JP4310584B2

JP4310584B2 - 研削盤におけるワーク位相決め方法と、その装置

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Publication number: JP4310584B2
Application number: JP2004281432A
Authority: JP
Inventors: 山本　　優
Original assignee: SHIGIYA MACHINERY WORKS Ltd
Current assignee: SHIGIYA MACHINERY WORKS Ltd
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: JP2006095609A

Description

本発明は、研削盤におけるワーク位相決め方法と、その装置に関し、特にワークの被研削円柱部を主軸回りへ公転変位させつつ研削するように実施されるオービット式研削における被研削円柱部の位相決めを省力的に行えるようにすることを特徴とする。

ワークの被研削円柱部（例えばクランクピン）が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤は存在している。

この種の研削盤では、これの制御機構内に、被研削円柱部の主軸回り位相角を特定するための数値制御用位相角座標が設定されているのであり、前記制御機構は現時点における被研削円柱部の位相角値を数値制御用位相角座標上の座標値として認識するようになされている。

上記数値制御用位相角座標上での被研削円柱部の位相角を研削加工情報上のワークの位相角に対応させるには、研削盤上で被研削円柱部の位相決めを行う必要があり、該位相決めは、主軸にワークを固定した後、ワーク上の位相の基準点が主軸回りの何れの位置に存在するかを検出し、該検出の結果に基づいて、前記数値制御用位相角座標の原点を決めるように実施される。

この際、基準点として、例えば、ワークに加工されているキー溝や基準穴、或いは、被研削円柱部の外周面などが利用されるのであり、被研削円柱部の外周面を利用して実施するときは、該外周面を位相決め用のストッパに当接させたり該ストッパで挟み付けて、該外周面の主軸回りのワーク位置を特定するように行われる。

特開２００２−５２４６５号公報

ワークの種類などが変更されたときには、それのキー溝や基準穴、或いは、被研削円柱部の外周面の位置や寸法が異なったものとなるのが通常であり、したがって種類の変更されたワークの位相決めを行なう場合は、位相決めのための部材を取り替えたり或いは位置変更するなどの作業が必要となって、多大な手間がかかるのである。

本発明はこのような実情の下に創案されたものであり、即ち、ワークの被研削円柱部が主軸回りへ公転変位される場合の被研削円柱部の主軸回り位相決めを、ワークの種類が変更されたときにも、省力的に行えるようにすることを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本願発明に係る研削盤におけるワーク位相決め方法は次の第１発明から第３発明のようなものとなし、また本願発明に係る研削盤におけるワーク位相決め装置は次の第４発明から第６発明のようなものとなす。

即ち、第1発明は、請求項１に記載したように、ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位される衝接面を設け、該衝接面を送り変位させて前記被研削円柱部に接触させ、該接触状態の前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離に基づいて、前記被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、該接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を演算し、次に前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定することを特徴としている。

第2発明は、請求項２に記載したように、ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位される衝接面を設け、該衝接面を送り変位させて前記被研削円柱部に接触させ、該接触状態の前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離に基づいて、前記被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、該接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を演算し、次に前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定し、次に前記被研削円柱部の径長を実測し、該実測された径長値と前記研削前予定径長との差分に基づいて前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正することを特徴としている。

第３発明は、請求項３に記載したように、ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように数値制御される研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位される衝接面を設け、該衝接面を送り変位させて前記被研削円柱部に接触させ、該接触状態の前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離に基づいて、前記被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、該接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を演算し、次に前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定し、次に前記被研削円柱部をさらに凡そ１８０度程度主軸回りへ旋回させた後、前記衝接面を送り変位して前記被研削円柱部の外周面に再接触させ、該再接触状態での前記衝接面に前記研削前予定径長の前記被研削円柱部が接触したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第２位相角値を演算すると共に、該計画上第２位相角値と、前記再接触状態での前記被研削円柱部の前記数値制御用位相角座標上の位相角値との平均値を演算し、次に前記再接触状態での前記被研削円柱部の数値制御用位相角座標上の位相角値を該平均値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正することを特徴としている。

上記各発明は次のように具体化するのがよいのであり、即ち、請求項４に記載したように、前記衝接面が、前記研削砥石による前記被研削円柱部の研削中に、前記被研削円柱部に衝接し、前記被研削円柱部の振れ止め面として機能するものとなるように実施するのである。

第４発明は、請求項５に記載したように、ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位されて前記被研削円柱部に衝接される衝接面と、該衝接面を特定位置に位置させた後、前記被研削円柱部を前記主軸回りへ公転させて前記衝接面に接触させるための接触制御手段と、該接触状態の下で前記被研削円柱部の径長が前記研削前予定径長であると仮定したときの前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を、前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離から演算する第１演算手段と、前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記位相角座標上の原点を設定する座標上原点設定手段とを設けたことを特徴としている。

第５発明は、請求項６に記載したように、ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位されて前記被研削円柱部に衝接される衝接面と、該衝接面を特定位置に位置させた後、前記被研削円柱部を前記主軸回りへ公転させて前記衝接面に接触させる接触制御手段と、該接触状態の下で前記被研削円柱部の径長が前記研削前予定径長であると仮定したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を、前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離から演算する第１演算手段と、前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定する座標上原点設定手段と、前記被研削円柱部の径長を実測し、該実測された径長値と前記研削前予定径長との差分に基づいて前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正する座標上原点修正手段とを設けたことを特徴としている。

第６発明は、請求項７に記載したように、ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位されて前記被研削円柱部に衝接される衝接面と、該衝接面を特定位置に位置させた後、前記被研削円柱部を前記主軸回りへ公転させて前記衝接面に接触させる第１接触制御手段と、該接触状態の下で前記被研削円柱部の径長が前記研削前予定径長であると仮定したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を、前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離から演算する第１演算手段と、前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値に合致させるように前記位相角座標上の原点を設定する原点設定手段と、前記接触状態での被研削円柱部をさらに凡そ１８０度程度主軸回りへ旋回させた後、前記衝接面を送り変位して前記被研削円柱部の外周面に再接触させる第２接触制御手段と、該再接触状態での前記衝接面に前記研削前予定径長の前記被研削円柱部が接触したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第２位相角値を演算する第２演算手段と、該計画上第２位相角値と、前記再接触状態での前記被研削円柱部の前記位相角座標上の位相角値との平均値を演算し、前記再接触状態での前記被研削円柱部の数値制御用位相角座標上の位相角値を該平均値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正する座標上原点修正手段とを設けたことを特徴としている。

上記した本発明によれば、次のような効果が得られる。
即ち、ワークの被研削円柱部が主軸回りへ公転変位される場合の被研削円柱部の主軸回りの位相決めを行う際、ワークを主軸に支持させた後には、たとえワークの種類が変更されたようなときであっても、位相決めのための部材の取替や位置変更を要することなく、研削盤に常設された機構を一定の手順で作動させるのみで省力的に実施することが可能となる。

特に、請求項１又は５に記載の発明によれば、被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、被研削円柱部の主軸回りの数値制御用位相角座標上の原点を省力的に設定することができる。この際、被研削円柱部の径長が正確に研削前予定径長となされておれば、数値制御用位相角座標上での被研削円柱部の位相角を研削加工情報の位相角として制御することにより正確な研削が行えるのである。一方、被研削円柱部の径長が正確に研削前予定径長となされていない虞があるときにも、この発明で設定された原点を基礎として、被研削円柱部の実際の径長に対しさらに正確に対応した原点を設定することができるのである。

また請求項２又は６に記載の発明によれば、被研削円柱部の径長が研削前予定径長と誤差を有する場合にも、定寸装置の使用により、衝接面の少ない前後方向作動、ワークの少ない旋回変位、及び、少ない演算処理で、被研削円柱部の主軸回り位相角を制御する際の数値制御用位相角座標上の原点を正確に設定することができる。

また請求項３又は７に記載の発明によれば、被研削円柱部の径長が研削前予定径長と誤差を有する場合にも、衝接面の前後方向作動とワークの旋回変位と演算処理とにより計画上第２位相角値を求めることにより、定寸装置を使用しないでも、被研削円柱部の主軸回り位相角を制御する際の数値制御用位相角座標上の原点を正確に設定することができる。

また請求項４に記載の発明によれば、研削中に被研削円柱部を研削砥石と衝接面とで挟み付けることができ、研削中における被研削円柱部の不要な振れを抑制することができる。

次に本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図１０は本発明を実施したＣＮＣ研削盤に係り、図１は研削砥石を前側へ送り移動させた状態を示す全体平面図、図２は研削砥石を後側へ送り移動させた状態を示す全体平面図、図３は衝接面を具備したワーク振れ止め部材及びこれの駆動案内手段を示す側面図、図４はワーク振れ止め部材及びこれの駆動案内手段を示す平面図、図５は図４中の前記駆動案内手段をｘ１−ｘ１方向から見た図、図６はワークの被研削円柱部の位相決め処理のフローを示す図、図７はワークの被研削円柱部の位相決め処理状態に係りＡは第１段階を示す側面図でＢは第２段階を示す側面図、図８はワークの被研削円柱部の位相決め処理状態に係り第３段階を示す側面図、図９はワークの被研削円柱部の位相決め処理の変形例に係る側面視説明図、図１０はワークの被研削円柱部の位相決め処理の他の変形例に係る側面視説明図である。ここに、ＣＮＣはコンピュータ数値制御を意味する。

本発明に係るＣＮＣ研削盤はオービット式の研削を実施するものであり、図１に示すように、床面に定置されるベッド１、該ベッド１上に左右方向（ｚ方向）の移動自在に設けられたワーク支持テーブル２、及び、ベッド１上に前後方向（ｘ方向）の移動自在に設けられた砥石台３を備えている。

ベッド１の右端にはワーク支持テーブル２送り用のサーボモータ４が設けてあり、該サーボモータ４はワーク支持テーブル２をネジ送り機構４ａを介してｚ方向へ送り移動させるものである。ベッド１の後端中央には砥石台３送り用のサーボモータ５が設けてあり、該サーボモータ５は砥石台３をネジ送り機構５ａを介してｘ方向へ送り移動させるものである。

そして、ワーク支持テーブル２上の左右側個所には左側主軸台６及び右側主軸台７を備えたワーク支持回転手段８が形成されている。各主軸台６、７上には同期回転される主軸９駆動用のサーボモータ１０、１０が設けられており、砥石台３の砥石回転軸１１には研削砥石１２が固定されており、砥石回転軸１１にはこれを回転させるための駆動モータ１３が連動連結されている。

この際、各主軸台６、７に設けられた左右各側の主軸９と同体状に回転駆動されるチャック１４、１４を設け、各チャック１４の中心位置で主軸９の中心位置に主軸センタ１４ａを設けている。また砥石台３上にはワークｗの研削中に被研削部の直径又は半径を測定するものとした定寸装置１５を上下揺動可能且つｘ方向の移動可能に設けている。

定寸装置１５は図２にも示すように、砥石台３に左右向き軸回りの揺動可能に装設された腕部１５ａと、該腕部１５ａの先端に装着されワークｗの被研削部外周面に接触してその直径又は半径に対応した変位を把握するものとした測定部１５ｂとを備えており、ワークｗの研削中に測定部１５ｂがワークｗの被研削部外周面に接触してその径の測定を行うことができると共に該測定により得られた径情報を出力することができるほか、不使用時には腕部１５ａが上方へ揺動されて測定部１５ｂがワークｗから大きく離れるようになされている。

ワーク支持テーブル２の下側に位置したベッド１前縁の中央部には前側へ張り出した張出ベッド部１ａが形成されており、該張出ベッド部１ａは上面をワーク支持テーブル２よりも高くなされており、該張出ベッド部１ａの上面にワーク振れ止め部材１６が駆動案内手段１７を介してｘ方向の送り変位可能に装設されている。

図３〜図５に示すように、ワーク振れ止め部材１６は、研削砥石１２の送り移動軌跡の延長線上の近傍に位置されｘ方向へ向けられた起立状板部材１８と、この起立状板部材１８の前端部側面個所に縦向きとなされて固定されたワーク支持部材１９と、起立状板部材１８の後端部の左右に固着されたフランジ部材２０ａ、２０ｂとからなり、ワーク支持部材１９の前端面に接触片１９ａが固定され、該接触片１９ａの前面を衝接面ａ１となされ、該衝接面ａ１がｘ方向及びｚ方向に対し垂直となされた起立状左右方向平面となされると共に、該起立状左右方向平面の縦方向長さをワークｗの上下方向移動範囲よりも大きくなされている。

駆動案内手段１７は、張出ベッド部１ａに固定される案内台２１と、これの上面でｘ方向へ案内される被案内体２２と、案内台２１と被案内体２２との間に設けられた駆動送り機構２３とからなっている。

案内台２１は下面を張出ベッド部１ａの上面に支持されると共に、下面のｚ方向個所に突条部２１ａを形成され、該突条部２１ａを張出ベッド部１ａ上面のｚ方向案内溝にｚ方向の相対変位可能に嵌合され、これら突条部２１ａとｚ方向案内溝とを介して、全体がベッド１に対して一定姿勢に保持されたままでｚ方向へ変位するように案内され、突条部２１ａがｚ方向案内溝に案内されるｚ方向範囲内の任意位置に図示しないボルト固定具を介して固定されるようになされ、また上面のｚ方向幅の中央個所には断面方形状のｘ方向直状溝２１ｂを形成され、該直状溝２１ｂの左右側面に一対の直状雌案内部材２４ａ、２４ｂをｘ方向へ向け且つ対向するように固定したものとなされている。

被案内体２２は高さの大きい前部方形部２２Ａと高さの低い後部方形部２２Ｂとを備え、前部方形部２２Ａの前面にワーク振れ止め部材１６のフランジ部材２０ａ、２０ｂがボルトを介して固定されると共に、前部方形部２２Ａと後部方形部２２Ｂの下面が単一平面状となされいて、該下面のｚ方向幅の中央個所に断面方形状のｘ方向突条部２２ａを形成され、該ｘ方向突条部２２ａの左右側面に一対の直状雄案内部材２５ａ、２５ｂをｘ方向へ向けて位置され且つ前記一対の直状雌案内部材２４ａ、２４ｂにｘ方向の相対変位可能に嵌合されるように固定されたものとなされている。

駆動送り機構２３は案内台２１の後端近傍から起立させた後側起立支持部２６に固定された駆動手段２７としてのサーボモータと、案内台２１から起立させた前側起立支持部２８に形成されたスラスト軸受部２９と、該スラスト軸受部２９に回転のみ自在に支承された送り雄ねじ部材３０と、被案内体２２に固定され送り雄ねじ部材３０を螺入された鍔付ナット体３１からなっている。

この際、後側起立支持部２６はサーボモータ２７を固定するための透孔２６ａを形成されると共に下部に被案内体２２の後部方形部２２Ｂがｘ方向へ移動するための方形状の切欠２６ｂを形成されており、また前側起立支持部２８は左右方向の前面壁部２８ａとこれの左右側に位置された前後方向の側面壁部２８ｂ、２８ｃとからなり、前面壁部２８ａにはスラスト軸受部２９を形成するための透孔２８ｄを形成されると共に、前面壁部２８ａの下端部には被案内体２２の後部方形部２２Ｂがｘ方向へ移動するための方形状の切欠２８ｅを形成されている。サーボモータ２７の出力軸２７ａはカップリング３２を介して送り雄ねじ部材３０の後端に結合されており、またスラスト軸受部２９は一対の転がり軸受３３、３４とこれらを内包し前側起立支持部２８に固定された鍔付筒部材３５とを備え、送り雄ねじ部材３０に形成されたカラー部３０ａと、送り雄ねじ部材３０に螺着されたナット部材３６と、鍔付筒部材３５に形成された段差部と、鍔付筒部材３５に螺着されたナット部材３７とで送り雄ねじ部材３０に作用するスラスト力を支持するものとなされている。鍔付ナット体３１は被案内体２２の前側方形部２２Ａに形成されたｘ方向孔２２ａに嵌合状に固定されている。サーボモータ２７はこれの出力軸２７ａが回転することで送り雄ねじ部材３０のねじ送り作用で鍔付ナット体３１にｘ方向の送り力を付与し、該送り力で被案内体２２及びワーク振れ止め部材１６をｘ方向へ送り変位させるものである。

ベッド１の近傍には図１に示すように各部を制御するためのコンピュータ数値制御装置３８が設けてあり、該コンピュータ数値制御装置３８は必要な情報を入力するための入力部３８ａを備えており、また前記定寸装置１６の出力した径情報を入力されるものとなされている。

またコンピュータ数値制御装置３８内には、第１接触制御手段３８ｂ１及び第２接触制御手段３８ｂ２が設けられており、これら第１接触制御手段３８ｂ１及び第２接触制御手段３８ｂ２のそれぞれは、サーボモータ１０の負荷トルクが特定値以上に上がったことを検出してトリガー信号を発するトリガー信号発出手段３９ａと、前記トリガー信号を入力されることによりサーボモータ１０の作動を停止させる送り自動停止手段４０ａと、サーボモータ２７の負荷トルクが特定値以上に上がったことを検出してトリガー信号を発するトリガー信号発出手段３９ｂと、前記トリガー信号を入力されることによりサーボモータ２７の送り作動を停止させる送り自動停止手段４０ｂとを具備しており、さらには特定の演算処理を実行する第１演算手段４１ａ及び第２演算手段４１ｂと、必要な数値情報を取得してワークｗの主軸回りの位相角を制御するための数値制御用位相角座標の原点を設定する座標上原点設定手段４２と、必要な数値情報を取得して前記数値制御用位相角座標の原点位置を修正する座標上原点修正手段４３とが設けられている。

次に上記したＣＮＣ研削盤によりワークｗであるクランクシャフトの被研削円柱部（クランクピン）ｗ１の主軸９回りの位相を決定する手順について図６〜図１０を参照して説明する。
ステップ１００において、コンピュータ数値制御装置３８に自動的な位相決定を実行させるためのプログラムを入力部３８ａから入力し記憶させる。そしてステップ１０１では、左側主軸台６のチャック１４と右側主軸台７のチャック１４との間に、クランクシャフトｗを配置し、クランクシャフトｗの各端部のジャーナルｗ２、ｗ２の端面中心穴に主軸センタ１４ａ、１４ａを嵌合させ押圧させ支持させる。これにより、ジャーナルｗ２中心は主軸９の回転中心に合致される。このとき、チャック１４、１４は非把持状態であり、また研削対象としてのクランクピンｗ１は図７Ａに示すように例えば主軸中心Ｏ１の高さより上側でしかも主軸中心Ｏ１の前後位置より少しベッド１前側（ワーク振れ止め部材１６側）へ位置した状態（当初座標上で位相角がθｓとなる状態）となされる。

この後、ステップ１０２へ移行し、ここで、入力部３８ａから位相決め開始指令を入力するのであり、これにより自動的な位相決定処理が以下のように実行される。

先ず、ステップ１０３が実行されるのであり、ここでは第１接触制御手段３８ｂ１が衝接面ａ１をクランクピンｗ１の研削前予定径長に関連した凡その位置ｐ０に移動させた後、クランクピンｗ１を主軸９回りへ公転させて衝接面ａ１に接触させる処理を実行する。さらに詳細に説明すると、サーボモータ２７が作動し、図７Ａに示すように主軸中心Ｏ１に対し後側ｆ１へ離れた初期位置に位置しているワーク振れ止め部材１６が数値制御装置３８内に予め入力されている数値制御用座標上の特定位置ｐ１へ向け前進送りされる。このワーク振れ止め部材１６の前進送りにより、衝接面ａ１はやがてクランクピンｗ１の前端位置ｐ２に接触し、この後も該接触状態のまま前側ｆ２へ送り変位されて、クランクピンｗ１を左右の主軸センタ１４ａ、１４ａを介し主軸中心Ｏ１回りへ押し変位させ、特定位置ｐ１に到達したとき、図７Ｂに示すようにクランクピンｗ１に接触した状態のまま停止される。

次にステップ１０４に移行し、特定位置ｐ１に到達した衝接面ａ１にクランクピンｗ１が接触している状態において、チャック１４、１４がクランクシャフトｗの左右端のジャーナルｗ２、ｗ２（図２参照）を把持し、左右の主軸９、９とクランクシャフトｗとが固定的に結合される。該結合状態では左右のサーボモータ１０、１０が回転しない限り、主軸９回りのクランクシャフトｗの位置は保持される。

そして、一方では第１演算手段４１ａが、特定位置ｐ１にある衝接面ａ１と主軸中心Ｏ１とのｘ方向距離Ｌ１の検出値と、予め数値制御装置３８内に予め入力されたクランクピンｗ１の研削前予定径長とから、径が研削前予定径長であると仮定したときのクランクピンｗ１が特定位置ｐ１にある衝接面ａ１に接触した状態でのクランクピンｗ１の主軸９回りの計画上第１位相角値θ１を演算し、この後、座標上原点設定手段４２が次のように処理するのであって、即ち、実際のクランクピンｗ１が特定位置ｐ１の衝接面ａ１に接触した状態での、クランクピンｗ１の主軸９回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を前記計画上第１位相角値に合致させるように、前記数値制御用位相角座標上の仮の原点θｋを設定する。

ここに、衝接面ａ１と主軸中心Ｏ１とのｘ方向距離Ｌ１は、左右のサーボモータ１０、１０の回転量に基づいて数値制御装置３８内の演算機能が演算することにより特定されるものである。また数値制御用位相角座標とは数値制御で必要となる主軸９回りクランクピンｗ１位置を数値として特定するための座標であり、この際、主軸９回りクランクピンｗ１の現時点の位置を示す、数値制御用位相角座標上の座標値である位相角値は主軸９回りの原点からの角度値で特定されるものであって、図示しない検出手段により検出された主軸９の回転量に基づいて数値制御装置３８内の演算機能が演算することにより特定される。

次にステップ１０５に移行するのであり、ここでは、サーボモータ２７が先とは逆向きへ作動し、図８に示すように、衝接面ａ１が後側ｆ１へ移動されてクランクピンｗ１から離反する。次に左右のサーボモータ１０、１０が作動し、主軸９及びクランクピンｗ１を特定角度位置（径測定角度位置）に正確に位置させた状態で停止されるのであり、この後、必要に応じてサーボモータ５が作動して砥石台３が移動されるなどして定寸装置１５の測定部１５ｂがクランクピンｗ１に接触するように移動されてクランクピンｗ１の外径を測定する。なお、定寸装置１５は測定作動の後、元位置に復帰される。

そして最後はステップ１０６に移行するのであり、ここでは、数値制御装置３８の第２演算手段４１ｂが、定寸装置１５の測定で得られた径長測定値と、前記研削前予定径長との差分に基づいて図７Ｂに示す補正角度値△θを演算し、次に該補正角度値△θに基づいて、径長が径長測定値であるクランクピンｗ１が特定位置ｐ１の衝接面ａ１に接触した状態でのクランクピンｗ１の主軸９回りの位相角値である補正済み位相角値（θ１＋△θ）を演算するのであり、この後、ステップ１０３において座標上原点修正手段４３が次のように処理するのであって、即ち、実際のクランクピンｗ１が特定位置ｐ１の衝接面ａ１に接触している状態での、クランクピンｗ１の主軸９回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を前記補正済み位相角値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の最終的な原点θｇを設定する。

以上で研削盤上におけるクランクピンｗ１の主軸９回りの位相が決定されたのであり、この後、数値制御装置３８は、数値制御用位相角座標上のクランクピンｗ１の位相角値が研削加工情報におけるそれの位相角度に合致するものとして各部を制御するのであり、これによりクランクピンｗ１は現時点の位相角の研削加工情報に基づいて正確に研削される。研削加工中においては衝接面ａ１は常にクランクピンｗ１の外周面に当接されるように前後方向へ制御されるのであり、したがってクランクピンｗ１は衝接面ａ１と研削砥石１２とで挟まれ不要な振れを規制された状態の下で正確に研削されるものとなる。

上記手順は、例えば、次の（１）〜（５）のそれぞれに示すように変形することができる。
（１）前記ステップ１０３において、クランクピンｗ１の直径の研削前予定径長をＤとしたときに、特定位置ｐ１を図９に示すように主軸中心Ｏ１から距離（Ｄ／２）だけ離れた位置となす。このように特定位置ｐ１を決定すれば、ステップ１０４におけるクランクピンｗ１の主軸９回りの位置は上死点にあることは明らかであるため、径が前記研削前予定径長であると仮定した場合のクランクピンｗ１が特定位置ｐ１の衝接面ａ１に接触した状態でのクランクピンｗ１の主軸９回りの位相角、即ち前記計画上第１位相角値θ１は演算を要することなく確定するのである。

（２）前記ステップ１０１において、左右の主軸センタ１４ａ、１４ａで支持された状態のクランクシャフトｗの各端部のジャーナルｗ２、ｗ２を左右のチャック１４、１４に把持させ、主軸９とクランクシャフトｗとを固定的に結合させる。この際、左右のサーボモータ１０、１０が作動しない限りクランクシャフトｗはその位置を保持される。

この後、前記ステップ１０３及び前記ステップ１０４に代えて、次のような作動を自動的に行わせるようになす。
接触制御手段３８ｂが次のように作動させるのであって、即ち、サーボモータ２７が作動して、ワーク振れ止め部材１６が前進送りされるものとなり、このワーク振れ止め部材１６の前進送りにより、衝接面ａ１はやがて図７Ｂに示すようにクランクピンｗ１の前端位置ｐ２に接触するものとなり、該接触によりサーボモータ２７の負荷トルクが上昇するが、該負荷トルクが一定値を超えたとき、トリガー信号発出手段３９ｂがトリガー信号を発出し、これに関連して、送り自動停止手段４０ｂがサーボモータ２７の送り作動を停止させる。

一方では第１演算手段４１ａが、現時点の衝接面ａ１と主軸中心Ｏ１とのｘ方向距離Ｌ１の検出値と、予め数値制御装置３８内に予め入力されたクランクピンｗ１の研削前予定径長とから、径が研削前予定径長であると仮定した場合のクランクピンｗ１が前記検出値に対応する位置にある衝接面ａ１に接触した状態での、クランクピンｗ１の主軸９回りの計画上第１位相角値θ１を演算するのであり、この後、座標上原点設定手段４２が次のように処理するのであって、即ち、クランクピンｗ１が特定位置ｐ１の衝接面ａ１に接触した状態での、クランクピンｗ１の主軸９回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を前記計画上第１位相角値に合致させるように、前記位相角座標上の仮の原点θｋを設定する。この後は前記ステップ１０５へ移行する。

（３）前記ステップ１０１において、左右の主軸センタ１４ａ、１４ａで支持された状態のクランクシャフトｗは研削対象のクランクピンｗ１が上死点以外の位置にある状態で任意な特定位置に位置させた衝接面ａ１で安定的に支持された状態となされる。この際、衝接面ａ１は非回転時の通常状態にあるサーボモータ２７が回転非自在状態となるためクランクピンｗ１を固定的に支持する。次にクランクシャフトｗの各端部のジャーナルｗ２、ｗ２を左右のチャック１４、１４に把持させ、主軸９とクランクシャフトｗとを固定的に結合させる。この際、左右のサーボモータ１０、１０が作動しない限りクランクシャフトｗはその位置を保持される。

この後、前記ステップ１０３及び前記ステップ１０４に代えて、次のような作動を自動的に行わせるようになす。
接触制御手段３８ｂ１が次のように作動させるのであって、即ち、サーボモータ２７が数値制御装置３８により回転非自在状態を解除されて回転自在状態となされることにより、例えば図７Ｂにおける任意な特定位置ｐ１に位置した衝接面ａ１が前後方向の移動自在状態となるのであり、次に左右のサーボモータ１０、１０が作動し、主軸９が時計回りへ送り変位されるのであり、該主軸９の送り変位によりクランクシャフトｗが主軸９と同体状に変位され、クランクピンｗ１の前端位置ｐ２がやがて衝接面ａ１に接触し、該衝接面ａ１を押圧するものとなり、該押圧により衝接面ａ１の位置ずれが生じたとき、これ位置ずれを図示しない検出手段が検出することに関連して左右のサーボモータ１０、１０の作動が停止され、クランクピンｗ１の主軸９回りの変位も停止される。

一方では第１演算手段４１ａが、前記位置ずれの生じた時点の衝接面ａ１と主軸中心Ｏ１とのｘ方向距離Ｌ１の検出値と、数値制御装置３８内に予め入力されたクランクピンｗ１の研削前予定径長とから、径が研削前予定径長であると仮定した場合のクランクピンｗ１が前記検出値に対応する位置にある衝接面ａ１に接触した状態での、該クランクピンｗ１の主軸９回りの計画上第１位相角値θ１を演算するのであり、この後、座標上原点設定手段４２が次のように処理するのであって、即ち、実際のクランクピンｗ１が特定位置ｐ１にある衝接面ａ１に接触した状態での、該クランクピンｗ１の主軸９回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を前記計画上第１位相角値θ１に合致させるように、前記数値制御用位相角座標上の仮の原点θｋを設定する。この後は前記ステップ１０５へ移行する。

（４）前記ステップ１０１において、左右の主軸センタ１４ａ、１４ａで支持された状態のクランクシャフトｗは図１０に示すように、研削対象のクランクピンｗ１が上死点以外の位置にある状態で任意な特定位置ｐ１にある衝接面ａ１で安定的に支持された状態となされる。この際、衝接面ａ１はサーボモータ２７が回転非自在状態となっているためクランクピンｗ１を固定的に支持する。次にクランクシャフトｗの各端部のジャーナルｗ２、ｗ２を左右のチャック１４、１４に把持させ、主軸９とクランクシャフトｗとを固定的に結合させる。この際、左右のサーボモータ１０、１０が作動しない限りクランクシャフトｗはその位置を保持される。

この後、前記ステップ１０３及び前記ステップ１０４に代えて、次のような作動を自動的に行わせるようになす。
第１接触制御手段３８ｂ１が次のように作動させるのであって、即ち、左右のサーボモータ１０、１０が作動し、主軸９はクランクピンｗ１が衝接面ａ１へ近づく側へ変位するように送り変位されるのであり、該主軸９の送り変位によりクランクシャフトｗが主軸９と同体状に変位されるものとなり、次にクランクピンｗ１の前端位置ｐ２がやがて衝接面ａ１に接触し、該衝接面ａ１を押圧するのであり、該押圧によりサーボモータ２７の出力軸に付与されるトルクが上昇するが、該トルクの大きさが一定値を超えたとき、トリガー信号発出手段３９ｂがトリガー信号を発出し、これに関連して、送り自動停止手段４０ｂがサーボモータ１０，１０の作動を停止させ主軸９の回転を停止させる。

一方では第１演算手段４１ａが、前記トリガー信号発出手段３９ｂがトリガー信号を発出した時点の衝接面ａ１と主軸中心Ｏ１とのｘ方向距離Ｌ１の検出値と、数値制御装置３８内に予め入力されたクランクピンｗ１の研削前予定径長とから、径が研削前予定径長であると仮定した場合のクランクピンｗ１が前記検出値に対応する位置にある衝接面ａ１に接触した状態での、該クランクピンｗ１の主軸９回りの計画上第１位相角値θ１を演算するのであり、この後、座標上原点設定手段４２が次のように処理するのであって、即ち、実際のクランクピンｗ１が特定位置の衝接面ａ１に接触した状態での、該クランクピンｗ１の主軸９回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を前記計画上第１位相角値に合致させるように、前記数値制御用位相角座標上の仮の原点θｋを設定する。この後は前記ステップ１０５へ移行する。

（５）前記ステップ１０３及び前記ステップ１０４に代えて、次のような作動を自動的に行わせるようになす。
第２接触制御手段３８ｂ２が次のように作動させるのであって、即ち、左右のサーボモータ１０、１０が作動し、図１０に示すように研削対象のクランクピンｗ１を前記計画上第１位相角値θ１に対して凡そ１８０度である特定角度Ｋだけ離れた主軸９回りの位置θ２に旋回させた後に停止されるのであり、このときのクランクピンｗ１の位置は非回転時の通常状態で回転非自在状態となるサーボモータ１０、１０により主軸９回りの回転を規制されて固定状態となり、次にサーボモータ２７が作動し、ワーク振れ止め部材１６が前進送りされるのであり、このワーク振れ止め部材１６の前進送りにより、衝接面ａ１はやがてクランクピンｗ１の前端位置ｐ２に接触するものとなり、該接触によりサーボモータ２７の負荷トルクが上昇するが、該負荷トルクが一定値を超えたとき、トリガー信号発出手段３９ｂがトリガー信号を発出し、これに関連して、送り自動停止手段４０ｂがサーボモータ２７の送り作動を停止させる。

一方では第２演算手段４１ｂが、現時点の衝接面ａ１と主軸中心Ｏ１とのｘ方向距離Ｌ２の検出値と、数値制御装置３８内に予め入力されたクランクピンｗ１の研削前予定径長とから、径が研削前予定径長であると仮定した場合のクランクピンｗ１が前記検出値に対応する位置にある衝接面ａ１に接触した状態での、該クランクピンｗ１の主軸９回りの計画上第２位相角値θ３を演算し、次に計画上第１位相角値θ１に凡そ１８０度である特定角度Ｋを加えた角度値θ２と、計画上第２位相角値θ３とを加算して２で除すように演算してこれらの平均角度値（（θ２＋θ３）／２）を求めるのであり、この後、座標上原点修正手段４３が次のように原点の修正処理をするのであって、即ち、実際のクランクピンｗ１が特定位置ｐ３にある衝接面ａ１に接触した状態での、該クランクピンｗ１の主軸９回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を前記平均角度値に合致させるように、前記数値制御用位相角座標上の最終的な原点θｇを設定する。この際、原点θｇはクランクピンｗ１の研削前予定径長と実際径長との差分に基づく補正角度値△θだけ補正されたものとなる。この後は前記ステップ１０５へ移行する。
当該変形例における計画上第２位相角値θ３を特定する手順は、計画上第１位相角値θ１を特定する既述の場合に準じて種々に変形できる。

本発明に係るＣＮＣ研削盤に係り、研削砥石を前側へ送り移動させた状態を示す全体平面図である。前記研削盤の研削砥石を後側へ送り移動させた状態を示す全体平面図である。前記研削盤の一部であって、衝接面を具備したワーク振れ止め部材及びこれの駆動案内手段を示す側面図である。前記したワーク振れ止め部材及びこれの駆動案内手段を示す平面図である。図４中の駆動案内手段をｘ１−ｘ１方向から見た図である。前記研削盤上におけるワークの被研削円柱部の位相決め処理のフローを示す図である。前記研削盤上におけるワークの被研削円柱部の位相決め処理状態に係りＡは第１段階を示す側面図でＢは第２段階を示す側面図である。前記研削盤におけるワークの被研削円柱部の位相決め処理状態に係り第３段階を示す側面図である。前記研削盤におけるワークの被研削円柱部の位相決め処理の変形例に係る側面視説明図である。前記研削盤におけるワークの被研削円柱部の位相決め処理の他の変形例に係る側面視説明図である。

符号の説明

９主軸
１２研削砥石
２１ｂ直状溝（案内軌道）
３８ｂ接触制御手段
４１ａ第１演算手段
４１ｂ第２演算手段
４２座標上原点設定手段
４３座標上原点修正手段
ａ１衝接面
Ｄ研削前予定径長
Ｌ１前後方向距離
Ｌ２前後方向距離
ｗワーク（クランクシャフト）
ｗ１被研削円柱部（クランクピン）
ｘ前後方向
ｚ左右方向
θ１計画上第１位相角値
θ３計画上第２位相角値

Claims

ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位される衝接面を設け、該衝接面を送り変位させて前記被研削円柱部に接触させ、該接触状態の前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離に基づいて、前記被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、該接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を演算し、次に前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定することを特徴とする研削盤におけるワーク位相決め方法。
ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位される衝接面を設け、該衝接面を送り変位させて前記被研削円柱部に接触させ、該接触状態の前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離に基づいて、前記被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、該接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を演算し、次に前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定し、次に前記被研削円柱部の径長を実測し、該実測された径長値と前記研削前予定径長との差分に基づいて前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正することを特徴とする研削盤におけるワーク位相決め方法。
ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように数値制御される研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位される衝接面を設け、該衝接面を送り変位させて前記被研削円柱部に接触させ、該接触状態の前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離に基づいて、前記被研削円柱部の径長が研削前予定径長であると仮定したときの、該接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を演算し、次に前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定し、次に前記被研削円柱部をさらに凡そ１８０度程度主軸回りへ旋回させた後、前記衝接面を送り変位して前記被研削円柱部の外周面に再接触させ、該再接触状態での前記衝接面に前記研削前予定径長の前記被研削円柱部が接触したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第２位相角値を演算すると共に、該計画上第２位相角値と、前記再接触状態での前記被研削円柱部の前記数値制御用位相角座標上の位相角値との平均値を演算し、次に前記再接触状態での前記被研削円柱部の数値制御用位相角座標上の位相角値を該平均値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正することを特徴とする研削盤におけるワーク位相決め方法。
前記衝接面が、前記研削砥石による前記被研削円柱部の研削中に、前記被研削円柱部に衝接し、前記被研削円柱部の振れ止め面として機能するものとなされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の研削盤におけるワーク位相決め方法。
ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位されて前記被研削円柱部に衝接される衝接面と、該衝接面を特定位置に位置させた後、前記被研削円柱部を前記主軸回りへ公転させて前記衝接面に接触させるための接触制御手段と、該接触状態の下で前記被研削円柱部の径長が前記研削前予定径長であると仮定したときの前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を、前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離から演算する第１演算手段と、前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値と合致させるように前記位相角座標上の原点を設定する座標上原点設定手段とを設けたことを特徴とする研削盤におけるワーク位相決め装置。
ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位されて前記被研削円柱部に衝接される衝接面と、該衝接面を特定位置に位置させた後、前記被研削円柱部を前記主軸回りへ公転させて前記衝接面に接触させる接触制御手段と、該接触状態の下で前記被研削円柱部の径長が前記研削前予定径長であると仮定したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を、前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離から演算する第１演算手段と、前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点を設定する座標上原点設定手段と、前記被研削円柱部の径長を実測し、該実測された径長値と前記研削前予定径長との差分に基づいて前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正する座標上原点修正手段とを設けたことを特徴とする研削盤におけるワーク位相決め装置。
ワークの被研削円柱部が左右方向の主軸回りへ公転変位される過程で該被研削円柱部の外周面を研削砥石で研削するように作動する研削盤において、前後方向の案内軌道上を数値制御により送り変位されて前記被研削円柱部に衝接される衝接面と、該衝接面を特定位置に位置させた後、前記被研削円柱部を前記主軸回りへ公転させて前記衝接面に接触させる第１接触制御手段と、該接触状態の下で前記被研削円柱部の径長が前記研削前予定径長であると仮定したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第１位相角値を、前記衝接面と前記主軸の中心との前後方向距離から演算する第１演算手段と、前記接触状態での前記被研削円柱部の前記主軸回りの数値制御用位相角座標上の位相角値を、前記計画上第１位相角値に合致させるように前記位相角座標上の原点を設定する原点設定手段と、前記接触状態での被研削円柱部をさらに凡そ１８０度程度主軸回りへ旋回させた後、前記衝接面を送り変位して前記被研削円柱部の外周面に再接触させる第２接触制御手段と、該再接触状態での前記衝接面に前記研削前予定径長の前記被研削円柱部が接触したときの、前記被研削円柱部の前記主軸回りの計画上第２位相角値を演算する第２演算手段と、該計画上第２位相角値と、前記再接触状態での前記被研削円柱部の前記位相角座標上の位相角値との平均値を演算し、前記再接触状態での前記被研削円柱部の数値制御用位相角座標上の位相角値を該平均値に合致させるように前記数値制御用位相角座標上の原点位置を修正する座標上原点修正手段とを設けたことを特徴とする研削盤におけるワーク位相決め装置。