JP4415680B2 - Grinding apparatus and grinding method - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸に対し偏心した位置に偏心部材が設けられた軸状工作物を研削する研削装置および研削方法に関する。 The present invention relates to a grinding apparatus and a grinding method for grinding a shaft-like workpiece provided with an eccentric member at a position eccentric with respect to a rotating shaft.
例えば、カムシャフトのカムロブ部あるいはクランクシャフトのピン部等は、高度に平滑な仕上げ面が要求されるために、研削加工後にラッピング加工されている。このように研削加工からラッピング加工へと、加工工程が変われば、その度に異なる加工設備に工作物を移し替えなければならず、加工時間が長くなり、工程および加工設備も多く、必然的に加工コストも高くなる。したがって、高度に平滑な仕上げ面が得られるのであれば、研削加工のみによって加工が完了することが好ましい。 For example, the cam lobe portion of the camshaft or the pin portion of the crankshaft is lapped after grinding because a highly smooth finished surface is required. In this way, if the machining process changes from grinding to lapping, the workpiece must be transferred to a different machining facility each time, resulting in longer machining time, more processes and machining equipment, and inevitably. Processing costs also increase. Therefore, if a highly smooth finished surface can be obtained, it is preferable that the processing is completed only by grinding.
研削加工のみで高度に平滑な面に仕上げるには、工作物を高速で回転させることになるが、回転軸に対し偏心した位置に偏心部材が設けられているクランクシャフトのような軸状工作物は、回転軸を中心として高速で回転させると、大きな偏心荷重が加わり、しかも、個々のクランクシャフト毎に回転バランスを修正することも困難なため、高速回転させることができない。 To finish a highly smooth surface by grinding alone, the workpiece must be rotated at high speed, but an axial workpiece such as a crankshaft with an eccentric member provided at an eccentric position relative to the rotation axis. When rotating at a high speed around the rotation axis, a large eccentric load is applied, and it is difficult to correct the rotation balance for each crankshaft.
そこで、クランクシャフトを偏心して保持し、ピン部の中心軸を中心として回転駆動した状態で、ピン部を研削加工する装置もある。この装置は、クランクシャフトを低速で回転させる場合には、チャックと一体になっているカウンターウェイトによりある程度バランスされているため、高精度に加工することができる。 Therefore, there is also an apparatus for grinding the pin portion in a state where the crankshaft is eccentrically held and rotationally driven around the central axis of the pin portion. In this apparatus, when the crankshaft is rotated at a low speed, it is balanced to some extent by the counterweight integrated with the chuck, so that it can be processed with high accuracy.
また、最近では、クランクシャフトを支持する主軸を所定角度位置で停止し、ピン部を中心軸中心に回転させる場合、ピン部と直交するように振れ止め装置を位置させ、研削加工を行うものも提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
In addition, recently, when the main shaft supporting the crankshaft is stopped at a predetermined angular position and the pin portion is rotated about the central axis, the steady rest device is positioned so as to be orthogonal to the pin portion and grinding is performed. It has been proposed (see, for example,
しかし、前記いずれの方法も、平滑な仕上げ面が得られても、研削による取り代の偏りが問題となる。最近のクランクシャフト製造工程においては、クランクピン研削工程の前工程において、ピンミラーカッターによりピン部を加工することがある。このピンミラーカッターは、多数のスルーアウェイチップが環状に設けられたもので、このカッターをピン部の周囲に配置し回転しつつピン部の外周面を切削加工するものである。この切削加工は、研削加工のように高精度な加工ではないため、後に研削する場合には、ピン部の研削取り代の偏りが大きくなり、研削前のバランス中心と研削後のバランス中心が異なることがある。このため、クランクシャフトを高速で回転させて加工する場合、アンバランス量が大きくなり、高精度に加工することができない。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、回転軸に対し偏心した位置に偏心部材が設けられた軸状工作物を研削により、高精度で高度に平滑な面に仕上げることができる研削装置および研削方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the problems associated with the above-described prior art, and grinding a shaft-like workpiece provided with an eccentric member at a position eccentric with respect to the rotating shaft provides high accuracy and high smoothness. An object of the present invention is to provide a grinding apparatus and a grinding method capable of finishing a surface.
かかる目的を達成する第1の発明は、回転軸に対し偏心した位置に偏心部材が設けられた軸状工作物を、前記偏心部材の中心軸を中心として回転しつつ当該偏心部材の外周面を研削用工具により研削加工する研削装置であって、前記偏心部材の中心軸が回転中心となるように前記軸状工作物の両端を偏心して保持する一対の保持部と、当該保持部を回転可能に支持する支持手段と、前記保持部の内部に、前記軸状工作物の回転軸と同軸に設けられ、前記保持部を含む前記軸状工作物のアンバランスを修正する少なくとも2つのアンバランス修正用の重り体、前記各重り体相互の位相を調整する第2移動手段、及び、前記複数の重り体の位相を同時に調整する第1移動手段、を備えてなる回転バランス修正部材と、前記支持手段の振動を検出する振動検出器と、前記保持部の回転位置を検出する位相検出器と、前記振動検出器からの信号及び前記位相検出器からの信号が入力され、前記両信号からアンバランスが生じた位置及び大きさを算出すると共に、当該アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置に設ける仮想バランス重りを求める制御装置と、を有し、前記アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置を中心に、前記仮想バランス重りを振り分け、当該仮想バランス重りの回転時のベクトルと一致するように、前記第2移動手段及び/又は前記第1移動手段により前記アンバランス修正用の重り体を移動し、前記保持部を含む軸状工作物のアンバランスを軸状工作物の回転中に修正することを特徴とする研削装置である。 According to a first aspect of the present invention that achieves such an object, an outer peripheral surface of the eccentric member is rotated while rotating a shaft-like workpiece provided with an eccentric member at a position eccentric with respect to the rotation axis about the central axis of the eccentric member. A grinding apparatus for grinding with a grinding tool, wherein a pair of holding parts that eccentrically hold both ends of the shaft-like workpiece so that a central axis of the eccentric member is a center of rotation, and the holding part can be rotated. And at least two imbalance corrections that are provided inside the holding portion and coaxially with the rotation axis of the shaft-like workpiece and correct the unbalance of the shaft-like workpiece including the holding portion. A rotation balance correcting member comprising: a weight body for use; a second moving means for adjusting the phase of each of the weight bodies; and a first moving means for simultaneously adjusting the phases of the plurality of weight bodies; Detect vibration of means A vibration detector, a phase detector that detects a rotational position of said holding portion, the signal from the vibration detector and a signal from the phase detector is inputted, the position and size imbalance resulting from the two signals And a control device for obtaining a virtual balance weight provided at an opposite position obtained by adding 180 degrees to the phase angle of the position where the unbalance has occurred, and having a phase angle of 180 at the position where the unbalance has occurred. The virtual balance weight is distributed around the opposite position added, and the unbalance correction is performed by the second moving means and / or the first moving means so as to coincide with the rotation vector of the virtual balance weight. The weighting body is moved, and the unbalance of the axial workpiece including the holding portion is corrected during the rotation of the axial workpiece.
第2の発明は、両端が保持部により保持され、回転軸に対し偏心した位置に偏心部材が設けられた軸状工作物を、前記偏心部材の中心軸を中心として回転しつつ当該偏心部材の外周面を研削用工具により、切込み量が大きい粗研削した後、切込み量が小さい仕上げ研削を行う研削方法であって、前記保持部を支持手段により回転可能に支持すると共に、前記研削用工具を前記軸状工作物から離間させた状態で、前記偏心部材の中心軸を中心として回転し、アンバランスが生じた位置及び大きさを算出すると共に、当該アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置に設ける仮想バランス重りを求めるアンバランス量計測工程と、前記アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置を中心に、前記仮想バランス重りを振り分け、当該仮想バランス重りの回転時のベクトルと一致するように、前記第2移動手段及び/又は前記第1移動手段により前記アンバランス修正用の重り体を移動し、前記保持部を含む軸状工作物のアンバランスを軸状工作物の回転中に修正するアンバランス量修正工程と、を有し、当該修正工程を行った後、前記粗研削若しくは仕上げ研削を行うことを特徴とする研削方法である。 According to a second aspect of the present invention, a shaft-like workpiece having both ends held by the holding portion and provided with an eccentric member at a position eccentric with respect to the rotation shaft is rotated about the central axis of the eccentric member while the eccentric member is rotated. A grinding method in which a rough grinding with a large depth of cut is performed on a peripheral surface with a grinding tool, and then finish grinding with a small depth of cut is performed , wherein the holding portion is rotatably supported by a support means, and the grinding tool is In a state of being separated from the shaft-like workpiece, the center member rotates about the central axis of the eccentric member, calculates the position and size where the unbalance occurs, and sets the phase angle of the position where the unbalance occurs to 180 degrees. the center and the unbalance amount measuring step of determining a virtual balance weight, the opposite position where the unbalance is added 180 degrees phase angle position caused provided whenever added opposite position, the virtual balance weight The distribution, to match the vector during rotation of the virtual balance weight, said by the second moving means and / or the first moving means to move the weight body for the unbalance correction, axes including the holding portion An unbalance amount correcting step for correcting the unbalance of the workpiece in the course of rotation of the shaft workpiece, and after performing the correcting step, the rough grinding or the finish grinding is performed. Is the method.
第1および第2の発明によれば、回転軸に対し偏心した位置に偏心部材が設けられた軸状工作物を前記偏心部材の中心軸を中心として回転しつつ当該偏心部材の外周面を研削用工具により研削加工する場合、前記軸状工作物を前記偏心部材の中心軸が回転中心となるように保持部で保持し、さらに当該保持部を支持手段により回転可能に支持し、研削用工具を前記軸状工作物から離間させた状態で、前記偏心部材の中心軸を中心として回転し、前記支持手段の振動と、前記保持部の回転位置を検出し、前記保持部を含む前記軸状工作物のアンバランスが生じた位置及び大きさを算出すると共に、当該アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置に設ける仮想バランス重りを求め、このアンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置を中心に、前記仮想バランス重りを振り分け、当該仮想バランス重りの回転時のベクトルと一致するように、前記第2移動手段及び/又は前記第1移動手段により前記アンバランス修正用の重り体を移動し、軸状工作物のアンバランスを回転中に修正するようにしたので、簡単に回転バランスをとりつつ軸状工作物を高速で回転させることができ、軸状工作物を高精度で高度に平滑な面に仕上げることができる。また、異なる加工設備に工作物を移し替えることなく、研削加工のみで、高度に平滑な仕上げ面が得られる。 According to the first and second inventions, the outer peripheral surface of the eccentric member is ground while rotating the shaft-like workpiece provided with the eccentric member at a position eccentric with respect to the rotation axis about the central axis of the eccentric member. If grinding by use tool, the holding center axis of the shaft-like workpieces the eccentric member by the holding unit such that the center of rotation, and further rotatably supported by the supporting means the holding portion, the grinding tool In a state of being separated from the shaft-like workpiece, the shaft member is rotated around the central axis of the eccentric member, the vibration of the support means and the rotational position of the holding portion are detected, and the shaft-like shape including the holding portion is detected. Calculate the position and size at which the unbalance of the workpiece has occurred, determine the virtual balance weight to be provided at the opposite position of the position where the unbalance has occurred, and add 180 degrees. 1 for phase angle The virtual balance weight is distributed around the opposite position added by 0 degrees, and the unbalance correction is performed by the second moving means and / or the first moving means so as to coincide with the rotation vector of the virtual balance weight. Since the weight of the machine is moved and the unbalance of the shaft-like workpiece is corrected during rotation, the shaft-like workpiece can be rotated at high speed while easily balancing the rotation. Can be finished to a highly smooth surface with high precision. In addition, a highly smooth finished surface can be obtained only by grinding without transferring the workpiece to a different processing facility.
特に、軸状工作物の回転中に回転バランスを修正すると、研削中の軸状工作物の振動も抑制でき、軸状工作物を高速で回転させることができ、軸状工作物を高精度で高能率に研削することができる。 In particular, if the rotational balance is corrected during the rotation of the axial workpiece, the vibration of the axial workpiece during grinding can be suppressed, the axial workpiece can be rotated at high speed, and the axial workpiece can be rotated with high accuracy. Highly efficient grinding.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態に係るクランクシャフト研削装置の概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a crankshaft grinding apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示す研削装置10は、クランクシャフト1(軸状工作物)のジャーナル部2の回転軸R1に対し偏心した位置に中心軸R2を有するピン部3(偏心部材)を研削加工するものである。
Grinding
この研削装置10は、概して、前記ピン部3の中心軸R2が回転中心となるようにクランクシャフト1の両端を偏心して保持する一対の保持部20,21と、当該保持部20,21を回転可能に支持する支持手段11と、前記保持部20,21を含むクランクシャフト1のアンバランスを修正する回転バランス修正部材30と、前記支持手段11の振動を検出する振動検出器40と、前記支持手段11の位相を検出する位相検出器41とを有し、クランクシャフト1の回転中にアンバランスを修正しつつ、砥石(研削用工具)Gにより研削するものである。
The
さらに詳述すると、前記支持手段11は、基台12上に設けられた一対の主軸頭13,14と、各主軸頭13,14に設けられ、前記保持部20,21を回転可能に支持する軸受15とから構成されている。
More specifically, the support means 11 is provided on a pair of
前記一対の保持部20,21は、前記軸受15に支持された主軸22,23と、これら各主軸22,23の内端部に固定され、当該主軸22,23の回転軸線に対し偏心した位置でクランクシャフト1の端部を保持する把持部24a,25aを有するチャック24,25と、から構成されている。
The pair of
前記各主軸22,23には、図外の制御装置により同期回転制御されるモータM1がそれぞれ連結され、このモータM1が回転すると、各主軸22,23を介して各チャック24,25に伝達され、クランクシャフト1が回転される。
Each of the
本実施形態の各チャック24,25では、偏心した位置に把持部24a,25aが設けられ、この把持部24a,25aでクランクシャフト1を保持し、ピン部3の中心軸R2を中心に回転し、砥石Gにより研削する。つまり、各チャック24,25の把持部24a,25aに保持されたクランクシャフト1は、図外の位置決め手段などによりピン部3の中心軸R2が主軸22,23の回転軸に一致するように取付けられ、ピン部3の中心軸R2を中心として回転する。
In the
図2は回転バランス修正部材およびその周辺を示す概略断面図である。前記回転バランス修正部材30は、前記各主軸22,23の内部に設けられているが、いずれも同じ構成であるため、主軸23側のものについて説明する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the rotation balance correcting member and its periphery. The rotation
図2に示すように、回転バランス修正部材30は、アンバランス修正用の重り体31および、該重り体31を移動する第1移動手段33aから構成された第1修正部材30Aと、アンバランス修正用の重り体32および、該重り体32を移動する第2移動手段33bから構成された第2修正部材30Bと、から構成されている。
As shown in FIG. 2, the rotation
第1修正部材30Aは、前記各主軸22,23の内部に形成されたキャビティ34の外端部に、第1移動手段33aとしてのモータM2が固定され、このモータM2の回転軸にアンバランス修正用の重り体31のカップ状部材31aを取付け、このカップ状部材31aの先端にフランジ部31bを設け、前記キャビティ34内で重り体31を回転する。
First modifying
第2修正部材30Bは、前記カップ状をした重り体31の内端部に、第2移動手段33bとしてのモータM3が固定され、このモータM3の回転軸に円柱状部材32aを取付け、この円柱状部材32aの先端に円盤状部材32bを設け、前記重り体31内でこれらを回転する。
The
ただし、第1修正部材30Aの重り体31には、たとえば、図4(A)に示すように、フランジ部31bの一部に基材より比重の大きい円柱状の第1重り35が設けられ、第2修正部材30Bの重り体32には、図4(B)に示すように、円盤状部材32bに基材より比重の大きい円柱状の第2重り36が設けられている。なお、これら重り35,36は、必ずしも基材より比重の大きいものを設けることにより形成するのみでなく、適当な切抜き部などにより形成してもよい。
However, for example, as shown in FIG. 4A, the
このように回転バランス修正部材30は、第1修正部材30Aと第2修正部材30Bを同軸的に設け、前記移動手段33の内の第2移動手段33bが各重り体31,32相互の位相を調整し、第1移動手段33aが複数の重り体31,32の位相を同時に調整することになるので、これら移動手段33、重り体31,32、主軸22,23、チャック24,25およびクランクシャフト1を含むもののバランス修正を行なうことになる。したがって、2つの重り35,36の位相をそれぞれの移動手段33により制御して回転バランスの修正を行なうことから、構成が極めて簡略化でき、研削装置のコストも低減できる。
Thus, the rotation
さらに、静的アンバランスと釣り合わせ重り体の関係を図により説明する。図3は回転バランス修正部材の静的アンバランスと釣り合わせ重り体の関係を示す概略説明図である。クランクシャフト1を回転させると、静的アンバランス量がどの角度位置に生じるか分かるが、たとえば、図3に示すように、位相角θの位置にアンバランス量「W0」が生じたとする。
Further, the relationship between the static unbalance and the balancing weight body will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the relationship between the static unbalance of the rotational balance correcting member and the counterweight. When the
このアンバランスを修正するには、本来的には、アンバランスが生じた位置の反対位置、つまり、位相角θに180度を加えた位置に同量の重り「W」を設ければよい。しかし、アンバランス量は、加工するクランクシャフト1毎に異なるので、単一の重りを設けてもアンバランス量を修正することはできない。
In order to correct this unbalance, essentially, the same amount of weight “W” may be provided at a position opposite to the position where the unbalance occurs, that is, a position obtained by adding 180 degrees to the phase angle θ. However, since the unbalance amount differs for each
このため、本実施形態では、既知の仮想バランス重り「W」を、「W1」と「W2」に2分し、それぞれを仮想バランス重りの設置位置を中心に振り分け、所定の中心角θ1となるようにしている。このように2つの重りに分け、各重りの位相を制御することで、静的アンバランスの大きさと位相の変化に対応できる。つまり、各重り「W1」と「W2」が回転時に作る合成ベクトルが、仮想バランス重り「W」のものと一致するようにすれば、簡単な幾何計算を行なうのみで、所定位置に所望の重りを設けることができ、回転時に生じるアンバランスを修正することができることになる。 For this reason, in the present embodiment, the known virtual balance weight “W” is divided into “W 1 ” and “W 2 ”, and each is divided around the installation position of the virtual balance weight to obtain a predetermined center angle θ. It is set to 1 . By dividing into two weights in this way and controlling the phase of each weight, it is possible to cope with the magnitude of static imbalance and the change in phase. In other words, if the combined vector created when each weight “W 1 ” and “W 2 ” is rotated coincides with that of the virtual balance weight “W”, the desired position can be obtained at a predetermined position only by performing simple geometric calculation. Thus, it is possible to correct the imbalance that occurs during rotation.
さらに具体的に述べれば、まず、クランクシャフト1を回転させ、静的アンバランス量がどの角度位置に生じるかの判断は、前記支持手段11の振動を検出することにより行う。つまり、前記主軸頭13,14に設けられた振動検出器(以下、振動センサーと称することもある)40と、主軸22,23に設けられた位相検出器(以下、回転センサーと称することもある)41により検知した値により行なう。主軸頭13,14の振動を測定すると、クランクシャフト1およびチャック17,18の静的アンバランス、即ち、質量一次モーメントの回転による振動を検知でき、その振幅が偏心量として表れる。また、主軸22,23の回転を測定すると、その回転位置により偏心している位相角が分かる。したがって、振動センサー40からの信号と、回転センサー41からの信号を、図外の制御装置に入力し、演算すれば、偏位量と偏位位置を検知でき、正確にアンバランスを修正し、回転バランスを向上させることができる。
More specifically, first, the
次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.
まず、クランクシャフト1の端部を各チャック24,25に保持し、図外の位置決め手段によりピン部3の中心軸R2が主軸22,23の回転軸線に一致するようにセットした状態で、研削時の回転数でクランクシャフト1を回転する。
First, the end of the
<アンバランス計測工程>
この回転中に、振動センサー40と回転センサー41の検知信号によりクランクシャフト1およびチャック24,25の静的アンバランス量および位相を演算処理により求める。
<Unbalance measurement process>
During this rotation, the static unbalance amounts and phases of the
<アンバランス修正工程>
この演算処理により静的アンバランス量W0の大きさおよび位相角θが判明すると、回転バランス修正部材30により回転バランス修正を行なう。まず、第2修正部材30BのモータM3を駆動し、第1重り体31と第2重り体32の位相を所定角θ1になるように調整する。
<Unbalance correction process>
When the magnitude of the static unbalance amount W 0 and the phase angle θ are found by this calculation process, the rotation
次に、第1修正部材30AのモータM2を駆動し、第1重り体31と第2重り体32が所定角θ1の位相を保った状態で、仮想バランス重りWの位相角が、θ+180度になるように調整する。なお、仮想バランス重りWの大きさと位相角θ+180度は、予め分かっているので、モータM3とモータM2を同時に駆動してもよい。
Then, the motor M 2 of the
この結果、クランクシャフト1は、次に行なう機械加工および粗研削加工前にアンバランス量を小さくでき、粗研削加工時のクランクシャフト1をさらに高速に回転させることができ、高能率に研削することができる。
As a result, the
<機械加工および粗研削工程>
このバランス状態で回転するクランクシャフト1のピン部3は、ピンミラーカッターにより機械加工が施されたのち、砥石により粗研削加工が行なわれる。ここにおいて、粗研削加工とは、研削代が大きく、切込み量D1(図5参照)も大きい。
<Machining and rough grinding process>
The
しかし、このピンミラーカッターによる機械加工は、図5に示すように、ピン部3の中心に対して偏心することがあり、粗研削加工する場合の研削代が不均一になる虞がある。
However, the machining by this pin mirror cutter may be eccentric with respect to the center of the
<第2回目のアンバランス計測工程>
したがって、粗研削加工後に、砥石Gをクランクシャフト1から離間した状態で、クランクシャフト1を回転し、この回転中に、再度、振動センサー40と回転センサー41によりクランクシャフト1およびチャック24,25の振動状態や偏心位置を検知し、静的アンバランス量および位相を演算処理して求める。
<Second unbalance measurement process>
Therefore, after the rough grinding process, the
<第2回目のアンバランス修正工程>
この演算処理により静的アンバランス量W0の大きさおよび位相角θが判明すると、回転バランス修正部材30により、前記アンバランス修正工程と同様に回転バランス修正を行なう。
<Second unbalance correction process>
When the magnitude of the static unbalance amount W 0 and the phase angle θ are found by this calculation process, the rotation
この結果、クランクシャフト1は、次に行なう仕上げ研削加工前にアンバランス量を小さくでき、仕上げ研削加工時のクランクシャフト1をさらに高速に回転させることができ、高能率に仕上げ研削することができる。
As a result, the
<仕上げ研削工程>
仕上げ研削は、図6に示すように、研削代も少ないが、砥石の切込み量D2も小さく、砥石による単位時間当たりの削り量も少ない。しかし、本実施形態では、クランクシャフト1のアンバランス量が修正されているので、クランクシャフト1のピン部3を高速回転することができ、工作物1回転あたりの切込み量を小さくても、砥石周速度の高速化により高能率な条件で仕上げ研削することができる。この結果、発生する研削熱を大幅に抑制することができ、加工変質層の少ない高平滑な面を高能率で得ることができ、ピン部3を高精度に加工できる。
<Finishing grinding process>
Finish grinding, as shown in FIG. 6, the grinding allowance is small, but smaller depth of cut D 2 of the wheel, the amount cutting per unit time by the grinding wheel is small. However, in this embodiment, since the unbalance amount of the
上記実施形態では、取付け工程とアンバランス修正工程を行なった後に、機械加工および粗研削工程、アンバランス修正工程、仕上げ研削工程を行なっているが、工作物によっては、一部工程を省略してもよい。 In the above embodiment, the machining process, the rough grinding process, the unbalance correction process, and the finish grinding process are performed after the attachment process and the unbalance correction process, but some processes may be omitted depending on the workpiece. Also good.
図7は本実施形態の研削加工サイクルを示す概略図である。たとえば、クランクシャフト1を研削装置10に取付けた後、図7に示すように、直ちに切り込み量D1、加工時間t1で粗研削工程を行い、アンバランス計測および修正工程を時間t2だけ行い、切り込み量D2、加工時間t3で仕上げ研削工程を行なってもよい。
FIG. 7 is a schematic view showing a grinding cycle of the present embodiment. For example, after the
なお、粗研削および仕上げ研削の実際としては、4気筒内燃機関用のクランクシャフト1の場合、クランクシャフト1は500rpmで回転され、砥石の周速は、200m/sec程度である。
In the case of the
上述した実施形態のクランクシャフト研削装置10によれば、ピン部3が設けられたクランクシャフト1の両端を、ピン部3の中心軸R2が回転中心となるように保持部20,21および支持手段11で支持し、この支持手段11に設けられた回転バランス修正部材30によりクランクシャフト1のアンバランスを回転中に修正するようにしたので、簡単に回転バランスをとることができ、クランクシャフト1を高速で回転させ、高度に平滑な面に仕上げることができる。
According to the
特に、クランクシャフト1の回転中に回転バランスを修正すると、研削中のクランクシャフト1の振動も抑制でき、クランクシャフト1を高速で回転させることができるので、クランクシャフト1を高精度で高能率に研削することができる。この結果、従来のように加工が変わる度に設備が異なることはなく、研削加工のみで、高度に平滑な仕上げ面が得られ、異なる加工設備に工作物を移し替える必要もなく、短い時間で、コスト的にも有利な加工となる。
In particular, if the rotation balance is corrected while the
前記回転バランス修正部材30は、ピン部3の中心軸R2を中心として回転する少なくとも2つの重り体31,32を有し、これらの重り体31,32の位相を制御することにより静的アンバランスの大きさと位相の変化に対応できる。
The rotation
前記回転バランス修正部材30の移動手段33は、研削装置の主軸22,23内に、1つの重り体31と、当該重り体31の位相を調整する第1移動手段33aとを設け、当該重り体31内に他の重り体32と、当該他の重り体32の位相を調整する第2移動手段33bとを設けたので、簡略な回転バランス修正手段とすることができ、研削装置の低コストで製作できる。
The moving means 33 of the rotation
回転バランス修正部材30、振動センサー40および回転センサー41を、前記軸状工作物が支持される両端部にそれぞれ設けると、左右両側から偏位の修正を行うことになるので、より正確にアンバランスを修正し、回転バランスを向上させることができる。
If the rotation
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、前記実施形態では、クランクシャフトのピン部における偏位量と偏位位置を検知しているが、これのみに限定されるものでもなく、例えば、カムシャフトのカムロブ部等のような偏心部材が設けられた軸状工作物にも広く適用できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the displacement amount and the displacement position in the pin portion of the crankshaft are detected. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be widely applied to a shaft-shaped workpiece provided with.
また、回転センサー41は、チャック部24に設けているが、回転部分の位置を検出できる位置であれば、どこに設けてもよい。
Moreover, although the
本発明にかかる研削装置および研削方法は、偏心部材が設けられた軸状工作物の研削を円滑にし、短時間に所望の精度を得ることができ、自動車用エンジンのクランクシャフトやカムシャフトなどの研削加工に適している。 The grinding apparatus and the grinding method according to the present invention can smoothly grind an axial workpiece provided with an eccentric member and can obtain a desired accuracy in a short time, such as a crankshaft or a camshaft of an automobile engine. Suitable for grinding.
1…クランクシャフト(軸状工作物)、
3…ピン部(偏心部材)、
11…支持手段、
20,21…保持部、
30…回転バランス修正部材、
31,32…重り体、
33…移動手段、
33a…第1移動手段、
33b…第2移動手段、
35,36…重り、
40…振動検出器、
41…位相検出器、
G…砥石(研削用工具)、
R1…クランクシャフトの回転軸、
R2…ピン部の中心軸。
1 ... Crankshaft (axial workpiece),
3 ... Pin part (eccentric member),
11: Support means,
20, 21 ... holding part,
30 ... Rotation balance correction member,
31, 32 ... weights,
33 ... moving means,
33a ... 1st moving means,
33b ... second moving means,
35, 36 ... Weight,
40: Vibration detector,
41 ... Phase detector,
G ... Whetstone (grinding tool),
R 1 ... the rotation axis of the crankshaft,
R 2 ... The central axis of the pin part.
Claims (3)
前記偏心部材の中心軸が回転中心となるように前記軸状工作物の両端を偏心して保持する一対の保持部と、
当該保持部を回転可能に支持する支持手段と、
前記保持部の内部に、前記軸状工作物の回転軸と同軸に設けられ、前記保持部を含む前記軸状工作物のアンバランスを修正する少なくとも2つのアンバランス修正用の重り体、前記各重り体相互の位相を調整する第2移動手段、及び、前記複数の重り体の位相を同時に調整する第1移動手段、を備えてなる回転バランス修正部材と、
前記支持手段の振動を検出する振動検出器と、
前記保持部の回転位置を検出する位相検出器と、
前記振動検出器からの信号及び前記位相検出器からの信号が入力され、前記両信号からアンバランスが生じた位置及び大きさを算出すると共に、当該アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置に設ける仮想バランス重りを求める制御装置と、を有し、
前記アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置を中心に、前記仮想バランス重りを振り分け、当該仮想バランス重りの回転時のベクトルと一致するように、前記第2移動手段及び/又は前記第1移動手段により前記アンバランス修正用の重り体を移動し、前記保持部を含む軸状工作物のアンバランスを軸状工作物の回転中に修正することを特徴とする研削装置。 A grinding apparatus that grinds the outer peripheral surface of an eccentric member with a grinding tool while rotating an axial workpiece provided with an eccentric member at a position eccentric with respect to the rotation axis, around the central axis of the eccentric member. And
A pair of holding portions that eccentrically hold both ends of the shaft-like workpiece so that the center axis of the eccentric member is a rotation center;
A support means for rotatably supporting the holding portion;
At least two unbalance correction weight bodies that are provided in the holding portion and coaxially with the rotation axis of the axial workpiece and correct the unbalance of the axial workpiece including the holding portion, A rotation balance correcting member comprising: second moving means for adjusting the phases of the weight bodies; and first moving means for simultaneously adjusting the phases of the plurality of weight bodies ;
A vibration detector for detecting vibration of the support means;
A phase detector for detecting the rotational position of the holding unit;
The signal from the vibration detector and the signal from the phase detector are input, and the position and magnitude at which the unbalance occurs are calculated from both signals, and the phase angle at the position at which the unbalance occurs is 180 degrees. And a control device for obtaining a virtual balance weight provided at the opposite position added ,
The virtual balance weight is distributed around the opposite position obtained by adding 180 degrees to the phase angle of the position where the unbalance has occurred, and the second moving means and / Alternatively , the grinding apparatus is characterized in that the unbalance correcting weight body is moved by the first moving means to correct the unbalance of the shaft-like workpiece including the holding portion during the rotation of the shaft-like workpiece.
前記保持部を支持手段により回転可能に支持すると共に、前記研削用工具を前記軸状工作物から離間させた状態で、前記偏心部材の中心軸を中心として回転し、アンバランスが生じた位置及び大きさを算出すると共に、当該アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置に設ける仮想バランス重りを求めるアンバランス量計測工程と、
前記アンバランスが生じた位置の位相角に180度加えた反対位置を中心に、前記仮想バランス重りを振り分け、当該仮想バランス重りの回転時のベクトルと一致するように、前記第2移動手段及び/又は前記第1移動手段により前記アンバランス修正用の重り体を移動し、前記保持部を含む軸状工作物のアンバランスを軸状工作物の回転中に修正するアンバランス量修正工程と、を有し、
当該修正工程を行った後、前記粗研削若しくは仕上げ研削を行うことを特徴とする研削方法。 A tool for grinding the outer peripheral surface of the eccentric member while rotating about the central axis of the eccentric member, with the shaft-like workpiece provided with the eccentric member at the position where both ends are held by the holding portion and eccentric with respect to the rotation axis Is a grinding method for performing rough grinding with a small depth of cut after rough grinding with a large depth of cut ,
The holding portion is rotatably supported by a supporting means, and the grinding tool is rotated around the central axis of the eccentric member in a state where the grinding tool is separated from the shaft-shaped workpiece, An unbalance amount measuring step for calculating a magnitude and obtaining a virtual balance weight provided at an opposite position obtained by adding 180 degrees to the phase angle of the position where the unbalance has occurred ;
The virtual balance weight is distributed around the opposite position obtained by adding 180 degrees to the phase angle of the position where the unbalance has occurred, and the second moving means and / or move the weight body for the unbalance correction by the first moving means, and a unbalance amount correction step for correcting during the rotation of the shaft-like workpieces imbalance axial workpieces including the holding portion Have
A grinding method comprising performing the rough grinding or finish grinding after performing the correction step .
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