(57)【要約】【課題】加工時の変形を抑制するクランクシャフトのトリミング装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るクランクシャフト１１のトリミング装置１は、成形された金属部材１０のバリ１２を除去してクランクシャフト１１を製造するために、金属部材１０の外形に対応した下型３０と、金属部材１０の外形に対応し、所定の切断ストロークによりバリを切断する切刃２１を有する抜型２０とを備える。切刃２１は、カウンタウェイト側を切断するための第１の刃部２１ｃと、アーム側を切断するための第２の刃部２１ａと、を有している。第１の刃部２１ｃと、第２の刃部２１ａとは、ジャーナル近傍を頂部として、それぞれジャーナルの外側に向かって傾斜しており、第１の刃部２１ｃの刃渡りＬｃと、第２の刃部２１ａの刃渡りＬａとは同じであって、切断ストロークは、カウンタウェイト側と、アーム側とで同じである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形された金属部材のバリを除去してクランクシャフトを製造するために、
前記金属部材の外形に対応した下型と、
前記金属部材の外形に対応し、所定の切断ストロークにより前記バリを切断する切刃を有する抜型と、を備えるクランクシャフトのトリミング装置であって、
前記切刃は、
カウンタウェイト側を切断するための第１の刃部と、アーム側を切断するための第２の刃部と、を有し、
前記第１の刃部と、前記第２の刃部とは、ジャーナル近傍を頂部として、それぞれジャーナルの外側に向かって傾斜しており、
前記第１の刃部の刃渡りと、前記第２の刃部の刃渡りとは同じであって、
前記切断ストロークは、前記カウンタウェイト側と、前記アーム側とで同じである、クランクシャフトのトリミング装置。
【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のトリミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のレシプロエンジンに採用されるクランクシャフトを製造する場合、例えば、熱間鍛造により金属の棒材を所望の形状に成形する。あるいは、鋳造により所望の形状を成形する。このような加工により成形された金属部材は、金型の合わせ面においてバリが発生する。したがって、部品を製造する過程において成形された金属部材のバリを除去するトリミング工程が存在する。
【０００３】
特許文献１に記載されている方法によれば、仕上げ工程の実施回数が所定の回数に達したときに、パンチを、該パンチの型内面におけるカウンタウェイト部に当接する部位に、鍛造クランクシャフトの形状からオフセットさせた凸状部たるオフセット部が形成されたものに交換することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９９１０８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、特許文献１に記載の方法を採用した場合、例えば、アーム側のトリミングが完了しても、カウンタウェイト側のトリミングが完了していないという事態が発生し得る。そして、そのような事態が発生すると、アーム側のトリミングが完了し、且つ、カウンタウェイト側のトリミングを行っている状態では、カウンタウェイト部分に切断荷重が集中する。その結果、トリミング工程においてカウンタウェイト部分がつぶれながら、ジャーナル部を軸に気筒毎で捩れが発生し、クランクシャフトが変形する虞がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、加工時の変形を抑制するクランクシャフトのトリミング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるクランクシャフトのトリミング装置は、成形された金属部材のバリを除去してクランクシャフトを製造するために、前記金属部材の外形に対応した下型と、前記金属部材の外形に対応し、所定の切断ストロークにより前記バリを切断する切刃を有する抜型と、を備えるクランクシャフトのトリミング装置であって、前記切刃は、カウンタウェイト側を切断するための第１の刃部と、アーム側を切断するための第２の刃部と、を有し、前記第１の刃部と、前記第２の刃部とは、ジャーナル近傍を頂部として、それぞれジャーナルの外側に向かって傾斜しており、前記第１の刃部の刃渡りと、前記第２の刃部の刃渡りとは同じであって、前記切断ストロークは、前記カウンタウェイト側と、前記アーム側とで同じである。
【０００８】
このような構成により、トリミング加工の際にはカウンタウェイト側とアーム側の切断長さが同じになる。さらに、カウンタウェイト側とアーム側のトリミング加工を同時に開始し、そして同時に加工終了となる。したがって、カウンタウェイト側とアーム側にそれぞれ加えられる荷重が偏ることなくトリミング加工を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、加工時の変形を抑制するクランクシャフトのトリミング装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング工程を説明するための図である。
【図２】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置における抜型のII断面図である。
【図３】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置における抜型のIII断面図である。
【図４】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置における切刃を説明するための図である。
【図５】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図である。
【図７】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図である。
【図８】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図である。
【図９】実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を行った場合の切断接触長を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置の概要を説明するための図である。尚、図１以降の図を説明するにあたり、ｘｙｚ座標を設定している。紙面の左右方向がｘ軸、紙面の上下方向がｙ軸、そして、紙面に対して垂直な方向がｚ軸である。ｚ軸は紙面の奥から手前に向かう方向がプラス方向となっている。ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。図１のｚ軸方向と、図２〜図９のｚ軸方向は一致している。
【００１２】
まず、図１に示された各構成について説明する。図１の左側、ｘ軸のマイナス方向に示した金属部材１０は、熱間鍛造あるいは鋳造により成形された、クランクシャフト１１の母材である。金属部材１０は、クランクシャフト１１と、バリ１２とを有している。本実施の形態において、クランクシャフト１１は、４気筒分のカウンタウェイトとアームとをそれぞれ有している。カウンタウェイトとアームとの配置は、クランクシャフト１１の外側の２気筒が同じ向きになるように形成されており、クランクシャフト１１の内側の２気筒は、外側の２気筒とは反対の向きになるように形成されている。
【００１３】
図１の中央部には、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置１を示している。実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置１は、抜型２０、及び下型３０を備えている。抜型２０は、切刃２１を有している。切刃２１は、クランクシャフト１１の外形に対応した孔状の切刃である。下型３０は、抜型２０の孔部に配された金型であり、トリミング加工時にクランクシャフト１１の下側を受けることができるように、クランクシャフト１１の外形に対応している。
【００１４】
図１の右側、ｘ軸のプラス方向に示したクランクシャフト１１は、トリミング装置１によりトリミング加工され、バリ１２が除去されたものである。
【００１５】
次に、以上に説明した構成を参照しながらトリミング装置１を使ったトリミング工程の概要について説明する。金属部材１０はトリミング装置１に設置される。トリミング装置１は、切刃２１により、金属部材１０のバリ１２を除去する。その結果、クランクシャフト１１が加工される。尚、トリミング工程の詳細については後述する。
【００１６】
続いて、図２〜図４を参照しながら、抜型２０について詳細を説明する。図２は、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置における抜型２０の断面図である。図２は、図１における抜型２０の断面IIを示したものである。抜型２０は、孔２０ａを有しており、孔２０ａには、下型３０（図２においては不図示）が係合する。孔２０ａの周上には、切刃２１が設けられている。図２において、ｘ軸プラス方向は、カウンタウェイト側であり、ｘ軸マイナス方向は、アーム側である。尚、ｚ軸に平行な細線は、クランクシャフト１１のジャーナルセンタＪｃである。又、点２２ｃは、クランクシャフト側における切刃２１の最外点である。同様に、点２２ａは、アーム側における切刃２１の最外点である。
【００１７】
抜型２０は、ジャーナルセンタＪｃの近傍に頂部２２ｂを有している。具体的には、頂部２２ｂは、ジャーナルセンタＪｃの近傍であり、且つ、ジャーナルセンタＪｃに対してｘ軸方向のプラス方向すなわちカウンタウェイト側に位置している。切刃２１は、頂部２２ｂを境として、クランクシャフト側を切断するための刃部２１ｃと、アーム側を切断するための刃部２１ａとをそれぞれ有している。刃部２１ｃは、頂部２２ｂから外側に向かって傾斜しており、傾斜は点２２ｃまで続いている。同様に、刃部２１ａは、頂部２２ｂから外側に向かって傾斜しており、傾斜は２２ａまで続いている。すなわち、刃部２１ｃと、刃部２１ａとは、ジャーナル近傍の頂部２２ｂを境として、それぞれジャーナルの外側に向かって傾斜している。
【００１８】
又、刃部２１ｃのｚ軸方向の傾斜の高さｈｃと、刃部２１ａのｚ軸方向の傾斜の高さｈａとは同じに設定されている。すなわち、クランクシャフト１１をトリミングする際の切断ストロークはカウンタウェイト側とアーム側とで同じになるように設定されている。
【００１９】
次に、図３について説明する。図３は、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置における抜型２０の断面図である。図３は、図１における抜型２０の断面IIIを示したものである。図３に示した断面図は、図２に示した断面図と、ジャーナルセンタＪｃを軸として対称形状となっている。頂部２３ｂは、ジャーナルセンタＪｃの近傍であり、且つ、ジャーナルセンタＪｃに対してｘ軸方向のマイナス方向に位置している。刃部２１ｃは、頂部２３ｂから外側に向かって傾斜しており、傾斜は点２３ｃまで続いている。同様に、刃部２１ａは、頂部２３ｂから外側に向かって傾斜しており、傾斜は点２３ａまで続いている。
【００２０】
又、刃部２１ｃのｚ軸方向の傾斜の高さｈｃと、刃部２１ａのｚ軸方向の傾斜の高さｈａとは同じに設定されている。すなわち、クランクシャフト１１をトリミングする際の切断ストロークはカウンタウェイト側とアーム側とで同じになるように設定されている。
【００２１】
以上に説明したように、抜型２０における切刃２１の傾斜の設定、及び頂部の設定は、クランクシャフトにおいて対応する各気筒の位相に応じてそれぞれ行うことができる。
【００２２】
次に、図４を参照しながら、刃部２１ｃ及び刃部２１ａについて詳細を説明する。図４は、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置における切刃を説明するための図である。図４は、図１における部分IVを示したものである。部分IVは、クランクシャフトの１気筒分に対応した切刃２１を示している。図３において示したように、切刃２１は、頂部２３ｂを境に、カウンタウェイト側の切刃である刃部２１ｃと、アーム側の切刃である刃部２１ａとを有している。
【００２３】
ところで、カウンタウェイト側の刃部２１ｃの刃渡りＬｃは、刃渡り２４と刃渡り２５とを加えた長さである。一方、アーム側の刃部２１ａの刃渡りＬａは、刃渡り２６と刃渡り２７とを加えた長さである。本実施例においては、この刃渡りＬｃと、刃渡りＬａとは等しくなるように設定されている。つまり、頂部２３ｂの位置は、Ｌｃ＝Ｌａとなる位置により決定している。
【００２４】
頂部２３ｂの位置をこのように設定することにより、トリミング加工の際にはカウンタウェイト側とアーム側の切断長さが同じになる。
【００２５】
次に、本実施の形態にかかるトリミング方法について説明する。図５〜図９は、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図である。又、図５〜図９は、図１の断面IIIにおける各構成の動きを模式的に示したものである。
【００２６】
図５は、トリミング装置１に金属部材１０を設置した状態を示している。金属部材１０は、クランクシャフト１１とバリ１２とを有した状態である。トリミング装置１は、図１において説明した抜型２０、及び下型３０に加えて、上型４０を備えている。上型４０は、金属部材１０を上側すなわちｚ軸プラス側からｚ軸マイナス側へ向かって押さえる。つまり、金属部材１０が下型３０に載置されたのち、上型４０は図５に示した矢印の方向へ移動して、金属部材１０を押さえる。上型４０及び下型３０は、金属部材１０を押さえた状態のまま、ｚ軸方向に往復運動を行う。これにより、金属部材１０が抜型２０を通過する際に、トリミングが行われる。
【００２７】
図６は、上型４０が金属部材１０に当接した状態を示している。この段階において、上型４０と、下型３０とが、金属部材１０を挟持している。そして、上型４０及び下型３０は一体となって、ｚ軸マイナス方向すなわち図６に示した矢印の方向に移動する。これに伴い、金属部材１０も、ｚ軸マイナス方向すなわち図６に示した矢印の方向に移動する。
【００２８】
図７は、上型４０、金属部材１０、及び下型３０がｚ軸マイナス方向すなわち図６に示した矢印の方向に移動し、バリ１２が抜型２０によってトリミングされている状態を示している。バリ１２は、抜型２０の頂部２３ｂに当接すると、カウンタウェイト側とアーム側のそれぞれに分離してトリミングが行われる。又、カウンタウェイト側とアーム側のトリミングは、頂部２３ｂから同時に開始される。バリ１２は、抜型２０の頂部２３ｂを境に、カウンタウェイト側の刃部２１ｃと、アーム側の刃部２１ａとによって、カウンタ側のバリ１２ｃと、アーム側のバリ１２ａとにそれぞれ分離してトリミングされる。上型４０、金属部材１０、及び下型３０は、ｚ軸マイナス方向すなわち図６に示した矢印の方向にさらに移動する。
【００２９】
図８は、上型４０及び下型３０が下死点まで移動した状態を示している。金属部材１０は、抜型２０によりバリが全て除去された状態になっている。すなわち、抜型２０によって、クランクシャフト１１と、カウンタウェイト側のバリ１２ｃと、アーム側のバリ１２ａとは、それぞれ分離されている。
【００３０】
このとき、上述したように、刃部２１ｃのｚ軸方向の傾斜の高さｈｃと、刃部２１ａのｚ軸方向の傾斜の高さｈａとは同じに設定されている。すなわち、クランクシャフト１１をトリミングする際の切断ストロークはカウンタウェイト側とアーム側とで同じになるように設定されている。したがって、カウンタウェイト側のバリ１２ｃと、アーム側のバリ１２ａとは、頂部２３ｂから同時にトリミングが開始されて、同時に終了する。
【００３１】
下死点に達した上型４０及び下型３０は、ｚ軸プラス方向すなわち図８に示した矢印の方向に移動する。上型４０及び下型３０は、所定の位置までそれぞれ上昇する。そして、下型３０に載置されているクランクシャフト１１が取り出される。
【００３２】
以上に説明したように、トリミング装置１により、金属部材１０のバリ１２は、頂部２３ｂを起点として、カウンタウェイト側のバリ１２ｃとアーム側のバリ１２ａとがそれぞれ同時に、且つ、分離してトリミングされる。
【００３３】
次に、図９を参照しながら、切断部接触長について説明する。発明者らは、本実施の形態にかかるトリミング装置によるトリミング加工において、カウンタウェイト側における刃部２１ｃとバリ１２ｃとの接触長を観察した。又、発明者らは同様に、アーム側における刃部２１ａとバリ１２ａとの接触長を観察した。その結果を図９に示している。図９は、実施の形態にかかるクランクシャフトのトリミング装置によるトリミング加工を行った場合の切断接触長を説明するための図である。横軸は、切断ストロークを示し、縦軸は切断部接触長を示している。切断部接触長とは、切断されている部分の切刃２１とバリ１２とが接触している部分の長さである。切断ストローク０ｍｍの点は、トリミングが開始される点、すなわち、図２における頂部２２ｂ、又は、図３における頂部２３ｂに、金属部材１０のバリ１２が接触した点である。一点鎖線Ｄｃは、カウンタウェイト側の接触長を示しており、破線Ｄａは、アーム側の接触長を示している。
【００３４】
図９に示すように、トリミング装置１を使用したトリミング加工においては、カウンタウェイト側と、アーム側のトリミングは同時に開始され、切断ストロークｈａ＝ｈｃの点において同時に終了する。また、トリミング中の切断部接触長は、カウンタウェイト側とアーム側とで大きな差が見られない。すなわち、したがって、カウンタウェイト側とアーム側にそれぞれ加えられる荷重が偏ることなくトリミング加工を行うことができている。
【００３５】
以上に説明した構成により、加工時の変形を抑制するクランクシャフトのトリミング装置を提供することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  トリミング装置
１０  金属部材
１１  クランクシャフト
１２  バリ
２０  抜型
２１  切刃
２１ａ、２１ｃ  刃部
２２ｂ、２３ｂ  頂部
３０  下型
４０  上型
ｈａ、ｈｃ  切断ストローク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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