JP2589971B2 - クランクシヤフトの旋削機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クランクシャフトのピン部を旋削する機械
に関するものである。

〔従来の技術〕

クランクシャフトのピン部を旋削する方法の一つに、
機械の主軸中心と被加工ピン中心とを一致させて旋削す
る方法がある。

このようにクランクシャフトのクランクピン部を旋削
機械の主軸中心とを一致させて支持するような旋削機械
としては、実開昭58−75663号公報、特開昭58−177206
号公報に示されたものがある。

これら従来の機械の構成は、機械の主軸中心から被加
工物のピン偏心量だけ偏心させた位置に中心をもつチャ
ックで、このチャックの中心とクランクピンシャフトの
ジャーナル中心と一致させて把持し、このチャックを装
置の中心まわりに回転させて割出しすることにより、複
数の被加工ピンを順次主軸中心に一致させて加工するよ
うにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような機械でのチャックは、主軸中心に対してク
ランクピンシャフトのジャーナル部に対するピン位置ま
での距離分だけ偏心した状態で高速回転されるため、こ
のチャック部に軸直角方向に大きなアンバランス力が作
用する。

しかしながら、上記従来の機械のうち前者では上記回
転時における軸直角方向のアンバランス力を相殺するよ
うな手段がとられていなかった。

このため、回転不釣合いによる機械振動が発生し、主
軸の高速回転を不可能にし、しかも加工精度の向上に対
する阻害事項となっていた。

また上記従来の機械のうち、後者にあっては、クラン
クピン部の偏心量の異なるクランクシャフトに際し、そ
の偏心量に応じてチャックの軸心を可変にした構成にし
ているが、この従来の機械では、チャックを支持して主
軸の直角方向に移動するスライドは、主軸に対して固定
するスライドロック手段をもたないことにより、このス
ライドを移動するための移動手段のゆるみが生じた場
合、それがそのまま回転振動となって精度に悪影響を与
えるという問題があった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、回転
時における軸直角方向のアンバランス力を相殺できて、
高速回転時における軸直角方向のアンバランス力による
振動の発生を防止でき、その上、爪体、この爪体を駆動
する爪体駆動装置、割出しシリンダ、カップリング等の
多くの質量を軸方向にアンバランス状に有しているチャ
ックの高速偏心回転における軸方向のアンバランス力を
も相殺できて、チャックの軸方向のアンバランスによる
機械振動の発生が防止され、これにより主軸の高速回転
による高い生産性と高加工精度を得ることができ、また
クランクピンの偏心量の変化に応じて軸直角方向に移動
調整されるスライドを、位置決め位置で強固に固定でき
て、回転中に上記スライドの固定ゆるみによる振動の発
生を防止できるようにしたクランクシャフトの旋削装置
を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明は、主軸３の先端部にスライドガイド18を介し
て取付けられて主軸３の軸線に対して直角方向に移動可
能なスライド19と、主軸３に設けられてスライド19の移
動と移動点での固定を行うスライド移動手段と、スライ
ド19を主軸３側に固定するスライドロック手段と、スラ
イド19に回転可能に、且つ、スライド19の先端側に位置
して主軸３の軸線方向に移動可能に設けられてワークを
把持するチャック42と、スライド19とチャック42のチャ
ック本体43との離接を行うカップリング44と、モータ13
が駆動されない間主軸３とチャック42の間に相対回転を
伴わずモータ13の駆動により主軸３とチャック42の間に
相対回転を生じさせる差動ギヤ装置８とを備え、また、
上記スライド19に、このスライド19の移動方向と同一方
向に摺動可能にしてバランスウエイト31を支持すると共
に、このスライド19とバランスウエイト31とを、スライ
ド19の移動と連動してバランスウエイト31が逆方向に移
動するようにした連結手段にて連結し、さらに、上記バ
ランスウエイト31を、スライド19とチャック42のチャッ
ク本体43とを係脱可能に連結するカップリング44部の外
周側で、かつこのカップリング44部の軸方向両側にわた
って位置するようにして配置した構成となっており、主
軸３の停止中において、スライドロック手段を解除し
て、これから加工しようとするワークのクランクピンの
偏心量に合わせて設定したロータリストッパ機構22にて
位置決めされる位置までスライド19をスライドし、これ
をスライドロック手段にて主軸３側に固定し、ついでカ
ップリング手段を作動してスライド19とチャック42のチ
ャック本体43との連結を解除しモータ13の駆動により差
動ギヤ装置８を介してチャック42を割り出し回転する。

このとき、スライド19の移動に連動してバランスウエ
イト31がこのスライド19の移動方向と逆方向に移動され
てスライド19の偏心移動による回転中心の釣合いがとら
れる。また上記バランスウエイト31は、スライド19とチ
ャック42のチャック本体43とを係脱可能に連結するカッ
プリング44部の外周側で、かつこのカップリング44部の
軸方向両側にわたって位置するようにして配置されてい
ることにより、チャック部における軸方向の釣合いもと
られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。１
はベッドであり、ベッド１には主軸頭２が設けてある
（第１図）。主軸頭２には主軸３が軸受４を介して設け
てあり、主軸３にはチャック駆動軸５が回転可能に設け
てある。主軸３にはギヤ６が固着してあり、チャック駆
動軸５にはギヤ７が固着してある（第３図）。

８は差動ギヤ装置であり、この差動ギヤ装置８は主軸
頭２のフレーム９に設けられた減速機10を備えており、
減速機10の入力軸11端のギヤ12は、モータ13の出力軸14
端のギヤ15に噛合している。減速機10の一方の出力側の
ギヤ16は前記ギヤ６に噛合しており、減速機10の他方の
出力側のギヤ17はギヤ７に噛合している。

前記主軸３の先端部には主軸３の軸線に対して直角方
向に沿うスライドガイド18が形成してあり（第７図）、
スライドガイド18にスライド19が移動可能に設けてあ
る。主軸３側にはスライド用シリンダ20が設けてあり、
スライド用シリンダ20のピストン杆21はスライド19に連
結してある。またスライド19にはスライド用シリンダ20
とは反対側に位置させてロータリストッパ機構22が設け
てある（第６図）。20aはスライド用シリンダ20のもど
し側室、20bはスライド側室である。

ロータリストッパ機構22はスライド19に回転可能に設
けられた回転軸23を備えており、回転軸23にはプレート
24が取付けてあってプレート24には高さの異なる複数の
ストッパ25が同一円上に一定の間隔をおいて取付けてあ
り、ストッパ25のうちの１つは主軸３に設けた固定スト
ッパ27に接している。回転軸23には工具挿入用の孔28が
設けてある。

主軸３の外周部にはブラケット29が取付けてあり（第
５図）、またスライド19にはバランスウエイト摺動部30
が形成してあり（第10図）、このバランスウエイト摺動
部30にバランスウエイト31が摺動可能に係合されてい
る。バランスウエイト31には主軸３の軸線方向に沿う摺
動溝32が形成してあり（第８図）、摺動溝32内には摺動
子33が挿入してある。前記ブラケット29には軸受34が設
けてあり、この軸受34にレバー35が揺動可能に設けてあ
る。レバー35の一端部はスライド19に設けた摺動子36に
回転自在に取付けてあり、レバー35の他端部は前記摺動
子33に回転自在に取付けてあり、摺動子36はスライド19
に設けた摺動溝37′に挿入してある。

またスライド19にはガイドバー37,38が取付けてあり
（第５図）、ガイドバー37,38はバランスウエイト31に
設けたガイド孔39,40を貫通している。

前記チャック駆動軸５の先端部は二重リンク継手41を
介してチャック42のチャック本体43に連結してあり（第
４図）、チャック本体43はスライド19に回転可能に且つ
軸線方向に移動可能に設けてあり、チャック本体43の中
間部外側にはカップリング44の一方の歯部45が形成して
あり、スライド19の前部にはカップリング44の他方の歯
部46が形成ある。

スライド19の内周部には割出しシリンダ47のシリンダ
部48が形成してあり、シリンダ部48に嵌挿されたピスト
ン49には軸受50の外輪体51が固定してあり、軸受51の内
輪体52はチャック本体43に固定してある。

チャック本体43の内周部にはシリンダ53のシリンダ部
54が形成してあり、シリンダ部54に嵌挿されたピストン
55に連結されたピストン杆部56は３本のスライドロッド
57に連結してある。スライドロッド57はチャック本体43
に設けられたスライド孔58に嵌挿してあり、スライドロ
ッド57の先端部にはくさび面部59が形成してある。

そして上記した構成により、バランスウエイト31は、
図４に示すように、スライド19とチャック42のチャック
本体43とを係脱可能に連結するカップリング44部の外周
側で、かつこのカップリング44部の軸方向両側にわたっ
て位置するようにして配置されている。

チャック本体43の前端面には放射状のスライド溝60が
形成してあり、スライド溝60に爪体61が摺動可能に設け
てあり、爪体61にはくさび孔62が形成してあり、くさび
孔62の斜面63に前記スライドロッド57のくさび面部59が
摺接している。

64はスライドロック機構であり（第６図、第１図、第
12図）、スライドロック機構64は主軸３に設けられたロ
ックシリンダ65を備えており、ロックシリンダ65のピス
トン杆66は主軸３に固着したブッシュ3aに設けた孔67に
嵌挿してあり、ピストン杆66にはくさび面68が形成して
ある。主軸３には孔67に直交する孔69が形成してあり、
孔69にロックロッド70が嵌挿してあり、ロックロッド70
にはロッド孔71が形成してあり、ロッド孔71の周部には
くさび面72が形成してあり、ピストン杆66はロッド孔71
を貫通しており、両くさび面68,72は互いに摺接してお
り、またロックロッド70のロック溝74はスライド19のス
ライドエッジ部73に嵌合している。

75はセンタ機構であり（第４図）、センタ機構75は、
前記シリンダ53のピストン55からピストン杆56にかけて
形成された嵌挿孔76に嵌挿されたセンタホルダ77を備え
ており、センタホルダ77はスプリング78により前方に付
勢されている。

センタホルダ77にはセンタ79が摺動可能に設けてあ
り、センタ79はスプリング80により前方に付勢されてい
る。

81は回転継手であり、回転継手81から油が外部より導
入され、回転継手81から各シリンダ20,47,54,64に油の
供給がなされるものである。

次に作動を説明する。

まず主軸３の停止中において、スライドロック機構64
のロックシリンダ65のアンクランプ側室65aに油圧を加
えてピストン杆66を第11図で右動させてロックロッド70
とスライド19との係止を解除する。

次にスライド用シリンダ20のもどし側室20aに油圧を
加えてスライド19を第６図において主軸３に対して上方
へ移動してロータリストッパ機構22を主軸３側から離間
させ、この状態でロータリストッパ機構22回転させてこ
れから加工しようとするワークの軸心に対するクランク
ピン部の偏心量に合わせた所定のストッパ25を主軸３側
の固定ストッパ27に対向する。ついでスライド側室20b
に油圧を加えてスライド19を上記両ストッパ25,27が当
接するまでスライドする。この動作によりチャック42の
中心が所定の位置、すなわち、主軸３の中心に対してこ
れから加工しようとするワークであるクランク軸のクラ
ンクピンの偏心量だけずれた位置に位置決めされる。こ
の動作はワークの付け替の度に行われる。

このとき、上記スライド19が一方へ移動すると、これ
に連動して第８図に示すレバー35がブラケット29の軸受
34を中心にして、バランスウエイト31は上記スライド19
の移動方向とは反対方向に所定の移動量にわたって移動
し、上記スライド19の移動による重心の変化が自動的に
修正される。

この状態で上記スライドロック機構64のロックシリン
ダ65のクランプ側室65bに油圧を加えてピストン杆66を
第11図で左動させてロックロッド70にてスライド19を主
軸３側にロックする。

次に、割出しシリンダ47のアンクランプ側室47aに油
圧を加えてピストン49を第４図において左方へ移動する
ことにより、軸受50を介してチャック本体43を左方へ移
動してカップリング44の歯部45,46の噛合11を解除す
る。

この状態でワークを搬入してこれの一方の軸端部をチ
ャック42に対向させてからチャック本体43内のシリンダ
53のクランプ側室54aに油圧を加えてピストン杆56を左
行し、スライドロッド57を介して爪体61を内方へ移動
し、この爪体61にて上記ワークの軸端部を把持する、こ
のとき、ワークの他端部はセンタ機構75にて支持され
る。

次にモータ13を駆動して差動ギヤ装置８を介してチャ
ック駆動軸５を回転し、二重リンク継手41を介してチャ
ック本体43を割出し回転させる。なお上記割出し回転後
にワークをチャック42にて把持するようにしてもよい。

上記動作により、被加工部であるクランクピン部の軸
心が主軸３の軸心と一致され、この状態で割出しシリン
ダ47のクランプ側室47bに油圧を加えてピストン49を第
４図において右方へ移動して軸受50を介してチャック本
体43を右方へ移動してカップリング44を噛合させてチャ
ック42を主軸３側に係合する。この割出し操作は１つの
ワークに対してクランクピン部の数だけ行われる。

上記状態で被加工部であるクランクピン部の軸心が主
軸３の軸心と一致した状態で回転される。

このとき、チャック42を主軸３の軸心に対して偏心し
た状態で支持しているスライド19の回転方向のバランス
はバランスウエイト31にてとられる。

また上記チャック42は、チャック本体43、割り出しシ
リンダ47、ピストン49、ピストン杆部56、スライドロッ
ド57及び爪体61等それぞれ大きな質量を有する部材から
構成されており、しかもこれらの構成部材は必ずしも軸
方向にバランスをとった状態で配列されていない。この
ため、これらの構成部材が主軸３の軸心に対して大きく
偏心して高速回転したとき、この軸方向のアンバランス
が増幅されて、切削回転時の振動の原因となることがあ
り、これによって加工できないことがある。

ところが上記した本発明の実施例に示した構成のクラ
ンクシャフトの旋削装置では、図４に示したように、回
転方向のバランスをとるために設けたバランスウエイト
31は、スライド19とチャック42のチャック本体43とを係
脱可能に連結するカップリング44部の外周側で、かつこ
のカップリング44部の軸方向両側にわたって位置するよ
うにして配置されていることにより、上記チャック42部
の構成部材の軸方向のアンバランスがバランスウエイト
31にてキャンセルされ、軸直角方向と共に、軸方向にも
このバランスウエイト31にてバランスされる。従って、
チャック部の高速偏心回転時におけるこの部分での軸方
向のアンバランスによる振動の発生が防止される。

〔発明の効果〕

本発明以上のようになるから、スライドロック手段を
解除して、これから加工しようとするワークのクランク
ピンの偏心量に合わせて設定したロータリストッパ機構
22にて位置決めされる位置までスライド19をスライド
し、これをスライドロック手段にて主軸３側に固定し、
ついでカップリング手段を作動してスライド19とチャッ
ク42との連結を解除しモータ13の駆動により差動ギヤ装
置８を介してチャック42を割出し回転することにより、
チャック中心位置を所定位置に位置決めすることができ
る。

そして上記スライド19の移動時には、このスライド19
の移動に連動してバランスウエイト31が、このスライド
19の移動方向と逆方向に移動されてスライド19の移動に
よる重心の変化が自動的に修正され、回転時における軸
直角方向のアンバランス力が相殺され、高速回転時にお
ける軸直角方向のアンバランス力による振動の発生を防
止できる。

また、爪体、この爪体を駆動する爪体駆動装置、割出
しシリンダ、カップリング等の多くの質量を有している
と共に、これらが軸方向にアンバランス状に配置されて
いる構成のチャック42が、主軸３に対して偏心状態で高
速回転する際に、上記軸方向のアンバランスが増幅され
て切削回転時の振動の原因となるが、上記バランスウエ
イト31が、スライド10とチャック42のチャック本体43と
を係脱可能に連結するカップリング44部の外周側で、か
つこのカップリング44部の軸方向両側にわたって位置す
ようにして配置されていることにより、このチャック部
42の構成部材の軸方向のアンバランスがバランスウエイ
ト31にてキャンセルされ、軸直角方向と共に、軸方向に
もこのバランスウエイト31にてバランスされ、チャック
部の高速偏心回転時におけるこの部分での軸方向のアン
バランス力による振動の発生を防止することができる。

このように、スライド19の移動による軸直角方向のア
ンバランス力とチャックの構成上の軸方向のアンバラン
ス力の双方がバランスウエイト31にてバランスされ、こ
れにより主軸の高速回転による高生産性と高加工精度を
得ることができる。

すなわち、本発明によれば、軸直角方向は勿論のこ
と、高速偏心回転における軸方向のアンバランスもキャ
ンセルでき、高速回転による旋削が可能となり、生産性
を極めてよくすることができ、また上記両方向のアンバ
ランスがキャンセルできることにより旋削時における振
動がなくなり、重旋削が可能となり、かつこの場合の加
工精度もよくすることができる。

また、クランクピンの偏心量の変化に応じて軸直角方
向に移動調整されるスライド19を、スライドロック手段
により、位置決め位置で強固にガタを生じることなく固
定できることにより、旋削回転時にスライド19の固定ゆ
るみによる振動の発生がなく極めて安定した旋削加工が
でき、これによっても、高速回転による旋削が可能とな
って生産性が極めてよく、また上記のように旋削時の振
動がないことから、重旋削が可能となり、かつ加工精度
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の側面図、第２図は同平面図、
第３図は差動ギヤ装置部分の縦断面図、第４図はスライ
ド及びチャック部分の縦断面図、第５図は第４図Ｖ−Ｖ
線に沿う断面図、第６図は第４図VI−VI線に沿う断面
図、第７図は第６図VII方向からの矢視図、第８図は第
５図VIII方向からの矢視図、第９図は第６図IX方向から
の矢視図、第10図は第８図Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、第11
図は第６図XI−XI線に沿う断面図、第12図は第11図XII
−XII線に沿う断面図である。 １はベッド、２は主軸頭、３は主軸、3aはブッシュ、4,
34,50は軸受、５はチャック駆動軸、6,7,12,14,15,16,1
7はギヤ、８は差動ギヤ装置、９はフレーム、10は減速
機、11は入力軸、13はモータ、18はスライドガイド、19
はスライド、20はスライド用シリンダ、21はピストン
杆、22はロータリストッパ機構、23は回転軸、24はプレ
ート、25はストッパ、27は固定ストッパ、28,67は孔、2
9はブラケット、30はバランスウエイト摺動部、31はバ
ランスウエイト、32,37′は摺動溝、33,36は摺動子、35
はレバー、37,38はガイドバー,39,40はガイド孔、41は
二重リンク継手、42はチャック、43はチャック本体、44
はカップリング、45,46は歯部、47,53はシリンダ、48,5
4はシリンダ部、49,55はピストン、51は外輪体、52は内
輪体、56はピストン杆部、57はスライドロッド、59はく
さび面部、60はスライド溝、61は爪体、62はくさび孔、
64はスライドロック機構、65はロックシリンダ、66はピ
ストン杆、68,72はくさび面、70はロックロッド、71は
ロッド孔、74はロック溝、73はスライドエッジ部、74は
ロック溝、75はセンタ機構、81は回転継手。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸３の先端部にスライドガイド18を介し
   て取付けられて主軸３の軸線に対して直角方向に移動可
   能なスライド19と、主軸３に設けられてスライド19の移
   動と移動点での固定を行うスライド移動手段と、スライ
   ド19を主軸３側に固定するスライドロック手段と、スラ
   イド19に回転可能に、且つ、スライド19の先端側に位置
   して主軸３の軸線方向に移動可能に設けられてワークを
   把持するチャック42と、スライド19とチャック42のチャ
   ック本体43との離接を行うカップリング44と、モータ13
   が駆動されない間主軸３とチャック42の間に相対回転を
   伴わずモータ13の駆動により主軸３とチャック42の間に
   相対回転を生じさせる差動ギヤ装置８とを備え、また、
   上記スライド19に、このスライド19の移動方向と同一方
   向に摺動可能にしてバランスウエイト31を支持すると共
   に、このスライド19とバランスウエイト31とを、スライ
   ド19の移動と連動してバランスウエイト31が逆方向に移
   動するようにした連結手段にて連結し、さらに、上記バ
   ランスウエイト31を、スライド19とチャック42のチャッ
   ク本体43とを係脱可能に連結するカップリング44部の外
   周側で、かつこのカップリング44部の軸方向両側にわた
   って位置するようにして配置したことを特徴とするクラ
   ンクシャフトの旋削機械。