JP2011161496A - クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】クランクシャフトの製造装置１００は、可動型２０及びジャーナル型３０を固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより棒状素材Ｗを軸方向に圧縮し、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・に対して固定孔１０ａを中心とした周方向の位相をずらした第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１が駆動して、第一ピン型４０及び第二ピン型５０が棒状素材Ｗのピン部を軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させて、クランクシャフトを成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法に関し、詳しくは、多気筒のクランクシャフトを冷間鍛造で成形する技術に関する。

従来、クランクシャフトの製造工程において、棒状素材に対する軸方向の荷重を利用して鍛造を行い、ピン部をジャーナル部に対して偏芯させる、いわゆる偏芯据え込み方法による成形技術が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００８−１５５２７５号公報 特開平３−６０８３７号公報

しかし、前記従来技術では、高周波で部分的に加熱を行う熱間鍛造を用いた成形が行われている。熱間鍛造による成形では熱ひずみが発生するため、後工程で機械加工を行う必要が生じることから、コストが増大するという問題があった。

一方、冷間鍛造によるクランクシャフトの成形においては、クランクシャフトを座屈させることによってピン部を偏芯させる技術も存在する。しかし、前記技術はクランクシャフトにおける一気筒分の成形に適しており、多気筒のクランクシャフトを同時に成形する場合は全てのピン部において適切な偏芯量を確保することが困難であった。

また、ピン部の偏芯量を確保するために、ピン部を挟持する型（ピン型）に対して偏芯方向に押圧する力を、装置の外部に配設したシリンダ等から得る技術も存在する。しかし、偏芯させるピン部の数だけシリンダを配設する必要があるため、多気筒のクランクシャフトを成形する場合には、成形終期においてそれぞれのシリンダが干渉するという問題があった。

さらに、多気筒のクランクシャフトのうち一気筒毎にピン部を偏芯させる構成の場合においては、ピン型を割型で構成し、クランクシャフトのピン部毎に挟持したピン型をリング等の拘束部材に嵌挿させた状態で、順にピン部を偏芯させていく技術も存在する。
前記技術においては、全てのピン部を同時に偏芯させてクランクシャフトを成形できないため、生産性に劣る。また、成形後のクランクシャフトを脱型する際に、多数あるピン部毎にピン型のリングをピン型から取外し、さらにピン型をクランクシャフトから取外すという作業を行う必要がある。このため、クランクシャフトを型から取外す作業に時間がかかり、さらに生産性が悪化するという問題があった。

そこで本発明は、上記現状に鑑み、多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる、クランクシャフトの製造装置、及び、クランクシャフトの製造方法を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、成形対象となる棒状素材の一端を固定する固定部を有する固定型と、前記固定型に対して近接離間可能に配設され、前記棒状素材の他端を固定する固定部を有する可動型と、前記固定型と前記可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配設された少なくとも１個のジャーナル型と、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に、前記ジャーナル型を型締めする型締め手段と、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記固定型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能に、かつ、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に、配設されたピン型と、前記固定型の固定部を中心とした周方向の位相が前記型締め手段に対してずれて配置され、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に前記ピン型を押圧して前記ピン型をスライドさせる押圧付与手段と、を備える、クランクシャフトの製造装置であって、前記棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型と前記可動型とで保持し、前記型締め手段で前記ジャーナル型を型締めすることにより、前記棒状素材のジャーナル部を前記ジャーナル型で挟持し、かつ、前記押圧付与手段で前記ピン型を押圧することにより、前記棒状素材のピン部を前記ピン型で挟持した状態で、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を前記固定型に近接させることにより、前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記押圧付与手段で前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に前記ピン型を押圧して、前記ピン型が前記ピン部を前記偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させるものである。

請求項２においては、前記押圧付与手段は、前記偏芯方向に第一押圧力で前記ピン型を押圧する第一押圧付与手段と、前記偏芯方向と反対の方向に第一押圧力よりも小さい第二押圧力で前記ピン型を押圧する第二押圧付与手段と、で構成され、前記第一押圧付与手段及び前記第二押圧付与手段は、それぞれが独立して前記第一押圧力及び前記第二押圧力を付与可能に構成され、前記第一押圧力と前記第二押圧力との大きさの差を調整することによって、前記押圧付与手段が前記ピン型に対して付与する押圧力の大きさを決定するものである。

請求項３においては、成形対象となる棒状素材の一端を固定する固定部を有する固定型と、前記固定型に対して近接離間可能に配設され、前記棒状素材の他端を固定する固定部を有する可動型と、前記固定型と前記可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配設された少なくとも１個のジャーナル型と、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に、前記ジャーナル型を型締めする型締め手段と、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記固定型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能に、かつ、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に、配設されたピン型と、前記固定型の固定部を中心とした周方向の位相が前記型締め手段に対してずれて配置され、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に前記ピン型を押圧して前記ピン型をスライドさせる押圧付与手段と、を備えるクランクシャフトの製造装置で行う、クランクシャフトの製造方法であって、前記棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型と前記可動型とで保持し、前記型締め手段で前記ジャーナル型を型締めすることにより、前記棒状素材のジャーナル部を前記ジャーナル型で挟持し、かつ、前記押圧付与手段で前記ピン型を押圧することにより、前記棒状素材のピン部を前記ピン型で挟持した状態で、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を前記固定型に近接させることにより、前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記押圧付与手段で前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に前記ピン型を押圧して、前記ピン型が前記ピン部を前記偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させるものである。

請求項４においては、前記押圧付与手段は、前記偏芯方向に第一押圧力で前記ピン型を押圧する第一押圧付与手段と、前記偏芯方向と反対の方向に第一押圧力よりも小さい第二押圧力で前記ピン型を押圧する第二押圧付与手段と、で構成され、前記第一押圧付与手段及び前記第二押圧付与手段は、それぞれが独立して前記第一押圧力及び前記第二押圧力を付与可能に構成され、前記第一押圧力と前記第二押圧力との大きさの差を調整することによって、前記押圧付与手段が前記ピン型に対して付与する押圧力の大きさを決定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、多気筒のクランクシャフトの製造工程に冷間鍛造を用いて、コンパクトな装置構成でジャーナル部に対するピン部の偏芯量を確保することができ、かつ、作業効率及び生産性を向上させることが可能となる。

第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形前の状態を示した断面図。 図１におけるＡ−Ａ線断面図。 図１のＢ−Ｂ線断面において、ジャーナル型で棒状素材Ｗを挟持する前の状態を示した図。 同じくＢ−Ｂ線断面において、ジャーナル型で棒状素材Ｗを挟持した状態を示した図。 図１のＣ−Ｃ線断面において、第一ピン型で棒状素材Ｗを挟持する前の状態を示した図。 同じくＣ−Ｃ線断面において、第一ピン型で棒状素材Ｗを挟持した状態を示した図。 第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形途中の状態を示した断面図。 第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置における成形後の状態を示した断面図。 （ａ）から（ｃ）はそれぞれ第一実施例から第三実施例に係る押圧力を示した図。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ第二実施形態に係るピン型における棒状素材Ｗの挟持前、挟持後の状態を示した図。 （ａ）、（ｂ）は同じくジャーナル型の挟持前、挟持後の状態を示した図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［第一実施形態］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００の概略について、図１及び図２を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側を上方、下側を下方とし、同じく紙面手前側を前方、紙面奥側を後方、同じく右側を右側方、左側を左側方として説明する。

図１は本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００において、前後方向に向けた軸線に対して垂直となる平面で、クランクシャフトの製造装置１００における前後方向の略中央部分で切断した際に後方に現れる断面図を示している。図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００は、固定型１０と、該固定型１０に対して近接離間可能に配置された可動型２０と、を備えている。
具体的には、固定型１０は基台１０１の上面に固設されており、固定型１０の上面の略中央部には棒状素材Ｗの下端部の固定部である固定孔１０ａが開口されている。また、固定型１０の上面には、上下両端部が開口する略円筒形状に形成されたケース１０２が上下に軸心方向を向けて配設されている。該ケース１０２の側面には、合計十個のスリット１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃ・・・が上下方向に形成されている。
詳細には、ケース１０２の左右両端部分に１箇所ずつ、ケース１０２の側面を半径方向に向けて貫通する合計２個のスリット１０２ａ・１０２ａが形成されている。また、ケース１０２の右前部分・左前部分・右後部分・左後部分に１箇所ずつ、ケース１０２の側面を半径方向に向けて貫通する合計４個のスリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・が形成されている。換言すれば、各スリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・は、ケース１０２の周方向における位相をスリット１０２ａ・１０２ａから前後に４５度ずらして形成されているのである。
さらに、それぞれのスリット１０２ａとスリット１０２ｂとの間に、平面視でスリット１０２ａと平行となる方向に側面を貫通する、合計４個のスリット１０２ｃ・１０２ｃ・・・が形成されている。

また、固定型１０の上方には図示しないプレスラムが基台１０１及び固定型１０に対して上下方向に近接離間可能に配設され、該プレスラムの下面には可動型２０が固設されている。つまり、可動型２０はプレスラムの上下動にあわせて固定型１０に対して近接離間するのである。可動型２０の下面の略中央部には棒状素材Ｗの上端部の固定部である固定孔２０ａが開口されている。

さらに、クランクシャフトの製造装置１００には、可動型２０と固定型１０との間に、固定型１０に対して近接可能に構成されるジャーナル型３０が配設されている。加えて、クランクシャフトの製造装置１００には、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向である水平方向にジャーナル型３０を型締めする型締め手段であるジャーナル型シリンダ３１・３１・・・が配設されている。

具体的には、ジャーナル型３０は平面視で円形状に形成されており、中心角が９０度に形成された扇形状のジャーナル型ブロック３０ａ・３０ａ・・・が同一の中心に４個集まって構成されている（図３、図４参照）。
また、ケース１０２における４個のスリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・のそれぞれの外側には、上下方向にスライド可能に構成されたジャーナル型シリンダ３１・３１・・・が１個ずつ配設されている。そして、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・から、スリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・に挿通され、ケース１０２の中心方向に伸縮するロッド３２・３２・・・がケース１０２の内部に延出されている。さらに、ロッド３２・３２・・・の先端部３２ａ・３２ａ・・・に、ジャーナル型ブロック３０ａ・３０ａ・・・の弧部が締結されるのである。

さらに詳しくは図３及び図４に示す如く、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・は、シリンダケース３４・３４・・・からケース１０２の中心方向にロッド３２・３２・・・を伸縮可能に延出して構成されている。そして、シリンダケース３４・３４・・・はそれぞれ、上下方向に駆動する２個のガイド３３・３３・・・、及び、それぞれのガイド３３・３３・・・を支持する図示しない支持部材で、スリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・に沿って上下に摺動可能に支持されている。

このような状態で、ガイド３３・３３・・・をケース１０２におけるスリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・に沿って上下動させることにより、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・及びジャーナル型３０を上下方向にスライド可能に構成しているのである。さらに、図４に示す如く、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・でロッド３２・３２・・・を伸長させることにより、ジャーナル型ブロック３０ａ・３０ａ・・・をケース１０２の中心方向に移動させ、加えてジャーナル型３０で棒状素材Ｗを水平方向に型締め可能に構成しているのである。

また、クランクシャフトの製造装置１００には、可動型２０、ジャーナル型３０、及び、固定型１０のそれぞれの間隙に１個ずつ、固定型１０に対して近接可能かつ可動型２０が固定型１０に対して近接離間する上下方向に対して直交する左右方向にスライド可能に構成される第一ピン型４０、及び、第二ピン型５０が上から順に配置されている。加えて、クランクシャフトの製造装置１００には、可動型２０が固定型１０に対して近接離間する方向と直交する方向である左右方向に第一ピン型４０、及び、第二ピン型５０を押圧してスライドさせる押圧手段である第一ピン型シリンダ４１・４１（右側第一ピン型シリンダ４１Ｒ及び左側第一ピン型シリンダ４１Ｌ）、及び、第二ピン型シリンダ５１・５１（右側第二ピン型シリンダ５１Ｒ及び左側第二ピン型シリンダ５１Ｌ）が上から順に配設されている。

具体的には、第一ピン型４０は平面視で八角形状に形成されており、該八角形が左右に分割された六角形状の第一ピン型ブロック４０ａ・４０ａが２個集まって構成されている（図５、図６参照）。
また、ケース１０２における２個のスリット１０２ａ・１０２ａのそれぞれの外側には、上下方向にスライド可能に構成された第一ピン型シリンダ４１・４１が１個ずつ配設されている。そして、第一ピン型シリンダ４１・４１から、スリット１０２ａ・１０２ａに挿通され、ケース１０２の中心方向に伸縮するロッド４２・４２がケース１０２の内部に延出されている。さらに、ロッド４２・４２の先端部４２ａ・４２ａに、第一ピン型ブロック４０ａ・４０ａの一端が締結されるのである。

さらに詳しくは図５及び図６に示す如く、第一ピン型シリンダ４１・４１は、シリンダケース４４・４４からケース１０２の中心方向にロッド４２・４２・・・を伸縮可能に延出して構成されている。
一方、基台１０１の上面における固定型１０の周囲には、上方に延出する４本の支持柱１０５・１０５・・・が、固定型１０の左右に２本ずつ立設されている。そして、スライドガイド４６の左右両端に開口された孔４６ａ・４６ａに前側の２本の支持柱１０５・１０５が挿入され、スライドガイド４６がケース１０２のスリット１０２ｃ・１０２ｃに挿通されることにより、スライドガイド４６が支持柱１０５・１０５の間に架設される。同様に、後側の支持柱１０５・１０５の間にも、スライドガイド４６がスリット１０２ｃ・１０２ｃに挿通されて架設される。そして、前側のスライドガイド４６と後側のスライドガイド４６とは、それぞれの左右両端部が連結部材４８・４８で連結される。このように、２本のスライドガイド４６・４６が一体として支持柱１０５・１０５・・・に対して上下方向に、スリット１０２ｃ・１０２ｃ・・・の内部を摺動可能に構成されている。

そして、シリンダケース４４・４４は、それぞれ上下方向に駆動する２個のガイド４３・４３・・・、及び、連結部材４８・４８で、スリット１０２ａ・１０２ａに沿って上下に摺動可能に支持されている。さらに、それぞれのスライドガイド４６・４６には、互いに対向する面に沿ってガイドレール４６ｂ・４６ｂが配設されており、ガイドレール４６ｂ・４６ｂにはガイドブロック４７・４７・・・が摺動可能に係合されている。そして、左右それぞれの側で対向するガイドブロック４７・４７の間に左右それぞれの第一ピン型ブロック４０ａ・４０ａが架設されている。即ち、第一ピン型ブロック４０ａ・４０ａはスライドガイド４６・４６の間を左右方向に摺動可能に配設されているのである。

このような状態で、ガイド４３・４３・・・をケース１０２におけるスリット１０２ａ・１０２ａに沿って上下動させることにより、スライドガイド４６・４６、第一ピン型シリンダ４１・４１、及び、第一ピン型４０を上下方向にスライド可能に構成しているのである。さらに、図６に示す如く、第一ピン型シリンダ４１・４１でロッド４２・４２を伸縮させることにより、第一ピン型ブロック４０ａ・４０ａ・・・をスライドガイド４６・４６に沿ってケース１０２の中心方向に移動させ、加えて右方向（後述する棒状素材Ｗの偏芯方向）に第一ピン型４０を押圧可能に構成しているのである。

詳細には、クランクシャフト成形時における第一ピン型シリンダ４１・４１では、左側第一ピン型シリンダ４１Ｌが第一ピン型４０を押圧する第一押圧力は、右側第一ピン型シリンダ４１Ｒが第一ピン型４０を押圧する第二押圧力よりも大きくなるように構成されている。また、左側第一ピン型シリンダ４１Ｌ及び右側第一ピン型シリンダ４１Ｒはそれぞれが独立して前記第一押圧力及び前記第二押圧力を付与可能に構成されている。そして、左側第一ピン型シリンダ４１Ｌによる第一押圧力と、右側第一ピン型シリンダ４１Ｒによる第二押圧力との差を調整することによって、第一ピン型シリンダ４１・４１が第一ピン型４０に対して右方向（後述する棒状素材Ｗの偏芯方向）に押圧力を付与するのである。

なお、第二ピン型５０は偏心方向が左方向となり、第一ピン型４０とは逆となる。即ち、クランクシャフト成形時における第二ピン型シリンダ５１・５１では、右側第二ピン型シリンダ５１Ｒが第二ピン型５０を押圧する第一押圧力が、左側第二ピン型シリンダ５１Ｌが第二ピン型５０を押圧する第二押圧力よりも大きいのである。そして、右側第二ピン型シリンダ５１Ｒによる第一押圧力と、左側第二ピン型シリンダ５１Ｌによる第二押圧力との差を調整することによって、第二ピン型シリンダ５１・５１が第二ピン型５０に対して左方向に押圧力を付与するのである。
第二ピン型５０において、偏心方向以外の構成については第一ピン型４０の構成と略同一であるため、説明を省略する。

本実施形態においては、前記ジャーナル型３０及び第一ピン型４０・第二ピン型５０の個数はそれぞれ１個及び２個で構成したが、それぞれの個数は限定されるものではなく、成形対象であるクランクシャフトの形状によって変更することができる。例えば、直列４気筒型エンジンに用いられるクランクシャフトの場合では、ジャーナル型を３個、ピン型を４個として構成することも可能である。

また、本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては図２に示す如く、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・が摺動するスリット１０２ｂ・１０２ｂ・・・は、第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１が摺動するスリット１０２ａ・１０２ａからそれぞれ４５度離れた位置に形成されている。即ち、押圧手段である第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１は、固定型１０における固定部である固定孔１０ａを中心とした周方向の位相が、型締め手段であるジャーナル型シリンダ３１・３１・・・に対してずれて配置されている。換言すれば、第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１は、ジャーナル型シリンダ３１・３１・・・に対して、固定孔１０ａを中心とした周方向の位相（略円筒形状に形成されたケース１０２の周方向の位相）をずらして配置されているのである。

なお、本実施形態においてはジャーナル型シリンダ３１・３１・・・を４個配設する構成としたが、その個数及び配置形状は上記の如く第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１の位相をずらして配置できるものであれば良い。即ち、ピン型シリンダと位相がずれていれば、ジャーナル型シリンダを２個、３個、又は５個以上として配設することも可能であり、さらに相互の間隔が均等でなくても差し支えない。

そして、クランクシャフトの製造装置１００は成形前において、図１に示す如く、成形対象である棒状素材Ｗの上端部を可動型２０における固定孔２０ａで保持すると同時に、下端部を固定型１０における固定孔１０ａで保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗのジャーナル部を図１及び図４に示す如くジャーナル型３０で挟持し、さらに棒状素材Ｗのピン部を図１及び図６に示す如く第一ピン型４０及び第二ピン型５０で挟持するのである。

クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトを成形するときは、上記の状態でプレスラムを下降させる。そして、可動型２０及びジャーナル型３０を固定型１０と平行な状態のままで固定型１０に近接させることにより、棒状素材Ｗを軸方向に圧縮するのである。それと同時に、第一ピン型４０及び第二ピン型５０が棒状素材Ｗのピン部を軸方向と垂直な偏芯方向に押圧することにより、ピン部をジャーナル部である棒状素材Ｗの軸心から偏芯させるのである（図７及び図８参照）。本実施形態においては、図７及び図８に示す如く、第一ピン型４０が棒状素材Ｗのピン部を右側方に、第二ピン型５０が棒状素材Ｗのピン部を左側方に偏心させる構成としている。

本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置１００においては上記の如く、多気筒のクランクシャフトの製造工程において冷間鍛造を用いることにより、後工程で機械加工を行う必要がないため、コストを低減させることができる。
また、多気筒のクランクシャフトを成形する際に、第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１を駆動させることによって第一ピン型４０及び第二ピン型５０を押圧し、棒状素材Ｗの複数のピン部を同時に偏心させることができ、加えてそれぞれのピン部における適切な偏芯量を確保することができる。

さらに、本実施形態においては押圧手段である第一ピン型シリンダ４１・４１及び第二ピン型シリンダ５１・５１について、固定孔１０ａを中心とした周方向の位相を型締め手段であるジャーナル型シリンダ３１・３１・・・に対してずらして配置している。このため、図８に示す如く、クランクシャフトの成形終期においてもそれぞれのシリンダが干渉することがないのである。

また、棒状素材Ｗの型締めに際して拘束部材等の他の部品を必要としないため、それぞれのシリンダを駆動させるだけで、成形後のクランクシャフトを脱型することができる。即ち、多数あるピン部毎にピン型のリングをピン型から取外し、さらにピン型をクランクシャフトから取外すという作業を行う必要がないのである。このため、クランクシャフトを型から取外す作業に時間がかからず、生産性を向上させるとともに、装置構成をコンパクトにすることができるのである。

次に、クランクシャフト成形時における第一ピン型シリンダ４１・４１による押圧付与方法について、図９を用いて説明する。なお、第二ピン型シリンダ５１・５１による押圧付与方法は、第一ピン型シリンダ４１・４１による押圧付与方法と、押圧力を付与する方向（偏心方向）以外については略同一であるため、説明を省略する。

図９（ａ）から（ｃ）はそれぞれ第一実施例から第三実施例に係る押圧力を示した図である。即ち、各図におけるグラフＦ１は左側第一ピン型シリンダ４１Ｌが第一ピン型４０を押圧する第一押圧力Ｆ１を、グラフＦ２は右側第一ピン型シリンダ４１Ｒが第一ピン型４０を押圧する第二押圧力Ｆ２を示している。
本実施形態においては上記の如く、クランクシャフト成形時における第一押圧力Ｆ１は第二押圧力Ｆ２よりも大きくなるように構成されており、第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２との差を調整することによって、第一ピン型シリンダ４１・４１が第一ピン型４０に対して押圧力を付与する構成としている。

図９（ａ）は第一実施例に係る押圧付与方法について示しており、第一押圧力Ｆ１及び第二押圧力Ｆ２を一定の大きさで制御するものである。本実施例においては、第一ピン型シリンダ４１・４１が第一ピン型４０に対して付与する押圧力（第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２との差）は一定の大きさとなる。本実施例に係る押圧付与方法は最も単純な制御で行われるものであるため、例えば、成形荷重が小さく、成形割れの可能性が低い（成形性の良好な）小排気量のクランクシャフトを成形する場合に好適である。

図９（ｂ）は第二実施例に係る押圧付与方法について示しており、第一押圧力Ｆ１及び第二押圧力Ｆ２を、それぞれの差を一定に保ちつつ漸増させていくものである。本実施例においても、第一ピン型シリンダ４１・４１が第一ピン型４０に対して付与する押圧力（第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２との差）は一定の大きさとなる。本実施例に係る押圧付与方法は成形初期における第一押圧力Ｆ１及び第二押圧力Ｆ２を低減することにより、初期の成形荷重を低減させることができる。本実施例は例えば、偏心量は小さいがウェッブ剛性の高い中排気量のクランクシャフトを成形する場合に好適である。

図９（ｃ）は第三実施例に係る押圧付与方法について示しており、第一押圧力Ｆ１及び第二押圧力Ｆ２をそれぞれ漸増させていくものである。本実施例においては、第一ピン型シリンダ４１・４１が第一ピン型４０に対して付与する押圧力（第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２との差）は漸増する。本実施例に係る押圧付与方法は偏心力である押圧力を徐々に増大させることができる。本実施例は例えば、成形性が悪く、大きく急激なせん断荷重によって割れが発生するような、偏心量が大きくウェッブ剛性が高いロングストローククランクシャフトを成形する場合に好適である。

上記の如く、本実施形態においては、第一押圧付与手段である左側第一ピン型シリンダ４１Ｌによる第一押圧力Ｆ１と、第二押圧付与手段である右側第一ピン型シリンダ４１Ｒによる第二押圧力Ｆ２と、の差を調整することによって、第一ピン型シリンダ４１・４１が第一ピン型４０に対して付与する押圧力の大きさを決定する構成としている。これにより、第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２とを制御することにより、成形するクランクシャフトの条件に応じて成形条件を変更することが可能となるのである。換言すれば、クランクシャフトの形状や素材の剛性によって、棒状素材Ｗに加える偏心力である押圧力を一定にしたり、あるいは漸増させたりすることができるため、最適な成形条件を選択することができるのである。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係るクランクシャフトの製造装置について、図１０及び図１１を用いて説明する。なお、以下の実施形態において説明するクランクシャフトの製造装置において、前記第一実施形態と共通する部分については、同符号を付してその説明を省略する。

図１０（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施形態に係るピン型２４０は、左右のピン型ブロック２４０ａ・２４０ａをボルト６３・６３で締結することで型締めされ、片側のピン型シリンダ４１のみで押圧される構成としている。このため、本実施形態に係るケース２０２の上部には、ボルト６３・６３を締結する際にドライバを挿入するための孔部２０２ｄ・２０２ｄが開口されている。

また、本実施形態に係るピン型２４０には電磁石６１・６１・・・が内蔵される。そして、それぞれのピン型ブロック２４０ａ・２４０ａが棒状素材Ｗを挟持する際には電磁石６１・６１・・・が互いに引きあう方向に電流を流して型を一体化するのである。一方、それぞれの型を棒状素材Ｗから取外す際には電磁石６１・６１・・・が互いに反発しあう方向に電流を流して型を分割するのである。

また、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施形態に係るジャーナル型２３０は、左右のジャーナル型ブロック２３０ａ・２３０ａをボルト７３・７３で締結することで型締めされ、ケース２０２との間に介挿されるストッパー７５・７５・・・により棒状素材Ｗの偏心時における座屈が防止される。このため、本実施形態に係るケース２０２の上部には、ストッパー７５・７５・・・を挿入するための孔部２０２ｅ・２０２ｅ・・・が開口されている。

また、本実施形態に係るジャーナル型２３０にも電磁石７１・７１・・・が内蔵される。そして、それぞれのジャーナル型ブロック２３０ａ・２３０ａが棒状素材Ｗを挟持する際には電磁石７１・７１・・・が互いに引きあう方向に電流を流して型を一体化するのである。一方、それぞれの型を棒状素材Ｗから取外す際には電磁石７１・７１・・・が互いに反発しあう方向に電流を流して型を分割するのである。

本実施形態においては上記の如く構成することにより、それぞれの型におけるシリンダの本数を削減し、シンプルな構成とすることができる。これにより、各シリンダの制御を同期させる必要がなくなり、クランクシャフトの成形におけるロバスト性を確保することが可能となるのである。また、型開きの際に電磁石を用いてそれぞれの型を分割する構成としているため、クランクシャフトを型から取外す作業に時間がかからず、生産性を向上させるとともに、装置構成をコンパクトにすることができるのである。

１０ 固定型
２０ 可動型
３０ ジャーナル型
４０ 第一ピン型
４１ 第一ピン型シリンダ
５０ 第二ピン型
５１ 第二ピン型シリンダ
１００ クランクシャフトの製造装置
Ｗ 棒状素材

Claims (4)

1. 成形対象となる棒状素材の一端を固定する固定部を有する固定型と、
   前記固定型に対して近接離間可能に配設され、前記棒状素材の他端を固定する固定部を有する可動型と、
   前記固定型と前記可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配設された少なくとも１個のジャーナル型と、
   前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に、前記ジャーナル型を型締めする型締め手段と、
   前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記固定型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能に、かつ、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に、配設されたピン型と、
   前記固定型の固定部を中心とした周方向の位相が前記型締め手段に対してずれて配置され、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に前記ピン型を押圧して前記ピン型をスライドさせる押圧付与手段と、を備える、クランクシャフトの製造装置であって、
   前記棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型と前記可動型とで保持し、前記型締め手段で前記ジャーナル型を型締めすることにより、前記棒状素材のジャーナル部を前記ジャーナル型で挟持し、かつ、前記押圧付与手段で前記ピン型を押圧することにより、前記棒状素材のピン部を前記ピン型で挟持した状態で、
   前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を前記固定型に近接させることにより、前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記押圧付与手段で前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に前記ピン型を押圧して、前記ピン型が前記ピン部を前記偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、
   ことを特徴とする、クランクシャフトの製造装置。
2. 前記押圧付与手段は、前記偏芯方向に第一押圧力で前記ピン型を押圧する第一押圧付与手段と、前記偏芯方向と反対の方向に第一押圧力よりも小さい第二押圧力で前記ピン型を押圧する第二押圧付与手段と、で構成され、
   前記第一押圧付与手段及び前記第二押圧付与手段は、それぞれが独立して前記第一押圧力及び前記第二押圧力を付与可能に構成され、
   前記第一押圧力と前記第二押圧力との大きさの差を調整することによって、前記押圧付与手段が前記ピン型に対して付与する押圧力の大きさを決定する、
   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製造装置。
3. 成形対象となる棒状素材の一端を固定する固定部を有する固定型と、前記固定型に対して近接離間可能に配設され、前記棒状素材の他端を固定する固定部を有する可動型と、前記固定型と前記可動型との間に、前記固定型に対して近接可能に配設された少なくとも１個のジャーナル型と、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に、前記ジャーナル型を型締めする型締め手段と、前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記固定型のそれぞれの間隙に１個ずつ、前記固定型に対して近接可能に、かつ、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向にスライド可能に、配設されたピン型と、前記固定型の固定部を中心とした周方向の位相が前記型締め手段に対してずれて配置され、前記可動型が前記固定型に対して近接離間する方向と直交する方向に前記ピン型を押圧して前記ピン型をスライドさせる押圧付与手段と、を備えるクランクシャフトの製造装置で行う、クランクシャフトの製造方法であって、
   前記棒状素材の両端部のそれぞれを、前記固定型と前記可動型とで保持し、前記型締め手段で前記ジャーナル型を型締めすることにより、前記棒状素材のジャーナル部を前記ジャーナル型で挟持し、かつ、前記押圧付与手段で前記ピン型を押圧することにより、前記棒状素材のピン部を前記ピン型で挟持した状態で、
   前記可動型、前記ジャーナル型、及び、前記ピン型を前記固定型に近接させることにより、前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記押圧付与手段で前記棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に前記ピン型を押圧して、前記ピン型が前記ピン部を前記偏芯方向に押圧することにより、前記ピン部をジャーナル部である前記棒状素材の軸心から偏芯させる、
   ことを特徴とする、クランクシャフトの製造方法。
4. 前記押圧付与手段は、前記偏芯方向に第一押圧力で前記ピン型を押圧する第一押圧付与手段と、前記偏芯方向と反対の方向に第一押圧力よりも小さい第二押圧力で前記ピン型を押圧する第二押圧付与手段と、で構成され、
   前記第一押圧付与手段及び前記第二押圧付与手段は、それぞれが独立して前記第一押圧力及び前記第二押圧力を付与可能に構成され、
   前記第一押圧力と前記第二押圧力との大きさの差を調整することによって、前記押圧付与手段が前記ピン型に対して付与する押圧力の大きさを決定する、
   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製造方法。

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