WO1994009935A1

WO1994009935A1 - Controller for crank shaft mirror

Info

Publication number: WO1994009935A1
Application number: PCT/JP1993/001537
Authority: WO
Inventors: Masanori Hazama
Original assignee: Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1994-05-11
Also published as: KR100288870B1; KR950704076A; JP3246961B2; JPH06143019A; US5551814A

Description

明細書クランクシャフトミラーの制御装置技術分野

本発明は、機械本体の熱変位などによる加工精度の悪化を防止するようにしたクランクシャフトミラーの制御装置に関するものである背景技術

従来より、内燃機関などに用いられるクランクシャフ卜のピン部およびジャーナル部を切削する加工機械として、クランクシャフトミラーが知られている。このクランクシャフトミラーにおいては、べッドの長手方向に往復動可能な往復合（サドル）が設けられ、この往復台に対してその往復合の往復動方向と直交する方向に摺動自在にスライドが支承されるとともに、このスライドに内刃フライスカツタ一を有するスピンドルへッドが揺動自在もしくは上下動自在に支承されるように構成されている。このような構成のクランクシャフトミラーにおいては、スピンドルへッドの揺動運動もしくは上下運動とスライドの水平運動との組み合わせにより前記内刃フライスカツタ一を円運動させて、この円運動される内刃フライスカツ夕一により両端部が固定支持されるクランクシャフ卜のピン部およびジャ一ナル部の切削加工が行われる。

ところで、前述のようなクランクシャフトミラ一を使用してクランクシャフ卜のようなワークの加工を行う際に、機械自体の.熱的な経時変化に起因して加工精度が予め設定されている許容値を越えてしまうという不具合を生じることがあった。従来、このような不具合に対しては、機械本体に熱変位が生じても許容値の上限値を越えることがないようにするために、そのような熱変位の発生を予測して、加工データの初期値を予め許容値の下限側に設定するようにしていた。しかし、このように初期値の設定を変えることによつても許容値を越えるのを避けられない場合があり、そのような場合には、ー且機械を停止させて手動により N C装置に補正データを入力したり、内刃フライスカッターの円運動の軌跡を変更する必要がある場合には、補正の都度加工データを新たに計算し直すようにしていた。

しかしながら、前述のように手動により補正データを入力したり、補正時に加工データを計算し直すのでは、補正の都度機械を停止させねばならず、また計算時間も必要となるため、加工能率の低下を来してしまうという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点を解決することを目的として、機械本体の熱変位に応じた加工精度の補正を自動的にかつ迅速に行うことのできるクランクシャフトミラーの制御装置を提供しようとするものである。発明の開示

本発明によるクランクシャフトミラーの制御装置は、第 1 図に示されているように、

内刃フライスカッターを有するスピンドルへッドの上下運動と水平運動との組み合わせにより前記内刃フライスカッターを円運動させて、両端部が固定支持されるワークを切削加工するクランクシャフトミラ一の制御装置であって、

( a ) 入力される加工データに基づいて前記ヮークの基本加工デー夕を設定する基本加工データ設定手段、

( b ) この基本加工データ設定手段の出力に基づいて前記スピンドルへッドの上下運動と水平運動とを制御するスピンドルへッド制御手段、

( C ) 加工時における前記クランクシャフトミラーの所定部位の温度を検出する温度検出手段、

( d ) この温度検出手段の出力に基づいて温度補正データを前記基本加工データとの比較により演算する温度補正データ演算手段および、

( e ) この温度補正データ演算手段により演算される温度補正データに基づいて前記基本加工データ設定手段により設定される前記ヮークの基本加工データを補正する加工データ補正手段

を備えることを特徵とするものである。

このようなクランクシャフトミラーの制御装置においては、ヮークの加工時にクランクシャフトミラ一の所定部位の温度が温度検出手段により検出されてその検出温度に基づいて、温度補正データが予め入力される加工データに基づき設定されている基本加工データとの比較により温度補正データ演算手段にて演算される。そして、こうして得られる温度補正データに基づいて前記基本加工データが加工データ補正手段にて補正され、その補正データに基づいてスピンドルへッド制御手段によりスピンドルへッドの上下運動と水平運動とが制御される。したがって、温度補正データが基本加工データとの比較により演算されることとなり、機械本体の熱変位による加ェ精度の補正が迅速かつ高精度に行われる。

前記基本加工データは、内刃フライスカツタ一の中心が描く円軌跡の径とその円軌跡の中心位置とに係るデータとするのが好ましい。

また、前記温度補正データ演算手段は、内刃フライスカッターの中心が描く円軌跡の径に係る温度補正データを前記基本加工データに対する倍率を算出することにより演算するのが好ましく、また内刃フライスカッターの中心が描く円軌跡の中心位置に係る温度補正データを前記基本加工データに対する偏差を算出することにより演算するのが好ましい。こうすることで、温度補正データの作成を基本加工データを利用して短時間で行うことが可能となり、その補正データに基づくスピンドルへッドの制御が迅速に実行される。

また、前記温度検出手段により検出される所定部位としては、内刃フライスカッターの軸受部近傍に設定するのがよく、こうすることで加工精度に悪影響を及ぼす加工熱の変動をより正確に把握することができ、高精度の補正を実現することができる。

本発明の他の目的は、後述される詳細な説明から明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具体的実施例は最も好ましい実施態様について説明するが、本発明の精神および範囲内の種々の変更および変形はその詳細な説明から当業者にとって明らかであることから、具体的例としてのみ述べるものである。図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の全体構成を説明する図、

第 2 図乃至第 4図は本発明によるクランクシャフトミラ一の制御装置の一実施例を説明するための図面であって、

第 2図は本発明の一実施例に係るクランクシャフトミラ一の概略構成斜視図、

第 3 図は本発明の一実施例に係るクランクシャフトミラ一の要部正面図、

第 4 図は本発明の一実施例に係るクランクシャフトミラーにおける基本加工データと補正データとの関係を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態次に、本発明によるクランクシャフトミラーの制御装置の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説明する。

第 2図に示されているクランクシャフトミラーにおいては、水平配置のべッド 1 が設けられ、このべッド 1 の上にそのべッド 1 の長手方向（ V軸方向）に移動自在に 2基のサドル 2 , 2が載置され、各サドル 2 , 2 の上にそれらサドル 2 , 2 の移動方向と直交する方向（ Y軸方向）に摺動自在にスライド 3 , 3が支承されている。前記スライド 3 は、このスライド 3 の摺動方向（ Y軸方向）に延びる縦向きの支持壁 3 aを有しており、この支持壁 3 aの一端部には鉛直方向に延びる角筒状のケース 3 bが設けられている。前記支持壁 3 aのケース 3 b と反対側の端部には、 V軸方向に水平に配置されているピン 4 を介して断面略楕円形状のスピンドルへッド 5力く揺動自在に支承され、またこのスピンドルへッド 5 のケース 3 b側の端部は、そのケース 3 b内に上下動自在に収容されているガイド部材 6 に対し Y軸方向に摺動自在に支承されている。

前記ガイド部材 6 は、このガイド部材 6 に固着されているナット部材 7 を介してケース 3 b 内に縦方向に設けられているポールねじ軸 8 に螺合されており、このボールねじ軸 8力く、ケース 3 bの上端部に取り付けられている揺動モーター 9 にて正逆回転せしめられることにより、スピンドルヘッド 5がピン 4 を中心に X軸方向に揺動できるようになつている。

前記スピンドルへッド 5 は、第 3図に示されているように、図示されないクランクシャフト（ワーク）を挿通するための円孔 5 aを有しており、この円孔 5 a には、軸受け 1 0 を介して内刃フライスカッター（以下、単にカッターという。） 1 1 が回転自在に支承されている。このカッター 1 1 は、内周面に切削刃 1 1 aを有するとともに、図示されない歯車機構および前記ピン 4 の中心部に回転自在に支承されている回転軸を介してカッターモーター 1 2 に駆動連結され、このカッターモーター 1 2 の回転により回転されるようになっている。

また、前記ベッド 1 の両端部にはそれぞれワークヘッド 1 3 , 1 3が設けられ、これらワークへッド 1 3 , 1 3 にはワークの両端部をそれぞれ把持するチャック 1 4， 1 4 が取り付けられている。なお、第 2 図で符号 1 5で示されているのは、加工時にワークを支持するレストである。

次に、前述のように構成されたクランクシャフトミラーの動作を説明する。

まず、切削加工すベきクランクシャフトの両端部を互いに対向するチャック 1 4 , 1 4 に把持させて固定した状態で、 2基のサドル 2 , 2 を V軸方向に加工位置まで移動させ、加工部の側方をレスト 1 5で支持し、次いで揺動モーター 9 およびスライド 3 を往復動させるための図示されないスライドモーターを N C制御による同期回転にて正逆回転させる。

これによつてサドル 2上のスライド 3 は一定の周期で Y軸方向に往復動されるとともに、スピンドルへッド 5 はピン 4 を中心に X軸方向に一定の周期で揺動され、これら X軸方向および Y軸方向の各運動の組み合わせにより、カッター 1 1 はクランクシャフトのピン部もしくはジャーナル部の外周面に沿って旋回する。このとき、力ッター 1 1 はカッターモータ一 1 2 の回転により所定方向に回転されているので、前記ピン部もしくはジヤーナル部の外周面はその力ッター 1 1 の切削刃 1 1 aによつて切削加工される。

前記クランクシャフトミラ一の制御部である N C装置にはワークであるクランクシャフトのピン部等の加工径，位相（回転方向の位置），ピンストローク（クランクシャフトの回転中心からの距離），長手方向寸法等のワーク諸元データが入力される。この N C装置においては、これら入力データに基づいてカッター 1 1 の中心が描く円軌跡の径およびその円軌跡の中心位置等に係る加工データが作成され、この加工データに基づいて揺動モータ一 9 ，スライドモータ一等の制御が行われる。

また、前述のようなクランクシャフトミラーを使用してワークの加工を行う際に、加工熱による例えばスピンドルへッド 5 の熱変位に起因してワークの加工精度が悪化したり、あるいは切削工具の摩耗により加工精度が悪化することに鑑みて、本実施例では前記加工データに自動的に熱補正および加工精度補正を加えるシステムを前記 N C装置に組み込むようにしている。すなわち、 N C装置に付設されているメモリ装置には、加工に必要な基本データテーブルのほかに、クランクシャフトミラ一の所定部位の温度を計測して得られる測温データに対応して、実験により得られるカッター 1 1 の中心が描く円軌跡の径およびその円軌跡の中心位置等に係る補正データを含む熱補正データテーブルが記憶されており、さらに切削工具の摩耗に伴い加工すべきピンジャーナル等の外径，位相，ピンスト口ーク，長手方向寸法等の補正を行うための補正データを含む機械固有の加工精度補正データテーブルが記憶されている。ここで、熱補正を行うために用いる前記測温データとしては、第 3 図に示されているように、先端が軸受け 1 0 の周縁部近傍に位置するようにスピンドルへッド 5 に取り付けられている測温計 1 6からの検出データとするのが好適である。

本実施例のクランクシャフトミラーにおいて、揺動モータ一 9 , スライドモ一ター等の駆動により例えばクランクシャフ卜のピン部等の加工を行う際、切削条件等の入力データに基づいて前記基本デ一夕テーブルが参照されて、カッター 1 1 の中心が描く円軌跡の径およびその円軌跡の中心位置等に係る基本加工データが作成され、この基本加工データに基づいて前記揺動モーター 9等が制御される。また、前述のような加工中における機械本体の温度上昇は、この機械本体の代表的な温度として軸受け 1 0 の周縁部近傍の温度が測温計 1 6 により計測され、この測温計 1 6 の検出データが N C装置に入力される。また、切削工具の摩耗等に係る他のデータも同様にして N C装置に入力される。そして、 N C装置では、これら入力デ一夕に基づき、測温データに対応する温度補正データが熱補正デ一タテーブルから演算されるとともに、切削工具の摩耗等による精度補正データが加工精度補正データテーブルから演算され、こうして得られる温度補正データおよび精度補正データが前記基本加工デ一夕と比較されることにより最終的な補正データが演算される。そして、こうして得られた補正データに基づいて前記揺動モータ一 9等が制御される。

この場合、カッター 1 1 の中心が描く円軌跡の中心位置に係る補正データについては、第 4 図（ a ) に示されているように、基本デ一夕テーブルから得られる基本加工データとの偏差、すなわちスピンドルへッド 5 のピン 4周りの回転角の偏差△ Xとスライド 3 の摺動方向の偏差△ Yが求められ、一方カッター 1 1 の中心が描く円軌跡の径に係る補正データについては、第 4 図（ b ) に示されているように、前記基本加工データに対する拡大もしくは縮小の倍率 R = D 1 Z Dが求められる。なお、第 4 図に示されている円は、加工に際してカッター 1 1 の中心が描く円軌跡であり、実線は基本加工デ一夕を、二点鎖線は補正データをそれぞれ示し、また P， P ' は各データに対応するクランクシャフト（ワーク）のピン部の中心を示している。

本実施例によれば、機械の熱変位や切削工具の摩耗等に対する加ェ精度の補正が、補正データの基本加工データに対する偏差および倍率の演算により行われているので、カッター 1 1 の中心が描く新たな円軌跡の全周の座標値を再計算しなくても、迅速かつ高精度に補正を実行することができる。

なお、前記実施例のクラクシャフトミラーにおいては、ピンを中心とするスピンドルへッドの X軸方向の揺動運動と Y軸方向の往復運動との組み合わせによりワークが加工されるものとしたが、本発明はスピンドルへッド全体の縦方向の往復運動と Y軸方向の往復運動との組み合わせによりワークを加工するクランクシャフトミラーについても適用できるのは言うまでもない。

前記実施例では、内刃フライスカッター 1 1 の軸受け 1 0 の周縁部近傍の温度を機械本体の代表的な温度としたものを説明したが、クランクシャフトミラ一の他の部位の温度の測定により測温データを得るようにしてもよい。

以上に説明したように、本発明は、種々に変更可能なことは明らかである。このような変更は本発明の精神および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭な全てのそのような変形、変更は、請求の範囲に含まれるものである。産業上の利用可能性

本発明のクランクシャフトミラ一の制御装置によれば、機械の熱変位に対する加工精度の補正を自動的にかつ迅速に行うことができる。その場合、前記温度補正データを得るための温度検出部位を、内刃フライスカッターの軸受部近傍に設定することで、加工精度に悪影響を及ぼす加工熱の変動をより正確に把握することができ、高精度の補正を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 内刃フライスカッターを有するスピンドルへッドの上下運動と水平運動との組み合わせにより前記内刃フライスカッターを円運動させて、両端部が固定支持されるワークを切削加工するクランクシャフトミラーの制御装置であって、

( a ) 入力される加工データに基づいて前記ワークの基本加工データを設定する基本加工データ設定手段、

( e ) この温度補正データ演算手段により演算される温度補正デー夕に基づいて前記基本加工データ設定手段により設定される前記ヮークの基本加工データを補正する加工データ補正手段

を備えることを特徴とするクランクシャフトミラーの制御装置。

2 . 前記基本加工データは、前記内刃フライスカッターの中心が描く円軌跡の径とその円軌跡の中心位置とに係るデータであることを特徴とする請求項 1 に記載のクランクシャフトミラ一の制御装置。

3 . 前記温度補正データ演算手段は、前記内刃フライスカッターの中心が描く円軌跡の径に係る温度補正データを前記基本加工デー夕に対する倍率を算出することにより演算することを特徴とする請求項 2 に記載のクランクシャフトミラーの制御装置。

4 . 前記温度補正データ演算手段は、前記内刃フライスカッターの中心が描く円軌跡の中心位置に係る温度補正データを前記基本加ェデータに対する偏差を算出することにより演算することを特徴とする請求項 2 に記載のクランクシャフトミラーの制御装置。

5 . 前記温度検出手段は、前記内刃フライスカッターの軸受部近傍の温度を検出することを特徴とする請求項 1 乃至 4 のうちのいずれかに記載のクランクシャフトミラーの制御装置。