(57)【要約】【課題】ロータに形成するスリットの精度が高く、しかも、生産性の高いベーンポンプ用ロータの研削方法および研削装置を提供する。【解決手段】ＮＣ加工機１０でロータＲを回転自在に支持する。レーザーデジタル測定機２０によりスリットの下溝Ｒ１の幅よりも広い帯状のレーザー２１を下溝Ｒ１に平行に照射する。該下溝Ｒ１を通過するレーザー２１の通過範囲を測定し、該レーザー２１の通過範囲がレーザー２１の帯状の中央位置になるよう下溝Ｒ１の溝幅の芯を割出す。ロータＲ全周の各下溝Ｒ１の芯を割出した夫々の角度をＮＣデータとして記憶する。該ＮＣデータに基づいて下溝Ｒ１の芯に対して左右同一の削り代でスリットを研削する。【選択図】  図１
2011212830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーンポンプ用ロータに形成された下溝に沿ってベーン収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削方法であって、
ＮＣ加工機に設置されたパルスモータを介してロータを回転自在に支持し、
レーザーデジタル測定機によりスリットの下溝の幅よりも広い帯状のレーザーを下溝に平行に照射し、
該下溝を通過するレーザーの通過範囲を測定して下溝がレーザーの測定幅の中央に位置するようにパルスモータを回転させて下溝の割付角度を割出し各下溝夫々の割付角度をＮＣデータとして記憶し、
該ＮＣデータに基づいて下溝に対して左右同一の削り代でベーン収納用のスリットを研削することを特徴とするベーンポンプ用ロータの研削方法。
【請求項２】
前記ベーンポンプ用ロータの研削方法において、
前記ＮＣ加工機に装着されたコレットチャック装置に前記ロータを回転自在に支持するロータ支持工程と、
該ロータの外周囲に形成された下溝に前記レーザーデジタル測定機のレーザーを照射すると共に、コレットチャック装置に連動する前記パルスモータの回転操作で下溝の割付角度を割出す割出工程と、
ロータ全周の各下溝の芯を割出した夫々の割付角度をＮＣデータとして記憶する角度記憶工程と、
コレットチャック装置をロータごと移動して該ロータの下溝を研削位置まで移動する移動工程と、
研削位置でロータの下溝を前記ＮＣデータに基づいて割付角度に調整した後、該ロータを固定し、前記研削砥石にて前記スリットを研削加工する研削工程と、からなる請求項１記載のベーンポンプ用ロータの研削方法。
【請求項３】
ベーンポンプ用のロータに形成された下溝に沿ってベーン収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削装置であって、
ＮＣ加工機の回転盤上に装着したコレットチャック装置と、
該コレットチャック装置に回転自在に固定されたロータの下溝にレーザーを照射し、該下溝の割付角度を割出すレーザーデジタル測定機と、
コレットチャック装置に連動し、コレットチャック装置に支持したロータを回転させてロータ全周の下溝の割付角度をＮＣデータとしてフィードバックするパルスモータと、
ベッド上に配設され、ロータをコレットチャック装置ごと移動して該ロータを研削位置に設置する回転盤と、
ＮＣデータに基づいて割付角度に調整された下溝に対して左右同一の削り代で研削加工する研削砥石と、を有することを特徴とするベーンポンプ用ロータの研削装置。
【請求項４】
前記回転盤はＮＣ加工機のベッドに設けられ、該回転盤に一対のコレットチャック装置が前後を逆にして平行に装着され、一方のコレットチャック装置の先端にロータを着脱せしめるように設置された着脱装置と、他方のコレットチャック装置の先端に装着されているロータを研削する前記研削砥石とが回転盤を挟んだ両側に配設され、該回転盤が回転することでロータの研削と着脱とを同時に行うように構成された請求項３記載のベーンポンプ用ロータの研削装置。
【請求項５】
前記研削砥石はＣＢＮ砥石を使用し、該研削砥石の研削幅を整える幅ドレス装置と、研削砥石の外周を整える外周ドレスとを備えた請求項３記載のベーンポンプ用ロータの研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用の各種設備や車両のパワーステアリング等に用いられるベーンポンプ用ロータのスリットを研削するのに好適なベーンポンプ用ロータの研削方法および研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ベーンポンプは、略板状のベーンを摺動可能に収納するスリットを放射方向に形成したロータを有するもので、ロータの外側にカムリングを配すると共に、ロータの各スリット内にベーンを装着し、このロータの回転によりポンプ作用を行うものである。すなわち、ロータが回転すると、略板状のベーンは、ロータから半径方向に突出し、この先端がカムリングの内周面を接触しながら摺動する。このとき、カムリングの内周面は、略楕円形状を成しているため、カムリング内周面とロータの外周面とベーンとで囲まれた部屋の容積がロータの回転に伴い拡大、縮小する。そして、この部屋の側面の容積が拡大していく位置に液体の吸込口を設け、容積が縮小していく位置に液体の吐出口を設けることで、ロータの回転によるポンプ作用を行うものである。したがって、ベーンポンプは、車両のパワーステアリング等にとって極めて重要な部品になっている。
【０００３】
特許文献１に記載のベーンポンプのロータは次のように製作されている。すなわち、ロータ素材には、ベーンを収納するスリットの下溝や、スリット底部の丸穴および回転軸に嵌合するスプライン穴が同時に成形される。ここでスリット下溝の溝幅寸法は、後に行うスリット研削加工での取りしろを見込んでスリットの最終寸法より小さな寸法に成形される。そして、この下溝を仕上げ寸法幅の砥石により底部丸穴まで突っ切るように研削加工してスリットを最終寸法に仕上げるものである。
【０００４】
ところが、特許文献１の製造方法では、仕上げ寸法に極めて近い状態の下溝に砥石を挿入してスリットを成形するため、スリットの精度はこの下溝に依存することになり、下溝の角度が正確でない場合は、スリット精度にも誤差が生じることになる。
【０００５】
そこで、当出願人は先に、ロータの中心からの各下溝の角度を画像処理で測定して溝加工する研削方法及び装置を提案している（特許文献２）。この研削方法では、素材の溝幅割付を前工程で画像処理により計測し、その補正値をＮＣインデックスにフィードバックすると共に、ＮＣインデックス上に移動したロータのスリットを研削加工するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３９８７１号公報
【特許文献２】特許第４３２０６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の研削方法及び装置により、従来に比べてスリットの精度を高めることができた。ところが、ロータの下溝を計測した後、補正値をＮＣインデックスにフィードバックし、計測用の回転台からロータを研削用の固定台までロータを移動する工程が必要になるため、下溝測定から研削加工までに多くの時間を要する不都合があった。
【０００８】
しかも、カメラを用いた画像処理では、カメラの解像度や照明の条件などで補正値の精度が影響される。特に、スリットの下溝を計測する際に、レンズに写り込んだ全ての下溝を一度で測定するため、スリットに撮影用の照明を当てたときに、僅か一部にでも乱反射や影等が生じるような場合は、この乱反射した光や影がカメラの測定を妨げる不都合もある。
【０００９】
そこで、本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、ロータに形成するスリットの精度が高く、しかも、下溝の測定からスリットを最終寸法に仕上げるまでの加工時間を短縮することができ、生産性の高いベーンポンプ用ロータの研削方法および研削装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成すべく本発明の第１の手段の研削方法は、ベーンポンプ用ロータＲに形成された下溝Ｒ１に沿ってベーン収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削方法であって、ＮＣ加工機１０に設置されたパルスモータ１２を介してロータＲを回転自在に支持し、レーザーデジタル測定機２０によりスリットの下溝Ｒ１の幅よりも広い帯状のレーザー２１を下溝Ｒ１に平行に照射し、該下溝Ｒ１を通過するレーザー２１の通過範囲を測定して下溝Ｒ１がレーザー２１の測定幅の中央に位置するようにパルスモータ１２を回転させて下溝Ｒ１の割付角度を割出し各下溝Ｒ１夫々の割付角度をＮＣデータとして記憶し、該ＮＣデータに基づいて下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でベーン収納用のスリットを研削する研削方法にある。
【００１１】
第２の手段は、前記ベーンポンプ用ロータの研削方法において、前記ＮＣ加工機１０に装着されたコレットチャック装置３０に前記ロータＲを回転自在に支持するロータ支持工程１００と、該ロータＲの外周囲に形成された下溝Ｒ１に前記レーザーデジタル測定機２０のレーザー２１を照射すると共に、コレットチャック装置３０に連動する前記パルスモータ１２の回転操作で下溝Ｒ１の割付角度を割出す割出工程２００と、ロータＲ全周の各下溝Ｒ１の芯を割出した夫々の割付角度をＮＣデータとして記憶する角度記憶工程３００と、コレットチャック装置３０をロータＲごと移動して該ロータＲの下溝Ｒ１を研削位置まで移動する移動工程４００と、研削位置でロータＲの下溝Ｒ１を前記ＮＣデータに基づいて割付角度に調整した後、該ロータＲを固定し、前記研削砥石１４にて前記スリットを研削加工する研削工程５００と、からなる。
【００１２】
第３の手段は、ベーンポンプ用のロータＲに形成された下溝Ｒ１に沿ってベーン収納用のスリットを研削するベーンポンプ用ロータの研削装置であって、ＮＣ加工機１０の回転盤１３上に装着したコレットチャック装置３０と、該コレットチャック装置３０に回転自在に固定されたロータＲの下溝Ｒ１にレーザー２１を照射し、該下溝Ｒ１の割付角度を割出すレーザーデジタル測定機２０と、コレットチャック装置３０に連動し、コレットチャック装置３０に支持したロータＲを回転させてロータＲ全周の下溝Ｒ１の割付角度をＮＣデータとしてフィードバックするパルスモータ１２と、ベッド１１上に配設され、ロータＲをコレットチャック装置３０ごと移動して該ロータＲを研削位置に設置する回転盤１３と、ＮＣデータに基づいて割付角度に調整された下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代で研削加工する研削砥石１４と、を有する研削装置にある。
【００１３】
第４の手段において、前記回転盤１３はＮＣ加工機１０のベッド１１に設けられ、該回転盤１３に一対のコレットチャック装置３０が前後を逆にして平行に装着され、一方のコレットチャック装置３０の先端にロータＲを着脱せしめるように設置された着脱装置４０と、他方のコレットチャック装置３０の先端に装着されているロータＲを研削する前記研削砥石１４とが回転盤１３を挟んだ両側に配設され、該回転盤１３が回転することでロータＲの研削と着脱とを同時に行うように構成されている。
【００１４】
第５の手段として、前記研削砥石１４はＣＢＮ砥石を使用し、該研削砥石１４の研削幅を整える幅ドレス装置１５と、研削砥石１４の外周を整える外周ドレス１６とを備えたことを課題解消のための手段とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１、３により、ロータＲに予め設けられた下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でスリットを研削加工するので、極めて正確なスリットを研削することができる。
【００１６】
請求項２に記載の各工程により、コレットチャック装置３０にロータを装着し、チャック後測定に入るので測定の誤差がない。したがって、ＮＣ加工機１０を利用した合理的な研削加工が可能になった。
【００１７】
請求項４の回転盤１３と着脱装置４０とにより、回転盤１３が回転することでロータＲの研削工程と着脱工程とを同時に行うことが可能になり、ロータＲの加工能率を高めることができる。
【００１８】
請求項５によると、スリットの幅を1.0mm以下に設定した場合でも精度の高い研削加工が可能になった。
【００１９】
このように本発明によると、ロータに形成するスリットの精度が高く、しかも、下溝の測定からスリットを最終寸法に仕上げるまでの加工時間を短縮することができ、生産性を高めることができるなどといった有益な種々の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明装置でロータの下溝の位置を計測する状態を示す図である。
【図２】本発明装置で下溝の割付角度を計測する状態を示す図である。
【図３】本発明装置で下溝の割付角度を計測する原理図である。
【図４】本発明装置の研削砥石で下溝を研削する状態を示す図である。
【図５】本発明装置を示す概略平面図である。
【図６】本発明装置を示す概略正面図である。
【図７】本発明装置を示す概略側面図である。
【図８】本発明方法を示す工程図である。
【図９】本発明方法における作業順序を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によると、レーザーデジタル測定機２０によりスリットの下溝Ｒ１の幅よりも広い帯状のレーザー２１を下溝Ｒ１に平行に照射し、該下溝Ｒ１を通過するレーザー２１の通過範囲を測定すると共に、該レーザー２１の通過範囲がレーザー２１の帯状の中央位置になるようにロータＲを回転させることで下溝Ｒ１の割付角度を割出すと共に、この下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でスリットを研削加工することで、スリットの精度が極めて高いロータＲを提供することを可能にしたものである。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を図示例に基づいて説明する。本発明研削装置の基本構成は、ＮＣ加工機１０、レーザーデジタル測定機２０、コレットチャック装置３０、着脱装置４０によって構成される。
【００２３】
ＮＣ加工機１０は、そのベッド１１上にコレットチャック装置３０を装着すると共に、パルスモータ１２、回転盤１３、研削砥石１４などを備えた装置である（図６参照）。このＮＣ加工機１０では、コレットチャック装置３０にて支持したロータＲの下溝Ｒ１の割付角度を、レーザーデジタル測定機２０とパルスモータ１２とにより測定してＮＣデータとし、このＮＣデータをパルスモータ１２にフィードバックして研削砥石１４にてロータＲを研削する。
【００２４】
コレットチャック装置３０は、ロータＲの軸孔Ｒ２にコレット３１を挿入して拡開させることでロータＲを着脱自在に支持する装置である（図１参照）。このコレット３１はパルスモータ１２に連動するもので、支持したロータＲをパルスモータ１２で回転さる。
【００２５】
レーザーデジタル測定機２０は、投光機２２から受光機２３に帯状のレーザー２１を照射するもので、コレットチャック装置３０に回転自在に固定されたロータＲの下溝Ｒ１にこのレーザー２１を照射して下溝Ｒ１の割付角度を割出す測定機である（図２参照）。このレーザー２１は、スリットの下溝Ｒ１の幅よりも広い幅を有し、下溝Ｒ１に平行に照射する（図３参照）。そして、下溝Ｒ１を通過するレーザー２１の通過範囲を測定して下溝Ｒ１がレーザー２１の測定幅の中央に位置するようにパルスモータ１２を回転させることで、下溝Ｒ１の割付角度を割出すものである（図２参照）。このようにレーザーデジタル測定機２０で測定した各下溝Ｒ１の夫々の割付角度をＮＣデータとして記憶し、研削工程時にパルスモータ１２にフィードバックする。レーザーデジタル測定機２０として、例えばＧｒｅｅｎＬＥＤとテレセントリックレンズを使用した市販のデジタル寸法測定器などが適当であるが、他のレーザーデジタル測定機２０の使用も可能である。
【００２６】
下溝Ｒ１の研削時には、ベッド１１の回転盤１３を回転させることで、下溝Ｒ１の割付角度測定位置にあるコレットチャック装置３０を、ロータＲごと移動して該ロータＲを研削位置に設置する（図５参照）。この回転盤１３は、ＮＣ加工機１０のベッド１１上に設けられており、この回転盤１３に一対のコレットチャック装置３０が前後を逆にして平行に装着している。そして、一方のコレットチャック装置３０に支持したロータＲの近傍には、レーザーデジタル測定機２０と、コレット３１にロータＲを着脱せしめる着脱装置４０とが配置されている。図示例の着脱装置４０は、研削済みのロータＲをコレット３１から取り外して研削済トレイ４１に収納すると共に、未研削トレイ４２からロータＲを拾い出してコレット３１に装着するように構成されている。
【００２７】
また、他方のコレットチャック装置３０のコレット３１に装着されているロータＲを研削する位置に研削砥石１４が配置されている（図５参照）。これらの着脱装置４０と研削砥石１４とは、回転盤１３を挟んだ両側に配設されている。そして、該回転盤１３が回転すると、研削前のロータＲが研削位置に移動して研削され、既にスリットが研削されたロータＲは着脱装置４０がわに移動してコレット３１からロータＲが外されて未研削のロータＲに交換されるものである。
【００２８】
研削砥石１４は、コレット３１に固定したロータＲの下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でスリットを研削加工する。そのため、ＮＣデータに基づき、パルスモータ１２にてコレット３１に支持されたロータＲを回転させ、ロータＲの下溝Ｒ１を割付角度にセットする。このとき、コレット３１に支持したロータＲは、そのままでは研削時にブレが生じるおそれがある。そこで、コレット３１に支持されたロータＲを強力に固定するために、ロータＲの側面をコレットチャック装置３０方向に圧着するクランプ装置５０を設けている（図１、図５参照）。図１のクランプ装置５０は、便宜上、レーザーデジタル測定機２０と併記しているが、実際は、図５に示す如く、研削砥石１４の研削位置に配置されている。このクランプ装置５０は、下溝Ｒ１の割付角度を検出する場合はロータＲから離れた位置にあり、研削砥石１４でロータＲを研削する場合にロータＲを圧着するものである。
【００２９】
この研削砥石１４にＣＢＮ製のロータリー砥石を使用することで、スリットの溝幅を1.00mm以下に加工することが可能である。図示の研削砥石１４は、ＮＣ加工機１０のベッド１１上に研削砥石１４を配置し、研削砥石１４を回転させてロータＲ方向に上下にスライド移動せしめる（図６参照）。そして、下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でベーン収納用のスリットを研削する（図４参照）。
【００３０】
この研削砥石１４の近傍には、該研削砥石１４の研削幅を整える幅ドレス装置１５が設置されており、ＮＣテーブル装置４３にスライド自在に装着している（図５参照）。この幅ドレス装置１５は、特にＣＢＮ砥石の研削精度を上げるもので、新しい研削砥石１４をセットした際に、この幅ドレス装置１５が研削砥石１４の幅をスリットの研削幅に整えるものである。したがって、この幅ドレス装置１５は、研削砥石１４を交換するたびに使用するものである。
【００３１】
また、研削砥石１４の上方には、研削砥石１４の外周を整える外周ドレス１６を備えている（図６参照）。この外周ドレス１６は、研削砥石１４の外周精度を高めるもので、前記幅ドレス装置１５と組み合わせることで、常に正確なスリットを研削加工することができる（図７参照）。
【００３２】
次に、本発明装置を使用した研削方法を説明する。本発明研削方法は次の五つの工程からなるものである。すなわち、支持工程１００、割出工程２００、角度記憶工程３００、移動工程４００、研削工程５００である（図８参照）。
【００３３】
支持工程１００は、ＮＣ加工機１０に装着されたコレットチャック装置３０に前記ロータＲを回転自在に支持する工程である。この工程では、着脱装置４０を使用してコレットチャック装置３０のコレット３１に未研削のロータＲを装着する（図５参照）。
【００３４】
割出工程２００は、ロータＲの外周囲に形成された下溝Ｒ１に前記レーザーデジタル測定機２０のレーザー２１を照射し、コレットチャック装置３０に連動する前記パルスモータ１２の回転操作で下溝Ｒ１の割付角度を割出すものである（図１参照）。このとき、パルスモータ１２を介してロータＲを回転自在に支持し、レーザーデジタル測定機２０によりスリットの下溝Ｒ１の幅よりも広い帯状のレーザー２１を下溝Ｒ１に平行に照射する。そして、下溝Ｒ１を通過するレーザー２１の通過範囲を測定して下溝Ｒ１がレーザー２１の測定幅の中央に位置するようにパルスモータ１２を回転させることで、下溝Ｒ１の割付角度を割出すものである（図２参照）。
【００３５】
角度記憶工程３００は、ロータＲ全周の各下溝Ｒ１の芯を割出した夫々の割付角度をＮＣデータとしてＮＣ加工機１０が記憶する。
【００３６】
移動工程４００は、コレットチャック装置３０をロータＲごと移動して該ロータＲの下溝Ｒ１を研削位置まで移動する工程である。この場合、ベッド１１に設けた回転盤１３を使用することで、パルスモータ１２を備えたコレットチャック装置３０をロータＲごと移動するものである（図５、図７参照）。
【００３７】
研削工程５００は、研削位置でロータＲの下溝Ｒ１を前記ＮＣデータに基づいて割付角度に調整した後、該ロータＲを固定し、前記研削砥石１４にて前記スリットを研削加工する工程である。すなわち、コレットチャック装置３０ごとロータＲのスリット加工部分を研削砥石１４側に向けてセットし、この状態でスリットを研削加工する（図５参照）。このとき、ＮＣデータに基づいて下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でベーン収納用のスリットを研削するものである。
【００３８】
このように、本発明における研削方法は、ＮＣ加工機１０に設置されたパルスモータ１２を介してロータＲを回転自在に支持し、レーザーデジタル測定機２０によりスリットの下溝Ｒ１の幅よりも広い帯状のレーザー２１を下溝Ｒ１に平行に照射し、該下溝Ｒ１を通過するレーザー２１の通過範囲を測定して下溝Ｒ１がレーザー２１の測定幅の中央に位置するようにパルスモータ１２を回転させて下溝Ｒ１の割付角度を割出し、各下溝Ｒ１夫々の割付角度をＮＣデータとして記憶し、該ＮＣデータに基づいて下溝Ｒ１に対して左右同一の削り代でベーン収納用のスリットを研削することにある（図９参照）。
【００３９】
尚、本発明装置において、ＮＣ加工機１０、レーザーデジタル測定機２０、コレットチャック装置３０、着脱装置４０、クランプ装置５０等の設計変更は自由であり、各装置の仕様や装着位置等は本発明の要旨を変更しない範囲で任意に変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の実施例は、産業用の各種設備や車両のパワーステアリング等に用いられるベーンポンプ用のロータＲとして説明しているが、他のロータや部品のスリットを研削する方法や装置としても利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｒ  ロータ
Ｒ１  下溝
１０  ＮＣ加工機
１１  ベッド
１２  パルスモータ
１３  回転盤
１４  研削砥石
１５  幅ドレス装置
１６  外周ドレス
２０  レーザーデジタル測定機
２１  レーザー
２２  投光機
２３  受光機
３０  コレットチャック装置
３１  コレット
４０  着脱装置
４１  研削済トレイ
４２  未研削トレイ
４３  ＮＣテーブル装置
５０  クランプ装置
１００  支持工程
２００  割出工程
３００  角度記憶工程
４００  移動工程
５００  研削工程
【図１】
2011212830.tif 000003
【図２】
2011212830.tif 000004
【図３】
2011212830.tif 000005
【図４】
2011212830.tif 000006
【図５】
2011212830.tif 000007
【図６】
2011212830.tif 000008
【図７】
2011212830.tif 000009
【図８】
2011212830.tif 000010
【図９】
2011212830.tif 000011