JP2009166217A

JP2009166217A - 金属製部品の破断方法およびその破断装置

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Publication number: JP2009166217A
Application number: JP2008010015A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hase; 浩一長谷; Akira Hashimoto; 晃橋本
Original assignee: Mazda Motor Corp; Yasunaga Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Yasunaga Corp
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: JP5184110B2

Abstract

【課題】貫通孔を備える金属製部品のマンドレルと楔によって該貫通孔で破断した後の破断状態の検査を省略する。
【解決手段】本発明は、金属製部品Ｗの貫通孔Ｈ２に半割型のマンドレル１２ａ、１２ｂを嵌合し、半割型のマンドレル１２ａ、１２ｂ間に楔１４を打ち込んでいくことにより金属製部品Ｗを２つに破断する金属製部品Ｗの破断方法であって、楔１４に生じるひずみを検出する工程と、検出した楔１４のひずみの変化と、予め求めた楔１４のひずみの変化と金属製部品Ｗの破断状態との対応関係とに基づいて、金属製部品Ｗの破断状態を推定する工程とを含むことを特徴とする。破断進行中の楔１４のひずみの変化により金属製部品Ｗの破断状態が推定できるので、破断後に金属製部品の破断状態を検査する必要がなくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属製部品を破断して２つの部品を作製する金属製部品の破断方法およびその破断装置に関し、金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合して該半割型マンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより、該金属製部品を貫通孔部分で２つに破断する金属加工技術の分野に属する。

従来、貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合して該半割型マンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより貫通孔部分で２つに破断される金属製部品として、例えばエンジン用部品のコンロッドがある。コンロッドは、まず、ピストンピンを支持する小径孔とクランクピンを支持する大径孔とを備える一つの部品として作製される。その後、大径孔に半割型マンドレルが嵌合されて楔が該半割型マンドレル間に打ち込まれて半割型マンドレルの間の距離が大きくなることにより、コンロッドは大径孔部分で破断される。その結果、クランクピンを支持するための半円状の軸受け面（破断前は大径孔の内周面）をそれぞれ備えるロッドとキャップの２つの部品が作製される。

このようにコンロッドを破断する装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。これは、油圧アクチュエータによって打ち込まれる楔の移動速度を制御することによりコンロッドの破断の進行を制御して良品なロッドとキャップを作製するようにしたもので、具体的に言えばロッドとキャップそれぞれの軸受け面が所定の真円度を備えるようにするものである。

特開２００５−１４４５６０公報

ところが、楔の移動速度を制御しても良品なロッドとキャップが作製できないことがある。例えば、ロッドとキャップの半円状の軸受け面の真円度が所定の真円度にならない場合がある。これは、楔の移動速度とコンロッドの破断状態との関係が一定の関係でないためである。その結果、コンロッドを破断する度に、破断して作製されたロッドとキャップそれぞれの軸受け面の真円度を計測して確認する必要がある。

そこで、本発明は、金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合し、半割型のマンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより金属製部品を２つに破断するものであって、破断状態の確認を省略できる金属製部品の破断方法およびその破断装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合し、半割型のマンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより金属製部品を２つに破断する金属製部品の破断方法であって、破断時の楔に生じるひずみを検出する工程と、検出した楔のひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係とに基づいて、金属製部品の破断状態を推定する工程とを含むことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の金属製部品の破断方法において、金属製部品の貫通孔は円形断面を備え、検出した楔のひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品破断後の貫通孔の真円度との対応関係とに基づいて、金属製部品破断後の貫通孔の真円度を推定することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の金属製部品の破断方法において、金属製部品はエンジンのコンロッドであって、貫通孔の内周部に破断を促進するための溝などの破断促進部が形成されていることを特徴とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合し、半割型のマンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより金属製部品を２つに破断する金属製部品の破断装置であって、破断時の楔に生じるひずみを検出するひずみ検出手段と、前記ひずみ検出手段が検出したひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係とに基づいて、金属製部品の破断状態を推定する破断推定手段とを有することを特徴とする、。

加えて、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の金属製部品の破断装置において、前記破断装置は円形断面の貫通孔を備える金属製部品用であって、前記ひずみ検出手段が検出したひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品破断後の貫通孔の真円度との対応関係とに基づいて、金属製部品破断後の貫通孔の真円度を推定する真円度推定手段を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、破断時の楔に生じたひずみが検出され、検出したひずみの変化に基づいて金属製部品の破断状態が推定される。具体的に説明すると、楔が半割型マンドレル間に打ち込まれていくと、楔は半割型マンドレルの両方をその間の距離が大きくなるように移動させ、マンドレルを介して該マンドレルが嵌合された貫通孔を金属製部品が破断するまで拡大していく。このとき、楔には圧縮応力（マンドレルと楔を打ち込む手段とに圧縮されて発生する応力）が作用し、それによりひずみが生じている。したがって、楔のひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係とから、金属製部品の破断後の状態を推定することができる。なお、これが可能なのは、楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係がほぼ一定の関係であるためである。

金属製部品の破断状態を推定する利点を挙げる。例えば、推定した破断状態（検出した楔のひずみの変化）と、良品な２つの部品が作製されたときの予め求められた破断状態（良品な２つの部品が作製されたときに検出された楔のひずみの変化）とを比較すれば、破断後に検査することなく、金属製部品が良好に破断されて良品な２つの部品が作製されたか否かを判定することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、金属製部品の貫通孔が円形断面を備える場合、楔のひずみの変化に基づいて、金属製部品破断後の貫通孔（厳密には、貫通孔が半割されてなる円周面）の真円度を推定することができる。具体的に言えば、まず破断時の楔のひずみの変化と破断後の貫通孔の真円度との関係を予め実験的に求めておき、この関係と検出した楔のひずみの変化とから破断後の貫通孔の真円度を推定することができる。これにより、破断後に貫通孔の真円度を計測する必要がなくなる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、貫通孔を備える金属製部品がエンジンのコンロッドであり、貫通孔の内周部に破断を促進するための溝などの破断促進部が形成されている。破断の進行中（楔が打ち込まれている中）破断促進部に応力が集中することにより、コンロッドは破断促進部位置で破断し、ロッドとキャップが作製される。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、ひずみ検出手段によって破断時の楔に生じたひずみが検出され、破断推定手段が前記ひずみ検出手段が検出したひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係とに基づいて金属製部品の破断の状態を推定する。したがって、楔のひずみの変化を検出すれば、金属製部品の破断後の状態を推定することができる。

加えて、請求項５に記載の発明によれば、破断装置が円形断面の貫通孔を備える金属製部品用であって、真円度推定手段が、前記ひずみ検出手段が検出したひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品破断後の貫通孔の真円度との対応関係に基づいて破断後の貫通孔（厳密には、貫通孔が半割されてなる円周面）の真円度を推定する。これにより、破断後に貫通孔の真円度を計測する必要がなくなる。

まず、本発明に係る金属製部品の破断方法およびその破断装置が破断する金属製部品の一例であるエンジン用部品のコンロッドについて説明する。

図１はコンロッドを示す図であり、図２は図１において一点鎖線上の断面をＡ方向から見たコンロッドの断面図である。

図１に符号Ｗに示すコンロッドは、鋼材料で形成され、ピストンピンを支持する貫通した小径孔Ｈ１とクランクピンを支持する貫通した大径孔Ｈ２とを備え、厳密には、ロッドＷ１とキャップＷ２との二部品で構成される。

コンロッドＷの作製方法を説明すると、コンロッドＷは最初からロッドＷ１とキャップＷ２との二部品で作製されるのではなく、これらを一体にして作製される。次に小径孔Ｈ１と大径孔Ｈ２それぞれが所定の真円度になるように加工（例えば、研磨加工）し、その後、破断線ＢＬ（大径孔Ｈ２の中心を通過し、小径孔Ｈ１と大径孔Ｈ２の並列方向Ｂと直交する方向の線）で破断されて、ロッドＷ１とキャップＷ２との二部品にされる。

したがって、ロッドＷ１とキャップＷ２は、クランクピンを受けるための同一の真円度の半円状の軸受け面（破断前は、大径孔Ｈ２の内周面Ｐ）を備えることになる。

また、コンロッドＷには、破断線ＢＬ上で破断するように破断促進部としてのＶ字形の破断溝（ノッチ）Ｎ１とＮ２とが設けられている。ノッチＮ１とＮ２は、大径孔Ｈ２の破断線ＢＬ上の内周面Ｐの軸方向に沿って形成されており、例えばブローチ加工やワイヤーカット加工により作製される。ノッチＮ１とＮ２に応力集中が起こることにより、コンロッドＷは破断線ＢＬで破断される。

ノッチＮ１とＮ２の形状は同一であって、大径孔Ｈ２の径方向に深さＤ切り込まれており、その切り込み角度はθであって、その先端はＲの丸みを持つ。

ここからは、コンロッドＷをロッドＷ１とキャップＷ２とに破断するコンロッド破断装置について説明する。

図３は、コンロッド破断装置の構成を概略的に示している。このコンロッド破断装置は、コンロッドＷを破断した後、破断状態を示す一つのパラメータである、コンロッドＷを破断して作製されたロッドＷ１とキャップＷ２の半円状の軸受け面の真円度を推定するように構成されている。

そのために、図に符号１０に示すコンロッド破断装置は、概略、コンロッドＷの大径孔Ｈ２に嵌合される半割型の一対のマンドレル１２ａ、１２ｂと、マンドレル１２ａと１２ｂの間に打ち込まれる楔１４と、楔１４を移動させる油圧アクチュエータ１６と、楔１４に生じたひずみを検出するためのひずみゲージ１８と、油圧アクチュエータ１６を制御する制御装置２０とを有する。

一対のマンドレル１２ａ、１２ｂは、間隔ＬをあけてコンロッドＷの大径孔Ｈ２に嵌合されるように構成されており、コンロッドＷの大径孔Ｈ２の内周面Ｐに当接して押圧するための押圧面２２ａ、２２ｂを備えるとともに、楔１４と当接するテーパ面２４ａ、２４ｂを備える。また、図示してはいないが、一対のマンドレル１２ａ、１２ｂは、コンロッドＷの小径孔Ｈ１と大径孔Ｈ２の並列方向Ｂにのみ移動するように規制されている（例えば、マンドレル１２ａ、１２ｂは、並列方向Ｂに延びるレール上を移動するように構成されている。）。

楔１４は、コンロッドＷの大径孔Ｈ２の軸方向に一対のマンドレル１２ａ、１２ｂとの間に移動するように構成されており、マンドレル１２ａ、１２ｂのテーパ面２４ａ、２４ｂに押しあたり、マンドレル１２ａ、１２ｂの間隔Ｌが大きくなるように該マンドレルを並列方向Ｂに移動させる。

油圧アクチュエータ１６は、楔１４をコンロッドＷの大径孔Ｈ２の軸方向に押圧して移動させるためのものであり、制御装置２０によってその押圧力や楔１４の移動速度が制御されるように構成されている。

ひずみゲージ１８は、楔１４に生じるひずみを計測するためのものである。油圧アクチュエータ１６が楔１４を一対のマンドレル１２ａ、１２ｂ間に移動させ始めると、楔１４にはマンドレル１２ａ、１２ｂと油圧アクチュエータ１６により圧縮応力が作用してひずみが生じる。このひずみを計測するために、ひずみゲージ１８は楔１４に貼られている。また、ひずみゲージ１８には電圧が印加されており、その電圧の変化からゲージ１８が貼り付けられている楔１４に生じたひずみを検出する。

制御装置２０は、油圧アクチュエータ１６を制御する油圧アクチュエータ制御部５２と、ひずみゲージ１８の印加電圧を検出する（言い換えると楔１４のひずみを検出する）ひずみ検出部５４と、検出したひずみのひずみ面積（詳細は後述する）を算出するひずみ面積算出部５６と、検出したひずみのひずみ時間（詳細は後述する）を算出するひずみ時間算出部５８と、コンロッドＷ破断後のロッドＷ１やキャップＷ２の軸受け面の真円度を推定する真円度推定部６０と、推定した真円度を判定する真円度判定部６２とを有する。

油圧アクチュエータ制御部１６は、油圧を制御して楔１４の移動速度（打ち込み速度）を制御するものである。

ひずみ検出部５４は、ひずみゲージ１８の印加電圧の変化から楔１４に生じたひずみの変化を検出するためのものであり、例えば、図４に示すようなひずみ（印加電圧）の変化を検出する。図４に示す図は、油圧アクチュエータ１６が楔１４を移動させ始めてからの該楔１４に生じたひずみの変化を示している。

ひずみ面積算出部５６は、ひずみ検出部５４が検出した図４に示すようなひずみの変化に基づいて、ひずみゼロを示す直線（点線に示す線、以下、「ひずみゼロ直線」と称する。）とひずみ曲線（実線に示す線、時間の経過とともに変化するひずみ値を結んでできる曲線）との間に形成される複数の領域の中、最大の領域（斜線の領域）の面積をひずみ面積として算出するするように構成されている。図４を用いて説明すれば、楔１４に生じるひずみがゼロからピーク（Ｐ点）に達して再びゼロに戻るまでのひずみ曲線の部分（点Ｓと点Ｅまでの部分）とひずみゼロ直線との間の領域の面積を算出するように構成されている。これにより、ひずみの変化が数値化される。

このようにする理由は、ひずみゼロ直線とひずみ曲線との間に形成される複数の領域中、楔１４に生じたひずみに関連する領域は面積が最大の領域であり、その他の領域はノイズなどの影響により生じたものであるためである。なお、ひずみ面積を算出する理由は後述する。

ひずみ時間算出部５８は、ひずみ検出部５４が検出したひずみの変化に基づいて、具体的にはひずみ面積算出部５６が面積を算出した領域を形成するひずみ曲線の開始点（図４に示す点Ｓ）から終了点（図４に示す点Ｅ）までの時間をひずみ時間として算出するように構成されている。すなわち、楔１４がひずみ始めて元に戻るまでの時間を算出している。これにより、ひずみの変化が数値化される。なお、ひずみ時間を算出する理由は後述する。

真円度推定部６０は、コンロッドＷを破断して作製されたロッドＷ１とキャップＷ２の軸受け面の真円度を推定するものであって、具体的にはひずみ検出部５４が検出したひずみの変化に基づいて、さらに具体的に言えばひずみ面積算出部５６が算出したひずみ面積とひずみ時間算出部５８が算出したひずみ時間とに基づいて、破断前のコンロッドＷの大径孔Ｈ２の真円度からの真円度変化量を推定するように構成されている。

ひずみ面積とひずみ時間とに基づいて破断前のコンロッドＷの大径孔Ｈ２の真円度からの真円度変化量を推定できること、すなわち、数１に示す、真円度変化量Ｚ、ひずみ面積Ｘ、ひずみ時間Ｙとの対応関係を示す式を、本発明の発明者は、実験と重回帰分析とにより導き出している（発明者が実行した実験および重回帰分析の詳細は後述する。）。数1のα、β１、β２は回帰係数である。

したがって、真円度推定部６０は、コンロッドＷを破断する前の大径孔Ｈ２の真円度と、ひずみ面積とひずみ時間とに基づいて推定した真円度変化量との和から、コンロッドＷを破断して作製されたロッドＷ１とキャップＷ２の軸受け面の真円度を推定するように構成されている。

真円度判定部６２は、真円度推定部６０が推定した真円度が、良品なロッドＷ１とキャップＷ２の真円度と比較することにより許容できる値であるか否かを判定するように構成されている。例えば、しきい値を基準にしてしきい値を超えるか否かで判定するように構成されている。言い換えると、コンロッドＷを破断して作製されたロッドＷ１とキャップＷ２とが良品であるか否かを判定する。そして、判定結果を外部に出力する（例えば、ディスプレイなどに表示する。）。

このようなコンロッド破断装置１０によれば、まず、図３示すように、コンロッドＷの大径孔Ｈ２にマンドレル１２ａ、１２ｂが嵌合される。次に油圧アクチュエータ１６によって楔１４がマンドレル１２ａ、１２ｂの間に移動される。楔１４がマンドレル１２ａ、１２ｂに押しあたり、該マンドレル１２ａ、１２ｂを並列方向Ｂに押圧し始める。油圧アクチュエータ１６の楔１４を押す力が徐々に上げられ、それによりマンドレル１２ａ、１２ｂはコンロッドＷの大径孔Ｈ２を拡大していく。このとき、ひずみケージ１８は、図４に示すように、ピーク点Ｐに向かうひずみの変化を検出する。すなわち、楔１４に圧縮応力が作用してひずみが生じている。

さらに、油圧アクチュエータ１６の楔１４を押す力が上げられると、さらにマンドレル１２ａ、１２ｂによってコンロッドＷの大径孔Ｈ２は拡大してノッチＮ１とＮ２により破断線ＢＬで破断する。コンロッドＷが破断すると、ひずみゲージ１８は、図４に示すように、ピーク点Ｐからひずみゼロに向かうひずみの変化を検出する。すなわち、破断したためにマンドレル１２ａ、１２ｂが自由状態になり、その結果、楔１４に作用する圧縮応力が減少し、ひずみが小さくなる。

楔１４に生じたひずみがゼロになると、制御装置２０のひずみ面積算出部５６とひずみ時間算出部５８は、ひずみ検出部５４が検出したひずみの変化に基づいて、ひずみ面積とひずみ時間を算出する。

次に、真円度推定部６０が、算出されたひずみ面積およびひずみ時間と、数１に示す式とからロッドＷ１とキャップＷ２の軸受け面の真円度を推定する。そして、真円度判定部６２が推定した真円度を判定し、その判定結果を外部に出力する。

なお、ひずみゲージ１８による楔１４のひずみの検出の開始は、例えば、作業者によってコンロッドＷの大径孔Ｈ２がマンドレル１２ａ、１２ｂにセッティングされた後に該作業者が破断加工開始のスイッチを押した時とする。また、ひずみの検出の終了は、例えば、破断が終了してマンドレル１２ａ、１２ｂがコンロッドＷに規制されることなく自由に楔１４に押圧されて所定の位置に移動したことをマンドレル位置検出センサが検出したときとする。

ここからは、本発明の発明者が見出した、本発明の特徴部分である、ひずみ面積とひずみ時間とに基づいて破断前のコンロッドＷの大径孔Ｈ２の真円度からの真円度変化量を推定できること、すなわち、数１に示す、真円度変化量Ｚ、ひずみ面積Ｘ、ひずみ時間Ｙとの対応関係を示す式を導き出した実験と重回帰分析について説明する。

実験において、２１個のコンロッド（実施例１〜２１）を図３に示す破断装置１０で楔１４に生じるひずみの変化をひずみゲージ１８により検出しつつ破断し、破断後の各コンロッドのロッド（キャップ）の軸受け面の真円度の変化量を計測した。真円度の変化量は、コンロッド破断後の真円度から破断前の真円度を引いたものである。また、各ロッドにおいて、ひずみ面積とひずみ時間を算出した。計測した真円度が算出したひずみ面積とひずみ時間とから推定できるか否かを重回帰分析した。

図５は、実験に使用した２１個のコンロッド（実施例１〜２１）の形状の特徴と、各コンロッドのひずみ面積、ひずみ時間、および計測した真円度の変化量（実測真円度変化量）を示している。すなわち重回帰分析に必要なパラメータを示している。

図５に示すように、実施例１〜２１のコンロッドそれぞれは、ノッチＮ１とＮ２の形状が異なる、具体的には、切り込み深さＤと、切り込み先端Ｒと、切り込み角度θが異なるものである。その他の部分は同一である。実施例１と２とが同一形状であり、同様に、実施例３と４、実施例６と７、実施例８と９、実施例１０と１１、実施例１２と１３、実施例１４と１５、実施例１６と１７、実施例１８と１９、実施例２０と２１とが同一形状である。

実施例１〜２１のコンロッドのひずみ面積とひずみ時間は、ひずみゲージ１８によって検出されたひずみの変化から算出している。図６〜１６は、ひずみゲージ１８が検出した各コンロッドのひずみの変化を示している。なお、同図において示されている実施例（例えば、図６の実施例１と２）は、コンロッドの形状が同一である。ひずみ面積とひずみ時間の算出方法は、図４を用いて上述で説明したどおりである。

図５に示す各コンロッドのひずみ面積、ひずみ時間および実測真円度を用いて重回帰分析を実行することにより、数２に示す重回帰式が得られた。数２の式において、真円度変化量はＺ、ひずみ面積はＸ、ひずみ時間はＹである。また、−５７.６８１、３５９９.０７、６８２５の値は、回帰係数である。

数２に示す重回帰式の重相関係数は０.９１６であり、寄与率（説明率）は０．８３８である。したがって、数２に示す真円度変化量Ｚ、ひずみ面積Ｘ、ひずみ時間Ｙの対応関係の式は、高い確からしさを有する。参考までに数２に示す式より推定される実施例１〜２１の推定の真円度変化量（図５に示すひずみ面積とひずみ時間とを数２に示す式に代入して算出された値）と、実測真円度変化量（図５に示す値）との比をプロットした図１７をみれば、比が１であることを示す直線付近にプロット点が存在していることがわかる。すなわち、ひずみ面積とひずみ時間を数２の式に代入して算出された値が実測値とほぼ同一であることを示している。

以上により、本実施形態によれば、楔１４に生じるひずみ（具体的には楔１４に貼られたひずみゲージ１８が検出したひずみの変化から算出されたひずみ面積とひずみ時間）と、発明者が実施した実験と重回帰分析によって予め導き出された楔１４のひずみの変化と破断後の真円度との対応関係（具体的に言えば、ひずみ面積、ひずみ時間、および真円度変化量との対応関係）を示す数１や数２に示す式とに基づいて、破断後のロッドＷ１とキャップＷ２の軸受け面の真円度を高精度に推定することができる。したがって、具体例の上記数２の式に基づいて、真円度判定部６２でコンロッドの軸の受け面の真円度の良否を判定する際は、真円度変化量Ｚのしきい値を例えば１２０に設定し、破断後に上記数２の式で算出された真円度変化量Ｚが１２０のしきい値を超えた際は真円度不良と判定し、１２０のしきい値以下であれば真円度が良品であると判定してディスプレイなどに真円度変化量Ｚと判定結果を表示する。なお、破断時のコンロッドの軸受け面の真円度変化量は、図５に示すように、破断溝（ノッチ）Ｎ１、Ｎ２の加工形状に大きく影響するため、上記数２の式に基づいて真円度変化量Ｚを算出することは、破断溝（ノッチ）Ｎ１、Ｎ２の加工状態を間接的に把握することとなる。

なお、当然ながら、コンロッドの形状や材質、マンドレルや楔の形状および材質、油圧アクチュエータの性能などが変われば、数２に示す式の回帰係数の値は変化する。しかしながら、コンロッドの形状や材質などが変わっても、同様の実験および重回帰分析を実行して、真円度変化量、ひずみ面積、およびひずみ時間との対応関係を示す式を求めれば、同様に破断後のロッドやキャップの軸受け面の真円度を推定することができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、上述の実施形態の場合、破断される対象はコンロッドであったが、本発明はこれに限定されず、貫通孔を備える金属製部品であれば実施可能である。

また、上述の実施形態の場合、楔に生じるひずみの変化に基づいて、コンロッドの破断状態の一つとして破断後のコンロッドの貫通孔の真円度を推定しているが、他の破断状態も推定できる可能性があると考えられる。真円度が良好になるように破断することは、他の破断状態、例えば破断面のきれいさ（後の加工しやすさ）などにも影響することが考えられる。したがって、楔に生じるひずみの変化に基づいて、金属製部品の破断状態を推定でき、推定結果から破断状態が良好か否か、言い換えると金属製部品が良好に破断したか否かを判定することができると考えられる。

さらに、上述の実施形態の場合、ひずみの変化に基づいて破断後のコンロッドの貫通孔の真円度を推定できるということは、破断後の真円度が良好になるひずみの変化が既知であることを示す（すなわち、上述の実験によって求められている）。したがって、ひずみゲージに検出される楔のひずみが、破断後の真円度が良好になるひずみになるように油圧アクチュエータをフィードバック制御すれば、良好にコンロッドを破断して良品なロッドとキャップを作製することができる。

また、上述の実施形態の場合は、コンロッドの貫通孔の内周部に破断を促進するための破断促進部として破断溝（ノッチ）Ｎ１、Ｎ２を形成したが、これに代えて、レーザ加工により、コンロッドの貫通孔の内周部の破断腺に沿って所定の間隔で複数の細孔を形成して破断促進部を形成するもの、または、レーザ加工により、コンロッドの貫通孔の内周部の破断腺に沿って溝を形成して破断促進部を形成するものでもよく、破断促進部の形状及び加工方法は、上述の実施形態に限定されるものでない。

以上のように本発明によれば、金属製部品破断後に検査することなく、金属製部品の破断状態を知ることができる。したがって、金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合して該半割型マンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより、該金属製部品を貫通孔部分で２つに破断する金属加工技術の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の一実施形態に係る破断方法や破断装置によって破断される金属製部品の一例であるコンロッドを示す図である。図１に一点鎖線に示す断面をＡ方向からみたコンロッドの断面図である。コンロッド破断装置の構成を概略的に示す図である。楔に生じたひずみの変化を示す図である。本発明の発明者が実施した実験および重回帰分析の内容を説明するための表である。実施例１と２において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例３と４において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例５において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例６と７において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例８と９において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例１０と１１において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例１２と１３において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例１４と１５において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例１６と１７において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例１８と１９において検出されたひずみの変化を示す図である。実施例２０と２１において検出されたひずみの変化を示す図である。重回帰解析の確からしさを説明する図である。

符号の説明

１２ａマンドレル
１２ｂマンドレル
１４楔
Ｗ金属製部品（コンロッド）

Claims

金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合し、半割型のマンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより金属製部品を２つに破断する金属製部品の破断方法であって、
破断時の楔に生じるひずみを検出する工程と、
検出した楔のひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係とに基づいて、金属製部品の破断状態を推定する工程とを含むことを特徴とする金属製部品の破断方法。
請求項１に記載の金属製部品の破断方法において、
金属製部品の貫通孔は円形断面を備え、
検出した楔のひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品破断後の貫通孔の真円度との対応関係とに基づいて、金属製部品破断後の貫通孔の真円度を推定することを特徴とする金属製部品の破断方法。
請求項１または２に記載の金属製部品の破断方法において、
金属製部品はエンジンのコンロッドであって、貫通孔の内周部に破断を促進するための破断促進部が形成されていることを特徴とする金属製部品の破断方法。
金属製部品の貫通孔に半割型のマンドレルを嵌合し、半割型のマンドレル間に楔を打ち込んでいくことにより金属製部品を２つに破断する金属製部品の破断装置であって、
破断時に楔に生じるひずみを検出するひずみ検出手段と、
前記ひずみ検出手段が検出したひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品の破断状態との対応関係とに基づいて、金属製部品の破断状態を推定する破断推定手段とを有することを特徴とする金属製部品の破断装置。
請求項４に記載の金属製部品の破断装置において、
前記破断装置は円形断面の貫通孔を備える金属製部品用であって、
前記ひずみ検出手段が検出したひずみの変化と、予め求めた破断時の楔のひずみの変化と金属製部品破断後の貫通孔の真円度との対応関係とに基づいて、金属製部品破断後の貫通孔の真円度を推定する真円度推定手段を有することを特徴とする金属製部品の破断装置。