JP3706357B2

JP3706357B2 - コンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置

Info

Publication number: JP3706357B2
Application number: JP2002186483A
Authority: JP
Inventors: 和春小俣
Original assignee: Daisho Seiki Corp
Current assignee: Daisho Seiki Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004025379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、コンプレッサーシリンダのように、内孔と該内孔から径方向の外方に延びる直線状のベーン溝を有するワークを研削するコンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、この種の溝研削盤として、砥石円板を昇降及び砥石回転軸芯方向移動可能に備えたものが使用されており、ワークの内孔に砥石円板を挿入し、昇降すると共に砥石回転軸芯方向に移動することにより、ワークの溝の幅方向の両端面を研削するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような溝研削作業において、ワーク保持治具に保持されるワークの下端取付面（仕上げ面）に対する砥石円板の直角度は、研削精度に大きな影響を与えるため、砥石円板交換時には、砥石円板の上記直角度を正確に微調節する必要がある。すなわち、図３を利用して簡単に説明すると、ワーク保持治具３６の上端取付面にワークＷが位置決め固定されており、ワークＷに形成された直線状の溝４３を砥石円板２０により研削する構造となっているが、砥石円板交換時には、ワーク保持治具３６の上端取付面に対する砥石円板２０の角度θを、直角に微調節する必要がある。
【０００４】
ところが従来、上記のような砥石角度調整作業は、たとえばテスト用ワークを使用して試し研削を行ない、試し研削したものの研削精度を一々確認しながら砥石角度θを調整しており、熟練を要すると共に手間がかかる。
【０００５】
【発明の目的】
本願発明は、テストワーク等によって試し研削を行うことなく、迅速、かつ、精度良く砥石円板の角度を調節できるようにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願請求項１記載の発明は、砥石円板を回転軸芯方向及び回転軸芯方向と直角な方向に移動可能に備え、ワーク供給用のテーブルにワーク保持治具を固定し、該ワーク保持治具に、内孔と該内孔から延びる直線状の溝を有するワークを保持すると共に、ワーク位置決め機構及びクランプ機構によりワーク保持治具に対してワークを位置決め固定し、砥石円板により上記ワークの直線状の溝を研削するコンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置において、ワーク位置決め機構及びクランプ機構によりワーク保持治具に位置決め固定されるセンサー保持台に複数の変位センサーを保持し、砥石円板の回転軸芯方向の端面に対して回転軸芯方向に間隔を置いて設定される測定基準面に、各変位センサーの変位量０位置を揃えてある。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置において、４つの変位センサーを備え、各変位センサーは長方形の四隅に対応する位置にそれぞれ配列されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［溝研削盤の構造］
図１は本願発明が適用されるコンプレッサーシリンダ用のベーン溝研削盤であり、説明の都合上、ワーク供給用のインデックステーブル（移動テーブル）２を配置してある側を前側と規定し、紙面と直角方向を左右方向として、以下説明する。
【０００９】
ベース１の上面には左右方向に延びるレール３を介して左右スライダー４が水平左右方向移動可能に承されており、左右スライダー４とベース１の間にはボールねじ送り機構６が介装され、図示しないＡＣサーボモータでボールねじ送り機構６を駆動することにより、左右スライダー４を左右方向に移動できるようになっている。
【００１０】
左右スライダー４の前端部には垂直なレール８が立設され、該垂直なレール８の前面には上下スライダー１０が上下方向移動可能に支持されている。上下スライダー１０と垂直なレール８の後面の間には垂直姿勢のボールねじ送り機構１２が介装され、該ボールねじ送り機構１２の親ねじは垂直なレール８の上端部に配置されたＡＣサーボモータ１３の出力軸に連動連結し、ＡＣサーボモータ１３により、上下スライダー１０を上下方向に量移動できるようになっている。
【００１１】
上下スライダー１０の上半部の前面には駆動ユニット台１１が固定され、該駆動ユニット台１１には砥石円板回転用のモータ１５と動力取出軸２５が上下に並べて固定されている。上下スライダー１０の下部の前面には、複数の取付ボルト１２により砥石ヘッド１６が着脱自在に固定され、砥石ヘッド１６には下方に突出するサポート１７が固定され、該サポート１７の下端部に設けられた支軸２１に砥石円板２０が回転可能に支持されている。砥石円板２０の回転軸２１は水平左右方向に配置され、したがって砥石円板２０は前後方向に延びる垂直面内に位置している。
【００１２】
砥石円板２０はベルト伝導機構２４を介して動力取出軸２５に連動連結し、該動力取出軸２５はベルト伝導機構２６を介して上方の砥石駆動用モータ１５の出力軸に連動連結している。
【００１３】
円形のインデックステーブル２はベースの前方に水平姿勢で配置されており、該インデックステーブル２の垂直回転軸２８は、テーブル支持ケース２９に回転可能に支持されると共に図示しない駆動モータに連動連結し、９０°ずつインデックス回転するように設定されている。
【００１４】
図２はインデックステーブル２及びワークＷの平面図であり、ワークＷは内孔４０を有する円筒状に形成されており、扇形の張出し部４１及び該張出し部４１と対称な位置に位置決め用の突起４２が一体に形成されると共に、内孔４０から径方向の外方に延びて扇形張出し部４１の中間位置まで至る直線状のベーン溝４３が一体に形成されている。上記突起４２には第１の位置決め孔４５が形成され、扇形張出し部４１の周方向の一端部付近には第２の位置決め孔４６が形成されている。
【００１５】
インデックステーブル２上には、同一円周上に９０°の間隔をおいて４つのワーク保持治具３６が固定されており、各ワーク保持治具３６はインデックステーブル２が矢印Ｒ方向に９０°づつ回転することにより、前端のローディング及びアンローディング位置Ｐ1と、左端の位置決め及びクランプ位置Ｐ2と、後端の研削位置Ｐ3と、右端の計測位置Ｐ4とを順次巡るようになっている。
【００１６】
各ワーク保持治具３６の中央部には、ワークＷの内孔４０に概ね対応する貫通孔３７が形成され、該貫通孔３７にはワークＷのベーン溝４３よりも幅広でテーブル回転軸芯Ｏ1側に延びる砥石挿通溝３８が形成されている。ワーク保持治具３６の上面には、ワーク位置決め機構として、ワークＷの第１，第２位置決め孔４５，４６に対応する第１，第２位置決めピン４８，４９が上向きに突設されている。
【００１７】
各ワーク保持治具３６のテーブル回転軸芯Ｏ1側には、二股状のクランプアーム５１がそれぞれ配置されており、各クランプアーム５１の柄部５１ａは、図５に示すように水平な支軸５２及びリンク５４を介してクランプ台５３に回動可能に支持され、柄５１ａの先端部は上下方向に伸縮可能なロッド５５に連結されている。すなわち、ロッド５５の伸縮により柄５１ａの先端部を上下方向に移動することにより、クランプアーム５１を実線で示すクランプ位置と、仮想線で示すアンクランプ位置とに変更できるようになっている。
【００１８】
位置決め及びクランプ位置Ｐ2におけるインデックステーブル２の径方向外方側には、ベーン溝４３を最終的に位置決めする溝位置決め治具５６が配置されている。該溝位置決め治具５６は、垂直なレール５７に昇降可能に支持された昇降アーム５９の先端部に、ワークＷのベーン溝４３に嵌合可能な溝位置決め用の割りピン６０が下向きに設けられている。昇降アーム５９はシリンダ６１により昇降駆動する。
【００１９】
［砥石円板］
図８は砥石円板２０の水平断面拡大図であり、砥石円板２０は、支軸２１に回転可能に支持された回転ディスク２２と、該回転ディスク２２の外周端の回転軸芯方向の両端面に固着された環状の研削砥石２３から構成されており、研削砥石２３は、セラミック系のメタルボンドによって砥粒同士を結束すると共に回転ディスク２２に固着してあり、砥粒の層が幾重にも形成されている。
【００２０】
[砥石角度調節機構]
図４は砥石ヘッド１６の水平断面図（図３のIV-IV断面図）であり、上下スライダー１０の前端面には前方に突出する円柱状のピン３１が固着され、砥石ヘッド１６の後端面にはピン孔３２が形成されており、該ピン孔３２を上記ピン３１に嵌合した状態で、前記取付ボルト１２により砥石ヘッド１６を上下スライダー１０に締着してある。
【００２１】
図３は砥石ヘッド１６の正面図（図１のIII-III断面拡大図）であり、前記ピン孔３２の中心は、砥石ヘッド１６の上下方向幅の中央部に位置すると共に砥石円板２０と同一垂直面内に位置している。取付ボルト１２は砥石ヘッド１６の四隅部に配置されると共に、砥石ヘッド１６のボルト挿通孔に対して一定のがた隙間（がた）を有している。従って、各取付ボルト１２を緩めた状態においては、砥石ヘッド１６はピン３１回りに上記取付ボルト１２のがたの範囲で回動可能となっており、これにより砥石ヘッド１６のピン３１回りの取付角度を微調節できるようになっている。
【００２２】
上記砥石ヘッド１６の取付角度を微調節するために、砥石ヘッド１６の左右の各端面に対して、それぞれ上下一対の角度調節ねじ３５を当接可能に対向配置している。各角度調節ねじ３５は、それぞれ近傍の取付ボルト１２と同じ高さに配置されると共に、上下スライダー１０に固着されためねじブロック３３に螺挿されており、ロックナット３４により所定の突出位置に固定されている。すなわち、各角度調節ねじ３５の突出量を調節することにより、砥石ヘッド１６のピン３１回りの取付角度を微調節し、それによりワーク保持治具３６の上端取付面に対する砥石円板２０の角度θ、すなわち直角度を微調節できるようになっている。
【００２３】
[砥石角度測定装置]
図６〜図９は本願発明を適用した砥石角度測定装置５８の実施の形態である。図７は砥石角度測定装置５８を装着する際のインデックステーブル２の平面図並びに砥石角度測定装置５８の平面図を示しており、この図７において、砥石角度測定装置５８は、円形の内孔６３を有する環状のセンサー保持台６２に複数の変位センサー６５を取り付けてなり、各変位センサー６５は、図示しないが計測値表示部を有するコントローラに接続している。
【００２４】
センサー保持台６２の内孔６３には、センサー保持台６２の径方向外方側に直線状に延びる砥石挿入溝６４が形成され、センサー保持台６２の下面には、ワーク保持治具３６の第１，第２位置決めピン４８，４９に対応する位置に第１，第２位置決め孔７１，７２が形成されている。
【００２５】
図８は砥石角度測定装置５８の水平断面部分図であり、砥石挿入溝６４は砥石円板２０の幅の２〜４倍程度の幅を有し、砥石挿入溝６４の幅方向の少なくとも一方の端面６４ａは、センサー保持台６２の下端取付面に対して直角に仕上げられることにより、変位センサー６５の測定基準面６４ａとして利用される。該測定基準面６４ａは変位センサー６５の変位量０の対象となる面であり、該測定基準面６４ａにはこれと直角なセンサー取付用のねじ孔６６が開口し、該ねじ孔６６に変位センサー６５が螺着されている。各変位センサー６５の先端検知面は砥石円板２０の回転軸芯方向端面に対して、回転軸芯方向の間隔を置いて対向している。
【００２６】
ねじ孔６６を形成してある壁肉部分は、測定基準面６４ａと平行な段面６９を有しており、これにより変位センサー６５を段面６９側から容易にねじ孔６６に螺合できるようにしてある。変位センサー６５としては、渦電流式変位センサーが用いられており、前方の測定物との距離に応じて変化する電圧（又は電流）をコントローラに入力し、デジタル表示で測定基準面６４ａからの変位量を測定できるようになっている。
【００２７】
図９は図８のIX-IX断面図であり、変位センサー６５は四個備えられており、上下方向に長い長方形の四隅にそれぞれ配置され、四点測定を行なうようになっている。また、ねじ孔６６と直角に形成された固定用ねじ孔に螺着される固定ねじ６８により固定されている。
【００２８】
【作用】
［溝研削作業］
図２により、ワークＷのベーン溝４３を研削する作業を説明する。前端のローディング及びアンローディング位置Ｐ1において、ワーク保持治具３６の上面に、ワークＷを載せると共に第１，第２位置決め孔４５，４６を第１，第２位置決めピン４８，４９に嵌合する。この時、第２位置決め孔４６は第２位置決めピン４９に対し、多少のがたを有して嵌合している。
【００２９】
左端の位置決め及びクランプ位置Ｐ2において、溝位置決め用の昇降アーム５９を下降することにより、溝位置決め用の割り形ピン６０をワークＷのベーン溝４３内に圧入し、これにより、ワーク保持治具３６に対するベーン溝４３の位置を正確に設定し、この状態でクランプアーム５１を下降させることにより、ワークＷをワーク保持治具３６に固定する。しかる後に溝位置決め用の昇降アーム５９を上昇させる。
【００３０】
後端の研削位置Ｐ3において、砥石円板２０をサポート１７と共に下降することによりワークＷの内孔４０内に挿入し、砥石円板２０を回転させながら昇降及び回転軸芯方向に移動することにより、ワークＷのベーン溝４３の幅方向両縁を研削する。この時、音響センサー３０により砥石円板２０がベーン溝４３の各幅方向端縁に接触する初期位置を検出し、各初期位置から所定の切り込み量だけそれぞれ研削する。
【００３１】
計測位置Ｐ4において、ベーン溝４３の幅の計測を行ない、ローディング及びアンローディング位置Ｐ1に戻り、クランプ５１を解除して、研削済のワークＷを取り外す。
【００３２】
[砥石角度測定装置の０位置調節]
図８において、センサー保持台６２の測定基準面６４ａに０位置設定用の平板を押し当て、該平板の位置を各変位センサー６５の０位置に設定する。すなわち、各変位センサー６５から測定基準面６４ａまでの距離にばらつきがある状態で、各変位センサー６５が取り付けられていても、測定基準面６４ａが全変位センサー６５の０位置として設定される。
【００３３】
［砥石角度測定及び調整方法］
砥石円板２０を砥石ヘッド１６と共に交換後、砥石角度θを測定し、直角度を調節する方法を説明する。図７では、ローディング及びアンローディング位置Ｐ1，位置決め及びクランプ位置Ｐ2，研削位置（測定位置）Ｐ3，及び計測位置Ｐ4に砥石角度測定装置５８をそれぞれ描いてあるが、これは４つの砥石角度測定装置５８を使用しているのではなく、１つの砥石角度測定装置５８の各位置Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4の状態をそれぞれ示すものである。
【００３４】
ローディング及びアンローディング位置Ｐ1において、ワーク保持治具３６の上面に、センサー保持台６２を載せると共に第１，第２位置決め孔７１，７２をワーク保持治具３６の第１，第２位置決めピン４８，４９に嵌合する。この時、第１、第２位置決め孔７１，７２は、いずれも第１，第２位置決めピン４８，４９に対してがたのない状態で嵌合し、これによりと砥石挿入溝６４はワークのベーン溝に対応する位置に正確に位置決めされる。
【００３５】
次に位置決め及びクランプ位置Ｐ2（又はローディング及びアンローディング位置Ｐ1でも可能）において、クランプアーム５１を下降させることにより、センサー保持台６２をワーク保持治具３６に固定する。これにより、センサー保持台６２の下端取付面がワーク保持治具３６の上端ワーク取付面により水平姿勢に固定され、それによって図８の砥石挿入溝６４の測定基準面６４ａがワーク保持治具３６の上端取付面に対して直角姿勢に固定される。
【００３６】
図７の研削位置Ｐ3において、砥石円板２０を図９のようにその回転軸芯Ｏ2が上下の変位センサー６５間の中央位置にくるまで下降し、この状態で四つの変位センサー６５により、砥石円板２０の４つの点における測定基準面６４ａからの変位量を測定する。
【００３７】
上記測定値をコントローラの画面で見ながら、図６の砥石ヘッド１６の取付ボルト１２を緩めた状態とし、角度調節ねじ３５で砥石ヘッド１６をピン３１回りに回動調節することにより、４点の測定値を所定の値に一致させる。これにより、ワーク保持治具３６の上端取付面に対する砥石円板２０の角度θの直角度を微調節する。
【００３８】
砥石角度調節後は、図７の計測位置Ｐ4においてセンサー保持台６２を取り外す。
【００３９】
【その他の実施の形態】
（１）ワーク保持治具を取り付ける移動テーブルとして、図示の実施の形態では、垂直軸心回りに回転するインデックステーブルを備えているが、水平方向に直線状に往復移動する移動テーブルを備えた溝研削盤に適用することも可能である。
【００４０】
（２）図示の実施の形態では、図８のように砥石挿入溝６４の片面だけに変位センサー６５を配置しているが、両端面に４個ずつ配置することも可能である。
【００４１】
（３）変位センサーを図８のように長方形の四隅位置に４個配置すると、精度的にもコスト的にも有利であるが、変位センサーを溝の片面に２個あるいは３個配置することも可能であり、また、５個以上配置することも可能である。
【００４２】
（４）変位センサーとしては、渦電流式の他に、レーザー照射式等、各種非接触式変位センサーを用いることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、（１）複数の変位センサーを備えたセンサー保持台を、ワーク用の位置決め機構及びクランプ機構を利用して、テーブル上のワーク保持治具に位置決め固定し、砥石円板の角度を微調節するようにしているので、テストワーク等を用いて試し研削を行なうことなく、迅速、かつ、正確に砥石円板の角度を調節できる。すなわち、砥石交換作業に伴う砥石角度調節作業に手間がかからず、また、試し研削によりテストワークを浪費することもなくなる。
【００４４】
（２）ワークを所定位置に固定保持するためのワーク保持治具、ワーク位置決め機構及びクランプ機構を利用して、必要な時だけ砥石角度測定装置を取り付けるようにしているので、測定装置専用の取付部材を必要とせず、部品点数を節約できると共に、測定装置配置用に余分なスペースを確保する必要もなくなる。
【００４５】
（３）４つの変位センサーを備え、各変位センサーは長方形の四隅に対応する位置にそれぞれ配列してあると、より正確な精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明が適用される溝研削盤を一部断面で示す側面図である。
【図２】図１のインデックステーブルの平面図である。
【図３】図１のIII-III断面拡大図である。
【図４】図３のIV-IV断面図である。
【図５】位置決め及びクランプ位置におけるインデックステーブルの拡大部分正面図である。
【図６】ワークの代わりに砥石角度測定装置を取り付けた状態を示す図３と同じ部分の断面拡大図である。
【図７】各インデックス位置でのセンサー保持台の状態を示すインデックステーブルの平面図である。
【図８】砥石角度測定装置の水平断面拡大部分図である。
【図９】図８のIX-IX断面図である。
【符号の説明】
１ベース
２インデックステーブル
２０砥石円板
２１砥石軸
３６ワーク保持治具
４５，４６第１，第２の位置決め孔（位置決め機構）
４８，４９第１，第２の位置決めピン（位置決め機構）
５１クランプアーム（クランプ機構）
５８砥石角度測定装置
６２センサー保持台
６４砥石挿入溝
６４ａ測定基準面
６５渦電流式変位センサー
７１，７２第１、第２位置決め孔（位置決め機構）

Claims

砥石円板を回転軸芯方向及び回転軸芯方向と直角な方向に移動可能に備え、ワーク供給用のテーブルにワーク保持治具を固定し、該ワーク保持治具に、内孔と該内孔から延びる直線状の溝を有するワークを保持すると共に、ワーク位置決め機構及びクランプ機構によりワーク保持治具に対してワークを位置決め固定し、砥石円板により上記ワークの直線状の溝を研削するコンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置において、
ワーク位置決め機構及びクランプ機構によりワーク保持治具に位置決め固定されるセンサー保持台に複数の変位センサーを保持し、
砥石円板の回転軸芯方向の端面に対して回転軸芯方向に間隔を置いて設定される測定基準面に、各変位センサーの変位量０位置を揃えてあることを特徴とするコンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置。
４つの変位センサーを備え、各変位センサーは長方形の四隅に対応する位置にそれぞれ配列されていることを特徴とする請求項１記載のコンプレッサーシリンダ用溝研削盤の砥石角度測定装置。