(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトにおけるクランクピンまたはメインジャーナルをフィレットローラとレストローラとで回転可能に支持し、前記クランクシャフトを回転させつつ前記フィレットローラにて前記クランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に圧縮応力を付与するフィレットローリング加工装置において、前記フィレットローラおよびレストローラが回転可能に装着されて前記クランクシャフトを把持するクランプアームと、このクランプアームの把持動作を行わせる油圧駆動機構と、この油圧駆動機構の油圧配管途中に設けられ油圧配管内の油圧変動を検出する油圧変動検出器と、この油圧変動検出器の検出値に基づき、前記クランクシャフトの回転動作中での前記コーナＲ部あるいは前記フィレットローラにおける傷発生を判定する判定手段とを有することを特徴とするフィレットローリング加工装置。
【請求項２】
判定手段は、油圧変動検出器が検出した油圧変動に対応する波形信号の入力を受け、その波形の最小値と最大値との間の最大振幅が、あらかじめ設定された基準振幅を越えたときに、傷発生と判定する波形処理回路を備えていることを特徴とする請求項１記載のフィレットローリング加工装置。
【請求項３】
クランクシャフトにおけるクランクピンまたはメインジャーナルをフィレットローラとレストローラとで回転可能に支持し、前記クランクシャフトを回転させつつ前記フィレットローラにて前記クランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に圧縮応力を付与し、前記クランクシャフトの回転動作中での前記コーナＲ部あるいは前記フィレットローラにおける傷発生を判定するフィレットローリング加工装置の傷判定方法において、前記フィレットローラおよびレストローラが回転可能に装着されて前記クランクシャフトを把持するクランプアームを油圧駆動機構で動作させ、この油圧駆動機構の油圧配管途中に設けた油圧変動検出器が検出する油圧変動に基づいて、前記クランクシャフトの回転動作中での前記コーナＲ部あるいは前記フィレットローラにおける傷発生を判定することを特徴とするフィレットローリング加工装置の傷判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クランクシャフトにおけるクランクピンまたはメインジャーナルをフィレットローラとレストローラとで回転可能に支持し、前記クランクシャフトを回転させつつフィレットローラにて前記クランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に圧縮応力を付与するフィレットローリング加工装置および、クランクシャフトの回転動作中でのコーナＲ部あるいはフィレットローラにおける傷発生を判定するフィレットローリング加工装置の傷判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車など車両に搭載される、例えば内燃機関のクランクシャフト（自動車工学全書第１９巻  自動車の製造法  第１０５頁〜１０６頁  昭和５５年４月２０日  山海堂発行  ）においては、クランクピンおよびクランクジャーナルのコーナ（フィレット）部には、強度確保のため丸み（Ｒ）をつけてある。フィレットローリング加工装置は、上記Ｒ部に対し、ローラ（工具鋼）によるローリング（冷間圧延）加工を施して内部圧縮残留応力を発生させ、これにより疲労強度を向上させるものである。
【０００３】
図７は、従来のフィレットローリング加工装置の概略的な側面図である。クランプアーム１は、上部アーム１ａが下部アーム１ｂに対し支持軸３を中心として回動可能であり、下部アーム１ｂは支持脚４の上端に固定されている。上部アーム１ａの先端下面にはフィレットローラ５が、下部アーム１ｂの先端上面にはレストローラ７が、それぞれ回転可能に設けられている。フィレットローラ５は、ワークとなるクランクシャフトＷにおけるクランクピンあるいはクランクジャーナルのコーナＲ部に対してローリング加工を行うもので、図７中で紙面に直交する方向に二つ配置されている。一方、レストローラ７は、クランクシャフトＷの下部側を支持するもので、クランクシャフトＷの円周方向に沿って二つ配置されている。
【０００４】
クランプアーム１の後端側には油圧駆動機構としての油圧シリンダ９が装着され、油圧シリンダ９の本体９ａの下端は下部アーム１ｂにピン１０を介して回動可能に装着され、ロッド９ｂの先端は上部アーム１ａにピン１１を介して回動可能に装着されている。上記油圧シリンダ９の駆動によりクランプアーム１がクランクシャフトＷに対してクランプ動作を行い、フィレットローラ５とレストローラ７との間でクランクシャフトＷを把持する。
【０００５】
上記したようなクランプアーム１は、図８に示すように、クランクシャフトＷにおける複数のクランクピン１２およびクランクジャーナル１３にそれぞれ対応してセットされる。クランクピン１２に対して加工を行う際にはクランクピン１２を中心として回転させ、クランクジャーナル１３に対して加工を行う際にはクランクジャーナル１３を中心として回転させる。
【０００６】
フィレットローラ５は、図９に斜視図として示すように、傾斜面５ａを備えた円盤形状を呈しており、図８の要部の拡大図である図１０に示すように、外周縁部５ｂがコーナＲ部に整合するよう傾斜して配置され、外周縁部５ｂをコーナＲ部に押し付けることで圧縮応力を付与する。一方、レストローラ７は円筒状を呈しており、クランクピン１２あるいはクランクジャーナル１３の各コーナＲ部を除いて軸方向のほぼ全域に接触して支持する構成となっている。
【０００７】
上記したようなフィレットローリング加工装置を用いたローリング加工においては、圧延油の油量不足による潤滑不良や、圧延油へのスラッジなどの異物混入などに起因するフィレットローラ５の剥離や破損などによるフィレットローラ５の傷が、クランクシャフトＷのコーナＲ部に転写され、クランクシャフトＷに不良が発生する。このため、従来では定期的にクランクシャフトＷの抜き取り検査を実施しているが、その間に不良発生した場合には、大量の不良品をつくってしまうことになる。
【０００８】
この対策として、図７に示すように、クランプアーム１の上部アーム１ａに振動センサ１５を取付けて、ローリング加工時におけるクランプアーム１の振動を検出し、この検出値が所定値以上となったときに、フィレットローラ５またはクランクシャフトＷに傷が発生したと判定するような構成とすることが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の傷判定方法では、振動センサ１５は、クランプアーム１に直接取付けられていることから、ローリング加工装置自体の固有振動や、各部摩耗による振動などをも検出してしまい、ローリング加工動作による振動のみを検出できないので、傷発生を的確に判定できないことになる。また、判定値は所定値以上のピーク値としているが、検出値の波形は、装置の温度や作動油の圧力などにより全体が上下してしまうので、誤検出発生の要因となっている。
【００１０】
そこで、この発明は、ローリング加工におけるフィレットローラまたはワークの傷発生を的確に判定できるようにすることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、第１に、クランクシャフトにおけるクランクピンまたはメインジャーナルをフィレットローラとレストローラとで回転可能に支持し、前記クランクシャフトを回転させつつ前記フィレットローラにて前記クランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に圧縮応力を付与するフィレットローリング加工装置において、前記フィレットローラおよびレストローラが回転可能に装着されて前記クランクシャフトを把持するクランプアームと、このクランプアームの把持動作を行わせる油圧駆動機構と、この油圧駆動機構の油圧配管途中に設けられ油圧配管内の油圧変動を検出する油圧変動検出器と、この油圧変動検出器の検出値に基づき、前記クランクシャフトの回転動作中での前記コーナＲ部あるいは前記フィレットローラにおける傷発生を判定する判定手段とを有する構成としてある。
【００１２】
第２に、第１の構成において、判定手段は、油圧変動検出器が検出した油圧変動に対応する波形信号の入力を受け、その波形の最小値と最大値との間の最大振幅が、あらかじめ設定された基準振幅を越えたときに、傷発生と判定する波形処理回路を備えている。
【００１３】
第３に、クランクシャフトにおけるクランクピンまたはメインジャーナルをフィレットローラとレストローラとで回転可能に支持し、前記クランクシャフトを回転させつつ前記フィレットローラにて前記クランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に圧縮応力を付与し、前記クランクシャフトの回転動作中での前記コーナＲ部あるいは前記フィレットローラにおける傷発生を判定するフィレットローリング加工装置の傷判定方法において、前記フィレットローラおよびレストローラが回転可能に装着されて前記クランクシャフトを把持するクランプアームを油圧駆動機構で動作させ、この油圧駆動機構の油圧配管途中に設けた油圧変動検出器が検出する油圧変動に基づいて、前記クランクシャフトの回転動作中での前記コーナＲ部あるいは前記フィレットローラにおける傷発生を判定する傷判定方法としてある。
【００１４】
第１の構成または第３の方法によれば、クランクシャフトを、クランクピンまたはメインジャーナルを中心として回転させてクランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に対してフィレットローラにてローリング加工を施す過程において、フィレットローラを支持するクランプアームを動作させる油圧駆動機構における圧油の変動を油圧変動検出器により検出し、この検出値をクランクシャフトの回転動作中でのクランプアームの振動として捕らえることで、ローリング加工装置自体の固有振動や、各部摩耗による振動などを検出することなく、ローリング加工動作による振動のみの検出が可能となり、クランクシャフトまたはフィレットローラにおける傷発生が的確に判定されることになる。
【００１５】
第２の構成によれば、波形振幅における最小値と最大値とからなる最大振幅を検出値として取り込んでいるので、装置の温度や作動油の圧力などにより検出波形の全体が上下したとしても、誤検出の発生は回避される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施の一形態を示すフィレットローリング加工装置の概略的な側面図である。このフィレットローリング加工装置は、前記図７のものと全体の構成はほぼ同じであるが、図７における振動センサ１５に代えて、油圧駆動機構を構成する油圧シリンダ９の油圧配管１７の途中に、油圧変動検出器としての圧力センサ１９を設けている。その他の構成は、前記図７のものと同様である。
【００１８】
図２は、上記圧力センサ１９の検出値に基づいて、フィレットロール５または、ワークとなるクランクシャフトＷに発生する傷の判定を行うための制御ブロック図である。圧力センサ１９は、装置稼働時において検出した油圧の微振動を、例えば図３に示すように、電圧値に変換する。油圧の微振動は、装置稼働時にクランクシャフトＷが回転する際に、クランクシャフトＷのコーナＲ部あるいはフィレットロール５に発生した傷に起因するクランプアーム１の微振動が、油圧シリンダ９を介して伝達されるもので、このため前記圧力センサ１９の検出値に基づいて、クランクシャフトＷのコーナＲ部あるいはフィレットロール５に発生する傷の判定が可能となる。
【００１９】
Ｍ／Ｃシーケンサ２１は、本フィレットローリング加工装置をあらかじめ決められた手順で動作させる機能を有するもので、圧力センサ１９の電圧波形の入力を受ける。Ｐ−Ｐ検出アンプ２３は、図４に示すように、Ｍ／Ｃシーケンサ２１から入力された電圧波形の最小値Ｖｍｉｎ  と最大値Ｖｍａｘ  とからなる最大振幅、すなわちＰ−Ｐ（ピークｔｏピーク）値を検出する。波形処理回路２５は、図５に示すように、あらかじめ基準振幅Ｈが設定記憶されており、Ｐ−Ｐ検出アンプ２３により検出された最大振幅Ｐ−Ｐを基準振幅Ｈと比較し、最大振幅Ｐ−Ｐが基準振幅Ｈを越えたときに、クランクシャフトＷのコーナＲ部あるいはフィレットロール５に傷が発生したとして、フィレットローリング加工装置の動作を停止させる動作停止信号をＭ／Ｃシーケンサ２１に出力する。すなわち、波形処理回路２５は、傷発生を判定する判定手段を構成している。
【００２０】
上記のように構成されたフィレットローリング加工装置においては、油圧シリンダ９の動作により、クランプアーム１が、フィレットローラ５およびレストローラ７を介してクランクシャフトＷのクランクピンまたはクランクジャーナルを把持し、この状態でクランクシャフトＷを、クランクピンまたはクランクジャーナルを中心に回転させることで、これに伴い各ローラ５，７が回転し、前記図１０で示したように、フィレットローラ５によりコーナＲ部がローリング加工されて内部圧縮残留応力が発生し、この部位の疲労強度が向上することになる。
【００２１】
ここで、油圧配管１７の途中に設けられた圧力センサ１９は、上記したローリング加工を行う過程において、油圧の微振動を検出しており、図３に示すような電圧波形に変換してＭ／Ｃシーケンサ２１に出力している。Ｍ／Ｃシーケンサ２１は、入力された電圧波形をＰ−Ｐ検出アンプ２３に出力し、Ｐ−Ｐ検出アンプ２３は、入力された電圧波形に対して図４に示すように、最小値Ｖｍｉｎ  と最大値Ｖｍａｘ  とからなる最大振幅に相当するＰ−Ｐ（ピークｔｏピーク）値を検出し、波形処理回路２５に出力する。
【００２２】
波形処理回路２５は、Ｐ−Ｐ検出アンプ２３により検出された最大振幅Ｐ−Ｐを基準振幅Ｈと比較し、図６に示すように、最大振幅Ｐ−Ｐが基準振幅Ｈを越えたときに、クランクシャフトＷのコーナＲ部あるいは、フィレットロール５に傷が発生したとして、Ｍ／Ｃシーケンサ２１に動作停止信号を出力する。Ｍ／Ｃシーケンサ２１は、動作停止信号の入力を受けてフィレットローリング加工装置の動作を停止させる。
【００２３】
このように、クランクシャフトＷのコーナＲ部あるいは、フィレットロール５における傷発生の判定に際し、クランプアーム１を駆動するための油圧シリンダ９の油圧配管１７内の油圧の微振動を検出するようにしてあるので、フィレットローリング加工装置自体の固有振動や、各部摩耗による振動などの検出は回避され、ローリング加工動作による振動のみの検出が可能となり、傷発生を的確に検出し判定することができる。傷発生を的確に判定できるので、抜き取り検査を行う場合の検査頻度が少なくて済み、フィレットローラ５に傷が発生したまま加工を行うことによる発生する不良品も減少し、フィレットローラ５の使用限度も的確に把握できてより長期にわたる使用が可能となる。
【００２４】
また、油圧の微振動による波形における最大振幅Ｐ−Ｐを検出値として取り込んでおり、この最大振幅Ｐ−Ｐをあらかじめ設定した基準振幅Ｈと比較することで、傷発生を判定しているので、装置の温度や作動油の圧力などにより波形振幅の全体が上下したとしても、検出値としては変化しないので、誤検出の発生は回避される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、第１の発明または第３の発明によれば、クランクシャフトを、クランクピンまたはメインジャーナルを中心として回転させてクランクピンまたはメインジャーナルのコーナＲ部に対してフィレットローラにてローリング加工を施す過程において、フィレットローラを支持するクランプアームを動作させる油圧駆動機構における圧油の変動を油圧変動検出器により検出し、この検出値をクランクシャフトの回転動作中でのクランプアームの振動として捕らえることで、ローリング加工装置自体の固有振動や、各部摩耗による振動などを検出することはなく、ローリング加工動作による振動のみが検出可能となり、クランクシャフトまたはフィレットローラにおける傷発生を的確に判定することができる。
【００２６】
第２の発明によれば、波形振幅における最小値と最大値とからなる最大振幅を検出値として取り込んでいるので、装置の温度や作動油の圧力などにより検出波形の全体が上下したとしても、検出値としては変化しないので、誤検出の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すフィレットローリング加工装置の概略的な側面図である。
【図２】図１のフィレットローリング加工装置における圧力センサの検出値に基づいて、ワークまたはフィレットローラに発生する傷の判定を行うための制御ブロック図である。
【図３】図２における圧力センサにより検出される電圧波形図である。
【図４】図２におけるＰ−Ｐ検出アンプにより検出される最大振幅値の説明図である。
【図５】図２における波形処理回路の基準振幅と、Ｐ−Ｐ検出アンプにより検出される最大振幅とを示す説明図である。
【図６】図２における波形処理回路の基準振幅波形と、Ｐ−Ｐ検出アンプにより検出される最大振幅波形とを比較して示した説明図である。
【図７】従来例を示すフィレットローリング加工装置の概略的な側面図である。
【図８】フィレットローリング加工装置をクランクシャフトにセットした状態を示す正面図である。
【図９】フィレットローリング加工装置に使用されるフィレットローラの斜視図である。
【図１０】図８の要部の拡大図である。
【符号の説明】
Ｗ  クランクシャフト
Ｒ  コーナＲ部
１  クランプアーム
５  フィレットローラ
７  レストローラ
９  油圧シリンダ（油圧駆動機構）
１２  クランクピン
１３  メインジャーナル
１７  油圧配管
１９  圧力センサ（油圧変動検出器）
２５  波形処理回路（判定手段）
【図１】
0003593753.tif 000002
【図２】
0003593753.tif 000003
【図３】
0003593753.tif 000004
【図４】
0003593753.tif 000005
【図５】
0003593753.tif 000006
【図６】
0003593753.tif 000007
【図７】
0003593753.tif 000008
【図８】
0003593753.tif 000009
【図９】
0003593753.tif 000010
【図１０】
0003593753.tif 000011