(57)【要約】  精度の高い両頭平面研削加工を行うことができる研削装置を提供する。ロータリ式圧縮機を構成するシリンダ及びピストンを両頭研削加工する研削装置であって、同一の回転軸心上に間隔を開けて対向に配置された１対の回転砥石と、１対の回転砥石間に挿入されるキャリアプレートと、キャリアプレートを回転させる回転機構と、回転砥石及び回転機構の動作を制御する制御部と、を備え、キャリアプレートには、シリンダ又はピストンを保持するポケットが設けられており、制御部は、回転機構によりキャリアプレートを回転させてポケットに保持したシリンダ及びピストンを交互に回転砥石で両頭研削加工する制御を行う。
2017126107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリ式圧縮機を構成するシリンダ及びピストンを両頭研削加工する研削装置であって、
同一の回転軸心上に間隔を開けて対向に配置された１対の回転砥石と、前記１対の回転砥石間に挿入されるキャリアプレートと、前記キャリアプレートを回転させる回転機構と、前記回転砥石及び前記回転機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記キャリアプレートには、前記シリンダ又は前記ピストンを保持するポケットが設けられており、
前記制御部は、前記回転機構により前記キャリアプレートを回転させて前記ポケットに保持した前記シリンダ及び前記ピストンを交互に前記回転砥石で両頭研削加工する制御を行う、研削装置。
【請求項２】
前記シリンダ又は前記ピストンの加工中の研削負荷により生じる振動を検知する振動検知手段を備え、
前記制御部は、前記振動検知手段の検知値に基づいて前記回転砥石の動作を制御する、請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
前記シリンダ又は前記ピストンの研削負荷に対する変動を検知する変動検知手段を備え、
前記制御部は、前記変動検知手段の検知値に基づいて前記回転砥石の動作を制御する、請求項１又は２に記載の研削装置。
【請求項４】
前記制御部は、回転砥石の研削送り速度がＶ０であると設定されている場合であって、前記シリンダ及び前記ピストンの材質の快削性の定数化をＡ１とし、研削する面積がＡｓである場合に、研削送り速度Ｖ０を、最適研削送り速度Ｖ＝Ａ１×Ｖ０÷Ａｓに切り替える制御を行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精度の高い両頭平面研削加工を行うことができる、研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下に配置された１対の回転砥石と、該回転砥石間に挿入されるキャリアプレートとを備えた研削装置を使用して、キャリアプレートに設置したワークの両端面を同時に上下の回転砥石で平面研削する両頭平面研削加工が知られている。例えば図６に示したロータリ式圧縮機１１を構成する組となるシリンダ３とピストン４を両頭平面研削加工する場合、それぞれ個別の加工ラインに設置された研削装置で研削加工が行われていた。そのため、研削加工後にシリンダ３とピストン４の厚みをそれぞれ個別に計測し、その計測データに基づきフィードバック補正してＮＣ制御にて砥石の切込量を調整し、所定の厚み寸法を維持していた。
しかし、設備筐体が外気やクーラントの影響で熱膨張又は熱変位することや、両頭平面研削装置を構成する回転砥石の切れ味が加工中に変化することで、研削加工したシリンダ３とピストン４の厚みの差にばらつきが生じる問題があり、圧縮機の漏れ損失の懸念が高まる虞があった。シリンダ３とピストン４を組み合わせる嵌合作業を行っているものの、シリンダ３とピストン４の厚みの差は、ばらつき巾で４μｍ程度生じていた。【０００３】
例えば下記特許文献１に開示された両頭平面研削盤のワークキャリア装置では、１対の回転砥石間に出入り自在なキャリヤ板に、ポケットを有する１対の回転ホルダーを回転自在に配置した構成である。１対の回転ホルダーは、キャリヤ板内で同時に研削可能な範囲内に配置され、各回転ホルダーの外周ギヤにそれぞれ中間伝動ギヤを噛み合わせ、各中間伝動ギヤを単一の駆動モータに噛み合わせて構成されている。つまり、１つの駆動モータにより１対の回転ホルダーを回転駆動させ、回転ホルダーに保持した２以上のワークを同時に両頭研削加工することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７１８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１は、２種類の部品を同一装置で同時に研削する構成であって、ワークの厚さ寸法を確認しながら交互に研削する構成ではない。そのため、研削加工したシリンダとピストンの厚みの差にばらつきが生じ、組立工程における部品の嵌合作業が必要となる場合がある。【０００６】
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、特にロータリ式圧縮機を構成するシリンダとピストンを両頭平面研削するに際し、精度の高い研削加工を行うことができ、研削加工したシリンダとピストンの厚みの差のばらつき巾を抑えることができる研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する手段として、本発明に係る研削装置は、ロータリ式圧縮機を構成するシリンダ及びピストンを両頭研削加工する研削装置であって、同一の回転軸心上に間隔を開けて対向に配置された１対の回転砥石と、前記１対の回転砥石間に挿入されるキャリアプレートと、前記キャリアプレートを回転させる回転機構と、前記回転砥石及び前記回転機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記キャリアプレートには、前記シリンダ又は前記ピストンを保持するポケットが設けられており、前記制御部は、前記回転機構により前記キャリアプレートを回転させて前記ポケットに保持した前記シリンダ及び前記ピストンを交互に前記回転砥石で両頭研削加工する制御を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る研削装置は、同一装置において、キャリアプレートを回転させてポケットに保持したシリンダとピストンを交互に両頭研削加工できるので、たとえ設備筐体が外気やクーラントの影響で熱膨張又は熱変位したり、回転砥石の切れ味が加工中に変化したりしても、シリンダとピストンの厚みの差のばらつき巾を抑えることができる。
また、シリンダ及びピストンの加工毎にキャリアプレートを回転させて加工位置へシリンダ及びピストンの供給、排出を交互に繰り返すので、例えばシリンダを研削している間にピストンの厚みを測定でき、回転砥石の研削送りを微調整しながら研削することができる。
つまり、本発明に係る研削装置は、精度の高い研削加工を行うことができるので、従来必要であった嵌合作業を廃止して製造効率を高めることができ、更に圧縮機の漏れ損失を低減させて安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る研削装置の要部を概略的に示した拡大斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る研削装置の制御ブロック図である。
【図３】（Ａ）はこの発明に係る研削装置で加工したシリンダ及びピストンの加工寸法誤差の経時変化を示したグラフであり、（Ｂ）は加工寸法誤差の分布を示したグラフである。
【図４】この発明の実施の形態２に係る研削装置の要部を概略的に示した拡大斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る研削装置の要部を概略的に示した拡大斜視図である。
【図６】ロータリ式圧縮機の構成の一例を概略的に示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
次に、本発明に係る研削装置の実施の形態１を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る研削装置の要部を概略的に示した拡大斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る研削装置の制御ブロック図である。
【００１１】
実施の形態１の研削装置１００は、図１に示したように、ロータリ式圧縮機１１（図６を参照）に使用されるシリンダ３とピストン４を両頭平面研削するに際し、シリンダ３及びピストン４の厚みの差のばらつき巾を、例えば２μｍ以内とする高精度の研削を実現するものである。
【００１２】
研削装置１００は、同一の回転軸心上に間隔を開けて対向に配置された上部回転砥石６及び下部回転砥石７と、上部回転砥石６と下部回転砥石７との間に挿入されるキャリアプレート１と、キャリアプレート１を回転させる回転機構５と、上部回転砥石６、下部回転砥石７及び回転機構５の動作を制御する制御部２０とを備えている。
【００１３】
上部回転砥石６及び下部回転砥石７は、図１に示すように、円環状の砥石面をもつカップ型で構成されている。上部回転砥石６は、モータ等の回転駆動を備えた上部主軸ヘッド６０によって、回転可能に取り付けられている。また、下部回転砥石７は、モータ等の回転駆動を備えた下部主軸ヘッド７０によって、回転可能に取り付けられている。なお、詳細に図示することは省略したが、上部主軸ヘッド６０は、上下方向の送り機構を備えたコラムによって、上下移動可能に支持されている。一方、下部主軸ヘッド７０は、コラムに固定されて組み付けられている。回転駆動及び上下方向の送り機構は制御部２０によって制御される。
上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転方向は、回転駆動によって同一向き又は異なる向きに回転可能である。また、上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転方向、回転速度及び研削送り速度は、シリンダ３及びピストン４の種類や厚みによって、適宜変更される。
【００１４】
キャリアプレート１は、平面的に見て横長円形状であり、上部回転砥石６と下部回転砥石７との間に設けられた空間に挿入される程度の厚さで構成されている。なお、キャリアプレート１の形状は、図示した実施の形態に限定されず、実施状況を勘案して適宜変更可能である。
【００１５】
キャリアプレート１の上面には、図１に示すように、シリンダ３及びピストン４をそれぞれ保持する円形状のポケット２ａ、２ｂが、キャリアプレート１を平面的に見て、回転機構５の回転軸５ａを中心として対称な配置で２つ設けられている。２つのポケット２ａ、２ｂのうち、一方のポケット２ａにはシリンダ３が取り付けられ、他方のポケット２ｂにはピストン４が取り付けられている。
なお、詳細に図示することは省略するが、各ポケット２ａ、２ｂはそれぞれ中心軸を回転軸として自転可能に構成され、各ポケット２ａ、２ｂに取り付けたシリンダ３又はピストン４を回転させることができる。
【００１６】
キャリアプレート１は、キャリアプレート１の中心部に配置される回転機構５の回転軸５ａの上端部に固定されており、回転モータ（図示することは省略）の作動により回転軸５ａと一体に回転される。そして、キャリアプレート１の回転に伴い、各ポケット２ａ、２ｂを上部回転砥石６と下部回転砥石７の間の加工位置と、この位置から１８０度回転した交換位置とに交互に配置できる。つまり、一方のポケット２ａに取り付けられたシリンダ３を研削中に、ポケット２ｂに取り付けたピストン４の厚み寸法を計測したり、或いはピストン４を取り替えたりすることができる。
【００１７】
制御部２０は、コントローラであり、例えば上部主軸ヘッド６０に内蔵されている。制御部２０は、ＣＰＵと、各種データを記憶するＲＡＭと、上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転方向、回転速度、及び上部回転砥石６の研削送り速度、キャリアプレート１の回転機構５の制御等を行うためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（何れも図示せず）とを備えている。制御部２０は、ＲＯＭ内のプログラムに従って上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転方向、回転速度、及び上部回転砥石６の切削送り速度等を適宜制御する。
なお、制御部２０は、上部回転砥石６の研削送り速度がＶ０であると設定されている場合であって、シリンダ３及びピストン４の材質の快削性の定数化をＡ１とし、研削する面積がＡｓである場合に、研削送り速度Ｖ０を、最適研削送り速度Ｖ＝Ａ１×Ｖ０÷Ａｓに切り替える制御を行うことが好ましい。Ａ１は、例えば基準となるワークを１０００個加工した際の砥石の摩耗量Ｈ０と、対象となる素材ワークを同様に１０００個加工した際の砥石の摩耗量Ｈ１の比で算出される。
【００１８】
制御部２０は、図２に示すように、入力側に、振動検知手段として加速度センサ８と、変動検知手段として電流センサ９が接続されている。そして、出力側には、上部回転砥石６の駆動機構、下部回転砥石７の駆動機構、及びキャリアプレート１の回転機構５が接続されている。
【００１９】
加速度センサ８は、上部回転砥石６を回転させている回転駆動（モータ等）に取り付けられており、シリンダ３及びピストン４の加工中の研削負荷により生じる振動を検知する。
電流センサ９は、上部回転砥石６を回転させる回転駆動（モータ等）の動力線に取り付けられており、シリンダ３及びピストン４の研削負荷に対する変動を検知する。
加速度センサ８及び電流センサ９から信号を検知した制御部２０は、検知した検知値に基づいて上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転方向、回転速度、及び上部回転砥石６の研削送り速度を制御している。
【００２０】
次に、研削装置１００の研削動作について簡潔に説明する。
先ず、研削加工前のシリンダ３及びピストン４の厚みを、例えばプリゲージで計測し、両端面研削で削る取代を算出する。そして、算出した結果に基づき、ＮＣ制御にて上部回転砥石６の加工開始位置を調整し、研削負荷を制御する。
【００２１】
次に、キャリアプレート１の２つのポケット２ａ、２ｂにそれぞれ取り付けたシリンダ３とピストン４の研削加工を行う。研削装置１００は、前記算出したデータに基づき、例えばシリンダ３から両頭平面研削を行う。研削作業は、制御部２０で、上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転方向、回転速度を調整し、かつ上部回転砥石６の切削送り速度を調整しつつ行われる。このとき、シリンダ３は、自転するポケット２ａによって回転している。
【００２２】
なお、制御部２０は、研削加工中に、加速度センサ８が検知した研削負荷により生じる振動、及び電流センサ９が検知した研削負荷に対する変動に基づいて上部回転砥石６、下部回転砥石７の回転速度、回転方向を調整すると共に、上部回転砥石６の研削送り速度の調整を行う。
【００２３】
次に、制御部２０は、シリンダ３の研削加工が終了すると、上部回転砥石６を上方へ移動させ、回転機構５によりキャリアプレート１を１８０度回転させて、加工位置へピストン４を取り付けたポケット２ｂを供給する。そして、上部回転砥石６と下部回転砥石７とでピストン４の研削加工を行う。
研削加工が一旦終了し、加工位置から排出されたシリンダ３は、例えばポストゲージ１０で計測され、上部回転砥石６及び下部回転砥石７の摩耗や熱変位の影響で寸法にばらつきがある場合には、フィードバック補正制御し、ピストン４の研削加工終了後に、再び研削加工が行われる。こうして、シリンダ３とピストン４の厚みを計測しつつ交互に研削加工を行う。
【００２４】
ここで、本発明の研削装置を使用してシリンダ３及びピストン４の研削加工を行った結果を図３に示す。図３（Ａ）は、この発明に係る研削装置で加工したシリンダ３及びピストン４の加工寸法誤差の経時変化を示したグラフであり、図３（Ｂ）は加工寸法誤差の分布を示したグラフである。
図３（Ａ）において、縦軸は加工寸法の誤差、横軸は研削加工を行った時刻を示している。図３（Ａ）に示すように、シリンダ３とピストン４の加工寸法誤差の波形がほぼ一致している。そのため、図３（Ｂ）に示すように、各時刻で研削加工したシリンダ３とピストン４をセットで組立供給することで、シリンダ３とピストン４の厚みの差のばらつき巾を抑えることができる。
【００２５】
したがって、実施の形態１の研削装置は、同一装置において、キャリアプレート１を回転させて各ポケット２ａ、２ｂで保持したシリンダ３とピストン４を交互で両頭研削加工できるので、たとえ設備筐体が外気やクーラントの影響で熱膨張又は熱変位したり、上部回転砥石６及び下部回転砥石７の切れ味が加工中に変化しても、シリンダ３とピストン４の厚みの差のばらつき巾を抑えることができる。
また、シリンダ３とピストン４の加工毎にキャリアプレート１を回転させて加工位置へシリンダ３とピストン４の供給、排出を交互に繰り返すので、例えばシリンダ３を研削している間にピストン４の厚みを測定でき、上部回転砥石６の研削送りを微調整しながら研削加工を行うことができる。
その結果、精度の高い研削加工を行うことができるので、従来必要であった嵌合作業を廃止して製造効率を高めることができ、更に圧縮機の漏れ損失を低減させて安定化させることができる。
しかも、加速度センサ８及び電流センサ９で計測した情報に基づいて上部回転砥石６及び下部回転砥石７の動作を制御することで、シリンダ３及びピストン４の研削面積及び除去加工される体積の変化、材質の硬さの違いに柔軟に対応させることができるので、より高精度の研削加工を行える。
【００２６】
なお、両端面研削で削る取代を２０μｍ以内にすることで、圧縮機として有害なバリは発生せず、後工程でバリ取り作業を廃止することができる。つまり、バリ取り作業で発生するエッジ部でのダレや凹みを防ぐことができるので、圧縮機の漏れ損失の低減に効果的である。
【００２７】
実施の形態２．
次に、本発明に係る研削装置の実施の形態２を図４及び図５に基づいて説明する。
図４及び図５は、この発明の実施の形態２に係る研削装置の要部を概略的に示した拡大斜視図である。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の箇所については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２８】
実施の形態２の研削装置１００は、キャリアプレート１が、平面的に見て円形状を成し、上部回転砥石６と下部回転砥石７との間に挿入される程度の厚さで構成されている。キャリアプレート１の上面には、シリンダ３とピストン４を保持する円形状のポケット２ａ〜２ｄが、キャリアプレート１を平面的に見て回転機構５の回転軸５ａの周囲に９０度ずつ間隔をあけて４つ設けられている。図４に示す実施の形態２の場合は、一例としてポケット２ａ〜２ｄのうち、ポケット２ａ、２ｃにピストン４が取り付けられ、ポケット２ｂ、２ｄにシリンダ３が取り付けられている。
【００２９】
キャリアプレート１は、回転モータ（図示することは省略）の作動により回転軸５ａと一体に９０度間隔で回転される。キャリアプレート１の回転に伴い、各ポケット２ａ〜２ｄは、上部回転砥石６と下部回転砥石７の間の加工位置と、この位置から９０度回転した交換位置とに配置できる。つまり、ポケット２ａに取り付けられたシリンダ３を研削中に、ポケット２ｂ〜２ｄに取り付けたシリンダ３又はピストン４の厚み寸法を計測したり、或いはシリンダ３又はピストン４を取り替えたりすることができる。
【００３０】
なお、詳細に図示することは省略するが、各ポケット２ａ〜２ｄはそれぞれ中心軸を回転軸として自転可能に構成され、各ポケット２ａ〜２ｄに取り付けたシリンダ３又はピストン４を回転させることができる。
【００３１】
次に、実施の形態２の研削装置１００の研削動作について簡潔に説明する。
先ず、研削加工前のシリンダ３及びピストン４の厚みを、例えばプリゲージで計測し、両端面研削で削る取代を算出する。そして、算出した結果に基づき、ＮＣ制御にて上部回転砥石６の加工開始位置を調整し、研削負荷を制御する。
【００３２】
次に、キャリアプレート１の４つのポケット２ａ〜２ｄにそれぞれ取り付けたシリンダ３とピストン４の研削加工を行う。研削装置１００は、前記算出したデータに基づき、例えばピストン４から両頭平面研削を行う。研削作業は、制御部２０で、上部回転砥石６と下部回転砥石７の回転速度、回転方向を調整し、かつ上部回転砥石６の切削送り速度を調整しつつ行われる。このとき、ピストン４は、自転するポケット２ａによって回転している。
【００３３】
なお、制御部２０は、研削加工中に、加速度センサ８が検知した研削負荷により生じる振動、及び電流センサ９が検知した研削負荷に対する変動に基づいて上部回転砥石６、下部回転砥石７の回転速度、回転方向を調整すると共に、上部回転砥石６の研削送り速度の調整を行う。
【００３４】
次に、制御部２０は、ピストン４の研削加工が終了すると、上部回転砥石６を上方へ移動させ、回転機構５によりキャリアプレート１を９０度回転させて、加工位置へシリンダ３を取り付けたポケット２ｂを供給する。そして、上部回転砥石６と下部回転砥石７とでシリンダ３の研削加工を行う。その後、更にキャリアプレート１を回転させて、ポケット２ｃに取り付けたピストン４の研削加工、ポケット２ｄに取り付けたシリンダ３の研削加工を順に行う。
【００３５】
研削加工が一旦終了し、加工位置から排出されたシリンダ３又はピストン４は、例えばポストゲージ１０で計測され、回転砥石の摩耗や熱変位の影響で寸法にばらつきがある場合には、フィードバック補正制御し、すべてのシリンダ３及びピストン４の研削加工終了後に、再び研削加工が行われる。こうして、シリンダ３とピストン４の厚みを計測しつつ交互に研削加工を行う。
【００３６】
なお、図４に示す実施の形態２では、ポケット２ａ〜２ｄにシリンダ３とピストン４を取り付けた構成を示したが、図５に示すように、ポケット２ａ〜２ｄにシリンダ３のみを取り付けた構成、或いは詳細に図示することは省略したが、ポケット２ａ〜２ｄにピストン４のみを取り付けた構成で実施することもできる。
つまり、図５の場合だと、予め算出したピストン４の厚みに対して、最適な厚みとなるようにシリンダ３の研削加工を行うことができる。その結果、異なる材質や硬さのシリンダ３又はピストン４を加工することがなく、砥石の異常摩耗や目詰まりを防止でき、ドレスインターバルを伸ばすことができるから、生産性を改善することができる。
【００３７】
以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、実施の形態１及び２では、加速度センサ８及び電流センサ９を備えた構成について説明したが、加速度センサ８及び電流センサ９を設置することなく、両頭研削加工を行っても、十分高精度の研削加工を達成できる。また、実施の形態１及び２では、キャリアプレート１にポケットを２つ設けた構成と４つ設けた構成について説明したが、これらの個数に限定されるものでない。つまり、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３８】
１  キャリアプレート、２ａ  ポケット、２ｂ  ポケット、２ｃ  ポケット、２ｄ  ポケット、３  シリンダ、４  ピストン、５  回転機構、５ａ  回転軸、６  上部回転砥石、７  下部回転砥石、８  加速度センサ、９  電流センサ、１０  ポストゲージ、１１  ロータリ式圧縮機、２０  制御部、６０  上部主軸ヘッド、７０  下部主軸ヘッド、１００  研削装置。
【図１】
2017126107.tif 000003
【図２】
2017126107.tif 000004
【図３】
2017126107.tif 000005
【図４】
2017126107.tif 000006
【図５】
2017126107.tif 000007
【図６】
2017126107.tif 000008
【国際調査報告】
2017126107.tif 000009
2017126107.tif 000010
2017126107.tif 000011
2017126107.tif 000012