JP4335536B2 - 環状形状の被加工物を機械加工する装置 - Google Patents

Description

本発明は、分割ボアが形成されることになっている環状形状の被加工物部分を少なくとも含む被加工物を機械加工する装置に関する。このような被加工物の実例としては、コンロッド、環状形状ハウジング部等がある。

ＥＰ-０-３９６ ７９７号

ＥＰ-０-６６１ １２５号

ＤＥ４４４２０６２Ａ１号 分割ボアが形成されることになっている環状形状の被加工物部分（例えば、取外し可能なベアリングカバーを有するコンロッド）を少なくとも有する被加工物を、金属切削によって加工する方法が知られている。上記分割ボア及び該ボアの分割ラインにおける被加工物部分の求められる精度によっては、従来の方法は、比較的複雑で経済的ではない。

このため、破断分割(fracture-splitting)法及び破断分割装置として知られている加工方法が開発されており、上記環状形状の被加工物は、少なくとも一つの予め設定された破壊点が設けられて分割され、あるいは、被加工物部分は、上記ボアの内周部に分離力を加える破断分割装置によって完全に取り除かれる。この技術により、精密な破断分割被加工物部材または互いに対応する被加工物領域は、破断面に形成された微少歯面によって形成される。

そのような破断分割装置は、一般に、上記環状形状の構成部材によって形成された上記ボアに係合する拡大ジョーまたは拡大ブッシュの形をした分離装置を備える。一般に、分離ジョー構造は、上記拡大ジョーの一方が、本質的に半円形である断面を有し、ほとんど固定されており、他方が移動可能である２つの部材を備える。分離機構、例えば、上記分離ジョー等の間で駆動されるウェッジによって、上記分離ジョーは、上記ボアの径方向に互いに離れて押圧される。また、分離ブッシュ構造は、円形断面で王冠の形をしたスリットであるブッシュを有し、該スリットによって形成されたそのブッシュ部分は、マンドレル等の駆動によって、弾性的に曲げるようにして径方向外側に分離することができる。上記拡大ジョー及び拡大ブッシュは共に、一般に金属でできている。

拡大ジョーを用いた破断分割方法及び破断分割装置は、例えば、欧州特許第０,３９６,７９７号明細書や同第０,６６１,１２５号明細書に開示されている。分離ブッシュを用いた破断分割方法及び破断分割装置は、例えば、独国特許出願公開第４,４４２,０６２号明細書を引用することができる。

また、一般に、環状形状の１個構成または複数個構成の被加工物、あるいは、各用途に適合している軸受材で形成されている、１個構成のベアリング（例えばクローズドベアリング）または複数個構成のベアリング（例えば、割軸受）を有する機械の構成部材のボアを設けることが知られている。該軸受材が、分離された軸受胴または軸受ブッシュの形で上記ボア内に挿入され、例えば、該ボア内にろう付けまたは接着される構造、および軸受材が、鋳造、遠心鋳造、繊維鋳造、ロールオン、回転接合クラッディング、蒸着、スパッタリングまたは電気めっき法によって適用されて、該ボアの壁部に接続される変形例が存在する。概して軸受によって作られる、剛性及び嵌合精度に関する高い要求に基づいて、割軸受構造の製造は、特に非常に複雑である。それらの軸受は、更に、相当な仕上げ工程を要する。要するに、割軸受構造は、かなりコストがかかる。

発明の概要
本発明は、少なくとも一つの環状形状の被加工物部分を有する被加工物が、分割ボア及び軸受を備えること、およびそれらが高品質の最終製品が得られることを可能にする、新規の機械加工装置を考案する目的または技術的問題に基づいている。

上述の目的は、請求項１の特徴を有する本発明の装置によって解決される。

分割ボアが形成されることになっている少なくとも一つの環状形状の被加工物部分を有する被加工物を機械加工する装置であって、
前記環状形状の被加工物部分を破断分割し、分割ボアによって、互いに対応する破断分割被加工物部材を形成する破断分割装置と、
破断分割被加工物の分割ボアの内周に、少なくとも一つの閉じた環状の平坦な支持材層を施す、平坦な支持材のためのアプリケータと、
被加工物部材の閉じた環状の平坦な支持層を破断分割する、前記平坦な支持材層のための破断分割装置であって、該装置が、被覆された分割ボアによって形成された開口部内に軸方向に挿入することができ、かつその全領域にわたって環状形状の平坦な支持材層の内周に適用することができる少なくとも一つの弾力的に変形可能な分離及び支持体を有する破断分割装置とを備える装置。

以下、追加的なデザイン上の特徴及び別の効果を有する、本発明の一つの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

以下の工程は、上述した目的のために実行されるが、必ずしも以下の順序である必要はない。
最初に、まだ分割されていないコンロッドボアを含み、後のコンロッドカバーのためのネジ穴が該コンロッドに形成されている、該コンロッドビレットの予備的処理が実施される。本実施例においては、この作業工程は、有底穴の機械加工、および上記カバーのネジ接続のための内部ネジ山の機械加工を含む。そして、例えばレーザによって、上記基礎的なボアの内周に、径方向の２つの切り欠きが設けられ、それにより、予め設定された破壊点を形成する。

このようにして予め準備された上記ビレットは、破断分割装置内で更に機械加工され、該装置内において、上記コンロッドカバーは、上記基礎的なボアの内周に分離力を加えることにより、上記予め設定された破壊点を通り、従って該基礎的なボアを通る破断分割面に沿って分割される。例えば、従来の装置を、拡大ジョー、拡大ブッシュまたは破壊マンドレルを備えている破断分割装置として用いてもよい。

破壊分割被加工物部材、すなわち、上記コンロッドカバー及び残りのコンロッド体は、後に再び組み付けられ、ネジ接続によって、分離可能であるがしっかりと接続される。
そして、公知の平坦支持材のアプリケータ装置によって、既に分割されているコンロッドビレットの分割された基礎的なボアの内周に、平坦な支持材が施される。該平坦な支持材（ここでは、軸受メタル）は、例えば、押し出し鋳込み法によって施され、該分割された基礎的なボアの内周上に、比較的薄く閉じた環状形状の平坦な支持材層を形成する。この実施形態においては、単一の層が施されるのみであるが、本発明は、この工程において、複数の平坦な支持材層が施される変形例も包含する。

正当な判断基準に基づかないが、故意の支持応力から外れる上記基礎的なボアの表面への機械適応力のための比較的堅固な接続を有する上記平坦な支持材層の完成後、該平坦な支持材層は、仕上げ処理を受ける。一般に、該平坦な支持材は、完全に均一に施すことができず、大抵はわずかに波形になって不均一であるが、結果として精密な軸受寸法にもっていかなければならないので、仕上げ処理は必要である。

使用する上記支持材により、上記仕上げ工程を省略してもよい場合も考えられる。
上記接続は、上記コンロッドカバーとコンロッド体との間のネジ接続を外すことにより、再び分離される。この処理において、該ネジ接続は、完全に取り外すことができ、あるいは、部分的に緩めるだけでもよい。上記支持材用途により、先の破断分割処理により完全に分離されている上記コンロッドカバー及びコンロッド体は、上記平坦な支持材層により先に分割されている上記基礎的なボアを貫通する破断分割面の内縁領域において再び接続されることになる。

この状態において、上記コンロッドビレットは、第２の破断分割処理を受け、分離力が、上記環状形状の閉じた平坦な支持材層の内周全体に加えられ、該層は、平坦な支持材層の破断分割装置により上記支持材を噴霧することによって形成されており、該装置は、以下に詳細に説明する。同時に、上記平坦な支持材層は、上記ボアの開口の内周から前面に沿って弾性的に支持されている（すなわち、上記層の内周から外側へ向かって径方向に作用する）。また、上記基礎的なボアに隣接する上記平坦な支持材層の側部は、該基礎的なボアの上記被加工物材の方へ圧迫され、それは、ある程度組み合わされた分離及び支持効果によりそれに対して施される。

従って、上記平坦な支持材層は、上記平坦な支持材層の破断分割装置によって、２つの環状形状の半体に破断分割され、上記コンロッドカバーは、それによって再び、上記コンロッド体から完全に分離される。上記平坦な支持材層を貫通する破断分割面は、それによって、第１の破断分割工程において形成された、既に存在している破断分割面の直接的連続部を形成する。このことを実施するために、上記平坦な支持材層上の予め設定された破壊点の先の適用は、原則として必要ない。上記支持及び圧迫効果は、分断が完了するまで、本質的に維持される。それによりそのような効果を得ることができる的確な手段は、本発明による上記装置と共に、以下に詳細に説明する。

上記平坦な支持材層の仕上げが、早い段階において実行されなかった場合には、現今において、すなわち、上述したような方法で、上記コンロッドカバーと上記コンロッド体とをネジで固定することにより組付けて分離可能に接続した後に実施することもできる。

以下、本発明に係わる装置について説明する。
上記初期の被加工物、例えば、まだ１個構成である上記コンロッドビレットを破断分割するための上記破断分割装置、および上記平坦な支持材のアプリケータについては、それらの装置構成部材に関する説明は、ここでは省略する。

添付図面は、上記閉じた環状形状の平坦な支持材層の破断分割を、詳細に上述したような方法で実行することができる、上記平坦な支持材層の破断分割装置の可能な実施形態の概略的かつ極端に単純化した側面図を示す。
該図から理解できるように、平坦な支持材層の破断分割装置２は、加工すべきコンロッドビレット６が、その上に平らに置かれ、あるいは保持されまたは固定される支持体またはベース４を備える。明確化のため、対応する保持またはクランプ固定部、およびコンロッドカバー６．２及びコンロッド体６．４のネジ接続部は、図示していない。また、平坦な支持材層の破断分割装置２は、分割されかつ被覆された基礎的なボア１０によって形成された上記コンロッドのボア内に、即ち、環状形状の平坦な支持材層１２の内周１６内に軸方向に挿入することができ、かつその全表面で平坦な支持材層１２の内周１６に充当することができる、弾性的拡大及び支持体８（以下、支持体８と呼ぶ）を備えている。この実施例においては、支持体８の下面は、支持体４上に支えられている。支持体８は、上記コンロッドのボアの開口部内に緩く挿入されるか、あるいは、支持体４に固定される。後者の場合、コンロッド６の該ボアの開口部は、その後、固定配置された支持体８で塞がれる。原則として、支持体８は、平坦な支持材層１２によって形成されたリング内の分離位置決め装置によって配置してもよく、および／または、ダイ２２に固定してもよい。

支持体８は、エラストマー材で本質的に形成され、かつ上記ボアの軸１４に対して回転対称で、円筒形または樽状の形状を有する、弾性圧縮可能体８．２を有する。基礎的なボア１０の軸方向で測定した弾性体８の高さＨまたは上記ボアの開口部は、基礎的なボア１０または上記平坦な支持材層の上記リングの軸方向深さＴよりも大きい。非拡大状態の支持体８を示す図から分かるように、支持体８は、既に、上記コンロッドのボア、または環状形状の平坦な支持材層１２の内周１６によって画定される空間に本質的に完全に充填されている。上記拡大状態の場合、支持体８は、その後前記空間を完全に塞ぐ。

本実施例においては、弾性圧縮可能体８．２は、中実体として形成されている。しかし、該弾性圧縮可能体は、中空体として形成してもよい。該圧縮可能体が、中実体あるいは中空体としてデザインされているかどうかに関係なく、該圧縮可能体は、異なる弾性および／または強度を有する構造を有してもよく、また、該弾性圧縮可能体は、コア、肩部、センタリング補助部、固定手段、または同一または異なる材質からなるものを有してもよい。これにより、それぞれの適用、即ち、閉じた環状形状の平坦な支持材層１２の内周１６全体に対する、支持体８またはそのボディの全面の適用のために要する変形特性や一定の押圧及び拡大特性に適合する弾性を得ることができる。

また、平坦な支持材層の破断分割装置２が、弾性体８またはその弾性圧縮可能体８．２上で、基礎的なボア１０の軸１４方向に作用する加圧装置１８を有することが図から分かる。本実施形態においては、この加圧装置１８は、その下面２４を解して弾性体８の上面、例えば、上記コンロッドの開口部から突出するその上方部分に作用させることができる引込み及び伸長可能なダイ２２を有する油圧シリンダ２０を有する。しかし、油圧加圧装置の代わりに、機械式、空気式、電気式、電磁式、電動油圧式加圧装置やそれらを組み合わせた形のものも、本発明の主旨に沿って可能である。

ダイ２２が低下して、その底面２４は、（上記支持体がダイ２２に固定されており、支持体８が好ましくは支持体又は基体４に対して圧迫される実施形態においては、）予め準備されたコンロッドビレット６の平坦な支持材層１２の破断分割のために、弾性体８を圧迫する（本発明の上記方法に関する上述の説明を参照）。弾性体８またはその弾性圧縮可能体８．２は、それにより圧縮されて、平坦な支持材層１２によって形成された上記リング内で、あるいは、上記コンロッドのボアの開口部内において、上記軸方向及び径方向に変形する。それにより、弾性体８の全面は、閉じた環状形状の平坦な支持材層１２の内周１６に充当される。

弾性体８またはその弾性圧縮可能体８．２は、それにより、径方向の分離力を平坦な支持材層１２に対して働かせると共に、上記ボアの開口部の内側から（すなわち、層１２の内周１６から径方向外側へ）、平坦な支持材層１２の全面を弾性的に支持し、また更に、基礎的なボア１０に隣接する平坦な支持材層１２の面を、層１２が施される、基礎的なボア１０の被加工物材の方へ圧迫する。材質のパラメータや平坦な支持材層１２の厚さ及び被加工物６の保持状態から具体的に分かる所定の分離力が得られた場合、平坦な支持材層１２は、２つの環状形状の半体に破断分割され、コンロッドカバー６．２は、それにより、再び、コンロッド体６．４から完全に分離される。分断処理が完了すると、ダイ２２が引っ込められて、弾性圧縮可能体８が解放される。この処理において、弾性圧縮可能体８は、弾性的に変形した後、再び、その初期の形態を得る。

弾性体８の圧力印加は、上述の実施形態においては、一方側からのみ行われたが、本発明は、弾性体８が上記ボアの両側から圧縮される、支持体４への対応する逆の力を与える相互作用を伴う変形例も包含する。この場合、第２のダイ２２を有する第２の油圧シリンダ２０を設けなければならず、支持体４は、それに応じて凹部を備えなければならない。このような場合、ボア１０の軸方向で測定した弾性体８の高さ又は厚さは、荷重がかけられていないときに、弾性体８が、上記ボアの開口部の両側から突出するように、適切に選択しなければならない。加工すべきコンロッド６の支持体４上での平坦な配置の代わりに、コンロッド６が縁を下にして立てて保持され、かつダイ２２が水平方向に移動されることも可能であろう。

本発明は、本発明の主旨の一般的な説明として役に立つのみである上述の実施形態に限定されない。本発明による上記装置は、保護範囲内で、上述したもの以外の他の形態をとってもよい。具体的には、本願明細書中の上記装置は、特許請求の範囲の各個別の特徴の組合せに相当する特徴を有することが可能である。

上述したように、本発明による上記装置の場合、予め設定された破壊点が設けられていることは、上記平坦な支持材層を破断分割することにとって基本的に必要ではないが、本発明は、とりわけ薄い平坦な支持材層および／またはとりわけ粘着性の支持材に対するこの可能性を包含する。そのような予め設定された破壊点の適用は、上記平坦な支持材層の形成後であって該層の破断分割前に適切に行わなければならない。機械加工処理で上記平坦な支持材層を分割することが可能である。本発明の上記装置によれば、上記平坦な支持材層は、少なくとも部分的に機械加工により分割してもよく、残りの部分は、その後、破断分割してもよい。

特に、本発明に係る上記装置が、適当な作動要素や制御および／または自動制御装置を備えることも可能である。本発明の範囲内において、上記平坦な支持材層の破断分割装置は、加工すべき上記被加工物のための適切な保持体、クランプ装置および／または案内装置を更に有してもよい。

上記の実施形態の弾性分離及び支持体は、弾性圧縮可能体としてデザインされているが、本発明は、該弾性分離及び支持体が、上記平坦な支持材層の内周によって画定される空間を完全に充たす、弾性的に膨張可能な中空体を有するような構造も包含する。そのような中空体も、一つまたはそれ以上のエラストマー材からなることが好ましい。該中空体は、上記ボアの外形及び寸法に相応じて適合する形状を有する。球状、円筒形または樽形状の中空体が、特に適していることが分かっている。上記中空体が、非膨張状態において、対応する被加工物のボアよりも著しく小さい寸法を有してもよいことを考慮しなければならない。該中空体の内部空間は、適切に、内部の加圧装置に接続される。ガス状または液状の媒体は、該中空体を膨張させるための内部圧力を生成するのに特に適している。上記弾性膨張可能な中空体の動作の態様は、本質的に、上記弾性圧縮可能体の態様に一致する。

上記平坦な支持材層の破断分割装置の弾性圧縮可能体及び弾性膨張可能な中空体が、上記被加工物のボアの軸に対して、対称的または円形の断面を有することは、必ずしも必要なことではない。また、該当中空体は、圧縮または膨張状態時に、非対称的または不均一な断面を有してもよく、および／または、特に、得るべき上記環状形状の平坦な支持材層の破断分割面の領域における断面内で、異なる径方向の寸法を有してもよい。上記弾性圧縮可能体は、例えば、楕円形の断面形状を有してもよく、その長い断面の軸は、上記平坦な支持材層の後の破断分割面に沿って本質的に伸びている。これにより、当該弾性変形可能体において得るべき平坦な支持材層の一定の変形、分離、支持及び圧迫特性が可能になる。

上記支持材のための上述した噴霧装置の代わりに、上記平坦な支持材のアプリケータ装置が、平坦な支持材鋳造、遠心鋳造、繊維鋳造、ロールオン、回転接合クラッディング、蒸着、電気めっき装置等を備えてもよい。
請求項における参照数字、上記説明及び図面は、本発明のより良い理解のためのみに役に立つものであり、保護範囲の限定として理解すべきではない。

本発明の実施に適している、本発明いよる装置の平坦な支持材層のための破断分割装置の概略的な、非常に単純化し、かつ部分的にカットした側面図。

符号の説明

参照符号一覧
２…平坦な支持材層のための破断分割装置，４…支持体／ベース，６…コンロッドのビレット／被加工物，６．２…コンロッドカバー，６．４…コンロッド体，８…弾性変形可能な分離及び支持体，８．２…８の弾性圧縮可能体，１０…基礎的なボア／コンロッドのボア，１２…環状形状の平坦な支持材層，１４…ボアの軸，１６…１２の内周，１８…加圧装置，２０…１８の油圧シリンダ，２２…１８のダイ，２４…２２の底面，Ｈ…８の高さ，Ｔ…ボア１０の軸方向深さ，

Claims (7)

1. 分割ボア（１０）が形成されることになっている少なくとも一つの環状形状の被加工物部分を有する被加工物（６）を機械加工する装置であって、
   前記環状形状の被加工物を破断分割し、分割ボア（１０）によって、互いに対応する破断分割被加工物部材（６．２、６．４）を形成する破断分割装置と、
   破断分割被加工物部材（６．２、６．４）の分割ボア（１０）の内周に、少なくとも一つの閉じた環状の平坦な支持材層（１２）を施す、平坦な支持材のためのアプリケータと、
   被加工物部材（６．２、６．４）の閉じた環状の平坦な支持層（１２）を破断分割する、前記平坦な支持材層のための破断分割装置（２；８、８．２、１８、２０、２２、２４）であって、該装置（２）が、被覆された分割ボア（１０）によって形成された開口部内に軸方向に挿入することができ、かつその全領域にわたって環状形状の平坦な支持材層（１２）の内周（１６）に適用することができる少なくとも一つの弾力的に変形可能な分離及び支持体（８）を有する破断分割装置とを備える装置。
2. 弾力的に変形可能な分離及び支持体（８）が、環状形状の平坦な支持材層（１２）の内周（１６）によって画定される空間を本質的に完全に充填し、かつボア（１０）の軸方向深さ（Ｔ）よりも大きい、ボア（１０）の軸方向で測定した高さ（Ｈ）を有する、弾力的圧縮可能体（８．２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 弾力的圧縮可能体（８．２）が、本質的に円筒形または樽形の形状を有することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 弾力的圧縮可能体（８．２）が、少なくともエラストマー材を含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
5. 平坦な支持材層のための破断分割装置（２）が、弾力的圧縮可能体（８．２）に作用する加圧装置（１８；２０、２２）を有することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１に記載の装置。
6. 前記弾力的に変形可能な分離及び支持体が、環状形状の平坦な支持材層（１２）の内周（１６）によって画定される空間を本質的に完全に充填する弾力的に膨張可能な中空体を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 前記中空体の内部空間が、内部の加圧装置に接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。

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