、前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２６】
本発明により、多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】（ａ）は第一実施形態に係る可動型の底面図、（ｂ）は同じく可動型の断面図、（ｃ）は同じく第一ジャーナル型の断面図、（ｄ）は同じく第一ジャーナル型の平面図。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図５】（ａ）は第一実施形態に係る第一ジャーナル型の底面図、（ｂ）は同じく第一ジャーナル型の断面図、（ｃ）は同じく第二ジャーナル型の断面図、（ｄ）は同じく第二ジャーナル型の平面図。
【図６】図１におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図７】（ａ）は第一実施形態に係る第二ジャーナル型の底面図、（ｂ）は同じく第二ジャーナル型の断面図、（ｃ）は同じく第三ジャーナル型の断面図、（ｄ）は同じく第三ジャーナル型の平面図。
【図８】図１におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図９】（ａ）は第一実施形態に係る第一ジャーナル型を分割した状態の平面図、（ｂ）は同じく第一ピン型を分割した状態の平面図。
【図１０】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形途中の状態を示した断面図。
【図１１】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形後の状態を示した断面図。
【図１２】（ａ）は第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における据え込み量ｈを示した断面図、（ｂ）は同じく偏芯量ｄを示した断面図。
【図１３】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形時の力の作用状態を示した断面図。
【図１４】第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における脱型時の状態を示した断面図。
【図１５】第一実施形態に係る第一ジャーナル型の脱型時の状態を示した平面図。
【図１６】（ａ）は第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置において偏芯ブロックの傾斜角が大きい場合の力の作用状態を示した断面図、（ｂ）は同じく偏芯ブロックの傾斜角が小さい場合の力の作用状態を示した断面図。
【図１７】第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。
【図１８】（ａ）は第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における据え込み量ｈを示した断面図、（ｂ）は同じく偏芯量ｄを示した断面図。
【図１９】第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形時の力の作用状態を示した断面図。
【図２０】第三実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態及び成形時の力の作用状態を示した断面図。
【図２１】（ａ）はストロークと偏芯量との関係を示した図、（ｂ）はストロークと偏芯力との関係を示した図。
【図２２】第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。
【図２３】（ａ）はストロークと第四実施形態に係るメインプレスの平面図、（ｂ）は同じくスライドガイドの平面図。
【図２４】第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形途中の状態を示した断面図。
【図２５】第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形後の状態を示した断面図。
【図２６】（ａ）はストロークと偏芯量との関係を示した図、（ｂ）はストロークと偏芯力との関係を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２９】
［第一実施形態］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００の概略について、図１及び図２を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側を上方、下側を下方とし、同じく左側を前方、右側を後方、同じく紙面奥側を右側方、紙面手前側を左側方として説明する。また、各図には方向を示す矢印を示している。
【００３０】
図１は本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００において、左右方向に向けた軸線に対して垂直となる平面で、クランクシャフトの製造装置１００における左右方向の略中央部分で切断した際に右側方に現れる断面図を示している。図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、前後方向に向けた軸線に対して垂直となる平面で、クランクシャフトの製造装置１００の後部で切断した際に前方に現れる断面図を示している。つまり、図１は図２におけるＥ−Ｅ線断面図を示している。
【００３１】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００は、固定型１０と、該固定型１０に対して近接離間可能に配置される可動型２０と、を備えている。
具体的には、固定型１０は基台１０１の上面に固設されている。また、固定型１０の上方には図示しないプレスラムが基台１０１及び固定型１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。そして、プレスラムの下面には枠体であるスライドガイド１０２が固設されている。スライドガイド１０２は大きな外力を受けても変形しないように十分な厚さで形成された、一面に開口部を有する四角筒状の中空部材である。スライドガイド１０２は、開口部を固定型１０の方向である下方に向けた状態でプレスラムに固設されている。
【００３２】
さらに、スライドガイド１０２の内側の上面には、平面視における外形がスライドガイド１０２の内周形状と略同一に形成された可動型２０が配設されている。つまり、可動型２０は、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。そして、スライドガイド１０２は開口部を固定型１０の側に向けた状態で、プレスラムの上下動にあわせて固定型１０に対して近接離間し、可動型２０はプレスラムの上下動に伴って、スライドガイド１０２と一体的に固定型１０に対して近接離間するのである。
【００３３】
また、固定型１０と基台１０１のそれぞれには、スライドガイド１０２の下部である開口部を挿入可能な溝部１０ａおよび溝部１０１ａが上下方向に形成されている。即ち、スライドガイド１０２が下降し、固定型１０及び基台１０１に近接すると、スライドガイド１０２の下部である開口部が溝部１０ａ及び溝部１０１ａに挿入されるのである（図１０及び図１１参照）。
【００３４】
さらに、クランクシャフトの製造装置１００には、可動型２０と固定型１０との間に、固定型１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０が上から順に配置されている。
【００３５】
具体的には、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０の平面視における形状は、スライドガイド１０２の平面視における内周形状と略同一に形成されており、それぞれがスライドガイド１０２の内周に沿って上下方向に摺動可能にスライドガイド１０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０のそれぞれは、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
【００３６】
また、可動型２０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、固定型１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型１０に対して近接可能かつ可動型２０が固定型１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０が上から順に配置されている。
【００３７】
具体的には、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０の左右方向長さは、スライドガイド１０２の内部の左右方向長さと略同一に形成されている。また、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０の前後方向長さは、スライドガイド１０２の内部の前後方向長さよりも短く形成されている。そして、それぞれがスライドガイド１０２の内周に沿って上下方向に摺動しつつ、前後方向にスライド可能にスライドガイド１０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０のそれぞれは、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向である上下方向と直交する方向のうち一つの方向である左右方向（後述する棒状素材Ｗの偏芯方向と直交する方向）には移動しないように拘束されているのである。
【００３８】
なお、本実施形態においては、前記ジャーナル型及びピン型の個数はそれぞれ３個及び４個で構成したが、それぞれの個数は限定されるものではなく、成形対象であるクランクシャフトの形状によって変更することができる。
【００３９】
そして、クランクシャフトの製造装置１００は成形前において、図１に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型２０における可動型側保持部２５で保持すると同時に、下端部を固定型１０における固定型側保持部１５で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０で挟持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０で挟持する構成としている。
【００４０】
クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でスライドガイド１０２を下降させる。そして、可動型２０及び第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０を、固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである（図１０及び図１１参照）。
【００４１】
次に、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００における偏芯機構について、図１から図８を用いて説明する。
前記固定型１０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、可動型２０には、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが配設されている。
【００４２】
具体的には、可動型２０の下面前部右端及び下面前部左端には、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌが下方に突出して配設されている。また、第一ジャーナル型３０の上面前部略中央部には、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部略中央部には、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌが下方に突出して配設されている。また、第二ジャーナル型４０の上面後部右端及び上面後部左端には、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部右端及び下面後部左端には、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌが下方に突出して配設されている。また、第三ジャーナル型５０の上面後部右寄り及び上面後部左寄りには、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌが上方に突出して配設され、下面前部略中央部には、第三偏芯ブロック５２Ｒ・５２Ｌが下方に突出して配設されている。そして、固定型１０の上面前部右端及び上面前部左端には、固定型偏芯ブロック１１Ｒ・１Ｌが上方に突出して配設されているのである。
【００４３】
可動型２０、第一ジャーナル型３０、及び、第一ピン型６０の具体的な構成について説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す如く、可動型２０の下面前部右端には可動型偏芯ブロック２２Ｒが、下面前部左端には可動型偏芯ブロック２２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＦ−Ｆ線断面図である。そして、それぞれの可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌには、水平面である可動型２０の下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面２４Ｒ・２４Ｌが形成されている（図１２参照）。また、可動型２０の下面略中央部には、棒状素材Ｗの上端部を保持する円形孔である可動型側保持部２５が形成されている。さらに、可動型側保持部２５の周囲には、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝２６が形成されている。
【００４４】
図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す如く、第一ジャーナル型３０の上面前部略中央部には、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部略中央部には、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図３（ｃ）は図３（ｄ）におけるＧ−Ｇ線断面図である。そして、それぞれの第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌ・３２Ｒ・３２Ｌには、水平面である第一ジャーナル型３０の上面及び下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面３３Ｒ・３３Ｌ・３４Ｒ・３４Ｌが形成されている。また、第一ジャーナル型３０の略中央部には、棒状素材Ｗのジャーナル部を挟持する円形孔である第一ジャーナル型側挟持部３５が上下方向に開口されている。さらに、第一ジャーナル型側挟持部３５の周囲には、上面及び下面のそれぞれに、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝３６Ｕ・３６Ｄが形成されている。
【００４５】
また、クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトを成形する際に、可動型２０と第一ジャーナル型３０とは近接する（図１１及び図１２（ｂ）参照）。その際、前記偏芯ブロックと干渉しあわないように、可動型２０の前部には切欠き部２７が、第一ジャーナル型３０の前部及び後部にはそれぞれ切欠き部３７Ｒ・３７Ｌ・３８Ｒ・３８Ｌが形成されている。即ち、可動型２０と第一ジャーナル型３０とが近接した際には、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌがそれぞれ切欠き部３７Ｒ・３７Ｌに挿入され、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌが切欠き部２７に挿入されることにより、それぞれの型が偏芯ブロックと干渉することを防いでいるのである。なお、切欠き部３８Ｒ・３８Ｌには、後述するように第二ジャーナル型４０の第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが挿入される。
【００４６】
上記の如く配設された可動型２０と第一ジャーナル型３０との間に、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌの傾斜面２４Ｒ・２４Ｌと、第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌの傾斜面３３Ｒ・３３Ｌと、に当接して、第一ピン型６０が配設される。詳細には、図４に示す如く、第一ピン型６０の前端部上側には当接面６１Ｒ・６１Ｌが水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面６１Ｒ・６１Ｌが傾斜面２４Ｒ・２４Ｌに対して当接しているのである。また、第一ピン型６０の前端部下側には図示しない当接面が水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面が傾斜面３３Ｒ・３３Ｌに対して当接しているのである。
【００４７】
また、図４に示す如く、第一ピン型６０の略中央部には、棒状素材Ｗのピン部を挟持する円形孔である第一ピン型側挟持部６５が上下方向に開口されている。さらに、第一ピン型側挟持部６５の周囲には、上面にクランクシャフトの肩部を形成する肩部溝６６Ｕが形成され、下面にクランクシャフトの肩部を形成する図示しない肩部溝が形成されている。
【００４８】
上記の如くクランクシャフトの製造装置１００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型２０と第一ジャーナル型３０とが近接することにより、可動型偏芯ブロック２２Ｒ・２２Ｌ及び第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌと当接する第一ピン型６０が後方にスライドするように構成されている。詳しくは、前記傾斜面２４Ｒ・２４Ｌ及び傾斜面３３Ｒ・３３Ｌの作用により、即ち傾斜面２４Ｒ・２４Ｌ及び傾斜面３３Ｒ・３３Ｌが第一ピン型６０の前端部を挟むようにして摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一ピン型６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００４９】
次に、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第二ピン型７０の具体的な構成について説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す如く、第一ジャーナル型３０には前記の通り、傾斜面３３Ｒ・３３Ｌ・３４Ｒ・３４Ｌが形成された第一偏芯ブロック３１Ｒ・３１Ｌ・３２Ｒ・３２Ｌが配設されている。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＨ−Ｈ線断面図である。
【００５０】
図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す如く、第二ジャーナル型４０の上面後部右端及び上面後部左端には、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが上方に突出して配設され、下面後部右端及び下面後部左端には、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図５（ｃ）は図５（ｄ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。そして、それぞれの第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌ・４２Ｒ・４２Ｌには、水平面である第二ジャーナル型４０の上面及び下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面４３Ｒ・４３Ｌ・４４Ｒ・４４Ｌが形成されている。また、第二ジャーナル型４０の略中央部には、棒状素材Ｗのジャーナル部を挟持する円形孔である第二ジャーナル型側挟持部４５が上下方向に開口されている。さらに、第二ジャーナル型側挟持部４５の周囲には、上面及び下面のそれぞれに、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝４６Ｕ・４６Ｄが形成されている。
【００５１】
また、第二ジャーナル型４０の後部には切欠き部４７Ｒ・４７Ｌが形成されている。即ち、第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０とが近接した際には、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌがそれぞれ切欠き部４７Ｒ・４７Ｌに挿入され、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌが切欠き部３８Ｒ・３８Ｌに挿入されることにより、それぞれの型が偏芯ブロックと干渉することを防いでいるのである。
【００５２】
上記の如く配設された第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０との間に、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌの傾斜面３４Ｒ・３４Ｌと、第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌの傾斜面４３Ｒ・４３Ｌと、に当接して、第二ピン型７０が配設される。詳細には、図６に示す如く、第二ピン型７０の後端部上側には当接面７１Ｒ・７１Ｌが水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面７１Ｒ・７１Ｌが傾斜面３４Ｒ・３４Ｌに対して当接しているのである。また、第二ピン型７０の後端部下側には図示しない当接面が水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面が傾斜面４３Ｒ・４３Ｌに対して当接しているのである。
【００５３】
また、図６に示す如く、第二ピン型７０の略中央部には、棒状素材Ｗのピン部を挟持する円形孔である第二ピン型側挟持部７５が上下方向に開口されている。さらに、第二ピン型側挟持部７５の周囲には、上面にクランクシャフトの肩部を形成する肩部溝７６Ｕが形成され、下面にクランクシャフトの肩部を形成する図示しない肩部溝が形成されている。
【００５４】
上記の如くクランクシャフトの製造装置１００は、クランクシャフトを成形する際に、第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０とが近接することにより、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌ及び第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌと当接する第二ピン型７０が前方にスライドするように構成されている。詳しくは、前記傾斜面３４Ｒ・３４Ｌ及び傾斜面４３Ｒ・４３Ｌの作用により、即ち傾斜面３４Ｒ・３４Ｌ及び傾斜面４３Ｒ・４３Ｌが第二ピン型７０の後端部を挟むようにして摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第二ピン型７０は前方への力を受けてスライドするのである。そして、第二ピン型７０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である前方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００５５】
次に、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、第三ピン型８０の具体的な構成について説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す如く、第二ジャーナル型４０には前記の通り、傾斜面４３Ｒ・４３Ｌ・４４Ｒ・４４Ｌが形成された第二偏芯ブロック４１Ｒ・４１Ｌ・４２Ｒ・４２Ｌが配設されている。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＪ−Ｊ線断面図である。
【００５６】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示す如く、第三ジャーナル型５０の上面後部右寄り及び上面後部左寄りには、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌが上方に突出して配設され、下面前部略中央部には、第三偏芯ブロック５２Ｒ・５２Ｌが下方に突出して配設されている。なお、図７（ｃ）は図７（ｄ）におけるＫ−Ｋ線断面図である。そして、それぞれの第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌ・５２Ｒ・５２Ｌには、水平面である第三ジャーナル型５０の上面及び下面に対する角度が傾斜角θ１となるように、傾斜面５３Ｒ・５３Ｌ・５４Ｒ・５４Ｌが形成されている。また、第三ジャーナル型５０の略中央部には、棒状素材Ｗのジャーナル部を挟持する円形孔である第三ジャーナル型側挟持部５５が上下方向に開口されている。さらに、第三ジャーナル型側挟持部５５の周囲には、上面及び下面のそれぞれに、クランクシャフトの肩部を形成する肩部溝５６Ｕ・５６Ｄが形成されている。
【００５７】
また、第三ジャーナル型５０の前部及び後部にはそれぞれ切欠き部５７Ｒ・５７Ｌ・５８Ｒ・５８Ｌが形成されている。即ち、第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０とが近接した際には、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌがそれぞれ切欠き部５７Ｒ・５７Ｌに挿入され、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌが切欠き部４７Ｒ・４７Ｌに挿入されることにより、それぞれの型が偏芯ブロックと干渉することを防いでいるのである。
【００５８】
また、図２に示す如く、第一偏芯ブロック３２Ｒ・３２Ｌと第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌとは左右方向に位置をずらして配設されている。これにより、第一ジャーナル型３０と第二ジャーナル型４０、第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０が近接した際に干渉することを防いでいるのである。
【００５９】
上記の如く配設された第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０との間に、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌの傾斜面４４Ｒ・４４Ｌと、第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌの傾斜面５３Ｒ・５３Ｌと、に当接して、第三ピン型８０が配設される。詳細には、図８に示す如く、第三ピン型８０の後端部上側には当接面８１Ｒ・８１Ｌが水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面８１Ｒ・８１Ｌが傾斜面４４Ｒ・４４Ｌに対して当接しているのである。また、第三ピン型８０の後端部下側には図示しない当接面が水平面からの角度が前記傾斜角θ１となるように形成されており、該当接面が傾斜面５３Ｒ・５３Ｌに対して当接しているのである。
【００６０】
また、図８に示す如く、第三ピン型８０の略中央部には、棒状素材Ｗのピン部を挟持する円形孔である第三ピン型側挟持部８５が上下方向に開口されている。さらに、第三ピン型側挟持部８５の周囲には、上面にクランクシャフトの肩部を形成する肩部溝８６Ｕが形成され、下面にクランクシャフトの肩部を形成する図示しない肩部溝が形成されている。
【００６１】
上記の如くクランクシャフトの製造装置１００は、クランクシャフトを成形する際に、第二ジャーナル型４０と第三ジャーナル型５０とが近接することにより、第二偏芯ブロック４２Ｒ・４２Ｌ及び第三偏芯ブロック５１Ｒ・５１Ｌと当接する第三ピン型８０が前方にスライドするように構成されている。詳しくは、前記傾斜面４４Ｒ・４４Ｌ及び傾斜面５３Ｒ・５３Ｌの作用により、即ち傾斜面４４Ｒ・４４Ｌ及び傾斜面５３Ｒ・５３Ｌが第三ピン型８０の後端部を挟むようにして摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第三ピン型８０は前方への力を受けてスライドするのである。そして、第三ピン型８０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である前方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００６２】
なお、第三ジャーナル型５０、固定型１０、及び、第四ピン型９０の具体的な構成については、可動型２０、第一ジャーナル型３０、及び、第一ピン型６０の構成を上下対象に配置したものと略同一であるため、説明を省略する。
【００６３】
前記第一ジャーナル型３０から第三ジャーナル型５０、及び、第一ピン型６０から第四ピン型９０は、左右に分割可能に構成されている。即ち、例えば図９（ａ）に示す如く、第一ジャーナル型３０は右側第一ジャーナル型３０Ｒと左側第一ジャーナル型３０Ｌとに分割できるのである。また、図９（ｂ）に示す如く、第一ピン型６０は右側第一ピン型６０Ｒと左側第一ピン型６０Ｌとに分割できるのである。
【００６４】
本実施形態においては、それぞれのジャーナル型及びピン型には電磁石が内蔵される。具体的には、図９（ａ）及び（ｂ）に示す如く、第一ジャーナル型３０及び第一ピン型６０にはそれぞれ電磁石３９・３９・・・、及び、電磁石６９・６９・・・が内蔵されている。そして、それぞれの型が棒状素材Ｗを挟持する際には電磁石３９・３９・・・、及び、電磁石６９・６９・・・が互いに引きあう方向に電流を流して型を一体化するのである。一方、それぞれの型を棒状素材Ｗから取外す際には電磁石３９・３９・・・、及び、電磁石６９・６９・・・が互いに反発しあう方向に電流を流して型を分割するのである。
なお、それぞれのジャーナル型及びピン型を一体化する方法は電磁石によるものに限らず、ばね等の付勢力を用いた構成や、ボルト等の締結部材を用いた構成にすることも可能である。
【００６５】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては上記の如く、可動型２０及び第一ジャーナル型３０から第三ジャーナル型５０を固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、各偏芯ブロックが棒状素材Ｗの軸方向に摺動し、それぞれの偏芯ブロックが第一ピン型６０から第四ピン型９０を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するように構成されているのである。
具体的には図１０及び図１１に示す如く、第一ピン型６０及び第四ピン型９０が後方にスライドし、第二ピン型７０及び第三ピン型８０が前方にスライドしてピン部を押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させて、クランクシャフトＣを成形するのである。
【００６６】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレスラムによる圧縮のみによって、棒状素材Ｗの圧縮加工と多気筒のクランクシャフトＣにおける全てのピン部の偏芯加工とを同時に行うことが可能となる。即ち、上下方向の圧縮力を各偏芯ブロックと第一ピン型６０から第四ピン型９０との摺動によって各傾斜面の作用で前後方向の押圧力に変換することにより、単一の圧縮手段によって上下方向の圧縮と前後方向の偏芯とを同時に行うことができるのである。
【００６７】
また、本実施形態においては上記の如く力の方向の変換機構として、偏芯ブロックとピン型との摺動を利用しているため、変換機構の剛性を高めることができる。即ち、リンク機構等と比較して高い剛性を得ることが可能であるため、冷間鍛造でクランクシャフトを成形する場合であっても、ピン部を偏芯させるために必要な偏芯力を容易に棒状素材Ｗに与えることができるのである。
【００６８】
また、本実施形態においては、前記変換機構は偏芯ブロックとピン型として全てがスライドガイド１０２に収納されている。即ち、装置の外部に別の機構を配設する必要がないため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合であっても装置構成をコンパクトにすることができるのである。
【００６９】
さらに、クランクシャフトの成形初期においては、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは小さいため、各ジャーナル型及び各ピン型のスライドガイド１０２に対する摺動性を確保することができる。一方、クランクシャフトの成形終期においては、棒状素材Ｗが圧縮されることによって内部の圧力が高まり、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは大きくなる。これにより、スライドガイド１０２によって棒状素材Ｗに対する十分な型締め力を得ることができるのである。また、棒状素材Ｗの型締めに際して他の部品を必要としないため、装置構成をコンパクトにすることができ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となるのである。
【００７０】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ１は、ピン型が可動型、ジャーナル型、又は、固定型に近接する幅である据え込み量ｈと、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯する偏芯量ｄと、の関係より算出される。
【００７１】
具体的には図１２（ａ）に示す如く、第一ピン型６０においては、成形前の状態における可動型２０及び第一ジャーナル型３０との間隔が据え込み量ｈとなる。実際は、クランクシャフトＣの成形後に図１２（ｂ）に示す状態となった際は、第一ピン型６０と可動型２０及び第一ジャーナル型３０との間には小さな隙間ができる。このため、実際の据え込み量ｈは、第一ピン型６０と、可動型２０及び第一ジャーナル型３０との成形前の状態における間隔の長さから前記隙間の長さを引いた長さとなる。ただし、本明細書においては便宜上、成形前の各図におけるピン型と可動型、ジャーナル型、又は、固定型との間隔を据え込み量ｈとして説明する。
また、図１２（ｂ）に示す如く、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯した長さが偏芯量ｄとなる。
【００７２】
それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ１は、上記の据え込み量ｈと偏芯量ｄとから、ｔａｎθ１が据え込み量ｈ／偏芯量ｄとなるように形成される。例えば可動型２０及び第一ジャーナル型３０においては、図１２（ａ）に示す如く、傾斜面２４Ｒ、傾斜面３３Ｒの傾斜角θ１が上記の関係を満たす大きさで形成されているのである。つまり、各偏芯ブロックの傾斜面の勾配は、偏芯量ｄだけピン型が偏芯すると据え込み量ｈだけピン型が可動型、ジャーナル型、又は、固定型に近接するように形成されるのである。
【００７３】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。換言すれば、成形するクランクシャフトの形状に応じて据え込み量ｈと偏芯量ｄの関係を調整する場合は、偏芯ブロックの傾斜角を変更すれば良い。具体的には、偏芯量ｄを大きくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を小さくし、偏芯量ｄを小さくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を大きくすれば良いのである。
【００７４】
また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては図１３に示す如く、可動型２０の可動型側保持部２５よりも固定型１０の側における、偏芯方向と反対側の面には、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における棒状素材Ｗの偏芯方向と反対側への変形を抑制する、可動型素材拘束部２６ａが形成されている。また、第一ピン型６０の第一ピン型側挟持部６５よりも可動型２０の側、及び、固定型１０の側における、偏芯方向側の面のそれぞれには、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における棒状素材Ｗの偏芯方向側への変形を抑制する、第一ピン型素材拘束部６６ａ・６６ａが形成される。
【００７５】
クランクシャフトの製造装置１００においては、図１３に示すように、可動型２０の可動型素材拘束部２６ａ並びにテーパ面２６ｂのそれぞれが棒状素材Ｗに与える力Ｐａ１１・Ｐａ１２、及び、棒状素材Ｗが第一ピン型６０のテーパ面６６ｂ並びに第一ピン型素材拘束部６６ａに与える力Ｐｂ１１・Ｐｂ１２が発生する。つまり、これらの力Ｐａ１１・Ｐａ１２・Ｐｂ１１・Ｐｂ１２の水平方向の合力が、第一ピン型６０に対する偏芯方向又は反偏芯方向の力となり、偏芯量ｄに影響を与えるのである。
【００７６】
ここで、可動型素材拘束部２６ａ及び第一ピン型素材拘束部６６ａは水平面に対して直立しているため、可動型素材拘束部２６ａが棒状素材Ｗに与える力Ｐａ１１、及び、棒状素材Ｗが第一ピン型素材拘束部６６ａに与える力Ｐｂ１２は、図１３に示す如く偏芯方向と同一の方向に向かってはたらく。
一方、テーパ面２６ｂ及びテーパ面６６ｂは水平面に対して傾斜しているため、テーパ面２６ｂが棒状素材Ｗに与える力Ｐａ１２、及び、棒状素材Ｗがテーパ面６６ｂに与える力Ｐｂ１１は、反偏芯方向に対して傾斜してはたらく。つまり、力Ｐａ１２及び力Ｐｂ１１のそれぞれの水平方向成分が反偏芯方向への合力としてはたらくため、力Ｐａ１１及び力Ｐｂ１２の偏芯方向への合力よりも小さくなるのである。
即ち、力Ｐａ１１・Ｐａ１２・Ｐｂ１１・Ｐｂ１２の水平方向の合力は偏芯方向にはたらき、第一ピン型６０の偏芯を促進する方向に加わるのである。
【００７７】
換言すれば、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては、可動型素材拘束部２６ａにより、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における前記偏芯方向と反対側への前記棒状素材Ｗの変形を抑制し、第一ピン型素材拘束部６６ａにより、棒状素材Ｗのピン部が偏芯する際における偏芯方向側への棒状素材Ｗの変形を抑制するように構成されているのである。
【００７８】
即ち、上記の如く構成することにより、ジャーナル部に対するピン部の偏芯量ｄを確保し易くしているのである。詳細には、力Ｐａ１１・Ｐａ１２・Ｐｂ１１・Ｐｂ１２の合力を偏芯方向、即ち第一ピン型６０の偏芯を促進する方向に加えることにより、ジャーナル部に対するピン部の偏芯量ｄをより大きくすることができるのである。換言すれば、プレスラムによる圧縮力を必要以上に大きくすることがなく、偏芯量ｄを得ることが可能となるのである。
【００７９】
なお、各ジャーナル型及び固定型１０と各ピン型との関係においても、上記と同様に構成されている。つまり、固定型１０及び各ジャーナル型と各ピン型との間にも同様に偏芯方向又は反偏芯方向に力が発生する構成としているが、可動型２０と第一ピン型６０における関係と同様のため省略する。
【００８０】
上記の如くクランクシャフトＣを成形した後でクランクシャフトＣを脱型する際には、図１４に示す如く、プレスラム、スライドガイド１０２、可動型２０を一体的に上昇させる。そして、第一ジャーナル型３０をクランクシャフトＣから取外す場合は、図１５に示す如く、治具１０５Ｒ・１０５Ｌで右側第一ジャーナル型３０Ｒと左側第一ジャーナル型３０Ｌをそれぞれクランプする。その後、電磁石３９・３９・・・が互いに反発しあう方向に電流を流して第一ジャーナル型３０を分割することにより、第一ジャーナル型３０をクランクシャフトＣから取外すのである。さらに、他のジャーナル型及びピン型についても同様に取外していくのである。
【００８１】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、スライドガイド１０２を上昇させるだけで各ジャーナル型及びピン型を分割できる状態となる。即ち、それぞれの型ごとにリング等の拘束部材で拘束する必要がないため、型開きの機構を単純化することが可能となる。これにより、成形後のクランクシャフトＣを型から取外す作業にかかる時間を短縮することができ、生産性を向上させることが可能となるのである。
【００８２】
上記の如く、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、まず、成形対象となる棒状素材Ｗの両端部のそれぞれを、固定型１０における固定型側保持部１５と、固定型１０に対して近接離間可能に配置される可動型２０における可動型側保持部２５と、で保持する。そして、棒状素材Ｗのジャーナル部を、固定型１０に対して近接離間可能に配置される第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、及び、第三ジャーナル型５０における第一ジャーナル型側挟持部３５、第二ジャーナル型側挟持部４５、及び、第三ジャーナル型側挟持部５５で挟持する。さらに、棒状素材Ｗのピン部を、固定型１０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、可動型２０のそれぞれの間隙に１個ずつ、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置される第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０における第一ピン型側挟持部６５、第二ピン型側挟持部７５、第三ピン型側挟持部８５、第四ピン型側挟持部９５、で挟持するのである。
【００８３】
上記の状態で、可動型２０及び第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０を固定型１０に近接させることにより棒状素材Ｗを軸方向に圧縮すると同時に、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【００８４】
ここで、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、固定型１０、第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０、及び、可動型２０のそれぞれの間隙に配置され、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成され、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０が当接した偏芯ブロックを、可動型２０及び第一ジャーナル型３０、第二ジャーナル型４０、第三ジャーナル型５０を固定型１０に近接させることにより棒状素材Ｗの軸方向に摺動させて、傾斜面の作用により、第一ピン型６０、第二ピン型７０、第三ピン型８０、及び、第四ピン型９０を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧するのである。
換言すれば、棒状素材Ｗを前記軸方向へ圧縮する圧縮力の方向が所定の傾斜角を有する面同士を摺動させて前記軸線と直交する方向へ変換されることにより、棒状素材Ｗのピン部を前記軸方向と垂直な偏芯方向へ押圧する押圧力が得られるのである。
【００８５】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレスラムによる圧縮のみによって、棒状素材Ｗの圧縮加工と多気筒のクランクシャフトＣにおける全てのピン部の偏芯加工とを同時に行うことが可能となる。即ち、上下方向の圧縮力を各偏芯ブロックと第一ピン型６０から第四ピン型９０との摺動によって前後方向の押圧力に変換することにより、単一の圧縮手段によって上下方向の圧縮と前後方向の偏芯とを同時に行うことができるのである。
【００８６】
また、本実施形態においては上記の如く力の方向の変換機構として、偏芯ブロックとピン型との摺動を利用しているため、変換機構の剛性を高めることができる。即ち、リンク機構等と比較して高い剛性を得ることが可能であるため、冷間鍛造でクランクシャフトを成形する場合であっても、ピン部を偏芯させるために必要な偏芯力を容易に棒状素材Ｗに与えることができるのである。
【００８７】
また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ１は、ピン型６０〜９０が可動型２０、ジャーナル型３０〜５０、又は、固定型１０に近接する幅である据え込み量ｈと、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯する偏芯量ｄと、の関係より算出するのである。
【００８８】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。換言すれば、成形するクランクシャフトの形状に応じて据え込み量ｈと偏芯量ｄの関係を調整する場合は、偏芯ブロックの傾斜角を変更すれば良い。具体的には、偏芯量ｄを大きくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を小さくし、偏芯量ｄを小さくする場合には偏芯ブロックの傾斜角を大きくすれば良いのである。
【００８９】
また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造方法においては、可動型２０、ジャーナル型３０〜５０、及び、ピン型６０〜９０を、固定型１０に対して近接離間可能に構成された枠体であるスライドガイド１０２に収納している。そして、可動型２０及びジャーナル型３０〜５０を、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束する。また、ピン型６０〜９０を、スライドガイド１０２によって、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向、即ち左右方向には移動しないように拘束するのである。
【００９０】
本実施形態においては上記の如く、変換機構の全てを偏芯ブロック及びピン型としてスライドガイド１０２に収納している。これにより、装置の外部に別の機構を配設する必要がないため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合であっても装置構成をコンパクトにすることができるのである。
【００９１】
さらに、クランクシャフトの成形初期においては、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは小さいため、各ジャーナル型及び各ピン型のスライドガイド１０２に対する摺動性を確保することができる。一方、クランクシャフトの成形終期においては、棒状素材Ｗが圧縮されることによって内部の圧力が高まり、スライドガイド１０２による各ジャーナル型及び各ピン型を拘束する強さは大きくなる。これにより、スライドガイド１０２によって棒状素材Ｗに対する十分な型締め力を得ることができるのである。また、棒状素材Ｗの型締めに際して他の部品を必要としないため、装置構成をコンパクトにすることができるのである。
【００９２】
［第二実施形態］
前記の第一実施形態においては、クランクシャフトにおけるピン部の偏芯量の大きさによって、偏芯ブロックの傾斜面の傾斜角θ１が定められる。例えば、偏芯量の小さいクランクシャフトの場合、図１６（ａ）に示す如く、偏芯ブロック２２Ｒ・３１Ｒの傾斜面２４Ｒ・３３Ｒの傾斜角θＨは大きくなる。一方、偏芯量の大きいクランクシャフトの場合、図１６（ｂ）に示す如く、偏芯ブロック２２Ｒ・３１Ｒの傾斜面２４Ｒ・３３Ｒの傾斜角θＬは小さくなるのである。
【００９３】
ここで、図１６（ａ）に示すように、必要な偏芯力を矢印ＦＢで示すと、傾斜面２４Ｒが第一ピン型６０を垂直に押圧する力は矢印ＦＨとなる。一方、図１６（ｂ）に示すように、必要な偏芯力の大きさが矢印ＦＢで変わらない場合、傾斜面２４Ｒが第一ピン型６０を垂直に押圧する力は矢印ＦＬとなり、矢印ＦＨに比べると大きくなる。
つまり、偏芯量の大きいクランクシャフトを成形する場合に、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角が小さくなると、ピン型との間での面圧が大きくなり、かじりを生じるおそれがあるのである。
【００９４】
上記の問題を解決する、本発明の第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００について、図１７を用いて説明をする。
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００は、前記実施形態と同様に、基台２０１の上面に固設された固定型２１０と、該固定型２１０に対して近接離間可能に配置される可動型２２０と、を備えている。また、固定型２１０の上方には図示しないプレスラムが基台２０１及び固定型２１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。そして、プレスラムの下面には枠体であるスライドガイド２０２が固設されている。
【００９５】
さらに、スライドガイド２０２の内側の上面には、平面視における外形がスライドガイド２０２の内周形状と略同一に形成された可動型２２０が配設されている。つまり、可動型２２０は、スライドガイド２０２によって、可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
また、固定型２１０と基台２０１のそれぞれには、スライドガイド２０２の下部である開口部を挿入可能な溝部２１０ａおよび溝部２０１ａが上下方向に形成されている。
【００９６】
さらに、クランクシャフトの製造装置２００には、可動型２２０と固定型２１０との間に、固定型２１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、及び、第三ジャーナル型２５０が上から順に配置されている。
【００９７】
具体的には、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、及び、第三ジャーナル型２５０の平面視における形状は、スライドガイド２０２の平面視における内周形状と略同一に形成されており、それぞれがスライドガイド２０２の内周に沿って上下方向に摺動可能にスライドガイド２０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、及び、第三ジャーナル型２５０のそれぞれは、スライドガイド２０２によって、可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
【００９８】
また、可動型２２０、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０、及び、固定型２１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型２１０に対して近接可能かつ可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０が上から順に配置されている。
【００９９】
具体的には、第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０の左右方向長さは、スライドガイド２０２の内部の左右方向長さと略同一に形成されている。また、第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０の前後方向長さは、スライドガイド２０２の内部の前後方向長さよりも短く形成されている。そして、それぞれがスライドガイド２０２の内周に沿って上下方向に摺動しつつ、前後方向にスライド可能にスライドガイド２０２の内部に収納されているのである。つまり、第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０のそれぞれは、スライドガイド２０２によって、可動型２２０が固定型２１０に対して近接離間する方向である上下方向と直交する方向のうち一つの方向である左右方向（後述する棒状素材Ｗの偏芯方向と直交する方向）には移動しないように拘束されているのである。
【０１００】
なお、本実施形態においては、前記ジャーナル型及びピン型の個数はそれぞれ３個及び４個で構成したが、それぞれの個数は限定されるものではなく、成形対象であるクランクシャフトの形状によって変更することができる。
【０１０１】
そして、クランクシャフトの製造装置２００は成形前において、図１７に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型２２０における可動型側保持部で保持すると同時に、下端部を固定型２１０における固定型側保持部で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０で保持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０で挟持する構成としている。
【０１０２】
クランクシャフトの製造装置２００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でスライドガイド２０２を下降させる。そして、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０を、固定型２１０と平行な状態のままで固定型２１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型２６０、第二ピン型２７０、第三ピン型２８０、及び、第四ピン型２９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。
【０１０３】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００においては、固定型２１０、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０、及び、可動型２２０に、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが前後方向にスライド可能に配設されている。
【０１０４】
前記偏芯ブロックは、具体的には、第一ピン型２６０から第四ピン型２９０のそれぞれを棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックである。
そして、第一偏芯ブロックは、第一ジャーナル型２３０の上面前端に配設される第一固定ブロック２３１Ｕと、第一ジャーナル型２３０の上面前部に配設され、第一ピン型２６０の前端と当接する第一スライドブロック２３２Ｕと、可動型２２０の下面前部に配設されて第一固定ブロック２３１Ｕと第一スライドブロック２３２Ｕとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロック２２１Ｄと、で構成される。
第二偏芯ブロックは、第一ジャーナル型２３０の下面後端に配設される第二固定ブロック２３１Ｄと、第一ジャーナル型２３０の下面後部に配設され、第二ピン型２７０の後端と当接する第二スライドブロック２３２Ｄと、第二ジャーナル型２４０の上面後部に配設されて第二固定ブロック２３１Ｄと第二スライドブロック２３２Ｄとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロック２４１Ｕと、で構成される。
第三偏芯ブロックは、第三ジャーナル型２５０の上面後端に配設される第三固定ブロック２５１Ｕと、第三ジャーナル型２５０の上面後部に配設され、第三ピン型２８０の後端と当接する第三スライドブロック２５２Ｕと、第二ジャーナル型２４０の下面後部に配設されて第三固定ブロック２５１Ｕと第三スライドブロック２５２Ｕとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロック２４１Ｄと、で構成される。
第四偏芯ブロックは、第三ジャーナル型２５０の下面前端に配設される第四固定ブロック２５１Ｄと、第三ジャーナル型２５０の下面前部に配設され、第四ピン型２９０の前端と当接する第四スライドブロック２５２Ｄと、固定型１０の上面前部に配設されて第四固定ブロック２５１Ｄと第四スライドブロック２５２Ｄとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロック２１１Ｕと、で構成されるのである。
【０１０５】
なお、固定型２１０、可動型２２０、及び、各ジャーナル型２３０〜２５０には、互いに近接した際に、それぞれの偏芯ブロックと干渉しあわないように切欠き部が形成されている（例えば、固定型２１０における切欠き部２１７や、可動型２２０における切欠き部２２７など）。即ち、例えば可動型２２０と第一ジャーナル型２３０とが近接した際には、第一固定ブロック２３１Ｕと第一スライドブロック２３２Ｕとが可動型２２０の切欠き部に挿入され、第一中央ブロック２２１Ｄが第一ジャーナル型２３０の切欠き部に挿入されるのである。
【０１０６】
上記の如くクランクシャフトの製造装置２００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型２２０と第一ジャーナル型２３０とが近接することにより、第一スライドブロック２３２Ｕと当接する第一ピン型２６０が後方にスライドするように構成されている。
【０１０７】
詳しくは、第一中央ブロック２２１Ｄが第一固定ブロック２３１Ｕと第一スライドブロック２３２Ｕとの間に挿入されることにより、図１８（ａ）に示す如く傾斜面２２３Ｄが傾斜面２３３Ｕと摺動し、傾斜面２２４Ｄが傾斜面２３４Ｕと摺動することにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一中央ブロック２２１Ｄ及び第一スライドブロック２３２Ｕが後方にスライドするのである。これにより、第一ピン型２６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型２６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【０１０８】
クランクシャフトの製造装置２００は、上記と同様に、第二スライドブロック２３２Ｄと当接する第二ピン型２７０が前方にスライドするように構成され、第三スライドブロック２５２Ｕと当接する第三ピン型２８０が前方にスライドするように構成され、第四スライドブロック２５２Ｄと当接する第四ピン型２９０が後方にスライドするように構成されているのである。
【０１０９】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレスラムによる圧縮のみによって、棒状素材Ｗの圧縮加工と多気筒のクランクシャフトＣにおける全てのピン部の偏芯加工とを同時に行うことが可能となる。即ち、上下方向の圧縮力を各偏芯ブロックと第一ピン型２６０から第四ピン型２９０との摺動によって前後方向の押圧力に変換することにより、単一の圧縮手段によって上下方向の圧縮と前後方向の偏芯とを同時に行うことができるのである。
【０１１０】
また、本実施形態においては上記の如く力の方向の変換機構として、偏芯ブロックとピン型との摺動を利用しているため、変換機構の剛性を高めることができる。即ち、リンク機構等と比較して高い剛性を得ることが可能であるため、冷間鍛造でクランクシャフトを成形する場合であっても、ピン部を偏芯させるために必要な偏芯力を容易に棒状素材Ｗに与えることができるのである。
【０１１１】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００においても、前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ２は、ピン型が可動型、ジャーナル型、又は、固定型に近接する幅である据え込み量ｈと、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯する偏芯量ｄと、の関係より算出される。
【０１１２】
具体的には図１８（ａ）に示す如く、第一ピン型２６０においては、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０との間隔が据え込み量ｈとなる。また、図１８（ｂ）に示す如く、ピン部がジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯した長さが偏芯量ｄとなる。
【０１１３】
それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ２は、上記の据え込み量ｈと偏芯量ｄとから、ｔａｎθ２が（据え込み量ｈ×４）／偏芯量ｄとなるように形成される。つまり、それぞれの傾斜面同士を摺動させることにより、一定の偏芯量を得るための傾斜面の横方向長さは半分となる。さらに、傾斜面を二組用いることにより、それぞれの傾斜面における傾斜面の横方向長さをさらに半分とすることができるのである。即ち、一定の偏芯量を得るための傾斜面の横方向長さを、前記第一実施形態の４分の１の長さにすることができるため、上記の式が得られるのである。例えば可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０においては、図１８（ａ）に示す如く、傾斜面２２３Ｄ・２２４Ｄ、傾斜面２３３Ｕ・２３４Ｕの傾斜角θ２が上記の関係を満たす大きさで形成されているのである。
【０１１４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。
また、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角を大きくして、かじりを防止する構成としている。具体的には前記の如く、傾斜面の傾斜角θ２を、前記第一実施形態における傾斜面の傾斜角θ１と比較して大きくすることができるため、各偏芯ブロックの傾斜面での面圧が小さくなり、かじりを発生しにくくできるのである。
【０１１５】
［第三実施形態］
前記の第二実施形態においてクランクシャフトを成形するときは、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０を固定型２１０に近接させる。その際に、可動型２２０、第一ジャーナル型２３０、第二ジャーナル型２４０、第三ジャーナル型２５０、及び、固定型２１０のそれぞれは、偏芯ブロックから反力を受ける。具体的には図１９に示す如く、可動型２２０及び第一ジャーナル型２３０は第一偏芯ブロックから矢印ａ２・ａ２で示す反力を受ける。また、第一ジャーナル型２３０及び第二ジャーナル型２４０は第二偏芯ブロックから矢印ｂ２・ｂ２で示す反力を受ける。また、第二ジャーナル型２４０及び第三ジャーナル型２５０は第三偏芯ブロックから矢印ｃ２・ｃ２で示す反力を受ける。また、第三ジャーナル型２５０及び固定型２１０は第四偏芯ブロックから矢印ｄ２・ｄ２で示す反力を受けるのである。
【０１１６】
上記の如く反力を受けた場合、第一ジャーナル型２３０には図１９の矢印αの方向にモーメントが発生し、また、第三ジャーナル型２５０には図１９の矢印βの方向にモーメントが発生する。これにより、クランクシャフトを成形する最中に、第一ジャーナル型２３０及び第三ジャーナル型２５０がスライドガイド２０２の中で傾斜し、かじりを生じるおそれがある。
【０１１７】
上記の問題を解決する、本発明の第三実施形態に係るクランクシャフトの製造装置３００について、図２０を用いて説明をする。
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置３００は、前記実施形態と同様に、基台３０１の上面に固設された固定型３１０と、該固定型３１０に対して近接離間可能に配置される可動型３２０と、を備えている。また、固定型３１０の上方には図示しないプレスラムが基台３０１及び固定型３１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。そして、プレスラムの下面には枠体であるスライドガイド３０２が固設されている。
【０１１８】
さらに、スライドガイド３０２の内側の上面には、平面視における外形がスライドガイド３０２の内周形状と略同一に形成された可動型３２０が配設されている。つまり、可動型３２０は、スライドガイド３０２によって、可動型３２０が固定型３１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
また、固定型３１０と基台３０１のそれぞれには、スライドガイド３０２の下部である開口部を挿入可能な溝部３１０ａおよび溝部３０１ａが上下方向に形成されている。
【０１１９】
さらに、クランクシャフトの製造装置３００には、可動型３２０と固定型３１０との間に、固定型３１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３３０、及び、第三ジャーナル型３５０が上から順に配置されている。
【０１２０】
また、可動型３２０、第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３４０、第三ジャーナル型３５０、及び、固定型３１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型３１０に対して近接可能かつ可動型３２０が固定型３１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型３６０、第二ピン型３７０、第三ピン型３８０、及び、第四ピン型３９０が上から順に配置されている。
【０１２１】
そして、クランクシャフトの製造装置３００は成形前において、図２０に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型３２０における可動型側保持部で保持すると同時に、下端部を固定型３１０における固定型側保持部で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３４０、第三ジャーナル型３５０で保持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型３６０、第二ピン型３７０、第三ピン型３８０、及び、第四ピン型３９０で挟持する構成としている。
【０１２２】
クランクシャフトの製造装置３００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でスライドガイド３０２を下降させる。そして、可動型３２０及び第一ジャーナル型３３０、第二ジャーナル型３４０、第三ジャーナル型３５０を、固定型３１０と平行な状態のままで固定型３１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型３６０、第二ピン型３７０、第三ピン型３８０、及び、第四ピン型３９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。
【０１２３】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置３００においては、固定型３１０、第二ジャーナル型３４０、及び、可動型３２０に、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが前後方向にスライド可能に配設されている。
【０１２４】
前記偏芯ブロックは、具体的には、第一ピン型３６０から第四ピン型３９０のそれぞれを棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックである。
そして、第一偏芯ブロックは、可動型３２０の下面前端に配設される第一固定ブロック３２２Ｄと、可動型３２０の下面前部に配設され、第一ピン型３６０の前端と当接する第一スライドブロック３２３Ｄと、第二ジャーナル型３４０の上面前部に配設されて第一固定ブロック３２２Ｄと第一スライドブロック３２３Ｄとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロック３４１Ｕと、で構成される。
第二偏芯ブロックは、第二ジャーナル型３４０の上面後端に配設される第二固定ブロック３４２Ｕと、第二ジャーナル型３４０の上面後部に配設され、第二ピン型３７０の後端と当接する第二スライドブロック３４３Ｕと、可動型３２０の下面後部に配設されて第二固定ブロック３４２Ｕと第二スライドブロック３４３Ｕとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロック３２１Ｄと、で構成される。
第三偏芯ブロックは、第二ジャーナル型３４０の下面後端に配設される第三固定ブロック３４２Ｄと、第二ジャーナル型３４０の下面後部に配設され、第三ピン型３８０の後端と当接する第三スライドブロック３４３Ｄと、固定型３１０の上面後部に配設されて第三固定ブロック３４２Ｄと第三スライドブロック３４３Ｄとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロック３１１Ｕと、で構成される。
第四偏芯ブロックは、固定型３１０の上面前端に配設される第四固定ブロック３１２Ｕと、固定型３１０の上面前部に配設され、第四ピン型３９０の前端と当接する第四スライドブロック３１３Ｕと、第二ジャーナル型３４０の下面前部に配設されて第四固定ブロック３１２Ｕと第四スライドブロック３１３Ｕとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロック３４１Ｄと、で構成されるのである。
【０１２５】
なお、固定型３１０、可動型３２０、及び、各ジャーナル型３３０〜３５０には、互いに近接した際に、それぞれの偏芯ブロックと干渉しあわないように切欠き部が形成されている。即ち、例えば可動型３２０と第一ジャーナル型３３０とが近接した際には、第一固定ブロック３２２Ｄと第一スライドブロック３２３Ｄとが第一ジャーナル型３３０の切欠き部に挿入され、第一中央ブロック３４１Ｕが可動型２２０の切欠き部に挿入されるのである。
【０１２６】
上記の如くクランクシャフトの製造装置３００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型３２０と第二ジャーナル型３４０とが近接することにより、第一スライドブロック３２３Ｄと当接する第一ピン型３６０が後方にスライドするように構成されている。
【０１２７】
詳しくは、第一中央ブロック３４１Ｕが第一固定ブロック３２２Ｄと第一スライドブロック３２３Ｄとの間に挿入されることにより、傾斜面同士が摺動し、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一中央ブロック３４１Ｕ及び第一スライドブロック３２３Ｄが後方にスライドするのである。これにより、第一ピン型３６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型３６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【０１２８】
クランクシャフトの製造装置３００は、上記と同様に、第二スライドブロック３４３Ｕと当接する第二ピン型３７０が前方にスライドするように構成され、第三スライドブロック３４３Ｄと当接する第三ピン型３８０が前方にスライドするように構成され、第四スライドブロック３１３Ｕと当接する第四ピン型３９０が後方にスライドするように構成されているのである。
【０１２９】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角を大きくして、かじりを防止することができる。具体的には、固定型３１０と第二ジャーナル型３４０、第二ジャーナル型３４０と可動型３２０というように、一つおきに偏芯ブロックを配設することにより、前記第二実施形態に比べて一定の偏芯量を得るための据え込み量を２倍確保することができるのである。これにより、それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ３は、ｔａｎθ３が（据え込み量ｈ×８）／偏芯量ｄとなるように形成される。即ち、第一実施形態に比べて一定の偏芯量を得るための傾斜面の縦方向長さを８倍にすることができるのである。
【０１３０】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、所望の偏芯量ｄ及び偏芯力を得ることが可能となる。即ち、偏芯ブロックの傾斜角を調整することにより、所定の据え込み量ｈに対する偏芯量ｄ及び偏芯力を変更することが可能となるのである。
また、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角を大きくして、かじりを防止する構成としている。具体的には、傾斜面の傾斜角θ３を、前記第二実施形態における傾斜面の傾斜角θ２と比較して大きくすることができるため、各偏芯ブロックの傾斜面での面圧が小さくなり、かじりを発生しにくくできるのである。
【０１３１】
また、本実施形態においては、偏芯ブロックは固定型３１０、第二ジャーナル型３４０、及び、可動型３２０のみに一つおきに配設されるため、第二実施形態におけるモーメントを発生しない。具体的には図２０に示す如く、可動型３２０及び第二ジャーナル型３４０は第一偏芯ブロック及び第二偏芯ブロックから矢印ａ３・ａ３及び矢印ｂ３・ｂ３で示す反力を受ける。また、第二ジャーナル型３４０及び固定型３１０は第三偏芯ブロック及び第四偏芯ブロックから矢印ｃ３・ｃ３及び矢印ｄ３・ｄ３で示す反力を受けるのである。
【０１３２】
上記の如く反力を受けた場合であっても、第二ジャーナル型３４０への力は相殺され、また、第一ジャーナル型３３０及び第三ジャーナル型３５０については力が加わらないため、各ジャーナル型にはモーメントが発生しないのである。即ち、クランクシャフトを成形する最中に、ジャーナル型３３０〜３５０がスライドガイド３０２の中で傾斜することがなく、かじりの発生を防止することができるのである。
【０１３３】
［第四実施形態］
前記の第三実施形態においては、大きな偏芯力が必要な場合は、偏芯ブロックの間に発生する垂直抗力を大きくする必要がある。このとき、偏芯ブロック間での摩擦力も増大するため、プレスラムによる成形荷重が増大するという問題がある。
【０１３４】
図２１（ａ）に、第三実施形態、及び、数値解析結果によるストロークと偏芯量との関係を示す。また、図２１（ｂ）に、それぞれにおけるストロークと偏芯力との関係を示す。
【０１３５】
図２１（ａ）のラインＬ１に示す如く、第三実施形態ではストロークの増加とともに偏芯量は一次関数的に増加するように構成されている。この場合、図２１（ｂ）のラインＬ１に示す如く、ストロークの増加に伴って偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ２は増加し、特に成形の終期には型形状が膨張することによる反力を受けるために、偏芯力が大幅に増加する結果となるのである。
一方、図２１（ａ）のラインＬ２に示す如く、数値解析によって成形初期で大きな偏芯量を与えて、成形終期で型形状が膨張することによる反力によって逆偏芯量ｄ１だけ逆に偏芯させた場合は、図２１（ｂ）のラインＬ２に示す如く、偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ１を一定に保つことができたのである。
【０１３６】
上記の知見に基づいて、成形荷重が増大するという問題を解決する、本発明の第四実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００について、図２２から図２６を用いて説明をする。
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００は、固定型４１０と、該固定型４１０に対して近接離間可能に配置される可動型４２０と、を備えている。また、固定型４１０の上方にはメインプレス４０７と第二プレス４０６ａ・４０６ｂからなる復動プレス機が固定型４１０に対して上下方向に近接離間可能に配設されている。メインプレス４０７の下面には、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂ、型締めスライドガイド４０３ａ・４０３ｂからなるスライドガイドが配設される。第二プレス４０６ａ・４０６ｂはメインプレス４０７に対して上下方向に摺動可能に構成されており、その下端は偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂと連結されている。つまり、第二プレス４０６ａ・４０６ｂがメインプレスに対して下方に摺動すると、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂは型締めスライドガイド４０３ａ・４０３ｂに対して下方にスライドするように構成されているのである。
【０１３７】
さらに、スライドガイドの内側の上面には、平面視における外形がスライドガイドの内周形状と略同一に形成された可動型４２０が配設されている。つまり、可動型４２０は、図２２に示す成形前の状態では、スライドガイドによって、可動型４２０が固定型４１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向には移動しないように拘束されているのである。
また、固定型４１０には、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂを挿入可能な溝部４１０ａが上下方向に形成されている。
【０１３８】
さらに、クランクシャフトの製造装置４００には、可動型４２０と固定型４１０との間に、固定型４１０に対して近接可能に構成される第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４３０、及び、第三ジャーナル型４５０が上から順に配置されている。
【０１３９】
また、可動型４２０、第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４４０、第三ジャーナル型４５０、及び、固定型４１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型４１０に対して近接可能かつ可動型４２０が固定型４１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０が上から順に配置されている。
【０１４０】
そして、クランクシャフトの製造装置４００は成形前において、図２２に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型４２０における可動型側保持部で保持すると同時に、下端部を固定型４１０における固定型側保持部で保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４４０、第三ジャーナル型４５０で保持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０で挟持する構成としている。
【０１４１】
クランクシャフトの製造装置４００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でメインプレス４０７と第二プレス４０６ａ・４０６ｂを下降させる。そして、可動型４２０及び第一ジャーナル型４３０、第二ジャーナル型４４０、第三ジャーナル型４５０を、固定型４１０と平行な状態のままで固定型４１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、後述するように第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。
【０１４２】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００においては、固定型４１０、第二ジャーナル型４４０、及び、可動型４２０に、それぞれの間隙に、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックが前後方向にスライド可能に配設されている。
【０１４３】
前記偏芯ブロックは、具体的には、第一ピン型４６０から第四ピン型４９０のそれぞれを棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックである。
そして、第一偏芯ブロックは、可動型４２０の下面前端に配設される第一固定ブロック４２２Ｄと、可動型４２０の下面前部に配設され、第一ピン型４６０の前端と当接する第一スライドブロック４２３Ｄと、第二ジャーナル型４４０の上面前部に配設されて第一固定ブロック４２２Ｄと第一スライドブロック４２３Ｄとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロック４４１Ｕと、で構成される。
第二偏芯ブロックは、第二ジャーナル型４４０の上面後端に配設される第二固定ブロック４４２Ｕと、第二ジャーナル型４４０の上面後部に配設され、第二ピン型４７０の後端と当接する第二スライドブロック４４３Ｕと、可動型４２０の下面後部に配設されて第二固定ブロック４４２Ｕと第二スライドブロック４４３Ｕとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロック４２１Ｄと、で構成される。
第三偏芯ブロックは、第二ジャーナル型４４０の下面後端に配設される第三固定ブロック４４２Ｄと、第二ジャーナル型４４０の下面後部に配設され、第三ピン型４８０の後端と当接する第三スライドブロック４４３Ｄと、固定型４１０の上面後部に配設されて第三固定ブロック４４２Ｄと第三スライドブロック４４３Ｄとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロック４１１Ｕと、で構成される。
第四偏芯ブロックは、固定型４１０の上面前端に配設される第四固定ブロック４１２Ｕと、固定型４１０の上面前部に配設され、第四ピン型４９０の前端と当接する第四スライドブロック４１３Ｕと、第二ジャーナル型４４０の下面前部に配設されて第四固定ブロック４１２Ｕと第四スライドブロック４１３Ｕとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロック４４１Ｄと、で構成されるのである。
【０１４４】
上記の如くクランクシャフトの製造装置４００は、クランクシャフトを成形する際に、可動型４２０と第二ジャーナル型４４０とが近接することにより、第一スライドブロック４２３Ｄと当接する第一ピン型４６０が後方にスライドするように構成されている。
【０１４５】
詳しくは、第一中央ブロック４４１Ｕが第一固定ブロック４２２Ｄと第一スライドブロック４２３Ｄとの間に挿入されることにより、傾斜面同士が摺動し、第一中央ブロック４４１Ｕ及び第一スライドブロック４２３Ｄが後方にスライドするのである。これにより、上下方向の力が水平方向への力に変換され、第一ピン型４６０は後方への力を受けてスライドするのである。そして、第一ピン型４６０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向である後方に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである。
【０１４６】
クランクシャフトの製造装置４００は、上記と同様に、第二スライドブロック４４３Ｕと当接する第二ピン型４７０が前方にスライドするように構成され、第三スライドブロック４４３Ｄと当接する第三ピン型４８０が前方にスライドするように構成され、第四スライドブロック４１３Ｕと当接する第四ピン型４９０が後方にスライドするように構成されているのである。
【０１４７】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００においては、偏芯ブロックの傾斜面における傾斜角θ４を、前記第三実施形態の傾斜面における傾斜角θ３よりもやや小さく形成している。即ち、それぞれの偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角θ４は、ｔａｎθ４が（据え込み量ｈ×８）／偏芯量ｄよりもやや小さくなるように形成されているのである。つまり、偏芯ブロックによるピン型の偏芯量が大きくなるように傾斜角を調整しているのである。
【０１４８】
そして、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置４００においては、クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除する構成としている。
【０１４９】
具体的には、成形初期においては、図２４に示す如く、メインプレス４０７と第二プレス４０６ａ・４０６ｂとを同時に下降させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮する。それと同時に、第一ピン型４６０、第二ピン型４７０、第三ピン型４８０、及び、第四ピン型４９０がピン部を棒状素材Ｗの軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材の軸心から偏芯させるのである。この際、傾斜面の傾斜角θ４に調整したことにより、必要な偏芯量に加えてさらに偏芯量（逆偏芯量）が与えられるのである。
【０１５０】
前記の如く必要な偏芯量と逆偏芯量とが与えられた後、成形終期においては、第二プレス４０６ａ・４０６ｂのみを下降させるのである。これにより、図２５に示す如く、偏芯スライドガイド４０２ａ・４０２ｂは型締めスライドガイド４０３ａ・４０３ｂに対して下方にスライドする。そして、それぞれの偏芯ブロックの前記ピン型に対する拘束がなくなり、押圧が解除されるのである。さらに、偏芯ブロックの拘束が解除されたことによって、クランクシャフトの偏芯が戻り、必要な偏芯量が確保できるのである。
【０１５１】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、成形荷重を低減することが可能となる。具体的には、図２６（ａ）のラインＬ３に示す如く、第四実施形態では成形初期で大きな偏芯量を与えて、成形終期で逆偏芯量ｄ２だけ逆に偏芯させたため、図２６（ｂ）のラインＬ３に示す如く、偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ３を第三実施形態における偏芯力（反偏芯力）Ｆｈ２よりも小さくすることができたのである。
【０１５２】
詳細には、座屈による偏芯効果が高い成形初期で偏芯力を付加することにより、偏芯を先行させる。そして、偏芯に使われるエネルギーを成形初期に分散させることにより、最大の成形荷重を低減させることができるのである。つまり、本実施形態においては、偏芯ブロックの傾斜面の傾斜角を、かじりが生じない程度に小さくして、成形初期に偏芯を先行させて逆偏芯量を確保したのである。その後、成形終期において偏芯ブロックの拘束を解除させて型形状が膨張することによる反力によって逆に偏芯させることにより、最大の成形荷重を小さくできたのである。
【符号の説明】
【０１５３】
１０ 固定型
２０ 可動型
３０ 第一ジャーナル型
４０ 第二ジャーナル型
５０ 第三ジャーナル型
６０ 第一ピン型
７０ 第二ピン型
８０ 第三ピン型
９０ 第四ピン型
１００ クランクシャフトの製造装置
Ｗ 棒状素材
Ｃ クランクシャフト
ｈ 据え込み量
ｄ 偏芯量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、固定型と可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型と、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型と、を備え、
成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型における固定型側保持部と前記可動型における可動型側保持部とで保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、前記ジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記ピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造装置であって、
前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置される、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックを備えるとともに、
前記ピン型は前記偏芯ブロックに当接しており、
前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記偏芯ブロックが前記棒状素材の軸方向に摺動し、前記傾斜面の作用により前記偏芯ブロックが前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、
ことを特徴とする、クランクシャフトの製造装置。
【請求項２】
前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出される、
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製造装置。
【請求項３】
前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型は、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納され、
前記可動型及び前記ジャーナル型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束され、
前記ピン型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束される、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項４】
前記偏芯ブロックは、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と当接するスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成される、
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項５】
前記ジャーナル型は前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成され、前記ピン型は前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成され、
前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、
前記第一偏芯ブロックは、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と当接する第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成され、
前記第二偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と当接する第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成され、
前記第三偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と当接する第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成され、
前記第四偏芯ブロックは、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と当接する第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成される、
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項６】
クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、
クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除する、
ことを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項７】
前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制する、可動型素材拘束部、固定型素材拘束部、及び、ジャーナル型素材拘束部、が形成され、
前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制する、第一ピン型素材拘束部が形成される、
ことを特徴とする、請求項１から請求項６の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項８】
棒状素材を軸線の方向へ圧縮しながら、前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧して座屈させる据え込み加工を行う、クランクシャフトの製造方法であって、
前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧する押圧力は、前記棒状素材を前記軸線方向へ圧縮する圧縮力の方向を、所定の傾斜角を有する面同士を摺動させることにより前記軸線と直交する方向へ変換したものである、
ことを特徴とする、クランクシャフトの製造方法。
【請求項９】
成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、固定型における固定型側保持部と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型における可動型側保持部と、で保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、固定型に対して近接離間可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接離間可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造方法であって、
前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置され、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成され、前記ピン型が当接した複数の偏芯ブロックを、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材の軸方向に摺動させて、前記傾斜面の作用により前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、
ことを特徴とする、クランクシャフトの製造方法。
【請求項１０】
前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出する、
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製造方法。
【請求項１１】
前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納し、
前記可動型及び前記ジャーナル型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束し、
前記ピン型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束する、
ことを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１２】
前記偏芯ブロックを、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と連結されるスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１１の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１３】
前記ジャーナル型を前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成し、前記ピン型を前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成し、
前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、
前記第一偏芯ブロックを、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と連結される第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成し、
前記第二偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と連結される第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成し、
前記第三偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と連結される第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成し、
前記第四偏芯ブロックを、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と連結される第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１１の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１４】
クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、
クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１３の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１５】
前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制し、
前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１４の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１】
固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、固定型と可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型と、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型と、を備え、
成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型における固定型側保持部と前記可動型における可動型側保持部とで保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、前記ジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記ピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造装置であって、
前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置される、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成された複数の偏芯ブロックを備えるとともに、
前記ピン型は前記偏芯ブロックに当接しており、
前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記偏芯ブロックが前記棒状素材の軸方向に摺動し、前記傾斜面の作用により前記偏芯ブロックが前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、
ことを特徴とする、クランクシャフトの製造装置。
【請求項２】
前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出される、
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製造装置。
【請求項３】
前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型は、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納され、
前記可動型及び前記ジャーナル型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束され、
前記ピン型は、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束される、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項４】
前記偏芯ブロックは、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と当接するスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成される、
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項５】
前記ジャーナル型は前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成され、前記ピン型は前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成され、
前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、
前記第一偏芯ブロックは、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と当接する第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成され、
前記第二偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と当接する第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成され、
前記第三偏芯ブロックは、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と当接する第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成され、
前記第四偏芯ブロックは、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と当接する第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成される、
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項６】
クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、
クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除する、
ことを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項７】
前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制する、可動型素材拘束部、固定型素材拘束部、及び、ジャーナル型素材拘束部、が形成され、
前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制する、第一ピン型素材拘束部が形成される、
ことを特徴とする、請求項１から請求項６の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項８】
棒状素材を軸線の方向へ圧縮しながら、前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧して座屈させる据え込み加工を行う、クランクシャフトの製造方法であって、
前記棒状素材のピン部を前記軸線と直交する方向へ押圧する押圧力は、前記棒状素材を前記軸線方向へ圧縮する圧縮力の方向を、所定の傾斜角を有する面同士を摺動させることにより前記軸線と直交する方向へ変換したものである、
ことを特徴とする、クランクシャフトの製造方法。
【請求項９】
成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、固定型における固定型側保持部と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型における可動型側保持部と、で保持し、前記棒状素材のジャーナル部を、固定型に対して近接離間可能に配置される少なくとも１個のジャーナル型におけるジャーナル型挟持部で挟持し、かつ、前記棒状素材のピン部を、前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接離間可能かつ前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に配置されるピン型における挟持部で挟持した状態で、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記ピン型が前記ピン部を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、クランクシャフトの製造方法であって、
前記固定型、ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に配置され、所定の傾斜角を有する傾斜面が形成され、前記ピン型が当接した複数の偏芯ブロックを、前記可動型及び前記ジャーナル型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材の軸方向に摺動させて、前記傾斜面の作用により前記ピン型を前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、
ことを特徴とする、クランクシャフトの製造方法。
【請求項１０】
前記偏芯ブロックにおける傾斜面の傾斜角は、前記ピン型が前記可動型、前記ジャーナル型、又は、前記固定型に近接する幅である据え込み量と、前記ピン部がジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯する偏芯量と、の関係より算出する、
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製造方法。
【請求項１１】
前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を、前記固定型に対して近接離間可能に構成された枠体に収納し、
前記可動型及び前記ジャーナル型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向には移動しないように拘束し、
前記ピン型を、前記枠体によって、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向のうち一つの方向には移動しないように拘束する、
ことを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１２】
前記偏芯ブロックを、前記ジャーナル型に配設される固定ブロックと、前記ピン型と連結されるスライドブロックと、前記固定ブロックと前記スライドブロックとの間にくさび状に介挿される中央ブロックと、で構成する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１１の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１３】
前記ジャーナル型を前記可動型側から順に配設される３個の第一ジャーナル型から第三ジャーナル型で構成し、前記ピン型を前記固定型、第一ジャーナル型から第三ジャーナル型、及び、可動型のそれぞれの間隙に前記可動型側から順に備えられる４個の第一ピン型から第四ピン型で構成し、
前記偏芯ブロックは、前記第一ピン型から第四ピン型のそれぞれを前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に押圧する、第一偏芯ブロックから第四偏芯ブロックであって、
前記第一偏芯ブロックを、前記可動型に配設される第一固定ブロックと、前記第一ピン型と連結される第一スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第一固定ブロックと前記第一スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第一中央ブロックと、で構成し、
前記第二偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第二固定ブロックと、前記第二ピン型と連結される第二スライドブロックと、前記第可動型に配設されて前記第二固定ブロックと前記第二スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第二中央ブロックと、で構成し、
前記第三偏芯ブロックを、前記第二ジャーナル型に配設される第三固定ブロックと、前記第三ピン型と連結される第三スライドブロックと、前記固定型に配設されて前記第三固定ブロックと前記第三スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第三中央ブロックと、で構成し、
前記第四偏芯ブロックを、前記固定型に配設される第四固定ブロックと、前記第四ピン型と連結される第四スライドブロックと、前記第二ジャーナル型に配設されて前記第四固定ブロックと前記第四スライドブロックとの間にくさび状に介挿される第四中央ブロックと、で構成する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１１の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１４】
クランクシャフトの成形初期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧力を大きく付与し、
クランクシャフトの成形終期には、前記偏芯ブロックの前記ピン型に対する押圧を解除する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１３の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１５】
前記可動型の前記可動型側保持部よりも固定型側と、前記固定型の前記固定型側保持部よりも可動型側と、前記ジャーナル型の前記ジャーナル型挟持部よりも可動型側及び固定型側と、における、前記偏芯方向と反対側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向と反対側への変形を抑制し、
前記ピン型の前記挟持部よりも可動型側及び固定型側における、前記偏芯方向側の面のそれぞれには、前記棒状素材のピン部が偏芯する際における前記棒状素材の前記偏芯方向側への変形を抑制する、
ことを特徴とする、請求項９から請求項１４の何れか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１１０５９２（Ｐ２０１１−１１０５９２Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０７６６（Ｐ２００９−２７０７６６）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【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２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【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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