(57)【要約】【課題】カムシャフトＷのスラスト部Ｔの研削加工が従来は不経済であった。【解決手段】カムシャフトＷは、ジャーナル部Ｊ、スラスト部Ｔ、カム部Ｃの順で研削加工され、ジャーナル部Ｊは第１研削盤１０で、スラスト部Ｔ及びカム部Ｃは第２研削盤２０でそれぞれ研削加工される。スラスト部Ｔ及びカム部Ｃを研削加工する第２研削盤２０の砥石台２２には、カム部Ｃを研削加工する第２砥石車２１及びスラスト部Ｔを研削加工する第３砥石車３１が備えられている。【選択図】    図７
2004345010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドにジャーナル軸受及びスラスト軸受を介して取り付けられ、これら軸受に軸受支持されるジャーナル部及びスラスト部と、バルブリフトするためのカム部とを備えたカムシャフトの研削加工方法であって、
前記ジャーナル部を研削加工するジャーナル部研削加工工程と、
該ジャーナル部研削加工工程に続いて前記スラスト部を研削加工するスラスト部研削加工工程と、
該スラスト部研削加工工程に続いて前記カム部を研削加工するカム部研削加工工程と、
からなることを特徴とするカムシャフトの研削加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のカムシャフトの研削加工方法において、
前記スラスト部研削加工工程では、前記ジャーナル部研削加工工程にて研削加工されたジャーナル部の少なくとも１つがレスト支持される
ことを特徴とするカムシャフトの研削加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカムシャフトの研削加工方法において、
前記ジャーナル部研削加工工程と前記カム部研削加工工程とはそれぞれ別個の研削盤で行われ、
前記スラスト部研削加工工程は前記研削盤のうちサイクルタイムの短い方の研削盤で行われる
ことを特徴とするカムシャフトの研削加工方法。
【請求項４】
エンジンのシリンダヘッドにジャーナル軸受及びスラスト軸受を介して取り付けられ、これら軸受に軸受支持されるジャーナル部及びスラスト部と、バルブリフトするためのカム部とを備えたカムシャフトの研削加工ラインであって、
前記ジャーナル部を研削加工する第１砥石車を有する第１研削盤と、
前記カム部を研削加工する第２砥石車を有する第２研削盤と、
これら研削盤間で工作物である前記カムシャフトを搬送する搬送手段とを備え、
前記スラスト部を研削加工する第３砥石車が前記いずれかの研削盤に備えられることを特徴とするカムシャフトの研削加工ライン。
【請求項５】
請求項４に記載のカムシャフトの研削加工ラインにおいて、
前記第３砥石車を有する研削盤にはレスト装置が備えられていることを特徴とするカムシャフトの研削加工ライン。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のカムシャフトの研削加工ラインにおいて、
前記第３砥石車は、前記第１又は第２砥石車を備える砥石台上に移動可能に載置されていることを特徴とするカムシャフトの研削加工ライン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドにジャーナル軸受及びスラスト軸受を介して取り付けられ、これら軸受に軸受支持されるジャーナル部及びスラスト部と、バルブリフトするためのカム部とを備えたカムシャフトの研削加工方法及びラインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカムシャフトＷの研削加工ラインＬは、図８に示すように、エンジンのシリンダヘッドにスラスト軸受支持されるスラスト部Ｔを研削加工するスラスト研削盤３０と、シリンダヘッドにジャーナル軸受支持されるジャーナル部Ｊを研削加工するジャーナル研削盤１０と、シリンダヘッドに設けられた給排気ポートを開閉するバルブをリフトするためのカム部Ｃを研削加工するカム研削盤２０と、これら研削盤３０，１０，２０の間で工作物であるカムシャフトＷを搬送する搬送装置４０とから構成されている。
【０００３】
そして、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、スラスト研削盤３０では砥石車３１がスラスト部Ｔを端面研削し、ジャーナル研削盤１０では砥石車１１がジャーナル部Ｊを円筒研削し、カム研削盤２０では砥石車２１が砥石送り及びカムシャフト回転の同期制御によりカム部Ｃを研削する。なお、砥石車１１，２１は円盤状の砥石コア１１ａ，２１ａの外周面にビトリファイドボンドＣＢＮ砥石層１１ｂ，２１ｂを、砥石車３１は円盤状の砥石コア３１ａの外周側の両側面に電着ＣＢＮ砥石層３１ｂをそれぞれ持つものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のカムシャフトＷの研削加工方法及びラインＬにおいては、スラスト部Ｔの研削加工工程における加工精度を向上させる十分な取り組みがなされているとは言いがたい。このことは、砥石車の側面にて研削加工されるスラスト部Ｔの研削加工工程では、カムシャフトＷが砥石車の送り方向に大きくたわむことがないことから、従来見過ごされてきたのであろう。エンジン性能向上のためには、カムシャフトＷの更なる加工精度の向上が求められているのは言うまでもない。
【０００５】
また、カムシャフトＷの研削加工方法及びラインＬにおいては、スラスト部Ｔの研削加工工程では砥石車の両側面、ジャーナル部Ｊの研削加工工程やカム部Ｃの研削加工工程では砥石車の外周円筒面にて研削加工している。それに加え、それぞれの研削加工工程において、使用される砥石車の幅や砥石の材質なども異なっている。したがって、従来のカムシャフトＷの研削加工方法及びラインにおいては、スラスト研削加工工程、ジャーナル研削加工工程及びカム研削加工工程を、それぞれ別個の専用研削盤で構成せざるを得ない。
【０００６】
また、従来では、通常カムシャフトＷにはスラスト部Ｔが１つしかないため、スラスト部Ｔの研削加工工程のみが早く終了してしまう。このことは、スラスト研削盤３０の待機状態、すなわちアイドル状態が長くなることを意味しており、省エネルギーの観点からも看過することができない問題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンのシリンダヘッドにジャーナル軸受及びスラスト軸受を介して取り付けられ、これら軸受に軸受支持されるジャーナル部及びスラスト部と、バルブリフトするためのカム部とを備えたカムシャフトの研削加工方法であって、前記ジャーナル部を研削加工するジャーナル部研削加工工程と、該ジャーナル部研削加工工程に続いて前記スラスト部を研削加工するスラスト部研削加工工程と、該スラスト部研削加工工程に続いて前記カム部を研削加工するカム部研削加工工程と、からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スラスト部研削加工工程では、前記ジャーナル部研削加工工程にて研削加工されたジャーナル部の少なくとも１つがレスト支持されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のカムシャフトの研削加工方法において、前記ジャーナル部研削加工工程と前記カム部研削加工工程とはそれぞれ別個の研削盤で行われ、前記スラスト部研削加工工程は前記研削盤のうちサイクルタイムの短い方の研削盤で行われることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、エンジンのシリンダヘッドにジャーナル軸受及びスラスト軸受を介して取り付けられ、これら軸受に軸受支持されるジャーナル部及びスラスト部と、バルブリフトするためのカム部とを備えたカムシャフトの研削加工ラインであって、前記ジャーナル部を研削加工する第１砥石車を有する第１研削盤と、前記カム部を研削加工する第２砥石車を有する第２研削盤と、これら研削盤間で工作物である前記カムシャフトを搬送する搬送手段とを備え、前記スラスト部を研削加工する第３砥石車が前記いずれかの研削盤に備えられることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のカムシャフトの研削加工ラインにおいて、前記第３砥石車を有する研削盤にはレスト装置が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のカムシャフトの研削加工ラインにおいて、前記第３砥石車は、前記第１又は第２砥石車を備える砥石台上に移動可能に載置されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
本発明のカムシャフトの研削加工方法及びラインによれば、スラスト部の研削加工工程に先立って研削加工されるジャーナル部を、スラスト部の研削加工工程における加工基準とすることができ、スラスト部の加工精度を向上させることができる。好適には、この加工基準をレスト装置により調整する。
【００１４】
さらに、本発明によれば、スラスト部の研削加工工程に専用の研削盤を必要としないので、ライン全体の消費エネルギーを削減するとともに、設備の設置コスト及び面積を削減することができる。また、スラスト部の研削加工工程を、ジャーナル部の研削加工工程を行う研削盤とカム部の研削加工工程を行う研削盤とのうち、サイクルタイムの短い方の研削盤で行うことにより、ライン全体の生産性であるラインタクトが長くなることを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は、本発明の実施形態を示す。カムシャフトＷは、公知の多気筒エンジンの部品であり、図１に示すように、エンジンのシリンダヘッドにスラスト軸受支持されるスラスト部Ｔと、シリンダヘッドにジャーナル軸受支持されるジャーナル部Ｊと、シリンダヘッドに設けられた給排気ポートを開閉するバルブをリフトするためのカム部Ｃとを備えている。カムシャフトＷは、例えば６気筒エンジンのものでは、６つのカム部Ｃ、３つのジャーナル部Ｊ及び１つのスラスト部Ｔで構成される。
【００１６】
図２はカムシャフトの研削加工ラインＬの概要を示す説明図である。研削加工ラインＬは、第１研削盤１０と、第２研削盤２０と、これら間で工作物であるカムシャフトＷを搬送する搬送装置４０とから構成される。なお、本実施形態において、第１研削盤１０は公知の円筒研削盤、搬送装置４０は公知のローダ装置であるので、その詳細な説明は適宜省略する。
【００１７】
図３に示すように、第１研削盤１０は、図略の砥石軸ユニットにより回転可能に支持された第１砥石車１１が備えられた砥石台１２と、カムシャフトＷを両端で回転可能に支持する主軸台１３及び心押台１４と、カムシャフトＷのジャーナル部Ｊを支持するレスト装置１５とから構成される。砥石台１２は、カムシャフトＷの回転軸線である主軸軸線に平行なＺ軸ガイド１６上をＺ軸方向に移動するサドル１７上に載置され、このサドル１７上でＺ軸に直交するＸ軸方向に移動可能（カムシャフトＷに向かって進退可能）とされている。カムシャフトＷは、主軸台１３のセンタ１３ａと心押台１４のセンタ１４ａとで両端を支持され、図略の主軸モータにより回転される。
【００１８】
砥石台１２は、図７（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向にジャーナル部Ｊの位相に割出された後、ジャーナル部Ｊに向かってＸ軸方向に送られ、回転する第１砥石車１１の外周面がジャーナル部Ｊを円筒研削する。このとき、レスト装置１５がジャーナル部Ｊを支持しており、ジャーナル部Ｊの研削加工時における砥石台１２の送り方向へのたわみが防止される。なお、第１砥石車１１は、円盤状の砥石コア１１ａの外周面にビトリファイドボンドＣＢＮ砥石層１１ｂを持つものである。
【００１９】
図４〜図６に示すように、第２研削盤２０は、図略の砥石軸ユニットにより回転可能に支持された第２砥石車１１が備えられた砥石台２２と、カムシャフトＷを両端で回転可能に支持する主軸台２３及び心押台２４と、カムシャフトＷのジャーナル部Ｊを支持するレスト装置２５とから構成される。砥石台２２は、カムシャフトＷの回転軸線である主軸軸線に平行なＺ軸ガイド２６上をＺ軸方向に移動するサドル２７上に載置され、このサドル２７上でＺ軸に直交するＸ軸方向に移動可能（カムシャフトＷに向かって進退可能）とされている。
【００２０】
砥石台２２はまた、第１及び第２砥石車１１，２１より小径の第３砥石車３１を有する砥石軸ユニット３２をその前面（カムシャフトＷ側）に備えている。この砥石軸ユニット３２は、油圧機構３４により、砥石台２２の前面に設けられたガイド３３上を上下方向に移動するようになっている。なお、第２砥石車２１は、図７（Ｃ）に示すように、その外周面でカム部Ｃを研削加工するもので、円盤状の砥石コア２１ａの外周面にビトリファイドボンドＣＢＮ砥石層２１ｂを持つ。また、第３砥石車３１は、図７（Ｂ）に示すように、その外周側の両側面でスラスト部Ｔを研削加工するもので、円盤状の砥石コア３１ａの外周側の両側面に電着ＣＢＮ砥石層３１ｂを持つ。
【００２１】
搬送装置４０は、前工程から送られてきたカムシャフトＷを第１研削盤１０へ搬入する。第１研削盤１０にてジャーナル部Ｊの研削加工が完了すると、搬送装置４０は、カムシャフトＷを第１研削盤１０から搬出し、第２研削盤２０へ搬入する。そして、第２研削盤２０にてスラスト部Ｔ及びカム部Ｃの研削加工が完了すると、搬送装置４０はカムシャフトＷを第２研削盤２０から搬出し、次工程へ送る。
【００２２】
このように構成されたカムシャフトＷの研削加工ラインＬでは、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１研削盤１０にてジャーナル部Ｊが、第２研削盤２０にてスラスト部Ｔ及びカム部Ｃがそれぞれ研削加工される。
【００２３】
まず、図３に示す第１研削盤１０にて、図７（Ａ）に示すジャーナル部Ｊの研削加工工程が開始される。第１研削盤１０にカムシャフトＷが搬入されると、その両端が主軸台１３のセンタ１３ａと心押台１４のセンタ１４ａとに挟持され、ジャーナル部Ｊがレスト装置１５により支持される。次に、カムシャフトＷが図略の主軸モータにより回転駆動され、Ｚ軸ガイド１６上をサドル１７がＺ軸方向に移動し、第１砥石車１１がカムシャフトＷのジャーナル部Ｊの位相（ジャーナル部Ｊの正面）に割り出される。そして、砥石台１２がジャーナル部Ｊに向かってＸ軸方向に送られ、第１砥石車１１の外周円筒面によりジャーナル部Ｊが研削加工され、加工が完了すると砥石台１２が後退する。全てのジャーナル部Ｊの研削加工が終了すると、カムシャフトＷは搬送装置４０により第１研削盤１０から搬出される。
【００２４】
続いて、図４に示す第２研削盤２０にて、図５及び図７（Ｂ）に示すスラスト部Ｔの研削加工工程が開始される。第２研削盤２０にカムシャフトＷが搬入されると、その両端が主軸台２３のセンタ２３ａと心押台２４のセンタ２４ａとに挟持され、ジャーナル部Ｊがレスト装置２５により支持される。次に、カムシャフトＷが図略の主軸モータにより回転駆動され、図５に示すように、油圧機構３４により第３砥石車３１を含む砥石軸ユニット３２が下降する。そして、Ｚ軸ガイド２６上をサドル２７がＺ軸方向に移動し、第３砥石車３１がカムシャフトＷのスラスト部Ｔの位相（スラスト部Ｔの正面）に割り出された後、砥石台２２がスラスト部Ｔに向かってＸ軸方向に送られ、第３砥石車３１の両側面によりスラスト部Ｔが研削加工され、加工が完了すると砥石台２２が後退する。スラスト部Ｔの研削加工が完了すると、油圧機構３４により第３砥石車３１を含む砥石軸ユニット３２が上昇する。この上昇端では、砥石軸ユニット３２は引き続き行われるカム部Ｃの研削加工に干渉することがない。
【００２５】
続いて、図６及び図７（Ｃ）に示すカム部Ｃの研削加工工程が開始される。Ｚ軸ガイド２６上をサドル２７がＺ軸方向に移動し、第２砥石車２１がカムシャフトＷのカム部Ｃの位相（カム部Ｃの正面）に割り出された後、砥石台２２がカム部Ｃに向かってＸ軸方向に送られる。そして、砥石台２２のＸ軸方向送りと主軸回転とを同期制御することにより、第２砥石車２１の外周円筒面によりカム部Ｃが研削加工され、加工が完了すると砥石台２２が後退する。全てのカム部Ｃの研削加工が完了すると、カムシャフトＷは搬送装置４０により第２研削盤２０から搬出される。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、スラスト部Ｔの研削加工工程に先立ってジャーナル部Ｊの研削加工工程が実施される。したがって、スラスト部Ｔの研削加工工程において、加工済みのジャーナル部Ｊをレスト装置２５で支持することにより、このジャーナル部Ｊを加工基準とすることができ、スラスト部Ｔの加工精度を向上させることができる。
【００２７】
さらに、本実施形態によれば、スラスト部Ｔは第２研削盤２０の第３砥石車３１により研削加工されるので、各研削加工工程で使用される砥石車１１，２１，３１が互いに幅や材質の異なるものであるにも関わらず、スラスト部Ｔの研削加工工程に専用の研削盤を必要としない。したがって、ライン全体の消費エネルギーを削減するとともに、設備の設置コスト及び面積を削減することができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、スラスト部Ｔを研削加工する第３砥石車３１及び砥石軸ユニット３２が、カム部Ｃを研削加工する第２研削盤２０に設けられているが、ジャーナル部Ｊを研削加工する第１研削盤１０に設けても良い。より好ましくは、第３砥石車３１及び砥石軸ユニット３２は、ジャーナル部Ｊの研削加工を行う第１研削盤１０と、カム部Ｃの研削加工を行う第２研削盤２０とのうち、サイクルタイムの短い方の研削盤に載置されるようにすれば良いのである。こうすれば、ライン全体の生産性であるラインタクトが長くなることを防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、それぞれの研削盤１０，２０に１つずつ設けられたレスト装置１５，２５で１つのジャーナル部Ｊを支持しているが、それぞれ複数のレスト装置１５，２５で複数のジャーナル部Ｊを支持しても良いし、移動可能なレスト装置１５，２５を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の工作物であるカムシャフトを示す図。
【図２】本実施形態のカムシャフトの研削加工ラインの説明図。
【図３】本実施形態の第１研削盤を示す平面図。
【図４】本実施形態の第２研削盤を示す平面図。
【図５】第２研削盤のスラスト部研削加工工程を示す側面図。
【図６】第２研削盤のカム部研削加工工程を示す側面図。
【図７】本実施形態のカムシャフトの研削加工方法の説明図。
【図８】従来のカムシャフトの研削加工ラインの説明図。
【図９】従来のカムシャフトの研削加工方法の説明図。
【符号の説明】
Ｗ…カムシャフト、Ｌ…研削加工ライン、１０…第１研削盤、１１…第１砥石車、１２…砥石台、１３…主軸台、１４…心押台、１５レスト装置、２０…第２研削盤、２１…第２砥石車、１２…砥石台、１３…主軸台、１４…心押台、１５レスト装置、３１…第３砥石車、３２…砥石軸ユニット
【図１】
2004345010.tif 000003
【図２】
2004345010.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004345010.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004345010.tif 000009
【図８】
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【図９】
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