JPH03228566A - 無軸ローラの支持構造 - 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（よ、回転軸を持たない無軸ローラを回転可能
に支持する構造に関するものである。

従来の技術 回転する部材あるいは相対的に移動する部材にローラ周
面を当接して回転駆動される無軸ローラを支持する方法
としては、第５図に示すすべり軸受による方法が知られ
ている。これは無軸ローラ１を、その周囲に所定の間隙
を存して嵌合可能な断面円弧状の凹部２ａを備えた支持
部材２に嵌合させ、無軸ローラ１の外周と凹部２ａの内
周との間に油膜を形成し、潤滑させて使用する。しかし
、この支持部材２による支持方法にると、無軸ローラ１
にかかるラジアル方向の荷重を受けることはできるがス
ラスト方向の荷重を受けることができず、そのため無軸
ローラ１の両側面にスラスト荷重を受ける部材をさらに
設ける必要があり、そのため、支持構造の全体の幅が無
軸ローラ１よりかなり幅広くなる。

また、このように無軸ローラ１を前記支持部材２の凹部
２ａに嵌合させて支持した場合には、ラジアル方向に大
きな荷重が加わると、潤滑性能が低下して円滑な回転が
阻害されるとともに発熱が大きくなるという問題がある
。そこでこのような場合には、無軸ローラ１のローラ周
面に１個または複数個のバックアップローラを当接させ
て回転可能に支持する方法が取られる。

例えば、第６図は金属部品の表面仕上げ法の一つである
ローラバニッシュ加工法を行なう際の従来ノローラ配置
を示しており、このローラバニッシュ加工法は、固定側
のローラホルダ３に回転可能に保持された一対のバニッ
シュローラ４．４と、可動側のローラホルダ５に回転可
能に保持されたバニッシュローラ６との３個の有軸ロー
ラで円柱状のワークＷを挾持するとともに、可動側のロ
ラホルダ５を介してバニッシュローラ６をワークＷの中
心へ向けて大きな力で押し付けることによって、３個の
バニッシュローラ４，４．５でワクＷの外周面を挟圧し
、塑性変形を与えて加工面を滑かに仕上げ、かつ表面の
硬さを向上させるもので、例えばワークであるクランク
軸７のコンロッドを取り付けるピン部７ａやシリンダブ
ロック側に軸受けされるジャーナル部７ｂの表面の仕上
げ加工として行なわれる場合がある（第７図参照）。

しかし、この場合には、第７図に示すように、クランク
軸７のピン部７ａあるいはジャーナル部７ｂの全幅を表
面仕上げするため、このピン部７ａあるいはジャーナル
部７ｂとほぼ同じ幅のバニッシュローラを使用する必要
があるが、はぼ同じ幅のバニッシュローラを使用した場
合には、各バニッシュローラ４，４．６とクランクアー
ム７Ｃあるいはバランスウェイト７ｄとの間Ｋｇが狭く
なり、このクランクアーム７ｃ間あるいはバランスウェ
イト７ｄ間に各バニッシュローラ４，４゜６を回転軸に
よって支持するのは困難である。そこで、バニッシュロ
ーラを大径とし、その回転軸が狭いバランスウェイト７
ｄ間より外側となるように取り付けることもできるが、
バニッシュロラの径を大きくすると加工面圧が低下する
という不都合がある。そのため、このような部分にバニ
ッシュローラを設ける場合には、バニッシュローラを無
軸ローラとすることが考えられる。

このような場合には、第８図に示すように、クランク軸
のピン部７ａの当接位置と無軸のバニッンユローラ８の
中心を挟んで対向する位置に円筒形のバックアップロー
ラ９を、その回転軸９ａをローラホルダ１０に支持して
配置するとともに、バックアップローラ９は直径の大き
なものを用いることにより、その回転軸９ａからバニッ
シュローラ８のワーク当接位置までの距離！が長くなる
ようにして、回転軸９ａが、クランクアーム７ｃ間ある
いはバランスウェイト７ｄ間の狭い空間の外の干渉しな
い位置となるようにしている。したがって、バニッシュ
ローラ８を無軸ローラとすることにより、その口〜う幅
をピン部７ａの被加工面と同じ幅とすることができる。

発明が解決しようとする課題 しかし、前述したように、無軸のバニッシュロラ８が受
ける荷重を円筒形のバックアップローラ９で支持する従
来の支持構造においては、ラジアル方向の荷重は支持で
きてもスラスト方向の荷重を支持できないことから、無
軸のバニッシュロラ８をローラホルダ１０内に収容して
スラスト方向への移動を規制する必要があった。さらに
、前述の支持構造においては、クランク軸７への当接が
解除されるとバニッンユローラ８がローラホルダ１０か
ら脱落するという問題があった。

この発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、スラス
ト方向への移動を規制する無軸ローラの支持構造を提供
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
あるいは相対的に移動する部材に当接して回転駆動され
る無軸ローラの支持構造において、前記無軸ローラは、
そのローラ周面の前記回転あるいは移動する部材の当接
圧力をバランスよく受ける位置に当接するように配設さ
れたバックアップローラと、互いの小径側と大径側とを
逆向きにした状態で前記ローラ周面と当接するように配
設された一対以上の円錐ローラあるいはつづみ形ローラ
とによって支持されていることを特徴としている。

作　　　用 無軸ローラを、回転あるいは移動する部材の当接圧力を
バランスよく受ける位置に当接させたバックアップロー
ラと、回転あるいは移動する部材の当接位置から９０度
未満の角度だけ離れた位置において互いの小径側と大径
側とが逆向きに前記ローラ周面と当接するように配設さ
れた一対の円錐ローラとの３つのローラで３方向から回
転可能に挟持される。そして、円筒形の無軸ローラの外
周面に大径側と小径側とが互いに逆向きに当接した一対
の円錐ローラがそれぞれ回転する際に、各円錐ローラの
大径側へ向う力として発生する接線力によってスラスト
方向の移動が制限される。

実　　施　　例 以下、この発明の無軸ローラの支持構造を、クランク軸
のピン部およびジャーナル部にバニッシュ加工を施すロ
ーラバニッシュ加工機の無軸バニッシュローラの支持構
造に適用した一実施例を第１図ないし第４図に基づいて
説明する。

第３図に示すように、ローラバニッシュ加工機１１は、
平板をほぼコ字形に打抜いた形状のフレーム１２と、こ
のコ字形のフレーム１２の２つの辺が上下となるように
配置した際の開放端（第３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字形の切欠きを
備えるとともにフレーム１２とほぼ同じ厚みに形成され
たローラホルダ１３と、コ字形のフレーム１２の上下の
平行な２つの辺にガイドローラ１４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
１２とほぼ同じ厚みに形成されたトロリー１５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
、前記トロリー１５を前進・後退駆動する油圧シリンダ
１６とを備えている。

また、前記ローラホルダ１３には、一対のワク用バック
アップローラ１７．１７が７字状の切欠きを挟み、所定
の間隔で対向配置され、このローラホルダ１３はピン１
３ａによってフレーム１２に固定されている。

そしてトロリー１５には、第１図に示すように、その前
端（第１図において左端）の中央に無軸のバニッシュロ
ーラ１８が配置されるとともに、このバニッシュローラ
１８は、バニッシュ加工を施すクランク軸Ｗとの当接位
置と回転中心線Ｃを挟んで対向する位置に配設されたバ
ックアップローラ１９と、このバニッシュローラ１８の
回転中心線Ｃを含む平面内にそれぞれの傾斜した回転軸
２０ａ、２０ａを有する樹脂等の低弾性率材料からなる
同一形状の一対の円錐ローラ２０．２０とによって３方
向から挾持されて回転自在に支持されている。また、両
円錐ローラ２０．２０が、バニッシュローラ１８の外周
面のクランク軸Ｗの当接位置から９０度未満の角度だけ
離れた位置において互いの小径側と大径側とを逆向きに
配設するとともに、樹脂の若干の弾性力によりバニッシ
ュローラ１８に常時圧接するように配設して、バニッシ
ュローラ１８の回転中心のずれを防止し、また前方側へ
脱出も防止するようになっている。また、第１図におい
て符号Ｗ１は、クランク軸Ｗのバランスウェイト（二点
鎖線で形状を示した）で、このバランスウェイトＷ１と
回転軸１９ａとが干渉しないようにバックアップローラ
１９の直径が決定される。

また、上記のようにトロリー１５およびローラホルダ１
３を取り付けたフレーム１２は、その基端側（第３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２１．２１を、フローティングブラケッ
ト２２に摺動自在に挿通するとともに、このフローティ
ングブラケット２２の下部をピン２３により回動自在に
支持され、ピン２３を支点とした上下方向に揺動と、第
３図において左右方向への摺動とが同時に許容されるよ
うになっている。

一方、このローラバニッシュ加工機１１により加工され
るクランク軸Ｗは、第４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２４上にセットされるもので、加工機架台２４上には
、その両側に一対のスピンドル２５．２６が対向配置さ
れ、各スピンドル２５．２６にはチャック装置２７．２
８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２７．２８の各センタ２７ａ、
、２８ａにより芯出しされて支持される。また、一方の
スピンドル２５の外側には、ロータリエンコーダ２９ａ
にてその起動・停止を精密に制御されるサーボモータ２
９が設けられて、このスピンドル２５を減速駆動するよ
うになっている。

また、このスピンドル２５に取り付けられたチャック装
置２７には、ケレ一部３ｏがチャック装置２７と一体に
回転するように設けられており、このケレ一部３０をク
ランク軸Ｗに固定することにより、両チャック装置２７
．２８のセンタ２７ａ。

２８ａ間に支持されたクランク軸Ｗに、スピンドル２５
のトルクが確実に伝達されるようになっている。

また、クランク軸Ｗがセットされた加工機架台２４上の
所定の位置に配設されたローラバニッシュ加工機１１に
は、制御装置３１と、油圧シリンダ１６を駆動させる油
圧源３２とが接続されるとともに、制御装置３１には、
バニッシュローラ１８の押圧力と、トロリー１５の移動
量と、スピンドル２５に設けられたロータリエンコーダ
３１ａ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１６のサーボ弁（図示
せず）に送るようになっている。また前記制御装置３１
には、バニッシュ加工を行なうクランク軸Ｗの各ジャー
ナル部Ｊおよび各ピン部Ｐにそれぞれ形成されている油
孔の回転方向の位置のデータに基づいて、各油孔の位置
においては、バニッシュローラ１８の加工荷重を、所定
の圧力まで減少させる荷重パターンの制御プログラムが
搭載されており、油孔の周辺部における面圧の上昇によ
る被加工面の過度の陥没が防止されるようになっている
。

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。

ローラバニッシュ加工機１１は、加工機架台２４上にセ
ットされたクランク軸Ｗの中心線りに対して直角となる
ように、すなわち、バニッシュロラ１８が取り付けられ
たトロリー１５の移動方向がクランク軸Ｗの中心線りに
直交するように設置され、ローラホルダ１３を脱着して
クランク軸Ｗのジャーナル部Ｊあるいはピン部Ｐを、バ
ニッシュローラ１８と、ワーク用バックアップローラ１
７．１７とにより挾持する。

そして、油圧シリンダ１６によりトロリー１５を前進さ
せて、バニッシュローラ１８を所定の圧力で被加工面に
押圧させるとともに、サーボモータ２つを起動してクラ
ンク軸Ｗを回転させると、クランク軸Ｗの回転が伝達さ
れて回転しながら高圧で接するバニッシュローラ１８に
よって、被加工面が平滑に塑性加工される。

そして、クランク軸Ｗの回転を伝達されて回転する無軸
のバニッシュローラ１８は、クランク軸Ｗへの押圧力を
バックアップローラ１９により受けられるきともに、こ
のバニッシュローラ１８の外周面に当接して回転する一
対の円錐ローラ２０゜２０が、それぞれの回転軸２０ａ
が、バニッシュローラ１８の回転中心線Ｃを含む平面内
に配設されていることにより、バニッシュローラ１８と
各円錐ローラ２０，２０との接線がバニッシュローラ１
８の回転中心線Ｃと平行となる。

したがって、バニッシュローラ１８に当接して回転する
各円錐ローラ２０，２０に接線力ｔが発生する（第２図
参照）。この接線力ｔは、例えば送り加工を行なう芯な
し研削盤の調整車の場合と同様に作用する。その結果、
同一形状の一対の円錐ローラ２０．２０が、その大径側
と小径側とが互いに逆となるようにしてバニッシュロー
ラ１８の外周面に当接させであるため、各円錐ローラ２
０．２０によって生じる接線力ｔがバニッシュローラ１
８に対して同一方向のモーメントとして働く。その結果
、バニッシュローラ１８は、前記モーメントによって両
円錐ローラ２０，２０間に挟み込まれることによりスラ
スト方向の移動を制限されて保持される。

また、円錐ローラ２０．２０が、バニッシュ口う１８の
クランク軸Ｗへの当接位置から９０度未満の位置におい
てバニッシュローラ１８と当接しているため、バニッシ
ュローラ１８はこの一対の円錐ローラ２０，２０とバッ
クアップローラ１９との３つのローラによって常時挾持
されており、したがって、クランク軸Ｗとの当接を解除
してもラジアル方向に移動してトロリー１５から脱落す
ることはない。

なお、クランク軸Ｗは中心線りを軸に回転するため変動
しないが、中心線りを紬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、ロー
ラバニッシュ加工機１１が、ピン２３を支点とする上下
方向の揺動と前後方向へのスライドとが同時に許容され
るように設けられているため、中心線りの周囲を一定の
半径の軌跡を描いて回動するピン部Ｐの動きに追随して
自動的に揺動しかつスライドしてバニッシュ加工を可能
としている。

そして、このバニッシュ加工機１１を実際に用いて、５
５５Ｃ製の焼入れ焼戻し材からなる自動車用４気筒エン
ジンのクランクシャフトＷのピン部Ｐおよびジャーナル
部Ｊのバニッシュ加工を行なうとともに、比較例として
、ラップ加工等によって研削仕上げを行なった場合との
それぞれの結果を第１表に示した。

なおバニッシュ加工条件は、面圧がヘルツの接触応力で
１２０ｋｇｆ／−、クランク回転速度が３Ｏｒｐｍとし
た。

第１表 そして、この第１表から解るように、表面粗さが著しく
向上し、またバニッシュ加工による真円度および真直度
への悪影響もなかった。

また、バニッシュ加工時においては、一対の円錐ローラ
２０，２０の作用により、バニッシュローラ１８の脱落
やスラスト方向の位置ずれ等の不具合も発生しなかった
。

以上のように本実施例においては、一対の円錐ローラ２
０，２０を、樹脂等の低弾性率材料によって形成したの
で、バニッシュローラ１８の平滑な表面を傷付けること
がなく、また、円錐ローラ２０．２０の各回転軸２０ａ
、２０ａへの過大な荷重を回避することができる。また
、一対の円錐ローラ２０，２０を、バニッシュローラ１
８の外周面のワーク当接位置から９０度未満の位置に接
するように設けたので、バニッシュローラ１８は、この
両円錐ローラ２０，２０とバックアップローラ１９との
３個のローラで常時挾持されるので、ワークとの当接を
解除した際の脱落を防止することができる。

なお、本実施例においては、一対の円錐ローラ２０．２
０を樹脂等の低弾性率材料で形成した場合について説明
したが、この一対の円錐ローラ２０．２０を鋼製として
もよく、また、各円錐ローラの支持系にバネ特性を持た
せた構造とすることもできる。

また、本実施例では一対の円錐ローラ２０，２０を用い
た場合について説明したが、複数対の円錐ローラを用い
て支持するようにしてもよく、また円錐ローラの代りに
、例えば−葉回転双曲面ローラ等のつづみ形ローラを用
いても同様の作用効果が得られる。

また、本実施例では、バニッシュローラ１８が１個の場
合について説明したが、バニッシュロラ１８が複数個の
場合にも、それぞれについて同様の支持構造とすること
によって好適に実施することができる。

発明の効果 以上、説明したようにこの発明の無軸ローラの支持構造
は、無軸ローラの周面の、回転あるいは移動する部材の
当接圧力をバランスよく受ける位置に当接するように配
設されたバックアップロラと、互いの小径側と大径側と
を逆向きにした状態で前記ローラ周面と当接するように
配設された一対以上の円錐ローラあるいはつづみ形ロー
ラとによって支持する構造のため、無軸ローラのスラス
ト方向の移動を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はバニッシュローラの支持構造を示す側面図、
第２図は第１図の■矢視図、第３図はバニッシュ加工機
のフローティング機構を示す側面図、第４図はクランク
軸をセットした加工機架台にバニッシュ加工機を取り付
けた状態を示す正面図、第５図ないし第８図は従来例を
示し、第５図は無軸ローラの従来の支持構造の一つを示
す斜視図、第６図は従来のバニッシュ加工機のロラ支持
構造を示す側面図、第７図はクランク軸のバニッシュ加
工方法を示す図、第８図は従来の無軸ローラの支持構造
を示す概略説明図である。 １１・・ローラバニッシュ加工機、　１３・・・ロラホ
ルダ、　　１５・・・トロリー　　１６・・・油圧シリ
ンダ、　　１７・・・ワーク用バックアップローラ、１
８・・・バニッシュローラ、　　１９・・・バックアッ
プローラ、　　２０・・・円錐ローラ、　　２５．２６
・・・スピンドル、　　２７．２８・・・チャック装置
、　　３１・・制御装置、　３２・・・油圧源、　Ｗ・
・・クランク軸、ｌ ・・・バランスウェイト、 ゛１ンヤ ナル部、 Ｐ・・・ピン部、 ｔ・・・接線力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転あるいは相対的に移動する部材に当接して回転駆動
   される無軸ローラの支持構造において、前記無軸ローラ
   は、そのローラ周面の前記回転あるいは移動する部材の
   当接圧力をバランスよく受ける位置に当接するように配
   設されたバックアップローラと、互いの小径側と大径側
   とを逆向きにした状態で前記ローラ周面と当接するよう
   に配設された一対以上の円錐ローラあるいはつづみ形ロ
   ーラとによって支持されていることを特徴とする無軸ロ
   ーラの支持構造。