(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフト素材を旋削するクランクシャフト旋削装置であって、
台座と、
前記台座上に設けられ、前記クランクシャフト素材の表面を旋削するための旋削具と、
前記台座上に設けられ、前記クランクシャフト素材の第１端部に設けられる第１端面に圧接される第１被圧接部を有する第１ワークヘッドと、
前記第１ワークヘッドに対して移動自在に前記台座上に設けられ、前記クランクシャフト素材の第２端部に設けられる第２端面に圧接される第２被圧接部と、前記クランクシャフト素材を前記第１被圧接部側に押しつけながら前記第２端部を把持する把持部と、を有する第２ワークヘッドと、
前記第２ワークヘッドを所定の位置に保持するように、供給される電流に応じて前記第２ワークヘッドに負荷を与えるサーボモータと、
前記第１被圧接部が前記第１端面に圧接されるとともに、前記第２被圧接部が前記第２端面に圧接され、かつ、前記把持部によって前記第２端部が把持された後であって、前記旋削具によって前記クランクシャフト素材の前記表面が旋削される前に、前記サーボモータに供給される電流を小さくする制御を実行する制御部と、
を備えるクランクシャフト旋削装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記制御において、前記第１ワークヘッド向きの負荷を前記第２ワークヘッドに与えることを前記サーボモータに指示する、
請求項１に記載のクランクシャフト旋削装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記制御後に前記サーボモータに供給される電流に対する前記サーボモータの定格電流の比を、前記制御前に前記サーボモータに供給される電流に対する前記定格電流の比の３／１０以下にする、
請求項２に記載のクランクシャフト旋削装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記制御において、前記第１ワークヘッドと反対向きの負荷を前記第２ワークヘッドに与えることを前記サーボモータに指示する、
請求項１に記載のクランクシャフト旋削装置。
【請求項５】
前記第１ワークヘッドは、前記第１端面が当接される当接面を有しており、
前記制御部は、前記制御において、前記第１端面が前記当接面に当接された状態を維持するように、前記サーボモータに供給される電流を調整する、
請求項４に記載のクランクシャフト旋削装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記制御後に前記サーボモータに供給される電流に対する前記サーボモータの定格電流の比を、前記制御前に前記サーボモータに供給される電流に対する前記定格電流の比の１６／１７以下にする、
請求項４又は５に記載のクランクシャフト旋削装置。
【請求項７】
第１ワークヘッドの第１被圧接部をクランクシャフト素材の第１端部に設けられる第１端面に圧接させるとともに、前記第１ワークヘッドに対して移動自在な第２ワークヘッドの第２被圧接部を前記クランクシャフト素材の第２端部に設けられる第２端面に圧接させる工程と、
前記クランクシャフト素材を前記第１被圧接部側に押しつけながら前記第２端部を把持する工程と、
前記第２ワークヘッドに負荷を与えるサーボモータに電流を供給することによって、前記第２ワークヘッドを所定の位置に保持する工程と、
前記サーボモータに供給される電流を小さくする工程と、
前記クランクシャフト素材の表面を旋削具によって旋削する工程と、
を備えるクランクシャフト旋削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフト素材を旋削するクランクシャフト旋削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鍛造されたクランクシャフト素材を旋削するクランクシャフト旋削装置が広く用いられている。また、クランクシャフトの寸法精度の向上を目的として、さらなる旋削精度の向上が望まれている。
【０００３】
ここで、棒状素材の両端を長手方向に引っ張りながら、棒状素材を旋削する手法が提案されている（特許文献１参照）。この手法によれば、旋削中における棒状素材の撓みを抑制することによって、棒状素材の旋削精度を向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９０３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クランクシャフト素材は、折れ曲がった軸心を有するため、長手方向への引っ張りによって撓み易い。従って、特許文献１の手法をクランクシャフト素材に適用しても、クランクシャフト素材の旋削精度を向上することは困難である。
【０００６】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、クランクシャフト素材の旋削精度を向上可能なクランクシャフト旋削装置及びクランクシャフト旋削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係るクランクシャフト旋削装置は、台座と、台座上に設けられる旋削具と、台座上に設けられ、クランクシャフト素材の第１端部に設けられる第１端面に圧接される第１被圧接部を有する第１ワークヘッドと、第１ワークヘッドに対して移動自在に台座上に設けられ、クランクシャフト素材の第２端部に設けられる第２端面に圧接される第２被圧接部と、クランクシャフト素材を第１被圧接部側に押しつけながら第２端部を把持する把持部と、を有する第２ワークヘッドと、第２ワークヘッドを所定の位置に保持するように、供給される電流に応じて第２ワークヘッドに負荷を与えるサーボモータと、第１被圧接部が第１端面に圧接されるとともに、第２被圧接部が第２端面に圧接され、かつ、把持部によって第２端部が把持された後であって、旋削具によってクランクシャフト素材が旋削される前に、サーボモータに供給される電流を小さくする制御を実行する制御部と、を備える。
【０００８】
第１の発明に係るクランクシャフト旋削装置によれば、制御部は、第２把持部によるクランクシャフト素材の把持に伴って急激に上昇する電流を小さくする。これによって、サーボモータが第２ワークヘッドに与える負荷は低下され、第２ワークヘッドが第１ワークヘッドと反対向きに移動する。その結果、クランクシャフト素材の撓みを緩和できるので、クランクシャフト素材の旋削精度を向上することができる。
【０００９】
第２の発明に係るクランクシャフト旋削装置において、制御部は、制御において、第１ワークヘッド向きの負荷を第２ワークヘッドに与えることをサーボモータに指示する。
【００１０】
第２の発明に係るクランクシャフト旋削装置によれば、旋削中において、クランクシャフト素材に圧縮力を働かせることができる。その結果、クランクシャフト素材にビビリなどの不具合が発生することを抑制できる。
【００１１】
第３の発明に係るクランクシャフト旋削装置において、制御部は、制御後にサーボモータに供給される電流に対するサーボモータの定格電流の比を、制御前にサーボモータに供給される電流に対する定格電流の比の３／１０以下にする。
【００１２】
第３の発明に係るクランクシャフト旋削装置によれば、サーボモータの定格電流や、クランクシャフト素材のサイズ、材質及び形状、或いはクランクシャフト旋削装置の仕様などに関わらず、クランクシャフト素材の撓みを十分に緩和することができる。
【００１３】
第４の発明に係るクランクシャフト旋削装置において、制御部は、制御において、第１ワークヘッドと反対向きの負荷を第２ワークヘッドに与えることをサーボモータに指示する。
【００１４】
第４の発明に係るクランクシャフト旋削装置によれば、旋削中において、クランクシャフト素材に引張り力を働かせることができる。その結果、クランクシャフト素材にビビリなどの不具合が発生することを抑制できる。
【００１５】
第５の発明に係るクランクシャフト旋削装置において、第１ワークヘッドは、第１端面が当接される当接面を有しており、制御部は、制御において、第１端面が当接面に当接された状態を維持するように、サーボモータに供給される電流を調整する。
【００１６】
第５の発明に係るクランクシャフト旋削装置によれば、第２ワークヘッドが第１ワークヘッドと反対側に引っ張られる場合においても、クランクシャフト素材が加工原点としての当接面から離れることを抑制できる。
【００１７】
第６の発明に係るクランクシャフト旋削装置において、制御部は、制御後にサーボモータに供給される電流に対するサーボモータの定格電流の比を、制御前にサーボモータに供給される電流に対する定格電流の比の１６／１７以下にする。
【００１８】
第６の発明に係るクランクシャフト旋削装置によれば、サーボモータの定格電流や、クランクシャフト素材のサイズ、材質及び形状、或いはクランクシャフト旋削装置の仕様などに関わらず、クランクシャフト素材の撓みを十分に緩和することができる。
【００１９】
第７の発明に係るクランクシャフト旋削方法は、第１ワークヘッドの第１被圧接部をクランクシャフト素材の第１端部に設けられる第１端面に圧接させるとともに、第１ワークヘッドに対して移動自在な第２ワークヘッドの第２被圧接部をクランクシャフト素材の第２端部に設けられる第２端面に圧接させる工程と、クランクシャフト素材を第１被圧接部側に押しつけながら第２端部を把持する工程と、第２ワークヘッドに負荷を与えるサーボモータに電流を供給することによって、第２ワークヘッドを所定の位置に保持する工程と、サーボモータに供給される電流を小さくする工程と、クランクシャフト素材を旋削具によって旋削する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、クランクシャフト素材の旋削精度を向上可能なクランクシャフト旋削装置及びクランクシャフト旋削方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置の構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係るクランクシャフト素材の構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置の機能を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係るサーボモータに供給される電流の推移の一例を示すグラフである。
【図６】実施例に係るクランクシャフト素材の振れ幅を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２３】
［第１実施形態］
（クランクシャフト旋削装置の構成）
第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置１００の構成を示す断面図である。図２は、第１実施形態に係るクランクシャフト素材２００の構成を示す平面図である。
【００２４】
クランクシャフト旋削装置１００は、図１に示すように、軸線Ｔを中心にクランクシャフト素材２００を回転させながら、クランクシャフト素材２００を旋削する。
【００２５】
クランクシャフト素材２００は、図示しないワークローダによってクランクシャフト旋削装置１００内に搬入される。クランクシャフト素材２００は、完成品であるクランクシャフトに削り代が設けられた鍛造品である。クランクシャフト素材２００は、図２に示すように、折れ曲がった軸心を有する。クランクシャフト素材２００は、第１乃至第５メインジャーナルＪ１〜Ｊ５、第１乃至第４クランクピンＰ１〜Ｐ４、第１乃至第８クランクアームＡ１〜Ａ８、第１端部２１０及び第２端部２２０を有する。
【００２６】
第１端部２１０は、第１端面２１０Ｓ１と第１外周面２１０Ｓ２とを有する。第１端部２１０には、フライホイールなどが取り付けられる。第２端部２２０は、第２端面２２０Ｓ１と第２外周面２２０Ｓ２とを有する。第２端部２２０には、タイミングプーリやトーショナルダンパなどが取り付けられる。
【００２７】
クランクシャフト旋削装置１００は、図１に示すように、台座１０、旋削具２０、第１ワークヘッド３０、第２ワークヘッド４０、スライダ５０、ボールネジ６０及びサーボモータ７０を備える。
【００２８】
台座１０は、旋削具２０、第１ワークヘッド３０及び第２ワークヘッド４０などを支持する。
【００２９】
旋削具２０は、台座１０上に設けられる。旋削具２０は、ツールヘッド２１とツール２２とを有する。ツールヘッド２１は、台座１０に移動自在に支持される。ツール２２は、ツールヘッド２１に移動自在に取り付けられる。
【００３０】
第１ワークヘッド３０は、台座１０上に設けられる。第１ワークヘッド３０は、第１被圧接部３１、第１把持部３２、固定台３３、第１主軸３４、第１プランジャ３５、第１回転シリンダ３６及び第１センタシリンダ３７を有する。
【００３１】
第１被圧接部３１は、第１把持部３２の内部に配置される。第１被圧接部３１は、軸線Ｔに沿って移動自在に第１プランジャ３５のうち第２ワークヘッド４０側の端部に固定される。第１被圧接部３１は、ワークローダによってクランクシャフト素材２００が搬入された場合、クランクシャフト素材２００の芯出しのために、第２ワークヘッド４０側に移動する。これによって、第１被圧接部３１は、所定の圧力（例えば、１００ｋｇｆ〜２００ｋｇｆ程度）で第１端面２１０Ｓ１に圧接される。
【００３２】
第１把持部３２は、固定台３３の第２ワークヘッド４０側に配置される。第１把持部３２は、クランクシャフト素材２００の第１端部２１０を把持する。第１把持部３２は、本体部３２ａと複数の第１爪部３２ｂとを有する。
【００３３】
本体部３２ａは、第１主軸３４のうち第２ワークヘッド４０側の端部に固定される。本体部３２ａは、クランクシャフト素材２００の第１端面２１０Ｓ１に当接される当接面３２Ｓを有する。当接面３２Ｓは、クランクシャフト素材２００の加工原点として用いられる。そのため、第１端面２１０Ｓ１は、旋削中においても当接面３２Ｓに当接されていることが好ましい。
【００３４】
複数の第１爪部３２ｂは、軸線Ｔの半径方向に沿って移動自在に本体部３２ａに取り付けられる。複数の第１爪部３２ｂは、所定の押圧力（例えば、３０００ｋｇｆ〜４０００ｋｇｆ程度）で第１外周面２１０Ｓ２に押しつけられる。この際、各第１爪部３２ｂの先端は、第１端部２１０を第２ワークヘッド４０側に押し出すように、第２ワークヘッド４０側に膨らむ。これは、所定の押圧力が軸線Ｔに対して正確に垂直ではないため、所定の押圧力がクランクシャフト素材のうち剛性の低い部分に逃げようとするからである。その結果、第１把持部３２は、クランクシャフト素材２００を第２ワークヘッド４０（具体的には、後述する「第２被圧接部４１」）側に押しつけながら第１端部２１０を把持することになる。
【００３５】
固定台３３は、台座１０上に固定される。固定台３３には、軸線Ｔに沿って第１主軸３４が挿通されている。
【００３６】
第１主軸３４は、軸線Ｔを中心として回転自在に固定台３３に支持される。第１主軸３４には、軸線Ｔに沿って第１プランジャ３５が挿通されている。
【００３７】
第１プランジャ３５は、軸線Ｔに沿って摺動自在に第１主軸３４に支持される。
【００３８】
第１回転シリンダ３６は、第１主軸３４のうち第２ワークヘッド４０と反対側の端部に固定される。第１回転シリンダ３６は、軸線Ｔを中心として第１主軸３４を回転させる。これによって、第１把持部３２は、軸線Ｔを中心として回転する。
【００３９】
第１センタシリンダ３７は、第１プランジャ３５のうち第２ワークヘッド４０と反対側の端部に固定される。第１センタシリンダ３７は、軸線Ｔに沿って第１プランジャ３５を摺動させる。これによって、第１被圧接部３１は、軸線Ｔに沿って移動する。
【００４０】
第２ワークヘッド４０は、台座１０上に設けられる。第２ワークヘッド４０は、軸線Ｔに平行な方向（以下、「軸線方向ｔ」という。）において、第１ワークヘッド３０に対して移動自在である。第２ワークヘッド４０は、第２被圧接部４１、第２把持部４２、可動台４３、第２主軸４４、第２プランジャ４５、第２回転シリンダ４６及び第２センタシリンダ４７を有する。第２ワークヘッド４０は、可動台４３を有する点において、固定台３３を有する第１ワークヘッド３０と異なる。
【００４１】
第２被圧接部４１は、第２把持部４２の内部に配置される。第２被圧接部４１は、軸線Ｔに沿って移動自在に第２プランジャ４５のうち第１ワークヘッド３０側の端部に固定される。第２被圧接部４１は、ワークローダによってクランクシャフト素材２００が搬入された場合、クランクシャフト素材２００の芯出しのために、第１ワークヘッド３０側に移動する。これによって、第２被圧接部４１は、所定の圧力（例えば、１００ｋｇｆ程度）で第２端面２２０Ｓ１に圧接される。
【００４２】
第２把持部４２は、可動台４３の第１ワークヘッド３０側に配置される。第２把持部４２は、クランクシャフト素材２００の第２端部２２０を把持する。第２把持部４２は、本体部４２ａと複数の第２爪部４２ｂとを有する。本体部４２ａは、第２主軸４４のうち第１ワークヘッド３０側の端部に固定される。複数の第２爪部４２ｂは、軸線Ｔの半径方向に沿って移動自在に本体部４２ａに取り付けられる。複数の第２爪部４２ｂは、所定の押圧力（例えば、３０００ｋｇｆ〜４０００ｋｇｆ程度）で第２外周面２２０Ｓ２に押しつけられる。この際、各第２爪部４２ｂの先端は、第２端部２２０を第１ワークヘッド３０側に押し出すように、第１ワークヘッド３０側に膨らむ。これは、上述の通り、所定の押圧力がクランクシャフト素材のうち剛性の低い部分に逃げようとするからである。その結果、第２把持部４２は、クランクシャフト素材２００を第１被圧接部３１側に押しつけながら第２端部２２０を把持することになる。
【００４３】
可動台４３は、スライダ５０に固定されている。可動台４３は、スライダ５０とともに軸線方向ｔに沿って移動自在である。可動台４３には、軸線方向ｔに沿って第２主軸４４が挿通されている。
【００４４】
第２主軸４４は、軸線Ｔを中心として回転自在に可動台４３に支持される。第２主軸４４には、軸線Ｔに沿って第２プランジャ４５が挿通されている。
【００４５】
第２プランジャ４５は、軸線Ｔに沿って摺動自在に第２主軸４４に支持される。
【００４６】
第２回転シリンダ４６は、第２主軸４４のうち第１ワークヘッド３０と反対側の端部に固定される。第２回転シリンダ４６は、軸線Ｔを中心として第２主軸４４を回転させる。これによって、第２把持部４２は、軸線Ｔを中心として回転する。
【００４７】
第２センタシリンダ４７は、第２プランジャ４５のうち第１ワークヘッド３０と反対側の端部に固定される。第２センタシリンダ４７は、軸線Ｔに沿って第２プランジャ４５を摺動させる。これによって、第２被圧接部４１は、軸線Ｔに沿って移動する。
【００４８】
スライダ５０は、可動台４３に固定される。スライダ５０は、軸線方向ｔに沿って摺動自在にボールネジ６０（具体的には、後述するナット６２）に取り付けられる。
【００４９】
ボールネジ６０は、ネジ軸６１とナット６２とを有する。ネジ軸６１は、軸線方向ｔに沿って配置される。ナット６２は、軸線方向ｔに沿って摺動自在にネジ軸６１に螺合される。また、ナット６２は、スライダ５０を介して、第２ワークヘッド４０に固定される。
【００５０】
なお、本実施形態において、ネジ軸６１の“正回転”は、第２ワークヘッド４０が第１ワークヘッド３０側に移動することを意味し、ネジ軸６１の“逆回転”は、第２ワークヘッド４０が第１ワークヘッド３０と反対側に移動することを意味するものとする。
【００５１】
サーボモータ７０は、ネジ軸６１に連結される。サーボモータ７０は、図示しない電源から供給される電流に応じた負荷を第２ワークヘッド４０に与える。これによって、サーボモータ７０は、第２ワークヘッド４０を所定の位置に保持する。具体的に、サーボモータ７０は、周知のサーボ機構を備えており、ネジ軸６１を正回転又は逆回転させることによって、第２ワークヘッド４０の位置を修正する。サーボモータ７０は、供給される電流が大きいほど、ネジ軸６１に大きな回転力を与えることができる。
【００５２】
ここで、クランクシャフト素材２００が第１及び第２把持部３２,４２によって把持された場合におけるサーボモータ７０の動作は、以下の通りである。
【００５３】
第１把持部３２はクランクシャフト素材２００を第２把持部４２側に押し出し、第２把持部４２はクランクシャフト素材２００を第１把持部３２側に押し出す。第２ワークヘッド４０は、第１ワークヘッド３０と反対向きに移動しようとする。サーボモータ７０は、サーボ機構の機能に従って、第２ワークヘッド４０を所定の位置に保持する。すなわち、サーボモータ７０は、供給される電流を大きくすることによって、第１ワークヘッド３０向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与える。
【００５４】
このため、サーボモータ７０が第２ワークヘッド４０に与える負荷に応じて、クランクシャフト素材２００には、軸線Ｔに沿った圧縮力が発生する。その結果、折れ曲がった軸心を有するクランクシャフト素材２００には撓みが発生してしまう。この撓みを緩和させる制御については後述する。
【００５５】
なお、所定の位置とは、安全かつ適切にクランクシャフト素材２００を旋削可能な位置である。所定の位置は、クランクシャフト素材２００のサイズ、材質、形状などに応じて設定することができる。
【００５６】
（クランクシャフト旋削装置の機能）
以下において、第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置の機能について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置１００（制御部３００）の機能を示すブロック図である。
【００５７】
制御部３００は、クランクシャフト素材２００が第１及び第２把持部３２,４２によって把持された場合に、クランクシャフト素材２００の撓みを緩和すべく、サーボモータ７０に供給される電流を小さくする制御（以下、「電流抑制制御」という。）を実行する。
【００５８】
制御部３００は、図３に示すように、電流値検出部３１０、判定部３２０、適正電流値算出部３３０及び指示部３４０を備える。
【００５９】
電流値検出部３１０は、電源からサーボモータ７０に供給される電流Ｉをリアルタイムで検出する。
【００６０】
判定部３２０は、電流値検出部３１０によって取得される電流Ｉの値が所定の閾値ＩＴＨよりも大きいか否かを判定する。判定部３２０は、電流Ｉの値が所定の閾値ＩＴＨよりも大きい場合、その値（以下、「過大電流値ＩＥＸ」という。）を適正電流値算出部３３０に通知する。
【００６１】
適正電流値算出部３３０は、判定部３２０から通知される過大電流値ＩＥＸに基づいて、サーボモータ７０に供給されるべき適正な電流値（以下、「適正電流値ＩＡＰ」という。）を算出する。適正電流値ＩＡＰは、過大電流値ＩＥＸよりも小さい値である。例えば、適正電流値算出部３３０は、次の式（１）によって、適正電流値ＩＡＰを算出することができる。
【００６２】
ＩＡＰ＝ＩＥＸ×C      ・・・（１）
ただし、式（１）において、補正係数Ｃは、０．０より大きく、１．０より小さい正の数値である。補正係数Ｃは、クランクシャフト素材２００のサイズ、材質及び形状や、クランクシャフト旋削装置１００の仕様などに基づいて設定することができる。
【００６３】
なお、一般的には、補正係数Ｃは、０．０より大きく、０．３以下の数値であることが好ましい（後述する実施例及び図６参照）。これによって、電流抑制制御後にサーボモータ７０に供給される電流Ｉに対するサーボモータ７０の定格電流の比は、電流抑制制御前にサーボモータ７０に供給される電流Ｉに対するサーボモータ７０の定格電流の比の３／１０以下となる。その結果、サーボモータ７０がネジ軸６１に与える回転力、すなわち、サーボモータ７０が第２ワークヘッド４０に与える負荷は、３／１０以下に低下される。
【００６４】
指示部３４０は、“負荷の大きさ”と“負荷の向き”とを含む指示情報Ｄをサーボモータ７０に送信する。
【００６５】
“負荷の大きさ”とは、サーボモータ７０がネジ軸６１に与える回転力、すなわち、サーボモータ７０が第２ワークヘッド４０に与える負荷の大きさである。“負荷の大きさ”は、適正電流値算出部３３０によって算出される適正電流値ＩＡＰによって示される。
【００６６】
“負荷の向き”とは、ネジ軸６１の回転方向（正回転又は逆回転）、すなわち、サーボモータ７０が第２ワークヘッド４０に与える負荷の向きである。“負荷の向き”は、適正電流値ＩＡＰの正負符号によって示される。例えば、適正電流値ＩＡＰ及び過大電流値ＩＥＸの正負符号が同じであることは、ネジ軸６１を正回転させること、すなわち、第１ワークヘッド３０向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与えることを示す。一方で、適正電流値ＩＡＰ及び過大電流値ＩＥＸの正負符号が異なることは、ネジ軸６１を逆回転させること、すなわち、第１ワークヘッド３０と反対向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与えることを示す。上述の通り、本実施形態に係る補正係数Ｃは正の数値であるので、本実施形態は前者のケースに該当することに留意すべきである。
【００６７】
サーボモータ７０は、指示情報Ｄを取得した場合、指示情報Ｄに含まれる“負荷の大きさ”及び“負荷の向き”に応じて、第２ワークヘッド４０に与える負荷を調整する。本実施形態では、サーボモータ７０は、ネジ軸６１の正回転を維持しつつ、電流Ｉを適正電流値ＩＡＰまで小さくする。その結果、第２ワークヘッド４０は第１ワークヘッド３０と反対向きに移動して、クランクシャフト素材２００の撓みが緩和される。
【００６８】
（クランクシャフト旋削装置の動作）
以下において、第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係るクランクシャフト旋削装置１００の動作を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態に係るサーボモータ７０に供給される電流Ｉの推移の一例を示すグラフである。
【００６９】
ステップＳ１０において、クランクシャフト旋削装置１００は、図示しないワークローダによって搬入されるクランクシャフト素材２００を受け入れる。
【００７０】
このとき、第２ワークヘッド４０に外力は働かないので、サーボモータ７０は待機状態を継続する。そのため、図５に示すように、電流Ｉは、ステップＳ１０において「０」である。
【００７１】
ステップＳ２０において、クランクシャフト旋削装置１００は、クランクシャフト素材２００を芯出しする。具体的に、クランクシャフト旋削装置１００は、第１被圧接部３１を第１端面２１０Ｓ１に圧接させるとともに、第２被圧接部４１を第２端面２２０Ｓ１に圧接させる。
【００７２】
このとき、第２ワークヘッド４０には、第１及び第２被圧接部３１,４１がクランクシャフト素材２００を挟み込む力が働くので、サーボモータ７０はネジ軸６１に正回転力を与える。そのため、図５に示すように、電流Ｉは、ステップＳ２０において上昇する。
【００７３】
ステップＳ３０において、クランクシャフト旋削装置１００は、クランクシャフト素材２００をチャックする。具体的に、クランクシャフト旋削装置１００は、第１把持部３２によって第１端部２１０を把持するとともに、第２把持部４２によって第２端部２２０を把持する。
【００７４】
このとき、第２ワークヘッド４０には、第１及び第２把持部３２,４２がクランクシャフト素材２００を押し出す力が働くので、サーボモータ７０はネジ軸６１にさらに大きな正回転力を与える。そのため、図５に示すように、電流Ｉは、ステップＳ３０において過大電流値ＩＥＸ（＞所定の閾値ＩＴＨ）まで急激に上昇する。
【００７５】
ステップＳ４０において、クランクシャフト旋削装置１００は、電流抑制制御を実行する。具体的に、制御部３００は、過大電流値ＩＥＸに基づいて適正電流値ＩＡＰを算出し、指示情報Ｄをサーボモータ７０に送信する。
【００７６】
このとき、サーボモータ７０は、ネジ軸６１の正回転を維持しつつ、電流Ｉを適正電流値ＩＡＰまで小さくする。そのため、図５に示すように、電流Ｉは、ステップＳ４０において適正電流値ＩＡＰ（＞０）まで降下する。これに伴い、第２ワークヘッド４０が第１ワークヘッド３０と反対向きに移動する。
【００７７】
ステップＳ５０において、クランクシャフト旋削装置１００は、クランクシャフト素材２００を旋削する。
【００７８】
このとき、図５に示すように、電流Ｉは、ステップＳ５０において適正電流値ＩＡＰに維持される。すなわち、サーボモータ７０は、旋削中においても、第１ワークヘッド３０向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与え続ける。従って、クランクシャフト素材２００には、旋削中においても、軸線Ｔに沿った圧縮力が働く。
【００７９】
なお、クランクシャフト素材２００の旋削は、第１被圧接部３１の位置を基準に行われる。すなわち、第１端面２１０Ｓ１が第１被圧接部３１に圧接されていることをもって、旋削精度の確保が可能となる。
【００８０】
（作用及び効果）
（１）第１実施形態に係る制御部３００は、第１及び第２把持部３２,４２によって第１及び第２端部２２０,２１０が把持された後に、サーボモータ７０に供給される電流Ｉを小さくする電流抑制制御を実行する。
【００８１】
ここで、本出願人は、鋭意検討の結果、クランクシャフト素材２００の撓みが発生する主なメカニズムについての知見を得た。すなわち、第１把持部３２はクランクシャフト素材２００を第２把持部４２側に押し出し、第２把持部４２はクランクシャフト素材２００を第１把持部３２側に押し出す。第２ワークヘッド４０は、第１ワークヘッド３０と反対向きに移動しようとする。サーボモータ７０は、第１ワークヘッド３０向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与える。その結果、クランクシャフト素材２００に撓みが発生する。
【００８２】
第１実施形態に係る制御部３００は、第１及び第２把持部３２,４２によるクランクシャフト素材２００の把持に伴って急激に上昇する電流Ｉを小さくする。これによって、サーボモータ７０が第２ワークヘッド４０に与える負荷は低下され、第２ワークヘッド４０が第１ワークヘッド３０と反対向きに移動する。その結果、クランクシャフト素材２００の撓みを緩和できるので、クランクシャフト素材２００の旋削精度を向上することができる。
【００８３】
（２）第１実施形態に係る制御部３００は、電流抑制制御において、第１ワークヘッド３０向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与えることをサーボモータ７０に指示する。
【００８４】
そのため、旋削中において、クランクシャフト素材２００に軸線Ｔに沿った圧縮力を働かせることができる。その結果、クランクシャフト素材２００にビビリなどの不具合が発生することを抑制できる。
【００８５】
また、クランクシャフト素材２００が第１ワークヘッド３０に押しつけられるので、第１端面２１０Ｓ１が当接面３２Ｓに当接された状態を維持できる。その結果、クランクシャフト素材２００が加工原点からずれることを抑制できる。
【００８６】
（３）第１実施形態に係る制御部３００は、電流抑制制御後にサーボモータ７０に供給される電流Ｉに対するサーボモータ７０の定格電流の比は、電流抑制制御前にサーボモータ７０に供給される電流Ｉに対するサーボモータ７０の定格電流の比の３／１０以下にすることが好ましい。
【００８７】
これによって、サーボモータ７０の定格電流や、クランクシャフト素材２００のサイズ、材質及び形状、或いはクランクシャフト旋削装置１００の仕様などに関わらず、クランクシャフト素材２００の撓みを十分に緩和することができる。
【００８８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る制御部３００の機能について説明する。第２実施形態に係るクランクシャフト旋削装置１００は、第１実施形態と同様の構成を有する（図１参照）。
【００８９】
以下においては、第１実施形態との相違点について主に説明する。第１実施形態との相違点は、電流抑制制御において、サーボモータ７０が、第１ワークヘッド３０と反対向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与える点である。
【００９０】
（クランクシャフト旋削装置の機能）
以下において、第２実施形態に係る制御部３００の機能について説明する。
【００９１】
制御部３００は、電流値検出部３１０、判定部３２０、適正電流値算出部３３０及び指示部３４０を備える。
【００９２】
電流値検出部３１０は、電源からサーボモータ７０に供給される電流Ｉをリアルタイムで検出する。
【００９３】
判定部３２０は、電流値検出部３１０によって取得される電流Ｉの値が所定の閾値ＩＴＨよりも大きいか否かを判定する。判定部３２０は、電流Ｉの値が所定の閾値ＩＴＨよりも大きい場合、過大電流値ＩＥＸを適正電流値算出部３３０に通知する。
【００９４】
適正電流値算出部３３０は、判定部３２０から通知される過大電流値ＩＥＸに基づいて、適正電流値ＩＡＰ’を算出する。適正電流値ＩＡＰ’は、過大電流値ＩＥＸよりも小さい。例えば、適正電流値算出部３３０は、次の式（２）によって、適正電流値ＩＡＰ’を算出することができる。
【００９５】
ＩＡＰ’＝ＩＥＸ×Ｃ’      ・・・（２）
ただし、式（２）において、補正係数Ｃ’は、０．０より小さく、−１．０より大きい負の数値である。
【００９６】
ここで、補正係数Ｃ’は、電流抑制制御において、第１端面２１０Ｓ１が当接面３２Ｓに当接された状態が維持されるように設定されることが好ましい。
【００９７】
一般的には、補正係数Ｃ’は、０．０より小さく、−０．９４以上の数値であることが好ましい（後述する実施例及び図６参照）。これによって、電流抑制制御後にサーボモータ７０に供給される電流Ｉに対するサーボモータ７０の定格電流の比は、電流抑制制御前にサーボモータ７０に供給される電流Ｉに対するサーボモータ７０の定格電流の比の１６／１７以下となる。その結果、サーボモータ７０が第２ワークヘッド４０に与える負荷は、１６／１７以下に低下される。
【００９８】
指示部３４０は、適正電流値ＩＡＰ’を含む指示情報Ｄをサーボモータ７０に送信する。
【００９９】
ここで、本実施形態では、補正係数Ｃ’が負の数値であるので、適正電流値ＩＡＰ’の正負符号は過大電流値ＩＥＸの正負符号と異なっている。従って、指示情報Ｄは、ネジ軸６１を逆回転させること、すなわち、第１ワークヘッド３０と反対向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与えることを示す。
【０１００】
サーボモータ７０は、指示情報Ｄを取得した場合、電流値Ｉを適正電流値ＩＡＰ’まで小さくしつつ、ネジ軸６１を逆回転させる。その結果、第２ワークヘッド４０は第１ワークヘッド３０と反対向きに移動して、クランクシャフト素材２００の撓みが緩和される。
【０１０１】
また、旋削中においても、電流値Ｉは、適正電流値ＩＡＰ’に維持される。すなわち、サーボモータ７０は、第１ワークヘッド３０と反対向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与える。従って、クランクシャフト素材２００には、旋削中、軸線Ｔに沿った引張り力が働く。
【０１０２】
（作用及び効果）
（１）第２実施形態に係る制御部３００は、電流抑制制御後において、第１ワークヘッド３０と反対向きの負荷を第２ワークヘッド４０に与えることをサーボモータ７０に指示する。
【０１０３】
そのため、旋削中において、クランクシャフト素材２００に軸線Ｔに沿った引張り力を働かせることができる。その結果、クランクシャフト素材２００にビビリなどの不具合が発生することを抑制できる。
【０１０４】
（２）第２実施形態に係る制御部３００は、電流抑制制御において、第１端面２１０Ｓ１が当接面３２Ｓに当接された状態が維持されるように電流値Ｉを調整する。
【０１０５】
そのため、本実施形態のように、第２ワークヘッド４０が第１ワークヘッド３０と反対側に引っ張られる場合においても、クランクシャフト素材２００が加工原点としての当接面３２Ｓから離れることを抑制できる。
【０１０６】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１０７】
（Ａ）上記実施形態において、クランクシャフト旋削装置１００は、第１把持部３２によって第１端部２１０を把持するとともに、第２把持部４２によって第２端部２２０を把持することとしたが、これに限られるものではない。クランクシャフト旋削装置１００は、第１把持部３２によって第１端部２１０を把持しなくてもよい。この場合であっても、クランクシャフト素材２００を旋削可能であるとともに、第２把持部４２による圧縮力によってクランクシャフト素材２００に撓みが発生する。この撓みは、上記実施形態と同様、制御部３００による電流抑制制御によって緩和することができる。なお、クランクシャフト旋削装置１００は、第１把持部３２を備えていなくてもよい。
【０１０８】
（Ｂ）上記実施形態において、補正係数Ｃ，Ｃ’は、「０」以外の数値であることとしたが、「０」であってもよい。この場合、適正電流値ＩＡＰ，ＩＡＰ’が「０」となるので、第２ワークヘッド４０は、クランクシャフト素材２００に圧縮力及び引張り力が働かない静止位置まで移動することとなる。
【０１０９】
（Ｃ）上記実施形態において、第２ワークヘッド４０は、スライダ５０及びボールネジ６０を介して、サーボモータ７０に連結されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、第２ワークヘッド４０は、ボールネジ６０に直接連結されていてもよい。
【０１１０】
（Ｄ）上記実施形態において、サーボモータ７０は、軸線方向ｔにおいて、第２ワークヘッド４０よりも第１ワークヘッド３０から離れた位置に設けられることとしたが、これに限られるものではない。サーボモータ７０は、軸線方向ｔにおいて、第２ワークヘッド４０の第１ワークヘッド３０側に設けられてもよい。
【０１１１】
（Ｅ）上記実施形態において、制御部３００は、式（１）又は式（２）によって、適正電流値ＩＡＰ，ＩＡＰ’を算出することとしたが、これに限られるものではない。制御部３００は、適正電流値ＩＡＰ，ＩＡＰ’として、過大電流値ＩＥＸよりも小さな既定電流値を用いてもよい。この場合においても、クランクシャフト素材２００の撓みを緩和することができる。
【０１１２】
（Ｆ）上記実施形態において、指示情報Ｄは、“負荷の大きさ” 及び“負荷の向き”を含むこととしたが、これに限られるものではない。指示情報Ｄは、「供給される電流を小さくする」ことを指示する情報であればよい。従って、指示情報Ｄは、具体的な電流の値を含んでいていなくてもよい。また、指示情報Ｄは、電流の値の正負符号を含んでいなくてもよい。
【０１１３】
なお、上記実施形態において、“負荷の向き”は、適正電流値ＩＡＰの正負符号によって示されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、指示情報Ｄは、正回転又は逆回転を示すフラグを含んでいてもよい。
【０１１４】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【０１１５】
以下、本発明に係るクランクシャフト旋削装置の実施例について具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
【０１１６】
（クランクシャフト素材の旋回）
まず、図２に示すように、５つのメインジャーナルを有するクランクシャフト素材を準備した。
【０１１７】
次に、図１に示すように、クランクシャフト素材の両端面を軸線Ｔに沿って圧縮（圧縮加重は約１００ｋｇｆ）することによって、クランクシャフト素材の芯出しを行った。このとき、サーボモータは、供給電流を増大させることによって、第２ワークヘッド４０の位置を保持した。
【０１１８】
次に、図１に示すように、クランクシャフト素材の両端部それぞれの側面を軸線Ｔと直交する方向に圧縮（圧縮加重は約３０００ｋｇｆ）することによって、クランクシャフト素材をチャックした。このとき、サーボモータは、供給電流をさらに増大させることによって、第２ワークヘッド４０の位置を保持した。
【０１１９】
次に、軸線Ｔを中心としてクランクシャフト素材を旋回させた。
【０１２０】
（クランクシャフト素材の振れ幅）
次に、サーボモータへの供給電流を小さくしながら、旋回するクランクシャフト素材の振れ幅を計測した。具体的には、クランクシャフト素材が有する第３メインジャーナルの軸線Ｔからの振れ幅を計測した。
【０１２１】
なお、第３メインジャーナルは、５つのメインジャーナルの中央に位置するので、第３メインジャーナルの振れ幅に基づき、クランクシャフト素材の振れ幅を精度良く把握できる。また、クランクシャフト素材の振れ幅は、クランクシャフト素材の撓み量を示している。
【０１２２】
図６は、クランクシャフト素材の振れ幅の計測結果を示すグラフである。
【０１２３】
図６において、供給電流値は、サーボモータの定格電流に対する百分率によって示されている。また、図６において、供給電流値−１７％,−１０％,−５％,−１％に対する振れ幅は実測値であり、供給電流値４％,９％,１６％に対する振れ幅は推定値である。
【０１２４】
なお、チャック時の供給電流値（−１７％）には負記号が付されている。そのため、供給電流値に負記号が付されている範囲では、第１ワークヘッド向きの負荷が第２ワークヘッドに与えられることによって、第２ワークヘッドは第１ワークヘッド側に押さえつけられている。一方で、供給電流値に正記号が付されている範囲では、第１ワークヘッドと反対向きの負荷が第２ワークヘッドに与えられることによって、第２ワークヘッドは第１ワークヘッドと反対側に引っ張られている。
【０１２５】
図６に示す計測結果から、サーボモータへの供給電流の絶対値を、チャック時の供給電流の絶対値よりも小さくすることによって、クランクシャフト素材の振れ幅（すなわち、クランクシャフト素材の撓み）を緩和できることが確認された。
【０１２６】
ここで、クランクシャフト素材の振れ幅を０．１ｍｍ以下にできる範囲であれば、一般的なクランクシャフト旋削装置全般において、クランクシャフト素材の撓みを緩和する効果が期待できる。
【０１２７】
従って、第２ワークヘッドを第１ワークヘッド側に押さえつける場合には、サーボモータへの供給電流を、チャック時の供給電流の３０％（≒５／１７）以下にすることが特に好ましい。すなわち、制御後の供給電流に対する定格電流の比を、制御前の供給電流に対する定格電流の比の３／１０以下にすることが特に好ましい。
【０１２８】
また、第２ワークヘッドを第１ワークヘッドの反対側に引っ張る場合には、サーボモータへの供給電流を、チャック時の供給電流の９４％（≒１６／１７）以下にすることが特に好ましい。すなわち、制御後の供給電流に対する定格電流の比を、制御前の供給電流に対する定格電流の比の１６／１７以下にすることが特に好ましい。
【符号の説明】
【０１２９】
１００…クランクシャフト旋削装置、１０…台座、２０…旋削具、２１…ツールヘッド、２２…ツール、３０…第１ワークヘッド、３１…第１被圧接部、３２…第１把持部、３２ａ…本体部、３２ｂ…複数の第１爪部、３３…固定台、３４…第１主軸、３５…第１プランジャ、３６…第１回転シリンダ、３７…第１センタシリンダ、４０…第２ワークヘッド、４１…第２被圧接部、４２…第２把持部、４２ａ…本体部、４２ｂ…複数の第２爪部、４３…可動台、４４…第２主軸、４５…第２プランジャ、４６…第２回転シリンダ、４７…第２センタシリンダ、５０…スライダ、６０…ボールネジ、６１…ネジ軸、６２…ナット、７０…サーボモータ、２００…クランクシャフト素材、２１０…第１端部、２１０Ｓ１…第１端面、２１０Ｓ２…第１外周面、２２０…第２端部、２２０Ｓ１…第２端面、２２０Ｓ２…第２外周面、３００…制御部、３１０…電流値検出部、３２０…判定部、３３０…適正電流値算出部、３４０…指示部、ＩＡＰ,ＩＡＰ’ …適正電流値、ＩＥＸ…過大電流値、ＩＴＨ…閾値、Ｃ,Ｃ’ …補正係数、Ｄ…指示情報
【図１】
0005638860.tif 000002
【図２】
0005638860.tif 000003
【図３】
0005638860.tif 000004
【図４】
0005638860.tif 000005
【図５】
0005638860.tif 000006
【図６】
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