(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状のワークを両端にて支持した状態でその軸線を中心に回転させながら、ワークの外周面を研削加工する際に、研削加工中の円筒部を支持するワークレスト装置において、
前記ワークの回転角度に応じて、ワークの半径方向の寸法の変化する加工部分に設けられたシューの支持位置を加工部分の半径方向へ追従するように移動制御するための制御手段を設け、
その制御手段は、ワークの加工点からシューの支持位置までのワークの回転角度に応じた加工部分の外周面の変位量に応じて、研削中の加工点の半径寸法をｄ、加工点からシューの支持位置までの回転角度をＲ、加工点の切込速度をｑとしたとき、ワークの回転中心からシューの支持位置までの距離Ｄを、次式（１）に基づいて算出してシューの支持位置を移動制御することを特徴とするワークレスト装置。
Ｄ＝ｄ＋（Ｒ／２π）×ｑ  …  （１）
【請求項２】
長尺状のワークを両端にて支持した状態でその軸線を中心に回転させながら、ワークの外周面を研削加工する際に、研削加工中の円筒部を支持するワークレスト装置の制御方法において、
前記ワークの回転角度に応じて、ワークの半径方向の寸法の変化する加工部分に設けられたシューの支持位置を加工部分の半径方向へ追従するように移動制御するための制御手段を設け、その制御手段は、研削中の加工点の半径寸法をｄ、加工点からシューの支持位置までの回転角度をＲ、加工点の切込速度をｑとしたとき、ワークの回転中心からシューの支持位置までの距離Ｄを、次式（１）に基づいて算出してシューの支持位置を移動制御することを特徴とするワークレスト装置の制御方法。
Ｄ＝ｄ＋（Ｒ／２π）×ｑ  …  （１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばエンジン用クランクシャフト等の長尺状のワークの外周面を研削加工する際に、ワークの加工部分を支持するワークレスト装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、研削盤によりクランクシャフト等の長尺状のワークの外周面を研削加工する場合には、ワークを両端にて一対の主軸台間に支持した状態でその軸線を中心に回転させながら、ワークの所定加工部分に砥石車を接触させて、加工部分の外周面を研削加工している。この研削加工に際しては、砥石車の研削抵抗等によりワークに撓みが発生して、主軸台の回転中心とワークの加工部分の軸心との間にずれが生じ、研削精度の低下を招くおそれがある。このような不具合を未然に防止するために、クランクシャフト等を研削するようにした研削盤においては、ワークの加工部分の外周面に砥石車の反対側からシューを当接させて、ワークの加工部分を支持するようにしたワークレスト装置が装備されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のワークレスト装置においては、ワークの切削加工中に、加工部分の外周面の研削速度に関係なく、砥石車に対向してシューがワーク中心に向かってシリンダ等により一定の圧力で加工部分の外周面に押し付けられるようになっている。この場合、ワークはその外周面が連続して切削されているため、加工部の半径寸法が研削の進行に伴って変化し続ける。しかも、シューは、ワークの回転中心に向かって押し付け動作を行っているが、前述のように、ワークの外周面が変化し続けているため、ワークの回転中心と加工部の外形寸法に対する中心とが一致しない。このため、ワークは偏心運動をする場合もあり、シューがこれに追従できない。従って、ワークの加工部分の外周面に対するシューの支持位置が加工部分の外周面の研削状態に即応せず、高精度の研削加工を行うことができないという問題があった。
【０００４】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークの加工部分の外周面に対するシューの支持位置を、加工部分の外周面の研削状態に応じて追従移動することができて、高精度の研削加工を行うことができるワークレスト装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、長尺状のワークを両端にて支持した状態でその軸線を中心に回転させながら、ワークの外周面を研削加工する際に、研削加工中の円筒部を支持するワークレスト装置において、
前記ワークの回転角度に応じて、ワークの半径方向の寸法の変化する加工部分に設けられたシューの支持位置を加工部分の半径方向へ追従するように移動制御するための制御手段を設け、その制御手段は、ワークの加工点からシューの支持位置までのワークの回転角度に応じた加工部分の外周面の変位量に応じて、研削中の加工点の半径寸法をｄ、加工点からシューの支持位置までの回転角度をＲ、加工点の切込速度をｑとしたとき、ワークの回転中心からシューの支持位置までの距離Ｄを、次式（１）に基づいて算出してシューの支持位置を移動制御することを特徴とするものである。
Ｄ＝ｄ＋（Ｒ／２π）×ｑ  …  （１）
ここでｑをワーク１回転当りの切込み量（ｍｍ／ｒｅｖ）で表し、これを切込速度と呼んでいる。
【０００６】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、ワークの加工部分の研削加工中に、その加工部分の外周面に対するシューの支持位置を、加工部分の外周面の研削状態，すなわち変位量に応じて随時設定変更することができる。よって、ワークの加工部分の外周面に対するシューの支持位置を加工部分の外周面の円筒半径に即応させることができ、ワークを高精度に研削加工することができる。また、ワークの回転中心からのシューの支持位置を、前記式（１）に基づいて容易に算出することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、長尺状のワークを両端にて支持した状態でその軸線を中心に回転させながら、ワークの外周面を研削加工する際に、研削加工中の円筒部を支持するワークレスト装置の制御方法において、
前記ワークの回転角度に応じて、ワークの半径方向の寸法の変化する加工部分に設けられたシューの支持位置を加工部分の半径方向へ追従するように移動制御するための制御手段を設け、その制御手段は、研削中の加工点の半径寸法をｄ、加工点からシューの支持位置までの回転角度をＲ、加工点の切込速度をｑとしたとき、ワークの回転中心からシューの支持位置までの距離Ｄを、次式（１）に基づいて算出してシューの支持位置を移動制御することを特徴とするものである。
【０００８】
Ｄ＝ｄ＋（Ｒ／２π）×ｑ  …  （１）
ここでｑをワーク１回転当りの切込み量（ｍｍ／ｒｅｖ）で表し、これを切込速度と呼んでいる。
【０００９】
従って、この請求項２に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の作用と同様の作用を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この研削盤においては、基台１１上にワーク支持装置１２が配設されている。すなわち、基台１１の上面には移動テーブル１３が一対のガイドレール１４を介してＸ方向へ移動可能に支持されている。移動テーブル１３の上面には一対の主軸台１５，１６がガイドレール１７を介してＸ方向へ移動可能に支持され、それらの対向端部にはクランクシャフト等のワークＷを両端にて支持するためのチャック１５ａ，１６ａが設けられている。
【００１５】
前記ワーク支持装置１２と対応するように、基台１１上には砥石装置１８が配設されている。すなわち、基台１１の上面には砥石台１９が一対のガイドレール２０を介してＹ方向へ移動可能に支持され、その上面には加工ヘッド２１が配設されている。加工ヘッド２１には回転軸２２が回転可能に支持され、その先端には砥石車２３が取り付けられている。
【００１６】
前記砥石台１９上には砥石回転用モータ２４が配設され、このモータ２４により、プーリ２５，２６及びベルト２７を介して砥石車２３が回転されるようになっている。基台１１の後端には砥石移動用モータ２８が配設され、このモータ２８により図示しないボールネジを介して砥石台１９がＹ方向へ移動されるようになっている。
【００１７】
そして、前記クランクシャフト等のワークＷにおけるジャーナル等の加工部分Ｗａ〜Ｗｅを研削加工する場合には、そのワークＷが一対の主軸台１５，１６間に装着された状態で、図示しないテーブル移動用モータにより移動テーブル１３がＸ方向に移動される。この移動により、ワークＷの所定の加工部分Ｗａ〜Ｗｅが砥石車２３と対応配置される。この状態で、図示しないワーク回転用モータにより、ワークＷが軸線Ｌを中心に回転される。それとともに、砥石車２３が砥石回転用モータ２４により所定の回転速度で回転されながら、砥石移動用モータ２８によりワークＷに向かってＹ方向に所定の切込速度で接近移動される。この接近移動により、砥石車２３がワークＷの所定の加工部分Ｗａ〜Ｗｅに接触されて、その加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面が研削されるようになっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、前記基台１１上にはワークレスト装置２９が配設され、ワークＷの所定の加工部分Ｗａ〜Ｗｅが研削加工される際に、このワークレスト装置２９により、加工部分Ｗａ〜Ｗｅが砥石車２３と対向して支持されるようになっている。すなわち、基台１１上には第１支持アーム３０及び第２支持アーム３１が支軸３２を介して回動可能に支持され、それらの先端にはワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面に側方及び下方から当接する第１シュー３０ａ及び第２シュー３１ａが設けられている。
【００１９】
前記第１支持アーム３０にはバネ３３が掛装され、このバネ３３により、第１支持アーム３０が図２の反時計方向に、すなわち第１シュー３０ａをワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅから離間させる方向に回動付勢されている。第２支持アーム３１にはバネ３４が掛装され、このバネ３４により、第２支持アーム３１が図２の時計方向に、すなわち第２シュー３１ａをワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅから離間させる方向に回動付勢されている。
【００２０】
前記第１支持アーム３０の端部にはプランジャ３５が当接され、このプランジャ３５には駆動手段としての第１サーボモータ３６が図示しないボールネジを介して作動連結されている。そして、この第１サーボモータ３６の回転により、ボールネジ及びプランジャ３５を介して第１支持アーム３０が回動されて、第１シュー３０ａがワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面に対する所定の支持位置に移動配置されるようになっている。
【００２１】
前記第２支持アーム３１の端部にはプランジャ３７が接続され、このプランジャ３７には駆動手段としての第２サーボモータ３８が図示しないボールネジを介して作動連結されている。そして、この第２サーボモータ３８の回転により、ボールネジ及びプランジャ３７を介して第２支持アーム３１が回動されて、第２シュー３１ａがワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面に対する所定の支持位置に移動配置されるようになっている。
【００２２】
次に、前記のように構成されたワークレスト装置２９の回路構成について説明する。図３に示すように、制御手段としての制御装置４１には、記憶手段としてのメモリ４２、キーボード等の入力装置４３及び前記両サーボモータ３６，３８が接続されている。そして、メモリ４２には入力装置４３からの入力により、図４に示すように、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅに対する加工点Ｐ０から各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２までの回転角度に応じた加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面の変位量ｏ１，ｏ２が予め記憶されている。
【００２３】
すなわち、図４及び図５に示すように、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの研削加工時には、加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面が加工点Ｐ０から各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２まで回転されることにより、その回転角度に応じた切込量の変位が発生する。この場合、加工点Ｐ０から各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２までの回転角度をＲ１，Ｒ２（度）、加工点Ｐ０の切込速度をｑ（ｍｍ／ｒｅｖ）としたとき、各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２における変位量ｏ１，ｏ２（ｍｍ）は次式（２）及び（３）で表され、砥石台１９の移動制御位置データとともに、この変位量ｏ１，ｏ２がメモリ４２に記憶されている。
【００２４】
ｏ１＝（Ｒ１／２π）×ｑ  …  （２）
ｏ２＝（Ｒ２／２π）×ｑ  …  （３）
また、前記制御装置４１は、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの研削加工中に、メモリ４２に記憶された変位量ｏ１，ｏ２に基づいて、各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を変更制御する。すなわち、図４に示すように、研削中の加工点Ｐ０の半径寸法がｄであるとき、ワークＷの回転軸線Ｌ上の回転中心Ｌａから各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２までの距離Ｄ１，Ｄ２（ｍｍ）を、次式（４）及び（５）に基づいて算出する。
【００２５】
Ｄ１＝ｄ＋ｏ１＝ｄ＋（Ｒ１／２π）×ｑ  …  （４）
Ｄ２＝ｄ＋ｏ２＝ｄ＋（Ｒ２／２π）×ｑ  …  （５）
そして、制御装置４１は、砥石台１９の移動制御による位置データと、これらの距離Ｄ１，Ｄ２の算出値に基づいて、第１サーボモータ３６及び第２サーボモータ３８を駆動して、各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を変更制御する。このため、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの研削加工にともなう変位に従って各シュー３０ａ，３１ａが加工部分Ｗａ〜Ｗｅに対する支持位置を変化させることができる。
【００２６】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（ａ）  このワークレスト装置２９においては、ワークＷの外周面の研削加工時に、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅを支持する一対のシュー３０ａ，３１ａが設けられている。そして、制御装置４１により、加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面に対する各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２が、ワークＷの加工点Ｐ０から各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２までの回転角度に応じた加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面の変位量ｏ１，ｏ２に基づいて、加工部分Ｗａ〜Ｗｅの半径方向に変更制御されるようになっている。
【００２７】
このため、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの研削加工中に、その加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面に対する各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を、加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面の研削状態に応じて随時設定変更することができる。よって、ワークＷを高精度に研削加工することができる。
【００２８】
（ｂ）  このワークレスト装置２９においては、研削中の加工点Ｐ０の半径寸法をｄ、加工点Ｐ０から各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２までの回転角度をＲ１，Ｒ２、加工点Ｐ０の切込速度をｑとしたとき、ワークＷの回転軸線Ｌ上の回転中心Ｌａから各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２までの距離Ｄ１，Ｄ２が、次式（４）及び（５）に基づいて算出されるようになっている。
【００２９】
Ｄ１＝ｄ＋（Ｒ１／２π）×ｑ  …  （４）
Ｄ２＝ｄ＋（Ｒ２／２π）×ｑ  …  （５）
このため、ワークＷの回転中心Ｌａからの各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を、前記式（４）及び（５）に基づいて容易に算出することができる。
【００３０】
（ｃ）  このワークレスト装置２９においては、前記各シュー３０ａ，３１ａについて回転角度に応じた加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面の変位量ｏ１，ｏ２を記憶するメモリ４２が設けられている。そして、前記制御装置４１により砥石台１９の移動制御による位置データとともにメモリ４２に予め記憶された変位量ｏ１，ｏ２に基づいて、各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２が変更制御されるようになっている。このため、メモリ４２に記憶された変位量ｏ１，ｏ２に基づいて、各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を容易に変更制御することができる。
【００３１】
（ｄ）  このワークレスト装置２９においては、前記各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を変更する駆動手段としてサーボモータ３６，３８が使用されている。このため、サーボモータ３６，３８の駆動により、各シュー３０ａ，３１ａの支持位置Ｐ１，Ｐ２を正確に変更制御することができる。
【００３２】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記実施形態では、クランクシャフトをワークとしたが、これ以外のもの、例えばカムシャフトをワークとすること。
【００３３】
・  前記実施形態では、加工部分をクランクシャフトのジャーナルとしたが、加工部分をクランクピンとすること。
・  前記実施形態においては、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅに対応して第１支持アーム３０及び第２支持アーム３１が回動可能に配設され、それらの支持アーム３０，３１の端部に第１シュー３０ａ及び第２シュー３１ａが設けられていた。これに対し、これらの第１シュー３０ａ及び第２シュー３１ａを、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面に対してその半径方向へ直線的に移動可能に対向配置し、第１サーボモータ３６及び第２サーボモータ３８により、ボールネジを介して移動させるように構成すること。このように構成すれば、シュー３０ａ，３１ａがワークＷの中心を中心とした半径方向に変位させることができるため、ワークＷに対して偏心方向への力が作用することがなく、加工精度をさらに向上できる。
【００３４】
・  前記実施形態においては、ワークＷの加工部分Ｗａ〜Ｗｅの外周面が２つのシュー３０ａ，３１ａにより支持されるようになっているが、２つ以上の複数のシューによりワークを抱え込むように支持するように構成すること。このように構成した場合でも、前記実施形態とほぼ同様の手段で効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、ワークの加工部分の外周面に対するシューの支持位置を、加工部分の外周面の研削状態に応じて設定変更することができて、高精度の研削加工を行うことができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施形態のワークレスト装置を備えた研削盤を示す平面図。
【図２】  図１のワークレスト装置を拡大して示す側面図。
【図３】  ワークレスト装置の回路構成を示すブロック図。
【図４】  ワークレスト装置の動作を説明する説明図。
【図５】  ワークの回転角と切込量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…基台、１２…ワーク支持装置、１３…移動テーブル、１５，１６…主軸台、１８…砥石装置、１９…砥石台、２１…加工ヘッド、２３…砥石車、２９…ワークレスト装置、３０…第１支持アーム、３０ａ…第１シュー、３１…第２支持アーム、３１ａ…第２シュー、３６…駆動手段としての第１サーボモータ、３８…駆動手段としての第２サーボモータ、４１…制御手段としての制御装置、４２…記憶手段としてのメモリ、Ｗ…ワーク、Ｗａ…加工部分、Ｌ…回転軸線、Ｐ０…加工点、Ｐ１，Ｐ２…支持位置、Ｄ１，Ｄ２…距離、Ｒ１，Ｒ２…回転角度、ｏ１，ｏ２…変位量。
【図１】
0003764368.tif 000002
【図２】
0003764368.tif 000003
【図３】
0003764368.tif 000004
【図４】
0003764368.tif 000005
【図５】
0003764368.tif 000006