JP2013049132A

JP2013049132A - 偏芯ワークの偏芯部の高速自動芯出し方法、及びその装置

Info

Publication number: JP2013049132A
Application number: JP2012247976A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kabetani; 眞司壁谷
Original assignee: KONDO KK
Current assignee: KONDO KK
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】１つの偏芯部を有する偏芯ワークにおいて、研削盤の加工中心（スピンドル軸の軸芯）と前記偏芯部の中心とを正確に一致させる高速自動芯出し方法を提供する。
【解決手段】測定装置Ｄにより測定された偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの中心位置Ｃ₂と研削盤の加工中心Ｃ₀との上下方向のずれ量をｄとすると共に、前記偏芯部Ｂの中心Ｃ₂と加工中心Ｃ₀を一致させるために、前記偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを回転させる位相回転角度をθとした場合に、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）が成立する位相回転角度θを演算するための演算装置を備え、ワーク回転装置は、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを把持するクランプ具がエンコーダ付のサーボモータで回転される構成であり、前記エンコーダにより割り出された前記位相回転角度θだけ、前記ワーク回転装置により偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを一挙に回転させて芯出しを行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、一つの偏芯部を有する偏芯ワークにおいて、研削盤の加工中心（スピンドル軸の軸芯）と前記偏芯部の中心とを一致させる芯出しを短時間で行うことができる偏芯ワークの偏芯部の高速自動芯出し方法、及びその装置に関するものである。

ワークを外周研削して製品にする場合、偏芯部を有するワークでは、研削盤にワークをセットした状態で、加工中心であるスピンドルの軸芯とワークの偏芯部の中心とがずれている場合には、研削量が無駄に多くなると共に、研削初期において断続研削が発生するので、スピンドルの軸芯とワークの偏芯部の中心とを一致させるべく芯出しを行っており、このような芯出し方法として、特許文献１に記載のものが知られている。

しかし、図６に示されるように、１つの偏芯部Ｂを備えた偏芯ワークＷ₁において、当該偏芯部Ｂの中心Ｃ₂と研削盤の加工中心Ｃ₀とを一致させるには、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを、研削盤の偏芯クランプ装置Ｊを構成するＶブロック部４で支持して、当該軸部Ａの上側をクランプ具により仮固定した状態で、測定装置Ｄを構成する上下一対の測定子１ａ，１ｂを偏芯部Ｂの上側と下側に当てて、マスターワークＷ₁₀（図３参照）に当該上下一対の測定子１ａ，１ｂを当てて得られた基準データと比較して、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂の位置を読み取ることにより、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂を加工中心Ｃ₀に一致させるべく、軸部Ａを所定方向に位相回転角度θ₁₀だけ回転させている。

偏芯ワークＷ₁の軸部Ａの軸芯上には、エンコーダ付きのサーボモータＭの部分を除いて、図１に示される本発明に係るワーク回転装置Ｆとほぼ同一構成の従来のワーク回転装置を構成するクランプ具１８が進退可能に配置され、当該クランプ具１８の一対のクランプ爪１７により偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを掴んだ状態で、前記ワーク回転装置Ｆを構成するモータ（図示せず）により前記クランプ具１８を回転させて、偏芯部Ｂの全体を軸部Ａの中心Ｃ₁を中心に回転させて、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂を研削盤の加工中心Ｃ₀に一致させる。なお、軸部Ａの中心Ｃ₁は、加工中心Ｃ₀と結ぶ線分が水平となるような位置に予め配置されている。

従来、軸部Ａを回転させる際には、回転開始位置から、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂と研削盤の加工中心Ｃ₀とが一致する回転停止位置までの間において、複数の中間信号点を設けて、一対の測定子１ａ，１ｂがいずれかの中間信号点に達したことを検出して、前記モータの回転速度を切り替えて順次遅くすることにより、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂が加工中心Ｃ₀に一致し易いように制御していた。これは、回転開始位置から最初の速度のままで軸部Ａを回転停止位置まで回すと、回転に要する時間は短くなるが、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂が回転停止位置である加工中心Ｃ₀を超えて停止してしまうことがあって、停止精度を高めるために、各中間信号点において、モータの速度を順次遅くすることにより、偏芯部Ｂの停止精度を高めて、当該偏芯部Ｂの中心Ｃ₂と加工中心Ｃ₀の一致精度を高めていた。しかし、このようにして、偏芯部Ｂの停止精度を高めると、軸部Ａ、或いは偏芯部Ｂが回転を開始してから停止するまでの時間が長くなって、研削に直接に係わらない偏芯部Ｂのセット時間が長くなり、ひいては偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの加工能率（単位時間内に加工可能な偏芯ワークＷ₁の数）が低下することになる。

また、図６においては、説明を簡単にするために、中間信号点は一つであって、軸部Ａの回転速度（モータの回転速度）は、二段階になっているが、現実の芯出しでは、偏芯部Ｂの停止精度を高めるために三段階以上となっており、これが原因で偏芯部Ｂの芯出し時間が一層長くなっていた。図６において、実線から一点鎖線が示される間の回転角度θ₁₁の間は、一点鎖線から二点鎖線で示される回転角度θ₁₂の間よりも、軸部Ａの回転速度を速く設定してある。なお、偏芯部Ｂの加工時には、偏芯クランプ装置Ｊは、加工中心Ｃ₀を中心にして回転（公転）する。

特開平５−２４５７４１号公報

本発明の課題は、１つの偏芯部を有する偏芯ワークにおいて、研削盤の加工中心（スピンドル軸の軸芯）と前記偏芯部の中心とを正確に一致させ、しかも両中心を一致させる芯出しを高速で行うことである。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、研削盤の加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯ワークの偏芯量（ｅ）だけ偏芯した位置で当該偏芯ワークの軸部を把持可能な偏芯クランプ装置と、当該偏芯クランプ装置で把持される軸部と同一軸芯上に進退可能に配置されて、前記軸部の自由端部を把持して偏芯ワークを回転させるためのワーク回転装置と、前記偏芯ワークの偏芯部の上側及び下側に一対の測定子を接触させて、偏芯部の中心位置のみを測定する測定装置とを備えた芯出し装置を用いて、偏芯ワークの軸部に対して偏芯している偏芯部の芯出しを自動的に行う方法であって、前記測定装置により測定された偏芯部の中心位置と前記加工中心との上下方向のずれ量を（ｄ）とすると共に、前記偏芯部の中心と加工中心を一致させるために、前記偏芯ワークの軸部を回転させる位相回転角度を（θ）とした場合に、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）が成立する位相回転角度（θ）を演算するための演算装置を備え、前記ワーク回転装置は、偏芯ワークの軸部を把持するクランプ具がエンコーダ付のサーボモータで回転される構成であり、前記エンコーダにより割り出された前記位相回転角度（θ）だけ、前記ワーク回転装置により偏芯ワークの軸部を一挙に回転させて芯出しを行うことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、測定装置の一対の測定子を偏芯部の上側と下側に接触させて、マスターワークにより得られた基準データと比較することにより、当該偏芯部の中心位置を測定できて、当該偏芯部の中心位置と研削盤の加工中心とのずれ量（ｄ）が分かる。演算装置によって、前記偏芯部の中心と加工中心を一致させるために、前記偏芯ワークの軸部を回転させる位相回転角度を（θ）とした場合に、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）が成立する当該位相回転角度（θ）が演算されれ、エンコーダの指令によりサーボモータを一回の回転操作により前記位相回転角度（θ）だけ偏芯ワークの軸部を回転させて、正確に停止させられて、偏芯ワークの偏芯部を研削盤の加工中心に完全に一致させられる。このため、偏芯ワークの偏芯部の中心を加工中心に一致させる芯出しを高精度で、しかも高速で行える。この結果、偏芯ワークの偏芯部の研削のための準備時間が削減されて、加工能率が高められる。

請求項２の発明は、請求項１の発明を実施するために、偏芯ワークの偏芯部の中心を研削盤の加工中心と一致させるべく自動的に芯出しを行う装置であって、加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯ワークの偏芯量（ｅ）だけ偏芯した位置で偏芯ワークの軸部を把持可能な偏芯クランプ装置と、当該偏芯クランプ装置で把持される軸部と同一軸芯上に進退可能に配置されて、前記軸部の自由端部を把持して偏芯ワークを回転させるためのワーク回転装置と、前記偏芯部の上側及び下側に一対の測定子を接触させて、偏芯部の中心位置のみを測定する測定装置と、前記測定装置により測定された偏芯部の中心位置と前記加工中心との上下方向のずれ量を（ｄ）とすると共に、前記偏芯部の中心と加工中心を一致させるために、前記偏芯ワークの軸部を回転させる位相回転角度を（θ）とした場合に、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）が成立する位相回転角度（θ）を演算するための演算装置とを備え、前記ワーク回転装置は、偏芯ワークの軸部を把持するクランプ具がエンコーダ付のサーボモータで構成されて、前記ワーク回転装置により、前記エンコーダにより割り出された前記位相回転角度（θ）だけ偏芯ワークの軸部を一挙に回転させて芯出しを行う構成であることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、請求項１の偏芯ワークの芯出し方法を的確に実施できる。

請求項１の発明によれば、測定装置の一対の測定子を偏芯ワークの偏芯部の上側及び下側に接触させて得られたデータを、マスターワークを用いた場合の同様のデータと比較することにより、偏芯部の中心位置が判明し、演算装置によって、当該偏芯部の中心を加工中心に一致させるのに必要な軸部の位相回転角度が演算される。研削盤に備え付けのワーク回転装置は、エンコーダ付きのサーボモータにより駆動されて、１回の回転操作のみにより、エンコーダの指令によりサーボモータを前記位相回転角度だけ、偏芯ワークの軸部を回転させて正確に停止させられるので、偏芯ワークの偏芯部の中心を加工中心に完全に一致させられると共に、両中心を一致させる芯出しを高精度で、しかも高速で行える。この結果、偏芯ワークの偏芯部の研削のための準備時間が削減されて、加工能率が高められる。

偏芯ワークＷ₁の芯出し装置Ｋ₁の正面図である。偏芯ワークＷ₁の正面図である。マスターワークＷ₁₀の芯出しの原理図である。偏芯ワークＷ₁の芯出しの原理図である。偏芯ワークＷ₁の芯出しのためのシーケンス制御のブロック線図である。一つの偏芯部Ｂを有する偏芯ワークＷ₁の従来の芯出し方法の説明図である。

以下、本発明について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。

最初に、図１〜図５を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は、偏芯ワークＷ₁の芯出し装置Ｋ₁の正面図であり、図２は、偏芯ワークＷ₁の正面図であり、図３は、マスターワークＷ₁₀の芯出しの原理図であり、図４は、偏芯ワークＷ₁の芯出しの原理図であり、図５は、偏芯ワークＷ₁の芯出しのためのシーケンス制御のブロック線図である。図２及び図３に示されるように、偏芯ワークＷ₁は、軸部Ａに対して１つの偏芯部Ｂが設けられた形状であって、軸部Ａの中心Ｃ₁と偏芯部Ｂの中心Ｃ₂の偏芯量は（ｅ）であって、研削盤Ｇに付設された芯出し装置Ｋ₁により、偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの芯出しを行って、当該偏芯部Ｂの外周研削を行う。

芯出し装置Ｋ₁は、図１及び図３に示されるように、偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの中心Ｃ₂の位置を測定（検出）するための測定装置Ｄと、当該測定装置Ｄにより測定された偏芯部Ｂの中心Ｃ₂が、加工中心( 研削盤Ｇのスピンドル軸１１の軸芯の位置と同一）Ｃ₀を通る水平線上に配置されるように、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを回転させるためのワーク回転装置Ｆとで構成される。測定装置Ｄは、研削盤Ｇのスピンドル軸１１の軸芯Ｃ₀に対して直交する面内に配置されて、支点を中心に円弧運動を行う各アーム２ａ，２ｂの内側に対向して取付けられた一対の測定子１ａ，１ｂを備え、研削盤Ｇの偏芯クランプ装置Ｊで軸部Ａを把持された偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの上側及び下側に、それぞれ当該一対の測定子１ａ，１ｂを接触させて得られるデータにより、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂の位置を測定（検出）している。具体的には、図３に示されるように、加工中心Ｃ₀を通る水平線Ｌ₀と各測定子１ａ，１ｂとの間の距離ａ₁，ａ₂を測定して、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂を検出する。図３に示されるように、（ａ₁＝ａ₂）ならば、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂は、加工中心Ｃ₀と一致しており、ａ₁とａ₂が等しくないならば、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂は、値が大きな側に偏在していることになり、その偏在量が分かる。実施例の測定装置Ｄの一対のアーム２ａ，２ｂは、支点を中心にして円弧運動を行うために、各アーム２ａ，２ｂの先端部に対向して設けられた各測定子１ａ、１ｂは円弧上を移動する構成であるが、各測定子１ａ、１ｂが上下移動を行う構成のものもある。

研削盤Ｇのスピンドル軸１１の先端部には、当該スピンドル軸１１と一体となって回転する面板体１２が取付けられ、当該面板体１２の内部に、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを把持する偏芯クランプ装置Ｊが設けられている。スピンドル軸１１は、軸受９を介してケーシング１０に回転可能に支持されている。偏芯クランプ装置Ｊは、偏芯ワークＷ₁の軸部ＡをＶ面３で支持するＶブロック部４と、Ｖブロック部４で支持された軸部Ａを上方から押し付けるためのクランプシリンダ５とで構成される。実施例の偏芯クランプ装置Ｊは、軸部Ａを軸芯方向に沿った異なる部分で押し付け可能なように一対のクランプシリンダ５を備えているため、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを安定して支持できる。なお、図３において、５ａは、クランプシリンダ５のロッドを示す。

偏芯クランプ装置Ｊで支持される偏芯ワークＷ₁の軸部Ａの延長線上に、当該軸部Ａを把持して回転させるためのワーク回転装置Ｆが配設されている。ワーク回転装置Ｆは、スピンドル軸１１の軸芯方向に沿ってガイドレール１３が配設されて、当該ガイドレール１３には、エンコーダ付きのサーボモータＭを支持している支持体１４が嵌め込まれていて、クランプ具進退用シリンダ１５の作用により、前記サーボモータＭは、スピンドル軸１１の軸芯方向に進退する。当該サーボモータＭの回転軸１６には、拡開可能な一対のクランプ爪１７から成るクランプ具１８が取付けられている。サーボモータＭの回転軸１６の軸芯は、前記偏芯クランプ装置Ｊでクランプされた偏芯ワークＷ₁の軸部Ａの中心（軸芯）Ｃ₁と一致していて、図１で二点鎖線で示される位置までクランプ具１８が前進して、一対のクランプ爪１７により偏芯ワークＷ₁の軸部Ａの外周をクランプした状態で、サーボモータＭが指令角度だけ指令方向に回転することにより、偏芯クランプ装置Ｊで仮固定されている偏芯ワークＷ₁は、前記指令角度だけ指令方向に回転させられて、偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの芯出しが行われる。

次に、図１、図４及び図５を参照して、上記した芯出し装置Ｋ₁により偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの芯出しについて説明する。図４に示されるように、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを偏芯クランプ装置ＪのＶブロック部４で支持して、当該軸部Ａの上側をクランプシリンダ５のロッド５ａで軽く押し付けることにより仮固定した状態で、偏芯部Ｂの上側及び下側に測定装置Ｄの上下一対の測定子１ａ，１ｂを当てて、マスターワークＷ₁₀の測定位置との差ｂ₁，ｂ₂をそれぞれ算出する。この結果、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂と加工中心Ｃ₀との上下方向のずれ量を（ｄ）とすると、〔ｄ＝（ｂ₁＋ｂ₂）／２〕の関係が成立する。そして、偏芯部Ｂの中心Ｃ₂を加工中心Ｃ₀に一致させるために、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａを回転させる角度である位相回転角度を（θ）とすると、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）の関係が成立し、演算装置Ｔにより位相回転角度θが演算される。

次に、ワーク回転装置Ｆのクランプ具進退用シリンダ１５のロッドが突出して、クランプ具１８が前進して、一対のクランプ爪１７により偏芯ワークＷ₁の軸部Ａをクランプする。演算装置Ｔにより演算された位相回転角度θに係るデータがサーボモータＭのエンコーダに入力されて、当該エンコーダからサーボモータＭに位相回転角度θに対応する回転指令信号が発せられて、偏芯ワークＷ₁の軸部Ａは、１回の連続回転により前記位相回転角度θだけ指令方向に回転されて、設定された位相回転角度θだけ正確に回転して停止する。このため、偏芯ワークＷ₁の偏芯部Ｂの中心Ｃ₂を加工中心Ｃ₀と一致させる操作である芯出しを高精度で、しかも高速で行える。なお、芯出し後に、回転砥石１９（図１参照）が偏芯ワークＷ₁の軸直角方向から偏芯部Ｂの外周に押し当てられて、必要量だけ研削される。

Ａ：偏芯ワークの軸部
Ｂ：偏芯ワークの偏芯部
Ｃ₀：加工中心（スピンドル軸の軸芯）
Ｃ₁：軸部の中心
Ｃ₂：偏芯部の中心
Ｄ：測定装置
ｄ：研削盤の加工中心と偏芯ワークの偏心部の中心とのずれ量
ｅ：偏芯部の偏芯量
Ｆ：ワーク回転装置
Ｇ：研削盤
Ｊ：偏芯クランプ装置
Ｋ₁：芯出し装置
Ｍ：エンコーダ付きサーボモータ
Ｔ：演算装置
Ｗ₁：偏芯ワーク
θ：位相回転角度
１１：スピンドル軸

Claims

研削盤の加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯ワークの偏芯量（ｅ）だけ偏芯した位置で当該偏芯ワークの軸部を把持可能な偏芯クランプ装置と、当該偏芯クランプ装置で把持される軸部と同一軸芯上に進退可能に配置されて、前記軸部の自由端部を把持して偏芯ワークを回転させるためのワーク回転装置と、前記偏芯ワークの偏芯部の上側及び下側に一対の測定子を接触させて、偏芯部の中心位置のみを測定する測定装置とを備えた芯出し装置を用いて、偏芯ワークの軸部に対して偏芯している偏芯部の芯出しを自動的に行う方法であって、
前記測定装置により測定された偏芯部の中心位置と前記加工中心との上下方向のずれ量を（ｄ）とすると共に、前記偏芯部の中心と加工中心を一致させるために、前記偏芯ワークの軸部を回転させる位相回転角度を（θ）とした場合に、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）が成立する位相回転角度（θ）を演算するための演算装置を備え、
前記ワーク回転装置は、偏芯ワークの軸部を把持するクランプ具がエンコーダ付のサーボモータで回転される構成であり、
前記エンコーダにより割り出された前記位相回転角度（θ）だけ、前記ワーク回転装置により偏芯ワークの軸部を一挙に回転させて芯出しを行うことを特徴とする偏芯ワークの偏芯部の高速自動芯出し方法。
請求項１の発明を実施するために、偏芯ワークの偏芯部の中心を研削盤の加工中心と一致させるべく自動的に芯出しを行う装置であって、
加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯ワークの偏芯量（ｅ）だけ偏芯した位置で偏芯ワークの軸部を把持可能な偏芯クランプ装置と、当該偏芯クランプ装置で把持される軸部と同一軸芯上に進退可能に配置されて、前記軸部の自由端部を把持して偏芯ワークを回転させるためのワーク回転装置と、前記偏芯部の上側及び下側に一対の測定子を接触させて、偏芯部の中心位置のみを測定する測定装置と、前記測定装置により測定された偏芯部の中心位置と前記加工中心との上下方向のずれ量を（ｄ）とすると共に、前記偏芯部の中心と加工中心を一致させるために、前記偏芯ワークの軸部を回転させる位相回転角度を（θ）とした場合に、（ｓｉｎθ＝ｄ／ｅ）が成立する位相回転角度（θ）を演算するための演算装置とを備え、
前記ワーク回転装置は、偏芯ワークの軸部を把持するクランプ具がエンコーダ付のサーボモータで構成されて、前記ワーク回転装置により、前記エンコーダにより割り出された前記位相回転角度（θ）だけ偏芯ワークの軸部を一挙に回転させて芯出しを行う構成であることを特徴とする偏芯ワークの偏芯部の高速自動芯出し装置。