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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zentrierverfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Zentrierbohrungen in beiden Stirnflächen eines Werkstücks, wie etwa einer Kurbelwelle.
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Stand der Technik
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Es ist für einen Rotationskörper, wie eine in Fahrzeugmotoren eingesetzte Kurbelwelle, sehr wichtig, dass dessen Gewicht während der Umdrehung hinsichtlich Motoreigenschaften und einer hohen Leistungsfähigkeit genau ausgeglichen ist. Die Bearbeitungspositionen der Zentrierbohrungen, auf deren Basis der Rotationskörper bearbeitet werden soll, sind deshalb ein kritischer Faktor.
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Ein bekanntes Bohrsystem für Zentrierbohrungen ist in der Patentschrift 1 offenbart, welches zum Ausbilden von in der Bearbeitung verwendeten Zentrierbohrungen in beiden Seitenflächen eines Werkstücks eingesetzt wird. Das in diesem Dokument offenbarte Bohrsystem ist ausgeführt mit (i) einem Paar von Hauptspannvorrichtungen (Spannvorrichtungen), die Greifer zum Greifen der an beiden Enden eines (als Werkstück dienendes) Kurbelwellenmaterials befindlichen Hauptlager aufweisen, um das das Kurbelwellenmaterial sicher zu klemmen oder zu greifen; (ii) einem zentripetalen Spannfutter zum Spannen der von den Hauptspannvorrichtungen eingeklemmten beiden Enden zum Vermessen der Form des Kurbelwellenmaterials; und (iii) ein Schneidwerkzeug zum Schneiden einer Zentrierbohrung in beide Enden des von den Hauptklemmungen gegriffenen Kurbelwellenmaterials.
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Liste der aufgeführten Dokumente
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Patentliteratur
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- Patentschrift 1: JP-A-2010-29994
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Das Bohrsystem für Zentrierbohrungen dieser Art stellt ein Problem dar, derart, dass wenn auf beiden Seiten des Systems befindliche Maschinenteile (Bohrer) durch Indexierung in vorgegebene Arbeitspositionen bewegt werden und mit diesen Maschinenteilen die Zentrierung an einem Werkstück ausgeführt wird, das fest durch das Paar von Spannvorrichtungen eingespannt ist, die an beiden Enden des Werkstücks auszubildenden Zentrierbohrungen sich nicht auf derselben Achslinie befinden. Es passiert insbesondere manchmal, dass eine Werkstück-Mittelachse C, die durch auf die Formmessung eines Werkstücks W basierende Berechnung erhalten wird, gegenüber der Mittellinie W des Werkstück geneigt ist, wie in 7(a) gezeigt, so dass die Achslinie C1 einer Zentrierbohrung H1 an einem Ende des Werkstücks W nicht koaxial zur Achslinie C2 einer am anderen Ende befindlichen Zentrierbohrung H2 ist, wie in 7(b) gezeigt. In einem solchen Fall kommt die in den nachfolgenden Prozessen einzusetzende Zentriereinrichtung P einer Werkzeugmaschine (z. B. Drehmaschine) in unsymmetrischen Kontakt mit den Zentrierbohrungen H1, H2, wie in den 7(c), 7(d) (7(d) ist eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A in 7(c)) gezeigt, so dass die Bearbeitung an dem Werkstück W unter derart asymmetrischen Kontaktbedingungen durchgeführt wird. Dies verursacht eine Formabweichung des Werkstücks W von einer kreisförmigen Form, und die Genauigkeit der Bearbeitung nimmt demzufolge ab.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das vorgenannte Problem zu überwinden, und es ist deshalb eine vorrangige Aufgabe der Erfindung ein Zentrierverfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die unter Nutzung einer einfachen Ausgestaltung in der Lage sind, Bearbeitungselemente oder Bearbeitungsteile zu positionieren, die eingesetzt werden zum Ausbilden von Zentrierbohrungen in beiden Enden eines Werkstücks und auf derselben Achslinie.
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Lösung des Problems
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung kann die obengenannte Aufgabe gelöst werden durch ein Werkstückzentrierverfahren, das eine Zentriervorrichtung einsetzt mit einer ersten Spannvorrichtung und einer zweiten Spannvorrichtung zum Greifen und Spannen eines Werkstücks; mit spanenden Bearbeitungselementen oder -teilen zum mechanischen Bearbeiten oder Spanen von Zentrierbohrungen in jeweils beide(n) Enden des von der ersten und zweiten Spannvorrichtung eingeklemmten oder gegriffenen Werkstücks; und Bewegungsmittel der Bearbeitungselemente oder -teile zum Bewegen der Bearbeitungselemente oder -teile in eine X-Achsenrichtung und eine Y-Achsenrichtung, wobei die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung jeweils eine Vorwärts-Rückwärtsrichtung und eine vertikale Richtung in Bezug auf den Vorrichtungskörper ausbilden, das Verfahren umfassend:
einen ersten Schritt zum Bewegen der ersten Spannvorrichtung in der X-Achsenrichtung, um die tatsächliche Mittelachse des Werkstücks parallel zu einer vorläufig (vor)gegebenen Soll-Mittelachse für das Werkstück auszurichten;
einen zweiten Schritt zum Bewegen der spanenden Bearbeitungselemente oder -teile in der X-Achsenrichtung, um die Lage der tatsächlichen Mittelachse des Werkstücks in Bezug auf die X-Achsenrichtung in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Mittelachse für das Werkstück in Bezug auf die X-Achsenrichtung;
einen dritten Schritt zum Bewegen der zweiten Spannvorrichtung in der Y-Achsenrichtung, um die tatsächliche Mittelachse des Werkstücks parallel zur Soll-Mittelachse für das Werkstück auszurichten; und
einen vierten Schritt zum Bewegen der Bearbeitungselemente oder -teile in die Y-Achsenrichtung, um die Lage der tatsächlichen Mittelachse des Werkstücks in Bezug auf die Y-Achsenrichtung in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Mittelachse für das Werkstück in Bezug auf die Y-Achsenrichtung.
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Vorgesehen gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung ist ein Werkstückzentrierverfahren, das eine Zentriervorrichtung einsetzt mit einer ersten Spannvorrichtung und einer zweiten Spannvorrichtung zum Greifen und Spannen eines Werkstücks; mit spanenden Bearbeitungselementen oder -teilen zum mechanischen Bearbeiten oder Spanen von Zentrierbohrungen in jeweils beide Enden des von der ersten und zweiten Spannvorrichtung gegriffenen Werkstücks; und Bewegungsmittel der Bearbeitungselemente oder -teile zum Bewegen der Bearbeitungselemente oder -teile in X-Achsenrichtung und eine Y-Achsenrichtung, wobei die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung jeweils eine Vorwärts-Rückwärtsrichtung und eine vertikale Richtung in Bezug auf den Vorrichtungskörper ausbilden, das Verfahren umfassend:
einen ersten Schritt zum Bewegen der zweiten Spannvorrichtung in der Y-Achsenrichtung, um die tatsächliche Mittelachse des Werkstücks parallel zu einer vorläufig (vor)gegebenen Soll-Mittelachse für das Werkstück auszurichten;
einen zweiten Schritt zum Bewegen der spanenden Bearbeitungselemente oder -teile in der Y-Achsenrichtung, um die Lage der tatsächlichen Mittelachse des Werkstücks in Bezug auf die Y-Achsenrichtung in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Mittelachse für das Werkstück in Bezug auf die Y-Achsenrichtung;
einen dritten Schritt zum Bewegen der ersten Spannvorrichtung in der X-Achsenrichtung, um die tatsächliche Mittelachse des Werkstücks parallel zur Soll-Mittelachse für das Werkstück auszurichten; und
einen vierten Schritt zum Bewegen der Bearbeitungselemente oder -teile in der X-Achsenrichtung, um die Lage der tatsächlichen Mittelachse des Werkstücks in Bezug auf die X-Achsenrichtung in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Mittelachse für das Werkstück in Bezug auf die X-Achsenrichtung.
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Vorgesehen gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung ist eine Werkstückzentriervorrichtung mit einer ersten Spannvorrichtung und einer zweiten Spannvorrichtung zum Greifen und Spannen eines Werkstücks; mit spanenden Bearbeitungselementen oder -teile zum mechanischen Bearbeiten oder Spanen von Zentrierbohrungen in jeweils beide Enden des von der ersten und der zweiten Spannvorrichtung eingeklemmten oder gegriffenen Werkstücks; und mit Bewegungsmittel zum Bewegen der Bearbeitungselemente oder -teile in eine X-Achsenrichtung und eine Y-Achsenrichtung, wobei die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung jeweils eine Vorwärts-Rückwärtsrichtung und eine vertikale Richtung in Bezug auf den Vorrichtungskörper ausbilden, die Vorrichtung umfassend:
erste Spannvorrichtungsbewegungsmittel zum Bewegen der ersten Spannvorrichtung in die X-Achsenrichtung;
zweite Spannvorrichtungsbewegungsmittel zum Bewegen der zweiten Spannvorrichtung in die Y-Achsenrichtung;
Speichermittel zum Speichern einer vorläufig (vor)gegebenen Soll-Mittelachse für das Werkstück; und
die Spannvorrichtungssteuerungsmittel und Bearbeitungsteilsteuerungsmittel jeweils zum Steuern der ersten und zweiten Spannvorrichtungsbewegungsmittel und der Bearbeitungsteilbewegungsmittelelemente, derart, dass die erste Spannvorrichtung durch das erste Spannvorrichtungsbewegungsmittel in X-Achsenrichtung bewegt wird, um die tatsächliche Mittelachse des Werkstücks parallel zu der Soll-Mittelachse des Werkstücks auszurichten; dass die Bearbeitungselemente oder -teile durch die Bearbeitungsteilbewegungsmittel in die X-Achsenrichtung bewegt werden, um die Lage der tatsächlichen Mittelachse des Werkstücks in Bezug auf die X-Achsenrichtung in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Mittelachse für das Werkstück in Bezug auf die X-Achsenrichtung; dass die zweite Spannvorrichtung durch das zweite Spannvorrichtungsbewegungsmittel in Y-Achsenrichtung bewegt wird, um die tatsächliche Mittelachse des Werkstücks parallel zur Soll-Mittelachse für das Werkstück auszurichten; und dass die Bearbeitungsteile durch die Bearbeitungsteilbewegungsmittel in Y-Achsenrichtung bewegt werden, um die Lage der tatsächlichen Mittelachse des Werkstücks in Bezug auf die Y-Achsenrichtung in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Mittelachse für das Werkstück in Bezug auf die Y-Achsenrichtung.
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Die Zentriervorrichtung gemäß des dritten Aspekts der Erfindung wird vorzugsweise derart modifiziert, dass die Steuerung der ersten und zweiten Spannvorrichtungsbewegungsmittel durch die Spannvorrichtungssteuerungsmittel und die Steuerung der Bearbeitungsteilbewegungsmittel durch die Bearbeitungsteilsteuerungsmittel gleichzeitig durchgeführt werden (vierter Aspekt der Erfindung).
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Vorteile der Erfindung
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Gemäß des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung wird die erste Spannvorrichtung in die X-Achsenrichtung, die eine Vorwärts-Rückwärtsrichtung ist, bewegt und die zweite Spannvorrichtung wird in die Y-Achsenrichtung, die eine vertikale Richtung ist, bewegt, so dass die Mittellinie des Werkstücks an dem die Zentrierbohrungen auszubilden sind, parallel zu den Mittelachsen von beiden Bearbeitungselementen oder -teile ausgeführt werden kann. Außerdem werden die Bearbeitungselemente oder -teile zum Ausbilden der Zentrierbohrungen in beiden Enden des Werkstücks parallel zueinander und mit übereinstimmenden Mittelachsen bewegt, so dass die auszubildenden Zentrierbohrungen auf derselben Achsenlinie ausgerichtet sind und in einem solchen koaxialen Zustand bearbeitet werden können. Die Bearbeitungselemente oder -teile zum Ausbilden der Zentrierbohrungen sind ausgestattet mit Bewegungsmechanismen für die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung, die zur Endflächenbearbeitung des Werkstücks eingesetzt werden, und somit können diese Bewegungsmechanismen ohne Modifikationen genutzt werden.
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Weiterhin kann die erste Spannvorrichtung mit einem Bewegungsmechanismus versehen sein, der zu einer Bewegung nur in X-Achsenrichtung fähig ist, während die zweite Spannvorrichtung mit einem Bewegungsmechanismus versehen sein kann, der zu einer Bewegung nur in Y-Achsenrichtung fähig ist. Dies trägt zu einer Vereinfachung der Ausgestaltung der Vorrichtung bei.
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Gemäß des vierten Aspekts der Erfindung können diese Steuerungen gleichzeitig ausgeführt werden, so dass die zum Zentrieren benötigte Zeit reduziert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Gesamtansicht der Ausgestaltung einer Zentriervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, die einen Bewegungsmechanismus für Antriebstische für Schneidwerkzeuge darstellt.
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3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1, die einen Bewegungsmechanismus für eine erste Spannvorrichtung darstellt.
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4 ist eine Schnittansicht entlang der Line C-C in 1, die einen Bewegungsmechanismus für eine zweite Spannvorrichtung darstellt.
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5 ist eine erläuternde Ansicht eines Zentrierverfahrens gemäß der Ausführungsform.
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6 ist eine erläuternde Ansicht eines Zentrierverfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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7 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Problem einer Technik aus dem Stand der Technik darstellt.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird nun ausführlich ein Zentrierverfahren und eine Vorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt eine Gesamtansicht einer Zentriervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform, die sich aus einer Zentrierbohrmaschine 3 und einer Steuerung 4 (Computer) zusammensetzt. Die Zentrierbohrmaschine 3 bearbeitet Zentrierbohrungen in jeweils beiden Stirnflächen eines als Werkstück dienenden Kurbelwellenmaterials 2 (nachfolgend als „Kurbelwelle” bezeichnet), und die Steuerung 4 bestimmt die in dem Werkstück auszubildenden Positionen der Zentrierbohrungen. Die hier angegebene Kurbelwelle 2 weist Hauptlager 2a, Zapfenlager 2b und Ausgleichsgewichte 2c auf.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, umfasst die Zentrierbohrmaschine 3 ein Formmessgerät zum Vermessen der Außenform der Kurbelwelle 2 mit einem Laser-Vermessungsgerät oder dergleichen. Die Steuerung 4 ist zusammengesetzt aus einem Prozessor (CPU) 4A zum Ausführen eines vorgegebenen Programms; einem Festwertspeicher (ROM) 4B zum Speichern dieses Programms und verschiedener Abbildungen; einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 4C, der als zur Ausführung des Programms benötigter Arbeitsspeicher und als verschiedenartiges Register dient; und Weiteren. Mit dieser Anordnung werden von dem Formmessgerät übermittelte Werkstückformdaten (dreidimensionale Formdaten) in den Direktzugriffsspeicher (RAM) 4C der Steuerung 4 eingegeben.
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Die Zentrierbohrmaschine 3 umfasst einen Maschinenkörper mit einem Maschinentisch (Bett) 5, der in Z-Achsenrichtung (horizontaler Richtung) sich erstreckend montiert ist. Ein Paar von Schneidwerkzeug-Antriebstischen 6 ist in Bezug auf die Z-Achsenrichtung in der Nähe beider Enden auf dem Maschinentisch 5 montiert. Ein Paar von Spannvorrichtungen, d. h. eine erste Spannvorrichtung 7 und eine zweite Spannvorrichtung 8, sind an unterschiedlichen Positionen des Maschinentischs 5 in Bezug auf die Z-Achsenrichtung montiert.
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Auf jedem Schneidwerkzeug-Antriebstisch 6 drehbar gelagert befindet sich ein scheibenförmiger Fräser 11, der einer zugeordneten Stirnfläche der Kurbelwelle 2 zugewandt ist. Jeder Fräser 11 ist mit einer Anzahl von Fräserschneideinsätzen 11a versehen, die umfangseitig oder umlaufend um die Rotationsachse des Fräsers 11 ausgerichtet sind. Ein Zentrierbohrer (Bearbeitungselement oder -teil) 12 zur Ausbildung einer Zentrierbohrung in einer Stirnfläche der Kurbelwelle 2 ist in der Mitte des Fräsers 11 vorgesehen. Es ist anzumerken, dass wenn das Werkstück mit den Zentrierbohrern 12 angebohrt wird, die Fräserschneideinsätze 11a zum Fräsen so positioniert sind, dass sie die ihnen zugeordneten Stirnflächen der Kurbelwelle 2 von außen überdecken, so dass die Fräserschneideinsätze 11a die Stirnflächen der Kurbelwelle 2 nicht beeinträchtigen.
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Die Schneidwerkzeug-Antriebstische 6 sind jeweils mit einem (nicht gezeigten) Motor ausgestattet, um die Fräser 11 in Rotation zu versetzen oder drehend anzutreiben. Wie in 2 gezeigt, ist ein Mechanismus vorgesehen, um jeden der Schneidwerkzeug-Antriebstische 6 vorwärts und rückwärts in X-Achsenrichtung (d. h. in Richtung des Pfeils D) entlang einer auf der oberen Fläche des Maschinentisches 5 angeordneten Linearführung 5A über einen Kugelrollmechanismus 14 durch Betätigung eines Motors 13 zu bewegen, wobei die X-Achsenrichtung eine Vorwärts-Rückwärtsrichtung der Vorrichtung ist. Ebenfalls vorgesehen ist ein Mechanismus, um jeden Fräser 11 in Y-Achsenrichtung (d. h. in Richtung des Pfeils E) entlang einer auf jeder Seitenfläche eines jeden Schneidwerkzeug-Antriebstisch 6 angebrachten Linearführung 6A über einen Kugelrollmechanismus 16 durch Betätigung eines Motors 15 anzuheben und abzusenken, wobei die Y-Achsenrichtung eine vertikale Richtung der Vorrichtung ist. Jeder Schneidwerkzeug-Antriebstisch 6 wird ebenfalls durch einen (nicht gezeigten) Bewegungsmechanismus in Z-Achsenrichtung bewegt. Diese Bewegungsvorgänge der Schneidwerkzeug-Antriebstische 6 werden mit von der Steuerung 4 ausgegebenen Befehlssignalen gesteuert. Es sei angemerkt, dass die Motoren 13, 15 und die Kugelrollmechanismen 14, 16 dieser Ausführungsform den erfindungsgemäßen Bewegungsmitteln der Bearbeitungselemente oder -teile entsprechen.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, weisen die erste Spannvorrichtung 7 und die zweite Spannvorrichtung 8 jeweils Greiferabschnitte 21, 22 auf. Diese Greiferabschnitte 21, 22 greifen jeweils die Hauptlager 2a (die zu bearbeitende Gegenstände sind) der Kurbelwelle 2 an deren beiden Seiten in Bezug auf eine seitliche Richtung (die X-Achsenrichtung). Jeder Greiferabschnitt 21 (22) weist vier Spannpratzen 21a (22a) auf zum Greifen und Spannen der ihnen zugeordneten Hauptlager 2a.
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Wie in 3 dargestellt, ist die erste Spannvorrichtung 7 so ausgeführt, dass sie vorwärts und rückwärts in X-Richtung (der Richtung des Pfeils F), die die Vorwärts-Rückwärtsrichtung der Vorrichtung ist, entlang einer auf der oberen Fläche des Maschinentischs 5 angeordneten Linearführung 5B über einen Kugelrollmechanismus durch Betätigung des Motors 23 bewegt werden kann. Wie in 4 dargestellt, ist die zweite Spannvorrichtung 8 so ausgeführt, dass sie auf und ab in Y-Richtung (der Richtung des Pfeils G), die die vertikale Richtung der Vorrichtung ist, entlang der an einer Seitenfläche des Maschinentischs 5 angebrachten Linearführung 5C über einen Kugelrollmechanismus 26 durch Betätigung des Motors 25 bewegt werden kann. Die Bewegungsvorgänge dieser Spannvorrichtungen 7, 8 werden in Übereinstimmung mit von der Steuerung 4 ausgegebenen Befehlssignalen gesteuert. Es sei angemerkt, dass der Motor 23 und der Kugelrollmechanismus 24 dieser Ausführungsform den erfindungsgemäßen Bewegungsmitteln der ersten Spannvorrichtung entspricht und der Motor 25 und der Kugelrollmechanismus 26 den erfindungsgemäßen Bewegungsmitteln der zweiten Spannvorrichtung entspricht.
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Als nächstes wird auf 5 verwiesen, um die durch die Zentriervorrichtung 1 dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Ausgestaltung an der Kurbelwelle (Werkstück) 2 ausgeführte Zentrieroperation zu beschreiben. In 5 ist die Kurbelwelle 2 der Einfachheit halber schematisch in Form eines Zylinders dargestellt.
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Angenommen, eine Werkstückmittelachse C (d. h. eine Soll-Mittelachse für das Werkstück), berechnet gemäß den in dem Direktzugriffsspeicher 4C der Steuerung 4 gespeicherten Werkstückformdaten (d. h. den Werkstückformdaten erhalten durch die Messung mit dem Formmessgerät), verläuft schräg zu der Mittellinie des in 5(a) gezeigten Werkstücks. In diesem Falle wird die Zentrierung in Übereinstimmung mit den vier in den 5(b) bis 5(e) gezeigten Schritten unter Verwendung der Zentrierbohrer 12 ausgeführt. Es ist anzumerken, dass die 5(b), 5(c) das Verfahren in der X-Y-Ebene zeigen, während die 5(d), 5(e) dasselbe in der Y-Z-Ebene zeigen.
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[Schritt 1]
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Um die Lage der vorliegenden Werkstückmittelachse (der tatsächlichen Mittelachse) C1 in Übereinstimmung mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) zu bringen, wird die erste Spannvorrichtung 7 zunächst in der X-Achsenrichtung bewegt, während die Kurbelwelle 2 von der ersten Spannvorrichtung 7 und der zweiten Spannvorrichtung 8 eingespannt oder gegriffen wird, so dass die vorliegende Werkstückmittelachse (tatsächliche Werkstückmittelachse) C1 parallel zu der Soll-Werkstückmittelachse C ausgeführt ist, wie in 5(b) gezeigt. Dadurch wird die tatsächliche Werkstückmittelachse C1 parallel zu den Zentrierbohrern 12 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) ausgerichtet.
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[Schritt 2]
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Anschließend werden die Zentrierbohrungen 12 in X-Achsenrichtung bewegt, um die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die X-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die X-Achsenrichtung zu bringen, wie in 5(c) gezeigt. Auf diese Weise wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) in Übereinstimmung gebracht mit den Positionen der Zentrierbohrer 12 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung).
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[Schritt 3]
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Als nächstes, um die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Übereinstimmung mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) zu bringen, wird die zweite Spannvorrichtung 8 in Y-Achsenrichtung bewegt, wodurch die tatsächliche Werkstückmittelachse C1 parallel zur Soll-Werkstückmittelachse C ausgeführt wird, wie in 5(d) gezeigt. Auf diese Weise wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) parallel zu den Zentrierbohrern 12 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) ausgerichtet.
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[Schritt 4]
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Anschließend werden die Zentrierbohrungen 12 in Y-Achsenrichtung bewegt, um die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die Y-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Y-Achsenrichtung zu bringen, wie in 5(e) gezeigt. Auf diese Weise wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) in Übereinstimmung gebracht mit den Positionen der Zentrierbohrer 12 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung).
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Wie oben beschrieben wurde, wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 zuerst in Übereinstimmung mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) gebracht, und sie werden dann zueinander in Übereinstimmung in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) gebracht, so dass die Lagen der Zentrierbohrer 12 in Übereinstimmung gebracht werden können mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C, und die Zentrierbohrer 12 damit Zentrierbohrungen einstechen können, um auf derselben Achsenlinie ausgerichtet zu sein. Demzufolge können die Zentrierbohrungen gesetzt werden während sie sich in einem solch koaxialen Zustand befinden. Die Zentrierbohrer 12 zum Bearbeiten von Zentrierbohrungen sind in der Regel mit Bewegungsmechanismen in X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung ausgestattet, die für die Endflächenbearbeitung der Stirnflächen eines Werkstücks verwendet werden, und diese Bewegungsmechanismen können in den obengenannten Schritten ohne Änderungen genutzt werden. Die erste Spannvorrichtung 7 kann vorgesehen werden mit einem Mechanismus, der eine Bewegung nur in X-Achsenrichtung bewirkt, und die zweite Spannvorrichtung 8 kann vorgesehen werden mit einem Mechanismus, der eine Bewegung nur in der Y-Achsenrichtung bewirkt. Das heißt, es ist nicht notwendig, jede Spannvorrichtung mit einem Mechanismus auszustatten, der in Lage ist Bewegungen sowohl in der X-Achsenrichtung als auch in der Y-Achsenrichtung auszuführen, so dass die Ausgestaltung der Vorrichtung vereinfacht werden kann.
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[Eine weitere Ausführungsform]
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6 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Zentrierverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. Während die in 5 gezeigte Ausführungsform ausgebildet ist, um eine Positionierung in Bezug auf die vertikale Richtung nach der Positionierung in Bezug auf Vorwärts-Rückwärtsrichtung auszuführen, ist diese Ausführungsform ausgebildet, um zuerst eine Positionierung in Bezug auf die vertikale Richtung und dann eine Positionierung in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung auszuführen. Das Zentrierverfahren dieser Ausführungsform wird nachfolgend entsprechend der Reihenfolge der Schritte beschrieben. Es ist zu bemerken, dass die 6(b), 6(c) das Verfahren in der Y-Z-Ebene zeigen, während die 6(d), 6(e) dasselbe in der X-Z-Ebene zeigen.
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[Schritt 1]
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Um die Lage der vorliegenden Werkstückmittelachse (der tatsächlichen Mittelachse) C1 in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung), wird die zweite Spannvorrichtung 8 zunächst in der Y-Achsenrichtung bewegt, während die Kurbelwelle 2 von der ersten Spannvorrichtung 7 und der zweiten Spannvorrichtung 8 eingespannt oder gegriffen wird, so dass die vorliegende Werkstückmittelachse (tatsächliche Werkstückmittelachse) C1 parallel zu der Soll-Werkstückmittelachse C ausgerichtet ist, wie in 6(b) gezeigt. Auf diese Weise wird die tatsächliche Werkstückmittelachse C1 parallel zu den Zentrierbohrern 12 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) ausgerichtet.
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[Schritt 2]
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Anschließend werden die Zentrierbohrungen 12 in Y-Achsenrichtung bewegt, um die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die Y-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Y-Achsenrichtung zu bringen, wie in 6(c) gezeigt. Auf diese Weise wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) in Übereinstimmung gebracht mit den Lagen der Zentrierbohrer 12 in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung).
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[Schritt 3]
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Als nächstes, um die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Übereinstimmung zu bringen mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung), wird die zweite Spannvorrichtung 8 in X-Achsenrichtung bewegt, wodurch die tatsächliche Werkstückmittelachse C1 parallel zur Soll-Werkstückmittelachse C ausgeführt wird, wie in 6(d) gezeigt. Dadurch wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) parallel zu den Zentrierbohrern 12 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) ausgerichtet.
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[Schritt 4]
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Anschließend werden die Zentrierbohrungen 12 in X-Achsenrichtung bewegt, um die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die X-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Y-Achsenrichtung zu bringen, wie in 6(e) gezeigt. Auf diese Weise wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) in Übereinstimmung gebracht mit den Lagen der Zentrierbohrer 12 in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung).
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Wie oben beschrieben wurde, wird die Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 zuerst in Übereinstimmung mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) gebracht, und sie werden dann zueinander in Übereinstimmung gebracht in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung), so dass die Lagen der Zentrierbohrer 12 in Übereinstimmung gebracht werden können mit der Lage der Soll-Werkstückmittelachse C, und die Zentrierbohrer 12 damit zwei Zentrierbohrungen einstechen können, um auf derselben Achsenlinie ausgerichtet zu sein. Somit erzielt diese Ausführungsform dieselbe Wirkung wie die zuvor beschriebene Ausführungsform.
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Obwohl die Schritte 1 bis 4 in den vorhergehenden Ausführungsformen der Reihe nach ausgeführt werden, können diese Schritte 1 bis 4 zusammenfallend ausgeführt werden dank der Steuerung 4, die die Steuerung der Bewegung der Schneidwerkzeug-Antriebstische 6 in der X-Achsen- und Y-Achsenrichtung, die Steuerung der Bewegung der ersten Arbeitsklemmung 7 in der X-Achsenrichtung und die Steuerung der Bewegung der zweiten Arbeitsklemmung 8 in der Y-Achsenrichtung gleichzeitig ausführen kann. Dies ermöglicht, dass die benötigte Zeit zum Zentrieren reduziert wird. In Fällen, in denen die Schritte 1 bis 4 gleichzeitig ausgeführt werden, wird die Anpassung der Lage der tatsächlichen Werkstückmittelachse C1 und der Soll-Werkstückmittelachse C in Bezug auf die Vorwärts-Rückwärtsrichtung (X-Achsenrichtung) zur selben Zeit mit deren Anpassung der Lage in Bezug auf die vertikale Richtung (Y-Achsenrichtung) ausgeführt, und deshalb sind die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen in einer einzelnen Ausführungsform zusammengefasst.
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Obwohl die vorangehenden Ausführungsformen für Fälle beschrieben wurden, in denen die erste Spannvorrichtung 7 in der X-Achsenrichtung bewegt wird, wohingegen die zweite Spannvorrichtung 8 in der Y-Achsenrichtung bewegt wird, kann die erste Spannvorrichtung 7 in der Y-Achsenrichtung bewegt werden und die zweite Spannvorrichtung 8 kann in der X-Achsenrichtung bewegt werden. Obwohl eine Kurbelwelle als Beispiel des Werkstücks in den vorangehenden Ausführungsformen benutzt wird, ist das Werkstück nicht unbedingt auf Kurbelwellen beschränkt, sondern die Erfindung ist auf verschiedene Bauteile anwendbar.
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Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen eine Werkstückmittelachse (Soll-Werkstückmittelachse) C berechnet wird durch Messung von Formdaten (dreidimensionale Formdaten) des Werkstücks mit einem auf der Zentrierbohrmaschine 3 montierten Formmessgerät, kann diese Soll-Werkstückmittelachse auch von Hand durch den Bediener in die Steuerung 4 eingegeben werden.
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Es sollte angemerkt werden, dass der Direktzugriffsspeicher 4C der Steuerung 4 in den vorangehenden Ausführungsformen den erfindungsgemäßen Speichermitteln entspricht, und der Prozessor (CPU) 4A der Steuerung 4 in den vorangehenden Ausführungsformen entspricht den erfindungsgemäßen Steuerungsmitteln der Spannvorrichtung und den erfindungsgemäßen Steuerungsmitteln der Bearbeitungselemente oder -teile.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die Erfindung erzielt eine ausgezeichnete Wirkung, wenn sie auf eine Zentriervorrichtung (Zentriermaschine) zum Bohren einer Zentrierbohrung an beiden Enden eines Werkstücks in der Vorbearbeitungsstufe eines Kurbelwellen-Produktionsprozesses angewandt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentriervorrichtung
- 2
- Kurbelwellenmaterial (Werkstück)
- 3
- Zentrierbohrmaschine
- 4
- Steuerung (Computer)
- 6
- Schneidwerkzeug-Antriebstisch
- 7
- Erste Spannvorrichtung g
- 8
- Zweite Spannvorrichtung
- 11
- Fräser
- 12
- Zentrierbohrer
- 13, 15, 23, 25
- Motor
- 14, 16, 24, 26
- Kugelrollmechanismus
- C
- Soll-Werkstückmittelachse
- C1
- Tatsächliche Werkstückmittelachse
