JP2017007038A

JP2017007038A - 研削盤

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Inventors: 明渡邉; Akira Watanabe
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Abstract

【課題】装置の大型化及び複雑化を解消しつつ、測定時間を短縮することができる研削盤を提供する。【解決手段】研削盤１は、砥石台１４に設けられ、クランクシャフトＷが主軸装置１２に支持された状態でのクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの位置状態を、クランクシャフトＷからＸ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器１６と、非接触式検出器１６による検出情報に基づいてクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの端面位置を算出する位置算出装置１９とを備える。制御装置１８は、位置算出装置１９により算出された端面位置に基づいて砥石台１４をＺ軸方向に相対的に位置決めして砥石車１５によるクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの研削を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、研削盤に関するものである。

クランクシャフトのクランクピンを研削する場合、砥石車をクランクピンに合わせた位置に位置決めした後に研削を開始する。クランクピンの軸方向長さが短いほど、クランクシャフトの剛性が高くなるため、クランクピンの軸方向長さを短くすることが求められる。そのため、クランクピンを研削する場合に、砥石車をクランクピンに対して高精度に位置決めする必要がある。そこで、研削前に、クランクピンの端面位置の計測が行われる。また、クランクピンを研削するためには、クランクピンの位相についても計測しなければならない。

そこで、研削盤の主軸装置にクランクシャフトを設置した状態で、クランクピンの端面位置及び位相を検出するために、測定器の接触子をクランクウェブの端面及びクランクピンの外周面に直接接触することが知られている。また、特許文献１には、研削盤の加工領域とは異なる領域に各部の測定を行うプリセットステーションが設けられることが記載されている。

特許第５３１５９２７号公報

しかし、研削盤の主軸装置にクランクシャフトを設置した状態において、測定器の接触子を該当箇所に直接接触する方法では、測定器をクランクピン及びクランクウェブに接触する位置まで移動させる必要がある。そのため、測定のために多大の時間を要する。また、プリセットステーションにて測定を行う場合には、プリセットステーションの領域を確保する必要があり、装置の大型化及び複雑化を招く。

本発明は、研削盤の主軸装置にクランクシャフトが支持された状態において研削に必要な情報を取得することにより装置の大型化及び複雑化を解消しつつ、測定時間を短縮することができる研削盤を提供することを目的とする。

（１．第一の研削盤）
第一の研削盤は、クランクシャフトのクランクピン又はクランクジャーナルを研削する研削盤であって、前記クランクシャフトを回転可能に支持する主軸装置と、前記主軸装置に対して前記クランクシャフトの軸線方向であるＺ軸方向及びその直交方向であるＸ軸方向に相対移動可能な砥石台と、前記砥石台に回転可能に設けられ、前記クランクピン又は前記クランクジャーナルを研削する砥石車と、前記砥石台に設けられ、前記クランクシャフトが前記主軸装置に支持された状態での前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの位置状態を、前記クランクシャフトから前記Ｘ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器と、前記非接触式検出器による検出情報に基づいて前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの端面位置を算出する位置算出装置と、前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対移動することで前記非接触式検出器を前記クランクピン又は前記クランクジャーナルに対応する位置に移動し、前記位置にて前記非接触式検出器による検出を行い、その次に前記位置算出装置により算出された前記端面位置に基づいて前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対的に位置決めして前記砥石車による前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの研削を行う制御装置とを備える。

（２．第二の研削盤）
第二の研削盤は、クランクシャフトのクランクピンを研削する研削盤であって、前記クランクシャフトを回転可能に支持する主軸装置と、前記主軸装置に対して前記クランクシャフトの軸線方向であるＺ軸方向及びその直交方向であるＸ軸方向に相対移動可能な砥石台と、前記砥石台に回転可能に設けられ、前記クランクピンを研削する砥石車と、前記砥石台に設けられ、前記クランクシャフトが前記主軸装置に支持された状態での前記クランクピンの位置状態を、前記クランクシャフトから前記Ｘ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器と、前記非接触式検出器による検出情報に基づいて前記クランクピンの位相を算出する位置算出装置と、前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対移動することで前記非接触式検出器を前記クランクピンに対応する位置に移動し、前記位置にて前記非接触式検出器による検出を行い、その次に前記位置算出装置により算出された前記位相に基づいて前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対的に位置決めして前記砥石車による前記クランクピンの研削を行う制御装置とを備える。

（３．効果）
上記研削盤によれば、クランクシャフトが主軸装置に支持された状態において、非接触式検出器がクランクピン又はクランクジャーナルの位置状態を検出する。そのため、プリセットステーションなどが不要であるため、装置の大型化及び複雑化を招くことがない。

また、制御装置が、砥石台をＺ軸方向に相対移動することにより、非接触式検出器をクランクピン又はクランクジャーナルに対応するＺ軸方向位置に移動させる。この位置にて、非接触式検出器は、クランクピン又はクランクジャーナルの位置状態を検出する。このように、非接触式検出器は、クランクシャフトからＸ軸方向に離れた位置にて位置状態を検出する。従って、検出器をクランクピン又はクランクジャーナルの近傍にまで移動させる必要がなく、検出に要する時間が短縮できる。

また、非接触式検出器及び砥石車が、砥石台に設けられる。従って、砥石台のＸ軸方向への移動に伴って、非接触式検出器がＸ軸方向に移動すると共に、砥石車がＸ軸方向に移動する。そのため、非接触式検出器による検出動作の後に、砥石台を研削位置までの移動量を少なくできるため、砥石車による研削が早く開始できる。

本発明の実施形態における研削盤の平面図である。研削盤を構成する非接触式検出器、位置算出装置、制御装置及び各モータのブロック構成図である。制御装置による第一例の処理を示すフローチャートである。図３のＳ３，Ｓ５における非接触式検出器による検出位置を示す図である。図３のＳ６，Ｓ７における砥石台の移動方向を示す図である。図３のＳ３及び図１０のＳ２５におけるクランクピン及びカメラとしての非接触式検出器の位置関係を示す図である。図３のＳ５におけるクランクピン及びカメラとしての非接触式検出器の位置関係を示す図である。図３のＳ３及び図１０のＳ２５におけるクランクピン及びレーザ測定器としての非接触式検出器の位置関係を示す図である。図３のＳ５におけるクランクピン及びレーザ測定器としての非接触式検出器の位置関係を示す図である。制御装置による第二例の処理を示すフローチャートである。図１０のＳ２３，Ｓ２５における非接触式検出器による検出位置を示す図である。図１０のＳ２３におけるクランクピン及びカメラとしての非接触式検出器の位置関係を示す図である。図１０のＳ２３におけるクランクピン及びレーザ測定器としての非接触式検出器の位置関係を示す図である。

（１．研削盤の構成）
研削盤１の一例として、砥石台１４をベッド１１に対してトラバース（Ｚ軸方向への移動）を行う砥石台トラバース型研削盤を例に挙げて説明する。ただし、本発明の研削盤１は、主軸装置１２がベッド１１に対してトラバース（Ｚ軸方向への移動）を行うテーブルトラバース型研削盤にも適用できる。

研削盤１による工作物は、クランクシャフトＷである。クランクシャフトＷは、クランクジャーナルＷａ、クランクピンＷｂ及びクランクウェブＷｃを備える。研削盤１による研削部位は、クランクジャーナルＷａ及びクランクピンＷｂである。

研削盤１について、図１及び図２を参照して説明する。研削盤１は、以下のように構成される。設置面にベッド１１が固定され、ベッド１１には、クランクシャフトＷを回転可能に両端支持する主軸装置１２及び心押装置１３が取り付けられる。クランクシャフトＷは、クランクジャーナルＷａを中心に回転するように、主軸装置１２及び心押装置１３に支持される。つまり、クランクピンＷｂは、クランクシャフトＷの回転中心から偏心した位置に位置する。主軸装置１２は、クランクシャフトＷを回転駆動するモータ１２ａを備える。

さらに、ベッド１１上には、Ｚ軸方向（クランクシャフトＷの軸線方向）及びＸ軸方向（クランクシャフトＷの軸線に直交する方向）に移動可能な砥石台１４が設けられる。砥石台１４は、モータ１４ａによってＺ軸方向に移動し、モータ１４ｂによってＸ軸方向に移動する。

砥石台１４には、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａを研削する砥石車１５が回転可能に設けられる。砥石車１５は、モータ１５ａによって回転駆動される。さらに、砥石台１４には、クランクシャフトＷが主軸装置１２に支持された状態でのクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの位置状態を、クランクシャフトＷからＸ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器１６が設けられる。

非接触式検出器１６の一例は、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａをＸ軸方向から撮像するカメラであり、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの撮像情報を前述した位置状態として検出する。非接触式検出器１６の他の例は、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａまでのＸ軸方向の距離を計測するレーザ測定器であり、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａまでの距離を前述した位置状態として検出する。

さらに、ベッド１１には、クランクシャフトＷの研削部位であるクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの外径を計測する定寸装置１７が設けられる。さらに、研削盤１には、制御装置１８が設けられる。制御装置１８は、主軸装置１２及び砥石車１５を回転するモータ１２ａ，１５ａを制御し、且つ、クランクシャフトＷに対する砥石車１５又は非接触式検出器１６を相対移動するモータ１４ａ，１４ｂを制御する。

研削盤１の上記の他の構成について、図２を参照して説明する。図２に示すように、研削盤１は、上記の他に、位置算出装置１９を備える。位置算出装置１９は、非接触式検出器１６による検出情報に基づいてクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの端面位置及び位相を算出する。位置算出装置１９により端面位置及び位相を算出する際の算出方法については後述する。

（２．制御装置による第一例の処理）
次に、複数のクランクピンＷｂを研削する場合について、制御装置１８による処理のうち、クランクピンＷｂの端面位置及び位相を検出し、研削を開始するまでの処理について、図３−図５を参照して説明する。なお、クランクジャーナルＷａを研削する場合には、以下において、クランクピンＷｂの位相の検出を行う箇所を除き、実質的に共通する。

まず、ロボット（図示せず）が、クランクシャフトＷを主軸装置１２による支持位置に搬送する。このとき、ロボットは、クランクシャフトＷの回転姿勢を所定位相範囲内となるように把持している。そして、制御装置１８は、主軸装置１２及び心押装置１３による支持処理を行う（Ｓ１）。つまり、主軸装置１２及び心押装置１３により、クランクシャフトＷを把持する。この状態において、クランクシャフトＷの回転姿勢は、所定位相範囲内となるが、研削ができる程度の高精度な位置決めではない。

続いて、制御装置１８は、図４に示すように、砥石台１４を原点位置からＺ軸方向（図４の左側）に移動して、非接触式検出器１６を主軸装置１２に最も近いクランクピンＷｂに対応する検出位置に位置決めする（Ｓ２）。検出位置は、図４に示すように、該当するクランクピンＷｂに対して、Ｘ軸方向に離れた位置であって、クランクピンＷｂにＸ軸方向に対向する位置である。ここで、検出位置は、検出位置から砥石台１４をＺ軸方向に移動させた場合に、砥石台１４に取り付けられる部材、すなわち、砥石車１５及び非接触式検出器１６がクランクシャフトＷに干渉しない位置となる。つまり、検出位置は、クランクピンＷｂからＸ軸方向に離れているだけでなく、クランクウェブＷｃからもＸ軸方向に離れた位置となる。

続いて、制御装置１８は、非接触式検出器１６による検出処理を行う（Ｓ３）。検出処理は、クランクシャフトＷが主軸装置１２に支持された状態でのクランクピンＷｂの位置状態を検出する処理である。非接触式検出器１６は、カメラの場合にはクランクピンＷｂ及びその周囲を撮像し、レーザ測定器の場合にはクランクピンＷｂの外周面及び端面、並びに、クランクウェブＷｃの端面までの距離を測定する。

続いて、制御装置１８は、主軸装置１２のモータ１２ａを制御して、クランクシャフトＷを所定角度旋回する（Ｓ４）。本実施形態においては、旋回角度は、９０°とする。再び、制御装置１８は、非接触式検出器１６による検出処理を行う（Ｓ５）。このように、非接触式検出器１６は、１つのクランクピンＷｂの２か所の位相について検出処理を行う。

ここで、位置算出装置１９が、非接触式検出器１６により検出されたクランクピンＷｂの２か所の位置状態に関する検出情報に基づいて、クランクピンＷｂの端面位置及び位相を算出する（Ｓ１０）。この処理については、後述する。

続いて、制御装置１８は、図５に示すように、位置算出装置１９により算出されたクランクピンＷｂの端面位置に基づいて、砥石台１４をＺ軸方向に移動して、砥石車１５をクランクピンＷｂの研削位置に位置決めする（Ｓ６）。このとき、砥石台１４は、原点位置に戻ることなく、検出位置から研削位置に移動する。

研削位置とは、砥石車１５がクランクピンＷｂの軸線方向の中央に位置する状態である。つまり、研削時において、砥石車１５の両端面とクランクウェブＷｃの端面との距離が、ほぼ等しい状態となる。続いて、制御装置１８は、図５に示すように、砥石台１４をＸ軸方向に移動して、研削を行う（Ｓ７）。

（３．非接触式検出器がカメラのときの位置算出装置による位相の算出処理）
次に、非接触式検出器１６がカメラである場合において、位置算出装置１９によるクランクピンＷｂの位相の算出処理について、図３のフローチャートの他に、図６及び図７を参照して説明する。図３のＳ３におけるクランクシャフトＷを旋回する前のクランクピンＷｂ１の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図６に示す。また、図３のＳ５におけるクランクシャフトＷの旋回後のクランクピンＷｂ２の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図７に示す。

ここで、図６及び図７において、クランクシャフトＷの回転中心をＰ０とし、クランクピンＷｂの中心の旋回半径をＲとし、カメラである非接触式検出器１６の焦点をＰ１０とし、撮像センサ（イメージセンサ）の検出面をＳとし、回転中心Ｐ０から焦点Ｐ１０までの距離をＬ０とし、焦点Ｐ１０から撮像センサの検出面Ｓまでの距離をＬｓとする。

図６に示す状態における旋回前のクランクピンＷｂ１の中心位置をＰ１とし、撮像センサにおいて位置Ｐ１に対応する位置をＰ１１とし、撮像センサの検出面Ｓにおいてセンサ中心と位置Ｐ１１とのＹ軸方向距離をｈ１とし、クランクピンＷｂ１の中心位置Ｐ１と回転中心Ｐ０とのＸ軸方向距離をＬａとし、Ｙ軸方向距離をＨ１とする。クランクピンＷｂ１の位相をθ１とし、焦点Ｐ１０におけるクランクピンＷｂ１への角度をα１とする。

図７に示す状態における旋回後のクランクピンＷｂ２の中心位置をＰ２とし、撮像センサにおいて位置Ｐ２に対応する位置をＰ１２とし、撮像センサの検出面Ｓにおいてセンサ中心と位置Ｐ１２とのＹ軸方向距離をｈ２とし、クランクピンＷｂ２の中心位置Ｐ２と回転中心Ｐ０とのＸ軸方向距離をＬｂとし、Ｙ軸方向距離をＨ２とする。クランクピンＷｂ２の位相をθ２とし、焦点Ｐ１０におけるクランクピンＷｂ２への角度をα２とする。

この場合、以下の式（１）−（９）が成り立つ。Ｌ０、Ｌｓ、Ｒは、既知である。ｈ１、ｈ２は、検出可能な値である。従って、式（１）−（９）を解くことにより、位相θ１が算出される。

ここで、上記の算出方法において、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂ１，Ｗｂ２の外周面位置に基づいて、位置Ｐ１１，Ｐ１２を算出する。ここで、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂ１，Ｗｂ２の外周面のある１点に基づいて、位置Ｐ１１，Ｐ１２を算出することができる。

ただし、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂ１，Ｗｂ２の外周面における複数の軸線方向位置に基づいて、例えば、平均処理や近似処理を行うことにより、位置Ｐ１１，Ｐ１２を算出してもよい。具体的には、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂの外周面における複数の軸線方向位置を算出し、複数の軸線方向位置に基づいてクランクピンＷｂの位相を算出する。この場合、例えば、クランクピンＷｂ１，Ｗｂ２の表面に異物が付着している場合などに、その影響を受けにくくすることができ、高精度に位相の算出ができる。

（４．クランクシャフトＷの初期位置決め位相）
ここで、制御装置１８による処理の図３のＳ１の前において、ロボット（図示せず）が、クランクシャフトＷを主軸装置１２による支持位置に搬送するとき、ロボットは、クランクシャフトＷの回転姿勢を所定位相範囲内となるように把持している。

図４に示すように、初期状態において、クランクピンＷｂ１の位相θ１が４５°付近となるように、クランクシャフトＷは主軸装置１２に支持される。そして、制御装置１８は、図３のＳ４において、クランクシャフトＷを９０°旋回させる。つまり、図５に示すように、クランクピンＷｂ２の位相θ２が４５°付近となるように、クランクシャフトＷは主軸装置１２に支持される。

つまり、旋回前後の位相θ１、θ２が、所定位相範囲内となるように、初期状態のクランクシャフトＷの位相が決定される。換言すると、図５に示すように、旋回前のクランクピンＷｂ１の中心位置Ｐ１と旋回後のクランクピンＷｂ２の中心位置Ｐ２とのＸ軸方向距離ΔＬが、所定値以内となるようにされる。

上記により、検出する２か所の位相において、非接触式検出器１６の撮像センサ面Ｓからの距離が同程度となるため、非接触式検出器１６による検出誤差が小さくなる。その結果、クランクピンＷｂ１の位相θ１が高精度に算出される。

（５．非接触式検出器がレーザ測定器のときの位置算出装置による位相の算出処理）
次に、非接触式検出器１６がレーザ測定器である場合において、位置算出装置１９によるクランクピンＷｂの位相の算出処理について、図３のフローチャートの他に、図８及び図９を参照して説明する。図３のＳ３におけるクランクシャフトＷを旋回する前のクランクピンＷｂ１の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図８に示す。また、図３のＳ５におけるクランクシャフトＷの旋回後のクランクピンＷｂ２の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図９に示す。

ここで、図８において、レーザ測定器の位置をＰ１０とし、レーザ測定器によるクランクピンＷｂ１の外周面までの離間距離をＬ１とし、クランクピンＷｂ１の半径をｄとする。また、図９において、レーザ測定器によるクランクピンＷｂ２の外周面までの離間距離をＬ２とする。その他の符号は、図６，７と同様である。

この場合、以下の式（１１）−（１９）が成り立つ。Ｌ０、Ｒ、ｄは、既知である。Ｌ１、Ｌ２は、検出可能な値である。従って、式（１１）−（１９）を解くことにより、位相θ１が算出される。

（６．位置算出装置による端面位置の算出処理）
次に、位置算出装置１９は、図３のＳ３におけるクランクシャフトＷを旋回する前のクランクピンＷｂ１の端面位置（クランクウェブＷｃの端面位置）を算出する。非接触式検出器１６は、カメラである場合においては、クランクピンＷｂ１の撮像情報を、クランクピンＷｂ１の位置状態として検出する。

そして、位置算出装置１９は、撮像情報に基づいて、クランクピンＷｂ１の端面位置（クランクウェブＷｃの端面位置）を算出する。ここで、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂ１の端面位置に相当するある１点に基づいて、クランクピンＷｂ１の端面位置を算出することができる。

ただし、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂ１の端面位置に相当する複数位置に基づいて、例えば、平均処理や近似処理を行うことにより、端面位置を算出してもよい。具体的には、位置算出装置１９は、クランクウェブＷｃの端面における複数の径方向位置を算出し、複数の径方向位置に基づいてクランクピンＷｂの端面位置を算出する。この場合、例えば、クランクウェブＷｃの表面に異物が付着している場合などに、その影響を受けにくくすることができ、高精度に端面位置の算出ができる。

（７．制御装置による第二例の処理）
次に、制御装置１８による第二例の処理について、図１０−図１１を参照して説明する。まず、ロボット（図示せず）が、クランクシャフトＷを主軸装置１２による支持位置に搬送する。そして、制御装置１８は、主軸装置１２及び心押装置１３による支持処理を行う（Ｓ２１）。

続いて、制御装置１８は、図１１に示すように、砥石台１４を原点位置からＺ軸方向（図１１の左側）に移動して、非接触式検出器１６を主軸装置１２から２番目のクランクピンＷｂ３に対応する検出位置に位置決めする（Ｓ２２）。検出位置は、図１１に示すように、該当するクランクピンＷｂ３に対して、Ｘ軸方向に離れた位置であって、クランクピンＷｂにＸ軸方向に対向する位置である。

続いて、制御装置１８は、非接触式検出器１６による検出処理を行う（Ｓ２３）。検出処理は、クランクシャフトＷが主軸装置１２に支持された状態でのクランクピンＷｂの位置状態を検出する処理である。

続いて、制御装置１８は、図１１に示すように、砥石台１４をさらにＺ軸方向（図１１の左側）に移動して、非接触式検出器１６を主軸装置１２に最も近いクランクピンＷｂ１に対応する検出位置に位置決めする（Ｓ２４）。再び、制御装置１８は、非接触式検出器１６による検出処理を行う（Ｓ２５）。ここで、クランクピンＷｂ１，Ｗｂ３は、異なる位相に位置する。つまり、非接触式検出器１６は、異なる位相に位置する２つのクランクピンＷｂ１，Ｗｂ３の位置状態について検出処理を行う。

ここで、位置算出装置１９が、非接触式検出器１６により検出された２つのクランクピンＷｂ１，Ｗｂ３の位置状態に関する検出情報の何れか一方に基づいて、クランクピンＷｂの端面位置を算出する（Ｓ３０）。さらに、位置算出装置１９が、非接触式検出器１６により検出された２つのクランクピンＷｂ１，Ｗｂ３の位置状態に関する検出情報に基づいて、クランクピンＷｂの位相を算出する（Ｓ３０）。この処理については、後述する。

続いて、制御装置１８は、位置算出装置１９により算出されたクランクピンＷｂ１，Ｗｂ３の端面位置に基づいて、砥石台１４をＺ軸方向に移動して、砥石車１５を原点位置に戻すことなくクランクピンＷｂの研削位置に位置決めする（Ｓ２６）。続いて、制御装置１８は、砥石台１４をＸ軸方向に移動して、研削を行う（Ｓ２７）。

（８．非接触式検出器がカメラのときの位置算出装置による位相の算出処理）
次に、第二例の制御処理のときに、非接触式検出器１６がカメラである場合において、位置算出装置１９によるクランクピンＷｂの位相の算出処理について、図１０のフローチャートの他に、図６及び図１２を参照して説明する。図１０のＳ２３におけるクランクピンＷｂ３の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図１２に示す。また、図１０のＳ２５におけるクランクピンＷｂ１の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図６に示す。なお、図６については、上述したとおりである。

図１２に示す状態におけるクランクピンＷｂ３の中心位置をＰ３とし、撮像センサにおいて位置Ｐ３に対応する位置をＰ１３とし、撮像センサの検出面Ｓにおいてセンサ中心と位置Ｐ１３とのＹ軸方向距離をｈ３とし、クランクピンＷｂ３の中心位置Ｐ３と回転中心Ｐ０とのＸ軸方向距離をＬｃとし、Ｙ軸方向距離をＨ３とする。クランクピンＷｂ３の位相をθ１であり、焦点Ｐ１０におけるクランクピンＷｂ３への角度をα３とする。

この場合、以下の式（２１）−（２７）が成り立つ。Ｌ０、Ｌｓ、Ｒは、既知である。ｈ１、ｈ３は、検出可能な値である。従って、式（２１）−（２７）を解くことにより、位相θ１が算出される。

（９．非接触式検出器がレーザ測定器のときの位置算出装置による位相の算出処理）
次に、第二例の制御処理のときに、非接触式検出器１６がレーザ測定器である場合において、位置算出装置１９によるクランクピンＷｂの位相の算出処理について、図１０のフローチャートの他に、図８及び図１３を参照して説明する。図１０のＳ２３におけるクランクピンＷｂ３の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図１３に示す。また、図１０のＳ２５におけるクランクピンＷｂ１の位置状態（検出情報、撮像情報）の検出処理（撮像処理）は、図８に示す。なお、図８については、上述したとおりである。

ここで、図１３において、レーザ測定器によるクランクピンＷｂ３の外周面までの離間距離をＬ３とし、クランクピンＷｂ３の半径をｄとする。その他の符号は、図６，７と同様である。

この場合、以下の式（３１）−（３７）が成り立つ。Ｌ０、Ｒ、ｄは、既知である。Ｌ１、Ｌ３は、検出可能な値である。従って、式（３１）−（３７）を解くことにより、位相θ１が算出される。

（１０．実施形態の効果）
上述した研削盤１は、クランクシャフトＷのクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａを研削する。研削盤１は、クランクシャフトＷを回転可能に支持する主軸装置１２と、主軸装置１２に対してクランクシャフトＷの軸線方向であるＺ軸方向及びその直交方向であるＸ軸方向に相対移動可能な砥石台１４と、砥石台１４に回転可能に設けられ、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａを研削する砥石車１５と、砥石台１４に設けられ、クランクシャフトＷが主軸装置１２に支持された状態でのクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの位置状態を、クランクシャフトＷからＸ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器１６と、非接触式検出器１６による検出情報に基づいてクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの端面位置を算出する位置算出装置１９と、制御装置１８とを備える。

制御装置１８は、砥石台１４をＺ軸方向に相対移動することで非接触式検出器１６をクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａに対応する位置に移動し、当該位置にて非接触式検出器１６による検出を行い、その次に位置算出装置１９により算出された端面位置に基づいて砥石台１４をＺ軸方向に相対的に位置決めして砥石車１５によるクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの研削を行う。

また、位置算出装置１９は、非接触式検出器１６による検出情報に基づいてクランクピンＷｂの位相を算出し、制御装置１８は、位置算出装置１９により算出された端面位置及び位相に基づいて砥石台１４をＺ軸方向に相対的に位置決めして砥石車１５によるクランクピンＷｂの研削を行う。

なお、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの端面位置のみの算出を行ってもよいし、クランクピンＷｂの位相のみの算出を行うようにしてもよい。

上記研削盤１によれば、クランクシャフトＷが主軸装置１２に支持された状態において、非接触式検出器１６がクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの位置状態を検出する。そのため、プリセットステーションなどが不要であるため、装置の大型化及び複雑化を招くことがない。

また、制御装置１８が、砥石台１４をＺ軸方向に相対移動することにより、非接触式検出器１６をクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａに対応するＺ軸方向位置に移動させる。この位置にて、非接触式検出器１６は、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの位置状態を検出する。このように、非接触式検出器１６は、クランクシャフトＷからＸ軸方向に離れた位置にて位置状態を検出する。従って、非接触式検出器１６をクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの近傍にまで移動させる必要がなく、検出に要する時間が短縮できる。

また、非接触式検出器１６及び砥石車１５が、砥石台１４に設けられる。従って、砥石台１４のＸ軸方向への移動に伴って、非接触式検出器１６がＸ軸方向に移動すると共に、砥石車１５がＸ軸方向に移動する。そのため、非接触式検出器１６による検出動作の後に、砥石台１４を研削位置までの移動量を少なくできるため、砥石車１５による研削が早く開始できる。

また、非接触式検出器１６は、第一例としては、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａをＸ軸方向から撮像するカメラであり、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの撮像情報を位置状態として検出する。この場合、位置算出装置１９は、カメラによる撮像情報に基づいて、容易に且つ確実にクランクピンＷｂの端面位置及び位相、又は、クランクジャーナルＷａの端面位置を算出できる。

また、非接触式検出器１６は、第二例としては、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａまでのＸ軸方向の距離を計測するレーザ測定器であり、クランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａまでの距離を位置状態として検出する。この場合も、位置算出装置１９は、レーザ測定器により測定された距離に基づいて、容易に且つ確実にクランクピンＷｂの端面位置及び位相、又は、クランクジャーナルＷａの端面位置を算出できる。

また、制御装置１８の第一例の処理として説明したように、非接触式検出器１６は、クランクシャフトＷを旋回させて位置決めされた少なくとも２か所の位相におけるクランクピンＷｂの位置状態をそれぞれ検出し、位置算出装置１９は、クランクピンＷｂの複数の位相における検出情報に基づいて、クランクピンＷｂの位相を算出するようにしてもよい。この場合、確実にクランクピンＷｂの位相の算出ができる。

また、非接触式検出器１６により検出する際のクランクピンＷｂの２か所の位相は、非接触式検出器１６からそれぞれのクランクピンＷｂまでの距離が所定範囲内に含まれる位相に設定される。例えば、位相θ１、θ２を、同程度の角度となるようにしている。これにより、誤差を小さくできるため、高精度に位相の算出が可能となる。

また、制御装置１８の第二例の処理として説明したように、クランクシャフトＷは、異なる位相に位置する複数のクランクピンＷｂを備える場合には、非接触式検出器１６は、クランクシャフトＷを旋回させない状態で複数のクランクピンＷｂの位置状態をそれぞれ検出し、位置算出装置１９は、検出された複数のクランクピンＷｂの検出情報に基づいて、複数のクランクピンＷｂの位相を算出することもできる。この場合も、確実にクランクピンＷｂの位相の算出ができる。

また、位置算出装置１９は、非接触式検出器１６により検出された検出情報に基づいて、クランクシャフトＷのクランクウェブＷｃの端面における複数の径方向位置を算出し、複数の径方向位置に基づいてクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの端面位置を算出するようにしてもよい。この場合、クランクウェブＷｃの端面に異物が付着している場合であっても、その影響を受けにくくすることができ、高精度にクランクピンＷｂ又はクランクジャーナルＷａの端面位置の算出ができる。

また、位置算出装置１９は、非接触式検出器１６により検出された検出情報に基づいて、クランクピンＷｂの外周面における複数の軸線方向位置を算出し、複数の軸線方向位置に基づいてクランクピンＷｂの位相を算出するようにしてもよい。この場合、クランクピンＷｂの外周面に異物が付着している場合であっても、その影響を受けにくくすることができ、高精度にクランクピンＷｂの位相の算出ができる。

また、制御装置１８は、砥石台１４を非接触式検出器１６による検出位置に移動した後に、砥石台１４を原点位置に戻すことなく、砥石台１４を研削位置に移動する。これにより、端面位置及び位相の算出後に、早期に研削を開始できる。

１：研削盤、１１：ベッド、１２：主軸装置、１３：心押装置、１４：砥石台、１５：砥石車、１６：非接触式検出器、１７：定寸装置、１８：制御装置、１９：位置算出装置、Ｗ：クランクシャフト、Ｗａ：クランクジャーナル、Ｗｂ：クランクピン、Ｗｃ：クランクウェブ

Claims

クランクシャフトのクランクピン又はクランクジャーナルを研削する研削盤であって、
前記クランクシャフトを回転可能に支持する主軸装置と、
前記主軸装置に対して前記クランクシャフトの軸線方向であるＺ軸方向及びその直交方向であるＸ軸方向に相対移動可能な砥石台と、
前記砥石台に回転可能に設けられ、前記クランクピン又は前記クランクジャーナルを研削する砥石車と、
前記砥石台に設けられ、前記クランクシャフトが前記主軸装置に支持された状態での前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの位置状態を、前記クランクシャフトから前記Ｘ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器と、
前記非接触式検出器による検出情報に基づいて前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの端面位置を算出する位置算出装置と、
前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対移動することで前記非接触式検出器を前記クランクピン又は前記クランクジャーナルに対応する位置に移動し、前記位置にて前記非接触式検出器による検出を行い、その次に前記位置算出装置により算出された前記端面位置に基づいて前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対的に位置決めして前記砥石車による前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの研削を行う制御装置と、
を備える、研削盤。
前記非接触式検出器は、前記クランクピン又は前記クランクジャーナルを前記Ｘ軸方向から撮像するカメラであり、前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの撮像情報を前記位置状態として検出する、請求項１に記載の研削盤。
前記非接触式検出器は、前記クランクピン又は前記クランクジャーナルまでの前記Ｘ軸方向の距離を計測するレーザ測定器であり、前記クランクピン又は前記クランクジャーナルまでの距離を前記位置状態として検出する、請求項１に記載の研削盤。
前記位置算出装置は、前記非接触式検出器による検出情報に基づいて前記クランクピンの位相を算出し、
前記制御装置は、前記位置算出装置により算出された前記端面位置及び前記位相に基づいて前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対的に位置決めして前記砥石車による前記クランクピンの研削を行う、請求項１−３の何れか一項に記載の研削盤。
前記非接触式検出器は、前記クランクシャフトを旋回させて位置決めされた少なくとも２か所の位相における前記クランクピンの位置状態をそれぞれ検出し、
前記位置算出装置は、前記クランクピンの複数の位相における検出情報に基づいて、前記クランクピンの位相を算出する、請求項４に記載の研削盤。
前記非接触式検出器により検出する際の前記クランクピンの２か所の位相は、前記非接触式検出器からそれぞれの前記クランクピンまでの距離が所定範囲内に含まれる位相に設定される、請求項５に記載の研削盤。
前記クランクシャフトは、異なる位相に位置する複数の前記クランクピンを備え、
前記非接触式検出器は、前記クランクシャフトを旋回させない状態で複数の前記クランクピンの位置状態をそれぞれ検出し、
前記位置算出装置は、検出された複数の前記クランクピンの検出情報に基づいて、複数の前記クランクピンの位相を算出する、請求項４に記載の研削盤。
前記位置算出装置は、前記非接触式検出器により検出された検出情報に基づいて、前記クランクシャフトのクランクウェブの端面における複数の径方向位置を算出し、前記複数の径方向位置に基づいて前記クランクピン又は前記クランクジャーナルの端面位置を算出する、請求項１−７の何れか一項に記載の研削盤。
前記位置算出装置は、前記非接触式検出器により検出された検出情報に基づいて、前記クランクピンの外周面における複数の軸線方向位置を算出し、前記複数の軸線方向位置に基づいて前記クランクピンの位相を算出する、請求項４−７の何れか一項に記載の研削盤。
前記制御装置は、前記砥石台を前記非接触式検出器による検出位置に移動した後に、前記砥石台を原点位置に戻すことなく、前記砥石台を研削位置に移動する、請求項１−９の何れか一項に記載の研削盤。
クランクシャフトのクランクピンを研削する研削盤であって、
前記クランクシャフトを回転可能に支持する主軸装置と、
前記主軸装置に対して前記クランクシャフトの軸線方向であるＺ軸方向及びその直交方向であるＸ軸方向に相対移動可能な砥石台と、
前記砥石台に回転可能に設けられ、前記クランクピンを研削する砥石車と、
前記砥石台に設けられ、前記クランクシャフトが前記主軸装置に支持された状態での前記クランクピンの位置状態を、前記クランクシャフトから前記Ｘ軸方向に離れた位置にて非接触で検出する非接触式検出器と、
前記非接触式検出器による検出情報に基づいて前記クランクピンの位相を算出する位置算出装置と、
前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対移動することで前記非接触式検出器を前記クランクピンに対応する位置に移動し、前記位置にて前記非接触式検出器による検出を行い、その次に前記位置算出装置により算出された前記位相に基づいて前記砥石台を前記Ｚ軸方向に相対的に位置決めして前記砥石車による前記クランクピンの研削を行う制御装置と、
を備える、研削盤。