JP2002307268A - 測定装置を用いた工作物の偏心円筒部の加工方法及び加工装置 - Google Patents

測定装置を用いた工作物の偏心円筒部の加工方法及び加工装置

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Masahiro Ido
雅裕 井土
Kikutoshi Okada
紀久利 岡田
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Toyoda Koki KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補正加工データを作成しなくても、汎用の
測定装置により偏心円筒部を高精度かつ安価に測定する
ことにより、工作物の偏心円筒部を高精度に加工するこ
とができる加工方法及び加工装置を提供することであ
る。 【解決手段】 工作物の軸線から偏心した偏心円筒部を
加工装置の主軸回転により遊星運動させて、加工工具を
主軸軸線に向かって遊星運動に同期して進退移動させる
とともに切込み送りして偏心円筒部を円筒状に加工す
る。そして、加工途中において、偏心円筒部を所定角度
位置に割出して停止し、測定装置を後退位置から所定角
度位置に停止された偏心円筒部を測定する測定位置に移
動させて偏心円筒部の直径を測定し、測定された直径と
目標直径との径差に応じて仕上加工を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作物の偏心円筒
部をその軸心回りに遊星運動させ、該遊星運動に同期し
て加工工具を進退運動させ、該加工工具により加工され
た偏心円筒部を測定装置により測定して偏心円筒部を高
精度に加工する加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内熱機関や圧縮機などに使用されるクラ
ンクシャフトの偏心部であるピン（以下、クランクピン
という。）の加工は、クランクシャフトを加工装置の主
軸軸線回りに回転させてクランクピンを遊星運動させ、
工具である砥石車をその遊星運動に同期して進退運動さ
せるとともに切込み送りして行なわれている。この加工
方法の特徴は、クランクシャフトを主軸軸線回りに回転
させるので、個々の形状に応じた専用のチャック等を使
用する必要がなく、汎用的に加工ができることである。
即ち、加工装置を制御する数値制御装置に種類の異なる
クランクシャフトの加工データを予め登録しておくこと
により、多品種のクランクシャフトのクランクピンの加
工にフレキシブルに対応することができる。
【０００３】この加工方法及び加工装置を応用した従来
技術として、クランクピンを理論加工データに基づいて
試加工し、機械上に設置された測定装置を用いてクラン
クピン径を測定し、この測定値に基づいて粗研削及び仕
上研削等の理論加工データの誤差を補正する補正加工デ
ータを作成し、その補正加工データに基づいて正規の加
工を実行する方法及び装置が特開２０００−２１８５３
１公報に掲載されている。この加工装置に使われる測定
装置は、先端に取付けられたＶブロックをクランクピン
に接触させると同時に、Ｖブロックの谷間から進退自在
に取付けられたプローブがクランクピンに常時接触し
て、プローブの前後進量を電気的に検出して、クランク
ピン直径を測定する半径測定式のものである。更に、こ
の測定装置は加工中に測定が可能であり、測定ヘッドで
あるＶブロックがクランクピンの遊星運動に同期して上
下前後方向に運動できるリンク機構を備えている。この
測定装置は、加工中に工具である砥石車の早送り前進工
程、粗研削送り工程、仕上げ研削送り工程等の複数の連
続した工具の送り速度の異なる加工工程の切り替え点
を、クランクピン径の実測値より判別して数値制御装置
にフィードバックすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の測定装置は、測定ヘッドにＶブロックを用いて半
径を測定するものであり、直径を直接高精度に測定をす
ることが困難であるとともに、クランクピンの遊星運動
に同期して進退移動することのできるリンク機構を備え
た専用装置であるため、測定装置自体が高価なものにな
る問題があった。
【０００５】本発明は係る従来の不具合を解消するため
になされたのもで、汎用の測定装置により偏心円筒部を
高精度かつ安価に測定することにより、工作物の偏心円
筒部を高精度に加工することができる加工方法及び加工
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】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、加工装置
の主軸により主軸軸線回りに回転される工作物の前記主
軸軸線から偏心した偏心円筒部の遊星運動に同期して加
工工具を前記主軸軸線に向かって進退運動させるととも
に切込み送りして前記偏心円筒部を円筒状に加工する方
法において、前記偏心円筒部を加工途中に所定角度位置
に割出し停止し、測定装置を後退位置から前記所定角度
位置に停止された偏心円筒部を測定する測定位置に移動
させて前記偏心円筒部の直径を測定することである。
【０００７】請求項２に係る発明の構成上の特徴は、加
工装置の主軸により主軸軸線回りに回転される工作物の
前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部の遊星運動に同期
して加工工具を前記主軸軸線に向かって進退運動させる
とともに切込み送りして前記偏心円筒部を円筒状に加工
する方法において、前記偏心円筒部を加工途中に所定角
度位置に停止し、測定装置を後退位置から前記所定角度
位置に割出し停止された偏心円筒部を測定する測定位置
に移動させて前記偏心円筒部の加工途中の直径を測定
し、該測定された加工途中の直径と目標直径との径差に
応じて仕上加工を行なうことである。
【０００８】請求項３に係る発明の構成上の特徴は、加
工装置の主軸により主軸軸線回りに回転される工作物の
前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部の遊星運動に同期
して加工工具を前記主軸軸線に向かって進退運動させる
とともに切込み送りして前記偏心円筒部を円筒状に加工
する加工装置において、所定角度位置に停止された前記
偏心円筒部を測定する測定位置と後退位置との間で位置
決め移動可能な測定装置を備えたことである。
【０００９】請求項４に係る発明の構成上の特徴は、加
工装置の主軸により主軸軸線回りに回転される工作物の
前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部の遊星運動に同期
して加工工具を前記主軸軸線に向かって進退運動させる
とともに切込み送りして前記偏心円筒部を円筒状に加工
する加工装置において、前記偏心円筒部を加工途中に所
定角度位置に割出し停止させる手段と、後退位置から測
定位置に位置決め移動されて所定角度位置に停止された
加工途中の偏心円筒部を測定する測定装置と、該測定さ
れた加工途中の直径と目標直径との径差に応じて仕上加
工を行なう手段とを備えたことである。
【００１０】請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請
求項３又は４に記載の加工装置において、偏心円筒部の
偏心量を工作物の種類別に登録する登録手段と、加工さ
れる工作物の種類を判別する判別手段と、前記判別手段
により判別された工作物の種類に対応する前記偏心量を
前記登録手段から検索する検索手段と、検索された偏心
量に応じて前記測定装置を後退位置から測定位置に位置
決め移動することである。
【００１１】請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請
求項３又は４に記載の加工装置において、偏心円筒部の
偏心量及び複数の偏心円筒部の工作物軸線に対する位相
角度を工作物の種類別に登録する登録手段と、加工され
る工作物の種類を判別する判別手段と、前記判別手段に
より判別された工作物の種類に対応する前記偏心量及び
複数の偏心円筒部の工作物軸線に対する位相角度を前記
登録手段から検索する検索手段と、加工中の偏心円筒部
を検索された位相角度に基づいて前記所定角度位置に割
出し位置決めする手段と、検索された偏心量に応じて前
記測定装置を後退位置から測定位置に位置決め移動する
ことである。
【００１２】請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請
求項３〜６のいずれかに記載の加工装置において、前記
測定装置が、測定ヘッドを任意の測定位置に位置決め移
動可能なサーボモータ駆動式の送り機構を備えたことで
ある。
【００１３】請求項８に係る発明の構成上の特徴は、請
求項３〜６のいずれかに記載の加工装置において、前記
測定装置が、測定ヘッドを複数の測定位置に位置決め移
動可能なシリンダ駆動式の送り機構を備えたことであ
る。
【００１４】請求項９に係る発明の構成上の特徴は、請
求項３〜８のいずれかに記載の加工装置において、前記
所定角度位置が前記主軸軸線を含む水平面上で前記工具
の反対側となる角度位置であることである。
【００１５】請求項１０に係る発明の構成上の特徴は、
請求項３〜９のいずれかに記載の加工装置において、前
記工作物がクランクシャフトで、偏心円筒部であるクラ
ンクピンを加工工具としての回転砥石車により研削加工
することである。
【００１６】
【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項１に
係る発明においては、工作物の軸線から偏心した偏心円
筒部を加工装置の主軸回転により遊星運動させ、加工工
具を主軸軸線に向かって遊星運動に同期して進退運動さ
せるとともに切込み送りして偏心円筒部を円筒状に加工
する。そして、加工途中において、偏心円筒部を所定角
度位置に割出して停止し、測定装置を後退位置から所定
角度位置に停止された偏心円筒部を測定する測定位置に
移動させて偏心円筒部の直径を測定するので、偏心円筒
部の遊星運動に同期して測定装置が進退する必要がな
く、汎用の測定装置により偏心円筒部を高精度かつ安価
に測定することができる。
【００１７】上記のように構成した請求項２に係る発明
においては、工作物の軸線から偏心した偏心円筒部を加
工装置の主軸回転により遊星運動させ、加工工具を主軸
軸線に向かって遊星運動に同期して進退運動させるとと
もに切込み送りして偏心円筒部を円筒状に加工する。そ
して、加工途中において、偏心円筒部を所定角度位置に
停止し、測定装置を後退位置から所定角度位置に割出し
て停止された偏心円筒部を測定する測定位置に移動させ
て偏心円筒部の加工途中の直径を測定し、測定された加
工途中の直径と目標直径との径差に応じて仕上加工を行
なうので、上記の請求項１に係る発明における効果に加
えて、加工途中の偏心円筒部の直径を直接測定すること
により偏心円筒部を高精度に加工することができる。
【００１８】上記のように構成した請求項３に係る発明
においては、工作物の軸線から偏心した偏心円筒部を加
工装置の主軸回転により遊星運動させ、加工工具を主軸
軸線に向かって遊星運動に同期して進退運動させるとと
もに切込み送りして偏心円筒部を円筒状に加工する。そ
して、所定角度位置に停止された偏心円筒部を測定する
測定位置と後退位置との間で位置決め移動可能な測定装
置により偏心円筒部の直径を測定するようにしたので、
偏心円筒部の遊星運動に同期して測定装置が進退する必
要がなく、汎用の測定装置により偏心円筒部を高精度か
つ安価に測定することができる。
【００１９】上記のように構成した請求項４に係る発明
においては、工作物の軸線から偏心した偏心円筒部を加
工装置の主軸回転により遊星運動させ、加工工具を主軸
軸線に向かって遊星運動に同期して進退運動させるとと
もに切込み送りして偏心円筒部を円筒状に加工する。そ
して、偏心円筒部を加工途中に所定角度位置に割出して
停止させ、後退位置から測定位置に位置決め移動されて
所定角度位置に停止された加工途中の偏心円筒部を測定
する。測定された加工途中の直径と目標直径との径差に
応じて仕上加工を行なうので、上記の請求項３に係る発
明における効果に加え、加工物のたわみによる加工途中
の偏心円筒部の直径のバラツキを除去して偏心円筒部を
高精度に加工することができる。
【００２０】上記のように構成した請求項５に係る発明
においては、偏心円筒部の偏心量を工作物の種類別に登
録する登録手段及び加工される工作物の種類を判別する
判別手段を有する。その判別手段に基づき判別された工
作物の種類に対応する偏心量を登録手段から検索する検
索手段を有するとともに、検索された偏心量に応じて測
定装置が後退位置から測定位置に位置決め移動して偏心
円筒初部の直径を測定するようにしたので、上記の請求
項３に係る発明における効果に加え、偏心円筒部の偏心
量が工作物の種類により異なる場合でも、測定ヘッドを
測定位置に容易に位置決め移動することができる。
【００２１】上記のように構成した請求項６に係る発明
においては、偏心円筒部の偏心量及び複数の偏心円筒部
の工作物軸線に対する位相角度を工作物の種類別に登録
する登録手段及び加工される工作物の種類を判別する判
別手段を有する。その判別手段により判別された工作物
の種類に対応する偏心量、複数の偏心円筒部の工作物軸
線に対する位相角度を登録手段から検索する検索手段及
び加工中の偏心円筒部を検索された位相角度に基づいて
前記所定角度位置に割出し位置決めする手段を有し、検
索された偏心量に応じて前記測定装置を後退位置から測
定位置に位置決め移動するので、上記の請求項３に係る
発明おける効果に加え、偏心円筒部の偏心量及び偏心円
筒部の位相角度が工作物の種類により異なる場合でも、
測定ヘッドを測定位置に容易に位置決め移動することが
できる。
【００２２】上記のように構成した請求項７に係る発明
においては、測定装置が測定ヘッドを任意の測定位置に
位置決め移動可能なサーボモータ駆動式の送り機構を備
えたので、測定ヘッドを任意の位置に前後進させること
ができ、工作物の種類により異なる偏心円筒部の偏心量
に応じて、測定ヘッドを任意の測定位置に位置決め移動
することができる。
【００２３】上記のように構成した請求項８に係る発明
においては、測定装置が測定ヘッドを複数の測定位置に
位置決め移動可能なシリンダ駆動式の送り機構を備えた
ので、測定ヘッドを安価で簡単な機構で複数の位置に前
後進させることができ、工作物の種類により異なる偏心
円筒部の偏心量に応じて、測定ヘッドを複数の測定位置
に位置決め移動することができる。
【００２４】上記のように構成した請求項９に係る発明
においては、所定角度位置が主軸軸線を含む水平面上で
工具の反対側となる角度位置であるので、測定装置を工
具と干渉することなく、安全に測定位置に移動させるこ
とができる。
【００２５】上記のように構成した請求項１０に係る発
明においては、工作物がクランクシャフトで偏心円筒部
がクランクピンであり、加工工具である回転砥石車によ
り研削加工するので、剛性の異なる種々のクランクシャ
フトのピンを汎用の測定装置により高精度かつ安価に測
定して高精度に研削加工することができる。
【００２６】
【実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図１は、本発明に係る工作物の偏心円筒部
であるクランクシャフトＷのクランクピンＣＰの加工方
法を実現するための加工装置の概略平面図及びその制御
系統図である。２０は加工装置であるクランクピン研削
装置であり、ベッド１上に一対のガイドレール３，３が
加工装置のＺ軸方向である横長手方向に延在しており、
テーブル２がガイドレール３，３上に摺動自在に載置さ
れている。テーブル２上には、主軸台７が左側に配置さ
れ、主軸１７が取付けられている。主軸１７はサーボモ
ータ９の出力軸と連結しており、サーボモータ９に取付
けられているロータリーエンコーダ１８により制御回転
されるようになっている。主軸１７には図略のチャック
等が取付けられており、クランクシャフトＷの一端のジ
ャーナル部を回転方向に位相決めして把持するようにな
っている。主軸台７と対向する右側には心押台８が配置
されている。心押台８は、クランクシャフトＷの他端の
ジャーナル部をセンタ１９により回転可能に支持するよ
うになっている。これらの構成により、主軸１７の回転
軸軸線とクランクシャフトＷのジャーナル部の軸線が一
致するので、クランクシャフトＷは主軸１７の軸線回り
に制御回転されてクランクピンＣＰを遊星運動させる。
【００２７】一対のガイドレール３，３間にはテーブル
２をＺ軸方向に移動させるボールネジ４が配置され、ボ
ールネジ４の左端部はベッド１の左端面に取付けられた
サーボモータ５の出力軸に連結されている。サーボモー
タ５にはボールネジ４の回転角度を検出するためのロー
タリーエンコーダ６が取付けられている。これらの構成
により、テーブル２をＺ軸方向に制御しながら摺動移動
させることができ、クランクシャフトＷが有する複数の
クランクピンＣＰを砥石車１５に整列させることができ
る。
【００２８】加工装置のＺ軸方向と水平面上で直交する
方向がＸ軸方向であり、ベッド１上にＸ軸方向に延在す
る一対のガイドレール１１，１１が配置され、砥石車１
５を有する砥石台１０が、ガイドレール１１，１１上に
摺動可能に載置されている。一対のガイドレール１１，
１１間には砥石台１０をＸ軸方向に移動させるボールネ
ジ１２が配置され、ボールネジ１２の後端部はベッド１
の後端面に取付けられたサーボモータ１３の出力軸と連
結している。サーボモータ１３には回転角度を検出する
ためのロータリーエンコーダ１４が取付けられている。
これらの構成により、砥石台１０をクランクシャフトＷ
の軸線に直交するＸ軸方向に制御しながら進退移動させ
ることができるので、クランクピンＣＰの遊星運動に同
期して進退移動させることがでる。更に、砥石台１０に
装架されている砥石車１５は、図略のモータにより回転
駆動されるようになっている。
【００２９】１６は本発明に係る測定装置であり、クラ
ンクピン研削装置２０のベッド１の前端面に、砥石車１
５と対向する位置に設置されている。図２に示すよう
に、測定装置１６は連結部５２によりベッド１に取付け
られ固定されている。測定ヘッド４１は所定厚みの略長
方形状であり、後述する上側の接触子４４及び下側の可
動接触子４５がクランクピンＣＰを測定する側に砥石車
１５と対向して取付けられ、その反対側には、後述のヒ
ンジピン４２を介してヘッドサポート４３が取付けられ
ている。ヘッドサポート４３はガイド部４９に摺動可能
に載置されているヘッドスライド４６に装架されてい
る。ヘッドスライド４６の底部には、駆動ナット５９が
取付けられており、ボールネジ５０と係合している。ボ
ールネジ５０はサーボモータ４７の出力軸と連結してお
り、ボールネジ５０の回転駆動によりヘッドスライド４
６をＸ軸方向に移動するようになっている。サーボモー
タ４７にはロータリーエンコーダ４８が取付けられてお
り、ヘッドスライド４６の移動位置を制御できるように
なっている。
【００３０】図３に示すように、測定ヘッド４１の上側
に取付けられた接触子４４は固定式で先端に接触パッド
５７が取付けられており、クランクピンＣＰを測定する
ときの基準となっている。下側に取付けられた可動接触
子４５には先端に接触パッド５８が取付けられており、
計測するクランクピン径に応じて広がるようになってい
る。接触子４４と可動接触子４５の間隔は測定するクラ
ンクピン径よりやや狭く設定されている。可動接触子４
５の略中央部には十字バネ５４が取付けられており、十
字バネ５４を支点として可動接触子４５が測定中に外側
に広がるように回動することができる。測定ヘッド４１
内には差動トランス５５が取付けられており、差動トラ
ンス５５のプローブ５６が進退自在に可動接触子４５に
接触している。差動トランス５５は、プローブ５６の前
進後退量を電気的に検出して電気信号として後述の数値
制御装置３０へ出力するようになっている。可動接触子
４５は、接触パッド５８が接触パッド５７に接近する方
向に回動するように引張りバネ５２により付勢されてお
り、測定をしていないアイドル状態のときには可動接触
子４５はプローブ５６と対向して設けられたストップ部
材５３に当接して回動を制限されている。測定ヘッド４
１はヘッドサポート４３にヒンジピン４２を介して回動
可能に連結され、板バネ５１により中立位置に弾力的に
保持されている。測定時に測定ヘッド４１が板バネ５１
の撥力に抗して回動することにより接触子４４がクラン
クピンＣＰの上部に適当な接触圧で当接され、可動接触
子４５が引張りバネ５２の撥力によりクランクピンＣＰ
の下部に接触される。
【００３１】３０は数値制御装置であり、加工動作プロ
グラム３１及びクランクピン直径測定・微研削送り量算
出プログラム７１等がプログラムされているとともに、
クランクピン研削装置２０の各動作に対しクランクピン
ＣＰの偏心量及び複数のクランクピンＣＰの主軸軸線に
対する位相角度をクランクシャフトＷの種類別に登録す
る登録手段３２、研削されるクランクシャフトＷの種類
を判別する判別手段３３、その判別手段３３により判別
されたクランクシャフトＷの種類に対応する偏心量及び
複数のクランクピンＣＰの主軸軸線に対する位相角度を
前述の登録手段３２から検索する検索手段３４等の機能
を有している。図６は登録手段３２に使用されるデータ
テーブルであり、クランクシャフトＷの種類♯１〜♯ｎ
毎に、測定ヘッド４１の前進位置を決定する各クランク
ピンＣＰの各偏心量Ｓ１〜Ｓｎ及び各位相角度Ｐ１〜Ｐ
ｎ（０度＝時計の９時の位置、１２０度＝５時の位置、
１８０度＝３時の位置、２４０度＝１時の位置）が予め
登録されている。
【００３２】数値制御装置３０は、加工動作プログラム
３１及びクランクピン直径測定・微研削送り量算出プロ
グラム７１に従い、登録された加工データに基づいてＣ
ＰＵ３５によりインターフェイス３７を介して主軸サー
ボモータ制御回路２２、砥石台サーボモータ制御回路２
３及びテーブルサーボモータ制御回路２１に加工指令を
出力するように構成されている。テーブル２、砥石台１
０、及び主軸１７等の動作を制御する夫々のサーボモー
タ５，９，１３に取付けられたロータリーエンコーダ
６，１４，１８は、インターフェース３７を介して数値
制御装置３０に各動作の制御状況をフィードバックでき
るようになっている。
【００３３】主軸１７のチャックにより把持されるクラ
ンクシャフトＷのジャーナル部には、クランクシャフト
Ｗの回転基準位置にキー溝等が形成されている。このキ
ー溝の中心線とジャーナル部の軸線とを結ぶ線分を基準
線分とし、クランクピンＣＰの軸線とジャーナル部軸線
とを結ぶ線分と基準線分とのなす角度をこのクランクピ
ンＣＰの主軸軸線に対する位相角度という。主軸１７の
チャックにはジャーナル部に形成されたキー溝と係合す
るキーが設けられ、キー溝をキーに係合させてジャーナ
ル部をチャックに把持することにより、クランクシャフ
トＷを主軸１７に対して回転方向に位置決めしてクラン
プすることができる。これにより、主軸１７がサーボモ
ータ９により各クランクピンＣＰの位相角度位置に応じ
て割出し回転されると、各クランクピンＣＰが測定装置
１６により測定される所定角度位置に割出し位置決めさ
れる。
【００３４】上記のように構成した実施形態において、
先ず、数値制御装置３０及びクランクピン研削装置２０
を稼動させる。次にオペレータが、研削するクランクシ
ャフトＷのジャーナル部の一端に形成されているキー溝
部と主軸１７のチャックに形成されているキーと係合さ
せて挿入し、チャックによりそのジャーナル部を把持さ
せてクランクピンＣＰの位相角度を位置決め可能とする
とともに、ジャーナル部の他端の軸心を心押台８のセン
タ１９により回転可能に支持させる。オペレータが、研
削するクランクシャフトＷの種類をキーボード等の入出
力装置３６から入力してから、図４に示す加工動作プロ
グラム３１をスタートさせる。入力されたクランクシャ
フトＷの種類は数値制御装置３０の判別手段３３により
判別され、この判別されたクランクシャフトＷの種類に
対応する偏心量及び複数のクランクピンＣＰの主軸軸線
に対する位相角度が登録手段３２に登録されているデー
タから検索手段３４によって検索される（ステップ６
２）。
【００３５】検索されたクランクシャフトＷのデータに
基づいて、数値制御装置３０のＣＰＵ３５は、インター
フェイス３７を介して主軸サーボモータ制御回路２２、
砥石台サーボモータ制御回路２３及びテーブルサーボモ
ータ制御回路２１に移動指令を出力する。これにより、
先ず、サーボモータ５によりボールネジ４が回転駆動さ
れて、テーブル２が最初のクランクピンＣＰを砥石車１
５と対向する位置に割出しする（ステップ６３）。サー
ボモータ９により主軸１７が回転駆動されて、主軸１７
のチャックに把持されているクランクシャフトＷが主軸
軸心回りに回転され、クランクピンＣＰが遊星運動され
る。サーボモータ１３が回転駆動されて、砥石台１０が
ボールネジ１２を介してクランクピンＣＰの遊星運動に
同期して進退移動され、主軸１７と砥石台１０とはクラ
ンクピンＣＰを砥石車１５により円筒状に研削加工する
ための創成運動を行う。
【００３６】次に図７に示すように、検索されたクラン
クシャフトＷの加工データに基づいて、砥石台１０を創
成運動のための進退運動に加えて、早送り速度、粗研削
送り速度、精研削送り速度でＸ軸方向に前進させ、クラ
ンクピンＣＰを砥石車１５により粗研削及び精研削をす
る（ステップ６４）。クランクピンＣＰの精研削が終了
すると、砥石台１０及び砥石車１５が所定位置まで後退
し、主軸１７が回転方向の原位置に停止する。そして、
クランクピンＣＰの直径測定及び微研削送り量の算出が
行われる（ステップ６５）。
【００３７】ステップ６５では、図５に示すように、ク
ランクピン直径測定・微研削送り量算出プログラム７１
がスタートする。クランクシャフトＷの種類がキーボー
ド３６等から入力された番号から判別手段３３により判
別される（ステップ７３）。判別された種類のクランク
シャフトＷの複数のクランクピンＣＰの主軸軸線に対す
る位相角度が検索手段３４により登録手段３２から検索
される。この検索された位相角度に基づいて、主軸１７
をサーボモータにより割出し回転し、最初のクランクピ
ンＣＰを時計の９時の位置である所定角度位置に割出し
位置決めする（ステップ７４）。同じく、登録手段３２
に登録されているクランクピンＣＰの偏心量を検索手段
３４により検索して測定位置を設定する（ステップ７
５）。
【００３８】測定装置１６のサーボモータ４７をロータ
リーエンコーダ４８の検出信号をフィードバックしなが
ら回転駆動して、ボールネジ５０を介してヘッドスライ
ド４６を測定位置に前進移動させる（ステップ７６）。
ここで、クランクシャフトＷの種類が♯１のものである
ときは、ヘッドスライド４６は、クランクピンＣＰの返
信量Ｓ１に応じた位置に接触子４４，４５を位置決めす
るように前進され、前記種類が♯３であれば、偏心量Ｓ
３に応じた位置に接触子４４，４５を位置決めするよう
に前進される。このため、加工されるクランクシャフト
Ｗの種類が頻繁に変わるような生産形態においても、測
定ヘッド４１の前進位置は図６のデータテーブルに登録
されたその加工中のクランクシャフトＷの返信量に対応
して自動設定され、これにより従来の測定装置を使用す
る場合に必要となる測定ヘッドの前進位置の手動調整が
不要となる。接触子４４の接触パッド５７及び可動接触
子４５の接触パッド５８が、ヘッドスライド４６の前進
によってクランクピンＣＰに接触して、測定ヘッド４１
がヒンジピン４２により上下方向に回動して接触子４４
と可動接触子４４がクランクピンＣＰの表面をスライド
しながら移動する。ロータリーエンコーダ４８の制御に
より、接触パッド５７の中心がクランクピンＣＰの直径
を測定する上下部に接触する位置で測定ヘッド４１は停
止する。このとき、下側の可動接触子４５は十字バネ５
４を支点に外側に広がっており、差動トランス５５のプ
ローブ５６を差動トランス５５の内側へ押し込んでいる
状態となる。このプローブ５６の移動量が作動トランス
５５により電気量に変換されクランクピンＣＰの直径が
電気信号として数値制御装置３０に送出される。数値制
御装置３０は、微研削における砥石台１０の微研削送り
量を、測定されたクランクピンＣＰの直径に基づいて算
出する（ステップ７７）。微研削送り量は、クランクピ
ンＣＰの直径の実測値と最終的に仕上る目標値との差の
１／２である。測定が終了すると、測定ヘッド４１が測
定原位置に後退され（ステップ７８）、クランクピンＣ
Ｐの直径測定及び微研削送り量算出プログラム７１が終
了する。
【００３９】引き続き研削加工動作プログラム３１が続
行され、算出された微研削送り量だけ砥石台１０が微研
削送りされてクランクピンＣＰが砥石車１５により微研
削され、最終仕上位置に微少時間停止されてゼロ切込み
研削が行われる（ステップ６６）。その後、砥石台１０
が後退して、砥石車１５が砥石原位置に復帰する（ステ
ップ６７）。研削されたクランクピンＣＰか最終である
か否かがチェックされ（ステップ６８）、最終でない場
合はステップ６３に戻り、次に加工するクランクピンＣ
Ｐが砥石車１５と対向する位置にテーブルが割出され、
以下前述と同様のステップが繰り返される。クランクピ
ンＣＰが研削された最終の場合には、テーブル２が原位
置に復帰され（ステップ６９）、加工動作プログラム３
１が終了する。その後、オペレータがクランクシャフト
Ｗを主軸１７のチャックより取り外し、次に加工するク
ランクシャフトＷを取付ける。
【００４０】なお、上記の実施形態では、加工中のクラ
ンクシャフトＷの各クランクピンＣＰを図２に示すよう
に時計の９時位置へ定位置停止した状態で測定装置１６
による測定を行うようにしているが、測定時にはクラン
クシャフトＷを常に一定の角度位置に停止した状態で測
定を行ってもよい。つまり、例えば、典型的な直列４気
筒エンジン用のクランクシャフトの場合では、第１及び
第４クランクピンは時計の９時又は３時位置に位置決め
し、これらと位相が１８０度異なる第２及び第３クラン
クピンは時計の３時又は９時位置に位置決めし、第１及
び第４クランクピンと第２及び第３クランクピンとでは
測定ヘッド４１の測定前進位置を変えるようにしてもよ
い。このように測定時にクランクシャフトＷを常に一定
の角度位置に停止するようにすることにより、測定動作
に先立つクランクシャフトＷの回転割り出し時間を短縮
でき、また割り出しエラーが生じる機会を減少して割り
出しエラーによる測定ヘッド４１の破損が生じる機会を
減少できる。
【００４１】また、上記の実施形態では、クランクピン
研削装置装置２０の主軸１７のチャックにオペレータが
手作業によりクランクシャフトＷを取付けたが、ロボッ
トアーム等により自動で設置することもできる。
【００４２】更に、上記の実施形態では、オペレータ
が、研削するクランクシャフトＷの種類をキーボード等
の入出力装置３６から入力したが、例えば、クランクシ
ャフトＷの端面に種類が判別できる刻印を付して、搬入
する際にこの刻印を読むことのできる読み取り装置を設
け、この読み取り装置からの出力を数値制御装置３０に
入力してクランクシャフトＷの種類を判別するようにし
てもよい。
【００４３】更に、上記の実施形態では、測定ヘッド４
１の前後方向の移動は、サーボモータ４７によりボール
ネジ５０を回転駆動させて行なったが、図８に示すよう
に、サーボモータを使用する替わりにシリンダ機構２９
を使用してもよい。この場合、シリンダ機構２９の停止
部材２４がストップ部材２５に当接することにより測定
ヘッド４１の測定位置が位置決めされる。ストップ部材
２５には停止部材２４と対向する当接面が高低２段設け
られ、ストップ部材２５をシリンダ２８によりシフトし
て停止部材２４と対向する当接面の高低を選択すること
によって、測定ヘッド４１を前後の２通りの位置に位置
決めすることができる。シリンダは油圧式或いは空気式
のどちらでもよい。
【００４４】更に、上記の実施形態では、測定ヘッド４
１は前後方向にのみ移動して、上下動ができる機構では
なかったが、図９に示すように、クランクピンＣＰが１
２時の位置に所定位置決めされた場合でも、測定ヘッド
４１をサーボモータ２６及び図略のボールネジの駆動に
より上下動させて、任意の高さに自動調整させることも
できる。この場合、測定ヘッド４１の高さをサーボモー
タ２６により位置決めした後、シリンダ機構２７により
測定ヘッド４１を前進させてクランクピンＣＰの径を測
定する。また、この測定ヘッド４１を上下動させる機構
は、サーボモータ２６を使用する替わりに、シリンダを
使用して測定ヘッド４１を上下の２ヶ所に位置決めをす
るようにしてもよい。更に、この測定ヘッドを前後移動
させる機構は、シリンダ機構２７の替わりにサーボモー
タを使用して、任意の位置に前後移動させることも可能
である。
【００４５】更に、上記の実施形態では、クランクピン
ＣＰが停止された９時の角度位置を所定角度位置とした
が、その他の角度位置、例えば１０時の位置を所定角度
位置とすることもできる。この場合、クランクピンＣＰ
の中心軸線と主軸軸線により形成される線分と平行な方
向に測定ヘッド４１を進退移動させるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るクランクシャフトのクランクピ
ンの加工方法を実現するための加工装置の概略平面図及
び制御系統図である。
【図２】 本発明に係る測定装置の側面図である。
【図３】 本発明に係る測定装置の内部を示す図であ
る。
【図４】 加工動作プログラムのフロー図である。
【図５】 クランクピン直径測定・微研削送り量算出プ
ログラムのフロー図である。
【図６】 クランクシャフトの加工データのデータテー
ブルである。
【図７】 砥石車による研削工程を示す概念図である。
【図８】 測定ヘッドをシリンダ駆動により前後方向の
２通りの位置に位置決めを可能にした測定装置の側面図
である。
【図９】 測定ヘッドをサーボモータによるボールネジ
駆動により上下方向の任意の位置に位置決めを可能にし
た測定装置の側面図である。
【符号の説明】
１・・・ベッド、２・・・テーブル、７・・・主軸台、
８・・・心押台、１７・・・主軸、１０・・・砥石台、
１５・・・砥石車、１６・・・測定装置、２０・・・ク
ランクピン研削装置、２１・・・テーブルサーボモータ
制御回路、２２・・・主軸サーボモータ制御回路、２３
・・・砥石台サーボモータ制御回路、３０・・・数値制
御装置、３１・・・加工動作プログラム、３２・・・登
録手段、３３・・・判別手段、３４・・・検索手段、３
５・・・ＣＰＵ、３６・・・入出力装置、３７・・・イ
ンターフェイス、４１・・・測定ヘッド、４２・・・ヒ
ンジピン、４３・・・ヘッドサポート、４４・・・接触
子、４５・・・可動接触子、４６・・・ヘッドスライ
ド、５１・・・板バネ、５３・・・ストップ部材、５５
・・・差動トランス、５６・・・プローブ、５７，５８
・・・接触パッド、７１・・・クランクピン直径測定・
微研削送り量算出プログラム、ＣＰ・・・クランクピ
ン、Ｗ・・・クランクシャフト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C034 AA01 BB91 CA02 CA12 CB01 DD01 3C043 AA02 AC25 CC03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工装置の主軸により主軸軸線回りに回
    転される工作物の前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部
    の遊星運動に同期して加工工具を前記主軸軸線に向かっ
    て進退運動させるとともに切込み送りして前記偏心円筒
    部を円筒状に加工する方法において、前記偏心円筒部を
    加工途中に所定角度位置に割出し停止し、測定装置を後
    退位置から前記所定角度位置に停止された偏心円筒部を
    測定する測定位置に移動させて前記偏心円筒部の直径を
    測定することを特徴とする測定装置を用いた工作物の偏
    心円筒部の加工方法。
  2. 【請求項２】 加工装置の主軸により主軸軸線回りに回
    転される工作物の前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部
    の遊星運動に同期して加工工具を前記主軸軸線に向かっ
    て進退運動させるとともに切込み送りして前記偏心円筒
    部を円筒状に加工する方法において、前記偏心円筒部を
    加工途中に所定角度位置に停止し、測定装置を後退位置
    から前記所定角度位置に割出し停止された偏心円筒部を
    測定する測定位置に移動させて前記偏心円筒部の加工途
    中の直径を測定し、該測定された加工途中の直径と目標
    直径との径差に応じて仕上加工を行なうことを特徴とす
    る測定装置を用いた工作物の偏心円筒部の加工方法。
  3. 【請求項３】 加工装置の主軸により主軸軸線回りに回
    転される工作物の前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部
    の遊星運動に同期して加工工具を前記主軸軸線に向かっ
    て進退運動させるとともに切込み送りして前記偏心円筒
    部を円筒状に加工する加工装置において、所定角度位置
    に停止された前記偏心円筒部を測定する測定位置と後退
    位置との間で位置決め移動可能な測定装置を備えたこと
    を特徴とする加工装置。
  4. 【請求項４】 加工装置の主軸により主軸軸線回りに回
    転される工作物の前記主軸軸線から偏心した偏心円筒部
    の遊星運動に同期して加工工具を前記主軸軸線に向かっ
    て進退運動させるとともに切込み送りして前記偏心円筒
    部を円筒状に加工する加工装置において、前記偏心円筒
    部を加工途中に所定角度位置に割出し停止させる手段
    と、後退位置から測定位置に位置決め移動されて所定角
    度位置に停止された加工途中の偏心円筒部を測定する測
    定装置と、該測定された加工途中の直径と目標直径との
    径差に応じて仕上加工を行なう手段とを備えたことを特
    徴とする加工装置。
  5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の加工装置におい
    て、偏心円筒部の偏心量を工作物の種類別に登録する登
    録手段と、加工される工作物の種類を判別する判別手段
    と、前記判別手段により判別された工作物の種類に対応
    する前記偏心量を前記登録手段から検索する検索手段
    と、検索された偏心量に応じて前記測定装置を後退位置
    から測定位置に位置決め移動することを特徴とする加工
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項３又は４に記載の加工装置におい
    て、偏心円筒部の偏心量及び複数の偏心円筒部の工作物
    軸線に対する位相角度を工作物の種類別に登録する登録
    手段と、加工される工作物の種類を判別する判別手段
    と、前記判別手段により判別された工作物の種類に対応
    する前記偏心量及び複数の偏心円筒部の工作物軸線に対
    する位相角度を前記登録手段から検索する検索手段と、
    加工中の偏心円筒部を検索された位相角度に基づいて前
    記所定角度位置に割出し位置決めする手段と、検索され
    た偏心量に応じて前記測定装置を後退位置から測定位置
    に位置決め移動することを特徴とする加工装置。
  7. 【請求項７】 請求項３〜６のいずれかに記載の加工装
    置において、前記測定装置が、測定ヘッドを任意の測定
    位置に位置決め移動可能なサーボモータ駆動式の送り機
    構を備えたことを特徴とする加工装置。
  8. 【請求項８】 請求項３〜６のいずれかに記載の加工装
    置において、前記測定装置が、測定ヘッドを複数の測定
    位置に位置決め移動可能なシリンダ駆動式の送り機構を
    備えたことを特徴とする加工装置。
  9. 【請求項９】 請求項３〜８のいずれかに記載の加工装
    置において、前記所定角度位置が前記主軸軸線を含む水
    平面上で前記工具の反対側となる角度位置であることを
    特徴とする加工装置。
  10. 【請求項１０】 請求項３〜９のいずれかに記載の加工
    装置において、前記工作物がクランクシャフトで、偏心
    円筒部であるクランクピンを加工工具としての回転砥石
    車により研削加工することを特徴とする加工装置。
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