JP2003506638A - 釣り合わせ工程の独創的な位置付けによるクランクシャフトの加工方法及びこの加工方法の実行を可能にする装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、開始点の決定と、両端部と軸受部とクランクピンの加工と、オイル孔の作成と、上記両端部と上記軸受部と上記クランクピンの仕上げと、動的測定及び所要の釣り合わせのための材料の切削との工程から主としてなるクランクシャフトの加工方法において、質量の動的測定と釣り合わせのための材料の切削を、仕上げ工程の前に実施することを特徴とする。また本発明は、この加工方法の実行を可能にする装置にも関する。適用：クランクシャフトの加工及び釣り合わせの一連の工程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の応用分野 本発明は、機械加工の分野に関し、特に可能なより良好な条件におけるクラン
クシャフトの完全な加工を保証することを可能にする機械加工の適応に関する。

【０００２】 先行技術の記載 クランクシャフトは、熱機関のピストンとコネクティングロッドとの全体の往
復直線運動を回転運動に変換することを可能にする、軸状の機械部品である。こ
の部品は、精密機械加工の前に鍛造または鋳造によって従来から製作されている
。

【０００３】 例えば、４気筒の熱機関の場合には、それによってクランクケースと回転可能
に連結される５個の軸受部と、クランクシャフトの回転軸と平行に配置され、４
個のコネクティングロッドと連動する４個のクランクピンと、回転軸に対する４
個のクランクピンとの質量の釣合いを保証する４個のカウンターウエイトと、４
個のクランクピンを回転軸からずらさせる８個のクランクアームとからなる。

【０００４】 従来は、クランクシャフトの材料の切削による一連のクランクシャフトの製作
工程の最初の段階は、以下の工程、 −開始点の決定 −両端部の加工 −軸受部の加工 −クランクピンの加工 −オイル孔の加工 からなり、次に、仕上げ及び最終釣り合わせといわれる、種々の工程が引き続く
。最終釣り合わせは、動的不釣合い測定と、要すれば材料の切削による釣合い修
正とによって実施される。

【０００５】 発明の記載 本出願人は、フランス特許第２７６１１２９に記載されているような、クラン
クシャフトの心出しによる開始点の決定における改良によって、クランクシャフ
トの従来の加工方法において引き続いて実施される種々の作業の研究と実地への
適用へ導かれた。

【０００６】 実際、この加工作業のコストは高く、加工作業の数とその所要時間とを、自動
車メーカによって規定された幾何学的及び動力学的拘束条件を完全に尊重しつつ
削減することがもっとも重要である。

【０００７】 この研究は、クランクシャフトの製造を最適化することを可能にする、新しい
加工方法の概念に到達した。

【０００８】 本発明の主要な特徴によれば、本発明の加工方法は、質量の動的測定と、釣り
合わせのための材料の切削は、仕上げ作業の前に実施されるという点において顕
著である。

【０００９】 この特徴は、不釣合と材料の切削が大きくは変動しないところの、種々の工程
の前にクランクシャフトの釣り合いが確保されることを可能にするので、特に妥
当である。実際、仕上げ及び超仕上げといわれる作業は、その名前が示すように
、材料を大きく切削することはなく、従って、クランクシャフトの不釣合に重大
な影響を及ぼすことはない。いずれにしても、このような工程における材料の切
削は、パラメータ化可能である。

【００１０】 従って、本発明のクランクシャフトの加工方法における釣り合わせ工程のこの
独創的な位置付けは、幾つかの利点を有する。一方では、それは、材料の切削に
よる一連の加工工程の終りにおける、クランクシャフトの穿孔による釣り合い修
正工程を省略することを可能にする。また他方では、質量の動的測定が開始点の
決定作業の特に近くにおいて可能であり、このことが、開始点の決定作業におい
て、次の工程で材料を大きく切削することが要求される参照表面が定義される場
合には、より容易でより急速な修正を可能にする。

【００１１】 質量の動的測定方法及び測定装置は新規なものではないが、クランクシャフト
の材料の切削による一連の加工工程のこの時点でのこの作業の実行は、特に新規
で創造性に富む。クランクシャフトの製作における概念のこの変更は、加工する
クランクシャフトにおける開始点の良好な決定における、最近実現された進歩の
恩恵によってのみ達成されたものではない。

【００１２】 実際、従来技術の方法は、クランクシャフトが、準仕上げ加工であれ仕上げ加
工であれ、材料の切削の全工程を通過した時にのみ、クランクシャフトの測定及
び釣り合わせを実施するという概念を有していた。従って、例えば、不良に決定
された開始点による不良なクランクシャフトが、一連の加工工程の最後以前、す
なわち最終釣り合わせ作業以前に検出されることなく、一連の加工工程の全体に
よって、クランクシャフトに不良な加工が実施されることがありえた。また、本
発明の方法は、不良なクランクシャフトが遅く検出されるという不具合を防止す
るのみならず、その修正をも可能にする。

【００１３】 本発明の基本的な概念が、より基礎的な形で上記に開示されたが、その他の詳
細及び特徴は、限定的でない例として示した本発明に合致する釣り合わせ工程の
独創的な位置付けによるクランクシャフトの加工方法の実施の形態の以下の記述
を読むことによりより明らかとなるであろう。

【００１４】 以下の記述をよりよく例示するために、クランクシャフトの一連の加工工程の
限定的でない例を以下に記載する。

【００１５】 工程１：幾何学的または動力学的な心出しによる開始点の設定。 工程２：旋盤加工、旋盤シェービング加工の少なくとも一方による両端部の加
工。 工程３：旋盤加工と、シェービング加工と、旋盤−シェービング加工と、ミリ
ング旋盤加工との、少なくとも一つによる軸受部の加工。 工程４：旋盤加工と、シェービング加工と、旋盤−シェービング加工と、ミリ
ング−旋盤加工との、少なくとも一つによるクランクピンの加工。 工程５：穿孔と掘孔との少なくとも一つによるオイル孔の加工。 工程６：洗浄。 工程７：焼戻し熱処理。 工程８：ロール加工。 工程９：軸受部の仕上げ。 工程１０：クランクピンの仕上げ。 工程１１：穿孔、ネジ立て、中ぐりミリング加工による両端部取付け部の仕上
げ。 工程１２：旋盤加工による軸受部およびスラスト軸受部の加工。 工程１３：クランクシャフトの後端部の仕上げ。 工程１４：クランクシャフトの前端部の仕上げ。 工程１５：釣り合い測定と穿孔による動的釣り合わせの実行。 工程１６：超仕上げ。 工程１７：加熱組立による付属品の取付け。 工程１８：洗浄。 工程１９：最終検査。

【００１６】 このような一連の工程において、以下の複数の組を定義することができる。
−工程２〜５からなる、材料の大きな切削を伴う加工である第１の組。 −工程９〜１４からなる、仕上げ作業である第２の組。

【００１７】 特に有利な特徴によれば、本発明の加工方法は、クランクシャフトの両端部、
軸受部、クランクピンの加工と、クランクシャフトのオイル孔の作成との間に、
加工するクランクシャフトの質量の動的測定が挿入されるという点において著し
い特徴を有している。

【００１８】 クランクシャフトの一連の加工工程のこの段階における質量の動的測定は、材
料の主要な最後の切削工程すなわちオイル孔の作成と、その前の最後の加工作業
すなわちクランクピンの加工との間に位置するので、特に有利である。実際、オ
イル孔の作成の次には、洗浄、熱処理、ロール加工と、これらに引き続く仕上げ
があるが、これらの作業間の材料の切削は最小限度であるか、少なくともパラメ
タ化が可能である。

【００１９】 本出願人によって創出された本発明の特に妥当な特徴によれば、本発明の加工
方法は、釣り合わせのための材料の切削工程を、クランクシャフトへのオイル孔
の作成時に実施することからなる。従って、本発明の方法は、従来技術の方法の
不具合を防止するのみならず、釣り合い修正のための追加の工作機械の使用を回
避する。その結果、このための工作機械は、工程１５のために用意されるような
、質量の動的測定装置とオイル孔の加工装置との間に加入される機械ではなくて
、オイル用と釣り合い修正用の孔の加工のための材料の切削を実施する唯一の機
械である。

【００２０】 また、特に妥当な実施の形態によれば、本発明の加工方法は、釣り合わせのた
めの材料の切削をクランクシャフトに一度実行して、クランクシャフトの質量の
動的測定を実施するという点において顕著である。従って、本出願人は、オイル
孔の作成、穿孔のための材料の切削の後で、質量の動的測定を予定する。この工
程は、作成されるクランクシャフトの質の確認を可能にする。さらに、クランク
シャフトの軸受部とクランクピンと両端部との加工工程の後に予定される質量の
動的測定という他の一つの工程の、本発明の方法の一連の加工工程における近さ
から考えて、このような測定の実行を可能にする装置は、材料の切削とオイル孔
の穿孔の工程の前においても、後においても、質量の動的測定に利用可能である
。

【００２１】 同様に、非限定的な例として提案される一連の加工工程における場合のように
、加工工程が、開始点がクランクシャフトの前加工された両端部の穿孔によって
定義されるタイプのもので、上記穿孔の際に、クランクシャフトは、その前加工
された面の高さに数値化された支持の上に位置決めされるときには、本発明の加
工方法は、軸受部とクランクピンと両端部との加工工程の後でのクランクシャフ
トの不釣合の測定と、この不釣合の測定値の、測定されたクランクシャフトが釣
り合わせられることが可能な場合には、釣り合わせのための材料の切削装置への
、また、幾何学的な中心の偏り、従って加工開始後に引き続くクランクシャフト
の不釣合が釣り合わせれられるように、開始点を穿孔する際のクランクシャフト
の把持装置への伝達、とからなるという点において顕著である。

【００２２】 また、本発明は、加工されるクランクシャフトの不釣合の動的測定装置と、釣
り合わせのために、クランクシャフトの回転軸に直交する方向または直交しない
方向に穿孔または掘孔するために必要な可動性を有する、工作機械からなること
を特徴とする、クランクシャフトの加工方法の実行を可能にする装置にも関する
。

【００２３】 オイル用と釣り合い修正用の孔を加工するために必要な可動性を保証する工作
機械を使用することにより、より良い条件で、単一の機械によって、２つの作業
を結合することが可能になる。

【００２４】 望ましいが限定的でない実施の形態によれば、本発明の装置を構成する工作機
械は、３軸に沿って可動で、工具のマガジンを配置する、滑筒を含む種類のもの
である。

【００２５】 このような加工用の工作機械は、複数の工具を配置しながら、オイル用と釣り
合い修正用の孔を加工するために必要な穿孔と掘孔を実施する運動能力を有する
ものとなろう。

【００２６】 本出願人の非限定的な技術的選択によれば、工作機械の滑筒は複数のリニアモ
ータによって３軸に沿って駆動される。このような機械化は、加工の急速な実行
を可能にする。

【００２７】 また本出願人は、この作業のために、工作機械の制御部へ、工具が加工する部
品と接触する瞬間から、加工工程に極めて高い精度を保証することを可能にする
情報を伝達することを可能にする、「ディジタルウエイ（digital way）」とい
う商業上の名前で知られているタイプの方法を使用する考えを有している。

【００２８】 釣り合わせのための材料の切削とオイル孔の穿孔との作業の実施の後に、質量
の動的測定作業を実施する工程の特徴を実地に応用するために、本発明の装置は
、有利には、不釣合の動的測定装置と上記の工作機械との間のクランクシャフト
の相次ぐ移動を保証する移動モジュールを有する。従って、この移動モジュール
は、オイル孔の穿孔に引き続く作業の前のクランクシャフトの良好な釣り合わせ
に必要な所要の往復移動を可能にする。この移動モジュールは、一連の工程の終
りになって、クランクシャフトが重大な不釣合を有することが発見された場合に
おける、クランクシャフトの釣り合いの不測の測定または検査を回避可能にする
というもう一つの利点を有する。

【００２９】 さらに、測定装置の中での部品の取付け、取り外しと、工作機械の組み立てに
おける測定装置の設置、取り外しとを可能にするタイプのこの移動モジュールに
は、クランクシャフトの一連の加工工程と、他の一連の加工工程を一体化するこ
とが可能な上述のタイプの工作機械との間の、正確な連結を実現する機能を持た
せることが可能である。この２つの一連の加工工程の間の連結機能は、クランク
シャフトの少量生産の時に特に適している。また、クランクシャフトの加工方法
及びこの加工方法の実行を可能にする装置は、単一の工作機械を釣り合わせのた
めの材料の切削とオイル孔の穿孔との実施に使用するという利点を有するのみな
らず、クランクシャフトの一連の加工工程の外に位置するか、すくなくともこの
一連の加工工程専用でない、工作機械の利用の可能性を提案する。

【００３０】 勿論、広範な改造、変更、改良を、その特徴とより広範な精神において把握さ
れた本発明の枠を逸脱することなく、上記の実施例にもたらすことが可能である
。

【００３１】 例えば、クランクシャフトの品質を確認するために、ある場合には、一連の加
工工程の終りに質量の動的測定の工程を考慮し、従来のクランクシャフトの一連
の加工工程におけるように、測定と材料の切削による釣り合わせ作業をしないこ
とも考えられる。

【００３２】 同様に、本発明の枠を逸脱することなく、質量の動的測定装置を、釣り合わせ
のための材料の切削とオイル孔の穿孔とを実施する工作機械への工作物の取付け
に利用することも考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主要な下記の工程： −開始点の決定と、 −両端部と軸受部とクランクピンの加工と、 −オイル孔の作成と、 −上記両端部と上記軸受部と上記クランクピンの仕上げと、 −動的測定及び所要の釣り合わせのための材料の切削と、 からなるクランクシャフトの加工方法において、 質量の上記動的測定と釣り合わせのための上記材料の切削を、上記仕上げ工程
   の前に実施することを特徴とする、クランクシャフトの加工方法。
2. 【請求項２】 上記クランクシャフトの上記両端部と上記軸受部と上記クランクピンの上記加
   工と、上記クランクシャフトの中における上記オイル孔の作成との間に、加工す
   る上記クランクシャフトの質量の動的測定工程を挿入することを特徴とする、請
   求項１に記載のクランクシャフトの加工方法。
3. 【請求項３】 上記釣り合わせのための上記材料の切削を、上記クランクシャフトの上記オイ
   ル孔の作成時に実施することを特徴とする、請求項１または２のいずれか１つに
   記載のクランクシャフトの加工方法。
4. 【請求項４】 上記開始点の決定が、上記クランクシャフトの前加工された上記両端部の穿孔
   によって実施され、上記穿孔の際に、上記クランクシャフトは、前加工された上
   記クランクシャフトの面の高さに数値化された支持の上に位置決めされる、請求
   項２に記載のクランクシャフトの加工方法において、 上記クランクシャフトの不釣合の測定は、上記軸受部と上記クランクピンと上
   記両端部の上記加工の後に実施され、上記不釣合の測定値は、測定された上記ク
   ランクシャフトが釣り合わせ可能な場合には、釣り合わせのために材料を切削す
   る装置へ伝達され、また、加工開始後に引き続く上記クランクシャフトの不釣合
   が釣り合わせられるように、幾何学的な中心の偏りを修正するための上記開始点
   の上記穿孔の際の上記クランクシャフトの把持装置へ伝達されることを特徴とす
   る、請求項２に記載のクランクシャフトの加工方法。
5. 【請求項５】 上記クランクシャフトに、上記釣り合わせのための上記材料の上記切削の工程
   が１回実施され、上記クランクシャフトは質量の動的測定工程に付されることを
   特徴とする、請求項３に記載のクランクシャフトの加工方法。
6. 【請求項６】 請求項３に記載のクランクシャフトの加工方法の実行を可能にする装置におい
   て、 加工される上記クランクシャフトの不釣合の動的測定装置と、 釣り合わせのために、上記クランクシャフトの回転軸に直交する方向または直
   交しない方向への穿孔または掘孔を実施するために必要な可動性を有する工作機
   械と、 からなることを特徴とする、クランクシャフトの加工方法の実行を可能にする
   装置。
7. 【請求項７】 上記装置を構成する上記工作機械は、３軸に沿って可動で、工具のマガジンを
   配置する滑筒を内蔵する型のものであることを特徴とする、請求項６に記載のク
   ランクシャフトの加工方法の実行を可能にする装置。
8. 【請求項８】 上記工作機械の上記滑筒は、リニアモータによって上記３軸に沿って駆動され
   ることを特徴とする、請求項７に記載のクランクシャフトの加工方法の実行を可
   能にする装置。
9. 【請求項９】 上記装置は、上記クランクシャフトの上記不釣合の上記動的測定装置と上記工
   作機械との間の、上記クランクシャフトの相次ぐ移動を可能にする移動モジュー
   ルを有することを特徴とする、請求項６に記載のクランクシャフトの加工方法の
   実行を可能にする装置。