JP3246961B2 - クランクシャフトミラーの制御装置 - Google Patents

クランクシャフトミラーの制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内刃フライスカッター
を有するスピンドルヘッドの上下運動と左右運動との組
み合わせによりその内刃フライスカッターを円運動させ
て、両端部が固定支持されるクランクシャフト等のピン
部およびジャーナル部を加工するクランクシャフトミラ
ーの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関などに用いられるク
ランクシャフトのピン部およびジャーナル部を切削する
加工機械として、クランクシャフトミラーが知られてい
る。このクランクシャフトミラーにおいては、ベッドの
長手方向に往復動可能な往復台（サドル）が設けられ、
この往復台に対してその往復台の往復動方向と直交する
方向に摺動自在にスライドが支承されるとともに、この
スライドに内刃フライスカッターを有するスピンドルヘ
ッドが揺動自在もしくは上下動自在に支承されるように
構成されており、スピンドルヘッドの上下運動とスライ
ドの左右運動との組み合わせにより前記内刃フライスカ
ッターを円運動させて、両端部が固定支持されるクラン
クシャフトのピン部およびジャーナル部の加工が行われ
る。
【０００３】ところで、前述のようなクランクシャフト
ミラーを使用してワークの加工を行う際に、機械自体の
熱的な経時変化により加工精度が予め設定されている許
容値を越えてしまうという不具合を生じることがあっ
た。従来、このような不具合に対しては、熱的変動が生
じても許容値の上限値を越えることがないようにするた
めに、そのような熱的変動の発生が予測されるような場
合に、加工データの初期値を予め許容値の下限側に設定
するようにしていた。しかし、このように初期値の設定
を変えることによっても許容値を越えるのを避けられな
い場合があり、そのような場合には、機械を停止させて
手動により補正データを入力したり、場合によっては補
正の都度加工データを新たに計算し直すようにしてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように手動により補正データを入力したり、補正時に加
工データを計算し直すのでは、補正の都度機械を停止さ
せねばならず、また計算時間も必要となるため、加工能
率の低下を来してしまうという問題点がある。本発明
は、前記問題点に鑑みてなされたもので、機械本体の熱
変位に応じた加工精度の補正を自動的にかつ迅速に行う
ことのできるクランクシャフトミラーの制御装置を提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るクランクシ
ャフトミラーの制御装置は、図１に示されているよう
に、内刃フライスカッターを有するスピンドルヘッドの
上下運動と左右運動との組み合わせにより前記内刃フラ
イスカッターを円運動させて、両端部が固定支持される
ワークを切削加工するクランクシャフトミラーの制御装
置であって、 （ａ）入力される加工データに基づいて前記内刃フライ
スカッターの中心が描く円軌跡の径とその円軌跡の中心
位置とに係る前記ワークの基本加工データを設定する基
本加工データ設定手段、 （ｂ）この基本加工データ設定手段の出力に基づいて前
記スピンドルヘッドの上下運動と左右運動とを制御する
スピンドルヘッド制御手段、 （ｃ）加工時における前記クランクシャフトミラーの所
定部位の温度を検出する温度検出手段、 （ｄ）この温度検出手段の出力に基づいて、前記内刃フ
ライスカッターの中心が描く円軌跡の径に係る温度補正
データを前記基本加工データに対する倍率を算出するこ
とにより演算し、前記内刃フライスカッターの中心が描
く円軌跡の中心位置に係る温度補正データを前記基本加
工データとの偏差を算出することにより演算する温度補
正データ演算手段および、 （ｅ）この温度補正データ演算手段により演算される温
度補正データに基づいて前記基本加工データ設定手段に
より設定される前記ワークの基本加工データを補正する
加工データ補正手段を具えることを特徴とするものであ
る。
【０００６】また、前記温度検出手段は、前記内刃フラ
イスカッターの軸受部近傍の温度を検出するのが好適で
ある。
【０００７】
【作用】加工時においてクランクシャフトミラーの所定
部位の温度が検出され、その検出温度に基づいて、内刃
フライスカッターの中心が描く円軌跡の径とその円軌跡
の中心位置とに係る温度補正データが、予め加工データ
に基づき設定されている基本加工データとの比較により
演算される。そして、こうして演算される温度補正デー
タに基づいて前記基本加工データが補正され、その補正
データに基づいてスピンドルヘッドの上下運動と左右運
動とが制御される。
【０００８】ここで、前記温度補正データは、前記内刃
フライスカッターの中心が描く円軌跡の径に係る温度補
正データを前記基本加工データに対する倍率を算出する
ことにより演算され、また前記内刃フライスカッターの
中心が描く円軌跡の中心位置に係る温度補正データを前
記基本加工データとの偏差を算出することにより演算さ
れるので、温度補正データの作成を基本加工データを利
用して短時間で行うことが可能となり、その補正データ
に基づくスピンドルヘッドの制御が迅速に実行される。
【０００９】また、前記温度検出手段は、前記内刃フラ
イスカッターの軸受部近傍の温度を検出するのがよく、
こうすることで加工精度に悪影響を及ぼす加工熱の変動
をより正確に把握することができ、高精度の補正を実現
することができる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明によるクランクシャフトミラー
の制御装置の具体的実施例につき、図面を参照しつつ説
明する。図２には、本発明の一実施例に係るクランクシ
ャフトミラーの概略構成斜視図が示されている。本実施
例のクランクシャフトミラーは、図示のように、水平配
置のベッド１と、このベッド１の上にそのベッド１の長
手方向（Ｖ軸方向）に移動自在に載置される２基のサド
ル２と、各サドル２の上にそのサドル２の移動方向と直
交する方向（Ｙ軸方向）に摺動自在に支承されるスライ
ド３とを具えている。
【００１１】前記スライド３は、このスライド３の摺動
方向（Ｙ軸方向）に延びる縦向きの支持壁３ａを有して
おり、この支持壁３ａの一端部には鉛直方向に延びる角
筒状のケース３ｂが設けられている。前記支持壁３ａの
ケース３ｂと反対側の端部には、水平配置のピン４を介
して断面略楕円形状のスピンドルヘッド５が揺動自在に
支承され、またこのスピンドルヘッド５のケース３ｂ側
の端部は、そのケース３ｂ内に上下動自在に収容されて
いるガイド部材６に対しＹ軸方向に摺動自在に支承され
ている。
【００１２】前記ガイド部材６は、このガイド部材６に
固着されているナット部材７を介してケース３ｂ内に縦
方向に設けられているボールねじ軸８に螺合されてお
り、このボールねじ軸８が、ケース３ｂの上端部に取り
付けられている揺動モーター９にて正逆回転せしめられ
ることにより、スピンドルヘッド５がピン４を中心にＸ
軸方向に揺動できるようになっている。
【００１３】前記スピンドルヘッド５は、図３にも示さ
れているように、図示されないクランクシャフト（ワー
ク）を挿通するための円孔５ａを有しており、この円孔
５ａの周囲に軸受け１０を介して内周面に切削刃１１ａ
を有する内刃フライスカッター（以下、単にカッターと
いう。）１１が回転自在に支承されている。このカッタ
ー１１は、図示されない歯車機構および前記ピン４の中
心部に回転自在に支承されている回転軸を介してカッタ
ーモーター１２に駆動連結され、このカッターモーター
１２の回転により回転されるようになっている。
【００１４】また、前記ベッド１の両端部にはそれぞれ
ワークヘッド１３が設けられ、これらワークヘッド１３
にはワークの両端部をそれぞれ把持するチャック１４が
取り付けられている。なお、図２で符号１５で示されて
いるのは、加工時にワークを支持するレストである。次
に、前述のように構成されたクランクシャフトミラーの
動作を説明する。
【００１５】まず、切削加工すべきクランクシャフトの
両端部を互いに対向するチャック１４に把持させて固定
した状態で、２基のサドル２をＶ軸方向に加工位置まで
移動させ、加工部の側方をレスト１５で支持し、次いで
揺動モーター９およびスライド３を往復動させるための
図示されないスライドモーターをＮＣ制御による同期回
転にて正逆回転させる。
【００１６】これによってサドル２上のスライド３は一
定の周期でＹ軸方向に往復動されるとともに、スピンド
ルヘッド５はピン４を中心にＸ軸方向に一定の周期で揺
動され、これらＸ軸方向およびＹ軸方向の各運動の組み
合わせにより、カッター１１はクランクシャフトのピン
部もしくはジャーナル部の外周面に沿って旋回する。こ
のとき、カッター１１はカッターモーター１２の回転に
より所定方向に回転されているので、前記ピン部等の外
周面はそのカッター１１の切削刃１１ａによって切削加
工される。
【００１７】前記クランクシャフトミラーの制御部であ
るＮＣ装置にはワークであるクランクシャフトのピン部
等の加工径，位相（回転方向の位置），ピンストローク
（クランクシャフトの回転中心からの距離），長手方向
寸法等のワーク諸元データが入力され、このＮＣ装置に
おいては、それらの入力データに基づいてカッター１１
の中心が描く円軌跡の径およびその円軌跡の中心位置等
に係る加工データが作成され、この加工データに基づい
て揺動モーター９，スライドモーター等の制御が行われ
る。
【００１８】また、前述のようなクランクシャフトミラ
ーを使用してワークの加工を行う際に、加工熱による例
えばスピンドルヘッド５の熱変形に起因してワークの加
工精度が悪化したり、あるいは切削工具の摩耗により加
工精度が悪化することに鑑みて、本実施例では前記加工
データに自動的に熱補正および加工精度補正を加えるシ
ステムを前記ＮＣ装置に組み込むようにしている。すな
わち、ＮＣ装置に付設されているメモリ装置には、加工
に必要な基本データテーブルのほかに、測温データに対
して実験により得られるカッター１１の中心が描く円軌
跡の径およびその円軌跡の中心位置等に係る補正データ
を含む熱補正データテーブルを有するとともに、切削工
具の摩耗に伴い加工すべきピンジャーナル等の外径，位
相，ピンストローク，長手方向寸法等の補正を行うため
の補正データを含む機械固有の加工精度補正データテー
ブルとを有しており、また熱補正を行うために用いる前
記測温データとしては、図３に示されているように、先
端が軸受け１０の周縁部近傍に位置するようにスピンド
ルヘッド５に取り付けられている測温計１６からの検出
データが取り込まれ、その検出データに基づいて加工デ
ータが補正されるように構成されている。
【００１９】より具体的には、測温計１６により検出さ
れる温度に応じて熱補正データテーブルからカッター１
１の中心が描く円軌跡の中心位置およびその円軌跡の径
に係る温度補正データを得るようにし、こうして得られ
る温度補正データを基本加工データと比較することによ
り最終的な補正データを得るようにしている。その場
合、カッター１１の中心が描く円軌跡の中心位置に係る
補正データについては、図４（ａ）に示されているよう
に、基本データテーブルから得られる基本加工データと
の偏差ΔＸ，ΔＹを求めるようにし、一方、カッター１
１の中心が描く円軌跡の径に係る補正データについて
は、図４（ｂ）に示されているように、前記基本加工デ
ータに対する拡大もしくは縮小の倍率Ｒ＝Ｄ1 ／Ｄを求
めるようにする。なお図４に示されている円は、加工に
際してカッター１１の中心が描く円軌跡であり、実線は
基本加工データを、二点鎖線は補正データをそれぞれ示
し、またＰ，Ｐ’は各データに対応するクランクシャフ
ト（ワーク）のピン部の中心を示している。
【００２０】本実施例によれば、機械の熱変位や切削工
具の摩耗等に対する加工精度の補正を、基本加工データ
と補正データとを比較して倍率の演算等により行ってい
るので、カッター１１の中心が描く新たな円軌跡の全周
の座標値を再計算しなくても、迅速かつ高精度に補正を
実行することができる。なお、前記実施例では、スピン
ドルヘッドのＸ軸方向の揺動運動とＹ軸方向の往復運動
との組み合わせによりワークを加工するものについて説
明したが、本発明は、スピンドルヘッドの縦方向の往復
運動（上下運動）とＹ軸方向の往復運動との組み合わせ
によりワークを加工するクランクシャフトミラーについ
ても適用できるのは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上のように、内刃フライス
カッターの温度補正データが予め設定されている基本加
工データとの比較により例えば基本加工データに対する
倍率および偏差を算出することにより演算されるように
構成されているので、機械の熱変位に対する加工精度の
補正を自動的にかつ迅速に行うことができる。
【００２２】その場合、前記温度補正データを得るため
の温度検出部位を、内刃フライスカッターの軸受部近傍
に設定することで、加工精度に悪影響を及ぼす加工熱の
変動をより正確に把握することができ、高精度の補正を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成図
【図２】本発明の一実施例に係るクランクシャフトミラ
ーの概略構成斜視図
【図３】本発明の一実施例に係るクランクシャフトミラ
ーの要部正面図
【図４】本発明の一実施例に係るクランクシャフトミラ
ーにおける基本加工データと補正データとの関係を示す
説明図
【符号の説明】
２ サドル ３ スライド ４ ピン ５ スピンドルヘッド ６ ガイド部材 ８ ボールねじ軸 ９ 揺動モーター １０ 軸受け １１ 内刃フライスカッター １１ａ 切削刃 １２ カッターモーター

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内刃フライスカッターを有するスピンド
    ルヘッドの上下運動と左右運動との組み合わせにより前
    記内刃フライスカッターを円運動させて、両端部が固定
    支持されるワークを切削加工するクランクシャフトミラ
    ーの制御装置であって、 （ａ）入力される加工データに基づいて前記内刃フライ
    スカッターの中心が描く円軌跡の径とその円軌跡の中心
    位置とに係る前記ワークの基本加工データを設定する基
    本加工データ設定手段、 （ｂ）この基本加工データ設定手段の出力に基づいて前
    記スピンドルヘッドの上下運動と左右運動とを制御する
    スピンドルヘッド制御手段、 （ｃ）加工時における前記クランクシャフトミラーの所
    定部位の温度を検出する温度検出手段、 （ｄ）この温度検出手段の出力に基づいて、前記内刃フ
    ライスカッターの中心が描く円軌跡の径に係る温度補正
    データを前記基本加工データに対する倍率を算出するこ
    とにより演算し、前記内刃フライスカッターの中心が描
    く円軌跡の中心位置に係る温度補正データを前記基本加
    工データとの偏差を算出することにより演算する温度補
    正データ演算手段および、 （ｅ）この温度補正データ演算手段により演算される温
    度補正データに基づいて前記基本加工データ設定手段に
    より設定される前記ワークの基本加工データを補正する
    加工データ補正手段を具えることを特徴とするクランク
    シャフトミラーの制御装置。
  2. 【請求項２】 前記温度検出手段は、前記内刃フライス
    カッターの軸受部近傍の温度を検出することを特徴とす
    る請求項１に記載のクランクシャフトミラーの制御装
    置。
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