JP4531023B2

JP4531023B2 - クランクシャフトの加工方法、クランクシャフトの加工装置、制御装置およびプログラム

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Publication number: JP4531023B2
Application number: JP2006225083A
Authority: JP
Inventors: 武之鈴木
Original assignee: Komatsu Machinery Corp
Current assignee: Komatsu Machinery Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2010-08-25
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Description

本発明は、エンジンなどに用いられるクランクシャフトの加工方法およびその加工装置、並びにクランクシャフトの加工装置を制御する制御装置およびその制御プログラムを作成するためのコンピュータ装置で実行されるプログラムに関するものである。

従来、エンジンなどに用いられるクランクシャフトを切削加工する加工装置として、クランクシャフトミラーが用いられている。このクランクシャフトミラーは、ベッド上に設置されてワークの両端部を支持する２基のワークヘッドと、両ワークヘッド間に配されてワークを加工するカッタユニットを備えている。

前記カッタユニットは、ベッドの長手方向（Ｚ軸方向）に移動自在なサドルを備えるとともに、このサドル上にＺ軸と直交するＹ軸方向（奥行方向）へ移動自在なスライドを備えている。そして、このスライドには、一端部が支軸に支承されるとともに、他端部がそのスライド上に設置された揺動機構により上下方向（Ｘ軸方向）に揺動されるスイングヘッドが装着されている。

前記スイングヘッド内にはカッタモータにより回転されるカッタドラムが設けられ、このカッタドラムにはカッタアダプタを介してカッタが装着されている。このカッタは、リング状のカッタ本体と、このカッタ本体の内周部に円周方向に間隔を存して取着される複数のカッタチップとより構成され、これらカッタチップは、ワークのジャーナル外周面を創成するもの、あるいはワークのジャーナル両端部の溝と、各溝に連続しジャーナル外周面と直角を成すジャーナルスラスト面とを同時に創成するものである。

そして、この従来のクランクシャフトミラーにおいては、機械本体に付設の制御装置（ＮＣ装置）に入力された加工データに基づいて、カッタそれ自体を回転させるとともに、カッタのＸ軸方向の運動とＹ軸方向の運動により、カッタをワークのジャーナル周りに公転させてワークに切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面、あるいはワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面が形成されるようになっている。なお、かかる切削加工が行われる際にはワークレストによってワークが挟持され、切削加工中にワークが振れないようにされている。

ところで、クランクシャフトの加工においては、ジャーナル外周面の真円度に対する要求精度が高い。また、近時、ジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面の真直度に対する要求精度が高くなってきている。ところが、前記従来のクランクシャフトミラーでは、切削加工中にワークレストによりワークが振れないようにされてはいるもののワークが若干撓むため、ジャーナル外周面の真円度やジャーナルスラスト面の真直度の精度を高めることが難しい。

前記ジャーナル外周面の真円度の精度を高め得るものとして、例えば特許文献１にて提案されているクランクシャフトミラーの制御装置がある。この制御装置においては、先にカッタによる切削加工が施されたワークにおけるジャーナル外周面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られた真円度補正データを基に加工データの補正が成された後の補正後加工データに基づいてジャーナル外周面に対するカッタの送り量を制御するようにされているので、ワークの撓みに伴う加工誤差を減じることができ、ジャーナル外周面の真円度の精度を高めることができるという効果を奏する。

特許第２６９１８９４号公報

しかしながら、前記特許文献１に係る真円度精度向上のための技術をそのままジャーナルスラスト面の真直度精度向上のための手段として適用することはできない。なお、ジャーナルスラスト面の真直度の精度を向上させる手段としては、ベッド上に設けられているカッタユニットやワークヘッドなどの機械を分解・調整して補正するといった手段が挙げられが、このような補正手段では、１）多大な労力と時間を要する点、２）ワークの種類等の変化に対し対応しきれない点、３）加工部位毎の補正ができない点などから、このような機械側の分解・調整による補正手段を講じることは実質的に無理であるため、前記真直度の精度を向上させることができないという問題点がある。

本発明は、このような問題点等に鑑みてなされたもので、ジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度の精度を向上させることのできるクランクシャフトの加工方法、クランクシャフトの加工装置、制御装置およびプログラムを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明によるクランクシャフトの加工方法は、
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工方法であって、
先に前記切削加工が施されたワークにおける前記ジャーナルスラスト面の加工寸法を測定する工程と、
前記測定結果と目標加工寸法とを比較してジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための真直度補正データを前記回転カッタの加工分割角度毎に作成する工程と、
前記真直度補正データに基づいて前記加工データを前記加工分割角度毎に補正する工程とを含み、
次に前記切削加工を施すべきワークに対して前記切削加工を実施する際に、前記補正が成された後の補正後加工データに基づいて、前記回転カッタのワーク軸方向の送り量を制御することを特徴とするものである。

次に、第２発明によるクランクシャフトの加工装置は、
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工装置であって、
前記回転カッタをワーク軸方向に移動させる送り機構と、
前記送り機構の送り量を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、先に前記切削加工が施されたワークにおける前記ジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られたジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基に前記加工データの補正が成された後の補正後加工データに基づいて前記送り機構の送り量を制御することを特徴とするものである。

次に、第３発明による制御装置は、
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工装置を制御する制御装置であって、
先に前記切削加工が施されたワークにおける前記ジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られたジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基に前記加工データの補正が成された後の補正後加工データに基づいて、前記回転カッタをワーク軸方向に移動させる送り機構の送り量を制御することを特徴とするものである。

次に、第４発明によるプログラムは、
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工装置を制御する制御プログラムを作成するためのコンピュータ装置で実行されるプログラムであって、
における前記ジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られたジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基にして前記加工データを補正する処理と、
前記補正が成された後の補正後加工データに基づいて前記制御プログラムを作成する処理と、
を前記コンピュータ装置に実行させることを特徴とするものである。

本発明によれば、先に切削加工が施されたワークにおけるジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られた前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基にして加工データの補正が行われ、次に切削加工を施すべきワークに対して切削加工を実施する際に、補正が行われた後の加工データに基づいて回転カッタのワーク軸方向の送り量が制御されるので、すなわち、ジャーナルスラスト面に対する回転カッタの切込み量が多い所と少ない所とを加工済ワークの実測値を基に把握し、初回の加工の際に切込み量が多い所に対しては次回の加工の際に切込み量を減じるように回転カッタのワーク軸方向の送り量が制御され、また初回の加工の際に切込み量が少ない所に対しては次回の加工の際に切込み量を増やすように回転カッタのワーク軸方向の送り量が制御されるので、ジャーナルスラスト面の実加工寸法と目標加工寸法との差分を縮めることができ、ジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度の精度を向上させることができる。このような作用効果は、加工済ワークの実加工寸法と目標加工寸法との比較から得られた真直度補正データを基にして加工データを補正するといったソフトウエア上の処理により得られるため、１）容易かつ短時間で加工精度の向上を図ることができる、２）ワークの種類等の変化に対応して補正を行うことができる、３）加工部位毎に補正を行うことができる、という利点がある。

次に、本発明によるクランクシャフトの加工方法、クランクシャフトの加工装置、制御装置およびプログラムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、クランクシャフトを切削加工する加工装置として、内刃式の回転カッタを具備するクランクシャフトミラーに本発明が適用された例である。

図１には、本発明の一実施形態に係るクランクシャフトミラーの全体斜視図が示されている。また、図２には、ワークヘッド間にワークがセッティングされた状態図が示されている。

本実施形態のクランクシャフトミラー１は、ベッド２上に互いに対向するように設置される２基のワークヘッド３，３と、これらワークヘッド３，３間に設置される第１カッタユニット４ａおよび第２カッタユニット４ｂとを備えている。

前記各ワークヘッド３，３の対向面には、ワーク（４気筒エンジン用のクランクシャフト）５をクランプするチャック６，６がそれぞれ配されている。前記ワーク５は、ワーク軸方向に所定の間隔を存して図２において左側から右側に向けて順に配列される第１メインジャーナル７Ａ、第２メインジャーナル７Ｂ、第３メインジャーナル７Ｃ、第４メインジャーナル７Ｄおよび第５メインジャーナル７Ｅと、隣接するメインジャーナルの間にカウンタウエイト８を介して設けられ、それらメインジャーナルの軸心と平行な軸心上でワーク軸回りに所定の位相を有して図２において左側から右側に向けて順に配列される第１ピンジャーナル９Ａ、第２ピンジャーナル９Ｂ、第３ピンジャーナル９Ｃおよび第４ピンジャーナル９Ｄとを備えている。なお、以下において、第１メインジャーナル７Ａ、第２メインジャーナル７Ｂ、第３メインジャーナル７Ｃ、第４メインジャーナル７Ｄおよび第５メインジャーナル７Ｅを総称して表現する場合には、「メインジャーナル７」と称することとし、また、第１ピンジャーナル９Ａ、第２ピンジャーナル９Ｂ、第３ピンジャーナル９Ｃおよび第４ピンジャーナル９Ｄを総称して表現する場合には、「ピンジャーナル９」と称することとする。

前記各カッタユニット４ａ，４ｂは、ベッド２の長手方向（Ｚ軸方向）に移動自在なサドル１０を備えるとともに、このサドル１０上にＺ軸と直交するＹ軸方向（ベッドの奥行方向）へ移動自在なスライド１１を備えている。各スライド１１は、Ｙ軸方向に延びる縦向きの支持壁１１ａを有しており、この支持壁１１ａの一端部には中空状の支軸１２が設けられる一方、同支持壁１１ａの他端部には鉛直方向に延びる角筒状のケース１１ｂが設けられている。そして、各スライド１１には、一端部が前記支軸１２に支承されるとともに、他端部が前記ケース１１ｂ内で上下動自在に収容されているガイド部材１３に対しＹ軸方向に摺動自在に支承されるスイングヘッド１４が装着されている。

前記ガイド部材１３は、当該ガイド部材１３に固着されているナット部材１５を介してケース１１ｂ内に上下方向に設けられているＸ軸方向ボールねじ軸１６に螺合されており、このＸ軸方向ボールねじ軸１６が、ケース１１ｂ上に取着されているＸ軸スイングモータ（ＡＣサーボモータ）１７にて正逆回転されることにより、スイングヘッド１４が支軸１２を中心に上下方向（Ｘ軸方向）に揺動されるようになっている。

前記２基のカッタユニット４ａ，４ｂのうち第２カッタユニット４ｂにおけるサドル１０には、当該カッタユニット４ｂとの相対位置を一定に保った状態でワークレスト２０が固定されており、このサドル１０の移動に伴って当該カッタユニット４ｂとワークレスト２０とが共に移動されるようになっている。このワークレスト２０は、図３に示されるように、サドル１０上に固定されるレストベース２１を備え、このレストベース２１の一端側には一対の支軸２２，２２が設けられ、これら支軸２２，２２を中心にして一対のレストアーム２３，２３が相互に開閉自在に回動できるようにされている。このレストアーム２３，２３の開閉は、一方側（図３において上側）のレストアーム２３の基端部とレストベース２１との間に取り付けられる油圧シリンダ２４の伸縮動作により行われる。各レストアーム２３，２３の対向面の略中央部には半円状の切欠部２３ａ，２３ａが形成され、レストアーム２３，２３が閉じたときにその切欠部２３ａに設けられるレストパッド２５にてワーク５のメインジャーナル７が支持されるようになっている。このワークレスト２０は、後述するカッタ５５でワーク５におけるピンジャーナル９を加工する際に、その加工部に隣接するメインジャーナル７をクランプして加工中にワーク５が振れないように支持する役目をする。

前記スライド７をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構３０は、図４（ａ）に示されるように、サドル１０上においてＹ軸方向に延設され、スライド１１に固着されたナット部材３１に螺合するＹ軸方向ボールねじ軸３２と、このＹ軸方向ボールねじ軸３２を回転駆動するＹ軸送りモータ（ＡＣサーボモータ）３３とを備え、Ｙ軸送りモータ３３にてＹ軸方向ボールねじ軸３２を正逆回転させることにより、スライド１１をＹ軸方向に移動させることができるように構成されている。

前記サドル１０をＺ軸方向に移動させるＺ軸送り機構３５は、図４（ｂ）に示されるように、ベッド２上においてＺ軸方向に延設され、サドル１０に固着されたナット部材３６に螺合するＺ軸方向ボールねじ軸３７と、このＺ軸方向ボールねじ軸３７を回転駆動するＺ軸送りモータ（ＡＣサーボモータ）３８とを備え、Ｚ軸送りモータ３８にてＺ軸方向ボールねじ軸３７を正逆回転させることにより、サドル１０をＺ軸方向に移動させることができるように構成されている。

前記スイングヘッド１４内には、図５に示されるように、ベアリング４０を介してカッタドラム４１が回転自在に支承されている。一方、前記支持軸１２内には、スリーブ４２およびベアリング４３を介して回転軸４４が回転自在に支承されている。前記カッタドラム４１と回転軸４４との間にはアイドル軸４５が設けられ、このアイドル軸４５にはベアリング４６を介してアイドルギヤ４７が回転自在に支承されている。前記回転軸４４の一端部には第１ギヤ４８が固定され、この第１ギヤ４８はカッタモータ（ＡＣスピンドルモータもしくはインダクションモータ）４９の出力軸に固定されているドライブギヤ５０と噛合されている。また、前記回転軸４４の他端部には前記アイドルギヤ４７と噛合する第２ギヤ５１が固定され、前記カッタドラム４１の外周部には前記アイドルギヤ４７と噛合するドリブンギヤ５２が固定されている。そして、カッタモータ４９の出力軸からの回転動力は、ドライブギヤ５０、第１ギヤ４８、回転軸４４、第２ギヤ５１、アイドルギヤ４７およびドリブンギヤ５２を介してカッタドラム４１に伝達され、カッタモータ４９によりカッタドラム４１が回転駆動されるようになっている。

前記カッタドラム４１の加工ステージ側（図５において下側）の開口部４１ａには、カッタアダプタ５４を介してカッタ５５（本発明の「回転カッタ」に相当する。）が装着されている。このカッタ５５は、図６（ａ）に示されるように、リング状のカッタ本体５５ａと、このカッタ本体５５ａの内周部に円周方向に間隔を存して取着される複数のカッタチップ５５ｂとより構成され、これらカッタチップ５５ｂは、ワーク５におけるピンジャーナル９の両端部に溝５６（図６（ｂ）参照）を、また各溝５６に連続しピンジャーナル外周面５７と直角を成すピンジャーナルスラスト面５８を同時に創成するものである。

なお、本実施形態においては、前記２基のカッタユニット４ａ，４ｂのうち第１カッタユニット４ａにおけるスイングヘッド１４のカッタドラム４１にのみカッタアダプタ５４を介して前記カッタ５５が装着されており、第２カッタユニット４ｂにおけるスイングヘッド１４のカッタドラム４１には前記カッタ５５が装着されていない（図２参照）。

次に、本実施形態のクランクシャフトミラーの制御システムについて、図７のブロック図を用いて以下に説明する。

図７に示される制御システム６０は、自動プログラミング装置６１と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６２ａやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）６２ｂなどが内蔵され、シーケンス機能や数値制御機能を具備するＮＣ装置６２（本発明の「制御装置」に相当する。）と、Ｘ軸スイングモータ１７を駆動するためのＸ軸サーボアンプ６３と、Ｙ軸送りモータ３３を駆動するためのＹ軸サーボアンプ６４と、Ｚ軸送りモータ３８を駆動するためのＺ軸サーボアンプ６５と、レストアーム２３を開閉作動させる油圧シリンダ２４の伸縮動作を操作するための操作弁６６とを備えて構築されている。

ここで、前記カッタモータ４９にはそのカッタモータ４９の回転速度を検出する回転速度検出器（例えば、タコジェネレータ等）７０が付設され、前記Ｘ軸スイングモータ１７、Ｙ軸送りモータ３３およびＺ軸送りモータ３８にはＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置およびＺ軸方向位置を検出する位置検出器（例えば、ロータリエンコーダ等）７１，７２，７３がそれぞれ付設され、前記レストアーム２３にはそのレストアーム２３の開閉状態を検知するレストアーム開閉状態検知器（例えば、リミットスイッチ等）７４が添設されている。前記回転速度検出器７０により検出された回転速度検出信号、前記各位置検出器７１，７２，７３により検出された各軸方向位置検出信号および前記レストアーム開閉状態検知器７４により検知されたレストアーム開閉状態検知信号はそれぞれフードバック信号としてＮＣ装置６２に与えられる。なお、カッタモータ４９としてインダクションモータが採用された場合には、前記回転速度検出器７０は不要である。

前記自動プログラミング装置６１は、コンピュータ装置に自動プログラミングソフトウェア（本発明の「プログラム」に相当する。）が組み込まれてなるものであって、クランクシャフトミラー１を制御する制御プログラム（メインプログラム、加工用サブプログラム、補正用サブプログラム等）を自動的に作成することができるように構成されている。この自動プログラミング装置６１には、図８に示されるように、自動プログラミングソフトウェアが格納されているプログラム記憶領域７５と、所定データを記憶する所定データ記憶領域７６と、加工データを記憶する加工データ記憶領域７７と、真直度補正データを記憶する真直度補正データ記憶領域７８と、加工分割角度毎の真直度補正データを記憶する加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９とが設けられている。ここで、前記所定データ記憶領域７６に記憶される所定データとしては、（１）ワーク５を加工する際の長手方向加工寸法やピンジャーナルスラスト面５８の加工寸法、（２）加工するピンジャーナル９のピン半径や１／２ストローク、位相等の諸元、などが挙げられる。また、前記加工データ記憶領域７７に記憶される加工データとしては、主に、加工時のカッタ５５の中心座標値の演算結果、つまりＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標演算結果である。

また、この自動プログラミング装置６１においては、入力インターフェイス８０を介して入力された真直度補正データを真直度補正データ記憶領域７８に登録する真直度補正データ登録手段８１と、真直度補正データ記憶領域７８に記憶されている真直度補正データを比例配分してカッタ５５の加工分割角度毎の真直度補正データに変換する真直度補正データ編集手段８２と、真直度補正データ編集手段８２により得られた加工分割角度毎の真直度補正データを基にして加工データを補正する加工データ補正手段８３と、所定データ記憶領域７６に記憶されている所定データに基づいて加工時のカッタ５５の中心座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸座標値）を演算する座標演算手段８４と、所定データ記憶領域７６に記憶されている所定データと予め設定された加工データあるいは加工データ補正手段８３により補正が成された後の補正後加工データとに基づいてメインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムなどを作成するプログラム作成手段８５と、加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９に記憶されているデータをゼロクリアする真直度補正解除手段８６とが設けられ、これら手段８１〜８６はプログラム記憶領域７５に格納されている自動プログラミングソフトウェアが実行されることによりその機能が実現される。この自動プログラミング装置６１において作成されたメインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムは、出力インターフェイス８７を介してＮＣ装置６２に転送される。

そして、図７に示される制御システム６０においては、自動プログラミング装置６１からＮＣ装置６２に転送されたメインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムが一旦ＮＣ装置６２のメモリ６２ｂに格納され、このメモリ６２ｂに格納されたメインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムがＮＣ装置６２のＣＰＵ６２ａで実行されることによって、そのＮＣ装置６２からカッタモータ駆動制御信号やＸ軸方向位置指令信号、Ｙ軸方向位置指令信号、Ｚ軸方向位置指令信号、レストアーム開閉指令信号が出力されるようになっている。前記カッタモータ駆動制御信号はカッタモータ４９に伝達され、このカッタモータ４９に付設の回転速度検出器７０からのフィードバック信号を基にフィードバック制御が行われることにより、カッタモータ４９の回転速度が制御され、カッタドラム４１を介してカッタ５５の回転動作の制御が成されるようになっている。また、前記Ｘ軸方向位置指令信号、Ｙ軸方向位置指令信号およびＺ軸方向位置指令信号はＸ軸サーボアンプ６３、Ｙ軸サーボアンプ６４およびＺ軸サーボアンプ６５を介してそれぞれＸ軸スイングモータ１７、Ｙ軸送りモータ３３およびＺ軸送りモータ３８に伝達され、各軸モータ１７，３３，３８に付設の各位置検出器７１，７２，７３からの各フィードバック信号を基にフィードバック制御が行われることにより、各軸モータ１７，３３，３８の送り量が制御され、カッタ５５のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の位置決めが成されるようになっている。さらに、前記レストアーム開閉指令信号は操作弁６６に伝達され、これにより操作弁６６の弁動作が操作されて油圧シリンダ２４の伸縮動作が操作されることによって、ワークレスト２０におけるレストアーム２３の開閉動作が操作される。

次に、カッタ５５によるワーク５の加工動作について図９のフローチャートを用いて説明する。かかる加工動作は、自動プログラミング装置６１で作成されたメインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムがＮＣ装置６２に転送され、ＮＣ装置６２においてメインプログラムが実行されることにより行われる。なお、図９に示されるフローチャートにおいて、記号「Ｓ」、「Ｔ」および「Ｋ」はそれぞれステップを表わす。

図９に示されるフローチャートにおいて、プログラム判定処理（Ｓ１）および補正用サブプログラム必要性判定処理（Ｓ２）がそれぞれ行われるとともに、必要に応じて補正用サブプログラムの実行にて工具補正オフセット量の変更処理（Ｔ１）が行われ、更に第１工程長手割出処理（Ｓ３）と第１工程工具補正オフセット処理（Ｓ４）とが行われることにより、第１カッタユニット４ａに取着されたカッタ５５が第１ピンジャーナル９Ａに、第２カッタユニット４ｂに取着されたワークレスト２０が第２メインジャーナル７Ｂに位置決めされる。位置決めが完了したら、加工用サブプログラムが呼び出される（Ｓ５）。

〔加工用サブプログラム：レストアーム閉作動（Ｋ１）〕
前記ステップＳ５で呼び出された加工用サブプログラムが実行されると、ＮＣ装置６２から操作弁６６に向けてレストアーム閉指令信号が出力され、これにより油圧シリンダ２４が収縮されてワークレスト２０のレストアーム２３が閉作動される。こうして、ワークレスト２０により第２メインジャーナル７Ｂが支持される。

〔加工用サブプログラム：第１切削加工工程（Ｋ２）〕
次いで、予め設定された加工時回転速度にて回転され、かつＸ，Ｙ，Ｚ軸移動指令（図１２または図１３参照）に従って移動されるカッタ５５により、ワーク５に対して図１０（ａ）〜（ｆ）に示されるような加工プロセスが実施される。

ここで、図１０に示される加工プロセスにおいて、図１０（ａ）はスタート状態を示すもので、カッタ中心とクランクシャフト（ワーク５）中心は同心上にあり、この位置から切削が開始される。カッタ５５を図１０（ａ）に示される状態から同図（ｂ）に示される状態に、すなわち、カッタ５５を上方に直線的に移動させることにより、ワーク５に対し直線状に切り込んでいくプランジ切削が実施される。その後、カッタ５５をワーク５の周りに公転させることにより、ワーク５に対し円弧状に切り込んでいくロータリ切削が開始される。このロータリ切削が、図１０（ｃ）〜（ｆ）に示されるように、０°〜３６０°まで実施されることにより、ワーク５における第１ピンジャーナル９Ａの両端部に溝５６（図６（ｂ）参照）が、また各溝５６に連続しピンジャーナル外周面５７と直角を成すピンジャーナルスラスト面５８が同時に創成される。

〔加工用サブプログラム：レストアーム開作動（Ｋ３）〕
次いで、ＮＣ装置６２から操作弁６６に向けてレストアーム開指令信号が出力され、これにより油圧シリンダ２４が伸長されてワークレスト２０のレストアーム２３が開作動される。こうして、ワークレスト２０による第２メインジャーナル７Ｂの支持が解除される。

〔加工用サブプログラム：加工軸原点戻し（Ｋ４）〕
次いで、ＮＣ装置６２からＸ軸スイングモータ１７およびＹ軸送りモータ３３に向けて、カッタ５５をＸ−Ｙ座標軸の原点に戻すようなＸ軸方向位置指令信号およびＹ軸方向位置指令信号がそれぞれ出力され、これによりカッタ５５がＸ−Ｙ座標軸の原点に戻される。

そして、ステップＳ６以下において、前記ステップＫ１〜ステップＫ４と同様の加工用サブプログラムによる第２切削加工工程、第３切削加工工程および第４切削加工工程がそれぞれ行われ、ワーク５における第２ピンジャーナル９Ｂ、第３ピンジャーナル９Ｃおよび第４ピンジャーナル９Ｄのそれぞれの両端部に溝５６が、また各溝５６に連続しピンジャーナル外周面５７と直角を成すピンジャーナルスラスト面５８が創成される。こうして全てのピンジャーナル加工工程が終了すると、サドル１０、スライド１１、スイングヘッド１４が原点に復帰され、その後、メインプログラムが終了し、１つのワーク５に対する切削加工が終了する。

次に、自動プログラミング装置６１の処理動作について、図８の機能ブロック図および図１１のフローチャートを用いて以下に説明する。なお、図１１に示されるフローチャートにおいて、記号「Ｍ」はステップを表わす。

まず、入力インターフェイス８０を介して真直度補正データが入力されたか否かを判断する（Ｍ１）。真直度補正データが入力されていないと判断した場合、真直度補正解除手段８６は、加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９に記憶されているデータを全てゼロクリアする（Ｍ２）。次いで、座標演算手段８４は、所定データ記憶領域７６に記憶されている所定データに基づいて加工時のカッタ５５の中心座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸座標値）を演算し、その演算結果を加工データとして加工データ記憶領域７７にメモリする（Ｍ３）。次いで、プログラム作成手段８５は、所定データ記憶領域７６に記憶されている所定データと、加工データ記憶領域７７に記憶されている加工データとに基づいて、メインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムを作成する（Ｍ４）。このステップＭ４において作成された加工用サブプログラムでは、カッタ５５のＺ軸方向の送り補正動作が行われないので、図１２に示されるように、加工時におけるカッタ５５の加工指令の書き込み領域９０において、Ｘ軸移動指令の書き込み領域９１およびＹ軸移動指令の書き込み領域９２にのみそれぞれＸ軸座標指令値およびＹ軸座標指令値が書き込まれている。

一方、前記ステップＭ１において真直度補正データが入力されていると判断した場合、真直度補正データ登録手段８１は、入力インターフェイス８０を介して入力された真直度補正データを真直度補正データ記憶領域７８に登録する（Ｍ５）。次いで、真直度補正データ編集手段８２は、真直度補正データ記憶領域７８に記憶されている真直度補正データを呼び出し、この呼び出した真直度補正データを比例配分してカッタ５５の加工分割角度毎の真直度補正データに変換し、この加工分割角度毎の真直度補正データを加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９にメモリする（Ｍ６）。次いで、加工データ補正手段８３は、加工データ記憶領域７７に記憶されている加工データを呼び出すとともに、加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９に記憶されている加工分割角度毎の真直度補正データを呼び出し、この加工分割角度毎の真直度補正データを基にしてその呼び出した加工データを補正し、この補正が成された後の加工データを補正後加工データとして加工データ記憶領域７７にメモリし直す（Ｍ７）。次いで、プログラム作成手段８５は、所定データ記憶領域７６に記憶されている所定データと、加工データ記憶領域７７に記憶されている補正後加工データとに基づいて、メインプログラムや加工用サブプログラム、補正用サブプログラムを作成する（Ｍ８）。このステップＭ８において作成された加工用サブプログラムでは、カッタ５５のＺ軸方向の送り補正動作が行われるので、図１３に示されるように、加工時におけるカッタ５５の加工指令の書き込み領域９０において、Ｚ軸移動指令の書き込み領域９３が追加され、Ｘ軸移動指令の書き込み領域９１、Ｙ軸移動指令の書き込み領域９２およびＺ軸移動指令の書き込み領域９３にそれぞれＸ軸座標指令値、Ｙ軸座標指令値およびＺ軸座標指令値が書き込まれている。

次に、前記真直度補正データの作成およびその入力に関して説明する。

前記真直度補正データは、前記メインプログラムの実行により全てのピンジャーナル加工工程が施された初回の加工済ワーク５におけるピンジャーナルスラスト面５８の加工寸法を測定し、この測定結果と目標加工寸法とを比較して得られる。

すなわち、まず、加工済ワーク５のピンジャーナルスラスト面５８を図示されない真直度測定機で測定する。一方、自動プログラミング装置６１の操作部６１ｂ（図７参照）を操作して真直度補正モードを選択する。真直度補正モードが選択されると、自動プログラミング装置６１の表示部６１ａには、図１４に示されるような画面が表示される。図１４に示される表示画面において、符号９５で示される部分の表示画面はピンジャーナルスラスト面５８を模式的に表わす画面であり、符号９６で示される部分の表示画面は真直度補正データを入力するためのテーブルである。ここで、表示画面９５の模式図において、縦軸Ｐは目標加工寸法を満足するピンジャーナルスラスト面５８、つまりピンジャーナル外周面５７に対して完全に直角を成す理想的なピンジャーナルスラスト面５８をカッタ５５の進入位置を起点（０°）として円周方向に３６０°の範囲で展開して直線的に表わしたものである。一方、表示画面９６のテーブルにおいて、「角度」の欄には０°，１０°，２０°，・・・，３４０，３５０°，３６０°といった具合に１０°毎の数値が表示され、「修正値」の欄には「角度」の欄に表示されている角度毎に対応させて入力された真直度補正データが表示され、「現在値」の欄には現在すでに入力されている真直度補正データが表示され、「合計値」の欄には「修正値」の欄の真直度補正データと「現在値」の欄の真直度補正データとの和が表示される。

次いで、真直度測定機で測定された加工済ワーク５のピンジャーナルスラスト面５８の測定データを自動プログラミング装置６１に入力する。すると、表示画面９５には図１５に示されるようなラインＬ１が追加表示される。このラインＬ１はピンジャーナルスラスト面５８の真直度測定機による測定データを縦軸Ｐに対応させて表わしたものである。

次いで、起点（０°）から１０°毎に理想ジャーナルスラスト面（縦軸Ｐ）に対して測定データ（ラインＬ１）が外れている量を測定する。このとき、縦軸Ｐの右側にラインＬ１があるときは（＋）、左側にあるときは（−）とする。今、例えば、図１５に示される表示画面９５において、縦軸Ｐの９０°における、縦軸Ｐに対してラインＬ１が外れている量が左側に０．０９０ｍｍである場合、真直度補正データとして−０．０９０ｍｍが得られる。また、縦軸Ｐの１８０°における、縦軸Ｐに対してラインＬ１が外れている量が右側に０．０５０ｍｍである場合、真直度補正データとして＋０．０５０ｍｍが得られる。以上の要領で全てのピンジャーナル９Ａ〜９Ｄにおける１０°毎の真直度補正データを求め、得られた真直度補正データを操作部６１ｂを操作して、「角度」の欄に表示されている角度数値に対応させて順次入力する。代表として第１ピンジャーナル９Ａの真直度補正データが入力された際の表示部６１ａの状態を説明すると、表示画面９６のテーブルには、図１５に示されるように、「修正値」の欄に１０°毎の真直度補正データが追加表示される。１回目の補正動作においては、すでに入力されている真直度補正データが存在しないから、「現在値」の欄における１０°毎の数値はすべて零であり、「合計値」の欄には「修正値」の欄の真直度補正データと同じ値の真直度補正データが表示されることになる。その他のピンジャーナル９Ｂ〜９Ｄについても同様であり、図示による詳細説明は省略する。

以上の操作にて自動プログラミング装置６１に入力された全てのピンジャーナル９Ａ〜９Ｄの１０°毎の真直度補正データは真直度補正データ登録手段８１によって真直度補正データ記憶領域７８に登録され（Ｍ５）、この真直度補正データ記憶領域７８に登録された真直度補正データは真直度補正データ編集手段８２よって加工分割角度毎の真直度補正データに変換された後に加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９にメモリされる（Ｍ６）。さらに、この加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９にメモリされた加工分割角度毎の真直度補正データを基にして加工データ記憶領域７７に記憶されている加工データの補正が加工データ補正手段８３によって行われ、つまり先に設定されていた加工データに加工分割角度毎の真直度補正データが加減算され、その演算結果が補正後加工データとして加工データ記憶領域７７に再度メモリされる（Ｍ７）。そして、所定データ記憶領域７６に記憶されている所定データと、加工データ記憶領域７７に記憶されている補正後加工データとに基づいて、プログラム作成手段８５により加工用サブプログラムが作成される（Ｍ８）。こうして作成された補正後の加工用サブプログラム（図１３参照）はＮＣ制御装置６２に転送される。

そして、次に加工を施すべき新たなワーク５が２基のワークヘッド３間にセッティングされ、ＮＣ装置６２において再び図９に示されるメインプログラムが実行されるとともに、補正後の加工用サブプログラム（図１３参照）が実行されると、この補正後の加工用サブプログラムに書き込まれているＺ軸移動指令（書き込み領域９３の内容）に従って、カッタ５５が図１６中記号ＫＬのラインで示されるようにそのＺ軸方向の送り量が制御される。すなわち、初回の加工の際に切込み量が多い所に対しては次回の加工の際に切込み量を減じるようにＺ軸送り機構３５によるカッタ５５のＺ軸方向（ワーク軸方向）の送り量が制御され（図１６中Ｂ領域およびＤ領域を参照）、また初回の加工の際に切込み量が少ない所に対しては次回の加工の際に切込み量を増やすようにＺ軸送り機構３５によるカッタ５５のＺ軸方向の送り量が制御される（図１６中Ａ領域、Ｃ領域およびＥ領域を参照）。これにより、図１７に示されるように、理想ピンジャーナルスラスト面（縦軸Ｐ）に対し許容精度範囲（例えば、±０．０２５ｍｍ）にあるピンジャーナルスラスト面（ラインＬｎ）を得ることができ、従来のような機械側の分解・調整による補正手段に比べて容易かつ短時間でピンジャーナルスラスト面５８の真直度の精度を向上させることができる。

なお、ある一箇所のピンジャーナルスラスト面５８の真直度が悪い場合には、そのピンジャーナルスラスト面５８に係る真直度補正データを作成して、このデータのみを真直度補正データ記憶領域７８にメモリしなおすだけで、そのピンジャーナルスラスト面５８の真直度の精度を向上させることができる。

また、ワーク５の種類が変わる場合には、真直度測定機による加工済ワーク５の測定と、その測定結果と目標加工寸法とを比較して真直度補正データを作成する工程とを改めて行い、得られた真直度補正データを自動プログラミング装置６１に入力するといった一連の動作を、ワーク５の種類が変わる毎に行うことにより、ワーク５の種類の変化に対応してピンジャーナルスラスト面５８の真直度の精度を向上させることができる。

本実施形態においては、ピンジャーナル外周面５７と直角を成すピンジャーナルスラスト面５８の真直度の精度を向上させる手法について述べたが、かかる手法と同様の要領にて、メインジャーナル７の外周面と直角を成すメインジャーナルスラスト面の真直度の精度を向上させることができるのは言うまでもない。

また、前記自動プログラミング装置６１において、ピンジャーナル９の外周面（あるいはメインジャーナル７の外周面）の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られた真円度補正データを記憶する真円度補正データ記憶領域（真直度補正データ記憶領域７８と同様のもの）と、加工分割角度毎の真円度補正データを記憶する加工分割角度毎真円度補正データ記憶領域（加工分割角度毎真直度補正データ記憶領域７９と同様のもの）とを設けるとともに、入力インターフェイス８０を介して入力された前記真円度補正データを前記真円度補正データ記憶領域に登録する真円度補正データ登録手段（真直度補正データ登録手段８１と同様のもの）と、前記真円度補正データ記憶領域に記憶されている真円度補正データを比例配分してカッタ５５の加工分割角度毎の真円度補正データに変換する真円度補正データ編集手段（真直度補正データ編集手段８２と同様のもの）と、この真円度補正データ編集手段により得られた加工分割角度毎の真円度補正データを基にして加工データを補正する加工データ補正手段（加工データ補正手段８３と同様のもの）とを設けることにより、ピンジャーナル９の外周面（あるいはメインジャーナル７の外周面）の真円度の精度を向上させることができる。

また、本実施形態においては、内刃式のカッタ５５によりクランクシャフト（ワーク５）を切削加工するクランクシャフトミラー１に本発明が適用された例を示したが、本発明の主旨に沿えば、円盤状のカッタ本体とそのカッタ本体の外周部に円周方向に間隔を存して取着される複数のカッタチップとよりなる外刃式のカッタによりクランクシャフトを切削加工するクランクシャフトミラーに対しても本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係るクランクシャフトミラーの全体斜視図ワークヘッド間にワークがセッティングされた状態図ワークレストの正面図カッタユニットの正面図（ａ）および（ａ）のＡ−Ａ矢視図（ｂ）図４（ａ）のＱ−Ｑ矢視図図２のＨ部拡大図（ａ）およびＲ部拡大図（ｂ）クランクシャフトミラーの制御システムのブロック図自動プログラミング装置の機能ブロック図メインプログラムの処理内容を説明するフローチャートクランクシャフトの加工順序に伴うカッタの動きを表わす工程図自動プログラミング装置の処理動作を説明するフローチャート真直度補正前の加工用サブプログラムの内容を説明する図真直度補正後の加工用サブプログラムの内容を説明する図真直度補正モード時の表示部の初期画面を表わす図真直度補正データ入力後の表示部の表示画面の状態図真直度補正データに基づくカッタのＺ軸方向のモーションを表わす図理想ピンジャーナルスラスト面に対し許容範囲の測定結果が得られた際の表示部の表示画面の要部のみを表わす図

符号の説明

１クランクシャフトミラー
５ワーク
３５Ｚ軸送り機構
５５カッタ
５７ピンジャーナル外周面
５８ピンジャーナルスラスト面
６１自動プログラミング装置
６２ＮＣ装置（制御装置）
８３加工データ補正手段
８５プログラム作成手段

Claims

予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工方法であって、
先に前記切削加工が施されたワークにおける前記ジャーナルスラスト面の加工寸法を測定する工程と、
前記測定結果と目標加工寸法とを比較してジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための真直度補正データを前記回転カッタの加工分割角度毎に作成する工程と、
前記真直度補正データに基づいて前記加工データを前記加工分割角度毎に補正する工程とを含み、
次に前記切削加工を施すべきワークに対して前記切削加工を実施する際に、前記補正が成された後の補正後加工データに基づいて、前記回転カッタのワーク軸方向の送り量を制御することを特徴とするクランクシャフトの加工方法。
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工装置であって、
前記回転カッタをワーク軸方向に移動させる送り機構と、
前記送り機構の送り量を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、先に前記切削加工が施されたワークにおける前記ジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られたジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基に前記加工データの補正が成された後の補正後加工データに基づいて前記送り機構の送り量を制御することを特徴とするクランクシャフトの加工装置。
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工装置を制御する制御装置であって、
先に前記切削加工が施されたワークにおける前記ジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られたジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基に前記加工データの補正が成された後の補正後加工データに基づいて、前記回転カッタをワーク軸方向に移動させる送り機構の送り量を制御することを特徴とする制御装置。
予め設定された加工データに基づいてワークに対し回転カッタによる切削加工を施すことにより、ワークのジャーナル外周面に対し直角を成すジャーナルスラスト面を形成するクランクシャフトの加工装置を制御する制御プログラムを作成するためのコンピュータ装置で実行されるプログラムであって、
における前記ジャーナルスラスト面の加工寸法の測定結果と目標加工寸法との比較から得られたジャーナル外周面に対するジャーナルスラスト面の真直度を補正するための前記回転カッタの加工分割角度毎の真直度補正データを基にして前記加工データを補正する処理と、
前記補正が成された後の補正後加工データに基づいて前記制御プログラムを作成する処理と、
を前記コンピュータ装置に実行させることを特徴とするプログラム。