JPH11347934A - 研削盤における冷却液供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクシャフトの回転によってピン部と砥
石車との研削点が上下及び前後に旋回して研削する研削
盤における冷却液を研削点に適正に供給することができ
る冷却液供給装置を提供することにある。 【解決手段】 砥石車１４を砥石台前後進機構１５によ
り前後方向に往復動可能に支持し、砥石車１４の前方に
クランクシャフト１６のジャーナル部１７を支持してピ
ン部１８を旋回する旋回機構２０を設ける。前記ジャー
ナル部１７を中心にピン部１８を旋回しつつ、砥石車１
４を前後進させて旋回するピン部１８の外周面を砥石車
１４により研削する。冷却液供給装置２１のノズル２２
の指向方向を、サーボモータ２８、３１により前後進さ
せるとともに傾動して、刻々変化するピン部１８の研削
点Ｐ１を通る砥石車の接線方向に制御して冷却液を研削
点に適正に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばクランクシ
ャフトの研削に適した研削盤における冷却液供給装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のエンジンなどに用いら
れるクランクシャフトは、複数のジャーナルと、各ジャ
ーナル中心から偏心した位置に連結された複数のピン部
とから構成されている。このクランクシャフトのピン部
の研削を行う場合には、従来はクランクシャフトのジャ
ーナル部の両端をワーク把持機構の主軸と芯押台により
把持して、研削するピン部を回転中心にしてジャーナル
部を旋回させるようにしていた。そして、所定位置で回
転されるピン部の外周面に対し砥石車を接触して、ピン
部の外周面を研削するので、砥石車に対向する研削点は
変わらず固定位置に保たれる。

【０００３】又、砥石車の摩耗によって砥石車の直径が
小さくなった場合は、ノズルの向きを変更するか、又は
ノズルを砥石台の移動方向と平行に砥石車の摩耗量だけ
移動させていた。

【０００４】上記のような研削方法においては、ジャー
ナル部を旋回させているために、研削されるピン部の位
置の割出装置が必要となり、その割出装置が大がかりと
なる。又、研削能率を高めるために旋回速度を速くする
と、ジャーナル部を偏心して旋回させるための主軸旋回
機構が大がかりになる。このため、近年におけるクラン
クシャフトのピン部の研削作業においては、ジャーナル
部を回転中心にして、ピン部を旋回させながら砥石車を
前後進させて研削する方式が採用されるようになった。
そのため、ピン部が１旋回する間に、ピン部と砥石車と
の研削点が刻一刻と上下方向及び前後方向に移動する。
このような研削方法においても、冷却液をノズルから供
給する供給装置は、図８に示す従来方式のように砥石車
５１の前後進に同期して冷却液のノズル５２が２点鎖線
のように揺動して研削点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に追従
する構造のものが採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の図８に示す
冷却液供給装置は、冷却液のノズル５２が揺動するだけ
であり、ピン部Ｗの旋回に伴って砥石車５１の研削点は
Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４と変化し、又、砥石車５１に対
向する研削点が上下に移動する。このため、研削点にお
ける砥石車５１の研削方向、つまり研削点Ｐ１〜Ｐ４を
通る砥石車５１の接線方向が変化するが、ノズル５２に
よる冷却液が吐出される方向は研削方向の変化とは無関
係に傾動されるだけであるため、ノズル５２の指向方向
が適正に調整されることはない。例えば、前記ピン部Ｗ
の研削点Ｐｎが図８に鎖線で示すように最下に位置する
Ｐ２の場合には、ノズル５２の指向方向がピン部Ｗの影
になり、ノズル５２が適正に研削点Ｐ２を指向できず、
冷却液が供給不足となり、ワークの研削焼けや、研削精
度が低下するという問題があった。

【０００６】又、図９に示すような従来例も提案されて
いる。この従来例は、砥石台５５の上面に砥石車５１を
覆う砥石カバー５６が設けられ、このカバー５６の上面
にノズル５２を前後進するための機構５７が配設されて
いる。

【０００７】上記の従来例では、クランクピン部Ｗの旋
回による研削点Ｐ１〜Ｐ４の変動に伴ってノズル５２の
位置が前後方向に移動されるが、ノズル５２の姿勢つま
り指向方向が固定のため、砥石車５１による研削点Ｐ１
〜Ｐ４の変化に伴う砥石車５１の研削方向の変化に対応
することができず、研削点に冷却液が十分に供給でき
ず、ワークの研削焼けや、研削精度が低下するという問
題があった。

【０００８】この発明の目的は、上記従来の技術の問題
点を解消して、砥石車によるワークの研削点が上下及び
前後方向に変動した場合に冷却液を研削点に適正に供給
することができる冷却液供給装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、ワークの両端部をワ
ーク把持機構により把持して回転させ、前記ワークの回
転軸線から半径方向に変位した位置にある被研削部に砥
石車を進退自在に前後進動作させて被研削部を研削する
ように構成され、前記砥石車を装架した砥石台に前記被
研削部に冷却液を供給するノズルを装着した研削盤にお
いて、前記被研削部の旋回に同期して前記冷却液のノズ
ルを前記被研削部の研削点に指向させるためのノズル指
向手段を設け、前記ノズル指向手段は、ノズルを前後進
する前後進機構と、該前後進機構を構成するサドルに支
持され、かつ砥石車に対向してノズルを傾動するノズル
傾動機構と、前記ノズル前後進機構とノズル傾動機構の
動作をノズルが前記研削点に指向するように制御する制
御装置とを備えている。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記ノズル指向手段は、ノズルを昇降動作する昇
降機構を備え、該ノズル昇降機構は、ノズル傾動機構及
びノズル前後進機構とともに制御装置によりノズルが前
記研削点に指向するように制御されるものである。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２において、前記制御装置は、ノズルが砥石車の研削点
における指定された方向に指向するようにノズル指向手
段の動作を制御するものである。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項２にお
いて、前記制御装置は、ノズルが砥石車の研削点におけ
る指定された方向に指向するように、かつ前記研削点か
らノズルの先端までの距離が一定になるようにノズル指
向手段の動作を制御するものである。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項３又は
４において、前記制御装置は前記ノズルの指向方向を、
砥石車の研削点を通る接線方向に制御するものである。
請求項６に記載の発明では、請求項３又は４において、
前記制御装置は、砥石車を前後進させる前後進機構の動
作プログラムデータと、被研削部の旋回機構の動作プロ
グラムデータとにより決定される研削点の垂直面内での
座標位置の変位データに基づいて、ノズル指向手段の動
作を制御するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すよ
うに砥石台１１の上面には砥石カバー１２が装設され、
該砥石カバー１２の内部には図示しないモータにより回
転される駆動軸１３に取り付けられた砥石車１４が収容
されている。この砥石カバー１２と砥石車１４は砥石台
１１を前後進するための砥石台前後進機構１５により被
研削ワークであるクランクシャフト１６に向って前後方
向に往復動可能である。

【００１５】砥石車１４の前方、つまり図１において左
方には、研削されるクランクシャフト１６が図示しない
ワーク把持機構により把持されている。このクランクシ
ャフト１６は、ジャーナル部１７と該ジャーナル部１７
の中心Ｏ１位置から所定距離だけ偏心した位置に連結さ
れた被研削部としてのクランクピン部１８とにより構成
されている。そして、前記ジャーナル部１７を図示しな
い主軸と芯押し台とにより把持してクランクシャフト１
６を所定位置において回転させると、クランクピン部１
８は所定の旋回半径で旋回されるようになっている。こ
のクランクピン部１８の旋回機構２０は、所定の旋回速
度でクランクピン部１８を旋回動作させるようになって
いる。そして、前記クランクピン部１８の旋回動作に同
期して前記砥石台前後進機構１５が駆動制御されて、砥
石車１４が前後進動作され、ピン部１８が砥石車１４に
より研削されるようになっている。

【００１６】前記砥石カバー１２の上部には冷却液を供
給するための冷却液供給装置２１が装設されている。こ
の供給装置２１は、冷却液を吐出するノズル２２を前後
方向に往復動するノズル前後進機構Ｋ１と、ノズル２２
を回動軸３２を中心として傾動するノズル傾動機構Ｋ２
とにより構成されている。そこで、ノズル前後進機構Ｋ
１について説明すると、砥石カバー１２の上面には、取
付枠体２３が固定され、該枠体２３の前後には、軸受２
４、２４を介して送りねじ２５が所定位置で回転可能に
支持されている。この送りねじ２５には前後進サドル２
６がナット部材２７を介して嵌合されている。この前後
進サドル２６は、図５に示すように砥石カバー１２の上
面１２ａと前記取付枠体２３の垂直面２３ａによって前
後方向に案内移動可能である。前記送りねじ２５の後端
部は、カバー１２の上面に固定したサーボモータ２８の
回転軸２９に継手３０を介して連結されている。そし
て、該モータ２８が回転されると、送りねじ２５が回転
されて、前後進サドル２６がナット部材２７により前後
方向に往復動される。

【００１７】次に、前記ノズル前後進機構Ｋ１の前後進
サドル２６に装着されたノズル傾動機構Ｋ２について説
明する。前記前後進サドル２６の上面には図５に示すよ
うにサーボモータ３１が取り付けられ、該モータ３１の
回動軸３２には前記ノズル２２の基端部が連結されてい
る。ノズル２２の基端部には冷却液をノズル２２に供給
するための可撓性を有するパイプ３３が接続されてい
る。そして、図示しない冷却液の供給源からノズル２２
に冷却液を供給可能である。

【００１８】この実施形態では前記ノズル前後進機構Ｋ
１とノズル傾動機構Ｋ２とによりノズル２２の指向手段
を構成している。次に、図６により、研削盤の研削動作
及び冷却液供給装置２１の動作を制御する制御装置３５
について説明する。

【００１９】この制御装置３５は中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）３６を備え、該ＣＰＵ３６にはリードオンリーメ
モリ（ＲＯＭ）３７と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）３８が接続されている。又、ＣＰＵ３６にはインタ
ーフェース３９を介して駆動回路４０が接続され、該駆
動回路４０にはノズル２２の傾動用の前記サーボモータ
３１が接続されている。前記インターフェース３９には
同じく駆動回路４０を介して前後進サドル２６を動作す
る前記サーボモータ２８が接続されている。前記インタ
ーフェース３９には各種のデータを入力するための操作
盤４１が接続されている。さらに、インターフェース３
９には駆動回路４０、４０を介して砥石台１１を動作す
るための前記砥石台前後進機構１５を構成するサーボモ
ータ４２及びクランクシャフトのピン部１８を旋回する
ための旋回機構２０を構成するサーボモータ４３がそれ
ぞれ接続されている。前記ＣＰＵ３６は操作盤４１から
研削点Ｐ１に対するノズル２２の指向角度を入力するこ
とにより、研削点の変化に追従してノズル２２の指向角
度を演算してサーボモータ３１を制御するようにしてい
る。

【００２０】次に、前記のように構成した研削盤におけ
る冷却液供給装置についてその動作を説明する。図１
は、クランクシャフト１６のクランクピン部１８がジャ
ーナル部１７の回転中心Ｏ１と砥石車１４の駆動軸１３
の回転中心を結んだ線上に位置する場合を示す。この状
態において研削動作が開始され、クランクピン部１８が
ジャーナル部１７の回転中心Ｏ１を中心に矢印Ａ方向に
旋回されるとともに、砥石車１４が矢印Ｂ方向に回転さ
れると、砥石カバー１２及び砥石車１４が砥石台前後進
機構１５により前進されて、砥石車１４がクランクピン
部１８の旋回に伴い常に接触され、研削が開始される。

【００２１】クランクシャフト１６は旋回機構２０のサ
ーボモータ４３によりジャーナル部１７の中心Ｏ１を中
心に回転され、このためクランクピン部１８はジャーナ
ル部１７の回転軸線Ｏ１から所定の旋回半径で図１の矢
印Ａ方向に所定の速度で旋回される。又、砥石車１４が
前記クランクピン部１８の矢印Ｂ方向への旋回動作に伴
って砥石台前後進機構１５のサーボモータ４２により砥
石車１４が前後進される。このためクランクピン部１８
は図１〜図４に示すように所定の旋回半径及び速度で旋
回動作されるとともに、旋回するクランクピン部１８の
外周面に対し砥石車１４が接触されてクランクピン部１
８の外周面が研削される。

【００２２】上記のクランクピン部１８の研削作業にお
いて、図１に示す研削点Ｐ１は、クランクピン部１８が
図２に示すように回転軸線Ｏ１の下方に９０°だけ旋回
されると研削点がＰ２となる。さらに、図３に示すよう
に１８０°旋回されると、研削点はＰ３となり、さらに
図４に示すように２７０°旋回されると研削点はＰ４と
なる。このようにクランクピン部１８の研削点がＰ１〜
Ｐ４に刻一刻と変化するので、クランクピン部１８の旋
回に同期してノズル２２の先端部２２ａの指向方向及び
前後の位置がサーボモータ２８、３１の正逆回転によっ
て変更され、冷却液が研削点Ｐ１〜Ｐ４に向けて適正に
供給される。

【００２３】即ち、図１に示す研削点Ｐ１に対しては、
ノズル２２がその研削点Ｐ１を指向する位置、つまり該
研削点Ｐ１を通る砥石車１４の例えば指定された接線方
向を指向するように移動される。図２に示すように研削
点Ｐ２が下方に移動するとノズル２２は回動軸３２を中
心に反時計回り方向に傾動されて研削点Ｐ２を通る砥石
車１４の接線方向に指向するように移動される。さら
に、図３に示すように研削点Ｐ３がＰ１から最も遠くな
るとノズル２２が研削点Ｐ３を通る砥石車１４の接線方
向を指向するように移動される。同様にして図４に示す
ようにクランクピン部１８の研削点Ｐ４が最上端に移動
した状態においては、ノズル２２が研削点Ｐ４を通る砥
石車１４の接線方向を指向するように移動される。従っ
て、研削点Ｐ１〜Ｐ４が上下方向、前後方向及びそれら
の合成方向に刻々変化しても、その研削点Ｐ１〜Ｐ４に
ノズル２２から適正な方向に冷却液を供給することがで
きるので、研削作業を適正に行い、クランクピン部１８
の研削焼けを防止して研削精度を向上することができ
る。

【００２４】なお、前記実施形態においては、研削作業
中にノズル２２の指向方向が刻々と変化するが、ノズル
２２から噴射される冷却液の圧力及び噴射速度は、冷却
液が研削点Ｐ１〜Ｐ４に向かってほぼ直線状になるよう
に設定するのが望ましい。

【００２５】次に、前記実施形態の研削盤における冷却
液供給装置の作用効果について記載する。 （１）前記実施形態では、クランクシャフト１６のクラ
ンクピン部１８が旋回して研削点Ｐ１〜Ｐ４に変動する
のに追従してノズル２２の指向角度を変化するようにし
たので、クランクピン部１８の研削点Ｐ１〜Ｐ４が上下
方向、前後方向及びそれらの合成方向に刻々変動して
も、その研削点Ｐ１〜Ｐ４にノズル２２からクランクピ
ン部１８の研削点に向けて適正に冷却液を供給すること
ができ、クランクピン部１８の研削焼けや硬度低下など
を防止して研削精度を向上することができる。

【００２６】（２）前記実施形態では、サーボモータ２
８、３１の制御によりノズル２２の指向角度を研削点Ｐ
１〜Ｐ４を通る砥石車１４の指定された例えば接線方向
を指向するようにしたので、クランクピン部１８の研削
点Ｐ１〜Ｐ４の変位に対してノズル２２を正確に追従す
ることができ、冷却液の研削点Ｐ１〜Ｐ４の供給を適正
に行うことができる。又、冷却液の使用量を低減するこ
ともできる。

【００２７】（３）前記実施形態では、前記制御装置３
５により、砥石車１４を前後進させる前後進機構１５の
動作プログラムデータと、ピン部１８の旋回機構２０の
動作プログラムデータとにより決定される研削点Ｐ１〜
Ｐ４の垂直面内での座標位置の変位データに基づいて、
ノズル前後進機構Ｋ１及びノズル傾動機構Ｋ２の動作を
制御するようにした。このため、ノズル２２の指向方向
を研削点Ｐ１〜Ｐ４を通る砥石車１４の指定された例え
ば接線方向に容易に偏向することができる。

【００２８】次に、この発明の別の実施形態を説明す
る。 ・図７に示す別の実施形態においては、図１に示す実施
形態の冷却液供給装置２１全体を昇降機構Ｋ３により上
下方向の位置調整可能に支持したものである。すなわ
ち、前記砥石カバー１２の上面には支柱４５が立設さ
れ、該支柱４５の上端面には昇降用のサーボモータ４６
が下向きに取り付けられている。このモータ４６により
回転される送りねじ４７にはナット部材４８が螺合さ
れ、該ナット部材４８には昇降フレーム４９が取り付け
られている。さらに、前記降フレーム４９には前記ノズ
ル前後進機構Ｋ１及びノズル傾動機構Ｋ２が装着されて
いる。

【００２９】この冷却液供給装置は、ノズル２２を前後
進機構Ｋ１、傾動機構Ｋ２及び昇降機構Ｋ３により姿勢
制御することができるので、ノズル先端２２ａと研削点
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の距離Ｌを常に一定とすること
ができる。このため、ノズル２２の姿勢制御をより適正
に行うことができるので、冷却液の研削点Ｐ１〜Ｐ４へ
の供給をさらに適正に行うことが可能である。

【００３０】なお、前記各実施形態は次のように変更す
ることができる。 ・前記実施形態では、研削点Ｐ１〜Ｐ４を通る砥石車１
４の接線方向にノズル２２の姿勢を制御するようにした
が、この接線方向と該接線方向から離れる方向に所定角
度（例えば１０〜４０度）傾斜する傾斜方向との間に指
向するようにしてもよい。

【００３１】・前記実施形態では、予め設定された研削
点Ｐ１〜Ｐ４の座標位置の変位データに基づいてノズル
２２の姿勢を制御するようにしたが、これに代えて、ピ
ン部１８の半径と、ピン部１８のジャーナル部１７の中
心Ｏ１からピン部１８の中心までの旋回半径と、ピン部
１８の旋回速度とを入力すると、これらの入力データに
基づいてノズル２２の姿勢制御が自動的に行われるよう
に構成してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、砥石車によるワークの研削点が上下及び前後方向
に変動した場合に冷却液を研削点に適正に供給すること
ができる。

【００３３】請求項２〜６記載のいずれかに記載の発明
では、上記の効果である冷却液の研削点への供給をより
適正に行うことができる。請求項４に記載の発明では、
ノズルが砥石車の研削点における指定された方向に指向
するように、かつ前記研削点からノズルの先端までの距
離が一定になるようにしたので、冷却液の研削点への供
給をさらに適正に行うことができる。

【００３４】請求項５に記載の発明では、ノズルが砥石
車の研削点における接線方向に指向するようにしたの
で、冷却液の研削点への供給をさらに適正に行うことが
できる。

【００３５】請求項６に記載の発明では、砥石車を前後
進させる前後進機構の動作プログラムデータと、被研削
部の旋回機構の動作プログラムデータとにより決定され
る研削点の垂直面内での座標位置の変位データに基づい
て、ノズル指向手段の動作を制御するようにしたので、
研削点の座標変位に同期してノズルの姿勢制御をより適
正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化した研削盤の冷却液供給装
置の正面図。

【図２】 冷却液供給装置の正面図。

【図３】 冷却液供給装置の正面図。

【図４】 冷却液供給装置の正面図。

【図５】 冷却液供給装置の部分断面図。

【図６】 冷却液供給装置の制御装置を示すブロック回
路図。

【図７】 この発明の別の実施形態を示す正面図。

【図８】 従来の冷却液供給装置の正面図。

【図９】 従来の冷却液供給装置の正面図。

【符号の説明】

１２…砥石カバー、１４…砥石車、１５…砥石台前後進
機構、１６…クランクシャフト、１７…ジャーナル部、
１８…被研削部としてのピン部、２０…旋回機構、２１
…冷却液供給装置、２２…ノズル、２８、３１…サーボ
モータ、３５…制御装置、４５…支柱、４６…昇降用の
サーボモータ、４７…送りねじ、４８…ナット部材、４
９…昇降フレーム、Ｋ１…ノズル前後進機構、Ｋ２…ノ
ズル傾動機構、Ｋ３…ノズル昇降機構。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの両端部をワーク把持機構により
   把持して回転させ、前記ワークの回転軸線から半径方向
   に変位した位置にある被研削部に砥石車を進退自在に前
   後進動作させて被研削部を研削するように構成され、前
   記砥石車を装架した砥石台に前記被研削部に冷却液を供
   給するノズルを装着した研削盤において、前記被研削部
   の旋回に同期して前記冷却液のノズルを前記被研削部の
   研削点に指向させるためのノズル指向手段を設け、前記
   ノズル指向手段は、ノズルを前後進する前後進機構と、
   該前後進機構を構成するサドルに支持され、かつ砥石車
   に対向してノズルを傾動するノズル傾動機構と、前記ノ
   ズル前後進機構とノズル傾動機構の動作をノズルが前記
   研削点に指向するように制御する制御装置とを備えてい
   る研削盤における冷却液供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ノズル指向手段
   は、ノズルを昇降動作する昇降機構を備え、該ノズル昇
   降機構は、ノズル前後進機構及びノズル傾動機構ととも
   に制御装置によりノズルが前記研削点に指向するように
   制御されるものである研削盤における冷却液供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記制御装置
   は、ノズルが砥石車の研削点における指定された方向に
   指向するようにノズル指向手段の動作を制御するもので
   ある研削盤における冷却液供給装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記制御装置は、ノ
   ズルが砥石車の研削点における指定された方向に指向す
   るように、かつ前記研削点からノズルの先端までの距離
   が一定になるようにノズル指向手段の動作を制御するも
   のである研削盤における冷却液供給装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、前記制御装置
   は前記ノズルの指向方向を、砥石車の研削点を通る接線
   方向に制御するものである研削盤における冷却液供給装
   置。
6. 【請求項６】 請求項３又は４において、前記制御装置
   は、砥石車を前後進させる前後進機構の動作プログラム
   データと、被研削部の旋回機構の動作プログラムデータ
   とにより決定される研削点の垂直面内での座標位置の変
   位データに基づいて、ノズル指向手段の動作を制御する
   ものである研削盤における冷却液供給装置。