JP2554828B2 - クランクピン・ジャーナルの研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には研削装置に
関し、特定的には、クランク軸のクランクピン・ジャー
ナルを研摩ベルトで研削する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クランク軸のクランクピン・ジャーナル
を研削する方法として現在普通に行われているのは、１
度に１つのクランクピン・ジャーナルだけを研削すると
いうやり方である。この場合の研削作業は、複数のクラ
ンクピン・ジャーナルのうちの１つの長手方向の中心線
を回転軸としてクランク軸を回転させ、クランク軸の回
転中に当該クランクピン・ジャーナルの表面を研削砥石
で研削するという方法で行われる。次のジャーナルを研
削する前に、次のジャーナルの長手方向の中心線が回転
軸となるようにクランク軸の割出しをしなければならな
い。１度に１つのクランクピン・ジャーナルだけを研削
し、そのたびごとに、事前にクランク軸の割出しを行う
というやり方は、多くの時間を必要とし、面倒である。
また、クランク軸自体の中心線からずれた位置にあるジ
ャーナルの中心線を回転軸としてクランク軸を回転させ
るので、不つりあいが生ずる。そしてその不つりあいが
摩耗の原因となり、時には、クランクピン・ジャーナル
の研削状態を不十分なものにする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、クラ
ンク軸を研削装置に１度だけ搭載して、クランク軸自体
の長手方向の中心線を回転軸としてクランク軸を回転さ
せることによって、複数のクランクピン・ジャーナルを
それぞれ別個の研摩ベルトで同時に研削し、それによっ
てクランク軸の割出しの必要性や不つりあいの発生の可
能性をなくすことにある。

【０００４】

【発明の要点】本発明による研削装置は、クランク軸が
それ自体の長手方向の中心線を回転軸として回転してい
る間にすべてのクランクピン・ジャーナルを同時に研削
するため、クランク軸に隣接する位置に、それぞれクラ
ンクピン・ジャーナルと向かい合って支えられる複数の
研摩ベルトを備える。それぞれのクランクピン・ジャー
ナルがクランク軸の長手方向の中心線の回りを回る間
に、それぞれの研摩ベルトは、その経路をいろいろに変
えながら、クランクピン・ジャーナルとの接触点へ個々
に案内される。研摩ベルトの案内は、研摩ベルトの背面
に接するシューによって行われる。それぞれのシュー
は、他のシューの動きとは無関係に、クランク軸の中心
線に接近したり、それから離れたりする。クランク軸の
回転中、研摩ベルトを常にクランクピン・ジャーナルに
接触させておくためには、クランク軸の回転中の角位置
をモニターし、研摩ベルトとクランクピン・ジャーナル
との接触点において研摩ベルトを案内するシューをＣＮ
Ｃ制御するのが好ましい。各シューは、ベルトが摺動す
る薄い平らな羽根の形態とすることができる。または、
周面が回転式でしかも実質的に無摩擦の状態でベルトに
接触するような、回転自在構造のローラの形態とするの
が好ましい。

【０００５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面に基づき、
特に図１−７を参照して説明する。

【０００６】研削装置10は基台12を有する。基台12に
は、ワークを支えるためのスライド・アセンブリ14が搭
載されている。この例の場合、ワークは長尺のクランク
軸Ｃ（図２，３）である。スライド・アセンブリ14は、
基台12に固定されたスライド・ベース16を含んでいる。
スライド・ベース16上の平行棒18が、テーブル20を摺動
可能に支えているので、テーブル20は可逆電動機24によ
って駆動される駆動ボールスクリュウ22（図２）によっ
て、平行棒18に沿って移動させられる。テーブル20の一
端には、ブラケット28によってヘッドストック26が取り
付けられている。テーブル20の他端に位置する心押し台
30（図３）は、テーブル20に固定された支持物34に取り
付けられている案内面32上を摺動可能である。案内面32
は平行棒18と平行に取り付けられているので、サーボモ
ータ36と駆動ボールスクリュウ38によって、心押し台30
をヘッドストック26に接近させたり、それから離したり
することができる。クランク軸Ｃの両端部は、ヘッドス
トック26と心押し台30にそれぞれ回転可能に取り付けら
れたコレット・チャック40および42によって保持されて
いる。ヘッドストック26に取り付けられたサーボモータ
44は、コレット・チャック40を駆動することによって、
クランク軸Ｃを、その長手方向の中心線を回転軸として
回転させる。

【０００７】クランク軸Ｃは、その長手方向に等間隔を
置いて配置されたクランク腕46（図２）を有する長尺の
部材である。クランク腕46は、クランク軸Ｃの中心線の
まわりの異なる角位置で、該中心線から半径方向に外向
きに延びる。それぞれのクランク腕46は平行な側板48を
備えている。側板48は、その外端の近くに円柱状のクラ
ンクピン・ジャーナル50を支えている。これらのクラン
クピン・ジャーナル50は円柱状の部材であって、その軸
心はクランク軸Ｃの長手方向の中心線と平行ではある
が、そこから半径方向にずれた位置にある。

【０００８】基台12は水平方向延長部52を有しており、
その上に複数台の（この例の場合、３台の）研削ユニッ
ト54,56 および58が搭載されている。これらの研削ユニ
ットは、クランク軸Ｃのクランクピン・ジャーナル50の
円柱状の表面を研削する目的で設けられている。

【０００９】それぞれの研削ユニットは、水平方向に間
隔を置いて平行に配置された２枚の側板60および62を備
えたフレームを含んでいる。これらの側板は、クランク
軸Ｃと直角をなす平面上にあり、したがって、クランク
軸Ｃを搭載するテーブル20を支えている平行棒18とも直
角をなす平面上にある。それぞれの研削ユニットの側板
60は、テーブル20を支えている平行棒18と直角をなす案
内面66上を移動するサドル64に固定されている。このサ
ドル64は、サーボモータ70によって駆動される駆動ボー
ルスクリュウ68によって、案内面66に沿って移動させら
れる。研削ユニット54,56 および58は互いに平行であ
り、平行な移動経路に沿って移動する。

【００１０】それぞれの研削ユニットの側板62は、図示
のように側板60と平行な状態で、スペーサ・ブロック72
を含む適当な手段によって側板60に固定される。それぞ
れの研削ユニットの側板60および62の後端部に、シャフ
ト74がある。シャフト74は、２枚の側板と、側板62に取
り付けられたベアリング・ブロック76（図２）とに支え
られた状態で回転する。プーリ78が、２枚の側板の間
で、シャフト74と一体となって回転し得るようにシャフ
ト74に取り付けられており、つば80によってシャフト74
に固定されている。それぞれの研削ユニットの前端部の
上方に、シャフト82がある。シャフト82は、２枚の側板
60および62と、側板62に取り付けられたベアリング・ブ
ロック84とに支えられた状態で回転する。プーリ86が、
２個のつば88の間で自由に回転し得るようにシャフト82
に取り付けられている。それぞれの研削ユニットの前端
部の下方にある同様のシャフト90は、２枚の側板60およ
び62と、ベアリング・ブロック92（図３）とに支えられ
た状態で回転する。プーリ94が、２個のつば95の間で自
由に回転し得るようにシャフト90に取り付けられてい
る。たわみ性のあるエンドレス研摩ベルト96が、プーリ
78,86 および94にかけられている。研摩ベルト96は外側
が研摩面となっており、内側が研摩性を持たない基材面
となっている。研摩ベルト96には、板ばね100 の一端に
取り付けられたローラ98によって所定の張力が与えられ
ている。板ばね100 の他端は、２枚の側板60および62に
支えられたシャフト102 に固定されている。研摩ベルト
96は、クランク軸Ｃに対して垂直な平面上にある。３台
の研削ユニット54,56 および58の研摩ベルトは、クラン
ク軸上のクランク腕の間の距離の倍数だけ（この例の場
合、２の倍数だけ）、互いに離れている。

【００１１】３台の研削ユニットの研摩ベルトを駆動す
るための動力は、水平方向延長部52に取り付けられたモ
ータ104 から供給される。モータ104 は、水平方向延長
部52上にベアリング・ブロック108 によって支えられた
シャフト106 を回転させる。シャフト106 には、一定の
間隔を置いて３個のタイミング・ベルト・プーリ110,11
2 および114 が、シャフト106 と一体となって回転し得
るように固定されている。それぞれの研削ユニットのシ
ャフト74は延長部を備えており、その延長部に、タイミ
ング・ベルト・プーリ116,118 および120 が取り付けら
れている。それぞれの研削ユニットに、タイミング・ベ
ルトが１本ずつ取り付けられている。すなわち、タイミ
ング・ベルト122 がプーリ110 および116 に、タイミン
グ・ベルト124 がプーリ112 および118 に、タイミング
・ベルト126 がプーリ114 および120 に、それぞれかけ
られている。それぞれのタイミング・ベルトにはベルト
締め具が付属している。ベルト締め具はローラ128 を含
んでいる。ローラ128 は、側板60に支えられた腕130 に
取り付けられており、タイミング・ベルトと接触するよ
うに、ばね張力によって付勢されている。このような構
成によって、モータ104 は、３台の研削ユニットの研摩
ベルトを矢印131 の方向に直線運動させるための動力を
供給する。

【００１２】各研削ユニットには、研摩ベルトがクラン
ク軸のクランクピンと接触する位置で研摩ベルトを案内
するシュー132 が、それぞれ設けられている。このシュ
ーは、キー136 によって側板60に固定される取付け部分
134 （図２）と、アイドルプーリ86,94 の間で研摩ベル
トの裏面を圧迫する先端部分138 とを有する。

【００１３】先端部分138 は、研摩ベルトと同一平面上
にある長尺の薄板または平羽根の形をしている。先端部
分138 の長さは、クランク軸が回転している時にクラン
クピン・ジャーナルが描く円の直径よりも大きいので、
クランクピン・ジャーナルがクランク軸の中心線の回り
を公転している間、研摩ベルトは終始、先端部分138に
よって裏面を圧迫され続け、クランクピン・ジャーナル
との接触を保つ。先端部分138 の前面140 （図７）は平
らで、研摩ベルト96が形成する平面に対して垂直であ
り、クランクピン・ジャーナルの公転中、研摩ベルトと
クランクピン・ジャーナルとの接触点においてのみなら
ず、接触点よりも上手側および下手側においても、研摩
ベルトを案内する。先端部分138 は側面141 を有する。
側面141 は前面140 の両側の縁から、前面140 に対して
垂直に延びている。両側の側面141は、研摩ベルト96の
幅よりも狭い距離だけ、互いに離れている。

【００１４】それぞれの研削ユニットにおいて、先端部
分138 よりも上手側で、研摩ベルト96を、通常の平らな
状態から、断面がほぼＵ字形となる状態に折り曲げて、
研摩ベルトが先端部分138 と接触する部分では、図７に
示すように研摩ベルトが先端部分138 の前面140 に接す
るのみならず、研摩ベルトの両側の縁の部分が先端部分
138 の両側の側面141 に接するようにするため、先端部
分138 よりも上手側に、２組のアイドル・ローラ145 お
よび147 を設けてある。これらのアイドル・ローラ145
および147 は、側板60および62に回転自在に取り付けら
れている。アイドル・ローラ145 および147 は図４〜６
には示してあるが、図１には、繁雑さを避けるため、示
していない。

【００１５】図７に示すように、先端部分138 と研摩ベ
ルト96の折り曲げ部分とを合わせた全体の幅は、クラン
クピン・ジャーナル50の幅よりもやや狭い。したがっ
て、クランクピン・ジャーナルの周面を全長にわたって
研削する必要がある場合には、研削作業中、テーブル20
とクランク軸Ｃを往復動させる必要があるかも知れな
い。テーブル20を往復動させると、研摩ベルトの折り曲
げ部分によって、クランク腕46の側板48の内面も研削さ
れる。

【００１６】図６に示すように、アイドル・ローラ145
は、その周面が研摩ベルト96の研摩面に対して約45°の
角をなすように、ある角をなして設置されている。一
方、アイドル・ローラ147 は、その周面が研摩ベルト96
の研摩面に対して約90°、または好ましくは90°よりも
僅かに大きな角をなすように、ある角をなして設置され
ている。したがって、アイドル・ローラ147 によって折
り曲げが完成され、研摩ベルトの両側の縁の部分が90°
またはそれよりも僅かに大きな角だけ折り曲げられるの
で、その部分が先端部分138 に到達した時、研摩ベルト
の両側の縁の部分が先端部分138 の両側の側面に対して
軽い締付け作用を及ぼす。

【００１７】先端部分138 よりも下手側において研摩ベ
ルト96と接するアイドル・ローラとして、それぞれの研
削ユニットの先端部分138 よりも下手側に、２組のアイ
ドル・ローラ148 および150 を設けてある（これらのア
イドル・ローラも図１には示していない）。これらのア
イドル・ローラ148 および150 は、側板60および62に回
転自在に取り付けられている。アイドル・ローラ148
は、その周面が研摩ベルト96の研摩面に対して約90°の
角をなすように、ある角をなして設置されている。これ
らのアイドル・ローラ148 は、アイドル・ローラ147 と
共に、研摩ベルト96を先端部分138 の表面に沿って折り
曲げた状態に保つ。アイドル・ローラ150は、その周面
が研摩ベルト96の研摩面に対して約45°の角をなすよう
に、ある角をなして設置されており、それによって研摩
ベルトをなかば広げるので、なかば広げられた部分がロ
ーラ94に到達した時、研摩ベルトは通常の完全に平らな
状態に戻る。

【００１８】研削ユニット54,56 および58をクランク軸
Ｃに接近させたり、それから離したりするためのサーボ
モータ70は、ＣＮＣ数値制御装置によって制御するのが
好ましい。クランク軸を回転させるためのサーボモータ
44に取り付けられているフィードバック装置45は、数値
制御装置に、駆動ボールスクリュウの回転に関する情
報、すなわちクランク軸の回転中の角位置に関する情報
をフィードバックするので、数値制御装置は必要に応じ
て修正を行い、クランク軸の回転中、研摩ベルトに常に
クランクピン・ジャーナルとの接触を保たせるように、
研削ユニットのサーボモータ70を運転する。

【００１９】本発明による研削装置を運転するには、ま
ず、３個のクランクピン・ジャーナルが３台の研削ユニ
ット54,56 および58の研摩ベルトと向かい合う位置ま
で、テーブル20を可逆電動機24によって移動させる。次
に研摩ベルトをクランクピン・ジャーナルと接触させる
ため、３台の研削ユニットをサーボモータ70によって前
進させる。次にサーボモータ44によってクランク軸Ｃを
回転させる。フィードバック装置45が、数値制御装置
に、クランク軸Ｃの回転中の角位置に関する情報をフィ
ードバックする。クランク軸の回転中、研摩ベルトに常
にクランクピン・ジャーナルとの接触を保たせるため、
数値制御装置は３台の研削ユニットのサーボモータ70を
各個に駆動する。

【００２０】３個のクランクピン・ジャーナルの荒削り
または仕上げ削りの終了後、研削ユニットを後退させ、
さらに別の３個のクランクピン・ジャーナルを３台の研
削ユニットの研摩ベルトと向かい合わせるため、テーブ
ル20を移動させ、上記の手順を繰り返す。

【００２１】折り曲げた研摩ベルトの幅よりも、クラン
クピン・ジャーナルの方が長い場合に、クランクピン・
ジャーナルの全長にわたって研削を行いたい時には、研
削作業中にテーブル20を振動させてもよい。

【００２２】図８および９は変形実施例を示し、ここで
は、各研削ユニットの研摩ベルト96をクランクピンとの
接触点で案内するシューが、ローラ200 である。各ロー
ラ200 は支持ブロック202 に取り付けられており、この
支持ブロックはキー204 によって研削ユニットの側板60
に固定されている。ローラはクランク軸Ｃに平行な軸20
6 の回りに回転自在であり、その周面が研摩ベルトの背
面に接触している。

【００２３】ローラ200 は円柱状であり、支持する研削
ベルトの面に位置されている。このローラの回転軸は、
このローラが装着された研削ユニットのフレームととも
に、クランク軸の長さ方向の軸心を横切る経路に沿って
移動する。ローラの直径は、支持する研削ベルトが接触
するクランクピン・ジャーナルが描く円の直径よりも大
きい。また、ローラ200 の先端部分は、研削ベルト用の
プーリ86、94よりもクランク軸側に突出しており、これ
によって研削ベルトがこの先端部分における円弧部分の
回りに十分な範囲で掛けられ、ベルトは、点208 および
210 の間で支持されるとともに、クランクピン・ジャー
ナルがクランク軸の回りで描く円の全周にわたって、こ
のクランクピン・ジャーナルに連続的に接触される。図
８においてローラと研削ベルトとが二点鎖線で示されて
いる位置が注目される。ローラの厚さ、すなわちその側
面どうしの距離、およびベルトの幅は、クランクピン・
ジャーナル50のためのクランク腕の側板48どうしの距離
よりも小さく形成され、ベルトとローラとがクランク腕
どうしの間に突出して、クランク軸が360 ゜回転すると
きにクランクピン・ジャーナルの周囲の360 ゜の全範囲
にわたって研削可能なようにされている。

【００２４】ローラ200 は駆動式ではなく、実質的に摩
擦のない研削ベルトへの接触によって回転され、そして
すべりを生じることなく研削ベルトとともに連続的に回
転する。この点は、各ベルトがシューの先端部分の表面
上をすべる第１の実施例と相違する。このようにしてロ
ーラは、擦れにもとづくベルトの明らかな磨耗を生じさ
せることなしに、バックアップ機能を発揮する。

【００２５】上記で説明および図示されたものを除き、
図８および９の実施例は図１−７の実施例と同様であ
り、その作用は同一である。

【００２６】

【発明の効果】本発明による研削装置は以上のような特
徴を持っているので、堅固で耐久力があり、効率がよ
く、比較的簡単に製造でき、操作が容易である。また回
転ローラでベルトを案内するため、擦れにもとづく研摩
ベルトの磨耗を効果的に防止できる。さらに各ローラの
直径が、このローラによって支持されるベルトが接触す
るクランクピン・ジャーナルが描く円の直径よりも大き
く形成されて、クランクピン・ジャーナルが360 ゜回転
する間にわたってローラが完全に研磨ベルトを支持する
ように構成されているため、クランク軸をこのクランク
軸自体の中心軸のまわりに回転させながら、このクラン
クピン・ジャーナルの全周を確実に研削することがで
き、このためクランク軸をクランクピン・ジャーナルの
中心線のまわりに回転させる場合のような割り出しの必
要性や不つりあいの発生の可能性をなくすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研削装置の側面図である。

【図２】図１に示した研削装置の一部切欠き平面図であ
る。

【図３】同装置の一部切欠き背面図である。

【図４】図１に示した研削装置の研摩ベルトが、クラン
クピン・ジャーナルの１つに接しているところを示す部
分側面図である。

【図５】図４の矢印５の方向に見た状態を示す図であ
る。

【図６】図５の矢印６の方向に見た状態を示す図であ
る。

【図７】図５の線７−７についての部分断面図である。

【図８】図１−図４に示される部分と同様の部分につい
ての変形例を示す部分図である。

【図９】図８の線９−９についての部分断面図である。

【符号の説明】

10 研削装置 46 クランク腕 50 クランクピン・ジャーナル 54 研削ユニット 56 研削ユニット 58 研削ユニット 70 サーボモータ 96 研摩ベルト 200 ローラ 206 軸 Ｃ クランク軸

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺のクランク軸の長手方向に間隔を置
   いて配置された、複数の円柱状のクランクピン・ジャー
   ナルの周面を研削する装置であり、各クランクピン・ジ
   ャーナルが、所定位置で前記クランク軸から半径方向に
   外向きに延びるとともに長さ方向に距離をおいた一対の
   クランク腕に設置されて、前記クランクピン・ジャーナ
   ルの中心が、前記クランク軸における長手方向の中心線
   のまわりの異なる角位置で、この中心線から半径方向に
   外向きに配置され、そして、前記クランクピン・ジャー
   ナルの周面の360 ゜の全周が、支障なく研削を行えるよ
   うに開放されている研削装置であって、 複数の研削ユニットと、 この研削ユニットを前記クランク軸の横に設置させてこ
   のクランク軸に対し近づいたり遠ざかったりさせる手段
   とを有し、 各研削ユニットが、 フレームと、 一側に研削面を備えるとともに他側に背面を備え、しか
   も無端状でたわみ性を具有した研摩ベルトと、 前記ベルトの全体を各フレームにおいて各クランクピン
   ・ジャーナルの反対側に装着させるとともに、研削面を
   各クランクピン・ジャーナルに向けさせた状態で各ベル
   トをそのフレームとともに他のベルトおよびフレームと
   は独立して移動させる手段とを有し、この装着させかつ移動させる手段は、前記ベルトを各ク
   ランクピン・ジャーナルの側に案内させるために、互い
   に距離をおいて配置された一対のプーリを備え、 かつ前記各研削ユニットは、 前記クランク軸に対し実質的に垂直な経路に沿って前記
   ベルトを直線的に駆動させる手段と、 前記クランク軸の回転中に前記研削ユニットを互いに独
   立にクランク軸に対し近づいたり遠ざかったりするよう
   に移動させて、前記ベルトの研削面をクランク軸の360
   ゜の全回転範囲にわたり前記クランクピン・ジャーナル
   に接触させて研削を行わせる手段と、 各フレームに装着されて、このフレームにおける研削ベ
   ルトがクランク軸の360 ゜の全回転範囲にわたりクラン
   クピン・ジャーナルに接触する点でこの研削ベルトの背
   面に接するバックアップ部材とを有し、 前記一対の腕どうしの間隔は、前記ベルトとバックアッ
   プ部材とがこれら腕どうしの間に突出して、クランク軸
   が360 ゜回転するときに前記クランクピン・ジャーナル
   の360 ゜の全周面を研削可能な十分な大きさに規定さ
   れ、各フレームにおける前記バックアップ部材は 、このフレ
   ームとともに移動するように設置されたローラを有し、
   このローラは、前記クランク軸に実質的に平行な中心線
   のまわりに回転するように構成されるとともに、フレー
   ムに設置された研摩ベルトの背面にその周囲が接するよ
   うに構成され、 各ローラの直径は、このローラによって支持されるベル
   トが接触するクランクピン・ジャーナルが描く円の直径
   よりも大きく形成されて、クランクピン・ジャーナルが
   360 ゜回転する間にわたってローラが完全に研磨ベルト
   を支持するように構成され、 各ローラは、互いに距離をおいて配置された前記プーリ
   よりもクランク軸の方へ突出されて、支持したベルトに
   実質的に無摩擦の状態で接触するように構成され、 各ローラの回転中心は、前記クランク軸における長手方
   向の中心線を実質的に横切るように、このローラが取り
   付けられたフレームとともに移動可能に構成されている
   ことを特徴とするクランクピン・ジャーナルの研削装
   置。
2. 【請求項２】 前記ベルトの装着手段は、前記ローラに
   わたり前記ベルトを掛けるための手段を含んで、クラン
   ク軸が360 ゜回転する間に前記ベルトが前記クランクピ
   ン・ジャーナルに接する間にわたってローラにより前記
   ベルトを支持可能に構成されていることを特徴とする請
   求項１記載のクランクピン・ジャーナルの研削装置。