JP2546062B2 - 長尺軸の外面研削装置 - Google Patents

長尺軸の外面研削装置

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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、長尺軸の外面トラバース研削を自動化し
た長尺軸の外面研削装置に関するものである。
(従来の技術) 長尺軸の外面トラバース研削において、被加工物(以
下「ワーク」と云う)の自重による撓みや研削における
押圧力による撓みを押えるため、そのワークの長手方向
の数箇所に振れ止め手段を設けることが必要である。そ
れは、長尺軸の研削後の円筒度は、この振れ止め手段に
よって位置決めされる軸心のアライメント精度によって
決まってくるからである。
従来のこの振れ止め手段による調整は研削加工中に、
回転しているワーク101の外形寸法を作業者をパッサメ
ータで測定し、作業者によって測定されたワーク101の
外径寸法に基づいて作業者がワーク101の軸心位置を第
7図に示す如き手動ノブ100により調整していた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、トラバース研削中に、作業者が振れ止
め手段のシュー103付近のワークの外径寸法を測定し、
研削における火花の出方を見ながら直ちに、振れ止め手
段のシュー103の位置の微調整を行わなければならず、
この作業は非常に熟練を要する作業であると共に、危険
を伴う作業であった。
即ち、第8図に示すように、ワークとして長尺軸101
の外径研削において、両センタ102、102に支持された付
近のワーク部分の研削はセンタ研削即ち、軸心がない研
削であり、砥石104の切込量ΔXはワークの半径の減少
量に相当し、その2倍が、ワーク外径寸法の減少量であ
るが、振れ止め手段のシュー103に支持された付近のワ
ーク部分の研削はシュータイプ研削でワークの研削面即
ち撓みや研削取代を考慮して振れ止め手段の手動ノブ10
0で調整されたシュー103によりワークがオフセットされ
ているもので(第7図参照)あり、砥石切込量ΔXが、
ワーク外径寸法の減少量となる。つまり、ワーク101の
長手方向において、その外径寸法の減少は一律ではな
く、ワーク101の研削切込量は1トラバースの間に変化
することになる。ワークが研削されるに従ってシューと
の当り状態が変化するので、最終仕上径になたときにシ
ューの当り状態が正しいものであるようにするために
は、研削中にワークを測定し振れ止め調整のチェック及
び微調整を必要とするのが現状であり、この作業は、非
常に熟練を要するものであった。この調整作業はワーク
の取代が多い場合とか精密さを要求されるものでは調整
頻度が多くなる。
そこで、この発明は、このような従来技術の問題点を
解決するために創案されたもので、研削加工時に予めワ
ークの直径寸法を測定し取代を求めて、測定した取代に
応じて自動的にワークの軸心位置を振れ止め手段により
調整し、作業者の熟練度に依存せずに所要の円筒度精度
の研削加工を行うことができる長尺軸の外面研削装置を
提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、テーブルに回転
自在に支持された長尺の被加工物の外面を、前記テーブ
ルを前記被加工物の長手方向にトラバースさせることに
より円筒面に研削する長尺軸の外面研削装置において、
砥石切り込み方向の前記被加工物の変位を阻止する第1
のシューと、前記砥石切り込み方向に対して直角な方向
の前記被加工物の自重による撓みを阻止する第2のシュ
ーと、前記第1のシューおよび第2のシューを、モータ
駆動により前記被加工物の半径方向にそれぞれ位置調整
自在に駆動する駆動手段と、前記被加工物の軸方向に相
対移動不能に前記テーブルに支持され、前記第1のシュ
ーおよび第2のシューによって前記被加工物の軸方向の
中間部を支持する振れ止め手段と、前記被加工物に対し
て相対移動可能とされた触子を有し前記被加工物の外形
寸法および軸心位置を測定する測定手段と、該測定手段
の測定値に基づいて前記被加工物の取代を演算する演算
手段と、前記被加工物の軸心位置を基準心位置に対して
あらかじめ前記演算された取代分砥石側に変位させると
共に、前記被加工物の撓み方向と逆方向にも前記取代分
変位させるように前記駆動手段を制御して前記第1およ
び第2のシューの位置を調整する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする長尺軸の外面研削装置を提供するもので
ある。
(作用) 上記外面研削装置によれば、被加工物の研削時に、測
定手段の触子が被加工物の中間部の振れ止め手段の近傍
に相対的に移動して、そこの外径寸法及び上下方向の軸
心位置を検出測定して測定信号を出力し、これを受けた
制御手段はマスタ値に対する取代分を演算し、その演算
値に基づいて予めオフセットすべき指令を出し、これを
受けて振れ止め手段が被加工物の中間部の位置における
シュー位置を自動的に調整する。これにより、ワークの
研削においてワークがその全長に亘って等しい外径寸法
をもつ、即ち円筒度の良好なトラバース研削を安全に自
動的に行なえる。
また、上記外面研削装置は、測定手段の触子が、先
ず、センタの外周に設けられた基準面に当接してその位
置を検出測定しこれをマスタ値即ち、基準測定値として
制御手段のコンピュータにプリセットした後、ワークを
測定して振れ止め手段の調整を行うようにすることによ
り、研削するワーク径毎に専用のセンタを用いるのみで
マスター合せが簡単に出来、又検出器のドリフトの修
正、触子の摩耗等もセンタの基準面を所定インターバル
で測定することにより簡単にできる。
(実施例) 次に、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述す
る。
第1図は、本発明に係る長尺軸の外面研削装置の全体
を概略的に示す構成図、第2図は同上外面研削装置の要
部である測定装置の正面図である。
この外面研削装置は、第1図に示すように、円筒研削
盤1にワークの外径寸法を測定する測定装置9を組込ん
で構成されている。
この円筒研削盤1は、ワーク2を支持手段により支持
しベッド10を左右に移動可能なテーブル3と、ベッド10
上に固定されてワーク2の研削を行う砥石8とを備えて
いる。
ワーク2の支持は、具体的には、テーブル3上の両端
に設置される一対のセンタ4により挟着されかつ中間部
に設置される2つの振れ止め手段5により夫々支持され
ている。
一対のセンタ4は、テーブルに設けられた主軸台13に
装着されている。このセンタ4はワーク2の仕上寸法と
略等しい外径を有する外径をもったものが採用される。
そして、各センタ4の先端はワーク2の端面に形成され
たセンタ穴に同心に当接し挟着状態でワーク2を回転可
能に支持している。ワーク2の回転は主軸台13の主軸の
回転をけれ手段によりワーク2に伝達することにより行
われる。実際の研削ではワーク2の回転駆動はテーブル
3の左右への移動と共にコンピュータ24の指令により自
動的に行われるようになっている。
振れ止め手段5は、ワーク2の研削切込み方向に対応
する前後位置決め用の振れ止め部5aと、ワーク2の自重
による撓み方向である上下位置決め用の振れ止め部5bと
からなり、共にワーク2の中間部に当接し自動位置決め
のための振れ止めとして作用するようになっている。
前記位置決め用の振れ止め部5aでは、具体的には、第
3図(a)に示すように、シュー14がパルスモータ15及
び送りねじ16により、水平前後方向にスライド可能とな
っており、ばね17により常に後方に押し付けられ、バッ
クラッシュを殺すようになっている。
また、上下位置決め用の振れ止め部5bでは、具体的に
は、同第3図(a)に示すように、シュー18がピボット
軸19を中心に旋回可能であり、パルスモータ20及び送り
ねじ21により水平前後方向にスライド可能なストッパ22
の位置調整により、衝合部25を介し上下方向に位置決め
されるようになっている。
前後位置決め用振れ止め部5aは、ノブ33を介し、第3
図(b)に示すように、長孔34の長径のストロークで水
平前後方向に予め粗い位置調整ができるように、上下位
置決め用の振れ止め部5bの上方で移動可能となってい
る。第3図(b)において35は回り止めピン、36は近接
スイッチである。
砥石8は、具体的には、第1図に示すように、砥石台
7の軸6に支持され回転駆動可能とされ砥石台7は切込
方向に移動可能にベッド10に支持されている。
測定装置9は、具体的には、第2図に示すように、ベ
ッド10に一体に固定された固定枠(ブラケット)12と、
該固定枠12に沿ってパルスモータ11により上下動可能と
され、かつ、ワーク2の上方に臨み2つの側方触子26、
26及び上方触子27を有する3つの検出器28、29、30を備
えている可動枠31とで構成されている。
前記検出器28、30は第2図において左右に対をなし、
各側方触子26、26は左右に移動可能となっている。そし
て、各側方触子26、26は球状をなし、ワーク2の外周両
側に当接してその外径寸法を測定するようになってい
る。
他方、前記検出器29の上方触子27は平板状を呈し、こ
の触子27がワーク2の外周上側に当接しその位置を測定
するようになっている。
このように、3つの検出器28、29、30の各触子26、2
6、27がワーク2の外周両側及び外周上側に同時に当接
するとき、ワーク2の軸心位置が検出されるようになっ
ている。
この3つの検出器28、29、30によりセンタ4の軸部を
測定しその測定値はマスタ値としてコンピュータ24にプ
リントセットされる。また、ワーク2の中間部の外径寸
法及び軸心位置の検出測定値はコンピュータ24の演算部
32でマスタ値との対比で振れ止めパルスモータ制御量に
演算され、その演算値に基づいてコンピュータ24から指
令が発せられ、振れ止めパルスモータ制御装置23を駆動
することで前記振れ止め手段5を作動させるようになっ
ている。
次に、上述のように構成される実施例の作用について
説明する。
先ず、第1図に示すように、ワーク2がセンタ4に支
持された状態において、テーブル3を右方向に移動し、
測定装置9によりセンタ4の外径寸法及び軸心位置を検
出測定しその値をマスタ値としてコンピュータ24にプリ
セットする。
具体的には、パルスモータ11の駆動で降下する検出器
28、30の触子26、26がセンタ4の水平前後方向の基準面
に当接すると共に、検出器29の接触子27がセンタ4の上
側の基準面に当接してそれらの位置を検出測定し、夫々
出力する信号が演算部32で演算され、コンピュータ24に
マスタ値即ち、基準測定値としてプリセットされる。
次に、テーブル3を左方向に移動する。ワーク2の研
削に先立って、測定装置9と自動位置決め振れ止め手段
5により、以下の手順でワーク2の軸心の位置決めを行
う。
.第4図に示すように、最初に振れ止めシュー14を、
ワーク2から逃がした位置にセットする。
.次に、ワーク2即ち主軸を回転駆動する。
.その際、ワーク2は自重で撓んでおり、検出器29が
検出測定するデータ(演算測定値)を振れ止めパルスモ
ータ制御装置23で監視しながら(第2図参照)、上下振
れ止めシュー18を上方に持ち上げてくる。
.検出器29の前記データがマスタ値としてプリセット
されている値に取代分2δ=φD1−φD0を加えた値即
ち、センタ外周上側までの高さH1+2δになるよう演算
部32で演算しコンピュータ24の指令によりパルスモータ
20を駆動して位置決めを行う。ここで、φD1はワーク
(被加工物)断面の直径、φD0は仕上寸法即ちセンタ断
面の直径である。
この際、検出器29の接触子27は平面であり、水平前後
方向に軸心がずれても問題とはならない。
.次に水平前後方向の軸心の位置決めを行うが、第5
図に示すように、この場合の検出器28、30が互いに計測
する接触面は球面であり、この検出器28、30はセンタ4
の測定のとき、予め同第5図の二点鎖線で示す位置に設
定されているので、先ず、検出器28、30が研削対象のワ
ーク2の軸心位置を測定すべく、マスタ値から取代分
(φD1−φD0)の1/2に相当する値(δ)だけ、換言す
れば、センタ中心高さH2+δになるよう演算部で演算し
コンピュータ24の指定でパルスモータ15を駆動し、同第
5図の実線位置まで測定装置9全体を引き上げ位置決め
を行う。なお、当然この時の測定装置9全体の移動方向
は切込方向に対して直角である。接触子がマスタ値プリ
セット時に対し切込方向にずれることはないが、直径を
測定しているからそのずれは問題とならない。
.続いて、第6図に示すように、検出器28が検出測定
したデータと、プリセットされたマスタ値データとに基
づく演算値からコンピュータ24の指令による振れ止めパ
ルスモータ制御装置23の作動で前後振れ止めシュー14の
位置を調整する。そして、検出器28のデータが仕上研削
径寸法と同じ値になるよう位置決めを行う。
すなわち、仕上被加工物の軸心位置である基準心位置
に対してあらかじめ取代分被加工物が研削砥石側にオフ
セットされる。
また、この時、ワーク2がねじ状の螺旋を有するよう
な断面が欠円のものに対しては、制御装置23内で適当な
フィルタ処理(即ち、触子26がワーク2に触れている所
だけ取り出すこと)をする必要がある。
以上の制御動作を各振れ止め手段について行う。トラ
バース研削を行い径寸法をマスタ値に研削加工するとワ
ーク2のどの位置でも等しい仕上寸法が得られることに
なる。
また、研削後にワーク2に接触する検出器28、29、30
によりワークを測定し、この測定信号を出力し演算部32
で演算した値に基づいて研削における切込誤差をアフタ
ーゲージングすることが可能となり、次回の研削時に対
し切込補正が行える。
さらにまた、研削中に発生する振れ止めシューの摩耗
に対しては、先ず、仕上寸法に対し、微小取代を残した
荒研削を行った後、再び上記振れ止め動作を行い、その
後、仕上研削のみを行えば、振れ止めシューの摩耗に関
係なく精度の良い研削をすることができる。
(発明の効果) 以上述べたように、本発明によれば、テーブルに回転
自在に支持された長尺の被加工物の外面を、前記テーブ
ルを前記被加工物の長手方向にトラバースさせることに
より円筒面に研削する長尺軸の外面研削装置において、
砥石切り込み方向の前記被加工物の変位を阻止する第1
のシューと、前記砥石切り込み方向に対して直角な方向
の前記被加工物の自重による撓みを阻止する第2のシュ
ーと、前記第1のシューおよび第2のシューを、モータ
駆動により前記被加工物の半径方向にそれぞれ位置調整
自在に駆動する駆動手段と、前記被加工物の軸方向に相
対移動不能に前記テーブルに支持され、前記第1のシュ
ーおよび第2のシューによって前記被加工物の軸方向の
中間部を支持する振れ止め手段と、前記被加工物に対し
て相対移動可能とされた触子を有し前記被加工物の外形
寸法および軸心位置を測定する測定手段と、該測定手段
の測定値に基づいて前記被加工物の取代を演算する演算
手段と、前記被加工物の軸心位置を基準心位置に対して
あらかじめ前記演算された取代分砥石側に変位させると
共に、前記被加工物の撓み方向と逆方向にも前記取代分
変位させるように前記駆動手段を制御して前記第1およ
び第2のシューの位置を調整する制御手段とを備えたこ
とにより、研削加工前に研削する取代を見込んで、予め
シューの位置を調整するので、次の効果を奏する。
研削中にシューの位置を微調整するといった非常に熟
練を要しかつ危険を伴う作業を回避でき、自動的に被加
工物の軸心位置を調整できる。
また、作業者の熟練度に依存せず、自動的に被加工物
の所望の円筒度精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る長尺軸の外面研削装置の全体を概
略的に示す構成図、第2図は同上外面研削装置の要部で
ある軸心位置を検出する測定装置の拡大側面図、第3図
(a)は同上外面研削装置の要部である自動振れ止め装
置の側断面図、第3図(b)は第3図(a)III b−III
b線断面図、第4図は同上外面研削装置のワーク高さ方
向の調整を行う状態の説明図、第5図は第4図の調整を
行った後の測定装置全体を上下方向に位置決めした状態
の説明図、第6図は同上ワークの前後方向の調整を行う
状態の説明図、第7図は従来の手動振れ止め装置の断面
図、第8図は従来の長尺軸の外面研削方向の説明図、第
9図は第8図IX−IX線断面図である。 1……外面研削装置、2……ワーク(長尺軸)、3……
テーブル、4……センタ、5……振れ止め手段、6……
切込軸、7……砥石台、8……砥石、9……測定装置、
10……ベッド、11……パルスモータ(電動モータ)、12
……固定枠、13……主軸台、14……シュー、15……パル
スモータ(電動モータ)、16……送りねじ、17……ば
ね、18……シュー、19……ピボット軸、20……パルスモ
ータ(電動モータ)、21……送りねじ、22……ストッパ
ー、23……振れ止めパルスモータ制御装置、24……コン
ピュータ、25……衝合部、26……触子、27……接触子、
28、29、30……検出器、31……可動枠、32……演算部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テーブルに回転自在に支持された長尺の被
    加工物の外面を、前記テーブルを前記被加工物の長手方
    向にトラバースさせることにより円筒面に研削する長尺
    軸の外面研削装置において、 砥石切り込み方向の前記被加工物の変位を阻止する第1
    のシューと、 前記砥石切り込み方向に対して直角な方向の前記被加工
    物の自重による撓みを阻止する第2のシューと、 前記第1のシューおよび第2のシューを、モータ駆動に
    より前記被加工物の半径方向にそれぞれ位置調整自在に
    駆動する駆動手段と、 前記被加工物の軸方向に相対移動不能に前記テーブルに
    支持され、前記第1のシューおよび第2のシューによっ
    て前記被加工物の軸方向の中間部を支持する振れ止め手
    段と、 前記被加工物に対して相対移動可能とされた触子を有し
    前記被加工物の外形寸法および軸心位置を測定する測定
    手段と、 該測定手段の測定値に基づいて前記被加工物の取代を演
    算する演算手段と、 前記被加工物の軸心位置を基準心位置に対してあらかじ
    め前記演算された取代分砥石側に変位させると共に、前
    記被加工物の撓み方向と逆方向にも前記取代分変位させ
    るように前記駆動手段を制御して前記第1および第2の
    シューの位置を調整する制御手段とを備えたことを特徴
    とする長尺軸の外面研削装置。
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