JP2011510826A - 外部円筒研削によってクランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングを研削するための方法ならびにその方法を実行するための装置 - Google Patents

Abstract

クランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングの円筒研削において、ロッドベアリングはメインベアリングの前に研削される。これの利点は、主にロッドベアリングの研削中において研削された材料の除去のため生ずることが避けられない変形が考慮され、再び、メインベアリングの研削中に、補償される、という点である。ロッドベアリングはＣＮＣ制御を介してピンチェイス研削法において研削され、クランクシャフトはそのプロセスにおいて回転軸において保持され、前記軸は、機械加工されるのみであるクランクシャフトメインベアリングの長手方向範囲における２つのベアリング点により規定される。前記実際の回転軸におけるクランクシャフトの規定幾何学的長手軸からの偏差が、ピンチェイス研削法において、研削機械のコンピュータにより考慮される。仕上げ研削されたロッドベアリングは、クランクシャフトの規定幾何学的長手軸に従って厳密に切削されたであろうメインベアリングと厳密な関係を有する。

Description

この発明はクランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングを外部円筒研削によって研削するための方法に関する。

鋼または鋳造された材料からなるクランクシャフトはモータ車両の内燃機関のために大量生産されている。ここで重要な要素は、経済的な大量生産に加えて、特に、直径、真円度および中心度に関する考えられ得る最も高い精度である。したがって、前記種類の研削方法に対して非常に大きな要求がある。ＥＰ １ １８１ １３２ Ｂ１によると、研削結果は、クランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングがある非常に特定的なシーケンスで研削されることによって改善され得ることが既に認識されている。

これは、応力の開放がクランクシャフトの研削中に生ずるためであり、クランクシャフトは、まず最初に、チップ除去によって機械加工されるのみであり、そしてこれらの応力は研削中にクランクシャフトの半加工品の変形に至る。ロッドベアリングの研削後の変形は特に著しい。したがって、ＥＰ １ １８１ １３２ Ｂ１によれば、ロッドベアリングを早い段階でできるだけ仕上げ研削することが提案されている。その命令は、したがって、まず最初にメインベアリングを粗研削するよう出され、次いで、ロッドベアリングを粗く、そして仕上げ研削するように出され、最後に、メインベアリングを仕上げ研削するよう出される。この公知の方法は、ロッドベアリングの研削に始まるクランクシャフトの変形が、一部、再び、メインベアリングの仕上げ研削中に除去され得るという利点を有する。加えて、この公知の方法は、クランクシャフトの１回のセットアップで実行され得る。この公知の方法においては、研削はメインベアリングの粗研削で始まり、クランクシャフトは、ロッドベアリングを研削するために、精密に規定された回転軸、つまりそれの規定幾何学的長手軸においてクランプ締めされる。この規定幾何学的長手軸は、ロッドベアリングの機械加工のための基準軸から利用可能でなければならない。仕上げ研削されたクランクシャフトにおいて、メインベアリング、およびそれらメインベアリングと同心円上に配置されたクランクシャフトの他の領域も、直径、真円度、真の回転状態および中心度に関し、クランクシャフトの規定幾何学的長手軸に厳密に従って向き付けられなければならない。同じことがクランクジャーナルの中心線にも当てはまり、なぜなら、これもまた、ロッドベアリングのための規定幾何学的長手軸であるからである。

この目的のため、存在する幾何学的長手軸は、クランクシャフトの端面におけるセンタリングボアによって確立される。クランクシャフトは、そのセンタリングボアの中心間においてクランプ締めされ、駆動装置によって回転するよう駆動される。この種のクランプ締めは、ある軸方向圧力がクランクシャフトにかけられなければならないという不利な点を有し、その結果、さらなる変形の危険性があり、なぜならば、クランクシャフトは軸方向圧力の影響で曲がるからである。したがって、１つ以上の安定した支えをさらに置くことが必要である。

軸方向の引っ張りを、クランクシャフトに対し、後者のクランプ締め中にかける試みも既になされてきた。しかしながら、ＥＰ １ １８１ １３２ Ｂ１によれば、その方法の第１段階中にさらなる変形が生じ得るという不利な点が依然としてある。最適な研削結果は、ここでも、結果として、より困難とされ；加えて、この公知の方法は、したがって、ここでも、より複雑なものとなる。

したがって、この発明の目的は、クランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングを研削するための方法を、研削結果の精度が依然として経済的な手順でさらに改善されるような態様で改善することである。

この目的は請求項１の特徴のすべてをそれらの全体において有する方法により達成される。

メインベアリングおよびロッドベアリングを研削するためのこの発明に従う方法は、クランクシャフトのすべてのロッドベアリングは、第１の方法段階において、ＣＮＣ制御される外部円筒研削によって、仕上げサイズに既に研削されているという利点を有する。経験から、クランクシャフトの最も大きな変形は、応力の開放から始まるが、それは、したがって、研削のまさに開始において生ずることが示される。その後、クランクシャフトにおける応力は完全に取除かれ、さらなる認識可能な歪みはもはや生じない。その後においてのみ、メインベアリングの研削が開始され、そこにおいては、補正に対する最も大きな可能性が依然としてある。メインベアリングそれら自体を研削する間には、ロッドベアリングを研削する間においてよりもさらに小さな変形が生ずる。

この発明は、この結果の達成を、ロッドベアリングの研削中において、規定幾何学的長手軸の周りにおけるクランクシャフトの回転を既になしで済ませることにより、驚くべき態様で達成する。この長手軸は、もちろん公知であり、クランクシャフトの端面に位置するセンタリングボアによって確立される。しかしながら、クランクシャフトは、メインベアリングの共通の長手方向範囲において互いからある距離にある２つの未研削のベアリング点にてクランプ締めされる。このクランプ締めは、たとえば、シェルチャックによって達成されるが、それらは２つの未研削のベアリング点を含み、常にクランクシャフトに軸方向圧力をかけない。これら２つのベアリング点は実際の回転軸を規定し、それの、クランクシャフトの規定幾何学的長手軸からの偏差は、測定によりわかる。この偏差は、補正関数として、ロッドベアリングの研削中において、ＣＮＣ制御のコンピュータにおいて考慮される。仕上げ研削されたロッドベアリングは、そのとき、クランクシャフトの規定幾何学的長手軸に従って厳密に研削されるであろうクランクシャフトのメインベアリングに対して厳密な関係を有する。

ロッドベアリングの仕上げ研削に続いて、クランクシャフトのセットアップが変更され、第２のセットアップが準備され、クランクシャフトはその軸方向端部においてクランプ締めされ、その規定幾何学的長手軸の周りを回転するよう駆動される；この第２のセットアップにおいては、すべてのメインベアリングは外部円筒研削によって仕上げサイズに研削される。

この発明に従う方法においては、単一のセットアップにおける研削はしたがって行なわれない。しかしながら、この不利な点は、直径、真円度、真の回転状態および中心度に関する研削結果におけるより高い精度によって容易に補償される。出願人による比較試験は、今までは、０．０５ｍｍ前後であった、従来のクランクシャフトの中央メインベアリングにおける真の回転状態公差は、この発明に従う方法によって、約０．０３ｍｍに改善され得ることを示した。

この発明に従う方法の有利な構成は請求項２〜１３において明記される。
請求項２に記載されるように、クランクシャフトの半加工品はチップ除去により前機械加工され、次いで、第１のセットアップに対して与えられる前機械加工されたベアリング点は、直径、真円度および中心度に関し測定され、ロッドベアリングのピンチェイス研削プロセスのために、測定値の規定幾何学的長手軸からの偏差から、補正関数が形成される、という利点を有する。

この方法の実用的な実施のため、請求項３に記載されるように、幾何学的長手軸の位置を判断するために、センタリングボアがクランクシャフトの端面に設けられる場合、有利であり、なぜならば、それらセンタリングボアにおいて、クランクシャフトは、研削機において、センタリングを行なう態様でクランプ締めされ得るからである。

さらに、請求項４に記載されるように、規定幾何学的長手軸から始まる、径方向に走る直線が、測定される値の角位置に対して基準線として確立され、クランクシャフトの端面における基準ボアがこの目的のために測定されれば、有利である。

ロッドベアリングの研削中におけるクランクシャフトのクランプ締めのための好適なベアリング点は、２つの外側メインベアリングまたはメインベアリングと同じ共通の長手方向範囲にある他の端部円筒部分である。

第１のセットアップにおいては、クランクシャフトの２つの好適なベアリング点は研削機のシェルチャックに取付けられるという有利な点があり、この結果、クランクシャフトはそれの２つの端部において回転するよう駆動される。この場合、−通常は加工物主軸台および心押し台である−クランクシャフトの２つの端部におけるドライブは、機械制御によって、厳密に同期される態様で駆動される。

ピンチェイス研削プロセスにおけるロッドベアリングの研削は単一の砥石車で実行され得、それは、粗研削から仕上げ研削まで努め、続けてさまざまなロッドベアリングにおいて用いられる。しかしながら、複数の砥石車が同時に用いられるピンチェイス研削プロセスが特に経済的である。たとえば、四気筒エンジンにおいては２つのそれぞれのロッドベアリングが規定幾何学的長手軸に関し同じ位相位置を有する。したがって、２つのそれぞれのロッドベアリングは、同時に、そしてクランクシャフトへの同じ径方向送り移動で、研削され得る。この場合、まず、２つの内側ロッドベアリング、そして次いで−２つの砥石車が離れるように軸方向に移動された後−２つの外側ロッドベアリングが研削される。２つの研削スピンドルを単一の横送り台に取付けることも可能であり、それらは、同時に用いられるが、ただし、２つのロッドベアリングに対する異なる径方向送りが異なるまたは同一の位相位置を有する状態で用いられる。

さらなる有利な構成に従うと、メインベアリングはＣＮＣ制御される態様でも研削され得る。

メインベアリングはクランクシャフトの第２のセットアップにおいて研削されるが、そこにおいては、後者は、位置決め中心と位置決め中心との間にクランプ締めされ、駆動装置により少なくともそれの加工物主軸台端部において回転するよう駆動される。駆動装置は、この場合、補償チャックからなるという有利な点があり、そのチャック顎部はまだ未研削のクランプ締め点に自動的に当接し、プロセスにおける凹凸および寸法上の偏差を補償する。そのような補償チャックは、空気圧または油圧媒体の動作に基づくものであり、公知である。位置決め中心とクランクシャフトに位置するセンタリングボアとの間における相互作用は、このとき、常に、クランクシャフトが第２のセットアップにおいてその規定幾何学的長手軸の厳密に周りを回転することを確実にする。

位置決め中心と位置決め中心との間におけるクランクシャフトのクランプ締めは、メインベアリングがロッドベアリングの後に研削される場合、研削結果に悪影響を与えない。これは、応力の開放から来るクランクシャフトの変形は今や既に完了しているからである。それらがメインベアリングの精度に影響を有する限り、これらの不精密は再びメインベアリングの仕上げ研削によって取除かれる。したがって、この発明に従う方法にとって、クランクシャフトは、第１の方法段階において、メインベアリングの共通の長手方向範囲において互いからある距離のところにある２つの未研削のベアリング点においてクランプ締めされ、クランプ締めが位置決め中心によって影響を受けないことが不可欠である。たとえば、クランクシャフトの、固定されたクランプ締めは、この場合、シェルチャックによって、軸方向圧力が前記クランクシャフトにかけられる必要なく達成される。したがって、この発明に従う方法にとって、特定された異なるクランプ締めが各場合において２つの方法段階において行なわれなければならないことが不可欠である。

第２のセットアップにおけるメインベアリングの周方向研削は、複数砥石車セットを用いた特に経済的な態様で行なわれ、その砥石車は、共通の駆動されるスピンドルに位置し、同じ直径を有する。しかしながら、第２の機械仕上げ段階を実行するのに、個々のメインベアリングに次々と送られる単一の砥石車を用いることも可能である。

クランクシャフトの設計により必要な場合には、支持部が、第２の方法段階において、１つ以上の安定した支えによって設けられ得る。

この発明は、さらに、この発明に従う方法を実行する装置も取扱う。原則的には、この発明に従う方法はある特定の装置で実行されなくてもよい。たとえば、チップ除去によって機械加工されるだけである、送られるクランクシャフト半加工品は、測定ステーションにおいて測定され、次いで、構内輸送によって第１の研削機に移され、そこで、ロッドベアリングのピンチェイス研削が行なわれる。ついで、さらなる研削機が別の場所にあってもよく、そこにおいては、ロッドベアリングにおいて仕上げ研削されるのみのクランクシャフトが今度はメインベアリングにおいて研削される。

多くの場合において、測定ステーションならびに第１および第２の研削ステーションの、共通の設置があることになる。この発明に従う方法を実行するための特に有利な装置は請求項１４に規定される。第１および第２の研削ステーションを有するある共通の研削セルは、両方の必要な研削ステーションに存在しなければならない、駆動、制御、冷却および輸送装置を経済的な態様で組合せることを可能にする。測定ステーションを直接上流に配置することもこの場合有利である。

最後に、研削動作がこの発明に従って与えられる状態において、メインベアリングおよびロッドベアリングの少なくとも直径におけるクランクシャフトの周方向研削が完了し、これ以上のさらなる研削は実行されなくてもよいことが強調されるべきである。コランダムおよびＣＢＮベースの通常の砥石車が用いられ得る。

この発明を、以下に、より詳細に、図面に示される例示的実施例を参照して説明する。

クランクシャフトの側面を示し、クランクシャフトの研削前に必要とされる測定を説明するための図である。 図１に関連する端面図である。 一例として、この発明に従う方法を実行するための装置を上から見た図である。 部分的長手方向部分において、図３に従う装置の詳細を、ロッドベアリングの研削中において示す図である。 図４にしたがう説明からのシェルチャックの端面図である。 図５に対応する長手方向部分の、シェルチャックを通る図である。 メインベアリングの、次の研削中における状態を示す図である。 図７に従う研削動作中に必要とされる補償チャックの詳細を示す図である。

クランクシャフト１の側面図を図１に示す。慣例のように、それは、チーク部２、内側メインベアリング３および外側メインベアリング４、ならびにロッドベアリング５も有する。フランジ６はクランクシャフト１の一方端に位置し、ジャーナル７は他方端に位置する。クランクシャフト１は規定幾何学的長手軸１０を有し、それは、クランクシャフト１の理論上の中心線を形成する。センタリングボア８および９は、クランクシャフト半加工品の測定が開始されるときに存在し、それらもこの規定幾何学的長手軸１０にある。

この時点において、鋼または鋳造材料からなる鋳造または鍛造されたクランクシャフト１は、まず、チップ除去によって、特に、回転、穿孔または軸回転フライス加工によって機械加工される。このプロセスにおいて、研削中に第１のセットアップに努めるベアリング点は、通常は、センターボア８および９によって確立される規定幾何学的長手軸１０に厳密にはない。本実施例では、外側メインベアリング４におけるセットアップが設けられる。前記メインベアリング４は、したがって、測定点１１、１２として用いられ、そこにおいて、直径、真円度および中心度が測定される。測定値は、各測定点１１、１２における周方向角度との関係で判断され、保存される。

各クランクシャフト１は個々に測定される。測定および保存は測定ステーション１３において行なわれるが、それは研削機の直接隣に位置し得る（図３参照）。測定値は、次いで、研削機のコンピュータに直接転送される。しかしながら、測定を研削機とは別に実行することも可能である。その場合、試験記録を含む記憶媒体が構内移送中にクランクシャフト１に取付けられる。

径方向横断面にあり２つのメインベアリング４によって規定される２つのベアリング点の中心点は、２つの測定点１１および１２において、これらの測定値に基づいて測定される。２つの中心点間の接続の結果は、第１のセットアップにおけるクランクシャフト１の回転軸である。さらに、後で位置決め中心５２、５３を第２のセットアップにおいて取付けるために、センターボア８および９においてそれぞれのテーパ１４、１５がある。

研削動作に対しては、規定幾何学的長手軸１０の中心点の径方向位置が、各クランプ締め点において、つまり２つの外側メインベアリング４において、周方向角度に関してわかっていなければならないのみならず、研削されるべきクランクシャフト１の初めの回転位置、つまり周方向角度の０位置も確立されていなければならない。この目的のため、たとえば、フランジ６の端面における基準ボア１６がクランクシャフト１の測定に続いて測定される。クランクシャフト１は、したがって、研削機に送られ、予め向き付けられた回転位置においてクランプ締めされ得る。基準ボア１６の配置は図２からわかる。基準ボア１６は、フランジ６にある固定ボア１８に加えて存在する。

図２は、どのようにして直径、真円度、真の回転状態および中心度が、点ごとに、さまざまな周方向角度について、測定点１１および１２において測定され保存されるかについてのイメージを与え得る。

図３は、この発明に従う方法を実行するための装置の例示的構成を示す。ここにおいて用いられる研削機の詳細は当業者には熟知されているので、ここでは、概略的な一般的な構成図で十分である。あるシステムを形成するよう組合される装置においては、測定ステーション１３は研削セル２１の直接隣に位置し、研削セル２１は、第１の研削ステーション２２および第２の研削ステーション２３を含む。２つの研削ステーション２２、２３は共通の機械床２４上に配置される。この機械床は、機械テーブル２５を含む（これは共通の長手軸３２の方向に移動可能なようにも構成され得る）。同様にこの共通の長手軸３２において延びるのは、測定ステーション１３に位置するときのクランクシャフトの軸方向１９である。

加工物主軸台３６および心押し台３７は、両方とも電気モータにより同期的に駆動されるものであり、第１の研削ステーション２２に属する。クランクシャフト１は加工物主軸台３６と心押し台３７との間においてクランプ締めされる。２つの研削スピンドル３０、３１が上に位置するホイールヘッド２９を有する横送り台２８も第１の研削ステーション２２に属する。

加工物主軸台３６および心押し台３７は、それらの間においてクランクシャフト１がクランプ締めされ回転するよう駆動され、同様に第２の研削ステーション２３に属する。横送り台３８は第２の研削ステーション２３に属しており、共通の駆動されるスピンドル３９において、砥石車４０を有する複数砥石車セットを担持する。砥石車は、ともに、メインベアリング３、４に向かって、後者の研削中に送られる。４１で示されるのは横送り台２８、３８の送りスピンドルのための駆動モータであり、４２で示されるのは研削屑を研削ステーション２２、２３の側方から遠ざけるカバーである。

２つの加工物主軸台２６、３６および２つの心押し台２７、３７のクランプ締めおよび駆動装置は既に述べられた共通の長手軸３２にある。長手軸３２は、同時に、研削中におけるクランクシャフト１の回転軸（Ｃ軸）である。

２つの横送り台２８、３８は、軸３４の方向、つまり共通の長手軸３２に平行に横断可能であり、加えて、ホイールヘッドは、それに垂直に、軸３３の方向（Ｘ軸）に横断可能である。砥石車３１、４０は、研削中において、クランクシャフト１に向かって、軸３３の方向に送られる。測定装置（詳細には図示されず）が、研削動作中の作動的測定のため設けられる。

この発明に従う方法を実施するためには、第１の研削ステーション２２の加工物主軸台２６および心押し台２７がシェルチャック４３を備えることが不可欠である。最初にチップ除去により機械加工され測定されたクランクシャフトがシェルチャック４３においてクランプ締めされると、それは、加工物主軸台２６および心押し台２７が駆動されているときは、その規定幾何学的軸の周りを回転せず、クランクシャフト１が測定された外側メインベアリング４により規定される回転軸５１の周りを回転する。シェルチャック４３はそれら自体を２つの規定外側メインベアリング４に適合させる。これは図４〜図６を参照してさらに詳細に説明する。

図４は、図１および図２を参照して既に記載されたように、第１の研削ステーション２２の加工物主軸台２６および心押し台２７を、クランプ締めされたクランクシャフト１とともに示す。図５は図４の断面線Ａ−Ａに沿った拡大図を示す。したがって、図５は、加工物主軸台２６を、シェルチャック４３の詳細とともに示す端面図である。図６は、図５に関連する長手軸方向断面であり、したがって、図４の拡大された部分的な図である。ここにおいて、拡大された図のため、図１および図４からわかるように、クランクシャフト４のフランジ側端部がより詳細に示されることが可能となっている。

シェルチャック４３の本質的な特徴は支持シェル４４および２つの旋回可能なチャック顎部４７である。支持シェル４４および旋回可能なチャック顎部４７はすべて加工物主軸台２６の回転部に接続される。支持シェル４４は２つの突起４５を有し、それらの上にはクランクシャフト１がその外側メインベアリング４とともに載る。２つの旋回可能なチャック顎部４７は、シェルチャック４３の、支持シェル４４に対向する側に設けられ、前記チャック顎部４７は同様に突起４７ａでクランクシャフト１の外側メインベアリング４に当接する。旋回可能なチャック顎部４７の、径方向面にある旋回方向は、５０で示される。

図５においては、その機能を理解することを容易にするためだけに、左側の旋回可能なチャック顎部４７はその上げられた位置において示され、右側のチャック顎部４７はそのチャック位置において示される。しっかりとクランプ締めされた状態においては、クランクシャフト１は、したがって、４点クランプ締めが言及されてもよいように、相対的に小さな周方向の範囲の４つの別個の周方向領域においてクランプ締めされる。

支持シェル４４から軸方向にずれた位置に設けられるのは可動イジェクタパンチ４８であり、これにより、クランクシャフト１のシェルチャック４３からの取外しを容易にする。スリーブ４９も、クランクシャフト１をその軸方向において厳密に固定するための長手方向停止部を与える。

４つの突起４５および４７ａはそれら自体を外側メインベアリング４の周囲に適合させるので、クランクシャフト１は、加工物主軸台２６および心押し台２７の回転駆動中においては、その規定幾何学的長手軸１０の周りを回転せず、シェルチャック４３の回転軸５１の周りを回転する。特に、図５から、偏心で延びる、規定幾何学的長手軸１０に属する中心点は、後者の回転中におけるシェルチャック４３の回転軸５１の周りの円形経路を記載することは明らかである。

図６は、支持シェル４３の突起４５は軸方向において相対的に狭く、たとえば、外側メインベアリング４に接触するそれらの頂縁部においてアーチ状の輪郭４６を有することを示す。これは、心押し台２７の側のシェルチャック４３の設計にも当てはまり、それは、原則的には、加工物主軸台２６上のシェルチャック４３と整合するよう設計される。旋回可能なチャック顎部４７上の突起４７ａはシェルチャック４３の突起４５と同様の態様で設計される。

したがって、第１の研削ステーション２２においては、クランクシャフト１全体は、たとえば小さな周方向範囲のものでありかつ軸方向において狭くかつアーチ状の輪郭４６である８つの点においてクランプ締めされる。これら８つのクランプ締め領域の、互いからある距離をおいて位置する２つの群への下位分割を伴う構成は、クランクシャフト１は、第１の研削ステーションにおける回転中において、２つの外側メインベアリング４における規定幾何学的長手軸１０からの回転軸５１の偏差が変動する場合には、小さな傾きを取り得る、ということを意味する。相対的にわずかな傾きが、そのとき、クランクシャフト１において拘束または応力が生ずることなく、生じ得る。シェルチャックによるクランプ締めの結果、クランクシャフトのしっかりとしたクランプ締めおよび信頼性のある回転駆動が、軸方向圧力がそれにかけられることなくもたらされる。

この発明に従う方法が実施されることになる場合、別の種類のセットアップが研削セル２１の第２の研削ステーション２３において必要とされる。クランクシャフト１は、図７から理解され得るように、第２の研削ステーション２３において位置決め中心５２と５３との間にクランプ締めされなければならない。フランジ６上のセンタリングボア８およびジャーナル７上のセンタリングボア９がここで用いられる。位置決め中心５２は加工物主軸台３６にあり、位置決め中心５３は心押し台３７にある。

位置決め中心５２、５３の間にクランプ締めされるクランクシャフト１は補償チャックを有するドライブによって回転するよう駆動される。図８はそのような回転式ドライブの一例を示す。この場合においては、軸方向に自由に可動な作動ピストン５５が加工物主軸台３６およびもし必要であれば心押し台３７のハウジング部５４ａ〜５４ｅの間に設けられ、前記作動ピストン５５は、径方向に可動な径方向スライド５７に対して、旋回可能に取付けられたベルクランクレバー５６を介して作用する。径方向スライド５７はチャック顎部５８にねじ止めされ、それはクランクシャフト１の周方向表面に作用する。この周方向表面は、たとえば、フランジ６またはジャーナル７に位置し得る。第２の研削ステーション２３においては、まず、クランクシャフト１は加工物主軸台３６および心押し台３７の位置決め中心５２、５３の間に収容されなければならない。チャック顎部５８が、次いで、利用可能な周方向表面に、この場合にはジャーナル７の円形周囲まで移動される。この目的のため、すべての作動ピストン５５を、共通の源からの圧力媒体、たとえば流体油または圧縮空気などで作動させる。作動ピストン５５は個々にそれら自身で移動され得るが、それらは圧力媒体を介して互いを補償し得る。各チャック顎部５８は、したがって、ジャーナル７に対し、必要な接触圧力が保証される程度にまでだけ移動される。

第２の研削ステーション２３においては、したがって、加工物主軸台３６および心押し台３７の回転軸は、センタリングボア８および９によって確立されるとおりのクランクシャフト１の規定幾何学的長手軸１０と同一である。

さらに、図７および図８におけるクランクシャフトの図および加工物主軸台または心押し台の空間方向も、部分的に、先行する図における図示とは異なるが、これは原理の説明に影響しないことも注記されるだろう。

この発明に従う方法が上記のシステムにおいて行なわれる態様を以下に記載する。
クランクシャフト１のフロー２０の方向を図３に示す。測定ステーション１３および研削セル２１は、装填ガントリによって装填および装填解除される。クランクシャフト１は外部から測定ステーション１３に導入され、測定動作の完了後、まず最初に第１の研削ステーション２２に移送され、そこにおいて、ロッドベアリング５が仕上げ研削される。その後、クランクシャフト１は第２の研削ステーション２３に輸送され、そこにおいて、クランクシャフト１のメインベアリング３、４が仕上げ研削される。仕上げ研削されたクランクシャフト１は、次いで、再び、研削セル２１から外部に、同じ装填ガントリを用いて装填解除される。

クランクシャフト１は、測定ステーション１３に送られると、それは単にチップ除去によって機械加工されるだけであり、メインベアリングおよびロッドベアリング３、４、５は前機械加工され、必要なボアが組込まれる。さらに、規定幾何学的長手軸１０をクランクシャフト１上に確立し識別するセンタリングボア８および９は既に存在している。クランクシャフトのこの状態において、内側および外側メインベアリング３、４は、調整のため、直径、真円度および中心度に関し依然として欠陥がある。

第１の研削ステーション２２において、クランクシャフト１は、メインベアリング３、４の共通の長手方向範囲にある部分を伴って、加工物主軸台２６および心押し台２７のシェルチャック４３においてクランプ締めされる。例示的実施例では、このクランプ締めは両方の外側メインベアリング４において行なわれる。回転式ドライブのため、クランクシャフト１は、２つの外側メインベアリング４の、欠陥のある輪郭によって規定される回転軸５１の周りを回転する。この回転から始まって、クランクシャフト１のロッドベアリング５は第１の研削ステーション２２において連続的な動作で粗く仕上げ研削される。実際の回転軸５１の、クランクシャフト１の規定幾何学的長手軸１０からの偏差は、第１の研削ステーション２２のコンピュータにおいて考慮される。この研削はピンチェイス研削プロセスによって行なわれる。それでもなお、送り移動中にクランクシャフト１の保存された測定値に従って補正がなされるという事実によって、ロッドベアリング５は、実質的に、クランクシャフトの規定幾何学的長手軸１０に対し厳密な関係で研削される。仕上げ研削されたロッドベアリング５は、このとき、クランクシャフト１の規定幾何学的長手軸１０に従って厳密に研削されるであろうクランクシャフト１のメインベアリング３、４に対し厳密な関係を有する。

クランクシャフト１が第１の研削ステーション２２において外側メインベアリング４にてクランプ締めされることは絶対的に必要ではない。クランクシャフトの構築の種類によっては、他のメインベアリング３も、測定およびクランプ締めに対して用いられ得、フランジ６およびジャーナル７も同様であり、なぜならば、後者はメインベアリング３、４に対し同心であるからである。第１の研削ステーション２２におけるロッドベアリング５の研削中、クランクシャフト１を安定した支えによってさらに支持する必要はない。

この例示的実施例では、４つのロッドベアリング５を有するクランクシャフト１の研削が想定される。この種の構成においては、規則として、２つのロッドベアリング５は、各々、クランクシャフト１の規定幾何学的長手軸１０に関し、同じ位相位置を有する。したがって、２つのロッドベアリング５は、各々、合同で研削され；規則として、これらは、対の状態において、内側ロッドベアリング５および外側ロッドベアリング５である；しかしながら、位相がずれたロッドベアリングも同時に研削され得る。内側ロッドベアリング５の研削から外側ロッドベアリング５の研削への切換の際、横送り台２８上の２つの研削スピンドル３０は、離れるように、およびその逆に、移動されなければならない。

しかしながら、第１の研削ステーション２２における砥石車３０の、例示的実施例において示される構成は、絶対的に必要というわけではない。クランクシャフト１の構造の種類により必要である場合には、ロッドベアリング５も、単一の砥石車を用いて、個々に、次々と、仕上げ研削され得る。

ロッドベアリング５は、プロセス中測定ヘッドにより研削中に測定され、研削されるべきロッドベアリング５の直径は研削中に継続的に測定される。直径および真円度補正は、測定ヘッドを介して、研削されるべきロッドベアリング５上における測定値としてなされ、機械制御を介して、所望される値と比較される。軸３３（Ｘ軸）の方向における寸法補正が、次いで、送り移動中に実行される。第２の研削スピンドル３０の補正移動を、第１の研削スピンドル３０の送り移動の関数として実行することも可能である。

さらに、仕上げ研削されたロッドベアリング５において形成される、ベアリング点の真円度がチェックされ得ることが重要である。これは第１の研削ステーション２２において同様に測定され得；軸３３の方向における対応する補正された経路が、次いで、ピンチェイス研削プロセス中に制御され、その結果、最適に円形のロッドベアリング５が達成され得る。

すべてのロッドベアリング５が仕上げ研削されると、研削動作による応力および歪みは大部分取除かれており、もはやメインベアリング３、４の真の回転状態の精度に重大な影響を及ぼさない。その後、クランクシャフト１は装填ガントリによって第２の研削ステーション２３に移送される。クランクシャフト１の端部におけるセンタリングボア８および９がここで図７および図８に示されるように用いられる。メインベアリング４はまだ研削されてはいない。メインベアリング３、４の共通の長手方向範囲にあるクランクシャフト１の領域をここで回転式ドライブのために用いる。チャック顎部５８はクランクシャフトのこれらの領域の直径に対してさまざまな度合いに当接する。しかしながら、回転は、２つの位置決め中心５２および５３の軸方向と一致する規定幾何学的長手軸１０の厳密に周りを回転する。第２の研削ステーション２３において、クランクシャフト１は、センタリング用の安定した支えが少なくとも１つのメインベアリングにある状態で、有利に支持される。複数のセンタリング用の安定した支えも用いられ得る。さらに、クランクシャフトが「プロセス中測定」によって所望の具体的なサイズに研削されるよう、直径を複数のメインベアリング３、４において測定する。クランクシャフト１は、したがって、そのメインベアリング３、４において、それが仕上げサイズにまで研削されるまで機械加工される。

選択された例示的実施例では、砥石車４０を有する複数砥石車セットがメインベアリングを研削するために与えられ、複数のメインベアリング３、４は同時に研削され得る。メインベアリング３、４の研削中、複数砥石車セットはメインベアリング３、４に対し軸３３（Ｘ軸）の方向において送られる。しかしながら、この複数砥石車セットは、横送り台３８上において、共通の長手軸２５の方向に平行な軸３４（Ｚ軸）の方向にも横断可能である。この構成は、研削されるべきメインベアリング３、４よりも狭い砥石車の使用を可能にする。さらに、ダイヤモンドドレッシング砥石を、それによって、砥石車をドレッシングするために前進させ得る。メインベアリング３、４は、単一動作において粗く仕上げ研削されもする。具体的には、メインベアリング３、４の規定された部分は、軸３４の方向におけるずれによって表面研削もされ得る。

ロッドベアリング５は、この発明に従う方法に対し、常に、ＣＮＣ制御された態様で研削されなければならない。しかしながら、ＣＮＣ制御はメインベアリング３、４の研削に対しても常に有利である。

複数砥石車セットの使用も、同様に、メインベアリング３、４の研削中において絶対的に必要というわけではない。クランクシャフトの種類または既存の研削機によって必要とされる場合には、メインベアリングも、同様に、単一の砥石車を用いて、個々に、次から次へと研削され得る。

クランクシャフト１が第２の研削ステーション２３を通過すると、メインベアリング３、４も、考えられ得る最高の真円度値を有し、なぜならば、それ以上のさらなる研削動作はメインベアリングおよびロッドベアリング３、４、５においては生じないからである。クランクシャフトは、次いで、装填ガントリによりフロー２０の方向において研削セル２１から取除かれる。

測定ステーション１３および研削セル２１の組合せを有する例示的実施例において示されるシステムは大量生産においてこの発明に従う方法を実行するために特に経済的な選択肢である。しかしながら、状況が求めるならば、測定動作およびさまざまな研削動作は、別々の場所において、別々の設備または研削機においても実行され得る。

参照番号のリスト
１ クランクシャフト
２ チーク
３ 内側メインベアリング
４ 外側メインベアリング
５ ロッドベアリング
６ フランジ
７ ジャーナル
８ センタリングボア（フランジ）
９ センタリングボア（ジャーナル）
１０ 規定幾何学的長手軸
１１ 第１の測定点
１２ 第２の測定点
１３ 測定ステーション
１４ テーパ測定点（フランジ）
１５ テーパ測定点（ジャーナル）
１６ 基準ボア
１７ 視野の方向
１８ 固定ボア
１９ 軸方向
２０ フローの方向（クランクシャフトの輸送方向）
２１ 研削セル
２２ 第１の研削ステーション
２３ 第２の研削ステーション
２４ 共通の機械床
２５ 機械テーブル
２６ 加工物主軸台
２７ 心押し台
２８ 横送り台
２９ ホイールヘッド
３０ 研削スピンドル
３１ 砥石車
３２ 共通の長手軸
３３ 砥石車の送り方向
３４ 方向
３６ 加工物主軸台
３７ 心押し台
３８ 横送り台
３９ 共通スピンドル
４０ 砥石車
４１ 駆動モータ
４２ カバー
４３ シェルチャック
４４ 支持シェル
４５ 突起
４６ アーチ状輪郭
４７ 旋回可能なチャック顎部
４７ａ 突起
４８ イジェクタパンチ
４９ スリーブ
５０ 旋回方向
５１ ２つの外側メインベアリングにより規定される軸
５２ 加工物主軸台の位置決め中心
５３ 心押し台の位置決め中心
５４ａ〜５４ｅ ハウジング部
５５ 作動ピストン
５６ ベルクランクレバー
５７ 径方向スライド
５８ チャック顎部

Claims (15)

1. クランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングを外部円筒研削によって研削するための方法であって、
   ａ） 第１のセットアップにおいて、クランクシャフト（１）を、前記メインベアリング（３、４）の共通の長手方向範囲において互いからある距離にある２つの未研削のベアリング点においてクランプ締めするステップと、
   ｂ） 前記２つのベアリング点により規定され、前記メインベアリングを通って延びる前記クランクシャフト（１）の規定幾何学的長手軸（１０）から外れている回転軸（５１）の周りにおいて、前記クランクシャフト（１）を回転するよう駆動するステップと、
   ｃ） 前記回転軸（５１）の周りの回転中において、前記クランクシャフト（１）のすべての前記ロッドベアリング（５）を、ピンチェイス研削プロセスを用いて、ＣＮＣ制御された外部円筒研削によって、仕上げサイズに研削するステップと、
   ｄ） 前記ピンチェイス研削プロセス中において、砥石車を前記規定幾何学的長手軸（１０）に従って送るステップとを含み、前記回転軸（５１）からのその偏差は補正関数として前記ＣＮＣ制御のコンピュータにおいて考慮され、前記方法はさらに、
   ｅ） 前記ロッドベアリング（５）の仕上げ研削の後、前記クランクシャフト（１）のセットアップを変更し、第２のセットアップを準備して、前記クランクシャフト（１）をその軸方向端部においてクランプ締めし、その規定幾何学的長手軸（１０）の周りを回転するように駆動するステップと、
   ｆ） 前記第２のセットアップにおいて、すべての前記メインベアリング（３、４）を外部円筒研削によって仕上げサイズに研削するステップとを含む、方法。
2. ａ） 前記クランクシャフト（１）の半加工品を前記研削前にチップ除去によって前機械加工するステップと、
   ｂ） 直径、真円度および中心度を、前記第１のセットアップに対して準備された前記前機械加工されたベアリング点において測定するステップと、
   ｃ） 前記ベアリング点に関する前記規定幾何学的長手軸（１０）の位置を測定値から判断し、前記補正関数を前記ピンチェイス研削プロセスに対して形成するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記幾何学的長手軸（１０）の位置を決めるために、センタリングボア（８、９）が前記クランクシャフト（１）の端面において与えられ、前記センタリングボア（８、９）において、前記クランクシャフトを、研削機において、センタリングを行なう態様でクランプ締する、請求項１および２に記載の方法。
4. 前記規定幾何学的長手軸（１０）から始まる径方向に走る直線が前記測定値の角位置に対する基準線として確立され、前記クランクシャフト（１）の端面における基準ボア（１６）がこの目的のため測定される、請求項３に記載の方法。
5. 前記クランクシャフト（１）は前記第１のセットアップにおいてその２つの外側メインベアリング（４）においてクランプ締めされる、請求項１〜４に記載の方法。
6. 前記クランクシャフト（１）は、前記第１のセットアップにおいて、前記メインベアリング（３、４）と同じ共通の長手方向範囲にある端部円筒部においてクランプ締めされる、請求項１〜４に記載の方法。
7. 前記第１のセットアップにおいて、前記クランクシャフト（１）の前記２つのベアリング点は研削機のシェルチャック（４３）に取付けられ、前記クランクシャフト（１）はその２つの端部において回転するよう駆動される、請求項１〜６に記載の方法。
8. 前記ピンチェイス研削プロセスは複数の砥石車（３１）で同時に実行される、請求項１〜７に記載の方法。
9. 前記メインベアリング（３、４）はＣＮＣ制御される態様においても研削される、請求項１〜８に記載の方法。
10. 前記クランクシャフト（１）は、前記第２のセットアップにおいて、位置決め中心（５２、５３）間にクランプ締めされ、駆動装置によってその加工物主軸台端部において回転するよう駆動される、請求項３〜９に記載の方法。
11. 前記メインベアリング（３、４）は、前記第２のセットアップにおいて、複数砥石車セットにより研削され、その砥石車（４０）は共通の駆動されるスピンドル（３９）に位置し、同じ直径を有する、請求項１〜１０に記載の方法。
12. 前記メインベアリング（３、４）は、前記第２のセットアップにおいて、個々のメインベアリング（３、４）に対し連続して送られる単一の砥石車によって研削される、請求項１〜１０に記載の方法。
13. 前記第２のセットアップにおいて、センタリング用の安定した支えを、前記メインベアリング（３、４）の研削中に、前記メインベアリング（３、４）の少なくとも１つに抗して置く、請求項１〜１２に記載の方法。
14. 請求項１〜１３の１つに記載されるように、外部円筒研削によってクランクシャフトのメインベアリングおよびロッドベアリングを研削するための方法を実行するための装置であって、
    ａ） 双方ともシェルチャック（４３）を設けられる加工物主軸台（２６）および心押し台（２７）を有する第１の研削ステーション（２２）と、
    ｂ） 前記第１の研削ステーション（２２）に配置され、少なくとも１つの回転するよう駆動される砥石車（３１）を担持し２つの方向（３３、３４）においてＣＮＣ制御により横断可能な少なくとも１つの研削スピンドル（３０）を有する横送り台（２８）とを含み、前記第１の方向（３３）は、前記砥石車（３１）の送り方向であり、前記加工物主軸台（２６）および前記心押し台（２７）により形成される回転軸（５１）に垂直に走っており、前記第２の方向（３４）は前記回転軸（５１）に平行に走っており、前記装置はさらに、
    ｃ） 前記第１の研削ステーション（２２）のＣＮＣ制御を含み、前記ＣＮＣ制御の設計は、前記シェルチャック（４３）においてそのメインベアリング（３、４）の長手方向範囲において取付けられ回転するよう駆動されるクランクシャフト（１）のロッドベアリング（５）に対し前記砥石車（３１）が送られる間において、前記シェルベアリング（４３）により定められる実際の回転軸（５１）と前記クランクシャフトの規定幾何学的長手軸（１０）との間における電算された偏差が考慮され、前記ロッドベアリング（５）は前記規定幾何学的長手軸（１０）に従って研削されるように、なされ、前記装置はさらに、
    ｄ） 双方とも位置決め中心（５２、５３）を設けられる加工物主軸台（３６）および心押し台（３７）を有する第２の研削ステーション（２３）を含み、前記位置決め中心（５２、５３）は前記規定幾何学的長手軸（１０）の進路に従って前記クランクシャフト（１）の端面に設けられるセンタリングボア（８、９）に適合され、前記装置はさらに、
    ｅ） 前記第２の研削ステーション（２３）における少なくとも前記加工物主軸台（３６）の回転式ドライブのためのデバイスを含み、それによって、前記クランクシャフト（１）の前記メインベアリング（３、４）の研削が、前記クランクシャフト（１）の回転中において、回転軸としての前記規定幾何学的長手軸（１０）の周りで行なわれる、装置。
15. 測定ステーション（１３）と、前記第１および第２の研削ステーション（２２、２３）を含む研削セル（２１）とがシステムを形成するよう組合され、輸送装置が、研削されるべきクランクシャフト（１）を前記測定ステーション（１３）に次々と送り、それを後者から前記第１の研削ステーション（２２）に移送し、その後、前記第２の研削ステーションに移送し、次いで、仕上げ研削されたクランクシャフト（１）を外部に輸送するよう、設けられる、請求項１４に記載の装置。

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