(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド（１１）上に所定の間隔をおいてサーボモータ（３３，３４）を備えた一対の主軸台（１９，２０）を装設し、両主軸台に支持された一対の主軸（２１，２２）に対し該主軸の回転軸線（Ｏ）と同心にワーク（２７）の両端軸部（２８ａ，２８ｂ）をクランプするクランプ機構（２３，２４）を連結し、制御装置（４１）からの駆動信号により前記両サーボモータを同期回転させて両クランプ機構によりクランプされたワークを回転しつつ加工を行うようにした研削盤において、
前記両サーボモータ（３３，３４）のうちいずれか一方のみがサーボＯＮ状態で両クランプ機構（２３，２４）によりワークの両端軸部をそれぞれクランプする第１の行程と、
上記第１の行程の後に前記両主軸（２１，２２）の回転角度をそれぞれ計測し、サーボＯＮ状態側の一方の主軸の回転角度データにサーボＯＦＦ状態側の他方の主軸の回転角度データを一致させる第２の行程と、
上記第２の行程の後にサーボＯＦＦ状態の他方のサーボモータをサーボＯＮ状態にして前記両サーボモータを同期回転させてワークの加工を行う第３の行程と、
を含むものである研削盤におけるワークのクランプ方法。
【請求項２】
ベッド（１１）上に所定の間隔をおいてサーボモータ（３３，３４）を備えた一対の主軸台（１９，２０）を装設し、両主軸台に支持された一対の主軸（２１，２２）に対し該主軸の回転軸線（Ｏ）と同心にワーク（２７）の両端軸部（２８ａ，２８ｂ）をクランプするクランプ機構（２３，２４）を連結し、制御装置（４１）からの駆動信号により前記両サーボモータを同期回転させて両クランプ機構によりクランプされたワークを回転しつつ加工を行うようにした研削盤において、
前記両サーボモータ（３３，３４）が共にサーボＯＮ状態で両クランプ機構（２３，２４）によりワークの両端軸部をそれぞれクランプする第１の行程と、
上記第１の行程の後に両サーボモータ（３３，３４）を共にサーボＯＦＦ状態にし、前記両主軸（２１，２２）の回転角度をそれぞれ計測し、一方の主軸の回転角度データに他方の主軸の回転角度データを一致させる第２の行程と、
上記第２の行程の後にサーボＯＦＦ状態の両サーボモータ（３３，３４）を再びサーボＯＮ状態にして前記両サーボモータを同期回転させてワークの加工を行う第３の行程と、
を含むものである研削盤におけるワークのクランプ方法。
【請求項３】
ベッド上に所定の間隔をおいてサーボモータを備えた一対の主軸台を装設し、両主軸台に支持された一対の主軸に対し該主軸の回転軸線と同心にワークの両端軸部をクランプするクランプ機構を有し、前記両サーボモータを制御装置からの同期駆動信号により同期回転することにより両クランプ機構によりクランプされたワークを回転させて加工を施すようにした研削盤において、 前記請求項１又は請求項２に記載の行程を遂行させる機能を前記制御装置に付与したことを特徴とする研削盤におけるワークのクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削盤におけるワークのクランプ方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクランクシャフト研削盤は、クランクシャフトの両端ジャーナル部を左右一対のクランプ機構のチャックによりクランプして、前記両クランプ機構をそれぞれの主軸台により同期回転する。又、クランクシャフトのピンを旋回させながら、砥石台を主軸の回転と同期するようにクランクピンの旋回軸線と直交する方向に進退動作させて、ピンを研削するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のクランクシャフトのクランプ機構は、両サーボモータがサーボＯＮ状態でクランクシャフトの両端ジャーナル部をクランプする構造を採っている。このため、クランクシャフトに反りや曲がりといった僅かな変形がある場合、クランプ時にクランクシャフトに捩じれが発生する場合がある。この時、両サーボモータに静止トルクが発生し、そのトルクが作用した状態で同期制御されると、両サーボモータの制御動作にアンバランス影響がでるばかりでなく、サーボモータと砥石台の送り制御との同期ずれも生じて高精度の研削ができない。すなわち、前述した捻れ力が研削作業中に、相互のサーボモータの同期制御に影響を与え、クランクシャフトの回転中に僅かではあるが回転変動が生じ、クランクシャフトの加工面の精度を低下するという問題があった。
【０００４】
主軸の回転角度の制御精度を０．００１度以下とする研削盤において、ワークのクランプ時の僅かな捩じれによるサーボモータの静止トルクを解消しておかないと、サーボモータの同期制御にアンバランスが生じる。
【０００５】
なお、クランクシャフトの加工中に加工熱が生じるので、クランクシャフトが熱膨張により変形し、この捩じれ変形が前述した静止トルクを増大する方向に作用した場合には、クランクシャフトが両端をクランプされているので回転方向に捩じれ力が増長して加わることになり、加工精度をさらに低下させる。
【０００６】
クランクシャフトの両端はクランプ機構によりクランプされるが、両端部の被クランプ面の加工精度が低下していると、クランプ機構の複数のクランプ爪のクランプ状態の姿勢が変化し、クランプ力に強弱が生じる。これによって、クランプ機構が主軸の軸線を中心とする円周方向に反発力を受け、サーボモータへ静止トルクとして作用する。
【０００７】
この発明は上記従来の技術に存する問題点を解消するためになされたものであって、その目的はワークの両端部をクランプした状態において、主軸のサーボモータに加わる静止トルクを解消し、加工精度を向上することができる研削盤におけるワークのクランプ方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ベッド上に所定の間隔をおいてサーボモータを備えた一対の主軸台を装設し、両主軸台に支持された一対の主軸に対し該主軸の回転軸線と同心にワークの両端軸部をクランプするクランプ機構を連結し、制御装置からの駆動信号により前記両サーボモータを同期回転させて両クランプ機構によりクランプされたワークを回転しつつ加工を行うようにした研削盤において、前記両サーボモータのうちいずれか一方のみがサーボＯＮ状態で両クランプ機構によりワークの両端軸部をそれぞれクランプする第１の行程と、上記第１の行程の後に前記両主軸の回転角度をそれぞれ計測し、サーボＯＮ状態側の一方の主軸の回転角度データにサーボＯＦＦ状態側の他方の主軸の回転角度データを一致させる第２の行程と、上記第２の行程の後にサーボＯＦＦ状態の他方のサーボモータをサーボＯＮ状態にして前記両サーボモータを同期回転させてワークの加工を行う第３の行程と、を含むものであることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、ベッド上に所定の間隔をおいてサーボモータを備えた一対の主軸台を装設し、両主軸台に支持された一対の主軸に対し該主軸の回転軸線と同心にワークの両端軸部をクランプするクランプ機構を連結し、制御装置からの駆動信号により前記両サーボモータを同期回転させて両クランプ機構によりクランプされたワークを回転しつつ加工を行うようにした研削盤において、前記両サーボモータが共にサーボＯＮ状態で両クランプ機構によりワークの両端軸部をそれぞれクランプする第１の行程と、上記第１の行程の後に両サーボモータを共にサーボＯＦＦ状態にし、前記両主軸の回転角度をそれぞれ計測し、一方の主軸の回転角度データに他方の主軸の回転角度データを一致させる第２の行程と、上記第２の行程の後にサーボＯＦＦ状態の両サーボモータを再びサーボＯＮ状態にして前記両サーボモータを同期回転させてワークの加工を行う第３の行程と、を含むものであることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、ベッド上に所定の間隔をおいてサーボモータを備えた一対の主軸台を装設し、両主軸台に支持された一対の主軸に対し該主軸の回転軸線と同心にワークの両端軸部をクランプするクランプ機構を有し、前記両サーボモータを制御装置からの同期駆動信号により同期回転することにより両クランプ機構によりクランプされたワークを回転させて加工を施すようにした研削盤において、前記請求項１又は請求項２に記載の行程を遂行させる機能を前記制御装置に付与したことことを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をクランクシャフトの研削盤に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１４】
研削盤の平面を表す図２に示すようにベッド１１の上面には左右一対のテーブル１２，１３が左右方向に互いに平行に敷設したレール１４によりそれぞれ独立して同方向への往復動可能に装着されている。前記ベッド１１の左右両端部にはテーブル移動用モータ１５，１６が配設され、送りねじ１７，１８により前記テーブル１２，１３を往復動するようになっている。
【００１５】
前記テーブル１２，１３の上面には第１主軸台１９及び第２主軸台２０が装着され、それらの第１及び第２主軸２１，２２には第１及び第２クランプ機構２３，２４が装着されている。第１及び第２クランプ機構２３，２４に設けた第１及び第２チャック２５，２６は、クランクシャフト２７の両端部をクランプするようになっている。
【００１６】
前記クランクシャフト２７は複数のジャーナル部２８と各ジャーナル部２８間に偏心して連結されたクランクピン部２９とにより構成されている。前記ジャーナル部２８のうち左右両端に位置する左端及び右端ジャーナル部２８ａ，２８ｂは、前記第１及び第２チャック２５，２６によりクランプされるようになっている。前記第１及び第２クランプ機構２３，２４の中心部には第１及び第２センタ３１，３２がその軸線方向の往復動可能に、かつ図示しない油圧機構により左端及び右端ジャーナル部２８ａ，２８ｂ側に押圧されるようになっている。第１及び第２センタ３１，３２の先端部に形成した先端テーパ面３１ａ，３２ａが前記左端及び右端ジャーナル部２８ａ，２８ｂに形成したセンタ孔２８ｃ，２８ｄに係合されることにより、クランクシャフト２７が第１及び第２主軸２１，２２の回転軸線Ｏ上に芯だし保持されるようになっている。
【００１７】
第１及び第２主軸台１９，２０の基端部には第１及び第２サーボモータ３３，３４が取り付けられ、その回転軸が前記第１及び第２主軸２１，２２に連結され、第１及び第２クランプ機構２３，２４が同期回転されるようになっている。
【００１８】
前記ベッド１１の上面には砥石車３５，３６が砥石台によりそれぞれ左右方向及び前後方向に制御移動可能に装設され、前記クランクシャフト２７のクランクピン部２９を研削するようになっている。
【００１９】
次に、図３に基づいて研削盤の制御装置について説明する。
制御装置４１は制御部４２を備え、制御部４２は制御動作プログラムに基づいて各種の制御動作を行うマイクロプロセッサ４３を備えている。マイクロプロセッサ４３には制御動作プログラム等を予め記録した補助記憶装置４４と、各種のデータを高速にアクセスするＲＡＭ４５（ランダム・アクセス・メモリー）が接続されている。前記制御部４２には駆動回路４６を介して前記第１及び第２クランプ機構２３，２４、第１及び第２チャック２５，２６、第１及び第２サーボモータ３３，３４が接続されている。又、制御部４２には第１及び第２サーボモータ３３，３４に設けたエンコーダ４７，４８が接続され、第１及び第２主軸２１，２２のそれぞれの回転角度信号をパルスデータとして制御部４２にフィードバックするようになっている。
【００２０】
次に、前記のように構成したクランクシャフトの研削盤について、その動作を図１及び図４のフローチャートにより説明する。
クランクシャフト２７をクランプするには、まず、テーブル移動用モータ１５，１６を起動してテーブル１２，１３を互いに離間する方向に移動させ、第１及び第２クランプ機構２３，２４をローディング位置に停止する。
【００２１】
次に、図示しないワーク供給機構によりクランクシャフト２７を第１及び第２センタ３１，３２の間に投入する。テーブル移動用モータ１５，１６を作動しテーブル１２，１３を前進させクランクシャフト２７を軸心に合わせるための第１及び第２センタ３１，３２によりクランクシャフト２７のセンタ孔２８ｃ，２８ｄに先端テーパ面３１ａ，３２ａを係合する。さらに、第１及び第２センタ３１，３２を図示しない油圧機構により前進させてクランクシャフト２７を主軸の回転軸線Ｏ上に位置決めする。（ステップＳ１）
次に、第１及び第２クランプ機構２３，２４を作動してその第１及び第２チャック２５，２６によりクランクシャフト２７の左端及び右端ジャーナル部２８ａ，２８ｂをクランプする。（ステップＳ２）
次に、制御装置４１から第２サーボモータ３４にサーボＯＦＦ信号を出力し、第２サーボモータ３４のサーボＯＮ状態を解除する。（ステップＳ３）
その後、第２主軸２２の回転角度θ２をエンコーダ４８からの信号により測定し、この回転角度θ２をＲＡＭ４５に記録する。（ステップＳ４）
このとき、両回転角度θ１、θ２の差が所定値以上あるか否かが判断される（ステップＳ５）。ステップＳ５でＮＯと判断された場合には、第２主軸２２の回転角度θ２を第１主軸２１の回転角度θ１に合わせる。（ステップＳ６）
【００２２】
制御部４２から第２サーボモータ３４にサーボＯＮ信号を出力し、第２サーボモータ３４をサーボＯＮ状態にする。（ステップＳ７）
次いで、第１及び第２サーボモータ３３，３４を回転起動してクランクシャフト２７を回転させ、クランクピン部２９を回転軸線Ｏを中心に旋回しつつ砥石車３５，３６によりクランクピン部２９を研磨する。（ステップＳ８）
クランクシャフト２７の研削作業が終了した後、第１主軸台１９及び第２主軸台２０がローディング位置へ戻りローディング装置にワークを受け渡して第１及び第２クランプ機構２３，２４のクランプ状態が解除され、第２主軸２２の回転角度θ１を先のクランプ時に記憶した角度に戻す。（ステップＳ９）
次に、第１及び第２センタ３１，３２を後退させクランクシャフト２７を取り外す。
【００２３】
以上のようにしてクランクシャフト２７のクランクピン部２９の研削作業が行われる。
一方、前記ステップＳ５で、ＹＥＳと判断された場合にはクランプ異常があったものとして研削動作が中止される。（ステップＳ１０）
次に、前記のように構成した研削盤についてその効果を構成とともに記載する。
【００２４】
（１）一方の第２サーボモータ３４のサーボＯＮ状態を解除した状態で、第１及び第２クランプ機構２３，２４の第１及び第２チャック２５，２６によってクランクシャフト２７の左端及び右端ジャーナル部２８ａ，２８ｂをクランプした後、第１及び第２主軸２１，２２の回転角度θ１，θ２の計測を行い、第１主軸２１の回転角度θ１に第２主軸２２の回転角度θ２を一致させ、その後、第２サーボモータ３４のサーボＯＮを行うようにした。このため、第１及び第２主軸２１，２２のそれぞれの間に静止トルクが生じるのを解消して、クランクシャフト２７の第１及び第２サーボモータ３３，３４による同期回転を円滑に行い、クランクシャフト２７の振動を抑制し、研削加工精度を向上することができる。
【００２５】
（２）第２主軸２１，２２の回転角度θ１，θ２の検出をエンコーダで行い、制御装置４１の同期回転に用いる回転角度データを一致させるようにした。このため、特別の装置を付加する必要がなく、装置を安価に提供することができる。
【００２６】
なお、前記実施形態は以下のように変更することもできる。
○  前記両サーボモータ３３，３４が共にサーボＯＮ状態で両クランプ機構２３，２４によりワークの両端軸部をそれぞれクランプする。次に、両サーボモータ３３，３４を共にサーボＯＦＦ状態にする。さらに、両サーボモータ３３，３４を再びサーボＯＮ状態にする。この行程の後に前記両サーボモータの同期回転制御に用いる回転角度データを補正する。この補正は、一方の主軸の回転角度データに他方の主軸の回転角度データを一致するように位置合せするものである。
【００２７】
この方法は、両サーボモータが一時サーボＯＦＦ状態となるので、両サーボモータの静止トルクを共に解消でき、両主軸の回転角度データの補正を精度良く行うことができる。
【００３０】
○第２サーボモータ３４のサーボＯＦＦした後、第２主軸２２の回転角度の変位角に合せて第１クランプ機構２３側の第１主軸２１の回転角度を一致させるようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜３記載の発明は、ワークの両端部をクランプ機構のチャックによりそれぞれクランプしたときに生じるサーボモータ側の静止トルクを解除して、ワークの回転を円滑に行いワークの加工精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明をクランクシャフトの研削盤に具体化した一実施形態を示す要部の平面図。
【図２】  研削盤の平面図。
【図３】  制御装置を示すブロック回路図。
【図４】  ワークのクランプ方法を説明するフローチャート。
【符号の説明】
Ｏ…回転軸線、１９，２０…主軸台、２１，２２…主軸、２３，２４…クランプ機構、２７…ワーク、２８ａ，２８ｂ…端軸部、３３，３４…サーボモータ、４１…制御装置。
【図１】
0003810640.tif 000002
【図２】
0003810640.tif 000003
【図３】
0003810640.tif 000004
【図４】
0003810640.tif 000005