(57)【要約】      （修正有） 【課題】生産性の向上を実現することが可能であり、ワークの加工精度も高めることができる研削盤及び研削方法を提供する。【解決手段】テーブル２と、このテーブル２に設けられてカムシャフトＷを回転可能に支持する主軸台３及び心押し台４と、カムシャフトＷの回転軸であるＺ軸と直交するＸ軸方向へ移動してカムシャフトＷの研削を行う研削砥石５と、カムシャフトＷの回転軸であるＺ軸と直交するＸ軸方向へ移動してカムシャフトＷに接触離間する振れ止め１３と、この振れ止め１３にワーク押圧荷重を付与する荷重発生部１６と、ワーク押圧荷重を検知する荷重検知部１８を備え、振れ止め１３は、カムシャフトＷに微細な凹凸を形成可能な加工ローラ１１と、この加工ローラ１１を支持するローラ支持部１２を具備し、ローラ支持部１２をカムシャフトＷに接触離間する振れ止め部とした。【選択図】図１
2005169530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルと、このテーブルに設けられてワークを回転可能に支持する主軸台及び心押し台と、ワークの回転軸と直交する方向へ移動してワークの研削を行う研削砥石と、ワークの回転軸と直交する方向へ移動してワークに接触離間する振れ止めと、この振れ止めにワーク押圧荷重を付与する荷重発生部と、ワーク押圧荷重を検知する荷重検知部を備え、上記振れ止めが、ワークに微細な凹凸を形成可能な機能を有していることを特徴とする研削盤。
【請求項２】
振れ止めは、ワークに接触離間する振れ止めローラと、この振れ止めローラを支持するローラ支持部を具備し、上記振れ止めローラによりワークに微細な凹凸を形成可能としている請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
振れ止めは、ワークに微細な凹凸を形成可能な加工ローラと、この加工ローラを支持するローラ支持部を具備し、上記ローラ支持部をワークに接触離間する振れ止め部とした請求項１に記載の研削盤。
【請求項４】
ローラをワークの回転軸と直交する方向へ移動可能とし、ローラ支持部に対して出没するものとした請求項３に記載の研削盤。
【請求項５】
ローラ支持部をワークの回転軸と直交する方向へ伸縮可能とし、伸長状態においてローラ支持部の先端がローラよりもワーク側に位置する請求項３に記載の研削盤。
【請求項６】
振れ止めと荷重発生部と荷重検知部とで一つのユニットを成し、この振れ止めユニット全体をワークの回転軸と直交する方向へ移動可能とした請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の研削盤。
【請求項７】
振れ止めユニット全体をワークの回転軸方向へ移動可能とした請求項６に記載の研削盤。
【請求項８】
振れ止めユニットを複数備えている請求項６又は７に記載の研削盤。
【請求項９】
振れ止め部として機能するローラ支持部に、ワークとの接触体を別体で設けた請求項３〜８のいずれか１つの項に記載の研削盤。
【請求項１０】
ワークとの接触体をローラとした請求項９に記載の研削盤。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の研削盤によりワークの研削を行うに際して、振れ止めをワークに押付けつつなされる研削砥石による研削加工と、振れ止めによりなされる微細な凹凸の形成加工とを連続して行うことを特徴とする研削方法。
【請求項１２】
荷重検知部で得られるワーク押圧荷重に基づいて、ワークの撓み量を少なく抑えるべく荷重発生部から振れ止めに付与するワーク押圧荷重を制御する請求項１１に記載の研削方法。
【請求項１３】
研削砥石による研削加工の際に、荷重検知部で得られるワーク押圧荷重に基づいて、振れ止めのワークの回転軸と直交する方向へ移動量及び／又は研削砥石の切り込み量を制御する請求項１２に記載の研削方法。
【請求項１４】
研削砥石による研削加工の際に、あらかじめ設定された荷重以下にワーク押圧荷重を抑えるべく研削条件を変化させる請求項１３に記載の研削方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の研削盤の研削砥石による研削加工の際に、振れ止めをワークに接触させつつ振れ止めユニット全体をワークの回転軸方向及び回転軸と直交する方向の双方へ移動させる請求項１１〜１４のいずれか１つの項に記載の研削方法。
【請求項１６】
請求項７に記載の研削盤の振れ止めによる微細な凹凸の形成加工の際に、振れ止めをワークに接触させつつ振れ止めユニット全体をワークの回転軸方向へ移動させる請求項１１〜１３のいずれか１つの項に記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに研削加工を施すのに用いられる研削盤及び研削方法に係わり、特に、カムシャフトに対して研削加工を施すのに好適な研削盤及び研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記研削加工を施すワークがカムシャフトである場合、そのジャーナル及びカムロブのいずれにも研削加工が施され、特に、ジャーナルに対しては微細な凹凸を形成する加工も施される。
【０００３】
従来において、研削盤によってカムシャフトに研削加工を施す場合、まず、ジャーナルを円筒状に研削した後、この研削盤とは別の研削盤によってカムロブを研削し、これに続いて、再びジャーナルに対して、例えば、ショットピーニングなどの加工により微細な凹凸を形成する。
【０００４】
ここで、主軸台及び心押し台で支持されたカムシャフトに研削砥石で切り込みを与えてカムロブを研削する際には、シャフトに曲がりが発生するのを防止するために、ジャーナルに対して、回転軸とは直交する方向に振れ止めを押し当てるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２７１１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来にあっては、１つのワークに研削加工や微細な凹凸を形成する加工を施す場合、複数の工程ぞれぞれに応じた加工機を用いなくてはならず、これが生産性を低下させる要因となっているという問題があり、加えて、研削加工時において、ワークの加工精度が最適となるように、振れ止めの押圧力を調整が困難であるという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００７】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、１つのワークに研削加工や微細な凹凸を形成する加工を施す場合であったとしても、他の研削盤を用いることなく１台で両方の加工を行うことができ、その結果、生産性の向上を実現することが可能であり、加えて、ワークの加工精度をも高めることができる研削盤及び研削方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、テーブルと、このテーブルに設けられてワークを回転可能に支持する主軸台及び心押し台と、ワークの回転軸と直交する方向へ移動してワークの研削を行う研削砥石と、ワークの回転軸と直交する方向へ移動してワークに接触離間する振れ止めと、この振れ止めにワーク押圧荷重を付与する荷重発生部と、ワーク押圧荷重を検知する荷重検知部を備え、上記振れ止めが、ワークに微細な凹凸を形成可能な機能を有している構成としたことを特徴としており、この研削盤の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の研削盤によれば、生産性の向上を実現することができると共に、ワークの加工精度をも大幅に向上させることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の研削盤において、振れ止めが、ワークに接触離間する振れ止めローラと、この振れ止めローラを支持するローラ支持部を具備していて、上記振れ止めローラによりワークに微細な凹凸を形成可能としている構成や、振れ止めが、ワークに微細な凹凸を形成可能な加工ローラと、この加工ローラを支持するローラ支持部を具備していて、上記ローラ支持部をワークに接触離間する振れ止め部とした構成を採用することができる。
【００１１】
上記構成を採用すると、カム研削盤の場合には、1台でカムロブの研削後にローラやローラ支持部によってジャーナルの微細凹凸加工ができ、クランク研削盤の場合には、1台でクランクピンの研削後にローラやローラ支持部によってジャーナルの微細凹凸加工ができ、一方、例えば、カムロブ研削時には、ワークの振れ止めとして機能して、しかも、振れ止めに最適な荷重を与えることができるので、カムロブ研削後のワーク（カムシャフト）の撓みを少なく抑えることができ、その結果、加工精度が向上する。
【００１２】
また、本発明の研削盤において、ローラをワークの回転軸と直交する方向へ移動可能とし、ローラ支持部に対して出没するものとしたり、ローラ支持部をワークの回転軸と直交する方向へ伸縮可能とし、伸長状態においてローラ支持部の先端がローラよりもワーク側に位置するようにしたりすることができ、この場合にも、生産性の向上を実現することができると共に、ワークの加工精度も大幅に向上させることが可能である。
【００１３】
さらに、本発明の研削盤では、振れ止めと荷重発生部と荷重検知部とで一つのユニットを成し、この振れ止めユニット全体をワークの回転軸と直交する方向へ移動可能とした構成とすることが可能である。
【００１４】
さらにまた、本発明の研削盤において、振れ止めユニット全体をワークの回転軸方向へ移動可能とした構成を採用することができ、例えば、カム研削盤である場合には、カムロブ研削時における振れ止め及びジャーナルの微細凹凸加工を１つの振れ止めユニットで行うことができ、さらに、同一の研削盤において、例えば、カムシャフトのジャーナル位置が異なるような場合にも対応することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の研削盤において、振れ止めユニットを複数備えている構成を採用することができ、この場合には、複数のジャーナルに対して、同時に微細加工を施すことが可能になり、生産性がより一層向上する。
【００１６】
さらにまた、本発明の研削盤において、振れ止め部として機能するローラ支持部に、ワークとの接触体を別体で設ける構成とすることができるほか、ワークとの接触体をローラとする構成とすることができ、前者の場合は、ワークとの接触体が交換可能となることから、耐摩耗性に優れた超硬、ダイヤモンド、セラミックスなどが使用可能であり、経済性に優れたものとなり、後者の場合は、例えば、カム加工時において、ジャーナルには接触体としてのローラが接触するので、摩擦が軽減されて傷が付き難くなる。
【００１７】
一方、本発明の研削方法において、請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の研削盤によりワークの研削を行うに際して、振れ止めをワークに押付けつつなされる研削砥石による研削加工と、振れ止めによりなされる微細な凹凸の形成加工とを連続して行う構成を採用することができ、これにより、生産性の向上を実現することができると共に、ワークの加工精度をも大幅に向上させることが可能になる。
【００１８】
また、本発明の研削方法において、荷重検知部で得られるワーク押圧荷重に基づいて、ワークの撓み量を少なく抑えるべく荷重発生部から振れ止めに付与するワーク押圧荷重を制御する構成を採用することができ、この場合には、ワークの撓みを抑制することができるため、研削加工の際の加工精度が向上することとなる。
【００１９】
さらに、本発明の研削方法において、研削砥石による研削加工の際に、荷重検知部で得られるワーク押圧荷重に基づいて、振れ止めのワークの回転軸と直交する方向へ移動量及び／又は研削砥石の切り込み量を制御する構成とすることができ、この場合には、研削加工中に研削部位以外の部分にかかる力を検知できるので、上記研削方法よりも細かな制御が可能になり、加工精度のより一層の向上が図られる。加えて、異種のワークを加工する際にも、振れ止めの押し付け力を自動的に最適化できる。そして、研削加工中のワークにかかる力を推定できることから、研削中の加工力が一定となるように切り込みを変化させることで、全ての研削面に対して品質が安定した加工を行うことができる。
【００２０】
さらにまた、本発明の研削方法では、研削砥石による研削加工の際に、あらかじめ設定された荷重以下にワーク押圧荷重を抑えるべく研削条件を変化させる構成とすることが可能であり、この構成を採用すると、例えば、カムロブ研削加工中に、荷重検知部で検知した荷重に基づいて、切り込み量やワークの回転速度などを変化させることにより、過大な研削抵抗が発生するのを防止できることから、寸法精度や内部品質に優れた研削加工が可能となる。
【００２１】
さらにまた、本発明の研削方法において、請求項７に記載の研削盤の研削砥石による研削加工の際に、振れ止めをワークに接触させつつ振れ止めユニット全体をワークの回転軸方向及び回転軸と直交する方向の双方へ移動させる構成を採用することができるほか、請求項７に記載の研削盤の振れ止めによる微細な凹凸の形成加工の際に、振れ止めをワークに接触させつつ振れ止めユニット全体をワークの回転軸方向へ移動させる構成を採用することができ、前者の場合は、ローラ支持部周辺をコンパクトに構成できるため、ワークと振れ止めとの干渉を避けることができ、後者の場合は、幅が狭いローラで微細凹凸加工を行い得ることから、微細凹凸加工時に必要な力が小さくて済むこととなって、ワークの撓み量が小さくなる分だけ、加工精度が向上する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２３】
図１に示すように、この実施例における研削盤１は、テーブル２と、このテーブル２に設けられてカムシャフト（ワーク）Ｗを回転可能に支持する主軸台３及び心押し台４と、カムシャフトＷの回転軸（Ｚ軸）と直交する方向（Ｘ軸）へ移動してカムシャフトＷの研削を行う研削砥石５と、テーブル２にスライダ６を介して取り付けられてカムシャフトＷの回転軸と直交する方向へ移動してカムシャフトＷに接触離間する複数の振れ止めユニット１０を備えており、この振れ止めユニット１０はＺ軸方向にも移動可能となっている。
【００２４】
振れ止めユニット１０は、図２にも示すように、カムシャフトＷに微細な凹凸を形成可能な加工ローラ１１及びこの加工ローラ１１を支持するローラ支持部１２を有する振れ止め１３を具備している。
【００２５】
振れ止め１３の加工ローラ１１は、超硬やセラミッスクなどの高硬度材からなる円筒状を成すものであって、その外周部には、図３に示すように、多数の凹凸１１ａが放電加工や研削加工、又は、ロウ付けや圧入などによって形成してある。
【００２６】
一方、振れ止め１３のローラ支持部１２は、その先端（図２上端）にカムシャフトＷとの接触体、すなわち、超硬などの耐摩耗性に優れた部材から成る接触体１２ａを取り付けている。ローラ支持部１２の基端（図２下端）にはシリンダ１２ｂが設けてあり、加工ローラ１１の回転軸１１ｂをＸ軸方向に移動可能に保持することで加工ローラ１１をローラ支持部１２の先端から出没させることができるようになっている。
【００２７】
この場合、ローラ支持部１２には、基端部をハウジング１４に摺動可能に嵌合したシャフト１５の先端部が連結してある。ハウジング１４には、ローラ支持部１２及び加工ローラ１１にシャフト１５を介して荷重を付与する荷重発生部１６が設けてあると共に、シャフト１５のがたつきを防止する予圧調整部１７を介して荷重検知部１８が設けてあり、荷重発生部１６及び荷重検知部１８は、いずれも振れ止め１３とともに振れ止めユニット１０を構成している。
【００２８】
この実施例では、図２に示すように、シャフト１５をＸ軸方向に直線運動させるようにしているが、例えば、直線運動以外に円弧運動などによって、ローラ支持部１２及び加工ローラ１１に荷重を与えるような機構を採用することも可能である。また、この実施例では、荷重発生部１６としてコイルスプリングを示しているが、他の構成として、油圧や空圧を用いてもよい。
【００２９】
次に、上記研削盤１を用いた研削方法について説明する。まず、図１に示すように、前工程によって予めジャーナルＷｂが円筒研削されたカムシャフトＷを主軸台３及び心押し台４間に挟持し、主軸台３に内蔵したモータによりカムシャフトＷを回転させる。この主軸台３及び心押し台４は、テーブル２上に取り付けられてあり、テーブル２とともにカムシャフトＷの回転軸方向（図示Ｚ軸方向）に直線移動する。
【００３０】
上記した振れ止めユニット１０は、そのハウジング１４がテーブル２にスライダ６を介して取り付けてあり、テーブル２に対して図示Ｘ軸方向に相対移動可能である。
【００３１】
カムシャフトＷの研削加工部位は、研削砥石５のＸ軸方向への移動、テーブル２のＺ軸方向への移動によって、研削砥石５の先端が加工部位表面に近づいた後、カムシャフトＷが回転させられるとともに、研削砥石５のＸ軸方向への移動によって切り込みが与えられて加工される。
【００３２】
この研削加工されるまでの振れ止めユニット１０の動作を図４で説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、ローラ支持部１２の基端に設けたシリンダ１２ｂが縮むことによって、加工ローラ１１はローラ支持部１２の先端から没した状態になっている。また、振れ止めユニット１０は、スライダ６によってテーブル２に対して相対的にＸ軸方向に後退し、これによりシャフト１５は、荷重発生部１６から付与された荷重でＸ軸前方に押し出された状態になっている。
【００３３】
続いて、図４（ｂ）に示すように、スライダ６によって振れ止めユニット１０はＸ軸方向に前進し、ローラ支持部１２の先端に取り付けた接触体１２ａが予め研削加工されたジャーナルＷｂの表面に接触する。
【００３４】
次に、図４（ｃ）に示すように、スライダ６によって振れ止めユニット１０が前進すると、ジャーナルＷｂの表面に接触体１２ａを接触させたままシャフト１５が後退し、本実施例で荷重発生部１６としているコイルスプリングが縮むことによって、ジャーナルＷｂの表面に押し付け荷重が発生する。この押し付け荷重は、スライダ６の移動量によって予め設定することも可能であるが、本実施例に示すように、荷重発生部１６の後方に内蔵された荷重検知部１８で測定可能であり、この荷重に基づいた設定が可能である。このようにして、ローラ支持部１２の接触体１２ａをジャーナルＷｂに接触させた状態で、上述したようにして研削加工部位に対する研削加工を行う。
【００３５】
このような研削方法によれば、加工中のワークＷの変形（曲がり）が最も小さくなるように荷重を設定することが可能であり、また、荷重検知部１８からの信号に基づいて加工中における振れ止めの押し付け荷重を変化させることも可能であり、研削砥石５の切り込み量を変化させる場合などの加工力の変化に対応して常に最適な振れ止めを行うことができる。
【００３６】
したがって、精度に優れた研削加工が可能となり、加えて、この振れ止めユニット１０に内蔵された荷重検知部１８によって、加工力の変動を計測することも可能であり、例えば、砥石５の磨耗が進行するために生じる加工力の変化を捉えることもでき、品質が安定した研削加工を実現できる。
【００３７】
次に、図５を用いて、上記した研削盤１によりジャーナルＷｂに微細凹凸面を加工する方法について述べる。
【００３８】
まず、研削加工部位Ｗａの加工が終了した後、図５（ａ）に示すように、スライダ６によって振れ止めユニット１０はＸ軸方向に後退させられ、同時に、シリンダ１２ｂが伸びることによって、加工ローラ１１はローラ支持部１２の先端から突出すると共に回転可能な状態となる。
【００３９】
このとき、シャフト１５は伸びた状態になり、荷重発生部１６による押し付け荷重は最小となる。
【００４０】
次いで、図５（ｂ）に示すように、スライダ６によって振れ止めユニット１０が前進させられて、加工ローラ１１がジャーナルＷｂの表面に接触し、さらに、図５（ｃ）に示すように、振れ止めユニット１０が前進させられることにより、シャフト１５が後退するのと同時に、荷重発生部１６であるコイルスプリングが縮んで、加工ローラ１１からジャーナルＷｂの表面に荷重が与えられる。
【００４１】
このとき、押し付け荷重は、先の研削加工時と同様にスライダ６の移動量又は荷重検知部１８で検知する荷重によって制御可能であり、また、先の研削加工時とは異なる荷重を設定することができる。
【００４２】
このようにして、加工ローラ１１の外周部の先端をジャーナルＷｂに押し付けた状態で、主軸によりカムシャフトＷを回転させると、加工ローラ１１の外周面には微細な凹凸１１ａが形成してあるため、図６に示すようなジャーナルＷｂ表面に対する微細凹凸形成加工を容易に行うことができ、しかも、上記した1台の研削盤１のみで、他の研削加工部位Ｗａの加工をも行うことができるため、ワークの取り付け取り外しが不要となり、その分だけ、加工に必要な時間が短縮できるうえ、設備投資も少なくてすむことから、フリクション性能に優れながらも安価な回転部品を提供することができる。
【００４３】
上記した実施例によれば、ローラ支持部１２の先端には、超硬などの耐摩耗性に優れた部材から成る接触体１２ａを取り付けるようにしたが、ローラ支持部１２の先端に、接触体として超硬などの耐摩耗性に優れた部材から成るローラを設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、ローラ支持部１２に取り付けたシリンダ１２ｂによって、加工ローラ１１の回転軸１１ｂを保持して加工ローラ１１をローラ支持部１２の先端から出没させるようにしているが、他の構成として、ローラ支持部１２の先端に直線移動が可能な部材を設けて、この部材がローラ支持部１２に対して相対移動するようになすことによっても、同様の効果が得られる。
【００４５】
さらに、振れ止めユニット１０をテーブル２に対してＺ軸方向に相対移動させた後、これと直交するＸ軸方向に直線移動させることによって、ローラ支持部１２の先端部片側のみをジャーナルＷｂに接触させるようになすことも可能である。
【００４６】
さらにまた、上記した振れ止めユニット１０を複数のジャーナルＷｂに対応して複数設ける構成のほか、1つの振れ止めユニット１０をテーブル２に対してＸ軸方向及びＺ軸方向の双方に相対移動させることによっても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の研削盤の一実施例を示す平面説明図である。（実施例１）
【図２】図１における研削盤の振れ止めユニットの断面説明図（ａ）及び振れ止めの部分側面説明図（ｂ）である。
【図３】図１に示した研削盤の振れ止めユニットにおける加工ローラの平面説明図（ａ）及び側面説明図（ｂ）である。
【図４】図１における研削盤を用いて研削加工を行う際の研削加工されるまでの振れ止めユニットの動作説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図５】図１における研削盤を用いて微細凹凸面を加工する際の振れ止めユニットの動作説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図６】図１における研削盤を用いて微細な凹凸が形成されたジャーナルの平面説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１   研削盤
２   テーブル
３   主軸台
４   心押し台
５   研削砥石
１０  振れ止めユニット
１１  加工ローラ
１２  ローラ支持部（振れ止め部）
１２ａ接触体
１３  振れ止め
１６  荷重発生部
１８  荷重検知部
W  カムシャフト（ワーク）
【図１】
2005169530.tif 000003
【図２】
2005169530.tif 000004
【図３】
2005169530.tif 000005
【図４】
2005169530.tif 000006
【図５】
2005169530.tif 000007
【図６】
2005169530.tif 000008