JP2005014094A - コンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】きれいにクラッキングができるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法を提供する。
【解決手段】コンロッドの破断装置において、コンロッドを載置するパレットの基盤３０に互いに離反する方向に移動可能に配設され、コンロッドの大端部及びロッド部を支持する第１、第２の支持部材３１，３２と、これら支持部材に垂設され、各外周面が夫々大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部４１，４２からなる半割型のマンドレル４０と、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔２５と、楔に荷重を加えるアクチュエータ２１とを備え、楔とアクチュエータとの間にユニバーサルジョイント７０を介在し、当該ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータから楔に駆動力を伝達するようになっている。
【選択図】 図２
【解決手段】コンロッドの破断装置において、コンロッドを載置するパレットの基盤３０に互いに離反する方向に移動可能に配設され、コンロッドの大端部及びロッド部を支持する第１、第２の支持部材３１，３２と、これら支持部材に垂設され、各外周面が夫々大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部４１，４２からなる半割型のマンドレル４０と、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔２５と、楔に荷重を加えるアクチュエータ２１とを備え、楔とアクチュエータとの間にユニバーサルジョイント７０を介在し、当該ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータから楔に駆動力を伝達するようになっている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのクランクシャフトとピストンヘッドとを連結するコネクティング・ロッド（以下、「コンロッド」という）は、大端部の開口部としての軸受（以下「大端軸受」という）が前記クランクシャフトのジャーナルを軸支し、小端部の軸受（以下「小端軸受」という）がピストンピンを軸支する。ピストンピンは、小端軸受を挿通して軸支され、両端がピストンヘッドの軸受に軸支されるようになっている。
【０００３】
一方、大端軸受は、所定の直径位置でロッド部とキャップ部とに二分割され、クランクシャフトのジャーナルを囲繞した後、ロッド部とキャップ部とをボルトにより固定して当該ジャーナルを軸支する構成とされている。
【０００４】
そして、コンロッドの大端部をロッド部とキャップ部とに２分割する工法として、いわゆるＦＳ工法がある。かかるＦＳ工法の一例として、楔をマンドレルに押し当てることでマンドレルに与圧を加え、その後に動荷重をかけてコンロッドを破断するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載されたコンロッド破断装置の具体的構造についてより詳細に説明する。このコンロッド破断装置は、コンロッドを載置するパレットの基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、前記コンロッドの大端部及びロッド部を水平に支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、これらの支持部材に垂設され、各外周面が夫々コンロッド大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルを備えている。
【０００６】
そして、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、楔に荷重を加えるアクチュエータと、アクチュエータに与圧荷重を加えて楔を介してコンロッド開口部内面に各マンドレル半部を当接させた後、破断荷重を加えて開口部を破断する制御手段を備えている。
【０００７】
また、楔と油圧アクチュエータはロッドを介して一体に連結され、油圧アクチュエータの動きが楔に直接伝達されるようになっている。
【０００８】
かかる構造を有するコンロッド破断装置を用いた従来のコンロッド破断方法は次のように行われる。まず、スプリングでマンドレルを互いに向かい合う方向に付勢し、マンドレルを縮めてコンロッドの大端部の開口に入れる。そして、楔先端のテーパ部がマンドレルに当接するまで楔を押し込んだ状態で一旦止め、上記の制御手段を介してアクチュエータが楔に動加重を加え、これによってコンロッドを破断する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６６９９８号公報（第３−５頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
上述のように楔先端のテーパ部がマンドレル半部のテーパ面を押し拡げてコンロッドの破断を行う構造を有していると、マンドレルの軸線と楔の軸線とが厳密に一致していることが必要とされると共に、両者の軸線廻りも厳密に一致していることが必要とされる。しかしながら、楔と油圧アクチュエータがロッドを介して一体に連結され、油圧アクチュエータの動きが楔に直接伝達される構造をとると、コンロッド破断装置を構成する各部品の部品公差や組付け公差の関係でマンドレル半部間に打ち込まれる楔とマンドレルとの間に軸線方向のずれや傾きが生じたり、軸線廻りの回転方向のずれが生じたりする。それに加えて、コンロッド破断装置の長期間の使用に基づく各構成部品の磨耗によりガタが生じ、これによって各構成部品の取り付け位置関係にずれが生じる。
【００１０】
例えばこのような軸線廻りの回転方向のずれが生じた場合を図４に基づいて説明すると、楔１２５がマンドレル半部１４１，１４２間に図中に示すような状態で進入していき、楔１２５のテーパ部とマンドレル半部１４１，１４２のテーパ面とが面接触しなくなる（図中、点Ｐ〜点Ｓで局所的に接触）。すなわち、楔１２５とマンドレル半部１４１，１４２間に作用する衝撃力が破断すべきコンロッドの長手方向軸線に対して対称に作用しなくなる。これによって好ましくないモーメントがマンドレル半部に生じて楔１２５からマンドレル半部１４１，１４２に軸線方向に関して不均一な衝撃力を及ぼす。その結果、コンロッド破断面のそれぞれに均一な破断力（Ｆ×１／２）が作用しなくなり、本来ならばコンロッドがＸ方向とＹ方向に均等に割れるはずにも係わらず、破断部がきれいにクラッキングしなくなる。
【００１１】
本発明の目的はきれいにクラッキングができるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明にかかるコンロッドの破断装置は、コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断するコンロッドの破断装置であって、コンロッドを載置する基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、コンロッドの大端部及びロッド部を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々前記大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルと、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、楔に荷重を加えるアクチュエータとを備え、楔とアクチュエータとの間にユニバーサルジョイントを介在し、当該ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータから楔に駆動力を伝達することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の破断されたコンロッドの製造方法は、コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断する破断されたコンロッドの製造方法において、破断されるコンロッドを基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設し、コンロッドの大端部及びロッド部を第１の支持部材及び第２の支持部材によって支持し、第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルをコンロッドの大端部開口に挿入し、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、かつ各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔を用いて当該楔に荷重を加えることで、当該楔をマンドレル半部間に押し込み、これによってコンロッドを破断する破断されたコンロッドの製造方法であって、楔とアクチュエータとの間にユニバーサルジョイントを介在させ、当該ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータから楔に駆動力を伝達することで破断したコンロッドを製造することを特徴としている。
【００１４】
ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータの駆動力を楔に伝達するようになっているので、アクチュエータのロッドと楔との間の動力伝達を互いの軸線が完全に一致する場合だけでなく若干角度をなしている場合でもエネルギーロスを生じることなく確実に行うことができる。
【００１５】
また、アクチュエータのロッドと楔との間で軸線に対する回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイントで吸収しながら、アクチュエータから楔に動力伝達を行うことが可能である。従って、コンロッドの破断装置を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔をマンドレルに打ち込んだ際、楔のテーパ部がマンドレルのテーパ面に合致し、クラッキングに有害なモーメントを発生することがない。これによって、コンロッドの破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法について図面に基き説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置１は、図１に示すように、ベースフレーム１０と、ベースフレーム１０上に取り付けられたターンテーブル１１と、ターンテーブル１１上に連結され、後述する支持部材３１，３２を介して破断すべきコンロッド１００を載置する基盤３０と、ベースフレーム１０に固定された支持フレーム１５と、支持フレーム１５に取り付けられた破断機構部２０とを備えている。
【００１８】
ターンテーブル１１は、ベースフレーム１０上にガイドレール１３を介して水平に回転自在に配設されている。また、基盤３０はターンテーブル１１の外周部に水平に支持され、コンロッド１００を水平に載置して支持するようになっている。また、破断機構部２０は、支持フレーム１５を介してベースフレーム１０に間接的にしっかりと取り付けられ、支持部材３１，３２に水平に支持されたコンロッド１００を破断する役目を果たしている。
【００１９】
ターンテーブル１１に接続された基盤３０には２つの支持部材（第１の支持部材及び第２の支持部材）３１，３２が僅かな間隙を隔てて（図２参照）対向配置されている。
【００２０】
２つの支持部材３１，３２にはそれぞれ油圧シリンダ３３，３４が備わり、２つの支持部材３１，３２を互いに離間する方向に移動可能となっている。油圧シリンダ３３，３４の駆動によって、後述する２つの支持部材３１，３２にそれぞれ固定されたマンドレル半部４１，４２が互いに離間するようになっており、コンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａにマンドレル半部４１，４２を押し付け可能となっている（例えば図２における押し付け位置Ａ〜Ｄ参照）。
【００２１】
なお、一方の支持部材３１はコンロッド１００のキャップ部１０２を支持し、他方の支持部材３２は、ロッド部１０３を支持するようになっている。
【００２２】
続いて、マンドレル４０の構造について説明する。マンドレル４０は、図１及び図２に示すように支持部材３１，３２の対向する各前端面側上面にボルトを介して締結された状態でそれぞれ垂設された一対の半割型マンドレル４１，４２からなる。マンドレル４０は、対向する端面が支持部材３１，３２の端面と面一とされ、基部がコンロッド大端部端面を水平に載置して支持するようになっている。
【００２３】
支持部材３１の後端側上面にはコンロッド小端部１０２を水平に載置する台座１２が設けられている。また、台座１２からはロケートピン１９が立設し、ロケートピン１９の上部はコンロッド小端部１０２の開口部１０２ａに嵌合してコンロッド小端部１０２を拘束している。
【００２４】
続いて、コンロッドの破断機構部２０について説明する。コンロッドの破断機構部２０は、図１に示すようにベースフレーム１０に垂設された支持フレーム１５に取り付けられている。具体的には、支持フレーム１５において油圧シリンダ（アクチュエータ）２１がフレームアクチュエータとして垂直に取り付けられている。そして、油圧シリンダ２１にはロッド２２を介して楔２５が取り付けられている。尚、ロッド２２と楔２５との間はユニバーサルジョイント７０を介して連結されており、楔２５の軸線廻りの回転角度とロッド２２の軸線廻りの回転角度とのずれを吸収すると共に、楔２５の軸線方向とロッド２２の軸線方向のずれや傾きも吸収するようになっている。これによって、各部品の製造上の公差や組付け上の公差を吸収して楔２５をマンドレル半部４１，４２にしっかりと打ち込むことが可能である。
【００２５】
以下、ユニバーサルジョイント７０の構造について詳細に説明する。ユニバーサルジョイント７０は、図１及び図３に示すように、楔２５とロッド２２の一端を接続するためのものであり、楔２５の軸線回転方向とロッド２２の軸線回転方向とのずれを吸収するとともに、楔２５の軸線とロッド２２の軸線とのずれや傾きも吸収する役目を果たしている。ユニバーサルジョイント７０は、図３に示すように、一対の半割型のホルダ７１，７２と、半割型のホルダ７１，７２が取り付けられる継手部材７３と、半割型のホルダ７１，７２とロッド２２との間に介在されたコマ状の第１のジョイントエレメント７５及び第２のジョイントエレメント７６を備え、ロッド２２の軸線方向駆動力が第１のジョイントエレメント７５及び第２のジョイントエレメント７６を介して楔２５に伝達されるようになっている。
【００２６】
楔２５は例えばＳＫ材などの鋼材でできており、焼き入れされて耐衝撃性を高めている。また、楔２５の先端部には、マンドレル半部に形成された互いに対向するテーパ面と合致する２つのテーパ部２５ｅ，２５ｆが楔２５の軸線方向に対して対称に形成されている。また、楔２５の基端部には凸状曲面２５ａが形成され、後述する第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ｂと摺動可能に係合するようになっている。また、楔２５の凸状曲面近傍には全周にわたって段部２５ｂが形成され、当該段部２５ｂにＯ−リング８１が嵌合されている。Ｏ−リング８１はゴムなどの弾性材でできており、その弾性を利用して楔２５が軸線方向に対して横方向にずれるのを防止する役目を果たしている。
【００２７】
半割タイプのホルダ７１，７２は例えばＳ４５Ｃなどの鋼材でできており、図示しないボルトを介して継手部材７３の一端に形成されたフランジ部７３ａと係合したまま互いに締結するようになっている。そして、図３に示すように一方のホルダ７１には楔廻り止め用のピン８２が打ち込まれている。ピン８２と楔２５との係合部は楔２５がピン８２に対して軸線方向には互いにずれないが軸線廻りには若干回転する程度の遊びを有し、これによってコンロッド破断時に楔２５とマンドレル４０との軸線廻りのずれを吸収するようになっている。
【００２８】
継手部材７３は、ロッド２２から受けた駆動力を第２のジョイントエレメント７６及び第１のジョイントエレメント７５を介して楔２５に伝達する役目を果たしている。また、継手部材７３は例えばＳ４５Ｃなどの鋼材でできており、周面の両側にボルト取り付け用の凹部７３ｂ，７３ｃを備えた異型円柱形状を有している。そして、継手部材７３の一側端部は位置決めピン８９を介してロッド２２と同軸状態を維持しながら位置決めされ、上述した凹部７３ｂ，７３ｃからロッド２２に対してボルト８３を締結することでロッド２２に継手部材７３をしっかりと結合するようになっている。一方、継手部材７３の他側端部にはフランジ部７３ａが形成され、前述の通りホルダ７１，７２と結合可能となっている。また、継手部材７３の他側端面には、第２のジョイントエレメント７６を収容するための凹部７３ｈが形成され、凹部７３ｈ内に第２のジョイントエレメント７６が収容可能となっている。
【００２９】
一方、継手部材７３の側方には廻り止め７９が形成されている。
【００３０】
第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６は、継手部材７３、ホルダ７１，７２、及び楔２５で画成された空間に収容されている。第１のジョイントエレメント７５は例えばＳＣＭ材などの鋼材でできており、両端部に凹状曲面（へこみ）７５ａ，７５ｂを有したコマ形状からなり、その周面溝部にＯ−リング８４が介装されている。Ｏ−リング８４はゴム等の弾性材からなり、第１のジョイントエレメント７５の周面を囲ったスリーブ８６と摺動係合し、それ自身の弾性力で第１のジョイントエレメント７５と楔２５との間の同心度を保っている。なお、スリーブ８６はこの近傍の構成要素同士の摩耗防止を図るために備わっている。
【００３１】
一方、第２のジョイントエレメント７６は例えばＳＫ材などの鋼材からなり、一側端面には継手部材７３の凹部底面に着座する平面部７６ｂが形成され、他側端面には第１のジョイントエレメント７５のへこみ部と互いに摺動可能な状態で当接する凸状曲面７６ａが形成されている。
【００３２】
ユニバーサルジョイント７０がこのように構成されることで、楔２５とロッド２２との間で軸線廻りや軸線同士のずれが生じたり、軸線同士が傾いても、第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ａと第２のジョイントエレメント７６の凸状曲面７６ａとの間、及び第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ｂと楔２５の凸状曲面２５ａとの間が互いに若干摺動して上述のずれや傾きを吸収する。すなわち、楔２５とロッド２２との間は第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６を介して連結されており、楔２５とロッド２２との軸線廻りや軸線同士のずれや軸線同士の傾きを吸収して結合可能となっており、かつこの状態で油圧シリンダ２１からからの駆動力をロッド２２から楔２５に伝達可能となっている。
【００３３】
続いて、楔２５とマンドレル４０との関係について説明する。楔２５は、図１に示すように、その下端がマンドレル４０の中心上方位置に配設されており、コンロッド破断時に２つのマンドレル半部４１，４２の間に垂直に打ち込まれるようになっている。なお、楔２５は、上述の通りマンドレル半部４１，４２に形成されたテーパ面と合致するように軸線方向対称に２つのテーパ部２５ｅ，２５ｆが形成されている。また、楔２５は、油圧シリンダ２１により昇降し、下降時にマンドレル半部４１，４２を離反する方向に互いに均等に移動させる。
【００３４】
ロッド２２にはサブロッド５２が平行に固定されており、上部に位置検出用の３つのドグ５３ａ〜５３ｃが設けられている。また、支持フレーム１５には３つの近接スイッチ５４ａ〜５４ｃがドグ５３ａ〜５３ｃと対向可能に設けられている。そして、これらの近接スイッチ５４ａ〜５４ｃが対応するドグ５３ａ〜５３ｃを検出することで楔２５の昇降位置を検出可能としている。
【００３５】
支持フレーム１５には、アクチュエータとしての油圧シリンダ６１が上述した油圧シリンダ２１と並んで垂直に配設されている。そして、油圧シリンダ６１のロッド先端には支持板６２の基端が水平に固定されている。また、支持板先端には押圧機構６３を介して押圧板６４が水平に取り付けられている。そして、押圧板６４には半円形状の切欠きが形成され、コンロッド大端軸受の周縁部を押圧可能としている。即ち、油圧シリンダ６１の伸長により押圧板６４が下降して支持部材上のコンロッド大端部１０１上面及びコンロッド小端部１０２上面を押圧するようになっている（図１に示す状態参照）。これによってコンロッド破断時のコンロッド１００の上下方向におけるぶれを防止する。尚、押圧板６４でコンロッド１００を抑えた状態であっても、破断時においてコンロッドの離反方向には摺動可能となっている。
【００３６】
楔２５に関して支持板６２と反対側の基端にはアクチュエータとしての油圧シリンダ６５が左右に所定の間隔を隔てて備わっている。油圧シリンダ６５は垂直に取り付けられ、且つ基盤３０の支持部材３２の摺動方向に移動可能となっている。また、油圧シリンダ６５のロッド先端には係止部材６６が設けられている。
【００３７】
一方、支持板６２の基端側係止部とコンロッド１００のガイド部材との間には、コイルバネからなる押圧機構が介在されており、油圧シリンダ、即ち、係止部材６６が支持部材３２の摺動方向に変位可能とされている。即ち、左右の係止部材６６は、シリンダの伸長により下降してマンドレル４０に支持されたコンロッド１００のキャップ部１０２における左右両肩部に弾性的に圧接するようになっている。そして、これによって、コンロッド１００の破断時にキャップ部１０２をマンドレル半部４１，４２と協働してクランプする役目を果たしている。
【００３８】
続いて、本実施形態にかかるコンロッドの破断装置を用いたコンロッドの破断手順、即ち破断されたコンロッドの製造方法について説明する。まず、図１及び図２に示すように、ターンテーブル１１のワークローディング位置において基盤３０上の支持部材３１，３２にコンロッド１００が装着される。即ち、コンロッド１００の大端部１０１にはマンドレル４０が嵌挿されて当該大端部１０１が支持される。一方、コンロッド１００の小端部１０２は小端開口部１０２ａがロケートピン１９に嵌合した状態で台座１２に載置される。そして、コンロッド１００は支持部材３１，３２上で水平に支持されるようになる。
【００３９】
次いで、支持部材３１と支持部材３２にそれぞれ備わった油圧シリンダ３３，３４が支持部材３１と支持部材３２を互いに離間する方向に移動させる。これによって、楔２５がマンドレル４０に未だ接触していない状態において、マンドレル半部４１，４２同士を互いに離間させ、２つのマンドレル半部４１，４２をそれぞれコンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａに押し付け、マンドレル半部４１，４２の外周部をコンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａになじませる（図２参照）。
【００４０】
これによって、マンドレル４０とコンロッド大端部１０１との位置関係をコンロッド破断前に理想的な位置関係に保っておくことができる。その結果、大端軸受の割れ面形状を安定化することが可能となると共に、コンロッド大端軸受の穴径の歪み量を少なく抑えることが可能となる。
【００４１】
次いで、ターンテーブル１１がワーククラッキング（破断）位置まで回転して、基盤３０が破断機構部２０の下方に位置決めされる。その後、油圧シリンダ６１が伸長して押圧板６４をコンロッド上面に圧接させると共に、左右のシリンダを介して係止部材６６をキャップ部の左右両肩部に圧接させ、コンロッド１００を係止する。
【００４２】
次いで、図示しない油圧制御回路を用いて最初に楔２５をマンドレル４０に低速で接近させ、次いで当該油圧制御回路の高圧側切換弁を付勢して、油圧シリンダ２１を駆動し、この駆動力をロッド２２及びユニバーサルジョイント７０を介して楔２５を下方に高速度で移動させる。このように油圧シリンダ２１のピストンを最初低速で動かし、コンロッド破断時に高速に切り換える理由は、油圧シリンダ２１内での摺動抵抗によるエネルギーロスを防ぐためである。そして、マンドレル４０と非接触状態であった楔２５を高速でマンドレル４０に打ち込み、コンロッド１００の大端軸受の破断（クラッキング）を一気に行う。
【００４３】
即ち、楔２５はマンドレル半部４１，４２間に強力に打ち込まれて、楔２５とマンドレル半部４１，４２との間に動摩擦のみが作用したまま相対移動する。その結果、マンドレル半部４１，４２を互いに離反する方向に拡張する。楔２５は、マンドレル半部４１，４２のテーパ面と当接する部分がこれに対応するテーパ部として形成されていることで、これらのマンドレル半部４１，４２を均等に離反させることができる。
【００４４】
これによって、コンロッド大端軸受の内面に予め設けられているノッチ溝に沿って当該大端軸受２を瞬時に拡開破断する。楔２５がコンロッド大端軸受を破断した後、油圧シリンダ２１のロッド２２が所定位置（ストローク端）まで伸長すると、高圧弁が消勢されて楔２５が当該位置に停止する。
【００４５】
なお、本実施形態にかかる破断されたコンロッドの製造方法において使用されるコンロッドの破断装置１は、上述した通りユニバーサルジョイント７０を介して油圧シリンダ２１の駆動力を楔２５に伝達するようになっている。即ち、楔２５と油圧シリンダ２１がロッド２２を介して一体に連結されておらず、油圧シリンダ２１と一体となったロッド２２の動きが楔２５に一体となって伝達される構造をとっていない。従って、油圧シリンダ２１のロッド２２と楔２５との間の動力伝達を軸線方向において一致する方向だけでなく交差する方向にも伝達することができる。また、ロッド２２と楔２５との軸線同士が若干ずれていても動力伝達が可能となる。また、油圧シリンダ２１のロッド２２と楔２５との間で軸線廻りの回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイント７０で吸収しながら、油圧シリンダ２１から楔２５に動力伝達を行うことも可能である。
【００４６】
これによってコンロッド破断装置１を構成する各部品の部品公差や組付け公差の関係でマンドレル半部間に打ち込まれる楔２５とマンドレル４０との間に図４に示したような軸線方向のずれや傾きが生じることがなく、軸線に対する回転方向のずれが生じることもない。即ち、コンロッドの破断装置１を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔２５をマンドレル４０に打ち込んだ際、楔２５のテーパ部がマンドレル４０のテーパ面に合致し、コンロッド破断時にマンドレル４０に好ましくないモーメントを発生することがなくなる。
【００４７】
従って、コンロッド破断面のそれぞれに図４に示す均一な破断力（Ｆ×１／２）を作用させることができる。これによって、コンロッド１００を図４中、Ｘ方向とＹ方向に均等に割ることができ、コンロッド破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【００４８】
なお、上述の第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６との間の当接面は、第１のジョイントエレメント７５側が凹状曲面７５ａで第２のジョイントエレメント７６側が凸状曲面７６ａとなっている必要は必ずしもなく、この逆であっても良い。すなわち、第１のジョイントエレメント７５側に凸状曲面が形成され、第２のジョイントエレメント７６側に凹状曲面が形成されていても良い。また、第１のジョイントエレメント７５と楔２５との間の当接面は、第１のジョイントエレメント７５側が凹状曲面７５ｂで楔２５の基端側端部が凸状曲面２５ａに形成されている必要は必ずしもない。すなわち、第１のジョイントエレメント７５側に凸状曲面が形成され、楔２５側に凹状曲面が形成されていても良い。
【００４９】
また、上述の実施形態では基盤に第１の支持部材３１及び第２に支持部材３２を載置した状態で設置し、この支持部材３１，３２上に破断すべきコンロッド１００を取り付け、楔２５をマンドレル４０に打ち込むことで両者の協働によりコンロッド１００を破断していたが、コンロッドの破断装置は厳密な意味でこの構成に限定される必要は全くなく、例えば基盤の下面に互いに離反可能な２つの支持部材を設けるとともに、この支持部材を離反させる油圧アクチュエータを備え、破断すべきコンロッドをこの支持部材に下方から取り付けるような構成をとっても良い。
【００５０】
この場合、基盤下面に取り付けられた２つの支持部材からマンドレルが下方に向かって垂設されるようになるが、基板の所定位置に楔貫通用開口部を設け、コンロッド破断時に楔がこの開口部を貫通してマンドレルを拡開し、コンロッドを一気に破断するようにすれば良い。このような構成であっても上述の実施形態で説明した本発明にかかる作用効果を十分に発揮することは言うまでもない。また、コンロッド自体を移動させてその大端開口部を静止したマンドレルに係合させても良く、これとは逆にコンロッド自体を静止させてこの大端開口部にマンドレルを移動させて係合させても良い。
【００５１】
なお、本発明は、クランクシャフトやベアリングなど外形が軸状、シャフト状、若しくは円筒状のものを挟み込んで保持若しくは固定するケーシングであって、このケーシングの適所に破断スリットを入れて上記ベアリングやクランクシャフト用の端面視円形収容部にマンドレルを挿入し、当該マンドレルに楔を打ち込んでケーシングを２つに破断するような全ての技術分野に当然に適用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１にかかるコンロッドの破断装置及び請求項２にかかる破断されたコンロッドの製造方法は、ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータの駆動力を楔に伝達するようになっている。従って、アクチュエータのロッドと楔との間の動力伝達を互いの軸線が完全に一致する場合だけでなく若干角度をなしている場合でもエネルギーロスを生じることなく確実に行うことができる。
【００５３】
また、アクチュエータのロッドと楔との軸線同士がずれていても、動力伝達を可能とする。また、アクチュエータのロッドと楔との間で軸線に対する回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイントで吸収しながら、アクチュエータから楔に動力伝達を行うことが可能である。従って、コンロッドの破断装置を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔をマンドレルに打ち込んだ際、楔のテーパ部がマンドレルのテーパ面に合致し、クラッキングに有害なモーメントを発生することがない。これによって、コンロッドの破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置を一部断面で示した側面図。
【図２】図１におけるコンロッドの破断装置のコンロッド載置状態を示した平面図である。
【図３】図１のコンロッドの破断装置におけるユニバーサルジョイントの部分を拡大して示した断面図である。
【図４】コンロッドの破断装置のマンドレルに楔が打ち込まれる状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１ コンロッドの破断装置
１０ ベースフレーム
１１ ターンテーブル
１２ 台座
１３ ガイドレール
１５ 支持フレーム
１９ ピン
２０ 破断機構部
２１ 油圧シリンダ
２２ ロッド
２５ 楔
３０ 基盤
３１ 第１の支持部材
３２ 第２の支持部材
３３，３４ 油圧シリンダ
４０ マンドレル
４１，４２ マンドレル半部
５２ サブロッド
５３ａ〜５３ｃ ドグ
５４ａ〜５４ｃ 近接スイッチ
６１ 油圧シリンダ
６２ 支持板
６３ 押圧機構
６４ 押圧板
６５ 油圧シリンダ
６６ 係止部材
７０ ユニバーサルジョイント
７１ ホルダ
７１，７２ 半割型のホルダ
７３ 継手部材
７３ａ フランジ部
７３ｂ，７３ｃ 凹部
７５ 第１のジョイントエレメント
７５ａ 凹状曲面
７５ｂ 凹状曲面
７６ 第２のジョイントエレメント
７６ａ 凸状曲面
８１ Ｏ−リング
８１ ピン
８２ ピン
８３ 連結用ボルト
８４ Ｏ−リング
８６ スリーブ
１００ コンロッド
１０１ 大端部
１０１ａ 開口内周面
１０２ 小端部
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのクランクシャフトとピストンヘッドとを連結するコネクティング・ロッド（以下、「コンロッド」という）は、大端部の開口部としての軸受（以下「大端軸受」という）が前記クランクシャフトのジャーナルを軸支し、小端部の軸受（以下「小端軸受」という）がピストンピンを軸支する。ピストンピンは、小端軸受を挿通して軸支され、両端がピストンヘッドの軸受に軸支されるようになっている。
【０００３】
一方、大端軸受は、所定の直径位置でロッド部とキャップ部とに二分割され、クランクシャフトのジャーナルを囲繞した後、ロッド部とキャップ部とをボルトにより固定して当該ジャーナルを軸支する構成とされている。
【０００４】
そして、コンロッドの大端部をロッド部とキャップ部とに２分割する工法として、いわゆるＦＳ工法がある。かかるＦＳ工法の一例として、楔をマンドレルに押し当てることでマンドレルに与圧を加え、その後に動荷重をかけてコンロッドを破断するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載されたコンロッド破断装置の具体的構造についてより詳細に説明する。このコンロッド破断装置は、コンロッドを載置するパレットの基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、前記コンロッドの大端部及びロッド部を水平に支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、これらの支持部材に垂設され、各外周面が夫々コンロッド大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルを備えている。
【０００６】
そして、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、楔に荷重を加えるアクチュエータと、アクチュエータに与圧荷重を加えて楔を介してコンロッド開口部内面に各マンドレル半部を当接させた後、破断荷重を加えて開口部を破断する制御手段を備えている。
【０００７】
また、楔と油圧アクチュエータはロッドを介して一体に連結され、油圧アクチュエータの動きが楔に直接伝達されるようになっている。
【０００８】
かかる構造を有するコンロッド破断装置を用いた従来のコンロッド破断方法は次のように行われる。まず、スプリングでマンドレルを互いに向かい合う方向に付勢し、マンドレルを縮めてコンロッドの大端部の開口に入れる。そして、楔先端のテーパ部がマンドレルに当接するまで楔を押し込んだ状態で一旦止め、上記の制御手段を介してアクチュエータが楔に動加重を加え、これによってコンロッドを破断する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６６９９８号公報（第３−５頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
上述のように楔先端のテーパ部がマンドレル半部のテーパ面を押し拡げてコンロッドの破断を行う構造を有していると、マンドレルの軸線と楔の軸線とが厳密に一致していることが必要とされると共に、両者の軸線廻りも厳密に一致していることが必要とされる。しかしながら、楔と油圧アクチュエータがロッドを介して一体に連結され、油圧アクチュエータの動きが楔に直接伝達される構造をとると、コンロッド破断装置を構成する各部品の部品公差や組付け公差の関係でマンドレル半部間に打ち込まれる楔とマンドレルとの間に軸線方向のずれや傾きが生じたり、軸線廻りの回転方向のずれが生じたりする。それに加えて、コンロッド破断装置の長期間の使用に基づく各構成部品の磨耗によりガタが生じ、これによって各構成部品の取り付け位置関係にずれが生じる。
【００１０】
例えばこのような軸線廻りの回転方向のずれが生じた場合を図４に基づいて説明すると、楔１２５がマンドレル半部１４１，１４２間に図中に示すような状態で進入していき、楔１２５のテーパ部とマンドレル半部１４１，１４２のテーパ面とが面接触しなくなる（図中、点Ｐ〜点Ｓで局所的に接触）。すなわち、楔１２５とマンドレル半部１４１，１４２間に作用する衝撃力が破断すべきコンロッドの長手方向軸線に対して対称に作用しなくなる。これによって好ましくないモーメントがマンドレル半部に生じて楔１２５からマンドレル半部１４１，１４２に軸線方向に関して不均一な衝撃力を及ぼす。その結果、コンロッド破断面のそれぞれに均一な破断力（Ｆ×１／２）が作用しなくなり、本来ならばコンロッドがＸ方向とＹ方向に均等に割れるはずにも係わらず、破断部がきれいにクラッキングしなくなる。
【００１１】
本発明の目的はきれいにクラッキングができるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明にかかるコンロッドの破断装置は、コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断するコンロッドの破断装置であって、コンロッドを載置する基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、コンロッドの大端部及びロッド部を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々前記大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルと、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、楔に荷重を加えるアクチュエータとを備え、楔とアクチュエータとの間にユニバーサルジョイントを介在し、当該ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータから楔に駆動力を伝達することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の破断されたコンロッドの製造方法は、コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断する破断されたコンロッドの製造方法において、破断されるコンロッドを基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設し、コンロッドの大端部及びロッド部を第１の支持部材及び第２の支持部材によって支持し、第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルをコンロッドの大端部開口に挿入し、各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、かつ各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔を用いて当該楔に荷重を加えることで、当該楔をマンドレル半部間に押し込み、これによってコンロッドを破断する破断されたコンロッドの製造方法であって、楔とアクチュエータとの間にユニバーサルジョイントを介在させ、当該ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータから楔に駆動力を伝達することで破断したコンロッドを製造することを特徴としている。
【００１４】
ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータの駆動力を楔に伝達するようになっているので、アクチュエータのロッドと楔との間の動力伝達を互いの軸線が完全に一致する場合だけでなく若干角度をなしている場合でもエネルギーロスを生じることなく確実に行うことができる。
【００１５】
また、アクチュエータのロッドと楔との間で軸線に対する回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイントで吸収しながら、アクチュエータから楔に動力伝達を行うことが可能である。従って、コンロッドの破断装置を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔をマンドレルに打ち込んだ際、楔のテーパ部がマンドレルのテーパ面に合致し、クラッキングに有害なモーメントを発生することがない。これによって、コンロッドの破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置及び破断されたコンロッドの製造方法について図面に基き説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置１は、図１に示すように、ベースフレーム１０と、ベースフレーム１０上に取り付けられたターンテーブル１１と、ターンテーブル１１上に連結され、後述する支持部材３１，３２を介して破断すべきコンロッド１００を載置する基盤３０と、ベースフレーム１０に固定された支持フレーム１５と、支持フレーム１５に取り付けられた破断機構部２０とを備えている。
【００１８】
ターンテーブル１１は、ベースフレーム１０上にガイドレール１３を介して水平に回転自在に配設されている。また、基盤３０はターンテーブル１１の外周部に水平に支持され、コンロッド１００を水平に載置して支持するようになっている。また、破断機構部２０は、支持フレーム１５を介してベースフレーム１０に間接的にしっかりと取り付けられ、支持部材３１，３２に水平に支持されたコンロッド１００を破断する役目を果たしている。
【００１９】
ターンテーブル１１に接続された基盤３０には２つの支持部材（第１の支持部材及び第２の支持部材）３１，３２が僅かな間隙を隔てて（図２参照）対向配置されている。
【００２０】
２つの支持部材３１，３２にはそれぞれ油圧シリンダ３３，３４が備わり、２つの支持部材３１，３２を互いに離間する方向に移動可能となっている。油圧シリンダ３３，３４の駆動によって、後述する２つの支持部材３１，３２にそれぞれ固定されたマンドレル半部４１，４２が互いに離間するようになっており、コンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａにマンドレル半部４１，４２を押し付け可能となっている（例えば図２における押し付け位置Ａ〜Ｄ参照）。
【００２１】
なお、一方の支持部材３１はコンロッド１００のキャップ部１０２を支持し、他方の支持部材３２は、ロッド部１０３を支持するようになっている。
【００２２】
続いて、マンドレル４０の構造について説明する。マンドレル４０は、図１及び図２に示すように支持部材３１，３２の対向する各前端面側上面にボルトを介して締結された状態でそれぞれ垂設された一対の半割型マンドレル４１，４２からなる。マンドレル４０は、対向する端面が支持部材３１，３２の端面と面一とされ、基部がコンロッド大端部端面を水平に載置して支持するようになっている。
【００２３】
支持部材３１の後端側上面にはコンロッド小端部１０２を水平に載置する台座１２が設けられている。また、台座１２からはロケートピン１９が立設し、ロケートピン１９の上部はコンロッド小端部１０２の開口部１０２ａに嵌合してコンロッド小端部１０２を拘束している。
【００２４】
続いて、コンロッドの破断機構部２０について説明する。コンロッドの破断機構部２０は、図１に示すようにベースフレーム１０に垂設された支持フレーム１５に取り付けられている。具体的には、支持フレーム１５において油圧シリンダ（アクチュエータ）２１がフレームアクチュエータとして垂直に取り付けられている。そして、油圧シリンダ２１にはロッド２２を介して楔２５が取り付けられている。尚、ロッド２２と楔２５との間はユニバーサルジョイント７０を介して連結されており、楔２５の軸線廻りの回転角度とロッド２２の軸線廻りの回転角度とのずれを吸収すると共に、楔２５の軸線方向とロッド２２の軸線方向のずれや傾きも吸収するようになっている。これによって、各部品の製造上の公差や組付け上の公差を吸収して楔２５をマンドレル半部４１，４２にしっかりと打ち込むことが可能である。
【００２５】
以下、ユニバーサルジョイント７０の構造について詳細に説明する。ユニバーサルジョイント７０は、図１及び図３に示すように、楔２５とロッド２２の一端を接続するためのものであり、楔２５の軸線回転方向とロッド２２の軸線回転方向とのずれを吸収するとともに、楔２５の軸線とロッド２２の軸線とのずれや傾きも吸収する役目を果たしている。ユニバーサルジョイント７０は、図３に示すように、一対の半割型のホルダ７１，７２と、半割型のホルダ７１，７２が取り付けられる継手部材７３と、半割型のホルダ７１，７２とロッド２２との間に介在されたコマ状の第１のジョイントエレメント７５及び第２のジョイントエレメント７６を備え、ロッド２２の軸線方向駆動力が第１のジョイントエレメント７５及び第２のジョイントエレメント７６を介して楔２５に伝達されるようになっている。
【００２６】
楔２５は例えばＳＫ材などの鋼材でできており、焼き入れされて耐衝撃性を高めている。また、楔２５の先端部には、マンドレル半部に形成された互いに対向するテーパ面と合致する２つのテーパ部２５ｅ，２５ｆが楔２５の軸線方向に対して対称に形成されている。また、楔２５の基端部には凸状曲面２５ａが形成され、後述する第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ｂと摺動可能に係合するようになっている。また、楔２５の凸状曲面近傍には全周にわたって段部２５ｂが形成され、当該段部２５ｂにＯ−リング８１が嵌合されている。Ｏ−リング８１はゴムなどの弾性材でできており、その弾性を利用して楔２５が軸線方向に対して横方向にずれるのを防止する役目を果たしている。
【００２７】
半割タイプのホルダ７１，７２は例えばＳ４５Ｃなどの鋼材でできており、図示しないボルトを介して継手部材７３の一端に形成されたフランジ部７３ａと係合したまま互いに締結するようになっている。そして、図３に示すように一方のホルダ７１には楔廻り止め用のピン８２が打ち込まれている。ピン８２と楔２５との係合部は楔２５がピン８２に対して軸線方向には互いにずれないが軸線廻りには若干回転する程度の遊びを有し、これによってコンロッド破断時に楔２５とマンドレル４０との軸線廻りのずれを吸収するようになっている。
【００２８】
継手部材７３は、ロッド２２から受けた駆動力を第２のジョイントエレメント７６及び第１のジョイントエレメント７５を介して楔２５に伝達する役目を果たしている。また、継手部材７３は例えばＳ４５Ｃなどの鋼材でできており、周面の両側にボルト取り付け用の凹部７３ｂ，７３ｃを備えた異型円柱形状を有している。そして、継手部材７３の一側端部は位置決めピン８９を介してロッド２２と同軸状態を維持しながら位置決めされ、上述した凹部７３ｂ，７３ｃからロッド２２に対してボルト８３を締結することでロッド２２に継手部材７３をしっかりと結合するようになっている。一方、継手部材７３の他側端部にはフランジ部７３ａが形成され、前述の通りホルダ７１，７２と結合可能となっている。また、継手部材７３の他側端面には、第２のジョイントエレメント７６を収容するための凹部７３ｈが形成され、凹部７３ｈ内に第２のジョイントエレメント７６が収容可能となっている。
【００２９】
一方、継手部材７３の側方には廻り止め７９が形成されている。
【００３０】
第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６は、継手部材７３、ホルダ７１，７２、及び楔２５で画成された空間に収容されている。第１のジョイントエレメント７５は例えばＳＣＭ材などの鋼材でできており、両端部に凹状曲面（へこみ）７５ａ，７５ｂを有したコマ形状からなり、その周面溝部にＯ−リング８４が介装されている。Ｏ−リング８４はゴム等の弾性材からなり、第１のジョイントエレメント７５の周面を囲ったスリーブ８６と摺動係合し、それ自身の弾性力で第１のジョイントエレメント７５と楔２５との間の同心度を保っている。なお、スリーブ８６はこの近傍の構成要素同士の摩耗防止を図るために備わっている。
【００３１】
一方、第２のジョイントエレメント７６は例えばＳＫ材などの鋼材からなり、一側端面には継手部材７３の凹部底面に着座する平面部７６ｂが形成され、他側端面には第１のジョイントエレメント７５のへこみ部と互いに摺動可能な状態で当接する凸状曲面７６ａが形成されている。
【００３２】
ユニバーサルジョイント７０がこのように構成されることで、楔２５とロッド２２との間で軸線廻りや軸線同士のずれが生じたり、軸線同士が傾いても、第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ａと第２のジョイントエレメント７６の凸状曲面７６ａとの間、及び第１のジョイントエレメント７５の凹状曲面７５ｂと楔２５の凸状曲面２５ａとの間が互いに若干摺動して上述のずれや傾きを吸収する。すなわち、楔２５とロッド２２との間は第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６を介して連結されており、楔２５とロッド２２との軸線廻りや軸線同士のずれや軸線同士の傾きを吸収して結合可能となっており、かつこの状態で油圧シリンダ２１からからの駆動力をロッド２２から楔２５に伝達可能となっている。
【００３３】
続いて、楔２５とマンドレル４０との関係について説明する。楔２５は、図１に示すように、その下端がマンドレル４０の中心上方位置に配設されており、コンロッド破断時に２つのマンドレル半部４１，４２の間に垂直に打ち込まれるようになっている。なお、楔２５は、上述の通りマンドレル半部４１，４２に形成されたテーパ面と合致するように軸線方向対称に２つのテーパ部２５ｅ，２５ｆが形成されている。また、楔２５は、油圧シリンダ２１により昇降し、下降時にマンドレル半部４１，４２を離反する方向に互いに均等に移動させる。
【００３４】
ロッド２２にはサブロッド５２が平行に固定されており、上部に位置検出用の３つのドグ５３ａ〜５３ｃが設けられている。また、支持フレーム１５には３つの近接スイッチ５４ａ〜５４ｃがドグ５３ａ〜５３ｃと対向可能に設けられている。そして、これらの近接スイッチ５４ａ〜５４ｃが対応するドグ５３ａ〜５３ｃを検出することで楔２５の昇降位置を検出可能としている。
【００３５】
支持フレーム１５には、アクチュエータとしての油圧シリンダ６１が上述した油圧シリンダ２１と並んで垂直に配設されている。そして、油圧シリンダ６１のロッド先端には支持板６２の基端が水平に固定されている。また、支持板先端には押圧機構６３を介して押圧板６４が水平に取り付けられている。そして、押圧板６４には半円形状の切欠きが形成され、コンロッド大端軸受の周縁部を押圧可能としている。即ち、油圧シリンダ６１の伸長により押圧板６４が下降して支持部材上のコンロッド大端部１０１上面及びコンロッド小端部１０２上面を押圧するようになっている（図１に示す状態参照）。これによってコンロッド破断時のコンロッド１００の上下方向におけるぶれを防止する。尚、押圧板６４でコンロッド１００を抑えた状態であっても、破断時においてコンロッドの離反方向には摺動可能となっている。
【００３６】
楔２５に関して支持板６２と反対側の基端にはアクチュエータとしての油圧シリンダ６５が左右に所定の間隔を隔てて備わっている。油圧シリンダ６５は垂直に取り付けられ、且つ基盤３０の支持部材３２の摺動方向に移動可能となっている。また、油圧シリンダ６５のロッド先端には係止部材６６が設けられている。
【００３７】
一方、支持板６２の基端側係止部とコンロッド１００のガイド部材との間には、コイルバネからなる押圧機構が介在されており、油圧シリンダ、即ち、係止部材６６が支持部材３２の摺動方向に変位可能とされている。即ち、左右の係止部材６６は、シリンダの伸長により下降してマンドレル４０に支持されたコンロッド１００のキャップ部１０２における左右両肩部に弾性的に圧接するようになっている。そして、これによって、コンロッド１００の破断時にキャップ部１０２をマンドレル半部４１，４２と協働してクランプする役目を果たしている。
【００３８】
続いて、本実施形態にかかるコンロッドの破断装置を用いたコンロッドの破断手順、即ち破断されたコンロッドの製造方法について説明する。まず、図１及び図２に示すように、ターンテーブル１１のワークローディング位置において基盤３０上の支持部材３１，３２にコンロッド１００が装着される。即ち、コンロッド１００の大端部１０１にはマンドレル４０が嵌挿されて当該大端部１０１が支持される。一方、コンロッド１００の小端部１０２は小端開口部１０２ａがロケートピン１９に嵌合した状態で台座１２に載置される。そして、コンロッド１００は支持部材３１，３２上で水平に支持されるようになる。
【００３９】
次いで、支持部材３１と支持部材３２にそれぞれ備わった油圧シリンダ３３，３４が支持部材３１と支持部材３２を互いに離間する方向に移動させる。これによって、楔２５がマンドレル４０に未だ接触していない状態において、マンドレル半部４１，４２同士を互いに離間させ、２つのマンドレル半部４１，４２をそれぞれコンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａに押し付け、マンドレル半部４１，４２の外周部をコンロッド大端部１０１の開口内周面１０１ａになじませる（図２参照）。
【００４０】
これによって、マンドレル４０とコンロッド大端部１０１との位置関係をコンロッド破断前に理想的な位置関係に保っておくことができる。その結果、大端軸受の割れ面形状を安定化することが可能となると共に、コンロッド大端軸受の穴径の歪み量を少なく抑えることが可能となる。
【００４１】
次いで、ターンテーブル１１がワーククラッキング（破断）位置まで回転して、基盤３０が破断機構部２０の下方に位置決めされる。その後、油圧シリンダ６１が伸長して押圧板６４をコンロッド上面に圧接させると共に、左右のシリンダを介して係止部材６６をキャップ部の左右両肩部に圧接させ、コンロッド１００を係止する。
【００４２】
次いで、図示しない油圧制御回路を用いて最初に楔２５をマンドレル４０に低速で接近させ、次いで当該油圧制御回路の高圧側切換弁を付勢して、油圧シリンダ２１を駆動し、この駆動力をロッド２２及びユニバーサルジョイント７０を介して楔２５を下方に高速度で移動させる。このように油圧シリンダ２１のピストンを最初低速で動かし、コンロッド破断時に高速に切り換える理由は、油圧シリンダ２１内での摺動抵抗によるエネルギーロスを防ぐためである。そして、マンドレル４０と非接触状態であった楔２５を高速でマンドレル４０に打ち込み、コンロッド１００の大端軸受の破断（クラッキング）を一気に行う。
【００４３】
即ち、楔２５はマンドレル半部４１，４２間に強力に打ち込まれて、楔２５とマンドレル半部４１，４２との間に動摩擦のみが作用したまま相対移動する。その結果、マンドレル半部４１，４２を互いに離反する方向に拡張する。楔２５は、マンドレル半部４１，４２のテーパ面と当接する部分がこれに対応するテーパ部として形成されていることで、これらのマンドレル半部４１，４２を均等に離反させることができる。
【００４４】
これによって、コンロッド大端軸受の内面に予め設けられているノッチ溝に沿って当該大端軸受２を瞬時に拡開破断する。楔２５がコンロッド大端軸受を破断した後、油圧シリンダ２１のロッド２２が所定位置（ストローク端）まで伸長すると、高圧弁が消勢されて楔２５が当該位置に停止する。
【００４５】
なお、本実施形態にかかる破断されたコンロッドの製造方法において使用されるコンロッドの破断装置１は、上述した通りユニバーサルジョイント７０を介して油圧シリンダ２１の駆動力を楔２５に伝達するようになっている。即ち、楔２５と油圧シリンダ２１がロッド２２を介して一体に連結されておらず、油圧シリンダ２１と一体となったロッド２２の動きが楔２５に一体となって伝達される構造をとっていない。従って、油圧シリンダ２１のロッド２２と楔２５との間の動力伝達を軸線方向において一致する方向だけでなく交差する方向にも伝達することができる。また、ロッド２２と楔２５との軸線同士が若干ずれていても動力伝達が可能となる。また、油圧シリンダ２１のロッド２２と楔２５との間で軸線廻りの回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイント７０で吸収しながら、油圧シリンダ２１から楔２５に動力伝達を行うことも可能である。
【００４６】
これによってコンロッド破断装置１を構成する各部品の部品公差や組付け公差の関係でマンドレル半部間に打ち込まれる楔２５とマンドレル４０との間に図４に示したような軸線方向のずれや傾きが生じることがなく、軸線に対する回転方向のずれが生じることもない。即ち、コンロッドの破断装置１を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔２５をマンドレル４０に打ち込んだ際、楔２５のテーパ部がマンドレル４０のテーパ面に合致し、コンロッド破断時にマンドレル４０に好ましくないモーメントを発生することがなくなる。
【００４７】
従って、コンロッド破断面のそれぞれに図４に示す均一な破断力（Ｆ×１／２）を作用させることができる。これによって、コンロッド１００を図４中、Ｘ方向とＹ方向に均等に割ることができ、コンロッド破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【００４８】
なお、上述の第１のジョイントエレメント７５と第２のジョイントエレメント７６との間の当接面は、第１のジョイントエレメント７５側が凹状曲面７５ａで第２のジョイントエレメント７６側が凸状曲面７６ａとなっている必要は必ずしもなく、この逆であっても良い。すなわち、第１のジョイントエレメント７５側に凸状曲面が形成され、第２のジョイントエレメント７６側に凹状曲面が形成されていても良い。また、第１のジョイントエレメント７５と楔２５との間の当接面は、第１のジョイントエレメント７５側が凹状曲面７５ｂで楔２５の基端側端部が凸状曲面２５ａに形成されている必要は必ずしもない。すなわち、第１のジョイントエレメント７５側に凸状曲面が形成され、楔２５側に凹状曲面が形成されていても良い。
【００４９】
また、上述の実施形態では基盤に第１の支持部材３１及び第２に支持部材３２を載置した状態で設置し、この支持部材３１，３２上に破断すべきコンロッド１００を取り付け、楔２５をマンドレル４０に打ち込むことで両者の協働によりコンロッド１００を破断していたが、コンロッドの破断装置は厳密な意味でこの構成に限定される必要は全くなく、例えば基盤の下面に互いに離反可能な２つの支持部材を設けるとともに、この支持部材を離反させる油圧アクチュエータを備え、破断すべきコンロッドをこの支持部材に下方から取り付けるような構成をとっても良い。
【００５０】
この場合、基盤下面に取り付けられた２つの支持部材からマンドレルが下方に向かって垂設されるようになるが、基板の所定位置に楔貫通用開口部を設け、コンロッド破断時に楔がこの開口部を貫通してマンドレルを拡開し、コンロッドを一気に破断するようにすれば良い。このような構成であっても上述の実施形態で説明した本発明にかかる作用効果を十分に発揮することは言うまでもない。また、コンロッド自体を移動させてその大端開口部を静止したマンドレルに係合させても良く、これとは逆にコンロッド自体を静止させてこの大端開口部にマンドレルを移動させて係合させても良い。
【００５１】
なお、本発明は、クランクシャフトやベアリングなど外形が軸状、シャフト状、若しくは円筒状のものを挟み込んで保持若しくは固定するケーシングであって、このケーシングの適所に破断スリットを入れて上記ベアリングやクランクシャフト用の端面視円形収容部にマンドレルを挿入し、当該マンドレルに楔を打ち込んでケーシングを２つに破断するような全ての技術分野に当然に適用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１にかかるコンロッドの破断装置及び請求項２にかかる破断されたコンロッドの製造方法は、ユニバーサルジョイントを介してアクチュエータの駆動力を楔に伝達するようになっている。従って、アクチュエータのロッドと楔との間の動力伝達を互いの軸線が完全に一致する場合だけでなく若干角度をなしている場合でもエネルギーロスを生じることなく確実に行うことができる。
【００５３】
また、アクチュエータのロッドと楔との軸線同士がずれていても、動力伝達を可能とする。また、アクチュエータのロッドと楔との間で軸線に対する回転方向のずれが生じてもこのずれをユニバーサルジョイントで吸収しながら、アクチュエータから楔に動力伝達を行うことが可能である。従って、コンロッドの破断装置を構成する部品の部品公差や組付け公差があっても、楔をマンドレルに打ち込んだ際、楔のテーパ部がマンドレルのテーパ面に合致し、クラッキングに有害なモーメントを発生することがない。これによって、コンロッドの破断部をきれいにクラッキングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるコンロッドの破断装置を一部断面で示した側面図。
【図２】図１におけるコンロッドの破断装置のコンロッド載置状態を示した平面図である。
【図３】図１のコンロッドの破断装置におけるユニバーサルジョイントの部分を拡大して示した断面図である。
【図４】コンロッドの破断装置のマンドレルに楔が打ち込まれる状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１ コンロッドの破断装置
１０ ベースフレーム
１１ ターンテーブル
１２ 台座
１３ ガイドレール
１５ 支持フレーム
１９ ピン
２０ 破断機構部
２１ 油圧シリンダ
２２ ロッド
２５ 楔
３０ 基盤
３１ 第１の支持部材
３２ 第２の支持部材
３３，３４ 油圧シリンダ
４０ マンドレル
４１，４２ マンドレル半部
５２ サブロッド
５３ａ〜５３ｃ ドグ
５４ａ〜５４ｃ 近接スイッチ
６１ 油圧シリンダ
６２ 支持板
６３ 押圧機構
６４ 押圧板
６５ 油圧シリンダ
６６ 係止部材
７０ ユニバーサルジョイント
７１ ホルダ
７１，７２ 半割型のホルダ
７３ 継手部材
７３ａ フランジ部
７３ｂ，７３ｃ 凹部
７５ 第１のジョイントエレメント
７５ａ 凹状曲面
７５ｂ 凹状曲面
７６ 第２のジョイントエレメント
７６ａ 凸状曲面
８１ Ｏ−リング
８１ ピン
８２ ピン
８３ 連結用ボルト
８４ Ｏ−リング
８６ スリーブ
１００ コンロッド
１０１ 大端部
１０１ａ 開口内周面
１０２ 小端部
Claims (2)
- コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断するコンロッドの破断装置において、
前記コンロッドを載置する基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設され、前記コンロッドの大端部及びロッド部を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材と、
前記第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々前記大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルと、
前記各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなし、前記各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔と、
前記楔に荷重を加えるアクチュエータとを備え、
前記楔と前記アクチュエータとの間にユニバーサルジョイントを介在し、当該ユニバーサルジョイントを介して前記アクチュエータから楔に駆動力を伝達することを特徴とするコンロッドの破断装置。 - コンロッド大端部の開口部に半割型マンドレルを嵌合し、対向するマンドレル半部を拡張して前記開口部を拡開し、予め開口部内面に設けた脆弱部から前記コンロッドのキャップ部とロッド部とを破断する破断されたコンロッドの製造方法において、
前記破断されるコンロッドを基盤に互いに離反する方向に移動可能に配設し、前記コンロッドの大端部及びロッド部を第１の支持部材及び第２の支持部材によって支持し、
前記第１の支持部材及び第２の支持部材に垂設され、各外周面が夫々前記大端部の開口部内面に当接嵌合する２つのマンドレル半部からなる半割型のマンドレルをコンロッドの大端部開口に挿入し、
前記各マンドレル半部の対向する端面と当接する面が夫々テーパ面をなしかつ前記各マンドレル半部を均等に離反拡張させる楔を用いて当該楔に荷重を加えることで、当該楔をマンドレル半部間に押し込み、これによってコンロッドを瞬時に破断する破断されたコンロッドの製造方法であって、
前記楔と前記アクチュエータとの間にユニバーサルジョイントを介在させ、当該ユニバーサルジョイントを介して前記アクチュエータから楔に駆動力を伝達することで破断したコンロッドを製造することを特徴とする破断されたコンロッドの製造方法。
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2003
- 2003-06-23 JP JP2003177743A patent/JP4436627B2/ja not_active Expired - Lifetime
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