CN104854438A - 锻造旋转体中心孔的加工方法及加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提高锻造旋转体的生产效率并且使锻造旋转体轻量化。其中，针对从模具偏移调整到下一次调整之前的一个锻造批次中抽取的锻造旋转体的样本，设定暂定中心孔，模拟以该暂定中心孔为基准进行加工后的样本的假想最终形状，并且算出该最终形状下的旋转不平衡量，算出同一锻造批次的所有样本的旋转不平衡量的平均值，将该平均值为零的中心孔位置作为对应的锻造批次的所有锻造旋转体的中心孔加工位置，在该中心孔加工位置加工中心孔。
Description
技术领域
本发明涉及锻造旋转体中心孔的加工方法及锻造旋转体中心孔的加工系统。
背景技术
一般而言，对于发动机的曲轴等高速旋转的旋转体，为了抑制旋转时的振动等，需要在轴心周围精度良好地取得平衡。若加工旋转体时所使用的中心孔的位置精度不佳，则旋转体的旋转不平衡量会增大。因此，必需恰当地决定中心孔的位置。
专利文献1公开了一种用于决定中心孔位置的下述方法。专利文献1的方法中，首先，测定坯料状态的锻造旋转体的三维形状。根据该测定值决定暂定中心孔。模拟以暂定中心孔为基准的加工，算出旋转体的加工后的假想形状。算出该假想形状的旋转不平衡量。并且，在所算出的旋转不平衡量处于能够修正的范围内的情况下，将暂定中心孔定为实际加工时的中心孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报特许4791577号
专利文献1所公开的方法中，对所有的旋转体进行三维形状的测定及模拟。因此，生产效率差。另外，自以往，在模具更换时才对批次(lot)进行更新，并且一个批次地调整旋转不平衡量。由于一个批次中所含的旋转体的数量较多，因而旋转不平衡量的偏差范围大，因此必须预先将用于调整旋转不平衡量的调整量设定得较大。这会增加锻造旋转体的质量，故不理想。
发明内容
本发明提供一种能够提高生产效率并且能够使锻造旋转体轻量化的锻造旋转体中心孔的加工方法及锻造旋转体中心孔的加工系统。
为了解决所述问题，本发明的锻造旋转体中心孔的加工方法，是对由锻造模具制造的锻造旋转体加工中心孔的方法，其包括：批次设定工序，将所述锻造模具的模具偏移调整后到下一次模具偏移调整之前被锻造的多个所述锻造旋转体设定在同一锻造批次；三维形状测定工序，从一个所述锻造批次中抽取多个所述锻造旋转体作为样本，测定所述各样本的三维形状，分别取得该测定结果亦即三维形状测定数据；暂定中心孔位置设定工序，对每一所述样本，分别根据其所述三维形状测定数据设定暂定中心孔的位置；不平衡量算出工序，根据所述各样本的所述三维形状测定数据和预先设定的设计上的所述锻造旋转体的最终形状的三维形状设计数据，算出各样本的以所述暂定中心孔为基准进行了指定加工的模拟后的最终形状下的旋转不平衡量；判定工序，判定所述各样本的旋转不平衡量是否处于预先设定的允许范围内；平均值算出工序，对被判定为所有样本的所述旋转不平衡量处于所述允许范围内的锻造批次，算出该锻造批次的所有样本的所述旋转不平衡量的平均值；中心孔加工位置决定工序，算出所述旋转不平衡量的平均值为零的中心孔的位置，将所算出的中心孔的位置定为该算出所用的样本所属的锻造批次中所含的所有所述锻造旋转体的中心孔加工位置；中心孔加工工序，在加工某一锻造旋转体时，在该锻造旋转体上的针对该锻造旋转体所属的锻造批次而决定的所述中心孔加工位置加工中心孔。
另外，本发明的锻造旋转体中心孔的加工系统，是加工由锻造模具制造的锻造旋转体的中心孔的加工系统，其包括：三维形状测定单元，从所述锻造模具的模具偏移调整后到下一次模具偏移调整之前被锻造且被设定在同一锻造批次的多个所述锻造旋转体中抽取多个所述锻造旋转体作为样本，测定所述各样本的三维形状，分别取得该测定结果亦即三维形状测定数据；暂定中心孔位置设定单元，对每一所述样本，分别根据其所述三维形状测定数据设定暂定中心孔的位置；不平衡量算出单元，根据所述各样本的所述三维形状测定数据和预先设定的设计上的所述锻造旋转体的最终形状的三维形状设计数据，算出各样本的以所述暂定中心孔为基准进行了指定加工的模拟后的最终形状下的旋转不平衡量；判定单元，判定所述各样本的旋转不平衡量是否处于预先设定的允许范围内；平均值算出单元，对被判定为所有样本的所述旋转不平衡量处于所述允许范围内的锻造批次，算出该锻造批次的所有样本的所述旋转不平衡量的平均值；中心孔加工位置决定单元，算出所述旋转不平衡量的平均值为零的中心孔的位置，将所算出的中心孔的位置定为该算出所用的样本所属的锻造批次中所含的所有所述锻造旋转体的中心孔加工位置；中心孔加工单元，在加工某一锻造旋转体时，在该锻造旋转体上的针对该锻造旋转体所属的锻造批次而决定的所述中心孔加工位置加工中心孔。
此处，旋转不平衡量不仅包含各样本的旋转不平衡量的大小的绝对值，而且还包含这些旋转不平衡量的相位的信息。因此，关于旋转不平衡量是否处于允许范围内的判定，并非仅判定各样本的旋转不平衡量的绝对值是否处于允许范围内，还考虑旋转不平衡量的相位而进行判定。
同样地，关于旋转不平衡量的平均值的算出，并非仅算出各样本的旋转不平衡量的绝对值的平均值，还考虑旋转不平衡量的相位而进行算出。即，在极坐标系中，考虑从中心向旋转不平衡量(从中心算起的长度(半径)为旋转不平衡量的大小，方向是指旋转不平衡量的相位)的位置延伸的向量，对表示各样本的旋转不平衡量的向量进行合成，将以样本数除合成后的向量的大小所得的值作为平均值来算出。
根据该发明，并不对批次中所含的所有旋转体进行三维形状测定及模拟，而是仅对从批次中抽取的样本进行三维形状测定及模拟。因此，能够提高生产效率。另外，每当进行模具偏移调整时重新设定批次，并对该批次决定中心孔加工位置。因此，能够将一个批次内的旋转体的数量抑制得较少，从而能够将一个批次内的旋转不平衡量的偏差抑制得较小。因此，能够将为了对旋转不平衡量进行修正加工而必须对锻造旋转体预先设置的调整量减小，从而能够使锻造旋转体轻量化。
较为理想的是，在所述锻造旋转体中心孔的加工方法中还包括：中心孔加工位置存储工序，在所述中心孔加工位置决定工序之后被实施，使该中心孔加工位置决定工序中所决定的所述中心孔加工位置与所述锻造批次的识别信息关联地存储到存储单元中；其中，在所述中心孔加工工序中，根据所述锻造批次的识别信息，从所述存储单元读出所述锻造旋转体的中心孔加工位置。
另外，较为理想的是，在所述锻造旋转体中心孔的加工系统中还包括：存储单元，将由所述中心孔加工位置决定单元决定的所述中心孔加工位置与所述锻造批次的识别信息关联地予以存储；其中，所述中心孔加工单元根据所述锻造批次的识别信息，从所述存储单元读出所述锻造旋转体的中心孔加工位置。
这样，针对指定的锻造批次而决定的中心孔加工位置，基于该锻造批次的识别信息，而从存储单元被读出，因此，能够使中心孔的加工工序实现自动化。
较为理想的是，在所述锻造旋转体中心孔的加工方法及锻造旋转体中心孔的加工系统中，所述锻造旋转体为发动机的曲轴。
这样，在锻造旋转体为发动机的曲轴的情况下，仍能够获得上述效果。
另外，较为理想的是，在所述批次设定工序中，在所述锻造模具被更换时，将该更换后所制造的所述锻造旋转体的锻造批次设定为与该更换前所制造的所述锻造旋转体不同的锻造批次。
这样，除了在模具偏移调整时之外，在模具更换时，也对批次进行更新，仅将模具大致处于同一的状态下制造的锻造旋转体设定在同一批次中。因此，能够进一步减小批次内的旋转体的旋转不平衡量。这会进一步减小必须对锻造旋转体预先设置的调整量，使锻造旋转体实现轻量化。
附图说明
图1是表示应用了本发明实施方式所涉及的中心孔加工方法的锻造旋转体制造系统的方框图。
图2是说明图1的中心孔决定处理装置的方框图。
图3是说明图1的中心孔加工方法的流程图。
图4是用于说明图1的中心孔加工方法中的批次设定工序的图形。
图5是用于说明图1的中心孔加工方法中的三维形状测定工序及暂定中心孔位置设定工序的曲轴的概略侧视图。
图6是用于说明图1的中心孔加工方法中的模具偏移调整工序的锻造模具的下模的概略俯视图。
图7是用于说明图1的中心孔加工方法中的不平衡量算出工序至中心孔加工位置决定工序的图。
图8是说明与图7作比较的情况下以到模具更换之前作为一个锻造批次时的不平衡量算出工序至中心孔加工位置决定工序的图。
具体实施方式
以下，说明本发明实施方式所涉及的锻造旋转体中心孔的加工系统及锻造旋转体中心孔的加工方法。
图1是表示应用了本发明实施方式所涉及的加工系统的锻造旋转体制造系统的方框图。
在本实施方式中，制造如图5所示的四缸发动机的曲轴C作为锻造旋转体。加工系统按照加工顺序包含锻造工作站St1、中心孔决定工作站St2及加工工作站St3。
首先，说明制造系统的概要。
在锻造工作站St1中进行模具锻造。锻造工作站St1中配置有上下一对锻造模具(上模和下模，以下有时将锻造模具仅称为模具)。模具对锻造坯料加压，将模具形状复写到锻造坯料上。在锻造工作站St1中，通过模具锻造来锻造加工前的状态即坯料状态的曲轴C。以下，将该坯料状态的曲轴C适当地称为曲轴C的坯料。
上模和下模的相对位置有时会偏移。即，有时会发生所谓的模具偏移。在发生了模具偏移的情况下，锻造出的曲轴C的形状会偏离所希望的设计形状。这会产生曲轴C的旋转不平衡。在锻造工作站St1中，调整模具偏移以抑制旋转不平衡。如下所述，例如在曲轴C的坯料的管理特性值超过了极限值的情况下，实施模具偏移。
在锻造工作站St1中，至重新进行模具偏移调整之前所制造的曲轴C的坯料被设定在同一的锻造批次(以下仅称为“批次”)中。即，进行模具偏移调整后到进行下一次模具偏移调整之前所制造的曲轴C的坯料被设定在同一批次中。另外，在本实施方式中，在更换了模具的情况下，也变更批次。
中心孔决定工作站St2中设置有三维形状测定器(三维形状测定单元)100、中心孔决定处理装置200、数据库(存储单元)300及批次信息刻印装置400。此外，图1中省略了“装置”的文字。
在中心孔决定工作站St2中，从自锻造工作站St1搬送来的曲轴C的坯料中抽取多个样本Sp。三维形状测定器100分别测定这些样本Sp的三维形状。各三维测定数据被发送到中心孔决定处理装置200。中心孔决定处理装置200决定曲轴C的中心孔加工位置。数据库300将中心孔加工位置和批次信息关联地存储。批次信息包含曲轴C的机种名和用于识别批次种类的信息。
样本Sp在被测定了三维形状后，再回到原来的批次L内。批次信息刻印装置400对各曲轴C的坯料刻印其批次信息。刻印后的曲轴C的坯料被移送到加工工作站St3。
加工工作站St3中设置有中心孔信息读出装置500、中心孔加工装置(中心孔加工单元)600。中心孔信息读出装置500从曲轴C的坯料读取批次信息。中心孔信息读出装置500从数据库300读出针对批次信息中所含的批次种类而决定的中心孔加工位置。中心孔加工装置600在曲轴C的坯料的旋转轴方向两端面上，在从数据库300读出的中心孔加工位置加工中心孔H。
在加工工作站St3中，对已进行了中心孔H加工的曲轴C的坯料，依次进行主加工工序、不平衡检查工序、不平衡修正加工工序及结尾处理工序。
此外在图1中，关于中心孔信息读出装置500、中心孔加工装置600，省略了“装置”的文字。
在主加工工序中，加工机械对曲轴C的坯料依次进行外形切削、开孔、热处理及研削。具体而言，首先，加工机械以使曲轴C的坯料的轴颈部J1～J5的外径达到指定值的方式，以中心孔H为基准来切削该曲轴C的坯料的轴颈部J1～J5。其次，加工机械在曲轴C中开孔，从而形成润滑油的流路等。然后，对曲轴C进行热处理。加工机械对热处理后的曲轴C的需要具有高精度表面形状的部位进行研削加工。
在不平衡检查工序中，平衡测定器检查曲轴C旋转时的不平衡即所谓的动平衡。对主加工工序已完成的所有曲轴C进行该检查。该检查的结果被发送到数据库300，并被存储在数据库300中。该检查的结果根据需要而被发送到锻造工作站St1。在锻造工作站St1中，基于该检查结果，根据需要而进行模具偏移调整。
在不平衡修正加工工序中，基于不平衡检查工序中的检查结果，调整曲轴C的旋转不平衡。具体而言，钻头基于检查结果，在曲轴C的配重部Cw的外周部开孔。
在结尾处理工序中，对曲轴C进行局部研磨加工或打标等结尾加工。另外，在这些加工之后，清洗曲轴C。
参照图2详细地说明中心孔决定处理装置200。
中心孔决定处理装置200包括暂定中心孔位置设定单元201、不平衡量算出单元202、判定单元203、平均值算出单元204及中心孔加工位置决定单元205。
暂定中心孔位置设定单元201基于由三维形状测定器100测定出的曲轴C的坯料的各样本Sp的三维形状测定数据，设定各样本Sp的暂定中心孔Ht的位置。
不平衡量算出单元202针对各样本Sp，模拟以设定的暂定中心孔Ht为基准进行主加工时的各样本Sp的假想最终形状。另外，不平衡量算出单元202算出各样本Sp的假想最终形状下的旋转不平衡量。不平衡量算出单元202基于各样本Sp的三维形状测定数据、和预先设定的曲轴C的最终形状所涉及的三维形状设计数据，进行上述运算。
判定单元203判定由不平衡量算出单元202算出的各样本Sp的旋转不平衡量是否处于能够在不平衡修正加工工序中进行修正的范围内。
若判定单元203判定为旋转不平衡量处于可修正范围内，则平均值算出单元204针对每个批次L，算出所有样本Sp的旋转不平衡量的平均值。
中心孔加工位置决定单元205算出由平均值算出单元204算出的旋转不平衡量的平均值为零的中心孔H的位置。中心孔加工位置决定单元205将算出的中心孔H的位置定为属于该批次L的曲轴C的中心孔加工位置。
其次，参照图3说明直至由中心孔加工装置600加工中心孔为止的顺序即中心孔H的加工方法。
在步骤S1中，在重新进行模具偏移调整及重新更换模具之前，将锻造出的多个曲轴C的坯料设定在共同的批次L中(批次设定工序)。
在步骤S2中，从同一批次L内的曲轴C的坯料中抽取多个样本Sp。另外，由三维形状测定器100测定这些样本Sp的三维形状(三维形状测定工序)。
在本实施方式中，三维形状测定器100是接触式测定器。三维形状测定器100使探针(测定件)与设定在被测定体即样本Sp的表面上的多个测定点接触，测定这些测定点的三维位置。此外，还可以将使用了激光或红外线的非接触式测定器用作三维形状测定器。
具体而言，为了设定暂定中心孔Ht的位置，测定曲轴C的坯料的第1轴颈部J1外周面上的点、即与预先设定的轮廓交叉的圆周上的彼此隔开90度的4个点的位置；及第5轴颈部J5外周面上的点、即与预先设定的轮廓交叉的圆周上的彼此隔开90度的4个点的位置。
另外，为了设定以暂定中心孔Ht为中心的相位的基准，测定第1销部P1外周面上的点、即与预先设定的轮廓交叉的圆周上的彼此隔开90度的4个点的位置。
而且，为了算出曲轴C的旋转不平衡量，测定曲轴臂部Ca的配重部Cw外周部的多个点。此外，配重部Cw是几乎不被加工的部分，即保留了锻造时的旋转不平衡的部分。
在步骤S3中，基于步骤S2中所获得的样本Sp的三维形状测定数据，决定各样本Sp的暂定中心孔Ht的位置(暂定中心孔位置设定工序)。
具体而言，首先，分别算出通过第1轴颈部J1及第5轴颈部J5外周面上的4个点的圆的各中心位置。其次，算出通过这些中心位置的轴作为暂定中心轴。接着，算出暂定中心轴与各样本Sp的旋转轴方向的两端面的交点，将这些交点分别作为暂定中心孔Ht1、Ht2的位置。
另外，在步骤S3中，算出通过第1销部P1外周面上的4个点的圆的中心位置。接着，将通过该中心位置且与暂定中心轴正交的直线的方向作为各样本Sp的旋转不平衡的基准相位(例如0度)。
在步骤S4中，针对各样本Sp，暂且算出主加工后的旋转不平衡量(不平衡量算出工序)。
具体而言，针对步骤S3中所获得的样本Sp的三维形状测定数据，模拟以暂定中心孔Ht为基准进行主加工后的最终形状。其次，比较通过模拟获得的样本Sp的假想最终形状(三维形状假想数据)与设计上的曲轴C的最终形状(三维形状设计数据)，算出这些形状的差异(包含偏移的大小及方向)。然后，基于算出的形状的差异，算出各样本Sp的旋转不平衡量。旋转不平衡量是向量，且是包含大小和方向的值。此外，设计上的曲轴C的最终形状(三维形状设计数据)预先存储在数据库300中。
在步骤S5中，判定模具是否已达到更换时期。若判定为尚未达到更换时期，则前进到步骤S7。另一方面，若判定为已达到更换时期，则在步骤S6中更换模具。更换模具后，对批次进行更新。即，更换模具后所重新锻造的曲轴C的坯料被设定在新的批次中。
在步骤S7中，判定各样本Sp的旋转不平衡量是否处于预先设定的允许范围内(判定工序)。该允许范围是能够在不平衡修正加工工序中进行修正的范围。若判定为旋转不平衡量各自处于允许范围内，则前进到步骤S9。另一方面，若判定为旋转不平衡量处于允许范围外，则在步骤S8中进行模具偏移调整。与模具更换时同样地，进行模具偏移调整后，对批次进行更新。即，模具偏移调整后所重新锻造的曲轴C的坯料被设定在新的批次中。
步骤S7中的判定，在考虑各样本Sp的旋转不平衡量的绝对值和旋转不平衡的相位的情况下进行。
在步骤S9中，算出所有样本Sp的旋转不平衡量的平均值(平均值算出工序)。
具体而言，在极坐标系中，对以坐标中心为起点的各样本Sp的旋转不平衡量的向量进行合成。此外，旋转不平衡量的大小的绝对值为从坐标中心算起的长度，旋转不平衡量的方向为相位。接着，将以样本数除合成后的向量的大小所得的值作为旋转不平衡量的平均值来算出。
在步骤S10中，算出步骤S9中所算出的旋转不平衡量的平均值为零的位置。将该位置定为属于包含各样本Sp的批次L的曲轴C的中心孔加工位置(中心孔加工位置决定工序)。
在步骤S11中，将步骤S10中决定的中心孔加工位置与批次L的识别信息关联地存储到数据库300中(中心孔加工位置存储工序)。
在步骤S12中，包含批次L的识别信息和曲轴C的机种名的批次信息被批次信息刻印装置400刻印到所有曲轴C的坯料上。在本实施方式中，将表示批次信息的数字、字母等文字予以刻印。此外，也可以刻印例如条形码、二维码等来代替文字。
在步骤S13中，针对各曲轴C的坯料，根据刻印内容读取批次信息。具体而言，加工工作站St3中所设置的CCD相机等拍摄装置拍摄曲轴C的坯料的刻印部分。对拍摄所得的图像数据进行指定的图像处理。接着，通过众所周知的图形匹配处理自动识别刻印的文字。
此外，在刻印条形码或二维码的情况下，也可以由专用的读码器进行读取。另外，在刻印文字的情况下，还可以由操作员通过目视进行读取。
在步骤S14中，中心孔信息读出装置500基于步骤S13中读出的批次信息，从数据库300读出各曲轴C的坯料所属的批次L的中心孔加工位置。
此外，在操作员通过目视读取批次信息的情况下，操作员还可以使用键盘等输入操作装置，将批次信息输入到中心孔信息读出装置500中。
在步骤S15中，中心孔加工装置600在曲轴C的坯料的中心孔加工位置加工中心孔H(加工工序)。
通过以上的步骤S1～S15，对曲轴C的坯料加工中心孔。然后，将加工了中心孔的曲轴C的坯料转移到主加工工序中。
(批次设定工序)
具体地说明步骤S1的批次设定工序。
在本实施方式中，如上所述，若旋转不平衡量超出允许范围，则进行模具偏移调整。另外，适当地进行模具偏移调整，以使制造出的曲轴C的坯料的管理特性值处于预先设定的允许范围即能够由平衡修正加工进行修正的范围内。接着，进行模具偏移调整后，对模具偏移调整后所制造的曲轴C的坯料的批次进行更新。另外，在本实施方式中，如上所述，模具更换后，对模具更换后所制造的曲轴C的坯料的批次进行更新。这样，在本实施方式中，在模具未被调整及未被更换的期间所制造的曲轴C的坯料被设定在同一批次中。
利用图4说明基于管理特性值的模具偏移调整的细节。
图4的图形的横轴表示曲轴C的坯料的制造顺序，越靠右侧，则制造时期越新。图4的图形的纵轴表示曲轴C的坯料的管理特性值。在图4所示的例子中，管理特性值是曲轴C的坯料的轴弯曲等的值，该值随着模具偏移量增大而增大。
如图4所示，管理特性值随着曲轴C的坯料的制造数的增加而增大。这样，上下模的模具偏移随着制造数增加而逐渐增大。
每当制造指定个数的曲轴C的坯料时，抽取最新的曲轴C的坯料作为样本Sp。而且，若该样本Sp的管理特性值接近于上限值，则进行模具偏移调整。
在图4所示的例子中，在制造开始后，首先，样本Sp4的管理特性值成为接近于上限值的值，在制造该样本Sp4后，立即进行第一次的模具偏移调整。而且，将样本Sp4之前所制造的曲轴C的坯料(包含样本Sp4)设定在共同的批次L1中。通过进行模具偏移调整，模具偏移调整后的曲轴C的坯料的管理特性值变为更适当的值。在图4所示的例子中，样本Sp的管理特性值变为足够小的值。第一次的模具偏移调整后所制造的曲轴C被设定在新的批次L2中。
在第一次的模具偏移调整后，进一步逐渐制造曲轴C的坯料，由此，模具偏移量再次逐渐增大。而且，在图4所示的例子中，接下来，样本Sp8的管理特性值成为接近于上限值的值，随之，在制造样本Sp8后，立即进行第二次的模具偏移调整。而且，将在样本SP4后制造的曲轴C的坯料至样本Sp8之前的曲轴C的坯料设定在批次L2中。
这样，在本实施方式中，还根据管理特性值进行模具偏移调整及批次的更新。
此处，如上所述，在本实施方式中，还因更新模具而对批次L进行更新。在本实施方式中，若由指定模具制造的曲轴C的坯料的总数达到预先设定的最大个数，则将模具更换为新模具。因此，在图4所示的例子中，尽管样本SP11的管理特性值是充分小于上限值的值，但是随着已达到模具更换时期，进行第二次的模具偏移调整后到更换模具之前所制造的曲轴C的坯料被设定为同一批次L3。而且，更换模具后所制造的曲轴C的坯料被设定在新的批次中。
此外，图4的G1、G2、G3表示各批次L1、L2、L3的样本Sp1～Sp4、Sp5～Sp8、Sp9～Sp11的集合。
(三维形状测定工序、暂定中心孔设定工序)
参照图5具体地说明步骤S2、S3的三维形状测定工序及暂定中心孔位置设定工序。图5是本实施方式中的曲轴C的概略侧视图。
如图5所示，在本实施方式中，曲轴C是四缸发动机所搭载的曲轴。曲轴C主要由曲轴销部P1～P4(以下称为“销部”)、5根曲轴颈部J1～J5(以下称为“轴颈部”)、多个曲轴臂部Ca(以下称为“臂部”)及从各臂部Ca延伸出的配重部Cw构成。各销部P1～P4旋转自如地支撑连杆(未图示)，该连杆连接在各销部P1～P4与对应于各气缸的活塞(未图示)之间。各轴颈部J1～J5能够以与曲轴C同一轴心而旋转。曲轴臂部Ca分别连接各销部P1～P4与各轴颈部J1～J5。
曲轴C例如由SMn438等热锻造用非调质钢铁材形成。
如上所述，分别算出通过位置已由三维形状测定器100测定出的各样本Sp的第1轴颈部J1及第5轴颈部J5外周面上的各4个点的圆的中心位置。接着，将通过这些中心位置的轴与曲轴C的两端面的交点分别作为各样本Sp的暂定中心孔Ht1、Ht2的位置。
另外，如上所述，算出通过位置已由三维形状测定器100测定出的各样本Sp的第1销部P1外周面上的4个点的圆的中心位置。接着，将从通过暂定中心孔Ht1、Ht2的暂定中心轴朝向该中心位置的法线方向作为各样本Sp的旋转不平衡量的基准相位。
(模具偏移调整工序)
参照图6具体地说明步骤S8的模具偏移调整工序。
本实施方式中的铸造模具是按照工序顺序排列有3个由一对上模与下模K构成的模具的所谓的三联型铸造模具。图6是从上方观察下模K的概略俯视图。
下模K相对于上模在水平方向上保持固定，且主要由框体F、收容在框体F中的3个模具部M1～M3、6个调整部件A1～A6及4个推压部件W1～W4构成。框体F能够沿着上下方向往返移动。各模具部M1～M3和各调整部件A1～A6能够被更换。3个模具部M1～M3构成按照工序顺序排列的三联模具。棒状的锻造坯料依次被投入各模具部M1、M2、M3，经成形而变成曲轴C的坯料。
调整部件A1～A6是具有指定厚度的板状部件。从预先准备的板厚度不同的多个板状部件中，适当地选用这些调整部件A1～A6。推压部件W1～W4沿着图4的箭头方向，分别推压模具部M1～M3。此外，各推压部件W1～W4能够由一对呈楔形状的部件形成，并通过楔子效应来推压各模具部M1～M3。
模具部M1隔着调整部件A1，由推压部件W1推压到框体F的内壁面，由此(向图6的上方向)受到固定。同样地，模具部M2、M3也隔着调整部件A2、A3，由推压部件W2、W3推压到框体F的内壁面，由此(向图6的上方向)受到固定。
调整部件A4夹在模具部M1与框体F的内壁面之间。调整部件A6夹在模具部M1与模具部M2之间。调整部件A6夹在模具部M2与模具部M3之间。这些模具部M1～M3和调整部件A4～A6一起由推压单元W4推压到框体F的内壁面，由此(向图6的左方向)受到固定。
模具偏移调整是通过将下模K的调整部件A1～A6更换为厚度不同的调整部件来进行。例如，在仅模具部M1从适当位置向左方向偏移了指定量的情况下，将调整部件A4更换为板厚度厚指定量的调整部件，并且将调整部件A5更换为板厚度薄指定量的调整部件。由此，仅模具部M1被调整到适当位置。
这样，通过更换调整部件A1～A6，模具部M1～M3在水平面上分别被调整到适当位置。此外，关于模具偏移调整，也可以使上模与下模K具有同样的构造，与下模K一起调整上模的位置。另外，也可以仅调整上模。
(不平衡量算出工序、平均值算出工序、中心孔加工位置决定工序)
参照图7具体地说明步骤S4～S10的不平衡量算出工序至中心孔加工位置决定工序。
图7、图8是利用黑点，在极坐标系的图形上表示图4所示的样本Sp1～Sp11的旋转不平衡量的图。在图7、图8中，同一批次L的样本Sp的点(样本集合G1～G3)被圆圈包围。
此外，在图7、图8中，虚线所示的圆的半径表示旋转不平衡量的大小(单位为g·cm)，相对于圆中心即图形中心的方向表示旋转不平衡量的相位。另外，阴影线区域表示能够由不平衡修正加工进行修正的旋转不平衡量的允许范围。
如上所述，基于各样本Sp1～Sp11的三维形状测定数据，模拟以暂定中心孔Ht为基准对各样本Sp1～Sp11进行主加工时所获得的假想最终形状。
如上所述，算出通过模拟获得的各样本Sp1～Sp11的假想最终形状即三维形状假想数据、与预先存储在数据库300中的设计上的曲轴C的最终形状(三维形状设计数据)的差异。接着，基于算出的这些形状的差异，算出各样本Sp1～Sp11的旋转不平衡。
图7(a)中表示了所有算出的各样本Sp1～Sp11的旋转不平衡。如图7(a)所示，批次L1～L3的样本集合G1～G3的旋转不平衡量各不相同。
针对各批次L1～L3，判定样本Sp的旋转不平衡量是否处于允许范围内。例如在图7(a)中，只要样本集合G1内的黑点处在阴影线区域内，则判定为批次L1的样本Sp的旋转不平衡量处于允许范围内。
其次，针对各批次L1～L3，算出样本Sp的旋转不平衡量的平均值。
对批次L1的情形进行说明。首先，在图7(a)中，对从图形中心延伸到表示各样本Sp1～Sp4的旋转不平衡量的黑点的向量进行合成。算出合成后的向量的大小。将算出的合成向量的大小除以样本数(在批次L1的情况下，样本数为4个)所得的值作为批次L1的样本Sp的旋转不平衡量的大小的平均值。
接着，将方向与合成后的向量相同且(从图形中心算起的)长度为上述平均值的位置，作为批次L1的样本Sp的旋转不平衡量的平均位置即旋转不平衡量的平均值。
其次，以使算出的样本Sp的旋转不平衡量的平均值为零即坐标中心的方式，修正中心孔H的位置。具体而言，暂定中心孔的位置被修正到从原来的位置偏移了旋转不平衡量的平均值(平均位置)的位置。接着，将修正后的中心孔H的位置作为属于对应的批次L的曲轴C的坯料的中心孔加工位置。
即，批次L1中，以样本集合G1(样本Sp1～Sp4)的旋转不平衡量的平均值(平均位置)如图7(b)所示那样移动到坐标中心的方式，使暂定中心孔Ht的位置移动。将暂定中心孔Ht的移动目的地的位置作为属于批次L1的曲轴C的中心孔H的加工位置。
至于批次L2、L3的样本集合G2、G3，也同样地如图7(c)、图7(d)所示那样，以旋转不平衡量的平均位置移动到图形中心的方式，分别决定属于批次L2、L3的曲轴C的中心孔H的加工位置。
这样，在本实施方式中，每当进行模具偏移调整或模具更换时，批次被更新，针对这些批次的每一批次，决定曲轴C的中心孔H的加工位置。
因此，能够减小同一批次内的曲轴C的坯料的旋转不平衡量的偏差范围。
具体而言，在更换模具才更换批次L的情况下，在图4所示的例子中，样本Sp1～Sp11被设定为同一批次的样本集合G。因此，如图8(a)所示，批次L的样本集合G的旋转不平衡大幅地发生偏差。因此，如图8(b)所示，即使适当地移动暂定中心孔Ht的位置，将该样本集合G的旋转不平衡的平均位置作为坐标中心，各样本Sp1～Sp11的旋转不平衡量依然在大范围内(约R1g·cm的半径内)发生偏差。图8(b)所示的旋转不平衡量的范围大于本实施方式所涉及的图7(b)～图7(d)所示的旋转不平衡量的范围。这样，根据每当进行模具偏移调整时对批次进行更新，并且针对每个批次设定中心孔的本实施方式，与仅每当更换模具时才对批次进行更新的情形相比，旋转不平衡量的偏差范围变小。
而且，在本实施方式中，如上所述，每次模具偏移调整(每个锻造批次)时重新决定中心孔加工位置，因此，各批次L中的曲轴C的不平衡量的偏差范围变小。因此，能够减小为了对不平衡进行修正加工而对曲轴C预先设置的调整量亦即配重部Cw，所以能够使曲轴C轻量化。
另外，在本实施方式中，仅对曲轴C的各样本Sp进行三维形状测定及加工模拟。因此，与对所有曲轴C的坯料进行三维形状测定及模拟的情形相比，能够将作业时间及作业量抑制得较小。这会提高曲轴C的生产效率。
而且，根据本实施方式，将中心孔加工位置与批次L的识别信息关联地存储到数据库DB中。而且，在中心孔加工工序中，根据被加工中心孔H的曲轴C所属的批次L的识别信息，从数据库DB读出针对该批次L而决定的中心孔加工位置。因此，能够使中心孔加工工序实现自动化。
此外，在本实施方式中，说明了锻造旋转体为曲轴C的情形，但本发明不限于曲轴C，还能够适用于其他通过锻造来制造的旋转部件的制造系统。另外，本发明能够适用的技术领域也不限于车辆用发动机的制造技术领域。
此外，本发明并不限定于已例示的实施方式，当然能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种改良及设计上的变更。
Claims (7)
1.一种锻造旋转体中心孔的加工方法，是对由锻造模具制造的锻造旋转体加工中心孔的方法，其特征在于包括：
批次设定工序，将所述锻造模具的模具偏移调整后到下一次模具偏移调整之前被锻造的多个所述锻造旋转体设定在同一锻造批次；
三维形状测定工序，从一个所述锻造批次中抽取多个所述锻造旋转体作为样本，测定所述各样本的三维形状，分别取得该测定结果亦即三维形状测定数据；
暂定中心孔位置设定工序，对每一所述样本，分别根据其所述三维形状测定数据设定暂定中心孔的位置；
不平衡量算出工序，根据所述各样本的所述三维形状测定数据和预先设定的设计上的所述锻造旋转体的最终形状的三维形状设计数据，算出各样本的以所述暂定中心孔为基准进行了指定加工的模拟后的最终形状下的旋转不平衡量；
判定工序，判定所述各样本的旋转不平衡量是否处于预先设定的允许范围内；
平均值算出工序，对被判定为所有样本的所述旋转不平衡量处于所述允许范围内的锻造批次，算出该锻造批次的所有样本的所述旋转不平衡量的平均值；
中心孔加工位置决定工序，算出所述旋转不平衡量的平均值为零的中心孔的位置，将所算出的中心孔的位置定为该算出所用的样本所属的锻造批次中所含的所有所述锻造旋转体的中心孔加工位置；
中心孔加工工序，在加工某一锻造旋转体时，在该锻造旋转体上的针对该锻造旋转体所属的锻造批次而决定的所述中心孔加工位置加工中心孔。
2.根据权利要求1所述的锻造旋转体中心孔的加工方法，其特征在于还包括：
中心孔加工位置存储工序，在所述中心孔加工位置决定工序之后且在所述中心孔加工工序之前被实施，使所述中心孔加工位置决定工序中所决定的所述中心孔加工位置与所述锻造批次的识别信息关联地存储到存储单元中；其中，
在所述中心孔加工工序中，根据被加工中心孔的所述锻造旋转体所属的所述锻造批次的识别信息，从所述存储单元读出该锻造旋转体的中心孔加工位置。
3.根据权利要求1或2所述的锻造旋转体中心孔的加工方法，其特征在于：
所述锻造旋转体为发动机的曲轴。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的锻造旋转体中心孔的加工方法，其特征在于：
在所述批次设定工序中，在所述锻造模具被更换时，将该更换后所制造的所述锻造旋转体的锻造批次设定为与该更换前所制造的所述锻造旋转体不同的锻造批次。
5.一种锻造旋转体中心孔的加工系统，是加工由锻造模具制造的锻造旋转体的中心孔的加工系统，其特征在于包括：
三维形状测定单元，从所述锻造模具的模具偏移调整后到下一次模具偏移调整之前被锻造且被设定在同一锻造批次的多个所述锻造旋转体中抽取多个所述锻造旋转体作为样本，测定所述各样本的三维形状，分别取得该测定结果亦即三维形状测定数据；
暂定中心孔位置设定单元，对每一所述样本，分别根据其所述三维形状测定数据设定暂定中心孔的位置；
不平衡量算出单元，根据所述各样本的所述三维形状测定数据和预先设定的设计上的所述锻造旋转体的最终形状的三维形状设计数据，算出各样本的以所述暂定中心孔为基准进行了指定加工的模拟后的最终形状下的旋转不平衡量；
判定单元，判定所述各样本的旋转不平衡量是否处于预先设定的允许范围内；
平均值算出单元，对被判定为所有样本的所述旋转不平衡量处于所述允许范围内的锻造批次，算出该锻造批次的所有样本的所述旋转不平衡量的平均值；
中心孔加工位置决定单元，算出所述旋转不平衡量的平均值为零的中心孔的位置，将所算出的中心孔的位置定为该算出所用的样本所属的锻造批次中所含的所有所述锻造旋转体的中心孔加工位置；
中心孔加工单元，在加工某一锻造旋转体时，在该锻造旋转体上的针对该锻造旋转体所属的锻造批次而决定的所述中心孔加工位置加工中心孔。
6.根据权利要求5所述的锻造旋转体中心孔的加工系统，其特征在于还包括：
存储单元，将由所述中心孔加工位置决定单元决定的所述中心孔加工位置与所述锻造批次的识别信息关联地予以存储；其中，
所述中心孔加工单元根据被加工中心孔的所述锻造旋转体所属的所述锻造批次的识别信息，从所述存储单元读出该锻造旋转体的中心孔加工位置。
7.根据权利要求5或6所述的锻造旋转体中心孔的加工系统，其特征在于：
所述锻造旋转体为发动机的曲轴。
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