JP2005262331A - 研削盤、工作物の位相決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 工作物をクランプすることなく片持ちで位相決めできる研削盤を提供する。
【解決手段】 図３（Ａ）に示す投入状態では、軸心Ｃとクランクピン５２のセンターＰＣとは位相的にずれた位置にある。図３（Ｂ）に示すように基準金４２を前進させて基準位置まで送る。図３（Ｃ）に示すように、クランクシャフト５０を僅かに回転し、クランクピン５２を基準金４２へ押し当てることで、軸心Ｃにクランクピン５２のセンターＰＣを位相合わせする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、軸心を構成する主軸とセンタとの間に工作物を保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心した工作物の部位を研削する研削盤及び該研削盤での工作物の位相決め方法に関するものである。

従来より、クランクピンを加工する研削盤では、軸心を構成する主軸とセンタとの間にクランクシャフトを保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心したクランクピンを研削している。クランクピンの研磨に関しては特許文献１、特許文献２、特許文献３等がある。

ここで、軸心から偏心したクランクピンを研削するためには、クランクピンを軸心に対して位相合わせする必要がある。この位相合わせは、図８に示すような装置を用いて行っていた。図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、従来技術に係るクランクピンの位相合わせの説明図であり、クランクシャフトの軸方向断面を示している。最初に、クランクシャフト５０は、図示しない投入装置により投入され、図８（Ａ）に示すように図示しない主軸及び心押台のセンタで軸心Ｃに支持され、軸心Ｃとクランクピン５２のセンターＰＣとは位相的にずれた位置にある。先ず、図８（Ｂ）に示すように基準金１４２を旋回させて基準位置まで送る。そして、図８（Ｃ）に示すように旋回アーム１４４を旋回させ、クランクピン５２を基準金１４２へ押し当てることで、軸心Ｃにクランクピン５２のセンターＰＣを位相合わせする。軸心Ｃとクランクピン５２のセンターＰＣとの距離ＰＳがピンストロークである。

図８（Ｄ）、図８（Ｅ）、図８（Ｆ）は、クランクピンの研削の説明図である。まず、図８（Ｄ）に示すように基準金１４２及び旋回アーム１４４を後退させた後、砥石車２９を切り込み方向へ送ってクランクピン５２へ当接させ、クランクシャフト５０を軸心Ｃを中心に回転させる。図８（Ｅ）及び図８（Ｆ）に示すように、クランクシャフト５０の回転に対応させて砥石車２９を切り込み方向へ動かすことで軸心Ｃから偏心したクランクピン５２を研削する。
特開２００１−１０５２８９号公報 特開２０００−２１８５３１号公報 特開２０００−１２７０３８号公報

しかしながら、上述したように基準金１４２と旋回アーム１４４との一対のクランプ装置を用いているため、アームを旋回させる機構が複雑であった。また、研削中に邪魔に成らない位置まで基準金１４２及び旋回アーム１４４を後退させるためには大きなスペースが必要となった。更に、クランプにより位相基準位置に位置決めするため、クランクピン５２の径毎に基準金１４２及び旋回アーム１４４を用意しておき、交換する必要があり、段取り替えが多くなるという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、工作物をクランプすることなく片持ちで位相決めできる研削盤及び工作物の位相決め方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、軸心を構成する主軸とセンタとの間に工作物を保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心した工作物の部位を研削する研削盤において：
軸心に回動可能に支持された工作物の部位に当接して、当該工作物の部位を位相基準位置に位置決めする基準部材と；
軸心に支持された前記工作物を回転させて、前記工作物の部位を前記基準部材に当接させる位相決め手段と；
前記位相決め手段により決められた前記位相基準位置に基づき前記工作物の部位を加工する加工手段と；を備えることを技術的特徴とする。

請求項２の発明は、軸心を構成する主軸とセンタとの間にクランクシャフトを保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心したクランクピンを研削する研削盤において：
軸心に回動可能に支持されたクランクシャフトのクランクピンに当接して、当該クランクピンを位相基準位置に位置決めする基準部材と；
軸心に支持された前記クランクシャフトを回転させて、前記クランクピンを前記基準部材に当接させる位相決め手段と；
前記位相決め手段により決められた前記位相基準位置に基づき前記クランクピンを加工する加工手段と；を備えることを技術的特徴とする。

請求項５の発明は、軸心を構成する主軸とセンタとの間に工作物を保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心した工作物の部位を研削する研削盤での工作物の位相決め方法において：
工作物の部位を位相基準位置に位置決めする基準部材を、位相基準位置に位置させるステップと；
軸心に支持された前記工作物を回転させて、前記工作物の部位を前記基準部材に当接させ、該工作物の部位を前記位相基準位置に位置決めするステップと；
前記位相基準位置に基づき前記工作物の部位を加工するステップと；から成ることを技術的特徴とする。

請求項１の研削盤では、位相決め手段により軸心に支持された工作物を回転させて、工作物の部位を基準部材に当接させ、位相基準位置に位置決めする。そして、加工手段が、位相基準位置に位置決めされた工作物の部位を加工する。工作物の部位を位相基準位置に位置決めすることを、１の基準部材で行うことができ、従来技術のようにクランプすることが不要となるため、研削盤を廉価に構成でき、また、クランプ装置のクランプ・アンクランプを可能にする分のスペースを無くすことができる。

請求項２の研削盤では、位相決め手段により軸心に支持されたクランクシャフトを回転させて、クランクピンを基準部材に当接させ、位相基準位置に位置決めする。そして、加工手段が、位相基準位置に位置決められたクランクピンを加工する。クランクピンを位相基準位置に位置決めすることを、１の基準部材で行うことができ、従来技術のようにクランプすることが不要となるため、研削盤を廉価に構成でき、また、クランプ装置のクランプ・アンクランプを可能にする分のスペースを無くすことができる。更に、種々の径のクランクピンを、１の基準部材で位相決めすることが可能になり、クランプ装置の取り替えが不要となる。

請求項３の研削盤では、クランクシャフトを回転させてクランクピンを基準部材に当接させたことを、クランクシャフトを回転させるモータの電流に基づき検出するため、適切にクランクピンを位相決めすることができる。

請求項４の研削盤では、主軸に対して滑り可能な状態でクランクシャフトを回転させてクランクピンを基準部材に当接させた後、該クランクシャフトを当該主軸に対して滑り不可能な状態にする。このため、適切にクランクピンを位相決めすることができる。

請求項５の工作物の位相決め方法では、工作物の部位を位相基準位置に位置決めする基準部材を、位相基準位置に位置させ、軸心に支持された工作物を回転させて、工作物の部位を基準部材に当接させ、該工作物の部位を位相基準位置に位置決めし、位相基準位置に基づき工作物の部位を加工する。このため、工作物の部位を位相基準位置に位置決めすることを、１の基準部材で行うことができ、従来技術のようにクランプすることが不要となるため、研削盤を廉価に構成でき、また、クランプ装置のクランプ・アンクランプを可能にする分のスペースを無くすことができる。

[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態に係る研削盤２０を示している。研削盤２０はベッド２２を有し、ベッド２２上には、工作物テーブル２３がＺ軸方向（トラバース軸）に移動可能に設置され、この工作物テーブル２３は、サーボモータ２４および該サーボモータ２４により回転される送りねじ（図示せず）によってＺ軸方向に移動される。

工作物テーブル２３上には、主軸台２５および心押台２６が左右に対向設置されており、この主軸台２５と心押台２６との間には、主軸台２５の主軸２５ａに設けたチャック２５ｂと心押台２６に設けたセンタ２６ａとによりクランクシャフト５０の両端が支持されている。主軸２５ａは、主軸モータ２５Ｍにより回動される。

図１において、砥石台２７は、ベッド２２上に工作物テーブル２３の移動方向と直角なＸ軸方向（切り込み方向）に移動可能に設置されており、ベッド２２に固定されたサーボモータ２８および該サーボモータ２８により回転される送りねじ（図示せず）によりＸ軸方向に移動される。砥石台２７には、クランクシャフト５０を研削する砥石車２９と砥石車２９を駆動するインバータモータ３０とが取り付けられている。数値制御装置１００が駆動装置１０２を介して上記各モータを制御する。

図２に図１中のクランクシャフト５０を拡大して示す。クランクシャフト５０は、ジャナル５６とカウンタウエイト５４とクランクピン５２とから成る。図１中に示す砥石車２９と対向する位置には、クランクシャフト５０のクランクピン５２を位相基準位置に位置決めするための基準金４２を進退させる基準金装置４０が備えられている。基準金装置４０は、ロッド４４を進退させることで基準金４２を前進、後退させる。基準金装置４０は、数値制御装置１００が駆動装置１０２を介して制御する。

図３は、第１実施形態に係る研削盤でのクランクピン５２の位相基準位置への位置あわせの説明図である。図３は、図２中のＡ−Ａ断面に相当する。
図３（Ａ）は、クランクシャフト５０が図示しない搬入装置により搬入された状態を示す。図３（Ａ）に示すように主軸２５ａ及び心押台２６のセンタ２６ａ（図２参照）で軸心Ｃに支持される。この投入状態では、軸心Ｃとクランクピン５２のセンターＰＣとは位相的にずれた位置にある。先ず、図３（Ｂ）に示すように基準金４２を前進させて基準位置まで送る。そして、図３（Ｃ）に示すように、図１中の示す主軸モータ２５Ｍを駆動しクランクシャフト５０を僅かに回転させ、クランクピン５２を基準金４２へ押し当てることで、軸心Ｃにクランクピン５２のセンターＰＣを位相合わせする。ここでは、主軸モータ２５Ｍの巻線電流を監視し、主軸モータ２５Ｍがロック状態になり過電流が流れた際に、クランクピン５２が基準金４２に当たったと判断する。第１実施形態では、クランクシャフト５０を回転させてクランクピン５２を基準金４２に当接させたことを、主軸モータ２５Ｍの電流に基づき検出するため、適切にクランクピン５２を位相決めすることができる。なお、軸心Ｃとクランクピン５２のセンターＰＣとの距離ＰＳがピンストロークである。

図４は、第１実施形態の研削盤でのクランクピン５２研削の工程図である。
まず、クランクシャフト５０を図示しない搬入装置で搬入する（Ｓ１２）。次に、主軸台２５の主軸２５ａを前進させ、図２に示すクランクシャフト５０のリヤ側基準孔５０ｒに嵌入させ（Ｓ１４）、心押台２６のセンタ２６ａを前進させクランクシャフト５０のフロント側基準孔５０ｆに嵌入させ（Ｓ１６）、クランクシャフト５０をＣ軸上に保持する。この後、チャック２５ｂを閉じて主軸２５ａにクランクシャフト５０を固定させる（Ｓ１８）。そして、図３（Ｂ）を参照して上述したように基準金４２を前進させて基準位置まで送る（Ｓ２０）。図３（Ｃ）を参照して上述したように図１中の示す主軸モータ２５Ｍを駆動しクランクシャフト５０を僅かに回転させ、クランクピン５２を基準金４２へ押し当てることで、軸心Ｃにクランクピン５２のセンターＰＣを位相合わせする（Ｓ２２）。上述したように主軸モータ２５Ｍの巻線電流を監視し、主軸モータ２５Ｍがロック状態になり過電流が流れた際に、クランクピン５２が基準金４２に当たったと判断し、主軸モータ２５Ｍへの通電を一旦停止する。そして、基準金４２を後退させる（Ｓ２４）。以上により位相基準位置への位置決めが終わり、図８（Ｄ）、図８（Ｅ）、図８（Ｆ）を参照して上述した従来技術と同様に、クランクシャフト５０の回転に対応させて砥石車２９を切り込み方向へ動かすことで軸心Ｃから偏心したクランクピン５２を研削する（Ｓ２６）。

第１実施形態の研削盤及び工作物の位相決め方法では、クランクピン５２を位相基準位置に位置決めすることを、１の基準金４２で行うことができ、図８（Ａ）を参照して上述した従来技術のように一対のアームでクランプすることが不要となるため、研削盤を廉価に構成できる。特に、２本のアーム１４２、１４４を旋回させるの対して、第１実施形態では、ロッド４４を進退させるだけの簡単な機構で済むため、コストを低減することができる。加えて、、従来技術で、研削の邪魔にならないように２本のアーム１４２、１４４を旋回させて後退させるには、大きなスペースが必要となったが、第１実施形態では、大きなスペースが必要とならない。更に、種々の径のクランクピンを、１の基準金４２で位相決めすることが可能になる。即ち、大径のクランクピン５２を位置決めする際にはクランクピン５２から後退して位置で位置決めし、小径のクランクピン５２を位置決めする際にはクランクピン５２側へ前進した位置で位置決めする。このため、従来技術で必要であったクランプ装置の取り替えが不要となる。

[第２実施形態]
第２実施形態の研削盤及び工作物の位相決め方法について図５及び図６を参照して説明する。なお、第２実施形態の研削盤の機械的構成は、図１を参照して上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
図５は、第２実施形態の研削盤でのクランクシャフト５０の支持を示す説明図である。第１実施形態では、チャック２５ｂを閉じて主軸２５ａにクランクシャフト５０を固定させた状態で、図３（Ｃ）を参照して上述したようにクランクシャフト５０を回転させた。これに対して、第２実施形態では、図５中に示すように、チャック２５ｂを開いた状態、即ち、主軸２５ａに対して滑り可能な状態でクランクシャフト５０を回転させてクランクピン５２を基準金４２に当接させ、位相基準位置にクランクピン５２を位置決めする。その後、チャック２５ｂでクランクシャフト５０をクランプすることで、該クランクシャフト５０を主軸２５ａに対して滑り不可能な状態にする。第２実施形態では、主軸モータ２５Ｍの電流を検出することなく、適切にクランクピン５２を位相決めすることができる。

図６は、第２実施形態の研削盤でのクランクピン５２研削の工程図である。クランクシャフト５０を回転させる点において、第２実施形態はは第１実施形態と同様であるため、図３を参照して説明する。
まず、クランクシャフト５０を図示しない搬入装置で搬入する（Ｓ１２）。主軸台２５の主軸２５ａを前進させ、図２に示すクランクシャフト５０のリヤ側基準孔５０ｒに嵌入させ（Ｓ１４）、心押台２６のセンタ２６ａを前進させクランクシャフト５０のフロント側基準孔５０ｆに嵌入させ（Ｓ１６）、クランクシャフト５０をＣ軸上に、主軸２５ａに対して滑り可能な状態で保持する。そして、図３（Ｂ）に示すように基準金４２を前進させて基準位置まで送る（Ｓ１８）。図３（Ｃ）に示すように図１中の示す主軸モータ２５Ｍを駆動してクランクシャフト５０を僅かに回転させ、クランクピン５２を基準金４２へ押し当てることで、軸心Ｃにクランクピン５２のセンターＰＣを位相合わせする（Ｓ２１）。そして、チャック２５ｂを閉じて主軸２５ａにクランクシャフト５０を固定させる（Ｓ２３）。最後に、基準金４２を後退させる（Ｓ２４）。以上により位相基準位置への位置決めが終わり、図８（Ｄ）、図８（Ｅ）、図８（Ｆ）を参照して上述した従来技術と同様に、クランクシャフト５０の回転に対応させて砥石車２９を切り込み方向へ動かすことで軸心Ｃから偏心したクランクピン５２を研削する（Ｓ２６）。

[第３実施形態]
引き続き、第３実施形態に係る研削盤について説明する。第１、第２実施形態では、研削盤は、クランクピン５２を研削した。これに対して、第３実施形態では、カムシャフトを研削する。なお、第３実施形態の研削盤の構成は、図１を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係る研削盤でのカムシャフト６０の位相基準位置への位置あわせの説明図である。
図７（Ａ）は、ここで、カムシャフト６０が図示しない搬入装置により搬入された状態を示す。図中に示すように主軸２５ａ及び心押台２６のセンタ２６ａ（図２参照）で軸心Ｃに支持される。この投入状態では、軸心Ｃとカムシャフト６０の先端部６０Ｔとは位相的にずれた位置にある。先ず、図７（Ｂ）に示すように基準金４２を前進させて基準位置まで送る。そして、図７（Ｃ）に示すように、主軸モータ２５Ｍを駆動してカムシャフト６０を僅かに回転させ、カムシャフト６０を基準金４２へ押し当てることで、軸心Ｃにカムシャフト６０の先端部６０Ｔを位相合わせする。第３実施形態では、第１実施形態と同様に主軸モータＭの巻線電流を監視し、主軸モータ２５Ｍがロック状態になり過電流が流れた際に、カムシャフト６０が基準金４２に当たったと判断する。

上述した実施形態では、クランクシャフト５０及びカムシャフト６０の位相基準位置への位置合わせについて説明したが、本発明の研削盤、工作物の位相決め方法は、軸心から偏心した研削部位を有する種々の工作物に適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る研削盤の構成を示す構成図である。 図１中のクランクシャフト５０を拡大して示す説明図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、第１実施形態に係る研削盤でのクランクピンの位相合わせの説明図である。 第１実施形態の研削盤でのクランクピン研削の工程を示す工程図である。 第２実施形態に係る研削盤でのクランクシャフトの支持状態を示す説明図である。 第２実施形態の研削盤でのクランクピン研削の工程を示す工程図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は、第３実施形態に係る研削盤でのカムの位相合わせの説明図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、従来技術に係るクランクピンの位相合わせの説明図であり、図８（Ｄ）、図８（Ｅ）、図８（Ｆ）は、クランクピンの研削の説明図である。

符号の説明

２０ 研削盤
２５ 主軸台
２５ａ 主軸
２６ 心押台
２６ａ センタ
２７ 砥石台
２８ サーボモータ
２９ 砥石車
４０ 定寸装置
５０ クランクシャフト
５２ クランクピン
６０ カムシャフト

Claims (5)

1. 軸心を構成する主軸とセンタとの間に工作物を保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心した工作物の部位を研削する研削盤において：
   軸心に回動可能に支持された工作物の部位に当接して、当該工作物の部位を位相基準位置に位置決めする基準部材と；
   軸心に支持された前記工作物を回転させて、前記工作物の部位を前記基準部材に当接させる位相決め手段と；
   前記位相決め手段により決められた前記位相基準位置に基づき前記工作物の部位を加工する加工手段と；を備えることを特徴とする研削盤。
2. 軸心を構成する主軸とセンタとの間にクランクシャフトを保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心したクランクピンを研削する研削盤において：
   軸心に回動可能に支持されたクランクシャフトのクランクピンに当接して、当該クランクピンを位相基準位置に位置決めする基準部材と；
   軸心に支持された前記クランクシャフトを回転させて、前記クランクピンを前記基準部材に当接させる位相決め手段と；
   前記位相決め手段により決められた前記位相基準位置に基づき前記クランクピンを加工する加工手段と；を備えることを特徴とする研削盤。
3. 前記位相決め手段は、前記クランクシャフトを回転させて前記クランクピンを前記基準部材に当接させたことを、前記クランクシャフトを回転させるモータの電流に基づき検出することを特徴とする請求項２の研削盤。
4. 前記位相決め手段は、前記主軸に対して滑り可能な状態で前記クランクシャフトを回転させて前記クランクピンを前記基準部材に当接させた後、該クランクシャフトを当該主軸に対して滑り不可能な状態にすることを特徴とする請求項２の研削盤。
5. 軸心を構成する主軸とセンタとの間に工作物を保持して回転させると共に、この回転に対応させて砥石を切り込み方向へ動かすことで軸心から偏心した工作物の部位を研削する研削盤での工作物の位相決め方法において：
   工作物の部位を位相基準位置に位置決めする基準部材を、位相基準位置に位置させるステップと；
   軸心に支持された前記工作物を回転させて、前記工作物の部位を前記基準部材に当接させ、該工作物の部位を前記位相基準位置に位置決めするステップと；
   前記位相基準位置に基づき前記工作物の部位を加工するステップと；から成ることを特徴とする工作物の位相決め方法。

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