(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に延ばした片持ち梁形状のアームの先端に略Ｃ形の凹部を設け、この凹部の中心へ向ってスライド可能に複数個のスライドバーを前記アームに取付け、これらのスライドバーの先端に砥石を取付け、前記凹部に取込んだ軸状ワークに前記砥石を当接可能にし、前記軸状ワークを軸方向に一定距離往復させながら回転させることで、軸状ワークの所定部位を前記砥石で研削するオシレーション式研削装置において、
前記アームの先端に且つ前記Ｃ形の凹部へ軸状ワークを出入れすることを妨げない部位に、前記アームの慣性が高まって前記ワークの移動に前記砥石が遅れて追従することが振動測定により確認された質量部材を付設したことを特徴とするオシレーション式研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオシレーション式研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開昭６１−２５７６５号公報「クランクシャフトの仕上装置」は、同公報第２図によれば、機台１（符号は公報記載のものを流用。以下同じ）にオシレーション装置２、ワーク受け３、スライドテーブル４、架台５、加工ヘッド６を配置し、オシレーション装置２とワーク受け３とで支持したクランクシャフトＷの軸部Ｗａを、加工ヘッド６に設けた砥石で研削仕上げするという装置である。
【０００３】
同公報第４図は加工ヘッド６の詳細図であり、加工ヘッド６はアーム６ｂの後部（図では右端）に開けた長孔（符号６の符号６ｅが正しい。）に揺動支点５ａを嵌合させたことにより、図面左右に移動可能であり、上下に揺動可能である。そして、アーム６の先端（図では左端）に略Ｃ形のワーク挿入部６ａを備え、このワーク挿入部６ａに挿入した軸部Ｗａを仕上砥石７，７，７で仕上げる装置である。なお、軸部Ｗａは矢印のごとく回転させるとともに第２図のオシレーション装置２の作用で第４図表裏方向に往復させながら、軸部Ｗａを均等に仕上げる。
【０００４】
軸部Ｗａがクランクシャフトのピン部であれば軸部Ｗａは、いわゆる自転しながら公転するためアーム６ｂは図面上下左右に移動する。その際に軸部６ａに負荷が掛らぬようにバランサースプリング６ｄでアーム６ｂの先端を引き上げる。
【０００５】
図４（ａ）〜（ｃ）は従来のクランクシャフトの仕上装置の原理図である。
（ａ）は揺動支軸１０１で図面表裏方向にスイング可能に支えたアーム１０２の先端に砥石１０３を設け、この砥石１０３をクランクシャフト１０４のピン部１０５に当てる。この際にクランクシャフト１０４を白抜き矢印のように左右にオシレーションさせつつ矢印の通りに回転させることで、ピン部１０５を砥石１０３で仕上げる。
【０００６】
詳しくは、（ｂ）に示す通り、ピン部１０５を右に移動し、次に（ｃ）に示す通り、ピン部１０５を左に移動することで、ピン部１０５を仕上げるのがオシレーション式研削装置の作動原理である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生産性の向上の要求から、オシレーション速度を２倍程度に上げる試みを行ったところ、ピン部１０５の仕上り精度が低下することが分かった。この要因を解析するために次の様な測定を行った。
図５は振動測定の原理図であり、アームの先端に取付けた３本の砥石１０３・・・（・・・は複数個を示す。以下同様）のうちの１個に、原因解析のために渦電流ピックアップ１１１を取付け、この渦電流ピックアップ１１１で検出した信号をアンプ１１２で増幅し、波形図発生機能を備えたディスプレイ１１３にて、砥石１０３の振動現象を測定した。
【０００８】
図６（ａ）は従来のクランクシャフトの仕上装置におけるワークと砥石の移動波形図、（ｂ）は相対移動量を示すグラフである。
（ａ）において、横軸は時間、縦軸はワーク（クランクシャフト）又は砥石の移動量、右、左は移動方向を示す。ワークはオシレーション装置により一定のオシレーション量で所定のサイクルタイムで往復移動させるため、図の様なサイン（ｓｉｎ）カーブ状の波形を描く。一方、砥石は、Δｔ１遅れたサインカーブ状の波形を描くことが分かった。この砥石の波形を詳細に見るとサイクルタイムはワークのそれと同じであるが、山の高さは小さい。このことから、本来静止しているはずの砥石が、ワークに「連れ動く」形で移動してることが判明した。
【０００９】
（ａ）の時間軸でｔ１のところに縦軸に平行な線を引き、この線に沿ったワーク曲線と砥石曲線との移動量の差δを求める。この手順で多数のδを求め、これらを集合して得た曲線が（ｂ）であり、この（ｂ）の縦軸は相対移動量に相当する。この相対移動量は砥石が静止状態にあれば（ａ）に示したワーク曲線と等しくなり、その最大値は十分に大きくなる。しかし、（ｂ）に示す相対移動量の最大値は小さなものであり、これが仕上げ不良の原因であった。
【００１０】
前述の図４（ａ）から明らかなようにアーム１０２は、揺動支軸１０１で支えた片持ち梁であるため、先端が振れ易い構造であり、この構造のままでオシレーション速度を倍増したのが不具合発生のもとである。そこで、アーム１０２の曲げ剛性を高めことを検討したが、クランクシャフトの仕上装置では多気筒クランクシャフトに対応させるために複数本のアーム１０２を櫛の歯の様に密に並べるため、アーム１０２の幅Ｗを増加することは構造的に困難である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はアームの剛性を高める対策に代わる対策を検討する中で、前記図６（ａ）において、当然のことながら砥石曲線の高さを小さくすれば（すなわち砥石の移動量を小さくすれば）、影を施した部分が増加し、（ｂ）の相対移動量が増加する。
そして、アームの剛性を高めること無く砥石の移動量を小さくするには、砥石近傍の慣性を高めてワークに対する追従性を弱める、すなわち砥石の慣性を高めることで砥石の移動を緩慢にすることを思いついた。そこで、アームの先端に質量部材を取付け、実験をしたところ砥石曲線の高さが小さくなり、本発明の構造を確立するに至った。
【００１２】
すなわち請求項１は、水平に延ばした片持ち梁形状のアームの先端に略Ｃ形の凹部を設け、この凹部の中心へ向ってスライド可能に複数個のスライドバーをアームに取付け、これらのスライドバーの先端に砥石を取付け、凹部に取込んだ軸状ワークに砥石を当接可能にし、軸状ワークを軸方向に一定距離往復させながら回転させることで、軸状ワークの所定部位を砥石で研削するオシレーション式研削装置において、アームの先端に且つＣ形の凹部へ軸状ワークを出入れすることを妨げない部位に、前記アームの慣性が高まって前記ワークの移動に前記砥石が遅れて追従することが振動測定により確認された質量部材を付設したことを特徴とする。
【００１３】
アームの先端に質量部材、具体的にはウエイトを取付けることで、アームの慣性を高める。慣性を高めるとワークの移動に砥石が遅れて追従するようになり、遅れて移動し始めた砥石があまり移動しないうちにワークが反転する。ワークが反転したことにより、砥石は遅れながら反転する。すなわち、砥石の慣性を高めると、ワークの移動量より砥石の移動量を大幅に小さくすることができる。砥石の移動量が小さくなればワークを有効に研削することができる。
従って、請求項１によればアームの剛性を高めること無く、オシレーション速度を高めることができ、研削装置の生産性を大幅に向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明のベースとなる対策前のオシレーション式研削装置の原理図であり、対策前のオシレーション式研削装置（１）は、揺動支軸１１に水平移動可能に且つ上下揺動可能に取付けたアーム１２と、このアーム１２の先端に設けた略Ｃ型の凹部１３と、この凹部１３の中心に向ってスライド可能に取付けた複数のスライドバー１４・・・と、これらのスライドバー１４・・・の先端に取付けた砥石１５・・・と、アーム１２に沿わせたシリンダ１６とからなる。前記略Ｃ型の凹部１３へ図示せぬ軸状ワークを取込み、スライドバー１４・・・を前進させることで砥石１５・・・を軸状ワークに当てる。そして、軸状ワークを回転させつつ図面表裏方向にオシレーション、すなわち往復移動させることにより、軸状ワークを仕上げる研削装置である。
【００１５】
軸状ワークのオシレーション速度を高めるには、その対策として質量部材１８，１９をアーム１２の先端に取付ける。ただし、アーム１２の先端の開口を塞がぬように注意しながら、質量部材１８，１９を位置決めする。
【００１６】
図２は本発明に係るオシレーション式研削装置の要部の原理図であり、このオシレーション式研削装置１０は、水平に延ばした片持ち梁形状のアーム１２の先端に略Ｃ形の凹部１３を設け、この凹部１３の中心へ向ってスライド可能に複数個のスライドバー１４・・・をアーム１２に取付け、これらのスライドバー１４・・・の先端に砥石１５・・・を取付けた装置であり、アーム１２の先端に且つＣ形の凹部１３へ軸状ワークを出入れすることを妨げない部位に、質量部材１８，１９を付設したことを特徴とする。
【００１７】
図２に示したオシレーション式研削装置１０において、前記図５と同じ要領でワークに対する砥石１５・・・の追従性を測定した。
図３（ａ）は本発明のオシレーション式研削装置におけるワークと砥石の移動波形図、（ｂ）は相対移動量を示すグラフであり、（ｂ）の作図法は図６で説明したのでここでは省略する。
【００１８】
（ａ）において、横軸は時間、縦軸はワーク（クランクシャフトなどの軸状ワーク）又は砥石の移動量、右、左は移動方向を示す。ワークはオシレーション装置により一定のオシレーション量で所定のサイクルタイムで往復移動させるため、図の様なサインカーブ状の波形を描く。一方、砥石は、Δｔ２遅れたサインカーブ状の曲線を描くが、この曲線は振幅（移動量）が小さい。
【００１９】
この理由は次の通りである。
アームの先端に質量部材を取付けることで、アームの慣性を高めた。慣性を高めるとワークの移動に砥石が遅れて追従するようになり、遅れて移動し始めた砥石があまり移動しないうちにワークが反転する。ワークが反転したことにより、砥石は遅れながら反転する。すなわち、砥石の慣性を高めると、ワークの移動量より砥石の移動量を大幅に小さくすることができる。
【００２０】
（ｂ）に示す相対移動量は十分に大きくなり、所定の移動量に近い移動量で砥石をワークに当てることができ、この結果、良好な仕上げ精度を得ることができた。すなわち、図６（ｂ）に比較して図３（ｂ）は格段に相対移動量を増加することができた。
【００２１】
尚、軸状ワークは、クランクシャフトのほか、カムシャフト、バランサシャフト又はこれに類するものであれば、種類を格別に限るものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、アームの先端に質量部材、具体的にはウエイトを取付けることで、アームの慣性を高めた。慣性を高めるとワークの移動に砥石が遅れて追従するようになり、遅れて移動し始めた砥石があまり移動しないうちにワークが反転する。ワークが反転したことにより、砥石は遅れながら反転する。すなわち、砥石の慣性を高めると、ワークの移動量より砥石の移動量を大幅に小さくすることができる。このためオシレーション速度を高めても研削性を確保することができる。
従って、請求項１によればアームの剛性を高めること無く、オシレーション速度を高めることができ、研削装置の生産性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベースとなる対策前のオシレーション式研削装置の原理図
【図２】本発明に係るオシレーション式研削装置の要部の原理図
【図３】（ａ）は本発明のオシレーション式研削装置におけるワークと砥石の移動波形図、（ｂ）は相対移動量を示すグラフ
【図４】従来のクランクシャフトの仕上装置の原理図
【図５】振動測定の原理図
【図６】（ａ）は従来のクランクシャフトの仕上装置におけるワークと砥石の移動波形図、（ｂ）は相対移動量を示すグラフ
【符号の説明】
１…対策前のオシレーション式研削装置、１０…本発明のオシレーション式研削装置、１１…揺動支軸、１２…アーム、１３…略Ｃ形の凹部、１４…スライドバー、１５…砥石  、１８，１９…質量部材。
【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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