JPH03221369A - ローラバニッシュ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、回転するワークの表面にローラを押圧して
面仕上げを行なうローラバニッシュ加工機に関するもの
である。

従来の技術 切削加工を施した円柱状ワーク等の表面仕上げ方法とし
ては、例えば研摩やラッピング等が多く行なわれており
、この研摩やラッピング等においては、砥石やラッピン
グ材によってワーク表面を削って平滑に仕上げる方法で
あり、例えば、クランク軸のメインジャーナル部をこの
研摩あるいはラッピングの手法によって表面仕上げした
場合には、現在の技術によれば、表面粗さを概ね０．６
〜０．４ＪＩａＲＺ程度に仕上げることができる。また
、この表面粗さの改善の方法としては、例えば、超ラッ
プ技術やパフ研摩技術等の種々の手法が知られ、また多
くの新しい技術が開発されつつある。

これに対して、ワーク表面を削らずに仕上げる方法とし
てローラバニッシュ法がある。このロウバニッシュ法は
、例えばクランクシャフトのセンタースラスト面やハブ
スリーブのフォーク溝等の仕上げ加工の方法として既に
用いられており、主に、旋削後の研摩工程を省略するた
めに用いられている。このローラバニッシュ法をクラン
クシャフトのクランクピン部やクランクジャーナル部の
表面仕上げ方法に適用すれば、表面粗さを向上させてビ
ン部およびジャーナル部の耐焼付き性を向上させ、ビン
部およびジャーナル部がより高荷重に耐えられるように
し、エンジンの軽量化や摩擦馬力（エンジン内部で消費
される仕事量を馬力で表した値）を低減させることがで
きる。

そして、この従来のローラバニッシュ加工法においては
、回転するワークの旋削加工面等に小径のローラを押圧
接触させることにより、表面を平滑に加工する方法であ
るため、ワーク表面に対するローラの押圧力、すなわち
加工荷重は一定で行なわれるのが一般的である。

発明が解決しようとする課題 しかし、前述した従来のローラバニッシュ加工法のよう
に、ワーク表面に対するローラの押圧力を一定にして加
工を行なった場合には、例えば、ワークがクランク軸の
ように、仕上げ加工を施す面に油孔を有するような有孔
軸の場合には、油孔の部分でローラの接触面積が減少し
て、油孔を含んだ接触ライン上の面圧が上昇する。その
結果、この油孔を含んだ接触ラインの部分で、ワーク表
面が余計に陥没を生じてしまい、これによりワクの真円
度が悪化するという問題があり、この状態を図示したも
のが第７図である。すなわち、縦軸と横軸にはワークの
表面の陥没深さを表わすために長さ（ＪＪｍ）が採られ
ており、油孔位置に相当する箇所のみ深く陥没している
。

この発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、ワーク
の真円度を悪化させることなく表面粗さを大幅に改善す
ることのできるローラバニッシュ加工機を提供すること
を目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明は、回転
するワークの被加工面にローラを押圧して、この被加工
面を平滑に加工するローラバニッシュ加工機において、
ワークの被加工面に押圧して転動するバニッシュローラ
と、このバニッシュローラの押圧力の反力をワークを介
して受けるバックアップローラと、前記バニッシュロー
ラをワクの被加工面に押圧する手段と、ワークの回転量
に応じてバニッシュローラの押圧力を調節する押圧力制
御手段とを備えていることを特徴としている。

作　　　用 上記のように構成することにより、押圧する手段によっ
てバニッシュローラを、回転するワークの被加工面に押
圧して、この被加工面を平滑に加工する。このとき、例
えばワークが油孔を有するクランク軸等の有孔軸の場合
には、バニ・ソシュロラの接触ライン上に油孔が含まれ
る位置にノくニッンユローラが移動すると、接触面積の
減少に応じて面圧が一定となるようにバニッシュローラ
の押圧力を減少させる等、押圧力制御手段によりワクの
回転量に応じてバニツユローラの押圧力を調節して加工
を行ない、面圧の上昇によるワーク被加工面の過度の陥
没等を防ぐ。

実　　施　　例 以下、この発明のローラバニッシュ加工機の一実施例と
して、研摩仕上げ後にう・ツブ仕上げを行なったクラン
ク軸のジャーナル部に、さらにノくニッシュ加工を施す
場合を、第１図ないし第６図に基づいて説明する。

ローラバニッシュ加工機１は、加工部１ａと制御部１ｂ
とからなり、加工部１ａは、平板をほぼコ字形に打抜い
た形状のフレーム２と、このコ字形のフレーム２の２つ
の辺が上下となるように配置した際の開放端（第１図に
おいて左端）を閉じるように着脱可能に設けられ、かつ
中央にＶ字形の切欠き３ａを備えるとともにフレーム２
とほぼ同じ厚みに形成されたローラホルダ３と、コ字形
のフレーム２の上下の平行な２つの辺にガイドロラ４を
それぞれ当接して両辺間を水平方向に移動可能に設けら
れ、かつフレーム２とほぼ同じ厚みに形成されたトロリ
ー５と、平行な２辺を垂直に連結する辺に固定されて水
平に設けられた油圧シリンダ６とを備えている。そして
、前記ローラホルダ３には、一対のバックアップローラ
７．７がＶ字状の切欠き３ａを挟み、所定の間隔で対向
配置され、このローラホルダ３はピン３ｂ、３ｂによっ
てフレーム２に固定されている。また、トロリー５はそ
の先端（第１図において左端）の中央にバニッシュロー
ラ８が回転自在に設けられている。そして、バックアッ
プローラ７．７とバニッシュローラ８との３つのローラ
の長さは、バニッンユ加工を施すクランク軸Ｗのジャー
ナル部Ｊあるいはピン部Ｐの幅に合った長さに形成され
、また、バニッシュローラ８の直径は、加工面に圧接さ
せた際の面圧を高くするために小径とし、また２つのバ
ックアップローラ７．７の直径は、面圧を低くするため
にバニッシュローラ８と比べて大径に形成されている。

またこのトロリー５は、油圧シリンダ６のピストンロッ
ド６ａの先端にロードセル９を介し連結されている。ま
た、油圧シリンダ６内には変位検出器１０が設けられて
おり、油圧によって前進後退駆動されるピストンロッド
６ａの変位量が検出できるようになっている。また、油
圧シリンダ６はサーボ弁１１を備えており、このサーボ
弁１１には油圧ホース１２が接続されている。

また制御部１ｂは、制御装置１３とプログラム部■４と
油圧源１５とからなり、制御装置１３には、ロードセル
９により検出されたバニッシュロラ８の押圧力と、変位
検出器１０により検出されたトロリー５の移動量と、ロ
ータリエンコーダ１３ａ（第３図参照）により検出され
るクランク軸Ｗの回転角度等との各データが入力され、
また、これら入力されるデータに基づいて制御信号を油
圧シリンダ６のサーボ弁１１に出力するようになってい
る。またプログラム部１４は制御装置１３に接続され、
また油圧源１５には、サーボ弁１１に接続された油圧ホ
ース１２の他端が接続されている。

さらに、上記のように構成されるローラバニッシュ加工
機１の加工部１ａは、フレーム２の基端側（第２図にお
いて右側）に上下に１本ずつ互いに平行に設けられたス
ライドレール１６．１６を、フローティングブラケット
１７に摺動自在に支持するとともに、このフローティン
グブラケット１７の下部をピン１８により回動自在に支
持し・、さらに、基台２０とフローティングブラケット
１７との開に張設されたスプリング１９によって常態に
おいて水平を維持するようになっており、この加工部１
ａは、前記ピン１８を支点に上下方向に揺動と、第２図
において左右方向への摺動とが同時に許容されるように
構成されている。

一方、このローラバニッシュ加工機１により加工される
クランク軸Ｗは、第３図に示すように回転中心となるジ
ャーナル部Ｊの中心線りが水平となるように加工機架台
２１上にセットされるもので、加工機架台２１上には、
その両側には一対のスピンドル２２．２３が対向配置さ
れ、各スピンドル２２．２３にはチャック装置２４．２
５がそれぞれ取り付けられており、クランク軸Ｗは、そ
の両端を両チャック装置２４．２５の各センタ２４ａ、
２５ａにより芯出しされて支持される。また、一方のス
ピンドル２２の外側には、ロータリエンコーダ２６ａに
てその起動・停止を精密に制御されるサーボモータ２６
が設けられて、このスピンドル２２を減速駆動するよう
になっている。

また、このスピンドル２２に取り付けられたチャック装
置２４には、ケレ一部２７がチャック装置２４と一体に
回転するように設けられており、このケレ一部２７をク
ランク軸Ｗに固定することにより、両チャック装置２４
．２５のセンタ２４ａ。

２５ａ間に支持されたクランク軸Ｗに、スピンドル２２
のトルクが確実に伝達されるようになっている。

また第４図は、６気筒エンジン用のクランク軸Ｗ１を両
センタ２４ａ、２５ａ間に支持した状態を示すもので、
この図から解るようにクランク軸Ｗ１のジャーナル部Ｊ
１〜Ｊ７およびピン部Ｐ１〜Ｐ６には、それぞれ決めら
れた位置に、潤滑油供給用の油孔Ｈが形成されている。

特に、この６気筒エンジン用のクランク軸Ｗｌの場合に
は、各ピン部Ｐ１〜Ｐ６が１２０度ずつ位相をずらせて
形成されているため、各油孔Ｈの形成位置も多様となっ
ている。

そのため、各ジャーナル部１１〜Ｊ７およびピン部Ｐ１
〜Ｐ６にそれぞれ形成されている各油孔Ｈの位置を正確
に割り出し可能とするためには、このクランク軸Ｗ１を
正確に位置決めしてチャック装ｆｔ２４．２５に固定す
る必要があるが、この実施例の場合には第４図に示すよ
うに、クランク軸Ｗ１のフロント側、すなわちタイミン
グギヤ取り付は側（第４図において左端）のクランクプ
ーリ取り付は用のキー溝Ｋを基準としている。なお、こ
のキー７ａＫの位置は、各油孔Ｈの穿設位置と同一部位
を基準として割出されている。したがって、チャック装
置２４に一体に設けられたトルク伝達用のケレ一部２７
を利用して行なう位置決めは、第５図に示すように、ケ
レ一部２７に挿入されたクランク軸Ｗ１のクランクプー
リ取り付は部のキ、ＩＩＫに位置決めピン２８を嵌合さ
せて位置決めするとともに、３つのカム爪２９をクラン
クプーリ取り付は部の外周にそれぞれ係合させて友廻り
を規制し、スピンドル２２の回転がクランク軸Ｗに確実
に伝達されるように取り付けられる。

なお、ローラバニッシュ加工機１の制御部１ｂのプログ
ラム部１４には、この加工機■によってバニッシュ加工
を行なうクランク軸Ｗの各ジャナル部Ｊおよび各ビン部
Ｐにそれぞれ形成されている油孔Ｈの回転方向の位置の
データに基づいて、各油孔Ｈの位置においては、バニッ
シュローラ８の押圧力を、所定の圧力まで減少させる荷
重パタンの制御プログラムが搭載されている。

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明
する。

クランク軸Ｗは、第３図に示すように、その両端をチャ
ック装置２４．２５の各センタ２４ａ２５ａに支持し、
かつフロント側のクランクプリ取り付は部を一方のチャ
ック装置２４側のケレ部２７に挿入するとともに、油孔
Ｈの位置を割出す基準とするためにキー７ａＫに位置決
めピン２８を嵌合させて位置決めを行ない、さらに３つ
のカム爪２９によってこのケレ一部２７に固定して、加
工機架台２１の上に水平にセットする。

次に、ローラバニッシュ加工機１の加工部１ａを加工機
架台２１上の所定の位置に固定する。このとき、平板状
のフレーム２が、クランク軸Ｗの中心線りに対して直角
となるように、すなわち、バニッシュローラ８が取り付
けられたトロリー５の移動方向がクランク軸Ｗの中心線
りに直交するように配置するとともに、ピン３ｂ、３ｂ
で固定されたローラホルダ３を取外し、かつ油圧シリン
ダ６のロッド６ａを縮退させてトロリー５を後退させて
おく。

モしてコ字形のフレーム２の内側に、バニッシュ加工を
施すクランク軸Ｗのジャーナル部Ｊまたはピン部Ｐを位
置させるとともに、加工部１ａの中心線が、加工面に対
して垂直となるように配置した後、この加工部１ａを加
工機架台２１上に基台２０をボルト止めして固定し、最
後にローラホルダ３を装着することにより、クランク軸
Ｗのジャーナル部Ｊまたはビン部Ｐをバニッシュローラ
８と一対のバックアップローラ７．７とで挾持する（第
２図参照）。そして、ローラバニッシュ加工機１の加工
部１ａは、第３図に示すように、加工機架台２１上に基
台２０をボルト止めされる（第３図参照）。

加工部１ａを所定の位置に固定したら、次にサボモータ
２６を起動すると、減速駆動されるスピンドル２の回転
を、ケレ一部２７によりトルク伝達されてクランク軸Ｗ
が回転し、その回転量はスピンドル２２に設けられたロ
ータリエンコーダ１３ａにより検出され、検出されたク
ランク軸Ｗの回転量のデータが制御装置１３に入力され
ると、予め設定されている荷重パターンのプログラムに
従って加工が行なわれる。そして、ジャーナル部Ｊまた
はビン部Ｐとのバニッシュローラ８の圧接位置が油孔Ｈ
に接近すると、油圧シリンダ６のサボ弁１１に制御装置
１３から信号が送られ、サボ弁１１が開いてシリンダ内
の圧油を排出させて、油圧シリンダ６によるバニッシュ
ローラ８の押圧力を降下させてバニッシュ加工を続行す
るとともに、この押圧力が所定量降下したことをロドセ
ル９から検出すると、サーボ弁■１に信号が送られて閉
弁するとともに、クランク軸Ｗが更に回転してバニッシ
ュローラ８の当接位置が曲孔Ｈを通過すると、シリンダ
内の油圧が再び上昇して、ジャーナル部Ｊまたはビン部
Ｐの表面をバニソシュ加工する。

なお、クランク軸Ｗは中心線りを軸に回転するため変動
がないが、中心線りを軸に一定の半径の軌跡を描いて回
動するピン部Ｐのバニッシュ加工を行なう際には、加工
部１ａが、ピン１８を支点として上下方向に揺動可能に
設けられたフローティングブラケット１７にスライド可
能に取り付けられていることから、この加工部１ａのバ
ニッシュローラ８とバックアップローラ７．７との間に
挾持したピン部Ｐが、回転中心線りの周囲を一定の半径
の軌跡を描いて回動するのに追随して自動的に揺動しか
つスライドすることによって、ジャナル部Ｊのバニッシ
ュ加工の際と同様に加工することができる。

このように、この実施例のローラバニッシュ加工機上に
よれば、クランク軸Ｗのジャーナル部Ｊおよびピン部Ｐ
の外周面を高精度にバニッシュ加工できるとともに、バ
ニッシュローラ８の当接位置が油孔Ｈに接近すると、バ
ニッシュローラ８の押圧力が所定量降下するように制御
されるので、加工荷重が一定な従来のローラバニッシュ
加工機により加工した場合のように、バニッシュローラ
の面圧が油孔の部分で増大して、ジャーナル部Ｊあるい
はピン部Ｐの真円度を悪化させることがない。

したがって、この実施例のローラバニッシュ加工機１に
より仕上げ加工したクランク軸Ｗのジャナル部Ｊおよび
ピン部Ｐは、油孔Ｈの周囲における陥没が生じず、高い
真円度を確保することができる（第６図参照）。

なお、この実施例においては、各ジャーナル部Ｊおよび
各ピン部Ｐのそれぞれの油孔Ｈの位置に合せて、荷重パ
ターンを予めプログラムしておき、ロータリエンコーダ
１３ａでクランクシャフトＷの回転量を検出し、油孔Ｈ
が接近すると加工荷重を降下させるようにした場合につ
いて説明したが、荷重パターンを、バニッシュローラ８
と被加工面との接触長さに比例して変化させるようにし
てもよい。

また、設定する荷重パターンを変えることにより、例え
ば、シリンダボア等の使用状態で熱変形を生じる部品を
加工する際に、予め熱変形量を見込んで非真円に加工す
る場合にも応用できる。さらに、加工部１ａの構造を変
えることにより円筒状のワークの内周面をバニッシュ加
工する装置とすることができる。

発明の効果 以上、説明したようにこの発明のローラバニッシュ加工
機は、ワークの被加工面に押圧して転動するバニッシュ
ローラと、このバニッシュローラの押圧力の反力をワー
クを介して受けるバックアップローラと、前記バニッシ
ュローラをワークの被加工面に押圧する手段と、ワーク
の回転量に応じてバニッシュローラの押圧力を調節する
押圧力制御手段とを備えいるので、有孔軸の表面をバニ
ッンユ加工する場合等においても、ワークの回転量に応
じてバニッシュローラの押圧力を調節することにより、
ワークの真円度を悪化させることなく表面粗さを大幅に
改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の一実施例を示すもので
、第を図はローラバニッシュ加工機の全体の構成を示す
図、第２図は加工部のフローティング機構を示す側面図
、第３図はクランク軸をセットした加工機架台に加工部
を取り付けた状態を示す正面図、第４図は６気筒エンジ
ン用クランク軸のセット状態を示す一部切欠き断面図、
第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、第６図はこの実施例
の装置で加工した場合のワークの真円度を表す図、第７
図は従来の装置で加工した場合のワークの真円度を表す
図である。 １・・・ローラバニッシュ加工機、　１ａ・・・加工部
、ｌｂ・・・制御部、　　２・・・フレーム、　　３・
・・ローラホルダ、　５・・・トロリー　　６・・・油
圧シリンダ、７・・・バックアップローラ、　　８・・
・バニッシュローラ、　１０・・・変位検出器、　１１
・・・サーボ弁、１２・・・油圧ホース、　１３・・・
制御装置、　１３ａ・・・ロータリエンコーダ、　　１
４・・・プログラム部、１５・・・油圧源、　　１６・
・・スライドレール、１７・・・フローティングブラケ
ット、　　１８・・・ピン、２０・・・基台、　２１・
・・加工機架台、　２２．２３・・スピンドル、　２４
．２５・・・チャック装置、２６・・・サーボモータ、
　２７・・・ケレ一部、２８・・位置決めビン、　２９
・・・カム爪、　ｗ、Ｗｌ・・・クランク軸、　　Ｊ、
Ｊｌ〜Ｊ７・・・ジャーナル部、Ｐ、ｐＨ〜Ｐ６・・・
ピン部、　Ｈ・・・肋孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転するワークの被加工面にローラを押圧して、この被
   加工面を平滑に加工するローラバニッシュ加工機におい
   て、ワークの被加工面に押圧して転動するバニッシュロ
   ーラと、このバニッシュローラの押圧力の反力をワーク
   を介して受けるバックアップローラと、前記バニッシュ
   ローラをワークの被加工面に押圧する手段と、ワークの
   回転量に応じてバニッシュローラの押圧力を調節する押
   圧力制御手段とを備えていることを特徴とするローラバ
   ニッシュ加工機。