JP4756174B2 - ワーク加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの一方端部を把持する一方のチャック装置と、ワークの他方端部を把持する他方のチャック装置とを有する工作機械を用いたワーク加工方法に関するものであり、特にクランクシャフトの生産ラインに適用して好適なワーク加工方法に関する。

エンジンの機構部品であるソリッドタイプのクランクシャフトは、通常、鍛造によって製造されたクランクシャフト素材を、工作機械を用いて切削・研削することにより製造され、複雑な形状を呈しているクランクシャフトを加工製造するには、種々の工作機械を用いた数多くの加工工程を必要としている。

因みに、図２０に示す一般的なクランクシャフトＳは、周知のように所定数のジャーナル(メインジャーナル)Ｊ１〜Ｊ５、ピン(クランクピン)Ｐ１〜Ｐ４、バランスウェイトが一体に結合されたアーム(クランクアーム)Ａ１〜Ａ８を具備しており、フロント側端部(図中の左方端部)にはタイミングプーリやトーショナルダンパ等の取り付けられるフロントシャフトＦが形成され、リヤ側端部(図中の右方端部)にはフライホイール等の取り付けられるリヤフランジ(出力側フランジ)Ｒが形成されている。

ここで、鍛造により製造されたクランクシャフト素材から、ピンＰ１〜Ｐ４の中仕上げ加工工程までを実施する生産ラインは、通常、図２１に示す如くセンタリングマシンＭ１、フロント側用旋盤Ｍ２、リア側用旋盤Ｍ３、シャフト加工機の第１クランクシャフトミラー(ピンミラー)Ｍ４、ターンターンブローチＭ５、および第２クランクシャフトミラー(ピンミラー)Ｍ６の、計６台の工作機械によって構成されており、クランクシャフト素材Ｓ′を工作機械Ｍ１〜Ｍ６に順次搬入することにより、所期形状のクランクシャフトＳが加工製造される。

すなわち、先ず、センタリングマシンＭ１において、クランクシャフト素材Ｓ′のフロント側端面およびリア側端面が平面加工されるとともに、これらフロント側端面およびリア側端面に各々センタ穴が形成される。

次いで、フロント側用旋盤Ｍ２において、フロントシャフトＦおよびジャーナルＪ１の外周面と、アームＡ１の外側面とが旋削加工されたのち、リア側用旋盤Ｍ３において、リアフランジＲの外周面と外側面とが旋削加工される。

ここで、上記フロント側用旋盤Ｍ２およびリア側用旋盤Ｍ３における加工工程は、クランクシャフト素材Ｓ′のフロント側とリア側とに、それぞれクランプ部を形成するための工程であることは言うまでもない。

次いで、第１クランクシャフトミラー(ピンミラー)Ｍ４において、ジャーナルＪ２〜Ｊ５の外周面と、ピンＰ１〜Ｐ４の外周面と、アームＡ１の外形面および内側面とが荒仕上げ加工されるとともに、アームＡ２〜Ａ８の外形面と外側面と内側面とが荒仕上げ加工される。

次いで、ターンターンブローチＭ５において、ジャーナルＪ２〜Ｊ５の外周面が中仕上げ加工したのち、第２クランクシャフトミラー(ピンミラー)Ｍ６において、ピンＰ１〜Ｐ４の外周面が中仕上げ及び溝入れ加工されることとなる。

ここで、出願人の知っている上述の如き先行技術は、公知・公用の技術であって文献公知発明に係わるものではなく、もって記載すべき先行技術文献情報はない。

ところで、上述した如き従来の生産ラインにおいては、設備を必須とする工作機械が計６台と多いため、生産ラインを構築する際のイニシャルコスト(初期導入費用)や、生産ラインを稼動させる際のランニングコストの高騰を招いてしまう問題があった。

すなわち、上記生産ラインを構築する際には、６台の工作機械の設備費用とともに、工作機械間に設置するローダの設備費用も不可欠であり、さらに広い設置スペースを必要とするために、工場建屋面積を確保するための土地費用や基礎建設費の増大をも招くこととなる。

また、上記生産ラインを稼動する際には、工作機械が６台と多いために消費する電力エネルギーも多大なものとなり、また各工作機械から排出される切粉等の処理にも費用を必要とし、さらには各工作機械の保守・点検に要する維持費の増大も免れ得ない。

本発明は上記実状に鑑みて、ワークとしてのクランクシャフトの生産ラインにおけるイニシャルコストやランニングコストの可及的な低減を達成し得る、ワーク加工方法の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わるワーク加工方法は、ワークの一方端部を把持する一方のチャック装置と、ワークの他方端部を把持する他方のチャック装置とを備えて成る工作機械を用い、ワークに対して加工作業を実施するワーク加工方法であって、
一方のチャック装置および他方のチャック装置が、主軸の先端に固定設置されたチャック本体と、このチャック本体の径方向に沿って移動自在に設置された複数のチャック爪と、主軸およびチャック本体の中心軸と同心上に設置されかつ上記中心軸に沿って進退動作するチャック爪駆動体と、中央域に設置した球面軸受けを介してチャック爪駆動体に回転自在かつ傾動可能に支承された押圧部材とを具備し、チャック駆動体の動作に基づいて複数のチャック爪に各々連係する複数のチャック爪ロッドを押圧部材にて押圧し、複数のチャック爪を径内方向に移動させることによりワークを把持するよう構成された工作機械を用い、
ワークは、所定数のジャーナルおよびピンと、一方のチャック装置側の端部に配置されたフロントシャフトと、他方のチャック装置側の端部に配置されたリアフランジとを有するクランクシャフトを製造するためのクランクシャフト素材であり、
一方のチャック装置のセンタと、他方のチャック装置のセンタとを、ワークにおける両端部のセンタ穴に各々挿入する行程と、
一方のチャック装置により、ワークにおける一方のチャック装置に最も近い第１ジャーナルの素材面を把持し、他方のチャック装置により、ワークにおけるリアフランジの素材面を把持し、第１ジャーナル以外のジャーナルの外周面と、ワークにおけるピンの外周面とを荒仕上げ加工する行程と、
一方のチャック装置によりセンタを把持し、他方のチャック装置によりワークにおけるリアフランジの素材面を把持し、第１ジャーナルの外周面をミーリング加工する工程と、
一方のチャック装置によりワークにおけるフロントシャフトの素材面を把持し、他方のチャック装置によりセンタを把持し、リアフランジの外周面を旋削加工する工程と、
一方のチャック装置によりセンタを把持し、他方のチャック装置により、旋削加工を施したワークにおけるリアフランジを把持し、ワークにおけるフロントシャフトと第１ジャーナルの外周面を旋削加工する工程と、
一方のチャック装置により、旋削加工を施したワークにおけるフロントシャフトを把持し、他方のチャック装置により、旋削加工を施したワークにおけるリアフランジを把持し、第１ジャーナル以外のジャーナルの外周面を旋削加工する工程と、
一方のチャック装置により、旋削加工を施したワークにおけるフロントシャフトまたは第１ジャーナルを把持し、他方のチャック装置により、旋削加工を施したワークにおけるリアフランジを把持し、ワークにおけるピンの外周面を中仕上げ加工する工程とを含んで成ることを特徴としている。

請求項１の発明に関わるワーク加工方法において、該ワーク加工方法の実施において用いられる工作機械のチャック装置は、球面軸受けを介してチャック爪駆動体に押圧部材を支承していることから、調芯量、すなわち複数のチャック爪によって把持することの可能なワーク外周面におけるセンタ基準からの寸法差が、既存のチャック装置に対して大幅に増大したものとなっており、鍛造によって製造されたワークの黒皮面を把持することをも可能としている。

このため、上記工作機械においては、従来、別個の工作機械(旋盤)に依っていたクランプ部の加工が可能となり、１台の工作機械によってワークの一方端部および他方端部のクランプ部の加工と、ワークに対する所期の加工作業とが実施できることから、生産ラインを構成する工作機械の設置台数を削減することが可能となり、もって請求項１の発明に関わるワーク加工方法によれば、生産ラインにおけるイニシャルコストやランニングコストの可及的な低減を達成することができる。

さらに、請求項１の発明に関わるワーク加工方法においては、加工の対象であるワークがクランクシャフト素材であることから、クランクシャフトの生産ラインにおけるイニシャルコストやランニングコストを可及的に低減させることが可能となる。

以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１〜図１９は、本発明に関わるワーク加工方法を、クランクシャフトの生産ラインに適用した一実施例を示すものである。

因みに、加工の対象であるクランクシャフトの構成は、図２０に示したクランクシャフトＳと基本的に変わるところはなく、以下の説明におけるクランクシャフトＳに関する記述は図２０を参照するものとする。

また、実際に加工の施されるワークとしてのクランクシャフト素材は、切削代を見込んでクランクシャフトＳよりも一回り大きく製造された鍛造品であることは言うまでもない。

図１に示す如く、鍛造により製造されたクランクシャフト素材Ｓ′から、クランクシャフトＳにおけるピンＰ１〜Ｐ４の中仕上げ加工工程までを実施する、本発明を適用した生産ラインＬは、センタリングマシンＴ１、第１クランクシャフトミラー(ピンミラー)Ｔ２、ターンターンブローチＴ３、および第２クランクシャフトミラー(ピンミラー)Ｔ４の、計４台の工作機械によって構成されており、クランクシャフト素材Ｓ′を工作機械Ｔ１〜Ｔ４に順次搬入することによって、所期形状のクランクシャフトＳが加工製造される。

上記生産ラインＬを構成するセンタリングマシンＴ１は、従来の生産ライン(図２１参照)を構成している既存のセンタリングマシン(Ｍ１)と何ら変わるところはない。

一方、上記生産ラインＬを構成する第１クランクシャフトミラーＴ２、ターンターンブローチＴ３、および第２クランクシャフトミラーＴ４は、従来の生産ライン(図２１参照)を構成している既存のクランクシャフトミラー(Ｍ４、Ｍ６)やターンターンブローチ(Ｍ５)に対して、そのチャック装置に後述する如き調芯機能や掴み換え機能が組み込まれている。

ここで、上記第１クランクシャフトミラーＴ２、ターンターンブローチＴ３、および第２クランクシャフトミラーＴ４は、使用ツールやその動作制御が相違するものの、ワークの保持に関しては基本的な構成が同一なので、代表として第１クランクシャフトミラーＴ２の構成を説明し、以降、ターンターンブローチＴ３および第２クランクシャフトミラーＴ４に関する記述は、第１クランクシャフトミラーＴ２の構成を参照するものとする。なお、ターンターンブローチＴ３には、後述する位相爪が設けられていない。

図２に示す如く、第１クランクシャフトミラーＴ２は、フロアに据え付けられたベッド５０の上部に、フロント側ワークヘッド１００とリア側ワークヘッド１００′とが相対向して配置されている。

また、フロント側ワークヘッド１００とリア側ワークヘッド１００′との間には、クランクシャフトＳの載置されるワーク仮置き台６０が上下移動可能に設置されているとともに、ツールｔを装着したツールヘッド７０が動作制御自在に設置されている。

上記フロント側ワークヘッド１００は、相対向するリア側ワークヘッド１００′に近接離反する方向へ移動自在に設けられ、ベッド５０に設置したワークヘッド移動用サーボモータ８０によって移動動作されるとともに、ワークヘッドロック手段９０によってベッド５０上の所定位置に固定されるよう構成されている。

また、上記フロント側ワークヘッド１００の主軸１０１には、チャック装置(一方のチャック装置)１が装着されており、上記主軸１０１が回転シリンダ１０２によって駆動回転されることによって、上記チャック装置１が駆動回転されるように構成されている。

フロント側ワークヘッド１００におけるチャック装置１は、図３〜図１０に示す如く、主軸１０１の先端に固定設置されたチャック本体２を具備しており、略円柱形状を呈する該チャック本体２の前面には、１２０°の中心角で３個のガイド溝２Ｇが放射状に形成され、個々のガイド溝２Ｇにはチャック爪３がチャック本体２の径方向に沿って移動自在に係合している。

また、上記チャック本体２の前面には、弦方向に延びる１個のガイド溝２Ｈが形成されており、該ガイド溝２Ｈには位相爪４が移動自在に係合している。

上記チャック本体２の内部における中心軸上には、上記主軸１０１の中心軸上を挿通して延びるセンタ駆動プランジャ５が延在しており、該センタ駆動プランジャ５の先端にはセンタ６が取り付けられている。

ここで、上記センタ駆動プランジャ５は、フロント側ワークヘッド１００のセンタシリンダ１０３(図２参照)の動作に基づいて、主軸１０１およびチャック本体２の軸線方向に沿って移動し、センタ６を退避位置と稼動位置との間において進退させる。

また、チャック本体２の内部には、上述したセンタ駆動プランジャ５に外挿され、主軸１０１およびチャック本体２の中心軸と同心上に延びるチャック爪駆動スリーブ（チャック爪駆動体）７が配設されている。

さらに、チャック本体２の内部には、上述したチャック爪駆動スリーブ７に外装され、主軸１０１およびチャック本体２の中心軸と同心上に延びる位相爪駆動スリーブ（位相爪駆動体）８が配設されている。

ここで、上記チャック爪駆動スリーブ７、および位相爪駆動スリーブ８は、上述したセンタ駆動プランジャ５と同じく、それぞれ図示していない油圧シリンダの動作に基づいて、主軸１０１およびチャック本体２の軸線方向に沿って進退移動するよう構成されている。

上記チャック爪駆動スリーブ７には、調芯機構の構成要素である押圧部材９が、球面軸受け１０を介して回転自在かつ傾動可能、詳しくはチャック爪駆動スリーブ７の中心軸を中心として回転自在、かつチャック爪駆動スリーブ７の中心軸と直交する平面に対して傾動可能に支承されている。

上記球面軸受け１０は、外周が球面の一部を構成するリング状のジャーナル１０Ｊと、該ジャーナル１０Ｊの外周に嵌合する外レース１０Ｒとから成り、チャック爪駆動スリーブ７の段部７ａとカラー７Ａとでジャーナル１０Ｊを固定することにより、上記チャック爪駆動スリーブ７上の所定位置に設置されている。

一方、押圧部材９は、中央をチャック爪駆動スリーブ７が遊嵌する前プレート９Ａおよび後プレート９Ｂを有し、球面軸受け１０の外レース１０Ｒを挟持しつつ前プレート９Ａと後プレート９Ｂとを一体に組み付けることによって構成されている。すなわち、上記押圧部材９は、中央域に設置した球面軸受け１０を介してチャック爪駆動スリーブ７に支承されている。

さらに、上記押圧部材９には、外方へ突出した舌片部９ｔが外周の３箇所に形成されており、個々の舌片部９ｔにはピン９Ｐが植設されている。また、個々の舌片部９ｔは、チャック爪ロッド１１の基端部に形成された凹溝１１ｒと係合している。

上記チャック爪ロッド１１は、上述した３個のチャック爪３，３…に各々連係して設置されており、各チャック爪３の背後においてチャック本体２の中心軸と平行に延在し、かつチャック本体２の中心軸に沿って進退自在に収容設置されている。

さらに、上記チャック爪ロッド１１の先端部には、クサビ状の傾斜面１１ｃが形成されており、この傾斜面１１ｃはチャック爪３の背部に形成された傾斜面３ｃと当接している。

一方、位相爪駆動スリーブ８の前端部には、外方へ突出した舌片部８ｔが形成されており、この舌片部８ｔは位相爪ロッド１２の基端部に形成された凹溝１２ｒと係合している。

上記位相爪ロッド１２は、上述した位相爪４に連係して設置されており、上記位相爪４の背後においてチャック本体２の中心軸と平行に延在し、かつチャック本体２の中心軸に沿って進退自在に収容設置されている。

さらに、上記位相爪ロッド１２の先端部には、クサビ状の傾斜面１２ｃが形成されており、この傾斜面１２ｃは位相爪４の背部に形成された傾斜面４ｃと当接している。

上述した構成のチャック装置１によって、加工対象であるワーク（クランクシャフト鍛造品）をクランプする際には、先ずワークの端部(クランプ部)を、チャック装置１における各チャック爪３，３…の間に挿入し、センタ駆動プランジャ５をワークに向けて移動させ、ワークの端面に形成されているセンタ穴にセンタ６を嵌入して、上記ワークの芯出し(中心位置決め)を行う。

次いで、チャック爪駆動スリーブ７をワークに向けて移動させ、押圧部材９によって各チャック爪ロッド１１，１１…をワークに向けて押し遣ることで、チャック爪ロッド１１の傾斜面１１ｃと、チャック爪３における傾斜面３ｃとのカム作用により、各チャック爪３，３…がチャック本体２の中心方向へ移動し、ワーク(クランプ部)の外周面が各チャック爪３，３…によって把持される。

こののち、位相爪駆動スリーブ８をワークに向けて移動させ、位相爪ロッド１２をワークに向けて押し遣ることで、位相爪ロッド１２の傾斜面１２ｃと、位相爪４における傾斜面４ｃとのカム作用により、上記位相爪４がワークに接近する方向へ移動し、該ワークに加工された位置決め部(平面)に、上記位相爪４が当接することで、上記ワークの位相位置決めが為される。

一方、センタ６によるワークの芯出しに次いで、チャック爪３，３…によってワークをクランプする際、ワークの外周面に中心軸からの振れ(センタ基準からの寸法差)があった場合には、チャック爪駆動スリーブ７をワークに向けて移動させた際に、図９中のθで示す如き押圧部材９の傾動により、各チャック爪３，３…が差動することで、ワークは外周面に倣った各チャック爪３，３…によって均等に把持されることとなる。

こののち、位相爪駆動スリーブ８をワークに向けて移動させて、位置決め部(平面)に当接するまで位相爪４を移動させることにより、上記ワークの位相位置決めが為される。

ここで、上述した構成のチャック装置１においては、押圧部材９の中央域に設置した球面軸受け１０を介して、上記押圧部材９をチャック爪駆動スリーブ７に対して傾動可能に支承したことで、チャック爪駆動スリーブ７に対する押圧部材９の傾動角を、従来のチャック装置に比べて拡大することが可能となる。

すなわち、押圧部材９の中央域に球面軸受け１０が設置されていることで、図１０に示す如く押圧部材９における支点位置ｐと重心位置ｇとがほぼ一致することとなり、押圧部材９を大きく傾けた場合でも重力の悪影響を受けることは極く軽微であり、許容される押圧部材９の傾きは角度βで示す如き広い角度範囲に及ぶこととなる。

これによって、押圧部材９の傾きに依存しているチャック装置１の調芯量、すなわち複数のチャック爪３によって把持することの可能な、ワーク外周面におけるセンタ基準からの寸法差が、従来のチャック装置に対して大幅に増大することとなる。

かくして、黒皮面を残したままであるために、ワーク(クランプ部)の外周に取り代(切削によって除去する部分の寸法)のバラつきがある鍛造工程直後のクランクシャフト素材であっても、芯出しが行われた状態において確実にクランプすることができる。

また、図１１および図１２に示す如く、上記チャック装置１における個々のチャック爪３には、中心軸方向に沿って並置され、かつ高さ(径方向への突出寸法)の相違する第１チャック部３Ａと第２チャック部３Ｂとが設けられており、センタ６における相対的な進退動作と、チャック爪３におけるクランプ部３Ａ、３Ｂとの組合せにより、後述する如きワークの掴み換え機能が具現化されている。

ここで、上記第１クランクシャフトミラーＴ２は、図２に示す如くフロント側ワークヘッド１００とリア側ワークヘッド１００′とを具備しており、このリア側ワークヘッド１００′の構成は、該リア側ワークヘッド１００′がベッド５０に固定設置されている以外、上述したフロント側ワークヘッド１００と基本的に同一である。

また、上記リア側ワークヘッド１００′は、フロント側ワークヘッド１００のチャック装置(一方のチャック装置)１に対向したチャック装置(他方のチャック装置)１′を具備しており、このチャック装置１′の構成についてもフロント側ワークヘッド１００のチャック装置１と何ら変わるところはない。

したがって、リア側ワークヘッド１００′におけるフロント側ワークヘッド１００と同一の作用を為す要素の符号に′(ダッシュ)を付すことで、リア側ワークヘッド１００′に関する詳細な説明を省略するとともに、以下の説明におけるリア側ワークヘッド１００′に関する記述は、フロント側ワークヘッド１００の構成を参照するものとする。

上述した如きセンタリングマシンＴ１、第１クランクシャフトミラーＴ２、ターンターンブローチＴ３、および第２クランクシャフトミラーＴ４の計４台の工作機械を具備して成るクランクシャフトの生産ラインＬにおいて、鍛造により製造されたクランクシャフト素材Ｓ′から、クランクシャフトＳにおけるピンＰ１〜Ｐ４を中仕上げ加工するまでの加工手順を以下に詳述する。

先ず、センタリングマシンＴ１において、クランクシャフト素材Ｓ′のフロント側端面およびリア側端面を平面加工するとともに、これらフロント側端面およびリア側端面に各々センタ穴を形成する。因みに、このセンタリングマシンＴ１における加工工程は、従来のセンタリングマシンＭ１(図２１参照）における加工工程と何ら変わるところはない。

次いで、図示していないワークローダによって、センタリングマシンＴ１からクランクシャフト素材Ｓ′を搬出し、該クランクシャフト素材Ｓ′を第１クランクシャフトミラーＴ２に搬入する。

この第１クランクシャフトミラーＴ２において、図１３(ａ)に示す如く、チャック装置１のセンタ６およびチャック装置１′のセンタ６′を、各々のセンタ穴に挿入してクランクシャフト素材Ｓ′の芯出し(中心位置決め)を行い、チャック装置１におけるチャック爪３の第１チャック部３Ａにより、クランクシャフト素材Ｓ′のジャーナルＪ１を仮りのクランプ部として把持し、かつチャック装置１′におけるチャック爪３′の第１チャック部３Ａ′により、クランクシャフト素材Ｓ′のリアフランジＲを仮りのクランプ部として把持した状態において、ジャーナルＪ２〜Ｊ５の外周面と、ピンＰ１〜Ｐ４の外周面と、アームＡ１の外形面および内側面とを荒仕上げ加工するとともに、アームＡ２〜Ａ８の外形面と外側面と内側面とを荒仕上げ加工する。

こののち、上記第１クランクシャフトミラーＴ２において、図１３(ｂ)に示す如く、後述するワークの掴み換え機能によって、チャック装置１におけるチャック爪３の第２チャック部３Ｂによってセンタ６を把持し、該センタ６の「ぶれ」を抑えるとともに、チャック爪３の第１チャック部３Ａを後退させてクランクシャフト素材Ｓ′のジャーナルＪ１を開放した状態において、該ジャーナルＪ１の外周面とアームＡ１の外側面とをミーリング加工する。

次いで、図示していないワークローダによって、第１クランクシャフトミラーＴ２からクランクシャフト素材Ｓ′を搬出し、該クランクシャフト素材Ｓ′をターンターンブローチＴ３に搬入する。

このターンターンブローチＴ３において、図１４(ａ)に示す如く、チャック装置１のセンタ６およびチャック装置１′のセンタ６′を、各々のセンタ穴に挿入してクランクシャフト素材Ｓ′の芯出し(中心位置決め)を行い、チャック装置１におけるチャック爪３の第１チャック部３Ａにより、クランクシャフト素材Ｓ′のフロントシャフトＦを仮りのクランプ部として把持するとともに、チャック装置１′におけるチャック爪３′を後退させ、第２チャック部３Ｂ′によってセンタ６′を把持し、かつクランクシャフト素材Ｓ′のリアフランジＲを開放した状態において、該リアフランジＲの外周面と外側面とを旋削加工する。

こののち、上記ターンターンブローチＴ３において、図１４(ｂ)に示す如く、後述するワークの掴み換え機能によって、チャック装置１′におけるチャック爪３′の第１チャック部３Ａ′により、クランクシャフト素材Ｓ′において既に加工されたリアフランジＲの外周面(クランプ部)を把持するとともに、チャック装置１におけるチャック爪３を後退させて、第２チャック部３Ｂによってセンタ６を把持し、かつクランクシャフト素材Ｓ′のフロントシャフトＦを開放した状態において、該フロントシャフトＦの外周面とジャーナルＪ１の外周面とを旋削加工する。

さらに、上記ターンターンブローチＴ３において、図１５に示す如く、後述するワークの掴み換え機能によって、チャック装置１におけるチャック爪３の第１チャック部３Ａにより、クランクシャフト素材Ｓ′において既に加工されたフロントシャフトＦの外周面(クランプ部)を把持するとともに、チャック装置１′におけるチャック爪３′の第１チャック部３Ａ′により、クランクシャフト素材Ｓ′において既に加工されたリアフランジＲの外周面(クランプ部)を把持した状態において、上記クランクシャフト素材Ｓ′におけるジャーナルＪ２〜Ｊ５の外周面を中仕上げ加工する。

次いで、図示していないワークローダによって、ターンターンブローチＴ３から搬出したクランクシャフト素材Ｓ′を第２クランクシャフトミラーＴ４に搬入し、該第２クランクシャフトミラーＴ４において、ピンＰ１〜Ｐ４の外周面を中仕上げ加工する。因みに、この第２クランクシャフトミラーＴ４における加工工程は、従来の第２クランクシャフトミラーＭ６(図２１参照）における加工工程と何ら変わるところはない。

ここで、ワークの掴み換え機能を、ターンターンブローチＴ３における加工工程を例にとって説明する。
先ず、ワークローダによってターンターンブローチＴ３のワーク仮置き台６０に搬入されたクランクシャフト素材Ｓ′の両端部を、それぞれチャック装置１とチャック装置１′とで保持したのち、１回目のワーク掴み換えが行われる。

すなわち、チャック装置１′のチャック爪３′をアンクランプし、フロント側ワークヘッド１００をロックしていたワークヘッドロック手段９０をアンロックし、ワーク仮置き台６０を下降させたのち、リア側ワークヘッド１００′のセンタシリンダ１０３′によってセンタ６′を前進させつつ、ワークヘッド移動用サーボモータ８０によってフロント側ワークヘッド１００を後退させ、所定位置に達したフロント側ワークヘッド１００をワークヘッドロック手段９０でロックし、図１４(ａ)に示す如く、チャック装置１′のチャック爪３′によってセンタ６′をクランプした状態で、フロント側ワークヘッド１００の主軸１０１を駆動回転することにより、クランクシャフト素材Ｓ′におけるリアフランジＲの加工が行われる。

上記クランクシャフト素材Ｓ′におけるリアフランジＲの加工が終了したのち、２回目のワーク掴み換えが行われる。
すなわち、フロント側ワークヘッド１００の主軸１０１を停止し、チャック装置１′のチャック爪３′をアンクランプし、フロント側ワークヘッド１００をロックしていたワークヘッドロック手段９０をアンロックし、フロント側ワークヘッド１００をワークヘッド移動用サーボモータ８０により前進させて、クランクシャフト素材Ｓ′を介してリア側ワークヘッド１００′を後退させ、上記ワークヘッド１００′が所定位置に達した際に、チャック装置１′のチャック爪３′でクランクシャフト素材Ｓ′のリアフランジＲをクランプする。

次いで、チャック装置１のチャック爪３をアンクランプし、ワークヘッド移動用サーボモータ８０によってフロント側ワークヘッド１００を後退させ、所定位置に達したフロント側ワークヘッド１００をワークヘッドロック手段９０でロックし、図１４(ｂ)に示す如く、チャック装置１のチャック爪３によってセンタ６をクランプした状態で、リア側ワークヘッド１００′の主軸１０１′を駆動回転することにより、クランクシャフト素材Ｓ′におけるフロントシャフトＦおよびジャーナルＪ１の加工が行われる。

上記クランクシャフト素材Ｓ′におけるフロントシャフトＦおよびジャーナルＪ１の加工が終了したのち、３回目のワーク掴み換えが行われる。
すなわち、リア側ワークヘッド１００′の主軸１０１′を停止し、チャック装置１のチャック爪３をアンクランプし(図１６、図１７参照)、フロント側ワークヘッド１００をロックしていたワークヘッドロック手段９０をアンロックし、フロント側ワークヘッド１００をワークヘッド移動用サーボモータ８０により前進させ(図１８参照)、所定位置に達したフロント側ワークヘッド１００をワークヘッドロック手段９０でロックし、図１５に示す如く、チャック装置１のチャック爪３によってクランクシャフト素材Ｓ′のフロントシャフトＦをクランプし(図１９参照)、かつチャック装置１′のチャック爪３′によってクランクシャフト素材Ｓ′のリアフランジＲをクランプした状態で、主軸１０１(あるいは主軸１０１′)を駆動回転することにより、クランクシャフト素材Ｓ′におけるジャーナルＪ２〜Ｊ５の加工が行われる。

因みに、上記クランクシャフト素材Ｓ′におけるジャーナルＪ２〜Ｊ５の加工が終了したのちは、主軸１０１(あるいは主軸１０１′)の回転を停止し、主軸１０１および主軸１０１′のオリエンテーション(チャック装置１およびチャック装置１′における回転方向の姿勢を初期位置へ復帰させる作業)を行い、ワーク仮置き台６０を上昇させてクランクシャフト素材Ｓ′を支持した状態で、チャック装置１のチャック爪３およびチャック装置１′のチャック爪３′をアンクランプするとともに、チャック装置１のセンタ６およびチャック装置１′のセンタ６′を後退させてクランクシャフト素材Ｓ′から抜去したのち、上記クランクシャフト素材Ｓ′は、ワークローダによってターンターンブローチＴ３から搬出され、続く第２クランクシャフトミラーＴ４へ搬送されることとなる。

以上、詳述した如く、本発明に関わるワーク加工方法を適用したクランクシャフトの生産ラインＬにおいては、ターンターンブローチ(工作機械)Ｔ３におけるチャック装置(一方のチャック装置)１とチャック装置(他方のチャック装置)１′とが、球面軸受けを介してチャック爪駆動体に押圧部材を支承していることから、調芯量、すなわち複数のチャック爪によって把持することの可能なワーク外周面におけるセンタ基準からの寸法差が、既存のチャック装置に対して大幅に増大したものとなっており、鍛造によって製造されたワークの黒皮面を把持することをも可能としている。

このため、上記ターンターンブローチＴ３においては、従来、別個の工作機械(旋盤)に依っていたクランプ部の加工が可能となり、一台の上記ターンターンブローチ(工作機械)Ｔ３によって、クランクシャフト素材Ｓ′における一方端部および他方端部のクランプ部の加工と、上記クランクシャフト素材Ｓ′に対する所期の加工作業とを実施することができる。

したがって、上記ターンターンブローチＴ３を用いた本発明に関わるワーク加工方法によれば、従来の生産ラインにおいてクランクシャフト素材Ｓ′のクランプ部を加工するためのフロント側用旋盤とリア側用旋盤との２台の工作機械が不要となり、本実施例におけるクランクシャフトの生産ラインＬでは、工作機械の設置台数を従来の６台から４台へと大幅に削減することを可能としている。

このように、クランクシャフトの生産ラインＬを構成する工作機械の設置台数が削減することで、工作機械の設備費用、工作機械間に設置するローダの設備費用、さらには工場建屋面積を確保するための土地費用や基礎建設費等を抑えることができ、また生産ラインを稼動する際の電力エネルギー、各工作機械から排出される切粉等の処理費用、さらには各工作機械の保守・点検に要する維持費等を抑えることができ、もってクランクシャフトの生産ラインにおけるイニシャルコストやランニングコストの可及的な低減を達成することが可能となる。

本発明に関わるワーク加工方法を適用したクランクシャフトの生産ラインを示す概念図。 本発明に関わるワーク加工方法を実施するための工作機械の一実施例を示す概念図。 図２に示した工作機械のチャック装置を示す外観斜視図。 図３に示したチャック装置の全体正面図。 図３に示したチャック装置の全体側面断面図。 図３に示したチャック装置の要部断面底面図。 図５中の VII−VII 線断面図。 図３のチャック装置における押圧部材の周辺を示す要部断面側面図。 図３のチャック装置における押圧部材の周辺を示す要部断面側面図。 図３のチャック装置における調芯機構の球面軸受けを示す概念的な断面図。 チャック装置の要部側面断面図。 チャック装置の要部側面断面図。 図２に示した工作機械によるクランクシャフトの加工態様を示す概念図。 図２に示した工作機械によるクランクシャフトの加工態様を示す概念図。 図２に示した工作機械によるクランクシャフトの加工態様を示す概念図。 図２に示した工作機械におけるワーク掴み換えの態様を示す概念図。 図２に示した工作機械におけるワーク掴み換えの態様を示す概念図。 図２に示した工作機械におけるワーク掴み換えの態様を示す概念図。 図２に示した工作機械におけるワーク掴み換えの態様を示す概念図。 クランクシャフトの一例を示す外観全体側面図。 クランクシャフトを加工する従来の生産ラインを示す概念図。

符号の説明

Ｌ…生産ライン、
Ｔ１…センタリングマシン、
Ｔ２…第１クランクシャフトミラー(工作機械)、
Ｔ３…ターンターンブローチ(工作機械)、
Ｔ４…第２クランクシャフトミラー(工作機械)、
１…チャック装置(一方のチャック装置)、
１′…チャック装置(他方のチャック装置)、
２…チャック本体、
３…チャック爪、
４…位相爪、
５…センタ駆動プランジャ、
６…センタ、
７…チャック爪駆動スリーブ(チャック爪駆動体)、
８…位相爪駆動スリーブ(位相爪駆動体)、
９…押圧部材、
１０…球面軸受け、
１１…チャック爪ロッド、
１２…位相爪ロッド、
１０１…主軸、
Ｓ…クランクシャフト、
Ｓ′…クランクシャフト素材(ワーク)。

Claims (1)

1. ワークの一方端部を把持する一方のチャック装置と、前記ワークの他方端部を把持する他方のチャック装置とを備えて成る工作機械を用い、前記ワークに対して加工作業を実施するワーク加工方法であって、
   前記一方のチャック装置および前記他方のチャック装置が、主軸の先端に固定設置されたチャック本体と、前記チャック本体の径方向に沿って移動自在に設置された複数のチャック爪と、前記主軸および前記チャック本体の中心軸と同心上に設置されかつ前記中心軸に沿って進退動作するチャック爪駆動体と、中央域に設置した球面軸受けを介して前記チャック爪駆動体に回転自在かつ傾動可能に支承された押圧部材とを具備し、前記チャック駆動体の動作に基づいて、前記複数のチャック爪に各々連係する複数のチャック爪ロッドを前記押圧部材にて押圧し、前記複数のチャック爪を径内方向に移動させることによりワークを把持するよう構成された工作機械を用い、
   前記ワークは、所定数のジャーナルおよびピンと、一方のチャック装置側の端部に配置されたフロントシャフトと、他方のチャック装置側の端部に配置されたリアフランジとを有するクランクシャフトを製造するためのクランクシャフト素材であり、
   一方のチャック装置のセンタと、他方のチャック装置のセンタとを、前記ワークにおける両端部のセンタ穴に各々挿入する行程と、
   前記一方のチャック装置により、前記ワークにおける前記一方のチャック装置に最も近い第１ジャーナルの素材面を把持し、前記他方のチャック装置により、前記ワークにおける前記リアフランジの素材面を把持し、前記第１ジャーナル以外のジャーナルの外周面と、前記ワークにおけるピンの外周面とを荒仕上げ加工する行程と、
   前記一方のチャック装置により前記センタを把持し、前記他方のチャック装置により前記ワークにおける前記リアフランジの素材面を把持し、前記第１ジャーナルの外周面をミーリング加工する工程と、
   前記一方のチャック装置により前記ワークにおける前記フロントシャフトの素材面を把持し、前記他方のチャック装置により前記センタを把持し、前記リアフランジの外周面を旋削加工する工程と、
   前記一方のチャック装置により前記センタを把持し、前記他方のチャック装置により、旋削加工を施した前記ワークにおける前記リアフランジを把持し、前記ワークにおける前記フロントシャフトと前記第１ジャーナルの外周面を旋削加工する工程と、
   前記一方のチャック装置により、旋削加工を施した前記ワークにおける前記フロントシャフトを把持し、前記他方のチャック装置により、旋削加工を施した前記ワークにおける前記リアフランジを把持し、前記第１ジャーナル以外のジャーナルの外周面を旋削加工する工程と、
   前記一方のチャック装置により、旋削加工を施した前記ワークにおける前記フロントシャフトまたは前記第１ジャーナルを把持し、前記他方のチャック装置により、旋削加工を施した前記ワークにおける前記リアフランジを把持し、前記ワークにおけるピンの外周面を中仕上げ加工する工程と、
   を含んで成ることを特徴とするワーク加工方法。

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