JP2001518020A

JP2001518020A - 割り出し固定具を備えたモータ付きスピンドル

Info

Publication number: JP2001518020A
Application number: JP52127897A
Authority: JP
Inventors: ダブリューハイクス，ティモシィ; メツェラー，ジョエル
Original assignee: ユノーヴァインダストリアルオートメイションシステムズインコーポレイテッド
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2001-10-09
Also published as: DE69631488D1; EP0879114B1; CA2238649C; CA2238649A1; WO1997020661A1; EP0879114A4; DE69631488T2; MX9804422A; EP0879114A1; US5700186A; ATE258839T1

Abstract

(57)【要約】スピンドル本体（６８）と割り出し固定具（２９）とを備えたスピンドルが、研削工具に対しクランクシャフト（１０）を係止し、回転駆動し、よってクランクシャフト（１０）上の各ピン（１６）を高い制度で研削するようになっている。スピンドル本体（１１６）と割り出し固定具（２９）との間には結合機構（１７４）、例えば相補的な形状の歯を備えた一対のジョー（１９０、１９２）が挟持されている。ジョーが常時係合し、スピンドル本体（１１６）と割り出し固定具（２９）とが一体的なユニットとして回転するように、結合機構の片側に圧力が加えられる。主駆動シャフト（１００）に固定されたサーボモータ（９８）により動力が供給され、駆動シャフト（１００）はモータ付きスピンドルを構成するよう、オフセットカップリング（１２２）を介して第２駆動シャフト（８８）に接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】割り出し固定具を備えたモータ付きスピンドル発明の分野本発明は、加工品、例えばクランクシャフトを駆動し、かかる加工品を研削工具に体して割り出し、よってクランクシャフト上の各クランクピンを順に正確に研削するためのモータ付きスピンドルに関する。発明の背景１９９５年４月１１にウィリアム・Ｗ・プラーガー氏に付与され、本願の出願人に譲渡された米国特許第5,405,282号の図１に示されているような公知の研削装置では、所望のサイズおよび形状に研削されるカムシャフト（２２）に対して並進運動できるよう砥石車ヘッド（２６）に研削砥石車（２８）が回転自在に取り付けられている。ヘッドストック（１８）とフットストックとの間に加工品が保持されており、ナット（４０）と親ねじ（４２）の装置により砥石車を備えたホイールヘッドが並進するようになっている。砥石車ヘッドにはこのようなユニットが固定されており、ナットから離間した、親ねじの端部に結合されたモータ（４４）により親ねじが駆動されるようになっている。数値制御できるモータはナットに対して親ねじを時計回り方向または反時計回り方向に回転し、よって加工品に対して研削砥石車をリニアに並進する。この砥石車はカムシャフト内の各ローブを順に研削するように軸（３０）に沿って前進できる。カムシャフト上の各ローブまたは偏心面を順に研削するためのエンドレス研削ベルトを使用する他の研削装置もある。同時に作動する数本の平行な研削ベルトを使用した研削装置も最近使用されるようになっており、これに付随して作動コストを節約でき、装置当たりの生産出力もより高くなっている。代表的なマルチベルトグラインダーは、１９９２年、フィリップス氏に付与された米国特許第5, 142,827号および１９９４年１１月１日にＲ・Ｅ・カイザー・ジュニアおよびスティーブン・Ｇ・リュックマン両氏に付与された米国特許第5,359,813号に開示されている。上記研削装置は研削すべきシャフトの両端にあるジャーナルを長手方向に貫通する中心回転軸線を有するカムシャフトに対して満足できるように機能する。一方のジャーナルはヘッドストックと作動的に連動するチャック内に係止され、他方のジャーナルはテールストックに作動的に連動するチャック内に係止されている。ヘッドストックおよびテールストック内の駆動モータは、研削工具に対してカムシャフトを回転し、駆動モータを駆動するコンピュータに記憶されたプログラムがカムシャフトを所望する形状に研削するのに必要な情報を与えるようになっている。その後の研削作業に対する固定基準点を設定するために、カムシャフトはチャックに対して回転角方向に整合される。この基準点は、通常はカムシャフトのジャーナルベアリング内に形成された相互に係合する機械部材とチャックとの間の協働によって設定される。これら機械部材はジャーナルベアリング内にフライス研削されたキーおよびチャック内のキーみぞまたはその逆の形状をとり得る。ピンとスロット、ジャーナルベアリング内の凹部または位置決め孔に係合するようにスプリング押圧されたボールなどもこれまで利用されている。カムシャフト研削装置は、装置を操作し、これを監督する熟練した技術要員の数が少ない状態で泊動化された装置または半自動化された装置で高速処理をするのに良好に適すようになったが、クランクシャフト研削装置では同様な進歩は実現されていない。鉄鋳造またはスチール鍛造技術によって形成されるクランクシャフトはカムシャフトよりもかなり重く、かつ取り扱いにくいものとなっている。自動車のコンロッドに対するベアリング面を構成するための主ベアリングの本体側にて、クランクシャフトに偏心部が形成される。クランクシャフトは幾何学的な関係も困難となっている。その理由は、クランクシャフトの両端におけるジャーナルの間に第１の長手方向軸が延びる一方、クランクシャフトに沿って離間して設けられたピンの中心線には、他の長手方向軸線が延長するからである。研削すべきピンは第１の、すなわち中心の長手方向軸線を中心として径方向かつ長手方向に配置されており、第１の、すなわち中心の長手方向軸線に対して平行にピンの長手方向軸を平行に維持しなければならない。クランクシャフトはピンの軸線を中心として回転するが、第１の、すなわち中心の長手方向軸線はピンを中心に偏心した状態で回転する。各ピンから所定の量の金属を研削する研削工具は、ピンを適当な位置に割り出した後は研削すべきピンと接触するだけである。公知のクランクシャフト研削装置はクランクシャフトを研削装置のヘッドストックおよびフットストック内のチャック内にクランクシャフトを正しく整合し、よってその後の研削作業のためのゼロ基準角を設定するために、機械式キーと連動する孔および／または同様な相互係合機械部品を使用する。これまで研削工具に対し研削すべきピンを正しく位置決めするのに、複雑な固定具が使用されていた。クランクシャフトを許容可能な公差内に正確に研削することは時間のかかることであり、硬度に訓練された技術的に熟練した作業要員が必要であった。研削されたクランクシャフトの顧客、一般に自動車、トラック、農業車両メーカー、建設機器メーカー等がこれまでゼロ基準角を設定するのに使用された機械式キー、孔等をを除くことを要求してきたので、クランクシャフトを研削する際に固有の問題は、最近大きくなった。従って、クランクシャフトを保持し、ゼロ基準角度を設定するための新しい別の技術を使用しなければならない。発明の概要および利点本発明は、スピンドル本体と、割り出し固定具とを備えたモータ付きスピンドルに関する。このモータはスピンドル本体と割り出し固定具とを１つのユニットとして駆動するか、割り出し固定具をスピンドル本体に対して駆動する。モータはスピンドル本体の中心線に整合した第１駆動シャフトに直接動力を送るか、またはクランクシャフトの両端に設けられた主ベアリングまたはジャーナルの中心線に整合した第２駆動シャフトに間接的に動力を送る。第１駆動シャフトと第２駆動シャフトとの間を平行な関係に維持しながら、主駆動シャフトから第２駆動シャフトにインラインカップリングが動力を効率的に伝達するようになっている。このカップリングは互いに９０度位相がずれるように設置された平行リンクを含む。好ましい形態では、かかるカップリングはシュミット形オフセットカップリングであり、モータ付きスピンドルの内側の協働するキーとキーみぞとが部品を整合した状態に保持するようになっている。更にクランクシャフトの最終エンドユーザーはジャーナルおよびクランクシャフトを円筒形の形状にすることを求めるので、クランクシャフトのジャーナルおよびクランプピンは常に疵のない円筒形状に維持しなければならない。すべての研削作業のためのゼロ角度基準点の設定を容易にするための、あらかじめクランクシャフトの端部に形成されるキーみぞ、すなわち孔は、研削されたクランクシャフトの顧客にとってもやは受け入れできないものである。従って、クランクシャフト上のジャーナルと第１ピンとの間に位置するクランプピンのウェブにて基準パッドをフライス研削するか、または他の方法でこれを形成する。クランクシャフトのジャーナルを受ける上方に開口したベアリングブロックと協働して、ゼロ角度基準点を構成するようにストッパーに対しワークレストがこのような基準パッドを押圧する。間欠的に前進される割り出し固定具は、研削すべきピンをスピンドル本体の中心線に一致する位置まで回転させる研削作業中、スピンドル本体と割り出し固定具とは共にロックされ、一体的な機構として回転し、これらのスムーズな作動を維持するためにカウンタウェイトが働く。割り出し作業中、割り出し固定具はスピンドル本体が外され、このスピンドル本体に対して調節される。０度から３６０度までのかかる回転をするための回転角度は、特に３度の間隔に離間する協働する、相互に係合する歯を備えた対向するジョーを含む円周割り出し機構によって決定される。これら対向するジョーは通常は加圧流体が加わることによりかみ合い状態、すなわちロックされた係合状態となるように押圧される。しかしながら必要な場合に流体圧力を軽減および／または反転すると、これら対向する歯の係合を外し、相対的に回転することが可能となる。この回転角方向の調節の程度により研削すべきピンを研削工具に対して所望する回転角関係となるように移動できる。かかる調節の後に対向するジョーは共に押圧され、研削作業中にピンと研削工具との間の回転角方向の回転が維持される。本装置において使用される最大の力により円周割り出し機構は割り出し機構を固定された状態に保持するように押圧される。モータ付きスピンドル内に見られる、連続してロッキングまたは係止する各機構は、より小さい力で作動する。このように力を段階的に減少させることによりモータ付きスピンドル内の研削効果に対する力の通路が形成され、これにより割り出し固定具およびモータ付きスピンドルのすべての部品が一体的装置として合体された状態に維持される。モータ付きスピンドルおよび割り出し固定具のための駆動モータは、第１シャフトの後端部にボルト締めまたは他の方法で固定される。第１シャフトは、この第１シャフトを囲む圧縮ブッシング内で回転し、円周割り出し機構が回転角位置にクランプされた後に、第１シャフトをロックするよう圧縮ブッシングに圧力が加えられる。このため、第１シャフトは圧縮ブッシングを介してスピンドル本体を駆動する。第１シャフトと第２シャフトとがカップリングを介して一体的に駆動されると、割り出し機構内の円周割り出し機構は研削工具に対する各クランクピンの回転角方向の位置決めを制御する。ねじ切りされたボルトと相補的なナットは、第１すなわち主ベアリング軸線に対するピンのストローク調節を行う。上記モータ付きスピンドルはヘッドストック（主軸台）として機能でき、同様なモータ付きスピンドルはテールストックとして機能できる。これまで高速製造条件下では得られなかった公差内でスリップを生じることなく、クランクシャフトを正確に研削できるように、マスターとスレーブの関係にヘッドストックとテールストックとを結合すべきである。当業者がこの好ましい実施例の次の説明と共に添付図面を検討すれば、本モータ付きスピンドルの更に別の利点が容易に明らかとなろう。図面の簡単な説明図１は、本発明の要旨に従って製造された、モータ付きスピンドルの第１駆動シャフトに対して主ベアリングシャフトを整合するための機構を更に示す、研削すべきクランクシャフトの主ベアリングシャフトの側端面図である。図２は、クレードル内に主ベアリングシャフトを係止するためのクランプ機構を示す、図５ａにおけるＩＩ−ＩＩ線に沿った、モータ付きスピンドルの割り出し固定具の側端面図である。図３は、研削工具がピンに接触し、これを研削できるようにクレードルの下方に位置する、研削すべきピンおよびクランプ内に主ベアリングシャフトを備えた割り出し固定具の側端面図である。図４は、ピンが研削すべき所定位置にある時の、クランクシャフトを支持する主ベアリングシャフトの軸線と第１駆動シャフトの中心線に一致するピンの軸線との関係を示す略図である。図５Ａは、第２駆動シャフトが固定された割り出し固定具の、一部を除いた側面図である。図５Ｂおよび図５Ｃは、第１駆動シャフト、第２駆動シャフトおよびこれらシャフトの間の結合を示す、割り出し固定具およびスピンドル本体の相補的な横断面図である。図６は、第２駆動シャフトに主駆動シャフトを接合する接合装置の分解斜視図である。図７Ａおよび７Ｂは、スピンドル本体に対して割り出し固定具をシフトするためのストローク調節機構を示す。図８Ａは、かかる機構のジョーを押圧するように加圧された割り出し固定具内の円周割り出し器を示し、他方、図８Ｂは、離間するように押圧された２つのハルブを示す。図８Ｃは、係合位置にある円周割り出し器のジョーを示し、図８Ｄは、係合がはずれた２つのジョーを示す。図９は、研削作業を実行する間にクランクシャフトを整合し、割り出し、回転する、モータ付きスピンドルの次の作動を調和させるための制御回路の略図である。好適な具体例の説明図１および５Ａは、公知の研削工具、例えば砥石車によって研削すべき従来のクランクシャフト（全体を番号１０で示す）の一部を示す。このクランクシャフトは一般にヘッドストックと称される第１のモータ付きスピンドルと、一般にテールストックと称される第２のモータ付きスピンドルにより砥石車に対する正しい位置に係止される。この砥石車はクランクシャフト上の数個のピンが逐次研削されるようにスピンドル軸に平行にクランクシャフト１０に対して割り出しでき、またこの逆に、クランクシャフト１０を砥石車に対して割り出しできるようになっている。簡潔にするために、図１〜８には第１のモータ付きスピンドルしか示されていないが、図９は一対のモータ付きスピンドルの間の相互の関係を示す。クランクシャフト１０は主ベアリングシャフト１２と、主ベアリングシャフト１２の本体側に位置するクランクピンウェブ１４と、一連のクランクピン１６とを含む。図１に示されるように、シャフト１２の下方においてピン１６に隣接するクランクピンウェブ１４となるように基準パッド１８がフライス加工される。モータ付きスピンドルが停止状態にあり、クランプが開放状態すなわち非係合位置にあると、第１主ベアリングシャフト１２またはクランクシャフト１０は重力により図２および４に示されるベアリングブロック２０内に挿入される。ベアリングブロック２０はベアリングシャフト１２を受け入れる半円形の切り欠き部２１を有し、切り欠き部２１の周りに耐摩耗ベアリング２３が隔置され、よってクランクシャフト１２を内部に正確に位置決めできるようになっている。図１に示されるように、ピン１６がシャフトの下方に静止した状態でシャフト１２が座着された後に、ピン２６を中心にしてワークレストが枢動し、パッド２８がピン１６を押圧するように、部品２４に向けてワークレスト２２が作動される。こうしてクランプピンウェブ１４が回転し、よって基準パッド１８はストッパー３０に接触し、共通中心線に沿ってシャフト１２およびピン１６の回転軸線が設定される。図１において、クランプピンウェブ１４が実線のアウトラインとクランプピンウェブ１４の点線のアウトラインとを比較すると、ピン１４の移動範囲が確認できる。図２は、番号２９によって全体が表示された割り出し固定具を示す。この割り出し固定具２９はクランプシュー３６がシャフト１２を押圧するように軸線３４を中心に枢動する第１クランプアーム３２を含む。クランプシュー４２がシャフト１２を押圧するように、第２クランプアーム３８はその軸線４０を中心に枢動する。クランプアーム３２と３８とは同時に作動する。ベアリングブロック２０、ベアリング２３およびクランプシュー３６、４２は、切り欠き部２１内に強固に座着されたシャフト１２を係止し、シャフト位置を割り出し固定具内に維持する。液圧シリンダ４４は第１アーム３２の下端部にピン４８によって固定されたピストン４６を加圧時に伸長させる。同様に、液圧シリンダ５０は第２アーム３８の下端部にピン５４によって固定されたピストン５２を加圧時に伸長させる。クランプアーム３２、３８は点線より開放された位置に示されており、この位置にあると、主ベアリングシャフト１２を含むクランクシャフト１０を自由にベアリングブロック２０内に進入できる。主ベアリングシャフト１２が座着された後、シリンダ４４および５０を通してクランプアームは閉じた位置に加圧され、この位置ではクランプシュー３６、４２がシャフト１２を下方に押圧する。クランプアーム３２の自由端から上方にブレード５６が突出し、クランプアームが開放されているか、閉じられているかどうかを検出するよう、スイッチ５８、６０はブレード５６の運動に応答する。同様に、クランプアーム３８の自由端から上方にブレード６２が突出し、このブレード６２の運動にスイッチ６４、６６が応答するようになっている。図２には割り出し固定具２９と主スピンドル本体（全体が番号６８で示されている）との間のサイズの関係およびユニークな空間的関係も示されている。主スピンドル本体６８の前方端部には割り出し固定具２９が取り付けられており、主スピンドル本体６８と作動的に連動するようになっている。割り出し固定具２９と、主スピンドル本体６８と、それらの構成部品は、モータ付きスピンドルを形成している。図３は、正しい作動をするのに不可欠な、このモータ付きスピンドルに達成される空間的関係を示す。主ベアリングシャフト１２およびピン１６を貫通し、下方に垂れ下がった共通中心線はクランクシャフト１０上で実行されるその後のすべての研削作業に対するゼロ角度の基準ポイントを設定する。ベアリングブロック２０内の切り欠き部２１には主ベアリングシャフト１２が座着され、クランプアーム３２、３８はシャフトをベアリングブロック内に強固に座着された状態に係止する。主スピンドル本体６８内の第１駆動シャフト（図示せず）には、吊り下がったピン１６が一致しており、一方、割り出し固定具２９内の第２駆動シャフト（図示せず）には主ベアリングシャフト１２が一致している。割り出し固定具２９は、主ベアリングシャフト１２の周りの第２駆動シャフトおよび主スピンドル本体６８により割り出しされ、研削すべきピン１６を主ベアリングシャフト１２の下方であって、かつ回転砥石車７０の接線方向の位置に位置決めする。各ピンが図３に示される位置に割り出しされ、仮想線で示される砥石車７０に対して長手方向に前進されるにつれ、砥石車７０によってクランクシャフト１０上のピンは順次研削される。図４はクランクシャフト１０の主ベアリングシャフト１２の周りに共通する径方向距離にピン１６が回転角方向に分散されていることを示す。第１駆動シャフト（図示せず）および／または主スピンドル本体６８の中心線に一致する位置に研削すべきピン１６を位置決めするように割り出し固定具２９は割り出しされる。モータ付きスピンドルに動力を供給すると、割り出し固定具２９および主スピンドル本体６８は通常、一体的に回転する。しかしながら研削すべきピン１６を必要な位置に前進させるよう、割り出し固定具２９が割り出しされると、この割り出し固定具２９は主スピンドル本体６８から外れ、このスピンドル本体に対して駆動される。このような新規の作動方法を実現するための機構は図５〜９に示されており、次に説明する。図５Ａは割り出し固定具２９を側面図で示しており、割り出し固定具２９と主スピンドル本体６８との連結部を示すために一部が破断されている。割り出し固定具２９の背面には階段部７２、７４および７６が形成されており、固定具の内部には中心チャンバ７８が構成されている。固定具の段部が設けられた背面から中心チャンバ７８内に軸方向ボア８０が延びている。割り出しスピンドル本体１１６の上の、前方に延びたノーズ８２は軸方向ボア８０内に嵌合しており、このノーズを第２駆動シャフト８４が貫通しており、このシャフトは割り出し固定具２９に固定されている。第２駆動シャフトフランジ８８をボルト９２、９３が貫通し、チャンバ７８の近くで割り出し固定具２９内に嵌合している。従って、第２シャフト８４は割り出し固定具２９に固定されており、この固定具に駆動力を伝えるようになっている。ノーズ８２とボア８０との間にはシール９４、９６が挟持されており、主スピンドルホースから割り出し固定具２９へ液圧回路（図示せず）を連結するためのシールが使用されている。図５Ｂおよび５Ｃは図５Ａよりも小さい縮尺で描かれており、簡潔にするために、割り出し固定具２９を省略した状態の主スピンドル本体６８を示している。主スピンドル本体６８を強調できるように、図５Ｂおよび５Ｃからはカウンタウェイトも省略されている。後部から図５Ｂおよび５Ｃを検討すると、主スピンドル本体はサーボモータ９８、例えばブラッシュレスの３２極モータを含み、このモータは主駆動シャフト１００を回転する。主スピンドル本体６８の中心線には主駆動シャフト１００が位置しており、このシャフトはクランクシャフト１０上のクランクピン１６の軸線と長手方向に整合する。シャフト１００の回転速度を制御し、および／またはその回転角方向の位置を識別するために、サーボモータ９８にエンコーダ１０２が作動的に連動するようになっている。主スピンドル１１０の後部セグメントを液圧検出装置１０４が囲んでおり、長手方向に延長する変形可能なフィンガーを備えたシリンダの形態をとる圧縮ブッシング１０８が第１シャフト１００上をスリップし、ブッシング１０８内で主シャフト１００が回転するようになっている。このシャフト１００には主スピンドル１１０内のベアリングおよびそれに連動する部品を剛性かつ撓みのない状態で貫通する。液圧検出装置１０４および主スピンドル１１０を径方向にチャンネル１１２が貫通し、圧縮ブッシング１０８を囲むチャンバ１１４に連通している。チャンネル１１２内に流体の圧力が導入され、圧力がチャンバ１１４内に及ぶと、ブッシング１０８は主シャフト１００に係合し、これを固定された位置に係止する。主スピンドル１１０に連結された割り出し機構の他の部品も直接的または間接的ないずれかの方法で、移動しないように係止される。主スピンドル１１０は拡大されたフランジ１１１で終わっており、このフランジはその延長した表面にわたって割り出しスピンドル１１６と当接している。割り出しスピンドル１１６とフランジ１１１とはスピンドルがユニットとして回転するようにキー止めしてもよいし、または他の方法で接合してもよい。主スピンドル１１０のフランジ１１１の前方端には段部の設けられた外側に開口するキャビティ１１８が構成されており、割り出しスピンドル１１６の当接部分内に段部の設けられたキャビティ１２０が形成されている。割り出しスピンドル１１６内のボア８０を第２駆動シャフト８４が貫通し、割り出し固定具２９内にフランジ８８がボルト締めされている。図５Ｂには割り出し固定具２９の一部のアウトラインしか示されていない。第２駆動シャフト８４は第１駆動シャフト１００から離間した状態でこのシャフトに平行になっており、全体が番号１２２によって表示されたオフセットカップリングがスピンドル１１０、１１６内のキャビティ１１８、１２０内に嵌合し、シャフト１００からシャフト８４へ動力を効率的かつスリップを生じることなく効果的に伝達するようになっている。オフセットカップリング１２２は別の形状でもよいが、テスト条件で有効に機能した好ましいカップリングは米国ミネソタ州ミネアポリスのゼロマックスカンパニーによって製造され、販売されているものである。図６により詳細に示すように、カップリング１２２は第１駆動シャフト１００に固定された入口アダプタ１２４と、第２駆動シャフト８４に固定された出口アダプタ１２６とを備え、ディスク１３０、１３２および１３４は中心開口部を有し、互いに平行かつ第１駆動シャフト１００および第２駆動シャフト８４に垂直に位置している。ディスク１３０、１３２、１３４の周りに数対の平行リンク１３６、１３８；１４０、１４２；１４４、１４６が離間しており、リンクをピン１４８、１５０、１５２、１５４、１５６等が貫通し、これらリンクを隣接するディスクの間に固定している。好ましい実施例では、シャフトの間でトルクと速度を正確に伝達するのに９０度離間した４対の平行リンクが使用されている。図７Ａは特に、主スピンドル１１０のフランジ１１１と割り出しスピンドル１１６との当接表面に構成されたキャビティ１１８、１２０の近くにある主スピンドル本体６８の更なる細部を示す。クランクシャフト１０上のピン１６はクランクシャフトが異なるごとに主ベアリングシャフト１２から異なる距離に径方向に調節できる。主スピンドル１１０の中心線に対するクランクシャフト１０の位置を調節するために、ねじ切りされた開口部１６０に対してねじ切りされたボルト１５８を前進または後退させる。ねじ切りされた開口部１６０は割り出しスピンドル１１６内に延びており、ボルト１５８をキャリア１６２が支持している。割り出しスピンドル１１６は主スピンドル１１０に対して移動される。図７Ｂでは間隙１１６を見ることができる。段部の設けられたキャビティ１１８、１２０は多少、重なるので、カップリング１２２は相対的な運動によっては影響されない。キャリア１６２上のキー１６８はキーみぞ１７０に沿って嵌合し、正確な整合を容易にし、キー１７１はキーみぞ１７３に沿って嵌合する。図７Ａおよび７Ｂは割り出しスピンドル１１６と割り出し固定具２９の境界部に位置する円周割り出し機構１７４を示す。この分割機構１７４は段部が設けられた形状を備えた第１の環状支持体１７６を含み、この支持体１７６は割り出し固定具２９の段部７２、７４、７６に当接し、この固定具に固定されるようになっている。割り出しスピンドル１１６内には相補的な形状を備えた第２環状支持体１７８が係止されている。図８Ａおよび８Ｂは大きい縮尺で円周割り出し機構１７４を示す。支持体１７６を貫通するようにチャンネル１８０、１８２がドリル加工されており、チャンネル１８０はチャンバ１８４と連通し、他方、チャンネル１８２は通路１８６と連通する。ボールベアリング１８８により支持体１７６、１７８が容易に回転できるようになっている。図８Ｃおよび８Ｄは円周割り出し機構の２つのジョー１９０、１９２を示す。各ジョー１９０、１９２は嵌合するジョー上の相補的表面と係合する三角形またはノコギリの歯のような歯を有する。この円形分割機構はヒースカップリングとしても知られている。円周割り出し機構１７４の作動は図８Ａ−８Ｄから理解できよう。図８Ａではチャンネル１８０を介してチャンバ１８４に常時圧力が供給されているので、ジョー１９０は共に閉じるように押圧されており、割り出し固定具２９と割り出しスピンドル１１６とはカップリング１２２を通してシャフト１００、８４によって送られるトルクに応答して共に回転する。これら固定具および割り出しスピンドルは常時ロックされた係合状態に係止されており、一体的なモータ付きスピンドルとして回転する。円周割り出し機構は米国ミシガン州ハーゼルパークのＡ・Ｇ・デービス・ゲージ・アンド・エンジニアリングカンパニーから購入できる。クランクシャフト１０上のピン１６を研削した後に、時として図３に示される位置へ研削すべき別のピンを割り出しなければならないことがある。このとき、外部ラッチ機構（図示せず）によりストローク調節ハウジング６９および主スピンドル１１０は静止状態に保持される。通常行われているように、図８Ａにおける方向を示す矢印が示すような支持体１７８内のチャンネルには、圧力が供給されなくなり、これに代わりチャンネル１８２および通路１８６に圧力が供給され、図８Ｂにおける方向矢印が示すように、かつ図８Ｄにおける係合が外れたジョー１９０、１９２の間のスペースが示すように、ジョー１９０、１９２の係合を外す。ジョーの係合が外され、割り出し固定具２９が割り出しスピンドル１１６から自由になっている間、第１駆動シャフト１００、カップリング１２２および第２駆動シャフト８４を介して割り出し固定具２９にトルクが供給される。こうしてフランジ８８は充分な大きさの回転力を割り出し固定具２９へ送り、主ベアリングシャフト１２の下方であって、主スピンドル１１０に一致する位置に新しく研削すべきクランクピン１６を割り出しする。割り出し固定具２９の回転が終了すると、チャンネル１８２内の圧力も遮断される。チャンネル１８０およびチャンバ１８４に圧力が再導入され、ジョー１９０、１９２を押圧する。次の圧力は通路１１２を通してチャンバ１１４へ戻され、圧縮ブッシング１０８を第１駆動シャフト１００にクランプする。ジョー１９０、１９２の係合によって割り出し固定具２９は割り出しスピンドル１１６に結合され、先にストローク調節ハウジング６９および主スピンドル１１０に係合されていた外部ラッチ機構が開放されこの結合された組立体は一体的なモータ付きスピンドルとして回転する。組立体が結合され、一体的に回転すると、サーボモータ９８はモータ付きスピンドルを駆動し、割り出し固定具を間欠的に回転させるためのトルクも発生する。図９は、本発明の要旨に従って製造されたモータ付きスピンドルがヘッドストック１９４として機能できるか、またはテールストック１９６として機能できることを示唆している。これらヘッドストック１９４およびテールストック１９６は、研削／割り出しスイッチ１９８、スレーブモードスイッチ２００、およびヘッドストックおよびテールストックを制御するための関連する回路を介して共に結合できる。当業者には上記以外の変形例、変更例および改善例を思いつくことができよう。従って、添付した請求の範囲は本発明によって得られるクランクシャフトの研削における大きな利点と両立するように考えなければならない。従って、これら請求の範囲は自由に考えるべきであり、それらの文字上の厳密な用法に限定すべきではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者メツェラー，ジョエルアメリカ合衆国ペンシルベニア州 17225 グリーンキャッスルレイタースバーグロード 786

Claims

【特許請求の範囲】１．両端に離間したベアリングシャフトを備えた加工品を研削工具に対して回転駆動し、かつ割り出しするためのスピンドルであって、ａ）（１）第１の軸線に沿ってスピンドル本体を長手方向に貫通する第１駆動シャフトと、（２）第２軸線に沿って前記本体の長手方向に貫通する第２駆動シャフトと、（３）前記第１駆動シャフトを回転駆動するよう、該第１駆動シャフトに固定されたモータ手段と、（４）銭第１駆動シャフトと前記第２駆動シャフトとを連結し、第２駆動シャフトにトルクを送るための結合手段とを備えたスピンドル本体と、ｂ）（１）前記第２駆動シャフトの一端に割り出し固定具を固定するための手段と、（２）研削工具に対して加工品を受け、加工品を所定位置に係止するようになっているクランプ手段とを備えた割り出し固定具と、ｃ）前記スピンドル本体と前記割り出し固定具との間に挟持された結合手段と、ｄ）前記スピンドル本体と前記割り出し固定具とが一体的に回転する係合位置に前記結合手段を押圧するための手段とを備えたスピンドル。２．前記第１駆動シャフトに連結され、この駆動シャフトにトルクを送り、よってモータ付きスピンドルを形成するためのモータを更に備えた、請求項１記載のスピンドル。３．前記第１駆動シャフトが前記スピンドル本体の中心線に沿って位置し、前記第２駆動シャフトが前記第１駆動シャフトに平行であって、かつこの第１駆動シャフトからずれて位置する、請求項２記載のモータ付きスピンドル。４．前記結合手段がオフセットカップリングである、請求項３記載のモータ付きスピンドル。５．前記オフセットカップリングが隣接するディスクの間にリンクの対が配置された複数の離間する平行なディスクを含む、請求項４記載のモータ付きスピンドル。６．前記結合手段が一対の対向するジョーを備え、前記ジョーの半分が相補的な形状の歯を含む、請求項５記載のモータ付きスピンドル。７．前記結合手段を押圧するための前記手段が前記結合手段の片側に作用し、前記ジョーを係合するように押圧する第１圧力源である、請求項６記載のモータ付きスピンドル。８．前記ジョーの間に圧力を導入し、これらジョーを離間するように押圧し、前記割り出し固定具を前記スピンドル本体から外す第２圧力源を更に含む、請求項７記載のモータ付きスピンドル。９．前記クランプ手段が加工品上のベアリングシャフトを受けるための上方に開口する弧状の切り欠き部を備えたベアリングブロックと、シャフトを下方に押圧し、シャフトを前記ベアリングブロック内に係止するクランプフィンガーとを含む、請求項２記載のモータ付きスピンドル。１０．前記クランプフィンガーの各々にクランプシューが固定されており、クランプフィンガーをシャフトに接触させ、シャフトを前記ベアリングブロック内に下方に押圧するようになっている、請求項９記載のモータ付きスピンドル。１１．前記割り出し固定具および前記スピンドル本体の間に協働するキーとキーみぞが構成されており、ねじ切りされたボルトと協働するナットが前記スピンドル本体に対し前記割り出し固定具を調節し、前記クランクシャフトに沿って異なる高さで表面を研削するための調節自在なストローク量を提供するようになっている、請求項２記載のモータ付きスピンドル。