JP3834496B2 - 円筒部とショルダ部とコーナ部とからなる研削箇所を研削する方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物に形成された円筒部と、該円筒部と直角なショルダ部と、前記円筒部とショルダ部とを結ぶコーナ部とからなる研削箇所を研削する研削方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊは、図６に示すように、円筒部１と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部２と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部３とを有している。従来、砥石幅を前記両側ショルダ部２の仕上間隔に一致させ、外周両縁研削面４を前記両側コーナ部３の仕上形状に夫々補合する形状に整形したWA砥石車、GC砥石車等の普通砥石車５をジャーナル部Ｊに向かって研削送りし、両側ショルダ部２、両側コーナ部３及び円筒部１を研削している。両側ショルダ部２及び両側コーナ部３は砥石車５の外周両縁研削面４により研削され、円筒部１は外周研削面６により研削される。この場合、砥石車５の外周研削面６は円筒部１の研削量Ａだけ研削するが、外周両縁研削面４は両側ショルダ部２の各研削量Ｂと両側コーナ部３の各研削量Ｃとを研削除去する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の研削方法では、砥石車５の外周両縁研削面４の研削量が多いので、研削を続けるうちに砥石車５の外周両縁研削面が図６の破線７で示すように著しく磨耗して「だれ」が生じ、コーナ部３を所定形状に研削することができなくなる。この「だれ」を除去して外周両縁研削面４を両側コーナ部３と夫々補合する形状にするために砥石車５を破線８までツルーイングしなければならない。ところが、このツルーイングにより外周両縁研削面４に比して磨耗の少ない外周研削面６を多量に削り取ることとなり、砥石車の寿命が極めて短くなる不具合があった。
【０００４】
本発明は係る不具合を解消するためになされたもので、第１砥石車によりショルダ部を粗研削するとともに円筒部を仕上研削し、第２砥石車によりショルダ部とコーナ部とを仕上げ研削することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、工作物に形成された円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とからなる研削箇所を研削する方法にして、外周研削面と外周両縁研削面とを有する第１砥石車を前記研削箇所に向かって相対的に研削送りして前記両側ショルダ部を前記外周両縁研削面により同時に粗研削し、且つ前記円筒部を前記外周研削面により仕上研削し、前記両側コーナ部の仕上形状と補合する形状の両側コーナ砥石層が外周両縁部に夫々設けられるとともに前記仕上研削された円筒部に対向する逃げ部が形成された第２砥石車を前記第１砥石車により研削された研削箇所に向かって相対的に研削送りして前記両側ショルダ部及び前記両側コーナ部を前記両側コーナ砥石層により仕上研削することである。
【０００７】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とを含む研削箇所を有する工作物をベッド上に支持して回転軸線回りに回転駆動する工作物支持装置と、前記ベッド上で前記回転軸線方向に移動可能に案内されるとともに前記回転軸線と直角方向に前記工作物に向かって進退移動される第１及び第２砥石台と、第１及び第２砥石台に夫々支承されて回転駆動される第１及び第２砥石車と、数値制御装置により制御され前記第１及び第２砥石台を夫々独立して前記回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に送り移動させる送り装置とを有する研削装置において、前記第１砥石車は外周研削面と外周両縁研削面とを有し、前記第２砥石車は外周両縁部に前記両側コーナ部の仕上形状と夫々補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに前記円筒部に対向して逃げ部が形成され、前記数値制御装置は、前記第１砥石車が前記研削箇所に対向するように前記第１砥石台を前記回転軸線方向に位置決めし、前記両側ショルダ部を前記第１砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ前記円筒部を前記外周研削面により仕上研削するために前記第１砥石台を前記回転軸線と直角方向に研削送りし、前記第２砥石車が前記研削箇所に対向するように前記第２砥石台を前記回転軸線方向に位置決めし、前記両側ショルダ部及び両側コーナ部を前記両側コーナ砥石層により仕上研削するために前記第２砥石台を前記回転軸線と直角方向に研削送りするように前記送り装置を制御する手段を有することである。
【０００８】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、上記のように構成した請求項１に係る発明においては、外周研削面と外周両縁研削面とを有する第１砥石車を工作物の研削箇所に向かって研削送りして、研削箇所の円筒部両端から直角に延在する両側ショルダ部を砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ研削箇所の円筒部を外周研削面により仕上研削し、円筒部両端と両側ショルダ部とを結ぶ両側コーナ部の仕上形状と補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに仕上研削された円筒部に対向する逃げ部が形成された第２砥石車を第１砥石車により研削された研削箇所に向かって研削送りして両側ショルダ部及び両側コーナ部を両側コーナ砥石層により仕上研削するようにした。これにより、第１砥石車の外周両縁研削面による両側ショルダ部及び両側コーナ部の研削は仕上精度に関係しなくなるので、第１砥石車の外周両縁研削面が摩耗しても両側ショルダ部の研削の大部分を外周両縁研削面で行なうことができ、円筒部を仕上研削する外周研削面が摩耗して整形が必要になるとツルーイングを行なうので、第１砥石車のツルーイングによる除去量を減らして砥石寿命を長くすることができるとともに、第２砥石車の両側コーナ砥石層の磨耗を最小限に抑えることができ、両側ショルダ部の間隔を常に高精度に仕上研削することができる。
【００１０】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とを含む研削箇所を有する工作物を工作物支持装置により支持して回転軸線回りに回転駆動し、第１及び第２砥石車を支承して回転駆動する第１及び第２砥石台を送り装置により回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に独立して移動可能に装架し、第１砥石車は外周研削面と外周両縁研削面とを有し、第２砥石車は外周両縁部に前記両側コーナ部の仕上形状と夫々補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに円筒部に対向して逃げ部が形成され、数値制御装置は、第１砥石車が研削箇所に対向するように第１砥石台を回転軸線方向に位置決めし、砥石台を回転軸線と直角方向に研削送りして両側ショルダ部を第１砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ円筒部を外周研削面により仕上研削し、第２砥石車が研削箇所に対向するように第２砥石台を回転軸線方向に位置決めし、第２砥石台を回転軸線と直角方向に研削送りして両側ショルダ部及び両側コーナ部を両側コーナ砥石層により仕上研削する。これにより、第１砥石車の外周両縁研削面による両側ショルダ部及び両側コーナ部の研削は仕上精度に関係しなくなるので、第１砥石車の外周両縁研削面が摩耗しても両側ショルダ部の研削の大部分を外周両縁研削面で行なうことができ、第１砥石車の外周研削面が摩耗して整形が必要になるとツルーイングを行なうので、第１砥石車のツルーイングによる除去量を減らして砥石寿命を長くすることができるとともに、第２砥石車の両側コーナ砥石層の磨耗を最小限に抑えることができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、本発明に係る円筒部とショルダ部とコーナ部とを有する研削箇所を研削する研削装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、ベッド１０上には主軸台１１が固定され、主軸台１１には先端にチャック１２が取り付けられた主軸１３が軸承され主軸モータ１４により回転軸線回りに回転駆動される。１５は主軸台１１に対向してベッド１０上に位置調整可能に固定された心押台で、心押台１５には、先端にセンタ１６がチャック１２に対向して嵌着されたラム１７が前記回転軸線上に摺動可能に嵌合され、圧縮スプリングの撥力により主軸台１１に向かって付勢されている。クランクシャフトＷの一端がチャック１２に把持され、他端に穿設されたセンタ穴にセンタ１６が嵌合されてラム１７が圧縮スプリングの撥力により主軸台１１に向けて前進されることによりクランクシャフトＷはチャック１２とセンタ１６とにより支持されて主軸モータ１４により回転軸線回りに回転駆動される。クランクシャフトＷの研削箇所であるジャーナルＪは、図３に示すように、円筒部１８と、円筒部１８の両端から直角に延在する両側ショルダ部１９ａ，１９ｂと、円筒部両端と両側ショルダ部１９ａ，１９ｂとを夫々結ぶ両側コーナ部２０ａ，２０ｂとからなっている。主軸台１１及び心押台１５等により、工作物であるクランクシャフトＷをベッド１０上に支持して回転軸線回りに回転駆動する工作物支持装置２１が構成されている。
【００１２】
ベッド１０上には、回転軸線と平行なＺ軸方向に延在する案内レール２２が設けられ、案内レール２２に第１及び第２テーブル２３，２４が摺動可能に載置され、第１及び第２Ｚ軸サーボモータ２５，２６により回転駆動される第１及び第２Ｚ軸送りねじ機構５２，５３によって夫々独立してＺ軸方向に移動される。第１及び第２テーブル２３，２４上には第１及び第２砥石台２７，２８が回転軸と直角なＸ軸方向に摺動可能に載置され、第１及び第２Ｘ軸サーボモータ２９，３０により回転駆動される第１及び第２Ｘ軸送りねじ機構３１，３２によって夫々独立してＸ軸方向に移動される。第１及び第２Ｚ軸サーボモータ２５，２６並びに第１及び第２Ｘ軸サーボモータ２９，３０は、数値制御装置３３により制御され、第１及び第２Ｚ軸送りねじ機構５２，５３並びに第１及び第２Ｘ軸送りねじ機構３１，３２とともに第１及び第２砥石台２７，２８を夫々独立して回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に送り移動させる送り装置を構成している。
【００１３】
第１及び第２砥石台２７，２８には、内蔵されたビルトインモータによりＺ軸と平行な軸線回りに回転駆動される砥石軸が夫々軸承され、両砥石軸の互いに対向する内側に第１及び第２砥石車３４，３５が取り付けられている。第１砥石車３４は、図２に示すように、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を例えばビトリファイドボンドで結合した厚さ５〜１０ｍｍの砥石層３７を円盤状基板３６の外周面に接着したものであり、外周両縁研削面３９ａ，３９ｂでジャーナルＪの両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを粗研削し、外周研削面３８で円筒部１８を仕上研削する。第２砥石車３５は、図３に示すように、円盤状基板４０の外周両縁部４１ａ，４１ｂに、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を例えばビトリファイドボンドで結合して研削箇所の両側コーナ部２０ａ，２０ｂの仕上形状と補合する形状に形成した両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂが設けられるとともに、両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂ間に円筒部１８に対向して逃げ部４３が形成され、両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂにより両側ショルダ部１９ａ，１９ｂ及び両側コーナ部２０ａ，２０ｂを逃げ部４３が円筒部１８から逃げた状態で仕上研削する。
【００１４】
ベッド１０上には、クランクシャフトＷを挟んで第１及び第２砥石台２７，２８の反対側にレスト装置４４が装備されている。レスト装置４４は、ベッド１０に固定されたベース４５上にレストヘッド４６が摺動可能に載置され、サーボモータ４７により回転駆動されるねじ機構４８によりＺ軸方向に位置決めされる。レストヘッド４６には、先端にレストシュー４９が取り付けられたレスト軸５０が摺動可能に支承され、サーボモータ５１により回転駆動されるねじ機構によりＸ軸方向に進退移動される。
【００１５】
次に、本発明に係る円筒部とショルダ部とコーナ部とを有する研削箇所を研削する方法を上述の研削装置の作動とともに説明する。クランクシャフトＷがチャック１２とセンタ１６とにより主軸台１１と心押台１５との間に挟持されて数値制御装置３３の起動釦が押されると、数値制御装置は研削箇所を研削する図４に示す研削プログルムを実行する。即ち、主軸モータ１４が起動されてクランクシャフトＷが主軸１３により回転駆動され（ステップ６１）、第１砥石車３４がクランクシャフトＷの最初に研削する第１ジャーナルJ5に対向するように第１テーブル２３が第１Ｚ軸サーボモータ２５によりＺ軸方向に位置決めされる（ステップ６２）。次に、第１Ｘ軸サーボモータ２９により砥石台２７が、図５（ａ）に示す第１砥石車研削サイクルに従って後退端から早送り前進され、第１砥石車３４の外周両縁研削面３９ａ，３９ｂが両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを研削する少し手前からショルダ研削送り速度で前進されて両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを外周両縁研削面３９ａ，３９ｂによりショルダ粗研削する（ステップ６３）。第１砥石台２７は外周研削面３８が円筒部１８に当接する少し手前から粗研削送り速度で前進して円筒部１８を外周研削面３８により粗研削する。第１砥石台２７は円筒部１８が所定寸法になると精研削送り速度で前進して円筒部１８を外周研削面３８により仕上研削し、円筒部１８が仕上寸法になると所定時間停止して円筒部１８をスパークアウト研削し（ステップ６４）、その後に後退端まで早送り速度で後退する（ステップ６５）。なお、円筒部１８が外周研削面３８により粗研削及び精研削されている間、両側ショルダ部１９ａ，１９ｂ及び両側コーナ部２０ａ，２０ｂに対応する部分は外周両縁研削面３９ａ，３９ｂにより研削される。また、円筒部１８が所定寸法及び仕上寸法になったことは、研削中に円筒部１８に当接してその外径寸法を測定する図略の定寸装置によって検出され、該定寸装置からの信号に基づいて数値制御装置３３は第１Ｘ軸サーボモータ２９の回転速度を制御して第１砥石台２７の送り速度を制御する。
【００１６】
第１テーブル２３が第１Ｚ軸サーボモータ２５により左進端に退避され、第２砥石車３５がクランクシャフトＷの第１ジャーナルJ5に対向するように第２テーブル２４が第２Ｚ軸サーボモータ２６によりＺ軸方向に位置決めされる（ステップ６６）。次に、第２Ｘ軸サーボモータ３０により砥石台２８が、図５（ｂ）に示す第２砥石車研削サイクルに従って後退端から早送り前進され、第２砥石車３５の両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂが両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを研削する少し手前からショルダ研削送り速度で前進されて両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂによりショルダ仕上研削する（ステップ６７）。第２砥石台２８は両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂが、第１砥石車３４の外周両縁研削面３９ａ，３９ｂにより研削された両側コーナ部２０ａ，２０ｂに対応する部分に当接する少し手前から粗研削送り速度で前進して両側コーナ部２０ａ，２０ｂを両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂにより粗研削する。第２砥石台２７は所定位置から精研削送り速度で前進して両側コーナ部２０ａ，２０ｂを逃げ部４３が円筒部１８から逃げた状態で両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂにより仕上研削し、前進端位置で所定時間停止して両側コーナ部２０ａ，２０ｂをスパークアウト研削し（ステップ６８）、その後に後退端まで早送り速度で後退して（ステップ６９）、第５ジャーナルJ5の研削を終了する。
【００１７】
次に、第４ジャーナルJ4を研削するために、第２テーブル２４が第２Ｚ軸サーボモータ２６により右進端に退避され、第１砥石車３４がクランクシャフトＷの第４ジャーナルJ4に対向するように第１テーブル２３が第１Ｚ軸サーボモータ２５によりＺ軸方向に位置決めされる。第４〜第２ジャーナルは、チャック１２及びセンタ１６から離れていて剛性が低いので、レストシュー４９により研削箇所を支持して研削する。このため、第１テーブル２３のＺ軸方向の位置決めと同時に、レストシュー４９が第４ジャーナルJ4と対向するようにレストヘッド４６がサーボモータ４７によりＺ軸方向に位置決めされる。上記サイクルを繰り返してクランクシャフトＷの全ジャーナルの研削を完了すると、主軸モータ１４が停止され、チャック１２がアンクランプされ、センタ１６が後退されて全ジャーナルの研削を完了したクランクシャフトＷが取り出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る円筒部とショルダ部とコーナ部とを有する研削箇所を研削する研削装置の平面図である。
【図２】 第１砥石車の砥石層部分を示す図である。
【図３】 第２砥石車の両側コーナ砥石層部分を示す図である。
【図４】 研削プログラムを示すフロー図である。
【図５】 研削箇所の研削サイクルを示すサイクル線図である。
【図６】 クランクシャフトのジャーナルを研削する従来の方法を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・ベッド、１１・・・主軸台、１５・・・心押台、１８・・・円筒部、１９ａ、１９ｂ・・・両側ショルダ部、２０ａ，２０ｂ・・・両側コーナ部、２２・・・案内レール、２３，２４・・・第１及び第２テーブル、２５，２６・・・第１及び第２Ｚ軸サーボモータ、２７，２８・・・第１及び第２砥石台、２９，３０・・・第１及び第２Ｘ軸サーボモータ、３１，３２・・・第１及び第２Ｘ軸送りねじ機構、３３・・・数値制御装置、３４，３５・・・第１及び第２砥石車、３７・・・砥石層、３８・・・外周研削面、３９ａ，３９ｂ・・・外周両縁研削面、４１ａ，４１ｂ・・・外周両縁部、４２ａ，４２ｂ・・・両側コーナ砥石層、４３・・・逃げ部、５２，５３・・・第１及び第２Ｚ軸送りねじ機構、Ｗ・・・クランクシャフト（工作物）、J1〜J5・・・ジャーナル（加工箇所）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物に形成された円筒部と、該円筒部と直角なショルダ部と、前記円筒部とショルダ部とを結ぶコーナ部とからなる研削箇所を研削する研削方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊは、図６に示すように、円筒部１と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部２と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部３とを有している。従来、砥石幅を前記両側ショルダ部２の仕上間隔に一致させ、外周両縁研削面４を前記両側コーナ部３の仕上形状に夫々補合する形状に整形したWA砥石車、GC砥石車等の普通砥石車５をジャーナル部Ｊに向かって研削送りし、両側ショルダ部２、両側コーナ部３及び円筒部１を研削している。両側ショルダ部２及び両側コーナ部３は砥石車５の外周両縁研削面４により研削され、円筒部１は外周研削面６により研削される。この場合、砥石車５の外周研削面６は円筒部１の研削量Ａだけ研削するが、外周両縁研削面４は両側ショルダ部２の各研削量Ｂと両側コーナ部３の各研削量Ｃとを研削除去する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の研削方法では、砥石車５の外周両縁研削面４の研削量が多いので、研削を続けるうちに砥石車５の外周両縁研削面が図６の破線７で示すように著しく磨耗して「だれ」が生じ、コーナ部３を所定形状に研削することができなくなる。この「だれ」を除去して外周両縁研削面４を両側コーナ部３と夫々補合する形状にするために砥石車５を破線８までツルーイングしなければならない。ところが、このツルーイングにより外周両縁研削面４に比して磨耗の少ない外周研削面６を多量に削り取ることとなり、砥石車の寿命が極めて短くなる不具合があった。
【０００４】
本発明は係る不具合を解消するためになされたもので、第１砥石車によりショルダ部を粗研削するとともに円筒部を仕上研削し、第２砥石車によりショルダ部とコーナ部とを仕上げ研削することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、工作物に形成された円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とからなる研削箇所を研削する方法にして、外周研削面と外周両縁研削面とを有する第１砥石車を前記研削箇所に向かって相対的に研削送りして前記両側ショルダ部を前記外周両縁研削面により同時に粗研削し、且つ前記円筒部を前記外周研削面により仕上研削し、前記両側コーナ部の仕上形状と補合する形状の両側コーナ砥石層が外周両縁部に夫々設けられるとともに前記仕上研削された円筒部に対向する逃げ部が形成された第２砥石車を前記第１砥石車により研削された研削箇所に向かって相対的に研削送りして前記両側ショルダ部及び前記両側コーナ部を前記両側コーナ砥石層により仕上研削することである。
【０００７】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とを含む研削箇所を有する工作物をベッド上に支持して回転軸線回りに回転駆動する工作物支持装置と、前記ベッド上で前記回転軸線方向に移動可能に案内されるとともに前記回転軸線と直角方向に前記工作物に向かって進退移動される第１及び第２砥石台と、第１及び第２砥石台に夫々支承されて回転駆動される第１及び第２砥石車と、数値制御装置により制御され前記第１及び第２砥石台を夫々独立して前記回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に送り移動させる送り装置とを有する研削装置において、前記第１砥石車は外周研削面と外周両縁研削面とを有し、前記第２砥石車は外周両縁部に前記両側コーナ部の仕上形状と夫々補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに前記円筒部に対向して逃げ部が形成され、前記数値制御装置は、前記第１砥石車が前記研削箇所に対向するように前記第１砥石台を前記回転軸線方向に位置決めし、前記両側ショルダ部を前記第１砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ前記円筒部を前記外周研削面により仕上研削するために前記第１砥石台を前記回転軸線と直角方向に研削送りし、前記第２砥石車が前記研削箇所に対向するように前記第２砥石台を前記回転軸線方向に位置決めし、前記両側ショルダ部及び両側コーナ部を前記両側コーナ砥石層により仕上研削するために前記第２砥石台を前記回転軸線と直角方向に研削送りするように前記送り装置を制御する手段を有することである。
【０００８】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、上記のように構成した請求項１に係る発明においては、外周研削面と外周両縁研削面とを有する第１砥石車を工作物の研削箇所に向かって研削送りして、研削箇所の円筒部両端から直角に延在する両側ショルダ部を砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ研削箇所の円筒部を外周研削面により仕上研削し、円筒部両端と両側ショルダ部とを結ぶ両側コーナ部の仕上形状と補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに仕上研削された円筒部に対向する逃げ部が形成された第２砥石車を第１砥石車により研削された研削箇所に向かって研削送りして両側ショルダ部及び両側コーナ部を両側コーナ砥石層により仕上研削するようにした。これにより、第１砥石車の外周両縁研削面による両側ショルダ部及び両側コーナ部の研削は仕上精度に関係しなくなるので、第１砥石車の外周両縁研削面が摩耗しても両側ショルダ部の研削の大部分を外周両縁研削面で行なうことができ、円筒部を仕上研削する外周研削面が摩耗して整形が必要になるとツルーイングを行なうので、第１砥石車のツルーイングによる除去量を減らして砥石寿命を長くすることができるとともに、第２砥石車の両側コーナ砥石層の磨耗を最小限に抑えることができ、両側ショルダ部の間隔を常に高精度に仕上研削することができる。
【００１０】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とを含む研削箇所を有する工作物を工作物支持装置により支持して回転軸線回りに回転駆動し、第１及び第２砥石車を支承して回転駆動する第１及び第２砥石台を送り装置により回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に独立して移動可能に装架し、第１砥石車は外周研削面と外周両縁研削面とを有し、第２砥石車は外周両縁部に前記両側コーナ部の仕上形状と夫々補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに円筒部に対向して逃げ部が形成され、数値制御装置は、第１砥石車が研削箇所に対向するように第１砥石台を回転軸線方向に位置決めし、砥石台を回転軸線と直角方向に研削送りして両側ショルダ部を第１砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ円筒部を外周研削面により仕上研削し、第２砥石車が研削箇所に対向するように第２砥石台を回転軸線方向に位置決めし、第２砥石台を回転軸線と直角方向に研削送りして両側ショルダ部及び両側コーナ部を両側コーナ砥石層により仕上研削する。これにより、第１砥石車の外周両縁研削面による両側ショルダ部及び両側コーナ部の研削は仕上精度に関係しなくなるので、第１砥石車の外周両縁研削面が摩耗しても両側ショルダ部の研削の大部分を外周両縁研削面で行なうことができ、第１砥石車の外周研削面が摩耗して整形が必要になるとツルーイングを行なうので、第１砥石車のツルーイングによる除去量を減らして砥石寿命を長くすることができるとともに、第２砥石車の両側コーナ砥石層の磨耗を最小限に抑えることができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、本発明に係る円筒部とショルダ部とコーナ部とを有する研削箇所を研削する研削装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、ベッド１０上には主軸台１１が固定され、主軸台１１には先端にチャック１２が取り付けられた主軸１３が軸承され主軸モータ１４により回転軸線回りに回転駆動される。１５は主軸台１１に対向してベッド１０上に位置調整可能に固定された心押台で、心押台１５には、先端にセンタ１６がチャック１２に対向して嵌着されたラム１７が前記回転軸線上に摺動可能に嵌合され、圧縮スプリングの撥力により主軸台１１に向かって付勢されている。クランクシャフトＷの一端がチャック１２に把持され、他端に穿設されたセンタ穴にセンタ１６が嵌合されてラム１７が圧縮スプリングの撥力により主軸台１１に向けて前進されることによりクランクシャフトＷはチャック１２とセンタ１６とにより支持されて主軸モータ１４により回転軸線回りに回転駆動される。クランクシャフトＷの研削箇所であるジャーナルＪは、図３に示すように、円筒部１８と、円筒部１８の両端から直角に延在する両側ショルダ部１９ａ，１９ｂと、円筒部両端と両側ショルダ部１９ａ，１９ｂとを夫々結ぶ両側コーナ部２０ａ，２０ｂとからなっている。主軸台１１及び心押台１５等により、工作物であるクランクシャフトＷをベッド１０上に支持して回転軸線回りに回転駆動する工作物支持装置２１が構成されている。
【００１２】
ベッド１０上には、回転軸線と平行なＺ軸方向に延在する案内レール２２が設けられ、案内レール２２に第１及び第２テーブル２３，２４が摺動可能に載置され、第１及び第２Ｚ軸サーボモータ２５，２６により回転駆動される第１及び第２Ｚ軸送りねじ機構５２，５３によって夫々独立してＺ軸方向に移動される。第１及び第２テーブル２３，２４上には第１及び第２砥石台２７，２８が回転軸と直角なＸ軸方向に摺動可能に載置され、第１及び第２Ｘ軸サーボモータ２９，３０により回転駆動される第１及び第２Ｘ軸送りねじ機構３１，３２によって夫々独立してＸ軸方向に移動される。第１及び第２Ｚ軸サーボモータ２５，２６並びに第１及び第２Ｘ軸サーボモータ２９，３０は、数値制御装置３３により制御され、第１及び第２Ｚ軸送りねじ機構５２，５３並びに第１及び第２Ｘ軸送りねじ機構３１，３２とともに第１及び第２砥石台２７，２８を夫々独立して回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に送り移動させる送り装置を構成している。
【００１３】
第１及び第２砥石台２７，２８には、内蔵されたビルトインモータによりＺ軸と平行な軸線回りに回転駆動される砥石軸が夫々軸承され、両砥石軸の互いに対向する内側に第１及び第２砥石車３４，３５が取り付けられている。第１砥石車３４は、図２に示すように、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を例えばビトリファイドボンドで結合した厚さ５〜１０ｍｍの砥石層３７を円盤状基板３６の外周面に接着したものであり、外周両縁研削面３９ａ，３９ｂでジャーナルＪの両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを粗研削し、外周研削面３８で円筒部１８を仕上研削する。第２砥石車３５は、図３に示すように、円盤状基板４０の外周両縁部４１ａ，４１ｂに、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を例えばビトリファイドボンドで結合して研削箇所の両側コーナ部２０ａ，２０ｂの仕上形状と補合する形状に形成した両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂが設けられるとともに、両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂ間に円筒部１８に対向して逃げ部４３が形成され、両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂにより両側ショルダ部１９ａ，１９ｂ及び両側コーナ部２０ａ，２０ｂを逃げ部４３が円筒部１８から逃げた状態で仕上研削する。
【００１４】
ベッド１０上には、クランクシャフトＷを挟んで第１及び第２砥石台２７，２８の反対側にレスト装置４４が装備されている。レスト装置４４は、ベッド１０に固定されたベース４５上にレストヘッド４６が摺動可能に載置され、サーボモータ４７により回転駆動されるねじ機構４８によりＺ軸方向に位置決めされる。レストヘッド４６には、先端にレストシュー４９が取り付けられたレスト軸５０が摺動可能に支承され、サーボモータ５１により回転駆動されるねじ機構によりＸ軸方向に進退移動される。
【００１５】
次に、本発明に係る円筒部とショルダ部とコーナ部とを有する研削箇所を研削する方法を上述の研削装置の作動とともに説明する。クランクシャフトＷがチャック１２とセンタ１６とにより主軸台１１と心押台１５との間に挟持されて数値制御装置３３の起動釦が押されると、数値制御装置は研削箇所を研削する図４に示す研削プログルムを実行する。即ち、主軸モータ１４が起動されてクランクシャフトＷが主軸１３により回転駆動され（ステップ６１）、第１砥石車３４がクランクシャフトＷの最初に研削する第１ジャーナルJ5に対向するように第１テーブル２３が第１Ｚ軸サーボモータ２５によりＺ軸方向に位置決めされる（ステップ６２）。次に、第１Ｘ軸サーボモータ２９により砥石台２７が、図５（ａ）に示す第１砥石車研削サイクルに従って後退端から早送り前進され、第１砥石車３４の外周両縁研削面３９ａ，３９ｂが両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを研削する少し手前からショルダ研削送り速度で前進されて両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを外周両縁研削面３９ａ，３９ｂによりショルダ粗研削する（ステップ６３）。第１砥石台２７は外周研削面３８が円筒部１８に当接する少し手前から粗研削送り速度で前進して円筒部１８を外周研削面３８により粗研削する。第１砥石台２７は円筒部１８が所定寸法になると精研削送り速度で前進して円筒部１８を外周研削面３８により仕上研削し、円筒部１８が仕上寸法になると所定時間停止して円筒部１８をスパークアウト研削し（ステップ６４）、その後に後退端まで早送り速度で後退する（ステップ６５）。なお、円筒部１８が外周研削面３８により粗研削及び精研削されている間、両側ショルダ部１９ａ，１９ｂ及び両側コーナ部２０ａ，２０ｂに対応する部分は外周両縁研削面３９ａ，３９ｂにより研削される。また、円筒部１８が所定寸法及び仕上寸法になったことは、研削中に円筒部１８に当接してその外径寸法を測定する図略の定寸装置によって検出され、該定寸装置からの信号に基づいて数値制御装置３３は第１Ｘ軸サーボモータ２９の回転速度を制御して第１砥石台２７の送り速度を制御する。
【００１６】
第１テーブル２３が第１Ｚ軸サーボモータ２５により左進端に退避され、第２砥石車３５がクランクシャフトＷの第１ジャーナルJ5に対向するように第２テーブル２４が第２Ｚ軸サーボモータ２６によりＺ軸方向に位置決めされる（ステップ６６）。次に、第２Ｘ軸サーボモータ３０により砥石台２８が、図５（ｂ）に示す第２砥石車研削サイクルに従って後退端から早送り前進され、第２砥石車３５の両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂが両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを研削する少し手前からショルダ研削送り速度で前進されて両側ショルダ部１９ａ，１９ｂを両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂによりショルダ仕上研削する（ステップ６７）。第２砥石台２８は両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂが、第１砥石車３４の外周両縁研削面３９ａ，３９ｂにより研削された両側コーナ部２０ａ，２０ｂに対応する部分に当接する少し手前から粗研削送り速度で前進して両側コーナ部２０ａ，２０ｂを両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂにより粗研削する。第２砥石台２７は所定位置から精研削送り速度で前進して両側コーナ部２０ａ，２０ｂを逃げ部４３が円筒部１８から逃げた状態で両側コーナ砥石層４２ａ，４２ｂにより仕上研削し、前進端位置で所定時間停止して両側コーナ部２０ａ，２０ｂをスパークアウト研削し（ステップ６８）、その後に後退端まで早送り速度で後退して（ステップ６９）、第５ジャーナルJ5の研削を終了する。
【００１７】
次に、第４ジャーナルJ4を研削するために、第２テーブル２４が第２Ｚ軸サーボモータ２６により右進端に退避され、第１砥石車３４がクランクシャフトＷの第４ジャーナルJ4に対向するように第１テーブル２３が第１Ｚ軸サーボモータ２５によりＺ軸方向に位置決めされる。第４〜第２ジャーナルは、チャック１２及びセンタ１６から離れていて剛性が低いので、レストシュー４９により研削箇所を支持して研削する。このため、第１テーブル２３のＺ軸方向の位置決めと同時に、レストシュー４９が第４ジャーナルJ4と対向するようにレストヘッド４６がサーボモータ４７によりＺ軸方向に位置決めされる。上記サイクルを繰り返してクランクシャフトＷの全ジャーナルの研削を完了すると、主軸モータ１４が停止され、チャック１２がアンクランプされ、センタ１６が後退されて全ジャーナルの研削を完了したクランクシャフトＷが取り出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る円筒部とショルダ部とコーナ部とを有する研削箇所を研削する研削装置の平面図である。
【図２】 第１砥石車の砥石層部分を示す図である。
【図３】 第２砥石車の両側コーナ砥石層部分を示す図である。
【図４】 研削プログラムを示すフロー図である。
【図５】 研削箇所の研削サイクルを示すサイクル線図である。
【図６】 クランクシャフトのジャーナルを研削する従来の方法を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・ベッド、１１・・・主軸台、１５・・・心押台、１８・・・円筒部、１９ａ、１９ｂ・・・両側ショルダ部、２０ａ，２０ｂ・・・両側コーナ部、２２・・・案内レール、２３，２４・・・第１及び第２テーブル、２５，２６・・・第１及び第２Ｚ軸サーボモータ、２７，２８・・・第１及び第２砥石台、２９，３０・・・第１及び第２Ｘ軸サーボモータ、３１，３２・・・第１及び第２Ｘ軸送りねじ機構、３３・・・数値制御装置、３４，３５・・・第１及び第２砥石車、３７・・・砥石層、３８・・・外周研削面、３９ａ，３９ｂ・・・外周両縁研削面、４１ａ，４１ｂ・・・外周両縁部、４２ａ，４２ｂ・・・両側コーナ砥石層、４３・・・逃げ部、５２，５３・・・第１及び第２Ｚ軸送りねじ機構、Ｗ・・・クランクシャフト（工作物）、J1〜J5・・・ジャーナル（加工箇所）。
Claims (2)
- 工作物に形成された円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とからなる研削箇所を研削する方法にして、外周研削面と外周両縁研削面とを有する第１砥石車を前記研削箇所に向かって相対的に研削送りして前記両側ショルダ部を前記外周両縁研削面により同時に粗研削し、且つ前記円筒部を前記外周研削面により仕上研削し、前記両側コーナ部の仕上形状と補合する形状の両側コーナ砥石層が外周両縁部に夫々設けられるとともに前記仕上研削された円筒部に対向する逃げ部が形成された第２砥石車を前記第１砥石車により研削された研削箇所に向かって相対的に研削送りして前記両側ショルダ部及び前記両側コーナ部を前記両側コーナ砥石層により仕上研削することを特徴とする円筒部とショルダ部とコーナ部とからなる研削箇所を研削する方法。
- 円筒部と、該円筒部の両端から直角に延在する両側ショルダ部と、前記円筒部両端と両側ショルダ部とを夫々結ぶ両側コーナ部とを含む研削箇所を有する工作物をベッド上に支持して回転軸線回りに回転駆動する工作物支持装置と、前記ベッド上で前記回転軸線方向に移動可能に案内されるとともに前記回転軸線と直角方向に前記工作物に向かって進退移動される第１及び第２砥石台と、第１及び第２砥石台に夫々支承されて回転駆動される第１及び第２砥石車と、数値制御装置により制御され前記第１及び第２砥石台を夫々独立して前記回転軸線方向及び回転軸線と直角方向に送り移動させる送り装置とを有する研削装置において、前記第１砥石車は外周研削面と外周両縁研削面とを有し、前記第２砥石車は外周両縁部に前記両側コーナ部の仕上形状と夫々補合する形状の両側コーナ砥石層が設けられるとともに前記円筒部に対向して逃げ部が形成され、前記数値制御装置は、前記第１砥石車が前記研削箇所に対向するように前記第１砥石台を前記回転軸線方向に位置決めし、前記両側ショルダ部を前記第１砥石車の外周両縁研削面により粗研削し、且つ前記円筒部を前記外周研削面により仕上研削するために前記第１砥石台を前記回転軸線と直角方向に研削送りし、前記第２砥石車が前記研削箇所に対向するように前記第２砥石台を前記回転軸線方向に位置決めし、前記両側ショルダ部及び両側コーナ部を前記両側コーナ砥石層により仕上研削するために前記第２砥石台を前記回転軸線と直角方向に研削送りするように前記送り装置を制御する手段を有することを特徴とする円筒部とショルダ部とコーナ部とからなる研削箇所を研削する研削装置。
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