(57)【要約】【課題】接触式センサの長寿命化と測定精度の向上を図ることのできる旋削加工装置を提供する。【解決手段】旋削加工装置１００は、台座１０と、旋削カッタ２０と、メインジャーナルをクランプするためのレスト５０と、メインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の位置を検出するための接触式センサ装置６０と、を備える。接触式センサ装置６０は、台座１０に取り付けられている。【選択図】図３
2015044248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座と、
メインジャーナルを有する素材クランクシャフトを旋削するための旋削カッタと、
前記素材クランクシャフトの長手方向において移動可能に前記台座に取り付けられ、前記メインジャーナルをクランプするための長手位置決め装置と、
前記メインジャーナルの前記長手方向における両端面の間に移動可能に前記台座に取り付けられ、前記長手方向における前記両端面の位置を検出するための接触式センサ装置と、
を備える旋削加工装置。
【請求項２】
前記接触式センサ装置は、前記両端面に当接される接触子を含むセンサ本体と、前記接触子を前記両端面の間に移動させるための可動部と、を有し、
前記可動部は、前記長手方向に対して垂直な方向を中心として前記接触子を180度回転可能である、
請求項1に記載の旋削加工装置。
【請求項３】
前記接触式センサ装置は、前記長手位置決め装置に固定されている、
請求項１又は２に記載の旋削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの旋削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋削加工装置において、メインジャーナルを長手位置決め装置でクランプした状態でクランクシャフトを旋削する場合がある。この場合、長手位置決め装置のクランクシャフトに対する位置は、メインジャーナルの長手方向中央を基準として決定されるため、メインジャーナルの長手方向中央の位置座標を予め把握しておく必要がある。
【０００３】
ここで、旋削カッタに取り付けられた接触式センサ（例えば、タッチプローブ式センサなど）によって、メインジャーナルの長手方向両端面の位置を検出し、両端面の位置から長手方向中央の位置座標を算出する手法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２０５４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、旋削カッタに接触式センサを取り付けると、旋削カッタでクランクシャフトを旋削している間、旋削カッタの振動が接触式センサに伝わるとともに、旋削くずが接触式センサに付着してしまう。そのため、接触式センサの寿命が短くなったり、接触式センサが正常に作動しなくなって測定精度が低下したりするおそがある。
また、旋削カッタに接触式センサが取り付けられているため、旋削カッタの歯数の減少や剛性の低下などの問題も生じる。
【０００６】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、接触式センサの長寿命化と測定精度の向上を図ることのできる旋削加工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】
第１の態様に係る旋削加工装置は、台座と、旋削カッタと、長手位置決め装置と、接触式センサ装置と、を備える。旋削カッタは、メインジャーナルを有する素材クランクシャフトを旋削する。長手位置決め装置は、素材クランクシャフトの長手方向において移動可能に台座に取り付けられ、メインジャーナルをクランプする。接触式センサ装置は、メインジャーナルの長手方向における両端面の間に移動可能に台座に取り付けられ、長手方向における両端面の位置を検出する。
【０００８】
第１の態様に係る旋削加工装置によれば、接触式センサ装置を旋削カッタに取り付ける場合に比べて、接触式センサ装置に旋削カッタの振動が伝わったり、旋削くずが付着したりすることを抑制できるため、接触式センサ装置の長寿命化と正常作動を維持することができる。
【０００９】
第２の態様に係る旋削加工装置は、第１の態様に係り、接触式センサ装置は、両端面に当接される接触子を含むセンサ本体と、接触子を両端面の間に移動させるための可動部と、を有する。可動部は、長手方向に対して垂直な方向を中心として接触子を180度回転可能である。
【００１０】
第２の態様に係る旋削加工装置によれば、接触子が径方向に対して傾いている場合であっても、マスターゲージなどを用いることなく、メインジャーナルの長手方向中央の位置座標を精度良く検出できる。
【００１１】
第３の態様に係る旋削加工装置は、第１又は第２の態様に係り、接触式センサ装置は、長手位置決め装置に固定されている。
【００１２】
第３の態様に係る旋削加工装置によれば、接触式センサ装置を長手方向に移動するための機構を別途設ける必要がないため、接触式センサ装置の構成を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、接触式センサの長寿命化と測定精度の向上を図ることのできる旋削加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】素材クランクシャフトの外観斜視図
【図２】旋削加工装置の正面図
【図３】接触式センサ装置の拡大図
【図４】旋削加工装置の動作を示すフローチャート
【図５】メインジャーナルの長手方向中央の位置座標を検出する手法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（素材クランクシャフト１）
本実施形態に係る素材クランクシャフト１（素材状態のクランクシャフト）について、図面を参照しながら説明する。図１は、素材クランクシャフト１の外観斜視図である。
【００１６】
素材クランクシャフト１は、後述する旋削加工装置の加工対象である。素材クランクシャフト１は、例えば、鋳型を用いた鋳造によって、或いは鍛造型を用いた鍛造によって製作される。素材クランクシャフト１は、直列４気筒エンジン用のクランクシャフトの作製に用いられる。ただし、素材クランクシャフト１の使用対象のエンジン形式はこれに限られるものではない。
【００１７】
素材クランクシャフト１は、フロントシャフトＥ１と、メインジャーナルＪ（Ｊ１〜Ｊ５）と、ピンジャーナルＰ（Ｐ１〜Ｐ４）と、カウンタウェイトＣＷ（ＣＷ１〜ＣＷ８）と、リアフランジＥ２と、を有する。素材クランクシャフト１では、長手方向において、メインジャーナルＪ１、カウンタウェイトＣＷ１、ピンジャーナルＰ１、カウンタウェイトＣＷ２、メインジャーナルＪ２、カウンタウェイトＣＷ３、ピンジャーナルＰ２、カウンタウェイトＣＷ４、メインジャーナルＪ３、カウンタウェイトＣＷ５、ピンジャーナルＰ３、カウンタウェイトＣＷ６、メインジャーナルＪ４、カウンタウェイトＣＷ７、ピンジャーナルＰ４、カウンタウェイトＣＷ８、メインジャーナルＪ５の順に並んでいる。メインジャーナルＪ３は、長手方向において素材クランクシャフト１の中央付近に位置している。
【００１８】
本実施形態に係る素材クランクシャフト１は、メインジャーナルＪ（Ｊ１〜Ｊ５）とピンジャーナルＰ（Ｐ１〜Ｐ４）の研削前の状態であることが想定されている。すなわち、素材クランクシャフト１は、荒仕上げ、中仕上げ、熱処理などが完了した状態である。ただし、素材クランクシャフト１の旋削状態はこれに限られるものではなく、後述するように、メインジャーナルＪ（Ｊ１〜Ｊ５）をクランプする必要がある状態であればよい。
【００１９】
（旋削加工装置１００の構成）
旋削加工装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、旋削加工装置１００の正面図である。
【００２０】
旋削加工装置１００は、旋盤、ターンブローチ、或いはターンターンブローチなどである。旋削加工装置１００は、軸線Ｔを中心に素材クランクシャフト１を回転させながら旋削することができる。旋削加工装置１００は、台座１０、旋削カッタ２０、第１ワークヘッド３０、第２ワークヘッド４０、レスト５０（長手位置決め装置の一例）、接触式センサ装置６０、スライダ７０、ボールネジ８０、サーボモータ９０、及びコントローラ２００を備える。
【００２１】
台座１０は、旋削カッタ２０、第１ワークヘッド３０及び第２ワークヘッド４０などを支持する。
【００２２】
旋削カッタ２０は、台座１０上に配置される。旋削カッタ２０は、素材クランクシャフト１を旋削するための切削具である。旋削カッタ２０は、素材クランクシャフト１の長手方向と長手方向に対して垂直な方向（以下、径方向という。）に移動可能である。旋削カッタ２０の長手方向における移動は、後述するメインジャーナル中心座標ＣＰ（図５参照）を基準として実行される。
【００２３】
第１ワークヘッド３０は、第１センタ３１、第１チャック３２、固定台３３、第１主軸３４、第１プランジャ３５、第１回転シリンダ３６及び第１センタシリンダ３７を有する。第１センタ３１は、軸線Ｔに沿って移動可能である。第１チャック３２は、素材クランクシャフト１のリアフランジＥ２を把持する。固定台３３は、台座１０上に固定される。第１主軸３４は、軸線Ｔを中心として回転可能に固定台３３に支持される。第１プランジャ３５は、軸線Ｔに沿って摺動自在に第１主軸３４に支持される。第１回転シリンダ３６は、軸線Ｔを中心として第１主軸３４を回転させる。第１センタシリンダ３７は、軸線Ｔに沿って第１プランジャ３５を摺動させる。
【００２４】
第２ワークヘッド４０は、第２センタ４１、第２チャック４２、可動台４３、第２主軸４４、第２プランジャ４５、第２回転シリンダ４６及び第２センタシリンダ４７を有する。第２ワークヘッド４０は、可動台４３が左右に移動可能である以外は、第１ワークヘッド３０と同様の構成を有している。
【００２５】
レスト５０は、台座１０に取り付けられる。レスト５０は、スライダ７０に固定されている。スライダ７０は、ボールネジ８０に取り付けられる。サーボモータ９０によってボールネジ８０が回転されると、スライダ７０とともにレスト５０が長手方向に移動する。レスト５０は、素材クランクシャフト１の旋削工程において、メインジャーナルＪ３をクランプする。これによって、長手方向における素材クランクシャフト１の位置決めがなされるとともに、素材クランクシャフト１の剛性が向上される。長手方向においてレスト５０を位置決めする手法については後述する。
【００２６】
接触式センサ装置６０は、台座１０に取り付けられる。接触式センサ装置６０は、レスト５０に固定されている。接触式センサ装置６０は、レスト５０とともに長手方向に移動可能であるとともに、径方向においても移動可能である。接触式センサ装置６０は、素材クランクシャフト１の旋削工程前に、長手方向におけるメインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の位置を検出する。
【００２７】
ここで、図３は、接触式センサ装置６０の構成を説明するための拡大図である。接触式センサ装置６０は、センサ本体６１と、可動部６２と、を有する。
【００２８】
センサ本体６１は、可動部６２上に配置される。センサ本体６１は、接触子６１ａを含む。本実施形態において、接触子６１ａは、径方向に対して微小な角度で傾いているものとする。センサ本体６１は、接触子６１ａが所定角度以上傾斜すると、コントローラ２００に接触信号を出力する。接触子６１ａは、メインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の間を移動する。接触子６１ａを用いてメインジャーナルＪ３の長手方向中央の位置座標ＣＰを検出する手法については後述する。
【００２９】
可動部６２は、径方向可動部６２ａと、回転部６２ｂと、を有する。径方向可動部６２ａは、径方向に移動可能にスライダ７０に取り付けられる。回転部６２ｂは、径方向を中心として回転可能に径方向可動部６２ａに取り付けられる。回転部６２ｂは、径方向を中心として１８０度回転することができればよい。回転部６２ｂ上には、センサ本体６１が配置されている。
【００３０】
コントローラ２００は、切削カッタ２０、第１センタシリンダ３７、第２センタシリンダ４７、サーボモータ９０、及び接触式センサ装置６０などに接続される。コントローラ２００は、素材クランクシャフト１の旋削加工を実行するために、各構成要素を統合制御する。コントローラ２００の動作については後述する。
【００３１】
（旋削加工装置１００の動作）
以下において、旋削加工装置１００の動作について、図面を参照しながら説明する。図４は、旋削加工装置１００の動作を示すフローチャートである。図５は、メインジャーナルＪ３の長手方向中央の位置座標を検出する手法を説明するための図である。
【００３２】
ステップＳ１において、コントローラ２００は、素材クランクシャフト１が旋削加工装置１００に搬入されると、第１チャック３２及び第２チャック４２を駆動して素材クランクシャフト１を把持する。
【００３３】
ステップＳ２において、コントローラ２００は、サーボモータ９０を駆動してレスト５０を長手方向に移動させることによって、接触式センサ装置６０をメインジャーナルＪ３の外側に配置する。
【００３４】
ステップＳ３において、コントローラ２００は、径方向可動部６２ａを駆動することによって、接触子６１ａをメインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の間に移動する。
【００３５】
ステップＳ４において、コントローラ２００は、サーボモータ９０を駆動してレスト５０を移動させることによって、接触子６１ａをメインジャーナルＪ３の第１端面Ｓ１に当接させる。具体的に、コントローラ２００は、レスト５０を第１端面Ｓ１側に移動させているときに接触式センサ装置６０から接触信号を検出すると、サーボモータ９０を停止する。これによって、図５に示すように、接触子６１ａは、第１端面Ｓ１に当接した第１位置ＰＳ１で停止する。コントローラ２００は、第１位置ＰＳ１の長手方向における位置座標を記憶する。
【００３６】
ステップＳ５において、コントローラ２００は、サーボモータ９０を駆動してレスト５０を移動させることによって、接触子６１ａをメインジャーナルＪ３の第２端面Ｓ２に当接させる。具体的に、コントローラ２００は、レスト５０を第２端面Ｓ２側に移動させているときに接触式センサ装置６０から接触信号を検出すると、サーボモータ９０を停止する。これによって、図５に示すように、接触子６１ａは、第２端面Ｓ２に当接した第２位置ＰＳ２で停止する。コントローラ２００は、第２位置ＰＳ２の長手方向における位置座標を記憶する。
【００３７】
ステップＳ６において、コントローラ２００は、サーボモータ９０を駆動して接触子６１ａを両端面Ｓ１，Ｓ２の間に戻した後に、回転部６２ｂを駆動することによって、径方向を中心として接触子６１ａを１８０度回転させる。これによって、接触子６１ａの径方向に対する傾きが反対になり、図５に示すように、接触子６１ａが第２端面Ｓ２に当接する。コントローラ２００は、接触子６１ａが第２端面Ｓ２に当接する第３位置ＰＳ３の長手方向における位置座標を記憶する。
【００３８】
ステップＳ７において、コントローラ２００は、サーボモータ９０を駆動してレスト５０を移動させることによって、接触子６１ａをメインジャーナルＪ３の第１端面Ｓ１に当接させる。具体的に、コントローラ２００は、レスト５０を第１端面Ｓ１側に移動させているときに接触式センサ装置６０から接触信号を検出すると、サーボモータ９０を停止する。これによって、図５に示すように、接触子６１ａは、第１端面Ｓ１に当接した第４位置Ｐ４で停止する。コントローラ２００は、第４位置ＰＳ４の長手方向における位置座標を記憶する。
【００３９】
ステップＳ８において、コントローラ２００は、第１乃至第４位置ＰＳ１〜ＰＳ４の位置座標に基づいて、メインジャーナルＪ３の長手方向中央の位置座標ＣＰ（以下、メインジャーナル中心座標ＣＰという。）を算出する。具体的に、コントローラ２００は、図５に示すように、第１及び第２位置ＰＳ１、ＰＳ２の中心座標Ｃ１と第３及び第４位置ＰＳ３、ＰＳ４の中心座標Ｃ２に基づいて、メインジャーナル中心座標ＣＰを算出する。
【００４０】
ステップＳ９において、コントローラ２００は、径方向可動部６２ａを駆動させることによって、接触子６１ａをメインジャーナルＪ３から遠ざける。
【００４１】
ステップＳ１０において、コントローラ２００は、メインジャーナル中心座標ＣＰを基準として、レスト５０によってメインジャーナルＪ３をクランプする。これにより、素材クランクシャフト１の長手基準を精度良く把握することができる。
【００４２】
ステップＳ１１において、コントローラ２００は、メインジャーナル中心座標ＣＰを基準として旋削カッタ２０を移動させながら素材クランクシャフト１を旋削する。このように、長手方向における旋削カッタ２０の移動基準としてメインジャーナル中心座標ＣＰを用いることによって、旋削カッタ２０による加工精度を向上することができる。
【００４３】
（特徴）
（１）メインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の長手方向における位置を検出するための接触式センサ装置６０は、台座１０に取り付けられている。
【００４４】
従って、接触式センサ装置６０を旋削カッタ２０に取り付ける場合に比べて、接触式センサ装置６０に旋削カッタ２０の振動が伝わったり、旋削くずが付着したりすることを抑制できる。そのため、接触式センサ装置６０の長寿命化と測定精度の向上を図ることができる。
【００４５】
（２）接触式センサ装置６０の可動部６２は、径方向を中心として１８０度回転可能な回転部６２ｂを有する。
【００４６】
従って、接触子６１ａが径方向に対して傾いている場合であっても、マスターゲージなどを用いることなく、メインジャーナルＪ３の長手方向中央の位置座標ＣＰを精度良く検出できる。
【００４７】
（３）接触式センサ装置６０は、長手方向に移動可能なレスト５０（長手位置決め装置の一例）に固定されている。
【００４８】
従って、接触式センサ装置６０を長手方向に移動するための機構を別途設ける必要がないため、接触式センサ装置６０の構成を簡略化することができる。
【００４９】
（その他の実施形態）
（Ａ）上記実施形態において、接触式センサ装置６０は、径方向において移動可能であることとしたが、これに限られるものではない。接触式センサ装置６０は、メインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の間に接触子６１ａを移動させることができればよい。例えば、接触式センサ装置６０が長手方向を中心として回転可能なアームを有している場合には、アームを回転させることによって、接触子６１ａを両端面Ｓ１，Ｓ２の間に移動させたり、両端面Ｓ１，Ｓ２の間から退避させたりすることができる。
【００５０】
（Ｂ）上記実施形態において、接触式センサ装置６０は、径方向を中心として接触子６１ａを１８０度回転可能であることとしたが、これに限られるものではない。この場合であっても、接触式センサ装置６０の長寿命化と正常作動を維持することができる。なお、接触子６１ａが回転しない場合には、所定間隔のマスターゲージを接触子６１ａで測定することで接触子６１ａの傾きを把握した後に、メインジャーナルＪ３の両端面Ｓ１，Ｓ２の位置を検出して、メインジャーナルＪ３の長手方向中央の位置座標ＣＰを推測すればよい。
【００５１】
（Ｃ）上記実施形態において、コントローラ２００は、第１及び第２位置Ｐ１、Ｐ２の第１中心位置座標Ｃ１と第３及び第４位置Ｐ３、Ｐ４の第２中心位置座標Ｃ２に基づいて、位置座標ＣＰを算出することとしたが、これに限られるものではない。例えば、コントローラ２００は、第１位置Ｐ１と第３位置Ｐ３の中点を位置座標ＣＰとしてもよいし、第２位置Ｐ２と第４位置Ｐ４の中点を位置座標ＣＰとしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１      素材クランクシャフト
１０    台座
２０    旋削カッタ
５０    レスト（長手位置決め装置の一例）
６０    接触式センサ装置
６１    センサ本体
６１ａ  接触子
６２    可動部
６２ａ  可動部
６２ｂ  回転部
１００  旋削加工装置
２００  コントローラ
【図１】
2015044248.tif 000003
【図２】
2015044248.tif 000004
【図３】
2015044248.tif 000005
【図４】
2015044248.tif 000006
【図５】
2015044248.tif 000007