JP2005052912A - カムシャフトの仕上げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カムシャフトにおける位相の異なるカム駒を同時に仕上げ加工でき、位相が異なるカム駒の数の増加に伴う仕上げ加工時間の増加を抑制する。
【解決手段】カム形状の複数のカム駒をカム軸上に有し、カム駒が異なる位相で配置されるカムシャフトのカム駒に仕上げ加工を施すカムシャフトの仕上げ加工装置において、円盤状又はリング状で外周に加工面を有する仕上げホイールを複数備え、ホイールはカムシャフトの側面視で外周側に周状に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、カム軸上に異なる位相を有する状態で配置されたカム駒を有するカムシャフトのカム駒に仕上げ加工を施す仕上げ加工装置に関する。

一般的なカムシャフトの製造方法としては、鋳造によりカム予備体を成形し、次にカム駒部分及びカム軸部分を順次砥石により研磨し、その後、カム駒表面に仕上げ加工を施すという方法がある。この仕上げ加工としては、カム駒に研磨時に付着した研磨屑を排除したり磨きを施すためのバフ加工や、面粗度を高くするためのラップ加工などがあった。

上記の如き工程で製造されるカムシャフトは、自動車の内燃機関等で使用される。近年の自動車においては低燃費が求められており、カムシャフトには摩擦抵抗を低くするために高い面粗度が求められる傾向にある。そのため、上記の如き仕上げ加工は特に重要な工程となっている。ここで仕上げ加工の一つであるラップ加工について詳細に説明する。

カムシャフトのラップ加工は、ペーパーラップやストーンラップなど様々な形態があるが、ここでは弾性を有する研磨材によるリング状のラップ用ホイールを使用してラップ加工を施す場合を説明する。一般にラップ加工は、ラップ用ホイール及びカムシャフトを反対方向に回転させ、カムシャフトのカム駒の外径形状に倣ってラップ用ホイールが進退して、カム駒の外周に均一にラップ加工を施す。ここでカムシャフトのカム駒の位相は各々異なっておりいるため、ラップ用ホイールで同時にラップ加工を施すとカム駒の面粗度を均一に高くすることができない。そのため、順次カム駒にラップ加工を施す方法がとられていた。

上述の如く、異なる位相のカム駒を設けたカムシャフトに対し、順次各カム駒にラップ加工を施すことにより、全カム駒に均一のラップ加工を施すことができる。この場合、カム駒の数の少ないカムシャフトであれば加工時間は少なくてすむが、カム駒の数が多いカムシャフトでは順次各カム駒にラップ加工を施すことにより、加工時間が多大にかかってしまうということがある。

解決しようとする問題点は、カムシャフトにおける位相の異なるカム駒を同時に仕上げ加工できないため、位相が異なるカム駒の数の増加に伴い仕上げ加工時間も増加する点である。

本発明は、カム形状の複数のカム駒をカム軸上に有し、カム駒が異なる位相で配置されるカムシャフトのカム駒に仕上げ加工を施すカムシャフトの仕上げ加工装置において、円盤状又はリング状で外周に加工面を有する仕上げホイールを複数備え、ホイールはカムシャフトの側面視で外周側に周状に配置されることを最も主要な特徴とする。

本発明のカムシャフトの仕上げ加工装置は、円盤状又はリング状で外周に加工面を有する仕上げホイールを複数備え、ホイールはカムシャフトの軸線に対して周状に配置されるため、位相の異なるカム駒に同時に仕上げ加工を施すことができるので、位相の異なるカム駒の数が増加しても加工時間の増加が抑制でき、生産性が向上する。また、限られた一方向から仕上げ加工が施されないので、カムシャフトにかかる荷重が分散されるため、カムシャフト仕上げ加工時における負荷が偏らない。

カムシャフトの位相の異なるカム駒に同時に仕上げ加工を施すという目的を、カムシャフトに一定の方向から偏った荷重がかるという負荷を与えることなく実現した。

図１は、位相の異なるカム駒７３，７４，７５，７６を有する一般的なカムシャフト７１を表す。このカムシャフト７１は、軸線方向に延びるカム軸７７と、カム軸７７上に設けられる複数のカム駒７３，７４，７５，７６及びジャーナル駒８１から構成される。カム軸７７は一方端部７８側端面から外側に向けて軸線方向に突出するピン７９を備えている。ジャーナル駒８１は、その外周がカム軸７７より大径で同心の円形状である。またカム駒７３，７４，７５，７６は、その外周がカム軸７７より大径で同心の半円形状であるカムベース部ａと、そのカムベース部ａから突出するカムトップ部ｂを有するカム形状である。カム軸７７上では一対のカム駒７３，７３が同位相の状態に配置され、一対のカム駒が位相の異なる状態で第一カム駒７３から第四カム駒７６まで、四対形成されている。各一対のカム駒間にはジャーナル駒８１が配置されている。

このようなカムシャフト７１は、予め鋳造によりカムシャフト予備体を成形し、次にジャーナル駒８１及びカム駒７３，７４，７５，７６に研削加工が施され、最後に仕上げ加工としてラップ加工がカム駒７３，７４，７５，７６に施されるという工程で製造される。このラップ加工を行うラップ加工装置について図２及び図３を基に説明する。

図２及び図３に示されるのはカムシャフトの仕上げ加工装置の一つであるラップ加工装置１である。まず第一カム駒７３にラップ加工を施す第一ラップ部２Ａについて説明する。第一ラップ部２Ａは、第一カム駒７３に対向して図２に示される如くカムシャフト７１の他方端部８０側から見てカムシャフト７１の右側に配置される。この第一ラップ部２Ａは本体１２上に形成され、カムシャフト７１の軸線に対して垂直方向に延びるレール９と、レール９に摺動可能に取り付けられる可動テーブル８とを備え、可動テーブル８をレール９に沿って往復動させる駆動手段１１が設けられる。この駆動手段１１は、可動テーブル８に螺合されるねじ軸１０と、本体上１２に取り付けられて上記ねじ軸１０を正逆回転させ得る第一電動モータ１１ａとから構成される。また、可動テーブル８の側面にはカムシャフト７１の軸線に対して水平方向に延びる側面レール７が形成されており、側面レール７に摺動可能に取り付けるホイール台６が支承される。ホイール台６にはカムシャフトのホイール軸３とホイール軸３の両端を支持する支持具４，４を備える。ホイール台６は連結ブロック１５により一体に連結されて側面レール７上を摺動し得るようになっており、この連結ブロック１５には、連結ブロック１５を往復動させ得る連結ブロック駆動手段１３が設けられる。この連結ブロック駆動手段１３は、連結ブロック１５に螺合されるねじ軸１４と、可動テーブル８に取り付けられて上記ねじ軸１４を正逆回転させ得る第二電動モータ１３とから構成される。ラップ加工用ホイール２はその軸心にホイール軸３を備えた状態に配置され、ホイール軸３には一体に設けられる図示せぬギアがモータ５に接続され、モータ５の回転によりラップ加工用ホイール２は回転する。また第二カム駒７４にラップ加工を施す第二ラップ部２２Ａは第二カム駒７４と対向して図２に示される如く他方端部８０側から見てカムシャフト７１の上側に配置される。また第三カム駒７５にラップ加工を施す第三ラップ部３２Ａは第三カム駒７５と対向して図２に示される如く他方端部８０側から見てカムシャフト７１の下側に配置される。また第四カム駒７６にラップ加工を施す第四ラップ部４２Ａは第四カム駒７６と対向して図２に示される如く他方端部側から見てカムシャフト７１の左側に配置される。第二ラッブ部２２Ａ、第三ラップ部３２Ａ及び第四ラップ部４２Ａは第一ラップ部２Ａと同様の構造であり、第一ラップ部２Ａ乃至第四ラップ部４２Ａはカムシャフト７１の軸７７に対してラップ加工用ホイール２，２２，３２，４２が側面視で重ならない状態に配置されている。

また、図２及び図３に示す如くカムシャフト７１の軸線方向両側には、カムシャフト７１を支持するワーク支持具６１が配置され、一方第一ワーク支持具６２は軸線方向に固定され、他方第二ワーク支持具６３は軸線方向に対して進退可能である。またワーク支持具６１は軸心を中心に回転可能で、第一ワーク支持具６２に一体に設けられるメインギア６４が、噛合するサブギア６５を介してモータ６６に接続され、モータ６６の回転により第一ワーク支持具６２は回転する。

続いて、上記ラップ加工装置１を使用してカムシャフト７１にラップ加工を施す工程を説明する。

まず、ワーク支持具６１でカムシャフト７１の両端を支持する。このときカム軸７７の一方端面７８から突出するピン７９を第一ワーク支持具６２の孔部（図示せず）に挿入して、予め設定された位相状態に配置する。続いて第一ワーク支持具６２に接続したモータ６６及び第一ラッブ部２Ａ乃至第四ラップ部４２Ａの各ホイール支持具３に接続したモータ５を各々反対方向に回転させカムシャフト７１及び各ラップ用ホイール２，２２，３２，４２を反対方向に回転させる。その後、ＮＣ制御により駆動手段１１が作動して、第一電動モータ１１ａ及び第二電動モータ１３ａの作動を制御し、各可動テーブル８をカムシャフト７１の軸線に対して水平方向に往復動させるとともに垂直方向に微速で送って、各ラップ加工用ホイール２，２２，３２，４２がカム駒７２の形状に倣って第一カム７３駒乃至第四カム駒７６にラップ加工を施し、カムシャフト７１の仕上げ加工が完了する。

よって上記の如きカムシャフトのラップ加工装置１によれば、リング状で外周に加工面を有するラッブ加工用ホイール２，２２，３２，４２を備え、ラッブ加工用ホイール２，２２，３２，４２はカムシャフト７１の軸線に対して周状に配置されるので、カムシャフト７１のカム軸７７上に配置される位相の異なる各カム駒７３，７４，７５，７６を同時にラップ加工することができる。

尚、上記実施例では仕上げ加工としてラップ加工が挙げられているが、これに限定されるわけではなく、バフホイールを用いたバフ加工など、カムシャフトの仕上げ加工を円盤形状又はリング形状の加工用ホイールで行う加工であれば、全て適用できる。また、上記実施例では仕上げ加工用ホイールの数は四個であったが、仕上げ加工用ホイールの個数も限定されることはない。

カム軸上に異なる位相を有する状態で配置されたカム駒を有するカムシャフトを表し、（ア）は平面図、（イ）は側面図である。 本発明の実施例によるカムシャフトの仕上げ加工装置を表す部分断面側面図である。 本発明の実施例によるカムシャフトの仕上げ加工装置を表す平面図である。

符号の説明

２、２２，３２，４２ 仕上げ加工用ホイール
７１ カムシャフト
７３，７４，７５，７６ カム駒
７７ カム軸

Claims (1)

1. カム形状の複数のカム駒（７３，７４，７５，７６）をカム軸（７７）上に有し、前記カム駒（７３，７４，７５，７６）が異なる位相で配置されるカムシャフト（７１）の前記カム駒（７３，７４，７５，７６）に仕上げ加工を施すカムシャフトの仕上げ加工装置において、円盤状又はリング状で外周に加工面を有する仕上げ加工用ホイール（２，２２，３２，４２）を複数備え、該仕上げ加工用ホイール（２，２２，３２，４２）は前記カムシャフト（７１）の側面視で外周側に周状に配置されることを特徴とするカムシャフトの仕上げ加工装置。

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