CN102099155A - 研磨机及其测量装置 - Google Patents

Abstract

第一研磨头通过第一可移动本体（11A）和第一研磨基座（12A）设置在一个底座（10A）上。摇臂（28）近端可摆动地安装于研磨头外壳内。侧量装置（41）可旋转地连接于摇臂（28）的末端。测量装置（41）的下端连接一量规（46）和一侧量针（47），该量规（46）与曲柄轴的曲柄销相接合。摇臂（28）的摆动中心（028）设置在与第一磨石（15A）的旋转中心（015）相同的轴上。当摇臂摆动时，测量装置（41）的位置因而改变。然而，由于第一磨石（15A）与量规（46）之间的相对关系不变，量规（46）的位置很容易按照曲柄销（23a）的直径来调整。因此，本发明提供了一种研磨机，简化了测量装置的量规的移动路径，从而可以快速测量工件的外径。

Description

研磨机及其测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于研磨如曲柄轴之类工件的研磨机，特别是涉及一种具有测量装置的研磨机，该测量装置用于测量工件如曲柄销的圆柱部外径，以及这种测量装置。

背景技术

研磨机具有测量装置，这种装置测量工件圆柱部外径，从而对于研磨机对圆柱部的研磨状态予以监控。

有一种公开结构的研磨机测量装置，举例来说，在日本专利申请公布号为2007-185768的专利文献中曾经提出过的。现参考图24和图25来介绍这种研磨机。马达（图中未示）的转轴（103）通过枕台（102）固定于能往复运动的研磨基座（101）的上表面。磨石（104）连接在转动轴（103）的末端。

测量装置（111）固接于枕台（102）用以测量曲柄轴（106）的曲柄销（106a）外径。该测量装置（111）的构造如下。即，一第一摇臂（114）通过支架（112）和支轴（113）被支撑在枕台（102）的上表面上，以便可以在垂直方向上摆动。一第二摇臂（116）通过联接轴（115）连接在第一摇臂（114）的末端，以便可以在垂直方向上摆动。

一管筒（117）被固定在第二摇臂（116）的末端，一操作杆（118）可移动地容纳于该管筒（117）中。一侧量装置的针（119）固定在操作杆（118）的末端。该测量装置的针（119）与曲柄轴（106）的曲柄销（106a）的外圆周表面相接触以便测量曲柄销（106a）外径。一支持块（120）固接于管筒（117）。一量规（121）固接于支持块（120）。该量规（121）形成与曲柄销（106a）的外圆周表面相接合的形状。一引导件（122）固接于支持块（120）上。该引导件（122）将量规（121）引导至曲柄销（106a）。该测量装置（119）通过第一摇臂（114）和其他构件的重量钩在曲柄销（106a）上。

用来转动第一摇臂（114）的汽缸（123）固接在支架（112）上。一配重（125）连接在第一摇臂（114）上以维持重量平衡，如图24所示。当汽缸（123）的活塞杆（124）如图24所示向右移动，从而推动配重（125）、第一摇臂（114）、第二摇臂（116）、支持块（120）和量规（121）从图24所示的测量位置移向图25所示的初始位置。

发明内容

本发明所要解决的主要问题如下。

在上述研磨机的测量装置（111）中，第一摇臂（114）的摆动轴（0114）与磨石（104）的旋转中心（0104）是间隔分开的。这导致如下问题。

即，将第一摇臂（114）与第二摇臂（116）连接起来的联接轴（115）的运动路径，与磨石（104）的中心（0104）并不同轴。因此，当处于图25所示的初始位置的量规（121）移动到图24所示的测量位置时，量规（121）在此与曲柄销（106a）相接触，第一摇臂（114）需围绕摆动轴（0114）逆时针摆动。同时，第二摇臂（116）需要围绕摆动轴（0116）顺时针方向摆动。

量规（121）和测量装置的针（119）与曲柄销（106a）的外圆周表面相接触，在与磨石（104）外圆周表面相接触的同时在垂直方向上往复运动。这个操作被称为量规应用。如果没有引导件（122），该量规应用只能在有限的位置进行，就是说，只有当旋转的曲柄销（106a）在最高处的位置处停止时。

特别是，在旋转的曲柄销（106a）上尝试适当的量规应用时，第一摇臂（114）的摆动角度和第二摇臂（116）的摆动角度都需要找到一个对应于曲柄销（106a）的旋转位置的适合值。然而，这样的设置实际上是不可能的。因此，在上述量规应用时，曲柄销（106a）在最高位置时必须停止旋转。这延长了应用和分离量规所需要的时间。

根据JP2007-185768号专利文献，引导件（122）固接于支持块（120）以减少分离和解开量规所需要的时间。与曲柄销（106a）的旋转位置无关，引导件（122）是被带到与曲柄销（106a）相接触的位置来对量规（121）进行量规应用。

为了减少应用和分离量规所需要的时间，在图24和图25所示的结构里，引导件（122）固接于支持块（120），从而使引导件（122）与旋转的曲柄销（106a）相接触。量规（121）被保持在对应于曲柄销（106a）的位置。在这个状态下，第一摇臂（114）和第二摇臂（116）被摇过来进行量规应用。

然而，加工好的曲柄轴的曲柄销（106a）的直径和垂直行程会有很大的不同。因此，需要根据曲柄轴的类型来调整量规应用的位置。这会导致操作问题。同样的，当量规（121）接触到曲柄销（106a）时，会发生很大的冲击。在这种情况下，接触曲柄销（106a）的部件的使用寿命将缩短。进一步地，由于测量装置（111）设有向下突出的引导件（122），摇臂（116）在量规应用前则需处于一个上收缩位置，使引导件（122）避免接触到曲柄销（106a）。这扩大了曲柄销（106a）的旋转范围与量规（121）之间的距离。因此，在如上所述的情况下，即便在适当的时机进行量规应用，曲柄销（106a）与量规（121）互相触碰时，还是会发生冲击。

再者，由于第一摇臂（114）的摆动轴（0114）偏离磨石（104）的旋转中心（0104），如果摇臂（114）在没有曲柄销（106a）被研磨的状态下降，量规（121）或引导件（122）就会碰触到磨石（104）。

因此，本发明的一个目的就是提供一种研磨机及其测量装置，能够简单而平稳地对工件的圆柱体部分外圆周表面进行量规应用并保证测量装置的精确测量。

 

根据本发明为了达到上述目的，提供了一种研磨机，其包括一磨石，一摇臂以及一设置在摇臂末端的测量装置。该研磨机使磨石与围绕一个轴旋转的轴类工件相接触来研磨该工件。该摇臂围绕另一个轴摆动，同时测量装置测量该工件的外径。磨石的旋转中心和摇臂的摆动中心被设置在一个共同的轴上。

根据本发明，设在摇臂末端的测量装置的旋转路径是一个中心与磨石旋转中心相一致的弧形路径。因而测量装置的旋转路径与被磨石研磨的工件的运动路径相一致，所以量规应用和分离能够平稳而快速进行。

在如上所述的构造中，该工件优先为曲柄轴，并且该旋转曲柄轴的曲柄销最好由磨石的往复运动来研磨。它能使曲柄销被有效研磨。

该测量装置最好是固定在摇臂的末端，这样就能围绕一个与摇臂轴线相平行的轴线来旋转，并且该研磨机最好包括用于调整测量装置的旋转角度的调整装置。在这种情况下，该测量装置可以被安置在一个适合测量销直径的位置。同样地，在修整磨石时，该测量装置可以被安置在一个不阻碍其修整的位置。

最好的是提供一种用于调整摇臂摆动角度的角度调整装置，并且该角度调整装置最好适用于调整测量装置围绕摇臂摆动中心的位置。这使测量装置相对于工件的位置可以自由调整。比如，无论工件的类型，都可以将它设在一个足够接近工件的测量工件待用位置，在该位置测量装置与工件接触。相应的，量规应用和量规分离能够在短距离内完成，并且量规应用和分离所需要的时间也会减少。同时，量规应用时的冲击也会减少。

该角度调整装置最好是包括一个将摇臂向一个摆动方向推动的推动装置以及一个第一马达，该第一马达最好是启动一个执行元件，该执行元件有选择地与该摇臂接触和分离，从而令摇臂克服该推动装置的推力转动。在这种情况下，该第一马达的操作精确地将该测量装置移动到一个预定位置。

该调整装置最好包括一个与该测量装置一体转动的从动杆，由一个驱动装置转动的另一个从动杆，以及一个将这两个从动杆连接在一起的连杆。

该驱动装置包括一个第二马达和一个由该第二马达驱动的执行元件。该执行元件有一个形状符合一弧线的弧形表面，其弧线的中心与该摇臂的摆动中心相一致，并且其中该弧形表面与该另一个从动杆相结合，使其该另一个从动杆转动。该弧形表面最好是与该另一个从动杆相结合而使该另一个从动杆转动。这使得该形成有弧形表面的执行元件能够适当地转动该从动杆。

较好的是提供了一个保持装置，能够将测量装置始终保持在一个中间位置，并使该测量装置能够在外力作用下转动。在这种情况下，当磨石有了轻微的磨损，并不需要通过计算重新设置摇臂和测量装置的转动范围。而是由于该测量装置能够自中间位置开始转动，对于由磨石的磨损而引起的研磨范围的改变也就可以应付了。

该测量装置最好是通过一弹簧力来保持于中间位置。

较好的是提供了一个减负装置，来减小当该测量装置位于测量工件外径的位置时，由摇臂和测量装置的重量所带来的负荷。这减少了作用于工件上的测量负荷，使工件的加工和测量更精确。

该减负装置最好是由一个弹簧构成。当该弹簧超过一死点时，该减负装置就会减少负荷。

较好的是还提供一个负荷调整装置，用以调整减负装置减负的程度。这样，测量时就会获得一适当的负荷。

该摇臂最好是设有一个弧形部分，该弧形部分的弧心与摇臂的中心相一致，且该弧形部分容纳于设备罩盖上的一个开口中。这可以防止摇臂向罩盖开口的开口面移动。这样，就能减小罩盖上的开口大小以防止冷却剂进入。

该摇臂和连杆最好是每个都设有一个弧形部分，其中心与摇臂以及连杆的中心相一致，并且每个弧形部分最好是容纳于设备罩盖的一个开口中。如前所述，这可以防止摇臂和连杆向罩盖上形成的开口的开口面移动。这样，就能减小罩盖上的开口大小以防止冷却剂进入。

最好的是还提供了一个工件类型识别装置，该装置能够利用测量装置来识别工件的类型。在这种情况下，就可以检测出不同类型的工件，并读取适合该工件的加工程序。因而，可以实行适当的研磨。

该工件类型识别装置最好是能够对照之前储存的工件类型数据来检查由测量装置检测到的销的直径数据和曲柄的长度。

根据与测量装置有关的发明，该测量装置包括一摇臂和一侧量器。该摇臂设有一固定连接部，并且该固定连接部固接于研磨机的支撑部上，使该摇臂可以围绕研磨机磨石的转动中心摆动。该测量器固定于摇臂的末端，以便可以围绕另一个平行于磨石转动中心的转动中心转动。该测量器测量曲柄销的销直径。

附图说明

图1为根据本发明第一个具体实施例的双头研磨机在非研磨状态下的右视图。

图2为双头研磨机在非研磨状态下的平面图。

图3为双头研磨机在研磨状态下的右视图。

图4为测量装置及测量位置调整机构的放大的主视图。

图5为测量装置固接至一个摇臂时的剖视图。

图6a为沿图5中的线6-6方向的剖视图。

图6b为图6a的部分剖视图。

图7为测量装置的测量位置调整机构的右视图。

图8为稳定摇臂操作的机构的右视图。

图9为处于非测量状态的曲柄销外径的右视图。

图10为处于非测量状态的曲柄销外径的右视图。

图11为处于测量状态的曲柄销外径的右视图。

图12为处于非测量状态的曲柄销外径的右视图，其中的测量装置被反转到了非接触位置。

图13为双头研磨机的电气结构模块图。

图14为根据本发明第二个实施例的研磨机的右视示意图。

图15为沿图14中的线15-15方向的剖视图。

图16为显示了曲柄销在研磨机中旋转时，作用于曲柄销和测量装置的接触部分的负荷曲线图。

图17为根据本发明的第三个实施例的研磨机的右视示意图。

图18为图17的部分的右视示意图。

图19为弹簧及有关结构的右视示意图。

图20为第三个实施例的部分的剖视图。

图21为第四个实施例的操作图解。

图22为销直径测量部分的放大视图。

图23为第四个实施例的流程图。

图24为现有技术的研磨机的右视图；显示了测量状态下的曲柄销外径。

图25为现有技术的研磨机的右视图；显示了非测量状态下的曲柄销外径。

具体实施方式

实施例1

图1～图13描述了根据本发明第一个具体实施例的双头研磨机。

如图1和图2所示，第一和第二可移动本体（11A、11B）布置于底座（10）上表面的左右位置（图2所示的上下位置）。该第一和第二可移动本体（11A、11B）由Z轴驱动机构支持，可以沿Z轴方向（图2中的垂直轴）作往复运动。可移动本体作为研磨基座，以下称为第一和第二研磨基座（12A、12B）固接于可移动本体（11A、11B）的上表面，由X轴驱动机构驱动沿X轴方向（图1和图2中的左右方向）往返运动。由马达组成的研磨头（13A、13B）固定于研磨基座（12A、12B）的上表面。第一磨石（15A）和第二磨石（15B）分别固定于研磨头（13A、13B）的转动轴（14A、14B）上。如图2所示，连接于研磨基座（12A、12B）上的罩盖（16A、16B）分别覆盖于第一和第二磨石（15A、15B）。

主轴装置（19A、19B）通过一固定构件（17）和一基座（18）固接于底座（10）的上表面，使主轴装置（19A、19B）的位置可以沿着Z轴方向调整。每个主轴装置（19A、19B）的马达转轴连接一夹紧机构（22）。一曲柄轴（23）工件由该夹紧机构（22）夹在两端之间。主轴装置（19A、19B）沿Z轴方向的位置根据曲柄轴（23）的长度调整。

曲柄轴（23）具有一些圆柱部分，它们是多个曲柄销（23a）（其数量，例如说，为4个）。

当主轴装置（19A、19B）的马达转动时，固定在夹紧机构（22）中的曲柄轴（23）的曲柄销（23a）围绕曲柄轴（23）的中心（023）转动或盘旋。如图3所示，每个转动的第一和第二磨石（15A、15B）与曲柄销（23a）的外圆周表面相接触。同时，磨石（15A、15B）以往返运动的方式沿着X轴方向移动，与曲柄销（23a）的旋转同步，从而研磨曲柄销（23a）的外圆周表面。

接下来要描述测量装置（25A、25B）在研磨曲柄销（23a）的过程中，在两个位置测量曲柄轴（23）的曲柄销（23a）的外径。因为测量装置（25A、25B）具有相同的结构，在此我们将只描述测量装置（25A）。

如图1和图4所示，研磨头（13A）设有一个马达外壳（26）。该马达外壳（26）包括一个圆柱凸台（26a）。该凸台（26a）作为支撑转动轴（14A）的支撑部。摇臂（28）固定在凸台（26a）的外圆周表面。特别是，该摇臂（28）有一个环形部（28a）作为一近端的连接部，并且通过轴承（17）在环形部（28）与该凸台（26a）相连接，以便可以在垂直方向摆动。在摇臂（28）的近端部分设有一弯曲部（28c）。摇臂（28）的转动中心（028）与第一磨石（15A）的转动中心（015）位于同一轴（Z轴）上。

下面介绍位置转换机构（30）。测量装置（41），连接在摇臂（28）的末端围绕平行于穿过摇臂（28）中心（028、015）的轴线转动。该位置转换机构（30）转动摇臂（28）令测量装置（41）转换于初始位置Po和测量位置Ps之间。测量装置（41）形成用于测量曲柄销（23a）外径的测量装置。

如图1和图3所示，在摇臂（28）的环状部（28a）外圆周表面一体形成有一个突起（28d）。一滚轮（32）由支轴（31）可转动地固定于突起（28d）。

如图2所示，一固定连接架（33）固接于第一磨石（15A）的罩盖（16A）一侧。如图1和图13所示，伺服马达（34）固定于固定连接架（33）的上端。该伺服马达（34）作为构成摇臂（28）的驱动装置和角度调整装置的第一马达并包含一个编码器（34a）。该伺服马达（34）可正向及反向旋转。伺服马达（34）的转动轴通过接头（35）与滚珠丝杆（36）相连接。一滑块（37）可垂直往复运动地设置在固定连接架（33）中。一个穿过滚珠丝杆（36）的滚珠丝杆螺母（图中没有标注）固定于滑块（37）上。滑块（37）有一个执行元件（38），该执行元件有选择地与滚轮（32）接触和分离。当滚珠丝杆（36）由伺服马达（34）转动，而滑块（37）和执行元件（38）下降时，执行元件（38）推动滚轮（32）向下，那么摇臂（28）就如图1和图3所示的顺时针方向转动。相反的，当执行元件（38）升高时，摇臂（28）和测量装置（41）通过它们自身的重量和弹簧（72）的力量如图1和图3所示逆时针方向转动，该部分将在下面详细阐述。摇臂（28）、测量装置（41）和弹簧（72）组成了以角度调整装置作为功能的推动装置。

接下来，将介绍测量装置（41）及其相关构造。测量装置（41）用于测量曲柄轴（23）的曲柄销（23a）外径。

如图5和图6a所示，摇臂（28）的末端具有一个接收孔（28e）。设有法兰（42a）的支承筒（42）容纳于该接收孔（28e）内。法兰（42a）以螺栓固定在摇臂（28）上。内圆筒（43）通过轴承固定于支承筒（42）的内圆周表面。转动轴（44）通过轴承固定于内圆筒（43）的内圆周表面并围绕沿Z轴方向的轴线转动。法兰（44a）一体形成于转动轴（44）的一端。测量装置（41）连接在法兰（44a）上。如图1所示，测量装置（41）包括一连接于法兰（44a）的本体（45），一连接于本体（45）下端的量规（46），以及一连接于本体（45）的测量针（47）。量规（46）设有一个大致呈V形的结合凹槽（46a）。测量针（47）与曲柄销（23a）的外圆周表面相接触。

下面介绍调整测量装置（41）的测量形态的结构。该结构令测量装置（41）根据曲柄销（23a）外径的变化而围绕转动轴（44）的中心轴（044）转动。

如图5和图6a所示，一从动杆（51）一体形成于内圆筒（43）的一端。轴孔（51a）设在从动杆（51）的近端部。在轴孔（51a）内，在转动轴（44）的外圆周表面上装有一个套管（48）。转动轴（44）和套管（48）内分别设有键槽（44b、48a）。键（52）结合于键槽（44b、48a）内，以防止转动轴（44）和套管（48）相对转动。

从动杆（51）的转动孔（51a）的下部设有一容置凹槽（51b）。一执行凸起（48b）一体成形于套管（48）的外圆周表面。该执行凸起（48b）以预设间隙容纳于该容置凹槽（51b）中。在从动杆（51）近端部对应于容置凹槽（51b）的位置设有一对螺孔（51c）。每个螺孔（51C）中螺设一柱塞（53A）。每个柱塞（53A）中设有一弹簧（53B）以及一由弹簧（53B）顶住的圆珠（53C）。柱塞（53A）的圆珠（53C）则紧抓着执行凸起（48b）。如图6b所示，每个柱塞（53A）由锁紧螺钉（53D）锁在一预定的位置。柱塞（53A）与执行凸起（48b）组成了保持装置，将测量装置（41）始终保持在中间位置，并且让测量装置（41）在外力作用下从中间位置开始转动。

在没有或只有很小的外力在转动方向作用于测量装置（41）上时，套管（48）上的执行凸起（48b）被保持在容置凹槽的中间位置。当测量装置（41）受到如图6a所示的箭头方向的外力时，也就是说，如果有一个不管是顺时针方向还是逆时针方向的力，圆珠（53C）将逆弹簧（53B）力方向移动。因此，测量装置（41）就可以沿着图6a中箭头方向摆动。

下面将介绍用于摆动从动杆（51）的摆动机构。

如图3和图7所示，摇臂（28）的弯曲部（28C）以一个支撑轴（55）可转动地支撑着一个从动杆（56）作为第一从动杆。滚轮（58）由轴（57）固定在该从动杆（56）的一端。一连杆（60）以连接销（61）连接着该从动杆（56）的另一端和作为第二从动杆的从动杆（51）。

滚轮（58）由下面所介绍的升降机构来提升和降落。如图2和图3所示，在预定的位置设有一个固定支持板（62）。固定连接架（63）固接于该固定支持板（62）一侧。伺服马达（64）固定于固定连接架（63）上端。伺服马达（64）作为第二马达可正向反向旋转并包括一编码器（64a）。该伺服马达（64）的转轴通过接头（65）连接于滚珠丝杆（66）上。滑块（67）可垂直移动地设置于固定连接架（63）中。螺设于滚珠丝杆（66）上的滚珠丝杆螺母（图中没有标注）固接于滑块（67）上。一执行元件（68）固接于滑块（67）上，该执行元件（68）从下方接触滚轮（58）。伺服马达（64）与执行元件（68）组成调整装置，用于调整测量装备（41）的转动角度。

一第一弹簧（69）如图3和图7所示，用钩子（70）钩在摇臂（28）和从动杆（56）之间（图7中可见从动杆（56）和连杆（60））。该第一弹簧（69）是作为拉紧元件的螺旋弹簧。第一弹簧（69）始终向逆时针方向拉紧从动杆（56），这样从动杆（56）末端的滚轮（58）就与执行元件（68）的弧形表面（68a）接合。该弧形表面（68a）所形成的弧心与摇臂（28）的摆动中心（028）相一致。

在这个状态下，当图3所示的伺服马达（64）转动滚珠丝杆（66），而滑块（67）和执行元件（68）上移时，因执行元件（68）与滚轮（58）的结合，驱动杆（56）如图3和图7中所示以逆第一弹簧（69）的拉紧力的顺时针方向摆动。因此，从动杆（51）通过连杆（60）被顺时针转动，并且测量装置（41）按同方向转动，而与第一磨石（15A）分离。当伺服马达（64）转动令滑块（67）和执行元件（68）下降时，第一弹簧（69）积累的力令驱动杆（56）逆时针转动。因此，测量装置（41）就趋近于第一磨石（15A）。

当曲柄轴（23）的曲柄销（23a）进行了一段预定时间的研磨，该第一磨石（15A）的直径由于表面磨损而减小，此时曲柄销（23a）的研磨位置会发生相应的变化。在这种情况下，要根据直径的损耗量将磨石（15A）向前移，并调整测量装置（41）的测量位置。然而，通过图13所示的控制单元（49）发出控制信号来启动伺服马达（64）对测量装置（41）进行频繁的调整是很麻烦的。根据本发明，这一调整通过图6a和图6b所示的上述构造来实行。

就是说，当曲柄销（23a）的位置由于第一磨石（15A）的直径磨损而改变时，围绕轴心（044）的外力作用于测量装置（41）的量规（46）。此时，测量装置本体（45）围绕转轴（44）克服柱塞（53A）的弹簧（53B）力转动一微小的角度范围。因此，举例来说，即使第一磨石（15A）的直径减少并且曲柄轴（23）的曲柄销（23a）的研磨位置改变了，但测量装置（41）克服弹簧（53B）的力而围绕转轴（44）转动，使测量装置（41）的量规（46）定位在相对于移位后的曲柄销（23a）外圆周表面的适当位置（即量规应用位置）。

接下来，将介绍用于让摇臂（28）平稳摆动的摆动操作稳定机构K3。

如图4和图8所示，一第二弹簧（72）以第一钩销（73）和第二钩销（74）钩在固定框（71）或罩盖（16A）与摇臂（28）弯曲部（28C）之间。该第二弹簧（72）是作为拉紧装置的螺旋弹簧。第一和第二钩销（73、74）以轴承（75）可转动地固定于固定框（71）以及弯曲部分（28C）之间。当第二钩销（74）处于连接第一钩销（73）和摇臂（28）摆动中心（028），即磨石（15A）的转动中心（015），的直线H上时，第二弹簧（72）处于死点，所以第二弹簧（72）的力矩为零。第二弹簧（72）作为减负装置减少由摇臂（28）和测量装置（41）的重量所引起的负荷。

当测量装置（41）提升并位于初始位置Po，这个位置离第一磨石（15A）有一预设的距离，而且摇臂（28）向上摆动，第二钩销（74）位于以实线所示出的位于图8中的直线H之后的位置。在这个状态下，第二弹簧（72）被拉伸以累积力量。该累积的力量F1迫使摇臂（28）如图8所示逆时针方向摆动。更进一步，摇臂（28）由于其自重而受到逆时针方向的转动力矩M1。该转动力矩M1如下表示。即，作用于摇臂（28）和测量装置（41）的重心的自重表示为W，转动中心（015）到重心G的转动半径表示为R1，而自重W沿穿过重心G的切线方向和径向方向的分量分别表示为Wa、Wb，则转动力矩M1可表达为如下等式：

M1=Wa×R1

因此，在图8中的实线所示的状态中，摇臂（28）受到了累积的力量F1与转动力矩M1的合力。

相反，当曲柄销（23a）向下转动，且摇臂（28）逆时针转动时，第二钩销（74）移至直线H前图中以点划线所表示的位置，因此第二弹簧（72）被拉伸，其累积的力量F2作用于摇臂（28）上。在这个状态下，摇臂（28）和测量装置（41）受到一逆时针方向的转动力矩M2。作用于重心G的摇臂（28）和测量装置（41）的自重表示为W，从转动中心（015）到重心G的旋转半径表示为R1，自重W在穿过重心G的切线方向和径向方向的分量分别表示为Wc、Wd，转动力矩M2可表达为如下等式：

M2=Wc×R1

由于Wa<Wc，所以转动力矩M2大于转动力矩M1。然而，由于第二弹簧（72）的累积力量F2顺时针方向拉紧摇臂（28），所以增加的转动力矩就被抵消了。因此，在图8中的点划线所示的状态下，摇臂（28）受到累积力量F2和转动力矩M2之间的差。转动力矩M2大于累积力F2。因此，第二钩销（74）向左移动穿过图8中的直线H后，由摇臂（28）和测量装置（41）的重量引起的负荷将减少。此时，摇臂（28）和测量装置（41）能够用微小的力量以往复运动的方式平稳摆动。

如图1和图3所示，罩盖（16A、16B）各有一个进料口（77）用于在第一和第二磨石（15A、15B）研磨曲柄销（23a）时给曲柄销（23a）注入冷却剂。该进料口（77）被设在图1所示的作业位置，在那里进料口（77）靠近研磨的部位并对该部位注入冷却剂，或者被设在一退缩位置，在那里进料口（77）偏离摇臂（28）和测量装置（41）的路径。如图2所示，一个设有碟状修整器（78）的修整机构（79）被安装在主轴装置（19A）附近。该修整器（78）用于修整第一磨石（15A）和第二磨石（15B）的外圆周表面。

在本实施例中，提供了用于反转测量装置（41）的反向机构。当第一和第二磨石（15A、15B）以修整机制（79）修整时，将测量装置（41）转动一预定的角度，并从图9的初始位置Po移至图12所示的非接触位置Pn，在这个位置，测量装置（41）和修整机构互不接触。

图13所示的存储器部分（50）储存了加工程序和各种数据，例如在加工过程中产生的临时数据。

现在来介绍这种结构的研磨机的操作。

在图1的状态中，第一和第二可移动本体（11A、11B）处于原始位置。就是说，如图2所示，从曲柄轴（23）这一侧来看，第一可移动本体（11A）位于底座（10）的左侧，第二可移动本体（11B）位于底座（10）的右侧。第一和第二研磨基座（12A、12B）位于X轴方向的后缩端（原始位置）。在这个状态下，由主轴装置（19A、19B）固定的曲柄轴（23）停止，而第一和第二磨石（15A、15B）转动。测量装置（41）处于图9所示的初始位置Po，而进料嘴（77）则保持在靠近加工位置的位置。在下面对曲柄销（23a）的粗磨的描述中，是不以测量装置（41）来测量曲柄销（23a）的直径的。这一侧量在精磨中实行。

当曲柄销（23a）处于图1所示的粗磨状态时，固定在主轴装置（19A、19B）之间的曲柄轴（23）基于控制单元49发出的控制信号围绕轴颈（023）转动。与此同时，磨石（15A、15B）转动，且第一和第二研磨基座（12A、12B）在曲柄销（23a）盘旋的同时沿X轴方向往复运动。在这种方式下，曲柄轴（23）的两个曲柄销（23a）分别由第一和第二磨石（15A、15B）同步进行粗磨。

在曲柄销（23a）这种粗磨当中，伺服马达（64）被启动令滑块（67）和驱动元件（68）下降。然后，第一弹簧（69）累积的力向下移动滚轮（58）。因此，从动杆（56）围绕着支轴（55）逆时针转动。该转动使测量装置（41）通过连杆（60）和从动杆（51）围绕转动轴（44）从图9所示的初始位置Po逆时针转动，使量规（46）和测量装置（41）的测量针（47）移至Pg位置，在那里与磨石（15A、15B）的外圆周表面相接触。

在如图9所示的粗磨过程中，位置转换机构（30）的伺服马达（34）被启动，因此滑块（37）和驱动元件（38）向上移动。然后，摇臂（28）和测量装置（41）围绕摆动中心（028）即磨石（15A）的转动中心（015）沿真圆的一段圆弧为路径逆时针转动，这样，测量装置（41）在接触到曲柄销（23a）的外圆周表面之前的位置立刻停止，或处于图10所示的待用位置Pw。该待用位置Pw根据曲柄轴（23）的类型适当地设置。

粗磨结束后，开始精磨。该精磨仅通过降低曲柄轴（23）的给进速度来实现，所以单位时间内的研磨速率降低。因此，曲柄销（23a）的研磨并不停止，而是从粗磨转换到了精磨。

此时，伺服马达（34）启动，滑块（37）和驱动元件（38）向上移动。因而，摇臂（28）被降低，测量装置（41）的量规（46）和测量针（47）接触到曲柄销（23a）的外圆周表面。然后，如图11所示，滑块（37）和驱动元件（38）停在一个位置上，即图中用点划线所示的（0038）位置，该位置超过了滚轮（32）移动的上限，即图中点划线所示的（0032）位置。伺服马达（64）启动再次将滑块（67）和驱动元件（68）向下移动，因而使驱动元件（68）与滚轮（58）分开。在这个状态下，曲柄销（23a）处于精磨。

在曲柄销（23a）的精磨过程中，摇臂（28）和测量装置（41）被自重带动围绕摆动中心（028）逆时针转动。因此，测量装置（41）的量规（46）保持与曲柄销（23a）的外圆周表面相接触。在这个状态下，测量装置（41）的测量针（47）测量曲柄销（23a）的外径。

在这种情况下，测量装置（41）测量到的曲柄销（23a）的外径测量数据被传送到控制单元（49）。由控制单元（49）确定曲柄销（23a）的外径是否达到了外径的目标值。当测量值被确定达到了目标值，控制单元（49）即输出一个信号以终止曲柄销（23a）的研磨，然后伺服马达（34、64）被启动。摇臂（28）和测量装置（41）从图11所示的测量位置Ps移动到图9中点划线部分所示的位置Pg。此后，如图3所示，第一和第二研磨基座（12A，12B）退缩，曲柄轴（23）停止转动。然后，测量装置（41）移至图9和图3的实线所示的初始位置Po。

接着，第一和第二可移动本体（11A、11B）移动至面向未研磨的曲柄销（23a）的位置上，然后重复上述的过程来对曲柄销（23a）实行粗磨和精磨。当曲柄轴（23）的所有的曲柄销（23a）被研磨完成之后，接下来再按序研磨后续的曲柄轴（23）的曲柄销（23a）。

当曲柄轴（23）连续研磨了一延长的时间，而且第一和第二磨石（15A、15B）的外圆周表面的研磨性能被降低，就要用修整机构（79）对第一和第二磨石（15A、15B）进行修整。在这个情况下，进料口（77）移至后退位置以避免接触到修整机构（79）之后，驱动元件（68）会由伺服马达（64）极大地抬高到图12的实线所示的位置，因此初始位置Po的测量装置（41）移至非接触位置Pn。在这个状态下，第一研磨基座（12A）或第二研磨基座（12B）沿X轴和Z轴移动，使第一磨石（15A）或第二磨石（15B）接触到修整机构（79）的修整器78，这样就可以对磨石（15A、15B）进行修整。

上述的具体实施例的研磨机有如下一些优点。

在上述具体实施例中，摇臂（28）的摆动中心（028）和磨石（15A、15B）的转动中心（015）在同一直线上。因此，由摇臂（28）支撑的测量装置（41）经由待用位置Pw从初始位置Po移至位置Pg后，测量装置（41）从位置Pg到测量位置Ps的路径和磨石（15A、15B）的外圆周圆弧的同轴圆弧相一致。因此，尽管摇臂（28）转动了，测量装置（41）的量规（46）和磨石（15A、15B）的外圆周表面的距离保持不变。因此，与曲柄销（23a）相对的量规（46）的位置可以不需要通过复杂的计算就很容易调整。因此，尽管在粗磨转换为精磨时，曲柄销（23a）在旋转，但是测量装置（41）能够平稳地放置在曲柄销（23a）上。这就是说，量规应用能够平稳而精确地完成。对量规应用的冲击就被降低了，使测量装置（41）精确操作。

进一步说，既然量规（46）可以如上所述沿着磨石（15A、15B）的外圆周表面围绕磨石（15A、15B）中心移动，那么背景技术部分所提到的常规量规（121）的引导元件（122）就可以被省略了。因此，通过启动伺服马达（34），测量装置（41）的量规（46）的待用位置Pw可设置为位于曲柄轴（23）的曲柄销（23a）的上面及邻近位置。因此，在粗磨过程中测量装置（41）能够从初始位置Po移动到待用位置Pw。同样的，测量装置（41）可以从待用位置Pw转换到测量位置Ps，并可以反向转换，也就是说，量规应用和量规分离能够在短距离内很快实现，而无论曲柄轴（23）的类型如何。因此，曲柄销（23a）的外径能够很快被测量出来，并且对于量规应用的冲击也会降低。更进一步，该待用位置Pw可以根据曲柄轴（23）的类型来调整以降低待用位置Pw和测量位置Ps之间的距离。因此，如上所述，在曲柄销（23a）的精磨过程中，对量规应用的冲击降低了，并且测量装置（41）可以精确操作。因此，常规量规（121）的引导元件（122）可以被省略。

在上述实施例中，在修整机构（79）修整磨石（15A）或磨石（15B）之前，测量装置（41）从初始位置Po（图9中实线所示）移动到图12中所示的非接触位置Pn。测量装置（41）因此可以很容易地转换到一个接触不到修整装置（79）的位置。

在上述实施例中，如图4和图8所示，第二弹簧（72）的一端钩在了由罩盖（16）支撑的第一钩销（73）上，同时第二弹簧（72）的另一端钩在了连接在摇臂（28）的弯曲部分（28c）的第二钩销（74）上。当测量装置（41）位于初始位置Po时，第二钩销（74）从连接第一钩销（73）和磨石（15A、15B）的转动中心（015）的直线H上离开。第二弹簧（72）被拉伸，因此向下摆动的累积力F1作用于摇臂（28）上。这样，当摇臂（28）逆时针摆动将测量装置（41）从初始位置Po移动到待用位置Pw时，通过累积力F1能够平稳地完成这一操作。

当摇臂（28）随着曲柄轴（23）向下移动同时逆时针转动，第二钩销（74）移至直线H之前如图8中以点划线所示的位置，使第二弹簧（72）拉伸而且所累积的力F2以向上转动方向作用于摇臂（28）。因此，在图11中，当摇臂（28）在研磨过程中随着曲柄销（23a）曲柄销（23a）转动的同时在垂直方向上做往复运动，摇臂（28）的重量就被第二弹簧（72）累积的力F2（弹性力）抵消了，所以摇臂（28）就可以平稳地往复运动。

在上述实施例中，测量装置（41）可转动地连接在摇臂（28）末端。测量装置（41）能够通过一摇摆机构K2在一个预定角度范围内往复运动，并且通过柱塞（53A）的弹簧（53B）而始终保持在一个中间位置。因此，即使曲柄轴（23a）在X轴方向的位置由于第一、第二磨石（15A、15B）直径的减少而略有变化，测量装置（41）可以克服柱塞（53A）弹簧（53B）的力移动。这就使得测量装置（41）的量规（46）能够随着曲柄销（23a）的位移而移动。因此，当磨石（15A、15B）的直径减少时，测量装置（41）的位置可以通过一个简单的结构被调整。

实施例2

参考图14和图16，下面将介绍根据本发明的第二种实施例的研磨机。

在本实施例的研磨机中，对摇臂（28）施加累积的力F1、F2的第二弹簧（72）设有一个累积力调整机构（82），该机构是作为调整累积力F1，F2的负荷的调整装置。就是说，如图14和图15所示，第二钩销（74），通过一轴承（75）被可转动地固定在摇臂（28）上，在其末端设有一装配轴（74a）以及一螺丝（74b）。一钩状件（83）以其近端的环形部（83a）可分离地装配在第二钩销（74）装配轴（74a）上。一螺母（84）螺设于第二钩销（74）的螺纹（74b）上将钩状件（83）紧固于第二钩销（74）上。

从钩状件（83）环形部（83a）的外圆周上延伸出一预定长度的钩片（83b）。该钩片（83b）末端形成一个钩洞（83c）以接纳第二弹簧（72）的下端。在本实施例中，有些被制备的具有不同长度的钩片（83b）的钩状件（83）如图15中点划线所示。其中一个制备的钩状件（83）被选择固接于测量装置（25A、25B）上，而第二弹簧（72）则钩在钩洞（83c）内。这改变第二弹簧（72）的扩张量并调整了累积力量F1、F2。其结果是，调节了由于摇臂的重量而减少的负荷。

就是说，在曲柄销（23a）的精磨过程中，当曲柄销（23a）的外径由与曲柄销（23a）相接触的测量装置（41）的量规（46）和测量针（47）进行测量时，如图16所示，曲柄销（23a）围绕中心（023）的转动会引作用在测量装置（41）和曲柄销（23a）的接触部分的负荷的改变。这就是说，如图14所示，当曲柄销（23a）的转动角变为0度、90度、180度、以及270度时，曲柄销（23a）的转动使作用于接触部分的惯性负荷如图16所示的特性曲线C1变化。同样，由于测量装置（41）的重量而作用于接触部分的接触压力如图16所示的特性曲线C2变化。因此，当测量曲柄销（23a）的外径时，惯性负荷与接触压力作用在接触部分的负荷总和如图16所示的特性曲线C3所示剧烈地变化。另一方面，由第二弹簧（72）作用于摇臂（28）的累积力F1、F2，由图16所示的特性曲线C4所表示。特性曲线C4以相对于特性曲线C3相反的方式变化。

因此，通过将第二弹簧（72）的累积力F1，F2作用于摇臂（28），作用于测量装置（41）和曲柄销（23a）的接触表面的特性曲线C3的总负荷（总和）及其变化可以被抑制。就是说，随着曲柄销（23a）的转动角度的改变，弹簧累积力可以通过如图4所示的特性曲线C4被适当地调整。这就降低了特性曲线C3的总负荷的波动。其结果是，作用于接触表面的综合负荷的波动被抑制，如特性曲线C5所示。

当图14所示的曲柄销（23a）的转动半径R2、曲柄销（23a）的外部测量R3和曲柄销（23a）的转动速度改变时，作用于接触表面的特性曲线C3的总负荷也随之变化。因此，特性曲线C5所示的综合负荷的波动需要通过调整累积力F1、F2来抑制，以便与特性曲线C3的总负荷的变化相一致。在本实施例中，第二弹簧（72）的累积力F1、F2能够通过将钩在第二钩销（74）上的钩状件（83）替换为另一个有着不同长度的钩片（83b）的钩状件（83）来改变。这就免除了替换第二弹簧（72）的必要性，并使第二弹簧（72）的累积力F1、F2能够很容易被调整。

实施例3

参考图17和图20，下面将介绍根据本发明的第三种实施例的研磨机。

在本实施例的研磨机中，每个测量装置（25A、25B）中的摇臂（28）由在一个环状部（28a）上形成的第一直线部（28b1）、一个弧形部（28b2）、以及一个第二直线部（28b3）组成。该弧形部（28b2）一体连接于第一直线部（28b1）并与环形部（28a）同轴。弧形部（28b2）的弧心和中心（015、018）相一致。第二直线部（28b3）与弧形部（28b2）一体形成，并以一不同角度延伸。和第一实施例里同样的测量装置（41）可摆动地固定在第二直线部分（28b3）的末端。摆动连杆（60）由对应于弧形部（28b2）的近端的弧形部（60a）和对应于第二直线部分（28b3）的末端直线部分（60b）组成。

在覆盖磨石（15A、15B）的罩盖（16A、16B）附近设有另一个罩盖（85）。该罩盖（85）将摇臂（28）的近端和用于摆动该摇臂（28）的位置转换机构（30）与加工室（89）分开。如图20所示，罩盖（85）的前壁形成开口（85a、85b）。该开口（85a、85b）为大小与摇臂（28）的弧形部（28b2）截面以及摇摆连杆（60）的弧形部（60a）截面基本上相同的开口。弧形部（28b2）和弧形部（60a）的周边以较小的间隙穿过开口（85a、85b）。罩盖（85）上设有一个吹风机（86）。在研磨曲柄销（23a）的过程中，由吹风机（86）从罩盖（85）内部向罩盖（85）开口（85a、85b）传送空气。这就避免了冷却剂通过弧形部（28b2）周边与开口（85a）内缘之间的小空隙进入罩盖（85）。

因此，根据第三种实施例，摇臂（28）近端部分与位置转换机构（30）在曲柄销（23a）的研磨过程中都避免被暴露在冷却剂下。这就是说，即便摇臂（28）转动，弧形部（28b2、60a）也只在开口（85a、85b）内前后移动，而不会移向开口表面。这就使开口（85a、85b）的大小能够最小化。因此，开口（85a、85b）的空隙保持很小，并且也减少了冷冻剂的进入。

如图18和图19所示，支架（80）在支持螺栓（87）和摇臂（28）每一端的近端部各以一个枢轴（80a）可转动地固定着一个。一对第二弹簧（72）钩在该支架（80）的枢轴（80a）两侧。这两个第二弹簧（72）是被拉伸开安置在这两个支架（80）之间的。支持螺栓（87）螺设在研磨机的一个固定框架的内螺纹（88）上。该第二弹簧（72）的弹力可以通过改变支持螺栓（87）相对于内螺纹（88）的位置来调整。该支持螺栓（87）与内螺纹（88）形成一个累积力调整机构（91）作为负荷调整装置。因此，在本实施例中，图16中特性曲线C5所示的波动通过调整第二弹簧（72）的累积力F1、F2而得以抑制。

实施例4

参考图13和图21至23，下面将介绍根据本发明的第四种实施例。

图13所示的存储器（50）储存了需要加工的不同类型的曲柄轴（23）的曲柄销（23a）的直径R3和旋转半径R2的特征数据。该存储器（50）还储存了图23所示的流程图的程序。测量装置（41）、控制单元（49）和存储器（50）组成了用于识别工件类型的工件类型识别装置。

开始加工时，控制单元（49）执行上述程序。就是说，在开始加工阶段，在图23所示的步骤S1，从存储器（50）的某一特定区域提取要加工的曲柄轴（23）的特征数据。在步骤S2，曲柄轴（23）被固定在主轴装置（19A、19B）之间，其中一个曲柄销（23a）被安排在顶部的死点中心。在这个状态下，曲柄臂被摆成垂直于水平线HR。

接着，在步骤S3中，位置转换机构（30）的伺服马达（34）被启动向上移动滑块（37）和执行元件（38），这样测量装置（41）的量规（46）被放在曲柄销（23a）上。按照测量针（47）的操作根据测量装置（41）输出的数据测量出轴颈销的直径R3。检测出的数据保存在存储器（50）的预定位置。在接下来的步骤S4里，该伺服马达（34）启动向下移动滑块（37）和执行元件（38）。因此，当测量装置（41）上升和量规（46）上升时，测量针（47）的位置改变。伺服马达（34）的编码器（34a）将输出对应于当前坐标的数据发送至存储器（50）。根据检测出的数据，控制单元（49）得出该曲柄销（23a）的转动半径R2。

然后，在步骤S6中，如果确定所储存的特征数据中的销直径R3同所测量的销直径R3相匹配，并且特征数据中的曲柄销（23a）转动半径R2的长度和所测量的曲柄销（23a）的转动半径R2的值相匹配，那就可以确定该曲柄销是一个正确的类型。在这种情况下，在步骤S6提取加工程序，并且开始加工。如果该加工不能被确定，则在步骤S7生成一个警报，并且实行解除该曲柄轴（23）的工序。

在这个方式下，曲柄轴（23）的类型能够利用测量装置（41）的移动来识别。这就消除了设置识别曲柄轴类型的专用装置的必要。

修改的实施例

上述实施例能够做如下修改。

工件可以不必是一个曲柄轴（23），而可以是一个简单的轴。

在第一实施例中，第二弹簧（72）可以省略。

本发明可以应用于单头型研磨机。

Claims (17)

1.一种研磨机，包括一磨石、一摇臂，以及一设置在摇臂末端的测量装置，其中所述研磨机使该磨石与围绕一个轴旋转的轴类工件相接触来研磨该工件，该摇臂围绕另一个轴摆动，同时该测量装置测量该工件的外径，所述研磨机的特征在于

该磨石的旋转中心和该摇臂的摆动中心被设置在一个共同的轴上。

2.根据权利要求1所述的研磨机，其特征在于该工件为一个曲柄轴，通过磨石的往复运动来研磨该转动的曲柄轴的一个曲柄销。

3.根据权利要求1或2项所述的研磨机，其特征在于该测量装置被固定在该摇臂的末端，使之围绕一平行于该摇臂轴的轴转动，该研磨机还包括一用于调整该测量装置的旋转角度的调整装置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的研磨机，其特征在于包括一调整摇臂的摆动角度的角度调整装置，其中该角度调整装置能够调节该测量装置围绕该摇臂摆动中心的位置。

5.根据权利要求3所述的研磨机，其特征在于该角度调整装置包括一用于使该摇臂在一个摆动方向上被推动的推动装置以及一第一马达，该第一马达启动一执行元件，令其有选择地与该摇臂接触和分离，从而克服推动装置的推力来转动摇臂。

6.根据权利要求5所述的研磨机，其特征在于该调整装置包括一个能与该测量装置一体转动的从动杆，由一个驱动装置转动的另一个从动杆，以及将这些从动杆联接在一起的连杆。

7.根据权利要求6所述的研磨机，其特征在于该驱动装置包括一第二马达和由该第二马达驱动的执行元件，该执行元件具有一个符合一弧线的弧形表面，其弧心与摇臂的摆动中心一致，其中该弧形表面与所述另一个从动杆相接合，从而使所述另一个从动杆转动。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的研磨机，其特征在于包括一保持装置，该保持装置将该测量装置始终保持在一个中间位置而使该测量装置能被外力转动。

9.根据权利要求8所述的研磨机，其特征在于通过一弹簧力将该测量装置保持在该中间位置。

10.根据权利要求1至9中任一项项所述的研磨机，其特征在于包括一减负装置，用于减少当测量装置位于测量工件外径的位置时，由于该摇臂和该测量装置的重量所引起的负荷。

11.根据权利要求10所述的研磨机，其特征在于该减负装置由一个弹簧组成，当该弹簧超过一死点时，该减负装置将负荷减少。

12.根据权利要求10或11所述的研磨机，其特征在于包括一负荷调整装置，通过调整角度而使该减负装置将负荷减少。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的研磨机，其特征在于该摇臂具有一弧形部，其中心与摇臂的中心相一致，其中该弧形部容纳于设备罩盖上的一个开口中。

14.根据权利要求6所述的研磨机，其特征在于该摇臂和该连杆各有一个弧形部，其中心与该摇臂的中心和该连杆的中心相一致，其中每个弧形部都各容纳于设备罩盖上的一个开口中。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的研磨机，其特征在于包括一工件类型识别装置，该工件识别类型装置利用该测量装置来识别工件的类型。

16.根据权利要求15所述的研磨机，其特征在于该工件类型识别装置将该测量装置检测出的销直径数据和曲柄销的旋转半径与预先储存的工件类型的数据相核对。

17.一种测量装置，包括一摇臂与一侧量器，该摇臂具有一固定连接部，该固定连接部固接于一研磨机的支撑部上，使该摇臂相对于所述研磨机的一块磨石摆动，其中该测量器固定于该摇臂的末端，从而可以围绕平行于该磨石的转动中心的另一个转动中心转动，并且其中该测量器测量一曲柄销的销直径。

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