偏心工件的自动对准中心和调整相位的方法及其装置

1．一种外圆磨床上的偏心工件的偏心部自动对准中心的方 法，使得相对于偏心工件轴部具有一定偏心量的偏心部自动地对 准中心，其特征在于：将测定头分别与上述偏心部外周面的大致 相对部分接触，测定其与主轴的轴心的距离，将得出的各测定值 比较演算，只有在各测定值之差超过容许值的情况下，在上述各 测定值的大小所定的方向上，使上述轴部旋转和停止，直到该测 定值之差进入上述容许值范围以内。
2．如权利要求1记载的外圆磨床上的偏心工件的偏心部自动 对准中心方法，其特征在于：使得上述各测定头基本垂直于偏心 工件轴部的轴心与偏心部中心的连线，且将测定头配置在通过主 轴轴心的方向上，使之能够将偏心部相对于主轴轴心的中心偏移 量大致按其实际值测定出来。
3．一种外圆磨床上的偏心工件的偏心部自动对准中心及调整 相位方法，使得设置在偏心工件轴部上相位差为180°的两个不 同的偏心部自动进行对准中心和调整相位，其特征在于：将未加 工的偏心部中心和主轴的轴心大致对准，将偏心工件的轴部临时 卡装住，以这个状态，使得测定头分别接触加工完了的另一偏心 部外周面的大致相对部分，测定其与主轴的轴心的距离，将所得 出的各测定值进行比较演算，只在各测定值之差超过容许值的情 况下，在由上述各测定值的大小所规定的方向上使上述轴部旋转 或停止直到该测定差进入容许值内，同时进行两个不同的偏心部 的相位调整和未加工的偏心部的对准中心作业。
4．如权利要求3记载的外圆磨床上的偏心工件的偏心部自动 对准中心及调整相位方法，其特征在于：使得上述各测定头基本 垂直于二个偏心部的中心连线，且将测定头配置在通过主轴轴心 的方向上，使之能够将未加工偏心部相对于主轴轴心的中心偏移 量大致按实际值测定出来。
5．一种外圆磨床上的偏心工件的偏心部自动对准中心及调整 相位装置，该装置使得相对于偏心工件轴部有一定偏心量的偏心 部自动对准中心及调整相位，其特征在于：该装置由工件旋转装 置和中心偏移测定装置构成；该工件旋转装置与用于卡装偏心工 件轴部的、安装在主轴前端的面板上的卡盘相对设置，并配置成 可沿主轴轴心方向进退移动，通过设在其前端的紧固件紧固住偏 心工件的轴部，使该偏心工件旋转；该中心偏移测定装置具有一 对测定头，该测定头与上述卡盘临时卡装的偏心工件的偏心部外 周面上的大致相对部分接触，分别测定其与主轴轴心的距离，从 而测定该偏心工件偏心部的中心偏移量，该中心偏移测定装置配 置在由上述卡盘临时卡装着的偏心工件的一侧，并可在垂直于工 件轴心方向上进退移动；根据该中心偏移测定装置测得的偏心工 件偏心部相对于上述主轴轴心的中心偏移量，用上述工件旋转装 置的紧固件紧固住被卡盘临时卡装着的偏心工件的轴部使该偏心 工件按预定方向只旋转预定的角度，进行偏心部的对准中心作 业，必要时进行二个偏心部的相位调整作业。

本发明涉及对偏心工件的偏心部的对准中心作业和在偏心工 件轴部设置有相位差为180°的两个偏心部的调整相位作业能够 自动进行的外圆磨床上的偏心工件的偏心部自动对准中心和调整 相位的方法及其装置。
在外圆磨床上将偏心工件的轴部用卡盘卡住，对其偏心部进 行加工时，应预先在卡盘部分或其它处所进行偏心部的对准中心 和调整相位后进行加工。过去，偏心工件的偏心部的对准中心作 业和调整相位作业，采取以下这样的方法。
图7及图8是叫做固定定位板方式的方法，用由V型座31和 压轴板32形成的卡盘33，将偏心工件W的轴部Wa临时卡住， 同时，在偏心部Wb的侧面配置挡板34，使杆35下降，将与偏 心部Wb上的挡板34相对向部分向下方推动，使偏心部Wb稍许 旋转，该偏心部Wb便与上述挡板34相碰，进行偏心部Wb的对 准中心和调整相位作业。
按照这个方式，由于在上一工序时外径尺寸的误差，使中心 或相位会有变化而不稳定。还有，偏心部Wb与挡板34相碰时， 根据旋转的程度，中心或相位会有偏移的缺点，致使加工面会产 生残痕，或因为在加工开始强烈地碰撞磨具的加工面会产生精度 不良。
其次，图9叫做马蹄方式，制作准备一个具有比偏心工件W 的偏心部Wb的外径稍许大些间隔的コ字形马蹄夹具36，对着用 卡盘23临时卡住的偏心工件W的偏心部Wb，在其偏心方向(与 工件的轴成直角方向)将上述马蹄夹具36推出，强制地进行这个 偏心部Wb的对准中心和调整相位作业。
这个方式中，因为马蹄形夹具36的コ字形部分的内侧尺寸比 偏心部Wb的外径稍许大些，这稍大的部份就使工件的对准中心 及调整相位作业产生误差。
其次，图10所示叫做八字形方式，对用卡盘33临时卡住的 偏心工件W的偏心部Wb，将成八字形的夹具37向偏心工件W 的轴向强制地推出，进行对准中心和调整相位作业。
在这个方式中，因为是将夹具37强制地推出进行的作业，所 以对准中心和调整相位的复现性很小，会产生误差。
另外，日本专利公报特开平4-146063号公开了一种外圆磨 床的偏心工件的定位方法及卡盘装置，该装置由卡盘主体、弹簧 夹筒、定位机构和固定机构构成。上述卡盘装置的结构复杂、成 本高、操作麻烦、难以实现偏心工件的偏心部的对准中心和相位 调整作业的自动化，而且加工工件的精度低。
上述各种方式，任何一种对准中心和调整相位都是用夹具进 行的机械的动作，所以会产生误差，为消除这个误差，目前的做 法是通过在上一工序加大加工面的加工余量来减少不良品。
还有，当偏心工件的偏心部为一个，且对对准中心和调整相 位的精度要求不高时，上述各种方法是可行的，但当偏心部为两 个以上时，对各偏心部的调整相位作业要达到一定的精度是有限 度的。
本发明的第一个目的，是通过将偏心工件的偏心部的对准中 心和调整相位作业自动化，谋求缩减作业时间和提高精度。
本发明的第二个目的，是在偏心工件的中心偏移和相位偏移 时，对其能简单地进行修正，以便能高精度地进行研磨加工。
本发明的偏心工件的偏心部的自动对准中心及调整相位装置 是由工件旋转装置和中心偏移测定装置构成的，该工件旋转装置 与用于相对于主轴轴心有一定偏心量地卡装偏心工件轴部的、安 装在主轴前端的面板上的卡盘相对设置，并配置成可沿主轴轴心 方向进退移动，在前进时通过设在其前端的紧固件紧固住该偏心 工件的轴部使该偏心工件旋转；该中心偏移测定装置具有一对测 定头，该对测定头与上述卡盘临时卡装的偏心工件偏心部外周面 上大致相对的部分接触，分别测定从各自的基准位置算起的距 离，从而测定该偏心工件的偏心部的中心偏移量，该中心偏移测 定装置配置在由上述卡盘临时卡装着的偏心工件的一侧，并可在 垂直于其轴心的方向上进退移动。
将偏心工件的偏心部的中心和主轴的轴心大致对准后，在主 轴前端面板上安装的卡盘将偏心工件的轴部临时卡装住。
然后，使工件旋转装置前进，用其前端的紧固件将偏心工件 未被卡装侧的轴部紧固住，以这样的状态使中心偏移测定装置前 进，使设置在其上的一对测定头分别与偏心工件的偏心部的外周 面相对向部分接触。这样，从主轴的轴心到各测定头的接触部的距 离便分别被测定出来，将这些测定值比较演算后，只有在各测定 值的差超过容许值时才发出旋转指令信号，使前记工件旋转装置 动作。
于是，向着由前记各测定值的大小规定的方向偏心工件被稍 许旋转，当前记各测定头测定出来的各测定值的差进入前记容许 值以内时，则发出停止信号使工件旋转装置停止，进行了偏心部 的对准中心作业。
还有，对在偏心工件的轴部设置的相位差为180°的两个偏心 部进行相位调整作业时，将未加工的偏心部的中心和主轴的轴心 大致对准后，将偏心工件的轴部临时卡装住，以这个状态将加工 完毕的另一偏心部的中心错位，通过前记工件旋转装置和前记中 心偏移测定装置修正后，则两个偏心部的相位调整和未加工偏心 部的对准中心作业可以同时进行。
图1是本发明的对准中心装置的正面图。
图2是图1所示装置中的卡盘2的部分放大正面图。
图3是图1所示装置中的卡盘2的部分放大侧面图。
图4是对本发明对准中心的原理进行说明的图。
图5是具有两个偏心部的偏心工件W′的正面图。
图6是为了说明具有两个偏心部的偏心工件W′的对准中心 和调整相位作业的原理图。
图7是用卡盘33将偏心工件W的轴部Wa卡装状态的正面 图。
图8是说明过去用固定定位板方式进行对准中心方法的略图。
图9是说明过去用马蹄方式进行对准中心方法的略图。
图10是说明过去用八字形方式进行对准中心方法的略图。
下面，参照附图说明本发明的实施例。
首先，对实施本发明的对准中心及相位调整方法的装置(以下 称对准中心装置)进行说明。图1至图3中，在外圆磨床的主轴(图 上未示出)前端装有面板1，与该面板1成整体地安装有卡盘2，该 卡盘2用于装卡偏心工件W的轴部Wa。
该卡盘2俗称元宝铁，是由V形座2a，和把在这个V形座2a 的沟部支承着的偏心工件W的轴部Wa从上方压住的轴压板2b 组成。由卡盘2装卡着的偏心工件W的轴部Wa的轴心C1相对于 主轴的轴心C0，具有偏心工件W的偏心部Wb的偏心量。
上述对准中心装置由工件旋转装置A和中心偏移测定装置B 构成，工件旋转装置A紧固住被上述卡盘2所卡装偏心工件W的 非卡装侧的轴部Wa，使该偏心工件W旋转，中心偏移测定装置B 测定上述卡盘2卡装着的偏心工件W的偏心部Wb的中心C2相 对于主轴的轴心C0的中心偏移量。
前记工件旋转装置A，是在外圆磨床的台面3上，与前记卡盘 2相对，在主轴的轴心方向P上能够进退地设置着。即，在液压缸 4的活塞杆5的前部安装着架台6，这个架台6与构成工件旋转装 置A的支承体7一体地安装着，在这个支承体7上旋转轴8可以 旋转地被支承着，在这个旋转轴8的前端部成一体地装有紧固体 9。
这个紧固件9，由在前记支承体7的后端面安装着的控制用马 达11使之旋转。
紧固件9具有一对紧固爪9a，使这一对紧固爪9a互相接近或 离开，则能将前记卡盘2上卡装着的偏心工件W的未卡装侧的轴 部Wa紧固或放开。于是，通过前记液压缸4的活塞杆5的进退， 则工件旋转装置A相对于由卡盘2卡装着的偏心工件W进退。
前记中心偏移测定装置B是利用通用的外径测定装置做成 的，置在前记台板3上的前记卡盘2临时卡装着的偏心工件W的 一侧，在垂直于该偏心工件W轴心的方向Q上能够移动，相对于 偏心工件W则可以进退。在装置本体12的前端面12a上沿着上 下方向设置有一对臂13a、13b，在各臂13a、13b的前端分别安装有 测定头14a、14b。
各测定头14a、14b相互对向的内侧部分，即是与偏心工件W 的偏心部Wb的外周面接触的测定部。各臂13a、13b根据偏心工 件W的偏心部Wb的中心偏移量可相对于装置本体12在上下方 向移动，各测定头14a、14b相对于各臂13a、13b的上下方向 的固定位置可以进行微调。
下面对使用上述对准中心装置实施偏心工件W的偏心部Wb 的对准中心的方法进行说明。对每个偏心工件实施对准中心作业 前，应预先将加工出来的标准工件用卡盘2卡装上，使中心偏移 测定装置B前进，将各测定头14a、14b分别与标准工件的偏心 部接触，调节各测定头14a、14b。
此外，在本实施例中，通过图未示的定位固定装置这样固定 主轴：即，使得由卡盘2卡装着的偏心工件W的轴部Wa的轴芯 C1与主轴轴心C0的连线成为水平。然后如图2及图3所示，使偏 心工件W的偏心方向呈水平状态，其轴部Wa用卡盘2临时卡装 起来。再使工件旋转装置A前进，用在其前端部安装着的构成紧 固件9的一对紧固爪9a将未卡装侧的轴部Wa紧固住。
以这样状态使中心偏移测定装置前进，并使设置在其上边的 一对测定头14a、14b分别与偏心工件W的偏心部Wb的外周面 的相对部分接触。中心偏移测定装置B的前进端位置就是一对测 定头14a、14b的间隔成为最大时的位置。
于是，上述一对测定头14a、14b基本上垂直于偏心工件W 的轴部Wa的轴心C1和偏心部Wb的中心C2的连线，被配置于通 过主轴轴心C0的方向，所以相对于主轴轴心C0的偏心部Wb的 中心 偏移量能按实际数值测定出来，提高了测定精度。
通过对中心偏移测定装置B的上述各项操作，从主轴轴心C0 到各测定头14a、14b接触的偏心部Wb对周面的距离分别被测定 出来。
这里，如图4放大所示，当偏心部Wb的中心C2位于比主轴 的轴心C0稍高的位置时，上方的测定头14a的测定值和下方的测 定头14b的测定值的差大致为(2ΔH)。这里，ΔH是偏心部Wb的 中心C2和主轴的轴心C0沿着垂直方向的距离。这样，只有在各测 定头14a、14b测定的测定值之差超过容许值的情况下，从中心偏 移测定装置B对工件旋转装置A发出旋转指令信号，起动工件旋 转装置A的控制用马达11，将其旋转轴8向指令方向只旋转一个 指令的角度后停止。
在本实施例中，偏心工件W以其轴部Wa的轴心C1为中心， 从工件旋转装置A侧看沿反时针方向只旋转角度(θ)后停止。通过 偏心工件W的轴部Wa的旋转，各测定头14a、14b测定的测定值 之差为零或进入前记容许值以内时，从工件旋转装置A发出停止 信号，则控制用马达11停止运行。
于是，偏心部Wb的对准中心作业即自动地进行。以这个状态 使卡盘2正式卡装，解除紧固件9对轴部Wa的紧固，使工件旋转 装置A向后退，同时使中心偏移测定装置B后退，则对准中心的 加工准备工件完成。
另外，当偏心部Wb的中心C2位于比主轴的轴心C0稍低的位 置时，则发出与之相应的旋转指令信号，偏心工件W以其轴部 Wa的轴心C1为中心向顺时针方向旋转进行对准中心作业。还有， 在由各测定头14a、14b测定的测定值之差进入容许值以内时，由 于偏心工件W在卡盘上是以临时卡装的状态进行偏心部Wb的对 准中心作业，所以对于工件旋转装置A不发出任何指令，以其原 来的状态使卡盘2正式卡装后使两个装置A和B后退即可。
还有，如图5及图6所示，在偏心工件W的轴部Wa的设置 有相位差为180°的两个偏心部Wb1,Wb2，进行该偏心工件W′的 对准中心和调整相位作业时可按以下办理。首先，用上记的方法对 其中一个偏心部Wb1进行对准中心作业磨削加工完成后，将未加 工的另一个偏心部Wb2的中心C22和主轴的轴心C0对准，使偏心 工件W′的偏心方向成水平状态，将其轴部Wa用卡盘2临时卡装 起来。
以这样状态，使前记中心偏移测定装置的各测定头14a、14b 与加工完了的偏心部Wb1的外周面接触，通过其测定值对未加工 的另一个偏心部Wb2间接地进行对准中心作业。即，如图6的实 线所示，当未加工的偏心部Wb2的中心C22比主轴的轴心C0稍低 时，与加工完了的偏心部Wb1的外周面接触着的一对测定头14a、 14b测定的测定值中产生测定值差，于是，与上述同样地，向工件 旋转装置A发出旋转指令信号，偏心工件W则以轴部Wa的轴心 C1中心顺时针方向只旋转(θ)后停止。
这样，在对与未加工的偏心部Wb2进行对准中心作业的同时， 以这种状态对偏心部Wb2进行加工，连结两个偏心部Wb1、Wb2的 各中心C21、C22的线，通过轴部Wa的轴心C1，两个偏心部Wb1、 Wb2的相位差即为180°，于是调整相位作业也能同时进行。
还有，分别对设置在上述偏心工件W′上，相位差为180°的两 个偏心部Wb1、Wb2进行对准中心和调整相位作业实施磨削加工 时，在对一个偏心部进行对准中心作业磨削加工后，由工件旋转 装置将其轴部旋转180°(用控制马达11是可以准确地将偏心工件 W′的轴部Wa旋转180°的)，即可在同一磨床上对两个偏心部进 行加工。
还有，在上述实施例中，一对测定头14a、14b。基本垂直于偏 心工件W的轴部Wa的轴心C1和偏心部Wb的中心C2的连线， 且配置在通过主轴轴心C0的方向上，但也可以将这一对测定头 14a、14b配置在偏离上述位置的位置上，对偏心部Wb的中心偏移 进行测定。
如此，按照本发明，与使用夹具的机械方法对偏心工件的偏 心部进行对准中心和调整相位作业比较，使用中心偏移测定装置， 可使对准中心和调整相位作业在短时间内且高精度地进行，同时， 在有中心偏移的情形下，可通过工件旋转装置使轴部旋转而能简 单地将其修正过来。其结果就是可以对偏心工件的偏心部进行高精 度的磨削加工，提高了偏心工件的加工质量。