JP4471674B2 - クランクシャフトミラー - Google Patents

Description

本発明は、エンジンなどに用いられるクランクシャフトを切削加工するクランクシャフトミラーに関するものである。

一般に、この種のクランクシャフトにおけるメインジャーナルおよびピンジャーナルの切削加工にはクランクシャフトミラーが用いられる。このクランクシャフトミラーは、ベッド上に設けられワークの両端部を支持する２基のワークヘッドと、両ワークヘッド間に配されてワークを加工するカッタユニットと、加工中にワークが振れないように挟持するワークレストとを備え、これらワークヘッド、カッタユニットおよびワークレストをワークの軸方向（ベッドの長手方向）に移動自在に設けて構成されている。

このクランクシャフトミラーにおいて、前記カッタユニットおよびワークレストはいずれも、ベッドの長手方向に移動自在なサドル上に、相互間の相対位置を一定に保った状態で固定されており、このサドルの移動に伴って両者が共に移動される（特許文献１参照）。

ところが、このようにカッタユニットとワークレストとの相対位置を固定した場合には、加工すべきワークの種別に応じて最適位置でワークを挟持することができないという問題点がある。例えばＶ６型エンジンやＶ８型エンジンに用いられるクランクシャフトにおいては、重量バランスの関係から両端部に位置するカウンタウエイトの厚みが厚くなっていて、ジャーナル間のピッチが異なっているが、カッタユニットとワークレストとの相対位置が固定されたクランクシャフトミラーでは、チャックに近接したジャーナルをワークレスト無しで加工することが必要となって、例えばＶ６型エンジンの場合、２工程での加工が行えず、加工工程が３工程になってしまう。

このような問題点に対処するために、従来、カッタユニット〜ワークレスト間の距離を可変にしてフレキシブルな加工に対応できるようにしたものがいろいろと提案されている。

例えば特許文献２に開示されたクランクシャフトミラーにおいては、カッタユニットとワークレストとをそれぞれ別個のスライドに装着して各スライドを別個の駆動手段にて移動させることにより、カッタユニット〜ワークレスト間の距離を可変にできるように構成されている。

また、特許文献３に開示されたクランクシャフトミラーにおいては、カッタユニットとワークレストとの間に切離し自在な連結機構を設け、この連結機構によりカッタユニットとワークレストとを連結した状態で、カッタユニットの駆動モータにより両者を一体的に移動させ、ワークレストを所定位置に移動させた後、連結機構を解放してワークレストとカッタユニットとを切離し、カッタユニットのみをワークの加工位置まで移動させるように構成されている。

特開平６−３２０３１９号公報 特開平１０−７１５１８号公報 特開平６−２９７２２１号公報

しかしながら、前記特許文献２のようにワークレストをカッタユニットとは別のスライドに装着したものでは、ワークレストを移動させるための大掛かりな駆動手段が必要になってその設置スペースが必要になり、装置全体の大型化、高コスト化が避けられないという問題点がある。

一方、前記特許文献３のようにカッタユニットを移動させる駆動手段を利用してワークレストを移動させるようにすれば、ある程度の省スペース化を図ることはできるものの、ワークレスト全体を移動させる点では前記特許文献２のものと変わりがなく、駆動手段が大掛かりになるのは避けられず、やはり特許文献２に開示されたものと同様の問題点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、安価かつコンパクトな機構でカッタユニットとワークレスト間の距離を調整できるようにし、それによって加工工程の短縮化を図ってフレキシブルな加工を容易に実現することのできるクランクシャフトミラーを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるクランクシャフトミラーは、
ワークを支持するワークヘッドと、ワークを加工するカッタユニットと、加工中のワークを挟持するワークレストとをワークの軸方向に移動自在に設けてなるクランクシャフトミラーにおいて、
前記ワークレストは、本体フレームと、この本体フレームに軸支される一対の支軸を中心に回動されて相互に開閉自在な一対のクランパと、このクランパを開閉させる駆動手段と、前記クランパを前記本体フレームに対して前記支軸の軸方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、ワークレストが、本体フレームと、移動手段によりその本体フレームに対して支軸の軸方向に移動自在なクランパとを備えた構成とされているので、ワークレスト全体を移動させなくても、クランパのみを移動させることにより、言い換えればコンパクトかつ安価な機構によりカッタユニットとワークレストとの間の距離を容易に変更することができる。こうして、カッタユニットとワークレストとの相対位置が自由に変更できるので、例えばＶ６型エンジンのクランクシャフトのようなワークであっても、より少ない加工工程での加工を実現することができ、フレキシブルな加工に対応することができる。

次に、本発明によるクランクシャフトミラーの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るクランクシャフトミラーの全体斜視図が示されている。

本実施形態のクランクシャフトミラー１は、ベッド２上に互いに対向するように２基のワークヘッド３，３が設置され、これらワークヘッド３，３間に２基のカッタユニット４ａ，４ｂが設置され、各ワークヘッド３，３の対向面にワーク（図示せず）をクランプするチャック５がそれぞれ配されて構成されている。

各カッタユニット４ａ，４ｂは、ベッド２の長手方向（Ｖ軸方向）に移動自在なサドル６を備えるとともに、このサドル６上にＶ軸と直交するＹ軸方向（奥行方向）へ移動自在なスライド７を備えている。そして、これらスライド７には、一端部が支軸８に支承されるとともに、他端部がそのスライド７上に設置された揺動機構９により上下方向（Ｘ軸方向）に揺動されるスイングヘッド１０が装着されている。

前記各スイングヘッド１０内にはカッタドラムモータ１１により回転されるカッタドラム１２が設けられ、各カッタドラム１２の内周面にはカッタ１２ａが取り付けられている。

また、各カッタユニット４ａ，４ｂのサドル６には、互いに対向するようにワークレスト１３が設けられている。これらワークレスト１３は、前記各カッタ１２ａでワークのメインジャーナル、ピンジャーナルおよびカウンタウエイトの外周面を加工する際に、その加工部に隣接するメインジャーナルをクランプして支持する役目をする。なお、片方のカッタユニットのサドルにのみワークレスト１３が設けられる場合もある。

次に、前記ワークレスト１３の詳細構造について、図２〜図４を参照しつつ説明する。ここで、図２は本実施形態のワークレストの正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。

本実施形態のワークレスト１３は、下部がボールねじ軸１４に螺合されてベッド２上をＶ軸方向に移動自在な本体フレーム１５を備えている。この本体フレーム１５の中央部には開口部１６が設けられ、この開口部１６の一端側には前記本体フレーム１５に一対の支軸１７，１７Ａが設けられ、これら支軸１７，１７Ａを中心にして一対のクランパ１８，１８Ａが相互に開閉自在に回動できるようにされている。このクランパ１８，１８Ａの開閉は、一方側（図２で下側）のクランパ１８の基端部と本体フレーム１５との間に取り付けられる油圧シリンダ（駆動手段）１９の伸縮作動により行われる。なお、このクランパ１８の開閉操作部の詳細構造については後述する。

各クランパ１８，１８Ａの対向面の略中央部には半円状の切欠部１８ａ，１８ａが形成され、クランパ１８，１８Ａが閉じたときにその切欠部１８ａに設けられるレストパッド２０にてワークのメインジャーナルが支持されるようになっている。

一方、前記クランパ１８，１８Ａの開放端側にはそれらクランパ１８，１８Ａを閉合状態にクランプするクランプ機構２１が配されている。このクランプ機構２１は、上下に互いに離間して設けられる一対のガイドレール２２，２２に案内されてワーク中心に向けて接離自在に移動されるクランプジョー２３と、このクランプジョー２３の中央部に形成される角孔２３ａ内に配されて前記本体フレーム１５に固定されるクランプシリンダ２４を備え、このクランプシリンダ２４のピストンロッド２４ａの先端がクランプジョー２３に取り付けられることで、前記クランプシリンダ２４の伸縮作動によってクランプジョー２３がワーク中心に向けて進退動されるようになっている。

前記クランプジョー２３のクランパ１８，１８Ａ側の端部には上下一対の脚部２３ｂ，２３ｂが突出形成され、各脚部２３ｂの内側には押圧パッド２５が取り付けられている。また、前記クランパ１８，１８Ａの開放端側の外側にはクランプパッド２６，２６がそれぞれ取り付けられ、クランパ１８，１８を閉合状態にしてクランプパッド２６，２６が押圧パッド２５，２５にて押圧されることで、クランパ１８，１８Ａが閉合状態で保持できるようにされている。

本実施形態のワークレスト１３においては、クランパ１８，１８Ａが本体フレーム１５に対して、移動手段により支軸１７，１７Ａの軸方向（ベッド２の長手方向）に移動できるような構造が採られている。以下、この構造について図３および図４によって説明する。なお、以下においては一方側のクランパ１８について説明するが、他方側のクランパ１８Ａについても略同じ構造である。

図３に示されるように、前記支軸１７はその中心軸部に有底穴が設けられることによってシリンダ部２７が形成され、このシリンダ部２７の内周面に摺接するように円柱状の摺動体（ピストン）２８が配されるとともに、このシリンダ部２７の開口部が蓋体２９にて覆われて構成されている。そして、このシリンダ部２７には２系統の圧油通路が形成され、各圧油通路が、シリンダ部２７と摺動体２８との摺動面に形成されるチャンバー３０，３１にそれぞれ開口することで、シリンダ部２７、言い換えれば支軸１７に対して摺動体２８がその支軸１７の軸方向に移動できるようにされている。なお、これらシリンダ部２７と摺動体２８との摺接面には、オイルシールとしてのピストンシール並びにダストシールとしてのＵパッキン等が介挿されている。

前記摺動体２８にはロッド３２が固着され、このロッド３２の先端部には、両端部に鍔部３３ａ，３３ａを有する嵌合片３３が固着されている。一方、前記シリンダ部２７の外周面には、一端部に歯部３４ａを有する駆動ギア３４の内周面が摺接され、この駆動ギア３４の中央部が前記クランパ１８に固着されている。また、前記駆動ギア３４の他端部には連結板３５が固着され、この連結板３５の中心部に形成された透孔３５ａに対して前記嵌合片３３が所定の間隙を存して嵌挿されている。

こうして、摺動体２８がシリンダ部２７内を支軸１７の軸方向に往復動されると、嵌合片３３の鍔部３３ａに係合している連結板３５が往復動され、これにより駆動ギア３４およびクランパ１８が往復動される。なお、図３中、符号３６にて示されるのは、切粉等の侵入を防止するために本体フレーム１５に取り付けられた覆いである。

ここで、前記駆動ギア３４は、図２に示されるように、隣接するクランパ１８Ａの従動ギア３４Ａと噛合されており、これにより油圧シリンダ１９の伸張操作時に各クランパ１８，１８Ａが連動して図２の実線位置から仮想線位置まで開作動されるようになっている。この場合、駆動ギア３４が回動しても連結板３５と嵌合片３３とが所定の間隙を有して枢着されているので、連結板３５は嵌合片３３に対して自由に回動される。なお、クランパ１８側の嵌合片３３とクランパ１８Ａ側の嵌合片３３とは、連結杆３７により相互に連結されている。このような連結杆３７を設けることで、クランパ１８，１８Ａが移動手段により支軸１７，１７Ａの軸方向に移動するとき、同じ動きができるとともに、各嵌合片３３の回り止めが確実に行えるという効果がある。

一方、このようなクランパ１８，１８Ａに対して、クランプ機構２１のクランプジョー２３は、クランパ１８，１８Ａの移動範囲の全範囲でそれらクランパ１８，１８Ａをクランプできるように、その厚みが従来のものに比べて厚く形成されている。

また、図４に示されるように、油圧シリンダ１９のロッド１９ａ先端に取り付けられるヨーク３８の先端のピン３８ａに、クランパ１８の基端部がスライド機構３９を介して取り付けられている。このようにして、クランパ１８が移動しても、油圧シリンダ１９によるそのクランパ１８の開閉動作を支障なく行うことができる。

以上のように構成されているので、加工すべきワークの種別に応じて、カッタユニット４ａ，４ｂとワークレスト１３のクランパ１８，１８Ａとの間の相対位置を変更したい場合には、シリンダ部２７のチャンバー３１（もしくはチャンバー３０）内に圧油を供給して摺動体２８を支軸１７の軸方向に摺動させると、これに伴ってクランパ１８が摺動されるとともに駆動ギア３４が摺動される。こうして、本体フレーム１５に対するクランパ１８の相対位置が変更され、ワークに対するクランパ１５の位置を容易に変更することができる。このとき、クランパ１５の位置が変更されても、クランプジョー２３が所要の厚みを有しているので、クランパ１８のクランプパッド２６，２６がクランプジョー２３の押圧パッド２５，２５に常に対向した位置にあるので、このクランプジョー２３によってクランパ１８，１８Ａの閉合状態を確実にクランプすることができる。この結果、Ｖ６型もしくはＶ８型エンジンのクランクシャフトのようなワークであっても、より少ない加工工程での加工を実現することができ、フレキシブルな加工に対応することが可能となる。

図５には、本発明の他の実施形態に係るワークレストの断面図が示されている。なお、本実施形態において、図３に示される先の実施形態と共通もしくは対応する部分には図に同一符号を付し、その詳細な説明を省略することとする。

本実施形態のワークレスト１３'においては、支軸１７'が、下部支軸１７ａとその下部支軸１７ａの上端部を覆うように設けられる上部支軸１７ｂとにより構成されている。下部支軸１７ａの外周面には、中央部に設けられる段部４０によって大径の第１摺動面４１と小径の第２摺動面４２とが形成され、上部支軸１７ｂの外周面には前記第１摺動面４１と略同径の第３摺動面４３が形成されるとともに、この上部支軸１７ｂの下部支軸１７ａ寄りの外周面に段部４４が形成されている。一方、駆動ギア３４'の中央部内周側には突出部４５が形成され、この突出部４５の内周面（第４摺動面４６）が前記第２摺動面４２と摺接するようにされるとともに、前記第１摺動面４１と摺接する第５摺動面４７および第３摺動面４３と摺接する第６摺動面４８が設けられている。

また、前記突出部４５の一端面（図５で上面）と上部支軸１７ｂの段部４４との間にチャンバー３０が形成されるとともに、前記突出部４５の他端面（図５で下面）と下部支軸１７ａの段部４０との間にチャンバー３１が形成され、これらチャンバー３０，３１にそれぞれ圧油通路が開口するようにされている。

このように構成されているので、チャンバー３１（もしくはチャンバー３０）内に圧油を供給して駆動ギア３４'を支軸１７'の軸方向に摺動させると、これに伴ってクランパ１８が摺動される。こうして、本体フレーム１５に対するクランパ１８の相対位置が変更され、ワークに対するクランパ１５の位置を容易に変更することができ、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図６には、本発明の更に他の実施形態に係るワークレストの断面図（ａ）および平面図（ｂ）が示されている。なお、本実施形態においても、先の実施形態と共通もしくは対応する部分には図に同一符号を付し、その詳細な説明を省略することとする。

前記各実施形態においては、油圧シリンダ方式によって駆動ギア３４，３４'を移動・位置決めするものとしたが、本実施形態では、サーボモータを用いて駆動ギア３４を移動・位置決めするように構成したものである。

本実施形態のワークレスト１３"においては、各クランパ１８，１８Ａの中間部に位置するように、本体フレーム１５に対しＬ字形の支持フレーム４９を介してサーボモータ５０が取り付けられ、このサーボモータ５０の駆動軸５０ａに駆動ねじ５１が設けられ、この駆動ねじ５１に螺合するナット部５２が、クランパ１８側の嵌合片３３とクランパ１８Ａ側の嵌合片３３とを連結する連結杆３７に取り付けられている。

また、支軸１７"，１７Ａ"にはそれぞれ摺動体２８'，２８'が嵌挿され、これら摺動体２８'，２８'が支軸１７"，１７Ａ"に対して摺動されることで、駆動ギア３４、従動ギア３４Ａが移動されるようになっている。

本実施形態においては、サーボモータ５０が正逆回転されることで、駆動ギア３４，３４Ａが支軸１７"，１７Ａ"の軸方向に摺動され、これによってクランパ１８，１８Ａが摺動される。このような構成によれば、サーボモータ５０が用いられていて駆動ねじ５１の回転位置が任意に決定できるので、クランパ１８，１８Ａの移動・位置決めを無段階に行うことができるという利点がある。

本発明の一実施形態に係るクランクシャフトミラーの全体斜視図 本実施形態のワークレストの正面図 図２のＡ−Ａ断面図 図２のＢ−Ｂ断面図 本発明の他の実施形態に係るワークレストの断面図 本発明の更に他の実施形態に係るワークレストの断面図（ａ）および平面図（ｂ）

符号の説明

１ クランクシャフトミラー
３ ワークヘッド
４ａ，４ｂ カッタユニット
１２ カッタドラム
１３，１３'，１３" ワークレスト
１５ 本体フレーム
１７，１７Ａ，１７'，１７"，１７Ａ" 支軸
１８，１８Ａ クランパ
１９ 油圧シリンダ（駆動手段）
２３ クランプジョー
２８，２８' 摺動体
３４，３４' 駆動ギア
５０ サーボモータ

Claims (1)

1. ワークを支持するワークヘッドと、ワークを加工するカッタユニットと、加工中のワークを挟持するワークレストとをワークの軸方向に移動自在に設けてなるクランクシャフトミラーにおいて、
   前記ワークレストは、本体フレームと、この本体フレームに軸支される一対の支軸を中心に回動されて相互に開閉自在な一対のクランパと、このクランパを開閉させる駆動手段と、前記クランパを前記本体フレームに対して前記支軸の軸方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とするクランクシャフトミラー。

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