JP4658781B2 - フィレットロール加工機 - Google Patents

Description

本発明は、例えばクランクシャフト等の棒状のワークにフィレットロール加工を施すフィレットロール加工機に関する。

棒状のワーク、例えば自動車に搭載されるエンジンに用いられるクランクシャフトのクランクピンやジャーナルの隅部外周には、強度確保のため丸み、いわゆるＲがつけられている。この隅Ｒ部にフィレットロール加工機により冷間圧延加工を施して圧縮残留応力を発生させて疲労強度の向上を図るフィレットロール加工が行われている。

フィレットロール加工機は、例えば図７に概念図を示し、図８に要部拡大断面図を示すようにクランクシャフトＷを支持するヘッドストック１０１に設けられたチャック機構１０２及びテールストック１０３の回転センタ１０４と、ヘッドストック１０１及びテールストック１０３の軸心、即ちクランクシャフトＷの回転軸線方向に沿って並設された複数のフィレットロール装置１１０（１個のみ図示）を有している。一方、クランクシャフトＷは、図９に示すように複数のジャーナルｊ、例えば第１〜第５ジャーナルｊ１〜ｊ５と、各ジャーナルの間に配設されたクランクピンｐ及びウェブｂが連続して形成され、各ジャーナルｊの隅部外周に隅Ｒ部Ｒ１、Ｒ２が形成される。

ヘッドストック１０１に設けられるチャック機構１０２は、例えばクランクシャフトＷの基端を把持すると共に図示しない駆動装置によって回転駆動される一方、テールストック１０３は回転センタ１０４をクランクシャフトＷの先端に形成されたセンタ穴に係合してクランクシャフトＷを回転自在に支持する。

フィレットロール装置１１０は、開閉用シリンダ機構によってクランプ及びアンクランプ動作する一対のクランプアーム１１１、１１２を有し、一方のクランプアーム１１１の先端にジャーナルｊの隅Ｒ部Ｒ１、Ｒ２（図８においてはＲ２）に臨むフィレットロール１１３を回転自在に保持するフィレットロール治具１１５が設けられ、他方のクランプアーム１１２に把持ロール１１４を回転自在に軸支する把持ロール治具１１６が設けられている。

このように構成されたフィレットロール加工機において、開閉用シリンダ機構によってクランプアーム１１１、１１２をクランプ動作させてフィレットロール１１３と把持ロール１１４との間でジャーナルｊを回転させることにより、公転及び自転するフィレットロール１１３により隅Ｒ部Ｒ１，Ｒ２にフィレットロール加工が施される。

このようなフィレットロール加工機によって第２ジャーナルｊ２や第３ジャーナルｊ３のように両側に形成された隅Ｒ部Ｒ１、Ｒ２（図９参照）にそれぞれフィレットロール加工する場合には、フィレットロール治具１１５に設けられた各フィレットロール１１３を両隅Ｒ部Ｒ１とＲ２に同時に押接することによって、両隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２から各々フィレットロール１１３に作用する反力が互いに打ち消し合い各隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２に開閉用シリンダ機構からのクランプ力によるフィレットロール１１３からのロール圧力を有効的に付与することができる。

しかし、図９に示すように第１ジャーナルｊ１は、第１ジャーナルｊ１のテールストック１０３側にのみ隅Ｒ部Ｒ２がある。この第１ジャーナルｊ１は片側にしか隅Ｒ部がないので、開閉用シリンダ機構によるクランプ力によって隅Ｒ部Ｒ２にロール圧力を付与すると、クランクシャフトＷの隅Ｒ部Ｒ２からフィレットロール治具１１５に隅Ｒ部のないクランクシャフトＷの軸方向、即ちヘッドストック１０１側に移動させる反力が発生する。

この反力によってフィレットロール治具１１５が第１ジャーナルｊ１の隅Ｒ部Ｒ２から軸方向に逃げてしまうと、フィレットロール１１３によるロール圧力が殆ど隅Ｒ部Ｒ２に付与されず良好なフィレットロール加工が行われない。

この対策として、ヘッドストック１０１に設けられるチャック機構１０２にフィレットロール治具１１５のヘッドストック１０１側の側面１１５ａに当接するバックアップ面板１１８を設け、フィレットロール加工の際に、フィレットロール１１３からフィレットロール治具１１５に作用する反力を、フィレットロール治具１１５の側面１１５ａからバックアップ面板１１８を介してヘッドストック１０１に設けられたチャック機構１０２によって受け止めてフィレットロール１１３によるロール圧力をジャーナルｊ１の隅Ｒ部Ｒ２に付与してフィレットロール加工を行うフィレットロール加工機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２６４０１２号公報

上記特許文献１のフィレットロール加工機によると、上記クランクシャフトＷの第１ジャーナルｊ１のように隅Ｒ部が片側にのみにある場合でも、フィレットロール１１３からフィレットロール治具１１５に作用する反力を、フィレットロール治具１１５からバックアップ面板１１８及びチャック機構１０２を介してヘッドストック１０１によって受け止めることによってフィレットロール１１３によるロール圧力をクランクシャフトＷの隅Ｒ部に付与してフィレットロール加工を行うことができる。

しかし、フィレットロール治具１１５のヘッドストック１０１と対向する側面１１５ａに対向してヘッドストック１０１にバックアップ面板１１８を配置することから、フィレットロール加工を施す隅Ｒ部がヘッドストック１０１側にのみある片フィレットロール加工を施す場合には、開閉用シリンダ機構によるクランプ力によって隅Ｒ部にロール圧力を付与すると、隅Ｒ部からフィレットロール治具１１５にヘッドストック１０１側から離れる方向に移動させる反力が発生し、フィレットロール治具１１５をヘッドストック１０１に設けたバックアップ面板１１８によって受け止めることができず、この反力によってフィレットロール治具１１５が軸方向に逃げてしまい、フィレットロール１１３によるロール圧力が隅Ｒ部に付与されずフィレットロール加工が行われない。同様のことはクランクシャフトに限らず他の棒状のワークに片フィレットロール加工を施す場合にも懸念される。

従って、かかる事情に鑑みなされた本発明の目的は、フィレットロール加工を施す隅Ｒ部がヘッドストック側にのみあり、フィレットロール治具にヘッドストック側から離れる方向の反力が発生する片フィレットロール加工を可能にするフィレットロール加工機を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載のフィレットロール加工機の発明は、棒状のワークの先端を回転センタで支持するテールストックと、上記ワークの基端近傍に形成されたワーク把持部を把持して上記ワークを回転駆動するヘッドストックと、片フィレットロール治具に支持されて上記ワークの基端近傍に形成されたジャーナルの上記基端側に形成された隅Ｒ部にフィレットロール加工を施すフィレットロールと、把持ロール治具に支持されて上記ジャーナルに押接すると共に上記フィレットロールと協働して上記ワークのジャーナルをクランプする把持ロールと、上記ヘッドストックの外周に支持され上記テールストックと反対側にバックアップ面が形成されたバックアップと、上記片フィレットロール治具のテールストック側の側面及び上記バックアップのバックアップ面にそれぞれフィレットロール治具当接部及びバックアップ当接部が当接して上記ワークの軸方向に対する上記片フィレットロール治具の移動を規制するバックアップブロックを備えたフィレットロール治具保持機構とを有すること特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１のフィレットロール加工機において、上記ヘッドストックは、上記ワーク把持部を把持するチャック機構を備え、上記バックアップは、上記チャック機構のチャックボディの外周に沿って延在する環状で周方向に回転自在に支持されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のフィレットロール加工機において、上記フィレットロール治具当接部のフィレットロール治具に当接する接触部に硬質材料の当接部材を配設したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項のフィレットロール加工機において、上記バックアップ当接部のバックアップに当接する接触部に硬質材料の当接部材を配設したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項のフィレットロール加工機において、上記バックアップブロックは、２分割された上記フィレットロール治具当接部を具備するフィレットロール治具保持部材とバックアップ当接部を備えたバックアップ当接部材とを結合して形成されたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項のフィレットロール加工機において、上記フィレットロール治具保持機構は、上記バックアップブロックのフィレットロール治具当接部が上記片フィレットロール治具のテールストック側の側面に当接しバックアップ当接部がバックアップのバックアップ面に当接して上記ワークの軸方向に対する上記片フィレットロール治具の移動を規制するセット位置と、フィレットロール治具当接部及びバックアップ当接部がそれぞれ片フィレットロール治具の上記側面及びバックアップのバックアップ面から離れる後退位置との間で移動させるバックアップブロック移動手段を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６のフィレットロール加工機において、上記バックアップブロックは、上記片フィレットロール治具及びバックアップに対して相対移動可能にフローティング支持されたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６または７のフィレットロール加工機において、バックアップブロックを後退位置からセット位置にセットする前後において、上記フィレットロールと把持ロールとによるクランプ圧を低圧と高圧に切り換えるクランプ圧切り換え制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によると、フィレットロール加工を施す隅Ｒ部がヘッドストック側にのみあり、フィレットロール治具にヘッドストック側から離れる方向の反力が発生する場合であっても、フィレットロール加工の際、フィレットロールから片フィレットロール治具に作用する軸方向の反力は、片フィレットロール治具の側面が当接するバックアップブロックのフィレットロール治具当接部に伝達され、バックアップブロックのバックアップ当接部が当接するバックアップを介してヘッドストックによって受け止められる。これによりワークの軸方向に対する片フィレットロール治具の移動が規制されてフィレットロールによる所期のロール圧力が隅Ｒ部に付与されて良好なフィレットロール加工が行われる。

請求項２の発明によると、バックアップをチャック機構のチャックボディの外周に回転自在に支持することによって、バックアップを容易にヘッドストックに設けることができる。

請求項３の発明によると、フィレットロール治具当接部のフィレットロール治具と当接する接触部に硬質材料の当接部材を配設することによって、耐摩耗性が確保されてバックアップブロックの耐久性が向上する。

請求項４の発明によると、バックアップ当接部のバックアップと当接する接触部に硬質材料の当接部材を配設することによって、耐摩耗性が確保されてバックアップブロックの耐久性が向上する。

請求項５の発明によると、バックアップブロックをフィレットロール治具当接部を備えたフィレットロール治具保持部材と、バックアップ当接部を備えたバックアップ当接部材とによって形成することで、フィレットロール治具保持部材及びバックアップ当接部材を成形性に優れた簡素な形状で実現でき、かつ小型化が図れる。この結果、バックアップブロックの成形性が向上し、製造コストの低減が得られる。

請求項６の発明によると、フィレットロール治具保持機構のバックアップブロックをセット位置に移動させることによってワークの軸方向に対する片フィレットロール治具の移動を規制してフィレットロールによる所期のロール圧力が隅Ｒ部に付与されて良好なフィレットロール加工が行われる一方、バックアップブロックをセット位置から後退位置に移動することによってバックアップブロックに影響されることなくワークをフィレットロール加工機へ装着或いは取り出すことができる。

請求項７の発明によると、バックアップブロックをフローティング支持することによってワークの装着位置にズレがある場合でも容易にバックアップブロックをセット位置に移動することができる。

請求項８の発明によると、フィレットロールと把持ロールによるクランプ圧を低圧にすることで、片フィレットロール治具の移動が若干許容され、容易にバックアップブロックをセット位置に移動することができる。

以下、本発明によるフィレットロール加工機の実施の形態を棒状のワークがクランクシャフトの場合を例に図１乃至図６を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るフィレットロール加工機の全体側面図であり、図２は図１の要部を示すＡ矢視図、図３は図２のＢ部拡大図、図４は図２のＣ−Ｃ線断面図、図５は図４のＤ部拡大図である。また、図６は本実施の形態においてフィレットロール加工が施されるクランクシャフトの説明図である。

本実施の形態においてフィレットロール加工が施されるクランクシャフトＷは、図６に示すように基端側から順に配置された第１〜第４ジャーナルｊ１〜ｊ４と、各ジャーナルｊの間に配設されたクランクピンｐ及びウェブｂが連続して形成されて先端及び基端にそれぞれセンタ穴Ｗａが形成され、かつ基端近傍にワーク把持部Ｗｂが形成されている。本実施の形態では第１ジャーナルｊ１においては隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２のうち基端側の隅Ｒ部Ｒ１にのみフィレットロール加工を施し他方の隅Ｒ部Ｒ２にはフィレットロール加工を施さない片フィレットロール加工となり、他の各第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４は両側の隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２にフィレットロール加工を共に施す両フィレットロール加工となる。

図１及び図２において符号１は基枠であり、基枠１は基部１ａ、基部１ａの端部に立設された複数の側枠１ｂ、基部１ａと対向して側枠１ｂの上部に架設された上枠１ｃを有している。

基枠１の基部１ａにワーク昇降装置９０を隔ててテールストック側架台２及びヘッドストック側架台６が対向配置されている。

テールストック側架台２上にテールストック３が設けられ、テールストック３にその軸方向に移動自在に回転センタ４が配置され、回転センタ４は回転センタ用油圧シリンダ５の伸縮によってその軸心方向に移動する。この回転センタ４がクランクシャフトＷの先端に形成されたセンタ穴Ｗａに係合してクランクシャフトＷの先端を回転自在に支持する。

一方、ヘッドストック側架台６に固設された案内用レール７上に移動可能にスライダ８が載置され、スライダ８は予め設定された数値指令に従いヘッドストック用油圧シリンダ９によって駆動機構を介して案内レール７上をテールストック３と接離する方向に往復移動する。

スライダ８上にヘッドストック１０が設けられている。このヘッドストック１０は、スライダ８上に固定されて軸方向に同心状の中空部１１ａ（図５参照）が貫通する略円筒状の主軸１１を有している。

主軸１１内には、円筒状のスピンドル１２が貫通し、かつベアリング１３によって回転自在に支持されている。主軸１１からテールストック３側に突出するスピンドル１２の先端部１２ａは円板状に拡径される一方、主軸１１の他方に突出する基部１２ｂにタイミングベルト用プーリ１４が取り付けられている。スピンドル１２はタイミングベルト用プーリ１４及びタイミングベルト１５を介して駆動モータ１６によって回転駆動される。

次に、スピンドル１２の先端部１２ａ側に設けられるチャック機構２０について図５によって説明する。

略円筒状に形成されたスピンドル１２の先端部１２ａ側には、先端部２１ａが略円板状に拡径形成された円筒状のジョー２１が、円筒状のガイド２３によってスライド可能に嵌挿して支持され、ジョー２１の基端部はドローバー２４を介在して主軸１１の後端に配設された回転油圧シリンダ２５に連結されている。ジョー２１の先端部２１ａには主軸１１の軸心と平行に延在して突出する回転止めピン２７が圧入されて取り付けられている。

スピンドル１２の先端部１２ａの端部１２ｃにジョー２１の先端部２１ａを主軸１１と同軸上に保持する、いわゆる軸心案内と各種の主軸に対応してチャック機構２０を取り付け可能にする各種主軸への対応を兼ねたアダプタ２９がボルト３０によって取り付けられている。

アダプタ２９の端面に、ジョー２１の先端部２１ａを間隔をもって覆うチャックベース３２がボルト３１によって取り付けられている。このチャックベース３２の中央には主軸１１と同軸上に円筒状のホルダ２６が貫通するホルダ貫通孔３２ｂが開口し、かつジョー２１に設けられた回転止めピン２７の先端に嵌合するピン挿入孔３２ｃが穿設されている。回転止めピン２７の先端がピン挿入孔３２ｃに嵌入することによってジョー２１の回転が防止される。更に端面３２ａにはスペーサ挿入孔３２ｄが穿設されている。

チャックベース３２の端面３２ａにコレット３３がボルト３４によって取り付けられている。コレット３３は、チャックベース３２の端面３２ａに取り付けられてホルダ２６の外周を囲むリング状の基部３３ａと、基部３３ａから薄肉のコレットベント部３３ｂを介して内周がクランクシャフトＷの基部に形成されたワーク把持部Ｗｂを把持するオステーパ３３ｃが延設されている。オステーパ３３ｃは、外周がその先端側からスピンドル１２側に移行するに従って漸次大径になるテーパ状、換言するとヘッドストック１０側からテールストック３側に移行するに従って小径になる先細のテーパ状であって、コレットベント部３３ｂ及びオステーパ３３ｃは、放射状のすり割りによって複数に分割されて撓み易く形成されている。

コレットホルダ３５がコレット３３の外周を囲むように配置されている。コレットホルダ３５は、内周にコレット３３の基部３３ａの外周に摺接可能に嵌合するコレットガイド部３５ｂが形成された基部３５ａ、及び基部３５ａから延設されてコレット３３のオステーパ３３ｃの外周に、ヘッドストック１０側からテールストック３側に移行するに従って小径になるテーパ状の内周が圧接及び嵌合可能なメステーパ３５ｃが一体形成されている。更に、コレットホルダ３５の基部３５ａが、チャックベース３２に穿設されたスペーサ挿入孔３２ｄに摺動自在に嵌挿されたスペーサ３６を介在させて連結ボルト３７によってジョー２１の先端部２１ａに結合されている。これらコレット３３とコレットホルダ３５によってクランクシャフトＷの基端近傍に形成されたワーク把持部Ｗｂをチャックするコレットチャックを構成している。

ホルダ２６の内周にはスリーブ２６ａを介して持ち込みセンタ４０を軸方向にスライド自在に支持し、かつスプリング３９によって持ち込みセンタ４０を、その先端がホルダ２６の先端から突出する方向、即ちテールストック３側に付勢している。

この構成により、回転油圧シリンダ２５によりドローバー２４を介してジョー２１をテールストック３側からヘッドストック１０側に引くことによってコレットホルダ３５が連動して同方向に移動し、コレットホルダ３５の先端に形成されたメステーパ３５ｃの内周がコレット３３のオステーパ３３ｃの外周に圧接してオステーパ３３ｃを縮径してワーク把持部Ｗｂをチャックし、かつ回転油圧シリンダ２５によってドローバー２４を介してジョー２１をテールストック３側に押し出し移動させることによってメステーパ３５ｃによる縮径が解除乃至緩和されてオステーパ３３ｃが拡径してワーク把持部Ｗｂをアンチャックする。なお、コレットホルダ３５には微細な切粉や異物等を排出する通路が形成されている。

これらコレット３３及びコレットホルダ３５は、ボルト４３によってチャックベース３２に取り付けられて主軸１１と同心状に延在する略円筒状のチャックボディ４２によって囲まれて収容されている。

チャックボディ４２の先端外周に、取付ボルト５０によって取り付けられるリング状の基部５１ａ及び基部５１ａの外周から主軸１１側に延在する円筒状に形成されたベアリング保持部５１ｂが一体形成された断面略Ｌ字状で環状に連続するバックアップホルダ５１が同軸心上に設けられている。

一方、内周がチャックボディ４２の外周との間に間隙を有して配置されてバックアップホルダ５１の基部５１ａと対峙する円板状のバックアップ本体５２ａ及びバックアップ本体５２ａの外周からテールストック３側に延在する円筒状に形成されたベアリング保持部５２ｂが一体形成された断面略Ｌ字状でチャックボディ４２の外周に沿って環状に延在するバックアップ５２を有している。このバックアップ５２は、バックアップホルダ５１のベアリング保持部５１ｂとベアリング保持部５２ｂとの間にラジアルベアリング５３が介在してバックアップホルダ５１内にバックアップ本体５２ａに形成された平面状のバックアップ面５２ｃが突出した状態でバックアップ５２がバックアップホルダ５１内に周方向に回転自在に支持されて収容されている。これによりバックアップ５２をチャック機構２０を介して容易にヘッドストック１０に設けられる。

バックアップ５２のバックアップ本体５２ａのガイド面５２ｄと対向するバックアップホルダ５１の基部５１ａのガイド面５１ｄに硬質材からなる平板で環状のガイド５４が張設されている。この対向するガイド５４とバックアップ５２のガイド面５２ｄとの間に環状のリテーナ５６に転動自在に保持された転動体となる複数のローラ５７からなるスラストベアリング５５が介装されている。なお、符号５８はラジアルベアリング５３をベアリング保持部５１ｂに保持するベアリング押さえである。

図１〜図３に示すように基枠１の上枠１ｃには、クランクシャフトＷの第１〜第４ジャーナルｊ１〜ｊ４に対応して第１〜第４フィレットロール装置６１−１〜６１−４が設けられている。

第１ジャーナルｊ１の隅Ｒ部Ｒ１にフィレットロール加工を施す第１フィレットロール装置６１−１は、開閉用シリンダ機構６２によってクランプ及びアンクランプ動作する一対のクランプアーム６３、６４を有し、一方のクランプアーム６３の先端に第１ジャーナルｊ１の隅Ｒ部Ｒ１に臨むフィレットロール６６を回転自在に保持する片フィレットロール加工用の第１フィレットロール治具（片フィレットロール治具）６５−１が設けられ、他方のクランプアーム６４に第１ジャーナルｊ１に押接する把持ロール６８を回転自在に保持する第１把持ロール治具６７−１が設けられている。開閉用シリンダ機構６２によってクランプアーム６３、６４をクランプ動作させてフィレットロール６６と把持ロール６８との間でクランクシャフトＷの第１ジャーナルｊ１をクランプした状態でクランクシャフトＷを回転させることによりフィレットロール６６を公転及び自転させてフィレットロール６６により第１ジャーナルｊ１の隅Ｒ部Ｒ１にフィレットロール加工が施される。この開閉用シリンダ機構６２のクランプ動作による第１フィレットロール治具６５−１のフィレットロール６６と第１把持ロール治具６７−１の把持ロール６８による第１ジャーナルｊ１のクランプ力は、図示しない制御盤及び油圧回路等から構成されるクランプ圧切り換え制御手段による開閉用シリンダ機構６２の切換制御によって、フィレットロール６６及び把持ロール６８がそれぞれ隅Ｒ部Ｒ１及び第１ジャーナルｊ１に極めて小さな接触圧で接触する低圧の第１クランプ力と、通常のフィレットロール加工に要求されるフィレットロール圧となる高圧の第２クランプ力に切り換えることができる。

第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４の各隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２にフィレットロール加工を施す第２〜第４フィレットロール装置６１−２〜６１−４も同様に開閉用シリンダ機構６２によってクランプ及びアンクランプ動作する一対のクランプアーム６３、６４を有し、一方のクランプアーム６３の先端に対応する第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４の隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２にそれぞれ臨むフィレットロール６６を回転自在に支持する両フィレットロール加工用のフィレットロール治具（両フィレットロール治具）６５−２〜６５−４が設けられ、他方のクランプアーム６４に把持ロール６８を回転自在に保持する第２〜第４把持ロール治具６７−２〜６７−４が設けられている。第２〜第４フィレットロール装置６１−２〜６１−４の各開閉用シリンダ機構６２によってそれぞれのクランプアーム６３、６４をクランプ動作させて各フィレットロール６６と把持ロール６８との間でクランクシャフトＷの第２〜第４ジャーナル部ｊ２〜ｊ４をそれぞれクランプした状態でクランクシャフトＷを回転させることにより各フィレットロール６６を公転及び自転させて各フィレットロール６６により第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４の隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２にフィレットロール加工が施される。

更に、基枠１の上枠１ｃには、第１フィレットロール装置６１−１の第１フィレットロール治具６５−１の軸方向移動を規制して第１フィレットロール治具６５−１を保持するフィレットロール治具保持機構７０が設けられている。

フィレットロール治具保持機構７０は、図２乃至図４に示すように、昇降用油圧シリンダ７２及び一対の昇降用ガイド７３によって上枠１ｃに吊下支持されて水平方向に延在するベース部７１を有し、昇降用シリンダ７２の昇降動作によって昇降用ガイド７３に案内されてベース部７１は上昇位置と下降位置との間で昇降する。

ベース部７１にバックアップブロック８０を退避位置とセット位置との間で移動させるバックアップブロック移動手段が設けられている。バックアップブロック移動手段は、ベース部７１の下面に設けられて水平方向に延在する案内レール７４を有し、この案内レール７４にヘッドストック１０のチャックボディ４２に配設されたバックアップホルダ５１と接離する水平方向に往復移動自在にスライダ７５が支持され、スライダ７５の先端にバックアップブロック８０が設けられており、バックアップブロック８０にスライダ７５を介してシリンダロッド先端が接続固定されたバックアップブロック用油圧シリンダ７６がベース部７１に配設されて構成されている。ベース部７１に配設されたバックアップブロック用油圧シリンダ７６の伸縮動作によって案内レール７４に案内されるスライダ７５を介してバックアップブロック８０が図３に一点鎖線８０ａで示す後退位置と実線で示すセット位置との間で往復移動する。

なお、バックアップブロック８０等を支持するベース部７１を昇降用油圧シリンダ７２及び昇降用ガイド７３を介して上枠１ｃに吊下支持することによってベース部７１の支持剛性が抑制されバックアップブロック８０の揺動が若干許容される、いわゆるフローティング支持構造が採用されている。すなわち、バックアップブロック８０は、第１フィレットロール治具（片フィレットロール治具）６５−１、及びバックアップ５２に対して相対移動可能にフローティング支持される。また、通常使用時には昇降用油圧シリンダ７２によりベース部７１は下降位置に保持された状態で、バックアップブロック用油圧シリンダ７６の伸縮動作によってバックアップブロック８０が後退位置とセット位置との間で往復移動し、メンテナンス等の際にはバックアップブロック８０を後退位置に保持した状態で昇降用油圧シリンダ７２によりベース部７１を上昇位置に上昇させてバックアップブロック８０を図３に二点鎖線８０ｂで示すように退避させて作業スペースを確保することによって作業性の向上を図っている。

バックアップブロック８０は、図３乃至図５に示すようにスライダ７５に結合されるフィレットロール治具保持部材８１及びフィレットロール治具保持部材８１の側面８１ａに取付ボルト８８によって結合されるバックアップ当接部材８５を主要部として構成される。

フィレットロール治具保持部材８１は、図３及び図４に示すように基端がスライダ７５に取付ボルト（図示せず）によって結合されている。フィレットロール治具保持部材８１の先端側には、バックアップブロック８０がセット位置において第１フィレットロール治具６５−１を間隙を有して収容するフィレットロール治具収容部８２ａ及びバックアップホルダ５１を間隙を有して収容するバックアップホルダ収容部８２ｂが連続して切欠形成され、フィレットロール治具収容部８２ａに連続して第１フィレットロール治具６５−１と第２フィレットロール治具６５−２との間に間隙をもって挿入可能で第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａに側面８３ａが対向するフィレットロール治具当接部８３が延設されたブロック状に形成されている。

フィレットロール治具当接部８３の先端はクランクシャフトＷとの当接を回避すべく円弧状に凹設され、第１フィレットロール治具当接部８３における第１フィレットロール治具６５−１との接触部となる側面８３ａにフィレットロール治具当接部８３の先端に沿って円弧状に連続する硬質材料からなる平板状の当接部材８４が第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａに当接及び摺接可能に張設されている。この当接部材８４の端縁にテーパ状の面取りが施されている。この硬質材料からなる当接部材８４を配設することによってフィレットロール治具当接部８３の耐摩耗性を確保してフィレットロール治具当接部８３の耐久性の向上を図っている。

バックアップ当接部材８５は、基部が取付ボルト８８によってフィレットロール治具保持部材８１のバックアップホルダ収容部８２ｂ側の側面８１ａに結合された板状であって、フィレットロール治具保持部材８１から突出する先端側に側面８６ａがバックアップ５２のバックアップ面５２ｃと対向するバックアップ当接部８６が形成されている。バックアップ当接部８６の先端はチャックボディ４２との当接を回避すべく円弧状に凹設され、バックアップ５２との接触部となる側面８６ａにはバックアップ当接部８６の先端に沿って円弧状に連続する硬質材料からなる平板状の当接部材８７がバックアップ５２のバックアップ面５２ｃと当接及び摺接可能に張設されている。この当接部材８７の端縁にテーパ状の面取りが施されている。この硬質材料からなる当接部材８７を配設することによってバックアップ当接部８６の耐摩耗性を確保してバックアップ当接部材８５の耐久性の向上を図っている。

また、２分割されて取付ボルト８８によって互いに結合されるフィレットロール治具保持部材８１と、バックアップ当接部材８５とによってバックアップブロック８０を形成することで、フィレットロール治具保持部材８１及びバックアップ当接部材８５を成形性に優れた簡素な形状で実現でき、かつ小型化することが可能になる。この結果、バックアップブロック８０の成形性が向上し、製造コストの低減が得られる。

このように構成されたバックアップブロック８０は、フィレットロール治具収容部８２ａ及びバックアップホルダ収容部８２ｂを隔ててフィレットロール治具当接部８３とバックアップ当接部８６が対向する平面視略コ字状に形成され、セット位置においてフィレットロール治具当接部８３に張設された当接部材８４を第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａに当接すると共にバックアップ当接部８６に張設された当接部材８７をバックアップ５２のバックアップ面５２ｃに当接することによって、第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａとバックアップ５２のバックアップ面５２ｃにおける軸方向の離反が規制される。

また、後退位置においてフィレットロール治具当接部８３及びバックアップ当接部８６がそれぞれ第１フィレットロール治具６５−１及びバックアップ５２から離れ、バックアップブロック８０に影響されることなくクランクシャフトＷをテールストック３とヘッドストック１０との間に装着或いは取り出すことができる。

なお、テールストック側架台２とヘッドストック側架台６の間に配置されるワーク昇降装置９０は、テールストック３とヘッドストック１０との間にクランクシャフトＷを供給すると共に搬出するリフタである。

次に、このように形成されたフィレットロール加工機の作動について説明する。

センタ穴Ｗａが形成された先端側をテールストック３側に、基端となるワーク把持部Ｗｂ側をヘッドストック１０側となるように延在させてクランクシャフトＷをワーク昇降装置９０上に載置して準備し、ワーク昇降装置９０によりクランクシャフトＷをその軸心がテールストック３の軸心及び主軸１１の軸心、即ち回転センタ４及び持ち込みセンタ４０の軸心より若干下方位置まで上昇させる。

このクランクシャフトＷを持ち上げた状態で回転センタ用油圧シリンダ５の伸長によって回転センタ４を前進させる。回転センタ４の前進によって回転センタ４がクランクシャフトＷのセンタ穴Ｗａを拾いクランクシャフトＷの先端を若干持ち上げながら前端位置まで回転センタ４を移動させる。

次に、ヘッドストック用油圧シリンダ９の伸長によってスライダ８上に配置されたヘッドストック１０を前進させる。ヘッドストック１０の前進によって主軸１１に保持された持ち込みセンタ４０の先端がクランクシャフトＷの基端に形成されたセンタ穴Ｗａを拾いクランクシャフトＷの軸心を水平に保持する。

更に、主軸１１を前進させると、持ち込みセンタ４０を付勢するスプリング３９が縮小して持ち込みセンタ４０がその位置に保持された状態でチャック機構２０がクランクシャフトＷの基端部を覆うように前進し、クランクシャフトＷのワーク把持部Ｗｂはコレット３３の先端に形成されたオステーパ３３ｃ内に円滑に挿入される。

次に、回転油圧シリンダ２５によってドローバー２４を引き込む。ドローバー２４の引き込みにより、ドローバー２４に連結されたジョー２１を介して、ジョー２１にスペーサ３６を介在してボルト３７によって連結されたコレットホルダ３５が連動して主軸１１の方向に移動し、コレットホルダ３５のメステーパ３５ｃの内周面によってコレット３３のオステーパ３３ｃの外周面を押圧し、オステーパ３３ｃの内径を収縮させる。このオステーパ３３ｃの縮径によってクランクシャフトＷのワーク把持部Ｗｂをチャック、即ち把持し、クランクシャフトＷと主軸１１がコレット３３、チャックベース３２等を介して連結状態となり、クランクシャフトＷとスピンドル１２との間のトルク（回転力）及びスラスト荷重の伝達が可能になり、且つ、ベアリング１３を介してヘッドストック１０でスラスト荷重を受けることが可能になる。

続いて、第１フィレットロール装置６１−１の開閉用シリンダ機構６２によりクランプアーム６３、６４を閉じ、第１ジャーナルｊ１の端部に形成された隅Ｒ部Ｒ１とウェブｂとの間に第１フィレットロール治具６５−１及び第１把持ロール治具６７−１を挿入して、第１フィレットロール治具６５−１に支持されたフィレットロール６６を隅Ｒ部Ｒ１に接触させかつ第１把持ロール治具６７−１の把持ロール６８を第１ジャーナルｊ１の周面に接触する低圧の第１クランプ力Ｐ１で第１ジャーナルｊ１をクランプする。このとき第１フィレットロール治具６５−１の挿入にあたりフィレットロール６６は第１フィレットロール治具６５−１に遊びをもって支持されていることから、隅Ｒ部Ｒ１に倣いながら入り込む。

同様に、第２〜第４フィレットロール装置６１−２〜６１−４の各開閉用シリンダ機構６２により各クランプアーム６３、６４を閉じ、第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４の各端部に形成された各ウェブｂ間にそれぞれ第２〜第４フィレットロール治具６５−２〜６５−４及び第２〜第４把持ロール治具６７−２〜６７−４を挿入して、第２〜第４フィレットロール治具６５−２〜６５−４に支持された各フィレットロール６６を第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４の端部に形成された各隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２に接触させ、かつ第２〜第４把持ロール治具６７−２〜６７−４の各把持ロール６８を第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４の周面に接触する低圧力の第１クランプ力Ｐ１で第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４をクランプする。このとき第２〜第４フィレットロール治具６５−２〜６５−４の挿入にあたり各フィレットロール６６はそれぞれ各隅Ｒ部Ｒ１、Ｒ２に倣いながら入り込む。

続いて、フィレットロール治具保持機構７０のバックアップブロック用油圧シリンダ７６の伸長動作によってバックアップブロック８０を後退位置からセット位置に前進移動させる。

このバックアップブロック８０の前進移動に伴って、図５に示すようにフィレットロール治具保持部材８１の先端側に形成されたフィレットロール治具当接部８３が、その側面８３ａに張設された当接部材８４のテーパ状に形成された端縁８４ａ側から当接部材８４が第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａに摺接誘導されつつ第１フィレットロール治具６５−１と第２フィレットロール治具６５−２との間に挿入して当接部材８４が第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａに接する一方、バックアップ当接部材８５の先端側に形成されたバックアップ当接部８６が、その側面８６ａに張設された当接部材８７のテーパ状に形成された端縁８７ａ側から当接部材８７がバックアップ５２のバックアップ面５２ｃに摺接誘導されつつ前進移動して当接部材８７がバックアップ５２のバックアップ面５２ｃに接する。このバックアップブロック８０の前進移動にあたりバックアップブロック８０を支持するベース部７１を昇降用油圧シリンダ７２及び昇降用ガイド７３を介して上枠１ｃに吊下支持することによってベース部７１の支持剛性が抑制されてフローティング支持され、かつ低圧でクランプされた第１フィレットロール治具６５−１の移動が若干許容されることから、バックアップブロック８０が当接部材８４及び８７が摺接する第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａ及びバックアップ５２のバックアップ面５２ｃに倣って揺動してバックアップブロック８０を円滑にセット位置に移動することができる。

これにより第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａとバックアップ５２のバックアップ面５２ｃが軸方向両側からフィレットロール治具当接部８３とバックアップ当接部８６によって挟持されて第１フィレットロール治具６５−１がバックアップ５２から軸方向に離反するのが規制される。

このバックアップブロック８０によって第１フィレットロール治具６５−１の軸方向移動が規制され、かつ第１〜第４フィレットロール治具６５−１〜６５−４にそれぞれ支持されたフィレットロール６６が対応する隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２に納まった状態から、第１〜第４フィレットロール装置６１−１の各開閉用シリンダ機構６２によってクランプアーム６３にクランプ動作させると、各クランプアーム６４が引き寄せられ、把持ロール治具６７−１に支持された把持ロール６８がそれぞれ第１〜第４ジャーナルｊ１〜ｊ４の周面に当接する。これにより第１フィレットロール治具６５−１のフィレットロール６６が隅Ｒ部Ｒ１に圧接して第１ジャーナルｊ１をクランプし、第２〜第４フィレットロール治具６５−２〜６５−４の各フィレットロール６６がそれぞれ各隅Ｒ部Ｒ１、Ｒ２に圧接して第２〜第４ジャーナルｊ２〜ｊ４をクランプする。

ここで、片フィレットロール加工を施す第１フィレットロール装置６１−１においては、このクランプ力Ｐに応じてフィレットロール６６にロール圧力Ｆ１と分力Ｆ２、換言すると軸方向の反力Ｆ２が発生し、第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａがフィレットロール治具保持部材８１のフィレットロール治具当接部８３に張設された当接部材８４に反力Ｆ２で押し付けられて接触し、フィレットロール６６は所定のロール角に保持されると共に、フィレットロール治具保持部材８１、及び、このフィレットロール治具保持部材８１と一体結合されたバックアップ当接部材８５を介してバックアップ当接部材８５のバックアップ当接部８６に張設された当接部材８７が反力Ｆ２でバックアップ５２のバックアップ面５２ｃに押し付けられて接触し、スラストベアリング５５を介してチャックボディ４２に結合されたバックアップホルダ５１によって受け止められる。なお、バックアップ５２は、ラジアルベアリング５３及びスラストベアリング５５によってチャックボディ４２に設けられたバックアップホルダ５１に回転自在に支持されることから、スピンドル１２の回転によりチャックボディ４２及びコレット３３等を介してクランクシャフトＷを円滑に回転させることができる。

続いて、駆動モータ１６によってスピンドル１２を回転駆動する。スピンドル１２の回転によってチャックベース３２及びコレット３３等を介してクランクシャフトＷを回転駆動すると共に、第１〜第４フィレットロール装置６１−１〜６１−４の各開閉用シリンダ機構６２によりクランプアーム６３と６４によるクランプ力を徐々に高圧の第２クランプ力Ｐ２に高め、所要のロール圧力によるフィレットロール６６によって各隅Ｒ部Ｒ１及びＲ２にフィレットロール加工を施す。

このフィレットロール加工の際、第１フィレットロール装置６１−１のクランプアーム６３、６４のクランプ力Ｐを所期のロール圧力Ｆ１となるようにクランプ力Ｐ２に高めるに従って、第１フィレットロール治具６５−１に作用する反力Ｆ２は比例して高まるが、第１フィレットロール治具６５−１の側面６５−１ａが当接部材８４を介在してフィレットロール治具当接部８３に反力Ｆ２で押し付けられ、この反力Ｆ２がフィレットロール治具保持部材８１と一体結合されたバックアップ当接部材８５及び当接部材８７からスラストベアリング５５を介してチャックボディ４２に結合されたバックアップホルダ５１によって受け止められる。そして、この反力Ｆ２は、チャックボディ４２、チャックベース３２、アダプタ２９、スピンドル１２、ベアリング１３等を介してヘッドストック１０によって受け止められる。これにより、第１フィレットロール治具６５−１の軸方向の移動が規制されて第１フィレットロール治具６５−１が軸方向に逃げることが確実に防止され、フィレットロール６６による所期のロール圧力Ｆ１が隅Ｒ部Ｒ１に付与されて良好なフィレットロール加工が行われる。

クランクシャフトＷのフィレットロール加工が終了すると、駆動モータ１６によるスピンドル１２の回転を停止してクランクシャフトＷの回転を停止し、第１〜第４フィレットロール装置６１−１〜６１−４の各開閉用シリンダ機構６２によって各フィレットロール６６及び把持ロール６８によるクランクシャフトＷのクランプを解除する。

そして、フィレットロール治具保持機構７０のバックアップブロック用油圧シリンダ７６の縮小動作によってバックアップブロック８０をセット位置から後退移動させる。このバックアップブロック８０の後退移動に伴ってフィレットロール治具当接部８３が第１フィレットロール治具６５−１と第２フィレットロール治具６５−２との間から抜け出し、かつバックアップ当接部８６に設けられた当接部材８７がバックアップ５２から離れてバックアップブロック８０が後退位置に停止する。

続いて、回転油圧シリンダ２５によりドローバー２４を押動してコレット３３及びコレットホルダ３５によるクランクシャフトＷのチャックを解除し、回転センタ用油圧シリンダ５により回転センタ４を後退させ、かつヘッドストック用油圧シリンダ９によってヘッドストック１０を後退させてクランクシャフトＷをワーク昇降装置９０上に載置し、フィレットロール加工が終了したクランクシャフトＷをワーク昇降装置９０によってフィレットロール加工機から搬出する。

従って、このように構成されたフィレットロール加工機によると、フィレットロール加工の際、片フィレットロール加工を施す第１フィレットロール治具６５−１のワークの軸方向に対する移動が規制されて第１フィレットロール治具６５−１が軸方向に逃げることが確実に防止され、フィレットロール６６による所期のロール圧力Ｆ１が隅Ｒ部Ｒ１に付与されて良好なフィレットロール加工が行われる。

なお、上記実施の形態ではクランクシャフトＷの隅Ｒ部にフィレットロール加工を施す場合を例に説明したが、クランクシャフトＷに限定されることなくカムシャフト等の隅Ｒ部にフィレットロール加工を施す等、他の棒状ワークのフィレットロール加工に適用することもできる。

本発明の実施の形態に係るフィレットロール加工機の全体側面図である。 図１のＡ矢視図である。 図３は図２のＢ部拡大図である。 図４は図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図５は図４のＤ部拡大図である。 本実施の形態においてフィレットロール加工が施されるクランクシャフトの説明図である。 従来のフィレットロール加工機の概念図である。 図７の要部拡大断面図である。 クランクシャフトの説明図である。

符号の説明

３ テールストック
４ 回転センタ
１０ ヘッドストック
２０ チャック機構
４２ チャックボディ
５１ バックアップホルダ
５２ バックアップ
５２ｃ バックアップ面
６１−１〜６１−４ 第１〜第４フィレットロール装置
６３、６４ クランプアーム
６５−１ 第１フィレットロール治具（片フィレットロール治具）
６５−２〜６５−３ 第２〜第４フィレットロール治具（両フィレットロール治具）
６６ フィレットロール
６７−１〜６７−４ 第１〜第４把持ロール治具
６８ 把持ロール
７０ フィレットロール治具保持機構
７１ ベース部（バックアップブロック移動手段）
７４ 案内レール
７５ スライダ
７６ バックアップブロック用油圧シリンダ（バックアップブロック移動手段）
８０ バックアップブロック
８１ フィレットロール治具保持部材
８１ａ 側面
８３ フィレットロール治具当接部
８３ａ 側面
８４ 当接部材
８５ バックアップ当接部材
８６ バックアップ当接部
８７ 当接部材
Ｗ クランクシャフト（棒状ワーク）
Ｗｂ ワーク把持部
ｊ１〜ｊ４ 第１〜第４ジャーナル
Ｒ１、Ｒ２ 隅Ｒ部

Claims (8)

1. 棒状のワークの先端を回転センタで支持するテールストックと、
   上記ワークの基端近傍に形成されたワーク把持部を把持して上記ワークを回転駆動するヘッドストックと、
   片フィレットロール治具に支持されて上記ワークの基端近傍に形成されたジャーナルの上記基端側に形成された隅Ｒ部にフィレットロール加工を施すフィレットロールと、
   把持ロール治具に支持されて上記ジャーナルに押接すると共に上記フィレットロールと協働して上記ワークのジャーナルをクランプする把持ロールと、
   上記ヘッドストックの外周に支持され上記テールストックと反対側にバックアップ面が形成されたバックアップと、
   上記片フィレットロール治具のテールストック側の側面及び上記バックアップのバックアップ面にそれぞれフィレットロール治具当接部及びバックアップ当接部が当接して上記ワークの軸方向に対する上記片フィレットロール治具の移動を規制するバックアップブロックを備えたフィレットロール治具保持機構と、
   を有すること特徴とするフィレットロール加工機。
2. 上記ヘッドストックは、上記ワーク把持部を把持するチャック機構を備え、
   上記バックアップは、上記チャック機構のチャックボディの外周に沿って延在する環状で周方向に回転自在に支持されたことを特徴とする請求項１に記載のフィレットロール加工機。
3. 上記フィレットロール治具当接部のフィレットロール治具に当接する接触部に硬質材料の当接部材を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載のフィレットロール加工機。
4. 上記バックアップ当接部のバックアップに当接する接触部に硬質材料の当接部材を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィレットロール加工機。
5. 上記バックアップブロックは、
   ２分割された上記フィレットロール治具当接部を具備するフィレットロール治具保持部材とバックアップ当接部を備えたバックアップ当接部材とを結合して形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィレットロール加工機。
6. 上記フィレットロール治具保持機構は、
   上記バックアップブロックのフィレットロール治具当接部が上記片フィレットロール治具のテールストック側の側面に当接しバックアップ当接部がバックアップのバックアップ面に当接して上記ワークの軸方向に対する上記片フィレットロール治具の移動を規制するセット位置とフィレットロール治具当接部及びバックアップ当接部がそれぞれ片フィレットロール治具の上記側面及びバックアップのバックアップ面から離れる後退位置との間で移動させるバックアップブロック移動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィレットロール加工機。
7. 上記バックアップブロックは、上記片フィレットロール治具及びバックアップに対して相対移動可能にフローティング支持されたことを特徴とする請求項６に記載のフィレットロール加工機。
8. バックアップブロックを後退位置からセット位置にセットする前後において、上記フィレットロールと把持ロールとによるクランプ圧を低圧と高圧に切り換えるクランプ圧切り換え制御手段を備えたことを特徴とする請求項６または７に記載のフィレットロール加工機。
   

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