JPH11151636A - 自動芯出し装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者の勘に頼らず自動的に芯出しを実施す
る。 【解決手段】 被加工物１を回転させながらこの被加工
物の外周面を加工する加工装置に組込まれ、被加工物１
の軸心位置でこの被加工物を両側から選択的に挟持する
一対のマンドレル８ａ，８ｂと、加工装置に組込まれ、
被加工物をジャーナル２ａ，２ｂ位置で支持する受け金
１０ａ，１０ｂと、被加工物が受け金に支持された状態
と一対のマンドレルで挟持された状態との間における被
加工物の芯ずれΔｘ，Δｙを測定する測定器１６ａ，１
８ｂと、測定器で測定された芯ずれに基づいて、この芯
ずれが解消するように受け金の位置を調節する受け金位
置調節装置１９，２０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば圧延ロール
の研磨装置等の加工装置に装着される被加工物の芯出し
を行う自動芯出し装置及び自動自動芯出し方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ロール等の被加工物を例えば旋盤等や工
作機械等の加工装置で機械加工するためには、実際の加
工に先だって、被加工物の中心軸と加工装置の工具の中
心軸との位置合わをを行う芯出し作業が必要である。

【０００３】したがって、一般の工作機械には、自己に
装着された被加工物の芯出しを行うための芯出し装置が
予め組込まれている。この芯出し装置を構成する主な機
構は一対のマンドレルと一対の受け金と一対の受け金位
置調節器である。

【０００４】また、このような加工装置で外周面が加工
されるもの、例えば圧延ロール等の円柱状の被加工物の
軸方向の両端面には、この被加工物の軸心位置に穴が刻
設されている。

【０００５】そして、前記一対のマンドレルは加工装置
の加工軸の軸心方向に移動自在に設けられ、被加工物の
軸心位置に刻設された穴に挿入されてこの被加工物を両
側から選択的に挟持する。なお、マンドレルは円錐形状
を有しているので、被加工物を必ず軸心位置で挟持す
る。

【０００６】また、一対の受け金は、この加工装置に装
着された被加工物を両端部に形成されたジャーナル位置
で下方から支持する。さらに、一対の受け金位置調節器
は一対の受け金を軸心と直交する面内（被加工物の径方
向）で位置調節を行う。

【０００７】このような部材が組込まれた芯出し装置を
用いて被加工物の芯出しを行う手順を説明する。まず、
一対の受け金位置調節器で各受け金位置を若干低い位置
に設定し、この各受け金に被加工物のジャーナル部を載
置する。そして、一対のマンドレルを操作して、この一
対のマンドレルで被加工物を軸心位置で挟持する。その
結果、被加工物は受け金から若干上方に持上がる。この
状態で、受け金位置調節器を操作して、受け金が被加工
物のジャーナルに当接するまで上昇させる。

【０００８】次に、被加工物からマンドレルを徐々に離
していく。マンドレルを離していくと被加工物の重力が
受け金に印加されるので、受け金が変形して被加工物が
若干下降する。この被加工物の下降を防止するために、
マンドレルを押込んだ状態で受け金を調節する。この調
節は、作業員の受金調整ハンドルを回す手応えで行い、
この後、マンドレルを徐々に離しながら目視で軸がずれ
ないことを確認する。最後に、マンドレルが離れた状態
でマンドレルの先端と被加工物の軸心位置との相対位置
がずれないことを目視で確認して芯出し操作を完了す
る。

【０００９】また、特開昭６０−２３８２５８号公報に
は、被加工物の径方向の偏差（芯ずれ）を測定し、測定
データを演算して中心軸のずれを判定し、被加工物を押
圧する修正へッド（本願明細書における受け金に相当す
る）の位置を調節する自動芯出し装置が提唱されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
各芯出し手法においてもまだ解消すべき次のような課題
があった。すなわち、作業員がマニュアル操作で調節を
行う最初の手法においては、被加工物のジャーナル部に
押し当てる受け金の圧力調節が作業者の勘で実施されて
いる。また押し当てる圧力を測定器で測定して、一定圧
力になるように制御したとしても、受け金とジャーナル
部との間の接触状熊等に影響されるため圧力誤差が大き
い。

【００１１】さらにマンドレルを被加工物から離したと
きに、被加工物の径方向の動きを目視で把握するために
作業者相互間の個人差が生じてしまう。また被加工物の
径方向の芯ずれが許容範囲内であることを確認して芯出
し調節作業を完了とするが、受け金の位置調節時に前述
したジャーナル部に対する押し当て圧力の値が適当でな
いと何回も作業を繰り返すことになり、芯出し調節作業
の作業能率が低下する。

【００１２】また、特開昭６０−２３８２５８号公報に
記載された自動芯出し装置においては、被加工物の外周
面を基準としており、被加工物の外周面の研削状熊の確
認には適用できる。しかし、被加工物が圧延ロール等の
ように、基準となる軸が決定されているものにおいて
は、外周面に対する研削前に加工装置の研削盤をこの基
準となる軸に合わせて設定する必要がある。

【００１３】したがって、この公報に記載された自動芯
出し装置は、加工の基準となる軸が軸心に設定されてい
る圧延ロール等のような被加工物には適用できない。本
発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被
加工物の芯ずれを自動計測することによって、従来作業
者が実施していた受け金の位置調節を自動化でき、たと
え不慣れな作業者であっても、短時間でかつ高い精度で
被加工物の芯出し作業が実施できる自動芯出し装置及び
自動芯出し方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の自動芯出し装置においては、被加工物を回転
させながらこの被加工物の外周面を加工する加工装置に
組込まれ、被加工物の軸心位置でこの被加工物を両側か
ら選択的に挟持する一対のマンドレルと、加工装置に組
込まれ、被加工物をジャーナル位置で支持する受け金
と、被加工物が受け金に支持された状態と一対のマンド
レルで挟持された状態との間における被加工物の芯ずれ
を測定する測定器と、この測定器で測定された芯ずれに
基づいて、この芯ずれが解消するように受け金の位置を
調節する受け金位置調節装置とを備えている。

【００１５】また、本発明の自動芯出し方法において
は、被加工物を回転させながらこの被加工物の外周面を
加工する加工装置に、被加工物の軸心位置でこの被加工
物を両側から選択的に挟持する一対のマンドレル及び被
加工物をジャーナル位置で支持する受け金とを組込み、
被加工物が受け金に支持された状態と一対のマンドレル
で挟持された状態との間における被加工物の芯ずれを測
定し、この測定された芯ずれに基づいて、この芯ずれが
解消するように受け金の位置を調節するようにしてい
る。

【００１６】このように構成された自動芯出し装置及び
自動芯出し方法においては、被加工物をこの加工装置の
若干低め位置に設定された受け金上へ載置する。具体的
には、受け金で被加工物のジャーナル位置を支持させ
る。

【００１７】次に、一対のマンドレルで被加工物の軸心
位置でこの被加工物を両側から挟持すると、被加工物の
位置が受け金から若干持上がる。そして、被加工物が受
け金に支持された状態と一対のマンドレルで挟持された
状態との間における被加工物の芯ずれが自動的に測定さ
れる。そして、この測定された芯ずれに基づいて、この
芯ずれが解消するように受け金の位置が調節される。

【００１８】このように、従来、作業者の勘に頼ってい
た芯ずれ測定及び受け金の位置調節が定量化され、従来
よりも早く正確に芯出し作業を実施できる。また、別の
発明の自動芯出し装置においては、上述した自動芯出し
装置に対して、さらに、受け金位置調節装置における受
け金位置の調節及び測定装置における芯ずれの測定を、
測定され芯ずれが予め定めた許容値以下に低下するまで
繰返す芯出し制御装置を付加している。

【００１９】さらに、別の発明の自動芯出し方法におい
ては、上述した自動芯出し方法に対して、さらに、受け
金位置の調節及び芯ずれの測定を、測定され芯ずれが予
め定めた許容値以下に低下するまで繰返すようにしてい
る。

【００２０】このように構成された自動芯出し装置及び
自動芯出し方法においては、マンドレルの被加工物に対
する押し付け（挟持）及び開放、芯ずれの測定、受け金
位置の調節を複数回繰り返し、芯ずれが許容値以下に小
さくなったを確認することによって、さらに芯出しの精
度を向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図面を
用いて説明する。図１は実施形態の自動芯出し方法が適
用される自動芯出し装置が組込まれた加工装置の要部を
取り出して示す切欠正面図である。

【００２２】先ず、この加工装置で加工される被加工物
を説明する。この被加工物１は、例えばロール等の円柱
形状を有しており、軸方向の両側にジャーナル２ａ，２
ｂ及び軸３ａ，３ｂが形成されている。そして、この両
側の軸３ａ，３ｂの端面の軸心位置には円形断面を有す
る図示しない穴が刻設されている。

【００２３】そして、例えばこの被加工物１の外周面を
切削する切削盤からなる加工装置のベース４の一端側
に、被加工物１を回転駆動するための回転駆動機構５が
取付けられている。この回転駆動機構５に対して回転盤
６が取付けられ、この回転盤６に対してケレー（回し
金）７及び一対のマンドレル８ａ，８ｂの一方のマンド
レル８ａが取付けられている。

【００２４】また、加工装置のベース１上には互いに離
間して一対のジャーナル受け台９ａ，９ｂが取付けられ
ている。この各ジャーナル受け台９ａ，９ｂの先端には
受け金１０ａ，１０ｂが固定されている。そして、この
各受け金１０ａ，１０ｂで被加工物１を両側のジャーナ
ル２ａ，２ｂ位置で支持する。

【００２５】さらに、加工装置のベース４上には、この
加工装置の加工基準となる基準軸１１の軸方向にマンド
レル移動用スクリュー１３にて移動自在にマンドレル架
台１２が設けられている。モータと変速機からなるマン
ドレル移動用駆動装置１４で回転駆動されることによっ
て、このマンドレル架台１２を基準軸１１の軸方向の任
意位置へ移動可能である。

【００２６】マンドレル架台１２の基準軸１０位置に前
記他方のマンドレル８ｂが取付けられている。そして、
マンドレル移動用駆動装置１４を操作して、マンドレル
架台１２を回転駆動機構５側方向へ移動させて、前記回
転盤７に取付けられたマンドレル８ａとを被加工物１の
軸３ａ，３ｂの端面に形成された穴に挿入して付勢する
ことによって、この一対のマンドレル８ａ，８ｂで被加
工物１を両側から挟持する。マンドレル８ａ，８ｂは図
示するように円錐形に形成されているので、マンドレル
８ａ，８ｂは、被加工物１を正確にこの被加工物１の軸
心位置で挟持できる。

【００２７】また、加工装置のベース４上には、センサ
架台１５ａ，１５ｂが取付けられ、このセンサ架台１５
ａ，１５ｂの先端には例えば位置センサからなる距離測
定センサ１６ａ，１６ｂが取付けられている。

【００２８】図２は、図１における加工装置におけるＡ
−Ａ線に沿って切断した場合のＡ−Ａ断面図である。図
示するように、ジャーナル受け台９ｂは被加工物１のジ
ャーナル３ｂの断面に対して横方向と縦方向との２方向
に設けられ、それぞれ先端に受け金１０ｂが取付けられ
ている。各ジャーナル受け台９ｂのジャーナル３ｂ断面
に対する各直交方向位置は、それぞれ横方向受け金調節
スクリュー１７、縦方向受け金調節スクリュー１８を介
して、モータと変速機からなる横方向受け金調節用駆動
装置１９及び縦方向受け金調節用駆動装置２０にて調節
される。

【００２９】図３は、図１における加工装置におけるＢ
−Ｂ線に沿って切断した場合のＢ−Ｂ断面図である。図
示するように、センサ架台１５ｂは被加工物１のジャー
ナル３ｂの断面に対して横方向と縦方向とに分岐され、
それぞれの先端には、被加工物１の軸３ｂの横方向位置
ｘと縦方向位置ｙとを検出する各距離測定センサ１６ｂ
が取付けられている。

【００３０】そして、図１における芯出し制御装置２１
は、各距離測定センサ１６ａ，１６ｂで測定された被加
工物１の軸３ａ，３ｂの横方向及び縦方向の各位置ｘ，
ｙを取込んで、この取込んだ位置ｘ，ｙに基づいて、マ
ンドレル移動用駆動装置１４、ジャーナル２ａ，２ｂの
受け金１０ａ，１０ｂの横方向及び縦方向の受け金調節
用駆動装置１９，２０の動作を制御する。

【００３１】次に、芯出し制御装置２１が実施するこの
加工装置に装着された被加工物１の芯出し処理動作を図
４に示す流れ図に従って実施する。先ず、作業者は加工
対象の被加工物１を両側のジャーナル２ａ，２ｂがそれ
ぞれ対応する受け金１０ａ，１０ｂに当接するようにこ
の加工装置に装着する。

【００３２】そして、両側の円錐形のマンドレル８ａ，
８ｂの先端が被加工物１の軸心よりやや上方に位置する
ように、各縦方向受け金調節用駆動装置２０を駆動して
各受け金１０ａ，１０ｂの位置を調節する（ステップＳ
１）。

【００３３】次に、マンドレル移動用駆動装置１４を操
作して、マンドレル８ｂを回転駆動機構５側方向へ移動
させて、マンドレル８ｂを被加工物１の軸３ｂの穴へ押
し当て、両側のマンドレル８ａ，８ｂで被加工物１を両
端の軸心位置で挟持する（Ｓ２）。

【００３４】その結果、被加工物１が受け金１０ａ，１
０ｂから若干持上がり、ジャーナル２ａ，２ｂと各受け
金１０ａ，１０ｂとの間に隙間が生じるので、この隙間
を埋めるために、各受け金１０ａ，１０ｂの縦方向位置
と横方方向位置とを自動調節する。具体的には、例えば
各方向の移動用駆動装置１９，２０におけるモータ駆動
トルクが規定値を越えたタイミングを各受け金１０ａ，
１０ｂがジャーナル３ａ．３ｂに当接したと判断する
（Ｓ３）。

【００３５】そして、この状態における被加工物１の軸
３ａ，３ｂの縦方向位置ｘと横方向位置ｙとを距離測定
センサ１６ａ，１６ｂで読取る。その後、マンドレル８
ｂを後退させて、被加工物１を自由にする。すると、被
加工物１は自重により下降して、各受け金１０ａ，１０
ｂとの間に隙間があれば、その隙間が埋まり、かつ各受
け金１０ａ，１０ｂに被加工物１の重力が印加して、こ
の受け金１０ａ，１０ｂが撓む。その結果、被加工物１
はマンドレル８ａ，８ｂで挟持された状態から若干下降
する。

【００３６】このマンドレル８ａ，８ｂから解放された
状態の被加工物１の軸３ａ，３ｂの横方向位置ｘ´縦方
向位置ｙ´とを各距離測定センサ１６ａ，１６ｂで読取
る。そして、マンドレル８ａ，８ｂで挟持された状態の
位置ｘ，ｙとマンドレル８ａ，８ｂから解放された状態
の位置ｘ´，ｙ´との差で示される位置変化量（芯ずれ
量）Δｘ，Δｙを算出する（Ｓ４）。

【００３７】そして、この算出した位置変量（芯ずれ
量）Δｘ，Δｙが予め設定された許容値Δｘ_m ，Δｙ_m
を越えていた場合は（Ｓ５）、この位置変化量（芯ずれ
量）Δｘ，Δｙに基づいて、この位置変化量（芯ずれ
量）Δｘ，Δｙが解消するように、各受け金１０ａ，１
０ｂの横方向及び縦方向の位置を調節する。具体的に
は、位置変化量（芯ずれ量）Δｘ，Δｙに対して予め実
験的に求められている係数Ｋ_X ，Ｋ_Y （Ｋ_X ，Ｋ_Y が各
受け金１０ａ，１０ｂの位置の関数である場合も含む）
を乗算した値だけ各受け金１０ａ，１０ｂの横方向及び
縦方向の位置を変更する（Ｓ６）。

【００３８】各受け金１０ａ，１０ｂの位置調節が終了
すると、Ｓ２へ戻り、マンドレル８ｓ，８ｂで再度被加
工物１を挟持する。そして、その状態で、各受け金１０
ａ，１０ｂのジャーナル２ａ，２ｂに対する位置を再度
調節する。

【００３９】そして、再度被加工物１の位置変化量（芯
ずれ量）Δｘ，Δｙを測定して、この位置変化量（芯ず
れ量）Δｘ，Δｙが許容値Δｘ_m ，Δｙ_m 以下になる
と、この被加工物１をに対する芯出し処理を終了する。

【００４０】このように構成された自動芯出し装置にお
いては、作業者は、被加工物１をこの被加工物１の軸心
が加工装置の基準軸１１より若干低め位置に設定された
受け金１０ａ，１０ｂ上へ装着する。

【００４１】そして、芯出し制御装置２１を駆動する
と、一対のマンドレル８ａ，８ｂで被加工物１を両側か
ら挟持する。被加工物１の位置が受け金１０ａ，１０ｂ
から若干持上がる。そして、受け金１０ａ，１０ｂ位置
が自動調節され、次に被加工物１はマンドレル８ａ，８
ｂによる挟持状態から開放される。そして、被加工物１
の挟持状態と開放状態との間の位置変化量（芯ずれ量）
Δｘ，Δｙが自動的に計測されて、この位置変化量（芯
ずれ量）Δｘ，Δｙが許容値Δｘ_m ，Δｙ_m 以下になる
まで、受け金１０ａ，１０ｂの調節及びこの位置変化量
（芯ずれ量）Δｘ，Δｙの測定が自動的に繰り返され
る。

【００４２】したがって、最終的に非常に高い芯出し精
度が得られる。このように、従来、作業者の勘にたよっ
ていた芯ずれ測定及び受け金の位置調節が定量化され、
従来よりも速く、かつ正確に芯出し作業を実施できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動芯出
し装置及び自動芯出し方法によれば、被加工物を一対の
マンドレルで挟持した状態とこの挟持を開放した状態と
の間における被加工物の芯ずれを自動的に測定して、こ
の被加工物を支持する受け金位置を自動調節している。

【００４４】したがって、従来作業者が実施していた受
け金の位置調節を自動化でき、たとえ不慣れな作業者で
あっても、短時間でかつ高い精度で被加工物の芯出し作
業が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の自動芯出し方法が適用
された自動芯出し装置が組込まれた加工装置を示す切欠
正面図

【図２】 図１の加工装置をＡ−Ａ線で切断した場合の
Ａ−Ａ断面図

【図３】 図１の加工装置をＢ−Ｂ線で切断した場合の
Ｂ−Ｂ断面図

【図４】 図１の加工装置の芯出し制御装置の芯出し処
理動作を示す流れ図

【符号の説明】

１…被加工物 ２ａ，２ｂ…ジャーナル ３ａ，３ｂ…軸 ４…ベース ８ａ，８ｂ…マンドレル ９ａ，９ｂ…ジャーナル受台 １０ａ，１０ｂ…受け金 １１…基準軸 １２…マンドレル架台 １３…マンドレル移動スクリュー １４…マンドレル移動用駆動装置 １５ａ，１５ｂ…センサ架台 １６ａ，１６ｂ…距離測定センサ ２１…芯出し制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を回転させながらこの被加工物
   の外周面を加工する加工装置に組込まれ、前記被加工物
   の軸心位置でこの被加工物を両側から選択的に挟持する
   一対のマンドレルと、 前記加工装置に組込まれ、前記被加工物をジャーナル位
   置で支持する受け金と、 前記被加工物が前記受け金に支持された状態と前記一対
   のマンドレルで挟持された状態との間における前記被加
   工物の芯ずれを測定する測定器と、 この測定器で測定された芯ずれに基づいて、この芯ずれ
   が解消するように前記受け金の位置を調節する受け金位
   置調節装置とを備えた自動芯出し装置。
2. 【請求項２】 前記受け金位置調節装置における受け金
   位置の調節及び前記測定装置における芯ずれの測定を、
   測定された芯ずれが予め定めた許容値以下に低下するま
   で繰返す芯出し制御装置を備えた請求項１記載の自動芯
   出し装置。
3. 【請求項３】 被加工物を回転させながらこの被加工物
   の外周面を加工する加工装置に、前記被加工物の軸心位
   置でこの被加工物を両側から選択的に挟持する一対のマ
   ンドレル及び前記被加工物をジャーナル位置で支持する
   受け金とを組込み、 前記被加工物が前記受け金に支持された状態と前記一対
   のマンドレルで挟持された状態との間における前記被加
   工物の芯ずれを測定し、 この測定された芯ずれに基づいて、この芯ずれが解消す
   るように前記受け金の位置を調節することを特徴とする
   自動芯出し方法。
4. 【請求項４】 前記受け金位置の調節及び前記芯ずれの
   測定を、測定された芯ずれが予め定めた許容値以下に低
   下するまで繰返すことを特徴とする請求項３記載の自動
   芯出し方法。