JP4047277B2 - クランク軸の中央軸受位置を研削するための方法と装置 - Google Patents

Description

この発明は、クランク軸の所謂、中央軸受位置を研削するための方法に関するものである。この発明はまた特に、そのような方法を実施するための装置に関するものである。

クランク軸の中央軸受位置ないし主軸受を大量生産で研削するには、様々な方法が考えられる。

例えば個々のといし車による中央軸受位置の研削仕上げが可能であるが、この場合、主軸受が個々に加工されるので研削時間はかなり長くなる。さらに、そのような研削方法に適った柔軟性を提供するには、比較的複雑な機械構造が必要である。

さらに周知のように、クランク軸にいわゆる「センターレス」研削によって軸受位置を設ける方法は、大量生産方式では広く普及していない。

大量生産技術上もっとも広く用いられる方法は、いわゆる複数軸受研削法であるが、この方法では、研削軸の複数のといし車が、それぞれの主軸受の所定の位置において同時にクランク軸と係合する。これに使用される機械は熟知されており、工作ベッド上に、といし軸および仕上げ平削り装置による送達ユニットが設けられた構造を有する。平削り装置は、クランク軸の回転の主軸ないし中央軸と交差する軸の方向に、好ましくは直線的に送達される。そのような研削装置の前面領域には、工作ベッド上に固定されるか、あるいは送達軸と交差しかつ回転軸と平行な軸方向に、ＣＮＣ軸によって操作され得る研削テーブルが配置される。この研削テーブル上には工作物主軸台と心押し台とが設けられ、工作物主軸台は工作物主軸を包含する。工作物主軸は周知のように、クランク軸のためにチャックまたはキャッチを受容する役割を担う。心押し台は同様に研削テーブル上に設けられ、様々な長さのクランク軸を調整するため手動で変位可能である。心押し台の主軸は、クランク軸の搭載および解除のため、従来の円筒研削機械において一般に知られているように、自動的に前後に運動可能である。

主軸台側でのクランク軸のはめ込み方法としては、浮遊伝動システムか、あるいは中央固定チャックが考えられる。工作物主軸台と、したがってクランク軸とはモータによって回転を始める。心押し台の主軸には、一般にいわゆる立てセンタと称される相応の対向センタが設けられる。工作物主軸台と心押し台主軸との間では、クランク軸がそれぞれのセンタ間でその中央に受容され、それによって、工作物主軸の軸線と、心押し台主軸の軸線とが、クランク軸の中央軸ないし回転軸と精確に一致することが保証される。

研削プロレスを精確に監視するため、工作物は研削中二つの測定装置によって自動的に実時間で測定され、それに応じて機械が修正される。

上記の複数軸受研削法では、中でもクランク軸製造においては、一般にコランダムといし車が広く普及している。この機械は、そのといし車直径の磨耗値が約１１００から６００ｍｍであるという点において優れている。その場合、研削された２０から３０のクランク軸がすべて平削りされねばならず、かつその平削り値が約０.０３ｍｍの範囲であるのが前提である。

複数軸受研削法では、側面に自由溝切りを有する中央軸受位置ないし主軸受を有利な方法で研削することが可能である。すなわち、この場合平側面は全く研削されない。さらに
また、この平側面に対し半径方向の側面移行部を備えた主軸受、ならびにこの主軸受に対し約４から５ｍｍの高さの平側面を共に研削することも可能である。

側面に半径方向の移行部と、場合によっては平側面とを備えるそのような主軸受の研削は、適用される研削技術に鑑みはるかに問題が多いので、この方法は大変困難であることがわかる。

さらに、クランク軸の複数軸受研削法により、側面の半径方向移行部と、場合によっては平側面とを備える、またはそれらを備えない中央軸受位置ないし主軸受の研削も可能であり、また同様にフランジまたはピボットにおける中央部材の研削もまた可能であるが、いずれにせよこの場合、フランジおよびピボットのこれらの中央部材に平表面が共に研削されることはない。

研削さるべきクランク軸の大きさおよび形状に応じ、既にコランダムといし車による研削の際に、といし車によってクランク軸にかかる研削圧に基づき、研削の際クランク軸を支えるべく固定振れ止が使用される。

切削力の増大を伴うこの研削圧上昇の問題は、いわゆるＣＢＮといし車でも見られるが、これは一般に研削プロセスを経済的に設計するには、それによって高まった切削出力で操作せざるを得ないからである。いずれにせよこれは、達成さるのが望ましい所望のサイクル時間の問題だけでなく、ＣＢＮといし車自体の特性にも関わることである。好ましくはセラミックスで結合されており、コーティング厚さが約５ｍｍであるようなＣＢＮ旋盤は、より大きな切削容積を操作可能であるという利点がある一方、といし車の仕様に依り切削力がより大きくなるという欠点が伴い、そのため研削プロセス全体は技術上はるかにより困難なものとなる。

しかしながら、ＣＢＮといし車による研削の重大な利点は、より大きな切削容積を操作可能であり、かつ平削りサイクルが約１０倍となる結果、クランク軸の仕上げにかかる主要時間および副次時間自体が全体として短縮される点にある。したがって、時間単位あたりのクランク軸の繰り生産効率を上げることができる。

そのようなＣＢＮといし車の使用は望ましいが、研削の際の研削圧が増大することにより、主軸受領域におけるクランク軸の研削そのものが、少なくとも支持固定振れ止を使用せざるを得ないほど、研削技術上極めて難しくなる。

これらの懸案を前提としたこの発明の課題は、固定振れ止の座の研削に関して著しい改良を伴う装置と方法とを開発することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を備えた装置、および請求項６および７のそれぞれに記載の特徴を備えた方法によって解決する。

固定振れ止の座の研削において基本的極めて重要なことは、研削さるべき主軸受に対してこの座が、第一に極めて良好な回転をし、第二にこれに対し大変優れた円形であるという点である。

したがってこの発明によるとこの装置は、クランク軸に少なくとも一つの中央軸受位置を前加工するための補助加工ユニットが設けられるという点において優れているが、この
中央軸受位置は、複数軸受研削の次工程のために、固定振れ止を使用するための軸受座として設けられる。

この加工ユニットは、固定振れ止軸受座のために設けられるクランク軸の中央軸受位置を研削加工するための、少なくとも一つのといし車を備えた補助研削ユニットであるのが好ましい。

ここで、固定振れ止の腕が問題なく当てられる幅で研削された固定振れ止のための回転跡が主軸受上に残るように、加工ユニットの前記少なくとも一つのといし車の幅は中央軸受位置の幅より狭いのが有利である。この場合、前記幅の狭いといし車によってつけられた研削回転跡は、固定振れ止の腕そのものより少なくとも約２ｍｍ幅広でなければならない。この措置は主に、主軸受がコーナ半径を有するよう研削されねばならない場合に採用される。

この発明によると、クランク軸の複数軸受最終研削のための研削軸がクランク軸と非係合位置にある場合、前期補助加工ユニットがクランク軸に供給可能であるか、あるいはこれに向けて旋回可能である。

この発明によると、中央軸受位置が最終寸法まで研削される前に、固定振れ止用の軸受座として使用されるべき軸受位置が少なくとも前研削されるように、複数軸受研削が実施される。すなわち、全加工段階が工作物を固定して実施される。

この発明によると、これには根本的に異なる二つの方法がある。側面に自由溝切りを備えた主軸受を、その平側面は共に研削せずに研削する際には、この発明による装置に関して先に述べられたように、いわゆる補助研削装置を使用せずに上記の手段をとることが可能である。その場合、旋回フライス加工または旋盤加工による前加工の際、クランク軸の主軸受の輪郭が隆起したまま残り、続く複数軸受研削の際に複数軸受研削用の研削機械においてまず始めにこの隆起が削摩される必要がある。その場合この隆起は製造さるべき固定振れ止座の少なくとも幅とならねばならず、そのためこの隆起は、隣の主軸受がといし車セットで加工される前に、あらかじめ正確に研削されていなければならない。言い換えると、ここでも固定振れ止座の回転および円形について要求される精度に関し、最適値の達成が可能である。続いて、研削されたこの回転跡に固定振れ止が据えられ、ひき続き研削軸のといし車セットがさらに送達方向へ導かれ、当該単数または複数の主軸受がそれぞれ最終仕上げ段階まで研削される。

もう一つの方法は、装置との関連で既に述べられたように、固定振れ止座をといし車によって研削するというものであり、この場合、補助研削装置が研削機械内部で使用される。

この発明によるとどちらの場合も、軸受位置を最終寸法まで複数軸受研削する間、完璧な対向載置のために固定振れ止は常に調整され、その際測定機器がプロセス中のクランク軸を自動的に測定するので、研削プロセスはコランダムといし車による研削と全く同一のものとして操作可能である。

以下では、この発明の方法ないし装置が、添付の図面に図示された実施例を解説しながら、より詳細に説明される。

図１は簡略化された上面図で、固定状態にあるクランク軸１をといし車セット１２，１３と共に示す。クランク軸１は、センタ８がクランク軸１の中央にくる浮遊チャック６に
受容され、その長手方向においては長手方向ストッパ７によって位置決めされる。

浮遊載置されたチャック６の固定くさびがクランク軸１のフランジの周囲を固定するので、研削のための半径方向の駆動が保証される。

クランク軸１の心押し台の側も同様に、心出しセンタ９に受容されることにより、クランク軸１の両端はあらかじめ加工されたその心出し部において受容され固定されるので、クランク軸はその位置で固定されて研削位置に正確に位置決めされる。

さらに、研削テーブルに設けられた測定機器４および５が示されるが、これらの装置は固定振れ止座研削の際にはクランク軸において作動しない。

固定振れ止３は同様に研削テーブル上に建造されるが、固定振れ止座が研削される際にその腕が工作物に触れることは決してない。

クランク軸１は複数の主軸受１５を、この例ではＩ,ＩＩ,ＩＩＩおよびＩＶを有する。図１に示された図では、固定振れ止座の研削は、中央で回転する主軸受ＩＩで行われる。

ここでは、補助研削装置として加工ユニット１１が使用されるが、このユニットはモータ軸の軸ユニットとして形成されるのが好ましい。このモータ軸はその軸突出部の前面領域にといし車１０を受容する。

この補助研削装置１１はクランク軸に向けて旋回可能なように、研削テーブルのＣＮＣ走行軸が示すＺ軸と平行でなければならず、かつといし車１３は、研削軸台１２の送達運動に役立つＸ軸によって自由に操作可能でなければならない。

クランク軸１をＸ軸方向に操作する必要のないように、固定振れ止座研削の際にはこの補助研削装置１１が、固定振れ止座研削のため幅の狭いといし車１０が、基本的に研削軸１２のといし車セットのといし車１３前方中央に配置されるように、旋回される。研削軸台には補助研削装置１１も建造されるが、その台の走行に役立つＸ軸は、といし車１０がクランク軸に送達され得るように、利用される。

図１にはさらに、クランク軸に対して正確に平行して延びる軸線１４を有する研削軸１２が示されるが、といし車１３は主軸受ＩからＩＶを加工するためこの軸を中心に回転可能である。

クランク軸１の研削さるべき主軸受は参照番号１５で示される。

固定振れ止座研削の際の切削圧力をできるだけ小さく抑えるために、といし車１０の幅は約１０から１２ｍｍであり、さらに固定振れ止の腕は例えば８ｍｍ幅である。固定振れ止座研削の手段としては例えばコランダムからなるといし車が、あるいはＣＢＮといし車が使用され得る。

この実施例では補助研削装置１１が旋回可能なユニットして示された。しかしながらまたこの補助研削装置１１は研削機械内のあらゆる位置で送入、あるいは旋回可能である。

図２には、図１の主軸受ＩＩ領域が極めて簡単な側面図で示される。固定振れ止座を研削するためのといし車１０が、研削軸１２のといし車１３の前に配置される。クランク軸１は断面で示される。図から明らかなように、全てのといし車１０および１３の軸線、ならびにクランク軸１の軸線が平行に整列しており、これらの軸線は好ましくは水平な平面
上にある。

図３には、軸受ＩからＩＶの複数軸受研削の終了過程が示されるが、これらの軸受はここでは時間的に平行して研削される。これは、両側が載置された研削軸１２上に全てのといし車１３が受容されているので、止むを得ない。といし車セットはＸ軸によってＣＮＣ制御されて送達される。複数軸受研削中、ここでは主軸受ＩＩに固定振れ止３の腕があてがわれるので、研削プロセス中工作物はしっかりと支えらえる。クランク軸１において主軸受の直径を正確にするため、主軸受ＩおよびＩＶにはそれぞれ直径測定ヘッド４および５が据えられるのが好ましい。研削中クランク軸１は絶えずべき値と現在値とを比較される。次に、機械のＣＮＣ制御を介して修正が行われるが、測定機器は引き続き主軸受ＩおよびＩＶの直径について現在値を記録する。研削の際クランク軸１の主軸受の一つでべき値が達成されるやいなや、研削サイクルは終了し研削軸１２が解除される。

図３にはクランク軸１の主軸受の研削が示されるが、クランク軸のその他の中央部材を同じ固定状態で、相応に修正されたといし車セットで研削することもまた、可能である。

図４は、図３に示された上面図の、主軸受ＩＩの作業空間領域における簡単な側面図を示す。図から明らかなように、補助研削装置１１のといし車１０は上方に向け外側に旋回しているが、これは研削機械の構造によって、かつ自由になる空間によって、その他任意のあらゆる位置に内側ないし外側に旋回または操作可能であるとも、考えられる。

図５は、クランク軸１の主軸におけるといし車１３による研削過程を詳細に示す図であり、といし車１３Ａの本体とＣＢＮ被覆１４が示される。被覆高さは一般に約５ｍｍである。クランク軸１の図示された主軸受にはまた、図のように、側面半径１５が共に研削される。ここで平面に対する半径移行部には、例えば約４から５ｍｍの平面保護高さが共に研削される。

図６には、といし車１３によって主軸受がいかに研削されるかが、簡単に図示される。主軸受は、例えば別の装置上における旋回フライス加工または旋盤加工などの前加工によって設けられた隆起部１６を有する。といし車１３がこの主軸受と隆起部１６においてのみ研削係合していることが明白であるが、この場合、側面区域１７とクランク軸１のその他の主軸受とが、固定振れ止座研削の際一緒に研削されることはない。隆起部１６の範囲に固定振れ止座が研削された後、固定振れ止が据えられる。

続いて、といし車セットがさらに送達されて、クランク軸１は最終仕上げ寸法まで研削され得る。

固定振れ止座を研削中の、この発明による装置の研削セルの概略上面図である。 個々のといし車の配置を示す、簡単な概略側面図である。 クランク軸の複数軸受研削の概略上面図である。 補助研削装置が外に旋回した状態の、簡単な簡単な概略側面図である。 横方向半径を有する軸受位置を研削する際のといし車の係合を示す図である。 前加工で隆起した回転跡を有する軸受位置における、固定振れ止座の研削を示す図である。

符号の説明

１ クランク軸
２ 主軸受Ｉ,ＩＩ,ＩＩＩ,ＩＶ
３ 固定振れ止
４，５ 測定機器
６ チャック
７ 長手方向ストッパ
８，９ 心出しセンタ
１０ といし車
１１ 加工ユニット、補助研削装置
１２ 研削軸
１３ といし車
１４ 軸線
１５ 側方半径
１６ 隆起部
１７ 側方区域

Claims (7)

1. クランク軸の中央軸受位置を研削するための装置であって、クランク軸をその回転軸において固定かつ駆動するための固定ユニットと、回転軸がクランク軸の回転軸と平行して延び、かつこのクランク軸に対して垂直に送達可能な研削軸を備えた研削軸ユニットとを有し、前記研削軸は、研削されるべきクランク軸の中央軸受位置の数に対応する数のといし車を担い、かつ前記研削軸に向き合う固定振れ止の少なくとも一つが、少なくとも一つの中央軸受位置領域においてクランク軸を載置するために使用され、前記固定振れ止（３）は、対向載置のため軸受位置がその仕上げ寸法まで研削される間、常に調整され得るように形成され、軸受位置に対して高い固定振れ止（３）のための軸受座を形成するために少なくとも１つの前記クランク軸（１）の中央軸受位置(２）に前加工を施すための補助加工ユニット（１１）が設けられ、補助加工ユニット（１１）は、クランク軸（１）と研削軸（１２）との間において、研削軸（１２）が非係合位置にある際に、クランク軸（１）に接触するように駆動または旋回することが可能である、装置。
2. 補助加工ユニット（１１）が、少なくとも一つのといし車（１０）を備えた研削ユニットである、請求項１に記載の装置。
3. 前記補助加工ユニットのといし車（１０）の幅が、中央軸受位置（２）の幅より狭い、請求項２に記載の装置。
4. 補助加工ユニット（１１）のといし車（１０）がＣＢＮといし車である、請求項２に記載の装置。
5. 補助加工ユニット（１１）の駆動装置が研削軸ユニットとは別個に形成される、請求項４に記載の装置。
6. クランク軸の中央軸受位置を研削する方法であって、中央軸受位置がといし車セットおよび固定振れ止めを用いることによって同時に研削（複数軸受研削）され、中央軸受位置（２）が最終寸法まで仕上げ研削される前に、少なくとも一つの軸受位置に軸受位置の径方向における高さよりも高くかつ軸受位置の軸方向における幅よりも小さい寸法の固定振れ止（３）のための軸受座が研削され、かつといし車セットを用いてクランク軸の中央軸受位置が最終寸法まで研削される間、前記固定振れ止（３）は前記軸受位置が最終寸法に達するまで調整され、最初に、といし車を有する補助加工ユニット（１１）は、クランク軸（１）と研削軸（１２）との間において、研削軸（１２）が非係合位置にある際に、クランク軸（１）に接触するように駆動または旋回することが可能であり、固定振れ止めのための軸受座が、中央軸受位置に補助加工ユニット（１１）によって研削され、固定振れ止めが位置決めされた後、クランク軸（１）の中央軸受位置がといし車セットを用いて仕上げ研削される、方法。
7. アンダーカットを備えたクランク軸の中央軸受位置を研削する方法であって、中央軸受位置がといし車セットおよび固定振れ止めを用いることによって同時に研削（複数軸受研削）され、中央軸受位置（２）が最終寸法まで仕上げ研削される前に、少なくとも一つの軸受位置に軸受位置の径方向における高さよりも高くかつ軸受位置の軸方向における幅よりも小さい寸法の固定振れ止（３）のための軸受座が研削され、かつといし車セットを用いてクランク軸の中央軸受位置が最終寸法まで研削される間、前記固定振れ止（３）は前記軸受位置が最終寸法に達するまで調整され、
   その方法は、
   フライスまたは旋盤によって中央軸受位置（２）を前加工するが、少なくとも１つの中央軸受位置（２）に隆起部（１６）が残存するステップと、
   側面区域（１７）のアンダーカットおよび他の中央軸受位置（２）を一緒に研削することなく、といし車セットのといし車（１３）を用いて、隆起部（１６）上で固定振れ止め（３）のための軸受座を研削するステップと、
   隆起部（１６）の位置にある軸受座に対して固定振れ止め（３）を位置合わせした後、といし車セットを用いてクランク軸（１）の中央軸受位置（２）を最終的に研削するステップとを備えている、方法。

Images