JP5628277B2 - 円筒状部品の製造工程 - Google Patents

Description

アルミダイカストによる円筒状部品の製造工程を提案する。特に、円筒状部品の再加工工程について説明する。

自動車部門において、鋼製部品は、軽量部品に徐々に置き換えられつつあり、これにより、例えば、自動車の運転時に燃料を節約することが可能である。しかしながら、この点において、軽量材料製の部品には、例えば、耐食性、被削性および剛性に関して少なくとも鋼製部品と同じ要求がなされる。

これに関して、好適な代替材料は、特にアルミニウム合金である。アルミニウム合金は、剛性および被削性などの良好な機械的特性ならびに軽量性と共に、高い耐食性を有する。加えて、アルミニウム合金の特性は、アルミニウム合金の成分によって左右される。

費用効果の高い製造のために、アルミニウム合金製部品を鋳造することが好ましい。大抵幾何学的に非常に複雑な鋳造部品の良好な鋳造性を確保するために、アルミニウム合金ではまた、薄肉部品であっても、必要な安定性を有する部品を鋳造することができなければならない。

ここでは、合金の組成に特に重点を置く。これが、第一に最終製品に必要とされる特性を決定する。しかしさらに、これは最終製品を形成する加工を可能かつ容易にする特性にも影響を及ぼす。

したがって、例えば、アルミニウム合金のケイ素含有量は、溶融合金の流動性ひいては鋳造性に影響を与える。そのため、アルミニウム合金が良好な鋳造性を確実に有し得るためには、アルミニウム合金はケイ素を一定量含まなければならない。その一方で、ケイ素の含有はまた、鋳造部品の破断伸度、さらには機械的強度をも低下させる。しかしながら、これらの対照性は、薄肉の部分領域を有する大型で高強度の鋳物部品を鋳造する上で特に重要である。

有利な合金の多数の例が、従来技術に見られるが、本発明による解決策の一部にはならない。

鋳造作業の後、鋳造部品は、バルク材とは異なる脆性および強度を持つ粗面を有する。従来技術では、このような部品を再加工する。

本発明は、円筒状部品の有利な機械加工工程を説明するものであり、未処理の鋳造アルミニウムと加工後の鋳造アルミニウムの異なる材料特性が有利に用いられる。

この工程では、比較的複雑な構造での設置時の力を吸収するための支持物として鋳造アルミニウム部品の未加工面の利点を利用することが有利である。この点において、未加工面は加工面より僅かに摩耗度が低いので、部品がより長寿命である。

これは、自動車産業において非常に広範囲の温度および場合により強い力にさらされる組み立てに特に有利である。

更なる利点は、この工程で製造できる薄い肉厚のために、組み立ての際に、部品に必要なスペースがより少なくて済むことである。

図面、さらには以下の説明にて、本発明による工程の各実施形態を示す。

円筒状部品を示す。 振れ止め具を示す。 更なる例示的な実施形態を示す。 フローチャートを示す。

図１は、本実施形態において両端面２２および２３が開口している円筒状部品の例を示す。円筒１は、外周面９と内周面１０とを有する。

円筒は、円筒の下方周縁部に少なくとも１つのラグ３を有し、および／または上方周縁部に少なくとも１つのラグ１１を有する鋳造部品として鋳造される。ラグ３および１１の機能を以下に説明する。円筒１は、内周面１０の縁に沿った部分領域５を有する。この部分領域５は、表面の後処理を施すための領域ではない。軸受面２および２‘は、部分領域５内に存在する。軸受面４もまた、例として外ケーシング９に示されている。

製造工程では、図４のステップＳ１に対応する第１ステップで、アルミニウム合金から円筒１を鋳造する。鋳型は、中心コアと（ラグが設けられた）外型とを具備する。鋳造後に、鋳造ブランクにコードが付与され、コードの位置はラグ３により明確に画定される。更なる工程Ｓ２では、鋳造ブランクがワークキャリアに配置される。この場合、円筒の回転による配向が重要な役割を果たす。ここではラグ３、さらにはコードが、円筒の機械加工位置を位置決めし、明確に画定するために役立つ。画定された設置位置でのみ、円筒のラグがワークキャリア内の正しい位置に据えられ、センサーによるコードの読み取りが可能となる。

その他すべての設置位置において、ラグは嵌合するように据えられるが、コードが誤った位置に配置されていると、読み取ることができない。
この代替案として、明確な位置決めを確保するために、周縁部に沿って複数のラグを鋳造することも考えられる。

更なる機械加工ステップで円筒を１８０°回転させる場合、ラグ１１は、円筒を回転により正確に位置決めするときと同様に機能する。

本発明による円筒は、内周側面１０と外周側面９の両方を旋盤において旋削され、少なくとも内周側面の部分領域５は未処理状態のままである。鋳造工程で直接製造された粗鋳物の軸受面２，２‘は、部分領域５に存在する。軸受面２，２‘は、円筒に挿入されて、振れ止め要素７と共に軸受面に作用する振れ止め具６用の当接部としての役割を果たす。振れ止め具は、高精度を達成するために円筒の周囲をしっかりと固定するように設計される。少なくとも２つの粗鋳物面２，２‘は、このために軸受面として存在する。したがって、内側で周囲をしっかりと固定された円筒の外周面９を旋削することができる。円筒の薄い肉厚は、部品に固有の安定性を低下させ、より複雑な振れ止めの概念を必要とする。この点では、振れ止めの概念は、同一の軸受箇所を使用するために、組み立てにおける将来の設置を予測し不具合を回避する。加えて、円筒の中心の設置位置および回転挙動は、既に機械加工状況に最適に定められている。

内周面１０を加工するために、円筒１は、外側から周囲をしっかりと固定され、軸受面４は、内ケーシングに配設された軸受面２，２‘と正反対側の外ケーシングに装着される。この場合、外側の軸受面は、未処理状態ではなくなる。

この工程の間、ラグにより確保された載置面上での円筒の正確な嵌合による位置決めにより正しい位置での留め付けを達成する。

多少より詳細な実施形態では、２つの縁各々に歯付きリングとして形成された部分領域５を内周側面に具備する円筒の製造工程を用いる。より大きい組み立てでは、これらの歯付きリングは、更なる歯車（例えば、トランスミッションの歯車）を受ける役割を果たす。

ここでは、歯付きリングをすべて鋳造工程で製造し、歯面は再加工しない。本実施形態では、軸受面２，２‘を未加工の歯面により形成する。次に、使用する振れ止め具は、規定数の歯に直接係合する。

残りの粗鋳物箇所、すなわち、仕上り部品の歯状部２０および２１ひいては軸受面２および２‘は、単一の要素、すなわち、ダイカストにおける中央コアにより製造される。この場合、２つの外側ラグを歯状部２０，２１が内側に形成された領域の外表面に鋳造する。

機械製造の間、歯状部２０外表面の外側ラグ１１を使用して、回転により配向させる方法で、ブランクを特別に調整されたワークキャリアに配置しなければならない。万一、ブランクが捩じれた形状で配置され、そのためにラグ回り止め（ｌｕｇ ｄｅｔｅｎｔ）の外側に配置された場合、コードの読み取りができなくなる。

円筒１の外周面９を旋削するために、旋盤の内部操作で、ブランクをワークキャリアにより保持し、１８０°回転させなければならない。研削された部品の次の載置ステーションでは、歯状部２１外表面の外側ラグ３を使用して、載置ステーション内の別の凹部に部品を直接配置しなければならない。

円筒１の外側を旋削するための旋盤の取付軸は、部品を持ち上げ、旋削後、正確に同じ回転による配向で、部品を再び載置ステーションに載置する。円筒の外側が旋削されるとき、ブランクは、歯先の歯状部２０と２１の両方で周囲をしっかりと固定され、振れ止め具は、軸受面２，２‘に当接するが、これは組み立てにおける円筒の設置状態を最適に反映する。

旋盤の内部操作では、半完成品を１８０°回転させて戻し、正確に規定の回転による配向で、これを再び載置ステーションに載置するが、この載置ステーションは、半完成品の歯状部２０に係合するピンを有する。

円筒１の内部旋削のために、半完成品は、歯状部２０および２１の内側振れ止め箇所と正反対側の外側で周囲をしっかりと固定され、円筒の軸方向において端面２３を圧迫する。

円筒１の内部旋削のための取付軸は、最後の載置ステーションから部品を持ち上げ、旋削後に、正に同じ回転による配向で、部品を再び載置ステーションに載置するが、この載置ステーションも仕上げ旋削された部品を歯状部２０で固定するピンを有する。

旋盤のロボットグリッパは、仕上げ旋削された部品を載置ステーションから取り出し、正に同じ回転による配向で、部品をワークキャリアに載置するが、同様に、ワークキャリアは、仕上げ旋削された部品を歯状部２０で固定するピンを有する。

円筒を組立体の高速回転部品として適用するためには、研削され、それにより準備処理された部品をバランス調整しなければならない。

円筒をバランス調整するために、２つの歯状部２０および２１を備えた部品は、振れ止め具の歯先で再び周囲をしっかりと固定され、軸方向において軸受面２，２‘を圧迫する。これは円筒の外側を研削するための振れ止め箇所と同一であり、バランス調整の間は、すべての軸受面が粗鋳物面であり、組み立てにおけるポットの設置状態を最適に反映する。

グリッパは、回転により配向させる方法で、仕上げ旋削された部品をワークキャリアから取り出し、回転により配向させる方法で、この部品をバランス調整システムの振れ止め手段に挿入し、これにより、バランス孔をセットすることができる。バランス調整作業が完了した後、主軸は部品を取り付けたときと同じ位置に戻り、グリッパが、バランス調整された部品を持ち上げ、回転により配向させる方法で、部品をワークキャリアに載置する。

ロボットは、回転により配向させる方法で、仕上げのバランス調整がなされた部品をワークキャリアから取り出し、回転により配向させる方法で、この部品をブラッシングシステムの振れ止め手段に挿入するが、振れ止め手段は、仕上り部品を歯状部２０で固定する特別なピンを有する。ブラッシング作業が完了した後、振れ止め手段は、部品を取り付けたときと同じ位置に戻り、ロボットが、ブラッシングされた部品を持ち上げ、回転により配向させる方法で部品を洗浄機のワークキャリアに載置する。

洗浄作業が完了した後、ロボットは、洗浄された部品を取り出し、部品を１８０°回転させ、回転により配向させる方法で、部品を測定機の振れ止め手段に載置し、異なる個数の歯を有する歯状部２０，２１の歯の位置により画定された正確な位置での部品の測定を可能にする。

提案の工程は、例として図示されており、当業者にとって同等と考えられるステップでも行われる。

１ 円筒
２、２‘ 軸受面
３ ラグ
４ 軸受面
５ 部分領域
６ 止め具
７ 止め要素
９ 外周面
１０ 内周面
１１ ラグ
２０ 歯状部
２１ 歯状部
２２ 両端面
２３ 端面

Claims (7)

1. 内周面および／または外周面が部分的にリワークされる、ダイカストによる回転対称の鋳造アルミニウム部品（１）の製造工程であって、少なくとも前記周面（９，１０）の一部（５）が、未加工状態のままであり、部品を固定するための、さらには組み立てにおける設置のための摩擦係合（ｎｏｎ−ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｌｏｃｋｉｎｇ）の軸受面（２，２‘）として兼用されることを特徴とする製造工程。
2. 前記部品が、振れ止め具を用いた周囲の振れ止め（ｒｏｕｎｄ ｂｒａｃｉｎｇ）により固定されることを特徴とする、請求項１に記載の工程。
3. 前記周囲の振れ止めが、前記内周側面（１０）の軸受面（２，２‘）の振れ止め、さらには前記外周面（９）の振れ止めによっても行われることを特徴とする、請求項２に記載の工程。
4. 前記軸受面（２，２‘）が、内側歯状部（２０，２１）の歯面により形成されることを特徴とする、請求項１に記載の工程。
5. 軸受面としての役割を果たす前記歯面が、製造設備の支持面上での前記円筒状部品（１）の位置決めを画定することを特徴とする、請求項４に記載の工程。
6. 製造設備の支持面上での前記円筒状部品（１）の位置決めが、前記部品に鋳造されたラグにより行われることを特徴とする、請求項１に記載の工程。
7. 前記円筒状部品が、少なくとも切削工程において、さらには測定による値取得の際に位置決めされることを特徴とする、請求項５または６に記載の工程。

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