JP6469696B2 - ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域、特にクランクシャフトのジャーナルの加工中にワーク中心領域を支持するための振れ止め装置並びにこのような振れ止め装置を備えた研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、特にクランクシャフトの特に軸部分におけるワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域の加工中にワーク中心領域を支持するための、研削中に支持箇所に当て付けられる振れ止め装置に関する。本発明は、このような振れ止め装置を備えた研削盤にも関する。

ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域、特にクランクシャフトの特にジャーナルの加工中にワーク中心領域を支持するための振れ止め装置は周知である。このような振れ止め装置は、例えばクランクシャフト等のいわゆる比較的軟質のワークを研削中に付加的に支持して、研削抵抗がもたらされることによる被研削ワークの変形を、可能な限り生ぜしめないように、又は少なくとも極めて小さな変形しか生ぜしめないように働く。

クランクシャフト研削用の研削盤には周知のように、好適には例えば最大７０〜８０ｍｍのクランクシャフトの軸直径又はメインジャーナル直径に使用される、ＡＲＯＢＯＴＥＣＨ社の振れ止め装置が用いられることが多い。研削に振れ止め装置を使用せねばならない比較的大きな軸部分又はクランクシャフトに関する周知の振れ止め装置の欠点は、これらが大抵大きな構成空間を必要とする点にある。この構成形式のために、このような周知の振れ止め装置は、その振れ止めジョーで以てワークの着脱時に引き戻さねばならない。このような周知の振れ止め装置は一般に３つのジョーを有しており、これらのジョーは大抵、ＰＫＤ（多結晶焼結ダイヤモンド）コーティング又はＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）コーティングを有している。３つのジョーを備えた構成に基づき、その時々の支持されるべき支持箇所は「締め付けられて」おり、この場合、支持されるべき支持箇所は、１８０°よりも大きな、例えば約２１０°の直径範囲において、ＰＫＤコーティングされた各支持部材間で支持されることになる。これによりワークは、その位置にセルフセンタリング式に「締め付けられて」おり、ジョーの送り込みは、ワーク中心に向かって、即ち支持部直径の中心に向かって行われる。個々の振れ止めジョーの運動は、機械的に強制連結されており、このことは比較的複雑な機械システムをもたらす。固定的な３つの点での「締め付け」は、振れ止め装置を当て付けるために既に良好に少なくとも前加工された支持箇所を必要とする。前記各理由から、振れ止め装置の後調整は困難である。周知の振れ止め装置の３つのジョーの機械的な強制連結は、送り込み時に引き受けられるべき比較的大きな力を必要とし、この力により、支持されるべき支持箇所における運動の痕跡が増大されることになる。特に比較的大きな直径のワークに関しては、いわゆる２点式振れ止め装置を使用することが知られており、この場合、ワークを支持する２つの独立して送り込み可能な支持部は、場合によってはＰＫＤを装備されて、それぞれ別個のＣＮＣ軸を用いて送り込まれる。２つの別個のＣＮＣ軸を使用することにより、このような振れ止め装置の構成手間延いてはそのコストが増大されるので、このような振れ止め装置は技術的に極めて手間がかかり且つ極めて高価である。このような周知の２点式振れ止め装置の２つの支持点若しくは支持領域は、一般に互いに直角に配置されており、この場合、１つの支持点若しくは支持領域は下方から支持箇所に送り込まれ、且つ１つの支持点若しくは支持領域は研削砥石に面して配置されて、支持箇所に送り込まれるようになっている。

米国特許第６２５７９７２号明細書に記載されているように、２つの支持箇所が強制制御されるように配置されている振れ止め装置も既に公知であり、この場合は反対側に位置する第３の支持箇所に支持されるようになっている。各個別の振れ止め支持部材は、ストッパにより拘束されるか、又は研削済みの支持部に当て付けられる。振れ止め座の研削時の振れ止め装置の後調整は想定されておらず、可能でもない。

独国特許発明第１０２０１１０１５２０５号明細書から更に、相対して不動に配置された２つの支持部材を備える２点式振れ止め装置が公知である。ワークを水平方向と鉛直方向とにおいて支持するための、このような公知の振れ止め装置は、ワークに対して相対的に移動可能な、互いに横方向に間隔を開けて配置された２つの支持部材を有しており、この場合、台座に沿って可能に案内される調整スライダが各支持部材を支持しており、調整スライダは、ワークに対して半径方向に可動なので、両支持部材をワークに対して一緒に送り込むことができるようになっている。調整スライダの半径方向の変位は、ばねの作用に抗して行われることから、支持されるべきワークと、本来の振れ止め装置支持台座との間には、付加的な運動部材が存在していることになる。よって、得られる同心精度は、せいぜい数μｍの範囲内である。

したがって本発明の根底を成す課題は、ワーク中心領域における真円度誤差を１μｍ未満にまで改善することのできる振れ止め装置、及びこのような振れ止め装置を備えた研削盤を提供することにある。

このような高精度の同心研削結果は、請求項１記載の特徴を有する振れ止め装置によって、若しくは請求項１３記載の特徴を有する研削盤によって得られる。合理的な改良は、各従属請求項に記載されている。

以下で「中心支持箇所」という用語を用いた場合には、中心に形成されてはいるが、必ずしもワーク若しくは軸部分において支持箇所を成すものではない、ワーク中心領域をも意味すると理解されたい。同様に「軸部分」は、ワーク中心領域を有するワークでもあると理解されたい。

軸部分の中心及び／又は偏心支持箇所の加工中に、中心支持箇所を支持するために設けられた本発明による振れ止め装置は、複数の使用条件下で、引き戻された位置から、研削中に支持する目的で、特にクランクシャフトである軸部分の支持箇所に接する支持位置にもたらされるようになっており、支持箇所に対して送り込み可能な少なくとも２つの支持部材が設けられているように形成されている。これらの支持部材が、本来の支持を行う部材であり、且つ被研削支持箇所の、その時々の相互間隔を開けられた各周面領域を支持するようになっており、この場合、各周面領域の間隔は、両支持部材の相互間隔により決定されている。振れ止め装置は、その前方領域が角柱面状に形成されており、この角柱面が、支持されるべき支持箇所を有する軸部分を、支持位置でフォーク状に支持するようになっている。角柱面は、振れ止めアームのフォークを形成する２つの脚部を有しており、これらの脚部が各１つの支持部材を支持しており、この場合、各支持部材は、相対して所定の開口角度を形成しつつ、角柱面の脚部の側面にそれぞれ配置されている。なお、角柱面の各々の面は、角をもって接続されていてもよいし、Ｒ形状のコーナ部で接続されていてもよい。支持部材の相対位置及び振れ止めアームに対する位置は固定である。つまり、支持部材の取付け箇所は、互いに不動に配置されている。更に振れ止め装置の上方に向かって開いた角柱面は、その支持位置において、支持箇所の長手方向軸線に対して中心の下側に配置されており、この場合、２つの支持部材を振れ止めアームの各脚部に取り付けることにより形成される、両支持部材間の角度二等分線は、支持箇所の長手方向軸線を通って延びる垂直線に対して不変の鋭角を有している。当該振れ止め装置は、振れ止め装置が支持位置にあり且つそこで被研削軸部分を受容して支持するまで、支持箇所に対して前記角度二等分線に沿った振れ止め装置の制御された送り込みを可能にする、いわゆるＣＮＣ軸を有している。

振れ止め装置の角柱面の側面に各支持部材を互いに不動に配置することにより、各支持部材間に形成された、支持箇所の長手方向軸線を通る角度二等分線を用いて支持するための、被研削軸部分の中心の下側での受容に関連して、振れ止め装置の支持領域が、研削砥石の回転軸線とワークの長手方向中心軸線とにより形成される平面の下側、即ちワーク中心の下側、即ち中心の下側、に位置する、ということが達成される。このことは、支持されるべき支持箇所が決して厳密には円形ではない限りは研削において有利であり、本発明による支持位置と振れ止め装置の構成とに基づいて、通常研削時に支持箇所に常に存在する真円度誤差が、被研削支持箇所に対して継続的に再現若しくは再コピーされることはなくなる。つまり−従来技術におけるように−２つの支持部材の各支持点が研削箇所に対して厳密に正確に対称的に配置されていると、支持箇所の研削中に非真円性が再現されることになり、このことは、研削中に非真円性が形状及び大きさにおいて継続的に保持され続けるだけでなく、場合によっては更に増大されもする、ということを意味する。

本発明による振れ止め装置によって、各支持箇所の慎重な支持が実現される。なぜならば、本発明による振れ止め装置の複数の別個のＣＮＣ軸により、２つの支持部材間の角度二等分線が常に支持箇所の長手方向中心軸線若しくは回転軸線を通って延びるように、支持箇所に対して的確に当て付けることが可能になるからである。このことは、支持箇所における振れ止め装置による運動痕の減少にもつながる。

本発明による振れ止め装置の角柱面状の支持部は全体として、支持されるべき支持箇所をフォークのような形式で受容して支持する角柱面の、即ち、角柱面の振れ止めアームの相対する側面の、選択された角度を有している。支持されるべき軸部分の形状及び大きさ、並びに技術的な要求に応じて、その時々で使用される振れ止め装置は、それぞれ異なる支持角柱面角度を有していてよい。原則として好適には、研削され且つ支持されるべき各軸部分のそれぞれ異なる直径要求に、振れ止め装置を更に良好に適合させるために、振れ止めアームの角柱面の各脚部が互いに変位可能に配置されていることも可能である。

しかしながらこのような場合には、各角柱側面が、規定されたその時々の支持任務に合わされた角度配置で互いに不動に配置若しくは係止されており、これにより各支持部材は支持任務に関して互いに固定された位置を有しており、更に、場合により発生する振動が、加工ミスの増大につながる恐れはない、ということが必要とされる。振れ止めアームの角柱面の各脚部の側面に設けられる各支持部材の角度及び配置条件を、本発明に基づき選択することにより、有利には、研削中のワークの真円度を著しく改善することでき、その結果、１μｍ未満又はそれよりもはるかに小さな真円度誤差が得られる。但し本発明による振れ止め装置は、一般的な意味で真円度を改善するだけではなく、本発明による振れ止め装置により、規則性の低い波打ちにおいても波打ちの減少が達成され、これにより、最高品質を有するワークを製造することができるようになっており、研削後に引き続き別個の後作業順序若しくは後作業手順を適用する必要はない。付加的な製造手間無しで高精度のワークを製造する可能性は、大幅なコスト低下をもたらす。つまり本発明による振れ止め装置は、技術的に良好で廉価な解決手段を成すものであり、特に好適には約７０ｍｍを上回る直径を有する比較的大きな軸部分及び好適にはクランクシャフトにも使用され、この場合、メインジャーナル直径は、場合によっては直径が７０ｍｍ未満であってもよい。本発明による振れ止め装置は、比較的小さなワーク寸法から平均的なワーク寸法に関しても、もちろん同様に使用可能である。

測定値に基づき研削盤の制御装置により算出されて実施される、Ｘ軸に対する補正機能であるエンボス加工による付加的な真円度補正は、一般にクランクピン等の偏心支持箇所に既に適用されている。このような真円度補正は、メインジャーナルにも適用可能であるということは自明である。中心支持箇所の真円度を更に改善するためには、このような真円度補正を、本発明による振れ止め装置の使用に加えて追加的に適用してよい。

好適には、振れ止め装置は支持のために、研削済みの支持箇所に当て付けられる。但し、振れ止め装置が、今まさに研削される支持箇所に当て付けられることも可能であり、後者の場合には、被研削ワークの自重による支持だけでなく、研削砥石により加えられた研削圧も、少なくともある程度は振れ止め装置によって支持される。

本発明の改良では、角柱面を支持している振れ止めアームは、ねじ山付きスピンドルに作用する唯一のサーボモータによって、引き戻された位置と支持位置との間を移動することができるようになっている。これにより、角柱面内で一定の角度で間隔を開けて配置された各支持部材が、支持されるべき支持箇所に、この支持箇所を支持するために確実に且つ再現可能に当て付けられる、ということが達成される。

好適には、前記角度二等分線は垂線に対して、研削時に加えられる、研削砥石により惹起される合力が、支持箇所を角柱面に向かって支持部材に対して、支持箇所を位置固定しつつ押し当てるような角度を形成している。この場合、垂線に対する角度二等分線の角度は、各支持部材がワークの長手方向中心軸線に対して中心の下側に当て付けられるように選択されており、その結果、研削時に研削抵抗が、ワークをいわば角柱面内に押し込んで、各支持部材に押し当てることになる。これにより、ワークは角柱面において各支持部材により位置固定されつつ保持される。

更に好適には、振れ止め装置は、そのＣＮＣ送り込み軸で以て、支持位置が送り込み最終位置に相当し、これにより振れ止め装置が、研削済みの支持箇所又は研削済みの軸部分に当て付けられるまで、支持されるべき支持箇所若しくは支持されるべきワークに向かって移動され得るように形成されている。但し、振れ止め装置の支持位置が、未だ研削代がある状態での送り込み位置であることも可能である。つまり、振れ止め装置は研削中に、被研削支持箇所において最終寸法が未だ達成されていないにも関わらず、今まさに研削する前記支持箇所を支持しつつこれに作用するようになっており、この場合には研削中、支持箇所を支持しつつ同時に、支持部材を備えた角柱面、即ち角柱面を有する振れ止めアームが、仕上げ寸法まで後調整される。角柱面のＣＮＣ制御式の送り込みが、研削砥石の切込みと同時に行われると、特に好適である。振れ止め装置の送り込み軸と研削砥石の切込み軸とが、それぞれＣＮＣ制御されている構成に基づき、両軸自体は自由にプログラミング可能である。

研削済みの支持箇所に振れ止め装置が当て付けられる際には、ＣＮＣ制御軸を介して振れ止め装置を所定の位置で正確にワークに当て付けることができるようになっている。この場合、最終位置は、被研削ワークの仕上げ寸法に相当する。特に振れ止め装置、即ち角柱面を有する振れ止めアームを、液圧式の操作装置を用いて所望の最終位置へ移動させる場合には、先に研削が終了した支持箇所を、振れ止め装置の支持角柱面により確実に支持することが可能である。このような振れ止め装置は構造が比較的簡単であるため、製造においても廉価である。

しかしまた好適には、振れ止め装置を、今まさに研削する、よってある程度の研削代がまだある支持箇所を支持するために使用することも可能である。このために必要とされるのは、振れ止め装置が、研削中に未だ存在する研削代、即ち実際の研削代と最終寸法との差に相応して、正確に後調整されることである。つまり、振れ止め装置は全ての時点において正確に、所定の単位時間内で支持箇所において半径方向に研削される研削代に達するまで後調整されねばならない。このためには、振れ止め装置のＣＮＣ軸と、研削砥石のＣＮＣ制御式のＸ軸との間の同期化が必要とされる。これは好適には、支持角柱面がＣＮＣ制御される運動を介してワークに直進的に送り込まれることによって、特に容易に解決され得る。このような直進的な送り込みにより、研削砥石の切込みＸ軸の切込み量と、支持角柱面の送り込み軸の送り込み量とを、互いに同期させることが可能であり、この場合、振れ止め角柱面の送り込み量は、研削砥石の切込み量に追従して後調整される、即ち、切込み軸と送り込み軸とは、互いに電気的に接続されている。

精度の理由と、研削技術的に有意な検討とに基づき、研削砥石の切込みＸ軸と、振れ止め装置のＣＮＣ軸との間の正確な同期は考慮しないことが有利な場合がある。支持角柱面は、例えば支持箇所の研削中一時的に、被研削軸部分が所定の領域において意図的に過剰に押圧されるように当て付けられてもよい。「過剰に押圧される」とは、本発明の枠内では、軸部分が研削時に数μｍ〜数百分の１ｍｍの範囲で、センタ中心を越えて過剰に押圧されることを意味する。好適には、このことは、支持角柱面が支持箇所の研削中一時的に、所定の小さな量だけ規定されて極端に少なく又は極端に多く、過剰押圧するように調整されるようにして実現することもできる。好適には、過剰押圧の度合いは、獲得しようとする被研削構成部材の精度と、研削砥石によりワークにもたらされる研削圧の両方に合わされる。ワークの幾何学形状及び剛性も、別の重要な影響要因である。

好適には、研削砥石の切込み運動と、振れ止め装置の送り込み運動とはそれぞれ、ＣＮＣ制御されるそのときどきの軸を介して、支持箇所研削のどの時点でも、支持箇所がセンタ中心に対して規定されて正確に保持されるように実施される。但し好適には、所定の小さな寸法だけ、中心の下側で、又は中心の上方で研削することも可能である。特に、振れ止め装置の追従式の送り込みの、この好適な実施形態は、例えばクランクシャフトのメインジャーナル等の中心支持箇所の研削用に想定されている。

本発明による振れ止め装置は、カムシャフト又は別の軸部分を研削するためにも使用され得る。周知のように、研削されるべきカムは、ジャーナルの隣に配置されている。このことは、例えば揺動ストローク研削法で研削される場合のクランクシャフトのクランクピンにも同様に当てはまる。このような場合、カム軸受又はクランクピンは、ワークの研削回転中に複数の異なる力条件が、研削によりワークに作用するように研削される。好適には、このような使用目的に用いられる振れ止め装置には、角柱面に配置された付加的な旋回レバーが設けられており、この旋回レバーは、旋回軸線とは反対の側に位置する端部領域に、付加的な支持部材を有している。本発明による振れ止め装置において、各支持部材が支持されるべき支持箇所の中心の下側に作用する場合、前記旋回レバーは、付加的な部材がいわば上方からその当て付け位置へ、支持箇所に向かって旋回させられると共に、旋回レバーがその当て付け位置で固定されることにより、支持箇所の付加的な支持が上方から行われるように寸法決めされている。このような場合、被研削支持箇所用に、好適には３つの支持部材が３点支持の形式で設けられている。これにより、例えば揺動ストローク研削又はカム研削に基づき変動する複数の力条件が研削処理中の振れ止め装置に作用しても、支持箇所は加工のどの時点においても支持角柱面に不動に支持される、ということが達成される。

好適には、旋回レバーの旋回は、液圧式、空圧式、又は電気式に行われる。これにより、支持されるべき支持箇所が常に正確に、前調整される選択可能な力で以て支持角柱面に支持されることが保証される。旋回運動を液圧式又は空圧式に制御する構成の場合は、押圧力の調整用に大抵、圧力センサが設けられている。また、液圧式又は空圧式に制御される旋回レバーが、例えばストッパにより制限された旋回距離まで旋回させられることも、別の好適な構成である。この場合は次いで支持部材が、ばねにより生ぜしめられる押当て力で以て支持箇所に押し当てられる。旋回運動を電気的に操作する構成の場合は、旋回レバーが所定の旋回位置へ旋回させられ、支持箇所に対する押当て力は、支持部材がばねにより形成される押し当て力によって支持箇所に押し当てられることにより、生ぜしめられる。

よって、ばねの寸法設定に基づき、今まさに研削される支持箇所、研削済みの支持箇所、又は研削しようとする支持箇所における、旋回レバー延いては支持部材のその時々の当て付け位置に応じて予め選択された押当て力を、調節若しくは選択することができる。

ばね部材による押当て力の形成と同様に、液圧式又は空圧式に操作される部材も使用され得る。この場合、押圧力の設定は、圧力センサにより求められ且つ調節され得る。

この場合、付加的な支持部材の当て付け位置は、角柱面の支持部材の位置とは反対の側に位置している。

前記当て付け位置は、支持角柱面の各支持部材の角度二等分線上に位置していてよいが、このことは技術的な機能に関して必ずしも必要とはされない。

それどころか付加的な支持角柱面の位置は大抵、支持角柱面の各支持部材の角度二等分線上には配置されていない。それというのも、異なる角度配分により前記位置からずらすことで、支持箇所研削中の非真円性の形成が回避されるからである。

本発明の改良では、支持部材は、好適には平面状に形成されているので、支持されるべき支持箇所に当て付けられると、いずれにせよ理論的な考察では、線接触が生じることになる。更に好適には、支持部材の表面は、凸状に湾曲された面として形成されていてよい。このように形成された支持部材の表面は、支持部材と、支持されるべきその時々の支持部分の表面との間の的確な接触を、支持部分が円筒形でない場合でさえも、更に良好に確保する。更に好適には、支持部材には、支持部材の表面を２つの支持部分に分ける中間溝が設けられている。これにより、一方では良好な支持作用を得ることができる。なぜならば、支持部材の全幅にわたって支持が行われるからである。好適には、支持を行う表面は、支持されるべき表面を損傷しないように、やや球面状に形成されており且つその側縁部は折り曲げられている。

耐摩耗性の理由から、支持部材は、好適にはＣＢＮ表面又はＰＫＤ表面を備えている。これにより、もともと角柱面のフォーク状のアームに交換可能に取り付けられている支持部材の高度な耐久性が実現され得る。

振れ止め装置の別の好適な構成は、支持部材が角柱面の側面において、（研削砥石の回転軸線とワークの回転軸線とにより張設される平面の方向に見て）被研削軸部分の長手方向軸線に対して９０°、即ち垂直に延びる軸線を中心として揺動するように支持されていることにより、達成される。このような揺動に基づいた支持部材の自由度は、軸部分がやや球状又は凹状に研削されていることが望ましい場合でも、軸部分の支持されるべき表面に対する、より良好で均等な当て付けを保証する。このような、支持部材の付加的な揺動軸線の別の利点は、研削エラーによるものにせよ、所望の支持部形状によるものであるにせよ、支持箇所が完全な円筒形ではない場合に、支持部材の縁部が支持中に、支持されるべき当該表面に食い込んで、望ましくない研削痕を残す恐れがある、ということが回避され得る、という点にある。つまり、支持部の長手方向軸線に対して９０°だけ揺動するように支持された支持部材ユニット無しでは、円筒形とは異なる形状の支持部において、支持するための線接触は一切生じず、点接触が生じ得る。しかしこの点接触は、比較的高いヘルツの接触応力を生ぜしめる可能性があり、このこともやはり、支持されるべき支持部表面の損傷につながる恐れがある。これに対して、各支持部材を今まさに研削する支持箇所の支持されるべき表面に均等に当て付けることによって、接触応力は全体的により小さくなるため、より大きな精度が達成されることになり、この手段によっても真円度に関して高い精度が、１μｍをはるかに下回る真円度誤差で達成可能である。

本発明の別の態様に基づき提供される研削盤は、ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域、若しくはワーク若しくは軸部分、特にクランクシャフトの支持箇所を研削するために用いられる。この研削盤は、上で本発明に基づき説明したような特徴を備える振れ止め装置を有している。この研削盤は付加的に制御装置を有しており、この制御装置により、研削砥石による支持箇所の研削中又は研削後に、振れ止め装置をワーク中心領域に当て付けることができ、且つ研削砥石を用途に応じて、支持箇所の仕上げ寸法まで切り込むことができるようになっている。本発明による振れ止め装置を使用するこのような研削盤により、例えばクランクシャフトのクランクピン又はカムシャフトのカムの研削時に揺動ストローク研削で研削することで、被研削構成部材に導入される力が変化する場合でも、１μｍをはるかに下回る真円度誤差を達成することが可能である。

好適には、本発明による研削盤は測定装置を有しており、この測定装置は、ワーク領域における振れ止め装置の送り込み位置に関するワーク領域の直径の測定信号を、制御装置に送信する。測定信号に基づいて、振れ止め装置の送り込み位置と、研削砥石の切込み位置とが制御される。今まさに研削される、したがって未だ仕上げ寸法に対して研削代を有するワーク中心領域に振れ止め装置を当て付ける場合、振れ止め装置は好適には、研削砥石によりまだ研削されていない、研削砥石のその時々の実際の研削代に相応して、後調整可能である。

制御装置と測定装置とは、１つのユニット内に設けられていてもよいし、それぞれ別個の装置として存在していてもよい、即ち、別個の制御装置と別個の測定装置とが設けられていてよい、ということは自明であり、この場合、測定装置は測定値に基づき測定信号を形成し、この測定信号が制御装置に入力されることで、最終的に制御装置が、その時々の被研削支持箇所に対する振れ止め装置の送り込みと、研削砥石の切り込みとの同期的又はやや非同期的な制御を実現し、振れ止め装置が、研削過程により絶えず減少する研削代に相応して、被研削箇所の仕上げ寸法に達するまで後調整されるようにする。送り込みの同期化とは異なるケースは例えば、例えば研削砥石を介して構成部材に導入される研削抵抗を相殺するために、振れ止め装置によって被研削構成部材が僅かに過剰押圧されることが望ましい場合であり、これにより研削結果も改善される。

１つの改良では、制御装置は、求められた真円度誤差に基づく測定値を用いて、研削砥石のＣＮＣ制御式のＸ軸に対する付加的な真円度補正を、研削砥石の切込み値に重畳させる形式で作用させることができるように形成されている。

本発明の別の構成及び詳細を、各実施例につき以下の図面に基づいて説明する。

本発明による振れ止め装置が配置された研削盤の基本構造を示す図である。 今まさに研削されるクランクシャフトを、引き戻された位置と支持位置とにおける、本発明による振れ止め装置と共に拡大して詳細に示した図である。 本発明による振れ止め装置を、図２に示す矢印Ｖの方向に見た基本正面図である。 支持角柱面の直進運動用のガイドを示すように、振れ止めアームを断面Ｗ−Ｗに沿って断面した図である。 図４に示した断面Ｕ−Ｕに沿った、本発明による振れ止め装置の断面図である。 支持されるべき軸部分の長手方向軸線に対して９０°に延びる旋回軸線を中心として旋回可能な、振れ止め装置の支持角柱面に設けられた支持部材の断面図である。 振れ止め装置の角柱面に配置された支持部材を上から見た図である。 図６Ａ若しくは図６Ｂに示した、中間溝を備え且つ旋回可能な支持部材の斜視図である。 図６Ａ若しくは図６Ｂに示した支持部材を備える、本発明による振れ止め装置の斜視図である。 図２に示した詳細な側面図であるが、本発明による振れ止め装置に、第３の支持部材が取り付けられた付加的な旋回アームが設けられている別の実施例に関する図である。

図１には、本発明による振れ止め装置が設けられた研削盤の基本構造が、側面図で示されている。ベッド１が、砥石台３に支持された研削砥石４を、長手方向軸線５を有する被研削ワーク６に向かって切り込ませるようにＣＮＣ制御して移動させるための切込み台を支持している。砥石台３は、自体公知の切込み台構成形式で形成されており、これにより、研削砥石４を備える砥石台３を、ワークの長手方向中心軸線、即ちワークの回転軸線、に対して平行に、且つワークの長手方向中心軸線に対して直角に送り込むことができるようになっている。ワーク６は、工作主軸台（図示せず）上に保持されており、この場合、研削砥石４は、ＣＮＣ制御されるＸ軸に沿って、ワーク６の長手方向中心軸線５に対して相対的に移動可能である。工作主軸台（図示せず）は、研削盤の前方領域においてベッド上で研削テーブルに支持されており、研削テーブルには、ワーク用の回転駆動装置、心押台及びワークの支持箇所を支持するための振れ止め装置７も取り付けられている。好適には、今まさに研削される支持箇所が支持される。但し、既に研削された支持箇所を支持することも可能である。ワーク駆動装置（図示せず）は、二重矢印８によって象徴的に図示されており、このワーク駆動装置もやはりＣＮＣ制御されており、Ｃ軸と呼ばれる。

図２には、図１に示した研削盤の詳細図が示されており、ここでは研削砥石４が今まさに、クランクシャフトのメインジャーナルの形態のワーク６に係合して研削している。メインジャーナルの長手方向中心軸線は、研削砥石４の回転軸線に対して平行に延びている。研削テーブル２５上には振れ止め装置７が取り付けられている。振れ止め装置７は、振れ止めアーム１９に形成された切欠きを有しており、この切欠きは角柱面１０として形成されていて、その側面２２に複数の支持部材１１を有している。振れ止め装置７は、支持部材１１がジャーナル９に当て付けられて接触したときに支持部材１１によって形成される支持ライン２０が、(図示の右側の支持部材１１に関して）ワーク中心に対して約７°下方に配置されているように、研削テーブル２５上に配置されている。つまり、支持角柱面は、１平面上にあるワーク長手方向軸線と研削砥石回転軸線とに関して、全体的に中心の下側に位置するように配置されている。

図２には、振れ止め装置７の支持位置が破線によって示されているのに対し、例えばワークの取出し若しくは新規固定を実施可能な引き戻された位置は、実線で示されている。約７°の角度αは、研削において特に有利であるということが判った。それというのも、支持されるべきジャーナル９が１００％正確な円形であることは決してないからである。このように、研削されるべきジャーナル９の直接的な支持部を中心の下側に配置することにより、従来技術の場合のように、２つの支持部材間の角度二等分線に関係するジャーナルの１つの支持部が、研削砥石の回転軸線及びワーク長手方向軸線５と同一平面上に位置する場合に、ジャーナル９における真円度誤差が、研削中、被研削ジャーナル９に連続して再現されるようなことはなくなる。

本実施例の場合、図２には、振れ止め装置７の角柱面１０の各支持部材１１間の、つまり各支持ライン２０と長手方向中心軸線５を通る直線間の角度二等分線が、ワーク長手方向軸線５と研削砥石４の回転軸線とにより形成される平面外に明らかに位置していることが示されている。各支持部材間の前記角度二等分線の角度は、本実施例では約６７°であり、このような角度で角柱面１０が当て付けられることにより、ジャーナル９は中心の下側を支持されることになる。角度二等分線の前記６７°の角度は、その時々の研削課題及びその時々の研削条件に左右されるものであり、簡単な試験により最適化され得る。意外にも、角柱面を前記のように配置することにより、ジャーナルを、部分的に１μｍを大きく下回る真円度誤差で以て研削することができる、ということが判った。このような小さな真円度誤差はとりわけ、振れ止め装置７が一方では高い剛性を有しており且つ他方ではやはりＣＮＣ制御される送り込み軸上での移動という利点を有していることによっても達成可能である。つまりこれにより、支持角柱面と本来の支持を行う支持部材とを備えた振れ止めアームを、所定の条件下で所定の移動経路において、支持されるべきジャーナル９に向かって送り込むことができるようになっている。ねじ山付きスピンドル１３により実現される、前記角度二等分線に正確に沿った、支持されるべきジャーナル９に対する振れ止め装置７の送り込みにより、ジャーナル９の中心が研削砥石の切込み軸の方向に定められて保持される、ということが保証されている。角度二等分線上のＣＮＣ制御される軸に沿った支持角柱面１０の移動は、サーボモータ１２によって保証され、サーボモータ１２は、ケーシング１６内に配置されたカップリング１７を介して、支持角柱面１０を引き戻された位置から支持位置に送り込むために設けられた、好適にはボールねじの形式のねじ山付きスピンドル１３に作用する。振れ止め装置７は研削テーブル２５上に、あり継ぎガイド１４を有するホルダによって固定されている。

研削砥石４に描かれた下向き矢印は、研削砥石４の回転方向を表している。ワークの方を向いた上向き矢印は、ワークの回転運動を表している。図面上部に示した二重矢印は、引き戻された位置から支持位置への、及び支持位置から引き戻された位置への、振れ止め装置７のＣＮＣ制御される送り込み運動軸線を表している。研削砥石及び／又はワークの回転方向は、逆であってもよい。

支持部材１１は、ＣＢＮ又はＰＫＤコーティングされたプレートとして形成されており、振れ止め装置７の支持位置において、ワーク６のジャーナル９と直接に接触している。つまり、ワーク６のジャーナル９は、各支持部材１１において、支持ライン２０において理論的に線接触をした状態で滑動する。材料又は研削条件に応じて、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）又はＰＫＤ（多結晶焼結ダイヤモンド）を用いた支持部材が使用される。このような材料の利点は、これらが高度な耐摩耗性を有している点にある。

図３には、図２に符号Ｖを付して示した方向矢印の方向に見た、本発明による振れ止め装置７の正面図が示されている。研削テーブル２５に振れ止め装置７を結合するための下側のホルダは、あり継ぎガイド１４を有している。このガイドは、複数の緊締ねじ１５によって、調節された所定の位置で緊締される。規定された案内を保証するこのような剛性の位置調節部により、振れ止め装置７の支持角柱面１０は、支持されるべきジャーナル９に中心を合わせるように、調節される。つまり、支持する両支持部材１１が、ワーク６に同時に且つ均等に当て付けられると共に、振れ止め装置７の送り込み軸が、引き戻された位置から支持位置へ、角柱面の両支持部材間の角度二等分線に沿って行われるようになっている。このようないわゆる中心合わせは、一度しか行わずに済み、調節後は緊締状態に保たれる。

支持部材１１は、図面では正面図で示されている。各支持部材１１は、角柱側面に２つのねじによって固定されており、１つの連続的な支持プレートとして形成されていることが判る。同様に、角柱面１０に設けられた別の支持部材の揺動軸線２１も示されている（図６Ｂ〜図６Ｃに関する説明も参照）。

図４には、図２に示した断面Ｗ−Ｗに沿った部分断面図が示されている。図示されているのは、支持角柱面の直進運動用の案内部である。案内は、ガイドキャリッジ２６に取り付けられたガイドレール２７において行われる。駆動は、ねじ山付きスピンドル１３を介して行われる。ガイドレール２７には、遊び無く予圧を与えられたリニアボールベアリングユニット又はリニアローラベアリングが被せ嵌められている。図示されているのは、ねじ山付きスピンドル１３の位置が、ガイドレール２７の近傍にある点である。

図５に示す、本発明による振れ止め装置７の部分断面図には、ガイドレール２７が複数のガイドキャリッジ２６と共に示されている。更に、支持角柱面１０を、支持されるべきジャーナル９に当て付けるための、ＣＮＣ制御式のサーボモータ１２による駆動部が示されている。各支持部材１１間の角度二等分線に沿って支持角柱面１０を変位させるための駆動は、少なくとも部分的にケーシング１６において支持されたねじ山付きスピンドル１３によって行われる。ケーシング１６内にはカップリング１７が配置されており、このカップリング１７により、サーボモータ１２がねじ山付きスピンドル１３に連結されている。ＣＮＣ制御式のサーボモータ１２を要求に基づいてプログラミングすることにより、支持角柱面１０の送り込み運動は、研削盤の制御部において、可能な限り高い精度で行われる。更にねじ山付きスピンドル１３は、ねじ山付きナット２８により保持されている。

振れ止め装置７は、研削テーブル２５にホルダによって取り付けられており、このホルダのうち、あり継ぎガイド１４の断面が図示されている。振れ止めアーム１９は、その前端部に角柱面１０を有しており、角柱面１０の側面に各支持部材１１が配置されている。各支持部材１１が、揺動軸線２１を中心として揺動するように支持されて取り付けられていることも、やはり図示されている。各支持部材１１の揺動軸線２１は、側方から、即ち研削砥石４（図５には図示せず）の方から見た場合、支持されるべきワークの長手方向中心軸線に対して９０°、即ち垂直に延びている。図示の部分断面図は、図４に示した断面Ｕ−Ｕに相当する。

図６Ａには、支持角柱面１０の側面に配置された支持部材１１の拡大部分断面図が示されている。支持部材１１は、側面２２の表面を越えて、角柱面の内部に向かって突入していることが判り、これにより支持部材１１は、支持されるべき、場合によっては今まさに研削されるべきワークに当て付けられたときに、支持ラインで以て相応の支持接触を保証することができるようになっている。支持部材１１は、揺動軸線若しくは旋回軸線２１を中心とした支持部材の揺動を保証する旋回ピンに、取外し可能に取り付けられている。支持部材１１の、このような揺動式の取付けの利点は、場合により厳密に又は意図的に円筒形には形成されていない、支持されるべきジャーナルの表面に対する支持部材１１の、常に変わらぬ確実で正確に規定された当て付けを保証する、という点にある。いずれにせよ、支持部材１１のこのような揺動式の支持により、支持されるべき支持表面が厳密な円筒形とは相違している場合に、支持部材１１の１つ又は複数の縁部が、支持されるべきワークの表面に、いわば食い込むことが防がれる。図示の支持部材１１は、２つの支持領域を有しており、両支持領域はそれぞれ、板状に形成された支持部材の側方に配置されており、且ついわゆる中間溝２３によって互いに隔離されている。このような構成の利点は、中間溝２３によって、各支持部材１１毎に、確実な支持を保証すると同時に短い線接触部しか形成しない２つの支持領域が形成され、これにより、ジャーナルの既に研削された領域に振れ止め装置７が当て付けられることによる影響が、大幅に減少されることになる、という点にある。

図６Ｂには、支持部材の前記のような構成を、図６Ａに示した矢印の方向で上から見た図が示されている。図６Ｂに示す二重矢印は、揺動軸線２１を中心とした支持部材１１の旋回性を表している。

最後に図６Ｃには、前記のように揺動式に支持された支持部材１１が斜視図で示されている。中間溝２３に基づき、支持部材１１の両側に各１つの支持部分２４が形成されている。支持部材１１の旋回、即ち揺動は、揺動軸線２１の周りで行われる。更に、角柱面１０の側面２２の一部が図示されている。

各支持部材が、それぞれ２つの支持ライン２０を形成する複数の支持部を有しており、更に付加的に揺動式に支持されているように形成することによって、ジャーナルが例えば円筒度に関して形状誤差を有しているか又は（所望の）ある程度の円錐度を有することが望ましい場合でも、支持部材１１は、支持されるべきワークの表面、即ちジャーナル９の表面に、必ず均等に当て付けられることになる。更に有利には、ジャーナル９は、いわゆる過剰規定された支持部の存在無しで、角柱面において更に安定的に支持されることになる。前記のような構成では、支持されるべきジャーナル９が、４つの支持点若しくは短い支持ライン２０全てに対して、必ず均等に当て付けられていることになる。これにより、振れ止め装置７によるワーク６の最適な支持が達成される。

図７には、本発明による振れ止め装置７が、完全な構成ユニットとして斜視図で示されている。特に、振れ止めアーム１９、角柱面１０、揺動式に支持された支持部材１１、ガイドレール２７を備えるガイドキャリッジ２６、ＣＮＣ制御式のサーボモータ１２、並びにあり継ぎガイド１４を用いて研削テーブル２５に固定するためのホルダが認められる。本発明によるこのような振れ止め装置７は、高いコンパクト性を有することから、その構成において、著しく高品質の研削結果を達成することができるようになっている。

図８には、本発明による振れ止め装置の別の実施例が示されている。図８の図面は、図２に示した部分側面図に相当するものであるが、本実施例では振れ止め装置に、別の支持部材１１’を備えた付加的な旋回レバー１８が設けられている点が相違している。振れ止め装置のこのような構成は特に、被研削ワークにおける研削に際して、ワークに異なる複数の研削抵抗が作用する場合に必要とされ且つ有意である。これは例えば、揺動ストローク研削の場合、又は例えばカム等の非円筒形部材の研削の場合に当てはまる。旋回レバー１８を当て付けることで、付加的な第３の支持部材１１’により、いわゆる３点支持作用が達成される。これにより、振れ止め装置によって実現される、被研削ワークの安定化された正確な支持が達成されることになる。

本実施例では、旋回レバー１８が上方から、支持されるべきジャーナルの表面に向かって空圧式又は液圧式に旋回させられ、これによりワークは常に正確に、所望の力で支持角柱面１０に支持されるようになっている。この場合、押当て力は便宜的に、旋回レバー１８用の空圧式又は液圧式のアクチュエータのその時々の押圧力を介して簡単に調整可能に制御され得る。この場合、その時々の押当て圧力は、研削プロセスに正確に合わせることができるようになっており、研削プロセスの最中でさえ、可変に研削プロセスに適合するように制御することができるようになっている。同様に、旋回レバー１８の電気的な操作も考えられ、この場合、所望の押当て力は、支持部材１１’に設けられたばね部材、或いは液圧式又は空圧式の部材によって実現可能である。

１ ベッド
２ 切込み台
３ 砥石台
４ 研削砥石
５ ワーク領域の長手方向中心軸線
６ ワーク／シャフト部品
７ 振れ止め装置
８ ワーク駆動装置
９ ワーク領域
１０ 角柱面／角柱面状の支持部
１１，１１’ 支持部材
１２ サーボモータ
１３ ねじ山付きスピンドル
１４ あり継ぎガイド
１５ 緊締ねじ
１６ ケーシング
１７ カップリング
１８ 旋回レバー
１９ 振れ止めアーム
２０ 支持ライン
２１ 揺動軸線
２２ 角柱側面
２３ 中間溝
２４ 支持部分
２５ 研削テーブル
２６ ガイドキャリッジ
２７ ガイドレール
２８ ねじ山付きナット

Claims (16)

1. 研削盤において研削されるべきワーク（６）のワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の加工中に、前記ワーク（６）を支持するための振れ止め装置（７）であって、該振れ止め装置（７）は研削にあたり、引き戻された位置から前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に向かって支持位置にもたらされるようになっており、且つ前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に送り込み可能な少なくとも２つの支持部材（１１）を有しており、これらの支持部材（１１）は、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の、互いに離間された周面領域を、それぞれ支持するようになっており、前記ワーク（６）は、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）が、前記支持位置で支持されるようになっている、振れ止め装置（７）において、
   前記各支持部材（１１）は、振れ止めアーム（１９）に設けられた、フォークを形成する２つの脚部を有する、前記ワーク（６）に向けて開いた角柱面（１０）の各側面（２２）において、相対して所定の開口角度を形成しつつ、互いに且つ前記振れ止めアーム（１９）に対して固定的に配置されており、前記支持位置では、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の長手方向軸線（５）に対して中心の下側に配置されており、これにより前記２つの支持部材（１１）の間に形成される角度二等分線が、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の前記長手方向軸線（５）を通って延びる垂直線に対して不変の鋭角を有することになり、当該振れ止め装置（７）は、ＣＮＣ式の送り込み軸を形成しており、該ＣＮＣ式の送り込み軸を介して、当該振れ止め装置（７）は前記角度二等分線に沿って、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に対してＣＮＣ制御されて送り込まれるようになっていることを特徴とする、振れ止め装置（７）。
2. 前記振れ止めアーム（１９）は、ねじ山付きスピンドル（１３）に作用する唯一のサーボモータ（１２）によって、前記引き戻された位置と前記支持位置との間を移動することができるようになっている、請求項１記載の振れ止め装置（７）。
3. 前記振れ止めアーム（１９）に配置された旋回レバー（１８）が設けられており、該旋回レバー（１８）は、旋回軸線とは反対の側に位置する端部領域に、付加的な支持部材（１１’）を有しており、前記旋回レバー（１８）が前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に向かってその当て付け位置に旋回させられると、前記付加的な支持部材（１１’）で以て、前記旋回レバー（１８）が付加的に支持すると共に、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に押し当てられるようになっている、請求項１又は２記載の振れ止め装置（７）。
4. 前記旋回レバー（１８）の旋回は、液圧式、空圧式、又は電気式に行われる、請求項３記載の振れ止め装置（７）。
5. 前記旋回レバー（１８）は、その当て付け位置において、ばねにより生ぜしめられた前記付加的な支持部材（１１’）の押当て力を、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に加える、請求項３又は４記載の振れ止め装置（７）。
6. 前記支持部材（１１，１１’）は、平面状の表面、凸状に湾曲された表面、又は中間溝（２３）により少なくとも２つの支持部分（２４）に分けられた表面を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の振れ止め装置（７）。
7. 前記支持部材（１１，１１’）は、ＣＢＮ表面又はＰＫＤ表面を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の振れ止め装置（７）。
8. 前記支持部材（１１）は、前記角柱面（１０）の側面（２２）において、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の前記長手方向軸線（５）に対して垂直に延びる軸線（２１）を中心として揺動するように支持されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の振れ止め装置（７）。
9. ワーク（６）におけるワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）を研削するための研削盤であって、
   前記ワーク（６）を支持するための振れ止め装置（７）が設けられており、該振れ止め装置（７）は研削にあたり、引き戻された位置から前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に向かって支持位置にもたらされるようになっており、且つ前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に送り込み可能な少なくとも２つの支持部材（１１）を有しており、これらの支持部材（１１）は、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の、互いに離間された周面領域を、それぞれ支持するようになっており、前記ワーク（６）は、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）が、前記支持位置で支持されるようになっており、
   研削砥石（４）による前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の研削中又は研削後に、前記振れ止め装置（７）を前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に当て付けることができると共に、前記研削砥石（４）を前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の仕上げ寸法まで切り込ませることができる制御装置が設けられている研削盤において、
   前記振れ止め装置（７）の前記各支持部材（１１）は、振れ止めアーム（１９）に設けられた、フォークを形成する２つの脚部を有する、前記ワーク（６）に向けて開いた角柱面（１０）の各側面（２２）において、相対して所定の開口角度を形成しつつ、互いに且つ前記振れ止めアーム（１９）に対して固定的に配置されており、前記支持位置では、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の長手方向軸線（５）に対して中心の下側に位置するように、当該研削盤に配置されており、これにより前記２つの支持部材（１１）の間に形成される角度二等分線が、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の前記長手方向軸線（５）を通って延びる垂直線に対して不変の鋭角を有することになり、前記振れ止め装置（７）は、ＣＮＣ式の送り込み軸を形成しており、該ＣＮＣ式の送り込み軸を介して、前記振れ止め装置（７）は前記角度二等分線に沿って、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に対してＣＮＣ制御されて送り込まれるようになっていることを特徴とする、研削盤。
10. 前記角度二等分線が前記垂直線に対して、研削時に加えられる合力が、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）を、前記角柱面（１０）に向かって前記各支持部材（１１）に対して位置固定しつつ押し当てるような角度を形成するように配置された振れ止め装置（７）を備える、請求項９記載の研削盤。
11. 前記支持位置は、送り込みの最終位置であり、該最終位置において前記角柱面（１０）は、研削済みの前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）に当て付けられているように、前記振れ止め装置（７）が形成されている、請求項９又は１０記載の研削盤。
12. 前記支持位置は、未だ研削代がある状態での送り込み位置であり、研削時には、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）を支持しつつ、仕上げ寸法に達するまで、前記支持部材（１１）を備えた前記角柱面（１０）が後調整されるように、前記振れ止め装置（７）が形成されている、請求項９から１１までのいずれか１項記載の研削盤。
13. 前記振れ止め装置（７）の前記角柱面（１０）のＣＮＣ制御式の送り込みが、前記研削砥石の切込みと同時に実現可能である、請求項１２記載の研削盤。
14. 前記振れ止め装置（７）の送り込み位置と、前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）における前記研削砥石（４）のＸ軸位置とに関する前記ワーク中心領域及び／又はワーク偏心領域（９）の直径の測定信号を前記制御装置に送信する測定装置を有しており、前記測定信号に基づいて、前記振れ止め装置（７）の送り込み位置と、前記研削砥石（４）の切込み位置とが制御されるようになっている、請求項９から１３までのいずれか１項記載の研削盤。
15. 前記振れ止め装置（７）は、前記制御装置を介して、前記研削砥石（４）のＸ軸位置に追従して後調整可能である、請求項９から１４までのいずれか１項記載の研削盤。
16. 前記研削砥石（４）のＣＮＣ制御式のＸ軸に対する前記制御装置を介して、付加的な真円度補正を、前記研削砥石（４）の切込み値に重畳させる形式で作用させることができるようになっている、請求項９から１５までのいずれか１項記載の研削盤。

Images