(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸にクランクシャフトのジャーナルを保持し、前記主軸の軸線回りで旋回するクランクピンの旋回軌跡に沿って砥石台に支承された砥石車をプロフィル創成運動させるためのプロフィルデータに基づき、前記主軸と砥石送り軸を数値制御して前記クランクピンを研削する研削盤において、クーラントを吐出するクーラントノズルと、前記クーラントノズルを砥石車の外周に沿って移動させるクーラントノズル移動手段と、前記クーラントノズル移動手段は前記砥石車が支承される前記砥石台に備えられ、前記クーラントノズルから吐出されるクーラントが前記砥石車とクランクピンの接触点に供給されるように前記プロフィルデータによる砥石車のプロフィル創成運動に同期して前記クーラントノズル移動手段を制御する揺動制御手段を備えたことを特徴とする研削盤のクーラント供給装置。
【請求項２】
一端が前記クーラントノズルを保持し他端が前記砥石車の回転軸線上に回転可能に取付けられた揺動アームと、この揺動アームを揺動させる駆動手段とで前記クーラントノズル移動手段を構成したことを特徴とする請求項１記載の研削盤のクーラント供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、クランクシャフトのクランクピンを研削する研削盤において、砥石車とクランクピンの接触点にクーラントを供給するクーラント供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、研削盤においては、工作物と砥石車の接触点（研削点）にクーラントを供給し、研削による熱の発生及び切粉の除去を行うことで、工作物の研削焼け等を防止するようにしていた。
円筒研削を行うとき、前述の接触点は砥石車の固定位置となり、クーラントを供給するクーラントノズルも、この固定位置にクーラントを供給するだけでよいため、固定となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開昭５３−１１５９８６号に開示されるように、クランクシャフトのジャーナルを主軸に保持し、この主軸上でジャーナルを回転させたときに主軸軸線回りで旋回するクランクピンの旋回軌跡に沿って、主軸軸線と交差する方向に砥石車を送り制御して研削加工する場合、砥石車とクランクピンの接触点、つまり研削点が砥石車の外周に沿って移動することになる。
【０００４】
このため、従来のように固定位置にクーラントを供給するだけでは、クーラントが十分に研削点に供給されず、研削焼け等を発生させる恐れがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、研削点が移動しても常に研削点へ確実にクーラントを供給できるようにしたもので、請求項１の発明は、クーラントを吐出するクーラントノズルと、前記クーラントノズルを砥石車の外周に沿って移動させるクーラントノズル移動手段と、前記クーラントノズル移動手段は前記砥石車が支承される前記砥石台に備えられ、前記クーラントノズルから吐出されるクーラントが前記砥石車とクランクピンの接触点に供給されるように前記プロフィルデータによる砥石車のプロフィル創成運動に同期して前記クーラントノズル移動手段を制御する揺動制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、一端がクーラントノズルを保持し他端が砥石車の回転軸線上に回転可能に取付けられた揺動アームと、この揺動アームを揺動させる駆動手段とでクーラントノズル移動手段を構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施例の形態】
以下、本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明する。図１は数値制御研削盤を示した構成図である。１０は数値制御研削盤のベッドで、このベッド１０上には、テーブル１１が主軸軸線に平行なＺ軸方向に摺動可能に配設されている。テーブル１１上には、主軸１３を軸架した主軸台１２が配設され、その主軸１３はサーボモータ１４により回転される。また、テーブル１１上の右端には心押台１５が載置され、心押台１５のセンタ１６と主軸１３のセンタ１７とによってジャナールＪおよびクランクピンＰから成るクランクシャフトＷが挟持されている。工作物Ｗは、主軸１３に突設された位置決めピン１８に嵌合し、工作物Ｗの回転位相は主軸１３の回転位相に一致している。
【０００８】
ベッド１０の後方には、工具送り軸（Ｘ軸）に沿って進退可能な砥石台２０が案内され、砥石台２０には、モータ２１によって回転駆動される砥石車Ｇが支承されている。この砥石台２０は、図略の送り螺子を介してサーボモータ２３に連結され、サーボモータ２３の正逆転により前進後退される。
砥石車Ｇの外周には、砥石カバー２４が取付られ、この砥石カバー２４上には、後述するクーラントノズル２５を移動するためのサーボモータ２６が取付けられている。
【０００９】
クーラントノズル２５は揺動アーム２７の一端に結合され、このクーラントノズル２５にはポンプ２９からクーラントが供給される。
揺動アーム２７の他端は、砥石カバー２４の砥石車Ｇの回転軸線Ｏ上に回転自在に取付けられている。この揺動アーム２７を揺動させることにより、一端に取り付けられたクーラントノズル２５が砥石車Ｇの外径に沿って移動する。
【００１０】
なお、この揺動アーム２７の回転中心からクーラントノズル２５の取付け位置までの長さを適宜調整することにより、砥石車Ｇの径の変化に対応することが可能である。
前記サーボモータ２６の回転軸には、第１アーム２８ａの一端が揺動可能に結合され、この第１アーム２８ａの他端には、第２アーム２８ｂが揺動可能に結合されている。
【００１１】
第２アーム２８ｂの他端は、揺動アーム２７の略中央に形成された長穴２７ａを介して揺動アーム２７に揺動可能に固定結合されている。
長穴２７ａは、揺動アーム２７上の第２アーム２８ｂの結合位置を移動可能とするもので、この揺動アーム２７上の第２アーム２８ｂの結合位置を移動させることにより、クラントノズル２５の揺動量を適宜調整することができる。
【００１２】
第１，第２アーム２８ａ，２８ｂは、クランク機構２８を構成しており、サーボモータ２６が回転することにより、揺動アーム２７が砥石車Ｇの回転軸線Ｏを支点として旋回し、揺動アーム２７の一端に取り付けられたクーラントノズル２５が砥石車Ｇの外周に沿って砥石車Ｇの外周と一定距離を保ちながら移動する。ドライブユニット４０、４１は、図３に示すように数値制御装置３０から指令値を入力し、それぞれサーボモータ２３、１４を駆動する回路である。ドライブユニット４０は、図３に図示するように数値制御装置３０から指令値とロータリエンコーダ５２からの帰還信号を入力する偏差カウンタ４０１と、その出力をＤＡ変換するＤＡ変換器４０２と、その出力に速度ジェネレータ５３の出力を減算して増幅してサーボモータに駆動電圧を印加する増幅器４０３とからなる。なお、ドライブユニット４１については構成が同様であるので説明を省略する。
【００１３】
また、ドライブユニット４２は、数値制御装置３０から指令値を入力し、サーボモータ２６を駆動する回路であり、数値制御装置３０からの指令値をＤＡ変換するＤＡ変換器４２１と、その出力を増幅しサーボモータ２６に駆動電圧を印加する増幅器４２２とからなる。
数値制御装置３０は主としてサーボモータ２３、１４、２６の回転を数値制御し、工作物Ｗの研削加工を制御する装置である。その数値制御装置３０には、制御データ等の入力を行うキーボード４３と、各種の情報を表示するＣＲＴ表示装置４４と、各種の制御信号を出力する制御盤４５が接続されている。
【００１４】
数値制御装置３０は、図３に示すように、研削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と、制御プログラムを記憶したＲＯＭ３３と、入力データ等を記憶するＲＡＭ３２と、入出力インタフェース３４とで主として構成されている。ＲＡＭ３２上には、ＮＣデータを記憶するＮＣデータ領域３２１と、クランクピンの旋回軌跡から決定されるプロフィルデータを記憶するプロフィルデータ領域３２２が設けられている。その他、各種のモードを設定する送りモード設定領域３２４、工作物モード設定領域３２６が設けられている。
【００１５】
前記プロフィルデータ領域３２２には、図４に示すように主軸１３の単位角度毎に砥石車１３の位置と、クーラントノズル２５の先端位置を決定するサーボモータ２５の回転角度位置を１ブロックとし、ジャーナル一周分のデータがプロフィルデータとして記憶されている。
数値制御装置３０は、その他サーボモータ２３、１４の駆動系とし、ドライブＣＰＵ３６とＲＡＭ３５が設けられている。ＲＡＭ３５は、メインＣＰＵ３１から砥石車Ｇの位置決めデータを入力する記憶装置である。ドライブＣＰＵ３６は、主軸１３と砥石台２０を数値制御し、スローアップ、スローダウン、目標点の補間等の演算を行い、補間点の位置決めデータを一定周期で出力する装置である。
【００１６】
次に作用を説明する。
ＲＡＭ３２には、加工サイクルデータを含むＮＣデータが記憶されており、その加工サイクルデータが図５に示されている。制御盤４５のボタン４５２が押下されると、加工サイクルデータが起動される。このＮＣデータは、ＣＰＵ３１により図６のフローチャートに示す手順に従って解読される。
【００１７】
ステップ１００でＮＣデータは１ブロック読出され、次のステップ１０２でデータエンドか否かが判定される。データエンドの場合には、本プログラムは終了される。データエンドでない場合には、ステップ１０４以下へ移行し、命令語のコード判定が行われる。ステップ１０４で命令語がＧコードであると判定された場合には、さらに詳細な命令コードを判定するため、ＣＰＵの処理はステップ１０６へ移行する。
【００１８】
ステップ１０６〜１１２で、命令コードに応じてモードが設定が行われる。ステップ１０６でＧ０１コードと判定されたときは、ステップ１０８で送りモード設定領域３２３にフラグがセットされ、送りモードは研削送りモードに設定される。また、ステップ１１０でＧ５１コードと判定されたときは、ステップ１１２で工作物モード設定領域３２４にフラグがセットされ、工作物モードはピン研削モードに設定される。
【００１９】
上記のモード設定が完了すると、ステップ１１４に移行し、Ｍコードの有無が判定される。ステップ１１４で読み出したブロックにＭコード有りと判定されると、ステップ１１６へ移行しＭコードがＭ０８コードであるか否かが判定される。Ｍ０８コードであればステップ１１８に移行し、ポンプ２９が駆動され、クーラントノズル２５からクーラントが吐出される。
【００２０】
ステップ１１６でＭ０８コードなしと判定されると、ステップ１２０に移行してＭ０９コードであるか否かが判定される。
ここでＭ０９コードであれば、ステップ１２２に移行してポンプ２９が停止され、クーラントノズル２５からクーラントの供給が停止され、ステップ１２４に移行する。また、Ｍ０９コードでなければ、ステップ１２４に移行する。
【００２１】
ステップ１２４で読出しブロックにＸコード有りと判定されると、ステップ１３６へ移行し、モード設定がピン研削モードかつ研削送りモード（以下、「ピン・研削モード」という）か否かが判定される。ピン・研削モードのときには、ステップ１２８でピン創成のための分配処理が行われる。一方、ピン・研削モードでないときは、ステップ１３０で通常の主軸の回転と同期しない分配処理が行われる。
【００２２】
＜加工処理＞
制御盤４５のボタン４５２が押下されると、図５に示す加工サイクルデータが図６のフローチャートに従って１ブロックずつ解読される。まず、図略のブロックにより、砥石車Ｇが回転されて砥石台２０が所定位置まで早送り前進されるとともに、テーブル１１の移動されて研削加工を行うクランクピンＰが砥石車Ｇと対向する位置に割り出される。
【００２３】
次にブロックＮ０１０のＧ５１コードにより、工作物モードがピン研削モードに設定され、使用されるプロフィルデータが番号Ｐ１２３４で指定される。次のブロックのＮ０２０のＭＯ８コードにより、クーラントの供給が開始される。
ブロックＮ０３０のＧ０１コードにより研削送りモードに設定され、Ｘコードの存在によりＸ−０．１だけピン研削の処理が行われる。Ｆコードは主軸１回転当たりの研削量を、Ｒコードは主軸１回転当たりの研削速度を示している。Ｓコードは主軸の回転速度を表している。
【００２４】
図５のＮＣデータでは、ＦコードとＲコードの指定数値が等しいため、主軸の回転に対し連続的に一定速度で切り込むことを指令している。
プロフィル創成は図７のフローチャートに従って実行される。まず、ステップ２００で、与えられたＦコードから主軸の単位回転角０．５°ごとの切込量が演算される。次にステップ２０２において、主軸の指令角の原点に対するプロフィルデータが記憶されているアドレスの先頭アドレスが、読出しアドレスＩの初期値として設定される。次にステップ２０４でドライブＣＰＵ３６から出力完了信号を入力し、前サイクルでの出力が完了したか否かが判定され、完了したと判定されれば、ステップ２０６へ移行してプロフィルデータＤ（Ｉ）が読み出され、ステップ２０８で主軸１回転当たりの切り込みが完了したか否かが判定される。この判定はＦコードにより指定された数値データで行われる。この場合には、０．１ｍｍ分の切り込みが行われたか否かで判定される。主軸１回転当たりの切り込みが完了していないときには、ステップ２１０で、読み出されたプロフィルデータＤ（Ｉ）に単位角当たりの切込量が加算されて移動量データが生成され、ステップ２１２で、その移動量データと速度データを組みとする位置決めデータがドライブユニット４０に出力され、砥石台２０が移動される。また、これと同時に対応する主軸１３の回転角度およびサーボモータ２６の回転角度がそれぞれドライブユニット４０，４１に出力される。
【００２５】
なお、主軸１回転当たりの切り込みが完了しているときは、ステップ２１３で読み出された実行プロフィルデータＤ（Ｉ）が、そのまま砥石台の移動量データとされる。
次にステップ２１４で、読出しアドレスＩが実行プロフィルデータの終端アドレスＩｍａｘ以上か否かが判定される。Ｉ≧Ｉｍａｘのとき、ステップ２１６で読出しアドレスＩは、テーブルの先頭に戻すため初期値に設定され、そうでないときは、ステップ２１８で読出しアドレスＩが１だけ更新され、ステップ２２０へ移行して全切り込みが完了したか否かが判定される。
【００２６】
この判定は、Ｘコードにより指定された数値データから判定される。全切り込みが未完了のときは、ステップ２０４へ移行し、次の制御サイクルへ進む。一方、全切り込みが終了した場合には、ブロックＮＯ３０で指令されたピン研削の処理が終了され、ブロックＮＯ４０で指令されるＭ０９コードによりクラーントの供給が停止した後、図略のブロックにより砥石台が所定位置まで早送り後退される。
【００２７】
以上のように主軸１３回転に同期して砥石台２０を移動させることで、図８の（ａ）〜（ｄ）に示すように主軸軸心回りで旋回するクランクピンを研削することができる。
さらに砥石車Ｇの移動に同期してクーラントノズルが移動し、常にクランクピンと砥石車Ｇの接触点に確実にクーラントを供給し、砥石車Ｇ及びクランクピンＰの冷却と切粉の除去を行うことで、クランクピンＰの研削焼けや加工不良を防止することができる。
【００２８】
また、上記実施例では揺動アーム２７を移動するのに、第１，第２アーム２８ａ，２８ｂにより構成されるクランク機構２８を用いて、サーボモータの回転運動を直線運動に変換していたが、これに限られるものでなく、油圧シリンダ等のシリンダ装置やリニヤモータなどの直線運動をする駆動源を用いて揺動アーム２７を移動してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明は、クランクピンの旋回軌跡に沿って砥石車をプロフィル創成運動させるためのプロフィルデータに基づいてクーラントノズルを移動し、クーラントを砥石車とクランクピンの接触点に供給するようにしたので、常に砥石車とクランクピンの接触点にクーラントを供給でき、研削焼け等の発生を防止できる効果がある。
【００３０】
また、請求項２の発明は、砥石車の回転軸線上で旋回する揺動アームの先端にクーラントノズルを取り付けたので、クーラントノズルが砥石車の外周に沿った軌跡を描かせることができる。これによりクーラントノズルと砥石車外周の距離を一定にでき、さらに安定したクーラントを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる数値制御研削盤の構成図
【図２】本発明の実施の形態にかかる数値制御研削盤の構成図
【図３】数値制御装置の電気的構成を示したブロックダイヤグラム
【図４】プロフィルデータの一部を示す図
【図５】加工サイクルデータの一部を示す図
【図６】ＣＰＵの処理手順を示したフローチャート図
【図７】ＣＰＵの処理手順を示したフローチャート図
【図８】砥石台の移動とクーラントノズルの移動を示す動作説明図
【符号の説明】
１０      ベッド
１１      テーブル
１３      主軸
１４      サーボモータ
１５      心押台
２０      砥石台
２５      クーラントノズル
２６      サーボモータ
３０      数値制御装置
Ｇ      砥石車
Ｗ      工作物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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