JP4530446B2

JP4530446B2 - 円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定装置及び方法

Info

Publication number: JP4530446B2
Application number: JP21118899A
Authority: JP
Inventors: 和重中塚; 賢一今渕
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: JP2001038618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するクランクシャフトを回転する砥石で研削する円筒研削盤において、砥石の軸方向位置を制御するためにクランクシャフトの軸方向位置を測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランクシャフトの円筒状のクランクピンを研削する砥石を備えた砥石ユニットをクランクシャフトに対して進退可能なテーブル上に設けた円筒研削盤では、クランクシャフトのクランクピンの外周面に砥石を正しく接触させるために、該クランクシャフトを軸方向に正しく位置決めする必要がある。従来はエアフローメーターを備えた測定ユニットを駆動源でクランクシャフトに向けて移動させ、そのクランンクウェブの位置を検出することによりクランクシャフトの軸方向位置を測定するようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものは、エアフローメーターをクランクシャフトに向けて移動させる特別の駆動源が必要であるため、部品点数が増加してコストアップの要因となる問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランクシャフトのクランクピンを研削する円筒研削盤において、特別の駆動源を設けることなく、エアフローメーターをクランクシャフトに向けて移動させて該クランクシャフトの軸方向位置を測定できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、左右方向に延びる砥石支持軸まわりに回転する砥石を備えた砥石ユニットをベーステーブル上において、駆動源で前後方向及び左右方向に移動させ、そのベーステーブル上に支持したクランクシャフトのクランクピンを、左右方向に延びる軸線回りに回転させて前記砥石の外周面で研削する円筒研削盤において、砥石ユニットの上面に設けられて砥石ユニットと共に前後方向及び左右方向に移動するステーに、クランクシャフトに向けて後上方から前下方に傾斜して延びていて平面視で前記砥石の前側への延長線上に常に位置する測定ロッドと、この測定ロッドをその長手方向に沿って昇降させるシリンダとを設け、その測定ロッドの先端部には、前記クランクピンの外周面に接触した状態で該クランクピンに連なるクランクウェブに向けてエアーを噴出してそのエアーの流通抵抗に基づいてクランクシャフトの軸方向位置を測定可能なエアフローメーターを設けたことを特徴とする円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定装置が提案され、また請求項２に記載された発明によれば、前記請求項１に記載の円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定装置を用いた、クランクシャフトの軸方向位置測定方法であって、前記砥石ユニットの左右方向の移動によりベーステーブル上の前記クランクシャフトのクランクピンの後方に砥石を位置させ、且つ前記測定ロッドを所定高さまで下降させた状態で、前記エアフローメーターが前記クランクピンの外周面に接触するまで、前記砥石ユニットを前記クランクシャフトに向けて前進させ、次いで、前記クランクピンに連なるクランクウェブに向けて前記エアフローメーターからエアーを噴出して、その際のエアーの流通抵抗に基づいて前記クランクシャフトの軸方向位置を測定し、その測定終了後に前記測定ロッドを、前記クランクピンから退避し得る位置まで上昇させてから、前記砥石ユニットを前記クランクシャフトに向けて再前進させることを特徴とする、円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定方法が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、クランクシャフトの軸方向位置を測定する測定ロッドを、砥石ユニットに設けられて砥石ユニットと共に前後方向及び左右方向に移動するステーに設けたので、砥石でクランクシャフトのクランクピンを研削すべく砥石ユニットを前後方向に移動させる駆動源を、測定ロッドを前後方向に移動させる駆動源に共用することが可能になり、部品点数およびコストの削減に寄与することができる。しかも砥石ユニットの上面に設けたステーに測定ロッドをシリンダで昇降可能に支持したので、シリンダで測定ロッドを上方に退避させることにより、砥石によるクランクシャフトのクランクピンの研削時に測定ロッドが前記クランクピンと干渉するのを防止することができる。また測定ロッドがクランクシャフトに向けて後上方から前下方に傾斜して延びているので、測定ロッドを鉛直方向に配置する場合に比べて装置全体を小型化することができる。
【０００７】
尚、実施例のモータ２３は本発明の駆動源に対応する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１はクランクシャフトの研削装置の全体側面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は図２の４−４線拡大断面図、図５はクランクピン研削時の作用説明図、図６はクランクシャフトの軸方向位置測定時の作用説明図である。
【００１０】
図１および図２に示すように、クランクシャフトＷの軸方向外側に位置する同位相の２本のクランクピンＰ₁，Ｐ₁と、軸方向内側に位置して前記２本のクランクピンＰ₁，Ｐ₁に対して１８０°位相のずれた２本のクランクピンＰ₂，Ｐ₂とを研削する円筒研削盤は、水平に配置されたベーステーブル１１に上面に、クランクシャフトＷを保持して回転駆動する主軸台１２および心押台１３を備える。主軸台１２および心押台１３は、クランクシャフトＷの両軸端のジャーナルＪ，Ｊをそれぞれ支持した状態で、研削すべきクランクピン（例えば、軸方向外側の２本のクランクピンＰ₁，Ｐ₁）の軸線Ｌ₁まわりに前記ジャーナルＪ，Ｊの軸線Ｌ₂を偏心回転させることにより、ジャーナルＪ，Ｊに対して偏心したクランクピンＰ₁，Ｐ₁をその軸線Ｌ₁上で回転駆動する。
【００１１】
ベーステーブル１１の上面に一対のガイドレール１４，１４が左右方向（図２において紙面の上下方向）に固定されており、これらガイドレール１４，１４にスライドガイド１５…を介して左右一対の下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒが左右方向に移動自在に支持される。左右の下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒは、それぞれベーステーブル１１に設けたモータ１７，１７で駆動されるボールネジ１８，１８と、下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒに設けられてボールネジ１８，１８に係合するボールナット１９，１９とにより、ガイドレール１４，１４に沿って相互に接近・離反するように左右方向に移動可能である。前記ボールネジ１８，１８およびボールナット１９，１９は、ベーステーブル１１の上面に形成した溝状の凹部１１₁に収納される。
【００１２】
左右の下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒの上面に形成された摺動面２０，２０に、それぞれ左右の上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒが前後方向に摺動自在に支持される。左右の上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒは、それぞれ左右の下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒにアリ溝係合２２…しており、下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒに設けたモータ２３，２３で駆動されるボールネジ２４，２４と、上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒに設けられてボールネジ２４，２４に係合するボールナット２５，２５とにより、上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒは下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒに対して前後方向に駆動される。前記ボールネジ２４，２４およびボールナット２５，２５は、下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒの上面に形成した溝状の凹部１６₁，１６₁に収納される。
【００１３】
左右の上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒの上面に、それぞれ砥石ユニット２６Ｌ，２６Ｒが設けられる。砥石ユニット２６Ｌ，２６Ｒは、出力軸２７₁，２７₁を左右方向に配置したモータ２７，２７と、モータ２７，２７の出力軸２７₁，２７₁に設けられた駆動プーリ２８，２８と、左右方向に延びる砥石支持軸２９，２９と、砥石支持軸２９，２９に設けられた従動プーリ３０，３０と、砥石支持軸２９，２９に設けられた円形の砥石３１，３１と、駆動プーリ２８，２８および従動プーリ３０，３０を接続する無端ベルト３２，３２と、駆動プーリ２８，２８、従動プーリ３０，３０および無端ベルト３２，３２を覆うベルトカバー３３，３３とから構成される。従って、モータ２７，２７を駆動すると、その出力軸２７₁，２７₁の回転が駆動プーリ２８，２８、無端ベルト３２，３２、従動プーリ３０，３０および砥石支持軸２９，２９を介して砥石３１，３１に伝達され、砥石３１，３１が砥石支持軸２９，２９と共に回転駆動される。
【００１４】
図３から明らかなように、主軸台１２は主軸ヘッド４１に回転自在に支持された主軸４２を備えており、この主軸４２は公知の駆動装置Ｄによって軸線Ｌ₁回りに回転駆動される。主軸４２の内部に、前記軸線Ｌ₁上に配置された位相割出軸４３が相対回転可能に支持される。主軸４２の先端にチャック本体４４が該主軸４２の径方向に移動可能に支持されており、チャック本体４４の先端に設けられたチャック４５は、クランクシャフトＷの一方のジャーナルＪを前記軸線Ｌ₁に対してｅだけ偏心した軸線Ｌ₂上でクランプする。偏心量ｅはクランクシャフトＷの機種により異なるため、チャック本体４４を主軸４２の径方向に移動させて前記偏心量ｅを調整すれば、クランクシャフトＷの機種変更に対応することができる。
【００１５】
チャック本体４４に前記軸線Ｌ₂上で回転自在に支持されたスピンドル４６は、シュミットカップリング等の自在継ぎ手４７を介して位相割出軸４３の一端に接続され、位相割出軸４３の他端はハーモニックディファレンシャルユニット４８を介して位相割出モータ４９に接続される。チャック本体４４から突出するスピンドル４６の先端に基準座５０が設けられており、この基準座５０はクランクシャフトＷのジャーナルＪの端面に係合して該ジャーナルＪをスピンドル４６に結合する。
【００１６】
スピンドル４６の中間部に、外周に３０°間隔で１２個の割出溝を備えた割出板５１が固定される。またチャック本体４４には割出シリンダ５２で進退する位置決めピン５３が設けられており、この位置決めピン５３は割出板５１の何れかの割出溝に係合して該割出板５１をチャック本体４４に回転不能に固定する。
【００１７】
図１および図２に示すように、左右の上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒに設けた砥石ユニット２６Ｌ，２１Ｒの上面に、クランクシャフトＷの軸方向位置を測定する測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒが設けられる。左右の測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒの構造は同一であるため、右側の測定ユニット５４Ｒの構造を図４に基づいて説明する。
【００１８】
測定ユニット５４Ｒは、砥石ユニット２６Ｒの前部上面にステー５５を介して斜めに支持された基板５６と、基板５６の前面に固定されたシリンダ５７と、シリンダ５７の軸線と平行に配置されて該シリンダ５７の出力ロッド５７₁に連結部材５８を介して連結された測定ロッド５９と、測定ロッド５９の下端に設けられたエアフローメーター６０と、シリンダ５７および測定ロッド５９を覆うカバー６１とを備える。測定ロッド５９は砥石３１の回転面内において後上方から前下方に向けて傾斜しており、その角度は鉛直線に対して２５°である。シリンダ５７は伸長位置および収縮位置間を伸縮するもので、シリンダ５７が伸長すると測定ロッド５９は上昇端に移動し（図５参照）、シリンダ５７が収縮すると測定ロッド５９は下降端に移動する（図４参照）。
【００１９】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２０】
図２において、モータ１７，１７を駆動して左右の上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒをガイドレール１４，１４に沿って左右方向に移動させ、主軸台１２および心押台１３に支持したクランクシャフトＷの軸方向外側の一対のクランクピンＰ₁，Ｐ₁の後方に、前記上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒに設けた砥石ユニット２６Ｌ，２６Ｒの砥石３１，３１を位置させる。この状態で測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒのシリンダ５７，５７を収縮駆動して測定ロッド５９，５９を下降させると、その下端に設けたエアフローメーター６０，６０がクランクピンＰ₁，Ｐ₁の軸線Ｌ₁よりも所定距離（例えば、１９．５９６ｍｍ）だけ高い位置に停止する。
【００２１】
この状態でモータ２３，２３を駆動して上部テーブル２１Ｌ，２１ＲをクランクシャフトＷに向けて前進させると、図６に示すように、上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒと一体に前進する測定ロッド５９，５９に設けたエアフローメーター６０，６０が、クランクシャフトＷのクランクピンＰ₁，Ｐ₁の外周面に接触する。このとき、クランクピンＰ₁，Ｐ₁の直径が例えば４４φであれば、エアフローメーター６０，６０はクランクピンＰ₁，Ｐ₁の軸線Ｌ₁の１０ｍｍ手前でクランクピンＰ₁，Ｐ₁に接触し（図６（Ａ）参照）、またクランクピンＰ₁，Ｐ₁の直径が例えば５６φであれば、エアフローメーター６０，６０はクランクピンＰ₁，Ｐ₁の軸線Ｌ₁の２０ｍｍ手前でクランクピンＰ₁，Ｐ₁に接触する（図６（Ｂ）参照）。
【００２２】
この状態でクランクピンＰ₁，Ｐ₁に連設されたクランクウェブｗ，ｗ（図３参照）に向けてエアフローメーター６０，６０からエアーを噴出する。エアフローメーター６０，６０とクランクウェブｗ，ｗとの距離が小さいとエアーの流通抵抗が大きくなり、逆にエアフローメーター６０，６０とクランクウェブｗ，ｗとの距離が大きいとエアーの流通抵抗が小さくなるため、前記エアーの流通抵抗の大小に基づいてクランクシャフトＷの軸方向位置を測定することができる。
【００２３】
このようにしてクランクシャフトＷが軸方向に正しく位置決めされて主軸台１２および心押台１３に支持されていることが確認されると、シリンダ５７，５７を伸長駆動して測定ロッド５９，５９を上方に退避させた後に、モータ２３，２３を駆動して上部テーブル２１Ｌ，２１ＲをクランクシャフトＷに向けて所定位置まで前進させ、図５に示すように砥石３１，３１でクランクシャフトＷのクランクピンＰ₁，Ｐ₁を研削する。このとき、図３に示すように、チャック４５にジャーナルＪをクランプされたクランクシャフトＷのクランクピンＰ₁，Ｐ₁は、その軸線Ｌ₁を主軸４２の軸線Ｌ₁に一致させた状態で駆動装置Ｄによって回転駆動されているため、回転する砥石３１，３１の外周面をクランクピンＰ₁，Ｐ₁の外周面に当接させて該クランクピンＰ₁，Ｐ₁の外周面を研削することができる。
【００２４】
而して、このときの砥石３１，３１の前後方向位置、即ち上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒの前後方向位置を、既知のクランクピンＰ₁，Ｐ₁の直径に応じて制御することにより、クランクピンＰ₁，Ｐ₁を所望の外径に研削することができる。尚、砥石３１，３１によるクランクピンＰ₁，Ｐ₁の研削が行われているとき、測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒの測定ロッド５９，５９は上方に退避しているのでクランクシャフトＷと干渉する虞がない（図５参照）。
【００２５】
以上のようにしてクランクシャフトＷの軸方向外側のクランクピンＰ₁，Ｐ₁の研削が完了すると、上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒを後退させた後に下部テーブル１６Ｌ，１６Ｒを相互に接近する方向に移動させ、クランクシャフトＷの軸方向内側の一対のクランクピンＰ₂，Ｐ₂の後方に、前記上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒに設けた砥石ユニット２６Ｌ，２６Ｒの砥石３１，３１を位置させる。続いて、チャック４５によるクランクシャフトＷのジャーナルＪのクランプを解除し、かつ割出シリンダ５２で位置決めピン５３を後退させて割出板５１の拘束を解除した状態で、位相割出モータ４９を駆動してハーモニックディファレンシャルユニット４８を介して位相割出軸４３を回転させると、この位相割出軸４３に自在継ぎ手４７を介して接続されたスピンドル４６が回転する。
【００２６】
その結果、スピンドル４６に基準座５０を介して結合されたクランクシャフトＷが軸線Ｌ₂まわりに１８０°回転し、それまで軸線Ｌ₁上にあった軸方向外側のクランクピンＰ₁，Ｐ₁に代わって軸方向内側のクランクピンＰ₂，Ｐ₂が新たに軸線Ｌ₁上に移動する。従って、この状態からチャック４５でクランクシャフトＷのジャーナルＪをクランプし、かつ割出シリンダ５２で位置決めピン５３を前進させて割出板５１をロックすれば、駆動装置Ｄで主軸４２を回転させることにより、クランクシャフトＷの軸方向内側のクランクピンＰ₂，Ｐ₂を軸線Ｌ₁まわりに回転させることができる。
【００２７】
而して、上部テーブル２１Ｌ，２１ＲをクランクピンＰ₂，Ｐ₂の直径に応じた所定位置まで再度前進させることにより、砥石３１，３１でクランクピンＰ₂，Ｐ₂を研削する。
【００２８】
以上のように、クランクシャフトＷの軸方向位置を測定する測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒを、砥石ユニット２６Ｌ，２６Ｒを支持する上部テーブル２１Ｌ，２１Ｒに設けたので、砥石ユニット２６Ｌ，２６ＲをクランクシャフトＷに対して接近・離反させる駆動源であるモータ２３，２３を、測定ユニット５４Ｌ，５４ＲをクランクシャフトＷに対して接近・離反させる駆動源に共用し、部品点数の削減に寄与することができる。
【００２９】
また測定ロッド５９，５９がシリンダ５７，５７によって上方に退避可能であるため、砥石３１，３１をクランクピンＰ₁，Ｐ₁；Ｐ₂，Ｐ₂に当接させる際に、測定ロッド５９，５９がクランクピンＰ₁，Ｐ₁；Ｐ₂，Ｐ₂と干渉するのを防止することができる。しかも測定ロッド５９，５９がクランクシャフトＷに向けて後上方から前下方に傾斜して配置されているので、それらを鉛直方向に配置する場合に比べて測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒをコンパクト化することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３１】
例えば、実施例では測定ロッド５９，５９を鉛直線に対して２５°傾斜させているが、その傾斜角度は任意に設定可能である。但し、測定ユニット５４Ｌ，５４Ｒのコンパクト化に最も有効なのは２０°〜４５°の範囲である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クランクシャフトの軸方向位置を測定する測定ロッドを、砥石ユニットに設けられて砥石ユニットと共に前後方向及び左右方向に移動するステーに設けたので、砥石でクランクシャフトのクランクピンを研削すべく砥石ユニットを前後方向に移動させる駆動源を、測定ロッドを前後方向に移動させる駆動源に共用することが可能になり、部品点数およびコストの削減に寄与することができる。しかも砥石ユニットの上面に設けたステーに測定ロッドをシリンダで昇降可能に支持したので、シリンダで測定ロッドを上方に退避させることにより、砥石によるクランクシャフトのクランクピンの研削時に測定ロッドが前記クランクピンと干渉するのを防止することができる。また測定ロッドがクランクシャフトに向けて後上方から前下方に傾斜して延びているので、測定ロッドを鉛直方向に配置する場合に比べて装置全体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランクシャフトの研削装置の全体側面図
【図２】図１の２方向矢視図
【図３】図２の３−３線拡大断面図
【図４】図２の４−４線拡大断面図
【図５】クランクピン研削時の作用説明図
【図６】クランクシャフトの軸方向位置測定時の作用説明図
【符号の説明】
１１ベーステーブル
１７，２３駆動源（モータ）
２６Ｌ，２６Ｒ砥石ユニット
２９砥石支持軸
３１砥石
５５ステー
５７シリンダ
５９測定ロッド
６０エアフローメーター
Ｌ₁ 軸線
Ｐ₁，Ｐ₂ クランクピン
Ｗクランクシャフト
ｗクランクウェブ

Claims

左右方向に延びる砥石支持軸（２９）まわりに回転する砥石（３１）を備えた砥石ユニット（２６Ｌ，２６Ｒ）をベーステーブル（１１）上において、駆動源（１７，２３）で前後方向及び左右方向に移動させ、そのベーステーブル（１１）上に支持したクランクシャフト（Ｗ）のクランクピン（Ｐ₁，Ｐ₂）を、左右方向に延びる軸線（Ｌ₁）回りに回転させて前記砥石（３１）の外周面で研削する円筒研削盤において、
砥石ユニット（２６Ｌ，２６Ｒ）の上面に設けられて砥石ユニット（２６Ｌ，２６Ｒ）と共に前後方向及び左右方向に移動するステー（５５）に、クランクシャフト（Ｗ）に向けて後上方から前下方に傾斜して延びていて平面視で前記砥石（３１）の前側への延長線上に常に位置する測定ロッド（５９）と、この測定ロッド（５９）をその長手方向に沿って昇降させるシリンダ（５７）とを設け、
その測定ロッド（５９）の先端部には、前記クランクピン（Ｐ₁，Ｐ₁）の外周面に接触した状態で該クランクピン（Ｐ₁，Ｐ₁）に連なるクランクウェブ（ｗ）に向けてエアーを噴出してそのエアーの流通抵抗に基づいてクランクシャフト（Ｗ）の軸方向位置を測定可能なエアフローメーター（６０）を設けたことを特徴とする、円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定装置。
前記請求項１に記載の円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定装置を用いた、クランクシャフトの軸方向位置測定方法であって、
前記砥石ユニット（２６Ｌ，２６Ｒ）の左右方向の移動によりベーステーブル（１１）上の前記クランクシャフト（Ｗ）のクランクピン（Ｐ₁，Ｐ₂）の後方に砥石（３１）を位置させ、且つ前記測定ロッド（５９）を所定高さまで下降させた状態で、前記エアフローメーター（６０）が前記クランクピン（Ｐ₁，Ｐ₁）の外周面に接触するまで、前記砥石ユニット（２６Ｌ，２６Ｒ）を前記クランクシャフト（Ｗ）に向けて前進させ、
次いで、前記クランクピン（Ｐ₁，Ｐ₁）に連なるクランクウェブ（ｗ）に向けて前記エアフローメーター（６０）からエアーを噴出して、その際のエアーの流通抵抗に基づいて前記クランクシャフト（Ｗ）の軸方向位置を測定し、
その測定終了後に前記測定ロッド（５９）を、前記クランクピン（Ｐ₁，Ｐ₁）から退避し得る位置まで上昇させてから、前記砥石ユニット（２６Ｌ，２６Ｒ）を前記クランクシャフト（Ｗ）に向けて再前進させることを特徴とする、円筒研削盤におけるクランクシャフトの軸方向位置測定方法。