(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの複数のピン部を加工具により加工する加工装置であって、
前記クランクシャフトをそのジャーナル中心を回転軸線として回転駆動する主軸台と、
前記加工具を有し前記クランクシャフトの回転軸線と直交する方向に進退移動する工具台と、
前記主軸台の主軸の回転と前記工具台の進退移動を同期制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記主軸の角度位置と前記工具台の進退移動量の関係を表した前記各ピン部に共通に用いられる理論値としての共通プロフィルデータと、前記共通プロフィルデータを補正する各ピン部毎に特有な補正量データとを備え、前記補正量データは前記共通プロフィルデータによる各ピン部の加工結果の測定値と理論値との比較により求められたものであり、
前記制御装置は、前記加工具の前記ピン部に対する切込み量を示すサイクルデータと前記共通プロフィルデータと前記補正量データとの加算値に基づいて、前記工具台を進退させることを特徴とするクランクシャフトの加工装置。
【請求項２】
クランクシャフトの複数のジャーナル部を加工具により加工する加工装置であって、
前記クランクシャフトをそのジャーナル中心を回転軸線として回転駆動する主軸台と、
前記加工具を有し前記クランクシャフトの回転軸線と直交する方向に進退移動する工具台と、
前記主軸台の主軸の回転と前記工具台の進退移動を同期制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記加工具の前記ジャーナル部に対する切込み量を示した前記各ジャーナル部に共通に用いられる理論値としてのサイクルデータと、前記サイクルデータを補正する各ジャーナル部毎に特有な補正量データとを備え、前記補正量データは前記サイクルデータによる各ジャーナル部の加工結果の測定値と理論値との比較により求められたものであり、
前記制御装置は、前記サイクルデータと前記補正量データとの加算値に基づいて、前記工具台を進退させることを特徴とするクランクシャフトの加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクランクシャフトの加工装置に関し、特に、レストを用いることなくクランクシャフトの部位及び角度位置による剛性の変化に係わらず高精度な加工を行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、砥石による研削盤を用いてクランクシャフトの研削加工をしている。この場合、クランクシャフトのジャーナル中心を回転中心としてクランクシャフトを低速回転させ、高速回転する円盤状砥石の外周でクランクシャフトのピン部を研削して、該ピン部の半径及び真円度を所定の値に加工している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クランクシャフトのジャーナル部から偏心してジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトのピン部を加工するに際しては、加工するピン部毎に加工個所の剛性が変化する。例えばクランクシャフトの両端に近いピン部の剛性は両端から離れた部位のピン部の剛性より高くなる。
更に、クランクシャフト特有の形状により、１つのピン部の加工中においても、クランクシャフトの回転によるピン部の角度位置の変化によってピン部の剛性が変化する。このように、ピン部の剛性の変化により、該ピン部の加工の際の撓みの程度が変化するので、この撓みが加工精度の低下の原因になる。
【０００４】
このため、前記撓みを防止するためにレストを用いているが、上述のように回転するピン部にレストを当接させるには、レストを２軸同時制御する必要があり、レストを正確にクランクシャフトの回転に同期させて運動させるのは困難であるのみならず、そのための装置が大掛かりになりコストも増大することになる。
なお、クランクシャフトのジャーナル部の表面を円筒状に研削加工する必要があり、上述のような撓みによる加工精度の低下の問題は、クランクシャフトのジャーナル部の研削加工の際にも生ずる。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その課題は、クランクシャフトのピン部及びジャーナル部の加工に際し、レストを用いることなく、加工する部位の撓みによる加工精度の低下を防止することができるクランクシャフトの加工装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の第１の発明の構成は、クランクシャフトの複数のピン部を加工具により加工する加工装置であって、前記クランクシャフトをそのジャーナル中心を回転軸線として回転駆動する主軸台と、前記加工具を有し前記クランクシャフトの回転軸線と直交する方向に進退移動する工具台と、前記主軸台の主軸の回転と前記工具台の進退移動を同期制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記主軸の角度位置と前記工具台の進退移動量の関係を表した前記各ピン部に共通に用いられる理論値としての共通プロフィルデータと、前記共通プロフィルデータを補正する各ピン部毎に特有な補正量データとを備え、前記補正量データは前記共通プロフィルデータによる各ピン部の加工結果の測定値と理論値との比較により求められたものであり、前記制御装置は、前記加工具の前記ピン部に対する切込み量を示すサイクルデータと前記共通プロフィルデータと前記補正量データとの加算値に基づいて、前記工具台を進退させることを特徴とするクランクシャフトの加工装置である。
【０００７】
上記第１の発明の構成により、クランクシャフトの加工装置は、クランクシャフトの複数のピン部を加工具により加工するものであって、前記クランクシャフトをそのジャーナル中心を回転軸線として回転駆動する主軸台と、前記加工具を有し前記クランクシャフトの回転軸線と直交する方向に進退移動する工具台と、前記主軸台の主軸の回転と前記工具台の進退移動を同期制御する制御装置とを備えているので、前記加工具により、ジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトの各ピン部を加工することができる。
【０００８】
その際、前記制御装置は、前記主軸の角度位置と前記工具台の進退移動量の関係を表した前記各ピン部に共通に用いられる理論値としての共通プロフィルデータと、前記共通プロフィルデータを補正する各ピン部毎に特有な補正量データとを備え、前記補正量データは前記共通プロフィルデータによる各ピン部の加工結果の測定値と理論値との比較により求められたものであるので、理論値としての前記共通プロフィルデータによる加工の誤差を実測値である「各ピン部毎に特有な補正量データ」で補正することにより、各ピン部毎の撓み量の変化があっても、加工精度の低下を防止することができる。
【０００９】
更に、前記工具台は、前記加工具の前記ピン部に対する切込み量を示すサイクルデータと前記共通プロフィルデータと前記補正量データとの加算値に基づいて進退されるので、前記加工具により、ジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトの各ピン部を所定の切込み量で加工することができる。
その際、前記制御装置は、前記主軸の角度位置と前記工具台の進退移動量の関係を表した前記各ピン部共通に用いられる理論値としての共通プロフィルデータと、前記共通プロフィルデータを補正する各ピン部毎に特有な補正量データと、前記ピン部に対する切込み量を示すサイクルデータとを備えているので、理論値としての前記共通プロフィルデータ及び前記サイクルデータによる加工の誤差を実測値である「各ピン部毎に特有な補正量データ」で補正することにより、各ピン部毎の撓み量の変化があっても、加工精度の低下を防止することができる。
【００１０】
更に、第２の発明の構成は、クランクシャフトの複数のジャーナル部を加工具により加工する加工装置であって、前記クランクシャフトをそのジャーナル中心を回転軸線として回転駆動する主軸台と、前記加工具を有し前記クランクシャフトの回転軸線と直交する方向に進退移動する工具台と、前記主軸台の主軸の回転と前記工具台の進退移動を同期制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記加工具の前記ジャーナル部に対する切込み量を示した前記各ジャーナル部に共通に用いられる理論値としてのサイクルデータと、前記サイクルデータを補正する各ジャーナル部毎に特有な補正量データとを備え、前記補正量データは前記サイクルデータによる各ジャーナル部の加工結果の測定値と理論値との比較により求められたものであり、前記制御装置は、前記サイクルデータと前記補正量データとの加算値に基づいて、前記工具台を進退させることを特徴とするクランクシャフトの加工装置である。
【００１１】
上記第２発明の構成により、クランクシャフトの加工装置は、クランクシャフトの複数のジャーナル部を加工具により加工するものであって、前記クランクシャフトをそのジャーナル中心を回転軸線として回転駆動する主軸台と、前記加工具を有し前記クランクシャフトの回転軸線と直交する方向に進退移動する工具台と、前記主軸台の主軸の回転と前記工具台の進退移動を同期制御する制御装置とを備えているので、前記加工具により、ジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトの各ジャーナル部を加工することができる。
【００１２】
その際、前記制御装置は、前記加工具の前記ジャーナル部に対する切込み量を示した前記各ジャーナル部に共通に用いられる理論値としてのサイクルデータと、前記各ジャーナル部の加工結果の測定値と理論値との比較により求められた前記主軸の角度位置と前記工具台の進退移動量の関係を表した前記各ジャーナル部に特有な補正量データを備えているので、各ジャーナル毎に異なる加工の誤差を実測値である「各ジャーナル部毎に特有な補正量データ」で補正することにより、各ジャーナル部毎の撓み量の変化があっても、加工精度の低下を防止することができる。
【００１３】
更に、前記工具台は、前記加工具の前記ジャーナル部に対する切込み量を示すサイクルデータと前記補正量データとの加算値に基づいて進退されるので、前記加工具により、ジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトの各ジャーナル部を所定の切込み量で加工することができる。
その際、前記制御装置は、前記主軸の角度位置と前記工具台の関係を表した前記各ジャーナル部に特有な補正量データと、前記ジャーナル部に対する切込み量を示すサイクルデータとを備えているので、理論値としての前記サイクルデータによる加工の誤差を実測値である「各ジャーナル毎に特有な補正量データ」で補正することにより、各ジャーナル部毎の撓み量の変化があっても、加工精度の低下を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明の実施の形態に係わるクランクシャフトの加工装置の平面を示し、図２は該実施の形態に係わるクランクシャフトの加工装置に使用される制御装置を示し、図３は該制御装置に入力されるデータを示し、図４は該加工装置の動作を示し、図５は図１のクランクシャフトを拡大して示し、図６は該実施の形態のサイクルデータを示している。
【００１５】
図１乃至図６において、研削盤１のベース２にＺ軸テーブルモータ３が固定され、Ｚ軸テーブルモータ３の回転位置を検出するエンコーダ４がＺ軸テーブルモータ３に取付けられている。Ｚ軸テーブル１０がＺ軸テーブルモータ３の回転によりＺ軸方向（矢印２１ｂ方向）に摺動可能にベース２上取付けられている。
【００１６】
砥石台モータ１１がＺ軸テーブル１０に固定され、砥石台モータ１１の回転位置を検出するエンコーダ１２が砥石台モータ１１に取付けられている。
砥石台２０が砥石台モータ１１の回転によりＸ軸方向（矢印２１ａ方向）に摺動可能にＺ軸テーブル１０に取付けられている。
円板状砥石２１が砥石台２０の図示しないモータにより回転可能に配設されている。なお、２１ｘは砥石２１の回転中心である。
このため、砥石２１は、Ｚ軸テーブルモータ３の回転によりＺ軸方向に移動し、砥石台モータ１１の回転によりＸ軸方向に移動する。
【００１７】
ベース２上に固定された主軸台３０の主軸に４気筒エンジン用クランクシャフト６０がジャーナル中心６１ｘを回転中心として回転可能に配置されている。なお、べース２上には心押台３３が固定されている。前記主軸がクランクシャフト６０のジャーナル部６１の一端を固定し、心押台３３がジャーナル部６１の他端を回転可能に保持している。
クランクシャフト６０のピン部はコネクティングロッドに連結される部分であり、「１ピン」６２ａ、「２ピン」６２ｂ、「３ピン」６２ｃ及び「４ピン」６２ｄである。図１では、砥石２１の外周はピン部６２ｄを研削している。なお、アーム部６３（図５参照）が各ピン部６２ａ〜６２ｄをジャーナル部６１に固定している。
【００１８】
数値制御装置（図２参照）４０は、入力装置４１、信号母線４３、ＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５、ＣＰＵ４６及びインターフェイス４２、４７を備えている。入力装置４１はキー部４１ａ及び表示部４１ｂを備えている。
バス方式により入力装置４１がインターフェイス４２を経て信号母線４３に接続され、ＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５及びＣＰＵ４６が直接信号母線４３に接続されている。
【００１９】
モータ制御回路５１はＺ軸テーブルモータ３を制御するものであり、インターフェイス４７を経てＣＰＵ４６に接続されている。Ｚ軸テーブルモータ３の回転位置（回転角度）を検出するエンコーダ４の出力がモータ制御回路５１にフィードバックされている。モータ制御回路５１はエンコーダ４の検出値とＺ軸テーブルモータ３の回転位置の目標値との差がゼロになるように制御する。
モータ制御回路５２は砥石台モータ１１を制御するものであり、インターフェイス４７を経てＣＰＵ４６に接続されている。砥石台モータ１１の回転位置（回転角度）を検知するエンコーダ１２の出力がモータ制御回路５２にフィードバックされている。モータ制御回路５２はエンコーダ１２の検出値と砥石台モータ１１の回転位置の目標値との差がゼロになるように制御する。
【００２０】
モータ制御回路５３は主軸台３０に配設された主軸モータ３１を制御するものであり、インターフェイス４７を経てＣＰＵ４６に接続されている。主軸モータ３１の回転位置（回転角度）を検知するエンコーダ３２の出力がモータ制御回路５３にフィードバックされている。モータ制御回路５３はエンコーダ３２の検出値と主軸モータ３１の回転位置の目標値との差がゼロになるように制御する。
【００２１】
このため、研削盤１の電源スイッチを入れ、入力装置４１のキー部４１ａによりクランクシャフト６０の加工のためのデータを入力すると、該データはＲＡＭ４４に記憶される。次に、砥石２１を作動させると、ＣＰＵ４６がＲＡＭ４４及びＲＯＭ４５に記憶されたプログラム及びデータに基づいてモータ制御回路５１〜５３を制御し、モータ制御回路５１〜５３が前記プログラム及びデータに従って各モータ３、１１、３１を回転させる。
【００２２】
図３においては、主軸のＣ軸方向（矢印３１ａ方向）の「角度位置Ｃ」及び「角度位置Ｃ」に対応した砥石２１のＸ軸方向の「進退移動位置Ｘ0」が共通プロフィルデータとして表されている。
更に、前記共通プロフィルデータのうちＸ0を補正する各ピン部６２ａ〜６２ｄ毎に特有な補正量データＸ1〜Ｘ4が表されている。
前記共通プロフィルデータは、クランクシャフトの形状に基づいて理論上のピン部６２ａ〜６２ｄの軌跡から求めればよく、前記補正量データは、前記共通プロフィルデータに基づいて実際に加工を行い、その加工結果を計測することにより、理論上の値との比較によって求めることができる。
なお図３にて「１ピン」はピン部６２ａであり、「２ピン」はピン部６２ｂであり、「３ピン」はピン部６２ｃであり、「４ピン」はピン部６２ｄである。
【００２３】
なお、図３において、例えば「Ｃ」が図示しない基準点を基準にして０．００°の場合、「Ｘ0」が１００．０００ｍｍであり、「１ピンの補正量データＸ1」が「＋０．０１０ｍｍ」であり、「２ピンの補正量データＸ2」が「ー０．０１０ｍｍ」である。また、「３ピンの補正量データＸ3」及び「４ピンの補正量データＸ4」の表示が省略されている。
【００２４】
図４に示すように本願発明の実施の形態の動作は、スタートした後、ステップＳ１において、加工するピン部はどこか判別する。加工するピン部が「１ピン」であればステップＳ２に進み、加工するピン部が「２ピン」であればステップＳ３に進み、加工するピン部が「３ピン」であればステップＳ４に進み、加工するピン部が「４ピン」であればステップＳ５に進む。
【００２５】
ステップＳ２では、１ピンの進退移動位置をＸ0＋Ｘ1とし、ステップＳ３では、２ピンの進退移動位置をＸ0＋Ｘ2とし、ステップＳ４では、３ピンの進退移動位置をＸ0＋Ｘ3とし、ステップＳ５では、４ピンの進退移動位置をＸ0＋Ｘ4とする。
次に、ステップＳ６では、図３の「Ｃ」の値、及び上述のように「補正量で補正したＸ」の値を用いて砥石２１及び主軸台３０の主軸を制御して１ピン乃至４ピンを研削加工する。
【００２６】
なお、図４のフローチャートには示していないが、実際には「補正量で補正したＸ」の値にサイクルデータによる切込み量を加算した値に基づいて砥石台２０は制御される。
クランクシャフト６０のジャーナル部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ（図５参照）を加工する場合には、ジャーナル部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅは真円であるのでプロフィルデータを用いる必要はなく、上記したサイクルデータのみによって砥石台２０を制御すればよいが、サイクルデータのみによって加工を行うと、実際には、上記したピン部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの加工と同様に各ジャーナル毎に異なる誤差を生じる。
【００２７】
そのため、主軸の「角度位置Ｃ」に対応した各ジャーナル毎に特有な補正量データを用意する。この補正量データは、上記ピン部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの補正量データＸ1〜Ｘ4と同様にして、サイクルデータのみで加工を行い、その加工結果を計測することにより、理論上の値との比較によって求めることができる。
そして、ジャーナル部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅの加工に際しては、サイクルデータに補正量データを加算した値に基づいて砥石台２０は制御される。
【００２８】
すなわち、このジャーナル部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅの加工においては、上記のピン部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの加工において、共通プロフィルデータＸ0を常に０としたものと同じと考えることができる。
なお、図６はサイクルデータの一例を示しており、縦軸が砥石台２０の位置を、横軸が時間を示しており、Ｐ1〜Ｐ2で粗研削が、Ｐ2〜Ｐ3で精研削が行われ、Ｐ3〜Ｐ4の間はスパークアウトを行って、Ｐ4〜Ｐ5で砥石台戻しを行うことを意味している。このサイクルデータは通常はＮＣプログラムで与えられる。
【００２９】
【発明の効果】
本願の第１の発明に係わるクランクシャフトの加工装置によれば、該加工装置の加工具により、ジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトの各ピン部を加工することができる。
その際、理論値としての前記共通プロフィルデータによる加工の誤差を実測値である「各ピン部毎に特有な補正量データ」で補正することができるので、各ピン部毎の撓み量の変化があっても、加工精度の低下を防止することができる。
更に、従来のレストを使用する必要がなくなるので、該加工装置が小型になる。
【００３０】
更に、第２の発明に係わるクランクシャフトの加工装置によれば、該加工装置の加工具により、ジャーナル中心を回転軸として回転するクランクシャフトの各ジャーナル部を加工することができる。
その際、加工の誤差を実測値である「各ジャーナル部毎に特有な補正量データ」で補正することができるので、各ジャーナル部毎の撓み量の変化があっても、加工精度の低下を防止することができる。
更に、従来のレストを使用する必要がなくなるので、該加工装置が小型になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】  本願発明の実施の形態の制御回路を示すブロック図である。
【図３】  前記制御回路に入力されるデータを示す表である。
【図４】  該実施の形態の動作を説明するフローチャートである。
【図５】  前記図１のクランクシャフトの拡大図である。
【図６】  該実施の形態のサイクルデータを示す図である。
【符号の説明】
１  研削盤
３  Ｚ軸テーブルモータ
１０  Ｚ軸テーブル
１１  砥石台モータ
２０  砥石台
２１  砥石
３０  主軸台
３１  主軸モータ
４０  数値制御装置
５１〜５３  モータ制御回路
６０  クランクシャフト
６１、６１ａ〜６１ｅ  ジャーナル部
６１ｘ  ジャーナル中心
６２ａ〜６２ｄ  ピン部
【図１】
0003920995.tif 000002
【図２】
0003920995.tif 000003
【図３】
0003920995.tif 000004
【図４】
0003920995.tif 000005
【図５】
0003920995.tif 000006
【図６】
0003920995.tif 000007