研削盤
【課題】クーラントの流量切替え時に発生する径方向の切込みを防止でき、しかも、端面方向の切込みによる発熱を抑制できる研削盤を提供する。
【解決手段】工作物Ｗの粗研削時に大流量のクーラントを工作物に供給するとともに、工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段４９と、粗研削終了後であってかつクーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に砥石台１７をバックオフさせるバックオフ実行手段（Ｓ４）とを備えた。
【解決手段】工作物Ｗの粗研削時に大流量のクーラントを工作物に供給するとともに、工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段４９と、粗研削終了後であってかつクーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に砥石台１７をバックオフさせるバックオフ実行手段（Ｓ４）とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の粗研削終了後に砥石台をバックオフさせ、バックオフ後に工作物を仕上研削する研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円筒研削盤においては、粗研削から仕上研削の切替え時に、工作物に供給するクーラントの流量を大流量から小流量に切替えるようにしている。すなわち、粗研削時には大流量のクーラントを研削個所に供給することにより、研削個所を十分に冷却して、研削による熱の発生を効果的に抑制するようにしている。ところが、大流量のクーラントを研削個所に供給すると、工作物と砥石車との間にクーラントによる動圧が発生するため、この動圧によって工作物が砥石車から離れる方向に撓められる。従って、研削による熱の発生がそれほど大きくない仕上研削時には、クーラントの流量を小流量に切替えて、工作物と砥石車との間に発生する動圧を低下させ、動圧による工作物の撓みを小さくして、仕上研削精度を向上するようにしている。
【０００３】
この場合、例えば、特許文献１に示すように、砥石車によってクランクシャフトのジャーナル部の円筒部と端面部を研削するものにおいては、クーラントの流量の切替えによって工作物が砥石車側に戻ることにより、ジャーナル部の端面方向にも切込みが加わり、クーラント流量が小流量の条件の下でジャーナル部の円筒部および端面部が短時間で研削されるようになる。
【０００４】
ところで、クランクシャフトのジャーナル部には、例えば、特許文献２に示すように、油穴が形成されており、この油穴がジャーナル部の回転によって砥石車に対応する所定の角度位置に割出されると、ジャーナル部と砥石車との間に介在するクーラントが油穴より排出されるため、油穴が開口する所定の角度位置においてジャーナル部と砥石車との間に発生する動圧が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８６０６６号公報
【特許文献２】特開平９−２７７１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１に記載のものにおいては、図９に示すように、粗研削時の研削抵抗によってクランクシャフトＷが一点鎖線のように撓み、この撓みによって粗研削の間、心押台センタ１が主軸台センタ２に対して軸方向に前進する。このために、クーラント流量の切替えによる動圧の低下によってクランクシャフトＷが砥石車３側に接近する方向（図９の矢印方向）に変位して撓みが小さくなると、クーラント流量が小流量の条件の下でジャーナル部Ｊの円筒部が短時間で研削されるようになり、研削焼けが発生しやすくなる。また、この際、クランクシャフトＷの撓みが小さくなることによって、加工すべきジャーナル部Ｊの軸方向位置も変化し、ジャーナル部Ｊの径方向のみならず端面方向にも切込みが与えられることになる。しかも、このときジャーナル部Ｊの端面部には十分な量（大流量）のクーラントが供給されていないため、ジャーナル部Ｊの端面部においても研削焼けが発生しやすくなる。
【０００７】
また、ジャーナル部Ｊに形成した油穴Ｗ１の影響によってジャーナル部と砥石車との間に発生する動圧が低下すると、ジャーナル部の撓みが小さくなり、ジャーナル部が砥石車によって研削されるため、ジャーナル部の円周上一部に、図１０に示すような凹みＷ２が発生する。凹みＷ２が発生した状態で振れ止め装置５を挿入すると、図１１に示すように、振れ止め装置５の横シュー５ａが凹みＷ２に接触することにより、ジャーナル部の中心が振れ止め装置５側に移動する。このような工作物の挙動によって、工作物の外周には凹みＷ２の反対側に凸部Ｗ３が発生し、このような凹凸が一度発生すると、以後いくら仕上研削を行っても工作物の外径形状はあまり改善されず、真円度不良が発生する。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、クーラントの流量切替え時に発生する径方向の切込みを防止でき、しかも、端面方向の切込みによる発熱を抑制できる研削盤を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の特徴は、砥石台に支持した砥石車によって工作物を粗研削し、該粗研削終了後に前記砥石台をバックオフさせ、該バックオフ後に前記砥石車によって工作物を仕上研削する研削盤において、前記工作物の粗研削時に大流量のクーラントを前記工作物に供給するとともに、前記工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段と、前記粗研削終了後であってかつ前記クーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に前記砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えたことである。
【００１０】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記砥石車は、前記工作物の円筒部を研削する円筒研削部と前記工作物の端面部を研削する端面研削部を備え、前記クーラント供給手段は、前記工作物の円筒部にクーラントを供給する円筒部クーラント供給部と、前記工作物の端面部にクーラントを供給する端面部クーラント供給部とを有し、前記端面部クーラント供給部は、前記円筒部に供給されるクーラントが大流量から小流量に切替えられた後の仕上研削の途中に、前記端面部に供給するクーラントを大流量から小流量に切替えるようになっていることである。
【００１１】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項２において、前記研削盤は、工作物を振れ止めする振れ止め装置を備え、該振れ止め装置を前記工作物が所定量仕上研削された後に前記工作物に挿入するようにしたことである。
【００１２】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項３において、前記工作物の円筒部には油穴が径方向に形成され、前記振れ止め装置を、前記粗研削時に生じた前記油穴部分の凹みを前記仕上研削によって小さくした後に前記工作物に挿入するようにしたことである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、工作物の粗研削時に大流量のクーラントを工作物に供給するとともに、工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段と、粗研削終了後であってかつクーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えているので、クーラントの小流量への切替え時の動圧の低下による工作物の撓みの開放を、砥石台のバックオフ状態、すなわち、工作物が砥石車より離れた状態で行うことができ、動圧変化による砥石車の切込みを生じないようにすることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、砥石車は、工作物の円筒部を研削する円筒研削部と工作物の端面部を研削する端面研削部を備え、クーラント供給手段は、工作物の円筒部にクーラントを供給する円筒部クーラント供給部と、工作物の端面部にクーラントを供給する端面部クーラント供給部とを有し、端面部クーラント供給部は、円筒部に供給されるクーラントが大流量から小流量に切替えられた後の仕上研削の途中に、端面部に供給するクーラントを大流量から小流量に切替えるようになっているので、砥石台のバックオフ時には、工作物の端面部に十分な量のクーラントを供給し続けることができ、これによって、砥石台のバックオフによる工作物の撓みの除去作用によって工作物の端面部に砥石車が切込まれても、工作物の端面部に発生する研削焼けを抑制することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、研削盤は、工作物を振れ止めする振れ止め装置を備え、振れ止め装置を工作物が所定量仕上研削された後に工作物に挿入するようにしたので、工作物の円周上一部に凹みを有するものであっても、この凹みを振れ止め装置が挿入する前の仕上研削によって小さくすることが可能となり、振れ止め装置が挿入されても、工作物の外周に凸部が発生するのを抑制することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、工作物の円筒部には油穴が径方向に形成され、振れ止め装置を、粗研削時に生じた油穴部分の凹みを仕上研削によって小さくした後に工作物に挿入するようにしたので、円筒部には油穴を開口したクランクシャフトのジャーナル部のようなものに対しても、振れ止め装置の挿入によって、工作物の外周に凸部が発生するのを防止することができ、工作物の真円度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す研削盤の全体を示す平面図である。
【図２】砥石車によって工作物を研削加工する状態を示す図である。
【図３】工作物にクーラントを供給するクーラント供給手段を示す図である。
【図４】研削サイクルを示す図である。
【図５】研削加工のステップを示す流れ図である。
【図６】工作物に振れ止め装置を挿入した状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示すクーラント供給手段を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す研削サイクルを示す図である。
【図９】工作物の撓み状態を示す図である。
【図１０】工作物に設けられた油穴によって生じた凹みを示す図である。
【図１１】凹みを生じた工作物に振れ止め装置を挿入した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、研削盤の全体を示す平面図である。当該研削盤は、工作物であるクランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを研削加工する例で示してある。研削盤のベッド１１上には、テーブル案内面１２がＺ軸方向（図１の左右方向）に沿って形成され、このテーブル案内面１２にテーブル１３がＺ軸方向に摺動可能に案内支持されている。テーブル１３は、エンコーダ付きのＺ軸サーボモータ１４によりボールねじ機構を介してＺ軸方向に摺動されるようになっている。また、ベッド１１上には、砥石台案内面１６がＺ軸方向と直交するＸ軸方向（図１の上下方向）に沿って形成され、この砥石台案内面１６に砥石台１７がＸ軸方向に摺動可能に案内支持されている。砥石台１７は、エンコーダ付きのＸ軸サーボモータ１８によりボールねじ機構を介してＸ軸方向に摺動されるようになっている。
【００１９】
テーブル１３上には、クランクシャフトＷを支持する主軸台２１と心押台２２がＺ軸方向に所定間隔隔てて設置されている。主軸台２１には、図略の主軸がＺ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、この主軸の先端にクランクシャフトＷの一方の軸端を把持するチャック２４が取付けられている。一方、心押台２２には、クランクシャフトＷの他方の軸端を回転可能に支持するセンタ２５が取付けられている。主軸には、主軸駆動モータ２７が連結され、主軸駆動モータ２７によりチャック２４を介してクランクシャフトＷが回転駆動されるようになっている。
【００２０】
なお、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊには、図１０に示すように、クランクシャフトＷが自動車等に搭載されて使用される際の焼付けを防止するために、潤滑油循環用の油穴Ｗ１が形成されており、この油穴Ｗ１は、ジャーナル部Ｊの径方向に形成されている。
【００２１】
砥石台１７には、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを研削する砥石車３２が、Ｚ軸と平行な軸線の回りに回転可能な砥石軸を介して軸承され、図略の砥石軸駆動モータによって回転駆動されるようになっている。砥石車３２は、図２に示すように、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａを研削する円筒研削部３２ａと、その両端部にジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂを研削する端面研削部３２ｂを有している。クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊが砥石車３２に対応するＺ軸方向位置にテーブル１３を位置決めした状態で、砥石台１７をＸ軸方向に前進させることにより、砥石車３２の端面研削部３２ｂによってジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂが研削加工されるとともに、円筒研削部３２ａによってジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａが研削加工される。
【００２２】
ベッド１１上には、研削抵抗によるクランクシャフトＷの撓み（振れ）を防止する３点接触式の振れ止め装置３３が、クランクシャフトＷ（ジャーナル部Ｊ）を挟んで砥石台１７と反対側に設置されている。振れ止め装置３３は、図６に示すように、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを砥石車３２に対向する横方向から支持する横シュー３４と、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを上方向から支持する上シュー３５と、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを下方へ振れるのを抑制する下シュー３６を備えている。横シュー３４、上シュー３５および下シュー３６は、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの径の減少につれて同期的にジャーナル部Ｊの軸心部に向かって移動され、ジャーナル部Ｊを主軸の回転中心位置に保持する求心機能を有している。振れ止め装置３３は、図略のシリンダ装置によってクランクシャフトＷに向かって進退されるようになっており、ジャーナル部Ｊの研削加工時の適宜の時期にジャーナル部Ｊに挿入され、クランクシャフトＷを振れ止めするようになっている。
【００２３】
砥石台１７には、砥石車３２を覆う砥石カバー４０（図１参照）が固定されている。砥石カバー４０には、図３に示すように、砥石車３２の円筒研削部３２ａの研削点に向けてクーラント流を噴出する第１クーラントノズル４１が固定されている。さらに、砥石カバー４０には、砥石車３２の端面研削部３２ｂの研削点より砥石車３２の回転方向上流側の第１位置に向かってクーラントを噴出する第２クーラントノズル４２と、第１位置より研削点に近い第２位置に向かってクーラントを噴出する第３クーラントノズル４３が固定されている。第１クーラントノズル４１は、電磁開閉弁４４を介してクーラントポンプ４５に接続され、また第２および第３クーラントノズル４２、４３は、電磁開閉弁４６を介してクーラントポンプ４５に接続されている。上記した第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３、電磁開閉弁４４、４６ならびにクーラントポンプ４５によってクーラント供給手段４９を構成している。
【００２４】
第２クーラントノズル４２は、特開２００６−３０５６７５号公報に記載されているように、第２クーラント流が砥石車３２の端面研削部３２ｂに連れ回りする空気層を遮断するように、砥石車３２の回転軸線とクランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの回転軸線を含む平面と平行な方向に砥石車３２の正面側から見て、端面研削部３２ｂに対して第２クーラント流の射出方向が４５°〜７５°の範囲内の所定角度傾斜するように配置されている。さらに、第２クーラントノズル４２は、砥石車３２の回転軸線と工作物Ｗの回転軸線を含む平面と直交する方向に見て、第２クーラント流の噴出方向が砥石車３２の端面研削部３２ｂに対して９０°〜１２０°の範囲内の所定角度傾斜するように配置されている。これにより、第２クーラントの噴射方向は、砥石車３２の回転軸線と平行な方向に見て、砥石車３２の法線方向となる。
【００２５】
一方、同じく特開２００６−３０５６７５号公報に記載されているように、第３クーラントノズル４３は、第３クーラント流が第２クーラント流により連れ回り空気層が遮断された第２位置Ｐ１で砥石車３２の端面研削部３２ｂに付着するように、砥石車３２の回転軸線と工作物Ｗの回転軸線を含む平面と平行な方向に砥石車３２の正面側から見て、端面研削部３２ｂに対して第３クーラント流の噴射方向が第２クーラント流の傾斜角度よりも小さい１５°〜３０°の範囲内の角度で傾斜するように配置されている。これにより、第３クーラント流の噴射方向は、砥石車３２の回転軸線と平行な方向に見て、砥石車３２の接線方向となる。
【００２６】
第２クーラントノズル４２より噴射される第２クーラント流の流速および流量は、第３クーラントノズル４３より噴射される第３クーラント流の流速および流量より小さく、または同じにする。第２クーラント流の流速および流量を、砥石車３２の端面研削部３２ｂに連れ回りする空気層を遮断する程度の比較的小さい流速および流量にすることにより、クーラントの飛散を防止することができる。
【００２７】
電磁開閉弁４４、４６は、第１クーラントノズル４１あるいは第２および第３クーラントノズル４２、４３に供給するクーラント流量を、大流量と小流量に切替えできるように、図３に示すように、ソレノイドの励磁、非励磁によって２位置に位置決め可能な弁にてそれぞれ構成されている。すなわち、ソレノイドが非励磁の状態において、クーラントポンプ４５が起動されると、第１クーラントノズル４１あるいは第２および第３クーラントノズル４２、４３に大流量のクーラント流が供給されるようになっている。また、ソレノイドが励磁されると、各絞り４７、４８の作用によって、第１クーラントノズル４１あるいは第２および第３クーラントノズル４２、４３に小流量のクーラント流が供給されるようになっている。
【００２８】
研削盤を制御する数値制御装置５０は、図１に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）５１と、種々の制御値およびプログラムを記憶するメモリ５２と、インターフェィス５３、５４から主に構成されている。
【００２９】
メモリ５２には、入出力装置５５から入力された制御パラメータと研削加工を実行するためのＮＣプログラムがそれぞれ記憶されている。また、メモリ５２には、研削加工サイクルに従って、砥石台１７をバックオフさせるに必要なデータ等が記憶されている。数値制御装置５０には、入出力装置５５を介して種々のデータが入力されるようになっており、入力装置５５は、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行う表示装置を備えている。
【００３０】
数値制御装置５０は、Ｘ軸駆動ユニット５７を介して砥石台１７をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ１８に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ１８に取付けられたエンコーダ５８がＸ軸サーボモータ１８の回転位置、すなわち、砥石台１７の位置を数値制御装置５０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置５０は、Ｚ軸駆動ユニット５９を介してテーブル１３をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ１４に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ１４に取付けられたエンコーダ６０がＺ軸サーボモータ１４の回転位置、すなわち、テーブル１３の位置を数値制御装置５０へ送出するように構成されている。
【００３１】
前記数値制御装置５０は、メモリ５２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５８、６０からの現在位置信号との偏差により、Ｚ軸およびＸ軸サーボモータ１４、１８をそれぞれ駆動し、テーブル１３および砥石台１７をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。
【００３２】
次に上記した実施の形態における研削盤の動作について、図４のサイクル線図および図５の流れ図に基づいて説明する。
【００３３】
テーブル１３上の主軸台２１と心押台２２との間にクランクシャフトＷを支持させた状態で、テーブル１３をＺ軸サーボモータ１４により移動させて、最初に加工すべきジャーナル部Ｊを砥石車３２に対向する位置に位置決めする。その状態で、砥石台１７がＸ軸サーボモータ１８によりまず早送りで前進される（ステップＳ１）。砥石車３２の端面研削部３２ｂがジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに接触する直前まで早送り前進されると、クーラントポンプ４５が起動され、電磁開閉弁４４、４６を介して第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３にそれぞれ大流量のクーラント流が供給され（ステップＳ２）、これらクーラント流は、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂの研削個所に供給され、研削により発生する熱の上昇を抑制する。
【００３４】
また、砥石台１７が、砥石車３２の端面研削部３２ｂがジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに接触する直前まで早送り前進されると、砥石台１７の送り速度が粗研削送りに変換され、その粗研削送り速度にて砥石車３２の端面研削部３２ｂによってジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂが粗研削加工される（ステップＳ３）。砥石台１７が粗研削送り速度にて所定量前進されると、砥石車３２の円筒研削部３２ａがジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに接触し、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａの粗研削加工も開始される。
【００３５】
ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂおよび円筒部Ｗａの粗研削加工時においては、研削抵抗によってクランクシャフトＷが、図９の一点鎖線に示すように、砥石車３２から離れる方向に撓められる。また、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに供給される大流量のクーラントによって、ジャーナル部Ｊと砥石車３２との間に動圧が発生し、この動圧の作用によってもクランクシャフトＷが砥石車３２側から離れる方向に撓められる。このようにクランクシャフトＷが撓むと、この撓みによって心押台２２のセンタ２５が主軸のチャック２４に対して軸方向に前進するため、砥石車３２によって研削されているジャーナル部Ｊも軸方向に僅かに変位される。
【００３６】
ところで、ジャーナル部Ｊに油穴Ｗ１が形成されている場合には、この油穴Ｗ１が砥石車３２に対応する所定の角度位置においては、油穴Ｗ１からクーラントが排出されるようになるため、ジャーナル部Ｊと砥石車３２との間に発生する動圧が低下し、動圧の低下によってジャーナル部Ｊが砥石車３２に近づく方向に変位する。この結果、ジャーナル部Ｊの円周上一部、すなわち、油穴Ｗ１が砥石車３２に対応する角度位置部分において、図１０に示すような凹みＷ２が発生し、粗研削加工時におけるジャーナル部Ｊの真円度が低下することになる。
【００３７】
このようにして、砥石台１７が粗研削送り速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、砥石台１７の送り速度が一旦停止され、砥石台１７は砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置まで一定量後方にバックオフされる（ステップＳ４）。この砥石台１７のバックオフの実行によって、研削抵抗によって撓められていたクランクシャフトＷが砥石車３２側にスプリングバックし、クランクシャフトＷの撓みが解消される。なお、上記したステップＳ４によって、請求項におけるバックオフ実行手段を構成している。
【００３８】
砥石台１７が所定量バックオフされると、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａにクーラントを供給する第１クーラントノズル４１に接続された電磁開閉弁４４が、ソレノイドが励磁されることによって切替えられ（ステップＳ５）、これによって、第１クーラントノズル４１よりジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに供給されるクーラントが絞り４７の作用によって小流量（粗研削時よりも少ない流量）に切替えられる。しかしながら、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂにクーラントを供給する第２および第３クーラントノズル４２、４３に接続された電磁開閉弁４６は切替えられず、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂには依然として大流量のクーラントが供給されている。
【００３９】
このように、粗研削終了後のクーラントが大流量から小流量に切替えられる前に、砥石台１７を砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置までバックオフさせるようにしたので、砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとの間において、クーラントの大流量から小流量への切替えの影響による動圧変化を生じないようにすることができる。このため、従来のクーラントの流量切替え時のように、動圧変化に伴ってクランクシャフトＷの撓み量が短時間で変動することにより、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａが研削されることを防止することができる。
【００４０】
また、砥石台１７のバックオフによって、クランクシャフトＷの撓みが解消されると、クランクシャフトＷの撓みによって軸方向に僅かに変位されていたジャーナル部Ｊも元の軸方向位置に復帰するため、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂの一方が砥石車３２の一方の端面研削部３２ｂに切り込まれることになる。しかしながら、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂには大流量のクーラントが供給され続けているため、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂへの十分なクーラントの供給によって、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂの研削焼けの発生を抑制できるようになる。
【００４１】
砥石台１７が一定量バックオフされてクランクシャフトＷの撓みが解消されると、次いで、砥石台１７がバックオフ分だけ前進され、その後、砥石台１７は第１仕上研削送り（精研削送り）速度にて前進され、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂが砥石車３２の円筒研削部３２ａおよび端面研削部３２ｂによって精研削加工される（ステップＳ６）。
【００４２】
なお、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａの精研削加工時には、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに供給されるクーラントが小流量に切替えられているため、ジャーナル部Ｊと砥石車３２の円筒研削部３２ａとの間に発生する動圧が低下され、この動圧の低下によってクランクシャフトＷの撓み量が小さくなる。従って、粗研削加工時に油穴Ｗ１による影響によってジャーナル部Ｊの円周上一部に発生していた凹みＷ２（図１０参照）が精研削加工によって徐々に除去されるようになり、ジャーナル部Ｊの真円度が高められる。
【００４３】
さらに、砥石台１７が第１仕上研削送り（精研削送り）速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂにクーラントを供給する第２および第３クーラントノズル４２、４３に接続された電磁開閉弁４６がソレノイドの励磁によって切替えられ、これによって、第２および第３クーラントノズル４２、４３よりジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに供給されるクーラントが絞り４８の作用によって小流量（第１仕上研削時よりも少ない流量）に切替えられる（ステップＳ７）とともに、図４に示すように、振れ止め装置３３が前進されて、各シュー３４、３５、３６がジャーナル部Ｊに挿入され、研削抵抗によるジャーナル部Ｊの振れを防止する。
【００４４】
同時に、砥石台１７が第１仕上研削送り速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、砥石台１７の送り速度が第２仕上研削送り（微研削送り）速度に変更され、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂが砥石車３２の円筒研削部３２ａおよび端面研削部３２ｂによって微研削加工される（ステップＳ８）。
【００４５】
このように、振れ止め装置３３を、油穴Ｗ１の影響によって発生した凹みＷ２が精研削加工によって除去された状態で挿入するようにしたので、従来のように、凹みが存在している状態で振れ止め装置３３を挿入することによって発生した不具合、すなわち、振れ止め装置３３の横シュー３４が凹みに接触することによる凸部の発生を抑制することができ、ジャーナル部Ｊの真円度不良の発生をなくすることができる。
【００４６】
上記したように、砥石台１７が、ジャーナル部Ｊが目標寸法となる予め定められた位置まで前進されると、砥石台１７の前進が停止され、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂが一定時間スパークアウトされ、しかる後、砥石台１７が早送り速度で原位置まで戻され（ステップＳ９）、ジャーナル部Ｊの研削加工が終了される。
【００４７】
次いで、テーブル１３がＺ軸サーボモータ１４によってＺ軸方向に所定量移動され、次に加工すべきジャーナル部Ｊを砥石車３２に対向する位置に位置決めする。その状態で、当該ジャーナル部Ｊを上記した研削サイクルに従って研削加工し、これを繰り返すことにより、クランクシャフトＷ上の全てのジャーナル部Ｊを研削加工する。
【００４８】
図７、図８は本発明の第２の実施の形態を示すもので、第1の実施の形態における第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３から供給するクーラントの大流量から小流量への切替えを同時に行うようにしたものである。以下、第１の実施の形態と異なる点について主に説明し、第１の実施の形態と同一の構成部品については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
すなわち、第２の実施の形態においては、図７に示すように、第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３が、電磁開閉弁１４４を介してクーラントポンプ４５に接続されている。
【００５０】
そして、図８のサイクル線図に示すように、砥石台１７が所定位置まで早送りで前進された後、クーラントポンプ４５が起動されて第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３にそれぞれ大流量のクーラント流が供給されるとともに、砥石台１７の送り速度が粗研削送りに変換され、その粗研削送り速度にて砥石車３２の端面研削部３２ｂおよび円筒研削部３２ａによってジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂおよび円筒部Ｗａが粗研削加工される。
【００５１】
また、砥石台１７が粗研削送り速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、砥石台１７の送り速度が一旦停止され、砥石台１７は砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置まで一定量後方にバックオフされる。この砥石台１７のバックオフにより、研削抵抗によって撓められていたクランクシャフトＷが砥石車３２側にスプリングバックし、クランクシャフトＷの撓みが解消され、その後、第１の実施の形態で述べたと同様に、砥石台１７の送り速度が第１仕上研削（精研削送り）速度に変換される。
【００５２】
砥石台１７がバックオフされると、電磁開閉弁１４４が切替えられ、第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３よりジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂに供給されていたクーラントが絞り１４７の作用によって小流量に切替えられる。これによって、クーラントの大流量供給時にジャーナル部Ｊと砥石車３２の円筒研削部３２ａとの間に発生する動圧によって撓んだクランクシャフトＷが、クーラントの小流量への切替えによる動圧の低下により、撓みが小さくなるが、この撓みの変化が、砥石台１７のバックオフ状態、すなわち、砥石車３２の円筒研削部３２ａがジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａより離れた状態で行われるので、クーラントの流量切替え時におけるクランクシャフトＷの撓み量が短時間に変動することがなくなる。これにより、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａが砥石車３２の円筒研削部３２ａに短時間で切り込まれるような挙動を抑制することができ、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａの研削焼けの発生を抑制することができる。
【００５３】
このように、上記した第１および第２の実施の形態によれば、粗研削終了後のクーラントが大流量から小流量に切替えられる前に、砥石台１７を砥石車３２の円筒研削部３２ａとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置までバックオフさせるようにし、その状態で、クーラントを大流量から小流量に切替えて仕上研削を行うようにした。これによって、クーラントの大流量から小流量への切替えを、砥石車３２の円筒研削部３２ａがジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａより離れた状態で行うことができ、砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとの間において、クーラントの大流量から小流量への切替えの影響による動圧変化を生じないようにすることができる。このため、従来のクーラントの流量切替え時のように、クランクシャフトＷの撓み量の減少によって、ジャーナル部Ｊが短時間で研削される事態を防止することができる。
【００５４】
また、上記した第１の実施の形態によれば、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａにクーラントを供給する第１クーラントノズル４１と、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂにクーラントを供給する第２および第３クーラントノズル４２、４３を別個に切替えることができるようにしたことにより、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに供給されるクーラントの流量を仕上研削に移行されるまで、大流量に維持することができる。
【００５５】
従って、砥石台１７のバックオフにより、クランクシャフトＷの撓みが解消されると、クランクシャフトＷの撓みによって軸方向に僅かに変位されていたジャーナル部Ｊも元の軸方向位置に復帰するため、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂの一方が砥石車３２の一方の端面研削部３２ｂに切り込まれるようになるが、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂには大流量のクーラントが供給され続けているため、端面部Ｗｂへの十分なクーラントの供給によって、端面部Ｗｂの研削焼けの発生を抑制できるようになる。
【００５６】
上記した実施の形態においては、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂを研削加工する例について述べたが、本発明は、クランクシャフトのピン部の円筒部および端面部を研削するクランクピン研削盤にも適用可能である。しかも、本発明が適用可能な工作物は、クランクシャフトに限定されるものでなく、また、端面部を持たない円筒研削にも適用できるものである。
【００５７】
また、上記した実施の形態においては、油穴を有した円筒部を振れ止め装置を用いて研削加工する例について述べたが、本発明は、振れ止め装置を用いることなく、かつ油穴を持たない円筒部の加工にも適用できるものである。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る研削盤は、工作物に供給するクーラントの流量を大流量から小流量に切替えながら、工作物を粗研削および仕上研削するものに適している。
【符号の説明】
【００６０】
１３…テーブル、１７…砥石台、２１…主軸台、２２…心押台、３２…砥石車、３２ａ…円筒研削部、３２ｂ…端面研削部、３３…振れ止め装置、３４…横シュー、４０…砥石カバー、４１、４２、４３…クーラントノズル、４４、４６…電磁開閉弁、４９…クーラント供給手段、５０…数値制御装置、Ｗ…クランクシャフト、Ｊ…ジャーナル部、Ｗ１…油穴、Ｗ２…凹み。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の粗研削終了後に砥石台をバックオフさせ、バックオフ後に工作物を仕上研削する研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円筒研削盤においては、粗研削から仕上研削の切替え時に、工作物に供給するクーラントの流量を大流量から小流量に切替えるようにしている。すなわち、粗研削時には大流量のクーラントを研削個所に供給することにより、研削個所を十分に冷却して、研削による熱の発生を効果的に抑制するようにしている。ところが、大流量のクーラントを研削個所に供給すると、工作物と砥石車との間にクーラントによる動圧が発生するため、この動圧によって工作物が砥石車から離れる方向に撓められる。従って、研削による熱の発生がそれほど大きくない仕上研削時には、クーラントの流量を小流量に切替えて、工作物と砥石車との間に発生する動圧を低下させ、動圧による工作物の撓みを小さくして、仕上研削精度を向上するようにしている。
【０００３】
この場合、例えば、特許文献１に示すように、砥石車によってクランクシャフトのジャーナル部の円筒部と端面部を研削するものにおいては、クーラントの流量の切替えによって工作物が砥石車側に戻ることにより、ジャーナル部の端面方向にも切込みが加わり、クーラント流量が小流量の条件の下でジャーナル部の円筒部および端面部が短時間で研削されるようになる。
【０００４】
ところで、クランクシャフトのジャーナル部には、例えば、特許文献２に示すように、油穴が形成されており、この油穴がジャーナル部の回転によって砥石車に対応する所定の角度位置に割出されると、ジャーナル部と砥石車との間に介在するクーラントが油穴より排出されるため、油穴が開口する所定の角度位置においてジャーナル部と砥石車との間に発生する動圧が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８６０６６号公報
【特許文献２】特開平９−２７７１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１に記載のものにおいては、図９に示すように、粗研削時の研削抵抗によってクランクシャフトＷが一点鎖線のように撓み、この撓みによって粗研削の間、心押台センタ１が主軸台センタ２に対して軸方向に前進する。このために、クーラント流量の切替えによる動圧の低下によってクランクシャフトＷが砥石車３側に接近する方向（図９の矢印方向）に変位して撓みが小さくなると、クーラント流量が小流量の条件の下でジャーナル部Ｊの円筒部が短時間で研削されるようになり、研削焼けが発生しやすくなる。また、この際、クランクシャフトＷの撓みが小さくなることによって、加工すべきジャーナル部Ｊの軸方向位置も変化し、ジャーナル部Ｊの径方向のみならず端面方向にも切込みが与えられることになる。しかも、このときジャーナル部Ｊの端面部には十分な量（大流量）のクーラントが供給されていないため、ジャーナル部Ｊの端面部においても研削焼けが発生しやすくなる。
【０００７】
また、ジャーナル部Ｊに形成した油穴Ｗ１の影響によってジャーナル部と砥石車との間に発生する動圧が低下すると、ジャーナル部の撓みが小さくなり、ジャーナル部が砥石車によって研削されるため、ジャーナル部の円周上一部に、図１０に示すような凹みＷ２が発生する。凹みＷ２が発生した状態で振れ止め装置５を挿入すると、図１１に示すように、振れ止め装置５の横シュー５ａが凹みＷ２に接触することにより、ジャーナル部の中心が振れ止め装置５側に移動する。このような工作物の挙動によって、工作物の外周には凹みＷ２の反対側に凸部Ｗ３が発生し、このような凹凸が一度発生すると、以後いくら仕上研削を行っても工作物の外径形状はあまり改善されず、真円度不良が発生する。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、クーラントの流量切替え時に発生する径方向の切込みを防止でき、しかも、端面方向の切込みによる発熱を抑制できる研削盤を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の特徴は、砥石台に支持した砥石車によって工作物を粗研削し、該粗研削終了後に前記砥石台をバックオフさせ、該バックオフ後に前記砥石車によって工作物を仕上研削する研削盤において、前記工作物の粗研削時に大流量のクーラントを前記工作物に供給するとともに、前記工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段と、前記粗研削終了後であってかつ前記クーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に前記砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えたことである。
【００１０】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記砥石車は、前記工作物の円筒部を研削する円筒研削部と前記工作物の端面部を研削する端面研削部を備え、前記クーラント供給手段は、前記工作物の円筒部にクーラントを供給する円筒部クーラント供給部と、前記工作物の端面部にクーラントを供給する端面部クーラント供給部とを有し、前記端面部クーラント供給部は、前記円筒部に供給されるクーラントが大流量から小流量に切替えられた後の仕上研削の途中に、前記端面部に供給するクーラントを大流量から小流量に切替えるようになっていることである。
【００１１】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項２において、前記研削盤は、工作物を振れ止めする振れ止め装置を備え、該振れ止め装置を前記工作物が所定量仕上研削された後に前記工作物に挿入するようにしたことである。
【００１２】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項３において、前記工作物の円筒部には油穴が径方向に形成され、前記振れ止め装置を、前記粗研削時に生じた前記油穴部分の凹みを前記仕上研削によって小さくした後に前記工作物に挿入するようにしたことである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、工作物の粗研削時に大流量のクーラントを工作物に供給するとともに、工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段と、粗研削終了後であってかつクーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えているので、クーラントの小流量への切替え時の動圧の低下による工作物の撓みの開放を、砥石台のバックオフ状態、すなわち、工作物が砥石車より離れた状態で行うことができ、動圧変化による砥石車の切込みを生じないようにすることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、砥石車は、工作物の円筒部を研削する円筒研削部と工作物の端面部を研削する端面研削部を備え、クーラント供給手段は、工作物の円筒部にクーラントを供給する円筒部クーラント供給部と、工作物の端面部にクーラントを供給する端面部クーラント供給部とを有し、端面部クーラント供給部は、円筒部に供給されるクーラントが大流量から小流量に切替えられた後の仕上研削の途中に、端面部に供給するクーラントを大流量から小流量に切替えるようになっているので、砥石台のバックオフ時には、工作物の端面部に十分な量のクーラントを供給し続けることができ、これによって、砥石台のバックオフによる工作物の撓みの除去作用によって工作物の端面部に砥石車が切込まれても、工作物の端面部に発生する研削焼けを抑制することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、研削盤は、工作物を振れ止めする振れ止め装置を備え、振れ止め装置を工作物が所定量仕上研削された後に工作物に挿入するようにしたので、工作物の円周上一部に凹みを有するものであっても、この凹みを振れ止め装置が挿入する前の仕上研削によって小さくすることが可能となり、振れ止め装置が挿入されても、工作物の外周に凸部が発生するのを抑制することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、工作物の円筒部には油穴が径方向に形成され、振れ止め装置を、粗研削時に生じた油穴部分の凹みを仕上研削によって小さくした後に工作物に挿入するようにしたので、円筒部には油穴を開口したクランクシャフトのジャーナル部のようなものに対しても、振れ止め装置の挿入によって、工作物の外周に凸部が発生するのを防止することができ、工作物の真円度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す研削盤の全体を示す平面図である。
【図２】砥石車によって工作物を研削加工する状態を示す図である。
【図３】工作物にクーラントを供給するクーラント供給手段を示す図である。
【図４】研削サイクルを示す図である。
【図５】研削加工のステップを示す流れ図である。
【図６】工作物に振れ止め装置を挿入した状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示すクーラント供給手段を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す研削サイクルを示す図である。
【図９】工作物の撓み状態を示す図である。
【図１０】工作物に設けられた油穴によって生じた凹みを示す図である。
【図１１】凹みを生じた工作物に振れ止め装置を挿入した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、研削盤の全体を示す平面図である。当該研削盤は、工作物であるクランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを研削加工する例で示してある。研削盤のベッド１１上には、テーブル案内面１２がＺ軸方向（図１の左右方向）に沿って形成され、このテーブル案内面１２にテーブル１３がＺ軸方向に摺動可能に案内支持されている。テーブル１３は、エンコーダ付きのＺ軸サーボモータ１４によりボールねじ機構を介してＺ軸方向に摺動されるようになっている。また、ベッド１１上には、砥石台案内面１６がＺ軸方向と直交するＸ軸方向（図１の上下方向）に沿って形成され、この砥石台案内面１６に砥石台１７がＸ軸方向に摺動可能に案内支持されている。砥石台１７は、エンコーダ付きのＸ軸サーボモータ１８によりボールねじ機構を介してＸ軸方向に摺動されるようになっている。
【００１９】
テーブル１３上には、クランクシャフトＷを支持する主軸台２１と心押台２２がＺ軸方向に所定間隔隔てて設置されている。主軸台２１には、図略の主軸がＺ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、この主軸の先端にクランクシャフトＷの一方の軸端を把持するチャック２４が取付けられている。一方、心押台２２には、クランクシャフトＷの他方の軸端を回転可能に支持するセンタ２５が取付けられている。主軸には、主軸駆動モータ２７が連結され、主軸駆動モータ２７によりチャック２４を介してクランクシャフトＷが回転駆動されるようになっている。
【００２０】
なお、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊには、図１０に示すように、クランクシャフトＷが自動車等に搭載されて使用される際の焼付けを防止するために、潤滑油循環用の油穴Ｗ１が形成されており、この油穴Ｗ１は、ジャーナル部Ｊの径方向に形成されている。
【００２１】
砥石台１７には、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを研削する砥石車３２が、Ｚ軸と平行な軸線の回りに回転可能な砥石軸を介して軸承され、図略の砥石軸駆動モータによって回転駆動されるようになっている。砥石車３２は、図２に示すように、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａを研削する円筒研削部３２ａと、その両端部にジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂを研削する端面研削部３２ｂを有している。クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊが砥石車３２に対応するＺ軸方向位置にテーブル１３を位置決めした状態で、砥石台１７をＸ軸方向に前進させることにより、砥石車３２の端面研削部３２ｂによってジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂが研削加工されるとともに、円筒研削部３２ａによってジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａが研削加工される。
【００２２】
ベッド１１上には、研削抵抗によるクランクシャフトＷの撓み（振れ）を防止する３点接触式の振れ止め装置３３が、クランクシャフトＷ（ジャーナル部Ｊ）を挟んで砥石台１７と反対側に設置されている。振れ止め装置３３は、図６に示すように、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを砥石車３２に対向する横方向から支持する横シュー３４と、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを上方向から支持する上シュー３５と、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊを下方へ振れるのを抑制する下シュー３６を備えている。横シュー３４、上シュー３５および下シュー３６は、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの径の減少につれて同期的にジャーナル部Ｊの軸心部に向かって移動され、ジャーナル部Ｊを主軸の回転中心位置に保持する求心機能を有している。振れ止め装置３３は、図略のシリンダ装置によってクランクシャフトＷに向かって進退されるようになっており、ジャーナル部Ｊの研削加工時の適宜の時期にジャーナル部Ｊに挿入され、クランクシャフトＷを振れ止めするようになっている。
【００２３】
砥石台１７には、砥石車３２を覆う砥石カバー４０（図１参照）が固定されている。砥石カバー４０には、図３に示すように、砥石車３２の円筒研削部３２ａの研削点に向けてクーラント流を噴出する第１クーラントノズル４１が固定されている。さらに、砥石カバー４０には、砥石車３２の端面研削部３２ｂの研削点より砥石車３２の回転方向上流側の第１位置に向かってクーラントを噴出する第２クーラントノズル４２と、第１位置より研削点に近い第２位置に向かってクーラントを噴出する第３クーラントノズル４３が固定されている。第１クーラントノズル４１は、電磁開閉弁４４を介してクーラントポンプ４５に接続され、また第２および第３クーラントノズル４２、４３は、電磁開閉弁４６を介してクーラントポンプ４５に接続されている。上記した第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３、電磁開閉弁４４、４６ならびにクーラントポンプ４５によってクーラント供給手段４９を構成している。
【００２４】
第２クーラントノズル４２は、特開２００６−３０５６７５号公報に記載されているように、第２クーラント流が砥石車３２の端面研削部３２ｂに連れ回りする空気層を遮断するように、砥石車３２の回転軸線とクランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの回転軸線を含む平面と平行な方向に砥石車３２の正面側から見て、端面研削部３２ｂに対して第２クーラント流の射出方向が４５°〜７５°の範囲内の所定角度傾斜するように配置されている。さらに、第２クーラントノズル４２は、砥石車３２の回転軸線と工作物Ｗの回転軸線を含む平面と直交する方向に見て、第２クーラント流の噴出方向が砥石車３２の端面研削部３２ｂに対して９０°〜１２０°の範囲内の所定角度傾斜するように配置されている。これにより、第２クーラントの噴射方向は、砥石車３２の回転軸線と平行な方向に見て、砥石車３２の法線方向となる。
【００２５】
一方、同じく特開２００６−３０５６７５号公報に記載されているように、第３クーラントノズル４３は、第３クーラント流が第２クーラント流により連れ回り空気層が遮断された第２位置Ｐ１で砥石車３２の端面研削部３２ｂに付着するように、砥石車３２の回転軸線と工作物Ｗの回転軸線を含む平面と平行な方向に砥石車３２の正面側から見て、端面研削部３２ｂに対して第３クーラント流の噴射方向が第２クーラント流の傾斜角度よりも小さい１５°〜３０°の範囲内の角度で傾斜するように配置されている。これにより、第３クーラント流の噴射方向は、砥石車３２の回転軸線と平行な方向に見て、砥石車３２の接線方向となる。
【００２６】
第２クーラントノズル４２より噴射される第２クーラント流の流速および流量は、第３クーラントノズル４３より噴射される第３クーラント流の流速および流量より小さく、または同じにする。第２クーラント流の流速および流量を、砥石車３２の端面研削部３２ｂに連れ回りする空気層を遮断する程度の比較的小さい流速および流量にすることにより、クーラントの飛散を防止することができる。
【００２７】
電磁開閉弁４４、４６は、第１クーラントノズル４１あるいは第２および第３クーラントノズル４２、４３に供給するクーラント流量を、大流量と小流量に切替えできるように、図３に示すように、ソレノイドの励磁、非励磁によって２位置に位置決め可能な弁にてそれぞれ構成されている。すなわち、ソレノイドが非励磁の状態において、クーラントポンプ４５が起動されると、第１クーラントノズル４１あるいは第２および第３クーラントノズル４２、４３に大流量のクーラント流が供給されるようになっている。また、ソレノイドが励磁されると、各絞り４７、４８の作用によって、第１クーラントノズル４１あるいは第２および第３クーラントノズル４２、４３に小流量のクーラント流が供給されるようになっている。
【００２８】
研削盤を制御する数値制御装置５０は、図１に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）５１と、種々の制御値およびプログラムを記憶するメモリ５２と、インターフェィス５３、５４から主に構成されている。
【００２９】
メモリ５２には、入出力装置５５から入力された制御パラメータと研削加工を実行するためのＮＣプログラムがそれぞれ記憶されている。また、メモリ５２には、研削加工サイクルに従って、砥石台１７をバックオフさせるに必要なデータ等が記憶されている。数値制御装置５０には、入出力装置５５を介して種々のデータが入力されるようになっており、入力装置５５は、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行う表示装置を備えている。
【００３０】
数値制御装置５０は、Ｘ軸駆動ユニット５７を介して砥石台１７をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ１８に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ１８に取付けられたエンコーダ５８がＸ軸サーボモータ１８の回転位置、すなわち、砥石台１７の位置を数値制御装置５０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置５０は、Ｚ軸駆動ユニット５９を介してテーブル１３をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ１４に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ１４に取付けられたエンコーダ６０がＺ軸サーボモータ１４の回転位置、すなわち、テーブル１３の位置を数値制御装置５０へ送出するように構成されている。
【００３１】
前記数値制御装置５０は、メモリ５２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５８、６０からの現在位置信号との偏差により、Ｚ軸およびＸ軸サーボモータ１４、１８をそれぞれ駆動し、テーブル１３および砥石台１７をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。
【００３２】
次に上記した実施の形態における研削盤の動作について、図４のサイクル線図および図５の流れ図に基づいて説明する。
【００３３】
テーブル１３上の主軸台２１と心押台２２との間にクランクシャフトＷを支持させた状態で、テーブル１３をＺ軸サーボモータ１４により移動させて、最初に加工すべきジャーナル部Ｊを砥石車３２に対向する位置に位置決めする。その状態で、砥石台１７がＸ軸サーボモータ１８によりまず早送りで前進される（ステップＳ１）。砥石車３２の端面研削部３２ｂがジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに接触する直前まで早送り前進されると、クーラントポンプ４５が起動され、電磁開閉弁４４、４６を介して第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３にそれぞれ大流量のクーラント流が供給され（ステップＳ２）、これらクーラント流は、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂの研削個所に供給され、研削により発生する熱の上昇を抑制する。
【００３４】
また、砥石台１７が、砥石車３２の端面研削部３２ｂがジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに接触する直前まで早送り前進されると、砥石台１７の送り速度が粗研削送りに変換され、その粗研削送り速度にて砥石車３２の端面研削部３２ｂによってジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂが粗研削加工される（ステップＳ３）。砥石台１７が粗研削送り速度にて所定量前進されると、砥石車３２の円筒研削部３２ａがジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに接触し、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａの粗研削加工も開始される。
【００３５】
ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂおよび円筒部Ｗａの粗研削加工時においては、研削抵抗によってクランクシャフトＷが、図９の一点鎖線に示すように、砥石車３２から離れる方向に撓められる。また、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに供給される大流量のクーラントによって、ジャーナル部Ｊと砥石車３２との間に動圧が発生し、この動圧の作用によってもクランクシャフトＷが砥石車３２側から離れる方向に撓められる。このようにクランクシャフトＷが撓むと、この撓みによって心押台２２のセンタ２５が主軸のチャック２４に対して軸方向に前進するため、砥石車３２によって研削されているジャーナル部Ｊも軸方向に僅かに変位される。
【００３６】
ところで、ジャーナル部Ｊに油穴Ｗ１が形成されている場合には、この油穴Ｗ１が砥石車３２に対応する所定の角度位置においては、油穴Ｗ１からクーラントが排出されるようになるため、ジャーナル部Ｊと砥石車３２との間に発生する動圧が低下し、動圧の低下によってジャーナル部Ｊが砥石車３２に近づく方向に変位する。この結果、ジャーナル部Ｊの円周上一部、すなわち、油穴Ｗ１が砥石車３２に対応する角度位置部分において、図１０に示すような凹みＷ２が発生し、粗研削加工時におけるジャーナル部Ｊの真円度が低下することになる。
【００３７】
このようにして、砥石台１７が粗研削送り速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、砥石台１７の送り速度が一旦停止され、砥石台１７は砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置まで一定量後方にバックオフされる（ステップＳ４）。この砥石台１７のバックオフの実行によって、研削抵抗によって撓められていたクランクシャフトＷが砥石車３２側にスプリングバックし、クランクシャフトＷの撓みが解消される。なお、上記したステップＳ４によって、請求項におけるバックオフ実行手段を構成している。
【００３８】
砥石台１７が所定量バックオフされると、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａにクーラントを供給する第１クーラントノズル４１に接続された電磁開閉弁４４が、ソレノイドが励磁されることによって切替えられ（ステップＳ５）、これによって、第１クーラントノズル４１よりジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに供給されるクーラントが絞り４７の作用によって小流量（粗研削時よりも少ない流量）に切替えられる。しかしながら、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂにクーラントを供給する第２および第３クーラントノズル４２、４３に接続された電磁開閉弁４６は切替えられず、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂには依然として大流量のクーラントが供給されている。
【００３９】
このように、粗研削終了後のクーラントが大流量から小流量に切替えられる前に、砥石台１７を砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置までバックオフさせるようにしたので、砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとの間において、クーラントの大流量から小流量への切替えの影響による動圧変化を生じないようにすることができる。このため、従来のクーラントの流量切替え時のように、動圧変化に伴ってクランクシャフトＷの撓み量が短時間で変動することにより、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａが研削されることを防止することができる。
【００４０】
また、砥石台１７のバックオフによって、クランクシャフトＷの撓みが解消されると、クランクシャフトＷの撓みによって軸方向に僅かに変位されていたジャーナル部Ｊも元の軸方向位置に復帰するため、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂの一方が砥石車３２の一方の端面研削部３２ｂに切り込まれることになる。しかしながら、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂには大流量のクーラントが供給され続けているため、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂへの十分なクーラントの供給によって、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂの研削焼けの発生を抑制できるようになる。
【００４１】
砥石台１７が一定量バックオフされてクランクシャフトＷの撓みが解消されると、次いで、砥石台１７がバックオフ分だけ前進され、その後、砥石台１７は第１仕上研削送り（精研削送り）速度にて前進され、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂが砥石車３２の円筒研削部３２ａおよび端面研削部３２ｂによって精研削加工される（ステップＳ６）。
【００４２】
なお、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａの精研削加工時には、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａに供給されるクーラントが小流量に切替えられているため、ジャーナル部Ｊと砥石車３２の円筒研削部３２ａとの間に発生する動圧が低下され、この動圧の低下によってクランクシャフトＷの撓み量が小さくなる。従って、粗研削加工時に油穴Ｗ１による影響によってジャーナル部Ｊの円周上一部に発生していた凹みＷ２（図１０参照）が精研削加工によって徐々に除去されるようになり、ジャーナル部Ｊの真円度が高められる。
【００４３】
さらに、砥石台１７が第１仕上研削送り（精研削送り）速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂにクーラントを供給する第２および第３クーラントノズル４２、４３に接続された電磁開閉弁４６がソレノイドの励磁によって切替えられ、これによって、第２および第３クーラントノズル４２、４３よりジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに供給されるクーラントが絞り４８の作用によって小流量（第１仕上研削時よりも少ない流量）に切替えられる（ステップＳ７）とともに、図４に示すように、振れ止め装置３３が前進されて、各シュー３４、３５、３６がジャーナル部Ｊに挿入され、研削抵抗によるジャーナル部Ｊの振れを防止する。
【００４４】
同時に、砥石台１７が第１仕上研削送り速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、砥石台１７の送り速度が第２仕上研削送り（微研削送り）速度に変更され、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂが砥石車３２の円筒研削部３２ａおよび端面研削部３２ｂによって微研削加工される（ステップＳ８）。
【００４５】
このように、振れ止め装置３３を、油穴Ｗ１の影響によって発生した凹みＷ２が精研削加工によって除去された状態で挿入するようにしたので、従来のように、凹みが存在している状態で振れ止め装置３３を挿入することによって発生した不具合、すなわち、振れ止め装置３３の横シュー３４が凹みに接触することによる凸部の発生を抑制することができ、ジャーナル部Ｊの真円度不良の発生をなくすることができる。
【００４６】
上記したように、砥石台１７が、ジャーナル部Ｊが目標寸法となる予め定められた位置まで前進されると、砥石台１７の前進が停止され、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂが一定時間スパークアウトされ、しかる後、砥石台１７が早送り速度で原位置まで戻され（ステップＳ９）、ジャーナル部Ｊの研削加工が終了される。
【００４７】
次いで、テーブル１３がＺ軸サーボモータ１４によってＺ軸方向に所定量移動され、次に加工すべきジャーナル部Ｊを砥石車３２に対向する位置に位置決めする。その状態で、当該ジャーナル部Ｊを上記した研削サイクルに従って研削加工し、これを繰り返すことにより、クランクシャフトＷ上の全てのジャーナル部Ｊを研削加工する。
【００４８】
図７、図８は本発明の第２の実施の形態を示すもので、第1の実施の形態における第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３から供給するクーラントの大流量から小流量への切替えを同時に行うようにしたものである。以下、第１の実施の形態と異なる点について主に説明し、第１の実施の形態と同一の構成部品については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
すなわち、第２の実施の形態においては、図７に示すように、第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３が、電磁開閉弁１４４を介してクーラントポンプ４５に接続されている。
【００５０】
そして、図８のサイクル線図に示すように、砥石台１７が所定位置まで早送りで前進された後、クーラントポンプ４５が起動されて第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３にそれぞれ大流量のクーラント流が供給されるとともに、砥石台１７の送り速度が粗研削送りに変換され、その粗研削送り速度にて砥石車３２の端面研削部３２ｂおよび円筒研削部３２ａによってジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂおよび円筒部Ｗａが粗研削加工される。
【００５１】
また、砥石台１７が粗研削送り速度にて予め定められた位置まで前進したことがエンコーダ５８からのフィードバック信号によって検出されると、砥石台１７の送り速度が一旦停止され、砥石台１７は砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置まで一定量後方にバックオフされる。この砥石台１７のバックオフにより、研削抵抗によって撓められていたクランクシャフトＷが砥石車３２側にスプリングバックし、クランクシャフトＷの撓みが解消され、その後、第１の実施の形態で述べたと同様に、砥石台１７の送り速度が第１仕上研削（精研削送り）速度に変換される。
【００５２】
砥石台１７がバックオフされると、電磁開閉弁１４４が切替えられ、第１、第２および第３クーラントノズル４１、４２、４３よりジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂに供給されていたクーラントが絞り１４７の作用によって小流量に切替えられる。これによって、クーラントの大流量供給時にジャーナル部Ｊと砥石車３２の円筒研削部３２ａとの間に発生する動圧によって撓んだクランクシャフトＷが、クーラントの小流量への切替えによる動圧の低下により、撓みが小さくなるが、この撓みの変化が、砥石台１７のバックオフ状態、すなわち、砥石車３２の円筒研削部３２ａがジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａより離れた状態で行われるので、クーラントの流量切替え時におけるクランクシャフトＷの撓み量が短時間に変動することがなくなる。これにより、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａが砥石車３２の円筒研削部３２ａに短時間で切り込まれるような挙動を抑制することができ、ジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａの研削焼けの発生を抑制することができる。
【００５３】
このように、上記した第１および第２の実施の形態によれば、粗研削終了後のクーラントが大流量から小流量に切替えられる前に、砥石台１７を砥石車３２の円筒研削部３２ａとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとが接触しなくなる位置までバックオフさせるようにし、その状態で、クーラントを大流量から小流量に切替えて仕上研削を行うようにした。これによって、クーラントの大流量から小流量への切替えを、砥石車３２の円筒研削部３２ａがジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａより離れた状態で行うことができ、砥石車３２の円筒研削部３２ｂとジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａとの間において、クーラントの大流量から小流量への切替えの影響による動圧変化を生じないようにすることができる。このため、従来のクーラントの流量切替え時のように、クランクシャフトＷの撓み量の減少によって、ジャーナル部Ｊが短時間で研削される事態を防止することができる。
【００５４】
また、上記した第１の実施の形態によれば、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａにクーラントを供給する第１クーラントノズル４１と、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂにクーラントを供給する第２および第３クーラントノズル４２、４３を別個に切替えることができるようにしたことにより、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂに供給されるクーラントの流量を仕上研削に移行されるまで、大流量に維持することができる。
【００５５】
従って、砥石台１７のバックオフにより、クランクシャフトＷの撓みが解消されると、クランクシャフトＷの撓みによって軸方向に僅かに変位されていたジャーナル部Ｊも元の軸方向位置に復帰するため、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂの一方が砥石車３２の一方の端面研削部３２ｂに切り込まれるようになるが、ジャーナル部Ｊの端面部Ｗｂには大流量のクーラントが供給され続けているため、端面部Ｗｂへの十分なクーラントの供給によって、端面部Ｗｂの研削焼けの発生を抑制できるようになる。
【００５６】
上記した実施の形態においては、クランクシャフトＷのジャーナル部Ｊの円筒部Ｗａおよび端面部Ｗｂを研削加工する例について述べたが、本発明は、クランクシャフトのピン部の円筒部および端面部を研削するクランクピン研削盤にも適用可能である。しかも、本発明が適用可能な工作物は、クランクシャフトに限定されるものでなく、また、端面部を持たない円筒研削にも適用できるものである。
【００５７】
また、上記した実施の形態においては、油穴を有した円筒部を振れ止め装置を用いて研削加工する例について述べたが、本発明は、振れ止め装置を用いることなく、かつ油穴を持たない円筒部の加工にも適用できるものである。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る研削盤は、工作物に供給するクーラントの流量を大流量から小流量に切替えながら、工作物を粗研削および仕上研削するものに適している。
【符号の説明】
【００６０】
１３…テーブル、１７…砥石台、２１…主軸台、２２…心押台、３２…砥石車、３２ａ…円筒研削部、３２ｂ…端面研削部、３３…振れ止め装置、３４…横シュー、４０…砥石カバー、４１、４２、４３…クーラントノズル、４４、４６…電磁開閉弁、４９…クーラント供給手段、５０…数値制御装置、Ｗ…クランクシャフト、Ｊ…ジャーナル部、Ｗ１…油穴、Ｗ２…凹み。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石台に支持した砥石車によって工作物を粗研削し、該粗研削終了後に前記砥石台をバックオフさせ、該バックオフ後に前記砥石車によって工作物を仕上研削する研削盤において、
前記工作物の粗研削時に大流量のクーラントを前記工作物に供給するとともに、前記工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段と、前記粗研削終了後であってかつ前記クーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に前記砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えたことを特徴とする研削盤。
【請求項２】
請求項１において、
前記砥石車は、前記工作物の円筒部を研削する円筒研削部と前記工作物の端面部を研削する端面研削部を備え、
前記クーラント供給手段は、前記工作物の円筒部にクーラントを供給する円筒部クーラント供給部と、前記工作物の端面部にクーラントを供給する端面部クーラント供給部とを有し、
前記端面部クーラント供給部は、前記円筒部に供給されるクーラントが大流量から小流量に切替えられた後の仕上研削の途中に、前記端面部に供給するクーラントを大流量から小流量に切替えるようになっていることを特徴とする研削盤。
【請求項３】
請求項２において、前記研削盤は、工作物を振れ止めする振れ止め装置を備え、該振れ止め装置を前記工作物が所定量仕上研削された後に前記工作物に挿入するようにしたことを特徴とする研削盤。
【請求項４】
請求項３において、前記工作物の円筒部には油穴が径方向に形成され、前記振れ止め装置を、前記粗研削時に生じた前記油穴部分の凹みを前記仕上研削によって小さくした後に前記工作物に挿入するようにしたことを特徴とする研削盤。
【請求項１】
砥石台に支持した砥石車によって工作物を粗研削し、該粗研削終了後に前記砥石台をバックオフさせ、該バックオフ後に前記砥石車によって工作物を仕上研削する研削盤において、
前記工作物の粗研削時に大流量のクーラントを前記工作物に供給するとともに、前記工作物の仕上研削時にクーラント流量を小流量に切替えるクーラント供給手段と、前記粗研削終了後であってかつ前記クーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に前記砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えたことを特徴とする研削盤。
【請求項２】
請求項１において、
前記砥石車は、前記工作物の円筒部を研削する円筒研削部と前記工作物の端面部を研削する端面研削部を備え、
前記クーラント供給手段は、前記工作物の円筒部にクーラントを供給する円筒部クーラント供給部と、前記工作物の端面部にクーラントを供給する端面部クーラント供給部とを有し、
前記端面部クーラント供給部は、前記円筒部に供給されるクーラントが大流量から小流量に切替えられた後の仕上研削の途中に、前記端面部に供給するクーラントを大流量から小流量に切替えるようになっていることを特徴とする研削盤。
【請求項３】
請求項２において、前記研削盤は、工作物を振れ止めする振れ止め装置を備え、該振れ止め装置を前記工作物が所定量仕上研削された後に前記工作物に挿入するようにしたことを特徴とする研削盤。
【請求項４】
請求項３において、前記工作物の円筒部には油穴が径方向に形成され、前記振れ止め装置を、前記粗研削時に生じた前記油穴部分の凹みを前記仕上研削によって小さくした後に前記工作物に挿入するようにしたことを特徴とする研削盤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−３１３６６（Ｐ２０１１−３１３６６Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２４６０（Ｐ２００９−１８２４６０）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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