JP2003225803A - クランクシャフトの旋削加工装置及びその旋削加工方法 - Google Patents
クランクシャフトの旋削加工装置及びその旋削加工方法Info
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Abstract
ンスの影響を受けず、精度良くクランクシャフトの偏芯
部の旋削加工が行える旋削加工装置及び旋削加工方法を
提供する。 【解決手段】 クランクシャフト(1)の両端を支持する
支持装置(21)と、支持装置(21)の少なくとも一端側から
クランクシャフト(1)をそのメインジャーナル(3)を中心
に回転させ、偏芯部(2)を回転駆動させる回転駆動装置
(20)と、偏芯部(2)の旋削加工を行なう工具(31)と、回
転駆動装置(20)により回転駆動された偏芯部(2)の回転
に同期させて、工具(31)の刃先位置をクランク回転さ
せ、偏芯部(2)の旋削加工を行なう刃具駆動ユニット(3
0)とを備える。
Description
の偏芯部の旋削加工を行なう旋削加工装置および旋削加
工方法に関する。
ピンジャーナルの切削加工においては、クランクシャフ
トのピンジャーナルをその軸と加工装置の主軸中心とを
一致させて回転させ、刃具により旋削加工を行う、いわ
ゆる旋盤加工と、クランクシャフトミラーによるミーリ
ング加工が、一般に採用されている。
ては、例えば特許番号第2589971号公報に記載さ
れたクランクシャフトの旋削機械が知られており、本発
明の従来技術として提示した図9を参照して同公報に示
された従来技術を説明する。図9は、同公報に記載され
たクランクシャフト旋削機械のチャック装置の説明図
(同公報の図4)にクランクシャフトの取付け状態を追
加掲載した図である。
うな、クランクシャフト100の支持、ピンジャーナル
102の回転駆動、及びピンジャーナル102の回転角
度位相決めを行うチャック142を有している。そし
て、このチャックの主な作用を説明すると、クランクシ
ャフト100の両端のメインジャーナル部を、左右のチ
ャック142にそれぞれ設けられたチャックセンタ17
5と、3つ爪159により支持し、加工対象のピンジャ
ーナル102の軸中心Aと旋削機械の主軸103の中心
Bとを一致させて、主軸103後方の図示しない回転駆
動装置によりピンジャーナル102の軸を中心に回転さ
せ、そして一方、ピンジャーナル102の軸方向および
軸径方向に移動自在とした図示しない工具台に設けた工
具(図示せず)によりピンジャーナル102の旋削加工
を行う。
の例であるが、この場合、ピンジャーナル102aを加
工後、これと180度位相の異なるピンジャーナル10
2bを加工するために、ピンジャーナル102bの軸中
心Dを主軸103の中心Bに一致させる段取り換え(い
わゆるピンジャーナル回転角度位相割り出し)が必要で
ある。このピンジャーナル回転角度位相割り出しは、3
つ爪159によりクランクシャフト100をチャッキン
グしたまま、割り出しシリンダ147によりカップリン
グ144を解除または締結し、チャック駆動軸105後
方の図示しない回転駆動装置により、チャック駆動軸1
05、二重リンク継ぎ手141を介して、チャック14
2と共にクランクシャフト100を、クランクシャフト
100の軸中心Cを中心に180度旋回させ、回転角度
位相割り出すことにより行われる。
ストローク(ピンジャーナル102の軸中心Aとクラン
クシャフト100の軸中心Cとの間の距離)のみが異な
るクランクシャフトを同一の加工機にランダムに流す場
合が多々あり、このために1/2ストローク段取り換え
を、迅速に行うことが要求されるが、この1/2ストロ
ーク段取り換えは、ピンジャーナル102の軸中心Aと
クランクシャフト100の軸中心Cとを含む面上で、主
軸103に対し、図示しない油圧シリンダによりチャッ
ク142に固着されたスライド119を所定の1/2ス
トローク分移動させることで行う、構成となっている。
り、チャック142とクランクシャフト100とは、主
軸103の中心Bから離接することになり、主軸103
の中心Bを中心とした回転アンバランス量が増減し、一
定しないこととなる。このアンバランス量を解消するた
め、本機ではバランスウエイト131を設け、これを図
示しない駆動装置により、上記スライド119の1/2
ストローク変換に対応した移動量に連動させて、上記ス
ライド119移動の反対方向に移動させる構造としてい
る。
よるミーリング加工の従来例としては、特開平8−25
103号公報、特開平11−90717号公報などに記
載の幾多の事例があり、これらは何れも、加工部位であ
るクランクシャフトの偏芯部の軸に直角な面内で、回転
させたフライスカッタの刃先を所定の軌跡で移動させる
ミーリング加工により、クランクシャフトの偏芯部(例
えばピンジャーナル)を所定の形状に加工する方式であ
る。
者の、特許番号第2589971号公報に記載されたク
ランクシャフトの旋削機械の従来技術においては、以下
のような問題がある。 (1)クランクシャフト100をそのメインジャーナル
の軸心を中心とせず、メインジャーナルの軸から偏芯し
たピンジャーナルの軸心を中心として回転させるため、
クランクシャフト自身のアンバランス量は勿論のこと、
これを支えるチャック142にも多大のアンバランス量
が発生する。このアンバランス量は、1/2ストローク
変換時に変化するが、譬えアンバランス量のキャンセル
機構を設けたとしても、軸の回転数を上げた場合、実用
上問題がない程度までにアンバランス量を除去すること
は殆ど不可能である。上記理由から、加工時に、回転ア
ンバランスの影響を受け、回転時の有害なワーク変位
や、ワークまたは機機系の振動などが発生して、良好な
加工精度が得られない。 (2)クランクシャフトなどの長尺軸物ワークを回転さ
せて加工する場合、重切削を可能とするか、または、良
好な仕上げ加工精度を得るためには、ワークをその両端
で支持するのに加えて、軸方向略中央の近傍で、かつ加
工部位と同一回転中心をもつ少なくとも1個所の軸部位
を補助サポート(いわゆるレスト)することにより、切
削負荷に抗するワークの曲げ剛性を上げることが必要不
可欠である。しかし、本従来技術では、クランクシャフ
トをピンジャーナルの軸を中心として回転させるため、
加工部位の近傍には回転中心を共有する軸部が無く、補
助サポート(レスト)できない。このため、重切削は困
難であり、また良好な仕上げ加工精度は期待できない。 (3)本従来技術においては、前述のように、1/2ス
トローク変換、ピンジャーナル回転角度位相割出し、ア
ンバランス量のキャンセルなどをチャック内で行う必要
から、チャックの構造が非常に複雑となり、高価とな
る。また、チャックの構造が非常に複雑なことから、故
障の要因となり易く、又は寿命が短いなどの問題があ
り、加えて、チャックには数多くの油圧アクチュエータ
を内蔵しており、これらへ給油する管路に多くの油圧回
転ジョイントを必要とし、これら油圧回転ジョイントの
シール部位から発生する油漏れの不具合などが懸念され
る。
や特開平11−90717号公報などに開示されたクラ
ンクシャフトミラーによるピンジャーナルのミーリング
加工の従来技術においては、これらは何れも、加工部位
であるクランクシャフトの偏芯部の軸に直角な面内で、
回転させたフライスカッタの刃先を加工軸部の外側の径
方向から軸中心に向かって、所定の軌跡で移動させて、
クランクシャフトの偏芯部(例えばピンジャーナル)を
ミーリング加工する方式である。この際、加工軸部のシ
ョルダー面はカッタの幅方向に突出したチップの刃先で
面加工される。ところが、カッタが回転しているので、
譬えカッタを軸方向に移動させたとしても、ショルダー
面(ジャーナル側面)と軸外径面とが交わるコーナ部に
おいて、軸方向に入り込んだ、いわゆるアンダーカット
された溝の加工はできない。クランクシャフトは、ピン
ジャーナルの幅方向の両端に研磨逃げ、またはディープ
ロールの前加工として、R溝加工を行う際、軸方向に入
り込んだ(アンダーカットされた)溝を必要とするケー
スが多々あるが、上記説明の理由から、ミーリングカッ
タによる加工ではこのアンダーカット溝加工ができず、
クランクシャフトミラーとは別個の機械による旋削工程
を追加する必要が生じる。
たものであり、チャックの構造が簡易で、ワークの回転
バランスの影響を受けず、精度良くクランクシャフトの
偏芯部の旋削加工が行えるクランクシャフトの旋削加工
装置及び旋削加工方法を提供することを目的としてい
る。
的を達成するために、第1発明は、クランクシャフトの
偏芯部の旋削加工を行なう旋削加工装置において、クラ
ンクシャフトの両端を支持する支持装置と、前記支持装
置の少なくとも一端側からクランクシャフトをそのメイ
ンジャーナルを中心に回転させ、前記偏芯部を回転駆動
させる回転駆動装置と、前記偏芯部の旋削加工を行なう
工具と、前記回転駆動装置により回転駆動された前記偏
芯部の回転に同期させて、前記工具の刃先位置をクラン
ク回転させ、前記偏芯部の旋削加工を行なう刃具駆動ユ
ニットとを備えたことを特徴とするクランクシャフトの
旋削加工装置としている。
をそのメインジャーナルの軸を中心として回転させるた
め、クランクシャフト自身の回転アンバランス量が無い
のは勿論のこと、これを支えるチャックは簡素な構造と
なり、このチャックにも回転時のアンバランス量の発生
は極めて少なくできる。従って、加工時に、回転アンバ
ランスの影響を受け、有害な回転時のワーク変位、ワー
クまたは機機系の振動などが発生して、良好な加工精度
が得られないといった不具合は起こらない。また、長尺
軸物を回転させて加工する場合、重切削を可能とする
か、又は、良好な仕上げ加工精度を得るためには、ワー
クをその両端で支持するのに加えて、軸方向中央近傍
で、少なくとも1個所の同一回転中心をもつ軸部位を補
助サポート(レスト)することにより、切削負荷に抗す
るワークの曲げ剛性を上げることが極めて有効である。
本発明によると、クランクシャフトをそのメインジャー
ナルの軸を中心として回転させるため、この回転中心を
共有し、ワーク長手中央近傍に位置する何れかのメイン
ジャーナル外径部を補助サポート(レスト)できる。よ
って、重切削を可能とし、また良好な仕上げ加工精度が
期待できる。本発明においては、前述の従来技術のよう
に、1/2ストローク変換、ピンジャーナル位相割出
し、アンバランス量の自動キャンセルなどをチャック内
で行う必要がないので、チャックの構造が非常に簡素化
され、その製作コストは安価ですむ。また、チャック
は、クランプ機能以外の機能は必要なく、内蔵している
油圧アクチュエータ等の部品の点数も少なく、構造が非
常にシンプルなことから、故障が極めて少なく、長寿命
化でき、加えて、油圧アクチュエータへ給油する管路が
少なくてすむことから、油圧回転ジョイントは少なく、
そのシール部位からの油漏れの懸念が無くなる。
部の旋削加工を行なう旋削加工装置において、クランク
シャフトの両端を支持する支持装置と、前記支持装置の
少なくとも一端側からクランクシャフトをそのメインジ
ャーナルを中心に回転させ、前記偏芯部を回転駆動させ
る回転駆動装置と、前記偏芯部の旋削加工を行なう工具
と、クランクシャフトの軸方向にそれぞれ平行な軸を有
する2つの刃具駆動主軸と、前記刃具駆動主軸の端面
に、それぞれ同一の偏芯量で突出して設けた偏芯ピン
と、先端部に前記工具を具備すると共に、前記2つの刃
具駆動主軸の軸間間隔と同一間隔で設けた前記偏芯ピン
の嵌合用の2つの偏芯ピン軸受を具備する工具台と、前
記2つの刃具駆動主軸の少なくともいずれか一方の軸を
回転駆動する駆動装置と、前記メインジャーナルを中心
にした偏芯部の回転に、前記駆動装置による工具台を介
した前記工具の刃先位置のクランク回転を同期させる同
期手段とを備えたことを特徴とするクランクシャフトの
旋削加工装置としている。
る効果に加えて、工具と、クランクシャフトの軸方向に
平行して設けられた2つの刃具駆動主軸と、その端面に
それぞれ同一の偏芯量で取付けられた偏芯ピンと、その
偏芯ピンに駆着され、かつ工具を装着した工具台との簡
易な構成で、工具の刃先位置のクランク回転運動を正確
に行える効果がある。
おいて、前記偏芯部の回転に同期させて、前記工具の刃
先位置をクランク回転させ、前記偏芯部の旋削加工を行
なう刃具駆動ユニットは、クランクシャフトの軸方向
(Z軸方向)及び軸直角方向(X軸方向)の少なくとも
何れか一方の方向に移動自在とされたことを特徴とする
クランクシャフトの旋削加工装置としている。
第2発明による効果に加えて、刃具駆動ユニットをワー
クの軸方向(Z軸方向)及び軸直角方向(X軸方向)の
少なくとも何れか一方の方向に移動自在な構成としたの
で、従来のクランクシャフトミラーでは加工できない、
クランクシャフトの偏芯部のショルダー面(側面)と軸
外径面とが交わるコーナ部において研磨逃げ、又はディ
ープロールの前加工として必要とされる、軸方向に入り
込んだR溝の加工が容易に可能となる。
の刃先位置から前記刃具駆動主軸中心までの偏芯量を、
クランクシャフトの1/2ストロークに合わせて設定す
る偏芯量調整手段を備えたことを特徴とするクランクシ
ャフトの旋削加工装置としている。
る効果に加えて、本偏芯量調整手段により、各クランク
シャフトの1/2ストロークに合わせて、工具の刃先位
置から刃具駆動ユニットの刃具駆動主軸中心までの偏芯
量を設定でき、1/2ストロークの異なるような種々の
クランクシャフトの加工が可能となる。
量調整手段は、前記刃具駆動主軸の後方よりアクチュエ
ータで軸方向に移動させる進退手段と、刃具駆動主軸の
端面側でこの軸方向推力を軸直角方向に変換して前記偏
芯ピンを偏芯量調整方向に移動させるピン移動手段とを
具備したことを特徴とするクランクシャフトの旋削加工
装置としている。
る効果に加えて、偏芯量調整手段は、アクチュエータで
軸方向に移動させる進退手段と、刃具駆動主軸の端面側
でこの軸方向推力を軸直角方向に変換して偏芯ピンを偏
芯量調整方向に移動させるピン移動手段とを具備する構
成にしたので、偏芯量の自動調整ができ、クランクシャ
フト加工ラインにおいて、1/2ストロークの異なるよ
うな種々のクランクシャフトのランダム流しによる加工
運転が可能となるので、加工ラインの生産性を向上でき
る。また、偏芯ピンを偏芯量調整方向に移動させるアク
チュエータを、工具台のクランク回転の駆動を行なう駆
動系内に設けず、その刃具駆動主軸の後方に設けたの
で、このアクチュエータの重量がアンバランス要因とな
らず、工具台のクランク回転駆動が円滑に行える。
量調整手段が、前記刃具駆動主軸の端面と前記偏芯ピン
後部との間に設けられ、かつ偏芯ピンの偏芯量調整方向
への複数の位置決めを段取り換えにより手動で行なう偏
芯量変更手段であることを特徴とするクランクシャフト
の旋削加工装置としている。
る効果に加えて、偏芯量調整手段は、偏芯ピンの偏芯量
調整方向への位置設定を手動で行なう構成としたので、
この装置の構造は簡素で、コンパクトとなり、しかも安
価に製作が可能である。
芯部の旋削加工を行なう旋削加工方法において、クラン
クシャフトの両端を支持し、その両端部の少なくとも一
端側からメインジャーナルを中心にクランクシャフトを
回転させると共に、前記メインジャーナルを中心にした
前記偏芯部の回転に同期させて工具の刃先位置をクラン
ク回転させ、前記偏芯部の旋削加工を行なうことを特徴
とするクランクシャフトの旋削加工方法としている。
る効果と同様の効果を得ることができる。
旋削加工を行なう旋削加工方法において、クランクシャ
フトの両端を支持し、その両端部の少なくとも一端側か
らメインジャーナルを中心にクランクシャフトを回転さ
せると共に、前記メインジャーナルを中心にした前記偏
芯部の回転に同期させて、クランクシャフトの軸方向に
平行に設けられた2つの刃具駆動主軸を回転させ、各刃
具駆動主軸の一端面に設けられたそれぞれの偏芯ピンを
介して工具台を回転駆動することにより、前記工具台に
設けた工具の刃先位置を前記偏芯部の回転に同期させて
クランク回転させ、前記偏芯部の旋削加工を行なうこと
を特徴とするクランクシャフトの旋削加工方法としてい
る。
る効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態を説明する。先ず、図1〜図7により第1実施
形態を説明する。
ト旋削加工機の概略を説明する。図1は本発明に係るク
ランクシャフト旋削加工機の斜視図である。ベッド60
上の前面の左右両端部には、加工すべきクランクシャフ
ト1(以下、ワークと呼ぶ)の両端部を支持し、回転駆
動モータ23,23により回転駆動させる2基の回転駆
動装置20,20が設けられており、これら両回転駆動
装置20,20の互いに対向する面には、ワーク1の両
端部を支持するための、チャック三つ爪21b,21b
及びチャック21a,21aを有する支持装置21,2
1がそれぞれ設けられている。2基の回転駆動装置2
0,20は、両支持装置21,21間の間隔をワーク1
の長さに合わせるため、ベッド60上に図示の左右方向
に設けたレール25に沿って移動自在に設けられてい
る。
サポータ24を設けており、この補助サポータ24に
は、前記レール25上を移動自在に、かつワーク1の中
央部近傍のメインジャーナル3の位置に位置決め自在に
設けられた補助サポータ本体24aと、この補助サポー
タ本体24aの上部に具備され、図示しない求心クラン
プにより、前記ワーク1の中央部近傍のメインジャーナ
ル3を補助サポートする補助サポータ爪24bとを備え
ている。そして、両支持装置21,21及びワーク1の
後方には、左右2基の刃具駆動ユニット30,30が設
置されており、これら2基の刃具駆動ユニット30,3
0は、ワーク1の軸方向(Z軸)と軸直角方向(図示の
前後方向のX軸)とにそれぞれ移動自在なZ軸スライド
42,42とX軸スライド41,41とを有するサドル
40,40上にそれぞれ載置されている。また、2基の
刃具駆動ユニット30,30のZ軸方向に対向する面側
には、それぞれX軸方向におけるワーク1側の一端側に
工具31,31を着脱可能に装着した、工具台32,3
2が設けられている。
駆動ユニット30,30を説明する。図2は本実施形態
の刃具の駆動方式説明図であり、図3は図2のU視概略
図である。また、図4は本実施形態の刃具駆動ユニット
を表した平面図であり、図5は本実施形態の偏芯量調整
手段を表した、図4におけるV−V断面図である。ただ
し、左右2基の刃具駆動ユニット30,30は、それぞ
れX軸に平行な面に対称である点を除けば同一の構成で
あるので、ここではその何れか一方の刃具駆動ユニット
30についてのみ説明する。
ト30は、C軸(ワーク1の軸芯)方向にそれぞれ平行
な軸(B軸)を有し、本体ベース30aに軸受36を介
して回転自在に支承された2つの刃具駆動主軸33a,
33bと、この刃具駆動主軸33a,33bの端面に、
それぞれの軸がC軸方向に平行で、かつ同一の偏芯量E
で突出して設けた偏芯ピン34a,34bと、ワーク1
側に工具31を有すると共に、前記偏芯ピン34a,3
4bを嵌合させるため、この工具31とは反対側の長手
方向に刃具駆動主軸33a,33bの軸間間隔と同一間
隔で設けた偏芯ピン軸受35a,35bを有する工具台
32と、これらをクランク回転駆動させる駆動装置38
と、偏芯量調整手段50とを備えている。そして、上記
駆動装置38は、駆動モータ38aと、主軸歯車箱37
内でこの駆動モータ38aに軸着されて駆動されるピニ
オンギヤ(図示せず)と、このピニオンギヤに噛み合
い、刃具駆動主軸33a,33bにそれぞれ固着された
同一歯数のギヤ38b,38bとを具備している。な
お、本発明の実施形態では1個の駆動モータ38aで2
つの刃具駆動主軸33a,33bを同期回転させている
が、前後何れか一方の主軸のみを駆動させ、他方の主軸
はこれに従動させる構造としてもよいのは勿論である。
示すように、刃具駆動主軸33a,33bの中心部位に
嵌挿し、かつその軸方向に進退する進退手段51と、こ
の進退手段51の軸方向の推力を軸直角方向すなわち偏
芯量調整方向に変換するピン移動手段52とを具備して
いる。そして、この進退手段51は、刃具駆動ユニット
30の本体ベース30aに取り付けた電動モータ51a
と、この電動モータ51aの回転力を軸方向の推力に変
換するため、一端側外周部に雄ねじを刻設され、かつ他
端部近傍を本体ベース30aに軸受51hを介して回転
自在に支承されたねじ51cと、前記電動モータ51a
の出力軸と前記ねじ51cの他端部とを継合するカップ
リング51bと、前記ねじ51cの雄ねじに螺合するナ
ット51dと、前記刃具駆動主軸33aの中心部位に嵌
挿し、前記ねじ51cの軸方向推力を偏芯量調整方向に
変換して前記ピン移動手段52を移動させるためにその
先端部にクサビ51iを設け、かつその基端側に軸受5
1gを設けた進退バー51eと、前記ナット51d及び
軸受51gを支承してこれらを本体ベース30aに対し
軸方向に進退自在としたスライド51fとを具備してい
る。なお、本発明の実施形態では進退バー51eの軸方
向推力を与えるアクチュエータとして電動モータ51a
を用いたが、これに限定されず、C軸中心に前記ねじ5
1cを回転または揺動させる流体圧作動のアクチュエー
タに換えてもよく、または直動型の流体圧作動シリンダ
を採用して前記進退バーに直接軸方向推力を与えても何
ら問題はない。
ャフト旋削加工機においては、ワーク1の回転駆動モー
タ23、23と、工具31,31の駆動モータ38a,
38aとは何れも電気サーボモータを採用し、これらの
回転を同期させる同期制御装置を設けている。本機のこ
れらの同期は電気制御で行っているが、本発明はこれに
限定されず、例えば電気制御を用いず、ワーク1の回転
駆動軸と、工具31を駆動している刃具駆動主軸33
a,33bとをギヤ又はタイミングベルトなどで連結し
て、機械的に同期をとる方式をとってもよい。
るクランクシャフト旋削加工機の作動を説明する。 (1)先ず、ワーク1の加工前に、クランクシャフト加
工機の事前設定として図5に示す偏芯量調整手段50に
より、工具台32の2つの偏芯ピン34a,34bのそ
れぞれの偏芯量をワーク1の1/2ストローク寸法(図
2におけるE寸法)に自動的に合わせる設定を行う。こ
の作動は、以下のようにして行なわれる。すなわち、図
示しないNC装置に各ワーク1に応じて設定された1/
2ストローク寸法の数値に基づき、このNC装置から出
力される所定の作動指令により電動モータ51aを回転
させてねじ51cを回転させ、該電動モータ51aの回
転力を軸方向の推力に変換して進退バー51eをその軸
心方向へ前進又は後退させる。そして、進退バー51e
の先端部のクサビ51iにより、軸方向の推力を偏芯量
調整方向に変換してピン移動手段52を所定量移動さ
せ、偏芯ピン34a,34bを偏芯量調整方向へ移動
し、それぞれの偏芯量を同一のE寸法に位置決めする。
また、上記偏芯量調整手段50の設定に加えて、クラン
クシャフト加工機の他の事前設定として、2基の回転駆
動装置20,20をレール25に沿って移動させること
により、両支持装置21,21間の間隔をワーク1の長
さに合わせておく。さらに、両支持装置21,21の位
置設定に加えて、これら両支持装置21,21の間に設
けた補助サポータ24をレール25に沿って移動させ
て、ワーク1の中央部近傍の所定のメインジャーナル3
の位置に移動させ、補助サポータ爪24bでのクランプ
の準備をしておく。
手段50を、上記構成によりその偏芯量の自動調整がで
きるようにしたので、クランクシャフト加工ラインにお
いて、1/2ストロークの異なる種々のクランクシャフ
トをランダムに流す加工運転が可能となり、クランクシ
ャフト加工ラインの生産性を著しく向上できる。また、
偏芯ピン34a,34bを偏芯調整方向に移動させるア
クチュエータを、工具台32のクランク駆動系に設け
ず、その刃具駆動主軸33a,33bの後方に設けたの
で、このアクチュエータの重量が工具台32の回転時の
アンバランス要因とならず、工具台32のクランク運動
が非常に円滑に行える。
支持装置21,21の間に搬入し、それぞれのチャック
三つ爪21b,21bで、ワーク1の両端のメインジャ
ーナル部を把持すると共に、ピンジャーナル2aのC軸
(図2参照)回りの回転角度位相θを図示しない位相決
め手段で所定の位相に位置決めする。そして、補助サポ
ータ24の補助サポータ爪24bでワーク1の略中央部
近傍のメインジャーナル3を把持することにより、補助
レストし、切削負荷に抗するワーク1の曲げ剛性を高め
る。
ャフトをピンジャーナルの軸中心D(図9参照)を中心
として回転させるため、加工部位の近傍には回転中心を
共有する軸部が無く、補助サポート(レスト)できなか
ったが、本発明では、ワーク1をメインジャーナル3の
軸Cを中心として回転させるため、ワーク1の中央部近
傍のメインジャーナル3を把持して補助サポート(レス
ト)できる。よって、重切削が可能となり、又は良好な
仕上げ加工精度が得られる。
が、まず、本機の作動メカニズムを図2、図3により説
明する。図2において、ワーク1は回転駆動モータ23
によりそのメインジャーナル3を中心軸(C軸)として
回転され、加工対象であるワーク1の偏芯部2(ピンジ
ャーナル2a)はその中心がC軸から偏芯量E隔たった
状態で、C軸を中心に回転する。一方、刃具駆動ユニッ
ト30においては、C軸方向にそれぞれ平行な軸(B
軸)を有する2つの刃具駆動主軸33a,33bを、駆
動モータ38aにより、図示しないピニオンギヤと、こ
のピニオンギヤに噛み合い、各刃具駆動主軸33a,3
3bにそれぞれ固着された同一歯数のギヤ38b,38
bとを介して、前記のワーク1の回転と同期回転させ
る。これにより、ワーク1側に工具31を有し、かつこ
の工具31とは反対側の長手方向に、刃具駆動主軸33
a,33bの軸間間隔と同一間隔で設けた偏芯ピン軸受
35a,35bを有する工具台32は、刃具駆動主軸3
3a,33bの端面に、それぞれの軸がC軸方向に平行
で、かつ同一の偏芯量Eで突出して設けられ、偏芯ピン
軸受35a,35bに嵌合した偏芯ピン34a,34b
を介して、ピンジャーナル2a(偏芯部2に相当)の前
記クランク回転と同期して、クランク回転される。
ーナル2aのクランク回転と同一のクランク回転を行う
ことができ、工具31の刃先位置の軌跡は、半径Eのク
ランク運動を行うことが可能となる。機械の初期設定と
して、刃具駆動主軸33a,33bの回転角度θと、ワ
ーク1の回転角度θとを共に零に合わると共に、刃先の
高さhをピンジャーナル2aの中心軸高さに合わせてお
く。そして、ピンジャーナル2aの回転(角度θ)に合
わせて、刃具駆動主軸33a,33bを同期回転(角度
θ)すれば、工具31の刃先位置の軌跡はピンジャーナ
ル2aの外径部を創成することができる。図2からわか
るように、ピンジャーナル2aの外径は刃先位置のX軸
方向のワーク1への接近距離で決定され、ワーク1の偏
芯部2の中心と工具31の刃先位置との間の距離がピン
ジャーナル2aの外径の半径となる。
り、次の特有の効果が得られる。クランクシャフトをそ
のメインジャーナルの軸心を中心として回転させるた
め、クランクシャフト自身の回転アンバランス量が無い
のは勿論のこと、前述のように従来技術においては、1
/2ストローク変換、ピンジャーナル位相割出し、アン
バランス量キャンセルなどをチャック内で行う必要か
ら、チャックの構造が非常に複雑となっていたが、本発
明のチャックは極めて簡素な構造となり、よってチャッ
クにおいても回転時のアンバランス量の発生は極めて少
なくできる。従って、ピンジャーナル軸を中心に回す従
来技術に比して、加工時に回転アンバランスの影響を受
け難く、回転時の有害なワーク変位、ワーク又は機機系
の振動などの発生を防止して、より優れた加工精度が得
られる。
雑なことから、そのコストは高価となっていたが、本発
明においては、1/2ストローク変換、ピンジャーナル
位相割出し、アンバランス量の自動キャンセルなどをチ
ャック内で行う必要がないので、チャックの構造が非常
に簡素化され、その製作コストを安価にできる。また、
チャックは、クランプ機能以外の機能は必要なく、内蔵
している油圧アクチュエータ等の構成部品の点数も少な
く、構造が非常にシンプルなことから、故障、寿命など
に問題が極めて少なく、加えて、油圧アクチュエータへ
給油する管路が少なくてすむことから、油圧回転ジョイ
ントは少なく、そのシール部位からの油漏れの懸念がな
くなる。上記の効果に加えて、工具31と、クランクシ
ャフトの軸方向に平行して設けられた2つの刃具駆動主
軸33a,33bと、刃具駆動主軸33a,33bの端
面にそれぞれ同一の偏芯量で取付けられた偏芯ピン34
a,34bと、その偏芯ピン34a,34bに回動自在
に取着され、先端部に工具31を装着した工具台32と
の簡易な構成で、刃先位置のクランク回転運動を正確に
行なうことができるなどの効果がある。
する。この加工は、Z軸スライド42を移動させて、工
具31を加工対象のピンジャーナル2aの長手方向の所
定位置に位置決めを行った後、刃具駆動ユニット30を
駆動して、工具刃先31aの位置を、クランクシャフト
のC軸を中心にしたピンジャーナル2aの回転に同期さ
せてクランク回転させる。そして、工具刃先31aの位
置をクランク回転させた状態で、X軸スライド41を移
動させて、工具31をピンジャーナル2aの径方向へ接
離させると共に、Z軸スライド42を移動させて工具3
1をピンジャーナル2aの軸心方向へ移動し、ピンジャ
ーナル2aが所定の外径形状となるような旋削加工を行
なう。
ンダーカットR溝形状加工の説明図であり、例えば、こ
のピンジャーナル2aを、図6に示すような外径形状、
即ち、ピンジャーナル2aの左右両側に、ピンジャーナ
ル2aの軸方向に入込んだアンダーカットR溝2c、及
びピンジャーナルスラスト2bを有する外径形状に旋削
加工する場合は、まず、左右何れか一方の刃具駆動ユニ
ット30に設けた工具刃先31aを、クランクシャフト
のC軸を中心にしたピンジャーナル2aの回転に同期さ
せてクランク回転させた状態で、工具刃先31aのZ軸
位置を、図6において左側のピンジャーナルスラスト2
bに合わせた後、工具刃先31aをX軸方向のピンジャ
ーナル2a側に送り込み、ピンジャーナルスラスト2b
の加工を行う。次に、このピンジャーナルスラスト2b
の加工後、X軸とZ軸との同時制御(円弧補間)により
工具刃先31aを移動させ、図6左側のアンダーカット
R溝2cを所定の加工形状に旋削加工する。続いて、図
示右側のピンジャーナルスラスト2b及びアンダーカッ
トR溝2cを所定の加工形状に旋削加工する場合は、上
記で使用した刃具駆動ユニット30とは他方側の刃具駆
動ユニット30に設けた工具刃先31aを使用して、上
記加工方法に順じて工具刃先31aの位置を制御し、旋
削加工を行えばよい。なお、上記においてはピンジャー
ナルスラスト2bと共にアンダーカットR溝2cを加工
する例を示したが、アンダーカットR溝2cのみを加工
するケースにおいても適用可能である。
果が得られる。本発明においては、刃具駆動ユニットを
クランクシャフトの軸方向(Z軸方向)に移動自在な構
成としたので、従来のクランクシャフトミラーでは加工
できない、クランクシャフトの偏芯部(ピンジャーナル
部)のショルダー面(側面)と軸外径面とが交わるコー
ナ部において、研磨逃げ、またはディープロールの前加
工として必要とされる軸方向に入り込んだ(アンダーカ
ットされた)R溝の加工が容易に可能となる。
トR溝の任意形状加工の説明図であり、図7に示すよう
に、ピンジャーナル2aをアンダーカットの無いR溝及
びピンジャーナルスラスト2bよりなる外径形状に旋削
加工する場合もあるが、この場合においても上記図6に
示した加工例と同様に旋削加工できる。
調整を自動で行う偏芯量調整手段50としていたが、こ
の偏芯量の段取り換えを手動で行う構成としてもよい。
第2実施形態の偏芯量調整手段として、図8によって、
手動により偏芯量の段取り換えを行う偏芯量変更手段7
0を説明する。図8は、本実施形態の偏芯量調整手段の
断面図である。なお、図8において、第1実施形態の構
成要素と同じ要素には同一符号を付している。
a、33bの端面にそれぞれ位置決め用として、刃具駆
動主軸33a、33bの中心とその中心との間の距離を
種々のワーク1の1/2ストローク寸法(E)に合わせ
て穿設された複数のピン孔71と、これらのピン孔71
に挿嵌するピン72aを一端側に設け、他端側にこのピ
ン72aの軸心と同一中心を有する偏芯ピン72bを設
けたピン支持手段72、72と、先端部に工具31を装
着すると共に、両刃具駆動主軸33a、33bの軸間間
隔と同一間隔で偏芯ピン72b嵌合用の2つの偏芯ピン
軸受35a、35bを設けた工具台32とを具備してい
る。上述の如く、偏芯量変更手段70は、偏芯ピン72
bの位置の設定を手動で行なう構成としたので、この装
置の構造は簡素で、コンパクトとなり、しかも安価に製
作が可能である。
ような効果を奏する。 (1)本発明によると、クランクシャフトをそのメイン
ジャーナルの軸を中心として回転させるため、クランク
シャフト自身の回転アンバランス量が無いのは勿論のこ
と、これを支えるチャックは簡素な構造となるのでこの
チャックにおいても回転時のアンバランス量の発生は極
めて少なくできる。従って、加工時に、回転アンバラン
スの影響を受け難く、有害な回転時のワーク変位、ワー
ク又は機機系の振動などの発生を無くして、非常に良好
な加工精度が得られる。また、本発明では、クランクシ
ャフトをそのメインジャーナル軸を中心として回転させ
るため、この回転中心を共有し、かつワーク長手中央近
傍に位置する何れかのメインジャーナル外径部を補助サ
ポート(レスト)できるので、重切削ができ、又は良好
な仕上げ加工精度が期待できる。前述のように、本発明
においては、1/2ストローク変換、ピンジャーナル位
相割出し、アンバランス量の自動キャンセルなどをチャ
ック内で行う必要がないので、チャックの構造が非常に
簡素化され、その製作コストを安価にできる。またチャ
ックは、クランプ機能以外の機能は必要なく、内蔵して
いる油圧アクチュエータ等部品の点数も少なく、構造が
非常にシンプルなことから、故障、寿命などに問題が極
めて少なく、加えて、油圧アクチュエータへ給油する管
路が少なくてすむことから、油圧回転ジョイントは少な
く、そのシール部位からの油漏れの懸念が無くなる。
に平行して設けられた2つの刃具駆動主軸と、各刃具駆
動主軸の端面にそれぞれ同一の偏芯量で取付けられた偏
芯ピンと、各偏芯ピンに回動自在に取着され、かつ前記
工具を装着した工具台との簡単な構成で、刃先位置のク
ランク回転運動を正確に行なうことができる。
(Z軸方向)及び軸直角方向(X軸方向)の少なくとも
何れか一方の方向に移動自在な構成としたので、従来の
クランクシャフトミラーでは加工できない、クランクシ
ャフトの偏芯部のショルダー面(側面)と軸外径面とが
交わるコーナ部において、研磨逃げ、又はディープロー
ルの前加工として必要とされる軸方向に入り込んだ(ア
ンダーカットされた)R溝の加工が容易に可能となる。
り、クランクシャフトの1/2ストロークに合わせて、
工具の刃先位置から刃具駆動ユニットの刃具駆動主軸中
心までの偏芯量を設定でき、1/2ストロークの異なる
種々のクランクシャフトの加工が容易に可能となる。
軸方向に移動させる進退手段と、刃具駆動主軸の端面側
でこの軸方向推力を軸直角方向に変換して偏芯ピンを偏
芯量調整方向に移動させるピン移動手段と、により自動
方式とすれば、偏芯量の自動調整ができ、クランクシャ
フト加工ラインにおいて、1/2ストロークの異なる種
々のクランクシャフトのランダム流しによる加工運転が
可能となるので、加工ラインの生産性を向上できる。ま
た、偏芯ピンを移動させるアクチュエータを、工具台の
クランク駆動系に設けず、その刃具駆動主軸の後方に設
けたので、このアクチュエータの重量が回転アンバラン
スの要因とならず、工具台のクランク運動が円滑に行え
る。
設定を手動で行なう構成とすれば、本旋削加工装置の構
造は簡素で、かつコンパクトとなり、しかも安価に製作
ができる。
視図である。
る。
明図である。
加工の説明図である。
る。
ャック装置の説明図である。
ピンジャーナル、2b…ピンジャーナルスラスト、2c
…アンダーカットR溝、2d…R溝、3…メインジャー
ナル、20…回転駆動装置、21…支持装置、21a…
チャック、21b…チャック三つ爪、23…回転駆動モ
ータ、24…補助サポータ、24b…補助サポータ爪、
25…レール、24a…補助サポータ本体、24b…補
助サポータ爪、30…刃具駆動ユニット、30a…本体
ベース、31…工具、31a…工具刃先、32…工具
台、33a,33b…刃具駆動主軸、34a,34b…
偏芯ピン、35a,35b…偏芯ピン軸受、36…軸
受、37…主軸歯車箱、38…駆動装置、38a…駆動
モータ、38b…ギヤ、40…サドル、41…X軸スラ
イド、42…Z軸スライド、50…偏芯量調整手段、5
1…進退手段、51a…電動モータ、51b…カップリ
ング、51c…ねじ、51d…ナット、51e…進退バ
ー、51f…スライド、51g,51h…軸受、51i
…クサビ、52…ピン移動手段、60…ベッド、70…
偏芯量変更手段、71…ピン孔、72…ピン支持手段、
72a…ピン、72b…偏芯ピン。
Claims (8)
- 【請求項1】 クランクシャフト(1)の偏芯部(2)の旋削
加工を行なう旋削加工装置において、 クランクシャフト(1)の両端を支持する支持装置(21)
と、 前記支持装置(21)の少なくとも一端側からクランクシャ
フト(1)をそのメインジャーナル(3)を中心に回転させ、
前記偏芯部(2)を回転駆動させる回転駆動装置(20)と、 前記偏芯部(2)の旋削加工を行なう工具(31)と、 前記回転駆動装置(20)により回転駆動された前記偏芯部
(2)の回転に同期させて、前記工具(31)の刃先位置をク
ランク回転させ、前記偏芯部(2)の旋削加工を行なう刃
具駆動ユニット(30)とを備えたことを特徴とするクラン
クシャフトの旋削加工装置。 - 【請求項2】 クランクシャフト(1)の偏芯部(2)の旋削
加工を行なう旋削加工装置において、 クランクシャフト(1)の両端を支持する支持装置(21)
と、 前記支持装置(21)の少なくとも一端側からクランクシャ
フト(1)をそのメインジャーナル(3)を中心に回転させ、
前記偏芯部(2)を回転駆動させる回転駆動装置(20)と、 前記偏芯部(2)の旋削加工を行なう工具(31)と、 クランクシャフト(1)の軸方向にそれぞれ平行な軸を有
する2つの刃具駆動主軸(33a、33b)と、 前記刃具駆動主軸(33a、33b)の端面に、それぞれ同一の
偏芯量Eで突出して設けた偏芯ピン(34a、34b)と、 先端部に前記工具(31)を具備すると共に、前記2つの刃
具駆動主軸(33a、33b)の軸間間隔と同一間隔で設けた前
記偏芯ピン(34a、34b)の嵌合用の2つの偏芯ピン軸受(35
a、35b)を具備する工具台(32)と、 前記2つの刃具駆動主軸(33a、33b)の少なくともいずれ
か一方の軸を回転駆動する駆動装置(38)と、 前記メインジャーナル(3)を中心にした偏芯部(2)の回転
に、前記駆動装置(38)による工具台(32)を介した前記工
具(31)の刃先位置のクランク回転を同期させる同期手段
とを備えたことを特徴とするクランクシャフトの旋削加
工装置。 - 【請求項3】 前記偏芯部(2)の回転に同期させて、前
記工具(31)の刃先位置をクランク回転させ、前記偏芯部
(2)の旋削加工を行なう刃具駆動ユニット(30)は、クラ
ンクシャフト(1)の軸方向(Z軸方向)及び軸直角方向
(X軸方向)の少なくとも何れか一方の方向に移動自在
とされたことを特徴とする請求項1又は2記載のクラン
クシャフトの旋削加工装置。 - 【請求項4】 請求項2記載のクランクシャフトの旋削
加工装置において、 工具(31)の刃先位置から前記刃具駆動主軸(33a、33b)中
心までの偏芯量(E)を、クランクシャフト(1)の1/2ス
トロークに合わせて設定する偏芯量調整手段(50)を備え
たことを特徴とするクランクシャフトの旋削加工装置。 - 【請求項5】 請求項4記載のクランクシャフトの旋削
加工装置において、 前記偏芯量調整手段(50)は、前記刃具駆動主軸(33a、33
b)の後方よりアクチュエータで軸方向に移動させる進退
手段(51)と、刃具駆動主軸(33a、33b)の端面側でこの軸
方向推力を軸直角方向に変換して前記偏芯ピン(34a、34
b)を偏芯量調整方向に移動させるピン移動手段(52)とを
具備したことを特徴とするクランクシャフトの旋削加工
装置。 - 【請求項6】 前記偏芯量調整手段(50)が、前記刃具駆
動主軸(33a、33b)の端面と前記偏芯ピン(72b)後部との間
に設けられ、かつ偏芯ピン(72b)の偏芯量調整方向への
複数の位置決めを段取り換えにより手動で行なう偏芯量
変更手段(70)であることを特徴とする請求項4記載のク
ランクシャフトの旋削加工装置。 - 【請求項7】 クランクシャフト(1)の偏芯部(2)の旋削
加工を行なう旋削加工方法において、 クランクシャフト(1)の両端を支持し、その両端部の少
なくとも一端側からメインジャーナル(3)を中心にクラ
ンクシャフト(1)を回転させると共に、前記メインジャ
ーナル(3)を中心にした前記偏芯部(2)の回転に同期させ
て工具(31)の刃先位置をクランク回転させ、前記偏芯部
(2)の旋削加工を行なうことを特徴とするクランクシャ
フトの旋削加工方法。 - 【請求項8】 クランクシャフト(1)の偏芯部(2)の旋削
加工を行なう旋削加工方法において、 クランクシャフト(1)の両端を支持し、その両端部の少
なくとも一端側からメインジャーナル(3)を中心にクラ
ンクシャフト(1)を回転させると共に、 前記メインジャーナル(3)を中心にした前記偏芯部(2)の
回転に同期させて、クランクシャフト(1)の軸方向に平
行に設けられた2つの刃具駆動主軸(33a、33b)を回転さ
せ、各刃具駆動主軸(33a、33b)の一端面に設けられたそ
れぞれの偏芯ピン(34a、34b)を介して工具台(32)を回転
駆動することにより、前記工具台(32)に設けた工具(31)
の刃先位置を前記偏芯部(2)の回転に同期させてクラン
ク回転させ、前記偏芯部(2)の旋削加工を行なうことを
特徴とするクランクシャフトの旋削加工方法。
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