WO2010090284A1 - クランクシャフトの製造方法および製造装置 - Google Patents

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WO2010090284A1
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crankshaft
preform
molding
press ram
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孝之 大沼
安藤　勤
伊藤　康裕
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a crankshaft having a hollow hole.
  • the crankshaft of the internal combustion engine has a journal shaft.
  • a crankpin portion parallel to the journal shaft portion is connected by an arm.
  • the arm portion is formed with a counterweight portion, and the formation position of the counterweight portion with respect to the journal shaft portion is on the opposite side of the connecting portion of the crankpin portion.
  • ⁇ Crankshafts may be made lighter by forming a hollow hole in the crankpin from the viewpoint of improving fuel efficiency. Even when the hole is formed in the crankpin portion, the rigidity of the crankshaft is hardly affected. Therefore, it is preferable to form the hole in the crankpin portion.
  • a cutting method, a method of forming a crank pin with a pipe material and joining it to the crankshaft main body, and the like can be considered.
  • both methods complicate the process and increase the manufacturing cost.
  • it is effective to form the crankshaft body and form the hole by forging.
  • the crankshaft has a complicated shape as described above, the conventional forging Then, it is difficult to form the hole at the same time as forming the crankshaft.
  • the holes 1013A and 1013B are formed in the crankshaft 1010 shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6 (A), one arm portion 1012 for connecting the crankpin portion 1013 (in FIG. 5).
  • One surface of the rightmost arm portion 1012) is brought into contact with the lower mold 1001 (shaded portion in the drawing), and the punch 1002 is inserted into the crankpin portion 1013 from the upper surface side of the other arm portion 1012.
  • the holes 1013A and 1013B are formed independently by inserting the punch 1002.
  • the hole 1013B is formed, interference with a portion adjacent to the arm portion 1012 occurs. Therefore, the punch 1002 is inserted by the crank pin 1013.
  • the process is performed from the diagonal direction (the direction of the broken line arrow in FIG. 5).
  • the trace may remain in the contact part with the lower mold
  • the holes 1013A and 1013B are provided in the crankpin portion 1013. If formed, the dimensional accuracy is lowered. Specifically, in the crankpin portion 1013, surface sink marks are generated in the axial direction of the crankpin portion 1013 at the opening end faces of the holes 1013A and 1013B, and material is formed in the radial direction of the crankpin portion 1013 (arrow direction in the figure). It will spread. For this reason, it is necessary to perform balance correction by forming a plurality of holes (not shown) in the outer periphery of the counterweight portion of the arm portion 1012.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the operation of the side forming punch 2020 by the cam mechanism 2010.
  • the cam mechanism 2010 includes a cam 2011, a cam driver 2012 that drives the cam 2011, and a cam holder 2013 on which the members 2011 and 2012 are slidably supported.
  • a side molding punch 2020 is provided on a side surface inside the mold of the cam 2011, a side surface outside the mold of the cam 2011 is an inclined surface, and a lower surface of the cam driver 2012 is an inclination of the cam 2011 in an initial state.
  • the inclined surface is arranged at a predetermined interval from the surface and slides relative to the inclined surface when the cam 2011 is operated.
  • crankshaft is formed by the forging device
  • the crankshaft is placed in the mold so that its axial direction is perpendicular to the moving direction of the press ram. 2020 needs to be inserted into the crankpin portion from the axial direction of the crankshaft. For this reason, when forming a hole in each crankpin portion of a crankshaft having a plurality of cylinders, the side forming punches intersect each other.
  • the side molding punch 2020 provided on the cam 2011 is at the bottom dead center of the press ram, The maximum insertion length into the crankpin portion is reached, and then the press ram moves toward top dead center, and the side forming punch 2020 is pulled out from the crankpin portion.
  • the side forming punches 2021 and 2022 intersect each other.
  • the side forming punches 2023 and 2024 intersect each other (portion surrounded by a broken line in the figure).
  • Reference numerals 2041 and 2042 in FIG. 13 indicate a crankshaft portion and a crank arm portion.
  • crankshaft manufacturing apparatus 3001 when performing a hollow molding process, for example, a crankshaft manufacturing apparatus 3001 shown in FIG. 20 is used.
  • the crankshaft manufacturing apparatus 3001 includes a transfer press 3010, a robot 3020, and a hollow molding press 3030.
  • the transfer type press device 3010 performs a main forming process on the workpiece W
  • the robot 3020 conveys the crankshaft preform P obtained by the transfer type press device 3010 to the hollow forming press device 3030 for hollow forming.
  • the press device 3030 performs a hollow molding process on the crankshaft preform P.
  • a press ram 3012 is disposed on the upper side of the press bolster 3011 so as to face each other.
  • a crushing die 3021, a rough die 3022, and a finishing die that can be divided into upper and lower parts for performing a main forming process (crushing process, roughing process, finishing process, and trimming process) on the workpiece W are provided.
  • 3023 and the trim mold 3024 are sequentially arranged in the molding direction (right direction in the figure).
  • the upper molds of the molds 3021 to 3024 are moved by the press ram 3012 with respect to the lower molds.
  • the lower molds of the molds 3021 to 3024 are fixed to the upper surface of the press bolster 3011.
  • FIG. 21 is a top view showing a schematic configuration of the crankshaft manufacturing apparatus 3001 shown in FIG.
  • the feed bars 3013 and 3014, the clamp claws 3013A to 3013D, and 3014A to 3014D shown in FIG. 21 are not shown.
  • Feed bars 3013 and 3014 extending in the molding direction are provided on the front and rear surfaces of the lower molds of the molds 3021 to 3024.
  • only one punch of the hollow forming mechanism 3042 is shown for convenience of illustration.
  • the first feed bar 3013 is provided with first clamp claws 3013A to 3013D
  • the second feed bar 3014 is provided with second clamp claws 3014A to 3014D facing the first clamp claws 3013A to 3013D.
  • the first clamp claws 3013A to 3013D and the second clamp claws 3014A to 3014D are arranged at a predetermined interval (interval between molds) in the extending direction of the feed bars 3013 and 3014.
  • the first clamp claws 3013A to 3013D and the second clamp claws 3014A to 3014D grip the workpiece W and move along the extending direction by the first feed bars 3013 and 3014.
  • the workpiece after the process in the lower mold of each mold is gripped by the clamp claws and conveyed to the lower mold in the next process (for example, Patent Document 3).
  • the work W1 that has been subjected to the finishing process by the finishing mold 3023 is put into the trim mold 3024.
  • the burrs B are punched from the workpiece W1, and a preform P for the crankshaft P is obtained.
  • the upper die 3024A is lowered with respect to the workpiece W1 in the lower die 3024B, so that the upper die 3024A and the burr B of the workpiece W1 are placed.
  • the burrs B are punched out of the workpiece W1 by the burrs suppressing die 3024C, and a crankshaft preform P is obtained.
  • the burrs B remaining in the lower mold 3024B move upward as the burring suppression die 3024C rises as shown in FIG. Then, it is gripped by the clamp claws 3013D and 3014D and conveyed to the burr conveyor 3015.
  • the upper die 3024A is raised, and the burr B is lifted by the burr suppressing die 3024C of the lower die 3024B.
  • the burr B is gripped by the clamp claws 3013D and 3014D, and conveyed to the burr conveyor 3015 by the feed bars 3013 and 3014.
  • a molded product is obtained by forming a hollow hole in the preform P (hollow molding process).
  • the hollow hole is formed in order to reduce the weight from the viewpoint of improving fuel consumption.
  • the hole portion is preferably formed in the crankpin portion.
  • the press ram 3032 lowers the upper die of the die 3041 toward the lower die on which the preform P is disposed.
  • the preform P is closed in the die 3041, and the punch of the hollow molding mechanism 3042 is inserted into the preform P from the direction perpendicular to the moving direction of the press ram 3032.
  • a cam slide, a hydraulic cylinder, a servo motor, or the like is used as a drive source for the punch (for example, Patent Document 4).
  • reference numerals 3024L and 3041L in FIG. 20 indicate workpiece restraining cushions including springs, gas cushions, hydraulic cushions, and the like
  • reference numeral 3031 indicates a press bolster.
  • the transfer press device 3010 and the hollow molding press device 3030 are integrated (for example, adjacent to the trim mold 3024 in the molding direction side). It is conceivable that a hollow mold 3041 is provided, the feed bars 3013 and 3014 are extended in the molding direction, and a clamp claw is separately provided there.
  • the input position of the preform P is determined by the pitch (movement amount) of the feed bars 3013 and 3014, and the pitch is fixed based on the distance between the dies. .
  • the pitch is fixed based on the distance between the dies.
  • the accuracy of feeding the preform P into the hollow mold 3041 is lowered.
  • the clearance between the cavity surface that forms the final target shape and the preform P is extremely narrow, and therefore it is difficult to insert the preform P into the cavity.
  • a first object of the present invention is to manufacture a crankshaft capable of preventing weight reduction by forming a hole in the crankpin part, as well as preventing a reduction in dimensional accuracy due to the formation of the hole. It aims to provide a method.
  • a second object of the present invention is that even when a cam mechanism is used as a drive source for the side molding punch, the side molding punches intersect each other within one stroke from the top dead center to the bottom dead center of the press ram. It is an object of the present invention to provide a crankshaft manufacturing apparatus and manufacturing method capable of forming a plurality of holes at positions where they meet each other.
  • the third object of the present invention is to provide a transfer-type crankshaft manufacturing apparatus and manufacturing method capable of continuously performing a main molding process and a hollow molding process.
  • a crankshaft manufacturing method in which a crankshaft having a crankpin portion is preformed, and a crankshaft preform is disposed in a cavity of a mold that can be divided into an upper mold and a lower mold. Forging the preform, and in the preforming, the shape of the crankshaft preform is smaller than the shape of the cavity, and in forging, by inserting a punch into the crankpin, a hole is formed in the crankpin. And a material for the preform is filled in the cavity.
  • the crankshaft preform is forged using a mold comprising an upper mold and a lower mold that can be divided.
  • the crankshaft preform is formed smaller than the shape of the cavity of the mold used for forging.
  • a punch is inserted into the crankpin to fill the mold material with the material of the molded product. Therefore, by setting the mold cavity to a shape corresponding to the target shape of the crankshaft, the crankshaft is forged.
  • the desired shape can be obtained.
  • the opening corner of the hole has an edge shape. Therefore, in order to avoid stress concentration on the part, a finishing process is separately performed by hand work or the like.
  • the opening corner of the hole has a curved shape due to the deformation resistance of the material during forging, so there is no need to perform a conventional finishing process.
  • the manufacturing method of the crankshaft of the first invention can use various configurations.
  • the upper mold in forging, can move in the opening direction in accordance with the molding pressure in the mold.
  • the upper mold if the material volume of the preform is larger than the set value during forging, the upper mold can move in the opening direction according to the molding pressure in the mold, so even in the above case, The final target shape of the crankshaft can be obtained.
  • a crankshaft manufacturing apparatus includes a lower mold, an upper mold that is movable with respect to the lower mold, and a plurality of side molding punches that move in a direction perpendicular to the movement direction of the upper mold Provided in each side molding punch, and a press ram for closing and forming the crankshaft material in the mold by moving the upper mold relative to the lower mold.
  • a cam mechanism that moves the punch for movement toward the inside of the mold in conjunction with the movement of the press ram, and a cam that is provided on at least one of the side molding punches to prevent interference between the side molding punches.
  • a retraction mechanism that releases the interlock with the movement of the press ram via the mechanism is provided.
  • crankshaft material is closed and molded in the mold by the movement of the press ram, and each side molding punch is molded by a cam mechanism linked to the movement of the press ram. By moving in the internal direction, holes are formed in each part of the material.
  • a retraction mechanism is provided that is provided on at least one of the side forming punches and releases the interlock with the movement of the press ram via the cam mechanism. Therefore, after one side forming punch is moved toward the inside of the mold by a cam mechanism linked to the movement of the press ram, a hollow hole is formed, and then the movement of the press ram is linked by the retraction mechanism. It can be released and retracted to the outside of the mold to return to the initial position.
  • the other side molding punch can start moving in the inner direction of the mold by a cam mechanism interlocked with the movement of the press ram. Therefore, the other side molding punch is hollow without interfering with the one side molding punch. Shaped holes can be formed.
  • the first side forming punch is moved into the mold ⁇ Retraction of the first side molding punch to the outside of the mold, movement of the first side molding punch to the inside of the mold ⁇ retraction of the first side molding punch to the outside of the mold, ... ..Move to the inside of the mold by the (N-1) th side molding punch ⁇ Retreat to the outside of the mold by the (N-1) th side molding punch, Die by the Nth side molding punch
  • the movement to the inside can be executed in order.
  • a plurality of holes can be formed with a time difference in one process from the top dead center to the bottom dead center of the press ram. This load can be suppressed to about half compared to the case where a plurality of holes are simultaneously formed. As a result, it is possible to reduce the size of the press facility.
  • a cam mechanism that can be housed in a die set can be used as a drive source for a plurality of side forming punches. A space for installing the apparatus becomes unnecessary, the press facility can be further downsized, and workability and productivity can be improved. Furthermore, since the movable range of the side forming punch can be set in the die set, there is no problem in the safety of the operator.
  • the method for manufacturing a crankshaft according to the second aspect of the invention includes a method for laterally forming a plurality of holes by the crankshaft manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention as described above. That is, in the crankshaft manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, the lower mold, the upper mold provided to be movable relative to the lower mold, and the vertical movement with respect to the moving direction of the upper mold are moved. A mold having a plurality of side forming punches is formed, and the crankshaft material is closed in the mold by moving the press ram, and each side forming punch is moved by the cam mechanism to move the press ram.
  • the side molding punches By moving to the inside of the mold in conjunction with each other, holes are formed in each part of the material, and when forming the holes in the material by the side molding punch, the side molding punches intersect each other.
  • one side forming punch is released from the interlocking with the movement of the press ram by the retracting mechanism after the hole is formed so that the side forming punches do not interfere with each other.
  • the other side molding punch is characterized by starting the movement in the internal direction of the mold.
  • crankshaft manufacturing method of the second invention can obtain the same effects as the crankshaft manufacturing device of the second invention using the interference prevention method.
  • the crankshaft manufacturing apparatus closes the first upper and lower split mold for preforming the crankshaft material and the preform obtained by the first upper and lower split mold and moves to a predetermined part of the preform.
  • the second vertical split mold includes a shim portion that adjusts the horizontal position of the second vertical split mold and the height of the second vertical split mold.
  • a liner portion for adjusting the position in the direction is provided.
  • the shim portion for adjusting the horizontal position of the second vertical split mold is provided, depending on the position of the preformed product into the second vertical split mold.
  • the horizontal position of the second upper / lower divided type can be adjusted by the shim portion.
  • Such horizontal position adjustment can be performed independently of the first upper and lower divided molds, and thus there is no influence on the preforming process in the first upper and lower divided molds. Therefore, the workpiece (crankshaft material, preformed product, and molded product) can be conveyed by the feed bar whose pitch is fixed based on the distance between the molds, as well as the second upper and lower parts. Even when the clearance between the cavity surface of the split mold and the preform is extremely narrow, the preform can be easily inserted into the cavity of the second upper and lower split mold.
  • the liner part which adjusts the position of the height direction is provided in the 2nd vertical division type
  • the thickness adjustment (height direction) required in the hole formation in the 2nd vertical division type Adjustment) can be dealt with by adjusting the height of the second vertically divided type by the liner portion. Since such height adjustment can be performed independently of the first upper and lower split mold, there is no influence on the preforming process in the first upper and lower split mold. Therefore, the first upper and lower divided mold and the second upper and lower divided mold can be moved with respect to the lower mold by the same press ram, and the degree of freedom of the material shape to be put into the second upper and lower divided mold is improved. Can do.
  • the main molding process including the crushing process, the roughing process, the finishing process, and the trimming process is performed by the first upper and lower split mold, and the hollow molding process is performed in the first process. If it is set to be performed in a two-upper and lower split mold, these molding steps can be performed continuously with a fixed-pitch feed bar and the same press ram. Since such a transfer press device can be realized, the cost can be reduced and the degree of freedom in the layout of the device can be increased.
  • the crankshaft manufacturing apparatus of the third invention can use various configurations. For example, it is possible to provide a burr transport unit that discharges burrs generated by molding a preformed product using the first upper and lower split molds.
  • the burr discharge portion is provided in a direction different from the direction of the burr stage provided between the first vertical division type and the second vertical division type and the direction of the burr stage toward the second vertical division type, and discharges the burr. And a burr discharge portion.
  • a hollow molding die 3041 is provided adjacent to the molding direction side of the trim die 3024 shown in FIG. 20, the feed bars 3013 and 3014 shown in FIG. 21 are extended in the molding direction, and clamp claws are separately provided there.
  • the hollow molding die 3041 has a hollow molding mechanism 3042 (punch and its driving source)
  • a trimming mechanism 3024 burr suppression mechanism burr suppression die 3024C and burr pressing member 3024D
  • burr suppression die 3024C and burr pressing member 3024D shown in FIG.
  • the burrs generated during the molding of the preformed product are transported to the burr stage of the burr transport unit, and from the burr discharge unit of the burr transport unit. Burrs can be discharged in a direction different from the direction toward the second upper and lower split mold.
  • the workpiece can be conveyed by the feed bar, and the burr can be conveyed to the burr stage of the burr conveying unit by the feed bar. it can.
  • a shutter of the apparatus is usually provided, and it is conceivable to arrange a burr discharge part between the varistor stage and the shutter. In this case, the shutter and each molding step are used. Since the distance to the mold becomes long, the workability of the operator of the apparatus is deteriorated. Therefore, it is preferable to arrange the burr discharge part on the rear surface side of the apparatus.
  • a coating device for applying a release agent to the mold is installed on the rear surface side of the device.
  • a burr discharge part is disposed under the coating device to avoid the coating device. Can do.
  • crankshaft manufacturing method comprising the same press ram and feed bar conveyance for the main molding step in the first upper and lower split mold and the hollow molding step in the second upper and lower split mold by the crankshaft manufacturing apparatus of the present invention. Includes a continuous method.
  • a crankshaft manufacturing method in which a crankshaft material is closed in a first upper and lower split mold and preformed, a preformed product is closed in a second upper and lower split mold, and a second upper and lower split mold is used.
  • a hole is formed by inserting a punch provided in a predetermined part of the preform, and the upper mold of the first upper / lower split mold and the second upper / lower split mold are moved relative to the lower mold by a press ram.
  • the first vertical division type and the second vertical division type are closed, the horizontal position adjustment of the second vertical division type is performed by the shim portion, and the height adjustment of the second vertical division type is performed by the liner. It is characterized by being performed by the part.
  • crankshaft manufacturing method of the third invention the same effect as the crankshaft manufacturing apparatus of the third invention can be obtained.
  • crankshaft manufacturing method of the first aspect of the present invention it is possible to reduce the weight by forming the hole in the crankpin portion, and it is possible to prevent a decrease in dimensional accuracy due to the formation of the hole. Etc. can be obtained.
  • crankshaft manufacturing apparatus even when a cam mechanism is used as a drive source for the side forming punch, a plurality of press rams can be manufactured within one process from the top dead center to the bottom dead center. Since the time difference formation of the hole portions can be performed, it is possible to obtain effects such as miniaturization of the press facility.
  • the main molding process including the crushing process, the roughing process, the finishing process, and the trimming process is performed by the first upper and lower split mold, and the hollow molding process is performed by the second process. If the upper and lower split molds are set, it is possible to obtain such an effect that these molding steps can be performed continuously with a fixed-pitch feed bar and the same press ram.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration of a crankshaft manufacturing apparatus according to an embodiment of the second invention, wherein (A) is a side sectional view taken along line 8A-8A ′ of FIG. 7, and (B) is 8B-8B ′ of FIG.
  • FIG. 9 is a graph illustrating the time dependency of the press ram stroke of the crankshaft manufacturing apparatus shown in FIGS. 7 and 8 and illustrating the operation of each side forming punch when the stroke changes.
  • FIGS. 10A to 10C are top views showing the operation of each side forming punch when the press ram stroke shown in FIG. 9 changes.
  • FIGS. 10A to 10C are top views showing the operation of each side forming punch when the press ram stroke shown in FIG. 9 changes.
  • 11A to 11C are top views showing the operations of the side forming punches following FIG. It is side sectional drawing showing schematic structure of the cam mechanism of the manufacturing apparatus of the conventional crankshaft. It is a top view for demonstrating the problem of the manufacturing apparatus of the conventional crankshaft. It is a conceptual diagram showing schematic structure of the crankshaft manufacturing apparatus of one Embodiment which concerns on 3rd invention. It is a schematic top view showing the partial structure containing the feed bar of the crankshaft manufacturing apparatus of one Embodiment concerning 3rd invention. It is a sectional side view showing an outline partial composition including a lower mold of a hollow mold of a crankshaft manufacture device of one embodiment concerning the 3rd invention.
  • FIG. 1 It is a top view showing schematic structure of the lower mold
  • (A)-(D) are conceptual diagrams showing a continuous molding process by the crankshaft manufacturing apparatus according to an embodiment of the third invention. It is a conceptual diagram showing schematic structure of the conventional crankshaft manufacturing apparatus. It is a schematic top view showing the partial structure containing the feed bar of the conventional crankshaft manufacturing apparatus.
  • (A)-(C) are conceptual diagrams showing a molding process by a transfer press device of a conventional crankshaft manufacturing apparatus. (A), (B) is a sectional side view showing the operation of the trim type of the conventional crankshaft manufacturing apparatus.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the operation of a forging device 1100 used in the crankshaft manufacturing method of the first embodiment.
  • die 1103) of the forging apparatus 1100 is simplified.
  • the forging device 1100 includes, for example, a press bolster 1101, and a press ram 1102 is supported on the press bolster 1101.
  • a mold 1103 is disposed between the press bolster 1101 and the press ram 1102.
  • the mold 1103 includes a lower mold 1103A, an upper mold 1103B, and side molding punches 1111p and 1112p.
  • the upper mold 1103B is provided so as to be movable with respect to the lower mold 1103A.
  • Reference numeral 1104 in FIG. 2 denotes a load adjusting unit (such as a hydraulic unit or an air pressure unit) that adjusts an initial load on the upper mold 1103B.
  • a material M is disposed in the mold 1103. When the volume of the material M is larger than the set value, the upper mold 1103B moves in the opening direction (upward direction) according to the molding pressure in the mold 1103.
  • Side punches 1111p and 1112p are provided so as to be movable in a direction perpendicular to the moving direction of upper mold 1103B.
  • the side forming punches 1111p and 1112p can be inserted into and removed from the inside of the mold 1103 through punch holes (not shown) formed in the side of the mold 1103.
  • the side forming punches 1111p and 1112p are provided with cam mechanisms 1111 and 1112 that move into the mold 1103 in conjunction with the movement of the press ram 1102.
  • the cam mechanisms 1111 and 1112 include cams 1111c and 1112c and cam drivers 1111d and 1112d that drive the cams 1111c and 1112c.
  • Side punches 1111p and 1112p are provided on the side surfaces inside the mold 1103 of the cams 1111c and 1112c.
  • the side surfaces of the cams 1111c and 1112c on the outside of the mold 1103 are inclined surfaces.
  • the lower surfaces of the cam drivers 1111d and 1112d are inclined surfaces arranged at a predetermined interval with respect to the inclined surfaces of the cams 1111c and 1112c in the initial state.
  • the cam drivers 1111d and 1112d descend as the press ram 1102 moves downward.
  • the inclined surfaces slide with each other.
  • the cam mechanisms 1111 and 1112 are provided with retracting members 1111s and 1112s.
  • the cam drivers 1111d and 1112d are moved up to the top dead center by the press ram 1102 after the side molding is completed by the side molding punches 1111p and 1112p at the bottom dead center of the press ram 1102, the side molding punch 1111p is raised. , 1112p are retracted to the outside of the mold 1103 by the retracting members 1111s, 1112s, and return to the initial position.
  • crankshaft preform formed by forming trim is disposed as the material M in the forging device 1100 as described above, the axial direction of the journal shaft portion is perpendicular to the moving direction of the press ram 1102.
  • the crankpin portion is disposed in parallel with the journal shaft portion, and one surface of the crankpin portion (a surface perpendicular to the journal shaft portion) faces the side forming punches 1111p and 1112p.
  • the crankshaft preform is formed smaller than the crankshaft target shape, and the mold 1103 has a cavity corresponding to the crankshaft target shape.
  • crankshaft manufacturing method of the first embodiment using the forging device 1100 will be described with reference to FIGS.
  • crankshaft preform is placed as a material M in the cavity of the mold 1103. Subsequently, when the press ram 1102 starts to move downward from the top dead center, the cam drivers 1111d and 1112d are lowered accordingly, and the inclined surfaces of the cam drivers 1111d and 1112d are in contact with the inclined surfaces of the cams 1111c and 1112c. . When the press ram 1102 further moves downward, these inclined surfaces slide with each other, and the side forming punches 1111p and 1112p move toward the inside of the mold 1103 along the horizontal direction. Then, the side forming punches 1111p and 1112p form holes in the crankpin portion of the preform.
  • crankshaft preform when used as the material M, a preform that has been molded in advance smaller than the crankshaft target shape (that is, the mold cavity shape) is used. It is placed in the cavity of the mold 1103.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the crankshaft manufacturing method of the first embodiment, and shows a case where a hole is formed by one side forming punch 1000P.
  • the downward arrow indicates the constraint pressure direction from the mold 1103 to the material M
  • the upward arrow in FIG. 2 indicates the filling direction of the material M.
  • the material M molded smaller than the cavity shape is disposed in the cavity of the mold 1103, there is a gap between the material M and the cavity. Is inserted into the material M, so that the material can be filled.
  • the material can be filled into the cavity of the mold 1103, forging is performed by setting the cavity of the mold 1103 to a shape corresponding to the target shape of the crankshaft.
  • the desired shape of the crankshaft can be obtained.
  • the dimensional accuracy of the crankshaft can be improved by forging the closed space as described above as well as reducing the weight by forming the hole in the crankpin portion. Therefore, balance correction such as forming a plurality of holes in the counterweight portion is not necessary.
  • the opening corner of the hole has a curved shape due to the deformation resistance of the material at the time of forging, it is not necessary to separately perform the finishing process of the prior art.
  • the upper mold 1103B can move in the opening direction in accordance with the molding pressure in the mold 1103. Can be obtained.
  • FIG. 7 and 8 show a schematic configuration of a crankshaft manufacturing apparatus 2100 according to the second embodiment.
  • 7 is a schematic top view showing the overall configuration of the crankshaft manufacturing apparatus 2100
  • FIG. 8A is a schematic side sectional view taken along line 8A-8A ′ of FIG. 7
  • FIG. 8B is 8B-8B of FIG.
  • It is a schematic sectional side view of a line. 7 and 8, for convenience of illustration, illustration of each part is omitted and illustration is simplified.
  • the press ram 2104 and the load adjusting unit 2105 are not shown in FIG.
  • FIG. 7 and the upper mold 2103A, the lower mold 2103B, and the cam holders 2113h to 2116h of the mold 2102 are simplified in FIG. In FIG. 7, for convenience of illustration, the relative positions of the side forming punches 2111p to 2118p and the cam mechanisms 2111 to 2118 are not strictly shown.
  • the crankshaft manufacturing apparatus 2100 includes, for example, a press bolster 2101, and a press ram 2102 is supported on the press bolster 2101.
  • a mold 2103 is arranged between the press bolster 2101 and the press ram 2102.
  • Reference numeral 2104 in FIG. 7 indicates one surface of the bed on which the press bolster 2101 is placed.
  • the mold 2103 includes a lower mold 2103A, an upper mold 2103B, and side molding punches 2111p to 2118p.
  • a preform 2200 is placed in the mold 2103.
  • the preform 2200 includes a journal shaft portion 2201, and the journal shaft portion 2201 is provided with an arm portion 2202. Adjacent arm portions 2202 are connected by a crankpin portion 2203 disposed in parallel with the journal shaft portion 2210.
  • the crankpin portion 2203 is disposed in parallel with the journal shaft portion 2201.
  • the cavity surface of the mold 2103 has a shape corresponding to the preform 2200 of the crankshaft.
  • the upper mold 2103B is provided so as to be movable with respect to the lower mold 2103A.
  • a reference numeral 2105 in FIG. 8 denotes a load adjusting unit (such as a hydraulic unit or an air pressure unit) that adjusts an initial load on the upper mold 2103B.
  • the side forming punches 2111p to 2118p are provided so as to be movable in a direction perpendicular to the moving direction of the upper mold 2103B.
  • the side forming punches 2111p to 2118p can be inserted into and removed from the inside of the mold 2103 through punch holes (not shown) formed in the side portion of the mold 2103.
  • the side forming punches 2111p to 2118p are provided with cam mechanisms 2111 to 2118 that move into the mold 2103 in conjunction with the movement of the press ram 2102.
  • the cam mechanisms 2111 to 2118 include cams 2111c to 2118c, a cam driver for driving the cam, and cam holders 2111h to 2118h on which the cam and the cam driver are slidably supported.
  • Side punches 2111p to 2118p are provided on the side surfaces inside the mold 2103 of the cams 2111c to 2118c.
  • the side surfaces of the cams 2111c to 2118c on the outside of the mold 2103 are inclined surfaces, and the lower surface of the cam driver is an inclined surface that slides relative to the inclined surfaces of the cams 2111c to 2118c.
  • the cam mechanisms 2111 to 2118 when the upper mold 2103B is moved downward by the press ram 2102, the inclined surfaces of the cam driver and the cams 2111c to 2118c come into contact with each other. These inclined surfaces slide with each other when the press ram 2102 moves further downward, and the side forming punches 2111p to 2118p move to the inside of the mold 2103 along the horizontal direction.
  • the cam drivers of the cam mechanisms 2111 to 2114 are arranged so as to be movable in the vertical direction through the passage hole 2102A of the press ram 2102.
  • each cam driver is fixed in the passage hole 2102A by the following fixing member until completion of molding by the corresponding side molding punch.
  • the fixed position of the cam driver with respect to the inclined surface of the cam is set a predetermined distance above the fixed position of the cam drivers of the cam mechanisms 2111 to 2114.
  • 8A shows the cam drivers 2113d and 2114d and the fixing members 2113v and 2114v of the cam mechanisms 2113 and 2114, the cam mechanisms 2111 and 2112 also have cam drivers and fixing members having the same configuration.
  • cam drivers 2115d and 2116d of the cam mechanisms 2115 and 2116 are illustrated, but the cam mechanisms 2117 and 2118 also have cam drivers having the same configuration as those.
  • the cam mechanisms 2111 to 2114 are provided with a cam retracting mechanism for retracting the side forming punches 2111p to 2114p to the outside of the mold 2103 after completion of the side forming in the middle of the top dead center to the bottom dead center of the press ram 2102.
  • the cam retracting mechanism includes a first retracting member, a second retracting member, and the fixing member.
  • the first retracting member is an elastic member provided on the side surface of the cam 2111c to 2114c on the outside of the mold 2103, for example.
  • the second retracting member is an elastic member provided on the upper surface of the cam driver, for example.
  • the fixing member moves from the upper surface of the cam driver to the retraction hole 2102B of the press ram 2102 to release the interlock between the press ram 2102 and the cams 2111c to 2114c after the side forming punches 2111p to 2114p are formed.
  • the cam driver is moved upward by the second retraction member, and the cam is retreated to the outside of the mold 2103 by the first retraction member.
  • FIG. 8A the first elastic members 2113s and 2114s and the second elastic members 2113t and 2114t of the cam mechanisms 2113 and 2114 are shown, but the cam mechanisms 2111 and 2112 are also similar to the first ones. , Having a second elastic member.
  • the cam mechanisms 2115 to 2118 are provided with a cam retracting mechanism for retracting the side forming punches 2115p to 2118p to the outside of the mold 2103 after the side forming is completed at the bottom dead center of the press ram 2102. And a first retracting member. 8B shows the first retracting members 2115s and 2116s of the cam mechanisms 2115 and 2116, the cam mechanisms 2117 and 2118 also have the same first retracting members.
  • the preform 2200 when the preform 2200 is provided in an engine having a small to medium displacement, the preform 2200 is preliminarily kept in a state where the preform 2200 is heated to a high temperature (for example, 1000 to 1200 ° C.) while suppressing deformation at the time of forming the hole.
  • the load on the mold 2103 necessary for holding the molded product 2200 is, for example, about 400 t.
  • the load at the time of forming the hole depends on the shape and cross-sectional area, for example, it is about 100 t because of forging.
  • the crankshaft manufacturing apparatus 2100 requires a press having a forming load capacity of about 1200 t as the total load.
  • the mold 2103 and the cam mechanisms 2111 to 2118 are arranged so as to fit in the press die set as described above.
  • FIG. 9 shows the time dependency of the stroke of the press ram 2102 of the crankshaft manufacturing apparatus 2100 shown in FIGS. 7 and 8, and is a graph for explaining the operation of the side forming punches 2111p to 2118p when the stroke changes. is there. 10 and 11 are schematic top views showing the operations of the side forming punches 2111p to 2118p when the stroke of the press ram 2102 shown in FIG. 9 is changed.
  • the operations of the side forming punches 2113p and 2114p using the cam mechanisms 2113 and 2114 are the same as the operations of the side forming punches 2111p and 2112p using the cam mechanisms 2111 and 2112.
  • the operations of the side forming punches 2115p and 2116p using the cam mechanisms 2115 and 2116 are the same as the operations of the side forming punches 2117p and 2118p using the cam mechanisms 2117 and 2118.
  • the operations of the side forming punches 2111p, 2112p, 2117p, and 2118p are mainly used.
  • crankshaft preform 2200 is placed in the mold 2103.
  • the side forming punches 2111p to 2118p are in a standby state outside the mold 2102 in the initial state (state 4A in FIG. 9).
  • the cam drivers of the cam mechanisms 2111 to 2118 start to descend accordingly.
  • the inclined surfaces of the cam drivers of the cam mechanisms 2115 to 2118 are positioned higher than the cam drivers of the cam mechanisms 2111 to 2114, It is not in contact with the inclined surfaces 2115c to 2118c.
  • the stroke length of the cams 2111c to 2114c is maximized (point Q in FIG. 9), and when the formation of the holes 2211 to 2214 by the side molding punches 2111p to 2114p is completed, the upper surface of the cam driver is fixed.
  • the members reference numerals 2113v and 2114v in FIG. 8A in the cam mechanisms 2113 and 2114
  • the cam driver moves upward through the passage hole 2102A of the press ram 2102 by the second retracting member (reference numerals 2113t and 2114t in FIG.
  • the cam mechanisms 2115 to 2118 have the inclined surfaces of the cam drivers (reference numerals 2115d and 2116d in FIG. 8B for the cam mechanisms 2115 and 2116).
  • the inclined surface of 2118c contacts.
  • these inclined surfaces slide with each other (point R in FIG. 9), and as shown in FIG. 11A, the side forming punches 2115p to 2118p extend along the horizontal direction. And move to the inside of the mold 2103.
  • the side forming punches 2115p to 2118p perform side forming on the crank pin portion 2203 of the preform 2200 to form the holes 2215 to 2218 (state 5A in FIG. 9).
  • the time difference formation of the plurality of holes 2211 to 2218 can be performed within one step from the top dead center to the bottom dead center of the press ram 2102. Therefore, the load for forming the plurality of holes 2211 to 2218 can be suppressed to about half compared to the case where the plurality of holes 2211 to 2218 are simultaneously formed. As a result, it is possible to reduce the size of the press facility. Further, as described above, the cam mechanisms 2111 to 2118 that can be housed in the die set can be used as the drive source of the plurality of side forming punches 2111p to 2118p, so that the side forming punches 2111P to 2118P can be used.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of a crankshaft manufacturing apparatus 3100 according to the third embodiment.
  • 15 is a schematic top view showing a partial configuration including feed bars 3013 and 3014 of crankshaft manufacturing apparatus 3100 shown in FIG. 14, the feed bars 3013 and 3014 and the clamp claws 3013A to 3013D, 3113E, 3113F, 3014A to 3014D, 3114E, and 3114F shown in FIG. 15 are not shown.
  • illustration of the liner portion 3131 and the shim portion 3132 shown in FIGS. 16 and 17 is omitted.
  • only one punch of the hollow forming mechanism 3142 shown in FIG. 15 is shown for convenience of illustration.
  • components similar to those in FIGS. 20 to 23 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the crankshaft manufacturing apparatus 3100 includes a main molding process (a crushing process, a roughing process, a finishing process, and a trimming process) performed by the conventional transfer press apparatus 3010 shown in FIGS.
  • This is an apparatus for continuously performing the hollow forming process performed by 3030 using the same press ram 3012 and feed bars 3013 and 3014 having a fixed pitch.
  • a burr conveying portion 3125 and a hollow mold 3126 are provided in this order on the molding direction side (right side in the figure) of the trim mold 3024, and these parts 3125 and 3126 are newly provided. Accordingly, the press ram 3012 and the feed bars 3013 and 3014 are extended to the molding direction side (right side in the figure).
  • the hollow molding portion 3126 has a liner portion 3131 shown in FIG. 16 and a shim portion 3132 shown in FIG.
  • the burr conveyor 3115 is provided in the burr transport unit 3125 instead of the burr conveyor 3015 of the conventional transfer press device 3010.
  • the burr transport unit 3125 includes a burr stage 3125S, a burr conveyor 3115, and a robot 3140.
  • the varistage 3125S is fixed to the press bolster 3011.
  • a placing portion 3125M on which the burr B or the preform P transferred from the trim mold 3024 is placed is provided on the upper surface of the burr stage 3125S.
  • the burr conveyor 3115 is disposed on the rear surface of the burr stage 3125S, for example, and discharges the burr B to the outside.
  • the robot 3140 lifts the burrs B on the placement unit 3125M using, for example, clamp claws 3140A and conveys them to the burrs conveyor 3115.
  • the conveying means to the burr conveyor 3115 is not limited to the robot 3140, and various modifications are possible.
  • a moving mechanism that moves the burr conveyor 3115 closer to the burr stage 3125S and a burr B on the burr mounting portion 3125M can be taken out by the burr conveyor 3115 can be used.
  • the hollow mold 3126 is a vertically divided mold.
  • the lower mold of the hollow mold 3126 is fixed to the press bolster 11, and the upper mold is fixed to the press ram 3012.
  • the hollow molding die 3126 is provided with a hollow molding mechanism 3142 and a workpiece restraining cushion 3131L having the same configuration as the hollow molding mechanism 3042 and the workpiece restraining cushion 3031L shown in FIG.
  • the lower mold of the hollow mold 3126 is provided with a liner portion 3131 for adjusting the position in the height direction.
  • the liner portion 3131 for example, a plate material having a thickness equivalent to a desired height adjustment amount is used. In this case, a plurality of plate materials may be used, and these plate materials may be appropriately inserted and removed according to the height adjustment amount.
  • the liner portion 3131 is provided on the upper mold as necessary.
  • the lower mold of the hollow mold 3126 is provided with a shim portion 3132 for adjusting the position in the horizontal direction.
  • the shim portion 3132 is a plate material, for example, a plate material disposed on the outer peripheral portion of the lower mold portion 3126A.
  • the shim portion 3132 includes, for example, the front side (lower side in FIG. 17), the rear side (upper side in FIG. 17), and the molding direction side (FIG. 17) of the outer periphery of the shape mold portion 3126A according to the adjustment amount and direction of the horizontal position. ) And at least one direction of the molding direction opposite side (left side in FIG. 17).
  • the shim portion 3132 is provided on the upper die so as to correspond to the lower die shim portion 3132.
  • the first feed bar 3013 is provided with first clamp claws 3113E and 3113F
  • the second feed bar 3014 is provided with second clamp claws 3114E and 3114F.
  • the clamp claws 3113E and 3114E are arranged to face the varistor stage 3125S
  • the clamp claws 3113F and 3114F are arranged to face the hollow mold 3126.
  • the first clamp claws 3113E and 3113F and the second clamp claws 3114E and 3114F hold the workpiece W and are moved along the extending direction by the first feed bars 3013 and 3014.
  • FIG. 19 (A) to 19 (D) are conceptual diagrams showing a continuous molding process by the crankshaft manufacturing apparatus 3100.
  • FIG. 19 (A) to 19 (D) are conceptual diagrams showing a continuous molding process by the crankshaft manufacturing apparatus 3100.
  • the workpieces W1, W2, and W3 are arranged at intervals of one step from the viewpoint of load and cooling performance in the molding press. Then, mold clamping, mold opening, workpiece transfer to the next process mold, mold clamping,..., Mold opening are sequentially performed. In this case, the crushing process, the roughing process, the finishing process, the trimming process, and the hollow forming process are performed by the same press ram 3012, and the workpieces W1 and W2 are conveyed by the same feed bars 3023 and 3024.
  • the workpiece W1 that has been subjected to the finishing process by the finishing die 3023 is gripped by clamp claws 3013C and 3014C (shown only in FIG. 15) after the press ram 3012 is lifted, and the feed bar It is conveyed to the trim mold 3024 by 3013 and 3014 (shown only in FIG. 15).
  • the workpiece W2 subjected to the roughing process with the rough die 3021 is held by the clamp claws 3013A and 3014A (shown only in FIG. 15) and conveyed to the crushing die 3022 by the feed bars 3013 and 3014.
  • the trim mold 3024 As the press ram 3012 descends, a trimming process is performed on the workpiece W1 as shown in FIG. Specifically, the burrs B are punched from the workpiece W1, and a crankshaft preform P is obtained. At this time, in the crushing mold 3022, the crushing process is performed on the workpiece W2 as the press ram 3012 descends.
  • the preform P in the trim mold 3024 is held by the clamp claws 3013D and 3014D (shown only in FIG. 15), and the feed bar 3013 3014 is transported to the burr transport unit 3125 and placed on the placement unit 3125M.
  • the burr B is left in the trim mold 3024.
  • the workpiece W2 in the crushing mold 3022 is gripped by clamp claws 3013B and 3014B (shown only in FIG. 15) and conveyed to the finishing mold 3023 by the feed bars 3013 and 3014.
  • the preform P is clamped by the clamp claws 3113E and 3114E in the burr conveying portion 3125 as shown in FIG. 19C. It is gripped by (shown only in FIG. 15) and conveyed to the hollow mold 3126 by feed bars 3013 and 3014.
  • the hollow molding die 3126 is provided with the shim portion 3132 for adjusting the position in the horizontal direction, so that the hollow molding die 3126 is subjected to the hollow molding according to the input position of the preform P to the hollow molding die 3126.
  • the horizontal position of the mold 3126 can be adjusted by the shim portion 3132. Thereby, even when the clearance between the cavity surface of the hollow mold 3126 and the preform P is extremely narrow, the preform can be easily inserted into the cavity of the hollow mold 3126.
  • such horizontal position adjustment can be performed independently of the molds 3021 to 3024 and the varistage 3125A, so that there is no influence on each process in the molds 3021 to 3024 and the varistage 3125A.
  • the burr suppression die 3024C rises from the lower mold, so that the burr B remaining on the trim mold 3024 is lifted.
  • the burr B is gripped by the clamp claws 3013D and 3014D, conveyed to the burr conveying unit 3125 by the feed bars 3013 and 3014, and mounted on the burr mounting unit 3125M.
  • the workpiece W2 in the finishing die 3023 is held by the clamp claws 3013C and 3014C and conveyed to the trim die 3024 by the feed bars 3013 and 3014.
  • the upper mold of the hollow mold 3126 is lowered by the press ram 3012 toward the lower mold on which the preform P is disposed.
  • the preform P is closed in the mold 3126, and when the punch of the hollow molding mechanism 3142 is inserted into the preform P from the direction perpendicular to the moving direction of the press ram 3012, a hollow hole H is formed. A molded product P is obtained.
  • the press ram 3012 descends, so that the workpiece W2 is trimmed, and the burrs B are punched out of the workpiece W2 to obtain a crankshaft preform P.
  • the hollow molding die 3126 is provided with the liner portion 3131 for adjusting the position in the height direction, so that the hole H required for forming the hole H in the hollow molding die 3126 is provided.
  • the thickness adjustment (adjustment in the height direction) can be dealt with by adjusting the height of the hollow mold 3126 by the liner portion 3131. Since such height adjustment can be performed independently of the molds 3021 to 3024, there is no influence on each molding process in the molds 3021 to 3024.
  • the molded product P in the hollow mold 3126 is held by the clamp claws 3113F and 3114F (shown only in FIG. 15), and the feed bar 3013 It is conveyed outside the apparatus by 3014.
  • the burr B in the burr transport unit 3125 is discharged to the burr conveyor 3115 by the claw 3140A of the robot 3140 shown in FIG.
  • the preform P obtained from the workpiece W2 in the trim mold 3023 is gripped by the clamp claws 3013D and 3014D, conveyed to the burr conveying unit 3125 by the feed bars 3013 and 3014, and then placed on the mounting unit 3125M. Placed.
  • the burrs B obtained from the workpiece W2 are left in the trim mold 3024.
  • the work W2 is subjected to the same process as the work W1, and the work W3 thrown into the work W2 at an interval of one step is the work W1, The same processing as W2 is performed, and a molded product of the crankshaft is sequentially obtained.
  • the preform can be easily inserted into the cavity of the hollow mold 3126.
  • the horizontal position adjustment by the shim 3132 has no effect on each process in the molds 3021 to 3024 and the varistage 3125A, so that the workpiece (crankshaft material, preformed product, and molded product) is conveyed. Can be performed by the same feed bar 3013, 3014 having a fixed pitch.
  • the height adjustment by the liner part 3131 of the hollow mold 3126 can be performed without affecting the respective molding processes in the molds 3021 to 3024. Therefore, the molds 3021 to 3024 and 3126 can be moved relative to the lower mold. While the same press ram 3012 can be used, the degree of freedom of the material shape to be put into the hollow mold 3126 can be improved.
  • each forming step can be performed continuously by the fixed-pitch feed bars 3013 and 3014 and the same press ram 3012 in one apparatus 3100, so that the cost can be reduced and the apparatus can be reduced.
  • the degree of freedom of layout can be increased.
  • the burr B can be discharged in a direction different from the direction from the burr conveyor 3115 toward the hollow mold 3126.
  • the burr B can be conveyed by the feed bars 3013 and 3014. Therefore, it is not necessary to change the conventional specifications such as the distance between the clamp claws.
  • FIG. 3 is a top view of the material 1200.
  • the width w1 was set to 70.1 mm and the width w2 was set to 50.2 mm.
  • the crankshaft manufacturing method of the first embodiment shown in FIG. 2 was used. Specifically, a material 1200 smaller than the final shape was placed in the mold. The shape of the inner surface of the mold was made to correspond to the target shape of the material 1200. As a result of forming the hole 1200A in the material 1200 by inserting a punch into the material 1200, the width w1 is 70.8 mm (the difference from the target value is 0.7 mm) for the dimensions of the material 1200 after the hole is formed, The width w2 was 50.4 mm (the difference from the target value was 0.2 mm). Further, the surface sink (the height reduction of the end surface 1201 in the direction perpendicular to the paper surface) at the end surface 1201 in the vicinity of the hole portion 1200A of the material 1200 was 0.1 mm.
  • the material 1200 is arranged on the inclined surface 1301 of the lower mold 1300, and a punch 1002 is inserted into the material 1200, thereby forming a hole portion 1200 ⁇ / b> A in the material 1200.
  • the punch 1002 in the comparative experimental example the material 1200 is pressed against the inclined surfaces 1301 and 1302, but the portions other than the pressed portions are not restrained.
  • the width w1 is 75.4 mm (the difference from the target value is 5.3 mm) and the width w2 is 51.3 mm (the difference from the target value is 1.1 mm). there were.
  • the surface sink on the end surface 1201 in the vicinity of the hole portion 1200A of the material 1200 was 2 mm.
  • both the widths w1 and w2 and the surface sink were smaller than the comparative experimental example.

Abstract

　分割可能な上型および下型からなる金型１１０３のキャビティ形状よりも小さく成形されたクランクシャフトの予備成形品を、材料Ｍとして金型１１０３のキャビティに配置する。金型１１０３のキャビティは、クランクシャフトの狙い形状に対応している。 金型１１０３のキャビティへの材料Ｍの配置時には、材料Ｍとキャビティとの間に隙間が存在しているが、側方成形用パンチ１０００Ｐを材料Ｍに挿入すると、材料Ｍに中空状の孔部が形成されるとともに、キャビティ内で材料充填が行われる。その結果、クランクシャフトのクランクピン部への孔部形成により軽量化を図ることができるのはもちろんのこと、孔部形成による寸法精度の低下を防止することができる。　

Description

クランクシャフトの製造方法および製造装置
　本発明は、中空状の孔部を有するクランクシャフトの製造方法および製造装置に係る。
　内燃機関のクランクシャフトは、ジャーナル軸部を備えている。ジャーナル軸部には、それと平行なクランクピン部がアームにより連結されている。アーム部にはカウンタウェイト部が形成され、カウンタウェイト部のジャーナル軸部に対する形成位置は、クランクピン部の接続箇所の反対側である。
　クランクシャフトでは、燃費向上の観点から、クランクピン部に中空状の孔部を形成して軽量化を図ることがある。クランクピン部に孔部を形成した場合でも、クランクシャフトの剛性には影響が少ないので、クランクピン部への孔部の形成は好適である。孔部の形成手法については切削加工による手法や、パイプ材でクランクピンを形成しクランクシャフト本体と接合する手法などが考えられるが、いずれの手法も、工程が複雑化し、製造コストが増大する。ここで、製造コストの低減のためには、クランクシャフト本体の成形と孔部の形成を鍛造で行うことが有効であるが、上記のようにクランクシャフトは複雑な形状であるため、従来の鍛造では、クランクシャフトの成形と同時に孔部を形成することが困難である。
　すなわち、従来の鍛造では、プレスラム方向に金型の上下型が移動して被成形体を拘束し、閉塞された金型のキャビティ内に材料を充填することにより、材料の狙い形状を得ている（たとえば特許文献１）。このような鍛造によりクランクシャフトを成形する場合、クランクシャフトの金型への配置は、その軸方向がプレスラムの移動方向に対して垂直となるようにしなければならないため、孔部形成用パンチをクランクシャフトの軸方向からクランクピン部に挿入することが困難である。このため、従来の鍛造では、熱間バリだし多工程成形が一般的に用いられている。この場合、使用される金型の上下型が分割可能となるように、クランクピン部およびアーム部を中実状態とし、かつそれら部位には、型からの抜け勾配を形成している。
　以上のように閉塞型構造を用いた鍛造では、クランクピン部への孔部の形成が困難であるから、孔部の形成は、鍛造および成形トリム後、クランクシャフトを閉塞空間に配置せずに行っている。
　具体的には、たとえば図５で示すクランクシャフト１０１０に孔部１０１３Ａ，１０１３Ｂを形成する場合、図６（Ａ）に示すように、クランクピン部１０１３を連結する一方のアーム部１０１２（図５の最も右側のアーム部１０１２）の一面を下型１００１（図の斜線部）に当接させ、パンチ１００２を他方のアーム部１０１２の上面側からクランクピン部１０１３へ挿入する。パンチ１００２の挿入による孔部１０１３Ａ，１０１３Ｂの形成は独立して行うが、孔部１０１３Ｂの形成時、アーム部１０１２に隣接する部位との干渉が生じるため、パンチ１００２の挿入は、クランクピン部１０１３に斜め方向（図５の破線矢印方向）から行う。この場合、アーム部１０１２（図５の最も右側のアーム部１０１２）の一面における下型１００１との当接部には、その跡が残る場合がある。
　しかしながら、図６（Ａ）に示す手法では、図６（Ｂ）に示すように、クランクピン部１０１３の径方向（矢印方向）はフリーであるため、クランクピン部１０１３に孔部１０１３Ａ，１０１３Ｂを形成すると、寸法精度が低下してしまう。具体的には、クランクピン部１０１３では、孔部１０１３Ａ，１０１３Ｂの開口端面においてクランクピン部１０１３の軸方向に面ヒケが発生し、クランクピン部１０１３の径方向（図の矢印方向）に材料が拡がってしまう。このため、アーム部１０１２のカウンタウェイト部外周部に複数の孔部（図示略）を形成する等して、バランス補正を行う必要がある。
　そこで、予め上下分割型に適用可能な形状に成形された予備成形体を被成形体として用い、プレスラムの移動方向に対して垂直方向に移動する鍛造装置を利用してコイニングを行うことが考えられる。しかしながら、この側方成形の技術では、孔部形成による寸法精度の向上を図ることができなかった。以上の問題は、本発明の第１課題である。
　クランクピン部への孔部の形成には、プレスラムの移動方向に対して垂直方向に移動する側方成形用パンチを有する鍛造装置を用いることが考えられる（たとえば特許文献２）。鍛造装置の側方成形用パンチの駆動源としては、サーボモータや油圧手段に比べて機構が簡単で、ダイセットの外部への設置が不要で、かつプレスのラムの動作にリニアに追従することを可能とするカム機構がよく使用されている。
　図１２は、カム機構２０１０による側方成形用パンチ２０２０の動作を説明するための概念図である。カム機構２０１０は、カム２０１１、カム２０１１を駆動するカムドライバ２０１２、および、それら部材２０１１，２０１２が摺動自在に支持されるカムホルダ２０１３を備えている。カム２０１１の金型内部側の側面には側方成形用パンチ２０２０が設けられ、カム２０１１の金型外部側の側面は傾斜面であり、カムドライバ２０１２の下面は、初期状態においてカム２０１１の傾斜面から所定間隔をおいて配置され、カム２０１１の作動時にその傾斜面に対して摺動する傾斜面である。カム機構２０１０では、アッパプレート２０３１が、プレスラム（図示略）によって、ロアプレート２０３２へ向けて下方に所定距離移動したとき、カム２０１１とカムドライバ２０１２の互いの傾斜面が接触する。それら傾斜面は、アッパプレート２０３１がさらに下方へ移動すると、互いに摺動し、側方成形用パンチ２０２０が水平方向に沿って金型内部側へ移動する。
　しかしながら、上記鍛造装置によりクランクシャフトを成形する場合、クランクシャフトの金型内への配置は、その軸方向がプレスラムの移動方向に対して垂直となるようにしなければならないため、側方形成用パンチ２０２０をクランクシャフトの軸方向からクランクピン部に挿入する必要がある。このため、複数の気筒を有するクランクシャフトの各クランクピン部に孔部を形成する場合、側方形成用パンチ同士が交差してしまう。
　具体的には、カム機構２０１０を用いた側方成形では、カム２０１１がプレスラムの移動と連動しているため、カム２０１１に設けられた側方成形用パンチ２０２０は、プレスラムの下死点で、クランクピン部への最大挿入長となり、その後、プレスラムが上死点へ向かって移動するとともに、側方成形用パンチ２０２０は、クランクピン部から引き抜かれる。このため、たとえば図１３に示すように、フルカウンタウェイト構造を有する４気筒のクランクシャフト２０４０の各クランクピン部２０４３に孔部２０４４を形成する場合、側方成形用パンチ２０２１，２０２２どうしが交差し、側方成形用パンチ２０２３，２０２４どうしが交差してしまう（図中の破線で囲まれた部分）。このため、プレスラムの上死点から下死点までの１ストローク内で、側方成形用パンチが互いに干渉し合う位置にある複数の孔部の形成を行うことができない。なお、図１３の符号２０４１，２０４２は、クランク軸部，クランクアーム部を示している。
　以上のような理由から、カム機構を用いた側方成形は、側方成形用パンチ同士が干渉するような形状を有するクランクシャフトの鍛造に適用することができない。そこで、側方成形用パンチの駆動源として、プレスラムの動作とは独立したサーボモータや油圧手段を使用し、側方成形用パンチに独立制御を行うことにより、上記交差を回避することが考えられる。しかしながら、この技術では、アクチュエータ等の設置のための広いスペースが必要となり作業性・生産性の低下を招くだけでなく、可動範囲がダイセットの外部に拡がるため、プレス設備が大型となってしまう。以上の問題は、本発明の第２課題である。
　従来のクランクシャフトの製造では、中空成形工程を行う場合、たとえば図２０に示すクランクシャフト製造装置３００１を用いている。クランクシャフト製造装置３００１は、トランスファ式プレス装置３０１０、ロボット３０２０、および、中空成形プレス装置３０３０を備えている。トランスファ式プレス装置３０１０は、ワークＷに対して主成形工程を行い、ロボット３０２０は、トランスファ式プレス装置３０１０で得られたクランクシャフトの予備成形品Ｐを中空成形プレス装置３０３０に搬送し、中空成形プレス装置３０３０は、クランクシャフトの予備成形品Ｐに中空成形工程を行う。
　トランスファ式プレス装置３０１０では、プレスボルスタ３０１１の上側にプレスラム３０１２が対向して配置されている。プレスボルスタ３０１１とプレスラム３０１２の間には、主成形工程（潰し工程、荒工程、仕上工程、および、トリム工程）をワークＷに対して行う上下分割可能な潰し型３０２１、荒型３０２２、仕上げ型３０２３、および、トリム型３０２４が成形方向（図の右方向）に順に配設されている。型３０２１～３０２４の上型は、それらの下型に対してプレスラム３０１２により移動する。型３０２１～３０２４の下型は、プレスボルスタ３０１１の上面に固定されている。
　図２１は、図２０に示すクランクシャフト製造装置３００１の概略構成を表す上面図である。なお、図２０では、図２１に示すフィードバー３０１３，３０１４、クランプ爪３０１３Ａ～３０１３Ｄ，３０１４Ａ～３０１４Ｄの図示を省略している。型３０２１～３０２４の下型の前面側および後面側には、成形方向に延在するフィードバー３０１３，３０１４が設けられている。図２０では、図示の便宜上、中空成形機構３０４２のパンチを１個のみ図示している。
　第１フィードバー３０１３には、第１クランプ爪３０１３Ａ～３０１３Ｄが設けられ、第２フィードバー３０１４には、第１クランプ爪３０１３Ａ～３０１３Ｄに対向して第２クランプ爪３０１４Ａ～３０１４Ｄが設けられている。第１クランプ爪３０１３Ａ～３０１３Ｄおよび第２クランプ爪３０１４Ａ～３０１４Ｄは、フィードバー３０１３，３０１４の延在方向に所定間隔（型同士の間隔）をおいて配置されている。第１クランプ爪３０１３Ａ～３０１３Ｄおよび第２クランプ爪３０１４Ａ～３０１４Ｄは、ワークＷを把持するとともに、第１フィードバー３０１３，３０１４によってその延在方向に沿って移動する。第１フィードバー３０１３，３０１４では、各型の下型における工程後のワークをクランプ爪により把持して次工程の下型へ搬送する（たとえば特許文献３）。
　このようなトランスファ式プレス装置３０１０では、図２２（Ａ）～２２（Ｃ）に示すように、型内にワークＷ１，Ｗ２を配置した後、型締め、型開き、次工程の型へのワークＷの搬送、型締め、・・・、型開きを順次行う。この場合、各工程は、同一のプレスラム３０１１により行われ、次工程への搬送は、フィードバー３０１３，３０１４により行われる。
　たとえば図２２（Ａ）に示すように仕上げ型３０２３で仕上げ工程が施されたワークＷ１は、トリム型３０２４に投入される。トリム型３０２４では、図２２（Ｂ）に示すように、ワークＷ１からバリＢが打ち抜かれ、クランクシャフトの予備成形品Ｐが得られる。具体的には、図２３（Ａ）に示すように、上型３０２４Ａが、下型３０２４Ｂ内のワークＷ１に対して下降することによって、上型３０２４Ａと、ワークＷ１のバリＢが載置されたバリ抑えダイ３０２４Ｃとにより、ワークＷ１からバリＢが打ち抜かれ、クランクシャフトの予備成形品Ｐが得られる。
　続いて、ロボット３０２０による予備成形品Ｐのプレス装置３０３０への搬送後、下型３０２４Ｂに残っているバリＢは、図２２（Ｃ）に示すように、バリ抑えダイ３０２４Ｃの上昇により上方に移動し、クランプ爪３０１３Ｄ，３０１４Ｄにより把持され、バリコンベア３０１５に搬送される。具体的には、図２３（Ｂ）に示すように、上型３０２４Ａが上昇するとともに、下型３０２４Ｂのバリ抑えダイ３０２４ＣによりバリＢを持ち上げる。次いで、バリＢは、クランプ爪３０１３Ｄ，３０１４Ｄにより把持され、フィードバー３０１３，３０１４によりバリコンベア３０１５に搬送される。
　中空成形プレス装置３０３０では、予備成形品Ｐに中空状の孔部を形成することにより、成形品が得られる（中空成形工程）。中空状の孔部は、燃費向上の観点から、軽量化を図るために形成されるものである。この場合、クランクピン部に孔部を形成した場合、クランクシャフトの剛性には影響が少ないので、孔部の形成はクランクピン部に行うことが好適である。
　中空成形工程では、プレスラム３０３２により型３０４１の上型を、予備成形品Ｐが配置された下型に向けて下降させる。これにより、予備成形品Ｐを型３０４１内に閉塞するとともに、プレスラム３０３２の移動方向とは垂直な方向から中空成形機構３０４２のパンチを予備成形品Ｐに挿入する。このような側方成形では、パンチの駆動源として、カムスライドや、油圧シリンダ、サーボモータ等が用いられる（たとえば特許文献４）。なお、図２０の符号３０２４Ｌ，３０４１Ｌは、スプリングや、ガスクッション、油圧クッション等からなるワーク拘束用クッションを示し、符号３０３１は、プレスボルスタを示している。
　以上のような中空成形を行う場合、トランスファ式プレス装置３０１０とは別に中空成形プレス装置３０３０を用いているため、コストが増大するとともに、装置のレイアウトの自由度が小さくなる。そこで、同一装置内で主成形工程と中空成形工程を連続的行うために、トランスファ式プレス装置３０１０と中空成形プレス装置３０３０を一体化すること（たとえば、トリム型３０２４の成形方向側に隣接して中空成形型３０４１を設け、フィードバー３０１３，３０１４を成形方向に延長し、そこにクランプ爪を別途設ける）ことが考えられる。
　しかしながら、以上のような装置の一体化は、次のような理由から困難である。すなわち、フィードバー３０１３，３０１４による搬送では、予備成形品Ｐの投入位置はフィードバー３０１３，３０１４のピッチ（移動量）により決定されるが、そのピッチは、型同士の間隔に基づき固定されている。このため、フィードバー３０１３，３０１４による搬送では、中空成形部でのピッチ（移動量）のみを変更することができないから、型の位置に応じて予備成形品Ｐの投入位置を変更することができるロボット３０２０と比べて、中空成形型３０４１への予備成形品Ｐの投入精度が低くなる。しかも、中空成形型３０４１では、最終狙い形状をなすキャビティ面と予備成形品Ｐとの間のクリアランスが極めて狭いため、そのキャビティへの予備成形品Ｐの挿入が困難となる。
　また、各型で用いるプレスラム３０１２は同一となるため、中空成形工程においてシャットハイト等の変更により孔部のみの厚み調整（高さ方向の調整）を行う場合、そのような高さ方向の調整が他工程に影響を与えてしまい、その結果、中空成形工程に投入する材料形状の自由度がなくなる。以上の問題は、本発明の第３課題である。
特開２００３－３４３５９２号公報 特開２００７－２４５２２９号公報 特開２００８－８７０４８号公報 実開昭６１－１４３７２７号公報
　本発明の第１の目的は、クランクピン部への孔部の形成により軽量化を図ることができるのはもちろんのこと、孔部形成による寸法精度の低下を防止することができるクランクシャフトの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の第２の目的は、側方成形用パンチの駆動源としてカム機構を用いた場合でも、プレスラムの上死点から下死点までの１ストローク内で、側方成形用パンチが互いに交差し合う位置にある複数の孔部の形成を行うことができるクランクシャフトの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の第３の目的は、主成形工程と中空成形工程を連続的に行うことを可能とするトランスファ式のクランクシャフトの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
　第１発明のクランクシャフトの製造方法は、クランクピン部を備えたクランクシャフトを予備成形し、分割可能な上型および下型からなる金型のキャビティ内に、クランクシャフトの予備成形品を配置して予備成形品を鍛造し、予備成形では、クランクシャフトの予備成形品の形状をキャビティの形状よりも小さく成形し、鍛造では、クランクピン部にパンチを挿入することにより、クランクピン部に孔部を形成するとともに、キャビティ内に予備成形品の材料を充填することを特徴としている。
　第１発明のクランクシャフトの製造方法では、分割可能な上型および下型からなる金型を用いてクランクシャフトの予備成形品に鍛造を行う。この場合、クランクシャフトの予備成形品は、鍛造で使用する上記金型のキャビティの形状よりも小さく成形されたものである。鍛造では、クランクピン部へのパンチの挿入により、金型内に成形品の材料を充填するので、金型のキャビティをクランクシャフトの狙い形状に対応する形状に設定することにより、鍛造によりクランクシャフトの狙い形状を得ることができる。その結果、クランクピン部への中空状の孔部の形成により軽量化を図ることができるのはもちろんのこと、上記のように閉塞空間内で鍛造を行うことによりクランクシャフトの寸法精度を向上させることができるので、カウンタウェイト部への複数の孔部の形成を行う等のバランス補正が不要となる。
　また、一般的な機械加工により孔部を形成すると、孔部の開口角部がエッジ状をなすことから、その部位への応力集中を回避するためにハンドワーク等により仕上げ工程を別途行うがあるが、本発明のクランクシャフトの製造方法では、鍛造時の材料の変形抵抗により孔部の開口角部が湾曲形状をなすので、従来技術の仕上げ工程を行う必要がない。
　第１発明のクランクシャフトの製造方法は種々の構成を用いることができる。たとえば鍛造では、金型内での成形圧に応じて、上型が開放方向へ移動することができる。この態様では、鍛造時に予備成形品の材料体積が設定値より大きい場合、金型内での成形圧に応じて、上型が開放方向へ移動することができるので、上記のような場合でも、クランクシャフトの最終狙い形状を得ることができる。
　第２発明のクランクシャフトの製造装置は、下型と、下型に対して移動可能に設けられた上型と、上型の移動方向に対して垂直方向に移動する複数の側方成形用パンチとを有する金型と、上型を下型に対して移動させることにより金型内にクランクシャフトの素材を閉塞して成形するプレスラムと、各側方成形用パンチに設けられ、その側方成形用パンチをプレスラムの移動に連動して金型内部に向けて移動させるカム機構と、側方成形用パンチ同士の干渉を防止するために、側方成形用パンチの少なくとも一方に設けられるとともに、カム機構を介したプレスラムの移動との連動を解除する退避機構とを備えたことを特徴としている。
　第２発明のクランクシャフトの製造装置では、プレスラムの移動により金型内にクランクシャフトの素材を閉塞して成形するとともに、各側方成形用パンチが、プレスラムの移動に連動したカム機構によって金型の内部方向へ移動することにより、素材の各部位に孔部を形成する。
　ここで、側方成形用パンチ同士の干渉を防止するために、側方成形用パンチの少なくとも一方に設けられるとともに、カム機構を介したプレスラムの移動との連動を解除する退避機構を備えているので、一方の側方成形用パンチは、プレスラムの移動に連動したカム機構によって金型内部に向けて移動することにより中空状の孔部を形成した後、退避機構によりプレスラムの移動との連動が解除されて金型の外部方向へ退避して、初期位置へ戻ることができる。そして、他方の側方成形用パンチは、プレスラムの移動に連動したカム機構によって金型の内部方向への移動を開始することができるので、一方の側方成形用パンチと干渉することなく、中空状の孔部を形成することができる。
　具体的には、互いに交差する位置にある側方成形用パンチがＮ（＞２）個ある場合に上記干渉防止手法を適用すると、１番目の側方成形用パンチの金型内部への移動→１番目の側方成形用パンチの金型外部への退避、２番目の側方成形用パンチによる金型内部への移動→２番目の側方成形用パンチによる金型外部への退避、・・・・、Ｎ－１番目の側方成形用パンチによる金型内部への移動→Ｎ－１番目の側方成形用パンチによる金型外部への退避、Ｎ番目の側方成形用パンチによる金型内部への移動を順に実行することができる。
　以上のような干渉防止手法を用いることにより、プレスラムの上死点から下死点までの１工程内で、複数の孔部の時間差形成を行うことができるので、複数の孔部を形成するための荷重は、複数の孔部の同時成形を行う場合と比較して、約半分程度に抑制することができる。その結果、プレス設備の小型化を図ることができる。また、以上のように複数の側方成形用パンチの駆動源として、ダイセット内への収納が可能なカム機構を用いることができるので、側方成形用パンチの独立制御を行うアクチュエータ等の外部装置を設置するためのスペースが不要となり、プレス設備の小型化をさらに図ることができ、かつ作業性・生産性の向上を図ることができる。さらに、側方成形用パンチの可動範囲をダイセット内に設定することができるので、作業者の安全性に問題がない。
　第２発明のクランクシャフトの製造方法は、以上のような本発明の第２の形態に係るクランクシャフトの製造装置による複数の孔部の側方成形手法を含む。すなわち、本発明の第２の形態に係るクランクシャフトの製造方法は、下型と、下型に対して移動可能に設けられた上型と、上型の移動方向に対して垂直方向に移動する複数の側方成形用パンチとを有する金型を備え、プレスラムの移動により金型内にクランクシャフトの素材を閉塞して成形するとともに、各側方成形用パンチが、カム機構によってプレスラムの移動に連動して金型の内部方向へ移動することにより、素材の各部位に孔部を形成し、側方成形用パンチによる素材への孔部の形成時、側方成形用パンチ同士が交差するような形状を有する素材を用いる場合、側方成形用パンチ同士が干渉しないように、一方の側方成形用パンチは、孔部の形成終了後、退避機構によりプレスラムの移動との連動が解除されて金型の外部方向へ退避し、他方の側方成形用パンチは、金型の内部方向への移動を開始することを特徴としている。
　第２発明のクランクシャフトの製造方法は、干渉防止手法を用いた第２発明のクランクシャフトの製造装置と同様な効果を得ることができる。
　第３発明のクランクシャフトの製造装置は、クランクシャフトの素材を予備成形する第１上下分割型と、第１上下分割型で得られた予備成形品を閉塞するとともに、予備成形品の所定部位へのパンチの挿入により中空状の孔部を形成する第２上下分割型と、第１上下分割型および第２上下分割型の上型をそれらの下型に向けて移動させることにより、第１上下分割型および第２上下分割型の閉塞を行うプレスラムとを備え、第２上下分割型には、第２上下分割型の水平方向の位置を調整するシム部と、第２上下分割型の高さ方向の位置を調整するライナ部とが設けられていることを特徴としている。
　第３発明のクランクシャフトの製造装置では、第２上下分割型に、その水平方向の位置を調整するシム部を設けているので、予備成形品の第２上下分割型への投入位置に応じて、第２上下分割型の水平方向の位置をシム部により調整することができる。このような水平方向の位置調整は、第１上下分割型とは独立して行うことができるので、第１上下分割型での予備成形工程への影響はない。したがって、ワーク（クランクシャフトの素材、予備成形品、および、成形品）の搬送を、型同士の間隔に基づきピッチが固定されているフィードバーにより行うことができるのはもちろんのこと、第２上下分割型のキャビティ面と予備成形品との間のクリアランスが極めて狭い場合でも、第２上下分割型のキャビティへの予備成形品の挿入を容易に行うことができる。
　また、第２上下分割型には、その高さ方向の位置を調整するライナ部を設けているので、第２上下分割型での孔部形成において必要となる孔部の厚み調整（高さ方向の調整）は、ライナ部による第２上下分割型の高さ調整で対応することができる。このような高さ調整は、第１上下分割型とは独立して行うことができるので、第１上下分割型での予備成形工程への影響はない。したがって、第１上下分割型および第２上下分割型の上型の下型に対する移動を同一のプレスラムにより行うことができるとともに、第２上下分割型に投入する材料形状の自由度の向上を図ることができる。
　さらに、以上のような第３発明のクランクシャフトの製造装置では、潰し工程、荒工程、仕上工程、および、トリム工程を含む主成形工程を第１上下分割型で行い、かつ中空成形工程を第２上下分割型で行うように設定すると、それら成形工程を固定ピッチのフィードバーおよび同一のプレスラムにより連続的に行うことができる。このようなトランスファ式プレス装置を実現することができるので、コストの低減を図ることができるとともに、装置のレイアウトの自由度を大きくすることができる。
　第３発明のクランクシャフトの製造装置は種々の構成を用いることができる。たとえば第１上下分割型による予備成形品の成形により生じたバリを外部に排出するバリ搬送部を備えることができる。バリ排出部は、第１上下分割型と第２上下分割型との間に設けられたバリステージと、バリステージにおける第２上下分割型へ向かう方向とは異なる方向に設けられ、バリを排出するバリ排出部とを有することができる。
　従来技術において、たとえば図２０に示すトリム型３０２４の成形方向側に隣接して中空成形型３０４１を設け、図２１に示すフィードバー３０１３，３０１４を成形方向に延長し、そこにクランプ爪を別途設けた場合、中空成形型３０４１は、中空成形機構３０４２（パンチおよびその駆動源）を有するため、そこには図２３に示すトリム型３０２４のバリ抑え機構（バリ抑えダイ３０２４Ｃおよびバリ押圧部材３０２４Ｄ）を設けることができない。そこで、中空成形型３０４１を回避して、図２１に示すフィードバー３０１３，３０１４のクランプ爪によってバリＢを成形方向側の外部に直接搬送することが考えられるが、クランプ爪どうしの間隔は上記のように型同士の間隔に基づき固定されているから、フィードバー３０１３，３０１４による搬送では上記仕様変更ができない。
　これに対して上記態様では、第１上下分割型からの予備成形品の搬送後、予備成形品の成形時に生じたバリをバリ搬送部のバリステージに搬送し、バリ搬送部のバリ排出部から第２上下分割型へ向かう方向とは異なる方向にバリを排出することができる。この場合、フィードバーにおいてそれに対応する箇所にクランプ爪を別途設けることにより、フィードバーによるワークの搬送を行うことができるとともに、バリ搬送部のバリステージへのバリの搬送をフィードバーにより行うことができる。このように上記態様では、クランプ爪どうしの間隔等の従来の仕様を変更する必要がない。
　ここで、装置の前面側では、通常、装置のシャッターが設けられており、バリステージとシャッターとの間にバリ排出部を配置することが考えられるが、この場合、シャッターと各成形工程用の型との距離が長くなるため、装置の操作者の作業性が悪くなる。したがって、バリ排出部は、装置の後面側に配置することが好適である。通常、装置の後面側には、離型剤を型に塗布する塗布装置が設置されているが、上記態様では、たとえば塗布装置下にバリ排出部を配置することにより、塗布装置を回避することができる。
　第３発明のクランクシャフトの製造方法は、本発明のクランクシャフトの製造装置による第１上下分割型での主成形工程と第２上下分割型での中空成形工程を、同一プレスラムおよびフィードバー搬送で連続的に行う手法を含む。
　第３発明のクランクシャフトの製造方法は、第１上下分割型内にクランクシャフトの素材を閉塞して予備成形し、第２上下分割型内に予備成形品を閉塞するとともに、第２上下分割型に設けられたパンチを予備成形品の所定部位に挿入することにより孔部を形成し、プレスラムによって、第１上下分割型および第２上下分割型の上型をそれらの下型に対して移動させることにより、第１上下分割型および第２上下分割型の閉塞を行い、第２上下分割型の水平方向の位置調整をシム部により行い、第２上下分割型の高さ方向の位置調整をライナ部により行うことを特徴としている。
　第３発明のクランクシャフトの製造方法では、第３発明のクランクシャフトの製造装置と同様な効果を得ることができる。
　第１発明のクランクシャフトの製造方法によれば、クランクピン部への孔部の形成により軽量化を図ることができるのはもちろんのこと、孔部形成による寸法精度の低下を防止することができる等の効果を得ることができる。
　第２発明のクランクシャフトの製造装置あるいは製造方法によれば、側方成形用パンチの駆動源としてカム機構を用いた場合でも、プレスラムの上死点から下死点までの１工程内で、複数の孔部の時間差形成を行うことができるので、プレス設備の小型化を図ることができる等の効果を得ることができる。
　第３発明のクランクシャフトの製造装置あるいは製造方法によれば、潰し工程、荒工程、仕上工程、および、トリム工程を含む主成形工程を第１上下分割型で行い、かつ中空成形工程を第２上下分割型で行うように設定すると、それら成形工程を固定ピッチのフィードバーおよび同一のプレスラムにより連続的に行うことができる等の効果を得ることができる。
第１発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造方法で使用する鍛造装置の動作を説明するための概念図である。 第１発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造方法を説明するための概念図である。 実験例および比較実験例の孔部形成面の寸法を説明するための図である。 比較実験例の孔部形成手法を説明するための図である。 クランクピン部への孔部形成の従来手法を説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）は、クランクピン部への孔部形成の従来手法の問題点を説明するための図である。 第２発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造装置の概略構成を表す上面図である。 第２発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造装置の概略構成を表し、（Ａ）は、図７の８Ａ－８Ａ’線の側断面図、（Ｂ）は、図７の８Ｂ－８Ｂ’線の側断面図である。 図７，８に示すクランクシャフトの製造装置のプレスラムのストロークの時間依存性を表し、ストローク変化時における各側方成形用パンチの動作を説明するためのグラフである。 （Ａ）～（Ｃ）は、図９に示すプレスラムのストロークの変化時における各側方成形用パンチの動作を表す上面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、図１０に続く各側方成形用パンチの動作を表す上面図である。 従来のクランクシャフトの製造装置のカム機構の概略構成を表す側断面図である。 従来のクランクシャフトの製造装置の問題点を説明するための上面図である。 第３発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造装置の概略構成を表す概念図である。 第３発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造装置のフィードバーを含む部分構成を表す概略上面図である。 第３発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造装置の中空成形型の下型を含む概略部分構成を表す側断面図である。 第３発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造装置の中空成形型の下型の概略構成を表す上面図である。 第３発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造装置のバリ搬送部の概略構成を表す概念図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、第３発明に係る一実施形態のクランクシャフト製造装置による連続成形工程を表す概念図である。 従来のクランクシャフト製造装置の概略構成を表す概念図である。 従来のクランクシャフト製造装置のフィードバーを含む部分構成を表す概略上面図である （Ａ）～（Ｃ）は、従来のクランクシャフト製造装置のトランスファ式プレス装置による成形工程を表す概念図である。 （Ａ），（Ｂ）は、従来のクランクシャフト製造装置のトリム型の動作を表す側断面図である。
　１１０３…金型、１１０３Ａ…下型、１１０３Ｂ…上型、Ｍ…材料（クランクシャフトの予備成形品）、１１１１Ｐ，１１１２Ｐ，１０００Ｐ…側方成形用パンチ（パンチ）、２１００…クランクシャフト製造装置、２１０２…プレスラム、２１０２Ａ…通過孔、２１０２Ｂ…退避孔、２１０３…金型、２１０３Ａ…下型、２１０３Ｂ…上型、２１１１～２１１８…カム機構、２１１１ｃ～２１１８ｃ…カム、２１１３ｄ～２１１６ｄ…カムドライバ、２１１３ｓ～２１１６ｓ…第１退避部材（退避機構）、２１１３ｔ，２１１４ｔ…第２退避部材（退避機構）、２１１３ｖ，２１１４ｖ…固定部材（退避機構）、２１１１ｐ～２１１８ｐ…側方成形用パンチ、２２００…予備成形品（素材）、２２０１…クランク軸部、２２０２…アーム部、２２０３…クランクピン部、２２１１～２２１８…孔部、３１００…クランクシャフト製造装置、３０２１…潰し型（第１上下分割型）、３０２２…荒型（第１上下分割型）、３０２３…仕上げ型（第１上下分割型）、３０２４…トリム型（第１上下分割型）、３１１５…バリコンベア（バリ排出部）、３１２５…バリ搬送部、３１２５Ｍ…バリ載置部、３１２５Ｓ…バリステージ、３１２６…中空成形型（第２上下分割型）、３１３１…ライナ部、３１３２…シム部、Ｂ…バリ、Ｐ…予備成形品、Ｗ，Ｗ１～Ｗ３…ワーク
（１）第１実施形態
　以下、第１発明に係る一実施形態（第１実施形態）について図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態のクランクシャフト製造方法で使用する鍛造装置１１００の動作を説明するための概念図である。図１では、鍛造装置１１００の各部位（特に金型１１０３）の図示を簡略化している。
　鍛造装置１１００は、たとえばプレスボルスタ１１０１を備え、プレスボルスタ１１０１上に、プレスラム１１０２が支持されている。プレスボルスタ１１０１とプレスラム１１０２との間に金型１１０３が配置されている。
　金型１１０３は、下型１１０３Ａ、上型１１０３Ｂ、および、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐを備えている。上型１１０３Ｂは、下型１１０３Ａに対して移動可能に設けられている。図２中の符号１１０４は、上型１１０３Ｂへの初期荷重を調整する荷重調整部（油圧手段やエア圧手段等）である。金型１１０３には、材料Ｍが配置される。上型１１０３Ｂは、材料Ｍの体積が設定値より大きい場合、金型１１０３内での成形圧に応じて、開放方向（上方向）へ移動する。
　側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐは、上型１１０３Ｂの移動方向に対して垂直方向に移動可能に設けられている。側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐは、金型１１０３の側部に形成されたパンチ用孔（図示略）を通じて、金型１１０３の内部に対して挿脱可能となっている。側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐは、プレスラム１１０２の移動に連動して金型１１０３の内部へ移動させるカム機構１１１１，１１１２を備えている。カム機構１１１１，１１１２は、カム１１１１ｃ，１１１２ｃ、および、カム１１１１ｃ，１１１２ｃを駆動するカムドライバ１１１１ｄ、１１１２ｄを備えている。
　カム１１１１ｃ，１１１２ｃの金型１１０３内部側の側面には、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐが設けられている。カム１１１１ｃ，１１１２ｃの金型１１０３外部側の側面は傾斜面である。カムドライバ１１１１ｄ、１１１２ｄの下面は、初期状態においてカム１１１１ｃ，１１１２ｃの傾斜面に対して所定間隔をおいて配置される傾斜面である。カムドライバ１１１１ｄ、１１１２ｄは、プレスラム１１０２の下方への移動に伴って下降し、カムドライバ１１１１ｄ，１１１２ｄの下面がカム１１１１ｃ，１１１２ｃの傾斜面に接触すると、それら傾斜面は互いに摺動する。
　カム機構１１１１，１１１２には、退避部材１１１１ｓ，１１１２ｓが設けられている。プレスラム１１０２の下死点での側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐによる側方成形完了後、プレスラム１１０２による上死点への移動に伴い、カムドライバ１１１１ｄ、１１１２ｄが上昇すると、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐは、退避部材１１１１ｓ，１１１２ｓにより金型１１０３外部へ退避させられ、初期位置に戻る。
　以上のような鍛造装置１１００に材料Ｍとして、成形トリムがなされたクランクシャフトの予備成形品を配置する場合、ジャーナル軸部の軸方向がプレスラム１１０２の移動方向に対して垂直となる。この場合、クランクピン部は、ジャーナル軸部と平行に配置され、クランクピン部の一面（ジャーナル軸部と垂直な面）が、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐに対向する。クランクシャフトの予備成形品は、クランクシャフトの狙い形状よりも小さく成形され、金型１１０３のキャビティは、クランクシャフトの狙い形状に対応する形状に設定されている。
　鍛造装置１１００を用いた第１実施形態のクランクシャフト製造方法について、図１，２を参照して説明する。
　まず、金型１１０３のキャビティ内に、材料Ｍとしてクランクシャフトの予備成形品を配置する。続いて、プレスラム１１０２が上死点から下方へ移動を開始すると、カムドライバ１１１１ｄ、１１１２ｄが、それに伴って下降し、カムドライバ１１１１ｄ、１１１２ｄの傾斜面が、カム１１１１ｃ，１１１２ｃの傾斜面に接触する。それら傾斜面は、プレスラム１１０２がさらに下方へ移動すると、互いに摺動し、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐが水平方向に沿って金型１１０３内部側へ移動する。そして、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐが予備成形品のクランクピン部に孔部を形成する。
　続いて、プレスラム１１０２が下死点に到達したとき、カム１１１１ｃ，１１１２ｃのストローク長が最大となり、側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐによる側方成形が完了する。次いで、カムドライバ１１１１ｄ，１１１２ｄが、プレスラム１１０２の上方への移動に伴って、上昇を開始すると、カム１１１１ｃ，１１１２ｃは、退避部材１１１１ｓ，１１１２ｓにより金型１１０３の外部側へ退避する。カム１１１１ｃ，１１１２ｃが初期位置に戻った後、離型ピンが作動することにより、孔部が形成されたクランクシャフトが離型される。
　このような第１実施形態の鍛造では、クランクシャフトの予備成形品を材料Ｍとして用いる場合、予めクランクシャフトの狙い形状（すなわち、金型のキャビティの形状）よりも小さく成形された予備成形品を金型１１０３のキャビティに配置する。
　このような予備成形品のクランクピン部に側方成形用パンチ１１１１ｐ，１１１２ｐを挿入することにより、クランクピン部に孔部を形成するとともに、金型１１０３内に予備成形品の材料を充填することができる。図２は、第１実施形態のクランクシャフト製造方法を説明するための概念図であり、１本の側方成形用パンチ１０００Ｐによる孔部形成を行った場合を表している。図２では、下向き矢印が、金型１１０３から材料Ｍへの拘束圧方向を示し、図２の上向き矢印が、材料Ｍの充填方向を示している。図２に示すように、キャビティ形状よりも小さく成形された材料Ｍを金型１１０３のキャビティに配置したときには、材料Ｍとキャビティとの間に隙間が存在しているが、側方成形用パンチ１０００Ｐを材料Ｍに挿入することにより、材料充填を行うことができる。
　以上のように第１実施形態の鍛造では、金型１１０３のキャビティ内に材料充填を行うことができるので、金型１１０３のキャビティをクランクシャフトの狙い形状に対応する形状に設定することにより、鍛造によりクランクシャフトの狙い形状を得ることができる。その結果、クランクピン部への孔部の形成により軽量化を図ることができるのはもちろんのこと、上記のように閉塞空間内で鍛造を行うことによりクランクシャフトの寸法精度を向上させることができるので、カウンタウェイト部への複数の孔部の形成を行う等のバランス補正が不要となる。また、鍛造時の材料の変形抵抗により孔部の開口角部が湾曲形状をなすので、従来技術の仕上げ工程を別途行う必要がない。
　特に、予備成形品の材料体積が設定値より大きい場合、金型１１０３内での成形圧に応じて、上型１１０３Ｂが開放方向へ移動することができるので、この場合でも、クランクシャフトの狙い形状を得ることができる。
（２）第２実施形態
（２－１）第２実施形態の構成
　以下、第２発明に係る一実施形態（第２実施形態）について図面を参照して説明する。図７，８は、第２実施形態のクランクシャフトの製造装置２１００の概略構成を表している。図７はクランクシャフトの製造装置２１００の全体構成を表す概略上面図、図８（Ａ）は図７の８Ａ－８Ａ’線の概略側断面図、図８（Ｂ）は図７の８Ｂ－８Ｂ’線の概略側断面図である。図７，８では、図示の便宜上、各部位の図示の省略および図示の簡略を行っている。具体的には、図７ではプレスラム２１０４および荷重調整部２１０５の図示を省略し、図８では金型２１０２の上型２１０３Ａ、下型２１０３Ｂ、カムホルダ２１１３ｈ～２１１６ｈの図示を簡略化している。図７では、図示の便宜上、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐおよびカム機構２１１１～２１１８の相対的位置を厳密に示していない。
　クランクシャフトの製造装置２１００は、たとえばプレスボルスタ２１０１を備え、プレスボルスタ２１０１上に、プレスラム２１０２が支持されている。 プレスボルスタ２１０１とプレスラム２１０２との間に金型２１０３が配置されている。図７中の符号２１０４は、プレスボルスタ２１０１が載置されるベッドの一面を示している。
　金型２１０３は、下型２１０３Ａ、上型２１０３Ｂ、および、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐを備えている。金型２１０３内には、予備成形品２２００が配置される。予備成形品２２００は、ジャーナル軸部２２０１を備え、ジャーナル軸部２２０１には、アーム部２２０２が設けられている。隣接するアーム部２２０２どうしは、ジャーナル軸部２２１０と平行に配置されたクランクピン部２２０３により連結されている。クランクピン部２２０３はジャーナル軸部２２０１と平行に配置されている。金型２１０３のキャビティ面は、クランクシャフトの予備成形品２２００に対応する形状を有している。上型２１０３Ｂは、下型２１０３Ａに対して移動可能に設けられている。図８中の符号２１０５は、上型２１０３Ｂへの初期荷重を調整する荷重調整部（油圧手段やエア圧手段等）である。
　側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐは、上型２１０３Ｂの移動方向に対して垂直方向に移動可能に設けられている。側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐは、金型２１０３の側部に形成されたパンチ用孔（図示略）を通じて、金型２１０３の内部に対して挿脱可能となっている。
　側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐは、プレスラム２１０２の移動に連動して金型２１０３の内部へ移動させるカム機構２１１１～２１１８を備えている。カム機構２１１１～２１１８は、カム２１１１ｃ～２１１８ｃ、カムを駆動するカムドライバ、および、カムおよびカムドライバが摺動自在に支持されるカムホルダ２１１１ｈ～２１１８ｈを備えている。
　カム２１１１ｃ～２１１８ｃの金型２１０３内部側の側面には、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐが設けられている。カム２１１１ｃ～２１１８ｃの金型２１０３外部側の側面は傾斜面であり、カムドライバの下面は、カム２１１１ｃ～２１１８ｃの傾斜面に対して摺動する傾斜面である。カム機構２１１１～２１１８では、上型２１０３Ｂがプレスラム２１０２により下方へ移動したとき、カムドライバとカム２１１１ｃ～２１１８ｃの互いの傾斜面が接触する。それら傾斜面は、プレスラム２１０２がさらに下方へ移動すると、互いに摺動し、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐが水平方向に沿って金型２１０３内部側へ移動する。
　カム機構２１１１～２１１４のカムドライバは、プレスラム２１０２の通過孔２１０２Ａで垂直方向に移動可能となるように配置されている。この場合、各カムドライバは、それに対応する側方成形用パンチによる成形完了前まで、下記固定部材により通過孔２１０２Ａ内で固定されている。この場合、カムドライバのカムの傾斜面に対する固定位置は、カム機構２１１１～２１１４のカムドライバの固定位置よりも、所定距離上方に設定されている。図８（Ａ）では、カム機構２１１３，２１１４のカムドライバ２１１３ｄ，２１１４ｄおよび固定部材２１１３ｖ，２１１４ｖを図示しているが、カム機構２１１１，２１１２も、それらと同様な構成のカムドライバおよび固定部材を有している。図８（Ｂ）では、カム機構２１１５，２１１６のカムドライバ２１１５ｄ，２１１６ｄを図示しているが、カム機構２１１７，２１１８も、それらと同様な構成のカムドライバを有している。
　カム機構２１１１～２１１４には、プレスラム２１０２の上死点～下死点の途中における側方成形完了後に側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１４ｐを金型２１０３外部へ退避させるカム退避機構が設けられ、そのカム退避機構は、第１退避部材、第２退避部材、および、上記固定部材を有する。第１退避部材は、たとえばカム２１１１ｃ～２１１４ｃの金型２１０３外部側の側面に設けられる弾性部材である。第２退避部材は、たとえばカムドライバの上面に設けられる弾性部材である。固定部材は、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１４ｐの成形完了後、プレスラム２１０２とカム２１１１ｃ～２１１４ｃとの連動解除のためにカムドライバの上面からプレスラム２１０２の退避孔２１０２Ｂへ移動する。固定部材がプレスラム２１０２の退避孔２１０２Ｂに入ると、カムドライバは第２退避部材により上方へ移動し、カムは第１退避部材により金型２１０３外部側へ退避する。なお、図８（Ａ）では、カム機構２１１３，２１１４の第１弾性部材２１１３ｓ，２１１４ｓおよび第２弾性部材２１１３ｔ，２１１４ｔを図示しているが、カム機構２１１１，２１１２も、それらと同様な第１，第２弾性部材を有している。
　カム機構２１１５～２１１８には、プレスラム２１０２の下死点で側方成形が完了した後に側方成形用パンチ２１１５ｐ～２１１８ｐを金型２１０３外部へ退避させるカム退避機構が設けられ、そのカム退避機構は、第１退避部材を有する。なお、図８（Ｂ）では、カム機構２１１５，２１１６の第１退避部材２１１５ｓ，２１１６ｓを図示しているが、カム機構２１１７，２１１８も、それらと同様な第１退避部材を有している。
　予備成形品２２００は、たとえば小～中排気量のエンジンに設けられる場合、予備成形品２２００が高温に加熱された状態（たとえば１０００～１２００℃）において、孔部形成時の変形を抑制しつつ予備成形品２２００の保持に必要な金型２１０３への荷重は、たとえば４００ｔ程度である。孔部の形成時の荷重は、その形状・断面積にもよるが、鍛造であるため、たとえば１００ｔ程度となる。これにより、クランクシャフト製造装置２１００では、総荷重として１２００ｔ程度の成形荷重能力を有するプレスが必要となる。金型２１０３およびカム機構２１１１～２１１８は、上記のようにプレス用ダイセットに収まるように配置されている。
（２－２）第２実施形態の動作
　クランクシャフトの製造装置２１００の動作について、おもに図９～１１を参照して説明する。図９は、図７，８に示すクランクシャフトの製造装置２１００のプレスラム２１０２のストロークの時間依存性を表し、ストローク変化時における各側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐの動作を説明するためのグラフである。図１０，１１は、図９に示すプレスラム２１０２のストロークの変化時における各側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐの動作を表す概略上面図である。なお、第２実施形態では、カム機構２１１３，２１１４を用いた側方成形用パンチ２１１３ｐ，２１１４ｐの動作は、カム機構２１１１，２１１２を用いた側方成形用パンチ２１１１ｐ，２１１２ｐの動作と同様であり、カム機構２１１５，２１１６を用いた側方成形用パンチ２１１５ｐ，２１１６ｐの動作は、カム機構２１１７，２１１８を用いた側方成形用パンチ２１１７ｐ，２１１８ｐの動作と同様であるから、以下の説明では、側方成形用パンチ２１１１ｐ，２１１２ｐ，２１１７ｐ，２１１８ｐの動作をおもに用いている。
　まず、金型２１０３内にクランクシャフトの予備成形品２２００を配置する。図１０（Ａ）に示すように、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐは、初期状態において、金型２１０２外部での待機状態にある（図９の状態４Ａ）。続いて、プレスラム２１０２が上死点から下方への移動を開始すると、カム機構２１１１～２１１８のカムドライバが、それに伴って、下降を開始する。
　すると、カム機構２１１１～２１１４では、カムドライバ（カム機構２１１３，２１１４では図８（Ａ）の符号２１１３ｄ，２１１４ｄ）の傾斜面が、カム２１１１ｃ～２１１４ｃの傾斜面が接触する。そして、それらの傾斜面は、プレスラム２１０２がさらに下降すると、互いに摺動し（図９の点Ｐ）、図１０（Ｂ）に示すように、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１４ｐが水平方向に沿って金型２１０３内部側へ移動する。これにより、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１４ｐは、予備成形品２２００のクランクピン部２２０３に側方成形を行い、孔部２２１１～２２１４を形成する（図９の状態４Ｂ）。このとき、カム機構２１１５～２１１８のカムドライバ（カム機構２１１５，２１１６では図８（Ｂ）の符号２１１５ｄ，２１１６ｄ）の傾斜面は、カム機構２１１１～２１１４のカムドライバよりも上方に位置し、カム２１１５ｃ～２１１８ｃの傾斜面と接触していない。
　次いで、カム２１１１ｃ～２１１４ｃのストローク長が最大となり（図９の点Ｑ）、側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１４ｐによる孔部２２１１～２２１４の形成が完了すると、カムドライバの上面を固定していた固定部材（カム機構２１１３，２１１４では図８（Ａ）の符号２１１３ｖ，２１１４ｖ）が、プレスラム２１０２の退避孔２１０２Ｂへ移動することにより、プレスラム２１０２とカム２１１１ｃ～２１１４ｃとの連動が解除される。すると、カムドライバは、第２退避部材（カム機構２１１３，２１１４では図８（Ａ）の符号２１１３ｔ，２１１４ｔ）によりプレスラム２１０２の通過孔２１０２Ａを通じて上方へ移動し、カム２１１１ｃ～２１１４ｃは、第１退避部材（カム機構２１１３，２１１４では図８（Ａ）の符号２１１３ｓ，２１１４ｓ）により、図１０（Ｃ）に示すように金型２１０３外部側へ退避する（図９の状態４Ｃ）。
　次に、カム２１１１ｃ～２１１４ｃが初期位置に戻ると同時に、カム機構２１１５～２１１８では、カムドライバ（カム機構２１１５，２１１６では図８（Ｂ）の符号２１１５ｄ，２１１６ｄ）の傾斜面が、カム２１１５ｃ～２１１８ｃの傾斜面が接触する。そして、それらの傾斜面は、プレスラム２１０２がさらに下降すると、互いに摺動し（図９の点Ｒ）、図１１（Ａ）に示すように、側方成形用パンチ２１１５ｐ～２１１８ｐが水平方向に沿って金型２１０３内部側へ移動する。これにより、側方成形用パンチ２１１５ｐ～２１１８ｐは、予備成形品２２００のクランクピン部２２０３に側方成形を行い、孔部２２１５～２２１８を形成する（図９の状態５Ａ）。
　続いて、プレスラム２１０２が下死点Ｓに到達したとき、カム２１１５ｃ～２１１８ｃのストローク長が最大となり、側方成形用パンチ２１１５ｐ～２１１８ｐによる孔部２２１５～２２１８の形成が完了する。次いで、カムドライバが、プレスラム２１０２の上方への移動に伴って、上昇を開始すると、カム２１１５ｃ～２１１８ｃは、第１退避部材（カム機構２１１５，２１１６では図８（Ｂ）の符号２１１５ｓ，２１１６ｓ）により、図１１（Ｂ）に示すように金型２１０３外部側へ退避する（図９の状態５Ｂ）。カム２１１５ｃ～２１１８ｃが初期位置に戻った後（図９の点Ｔ以降、状態５Ｃ）、離型ピンが作動することにより（図９の点Ｕ）、図１１（Ｃ）に示すように、孔部２２１１～２２１８が形成されたクランクシャフト２２００が離型される。
　第２実施形態では、以上のような干渉防止手法を用いることにより、プレスラム２１０２の上死点から下死点までの１工程内で、複数の孔部２２１１～２２１８の時間差形成を行うことができるので、複数の孔部２２１１～２２１８を形成するための荷重は、複数の孔部２２１１～２２１８の同時成形を行う場合と比較して、約半分程度に抑制することができる。その結果、プレス設備の小型化を図ることができる。また、以上のように複数の側方成形用パンチ２１１１ｐ～２１１８ｐの駆動源として、ダイセット内への収納が可能なカム機構２１１１～２１１８を用いることができるので、側方成形用パンチ２１１１Ｐ～２１１８Ｐの独立制御を行うアクチュエータ等の外部装置を設置するためのスペースが不要となり、プレス設備の小型化をさらに図ることができ、かつ作業性・生産性の向上を図ることができる。さらに、側方成形用パンチ２１１１Ｐ～２１１８Ｐの可動範囲をダイセット内に設定することができるので、作業者の安全性に問題がない。
（３）第３実施形態
（３－１）第３実施形態の構成
　以下、第３発明に係る一実施形態（第３実施形態）について図面を参照して説明する。図１４は、第３実施形態のクランクシャフト製造装置３１００の概略構成を表す概念図である。図１５は、図１４に示すクランクシャフト製造装置３１００のフィードバー３０１３，３０１４を含む部分構成を表す概略上面図である。図１４では、図１５に示すフィードバー３０１３，３０１４およびクランプ爪３０１３Ａ～３０１３Ｄ，３１１３Ｅ，３１１３Ｆ，３０１４Ａ～３０１４Ｄ，３１１４Ｅ，３１１４Ｆの図示を省略している。図１４では、図１６，１７に示すライナ部３１３１およびシム部３１３２の図示を省略している。図１４では、図示の便宜上、図１５に示す中空成形機構３１４２のパンチを１個のみ図示している。なお、第３実施形態では、図２０～２３と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
　クランクシャフト製造装置３１００は、図２０～２３に示す従来のトランスファ式プレス装置３０１０が行っていた主成形工程（潰し工程、荒工程、仕上工程、および、トリム工程）と、従来の中空部成形装置３０３０が行っていた中空成形工程とを、同一のプレスラム３０１２および固定ピッチのフィードバー３０１３，３０１４を用いて連続的に行う装置である。
　クランクシャフト製造装置３１００では、従来のトランスファ式プレス装置３０１０において、トリム型３０２４の成形方向側（図の右側）にバリ搬送部３１２５および中空成形型３１２６を順に設けるとともに、それら部位３１２５，３１２６の新設に応じて、プレスラム３０１２およびフィードバー３０１３，３０１４を成形方向側（図の右側）に延長している。中空成形部３１２６は、図１６に示すライナ部３１３１および図１７に示すシム部３１３２を有している。バリコンベア３１１５は、従来のトランスファ式プレス装置３０１０のバリコンベア３０１５の代わりに、バリ搬送部３１２５に設けられている。
　バリ搬送部３１２５は、バリステージ３１２５Ｓ、バリコンベア３１１５、および、ロボット３１４０を備えている。バリステージ３１２５Ｓは、プレスボルスタ３０１１に固定されている。バリステージ３１２５Ｓの上面には、トリム型３０２４から搬送されたバリＢあるいは予備成形品Ｐが載置される載置部３１２５Ｍが設けられている。バリコンベア３１１５は、たとえばバリステージ３１２５Ｓの後面に配置されるとともに、バリＢを外部に排出する。
　ロボット３１４０は、たとえばクランプ爪３１４０Ａにより、載置部３１２５Ｍ上のバリＢを持ち上げ、バリコンベア３１１５に搬送する。バリコンベア３１１５への搬送手段は、ロボット３１４０に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、バリコンベア３１１５をバリステージ３１２５Ｓに対して接近させる移動機構を設け、バリコンベア３１１５によりバリ載置部３１２５Ｍ上のバリＢを取り出す構成を用いることができる。
　中空成形型３１２６は上下分割型である。中空成形型３１２６の下型はプレスボルスタ１１に固定され、上型はプレスラム３０１２に固定されている。中空成形型３１２６には、図２０に示す中空成形機構３０４２およびワーク拘束用クッション３０３１Ｌと同様な構成を有する中空成形機構３１４２およびワーク拘束用クッション３１３１Ｌが設けられている。
　中空成形型３１２６の下型には、図１６に示すように、その高さ方向の位置を調整するライナ部３１３１が設けられている。たとえば中空成形型３１２６の下型の高さ位置が低くなった場合、ライナ部３１３１を下型の底部に配置する。ライナ部３１３１は、たとえば所望の高さ調整量と同等の厚みを有する板材を用いる。この場合、複数の板材を用い、高さ調整量に応じてそれら板材を適宜挿脱してもよい。ライナ部３１３１は、必要に応じて上型に設ける。
　中空成形型３１２６の下型には、図１７に示すように、その水平方向の位置を調整するシム部３１３２が設けられている。シム部３１３２は、板材であって、たとえば下型の形状型部３１２６Ａの外周部に配置される板材である。シム部３１３２は、たとえば水平位置の調整量および方向に応じて、形状型部３１２６Ａの外周部の前面側（図１７の下側）、後面側（図１７の上側）、成形方向側（図１７の右側）、および、成形方向反対側（図１７の左側）うちの少なくとも一方向側で挿脱される。シム部３１３２は、下型のシム部３１３２に対応させて上型に設ける。
　第１フィードバー３０１３には第１クランプ爪３１１３Ｅ，３１１３Ｆが設けられ、第２フィードバー３０１４には第２クランプ爪３１１４Ｅ，３１１４Ｆが設けられている。クランプ爪３１１３Ｅ，３１１４Ｅは、バリステージ３１２５Ｓに対向して配置され、クランプ爪３１１３Ｆ，３１１４Ｆは、中空成形型３１２６に対向して配置されている。第１クランプ爪３１１３Ｅ，３１１３Ｆおよび第２クランプ爪３１１４Ｅ，３１１４Ｆは、ワークＷを把持するとともに、第１フィードバー３０１３，３０１４によってその延在方向に沿って移動させられる。
（３－２）第３実施形態の動作
　クランクシャフト製造装置３１００の動作について、おもに図１９を参照して説明する。図１９（Ａ）～１９（Ｄ）は、クランクシャフト製造装置３１００による連続成形工程を表す概念図である。
　クランクシャフト製造装置３１００では、図１９（Ａ）～１９（Ｄ）に示すように、成形プレスでの荷重や冷却性の観点から、１工程分の間隔をおいてワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を配置し、型締め、型開き、次工程の型へのワークの搬送、型締め、・・・、型開きを順次行う。この場合、潰し工程、荒工程、仕上工程、トリム工程、中空成形工程を同一のプレスラム３０１２により行い、ワークＷ１，Ｗ２の搬送を同一のフィードバー３０２３，３０２４により行っている。
　たとえば、図１９（Ａ）に示すように、仕上げ型３０２３で仕上げ工程が施されたワークＷ１は、プレスラム３０１２の上昇後、クランプ爪３０１３Ｃ，３０１４Ｃ（図１５のみに図示）に把持され、フィードバー３０１３，３０１４（図１５のみに図示）によりトリム型３０２４に搬送される。このとき、荒型３０２１で荒工程が施されたワークＷ２は、クランプ爪３０１３Ａ，３０１４Ａ（図１５のみに図示）に把持され、フィードバー３０１３，３０１４により潰し型３０２２に搬送される。
　次いで、トリム型３０２４では、プレスラム３０１２が下降することにより、図２３（Ａ）に示すように、ワークＷ１にトリム工程が施される。具体的には、バリＢがワークＷ１から打ち抜かれ、クランクシャフトの予備成形品Ｐが得られる。このとき、潰し型３０２２では、プレスラム３０１２が下降することにより、ワークＷ２に潰し工程が施される。
　続いて、プレスラム３０１２の上昇後、図２３（Ｂ）に示すように、トリム型３０２４内の予備成形品Ｐが、クランプ爪３０１３Ｄ，３０１４Ｄ（図１５のみに図示）に把持され、フィードバー３０１３，３０１４によりバリ搬送部３１２５へ搬送され、載置部３１２５Ｍに載置される。このとき、バリＢはトリム型３０２４に残される。また、このとき、潰し型３０２２内のワークＷ２は、クランプ爪３０１３Ｂ，３０１４Ｂ（図１５のみに図示）に把持され、フィードバー３０１３，３０１４により仕上げ型３０２３に搬送される。
　次いで、仕上げ型３０２３でワークＷ２への仕上げ工程が行われ、プレスラム３０１２が上昇した後、図１９（Ｃ）に示すように、バリ搬送部３１２５では、予備成形品Ｐが、クランプ爪３１１３Ｅ，３１１４Ｅ（図１５のみに図示）により把持され、フィードバー３０１３，３０１４により中空成形型３１２６へ搬送される。
　ここで第３実施形態では、中空成形型３１２６に、その水平方向の位置を調整するシム部３１３２を設けているので、予備成形品Ｐの中空成形型３１２６への投入位置に応じて、中空成形型３１２６の水平方向の位置をシム部３１３２により調整することができる。これにより、中空成形型３１２６のキャビティ面と予備成形品Ｐとの間のクリアランスが極めて狭い場合でも、中空成形型３１２６のキャビティへの予備成形品の挿入を容易に行うことができる。また、このような水平方向の位置調整は、型３０２１～３０２４およびバリステージ３１２５Ａとは独立して行うことができるので、型３０２１～３０２４およびバリステージ３１２５Ａでの各工程への影響がない。
　このような予備成形品Ｐの搬送時、トリム型３０２４では、プレスラム３０１２の上昇とともに、バリ抑えダイ３０２４Ｃが下型から上昇することにより、トリム型３０２４に残されているバリＢが持ち上げられる。バリＢは、クランプ爪３０１３Ｄ，３０１４Ｄに把持され、フィードバー３０１３，３０１４によりバリ搬送部３１２５へ搬送され、バリ載置部３１２５Ｍに載置される。また、このとき、仕上げ型３０２３内のワークＷ２は、クランプ爪３０１３Ｃ，３０１４Ｃに把持され、フィードバー３０１３，３０１４によりトリム型３０２４に搬送される。
　次に、中空成形型３１２６では、プレスラム３０１２により、予備成形品Ｐが配置された下型に向けて中空成形型３１２６の上型を下降させる。これにより、予備成形品Ｐを型３１２６内に閉塞するとともに、プレスラム３０１２の移動方向とは垂直な方向から中空成形機構３１４２のパンチを予備成形品Ｐに挿入すると、中空状の孔部Ｈが形成された成形品Ｐが得られる。このとき、トリム型３０２４では、プレスラム３０１２が下降することにより、ワークＷ２にトリム工程が施され、バリＢがワークＷ２から打ち抜かれ、クランクシャフトの予備成形品Ｐが得られる。
　ここで第３実施形態では、中空成形型３１２６には、その高さ方向の位置を調整するライナ部３１３１を設けているので、中空成形型３１２６での孔部Ｈ形成において必要となる孔部Ｈの厚み調整（高さ方向の調整）は、ライナ部３１３１による中空成形型３１２６の高さ調整で対応することができる。このような高さ調整は、型３０２１～３０２４とは独立して行うことができるので、型３０２１～３０２４での各成形工程への影響はない。
　続いて、プレスラム３０１２の上昇後、図１９（Ｄ）に示すように、中空成形型３１２６内の成形品Ｐが、クランプ爪３１１３Ｆ，３１１４Ｆ（図１５のみに図示）に把持され、フィードバー３０１３，３０１４により装置外部へ搬送される。このとき、バリ搬送部３１２５内のバリＢは、図１８に示すロボット３１４０の爪３１４０Ａによりバリコンベア３１１５に排出される。また、このとき、トリム型３０２３内におけるワークＷ２から得られた予備成形品Ｐは、クランプ爪３０１３Ｄ，３０１４Ｄに把持され、フィードバー３０１３，３０１４によりバリ搬送部３１２５へ搬送され、載置部３１２５Ｍに載置される。この場合、ワークＷ２から得られたバリＢはトリム型３０２４に残される。
　図１９（Ｄ）に示す処理以降、ワークＷ２は、ワークＷ１と同様な処理が施されるとともに、ワークＷ２に対して１工程分の間隔をおいて投入されているワークＷ３は、ワークＷ１，Ｗ２と同様な処理が施され、クランクシャフトの成形品が順次得られる。
　このように第３実施形態では、中空成形型３１２６の水平方向の位置をシム部３１３２により調整することにより、中空成形型３１２６のキャビティへの予備成形品の挿入を容易に行うことができる。また、シム部３１３２による水平方向の位置調整は、型３０２１～３０２４およびバリステージ３１２５Ａでの各工程への影響がないから、ワーク（クランクシャフトの素材、予備成形品、および、成形品）の搬送を、ピッチが固定されている同一のフィードバー３０１３，３０１４により行うことができる。また、中空成形型３１２６のライナ部３１３１による高さ調整は、型３０２１～３０２４での各成形工程への影響なく行うことができるから、型３０２１～３０２４，３１２６の上型の下型に対する移動を同一のプレスラム３０１２により行うことができるとともに、中空成形型３１２６に投入する材料形状の自由度の向上を図ることができる。
　以上のように各成形工程を、一台の装置３１００内の固定ピッチのフィードバー３０１３，３０１４および同一のプレスラム３０１２により連続的に行うことができるので、コストの低減を図ることができるとともに、装置のレイアウトの自由度を大きくすることができる。
　特に、トリム型３０２４と中空成形型３１２６との間に設けたバリ搬送部３１２５では、バリコンベア３１１５から中空成形型３１２６へ向かう方向とは異なる方向にバリＢを排出することができる。この場合、フィードバー３０１３，３０１４においてそれに対応する箇所にクランプ爪３１１３Ｅ，３１１４Ｅを別途設けることにより、フィードバー３０１３，３０１４によるワークの搬送を行うことができるとともに、バリ搬送部３１２５のバリステージ３１２５ＳへのバリＢの搬送をフィードバー３０１３，３０１４により行うことができる。したがって、クランプ爪どうしの間隔等の従来の仕様を変更する必要がない。
　以下、具体的な実施例を参照して、第１実施形態をさらに詳細に説明する。第１形態に係る実験例および比較実験例では、パンチを挿入することにより、図３に示すように、孔部１２００Ａを素材１２００に形成した。図３は、素材１２００の上面図である。孔部１２００Ａ形成後の素材１２００の目標寸法について、幅ｗ１は７０．１ｍｍ、幅ｗ２は５０．２ｍｍに設定した。
　第１実施形態の実験例では、図２で示される第１実施形態のクランクシャフトの製造方法を用いた。具体的には、最終形状よりも小さな素材１２００を金型内に配置した。金型の内面の形状は、素材１２００の狙い形状に対応させた。素材１２００にパンチを挿入することにより、素材１２００に孔部１２００Ａを形成した結果、孔部形成後の素材１２００の寸法について、幅ｗ１は７０．８ｍｍ（目標値との差は０．７ｍｍ）、幅ｗ２は５０．４ｍｍ（目標値との差は０．２ｍｍ）であった。また、素材１２００の孔部１２００Ａ近傍の端面１２０１での面ヒケ（紙面垂直方向の端面１２０１の高さ減少）は０．１ｍｍであった。
　比較実験例では、図４に示すように、下型１３００の傾斜面１３０１に素材１２００を配置して、素材１２００にパンチ１００２を挿入することにより、素材１２００に孔部１２００Ａを形成した。比較実験例でのパンチ１００２の挿入では、素材１２００は傾斜面１３０１，１３０２に押圧されるが、その被押圧部分以外の部分は、拘束しなかった。その結果、孔部形成後の素材１２００の寸法について、幅ｗ１は７５．４ｍｍ（目標値との差は５．３ｍｍ）、幅ｗ２は５１．３ｍｍ（目標値との差は１．１ｍｍ）であった。また、素材１２００の孔部１２００Ａ近傍の端面１２０１での面ヒケは２ｍｍであった。
　以上のように第１形態の実験例では、幅ｗ１，ｗ２および面ヒケのいずれについても、比較実験例よりも小さかった。これにより、第１発明のクランクシャフトの製造方法では、孔部形成において、孔部近傍部位の寸法精度を向上および面ヒケ発生の抑制を図ることができることを確認した。

Claims (7)

  1. 　クランクピン部を備えたクランクシャフトを予備成形し、
    　分割可能な上型および下型からなる金型のキャビティ内に、前記クランクシャフトの予備成形品を配置して前記予備成形品を鍛造し、
    　前記予備成形では、前記クランクシャフトの予備成形品の形状を、前記キャビティの形状よりも小さく成形し、
    　前記鍛造では、前記クランクピン部にパンチを挿入することにより、前記クランクピン部に孔部を形成するとともに、前記キャビティ内に前記予備成形品の材料を充填することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
  2. 　前記鍛造では、前記キャビティ内での成形圧に応じて、前記上型が開放方向へ移動することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法。
  3. 　下型と、前記下型に対して移動可能に設けられた上型と、前記上型の移動方向に対して垂直方向に移動する複数の側方成形用パンチとを有する金型と、
    　前記上型を前記下型に対して移動させることにより前記金型内にクランクシャフトの素材を閉塞して成形するプレスラムと、
    　 各側方成形用パンチに設けられ、その側方成形用パンチを前記プレスラムの移動に連動して金型内部に向けて移動させるカム機構と、
    　前記側方成形用パンチ同士の干渉を防止するために、前記側方成形用パンチの少なくとも一方に設けられるとともに、前記カム機構を介した前記プレスラムの移動との連動を解除する退避機構とを備えたことを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
  4. 　下型と、前記下型に対して移動可能に設けられた上型と、前記上型の移動方向に対して垂直方向に移動する複数の側方成形用パンチとを有する金型を備え、
    　前記プレスラムの移動により前記金型内にクランクシャフトの素材を閉塞して成形するとともに、各側方成形用パンチが、カム機構によって前記プレスラムの移動に連動して前記金型の内部方向へ移動することにより、前記素材の各部位に孔部を形成し、
    　前記側方成形用パンチによる前記素材への孔部の形成時、前記側方成形用パンチ同士が交差するような形状を有する前記素材を用いる場合、前記側方成形用パンチ同士が干渉しないように、一方の側方成形用パンチは、前記孔部の形成終了後、退避機構により前記プレスラムの移動との連動が解除されて前記金型の外部方向へ退避し、他方の側方成形用パンチは、前記金型の内部方向への移動を開始することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
  5. 　クランクシャフトの素材を予備成形する第１上下分割型と、
    　前記第１上下分割型で得られた予備成形品を閉塞するとともに、前記予備成形品の所定部位へのパンチの挿入により中空状の孔部を形成する第２上下分割型と、
    　前記第１上下分割型および前記第２上下分割型の上型をそれらの下型に向けて移動させることにより、前記第１上下分割型および前記第２上下分割型の閉塞を行うプレスラムとを備え、
    　前記第２上下分割型には、前記第２上下分割型の水平方向の位置を調整するシム部と、前記第２上下分割型の高さ方向の位置を調整するライナ部とが設けられていることを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
  6. 　前記第１上下分割型による前記予備成形品の成形により生じたバリを外部に排出するバリ搬送部を備え、
    　前記バリ排出部は、前記第１上下分割型と前記第２上下分割型との間に設けられたバリステージと、前記バリステージにおける前記第２上下分割型へ向かう方向とは異なる方向に設けられ、前記バリを排出するバリ排出部とを有することを特徴とする請求項５に記載のクランクシャフトの製造装置。
  7. 　第１上下分割型内にクランクシャフトの素材を閉塞して予備成形し、
    　第２上下分割型内に前記予備成形品を閉塞するとともに、第２上下分割型に設けられたパンチを前記予備成形品の所定部位に挿入することにより孔部を形成し、
    　プレスラムによって、前記第１上下分割型および前記第２上下分割型の上型をそれらの下型に対して移動させることにより、前記第１上下分割型および前記第２上下分割型の閉塞を行い、
    　前記第２上下分割型の水平方向の位置調整をシム部により行い、前記第２上下分割型の高さ方向の位置調整をライナ部により行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
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