JP2004538164A - 心なし円筒研削方法および装置 - Google Patents

Abstract

心なし円筒研削においては、工作物（３）が砥石車（１）と調整車（２）と受台（４）との間できわめて特定の位置を示すように配慮しなくてはならない。研削工程が進行し、それによって生じる工作物の直径や輪郭の変化のために、最初に設定された工作物の最善の位置を維持することができなくなる。本発明はその点に対処しようとするものであり、そのために、受台（４）の高さ設定および／または傾斜位置が、進行している研削工程に基づいて研削工程中に、作業的に最善の設定になるように変更される。研削工程の進行が測定工学的に検出され、そのために、たとえば工作物（３）の直径や、その円形からの誤差が測定されて、受台（４）を位置調節するための初期量として援用される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転対称な工作物が研削工程のときに砥石車と調整車と受板との間にあり、砥石車と調整車の間隔、ならびに受板の高さ設定を研削工程中に的確に変更可能である、心なし円筒研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業実務ではしばしば「センタレス法」とも呼ばれるこのような種類の方法は、たとえばＤＥ３２０２３４１Ａ１から公知である。同明細書には、最善の研削結果のために必要な、砥石車と調整車と受板との間の工作物の位置を、容易には調整できないことが説明されている。調整車は工作物の送りも行わなくてはならないので、水平方向から若干傾いた位置を有している。工作物は、厳密には定義できない形で調整車と受板の間に位置している。その位置まで、工作物は砥石車によって押し込まれる。この場合、受板も水平方向から若干傾いているのが好ましい。研削工程のために機械を準備するときの主要な調整量は、砥石車と調整車の間の軸方向間隔と、受板の高さ設定である。各々の工作物直径について、最適な砥石車と調整車の間隔があり、それに加えて、受板の最適な高さ設定も見出さなくてはならない。これらの調整量を整合させるには、豊富な経験が必要である。
【０００３】
新しいタイプの工作物に合わせて機械の装備転換をする際に、場合によっては試行や試運転を通じて毎回面倒な調整を手作業で行わなくてもすむようにするために、ＤＥ３２０２３４１Ａ１では、砥石車と調整車の軸方向間隔ごとに、受板の特定の高さ設定を割り当てることがすでに提案されている。そのために、調整車は、通常の方法で、砥石車に向かう方向へ当てつけることができる主軸台キャリッジに支承されている。主軸台キャリッジと受台との機械的な強制連結により、砥石車と調整車を特定の軸方向間隔に合わせて調整すると、工作物の特定の直径に応じて、受台の高さ設定についてのきわめて特定の値が同時に成立する。このような位置調節は、ＤＥ３２０２３４１Ａ１の提案によれば、砥石車の圧着力を修正しなければならない場合には、研削工程中に行うことさえできる。その結果、調整車が砥石車により接近するごとに、受台も同時に一定の値だけ上昇する。
【０００４】
しかしながら、一旦設定された工作物のかなり微妙な加工位置は、工作物の外径が研削時に減少すると、きわめて急速に変化してしまう。現在通常用いられているＣＢＮ研削車によってきわめて急速に生じる激しい直径変化の場合、このことが特に当てはまる。しかし、砥石車と調整車の間の工作物の最善の加工位置が乱れると、研削結果も劣化してしまい、工作物の位置が不安定になる場合すらある。いずれの場合でも、工作物が真円でなく研削される危険性がある。公知の研削装置では、こうした欠点を取り除くことができない。公知の研削装置は、手作業での的確な位置調節によって、受板の高さ設定と強制連結したうえで、研削車と調整車の間隔をある程度変えることができるが、大量生産で研削の精度について求められる現在通常の要求に照らすと、公知の装置の可能性はもはや十分ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の課題は、研削工程全体にわたって材料が著しくすり減っても、最善の研削結果のために必要な、砥石車と調整車と受板との間の工作物の位置が保証される、冒頭に述べた種類の心なし円筒研削方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決は、請求項１の特徴部に記載されているように、受台の高さ設定および／または傾斜位置が、進行している研削工程に基づいて研削工程中に、作業的に最善の設定になるように変更されることによって行われる。
【０００７】
このようにして、当業者には周知の様々な方法で測定工学的に、もしくは経験値によって把握することができる研削工程の進行状況が、研削工程中に変化する工作物の輪郭に合わせて受台の位置を適合化するために、影響量として利用される。そうすれば、研削工程中の工作物の正しい加工位置が、研削結果の最大限可能な精度につながる。
【０００８】
本発明による方法の１つの有利な実施形態の要諦は、研削工程中に工作物の輪郭を測定工学的に検出し、測定結果に基づいて受台を位置調節することであり得る。
【０００９】
この場合、他の有利な実施形態では、工作物の直径が連続的に、またはインターバルをおいて測定される。あるいは、研削工程中に工作物の円形からの誤差を継続的に測定し、誤差が特定の値を上回ったときは、その誤差が取り除かれるように受台の高さ設定および／または傾斜位置を変えることも可能である。後者の方法は、工作物直径の継続的な測定と組み合わせることができる。受台を位置調節するために上に挙げた影響量を援用すれば、このことは、研削が完了した工作物の高い精度と寸法安定性につながる。ただし、この作業方式は非常に高いコストがかかる。
【００１０】
大量生産では、特定のタイプの工作物に必要な変更事項を考慮し、研削サイクルに応じて進行する、それぞれ個々の工作物について反復される所定の動作プログラムによって、受台の高さ設定および／または傾斜位置が制御されるという形で、さらに経済的に作業を進めることができる場合が多い。すなわち、他の有利な実施形態の対象であるこのような作業方法の構成は、タイプが変わらないそれぞれ個々の工作物に関する研削工程を、プログラム式の自動装置のような形式で進める。個数が十分に多ければ、研削工程中に受台の最善の位置調節についての信頼できる参照値が容易に得られるので、この種のプログラム式の自動装置も同じく非常に優れた結果につながる。
【００１１】
他の有利な実施形態では、研削されるべき工作物の形状に応じて、研削工程中に工作物がその１つの端面で、定置のセンターにより回転中心で軸方向に支持され、旋回中心点としてのこのセンターを中心として上方に向かって旋回するように手順を進めることもできる。この作業方式は、たとえば、周知のとおり弁皿と弁棒とで構成される弁体について、考慮の対象になる。その場合、ただ１回の研削工程で弁皿と弁棒を研削することができる。
【００１２】
研削が完了した工作物の精度に求められる要求が特別に高いときは、受台の高さ設定および／または傾斜位置に加えて、研削車と調整車の間隔も、作業的に最善に調整されるように自動的に変更されることを意図することができる。調整車および／または研削車は、多くの場合、すでにもともと位置調節可能な主軸台キャリッジに支承されているので、この方法工学上の方策は、既存の研削盤で過大な問題なく導入することができる。
【００１３】
最後に、最後の有利な実施形態では、調整車の中心軸が水平方向に対して傾いており、この中心軸の傾斜角は、進行している研削工程に基づいて同じく自動的に調節されることが意図されていてもよい。
【００１４】
本発明は、心なし円筒研削装置も対象としている。この場合、冒頭に挙げたＤＥ３２０２３４１Ａ１に記載の装置に準じて、駆動される研削車と駆動される調整車とを備え、これらのうち少なくとも一方は、工作物の軸方向に対して横向きに位置調節可能な主軸台キャリッジに支承されており、さらに、研削車と調整車の間に介在し、少なくとも１つのアクチュエータによって高さ設定を調節可能である工作物を支持する受台を備える、心なし円筒研削装置を前提とする。
【００１５】
すでに冒頭に掲げた課題を解決するために、特に請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施する装置という観点からすると、研削工程について最善の設定が行われるように、受台のアクチュエータを研削工程中に自動的に操作する制御装置が設けられることが意図される。
【００１６】
それによって従来技術とは異なり、見積るのが難しい手作業による介入が不要となる。研削工程を厳密に制御するために現在公知となっている方法で、記憶されている経験値または算出された値を基礎として、調節工程を自動的に制御するための正確な影響量を入力することが可能だからである。
【００１７】
機械的な観点からすると、前記装置は、受台に作用し、制御装置と接続された、制御装置によって互いに独立して操作可能な２つのアクチュエータが設けられており、それにより、研削工程中に追加的に水平方向に対する受台の傾きも的確に調整可能であるように構成されるのが好ましい。
【００１８】
このとき具体的には、鉛直方向に作用する２つのアクチュエータが、受台の長手方向で間隔をおきながら受台に作用することが意図されるのが好ましい。
【００１９】
アクチュエータとしては、軸がＣＮＣ制御される調節スピンドルを考慮の対象とするのが好ましく、この場合、各々の調節スピンドルがそれ自体として制御可能である。
【００２０】
たとえば弁体のような適当な形状の工作物については、受台の長手方向で見て受台の手前に配置され、研削されるべき工作物の回転中心に合わせてアライメントされたセンターを備える台架を有することによって、本発明の装置を格別に有利に構成することができる。このように構成された装置では、研削工程中に工作物の正確な軸方向の固定が保証されるので、異なる外径にもかかわらず、研削されるべき半径方向の端面や環状面が存在している場合でも、正確な結果が得られる。
【００２１】
多くのケースについては、受台がただ１つの連続する物体であれば十分である。しかしながら、異なる直径領域をもつ回転対称な複数の物体の場合には、本発明の格別に有利な提案によれば、受台の長さのほぼ全体に達する支持体が設けられ、この支持体にアクチュエータが作用し、この支持体の上に２つまたはそれ以上の台架本体がリンク式に配置されており、これらの台架本体は、支持体の長手方向に対して横向きに延びる旋回軸を介してロッカーアームのような形式で支持体と連結されており、異なる台架高さを有している。つまり受台は多部分からなっている。リンク式に支承された台架本体によって、いろいろな外径の寸法をもつ工作物を受台の上でうまく支持し、それによって最善に研削することができる。
【００２２】
この場合、各々の台架本体がその旋回軸の両側で圧縮ばねを介して支持体に支持されていれば、簡単な方法で、自動的に生じる支持体のゼロ位置を得ることができる。
【００２３】
この実施形態は、台架本体と支持体の間にある旋回軸が、台架本体および／または支持体の側で、支持体に対して垂直に延びる、初期荷重をかけられた軸受で支承されることによって、さらに最適化することができる。このようにして、段差のある異なる直径をもつ工作物でさえ研削することができるように、多部分からなる受台を適合化することが可能である。それにより、受台の装備転換をすることなく、パートファミリー全体を同一の研削盤で研削することが可能となる。
【００２４】
制御に関しては、さらに他の提案による本発明の装置は、受台に測定装置が付属しており、この測定装置によって研削工程中に直径、および／または円形からの工作物輪郭の誤差が測定され、測定装置は評価ユニットと接続されており、この評価ユニットはさらに制御信号を転送するために制御装置と接続されていることによって、格別に有利に構成される。
【００２５】
あるいは、大量生産に格別に良く適している簡素な本発明の装置の実施形態の要諦は、制御装置がプログラムユニットと接続されており、このプログラムユニットは、時間依存的な動作プログラムに基づいて、特定の工作物タイプを研削するために必要な制御信号を制御ユニットに供給し、このタイプのそれぞれ個々の工作物についてこれを反復することであり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、図面に示されている実施例を参照しながら、本発明についてさらに詳しく説明する。
【００２７】
図１には、センタレス研削とも呼ばれる心なし円筒研削の工程が模式的に示されている。ここでは、研削車１と調整車２は実質的に軸平行に相並んで配置されている。工作物３は、耐磨耗性の被覆５を備える受台４の上にある。受台４は、二重矢印６で図示しているように、工作機械テーブル１０に対して高さを調節可能である。符号７，８および９は工作物３、研削車１、および調整車２の中心軸を示しており、すなわち、これらの回転軸でもある。
【００２８】
工作物３を回転させることができるようにするには、調整車２を回転駆動しなければならず、すなわち、調整車は中心軸９を中心として回転する。その外径が工作物３と接触することで、工作物の回転が成立する。工作物表面を研削するために、研削車１も同じく中心軸８を中心として回転する。砥石車１と調整車２の回転方向は、湾曲した方向矢印１１および１２で図示されている。心なし円筒研削をする通常の公知の機械では、研削車１はワークスピンドル台に収容され、調整車２は調整車スピンドル台に収容されている。一方または両方の主軸台は、ｘ方向へスライド可能なように、共通の工作機械テーブル１０に取り付けられていてよい。ｘ方向とは、周知のとおり、工作物の長軸に対して横向きに延びる方向である。このような種類の主軸台の実施形態、および砥石の駆動装置は当業者には周知であり、したがって詳しくは図示していない。
【００２９】
受台４の上の工作物３の位置は、図１の模式図から推測されるほど明確に定義することはできない。すなわち、調整車２は送りを実現するために、水平方向から若干傾いた軸で配置されていなくてはならない。それに伴い、工作物も下方に向かって若干斜めになり、このことは、受台の傾斜位置によって補償することができる。寸法安定的で輪郭が正確に研削された面を成立させるには、工作物が、砥石車１と調整車２と受台４との間できわめて特定の位置を占めていなくてはならない。しかし、研削工程の開始時にはそのように正確に設定されていた位置も、研削工程の結果として工作物の直径や輪郭が変化すると、再び急速に変化する。このことは特に、短時間のうちに著しい削り取りが実現される、現在通常用いられているＣＢＮ研削盤について当てはまる。
【００３０】
その対応策の要諦は、最善の状況が再び回復されて工作物が円筒研削されるまで、研削工程中に受台をさらに持ち上げ、その傾斜位置も修正することにある。
【００３１】
そこで図２は、研削工程中の受台の位置調節がどのように進行するかを、図１の断面図を使って説明している。そのために受台４と工作物３は、工作機械テーブル１０に支持された２つのアクチュエータ１５および１６の上に載置されている。これらのアクチュエータは、受台４の長手方向で互いに離間されている。図示した実施形態では、アクチュエータはＣＮＣ制御される軸を備える調節スピンドルで構成されており、各々の調節スピンドルがそれ自体として制御可能である。上方へと向かう受台の平行移動は、両方の調節スピンドルが同期して制御されることによって生成することができる。これに加えて、水平方向に対して角度αだけ受台４の傾斜が必要なときは、アクチュエータ１６をアクチュエータ１５よりも大きく位置調節しなければならない。アクチュエータの調節方向は、図２では二重矢印１３および１４で図示している。
【００３２】
図３も、図１のＡ−Ａ断面に沿った図面を示している。ここでの工作物は、周知のとおり弁皿１９を備える弁棒１８からなる弁体１７である。弁体１７はこの場合にも受台４の上に載置されているが、ここでは工作機械テーブル１０に台架２１がネジ２２によって追加的に取り付けられており、この台架２１にセンター２０が構成されている。このセンター２０に弁体１７が、弁皿１９のところにある前側の端面で支持されている。このようにして、弁座にある斜面の研削から生じる軸方向の研削力の影響のもとで、弁体１７が軸方向へ研削ゾーンから外に出るという事態が起こらない。
【００３３】
センター２０の中心軸は、実質的に、研削車の中心軸と同じ高さ位置にある。弁体１７の回転軸は、台架本体が水平方向に位置していれば、センター２０の中心軸２３にほぼ相当している。
【００３４】
このような状況が、図３の矢印Ｂに相当する図面を含む図４にさらに良く示されている。
【００３５】
図５は、多部分から施工された受台２４を説明する図である。この受台は、まず、図２に示す受台と同じ形式で２つのアクチュエータ１５および１６を介して工作機械テーブル１０に支持された支持体２５で構成されている。これらのアクチュエータ１５および１６の異なる位置調節により、この場合にも支持体２５の傾斜位置を実現することができる。しかしながら、支持体２５の上に２つの台架本体２６，２７がリンク式に配置されているという点が相違している。そのために、支持体の長軸に対して横向きに延びる旋回軸２８，２９が設けられている。それによって台架本体２６，２７は、ロッカーアームのような形式で支持体２５と連結されており、その旋回運動が円形の矢印３５および３６で図示されている。それぞれの台架本体は異なる台架高さを有することができる。
【００３６】
台架本体２６，２７はそれぞれの旋回軸の両側で、圧縮ばね３０，３１ないし３２，３３を介して支持体２５に支持されている。それにより、支持体２５，２６の考えられる振子運動に対して簡単な方法でゼロ位置が生じる。
【００３７】
この構成では、台架本体２６，２７は、工作物直径が目標寸法から外れている工作物に合わせて、ある程度まで適合化することができる。研削工程中には、ばね力が重なり合う、台架本体に作用するプロセス力によって、振子運動が補償される。
【００３８】
図５に示す多部分からなる受台のさらに他の利点は、この受台の上で、台架本体２６，２７の振子運動によって、異なる直径をもつ工作物を研削できるという点にある。それにより、受台の装備転換をすることなく、パートファミリー全体を同一の機械で研削することが可能である。台架本体２６，２７と支持体２５の間にある旋回軸２８，２９を、両方のアクチュエータ１５，１６による位置調節によって異なる高さ位置へ移すことで、比較的大きな直径差でも補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】心なし円筒研削の基本的な工程を示しており、工作機械テーブル、受台、ならびに研削車と調整車が、工作物とともに模式的にのみ図示されている。
【図２】２つのアクチュエータによる受台の位置調節を示す、図１のＡ−Ａ線に沿った模式図である。
【図３】異なる直径領域をもつ回転対称な工作物の研削を示す、同じく図１のＡ−Ａ断面に沿った図である。
【図４】図３の矢印Ｂから見た図である。
【図５】多部分からなる受台の原理を説明する、図１のＡ−Ａ断面に沿った図である。

Claims (17)

1. 回転対称な工作物（３）が研削工程のときに砥石車（１）と調整車（２）と受板（４）との間にあり、砥石車（１）と調整車（２）の間隔、ならびに受板（４）の高さ設定を研削工程中に的確に変更可能である、心なし円筒研削方法であって、
   受台（４）の高さ設定および／または傾斜位置が、進行している研削工程に基づいて研削工程中に、作業的に最善の設定になるように変更されることを特徴とする、方法。
2. 研削工程中に工作物（３）の輪郭が測定工学的に検出され、受台（４）が測定結果に基づいて位置調節される、請求項１に記載の方法。
3. 工作物（３）の直径が連続的に、またはインターバルをおいて測定される、請求項２に記載の方法。
4. 研削工程中に工作物輪郭の円形からの誤差が継続的に測定され、誤差の特定の値を超えると、この誤差を取り除くように受台（４）の高さ設定および／または傾斜位置が変更される、請求項２または３に記載の方法。
5. 特定の工作物タイプに必要な変更を考慮し、研削時間に依存して進行して、それぞれ個々の工作物（３）について反復される所定の動作プログラムによって、受台（４）の高さ設定および／または傾斜位置が制御される、請求項１に記載の方法。
6. 研削工程中に工作物（３）がその１つの端面で定置のセンター（２０）により回転中心で軸方向に支持され、旋回中心点としてのこのセンターを中心として上方に向かって旋回する、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 受台（４）の高さ設定および／または傾斜位置に加えて、砥石車（１）と調整車（２）の間隔も、作業的に最善の設定になるように自動的に変更される、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 調整車（２）の中心軸（９）が水平方向に対して傾いており、中心軸（９）の傾斜角は、進行している研削工程に基づいて同じく自動的に調節される、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
9. 駆動される研削車（１）と駆動される調整車（２）とを備え、これらのうち少なくとも一方は、工作物（３）の軸方向に対して横向きに位置調節可能な主軸台キャリッジに支承されており、さらに、研削車（１）と調整車（２）の間に介在し、少なくとも１つのアクチュエータ（１５，１６）によって高さ設定を調節可能である工作物（３）を支持する受台（４）を備える、特に請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するための心なし円筒研削装置であって、研削工程について最善の設定が行われるように、受台（４）のアクチュエータ（１５，１６）を研削工程中に自動的に操作する制御装置が設けられる、装置。
10. 受台（４）に作用し、制御装置と接続されており、制御装置によって互いに独立して操作可能な２つのアクチュエータ（１５，１６）が設けられており、それによって研削工程中に、水平方向に対する受台（４）の傾きも追加的に的確に調整可能である、請求項９に記載の装置。
11. 受台（４）の長手方向で離間して受台に作用する、鉛直方向に働く２つのアクチュエータ（１５，１６）を備える、請求項１０に記載の装置。
12. アクチュエータ（１５，１６）として、軸がＣＮＣ制御される調節スピンドルが設けられており、各々の調節スピンドルはそれ自体として制御可能である、請求項９〜１１のいずれかに記載の装置。
13. 受台（４）の長手方向で見て受台の手前に配置され、研削されるべき工作物の回転中心に合わせてアライメントされたセンター（２０）を備える台架（２１）を有する、請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
14. 受台（２４）の長さのほぼ全体に達する支持体（２５）が設けられており、この支持体にアクチュエータ（１５，１６）が作用し、この支持体（２５）の上には２つまたはそれ以上の台架本体（２６，２７）がリンク式に配置されており、これらの台架本体は、支持体（２５）の長手方向に対して横向きに延びる旋回軸（２８，２９）を介してロッカーアームのような形式で支持体（２５）と連結されており、異なる台架高さを有する、請求項１０〜１３のいずれかに記載の装置。
15. 各々の台架本体（２６，２７）がその旋回軸（２８，２９）の両側で圧縮ばね（３０，３１；３２，３３）を介して支持体（２５）に支持されている、請求項１４に記載の装置。
16. 受台に測定装置が付属しており、この測定装置により、研削工程中に直径、および／または円形からの工作物輪郭の誤差が測定され、前記測定装置は評価ユニットと接続されており、この評価ユニットはさらに制御信号を転送するために制御装置と接続されている、請求項９〜１５のいずれかに記載の装置。
17. 制御装置がプログラムユニットと接続されており、このプログラムユニットは、時間依存的な動作プログラムに基づいて、特定の工作物タイプの研削をするために必要な制御信号を制御ユニットに供給し、このタイプのそれぞれ個々の工作物についてこれを反復する、請求項９〜１５のいずれかに記載の装置。