JP5231329B2 - カムシャフトを加工するための支持方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、カムシャフトを加工するための支持方法及びその装置に関し、一層詳細には、内燃機関に組み込まれるカムシャフトに対して、タップ孔、キー溝等の加工を施すためのカムシャフトを加工するための支持方法及びその装置に関する。

内燃機関に組み込まれるカムシャフトの軸部や軸端部には、タイミングベルト等を懸架したり、潤滑油を供給するための孔部を設ける等の加工が施される。この種の穴あけ、タップ孔、キー溝等の加工を施す際には、軸方向に長いカムシャフトを水平に支持する必要がある。このため、カムシャフトの軸芯の位置決め、軸線方向の位置決め、及び軸回りの位置決めを行なうことで、カムシャフトを正確に位置決めするための装置が提案されている。

例えば、特許文献１は、発明「カムシャフト素材支持装置」を開示するものであり、この発明によれば、カムシャフトの軸芯の位置決めはカムシャフトの円柱部をＶ型のブロックにて行ない、軸線方向の位置決めはカムシャフトの一端部を壁部等に突き当てて行ない、また、軸回りの位置決めは、カムシャフトの素材形成時に、予め位置決め用突起を形成して、穴あけ等の加工時にこの突起を利用して規制するよう構成している。

特許第３８２８７３５号公報

しかしながら、近年、エンジンの気筒毎に設けられるバルブ数が増加し、カムシャフトの軸に位置決め用の突起を設けることが困難になったり、また、該突起を設けることが出来る場所と、カムシャフトを位置決め可能なカム形状の位置や角度とが一致しない場合もある。さらに、燃費向上を目的として前記カムシャフト自体の軽量化を図ろうとすると、前記突起の重量が無視できない。さらにまた、前記突起を設けた場合、その位置や形状がカムシャフトの種類により異なってしまうため、所謂、製品の種類毎に位置決め治具が必要となる等、製造工程が煩雑になり、製品コストの上昇要因となるとともに加工時間も増加する難点がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、カムシャフトを構成する素材に加工のための位置決め用突起を設けることなく、加工時に簡易にカムシャフトの位置決めを可能とする、カムシャフトを加工するための支持方法及びその装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも互いに平行な側面を端部に有するカムシャフトを加工するための支持方法であって、軸支持部に前記カムシャフトを載置する工程と、前記カムシャフトをその一方の端部側から押圧して突当基準部に位置決めする工程と、前記カムシャフトの平行な側面を把持することにより該カムシャフトの位相を規制する工程と、前記カムシャフトを押圧して該カムシャフトを固定する工程と、からなることを特徴とする。

本発明によれば、種類の異なるカムシャフトにタップ孔、キー溝等の加工を施す際に、軸芯、長さ方向及び軸回りの位置決めが容易に行われるため、カムシャフトの加工に汎用性があるばかりか、簡易に且つ製造コストも低廉とすることが可能である。

また、本発明は、カムシャフトの位置を規制する工程の前に該カムシャフトの位置決めの正否を判別する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、カムシャフトの位置決めの正否を加工前に判別することが可能となり、これによって歩留まりの高い、しかも効率よくカムシャフトを加工することができるという効果を奏する。

さらに、本発明は、少なくとも互いに平行な側面を端部に有するカムシャフトを加工するための支持装置であって、テーブル上に設けられた複数の軸支持部と、前記軸支持部に載置されたカムシャフトの一方の端部が当接する突当基準部と、突当基準部に前記カムシャフトを突き当てるアクチュエータと、カムシャフトの平行な側面を挟持する位相規制部と、軸支持部に保持されたカムシャフトを押圧して固定する押圧部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、突当基準部によってカムシャフトの軸方向の位置決めが行なわれ、位相規制部によってカムシャフトのカムの位相が規制されるため、カムシャフト全体としての位置決めが容易になされると共に、加工も可及的に容易に行なうことが可能である。しかも汎用性に富むために種類の異なるカムシャフトにも対応することができるという利点がある。

さらにまた、本発明は、支持装置がカムシャフトのカム形状に適合して該カムシャフトの加工位置の正否を判別する位置決め判別部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、位置決め判別部によって、カムシャフトの加工前に加工位置が正しく確保されているか判別できるため、歩留まりの高い、効率のよいカムシャフトの加工が行なわれる効果が得られる。

またさらに、本発明は、押圧部が回動自在なカムシャフト当接部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、カムシャフト当接部が回動自在であるために、種類の異なるカムシャフトであっても、その種類に応じて最適な位置でカムシャフトを押圧位置決めして、その加工に供することが可能である。

本発明に係るカムシャフトを加工するための支持方法及びその装置によれば、突当基準部によってカムシャフトの軸方向の位置が固定され、カムシャフトの平行な側面を挟持することによって該カムシャフトの軸回りの位相が規制され、しかも、カムシャフトの位置決め判別をすることにより、カムシャフトの周方向の位置の正否も判別可能である。従って、本発明によれば、カムシャフトを加工する際にカムシャフト用素材に加工のための位置決め用突起を設けることなく、このため多種類のカムシャフトに対しても位置決めが容易となり、加工時間も短縮することが可能となる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るカムシャフト加工用支持装置の長手方向一部切欠断面図である。 図２は、図１の一部断面平面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った一部断面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った一部断面図である。 図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿った一部断面図である。 図６は、本発明の他の実施の形態に係るカムシャフト加工用支持装置の一部縦断説明図である。

以下、本発明に係るカムシャフトを加工するための支持方法について、これを実施する装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明はピストンの往復動作を回転動作に変換するためのカムシャフトの形状に着目したものである。

図１に示すように、カムシャフトは内燃機関を構成する気筒数に応じて吸気弁と排気弁を時間差をおいて開閉するために、互いに所定間隔離間し且つ回転位相を異にするカムを備えた構造を採用する。すなわち、図１において参照符号１０はカムシャフトを示し、このカムシャフト１０は、互いに所定間隔離間するカム１２を有し、これらのカム１２は相互に卵形状を呈する突起部が位相をずらし且つ互いに等間隔離間した状態で連設される。これらの複数のカム１２の間にカムジャーナル１４が設けられている。カムシャフト１０の一方の端部は、図３の断面図に示すように、互いに平行な面１６ａ、１６ｂを有する。この互いに平行な面１６ａ、１６ｂは、スパナ等を用いてカムシャフトを位置決めしたり、あるいは加工等を行なうために、従来から設けられているものである。本願発明者は、この互いに平行な面１６ａ、１６ｂに後述する軸回り位置決め部材を当接して、前記カムシャフト１０を固定した上で、例えば、潤滑油を供給するためのタップ孔を加工したり、タイミングベルトを懸架するために該カムシャフト１０にキー溝を刻設する際の固定機構として利用しようとするものである。

そこで、前記カムシャフト１０にタップ孔を加工したり、キー溝を刻設する際にこれを固定支持するためのカムシャフト加工用支持装置２０について、以下に説明する。

図１及び図２に示すように、カムシャフト加工用支持装置２０は、水平に保持される基盤２２を有し、前記基盤２２には複数本の脚部２４が立設される。前記脚部２４はテーブル２６を水平方向に保持する。テーブル２６の一方の端部には、後述するアクチュエータ、すなわちシリンダーに対し圧力流体を供給し排出するための流体給排流路２８が設けられる。前記テーブル２６の他方の端部に、後述するようにカムシャフト１０の他方の端部が押圧固定される突当基準部を固定すべくピンを挿入するピン受容部３０が設けられる。前記のようにピン受容部３０に対応して、突当基準部３２が設けられる。突当基準部３２は、その内部にシリンダー３４を有し、前記シリンダー３４のシリンダーロッド３６は、前記ピン受容部３０に対して進動作して、突当基準部３２をテーブル２６に位置決めする。

実際、突当基準部３２は、その一側面に突出する突当部３８を有し、前記突当部３８は、ワークであるカムシャフト１０の他方の端部に突き当たり、このカムシャフト１０をその軸線方向に位置決めする。前記突当基準部３２に近接して、カムシャフト１０の軸回りの位相を規制する位相規制部４０が設けられる。

位相規制部４０は、図２から容易に了解されるように、カムシャフト１０を挟んでテーブル２６上に互いに対向するように取付部材４２ａ、４２ｂを有し、前記取付部材４２ａ、４２ｂには、押当部材４４ａ、４４ｂが設けられる。

押当部材４４ａ、４４ｂは、コイルスプリング４６ａ、４６ｂによってワークであるカムシャフト１０の互いに平行な面１６ａ、１６ｂに当接するプランジャ４８ａ、４８ｂを有し、このプランジャ４８ａ、４８ｂは、前記コイルスプリング４６ａ、４６ｂの弾発力と共にねじ５０ａ、５０ｂによって、常時、カムシャフト１０側へと押圧される。従って、ねじ５０ａ、５０ｂをその螺回作用下に調整すれば、プランジャ４８ａ、４８ｂのカムシャフト１０への突出量とその押圧力が調節されることは容易に了解されよう。

前記取付部材４２ａ、４２ｂに対し、所定間隔離間して軸支持部６０が設けられる。図４に示されるように、前記軸支持部６０は、載置ブロック６１を有し、この載置ブロック６１はテーブル２６上に図示しないボルト等を介して固着される。載置ブロック６１は、その上部に互いに９０°で拡開する傾斜面６２ａ、６２ｂによって形成されるワーク保持部６４を有する。前記のように傾斜面６２ａ、６２ｂを有する結果、直径の異なるカムシャフト１０を保持することが可能であり、またワーク保持部６４の高さを調節自在とすれば、より一層多種多様のカムシャフト１０に対応可能である。

一方、この軸支持部６０と後述する位置決め判別部９０との間にあってテーブル２６上に押圧部７０を有する。押圧部７０は、図４に示されるように、支柱７２を有し、前記支柱７２の先端部に支軸７４を備える。支軸７４は、アーム７６を回動自在に保持する。アーム７６の一端部には、当接部材７８が設けられ、この当接部材７８の反対側にあってアーム７６の他端部には、図示しないシリンダーによって進退動作するシリンダーロッド８０が係合する。シリンダーロッド８０は、実際、アーム７６に設けられたピン８２によって該アーム７６と連結される。従って、シリンダーロッド８０が、図４において、矢印Ｘで示す上下方向に変位することにより、実線又は二点鎖線で示されるように、アーム７６は揺動することが了解されよう。そして、シリンダーロッド８０が矢印Ｘで示されるように上昇すると、アーム７６先端の当接部材７８は、カムシャフト１０の一つのカム１２のカム面を押圧し、ワーク保持部６４の傾斜面６２ａ、６２ｂに該カムシャフト１０をしっかりと位置決め保持する。

なお、図２から了解されるように、支柱７２は矢印Ｙで示すその軸周りに回転可能である。従って、前記支柱７２を回転させることによってアーム７６の当接部材７８をカムシャフト１０の所望の位置のカム１２に当接することが可能である。これによっても多種類のカムシャフト１０に対応することができる。

前記押圧部７０に近接して、位置決め判別部９０がテーブル２６上に配設される。位置決め判別部９０は、ワークであるカムシャフト１０がワーク保持部６４等にその配置方向が誤ることのないように設けられている。具体的には、位置決め判別部９０は、図５に示すように、載置部９２を有し、この載置部９２の上面には湾曲した凹部９４が形成される。前記凹部９４の形状はワークであるカムシャフト１０を構成するカム１２の側部湾曲面と対応する形状である。位置決め判別部９０は、ワークであるカムシャフト１０の形状に着目して構成される。周知のように、カムシャフト１０に設けられるカム１２は互いに位相が異なる。従って、特定のカム１２に着目すると図５に実線で示すカム１２の突起部の高さＨ₁と破線で示す高さＨ₂とは互いに異なる高さである。従って、高さが異なれば、カムシャフト１０の載置位置が正しいか否か容易に判別することが可能である。

次に、図１から容易に了解されるように、テーブル２６の一端部側にアクチュエータとしてのシリンダー１００が設けられる。シリンダー１００はその内部に往復動作するピストン１０２と、このピストン１０２に固着されて外部に露呈するピストンロッド１０４と、前記シリンダー１００内に形成される室１０６に連通する流体給排口１０８を備える。なお、前記テーブル２６に設けられた流体給排流路２８は、前記流体給排口１０８の反対側で前記室１０６に連通する。

一方、ピストンロッド１０４の先端側で且つテーブル２６上に屈曲する支柱１１０が設けられる。支柱１１０の上端部にはアーム１１２が設けられ、このアーム１１２の先端部にピン１１４が植設される。ピン１１４は、スイングアーム１１６をその略中央で保持し、前記スイングアーム１１６の下端部にはピストンロッド１０４の先端部に装着されたピン１１８が相対的に回動自在に係合する。従って、シリンダー１００のピストン１０２が往復動作すると、ピストンロッド１０４が進退動作を行ない、ピン１１４がスイングアーム１１６を矢印Ｚで示すように揺動させることになる。そして、前記スイングアーム１１６の上端部はカムシャフト１０の一端部に臨む。

前記支柱１１０の近傍にあって軸支持部１３０がテーブル２６上に設けられる。軸支持部１３０は、前記軸支持部６０と同様に互いに９０°拡開する傾斜面を有するワーク保持部１３２を有する。この軸支持部１３０の近傍にあって前記押圧部７０と同一の構成からなる押圧部１４０が設けられる。この押圧部１４０は、前記押圧部７０と同一の構成を採用するために、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るカムシャフト加工用支持装置２０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

まず、シリンダー１００において流体給排口１０８から圧力流体を導入し、ピストン１０２を押圧して、ピストンロッド１０４を進動作させる。これによって、スイングアーム１１６が矢印Ｚ₁方向に回動するに至る。一方、押圧部７０において、図示しないシリンダーを付勢してシリンダーロッド８０を退動作させ、アーム７６を二点鎖線で示すように矢印Ｍ₁方向に回動させる。同様に、押圧部１４０においても前記アームを開いた状態にする。

このような準備段階を経て、カムシャフト１０がワーク保持部６４、載置部９２、及びワーク保持部１３２に載置される。このとき、位置決め判別部９０は、載置部９２に設定されたカムシャフト１０のカム１２の卵形状の湾曲した下部面が凹部９４と合わないとき、当然にカムシャフト１０は作業員によってその載置状態が正常でないことが確認される。そこで、カムシャフト１０が作業員によって回動されて、カム１２の湾曲面が凹部９４の湾曲面に合うように載置され直す。これによって、カムシャフト１０が加工に適した高さを確保するように位置決めされる。このとき、載置部９２にセンサーを配置しておき、カムシャフト１０を構成するカム１２の湾曲面と凹部９４の湾曲面とが一致したときに信号を導出するようにしておけば、作業員は目でカムシャフト１０の正常な載置状態を確認することなく、容易に作業を続行することができる。

そこで、正常な位置にカムシャフト１０が配置されると、流体給排流路２８から圧力流体がシリンダー１００に導入され、ピストン１０２が退動作する。これによってピストンロッド１０４が縮退し、スイングアーム１１６はピン１１４を支点として矢印Ｚ₂方向に揺動し、該スイングアーム１１６の先端部はカムシャフト１０をその一端部側で押圧する。このように押圧されたカムシャフト１０は、突当基準部３２の突当部３８に当接し、突き当てられた位置決め状態になる。これが、基準位置になる。

そこで、押圧部７０及び押圧部１４０が付勢され、シリンダーロッド８０が進動作して、支軸７４を中心にして図４において二点鎖線にある状態から実線位置へと矢印Ｍ₂方向へ回動動作する。これによって、当接部材７８がカムシャフト１０のカム１２を押圧する。この結果、カムシャフト１０はワーク保持部６４にその傾斜面６２ａ、６２ｂを利用してしっかりと保持されることになる。押圧部１４０側でも同様の動作が行われる。

この後、カムシャフト１０に図示しないドリルで潤滑油供給用の孔部が当該カムシャフト１０の軸線に直交する方向から穴あけ加工されることになる。

穴あけ加工された後のカムシャフト１０は、まず、押圧部７０、１４０がワークであるカムシャフト１０との係合を解き、さらに、シリンダー１００が付勢され、流体給排口１０８から圧力流体が供給されて、ピストンロッド１０４が進動作して、スイングアーム１１６を矢印Ｚ₁方向に回動させてカムシャフト１０の端部からその係合を解除する。これによって、自由な状態となったカムシャフト１０は次の作業工程へと送られることになる。

図６に、本発明に係るカムシャフト加工用支持装置２０の別の実施の形態を示す。なお、図１乃至図５に示されるカムシャフト加工用支持装置２０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第１の実施の形態では、位相規制部４０は、ワークであるカムシャフト１０の両側から互いに平行な面１６ａ、１６ｂを挟持すべく取付部材４２ａ、４２ｂ、コイルスプリング４６ａ、４６ｂ、プランジャ４８ａ、４８ｂを対向するように設けている。しかしながら、第２の実施の形態では、寧ろ、取付部材４２ａ、コイルスプリング４６ａ、プランジャ４８ａを割愛し、これに変えて、テーブル２６上に固定の基準固定部２００を設けている。この基準固定部２００は、概ねＬ字状に屈曲した金属製ブロック２０２を含み、その垂直な側面２０４と水平な側面２０６によって、カムシャフト１０の互いに平行な面１６ａ及び底面を保持し、一方、取付部材４２ｂ側のねじ５０ｂを螺回動作させて、そのプランジャ４８ｂによって、カムシャフト１０の平行である他方の面１６ｂを強圧する。これによって、カムシャフト１０の面１６ａは前記ブロック２０２の側面２０４に圧接し、且つ、カムシャフト１０の底面は側面２０６によって保持される。

従って、第２の実施の形態に係る基準固定部２００は、第１の実施の形態における位相規制部４０よりも一層構造が簡素化し、また製造コストも低廉化できるという利点がある。

以上、本発明に係るカムシャフトを加工するための支持方法について、そのための装置との関係で好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能であることは言うまでもない。

１０…カムシャフト １２…カム
１６ａ、１６ｂ…平行な面 ２０…カムシャフト加工用支持装置
２６…テーブル ３２…突当基準部
３８…突当部 ４０…位相規制部
６０…軸支持部 ７０…押圧部
９０…位置決め判別部 １００…シリンダー
１０４…ピストンロッド １１６…スイングアーム
２００…基準固定部 ２０２…ブロック

Claims (9)

1. 少なくとも互いに平行な側面を端部に有し且つ長手方向に沿って複数の位相をずらしたカムが設けられたカムシャフトを加工するための支持方法であって、
   軸支持部に前記カムシャフトを載置する工程と、
   前記カムシャフトをその一方の端部側から押圧して突当基準部に位置決めする工程と、
   前記カムシャフトの端部に設けられた平行な側面を把持することにより該カムシャフトの位相を規制する工程と、
   前記カムシャフトの所定のカムに対しアームを該カムシャフトに沿って回動させて前記アームの先端に設けられた当接部材により前記所定のカムを押圧して該カムシャフトを固定する工程と、
   からなることを特徴とするカムシャフトを加工するための支持方法。
2. 請求項１記載の支持方法において、
   前記カムシャフトの位置を規制する工程の前に該カムシャフトの位置決めの正否を判別する工程を有することを特徴とするカムシャフトを加工するための支持方法。
3. 請求項１又は２に記載の支持方法において、
   前記カムシャフトの平行な側面を把持することにより該カムシャフトの位相を規制する工程は前記カムシャフトの平行な面をコイルスプリングの弾発力の作用下に押圧される一組のプランジャにより営まれることを特徴とするカムシャフトを加工するための支持方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の支持方法において、前記カムシャフトをその一方の端部側から押圧して突当基準部に位置決めする工程は、アクチュエータを付勢することによりスイングアームを揺動させて、前記スイングアームを前記カムシャフトの端部に押圧することにより行うことを特徴とするカムシャフトを加工するための支持方法。
5. 少なくとも互いに平行な側面を端部に有し且つ長手方向に沿って複数の位相をずらしたカムが設けられたカムシャフトを加工するための支持装置であって、
   テーブル上に設けられた複数の軸支持部と、
   前記軸支持部に載置されたカムシャフトの一方の端部が当接する突当基準部と、
   前記突当基準部に前記カムシャフトを突き当てるアクチュエータと、
   前記カムシャフトの端部に設けられた平行な側面を挟持する位相規制部と、
   前記軸支持部に保持されたカムシャフトを押圧して固定する押圧部と、
   を備え、前記押圧部は支軸により回動自在に保持されるアームと、前記アームの一端部に設けられた当接部材とを有し、前記アームは前記カムシャフトの所定のカムに対し該カムシャフトに沿って回動して前記当接部材を前記所定のカムに押圧することを特徴とするカムシャフトを加工するための支持装置。
6. 請求項５記載の支持装置において、
   前記支持装置はカムシャフトのカム形状に適合して該カムシャフトの加工位置の正否を判別する位置決め判別部を備えることを特徴とするカムシャフトを加工するための支持装置。
7. 請求項５又は６に記載の支持装置において、
   前記位相規制部は一組の押圧部材からなり、それぞれの前記押圧部材はコイルスプリングと、前記コイルスプリングの弾発力によって押圧されて前記カムシャフトの平行な面に当接するプランジャとからなることを特徴とするカムシャフトを加工するための支持装置。
8. 請求項７に記載の支持装置において、
   前記コイルスプリングはねじにより押圧され、前記ねじを螺回作用下に調整することにより前記プランジャのカムシャフトへの突出量と押圧力とを調節自在であることを特徴とするカムシャフトを加工するための支持装置。
9. 請求項５乃至８のいずれかに記載の支持装置において、
   前記突当基準部に前記カムシャフトを突き当てるアクチュエータはシリンダからなり、前記シリンダのピストンロッドはスイングアームに連結され、前記アクチュエータを付勢することによりピストンを動作させてスイングアームをカムシャフトに押圧することを特徴とするカムシャフトを加工するための支持装置。

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