JP5082685B2

JP5082685B2 - 研削盤のレスト装置

Info

Publication number: JP5082685B2
Application number: JP2007223516A
Authority: JP
Inventors: 明渡邉
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP2009056519A

Description

本発明は、クランクシャフトを軸心周りに回転させ、ジャーナルを砥石車で研削する研削盤のレスト装置に関する。

一般に、クランクシャフトのジャーナルの研削盤では、図１１に示すように、クランクシャフト９１を軸心９８回りに矢印の方向に回転させて、ジャーナル９２を砥石車９０で研削している。この際、クランクシャフト９１は、剛性が低く研削抵抗により撓みを発生し易い。そのため、レスト装置を用いて撓みの発生を防止しつつ、ジャーナル９２を砥石車９０で研削している。図１１は、ジャーナル９２を支持する２個のレストシュー９５、９６を有する２点レスト装置の例である。ここで、ジャーナル９２と砥石車９０との当接点を研削点Ｐとすると、レストシュー９５は、研削点Ｐと軸心９８とを結ぶ線分Ｌ１を基準として測定した設置角度θで設置される。このレストシュー９５は、ジャーナル９２を砥石車９０に押圧して支持するため、ジャーナル９２の外形を形成する働きをするものである。それに対し、レストシュー９６は、ジャーナル９２を下方から支持し、主に軸心９８の高さを一定に保つ働きをするものである。また、ジャーナル９２には、クランクピン（図示なし）に潤滑油を供給するための油穴９３が貫設されている。

ジャーナル９２の研削にあたっては、クーラントノズル（図示なし）からジャーナル９２の表面にクーラントＣを供給し、研削熱の発生を防止している。図１１に示すように、油穴９３が研削点Ｐにくると、クーラントＣが油穴９３に流れ込み、クーラントＣの動圧が低下する。これにより、レストシュー９５によりジャーナル９２が砥石車９０側に押され過ぎて研削点Ｐにおけるジャーナル９２の研削量が増大し、凹部ａ１が形成される。ジャーナル９２が矢印の向きに回転し、図１２に示すように、レストシュー９５の位置に凹部ａ１がくると、レストシュー９５が凹部ａ１のへこみに入り込む。これにより、クーラントＣの動圧によりジャーナル９２がレストシュー９５側に押され過ぎて研削点Ｐにおけるジャーナル９２の研削量が減少し、凹部ａ１のへこみに応じた凸部ｂ１が形成される。

ジャーナル９２が矢印の向きに回転し、図１３に示すように、レストシュー９５の位置に凸部ｂ１がくると、ジャーナル９２が砥石車９０側に押され過ぎて研削点Ｐにおけるジャーナル９２の研削量が増大し、凹部ａ２が形成される。さらに、ジャーナル９２が矢印の向きに回転し、図１４に示すように、レストシュー９５の位置に凹部ａ２がくると、ジャーナル９２がレストシュー９５側に押され過ぎて研削点Ｐにおけるジャーナル９２の研削量が減少し、凸部ｂ２が形成される。

このようにして、図１５に示すように、ジャーナル９２の表面に凹部ａ１、凸部ｂ１、凹部ａ２、凸部ｂ２、凹部ａ３、凸部ｂ３、凹部ａ４、凸部ｂ４の順に凹凸が形成され、周期２θのうねりが発生することになる。

これに対して、特許文献１記載の研削盤のレスト装置が提案されている。この研削盤のレスト装置では、２点レスト装置のレストシューのうちジャーナルを砥石車に押圧して支持するレストシューを２個に分割している。そして、２個のレストシューでジャーナルを砥石車に押圧して支持している。この研削盤のレスト装置によれば、一方のレストシューの位置に油穴がきても、他方のレストシューがジャーナルを押圧しているため、ジャーナルがレストシュー側に押され難くなり、研削点の位置に凸部が形成され難くなると考えられる。
特開平９−２７７１６６号公報

しかし、上記特許文献１記載の研削盤のレスト装置では、２個のレストシューの位置関係について言及されていない。そのため、この研削盤のレスト装置では、一旦、凹凸が形成されて、うねりが発生すると、そのうねりを除去することができなくなるおそれがある。すなわち、例えば、図１６に示すように、ジャーナル９２を砥石車９０に押圧して支持する２個のレストシュー９５、９７の設置角度θが等しく、線分Ｌ１に対して互いに反対側にある場合、一方のレストシュー９５の位置に凹部がくると、他方のレストシュー９７の位置にも凹部がくる。そのため、ジャーナル９２がレストシュー９５、９７側に押され、研削点Ｐの位置の凸部が除去され難くなる。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ジャーナルの表面に凹凸のうねりが発生し難く、かつ発生したうねりを除去可能な研削盤のレスト装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る研削盤のレスト装置の特徴は、クランクシャフトを軸心周りに回転させ、該クランクシャフトのジャーナルを下方から支持して軸心の高さを保つレストシューおよび前記ジャーナルを砥石車に押圧して支持するレストシューを備えるレスト装置によって撓みの発生を防止して前記ジャーナルを前記砥石車により研削点で研削する研削盤のレスト装置において、前記ジャーナルを前記砥石車に押圧して支持する前記レストシューは、２個のレストシューに分割され、該２個のレストシューは、前記研削点と前記軸心とを結ぶ線分を基準として測定した第１設置角度及び、該第１設置角度より大きな第２設置角度で設置され、該第２設置角度は、該第１設置角度の整数倍の角度ではないことである。

請求項２に係る研削盤のレスト装置の特徴は、請求項１において、前記第２設置角度は、前記第１設置角度の整数倍の角度から前記第１設置角度の半分の角度を減じた角度であることである。

請求項３に係る研削盤のレスト装置の特徴は、請求項１又は２において、２個の前記レストシューは、前記研削点と前記軸心とを結ぶ線分より下方にあることである。

請求項４に係る研削盤のレスト装置の特徴は、請求項１乃至３のいずれか1項において、前記第１設置角度及び前記第２設置角度を調整可能な調整機構を有していることである。

請求項１に係る研削盤のレスト装置においては、ジャーナルを砥石車に押圧して支持する２個のレストシューは研削点と軸心とを結ぶ線分を基準として測定した第１設置角度及び、第１設置角度より大きな第２設置角度で設置され、第２設置角度は第１設置角度の整数倍の角度ではないため、一方のレストシューの位置に凹部がきた場合、他方のレストシューがジャーナルを確実に押圧する。そのため、研削点に凸部ができ難くなり、ジャーナルの表面に凹凸のうねりが発生し難い。また、ジャーナルの表面に凹凸のうねりが発生したとしても、一方のレストシューの位置に凹部がきた場合、研削点の凸部を除去することができる。したがって、この研削盤のレスト装置によれば、ジャーナルの表面に凹凸のうねりが発生し難く、かつ発生したうねりを除去可能である。

請求項２に係る研削盤のレスト装置においては、第２設置角度が第１設置角度の整数倍の角度から第１設置角度の半分の角度を減じた角度であるために、一方のレストシューの影響により生じる凹凸のうねりの中間位置、すなわち凹凸のうねりの影響が一番少ない位置に他方のレストシューを配置できるので、凹凸のうねりが最も発生し難く、かつ発生したうねりを確実に除去可能である。

請求項３に係る研削盤のレスト装置においては、２個のレストシューが研削点と軸心とを結ぶ線分より下方にあるため、ジャーナルを研削盤に設置するに際し、レストシューを後方へ移動する必要がほとんどない。また、クーラントノズル等は研削点と軸心とを結ぶ線分より上方にあるため、レストシューの位置調整をするに際し、クーラントノズル等との干渉を防止することができる。

請求項４に係る研削盤のレスト装置においては、第１設置角度及び第２設置角度を調整可能な調整機構を有しているため、異なる径のジャーナルであっても第１設置角度及び第２設置角度を一定に保つことができる。

本発明に係る研削盤のレスト装置を具体化した実施形態１、２を図面に基づいて以下に説明する。図１は、実施形態１のレスト装置を用いた研削盤で研削されるクランクシャフト１の正面図である。クランクシャフト１は、軸心５に位置しベアリング（図示なし）に支持される複数のジャーナル２と、コネクティングロッド（図示なし）が装着されてピストン（図示なし）の線分運動を回転運動に変換する複数のクランクピン４と、クランクシャフト１の回転時にクランクシャフト１自体の振動を最小にするバランスウエイト６を備えている。クランクシャフト１は高速回転しており、長時間運転の焼付けの防止のため、潤滑油が循環するようにジャーナル２とクランクピン４には油穴３が形成されている。この油穴３は、ジャーナル２の径方向に貫設されている。

図２は、実施形態１のレスト装置が用いられる研削盤の平面図である。研削盤のベッド１０上には、主軸台１１及び心押台１２が設置され、その間にクランクシャフト１が軸心５回りに回転可能に支持されている。また、ベッド１０上には、Ｚ軸テーブル１３がサーボモータ（図示なし）によりＺ方向に移動可能に設けられている。Ｚ軸テーブル１３上には、砥石台１４がサーボモータ（図示なし）によりＸ方向に移動可能に載置されている。砥石台１４には、モータが内蔵され、このモータにより砥石車１５が回転駆動されるようになっている。

また、ベッド１０上には、レストベース１６がクランクシャフト１を挟んで砥石台１４と反対側に設置されている。レストベース１６上には、レスト装置２０がサーボモータ（図示なし）によりＺ方向及びＸ方向に移動可能に載置されている。このレスト装置２０は、クランクシャフト１の剛性が低く研削抵抗により撓みを発生し易いため、ジャーナル２の研削に際し、撓みの発生を防止するものである。

レスト装置２０は、図３に示すように、ハウジング２１、レストシュー２３、２５、２７を備えている。レストシュー２３、２５は、ジャーナル２を砥石車１５に押圧し、レストシュー２７は、ジャーナル２を下方から支持している。そのため、レストシュー２３、２５はジャーナル２の外形を形成する働きをし、レストシュー２７は主に軸心５の高さを一定に保つ働きをするものである。すなわち、このレスト装置２０は、２点レスト装置のレストシューのうち、ジャーナル２を砥石車１５に押圧して支持するレストシューを２個のレストシュー２３、２５に分割したものである。

また、レストシュー２３、２５は、研削点Ｐと軸心５とを結ぶ線分Ｌ１を基準として測定した第１設置角度θ１及び、第１設置角度θ１より大きな第２設置角度θ２で設置されている。この第２設置角度θ２は、第１設置角度θ１の１．５倍の大きさの角度（第１設置角度θ１の２倍の角度から第１設置角度θ１の半分の角度を減じた角度）である。このレストシュー２３、２５は調整機構２２、２４により調整可能にされている。また、レストシュー２７は、ジャーナル２の真下に設置され、支持軸２６ａ回りに回動可能なレストアーム２６により支持されている。なお、ジャーナル２の研削にあたっては、クーラントノズル（図示なし）からジャーナル２の表面にクーラントＣを供給し、研削熱の発生を防止している。

レストシュー２３、２５が調整機構２２、２４により調整されている様子を図４に示す。図４（Ａ）はジャーナル２の径Ｒ１が大きい場合であり、図４（Ｂ）はジャーナル２の径Ｒ２が小さい場合である。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、調整機構２２、２４の調整ねじ２２ａ、２４ａを調整することにより、ジャーナル２の径Ｒ１、Ｒ２にかかわらず設置角度θ１、θ２を一定に保つことができる。また、レストアーム２６を支持軸２６ａ回りに回動させることにより、レストシュー２７は軸心５の高さを一定に保つことができる。

以上の構成をした研削盤でジャーナル２の研削をする場合について説明する。まず、クランクシャフト１を主軸台１１と心押台１２との間に支持する。次に、砥石車１５が研削するジャーナル２の位置にくるように、Ｚ軸テーブル１３をサーボモータにより割り出すとともに、レスト装置２０を砥石車１５と同じジャーナル２の位置にくるように割り出す。そして、レスト装置２０を前進させ、レストシュー２３、２５をジャーナル２に押圧するとともに、レストアーム２６を支持軸２６ａ回りに回動させてレストシュー２７をジャーナル２に押圧する。次に、主軸台１１のサーボモータによりクランクシャフト１を軸心５回りに回転する。そして、砥石車１５を回転し、クーラントノズルからジャーナル２の表面にクーラントＣを供給しつつ、砥石台１４をサーボモータにより前進させてジャーナル２を研削する。

研削が開始され、図５に示すように、油穴３が研削点Ｐにくると、クーラントＣが油穴３に流れ込みクーラントＣの動圧が低下する。これにより、レストシュー２３、２５によりジャーナル２が砥石車１５側に押され過ぎて研削点Ｐにおけるジャーナル２の研削量が増大し、凹部ａ１が形成される。

ジャーナル２が矢印の向きに回転し、図６に示すように、レストシュー２５の位置に凹部ａ１がきた場合、ジャーナル２がレストシュー２３に押される。そのため、レストシュー２５が凹部ａ１のへこみに入り込むことがなく、クーラントＣの動圧によりジャーナル２がレストシュー２３、２５側に押され過ぎるのを防止することができる。これにより、研削点Ｐに凸部が形成されるのを抑制することができる。さらにジャーナル２が矢印の向きに回転し、レストシュー２３の位置に凹部ａ１がきた場合、ジャーナル２がレストシュー２５に押されるため、研削点Ｐに凸部が形成されるのを抑制することができる。

これに対し、レストシュー２３の位置に凹部ａ１がきた場合に、何らかの原因で、ジャーナル２がレストシュー２３、２５側に押され過ぎて研削点Ｐにおけるジャーナル２の研削量が減少し、凹部ａ１のへこみに応じた凸部ｂ１が形成されたとする。そして、図７に示すように、レストシュー２３によりジャーナル２の表面に凹部ａ１、凸部ｂ１、凹部ａ２、凸部ｂ２、凹部ａ３、凸部ｂ３、凹部ａ４、凸部ｂ４、凹部ａ５、凸部ｂ５、凹部ａ６、凸部ｂ６の順に凹凸が形成され、周期２・θ１のうねりが発生したと仮定する。

このような場合であっても、図８に示すように、例えば、レストシュー２３の位置に凹部ａ１がきた場合、ジャーナル２がレストシュー２５に押されるため、研削点Ｐに形成された凸部ｂ１が除去される。そして、凸部ｂ１が除去されると、凸部ｂ１が原因で形成された凹部ａ２が研削点Ｐにきた場合、ジャーナル２がレストシュー２３に押され過ぎることがなく、凹部ａ２が徐々に除去されていく。このように、何らかの原因でジャーナル２の表面にうねりが発生したとしても、凸部ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６を除去することができ、その結果、凹部ａ１、凹部ａ２、凹部ａ３、凹部ａ４、凹部ａ５、凹部ａ６も除去される。

実施形態１の研削盤のレスト装置においては、２個のレストシュー２３、２５は研削点Ｐと軸心５とを結ぶ線分Ｌ１を基準として測定した第１設置角度θ１及び、第１設置角度θ１より大きな第２設置角度θ２で設置され、第２設置角度θ２は第１設置角度θ１の整数倍の角度ではないため、一方のレストシュー２３（２５）の位置に凹部がきた場合、他方のレストシュー２５（２３）がジャーナル２を確実に押圧する。そのため、研削点Ｐに凸部ができ難くなり、ジャーナル２の表面に凹凸のうねりが発生し難い。また、ジャーナル２の表面に凹凸のうねりが発生したとしても、一方のレストシュー２３（２５）の位置に凹部がきた場合、研削点Ｐの凸部を除去することができる。したがって、この研削盤のレスト装置によれば、ジャーナル２の表面に凹凸のうねりが発生し難く、かつ発生したうねりを除去可能である。特に、第２設置角度θ２が第１設置角度θ１の整数倍の角度から第１設置角度θ１の半分の角度を減じた角度であるために、一方のレストシュー２３（２５）の影響により生じる凹凸のうねりの中間位置、すなわち凹凸のうねりの影響が一番少ない位置に他方のレストシュー２５（２３）を配置できるので、凹凸のうねりが最も発生し難く、かつ発生したうねりを確実に除去可能である。

また、この研削盤のレスト装置においては、２個のレストシュー２３、２５が研削点Ｐと軸心５とを結ぶ線分Ｌ１より下方にあるため、ジャーナル２を研削盤に設置するに際し、レストシュー２３、２５を後方へ移動する必要がほとんどない。また、ジャーナル２の表面にクーラントＣを供給するクーラントノズル等は研削点と軸心とを結ぶ線分より上方にあるため、レストシュー２３、２５の位置調整をするに際し、クーラントノズル等との干渉を防止することができる。
なお、この研削盤のレスト装置では、２個のレストシュー２３、２５を線分Ｌ１より下方に配置しているが、図９に示すように、２個のレストシュー２３、２５を線分Ｌ１に対して互いに反対側に配置することもできる。

さらに、この研削盤のレスト装置においては、第１設置角度θ１及び第２設置角度θ２を調整可能な調整機構２２、２４を有しているため、異なる径のジャーナル２であっても第１設置角度θ１及び第２設置角度θ２を一定に保つことができる。

また、この研削盤のレスト装置では、レスト装置２０を砥石車１５と同じジャーナル２の位置にくるように割り出しているが、複数のレスト装置２０を所定のジャーナル２の位置に固定することもできる。

次に、図１０に実施形態２のレスト装置３０を示す。このレスト装置３０は、実施形態１と同様、図２に示す研削盤に用いられ、図１に示すクランクシャフト１のジャーナル２を研削するためのものである。このレスト装置３０は、ハウジング３１、レストシュー２３、２５、３３、３５を備えている。レストシュー２３、２５は、ジャーナル２を砥石車１５に押圧し、レストシュー３３、３５は、ジャーナル２を上方及び下方から支持している。そのため、レストシュー２３、２５はジャーナル２の外形を形成する働きをし、レストシュー３３、３５は主に軸心５の高さを一定に保つ働きをするものである。すなわち、このレスト装置３０は、３点レスト装置のレストシューのうち、ジャーナル２を砥石車１５に押圧して支持するレストシューを２個のレストシュー２３、２５に分割したものである。

レストシュー２３、２５の設置角度は、実施形態１と同様、調整機構２２、２４により調整可能にされている。また、レストシュー３３、３５は、ジャーナル２の上方及び下方に設置され、支持軸３２ａ、３４ａ回りに回動可能なレストアーム３２、３４により支持されている。なお、ジャーナル２の研削にあたっては、クーラントノズル（図示なし）からジャーナル２の表面にクーラントＣを供給し、研削熱の発生を防止している。実施形態２の研削盤のレスト装置においても、実施形態１と同様の作用、効果を得ることができる。

以上において、本発明の研削盤のレスト装置を実施形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、本実施形態では、第２設置角度θ２を第１設置角度θ１の整数倍の角度から第１設置角度θ１の半分の角度を減じた角度（第１設置角度θ１の２倍の角度から第１設置角度θ１の半分の角度を減じた角度）としているが、これに限ったものではなく、第２設置角度θ２は第１設置角度θ１の整数倍ではない角度（例えば、素数度等）であればよい。また、第２設置角度θ２の定義としては、第２設置角度θ２から第１設置角度θ１を減じた角度が素数度であるとしてもよい。

実施形態１、２のレスト装置に係り、クランクシャフトの正面図。実施形態１、２のレスト装置に係り、研削盤の平面図。実施形態１のレスト装置に係り、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図。実施形態１のレスト装置に係り、レストシューの調整を示す図。実施形態１のレスト装置に係り、ジャーナルの研削点に凹部が形成される様子を示す図。実施形態１のレスト装置に係り、レストシューに凹部が当接している様子を示す図。実施形態１のレスト装置に係り、ジャーナルの表面に凹凸のうねりが発生した様子を示す図。実施形態１のレスト装置に係り、ジャーナルの研削点に形成された凸部が除去される様子を示す図。実施形態１のレスト装置に係り、レストシューの別の配置を示す図。実施形態２のレスト装置に係り、図２におけるＸ−Ｘ矢視断面図。従来のレスト装置に係り、ジャーナルの研削点に凹部が形成される様子を示す図。従来のレスト装置に係り、ジャーナルの研削点に凸部が形成される様子を示す図。従来のレスト装置に係り、ジャーナルの研削点に凹部が形成される様子を示す図。従来のレスト装置に係り、ジャーナルの研削点に凸部が形成される様子を示す図。従来のレスト装置に係り、ジャーナルの表面に凹凸のうねりが発生した様子を示す図。従来のレスト装置に係り、レストシューとジャーナルの表面に発生したうねりとの関係を示す図。

符号の説明

１…クランクシャフト、２…ジャーナル、５…軸心、１５…砥石車、２０、３０…レスト装置、２３、２５、２７、３３、３５…レストシュー、Ｐ…研削点、Ｌ１…線分、θ１…第１設置角度、θ２…第２設置角度、２２、２４…調整機構。

Claims

クランクシャフトを軸心周りに回転させ、該クランクシャフトのジャーナルを下方から支持して軸心の高さを保つレストシューおよび前記ジャーナルを砥石車に押圧して支持するレストシューを備えるレスト装置によって撓みの発生を防止して前記ジャーナルを前記砥石車により研削点で研削する研削盤のレスト装置において、
前記ジャーナルを前記砥石車に押圧して支持する前記レストシューは、２個のレストシューに分割され、
該２個のレストシューは、前記研削点と前記軸心とを結ぶ線分を基準として測定した第１設置角度及び、該第１設置角度より大きな第２設置角度で設置され、
該第２設置角度は、該第１設置角度の整数倍の角度ではないことを特徴とする研削盤のレスト装置。
請求項１において、前記第２設置角度は、前記第１設置角度の整数倍の角度から前記第１設置角度の半分の角度を減じた角度であることを特徴とする研削盤のレスト装置。
請求項１又は２において、２個の前記レストシューは、前記研削点と前記軸心とを結ぶ線分より下方にあることを特徴とする研削盤のレスト装置。
請求項１乃至３のいずれか1項において、前記第１設置角度及び前記第２設置角度を調整可能な調整機構を有していることを特徴とする研削盤のレスト装置。