JP3130783B2 - 同期駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばクランク
シャフトのクランクピンを切削あるいは研削するための
加工機械に使用される同期駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、クランクピンを研削する研削盤
においては、一対の主軸台にそれぞれ主軸が同一軸線上
で回転可能に支持され、各主軸の先端には、その主軸の
軸線とは異なる軸線上においてクランクシャフトの両端
を保持するためのチャックが取り付けられている。

【０００３】そして、この種のクランクシャフト研削盤
においては、一般的にワークとしてのクランクピンの剛
性が低いので、研削加工時にクランクシャフトに捩じれ
等が生じないように回転させる必要がある。このため、
両主軸を同期軸により作動連結し、一方の主軸に連結し
た１つのモータにより、両主軸に連結された同期軸を介
して両主軸を同期回転させるように構成した同期駆動装
置が従来から提案されている。

【０００４】しかしながら、この従来の同期駆動装置に
おいては、同期軸を介して両主軸を正確に同期回転させ
る必要から、回転連結部のバックラッシュを取除く等の
面倒な調整操作が必要であるとともに、同期軸自体の捩
じれが生じないような大径のものを使用する必要があっ
た。また、装置の長期使用に伴って摩耗等により回転駆
動系にガタ付きが発生し、両主軸が正確に同期回転しな
くなるおそれもあった。

【０００５】このような事態に対処するために、両主軸
にそれぞれモータを各別に作動連結し、それらのモータ
を同期回転制御するように構成した同期駆動装置も従来
から提案されている。ところが、この従来装置において
は、一方のモータの制御系の変調等に起因して両モータ
間に同期回転異常が発生するおそれがある。このように
同期回転異常が生じた場合にはクランクシャフトにねじ
れが生じて、加工精度が低下する。

【０００６】このような問題点を解消するため、例えば
実公平７−１３９４５号公報に示すような構成の同期駆
動装置も従来から提案されている。この従来構成におい
ては、両主軸が一対のモータにより同期回転されるよう
に構成され、両主軸間には主軸の軸線とは異なる軸線上
において保安軸が連動回転可能に連結されている。そし
て、モータの故障等により同期制御に異常が発生した場
合には、一方の主軸から保安軸を介して他方の主軸に回
転が伝達されて、クランクシャフトに過度の捩じれが加
わるのを防止するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
同期駆動装置では、モータの制御系の変調等により両主
軸間に同期ずれが生じる時に、一方の主軸の回転力によ
り保安軸を介して他方の主軸を強制的に回転させて、両
主軸間の同期を機械的に確保するものである。従って、
同期ずれが生じた場合には保安軸がトルク伝達を担当す
ることになり、その保安軸として太く頑丈なものが要求
される。このため、保安軸の重量が過大になり、かつ保
安軸がその機能を発揮しない正常時にもこの大重量の保
安軸がモータの動力を浪費して、エネルギーロスを生じ
ることになる。

【０００８】さらに、一方のモータの制御系の変調等に
より、両主軸間に同期ずれが生じた場合には、クランク
シャフトの両端に異なる値の駆動トルクが作用すること
になり、この状態における保安軸による強制回転により
クランクシャフトにねじれが生じる。このねじれた状態
で加工が続行された場合には、加工精度が著しく低下す
るおそれがあった。

【０００９】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、モータの制御系の変調等により両主軸の
同期回転に異常が発生した場合、両主軸の回転を停止さ
せることができる同期駆動装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、両主軸間に主軸軸線
から離隔した位置にて検出軸を連結配置し、その検出軸
には、両主軸間に回転同期ずれが生じたときに、それを
検出してモータを停止させるための検出手段を設けたも
のである。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、検出軸は主軸軸線及びチャック軸線と平行な別の
軸線上に配置されているものである。請求項３に記載の
発明では、請求項１または２において、前記検出軸を２
つに分割して形成し、その検出軸の分割部分には、両主
軸間に同期ずれが生じたときに滑りを発生するクラッチ
を介装し、検出手段はクラッチの滑りを検出してモータ
を停止させるようにしたものである。

【００１２】従って、請求項１においては、モータの制
御系の変調等により両主軸の同期回転に異常が発生し
て、その同期ずれが生じた場合には、それが検出手段に
より検出され、両モータの回転が停止される。

【００１３】請求項２においては、検出軸が主軸と平行
に延在する。請求項３においては、両主軸の同期回転に
異常が発生すると、検出軸の分割部分に設けられたクラ
ッチに滑りが生じて、検出軸の分割部分の連結が解放さ
れることで検出手段が作用する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明をクランクシャフ
ト研削盤に具体化した一実施形態を、図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１５】図１に示すように、テーブル１１はベッド
１２の上面に一対のレール１３を介して移動可能に支持
され、テーブル送り用モータ１４によりボールねじ１５
を介して送り制御される。一対の主軸台１６，１７はテ
ーブル１１上にその移動方向へ所定間隔をおいて配設さ
れ、これらの主軸台１６，１７には主軸１８，１９が同
一の軸線Ｌ１上で回転可能に支持されている。

【００１６】チャック２０，２１は前記各主軸１８，１
９の先端に取り付けられ、これらのチャック２０，２１
にはワークとしてのクランクシャフト２２のクランク中
心軸が両端部にて、主軸１８，１９の軸線Ｌ１から離隔
して軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ２上で保持される。そし
て、このクランクシャフト２２の保持状態で、研削加工
されるクランクピン２２ａがチャック２０，２１に設け
られた図示しない割出装置により主軸１８，１９の軸線
Ｌ１上に割り出し配置される。

【００１７】一対のワーク回転用モータ２３，２４は前
記各主軸台１６，１７に装着され、これらの回転用モー
タ２３，２４によって両主軸１８，１９が同速度で同期
回転される。これにより、両チャック２０，２１間に保
持されたクランクシャフト２２が、主軸１８，１９の軸
線Ｌ１上に配置されたクランクピン２２ａを中心にして
捩じれることなく回転駆動される。すなわち、クランク
ピン２２ａを中心にしてクランクシャフト２２のクラン
ク中心軸が公転することになる。

【００１８】砥石台２５は前記ベッド１２の上面に一対
のレール２６を介してテーブル１１の移動方向と直交す
る方向へ移動可能な砥石テーブル４７に支持され、送り
用モータ２７によりボールねじ２８を介して送り制御さ
れる。砥石２９は砥石台２５に回転可能に支持され、砥
石回転用モータ３０によりプーリ３１，３２及びベルト
３３を介して回転される。そして、この砥石２９がクラ
ンクシャフト２２のクランクピン２２ａに接触すること
により、クランクピン２２の外周面が研削加工される。

【００１９】図１及び図２に示すように、検出軸３４は
前記両主軸台１６，１７間に回転可能に支持され、その
両端部が各一対の歯付きプーリ３５，３６及び歯付きベ
ルト３７を介して主軸１８，１９に作動連結されてい
る。この検出軸３４は、主軸１８，１９の軸線Ｌ１及び
チャック２０，２１の軸線Ｌ２とは異なる位置で、それ
らの軸線Ｌ１，Ｌ２と平行な軸線上に配置されている。
また、この検出軸３４は一方の主軸台１６の近傍におい
て２つの部分３４ａ，３４ｂに分割して形成され、その
分割部分にはクラッチ３８が介装されている。

【００２０】図３及び図４に示すように、前記クラッチ
３８は検出軸３４の分割部分に対向して配置された一対
のクラッチ板３９，４０を備えている。そして、一方の
クラッチ板３９にはボール４１を収容保持する複数の収
容孔３９ａが形成され、他方のクラッチ板４０にはボー
ル４１が摺動自在に係合される複数の係合凹部４０ａが
形成されている。一方のクラッチ板３９は、検出軸３４
の一方の部分３４ａに固定されたクラッチ板本体４５に
対し、軸方向に移動自在に嵌合され、クラッチ板本体４
５に固定したリング部材４６に一端を固定した複数個の
コイルばね４２を介して他方のクラッチ板４０側へ付勢
された状態で連結されている。また、この一方のクラッ
チ板３９の外周縁には検出フランジ３９ｂが一体に突出
形成されている。

【００２１】また、近接スイッチよりなる検出手段とし
ての検出器４３は、前記クラッチ板３９の検出フランジ
３９ｂと対向するように、ブラケット４４を介して一方
の主軸台１６に取り付けられている。そして、通常は図
４のようにコイルばね４２の付勢力により各ボール４１
が係合凹部４０ａに圧接係合されて、両クラッチ板３
９，４０が連結状態にあり、主軸１８，１９が同期回転
しているときは、検出軸３４の両側部分３４ａ，３４ｂ
が一体的に回転される。

【００２２】また、両主軸１８，１９間に所定量を越え
る同期ずれが生じたときには、検出軸３４の分割部分に
捩じれ力が発生し、各ボール４１がコイルばね４２の付
勢力に抗して係合凹部４０ａから離脱して図５のように
クラッチ板４０の端面に乗り上げ、両クラッチ板３９，
４０が開放状態になって滑りを発生する。ボール４１が
係合凹部４０ａからクラッチ板４０の端面に乗り上げる
と同時に、コイルばね４２の収縮によりクラッチ板３９
が図４の状態からボール４１の移動分左方向へ移動し、
図５の状態となる。これによって、検出フランジ３９ｂ
が検出器４３に近接し、この検出器４３から検出信号が
出力され、その検出信号に基づいて両回転用モータ２
３，２４の回転が停止される。

【００２３】次に、前記のように構成されたクランクシ
ャフト研削盤について動作を説明する。さて、この研削
盤の運転時には、両回転用モータ２３，２４の同期回転
制御により、両主軸１８，１９が同期回転される。この
両主軸１８，１９の同期回転によりチャック２０，２１
間に把持されたクランクシャフト２２がクランクピン２
２ａを中心にして公転される。これと同時に、砥石２９
がクランクピン２２ａの外周面上で回転される。従っ
て、公転中心に位置するクランクピン２２ａの外周面が
砥石２９により研削される。なお、例えば、車両用エン
ジンのクランクシャフトは、その複数のクランクピンが
等間隔角度に配置されている。そして、これらのクラン
クピンを順次研削できるように、クランクシャフトはチ
ャック２０，２１に把持された状態で、図示しない割り
出し装置によりクランクシャフト中心軸を中心に割り出
し回転され、各クランクピンが順次公転中心位置に配置
される。

【００２４】一方、通常はコイルばね４２のばね力によ
りボール４１を介して検出軸３４上のクラッチ３８が連
結状態にあるため、両主軸１８，１９が同期回転してい
るときは、検出軸３４の両側部分３４ａ，３４ｂが一体
的に回転される。

【００２５】そして、研削加工時に、回転用モータ２
３，２４の一方の制御系の変調等により、両主軸１８，
１９の同期回転に同期ずれが発生すると、検出軸３４の
クラッチ３８に捩じれ力が作用する。従って、検出軸３
４のクラッチ３８を介した両側部分３４ａ，３４ｂ間に
ずれ力が作用する。そして、このとき、主軸１８，１９
間の同期ずれが所定量を越えたとき、検出軸３４の両側
部分３４ａ，３４ｂ間に速度差が発生し、両クラッチ板
３９，４０間に相対的に滑りが生じる。

【００２６】そして、このクラッチ板３９，４０の滑り
により、ボール４１がクラッチ板４０の係合凹部４０ａ
から乗り上がり、これによってクラッチ板３９が図３の
左方に移動し、図５のようにその検出フランジ３９ｂが
検出器４３に接近する。このため、モータの制御系の変
調等に基づく同期ずれの異常状態が検出器４３により検
出されて、回転用モータ２３，２４の回転が直ちに停止
される。従って、主軸１８，１９に同期回転ずれが発生
したままの状態で、クランクシャフト２２の回転が継続
され加工が継続することはない。

【００２７】前記の実施形態による効果について、以下
に記載する。 （１） この実施形態の同期駆動装置では、両主軸１
８，１９の同期回転に異常が発生した場合、それが検出
器４３により検出され、両回転用モータ２３，２４の回
転が停止される。このため、両主軸１８，１９の先端の
チャック２０，２１間に保持されたクランクシャフト２
２にねじれが加わることはない。従って、クランクシャ
フト２２にねじれ力が作用した状態で研削動作が続行さ
れて、ワークの研削精度が低下するおそれを未然に防止
することができる。

【００２８】（２） この実施形態の同期駆動装置は、
両主軸１８，１９間に同期ずれが発生したときに、クラ
ッチ３８に滑りを生じさせて、主軸１８，１９の回転を
停止させるものである。従って、検出軸３４に動力伝達
機能は与えられておらず、駆動トルクを伝達する機能は
不要である。従って、検出軸３４として細く軽量なもの
を採用でき、同軸３４を小さなトルクで回転させること
ができて、エネルギーロスを低減できる。

【００２９】（３） しかも、クラッチ３８において滑
りが生じるため、主軸１８，１９間の同期ずれ等の原因
により検出軸４３の両側部分３４ａ，３４ｂ間に過大な
トルク差が生じても検出軸３４の破損を防止できる。

【００３０】なお、この発明は、次のように変更して具
体化することも可能である。 （ａ） 検出軸３４の両端を歯車伝達機構により両主軸
１８，１９に作動連結すること。 （ｂ） クラッチ３８の結合力を調節するための手段を
設けること。例えば、前記実施形態において、コイルば
ね４２のばね力を調節する手段を設けること。

【００３１】前記実施形態から把握される技術的思想を
以下に述べる。 （１） クラッチは、検出軸の両側部分にそれぞれ固定
された一対のクラッチ板と、両クラッチ板間に介在され
た介在手段と、その介在手段をクラッチ結合方向に附勢
する附勢手段とを含む請求項３に記載の同期駆動装置。

【００３２】このように構成すれば、検出軸を細く軽量
にできるとともに、その検出軸を小さなトルクで回転さ
せることができて、エネルギーロスを低減できる。

【００３３】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、モータの制御系の変調等により両主軸の同
期回転に異常が発生した場合、それを検出して直ちにモ
ータの回転が停止される。従って、ワークにねじれ力が
作用した状態で加工が継続されるのを防止でき、しか
も、エネルギーロスを低減できる。

【００３４】請求項２に記載の発明によれば、動力伝達
構成を簡素化できる。請求項３に記載の発明によれば、
検出軸の破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の同期駆動装置を備えた一実施形態
を示す平面図。

【図２】 同期ずれを検出する構成を拡大して示す要部
平面図。

【図３】 図２の一部をさらに拡大して示す部分断面
図。

【図４】 図３の４−４線における断面図。

【図５】 ボールが係合凹部から出た状態を示す部分断
面図。

【符号の説明】

１１…テーブル、１６，１７…主軸台、１８，１９…主
軸、２０，２１…チャック、２２…ワークとしてのクラ
ンクシャフト、２３，２４…回転用モータ、３４…検出
軸、３８…クラッチ、３９，４０…クラッチ板、４１…
ボール、４２…コイルばね、４３…検出手段としての検
出器。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の主軸台にそれぞれ主軸を同一軸線
   上で回転可能に支持し、各主軸にはワークの両端を保持
   するためのチャックを連結し、各主軸を一対のモータに
   より同期回転させるようにした同期駆動装置において、 前記両主軸間には主軸軸線から離隔した位置にて検出軸
   を連結配置し、その検出軸には、両主軸間に回転同期ず
   れが生じたときに、それを検出してモータを停止させる
   ための検出手段を設けた同期駆動装置。
2. 【請求項２】 検出軸は主軸軸線及びチャック軸線と平
   行な別の軸線上に配置されている請求項１に記載の同期
   駆動装置。
3. 【請求項３】 前記検出軸を２つに分割して形成し、そ
   の検出軸の分割部分には、両主軸間に同期ずれが生じた
   ときに滑りを発生するクラッチを介装し、検出手段はク
   ラッチの滑りを検出してモータを停止させるようにした
   請求項１または２に記載の同期駆動装置。