(57)【要約】【課題】ワークをクランプする瞬間に発生する圧痕を抑えつつサイクルタイムを短縮でき、もって生産効率の向上を達成し得るフィレットロール加工装置を提供する。【解決手段】フィレットロール加工装置１０は、相対的に閉じることによってワークＷを挟み込んで保持する上下のアーム４０、５０と、フィレット部２１に対して進退移動自在に上アームに保持されたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌと、ワークＷの保持を解除する開位置と、後退位置に待機させたフィレットローラがフィレット部に対して圧接しない閉位置との間で上下のアームを相対的に開閉する開閉用油圧シリンダ６１（開閉駆動手段６０）と、フィレットローラをフィレット部に対して前進させて圧接させる押圧力を当該フィレットローラに付勢する加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌ（加圧手段７０）と、を有する。【選択図】            図１
2004223678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークのフィレット部をフィレットローラによりローリング加工するフィレットロール加工装置において、
前記フィレット部の軸線に対して直交する方向に相対的に開閉自在に設けられ、相対的に閉じることによって前記ワークを挟み込んで保持する一対のクランプ部材と、
前記フィレット部に対して進退移動自在に一方のクランプ部材に保持されたフィレットローラと、
前記ワークの保持を解除する開位置と、後退位置に待機させた前記フィレットローラが前記フィレット部に対して圧接しない閉位置との間で、前記一対のクランプ部材を相対的に開閉する開閉駆動手段と、
前記フィレットローラを前記フィレット部に対して前進させて圧接させる押圧力を前記フィレットローラに付勢する加圧手段と、を有することを特徴とするフィレットロール加工装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記一対のクランプ部材の間に保持された前記ワークの軸心に向けて、前記フィレットローラを押圧することを特徴とする請求項１に記載のフィレットロール加工装置。
【請求項３】
前記一対のクランプ部材の閉位置において前記開閉駆動手段の動作を停止させる規制手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のフィレットロール加工装置。
【請求項４】
前記一対のクランプ部材の間に保持された前記ワークの軸心を中心にして、前記一方のクランプ部材に保持された前記フィレットローラに対向する他のフィレットローラを、他方のクランプ部材に保持したことを特徴とする請求項１に記載のフィレットロール加工装置。
【請求項５】
前記フィレットローラと前記他のフィレットローラとの対を２組備えることを特徴とする請求項４に記載のフィレットロール加工装置。
【請求項６】
前記一対のクランプ部材は、前記ワークを保持するアーム先端部が開閉自在なように、ヒンジ部を介して相互に連結された一対のアームから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィレットロール加工装置。
【請求項７】
ワークのフィレット部をフィレットローラによりローリング加工するフィレットロール加工装置において、
前記ワークの周囲に少なくとも３個以上のフィレットローラを配置し、当該すべてのフィレットローラによる荷重が前記ワークの軸心に向かうように、前記フィレットローラのそれぞれに押圧力を作用させることを特徴とするフィレットロール加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークのフィレット部をフィレットローラによりローリング加工するフィレットロール加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などに搭載される内燃機関のクランクシャフトにおいては、ピン部およびジャーナル部のコーナであるフィレット部には、強度確保のために丸み（アール）をつけてある。このようなフィレット部に圧縮残留応力を付与して疲労強度を向上させるために、フィレット部をフィレットローラによりローリング（冷間圧延）加工するフィレットロール加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載されたフィレットロール加工装置は、いわゆる３点式のロール加工装置であり、カニ挟み式の一対のアーム、つまりヒンジ部を介して相互に連結された上アームと下アームとを備えている。フィレットローラは、上アームの先端部に１個、下アームの先端部に２個配置されている。上アームの後端部には油圧シリンダの一端がピン連結され、下アームの後端部にはピストンロッドの一端がピン連結されている。ピストンロッドを前進限位置まで伸張すると、アーム先端部が閉じ、ワークがクランプされ、フィレットローラがフィレット部に対して圧接する。一方、ピストンロッドを後進限位置まで収縮すると、アーム先端部が開き、フィレットローラのフィレット部に対する圧接が解除され、ワークのクランプが解除される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−４４０３０号公報  （図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
生産効率を高めるためには、サイクルタイムを短縮しなければならず、この目的のために、フィレットロール加工装置における油圧シリンダの速度、具体的には、ピストンロッドを伸縮する速度を速めることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、従来のフィレットロール加工装置にあっては、１つの油圧シリンダによって、上下のアームの駆動と、フィレットローラのフィレット部に対する圧接動作とを行っていることから、油圧シリンダの速度を速くすると、ワークをクランプする瞬間に圧痕が発生してしまい、加工不良を招くことになる。
【０００７】
このため、油圧シリンダの速度の高速化には制限があり、サイクルタイムの短縮には限界がある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、ワークをクランプする瞬間に発生する圧痕を抑えつつサイクルタイムを短縮でき、もって生産効率の向上を達成し得るフィレットロール加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１０】
本発明は、ワークのフィレット部をフィレットローラによりローリング加工するフィレットロール加工装置において、
前記フィレット部の軸線に対して直交する方向に相対的に開閉自在に設けられ、相対的に閉じることによって前記ワークを挟み込んで保持する一対のクランプ部材と、
前記フィレット部に対して進退移動自在に一方のクランプ部材に保持されたフィレットローラと、
前記ワークの保持を解除する開位置と、後退位置に待機させた前記フィレットローラが前記フィレット部に対して圧接しない位置との間で、前記一対のクランプ部材を相対的に開閉する開閉駆動手段と、
前記フィレットローラを前記フィレット部に対して前進させて圧接させる押圧力を前記フィレットローラに付勢する加圧手段と、を有することを特徴とするフィレットロール加工装置である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に係るフィレットロール加工装置によれば、開閉駆動手段により、後退位置に待機させたフィレットローラがフィレット部に対して圧接しない位置まで一対のクランプ部材を相対的に閉じておき、加圧手段により、フィレットローラをフィレット部に対して前進させて圧接させる押圧力を当該フィレットローラに付勢するように構成してあるので、開閉駆動手段の作動速度を速めても、ワークをクランプする瞬間に圧痕が発生する虞がない。したがって、ワークをクランプする瞬間に発生する圧痕を抑えつつサイクルタイムを短縮でき、もって生産効率の向上を達成することができるという効果を奏する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るフィレットロール加工装置１０の要部を一部断面で示す概略側面図、図２は、ワークＷとしてのクランクシャフトが取り付けられたフィレットロール加工装置１０の要部を示す正面図、図３（Ａ）は、フィレットローラ４１Ｒを示す斜視図、図３（Ｂ）は、図２の要部を示す拡大図である。
【００１４】
図１に示すように、フィレットロール加工装置１０は、ワークＷのフィレット部２１をフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌによりローリング加工するものであり、概説すれば、フィレット部２１の軸線に対して直交する方向（図中上下方向）に相対的に開閉自在に設けられ、相対的に閉じることによってワークＷを挟み込んで保持する一対のクランプ部材３０、フィレット部２１に対して進退移動自在に一方のクランプ部材３０に保持されたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、ワークＷの保持を解除する開位置と、後退位置に待機させたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌがフィレット部２１に対して圧接しない閉位置との間で、一対のクランプ部材３０を相対的に開閉する開閉駆動手段６０、および、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌをフィレット部２１に対して前進させて圧接させる押圧力を当該フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに付勢する加圧手段７０を有している。開閉駆動手段６０は、一対のクランプ部材３０を、ワークＷをクランプする位置の近傍にまで近付けるように動作する。
【００１５】
図示する実施形態では、前記一対のクランプ部材３０は、ワークＷを保持するアーム先端部が開閉自在なように、ヒンジ部３１を介して相互に連結された上アーム４０と下アーム５０とから構成されている。また、上下のアーム４０、５０（一対のクランプ部材３０に相当する）の間に保持されたクランクシャフトＷの軸心Ｏを中心にして、上アーム４０（一方のクランプ部材３０に相当する）に保持されたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに対向する他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌを、下アーム５０（他方のクランプ部材３０に相当する）に保持してある。さらに、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌと他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌとの対（４１Ｒと５１Ｌ、４１Ｌと５１Ｒ）を２組備えている。
【００１６】
さらに詳述すると、図２に示すように、前記ワークＷはクランクシャフトＷであり、クランクシャフトＷのピン部２２およびジャーナル部２３のコーナがローリング加工すべきフィレット部２１に相当する。クランクシャフトＷは、その一端がチャックにより把持され、他端がセンタにより支持されている。チャックには、図示しない主軸が連結されている。クランクシャフトＷは、主軸を図示しない主軸モータで回転駆動することにより、回転駆動される。ピン部２２およびジャーナル部２３のそれぞれの位置に対応して、上下のアーム４０、５０の対が複数配置されている。
【００１７】
図１を参照して、上アーム４０および下アーム５０のアーム先端部には、２個の凹部がそれぞれ形成されている。説明の便宜上、上アーム４０に形成した２個の凹部を図中左側から左上凹部４２Ｌ、右上凹部４２Ｒと称し、下アーム５０に形成した２個の凹部を図中左側から左下凹部５２Ｌ、右下凹部５２Ｒと称する。左上凹部４２Ｌと右下凹部５２Ｒは、保持されたクランクシャフトＷの軸線Ｏを中心にして対向する位置に形成されている。同様に、右上凹部４２Ｒと左下凹部５２Ｌも、軸線Ｏを中心にして対向する位置に形成されている。
【００１８】
左上凹部４２Ｌおよび右上凹部４２Ｒのそれぞれの中には、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌを保持した上カセット４３Ｒ、４３Ｌがフィレット部２１に対して進退移動自在に収納されている。これにより、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌは、フィレット部２１に対して進退移動自在に上アーム４０に保持されている。保持されたクランクシャフトＷの軸心Ｏに向けてフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌが移動するように、左上凹部４２Ｌおよび右上凹部４２Ｒの内側面の形成方向、上カセット４３Ｒ、４３Ｌの形状、上カセット４３Ｒ、４３Ｌにおけるフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌの保持位置などが定められている。図中符号４４は、上カセット４３Ｒ、４３Ｌの進退移動をガイドするリング部材である。また、上カセット４３Ｒ、４３Ｌには、図示しないバネなどの弾性手段により、当該上カセット４３Ｒ、４３Ｌを後退移動つまり凹部４２Ｒ、４２Ｌの底に向けて移動させる弾発力が付勢されている。
【００１９】
左下凹部５２Ｌおよび右下凹部５２Ｒのそれぞれの中には、フィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌを保持した下カセット５３Ｒ、５３Ｌが嵌め込まれている。下アーム５０側のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌは、フィレット部２１に対して進退移動しない。保持されたクランクシャフトＷの軸心Ｏを中心にして、フィレットローラ４１Ｒとフィレットローラ５１Ｌとが対向し、フィレットローラ４１Ｌとフィレットローラ５１Ｒとが対向するように、左下凹部５２Ｌおよび右下凹部５２Ｒの内側面の形成方向、下カセット５３Ｒ、５３Ｌの形状、下カセット５３Ｒ、５３Ｌにおけるフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌの保持位置などが定められている。図示例では、合計４個のフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌは周方向等間隔（９０度の間隔）に配置され、フィレットローラ４１Ｒと５１Ｌ、４１Ｌと５１Ｒが、クランクシャフトＷの軸心Ｏを中心に対向しており、２対のクランプ機構が構成されている。
【００２０】
なお、図示省略するが、下アーム５０は、上下のアーム４０、５０の揺動を許容する揺動支持体により支持されている。クランクシャフトＷが回転駆動されると、フィレット部２１をローリング加工する上下のアーム４０、５０および当該上下のアーム４０、５０を支持する揺動支持体は、フィレット部２１の回転に倣って運動する。
【００２１】
前記フィレットローラ４１Ｒは、図３（Ａ）に示すように、傾斜面４１ａを備えた円盤形状を呈し、図３（Ｂ）に示すように、外周縁部４１ｂがフィレット部２１に合致するよう傾斜して配置されている。フィレットローラ４１Ｒの外周縁部をフィレット部２１に押し付けることにより、当該フィレット部２１に圧縮残留応力を付与する。フィレットローラ４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌも同様に構成されている。
【００２２】
図１を参照して、下アーム５０の後端部には開閉用油圧シリンダ６１（開閉駆動手段６０に相当する）の一端がピン連結され、上アーム４０の後端部にはピストンロッド６２の一端がピン連結されている。アーム先端部は、ピストンロッド６２を収縮状態から伸張すると、ヒンジ部３１を中心にして閉じる方向に回動する一方、ピストンロッド６２を伸張状態から収縮すると、開く方向に回動する。
【００２３】
特に、開閉用油圧シリンダ６１は、ワークＷの保持を解除する開位置と、後退位置に待機させたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌがフィレット部２１に対して圧接しない閉位置との間で、上アーム４０および下アーム５０を相対的に開閉する。
【００２４】
ここで、「開位置」とは、ワークＷの取り付け、取り出しが妨げられない位置を意味する。また、「閉位置」とは、ワークＷをクランプする瞬間に発生する圧痕を抑えるという本発明の目的より、フィレット部２１から微小寸法離れた位置のみならず、クランプした瞬間に圧痕が生じない程度の力でワークＷに接触する位置の両者を含んでいることが容易に理解される。
【００２５】
本実施例では、前記「閉位置」を確実に定めるため、上アーム４０および下アーム５０の閉位置において開閉用油圧シリンダ６１の動作を停止させる規制手段８０をさらに有している。規制手段８０は、開閉用油圧シリンダ６１の推力を受け止め、開閉用油圧シリンダ６１の推力をワークＷに直接与えない機能を発揮する。図示例では、規制手段８０は、上アーム４０に下に向けて突出して設けたストッパ８１から構成されている。ストッパ８１は、その下端面８１ａが下アーム５０の上端面５０ａに当接することにより、上アーム４０および下アーム５０を相対的に閉じる開閉用油圧シリンダ６１の推力を受け止め、開閉用油圧シリンダ６１の動作を強制的に停止する。このようなストッパ８１の機能によって、上下のアーム４０、５０によるカニ挟みは、クランプ近傍でリジッドな状態となる。
【００２６】
左上凹部４２Ｌおよび右上凹部４２Ｒのそれぞれには、上カセット４３Ｒ、４３Ｌの背面側に当接して当該上カセット４３Ｒ、４３Ｌをフィレット部２１に対して前進駆動する加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌ（加圧手段７０に相当する）が配置されている。加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌにより、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌは、フィレット部２１に対して前進して圧接する押圧力が付勢される。また、フィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌはフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに対向配置されているので、フィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌのそれぞれにも、荷重が軸心Ｏに向かうような押圧力を作用させることになる。
【００２７】
加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌは、薄型シリンダから構成するのが好ましい。薄型シリンダは、ストロークを短く制限することで、シリンダをコンパクトかつ高剛性にしたものである。ストロークが短いことから曲げに対する剛性が大きく、その分だけ、同じボア径のシリンダに対して外径を細く作ることが可能となっている。内部構造および作動原理は一般的な油圧シリンダと同じである。薄型シリンダのストロークは、１ｍｍ程度に設定してある。上下のアーム４０、５０がストッパ８１により閉位置に停止した状態では、他の干渉等の影響がないので、薄型シリンダのストロークをさらに小さくすることは可能であるが、量産時のワークＷ径のばらつきや扱い易さを考慮すれば、１ｍｍ程度が好ましい。なお、薄型シリンダのストロークは１ｍｍ程度であるので、サイクルタイムが長くなることへの影響はほとんどない。
【００２８】
前述したように、クランクシャフトＷの軸心Ｏに向けてフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌが移動するように、左上凹部４２Ｌおよび右上凹部４２Ｒの内側面の形成方向などが定められているので、加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌは、上下のアーム４０、５０の間に保持されたクランクシャフトＷの軸心Ｏに向けて、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌを押圧することになる。また、フィレットローラ４１Ｒと５１Ｌ、４１Ｌと５１ＲがクランクシャフトＷの軸心Ｏを中心に対向しているので、フィレットローラ５１Ｌは加圧用油圧シリンダ７１Ｒの荷重を受ける位相に配置され、フィレットローラ５１Ｒは加圧用油圧シリンダ７１Ｌの荷重を受ける位相に配置されている。
【００２９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３０】
まず、クランクシャフトＷをチャックとセンタとの間に支持し、ピン部２２およびジャーナル部２３の位置に対応して上下のアーム４０、５０を揺動移動する。このとき、開閉用油圧シリンダ６１は、ピストンロッド６２を収縮しており、上アーム４０および下アーム５０を開位置に保持している。
【００３１】
次に、開閉用油圧シリンダ６１を作動させてピストンロッド６２を伸張する。ピストンロッド６２の伸張に伴い、アーム先端部は、ヒンジ部３１を中心にして閉じる方向に回動する。ピストンロッド６２がさらに伸張してストッパ８１の下端面８１ａが下アーム５０の上端面５０ａに当接すると、上アーム４０および下アーム５０を相対的に閉じる開閉用油圧シリンダ６１の動作が強制的に停止される。上アーム４０および下アーム５０は、閉位置に達し、クランクシャフトＷを保持する。この閉位置においては、後退位置に待機させたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌはフィレット部２１に対して圧接しないので、クランクシャフトＷをクランプする瞬間の圧痕が発生することはない。
【００３２】
引き続いて、薄型シリンダから構成した加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌを作動させ、上カセット４３Ｒ、４３Ｌを押圧する。フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌは、加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌによる押圧力が上カセット４３Ｒ、４３Ｌを介して付勢され、フィレット部２１に対して前進し、当該フィレット部２１に圧接する。フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌは、クランクシャフトＷの軸心Ｏに向けて押圧される。フィレットローラ４１Ｒと５１Ｌとは、クランクシャフトＷの軸心Ｏを中心にして対向し、フィレット部２１に圧接する。同様に、フィレットローラ４１Ｌと５１Ｒとは、軸心Ｏを中心にして対向し、フィレット部２１に圧接する。
【００３３】
この状態でクランクシャフトＷを回転駆動すると、上下のアーム４０、５０および揺動支持体がフィレット部２１の回転に倣って運動し、各フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌは、フィレット部２１に対して公転かつ自転しながらローリング加工を行う。これにより、内部圧縮残留応力がフィレット部２１に発生し、当該フィレット部２１の疲労強度が向上する。
【００３４】
本実施形態のフィレットロール加工装置１０では、ストロークが比較的大きく、クランクシャフトＷをクランプする近傍まで上下のアーム４０、５０を閉じる（近付ける）ための開閉用油圧シリンダ６１と、当該開閉用油圧シリンダ６１の作動力を受け止めるメカニカル的なストッパ８１とを設けているため、上下のアーム４０、５０の閉動作がストッパ８１により停止されるまでの間は、開閉用油圧シリンダ６１のシリンダスピードを高速で駆動することができる。この後は、ストロークが比較的小さい薄型シリンダから構成した２個の加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌをゆっくりと作動させることにより、フィレットローラ４１Ｒ、４１ＬをクランクシャフトＷにゆっくりと圧接させることができる。
【００３５】
したがって、サイクルタイムを短縮する目的で開閉用油圧シリンダ６１のシリンダスピードを速めても、従来の装置構成では頻繁に発生していた、クランプの瞬間の圧痕を発生させ難くできる。換言すれば、クランクシャフトＷをクランプする瞬間に発生する圧痕を抑えつつサイクルタイムを短縮でき、もって生産効率の向上を達成することができる。
【００３６】
図４は、対比例に係る３点式フィレットロール加工装置１００の要部を一部断面で示す概略側面図、図５（Ａ）は、本発明の実施形態におけるフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌによる加圧力分布を示す概念図、図５（Ｂ）は、対比例におけるフィレットローラ１４１、１５１Ｒ、１５１Ｌによる加圧力分布を示す概念図である。
【００３７】
一方のアームに１個のフィレットローラを配置するとともに他方のアームに２個のレストローラを配置してなる１点式のフィレットロール加工装置は、比較的長時間の加工時間を要していた。対比例に係る３点式フィレットロール加工装置１００は、１点式フィレットロール加工装置における加工時間を短縮する対策の一つとして、他方のアームに配置していたレストローラに代えて、一方のアームに配置していたものと同じフィレットローラを２個取り付けたものである。３個のフィレットローラでローリング加工することにより、１個のフィレットローラで加工する場合に比べて、加工時間が１／３になることを見込んでいる。
【００３８】
図４に示すように、３点式フィレットロール加工装置１００は、１個のフィレットローラ１４１が先端部に配置された上アーム１４０と、２個のフィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌが先端部に配置された下アーム１５０とがヒンジ部１３１を介して相互に連結されている。上アーム１４０の後端部と下アーム１５０の後端部との間に、油圧シリンダ１６１がピン連結されている。１本の油圧シリンダ１６１により、上下のアーム１４０、１５０の開閉動作およびフィレットローラ１４１、１５１Ｒ、１５１Ｌの加圧動作を行っている。
【００３９】
対比例にあっては、１本の油圧シリンダ１６１によってフィレットローラ１４１、１５１Ｒ、１５１Ｌを加圧する構造であるため、上アーム１４０側の１個のフィレットローラ１４１が与える荷重を、下アーム１５０側の２個のフィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌで受けることになる。例えば、図５（Ｂ）に示すように、フィレットローラ１４１がフィレット部１２１に与える荷重が４００ｋｇｆであると仮定すると、フィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌは２００ｋｇｆずつ受けることになる。そして、フィレット部１２１を加圧するためにワークＷの軸心Ｏに向かう力は、フィレットローラ１４１では４００ｋｇｆ、フィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌでは約１４０ｋｇｆとなる。このように、３個のフィレットローラ１４１、１５１Ｒ、１５１Ｌの間に荷重のばらつきが生じるため、均一なローリング加工が困難であるとともに、加工時間を狙ったような１／３に短縮することもできない。
【００４０】
さらに、下アーム５０側のそれぞれのフィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌには、ワークＷの軸心Ｏに向かう力の他に、ワークＷの接線方向に沿う力ｆも発生する。ワークＷの接線方向は、フィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌがフィレット部１２１から脱輪しようとする方向である。フィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌは、ガタを有するリテーナによって、ラフにガイドされているだけである。このため、ローリング加工中にフィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌがふらつき、加工部位がただれるような不具合が発生する虞がある。また、リテーナによるガイドのガタが大きい場合や、加圧力を大きく設定した場合には、フィレットローラ１５１Ｒ、１５１Ｌが脱輪して、ピン部やジャーナル部に傷を付けてしまう虞がある。
【００４１】
これに対して本実施形態にあっては、加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌのそれぞれは上下のアーム４０、５０の間に保持されたクランクシャフトＷの軸心Ｏに向けてフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌを押圧し、下アーム５０側のフィレットローラ５１Ｒ、５１ＬはワークＷの軸心Ｏを中心にして加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌの荷重を受ける位相に配置されている。この構成により、例えば、図５（Ａ）に示すように、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌがフィレット部２１に与える荷重が４００ｋｇｆであると仮定すると、フィレット部２１を加圧するためにワークＷの軸心Ｏに向かう力は、いずれのフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌでも４００ｋｇｆとなる。このように、ワークＷの軸心Ｏに向けて加圧することが可能な２対のフィレットローラ４１Ｒと５１Ｌ、４１Ｌと５１Ｒによって、４つのフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌを等荷重でフィレット部２１に圧接させることができる。したがって、４個のフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌの間に荷重のばらつきがなくなるため、均一なローリング加工を行ってフィレット加工品質の安定化を図ることができるとともに、１個のフィレットローラで加工する場合に比べて、加工時間を１／４に確実に短縮することができる。
【００４２】
さらに、加圧時にはワークＷの接線方向に沿う力が発生しないことから、ローリング加工中にフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌがふらついたり、脱輪したりすることがなく、フィレット加工品質を高めることができる。
【００４３】
また、４つのフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌを等間隔（９０度毎）に配置することにより、ピン部２２とジャーナル部２３の接触角を、従来よりも大きい４５度にすることができる。接触角を大きくできるのに伴って、ワークＷの回転力によってピン部２２が上下のアーム４０、５０から外れようとする力を受け止める能力が向上する。したがって、加工中のワーク回転数を高速にでき、加工時間のさらなる短縮を図ることができる。
【００４４】
図６は、本発明の実施形態に係るフィレットロール加工装置１０のタイムチャートの一例を示す図、図７（Ａ）は、１点式フィレットロール加工装置のタイムチャートの一例を示す図、図７（Ｂ）は、１点式フィレットロール加工装置で加工速度を上げた場合のタイムチャートの一例を示す図である。
【００４５】
１個のフィレットローラで加工する場合、ワークＷのフィレット部２１に必要な残留圧縮応力を与えるためには、一般的に、ワークＷを８回転分回転させてローリング加工することが必要である。このため、図７（Ａ）に示すように、ワークＷを６０ｒｐｍで回転する場合には、加減速に要する時間を除いた正味の加工時間として８秒必要であり、トータルのサイクルタイムは１２秒である。また、図７（Ｂ）に示すように、ワークＷを２倍の速度の１２０ｒｐｍで回転する場合には、正味の加工時間として４秒必要であり、図７（Ａ）のときと同じ加速度で加減速を行うときには、トータルのサイクルタイムは１２秒である。
【００４６】
一方、本発明の実施形態に係るフィレットロール加工装置１０の場合には、図６に示すように、ワークＷを６０ｒｐｍで回転する場合には、加減速に要する時間を除いた正味の加工時間として、図７（Ａ）のときの１／４の２秒に確実に短縮できた。図７（Ａ）（Ｂ）のときと同じ加速度で加減速を行うときには、トータルのサイクルタイムは６秒となる。
【００４７】
フィレットローラの設置個数を多くすれば正味の加工時間が短くなることは当然ではあるが、本発明では、前述したように、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌの設置個数に応じた分だけ、１個のフィレットローラで加工する場合に比べて加工時間を確実に短縮することができ、しかも、加工品質の向上や安定化に寄与し得る点に優れている。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のフィレットロール加工装置１０は、相対的に閉じることによってワークＷを挟み込んで保持する上下のアーム４０、５０と、フィレット部２１に対して進退移動自在に一方のアーム４０に保持されたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌと、ワークＷの保持を解除する開位置と、後退位置に待機させたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌがフィレット部２１に対して圧接しない閉位置との間で、上下のアーム４０、５０を相対的に開閉する開閉用油圧シリンダ６１と、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌをフィレット部２１に対して前進させて圧接させる押圧力をフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに付勢する加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌと、を有し、開閉用油圧シリンダ６１により、後退位置に待機させたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌがフィレット部２１に対して圧接しない位置まで上下のアーム４０、５０を相対的に閉じておき、加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌにより、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌをフィレット部２１に対して前進させて圧接させる押圧力を当該フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに付勢するように構成されているので、開閉用油圧シリンダ６１の作動速度を速めても、ワークＷをクランプする瞬間に圧痕が発生する虞がない。したがって、ワークＷをクランプする瞬間に発生する圧痕を抑えつつサイクルタイムを短縮でき、もって生産効率の向上を達成することができるという効果を奏する。
【００４９】
また、加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌは、上下のアーム４０、５０の間に保持されたワークＷの軸心Ｏに向けて、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌを押圧するので、加圧時にはワークＷの接線方向に沿う力が発生しないことから、ローリング加工中にフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌがふらついたり、脱輪したりすることがなく、フィレット加工品質を高めることができる。
【００５０】
また、上アーム４０および下アーム５０の閉位置において開閉用油圧シリンダ６１の動作を停止させるストッパ８１をさらに有するので、ワークＷをクランプする瞬間の圧痕の発生をより確実に防止することができる。
【００５１】
また、上下のアーム４０、５０の間に保持されたワークＷの軸心Ｏを中心にして、一方のアーム４０に保持されたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに対向する他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌを、他方のアーム５０に保持したので、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌおよび他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌを等荷重でフィレット部２１に圧接させることができる。したがって、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌの間に荷重のばらつきがなくなるため、均一なローリング加工を行ってフィレット加工品質の安定化を図ることができる。また、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌの個数に応じた分だけ、１個のフィレットローラで加工する場合に比べて、加工時間を確実に短縮することができる。
【００５２】
また、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌと他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌとの対４１Ｒと５１Ｌ、４１Ｌと５１Ｒを２組備えているので、４個のフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌを等荷重でフィレット部２１に圧接させることができる。したがって、４個のフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌの間に荷重のばらつきがなくなるため、均一なローリング加工を行ってフィレット加工品質の安定化を図ることができるとともに、１個のフィレットローラで加工する場合に比べて、加工時間を１／４に確実に短縮することができる。
【００５３】
また、一対のクランプ部材３０は、ワークＷを保持するアーム先端部が開閉自在なように、ヒンジ部３１を介して相互に連結された一対のアーム４０、５０から構成されているので、従来と同様のカニ挟み式のクランプ部材３０であっても、フィレット加工品質を高めることができる。また、アーム状であるため、フィレット部２１がワークＷの回転中心から偏位して多数存在するクランクシャフトＷのようなワークＷに対して好適なローリング加工を行うことができ、高品質のクランクシャフトＷを得ることができる。
【００５４】
また、ワークＷの周囲に４個のフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌを配置し、当該すべてのフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌによる荷重がワークＷの軸心Ｏに向かうように、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌのそれぞれに押圧力を作用させているので、加圧時にはワークＷの接線方向に沿う力が発生しないことから、ローリング加工中にフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌがふらついたり、脱輪したりすることがなく、フィレット加工品質を高めることができる。また、それぞれのフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌを等荷重でフィレット部２１に圧接させることができるので、フィレット加工品質の安定化を図ることができる。さらに、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌの個数に応じた分だけ、１個のフィレットローラで加工する場合に比べて、加工時間を確実に短縮することができる。
【００５５】
（改変例）
上述した実施形態では、一対のクランプ部材３０として、はさみのように動作する上下のアーム４０、５０から構成した場合を例示したが、一対のクランプ部材３０は、フィレット部２１の軸線Ｏに対して直交する方向に相対的に開閉自在に設けられ、相対的に閉じることによってワークＷを挟み込んで保持する限りにおいて、適宜改変できる。例えば、相対的に上下動するようなクランプ部材であってもよい。
【００５６】
また、規制手段８０として上アーム４０に設けたメカニカル的なストッパ８１を例示したが、規制手段８０はこの構成に限定されるものではない。例えば、ピストンロッド６２の最大伸張寸法を調整できる調整ボルトを備えた油圧シリンダの場合には、この調整ボルトにより規制手段８０を構成することができる。
【００５７】
また、加圧手段７０としての加圧用油圧シリンダ７１Ｒ、７１Ｌを一方のアーム（上アーム４０）にだけ設けてあるが、本発明はこの場合に限定されるものではない。上下のアーム４０、５０の間に保持されたワークＷの軸心Ｏを中心にして、一方のアーム（上アーム４０）に保持されたフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌに対向する他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌを、フィレット部２１に対して進退移動自在に他方のアーム（下アーム５０）に保持し、さらに、他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌをフィレット部２１に対して前進させ圧接させる押圧力を当該他のフィレットローラ５１Ｒ、５１Ｌに付勢する他の加圧手段７０である加圧用油圧シリンダをさらに設けてもよい。
【００５８】
また、ワークＷの周囲に４個のフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌを配置し、当該すべてのフィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌによる荷重がワークＷの軸心Ｏに向かうように、フィレットローラ４１Ｒ、４１Ｌ、５１Ｒ、５１Ｌのそれぞれに押圧力を作用させた実施形態を例示したが、フィレットローラの個数は４個に限られるものではない。ワークＷの周囲に少なくとも３個以上のフィレットローラを配置し、当該すべてのフィレットローラによる荷重がワークＷの軸心Ｏに向かうように、フィレットローラのそれぞれに押圧力を作用させれば、加圧時にはワークＷの接線方向に沿う力が発生せず、しかも、それぞれのフィレットローラを等荷重でフィレット部２１に圧接させることができるので、フィレット加工品質の向上と安定化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るフィレットロール加工装置の要部を一部断面で示す概略側面図である。
【図２】ワークとしてのクランクシャフトが取り付けられたフィレットロール加工装置の要部を示す正面図である。
【図３】図３（Ａ）は、フィレットローラを示す斜視図、図３（Ｂ）は、図２の要部を示す拡大図である。
【図４】対比例に係る３点式フィレットロール加工装置の要部を一部断面で示す概略側面図である。
【図５】図５（Ａ）は、本発明の実施形態におけるフィレットローラによる加圧力分布を示す概念図、図５（Ｂ）は、対比例におけるフィレットローラによる加圧力分布を示す概念図である。
【図６】本発明の実施形態に係るフィレットロール加工装置のタイムチャートの一例を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、１点式フィレットロール加工装置のタイムチャートの一例を示す図、図７（Ｂ）は、１点式フィレットロール加工装置で加工速度を上げた場合のタイムチャートの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…フィレットロール加工装置
２１…フィレット部
３０…一対のクランプ部材
３１…ヒンジ部
４０、５０…一対のアーム（一対のクランプ部材）
４０…上アーム（一方のクランプ部材）
４１Ｒ、４１Ｌ…フィレットローラ
５０…下アーム（他方のクランプ部材）
５１Ｒ、５１Ｌ…フィレットローラ（他のフィレットローラ）
６０…開閉駆動手段
６１…開閉用油圧シリンダ
７０…加圧手段
７１Ｒ、７１Ｌ…加圧用油圧シリンダ
８０…規制手段
８１…ストッパ
Ｗ…クランクシャフト（ワーク）
Ｏ…軸線、軸心
【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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