(57)【要約】  【課題】フィレット溝部に付与すべき加圧力をそのフィレット溝部の円周方向において積極的に且つ正確に可変制御できるようにしたフィレットローリング加工装置を提供する  【解決手段】バックアップローラ２２にてバックアップされたフィレットローラ２５ａ，２５ｂにてクランクピン部Ｐのフィレット溝部Ｆにローリング加工を施す装置である。バックアップローラ２２の外周面にガイド溝２４を隔壁部３５とともに形成し、ガイド溝２４の溝幅を隔壁部３５の幅寸法とともに円周方向で漸次変化させる。バックアップローラ２２の回転中に、ガイド溝２４の溝幅の変化に応じフィレットローラ２５ａ，２５ｂの軸直角平面とバックアップローラ２２の軸直角平面とのなすローラ接触角βを積極的に変化させる。  【選択図】  図１２
2005288670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックアップローラにてバックアップされたフィレットローラを加工対象となる軸状部に押し付けた状態で、その軸状部を回転させながらフィレットローラおよびバックアップローラを連れ回りさせて、軸状部のフィレット溝部にローリング加工を施すようにしたフィレットローリング加工装置であって、
フィレットローラよりも大径のバックアップローラの外周面に、フィレットローラに当接しつつこれを案内するガイド溝を円周方向でその溝幅が漸次変化するように形成し、
バックアップローラの回転中に、上記ガイド溝の溝幅の変化に応じフィレットローラの軸直角平面とバックアップローラの軸直角平面とのなすローラ接触角を変化させるようにした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】
軸状部の両端のフィレット溝部に対応して略ハの字状に配置された左右一対のフィレットローラが共通のバックアップローラにてバックアップされていて、
バックアップローラの外周面に、フィレットローラに当接しつつこれらを案内する左右一対のガイド溝をそれらのガイド溝間に位置する隔壁部とともに形成するとともに、
各ガイド溝をその溝幅が隔壁部の幅寸法とともにバックアップローラの円周方向で漸次変化するように形成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リング加工装置。
【請求項３】
バックアップローラにおけるガイド溝の直径は、加工対象となるフィレット溝部の直径と同径に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィレットローリング加工装置。
【請求項４】
バックアップローラとフィレットローラが共通のケースにそれぞれ回転可能に収容されていることにより、ケースを母体としてバックアップローラとフィレットローラがロールカセット装置としてカセット化されていることを特徴とする請求項２または３に記載のフィレットローリング加工装置。
【請求項５】
ケースには、バックアップローラ自体を回転部としてその回転変位を検出する回転検出器が内蔵されていることを特徴とする請求項４に記載のフィレットローリング加工装置。
【請求項６】
上記回転検出器は、バックアップローラにおける隔壁部の外周面に形成れた歯形部と、この歯形部と対向するように配置された近接センサとで形成されていることを特徴とする請求項５に記載のフィレットローリング加工装置。
【請求項７】
上記回転検出器は、バックアップローラの一回転中の回転変位に応じたパルス信号を発生する回転検出機能部と、バックアップローラの一回転につき一つのパルス信号を発生する原点検出機能部とを備えていることを特徴とする請求項６に記載のフィレットローリング加工装置。
【請求項８】
バックアップローラにおける隔壁部の外周面には、回転検出機能部用の歯形部と原点検出機能部用の歯形部が並列に形成されていて、
それぞれの歯形部には、回転検出機能部用および原点検出機能部用ごとに独立した近接センサが個別に対向配置されていることを特徴とする請求項７に記載のフレットローリング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィレットローリング加工（フィレットロール加工またはフィレットロール掛け加工）を目的としたフィレットローリング加工装置に関し、特に内燃機関用クランクシャフトのジャーナル部やクランクピン部のフィレット溝部（内隅アール部）に圧縮残留応力を付与するべくフィレットローリング加工を施すにあたり、フィレット溝部に付与すべき加圧力をそのフィレット溝部の円周方向で変化させることができるように考慮されたフィレットローリング加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばクランクシャフト用のフィレットローリング加工装置においては、周知のようにジャーナル部やクランクピン部のフィレット溝部に超硬合金やハイス材からなるフィレットローラを数ｋＮ以上の加圧力にて押し付けながら回転させることによりロール加工（塑性加工）を施し、もって圧縮残留応力を与えることで該当する部位の疲労強度を向上させることを目的としている。
【０００３】
この場合、付与すべき加圧力とクランクシャフトの疲労強度との間には大きな相関があり、高加圧力を与えるほど疲労強度に優れたクランクシャフトを製作することが可能となる。
【０００４】
特許文献１に代表されるような従来の一般的なフィレットローリング加工装置では、加工対象となるフィレット溝部の全周にわたり同じ加圧力を与えることを基本としているものであるが、例えば図１７に示すように、クランクシャフトＳが実際にエンジンに組み込まれた状態では、クランクピン部Ｐのボトム部側に大きな荷重が加わってクラックＣｒが発生しやすく、ボトム部側と反対側のトップ部側ではボトム部側ほど大きな荷重が加わらないので、ボトム部側のフィレット溝部Ｆほど大きな加圧力で加工を施し、トップ部側のフィレット溝部Ｆについては相対的に小さい加圧力でロール加工を施しても製品機能の上では問題はない。なお、クランクピン部Ｐにおけるボトム部側とは、同図に示すようにクランクピン部Ｐをその軸心と平行で且つそれを通る平面をもって二分したと仮定した場合に、カウンタウエイトＣｗ側にあって且つそれらのカウンタウエイトＣｗ，Ｃｗ間に挟まれた領域の頂部（図１４の０°の位置）を言い、トップ部側とはボトム部側と正反対の位置（図１４の１８０°の位置）を言う。
【０００５】
言い換えるならば、フィレット溝部Ｆに加えるべき加圧力をそのフィレット溝部Ｆの円周方向で積極的に変化させて、上記のようにボトム部側のフィレット溝部Ｆほど大きな加圧力で且つクラックＣｒの入りやすい方向に向けてロール加工を施すようにすれば、ローラの長寿命化を期待できるようになるとともに、クランクシャフトＳの形状精度の向上の上でも好ましいものとなる。
【０００６】
そこで、上記のようにフィレット溝部Ｆに加えるべき加圧力をフィレット溝部Ｆの円周方向で積極的に変化させるべく、フィレット溝部Ｆの回転位相に応じてフィレットローラの加圧力発生手段である油圧シリンダの圧力を積極的に可変制御するようにした技術が特許文献２で提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２５２２１号公報（図５）
【特許文献２】特公昭６０−１７６６３号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載のような技術では、フィレットローリング加工中において、例えばフィレット溝部の回転位相位置に応じて加圧力の変更指令を出力したとしても、油圧回路の特殊性である応答遅れのために指令側と実際の加圧力付与位置との間に位相ずれが発生しやすいばかりでなく、高加圧力と低加圧力との差を十分に大きく確保できないなどの制約がある。したがって、複雑な制御機器を必要とするために設備全体が複雑且つ高価なものとなるばかりでなく、加工品質の向上が望めず、なおも改善の余地を残している。
【０００８】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特にフィレット溝部に付与すべき加圧力をそのフィレット溝部の円周方向において積極的に且つ正確に可変制御できるようにしたフィレットローリング加工装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、バックアップローラにてバックアップされたフィレットローラを加工対象となる軸状部に押し付けた状態で、その軸状部を回転させながらフィレットローラおよびバックアップローラを連れ回りさせて、軸状部のフィレット溝部にローリング加工を施すようにしたフィレットローリング加工装置であることを前提としている。
【００１０】
その上で、フィレットローラよりも大径のバックアップローラの外周面に、フィレットローラに当接しつつこれを案内するガイド溝を円周方向でその溝幅が漸次変化するように形成し、バックアップローラの回転中に、上記ガイド溝の溝幅の変化に応じフレットローラの軸直角平面とバックアップローラの軸直角平面とのなすローラ接触角を変化させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
ここに言う軸状部とは、先に例示したようにクランクシャフトにおけるジャーナル部やクランクピン部を想定している。
【００１２】
より具体的には、軸状部の長手方向両端に位置する左右一対のフィレット溝部に同時に加工を施すべく、請求項２に記載のように、軸状部の両端のフィレット溝部に対応して略ハの字状に配置された左右一対のフィレットローラが共通のバックアップローラにてバックアップされていて、バックアップローラの外周面に、フィレットローラに当接しつつこれらを案内する左右一対のガイド溝をそれらのガイド溝間に位置する隔壁部とともに形成するとともに、各ガイド溝をその溝幅が隔壁部の幅寸法とともにバックアップローラの円周方向で漸次変化するように形成することが望ましい。
【００１３】
同時に、請求項３に記載のように、バックアップローラにおけるガイド溝の直径は、加工対象となるフィレット溝部の直径と同径に設定されていることが望ましい。
【００１４】
したがって、少なくとも請求項１，２に記載の発明では、バックアップローラにてバックアップされたフィレットローラを加工対象となるフィレット溝部に押し付けた状態でそのフィレット溝部を回転させれば、フィレットローラはバックアップローラ側に形成されたガイド溝に当接しつつそのガイド溝に案内されて、バックアップローラとともに連れ回りして、フィレット溝部に所定のローリング加工を施すことになる。
【００１５】
その際に、請求項３に記載のように、バックアップローラとフィレット溝部が共に同径に設定されていることを前提とするならば、バックアップローラとフィレット溝部は、両者の間に介在しているフィレットローラを介して１：１の関係で同期回転し、同時にバックアップローラの円周方向でのガイド溝の溝幅変化に応じてフィレットローラが純機械的且つ自律的にそのローラ接触角を変更することになる。このローラ接触角の変化は、フィレットローラがフィレット溝部に及ぼす加圧力の変化にほかならず、結果としてその加圧力がフィレット溝部の円周方向で連続的に変化することになる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、きわめてコンパクトな設備構成でありながらも、フィレット溝部に付与すべき加圧力をその円周方向で任意に且つ正確に可変制御することができ、ロール加工品質の向上とともにフィレットローラの長寿命化も図れるようになる。しかも、フィレットローラのローラ接触角の変化は、加圧力の変化のみならず加圧力の付与方向の変化をも意味することから、一段とロール加工の最適化が図れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１，２は本発明のより具体的な実施の形態として直列４気筒エンジンのクランクシャフトＳのフィレットローリング加工装置の概略構成を示している。
【００１８】
図１，２のほか図３に示すように、このフィレットローリング加工装置では、後述するフィレットローラ２５ａ，２５ｂを主体とするロールカセット１のほかレストローラ３を備えたワークレストカセット２を併用することで軸状部たる各ジャーナル部Ｊの両端のフィレット溝部Ｆおよび同じく軸状部たる各クランクピンＰの両端のフィレット溝部Ｆにそれぞれ並行してフィレットローリング加工が施される。なお、クランクシャフトＳは所定のチャック４およびセンタ５により両持ち支持された状態で回転駆動される。
【００１９】
図２ではクランプピン部Ｐでの加工状態を示しており、同図に示すように、ベース６に固定された支持ブラケット７には加工部位であるクランクピン部Ｐごとに独立した揺動アーム８がヒンジピン９を介して揺動可能に支持されているとともに、揺動アーム９の上端には、ヒンジピン１０を介して互いに揺動可能もしくは開閉可能に連結された上下一対のアーム１１，１２のうち下側のアーム１２の一部がヒンジピン１３を介して揺動可能に支持されている。そして、これら一対のアーム１１，１２はその後端部間に架橋的に連結された加圧シリンダ（油圧シリンダ）１４の伸縮作動に応じて開閉し、かつ加圧シリンダ１４の加圧力をもってフィレットローリング加工時の加圧力が付与されるようになっている。
【００２０】
上側のアーム１１の先端部には後述するフィレットローラ２５ａ，２５ｂを内蔵するロールカセット装置たるロールカセット１が着脱可能に装着されている一方、下側のアーム１２の先端部には前後一対の回転可能なレストローラ３を備えたワークレストカセット２が同様に着脱可能に装着されていて、後述するようにフィレットローラ２５ａ，２５ｂがクランクピン部Ｐの両端のフィレット溝部Ｆに、レストローラ３がクランクピン部Ｐの一般面にそれぞれ圧接した状態でフィレットローリング加工が施されることになる。
【００２１】
図４〜６は上記ロールカセット１の詳細を示しており、ロールカセット１は上下一対のクランプブロック１５と取付ボルト１６とをもってアーム１１の先端に着脱可能に且つ堅固に位置決め固定される。
【００２２】
図４，５に示すように、略偏平矩形状のケース本体１７とビス１８にて固定された円板状のカバープレート１９とからなるケース２０内には（ただし、図４では、内部構造を見えるようにするためにカバープレート１９を取り外した状態を描いている）、軸２１ａとニードルベアリング２１ｂとを介して短円筒状もしくは偏平円筒状の大径のバックアップローラ２２が回転可能に収容配置されていて、そのバックアップローラ２２の外周面の両端コーナー部には後述するフィレットローラ２５ａ，２５ｂを相対回転可能に受容してこれを支えつつ案内する円弧状のガイド溝２４が個別に形成されている。
【００２３】
そして、バックアップローラ２２の真下には前後一対の駒状のリテーナ２３ａ，２３ｂに保持された小径のフィレットローラ２５ａ，２５ｂ、すなわちバックアップローラ２２に比べて極小径の左右一対のフィレットローラ２５ａ，２５ｂが断面略ハの字状の形態となるようにそれぞれに傾斜して、すなわち各フィレットローラ２５ａ，２５ｂの軸直角平面とバックアップローラ２２の軸直角平面とのなすローラ接触角β（図５参照）が共に等しく且つ鋭角となるようにそれぞれに傾斜して配置されており、リテーナ２３ａ，２３ｂはケース本体１７に対し取付ボルト３６にて固定されるフロントケージ２６およびリアケージ２７をもって位置決め支持されている。
【００２４】
より詳しくは、左右一対のフィレットローラ２５ａ，２５ｂは図３にも示すように一側面が円盤状もしくは算盤玉状に膨出した形状をなしている一方、そのフィレットローラ２５ａ，２５ｂを支持している前後一対のリテーナ２３ａ，２３ｂには図６，７に示すように傾斜姿勢のフィレットローラ２５ａ，２５ｂを収容支持するための略四分の一円弧状のローラ保持溝２８が形成されていて、各フィレットローラ２５ａ，２５ｂの上部側の頂部がバックアップローラ２２のガイド溝２４に受容されて位置決めされている一方、各フィレットローラ２５ａ，２５ｂの下部側の一部が各ローラ保持溝２８から外部に臨みつつ前後一対のリテーナ２３ａ，２３ｂからの脱落が阻止されている。
【００２５】
そして、前後一対のリテーナ２３ａ，２３ｂに形成されたローラ保持溝２８は図７の（Ａ）に示すようにその下端開口部から上方に向かって漸次その溝幅寸法が広くなるように形成されているとともに、各々のリテーナ２３ａ，２３ｂの下面には後述するフロントケージ２６およびリアケージ２７が嵌合することになる切欠溝２９が形成されている。
【００２６】
これにより、後述するように前後一対のリテーナ２３ａ，２３ｂに支持された各フィレットローラ２５ａ，２５ｂにローラ保持溝２８内で傾動変位可能な自由度を持たせることで、各フィレットローラ２５ａ，２５ｂはバックアップローラ２２側のガイド溝２４との接触部を支点として最小ローラ接触角β１と最大ローラ接触角β２とのなす範囲内でその姿勢変化が許容されるようになっている。なお、本実施の形態では、例えば最小ローラ接触角β１が３０°に、最大ローラ接触角β２が４５°にそれぞれ設定されている。
【００２７】
すなわち、図７の（Ａ）に示すように各フィレットローラ２５ａ，２５ｂが最小ローラ接触角β１の状態ではフィレットローラ２５ａ，２５ｂがローラ保持溝２８のうち一方の壁面によってその姿勢が規制され、他方、各フィレットローラ２５ａ，２５ｂが最大ローラ接触角β２の状態ではフィレットローラ２５ａ，２５ｂがローラ保持溝２８のうち他方の壁面によってその姿勢が規制されるように設定されている。
【００２８】
前後一対のリテーナ２３ａ，２３ｂは、先に述べたようにケース２０の下面に装着されるフロントケージ２６およびリアケージ２７によって支持されていて、フロントケージ２６およびリアケージ２７は取付ボルト３６と長穴３０のほかアジャストボルト３１，３２をもってケース本体１７に位置調整可能に固定されている。
【００２９】
そして、図６に示すように、フロントケージ２６およびリアケージ２７のうち互いに対向しつつ各リテーナ２３ａ，２３ｂに直接接触することになる端部両端には、突起部３３，３３または３４，３４が形成されていて、これらの突起部３３，３３および３４，３４が各リテーナ２３ａ，２３ｂの下面側の切欠溝２９（図７参照）に嵌合することで前後のリテーナ２３ａ，２３ｂ同士が位置決め支持されている。
【００３０】
先に述べたバックアップローラ２２は、ケース２０に回転可能に軸受支持された状態で左右一対のフィレットローラ２３ａ，２３ｂに当接しつつ転動して、これらのフィレットローラ２３ａ，２３ｂを案内しながら加工反力を負担するものであることから、図８，９に示すように、その外周面の全周には中央部の隔壁部３５をはさんでその両側に一対のフィレットローラ２３ａ，２３ｂを受容するための断面略円弧状の二条のガイド溝２４が形成されている。
【００３１】
そして、バックアップローラ２２の軸方向長さが各部で一定であるのに対して、図８の（Ｃ）に示すように隔壁部３０の幅寸法Ｗはその円周方向で漸次増加もしくは減少するようにして連続的に変化するように設定されており、その結果として隔壁部３５の両側に位置することになる二条のガイド溝２４の幅寸法（溝幅）Ｇもまたその円周方向で漸次増加もしくは減少するようにして連続的に変化するように設定されている。
【００３２】
すなわち、中央部の隔壁部３５と左右一対のガイド溝２４の溝底面とのなすアール形状の内隅部をもって図１２，１３に示すようにフィレットローラ２３ａ，２３ｂを受容しつつそのローラ接触角β１またはβ２を規制するようになっている。なお、一対のガイド溝２４の溝底面の直径は、加工対象となるクランクピン部Ｐ側のフィレット溝部Ｆの直径と等しくなるように予め設定されている。
【００３３】
このように隔壁部３５の幅寸法Ｗおよびガイド溝２４の幅寸法Ｇを円周方向で積極的に且つ連続的に変化させているのは、フィレットローリング加工時に一対のフィレットローラ２３ａ，２３ｂを介してこのフィレットローラ２３ａ，２３ｂとともに連れ回りすることになるバックアップローラ２２の回転位相すなわち回転方向位置に応じて、各フィレットローラ２３ａ，２３ｂのローラ接触角βを連続的に変化させるためで、図１４にクランクピン部Ｐの回転位相と加圧力との関係として示すように、バックアップローラ２２を展開した場合に隔壁部３５の幅寸法Ｗおよび一対のガイド溝２４の溝幅Ｇがいわゆる正弦波形状となるように設定してある。
【００３４】
例えばバックアップローラ２２の中央の隔壁部３５に着目した場合、バックアップローラ２２の円周方向において１８０度位相がずれた位置、すなわち図１０の（Ａ），（Ｂ）に示すように隔壁部３５の幅寸法がＷ１の部位を最大幅寸法部Ｐ１とし、その最大幅寸法部Ｐ１から１８０度位相がずれた位置（反対側位置）の幅寸法がＷ２の部位を最小幅寸法部Ｐ２とした上でバックアップローラ２２を展開したと仮定した場合に、それら最大幅寸法部Ｐ１と最小幅寸法部Ｐ２とを直線的に結ぶことで、図１４の特性曲線として示すように隔壁部３５の幅寸法ＷがＷ１とＷ２の範囲内で円周方向で連続的に変化するように設定してある。これらのことは隔壁部３５の両側のガイド溝２４についても全く同様であって、隔壁部３５と比べて最大溝幅部と最小溝幅部との相対位置関係が正反対の関係になっているにすぎない。
【００３５】
したがって、後述するように加工対象となるクランクピン部Ｐのフィレット溝部Ｆに各フィレットローラ２３ａ，２３ｂが圧接し、且つそれらのフィレットローラ２３ａ，２３ｂに対してバックアップローラ２２が圧接した状態で、それら三者が同期回転しながら加工が行われることから、共に直径が等しいフィレット溝部Ｆとバックアップローラ２２とはフィレットローラ２３ａ，２３ｂを介して１：１の関係で回転し、その同期回転中において図５，７に示した各フィレットローラ２３ａ，２３ｂのローラ接触角βが最小ローラ接触角β１と最大ローラ接触角β２との間で連続的に変化することになる。
【００３６】
すなわち、図２に示した加圧シリンダ１４の圧力が一定であったとしても、後述するようにフィレットローラ２３ａ，２３ｂのローラ接触角βが大きくなる（フィレットローラ２３ａ，２３ｂの傾斜度合いが大きくなる）ほど実際にフィレットローラ２３ａ，２３ｂがフィレット溝部Ｆに及ぼす加圧力が大きくなる点に着目し、図１４，１７に示すようにクランクピン部Ｐにおけるフィレット溝部Ｆのうちボトム部側を加工する際には、フィレットローラ２５ａ，２５ｂをはさんでそのボトム部側とバックアップローラ２２における隔壁部３５側の最小幅寸法部Ｐ２（図１０）とが正対し、且つクランクピン部Ｐにおけるフィレット溝部Ｆのうちトップ部側を加工する際には、フィレットローラ２５ａ，２５ｂをはさんでそのトップ部側とバックアップローラ２２における隔壁部３５側の最大幅寸法部Ｐ１（図１０）とが正対するように予め位相合わせを施しておくものとし、図１７に示したクランクピン部Ｐにおけるフィレット溝部Ｆのボトム部側でその加圧力が最も大きくなって且つボトム部側と反対のトップ部側でその加圧力が最小となるように、それらの両位置の間でフィレット溝部Ｆに加わる加圧力が漸次変化するように設定してある。
【００３７】
また、図８〜１０に示すように、隔壁部３５の幅方向中央部にはその全周に等ピッチの凹凸部をもって歯形部３７が一体に形成されているとともに、図１１に示すように、歯形部３７のうちの特定の一つの凸部をバックアップローラ２２の幅方向に延長することで歯形部たる基準突起部３８を形成してある。これらの歯形部３７および基準突起部３８はバックアップローラ２２自体を回転部とするいわゆるロータリーエンコーダもしくはパルスゼネレータの如き回転検出器３９の一部として形成されているもので、図４のほか図１２，１３に示すようにケース２０側から歯形部３７および基準突起部３８にそれぞれ非接触にて対向するように相互に独立した近接センサ４０または４１を臨ませてある。そして、双方の近接センサ４０，４１はバックアップローラ２２の幅方向において所定量だけオフセットさせてある。
【００３８】
図１２に示すように、上記の歯形部３７と一方の近接センサ４０はバックアップローラ２２の回転検出機能部４２を形成しており、これにより近接センサ４０はバックアップローラ２２の回転変位に伴いそのバックアップローラ２２の一回転中の回転変位に応じたパルス信号を出力することになる。
【００３９】
その一方、図１３に示すように、単一の基準突起部３８（図１０，１１参照）と他方の近接センサ４１はバックアップローラ２２の原点検出機能部４３を形成しており、これにより近接センサ４１はバックアップローラ２２の回転変位に伴いそのバックアップローラ２２の一回転につき一つのパルス信号を出力することになる。
【００４０】
このように構成された回転検出器３９の出力は、後述するように加工対象となるフィレット溝部Ｆの回転位相とバックアップローラ２２の回転位相とを相互に一致させるために使用される。
【００４１】
したがって、本実施の形態によれば、図２のほか図４，５に示すように、ワークレストカセット２側の一対のレストローラ３をクランクピン部Ｐのうちフィレット溝部Ｆ以外の部分に押し付けるとともに、ロールカセット１側の一対のフィレットローラ２５ａ，２５ｂをクランクピン部Ｐにおける両端のフィレット溝部Ｆに押し付け、実質的にワークレストカセット２とロールカセット１とでクランクピン部Ｐを挟み込んだ状態でそのクランクピン部ＰひいてはクランクシャフトＳ全体を回転駆動させる。このクランクシャフトＳの回転に伴いレストローラ３が同期回転するとともに、左右一対のフィレットローラ２５ａ，２５ｂがバックアップローラ２２にてバックアップされながらそのバックアップローラ２２とともに連れ回りするように同期回転して、各フィレット溝部Ｆにフィレットローリング加工を施すことになる。すなわち、各フィレットローラ２５ａ，２５ｂはフィレット溝部Ｆに冷間圧延加工を施して内部圧縮応力を付加することにより、フィレット溝部Ｆの疲労限界応力の向上に寄与することになる。
【００４２】
このようなフィレットローリング加工中においては、図１２，１３に示すように一対のフィレットローラ２５ａ，２５ｂはバックアップローラ２２の隔壁部３５とガイド溝２４とのなす内アール状のコーナー部にてバックアップされていて、そのフィレットローラ２５ａ，２５ｂを介して共に直径が等しいフィレット溝部Ｆとバックアップローラ２２とはフィレットローラ２５ａ，２５ｂを介して１：１の関係で同期回転することなる、そして、その同期回転中において、各フィレットローラ２５ａ，２５ｂのローラ接触角βが、隔壁部３５の幅寸法Ｗに応じて、すなわち隔壁部３５の両側のガイド溝２４の溝幅Ｇに応じて連続的に変化することになる。
【００４３】
より具体的には、バックアップローラ２２のうちフィレットローラ２５ａ，２５ｂがバックアップされている部位の隔壁部３５の幅寸法Ｗが大きければフィレットローラ２５ａ，２５ｂのローラ接触角βが小さくなってフィレットローラ２５ａ，２５ｂが図１２のように起立気味となる一方、フィレットローラ２５ａ，２５ｂがバックアップされている部位の隔壁部３５の幅寸法Ｗが小さければフィレットローラ２５ａ，２５ｂのローラ接触角βが大きくなってフィレットローラ２５ａ，２５ｂが図１３のように傾斜気味となる。
【００４４】
そして、図１２，１３のほか図１０に示したように、加工対象部位であるフレット部Ｆとフィレットローラ２５ａ，２５ｂおよびバックアップローラ２２の同期回転中において、隔壁部３５の幅寸法がＷ１をもって最大となる最大幅寸法部Ｐ１をクランクピン部Ｐのトップ部側に、隔壁部３５の幅寸法がＷ２をもって最小となる最小幅寸法部Ｐ２を同じくクランクピン部Ｐのボトム部側にそれぞれ一致するように両者の位相を予め設定してあることから、クランクピン部Ｐのボトム部側でローラ接触角βが最大ローラ接触角β２となってフィレットローラ２５ａ，２５ｂの傾斜度合いが大きくなり、他方、クランクピン部Ｐのトップ部側でローラ接触角βが最小ローラ接触角β１となってフィレットローラ２５ａ，２５ｂの姿勢が起立気味となり、さらにボトム部側とトップ部側との間では最大ローラ接触角β２と最小ローラ接触角β１との間で漸次連続的に変化することになる。
【００４５】
この場合、図２に示した加圧シリンダ１４によるワークレストカセット２とロールカセット１との加圧挟持力が一定であったとしても、最終的に各フィレットローラ２５ａ，２５ｂがフィレット溝部Ｆに及ぼす加圧力は上記のフィレットローラ２５ａ，２５ｂのローラ接触角βに依存し、ローラ接触角βが大きくなるほどフィレットローラ２５ａ，２５ｂがフィレット溝部Ｆに及ぼす加圧力は大きくなる。
【００４６】
これは、フィレット溝部Ｆに実際に加わる加圧力をＦ1とし、加圧シリンダ１４の出力に基づくカセット１，２同士の加圧挟持力をＦ0、ローラ接触角をβとすると、各フィレット溝部Ｆに実際に加わる加圧力Ｆ1は次の式（１）にて表されることからも理解できる。
【００４７】
Ｆ1＝１／２×（Ｆ0／ｃｏｓβ）‥‥（１）
つまり、図１７に示したように、クランプピン部Ｐのうちより強度が要求されるボトム部側をトップ部側よりも大きな加圧力で加工することができることになる。
【００４８】
同時に、このローラ接触角βの変化は加圧力Ｆ1との作用方向の変化をも意味し、図１７から明らかなように、特にクランクピン部Ｐのボトム部側ではローラ接触角βが大きくなることによって、加圧力Ｆ1の作用方向ｍがクラックＣｒの発生方向とほぼ一致するようになり（従来の加圧力Ｆ1の作用方向はｍ１方向）、より効果的に加圧力を加えることができる。
【００４９】
ここで、上記のようなフィレットローリング加工の開始に際には、クランクシャフトＳの加工開始位置（回転方向位置）である回転位相ひいては各クランクピン部Ｐの加工開始位置（回転方向位置）である回転位相は既知であり、クランクシャフト回転駆動系の割り出し機能によって予め正規位置に割り出されている。同時に、ワークレストカセット２とロールカセット１とで各クランクピン部Ｐを挟み込んだ状態で、先に述べた回転検出器３９が基準突起部３８をもって原点位置を検出していれば、加工対象となるフィレット溝部Ｆの回転位相とバックアップローラ２２の回転位相が相互に一致していることになり、直ちに正規の加工に移行する。
【００５０】
その一方、ワークレストカセット２とロールカセット１とでクランクピン部Ｐを挟み込んだ状態で、先に述べた回転検出器３９が基準突起部３８をもって原点位置を検出していなければ、加工対象となるフィレット溝部Ｆとバックアップローラ２２の回転位相がずれていることになる。
【００５１】
そこで、各クランクピン部Ｐごとに独立している図２の上下一対のアーム１１，１２はそれぞれに独立して開閉可能（ワークレストカセット２とロールカセット１とによるクランクピン部Ｐの挟み込み動作とその解放動作が可能）であって、且つ図２に示したヒンジピン９または１３を回転中心として外部駆動手段により所定量だけ揺動もしくは回転可能であることから、加工対象となるフィレット溝部Ｆを塑性変形させない程度の加圧力をもって、ワークレストカセット２とロールカセット１とでクランクピン部Ｐを挟み込んだならば、回転検出器３９が基準突起部３８をもって原点位置を検出するまで上下一対のアーム１１，１２を極低速で回転させる。これにより、上記のように加工対象となるフィレット溝部Ｆの回転位相とバックアップローラ２２の回転位相とを相互に一致させることができる。
【００５２】
なお、クランクシャフトＳの量産を目的とした通常の連続加工サイクルでは、クランクシャフトＳの回転方向位相すなわち各クランクピン部Ｐの回転方向位相は加工開始位置と加工完了位置で同じ位相に設定してるため、上記のような位相合わせは必ずしも必要ではなく、連続加工中において位相のずれが生じた場合にのみ割り込み処理として実行させれば足りる。
【００５３】
また、フィレットローリング加工を開始した以降は、クランクシャフト回転駆動系の回転位置検出機能と先に述べた回転検出器３９の回転検出機能部の機能を使っていわゆるマッチング処理を行うことにより、その加工中におけるクランクピン部Ｐにおけるフィレット溝部Ｆの回転位相とバックアップローラ２２の回転位相とを一致させることができ、加工中における回転位相ずれの発生を未然に防止することができるようになる。
【００５４】
なお、本実施の形態ではクランクピン部Ｐの加工を主眼をしているために、クランクピン部Ｐのフィレットローリング加工のみについて説明したが、各ジャーナル部Ｊのフィレットローリング加工も並行して行われることは言うまでもない。この場合、ジャーナル部Ｊのフィレットローリング加工を司るロールカセットは、先に述べた回転検出器３９の機能を有していない点でクランクピン部Ｐ用のロールカセット１と異なるものの、それ以外の構成は基本的にクランクピン部Ｐ用のロールカセット１と同様である。
【００５５】
ここで、図８〜１０に示したバックアップローラ２２の隔壁部３５およびガイド溝２４の展開形状が図１４のようないわゆる正弦波曲線形状の加圧力特性曲線を転写したものであることは先に述べたが、その展開形状は必ずしも図１４のものに限定されない。例えば、図１５に示すように特性曲線のうちクランクピン部Ｐのボトム部相当位置の近傍およびトップ部相当位置の近傍を平坦化したり、あるいはボトム部相当位置の近傍のみを平坦化したものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るクランクシャフト用のフィレットローリング加工装置の好ましい実施の形態を示す概略構成説明図。
【図２】図１の側面説明図。
【図３】加工対象となるフィレット溝部とフィレットローラとの相互関係を示す要部拡大断面図。
【図４】図２におけるロールカセットの拡大説明図。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図。
【図６】図４の拡大下面図。
【図７】図６のリテーナの詳細を示す拡大図で、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）が背面図、（Ｄ）は同図（Ｂ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図８】図４のバックアップローラの詳細を示す拡大図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図。
【図９】図８のバックアップローラの全断面図。
【図１０】図８と同様のバックアップローラの詳細を示す図で、（Ａ）は隔壁部の最大幅寸法部側から見た側面図、（Ｂ）は同じく隔壁部の最小幅寸法部側から見た側面図。
【図１１】（Ａ）は図８の（Ｂ）におけるＱ部拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面図。
【図１２】（Ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の要部拡大図。
【図１３】（Ａ）は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の要部拡大図。
【図１４】クランクピン部のフィレット溝部における回転方向位相と加圧力との関係を示す特性曲線図。
【図１５】図１４の変形例を示す特性曲線図。
【図１６】図１４の別の変形例を示す特性曲線図。
【図１７】クランクシャフトにおけるクランクピン部の要部拡大図。
【符号の説明】
【００５７】
１…ロールカセット（ロールカセット装置）
１７…ケース本体
２０…ケース
２２…バックアップローラ
２４…ガイド溝
２５ａ，２５ｂ…フィレットローラ
３５…隔壁部
３７…歯形部
３８…歯形部としての基準突起部
３９…回転検出器
４０，４１…近接センサ
４２…回転検出機能部
４３…原点検出機能部
Ｆ…フィレット溝部
Ｇ…ガイド溝の溝幅
Ｐ…クランクピン部（軸状部）
Ｐ１…最大幅寸法部
Ｐ２…最小幅寸法部
Ｗ１…隔壁部の最大幅寸法
Ｗ２…隔壁部の最小幅寸法
β…ローラ接触角
β１…最小ローラ接触角
β２…最大ローラ接触角
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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