JP3886694B2

JP3886694B2 - 研削装置及び研削方法

Info

Publication number: JP3886694B2
Application number: JP2000078225A
Authority: JP
Inventors: 慶農夫鈴木; 一雄田渕; 綱一村山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: JP2001260019A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長手方向に複数の加工箇所を有する工作物、例えばエンジン等のクランク軸のピン部を加工するための研削装置及び研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク軸のピン部の研削加工は、平面内において進退送り移動可能な砥石台と、前記砥石台の進退送り移動軸線に対し左右位置に一対の主軸台が対向して設置され、前記それぞれの主軸台の主軸の軸線に対し偏心した位置で長手方向に複数の加工箇所を有する工作物を把持するチャックを備え前記砥石台の前方で砥石台の進退移動方向に対し平面内において直交する軸線方向に移動して前記工作物の各加工箇所を前記砥石台の砥石による加工位置に割り出し位置決めするテーブルと、前記各加工箇所の加工寸法を測定する定寸装置を備えた研削装置により、ジャーナル部が主軸台の主軸軸線回りに回転するようチャックで把持して行っている。
【０００３】
上記の加工において、熱変位等による砥石台切り込み送り方向（Ｘ軸方向）のずれを補償するためＸ軸座標設定を行っている。研削中は定寸装置を使用して定寸信号により砥石台切り込み送りを管理しており、工作物の加工箇所の外径が正寸に仕上がったところで出力される定寸信号により砥石台切り込み送りを完了している。次の加工箇所を加工するときは、この時点でのＸ軸座標を基準として砥石台切り込み送りの開始位置を決めている。従って、定寸信号が出た時点でのＸ座標が変化しても、それに合わせてＸ軸座標の基準が設定されることになり熱変位等によるずれは補償されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように定寸信号を基準にして各加工箇所のＸ軸座標設定を行う方式では、研削中に定寸測定子にゴミ等のかみ込みによって定寸装置に異常があった場合や異常な工作物を加工した場合には定寸装置は誤った定寸信号が出力され、その信号を定寸と見なし次のＸ座標設定が行われ、次の工作物の加工時に砥石台の早送りで砥石が工作物に衝突する危険が生じる。また、前加工で振れが大きい工作物を加工した場合、正寸に仕上がる前に定寸信号が出力されてしまい、この時点でＸ軸座標の設定を行うと、次の工作物を加工するときの砥石台切り込み送りの開始位置が加工箇所から遠くなり空研削により加工時間が長くなったり、研削が途中で完了してしまい工作物の加工径は楕円あるいはプラス寸法となる問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、砥石台切り込み送り方向（Ｘ軸方向）のＸ軸座標設定時に工作物や定寸装置の異常による影響を解消し、砥石台の早送り衝突や空研削によるサイクルタイムのバラツキを最小にし、加工精度を確保した研削装置及び研削方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の研削装置についてはは、長手方向に複数の加工箇所を有する工作物に対して進退送り移動可能な砥石台と、前記工作物を回転駆動する主軸台を備え前記工作物の各加工箇所を前記砥石台の砥石による加工位置に割り出し位置決めするテーブルと、前記工作物の各加工箇所を測定する定寸装置とを備え前記工作物の各加工箇所を連続加工する研削装置において、前記定寸装置により各加工箇所が正寸になったかをみて、正寸になったときの砥石台位置の現在正寸値を読み取り、この現在正寸値と前加工の工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置とを比較して前加工正寸位置に対する差が許容範囲内かを判断し、許容範囲内であれば次の工作物を加工するために、予め設定されている理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記正寸になったときの現在正寸値をメモリの各加工箇所に対応した領域に格納する数値制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記研削装置において、現在正寸値が前加工正寸位置に対する許容範囲を越えた異常限界内のときは、前記送り座標系の補正及び現在正寸値の格納を行わず、現在の送り座標系及びメモリの内容を保持して次の加工を行い前記次の工作物の各加工箇所が正寸になったときの砥石台の位置と前々工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の位置とを比較する数値制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記研削装置において、長時間機械停止後の工作物の加工のときは、前記現在正寸値と前工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置との比較・判断を行わず、次の工作物を加工するために前記理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記現在正寸値を前記メモリの各加工箇所に対応した領域に格納する数値制御装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の研削方法については、長手方向に複数の加工箇所を有する工作物に対して進退送り移動可能な砥石台と、前記工作物を回転駆動する主軸台を備え前記工作物の各加工箇所を前記砥石台の砥石による加工位置に割り出し位置決めするテーブルと、前記工作物の各加工箇所を測定する定寸装置とを備え前記工作物の各加工箇所を連続加工において、前記定寸装置により各加工箇所が正寸になったかをみて、正寸になったときの砥石台位置の現在正寸値を読み取り、この現在正寸値と前加工の工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置とを比較して前加工正寸位置に対する差が許容範囲内かを判断し、許容範囲内であれば次の工作物を加工するために、予め設定されている理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記正寸になったときの現在正寸値をメモリの各加工箇所に対応した領域に格納することを特徴とする。
【００１０】
前記研削方法において、現在正寸値が前加工正寸位置に対する許容範囲を越えた異常限界内のときは、前記送り座標系の補正及び現在正寸値の格納を行わず、現在の送り座標系及びメモリの内容を保持して次の加工を行い前記次の工作物の各加工箇所が正寸になったときの砥石台の位置と前々工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の位置とを比較することを特徴とする。
【００１１】
前記研削方法において、長時間機械停止後の工作物の加工のときは、前記現在正寸値と前工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置との比較・判断を行わず、次の工作物を加工するために前記理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記現在正寸値を前記メモリの各加工箇所に対応した領域に格納することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、１は研削装置のベッドを示し、このベッド１上には砥石台２がエンコーダ６ａを備えた砥石台送りモータ６を駆動源とする送り機構によってＸ軸方向に進退送り可能に設置されている。前記砥石台２にはダイヤモンドあるいはＣＢＮのような超硬質砥粒の砥石３が回転可能に支承されており、この砥石３は砥石台２上に設置された砥石駆動用モータ４によりベルト伝達装置５を介して回転駆動されるようになっている。
【００１３】
前記砥石台２の前方のベッド１上にはエンコーダ８ａを備えたテーブル送りモータ８を駆動源とする送り機構によって砥石台２のＸ軸方向の進退送り移動方向に対し直交する軸線のＺ軸方向に移動するテーブル７が載置されている。このテーブル７の左右位置には一対の主軸台９、１０が対向して設置され、それぞれの主軸台９、１０に回転可能に軸承されている主軸１１、１２の前端にチャック１３、１４を備えている。このそれぞれのチャック１３、１４は前記主軸１１、１２の軸線に対し偏心した位置でクランク軸Ｗを把持するクランプ装置を有し前記主軸１１、１２の軸線に対し偏心方向に移動可能である。また、前記それぞれの主軸台９、１０の主軸１１、１２の後端はエンコーダ１５ａ、１６ａを備えた主軸モータ１５、１６に結合している。前記クランク軸Ｗは、そのジャーナル部を前記主軸１１、１２の軸線に対して偏心した位置でチャック１３、１４によってクランプし、複数の加工箇所であるピン部は主軸１１、１２と同一軸線上で回転して前記砥石３によって研削加工される。１７は定寸装置であり、砥石３によって研削加工している加工箇所に接触して定寸測定する。
【００１４】
図１において、１８は前記研削装置全体を制御し、管理する数値制御装置っであり、中央処理装置１９、この中央処理装置１９と接続した加工プログラムや演算プログラムが記憶され、かつ記憶されるメモリ２２、入出力装置２１と中央処理装置１９との間に接続した第１インタフェース２０ａ、中央処理装置１９と接続した第２インタフェース２０ｂとによって構成されている。
【００１５】
前記第２インタフェース２０ｂから砥石台送りモータ制御装置２３を介して砥石台送りモータ６に配線接続され、砥石台送りモータ制御装置２３のエンコーダ６ａは第２インタフェース２０ｂに配線接続されている。また、第２インタフェース２０ｂから主軸回転モータ制御装置２４を介して主軸モータ１５、１６に配線接続され、主軸モータ１５、１６のエンコーダ１５ａ、１６ａは第２インタフェース２０ｂに配線接続されている。さらに、第２インタフェース２０ｂからテーブル送りモータ制御装置２５を介してテーブル送りモータ８に配線接続され、テーブル送りモータ８のエンコーダ８ａは前記第２インタフェース２０ｂに配線接続されている。
【００１６】
上記の研削装置による本発明の概要について説明する。図２で示すように、初期工作物のクランク軸Ｗにおいては予め設定されている理論値で各加工箇所のピン部を加工したときの正寸値における砥石台２の位置の正寸値Ｐ_１Ｗ_１〜Ｐ_４Ｗ_１を数値制御装置１８のメモリ２２の各加工箇所に対応した領域に格納し、次に加工する工作物のクランク軸Ｗは各加工箇所のピン部が正寸になったときの砥石台２の位置の現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎと前記メモリ２２に格納されている前記初期工作物を加工したときの正寸値における砥石台２の位置の正寸値Ｐ_１Ｗ_１〜Ｐ_４Ｗ_１とを比較して前記前加工正寸位置に対する差が許容範囲内かを判断し、許容範囲内であれば次の工作物を加工するために、理論値と現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎとの差分だけ砥石台２の送り座標系の補正を行い、この現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎを数値制御装置１８のメモリ２２の各加工箇所に対応した領域に格納し、これを繰り返し行って順次工作物を加工する。従って、この数値制御装置１８のメモリ２２の各加工箇所に対応した領域に格納される前加工の工作物を加工したときの正寸値における砥石台２の位置の正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎ−１工作物を加工する毎に現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎに順次書き替えられて格納されるものである。
【００１７】
前記現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎが前加工正寸値に対する許容範囲を越えた異状限界内の場合、すなわち、図３で示すように、目標径を中心にして＋α〜−αを許容範囲Ａとし、＋α〜＋β及び−α〜−βを異状限界Ｂ１、Ｂ２とした場合、許容範囲Ａを越えた異状限界Ｂ１内の現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎのときには、これを無視して前記砥石台２の送り座標系の補正及び現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎの格納を行わず、現在の送り座標系及びメモリ２２の内容を保持して次の加工を行い、次の工作物の加工箇所が正寸になったときの砥石台２の位置の正寸値ＰｎＷ_Ｎ＋１と前々工作物の各加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台２の位置の正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎ−１とを比較して加工を行うものである。
【００１８】
さらに、長時間機械停止後の工作物の加工においては、現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎと前工作物と各加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台２の正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎ−１との比較・判断を行わず次の工作物を加工するために、理論値と現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎとの差分だけ砥石台２の送り座標系の補正を行い、現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎをメモリ２２の各加工箇所に対応した領域に格納するものである。
【００１９】
以下図４及び図５のフローチャートによって説明する。図４は本発明の全行程のフローチャートであり、図５は前記全行程中に組み込んだ本発明の特徴とするフローチャートである。図４において、スタートからステップ３０で研削するピンＰ_１〜Ｐ_４の識別を行ってステップ３１に進み研削するピンに合わせてテーブル７の位置決めを行う。このテーブル７の位置決めが完了するとステップ３２に進み砥石台２を送り開始位置間で早送り前進させる。砥石台２の早送り前進端でステップ３３に進み定寸装置１７を測定位置に前進しステップ３４に進んで研削加工を開始しステップ３５に進み研削完了で定寸信号ありか否かを検知してＹｅｓではステップ３６に進み砥石台２の送りを停止するが、Ｎｏではステップ３４に戻り定寸信号ありになるまで再度研削加工を繰り返し行う。
【００２０】
前記ステップ３６で砥石台２の送りを停止した後に砥石台２の位置を補正処理するステップ３７に進み砥石台２の位置補正を必要とするときには後述する図５のフローチャートににより砥石台位置を補正しステップ３８に進み砥石台２を早送り後退し、ステップ３９に進み全ピン研削完了か否かを検知して完了の場合はエンドとなり次の工作物を上記のフローチャートにより加工するが、全ピンの研削を完了していない場合はステップ３０に戻り全ピンが研削完了するまでステップ３０からステップ３９までの全行程を繰り返し行うものである。
【００２１】
上記ステップ３７の砥石位置補正処理では図５で示すように、ステップ４０で加工箇所を確認する。すなわち、加工したピンがどれであるかを確認しステップ４１に進み、そのピンを加工したときの砥石台２の前進位置、すなわち、現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎを読み込む。次にステップ４２に進んで長時間機械停止後の工作物か否かを認識し、長時間機械停止後の工作物ではないときＮｏではステップ４３に進んで前工作物の砥石台前進位置、すなわち、前加工正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎ−１をメモリ２２の前記加工箇所に対応する領域から読み出してステップ４４で前記現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎと比較し、前加工正値Ｐ _ｎＷ _Ｎ−１に対する差が許容範囲Ａ内（図３参照）かを判断して、これがＹｅｓの場合はステップ４５に進む。前記ステップ４２で長時間機械停止後の工作物の場合のＹｅｓでは前記ステップ４３及び４４を迂回して直接ステップ４５に進む。
【００２２】
上記ステップ４５では数値制御装置１８で指定された理論砥石台位置を読み出しステップ４６で理論値と現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎと差による補正量を算出し、ステップ４７で算出した補正量だけ砥石台２の送り座標系（Ｘ軸座標）の補正を行って現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎを前記加工箇所に対応する領域に格納してステップ３７の砥石位置補正処理をエンドとし図４で示すステップ３８に進む。前記ステップ４４で現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎが許容範囲Ａを越えているときのＮｏの場合は、ステップ４９に進み、これが異常限界Ｂ１、Ｂ２（図３参照）内か異常限界Ｂ１、Ｂ２越えている異常かを判断し、異常限界Ｂ１、Ｂ２内のＹｅｓでは前記ステップ４５、４６、４７、４８を迂回してエンドとし図４で示すステップ３８に進む。つまり、異常限界Ｂ１、Ｂ２の場合はこれを無視して砥石台の補正や現在正寸値Ｐ_ｎＷ_Ｎをメモリ２２に格納を行わず、次の工作物の加工は現在の送り座標系及びメモリ２２の内容を保持して行い、前記次の工作物の加工箇所が正寸になったときの砥石台２の前進位置と前々工作物の加工箇所が正寸になったときの砥石台２の前進位置とを比較する。尚、ステップ４９で異常限界Ｂ１、Ｂ２越えている異常のＮｏの場合は、その工作物は不良品として異常処理する。
【００２３】
従来のプログラムでは１段前の研削サイクル終了時に設定されたＸ軸座標に基づいて次の段を研削しているが、上記本発明はこれに加えて前工作物の全ての段の研削終了時のＸ軸座標を記憶しているため、各段のＸ軸座標の差、すなわち、工作物のたわみ量や傾きをＸ軸座標設定に反映させ、各段の研削中心に、より合わせた形でＸ軸座標設定することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によると、前工作物の研削終了後における砥石台正寸位置のＸ軸座標を記憶し、これと次の工作物の研削終了後における砥石台現在正寸位置のＸ軸座標とを比較して、その差が許容範囲内のときには工作物の加工のために、理論値と現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系を補正してこれを記憶し、前記比較した差が許容範囲を越えた異常限界内及び異常では砥石台の送り座標系の補正を行わず、異常限界内では現在の送り座標系で次の加工を行って次の工作物の加工箇所が正寸になったときの砥石台位置と前々工作物の前記加工箇所に対応する箇所の砥石台正寸位置と比較するようにしたものであるから、Ｘ軸座標の設定時に定寸装置の異常や工作物の異常による砥石台の早送り前進の際の衝突を防ぐと共に、次の工作物の加工の際の空研削量が最小となりサイクルタイムのバラツキをなくすことができる。また、定寸でのＸ軸座標が前工作物と比較して大き変化した場合に異常として捕捉することができ、砥石の割れや研削残し等の不具合をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による研削装置及びその数値制御装置の平面図
【図２】本発明方法を示す説明図
【図３】本発明方法による各加工箇所の前加工正寸位置に対する許容範囲と異常限界情況を示す説明図
【図４】本発明方法の全行程を示すフローチャート
【図５】本発明方法による砥石台位置補正処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１ベッド
２砥石台
７テーブル
９主軸台
１０主軸台
１７定寸装置
１８数値制御装置

Claims

長手方向に複数の加工箇所を有する工作物に対して進退送り移動可能な砥石台と、前記工作物を回転駆動する主軸台を備え前記工作物の各加工箇所を前記砥石台の砥石による加工位置に割り出し位置決めするテーブルと、前記工作物の各加工箇所を測定する定寸装置とを備え前記工作物の各加工箇所を連続加工する研削装置において、前記定寸装置により各加工箇所が正寸になったかをみて、正寸になったときの砥石台位置の現在正寸値を読み取り、この現在正寸値と前加工の工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置とを比較して前加工正寸位置に対する差が許容範囲内かを判断し、許容範囲内であれば次の工作物を加工するために、予め設定されている理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記正寸になったときの現在正寸値をメモリの各加工箇所に対応した領域に格納する数値制御装置を備えたことを特徴とする研削装置。
請求項１に記載の研削装置において、現在正寸値が前加工正寸位置に対する許容範囲を越えた異常限界内のときは、前記送り座標系の補正及び現在正寸値の格納を行わず、現在の送り座標系及びメモリの内容を保持して次の加工を行い前記次の工作物の各加工箇所が正寸になったときの砥石台の位置と前々工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の位置とを比較する数値制御装置を備えたことを特徴とする研削装置。
請求項１又は２に記載の研削装置において、長時間機械停止後の工作物の加工のときは、前記現在正寸値と前工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置との比較・判断を行わず、次の工作物を加工するために前記理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記現在正寸値を前記メモリの各加工箇所に対応した領域に格納する数値制御装置を備えたことを特徴とする研削装置。
長手方向に複数の加工箇所を有する工作物に対して進退送り移動可能な砥石台と、前記工作物を回転駆動する主軸台を備え前記工作物の各加工箇所を前記砥石台の砥石による加工位置に割り出し位置決めするテーブルと、前記工作物の各加工箇所を測定する定寸装置とを備え前記工作物の各加工箇所を連続加工において、前記定寸装置により各加工箇所が正寸になったかをみて、正寸になったときの砥石台位置の現在正寸値を読み取り、この現在正寸値と前加工の工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置とを比較して前加工正寸位置に対する差が許容範囲内かを判断し、許容範囲内であれば次の工作物を加工するために、予め設定されている理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記正寸になったときの現在正寸値をメモリの各加工箇所に対応した領域に格納することを特徴とする研削方法。
請求項４に記載の研削方法において、現在正寸値が前加工正寸位置に対する許容範囲を越えた異常限界内のときは、前記送り座標系の補正及び現在正寸値の格納を行わず、現在の送り座標系及びメモリの内容を保持して次の加工を行い前記次の工作物の各加工箇所が正寸になったときの砥石台の位置と前々工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の位置とを比較することを特徴とする研削方法。
請求項４又は５に記載の研削方法において、長時間機械停止後の工作物の加工のときは、前記現在正寸値と前工作物の前記加工箇所に対応する箇所が正寸になったときの砥石台の正寸位置との比較・判断を行わず、次の工作物を加工するために前記理論値と前記現在正寸値との差分だけ砥石台の送り座標系の補正を行い、前記現在正寸値を前記メモリの各加工箇所に対応した領域に格納することを特徴とする研削方法。