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 - Google Patents

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 Download PDF

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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
1 軸線
1 ,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 (2)

  1. 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。
  2. 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。
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