커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법 및 형성 장치

커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법 및 형성 장치 {METHOD AND DEVICE FOR FORMING BREAKAGE-STARTING SECTION OF CONNECTING ROD}

본 발명은, 예를 들어 자동차의 커넥팅 로드 (이하, 간단히 「커넥팅 로드」라고 한다) 의 파단 개시부를 형성하는 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법 및 형성 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 자동차의 커넥팅 로드 등의 대단부의 내주면에 있어서, 두께 방향이 서로 대향하는 위치에, 홈상이나 약간의 간격을 두고 직선상으로 늘어선 오목부로 이루어지는 파단 개시부를 형성하는 기술은 종래부터 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

이와 같은 파단 개시부를 형성하는 데에 있어서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 있어서는 레이저 장치가 사용되고 있다. 레이저 장치에 의해 정확한 파단 개시부를 형성하기 위해서는, 수천만엔이나 하는 그런대로 고가의 장치를 도입하여 설치해야 한다. 그 때문에, 이 레이저 장치 대신에 전용의 브로치반을 사용하여 V 자 홈을 이루는 파단 개시부를 형성하는 경우도 있다 (예를 들어 특허문헌 3 참조).

상기 서술한 바와 같은 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 기재된 커넥팅 로드 파단용 홈부를 형성하는 방법에서는, 레이저 광을 세세한 펄스로 커넥팅 로드 대단부 내주면에 조사함으로써 이른바 파단용 홈부를 형성하고 있으므로, 레이저 광의 어떤 (특정의) 조사 위치에 있어서 발생한 열의 영향이 당해 홈부의 인접하는 위치에 과도하게 전해져, 이 여분의 열에 의해 홈부의 인접하는 부분에도 필요 이상의 용융을 발생시킬 우려가 있다.

또, 이와 같은 현상에 의해, 본래는 일정 폭의 홈부가 일정하게 형성되어야 함에도 불구하고, 홈부의 폭이 불균일한 채 당해 홈부가 형성될 우려도 있다.

그 때문에, 이와 같은 원하는 형상을 이루지 않는 홈을 커넥팅 로드 파단 개시부로서 형성했을 때, 커넥팅 로드 양 단부에 인장 응력을 작용시키면 일정한 커넥팅 로드 파단면이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또, 특허문헌 1 이나 특허문헌 2 에 기재된 레이저 장치에는, 일반적으로 YAG 레이저 장치가 사용된다. YAG 레이저 장치를 사용하여 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 경우, 상기 서술한 바와 같이 장치 자체가 고가일 뿐만 아니라, 일반적으로 레이저 광을 여기하는 플래시 램프를 정기 교환해야 하여, 이것에 드는 런닝 코스트가 비싸다. 또, YAG 레이저 장치가 일단 고장나면, 통상적인 보수 점검원으로는 대응할 수 없기 때문에, 레이저 고장시에 수반하여 장시간에 걸친 라인 스톱을 발생시킬 염려가 있다. 이와 같은 장시간에 걸친 라인 스톱은, 그 후의 공정에 있어서의 라인 스톱도 유발하고, 제조 라인 전체의 라인 스톱을 초래하여, 생산 계획에 대폭적인 이상을 일으킨다.

한편, 브로치 가공에 의해 V 자 홈 형상의 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 경우, 이하의 문제점이 발생한다. 구체적으로는, 커넥팅 로드의 파단 개시부가 홈 형상을 이루는 경우에는, 일반적으로 홈 폭이 넓은 키 홈과 달리, 홈 개구부의 폭이 좁고 또한 깊이가 깊어져 있어, 홈의 단면 형상이 V 자형의 매우 가는 특별한 홈 형상으로 되어 있다.

그 때문에, 커넥팅 로드의 파단 개시부를 브로치날에 의해 형성하고자 하면, 브로치날이 장기간의 사용에 의해 마모됨에 따라 V 자 홈의 홈 바닥부의 R 이 커지므로, 맨드릴로 커넥팅 로드 대단부를 확장 개방한 경우에 균일한 파단면을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또, 마모된 브로치날을 사용하여 V 자 홈을 홈 가공한 경우, 커넥팅 로드 파단시의 인장력이 커지고, 커넥팅 로드 파단 장치의 동력도 그에 응하여 필요로 하여, 에너지 절약의 요청에 반한다. 그러나, 브로치날 자체는 고가이기 때문에, 이와 같은 문제를 피하기 위해서 브로치날의 교환을 빈번하게 실시하면 생산 코스트가 높아짐과 함께 생산 효율이 저하된다.

또, 브로치날을 구성하는 다단날을 사용한 V 자 홈 가공의 메리트를 살리기 위해서는, 각 날의 높이의 엄밀한 관리가 필요해져, 메인터넌스성이 나빠진다. 특히 익숙하지 않은 작업자가 메인터넌스를 실시하면, 메인터넌스를 위한 작업 시간을 필요 이상으로 취하여, 커넥팅 로드의 생산 효율이 현저히 저하된다. 또, 브로치날을 구비한 브로치반 그 자체도 고가여서, 비용 퍼포먼스가 나빠진다.

또, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 V 자 홈을 형성하는 데에 있어서, 브로치날을 구성하는 2 ∼ 3 장의 날이 동시에 커넥팅 로드의 홈 형성부에 접하기 때문에, 각 날의 사이에 절삭분이 모이기 쉬워진다. 도 7 은, 브로치날을 사용하여 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 경우의 문제점을 설명하는 도면이다. 도 7 로부터 알 수 있는 바와 같이 브로치날 (50) 을 사용하여 커넥팅 로드의 파단 개시부의 V 자 홈을 형성하는 경우, 브로치날 (50) 을 구성하는 각 날 (51, 52, 53,…) 의 사이에 모인 모든 절삭분 (61, 62, 63,…) 의 배출성을 고려할 필요가 있어, 가공 속도를 올리는 것이 곤란해져 생산 효율의 저하를 초래한다. 또한, 배출성을 향상시키는 수단으로는, 브로치날 (50) 을 구성하는 각 날 (51, 52, 53,…) 의 피치를 넓히는 방법이 생각되지만, 이 방법에서는 브로치날 (50) 전체가 길어져, 가공 속도를 올릴 수는 있어도, 그 만큼 가공 스트로크도 필요해지기 때문에, 생산 효율의 저하라는 과제 해결로는 이어지지 않는다.

본 발명의 목적은, 이상과 같은 레이저 장치를 사용한 경우나 브로치날을 사용한 경우에 각각 발생하는 문제점을 한꺼번에 모두 해결하여, 파단 후에 안정적인 파단면을 얻을 수 있는 커넥팅 로드의 파단 개시부를 저비용으로 효율적으로 형성하는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 청구항 1 에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법은,

금속으로 이루어진 커넥팅 로드의 대단부의 내주면의 대향하는 위치에 당해 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법으로서,

선단의 R 이 큰 제 1 인서트 칩을 사용하여 상기 파단 개시부에 대응하는 위치에 홈부를 형성하는 제 1 스텝과,

상기 제 1 인서트 칩보다 선단의 R 이 작은 제 2 인서트 칩을 사용하여 상기 홈부의 바닥부의 R 을 보다 작게 가공하여 V 자 홈이 된 상기 파단 개시부를 형성하는 제 2 스텝을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명의 청구항 2 에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치는,

금속으로 이루어진 커넥팅 로드의 대단부의 내주면의 대향하는 위치에 당해 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치로서,

선단의 R 이 큰 제 1 인서트 칩을 사용하여 상기 파단 개시부에 대응하는 위치에 홈부를 형성한 후에, 상기 제 1 인서트 칩보다 선단의 R 이 작은 제 2 인서트 칩을 사용하여 상기 홈부의 바닥부의 R 을 보다 작게 가공하여 V 자 홈이 된 상기 파단 개시부를 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 청구항 1 에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법 및 청구항 2 에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치에 의하면, 레이저 장치를 사용하여 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 경우에 발생하는 과제를 해결할 수 있다. 구체적으로는, 레이저 여기용 플래시 램프의 정기 교환에 의한 고가의 런닝 코스트를 필요로 하지 않게 된다. 또, 레이저 장치의 고장시에 보수 점검원이 대응할 수 없는 것에서 기인하는 장기간에 걸친 라인 스톱을 초래하지 않는다. 이로써, 파단 제품을 미리 결정된 생산 계획대로 생산할 수 있다.

또, 단조재로 이루어지는 커넥팅 로드에 단순한 홈부로 이루어지는 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성한 경우의 과제를 해결할 수 있다. 구체적으로는, 단순한 홈부만으로 이루어지는 파단 개시부가 형성된 단조로 이루어진 커넥팅 로드를 파단했을 때에 발생하는 딤플의 발생을 방지할 수 있다. 이로써, 파단 후의 커넥팅 로드의 파단면끼리를 다시 맞추었을 때에, 국부적으로 응력이 높아지는 영역이 발생하지 않아, 안정적인 품질의 최종 제품을 얻을 수 있다.

또, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 홈부를 브로치 가공에 의해 형성하는 경우의 과제를 해결할 수 있다. 구체적으로는, 마모된 브로치날을 사용하여 홈부를 형성한 후에 파단했을 때에 커넥팅 로드 파단 장치의 동력도 그에 응하여 필요로 하여, 에너지 절약의 요청에 반하는 문제가 발생하는 것을 회피할 수 있다.

또, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 V 자 홈은, 상기 서술한 바와 같이 일반적인 키 홈과 달리 홈 개구부가 좁고 또한 깊이가 깊어져 있다. 즉, 브로치날을 사용하여 V 자 홈을 형성하는 경우, V 자 홈의 깊이를 깊고 또한 예각상의 V 자가 되도록 V 자 각도를 작고 또한 V 자 홈의 바닥부의 R 을 최대한 작게 해야 한다는 특유의 가공 조건이 요구된다. 이와 같은 엄격한 가공 조건에서 기인하여, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 V 자 홈을 형성하는 데에 있어서, 브로치날을 구성하는 2 ∼ 3 장의 날이 동시에 커넥팅 로드의 홈 형성부에 접할 때에, 각 날의 사이에 절삭분이 모이기 쉬워지므로, 각 날의 사이에 모인 모든 절삭분의 배출성을 고려할 필요가 있어, 가공 속도를 올리는 것이 곤란해지고, 생산 효율의 저하를 초래하는데, 본 발명의 경우, 이와 같은 문제가 발생하는 경우는 없다.

또, 본 발명의 청구항 3 에 관련된 커넥팅 로드의 제조 방법에 의하면, 파단 개시부가 형성되어 있지 않은 커넥팅 로드를 준비하는 제 1 공정과, 상기 커넥팅 로드의 대단부의 내주면의 대향하는 위치에 상기 청구항 1 에 기재된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 적용하여 파단 개시부를 형성하는 제 2 공정과, 맨드릴을 사용하여 커넥팅 로드의 대단부의 파단 개시부가 형성된 내주면을 확장 개방함으로써 커넥팅 로드를 파단하는 제 3 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 레이저 장치를 사용한 경우나 브로치날을 사용한 경우에 각각 발생하는 문제점을 한꺼번에 모두 해결하여, 파단 후에 안정적인 파단면을 얻을 수 있는 커넥팅 로드의 파단 개시부를 저비용으로 형성하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 설명하는 커넥팅 로드의 대단부의 사시도로, 제 1 스텝의 홈부 가공을 끝낸 상태를 나타내는 도면 (도 1 의 (a)) 및 제 2 스텝의 V 자 홈 가공을 끝낸 상태를 나타내는 도면 (도 1 의 (b)) 이다.
도 2 는 도 1 의 (a) 및 도 1 의 (b) 에 나타낸 커넥팅 로드의 홈부 및 V 자 홈을 각각 부분적으로 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치 (도 3 의 (a), 도 3 의 (b)) 를 나타냄과 함께, 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 실시하는 데에 있어서의 제 1 스텝의 홈부 가공 방법에 관한 설명도 (도 3 의 (a)) 및 제 2 스텝의 V 자 홈 가공 방법에 관한 설명도 (도 3 의 (b)) 이다.
도 4 는 도 3 의 (a) 에 나타낸 제 1 스텝의 홈부 가공에 사용하는 인서트 칩 및 이 칩 홀더를 부분적으로 확대하여 나타내는 사시도 (도 4 의 (a)) 및 제 2 스텝의 V 자 홈 가공 방법에 사용하는 인서트 칩 및 이 칩 홀더를 부분적으로 확대하여 나타내는 사시도 (도 4 의 (b)) 이다.
도 5 는 도 4 에 나타낸 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치의 인서트 칩 및 칩 홀더의 변형예를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 적용한 커넥팅 로드를 파단하기 위한 커넥팅 로드 파단 장치를 나타내는 측면도이다.
도 7 은 브로치날을 사용하여 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 경우의 문제점을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법에 대해 도면에 기초하여 설명한다. 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법은, 단조재로 이루어지는 자동차의 커넥팅 로드의 대단부의 내주면에 두께 방향이 서로 대향하는 위치에 파단 개시부를 형성하는 방법이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 설명하는 커넥팅 로드의 대단부의 사시도로, 제 1 스텝의 홈부 가공을 끝낸 상태를 나타내는 도면 (도 1 의 (a)) 및 제 2 스텝의 V 자 홈 가공을 끝낸 상태를 나타내는 도면 (도 1 의 (b)) 이다. 또, 도 2 는 도 1 의 (a) 및 도 1 의 (b) 에 나타낸 커넥팅 로드의 홈부 및 V 자 홈을 각각 부분적으로 확대하여 나타내는 단면도이다.

본 실시형태에 관련된 커넥팅 로드 (1) 의 파단 개시부 형성 방법은, 단조의 금속으로 이루어진 커넥팅 로드의 대단부의 내주면의 대향하는 위치에 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 방법으로, 선단의 R 이 큰 제 1 인서트 칩을 사용하여 파단 개시부에 대응하는 위치에 홈부를 형성하는 제 1 스텝과, 제 1 인서트 칩보다 선단의 R 이 작은 제 2 인서트 칩을 사용하여 홈부의 바닥부의 R 을 보다 작게 가공하여 V 자 홈이 된 파단 개시부를 형성하는 제 2 스텝을 갖는다.

보다 구체적인 순서로는, 먼저, 인서트 칩의 가공 도구를 구비한 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성용 가공 장치로서, 특허문헌 3 의 브로치반에 대응하는 가공 장치를 피가공 대상물인 커넥팅 로드의 대단부에 세팅한다. 또한, 본 실시형태에서는, 먼저, 이 가공 장치에 R = 0.1 ㎜ 의 인서트 칩 (절삭용 날구로서의 제 1 인서트 칩) 을 장착한다. 그 후, 본 실시형태에서는, 제 1 스텝으로서 커넥팅 로드 대단부의 내주면이 서로 대향하는 위치이며 커넥팅 로드 파단 개시부에 대응하는 위치에, 홈 바닥부가 R = 0.1 ㎜ 로 된 홈부 (11) 를 상기 서술한 R = 0.1 ㎜ 의 인서트 칩을 사용하여 형성한다.

이어서, 제 2 스텝으로서 제 1 인서트 칩보다 선단의 R 이 작은 홈 마무리용 날구로서의 제 2 인서트 칩, 즉 본 실시형태에 있어서는 상기 서술한 가공 장치에 R = 0.03 ㎜ 의 인서트 칩을 장착하고, 이 인서트 칩을 사용하여 제 1 스텝에서 형성된 R = 0.1 ㎜ 의 홈부의 바닥 부분을 더욱 깎아, 홈 바닥부가 R = 0.03 ㎜ 의 V 자 홈 (12) 으로 이루어지는 파단 개시부를 형성한다.

계속해서, 상기 서술한 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 실시하기 위한 파단 개시부 형성 장치에 대해 설명한다. 도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치 (도 3 의 (a), 도 3 의 (b)) 를 나타냄과 함께, 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 실시하는 데에 있어서의 제 1 스텝의 홈부 가공 방법에 관한 설명도 (도 3 의 (a)) 및 제 2 스텝의 V 자 홈 가공 방법에 관한 설명도 (도 3 의 (b)) 이다. 또, 도 4 는 도 3 의 (a) 에 나타낸 제 1 스텝의 홈부 가공에 사용하는 인서트 칩 및 이 칩 홀더를 부분적으로 확대하여 나타내는 사시도 (도 4 의 (a)) 및 제 2 스텝의 V 자 홈 가공 방법에 사용하는 인서트 칩 및 이 칩 홀더를 부분적으로 확대하여 나타내는 사시도 (도 4 의 (b)) 이다.

커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치 (200) 는, 예를 들어 XYZ 직교 좌표형 로봇에 의해 3 차원적으로 이동 가능한 인서트 칩 홀더 지지 유닛 (230) 과, 인서트 칩 홀더 지지 유닛 (230) 의 하면으로부터 하방을 향하여 소정 간격을 두고 평행하게 돌출된 상태에서 장착된 인서트 칩 홀더 (210, 220) 를 갖고 있다. 그리고, 도면 중 좌측의 일방의 인서트 칩 홀더 (210) 의 하단부 선단 근방 둘레면의 직경 방향 대향하는 위치에는, 커넥팅 로드의 대단부 내주면에 홈부 (11) (도 1 참조) 를 형성하는 절삭용 날구로서의 제 1 인서트 칩 (211a, 211b) 이 홀더 직경 방향 대향하는 위치에 각각 구비됨과 함께, 도면 중 우측의 인서트 칩 홀더 (220) 의 하단부 선단 근방 둘레면의 직경 방향 대향하는 위치에는, 커넥팅 로드 내주면에 하단부 파단 개시부로서의 V 자 홈 (12) (도 1 참조) 을 형성하는 홈 마무리용 날구로서의 제 2 인서트 칩 (221a, 221b) 이 각각 구비되어 있다 (도 4 참조).

또, 커넥팅 로드 (1) 는, 워크 지지부 (240) 에 의해 지지된 워크 받침대 (250) 의 상면에, 여기서는 상세하게는 도시하지 않은 커넥팅 로드 고정 기구 (고정 지그) 에 의해 확실히 고정되게 되어 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 서술한 홈 가공에 사용하는 제 1 인서트 칩 (절삭용 칩) (211a, 211b) 의 가공부 선단의 반경 (R1) (도 4 의 (a) 참조) 과 파단 개시부로서의 V 자 홈을 형성하는 제 2 인서트 칩 (홈 마무리용 칩) (221a, 221b) 의 V 자 홈 가공부 선단의 반경 (R2) (도 4 의 (b) 참조) 의 관계는 R1 ＞ R2 로 되어 있다. 또한, 여기서 말하는 반경 (R1, R2) 이란, 각 홀더 중심축선과 평행한 각 칩의 가상 중심축선 둘레의 반경으로, 이른바 칩 선단의 둥근 정도에 대응하고 있다. 또, 본 실시형태의 경우, R1 = 0.1 ㎜, R2 = 0.03 ㎜ 로 되어 있지만, R1 과 R2 의 대소 관계가 만족되어 있으면, 그 치수에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.

계속해서, 상기 서술한 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치 (200) 를 사용한 파단 개시부 형성 방법의 구체적 순서에 대하여, 이 장치와의 관계에 기초하여 설명한다. 또한, 이 구체적 순서는, 어디까지나 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 작용을 발휘할 수 있는 한, 다른 여러 가지 순서가 생각될 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

먼저, 도 3 의 (a) 에 나타내는 인서트 칩 홀더 지지 유닛에 연결된, 예를 들어 XYZ 직교 좌표형 로봇 (여기서는 도시하지 않음) 의 제어 장치에 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성을 위한 순서를 티칭한다. 그리고, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 형성 작업을 시작한다.

이 때, 인서트 칩 홀더 지지 유닛 (230) 을 도 3 의 (a) 에 나타내는 바와 같은 위치까지 로봇으로 XY 평면 상을 이동시킨다. 그리고, 도 3 의 (a) 의 커넥팅 로드 상방의 좌측의 화살표로 나타내는 바와 같이, 홈부 형성용 인서트 칩 홀더 (210) 및 이 하단 근방에 구비된 좌측의 제 1 인서트 칩 (211a) 을 커넥팅 로드 (1) 의 파단 개시부에 대응하는 위치까지 로봇을 통하여 XY 방향으로 이동시킴과 함께, 커넥팅 로드의 파단 개시부에 대응시키면서 Z 축 방향으로 이동시켜 제 1 인서트 칩 (211a) 으로 도 3 의 (a) 의 커넥팅 로드 (1) 의 대퇴부의 좌측의 내주면을 가공하여 홈부 (11) (도 1 참조) 를 형성한다. 그리고, 로봇을 구동하여 다시 인서트 칩 홀더 지지 유닛 (230) 을 조금 전의 위치까지 되돌리고, 홈부 형성용 인서트 칩 홀더 (210) 의 우측에 구비된 제 1 인서트 칩 (211b) 을 도 3 의 (a) 의 커넥팅 로드 상방의 우측의 화살표로 나타내는 바와 같이 이동시키고, 도 3 의 (a) 의 우측의 제 1 인서트 칩 (211b) 으로 조금 전의 홈부 (11) 와 대향하는 위치이며 파단 개시부에 대응하는 위치에, 조금 전과 마찬가지로 가공하여 홈부 (11) 를 형성한다.

계속해서, 커넥팅 로드의 파단 개시부로서의 V 자 홈 (12) (도 1 참조) 의 형성 작업을 시작한다. 이 때, 인서트 칩 홀더 지지 유닛 (230) 을 도 3 의 (b) 에 나타내는 바와 같은 위치까지 로봇으로 XY 평면 상을 이동시키고, 파단 개시부 형성용 인서트 칩 홀더 (220) 의 좌측에 구비된 제 2 인서트 칩 (221a) 을 도 3 의 (b) 의 커넥팅 로드 상방의 좌측의 화살표로 나타내는 바와 같이, 커넥팅 로드 내주면의 좌측으로서 조금 전 형성한 홈부에 대응하는 위치까지 로봇을 통하여 XY 방향으로 이동시킴과 함께, 커넥팅 로드 (1) 의 이 홈부에 대응하도록 Z 축 방향으로 이동시키고, 제 2 인서트 칩 (221a) 으로 도 3 의 (b) 의 커넥팅 로드의 대퇴부의 좌측의 내주면에 파단 개시부로서의 V 자 홈을 가공하여 형성한다. 그리고, 다시 인서트 칩 홀더 지지 유닛 (230) 을 조금 전의 위치까지 되돌리고, 파단 개시부로서의 V 자 홈 형성용 인서트 칩 홀더 (220) 의 우측에 구비된 제 2 인서트 칩 (221b) 을 도 3 의 (b) 의 커넥팅 로드 상방의 우측의 화살표로 나타내는 바와 같이 이동시키고, 조금 전과 마찬가지로 제 2 인서트 칩 (221b) 으로 조금 전 형성한 파단 개시부로서의 V 자 홈과 커넥팅 로드 (1) 의 대퇴부 내주면의 대향하는 위치이며 V 자 홈 형성 전의 홈부에 대응하는 위치에, 파단 개시부로서의 V 자 홈을 가공하여 형성한다.

이상과 같은 본 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치 (200) 를 사용함으로써, 종래와 같이 다수의 날을 갖는 브로치날을 사용하지 않고 가공할 수 있기 때문에, 커넥팅 로드 파단 개시부 형성 장치 특유의 형상인 홈 개구부의 폭이 좁고 깊이가 깊어진 V 자 홈의 가공 속도를 높일 수 있음과 함께, 브로치날의 각 날의 사이에 모인 절삭분을 삭제하는 여분의 작업을 실시하지 않고 커넥팅 로드의 파단 개시부를 효율적으로 형성할 수 있다.

계속해서, 도 4 에 나타낸 본 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치 (200) 의 변형예에 대해 설명한다. 이 변형예는, 상기 서술한 실시형태와 비교하여 인서트 칩 홀더 및 이것에 구비되는 인서트 칩의 위치가 상이하고, 다른 구성에 대해서는 동일하기 때문에, 이 차이점에 대해서만 설명한다.

도 5 는, 도 4 에 나타낸 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 장치의 인서트 칩 및 칩 홀더 부분의 변형예를 확대하여 나타내는 도면이다. 이 변형예에서는, 상기 서술한 실시형태에 관련된 2 개의 인서트 칩 홀더 (210, 220) 에 각각 홈부 형성용 인서트 칩 (211a, 211b) 과 V 자 홈 형성용 인서트 칩 (221a, 221b) 을 2 개씩 형성하는 것으로 바꾸고, 도 5 에 나타내는 바와 같은 구성을 갖는 1 개의 인서트 칩 홀더 (260) 를, 여기서는 도시하지 않은 인서트 칩 지지 유닛에 형성하도록 하고 있다. 이 경우, 도 5 로부터도 알 수 있는 바와 같이, 인서트 칩 홀더 (260) 의 하단부 근방 좌단에는 홈부 대향용 선단부의 반경이 R1 로 된 홈부 형성용 인서트 칩 (261) 이 구비됨과 함께, 이것과 직경 방향 반대측에 대응하는 위치에 선단부의 반경이 R2 로 된 V 자 홈 형성용 인서트 칩 (262) 이 구비되어 있다.

그리고, 도면 중 일점쇄선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 인서트 칩 홀더 (260) 를 회전하는 기구를 추가로 형성함으로써, 먼저, 좌측의 홈부 형성용 제 1 인서트 칩 (261) 을 사용하여 커넥팅 로드 내주면의 좌측에 홈부를 형성함과 함께, 인서트 칩 홀더 (260) 를 커넥팅 로드 (1) 로부터 끌어올려 인서트 칩 홀더 (260) 를 홀더 축선 둘레로 180°회전시켜 커넥팅 로드 내주면의 우측에 홈부를 형성한다. 그리고, 이 상태에서 인서트 칩 홀더 (260) 의 좌측으로 회전 이동한 V 자 홈 형성용 제 2 인서트 칩 (262) 을 사용하여 커넥팅 로드 (1) 의 내주면에 형성한 좌측의 홈부를 커넥팅 로드 (1) 의 파단 개시부로서의 V 자 홈으로 마무리 가공하고, 다시 인서트 칩 홀더 (260) 를 커넥팅 로드 (1) 로부터 끌어올려 홀더 축선 둘레로 180°회전시켜 커넥팅 로드 내주면의 우측의 홈부를 V 자 홈 형성용 제 2 인서트 칩 (262) 으로 가공하고 커넥팅 로드의 파단 개시부로서의 V 자 홈으로 마무리 가공한다.

이상 설명한 방법에 의해 V 자 홈 (12) 으로 이루어지는 커넥팅 로드 (1) 의 파단 개시부를 형성함으로써, 종래와 같이 YAG 레이저 장치를 사용하여 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 경우의 결점, 즉 레이저 여기용 플래시 램프의 정기 교환에 의한 고가의 런닝 코스트를 초래하지 않는다. 또, YAG 레이저 장치의 고장시에 보수 점검원이 대응할 수 없는 것에서 기인하는 장기간에 걸친 라인 스톱을 초래하지 않는다. 이로써, 파단 제품을 미리 결정된 생산 계획대로 생산할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법에 의하면, V 자 홈만으로 이루어지는 커넥팅 로드의 파단 개시부를 브로치 가공에 의해 형성하는 경우의 과제를 해결할 수 있다. 구체적으로는, 마모된 브로치날을 사용하여 홈부를 형성한 후에 파단했을 때에 커넥팅 로드 파단 장치의 동력도 그에 응하여 필요로 하여, 에너지 절약의 요청에 반하는 문제가 발생하는 것을 회피할 수 있다.

또, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 V 자 홈 (12) 은, 상기 서술한 바와 같이 일반적인 키 홈과 달리 홈 개구부가 좁고 또한 깊이가 깊어져 있다. 즉, 브로치날을 사용하여 V 자 홈을 형성하는 경우, V 자 홈의 깊이를 깊고 또한 예각상의 V 자가 되도록 V 자 각도를 작고 또한 V 자 홈의 바닥부의 R 을 최대한 작게 해야 한다는 특유의 가공 조건이 요구된다. 이와 같은 엄격한 가공 조건에서 기인하여, 커넥팅 로드의 파단 개시부의 V 자 홈을 형성하는 데에 있어서, 브로치날을 구성하는 2 ∼ 3 장의 날이 동시에 커넥팅 로드의 홈 형성부에 접할 때에, 각 날의 사이에 절삭분이 모이기 쉬워지므로, 각 날의 사이에 모인 모든 절삭분의 배출성을 고려할 필요가 있어, 가공 속도를 올리는 것이 곤란해지고, 생산 효율의 저하를 초래하는데, 본 실시형태의 경우, 이와 같은 문제가 발생하는 경우는 없다.

계속해서, 커넥팅 로드의 양 단에 인장 응력을 작용시켜 커넥팅 로드 파단 개시부로부터 균일한 파단면이 되는 커넥팅 로드 파단면을 얻기 위한 커넥팅 로드 파단 장치를 도면에 기초하여 이하에 설명한다. 도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성 방법을 적용한 커넥팅 로드를 파단하기 위한 커넥팅 로드 파단 장치를 나타내는 측면도이다.

커넥팅 로드 파단 장치 (2) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 커넥팅 로드 (1) 를 재치하는 기반 (100) 에 서로 이반하는 방향으로 이동 가능하게 배치 형성되고, 커넥팅 로드 (1) 의 대단부 (10) 및 로드부를 수평하게 지지하는 제 1 지지 부재 (101) 및 제 2 지지 부재 (102) 와, 이들 지지 부재 (101, 102) 에 늘어져 형성되고, 각 외주면이 각각 커넥팅 로드 대단부의 개구부 내면에 맞닿아 끼워 맞춰지는 2 개의 맨드릴 절반부 (103a, 103b) 로 이루어지는 반할형의 맨드릴 (103) 을 구비하고 있다.

그리고, 각 맨드릴 절반부 (103a, 103b) 의 대향하는 단면과 맞닿는 면이 각각 테이퍼면을 이루고, 각 맨드릴 절반부 (103a, 103b) 를 균등하게 배반 확장시키는 쐐기 (105) 와, 쐐기 (105) 에 하중을 가하는 액추에이터 (106) 와, 액추에이터 (106) 에 여압 하중을 가하여 쐐기 (105) 를 통하여 커넥팅 로드 개구부 내면에 각 맨드릴 절반부 (103a, 103b) 를 맞닿음시킨 후, 파단 하중을 가하여 개구부를 순시에 파단시키는 도시하지 않은 제어 수단을 구비하고 있다.

이러한 구조를 갖는 커넥팅 로드 파단 장치 (2) 를 사용한 커넥팅 로드 파단 방법은 다음과 같이 행해진다. 먼저, 스프링으로 맨드릴 (103) 을 서로 마주 보는 방향으로 탄성 지지하고, 맨드릴을 줄여 커넥팅 로드의 대단부의 개구에 진입시킨다. 그리고, 쐐기 선단의 테이퍼부가 맨드릴 (103a, 103b) 에 맞닿을 때까지 쐐기 (105) 를 밀어넣은 상태로 일단 멈추고, 상기 서술한 제어 수단을 통하여 액추에이터 (106) 가 쐐기 (105) 에 동하중을 가하고, 이로써 커넥팅 로드의 상기 서술한 파단 개시부에 확장력을 더하여 순시에 파단시킨다. 또한, 상기 서술한 맨드릴 (103) 을 서로 마주 보는 방향으로 탄성 지지하여 맨드릴을 줄이는 데에 있어서, 스프링 대신에 유압 실린더나 에어 실린더 등의 액추에이터를 사용해도 상관없다.

이상 설명한 바와 같이, 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성하는 데에 있어서, 레이저에 의한 가공 방법에 의하면, 레이저의 장치가 고가일 뿐만 아니라, 장치의 고장시의 대응이 곤란하였다.

한편, 브로치 가공 방법에 의하면, 브로치날을 구성하는 다단날의 메리트를 살리기 위해서는 각 날의 엄밀한 높이 관리가 필요하여, 메인터넌스성이 나빠져 있었다. 또, 브로치반 그 자체도 고가여서 비용 퍼포먼스가 나빠져 있었다. 또, 브로치날을 사용한 가공 중 2 ∼ 3 장의 날이 커넥팅 로드에 동시에 접하기 때문에, 각 날의 사이에 절삭분이 모이기 쉬워져, 절삭분의 배출성을 고려할 필요가 발생함과 함께, 가공 속도를 올리는 것이 곤란해져 있었다.

그래서, 본 발명의 경우, 노즈 (R) 가 상이한, 즉 「절삭용 날구의 R ＞ 홈 바닥 마무리용 날구의 R」의 관계를 갖는 2 종류의 인서트 칩으로 가공함으로써, 상기 서술한 레이저 장치를 사용한 경우나 브로치날을 사용한 경우의 과제를 단번에 해결할 수 있었다.

이것에 더하여, 본 발명에 의하면 이하의 작용을 발휘할 수 있는 것을 알았다. 구체적으로는, 커넥팅 로드의 파단 개시부 형성이라는 가공 분야에 있어서는, 대부분이 10 m/min 이하의 가공 속도이고, 30 ∼ 40 m/min 가 한계로 되어 있다. 또, 그 밖의 가공 분야에 있어서의 고속 브로치 가공에 있어서도, 80 m/min 가 한계로 되어 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 볼링 가공 분야에 있어서의 80 m/min 를 초과하는 가공 속도로 커넥팅 로드의 파단 개시부를 형성한다는 초고속 가공을 실현할 수 있게 되었다.

또, 가공 목적마다 상이한 날구를 사용하기 때문에 날구마다의 메인터넌스를 용이하게 실시할 수 있고, 메인터넌스 작업에 익숙하지 않는 작업자라도 쓸데없는 메인터넌스 시간을 취하지 않고, 커넥팅 로드의 생산 효율을 높일 수 있게 되었다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 바와 같이 단조로 이루어진 커넥팅 로드에 한정되지 않고 소결로 이루어진 커넥팅 로드에도 적용 가능하다. 또, 상기 서술한 홈 치수의 구체적 수치는, 어디까지나 일례를 든 것으로, 「제 1 인서트 칩의 선단 R 의 크기 ＞ 제 2 인서트 칩의 선단 R 의 크기」의 조건을 만족하면 본 발명이 이 수치에 한정되는 것이 아니라는 것은 말할 필요도 없다.

1 : 커넥팅 로드
2 : 커넥팅 로드 파단 장치
10 : 대단부
11 : 홈부
12 : V 자 홈
50 (51, 52, 53,…) : 브로치날
61, 62, 63,… : 절삭분
100 : 기반
101 : 제 1 지지 부재
102 : 제 2 지지 부재
103 : 맨드릴
103a, 103b : 맨드릴 절반부
105 : 쐐기
106 : 액추에이터
200 : 파단 개시부 형성 장치
210, 220 : 인서트 칩 홀더
211a, 211b : 제 1 인서트 칩 (절삭용 칩)
221a, 221b : 제 2 인서트 칩 (홈 마무리용 칩)
230 : 인서트 칩 홀더 지지 유닛
240 : 워크 지지부
250 : 워크 받침대
260 : 인서트 칩 홀더
261 : 제 1 인서트 칩 (홈부 형성용 인서트 칩)
262 : 제 2 인서트 칩 (V 자 홈 형성용 인서트 칩)