JP4320678B2 - Vane pump rotor grinding method and grinding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、産業用の各種設備や車両のパワーステアリング等に用いられるベーンポンプ用ロータのスリットを研削するのに好適なベーンポンプ用ロータの研削方法および研削装置に関するものである。 The present invention relates to a vane pump rotor grinding method and a grinding apparatus suitable for grinding a slit of a vane pump rotor used in various industrial equipment, vehicle power steering and the like.
一般に、ベーンポンプは、略板状のベーンを摺動可能に収納するスリットを放射方向に形成したロータを有するもので、ロータの外側にカムリングを配すると共に、ロータの各スリット内にベーンを装着し、このロータの回転によりポンプ作用を行うものである。すなわち、ロータが回転すると、略板状のベーンは、ロータから半径方向に突出し、この先端がカムリングの内周面を接触しながら摺動する。このとき、カムリングの内周面は、略楕円形状をしているため、カムリング内周面とロータの外周面とベーンとで囲まれた部屋の容積がロータの回転に伴い拡大、縮小する。そして、この部屋の側面の容積が拡大していく位置に液体の吸込口を設け、容積が縮小していく位置に液体の吐出口を設けることで、ロータの回転によるポンプ作用を行うものである。 In general, a vane pump has a rotor in which slits for slidably storing substantially plate-like vanes are formed in a radial direction. A cam ring is provided outside the rotor, and vanes are mounted in the slits of the rotor. The pump action is performed by the rotation of the rotor. That is, when the rotor rotates, the substantially plate-like vane protrudes in the radial direction from the rotor, and the tip slides while contacting the inner peripheral surface of the cam ring. At this time, since the inner peripheral surface of the cam ring has a substantially elliptical shape, the volume of the chamber surrounded by the inner peripheral surface of the cam ring, the outer peripheral surface of the rotor, and the vanes expands and contracts as the rotor rotates. Then, a liquid suction port is provided at a position where the volume of the side surface of the room increases, and a liquid discharge port is provided at a position where the volume decreases, thereby performing a pumping action by rotation of the rotor. .
特許文献1に記載のベーンポンプのロータは次のように製作されている。すなわち、ロータ素材には、外形形状とともに、ベーンを収納するスリットの下溝、スリット底部の丸穴および回転軸に嵌合するスプライン穴が同時に成形される。ここでスリット下溝の溝幅寸法は、後に行うスリット研削加工での取りしろ、を見込んでスリットの最終寸法より小さな寸法に成形される。そして、この下溝を砥石幅の砥石により底部丸穴まで突っ切るように研削加工してスリットを最終寸法に仕上げるものである。 The rotor of the vane pump described in Patent Document 1 is manufactured as follows. That is, the rotor material is simultaneously formed with a lower groove of the slit for accommodating the vane, a round hole at the bottom of the slit, and a spline hole that fits the rotating shaft, together with the outer shape. Here, the groove width dimension of the slit lower groove is formed to a dimension smaller than the final dimension of the slit in view of allowance in slit grinding performed later. Then, the slit is finished to the final dimension by grinding the lower groove with a grindstone having a width of the grindstone so as to penetrate the bottom round hole.
従来の製造方法では、下溝に基づいてスリットを成形するため、下溝の角度が正確でない場合は、スリット精度にも誤差が生じることにある。すなわち、焼結成形によるロータの製作では、ベーンを装着するスリットを、仕上げ加工前の粗寸法で下溝として形成し、その後、この下溝に沿って砥石を挿入してスリットを形成していたので、スリットの精度はこの下溝に依存しており、加工後のスリットの溝角度が何度であるか捕捉できないものであった。 In the conventional manufacturing method, since the slit is formed based on the lower groove, if the angle of the lower groove is not accurate, an error also occurs in the slit accuracy. That is, in the production of the rotor by sintering molding, the slit for mounting the vane was formed as a lower groove with a rough dimension before finishing, and then a grindstone was inserted along the lower groove to form the slit. The accuracy of the slit depends on the lower groove, and it is impossible to capture how many times the groove angle of the slit after processing is.
また、従来では、生産性を上げるために、複数のロータのスリットを同時成形する装置もあった。この場合、オペレーターから見て前後に一対のロータをシンクロさせて配置し、これらロータのスリットを同時に成形する一対の砥石を配置した溝研削盤なども採用されていたが、前後一対のロータを保持する手段や一対の砥石を配置する機構などが複雑になるため、溝研削盤の製造コストが高くなり、広い設置スペースも必要になる不都合があった。 Conventionally, there has also been an apparatus for simultaneously forming slits of a plurality of rotors in order to increase productivity. In this case, a pair of rotors synchronized with the front and rear as viewed from the operator, and a groove grinding machine with a pair of grindstones that simultaneously form the slits of these rotors were also used. This complicates the means for arranging and a mechanism for arranging a pair of grindstones, which increases the manufacturing cost of the groove grinding machine and necessitates a large installation space.
そこで、本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、ロータに形成するスリットの精度が高く、しかも、複数のロータを同時に処理することができ、生産性の高いベーンポンプ用ロータの研削方法および研削装置の提供を目的とするものである。 Therefore, the present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the accuracy of slits formed in the rotor is high, and a plurality of rotors can be processed simultaneously, and the rotor for a vane pump with high productivity can be ground. The object is to provide a method and a grinding apparatus.
上述の目的を達成すべく本発明の第1の手段の研削方法は、ベーンポンプ用ロータRに形成された下溝R1に沿ってベーン収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削方法であって、カメラ11の下方に配置された回転台12の上にロータRを固定し、該回転台12でロータRの下溝R1のひとつを基準位置に設定すると共に、ロータRの中心からの各下溝R1の角度を画像処理で測定する測定工程100と、下溝R1の角度がスリット設定角度範囲内の場合にスリット設定角度をNCインデックス41に指令する角度指令工程200と、下溝R1の角度がスリット設定角度範囲内で該下溝R1に対してのスリット設定角度を変更する場合にスリット補正角度をNCインデックス41に指令する補正指令工程300と、測定したロータRを回転台12から移動して固定具31に固定し、該固定具31ごとNCインデックス41上に設置してロータRの下溝R1をスリットの設定角度に位置合わせする移動工程400と、角度指令工程又は補正指令工程に基づいてNCインデックス41を回転し、該NCインデックス41上のロータRのスリットを研削加工する研削工程500と、を有する研削方法にある。
In order to achieve the above object, the grinding method of the first means of the present invention is a grinding method of a vane pump rotor for grinding a slit for storing a vane along a lower groove R1 formed in the rotor R for the vane pump, The rotor R is fixed on the
第2の研削方法は、前記測定工程100により測定した下溝R1の角度がスリット設定角度範囲内から外れている場合に、回転台12からロータRを排除することにある。
The second grinding method is to exclude the rotor R from the
第3の手段の研削装置は、ベーンポンプ用ロータRに形成された下溝R1に沿ってベーンB収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削装置であって、カメラ11の下方に配置された回転台12の上にロータRを固定し、該回転台12でロータRの下溝R1のひとつを基準位置に設定すると共に、ロータRの中心からの各下溝R1の角度をカメラ11の画像から測定する画像処理手段10と、測定された下溝R1の角度に基づいてスリット設定角度をNCインデックス41に指令する制御手段20と、測定したロータRを回転台12から移動して固定具31に固定し、該固定具31ごとNCインデックス41上に設置する移動手段30と、制御手段20の指令に基づいてNCインデックス41が回転し、NCインデックス41上のロータRの下溝R1をスリットの設定角度に位置合わせし、研削砥石42にてスリットを研削加工する研削手段40とを備えたことにある。
The grinding device of the third means is a grinding device for a vane pump rotor that grinds a slit for storing the vane B along a lower groove R1 formed in the vane pump rotor R, and is a rotation device disposed below the
第4の手段の研削装置は、前記移動手段30において、前記固定具31は、該固定具31に立設固定した止着ボルト32に前記回転台12から基準位置を変えずに移動されたロータRの中心部を挿通し、該止着ボルト32の上方に設置されたナットランナー34から配給される止着ナット33を止着ボルト32に緊締してロータRを固定具31に固定すると共に、該固定具31をロータRの基準位置を変えずに前記NCインデックス41上に固定するように設けられている。
According to a fourth grinding apparatus, in the moving
第5の研削装置は、前記研削手段40において、前記研削砥石42はCBN砥石を使用し、該研削砥石42の研削幅を整える幅ドレス装置43と、研削砥石42の外周を整える外周ドレス44とを備えていることを課題解消のための手段とする。
In a fifth grinding apparatus, in the grinding means 40, the
本発明の請求項1、3により、ロータRに予め設けられた下溝R1の角度がスリット設定角度から僅かにずれている場合でも、正確な設定角度でスリットを研削加工することができる。 According to the first and third aspects of the present invention, even when the angle of the lower groove R1 provided in advance in the rotor R is slightly deviated from the slit setting angle, the slit can be ground with an accurate setting angle.
請求項2では、下溝R1の角度精度が悪いロータRは、回転台12から排除するので、合理的な研削加工が可能になった。
According to the second aspect of the present invention , since the rotor R having a lower angle accuracy of the lower groove R1 is excluded from the
請求項4の固定具31を利用することで、下溝R1の角度を測定したロータRを効率良く正確にNCインデックス41に装着することができる。
By using the
請求項5によると、スリットの幅を1.0mm以下に設定した場合でも精度の高い研削加工が可能になった。 According to the fifth aspect , even when the width of the slit is set to 1.0 mm or less, high-precision grinding can be performed.
このように本発明によると、ロータに形成するスリットの精度が高く、しかも、複数のロータに対してもきわめて合理的にスリットを成形することが可能になるといった有益な種々の効果を奏するものである。 As described above, according to the present invention, the slits formed in the rotor have a high accuracy, and there are various beneficial effects such that it is possible to form the slits extremely rationally for a plurality of rotors. is there.
本発明装置の最良の形態は、ベーンポンプ用ロータRに形成された下溝R1に沿ってベーン収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削装置であって、カメラ11の下方に配置された回転台12の上にロータRを固定し、該回転台12でロータRの下溝R1のひとつを基準位置に設定すると共に、ロータRの中心からの各下溝R1の角度をカメラ11の画像から測定する画像処理手段10と、測定された下溝R1の角度に基づいてスリット設定角度をNCインデックス41に指令する制御手段20と、測定したロータRを回転台12から移動して固定具31に固定し、該固定具31ごとNCインデックス41上に設置する移動手段30と、制御手段20の指令に基づいてNCインデックス41が回転し、NCインデックス41上のロータRの下溝R1をスリットの設定角度に位置合わせした状態でスリットを研削砥石42にて研削加工する研削手段40と、を備え、該研削手段40において、前記研削砥石42はCBN砥石を使用し、該研削砥石42の研削幅を整える幅ドレス装置43と、研削砥石42の外周を整える外周ドレス44と、を備えることで当初の目的を達成するものである。
The best mode of the device of the present invention is a vane pump rotor grinding device for grinding a slit for storing a vane along a lower groove R1 formed in the vane pump rotor R. The rotary table is disposed below the
以下、本発明を図示例に基づいて説明する。本発明研削装置は、ベーンポンプ用ロータRに、ベーン収納用のスリットを研削加工する装置であり、予めロータRに形成された下溝R1に沿ってスリットを研削加工するものである。本発明研削装置の基本構成は、画像処理手段10、制御手段20、移動手段30、研削手段40からなる。
Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated examples. The grinding device of the present invention is a device that grinds a slit for vane storage in the rotor R for the vane pump, and grinds the slit along the lower groove R1 formed in the rotor R in advance. The basic configuration of the grinding apparatus of the present invention includes an image processing means 10, a control means 20, a moving
画像処理手段10は、カメラ11が撮影した画像(図3参照)を基にして、ロータRの下溝R1の角度を測定する装置である(図4参照)。すなわち、カメラ11の下方に配置された回転台12の上にロータRを固定する。次に、該回転台12を回転させてロータRの下溝R1のひとつを基準位置に設定すると共に、ロータRの中心からの各下溝R1の角度をカメラ11の画像から測定する。カメラ11は、通常の画像処理装置で使用されるカメラを用いるもので、好ましくはCCDカメラが使用される。
The image processing means 10 is a device that measures the angle of the lower groove R1 of the rotor R based on an image (see FIG. 3) taken by the camera 11 (see FIG. 4). That is, the rotor R is fixed on the
図示例では、カメラ支持軸13の上部にカメラ11を固定し、下部に反射照明装置14を固定している。この反射照明装置14は、カメラ11の鉛直下方で、ロータRの斜め上方から照明を当てるようにすることで、ロータRの下溝R1をくっきりと撮影できるようにしている。また、回転台12はパルスモーター16に連動し、いずれかひとつの下溝R1を、図3に示す12時方向に合わせるように回転させて基準位置となる下溝R1を設定し、この基準の下溝R1から他の下溝R1の回転角度をカメラ11の映像で測定するものである。
In the illustrated example, the
回転台12にロータRを装着する手段として、図示例ではターンテーブル15を使用している(図5参照)。このターンテーブル15は、ターンテーブル15の上に載置されたロータRをカメラ11の下方に移動し、ターンテーブル15を下降させることで、回転台12の支持軸12AにロータRを嵌合固定するものである。このとき、回転台12は、固定用のチャックを備えるか、あるいはロータRの軸孔に嵌合する凸部を設けるなどの手段でロータRを固定するものである(図示せず)。
As a means for attaching the rotor R to the
制御手段20は、測定された下溝R1の角度に基づいてスリット設定角度をNCインデックス41に指令する制御装置を使用する。この制御装置により、カメラ11の画像から各下溝R1の角度を算出し、所定の研削角度や補正した補正角度をNCインデックス41に指令する。また、下溝R1の角度が、スリットの研削範囲外にあるような不具合が検出されたときは、不具合のあるロータRを回転台12から排除するように指令するものである。尚、回転角の算出は、画像処理手段10の画像処理装置に備えられたコンピュータのプログラムにより行われる(図4照)。
The control means 20 uses a control device that commands the
移動手段30は、測定したロータRを回転台12から移動して固定具31に固定し、その後、該固定具31ごとNCインデックス41上に設置する手段である(図5乃至図7参照)。ロータRを回転台12から固定具31に移動するには、この回転台12と固定具31との間を往復する支持アーム38が使用される。この支持アーム38は、回転台12上のロータR外周を把持して持ち上げてからそのまま固定具31まで移動し、固定具31上にロータRを載置するものである(図5参照)。
The moving
このとき、回転台12上に載置したロータRの下溝R1の基準位置が、この固定具31の定位置に設置されるように固定し、この定位置が後述するNCインデックス41上の研削角度の基準になるようにロータRと共にNCインデックス41に搬送されるものである。したがって、固定具31にロータRを固定する場合、ロータRの角度が狂わないように固定する必要がある。そのため、本発明では、該固定具31に立設した止着ボルト32を、回転台12から平行移動されたロータRの中心部に挿通する。次に、この止着ボルト32の上端部に備えたナットランナー34から配給される止着ナット33を止着ボルト32にネジ止めし、ロータRの側面を緊締することで固定具31に固定するものである(図5参照)。また、この固定具31をNCインデックス41に装着する際も、下溝R1の基準位置が狂わないようにするため、固定具31とNCインデックス41との接合部分に凹凸などを設けるなどの手段で固定具31をNCインデックス41に固定するものである(図示せず)。
At this time, the reference position of the lower groove R1 of the rotor R placed on the
固定具31をNCインデックス41に移動するには、前記固定具31をロータRごとNCインデックス41上に搬送する搬送ユニット35と、NCインデックス41上の固定具をNCインデックス41に固定するローディングチャック36を備えている。また、研削加工が終了したロータRをNCインデックス41から外すアンローディングチャック37も備えている(図6、図7参照)。このような移動手段30により、NCインデックス41に対するロータRの着脱を自動的に行うことができる。このとき、固定具31とNCインデックス41とは、予め定位置で装着できるように嵌合部を設けてあるので、下溝R1の基準位置を変えずに該固定具31とNCインデックス41とを固定することができるものである。また、使用済みの固定具31は、ロータRから外して再使用する。
In order to move the
研削手段40は、制御手段20の指令に基づいてNCインデックス41が回転し、NCインデックス41上のロータRの下溝R1をスリットの設定角度に位置合わせし、研削砥石42にてスリットを研削加工する(図10参照)。この研削砥石42にCBN製のロータリー砥石を使用することで、スリットの溝幅を1.00mm以下に加工することが可能である。図示の研削手段40は、NCテーブル装置43上にNCインデックス41をスライド自在に装着し、NCテーブル装置43の略中央上部に研削砥石42を配置し、この位置で研削砥石42を回転せしめるものである(図8参照)。そして、NCインデックス41をNCテーブル装置43上でスライド移動させることで研削砥石42にロータRの下溝R1部分を接触させてスリットを研削加工するものである(図10参照)。
The grinding means 40 rotates the
この研削砥石42をおいてNCインデックス41の反対がわには、該研削砥石42の研削幅を整える幅ドレス装置44が設置されており、NCテーブル装置43にスライド自在に装着している(図9参照)。この幅ドレス装置44は、特にCBN砥石の研削精度を上げるもので、新しい研削砥石42をセットした際に、この幅ドレス装置44が研削砥石42方向にスライド移動して研削砥石42の幅をスリットの研削幅に整えるものである。したがって、この幅ドレス装置44は、研削砥石42を交換するたびに使用するものである。
On the side opposite to the
また、研削砥石42の上方には、研削砥石42の外周を整える外周ドレス45を備えている(図9参照)。この外周ドレス45は、研削砥石42の外周精度を高めるもので、前記幅ドレス装置44と組み合わせることで、常に正確なスリットを研削加工することができる。
Further, an
次に、本発明装置を使用した研削方法を説明する。本発明研削方法は次の五つの工程からなるものである。すなわち、測定工程100、角度指令工程200、補正指令工程300、移動工程400、研削工程500である(図1参照)。
Next, a grinding method using the apparatus of the present invention will be described. The grinding method of the present invention comprises the following five steps. That is, the
測定工程100は、カメラ11の下方に配置された回転台12の上にロータRを固定し、該回転台12でロータRの下溝R1のひとつを基準位置に設定すると共に、ロータRの中心からの各下溝R1の角度を画像処理で測定する工程である。このとき、測定した下溝R1の角度がスリット設定角度範囲内から外れている場合は、回転台12からロータRを排除することができる。そして、測定した下溝R1の角度がスリット設定角度範囲内にある場合にのみ、次の工程に移行する。
In the
角度指令工程200は、下溝R1の角度がスリット設定角度範囲内の場合に、スリット設定角度をNCインデックス41に指令する工程である。すなわち、下溝R1の溝幅は、スリットの溝幅に対して狭く形成されている。この下溝R1の角度がスリットの設定角度よりも僅かにずれていたとしても、下溝R1がスリット内に収まる位置にある場合は、このまま角度指令工程200により研削する。
The
補正指令工程300は、下溝R1の角度がスリット設定角度の範囲内において、ユーザーの要望等でスリット設定角度を変更する場合に、補正したスリット角度をNCインデックス41に指令する工程である。この場合も、下溝R1が補正したスリット設定角度内に収まる必要がある。
The correction
移動工程400は、測定したロータRを回転台12から移動して固定具31に固定し、該固定具31ごとNCインデックス41上に設置してロータRの下溝R1をスリットの設定角度に位置合わせする工程である。本発明装置では、前記移動手段30を採用しているが、測定した下溝R1の角度を保ちながらNCインデックス41上に装着可能な移動手段であれば良い。
In the moving
このとき、複数枚のロータRを同時研削する場合は、次のような工程となる。すなわち、前記測定工程100において測定されたロータRを、前記移動工程400の固定具31上に複数のロータRを重ねて固定する。そして、重ねた各下溝R1の角度が完全に一致していない場合に、前記角度指令工程300で、いずれかひとつの下溝R1角度に合わせたスリット設定角度をNCインデックス41に指令するか、又は前記補正指令工程400で、各下溝R1の角度からスリット設定角度を変更したスリット補正角度をNCインデックス41に指令するものである。
At this time, when simultaneously grinding a plurality of rotors R, the following steps are performed. That is, the rotor R measured in the measuring
研削工程500は、ロータRのスリットを下溝R1に沿って研削する工程である。すなわち、角度指令工程200又は補正指令工程300に基づいてNCインデックス41を回転し、該NCインデックス41上のロータRのスリット加工部分を前記研削砥石42側に向けてセットし、この状態でスリットを研削加工する。本発明装置では、この研削工程500において、前記幅ドレス装置44や外周ドレス45を使用することで、研削砥石42の研削精度を高めている。
The grinding
尚、本発明装置において、画像処理手段10や制御手段20、および移動手段30や研削手段40の設計変更は自由であり、各装置の仕様や装着位置等は本発明の要旨を変更しない範囲で任意に変更することができるものである。
In the apparatus of the present invention, the design of the image processing means 10, the control means 20, the moving
R ロータ
R1 下溝
10 画像処理手段
11 カメラ
12 回転台
13 カメラ支持軸
14 反射照明装置
15 ターンテーブル
16 パルスモーター
20 制御手段
30 移動手段
31 固定具
32 止着ボルト
33 止着ナット
34 ナットランナー
35 搬送ユニット
36 ローディングチャック
37 アンローディングチャック
38 支持アーム
40 研削手段
41 NCインデックス
42 研削砥石
43 NCテーブル装置
44 幅ドレス装置
45 外周ドレス
100 測定工程
200 角度指令工程
300 補正指令工程
400 移動工程
500 研削工程
R Rotor
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