JP5901415B2 - 研削盤ラインおよび研削盤ライン生産システム - Google Patents

Description

本発明は、偏心シャフトを加工する研削盤ラインおよび研削盤ライン生産システムに係り、特に、心無研削盤と偏心部研削盤を備えた研削盤ラインおよび研削盤ライン生産システムに関する。

従来、ジャーナル部、および偏心部からなるコンプレッサシャフト等の偏心シャフトを研削する研削方法としては、ジャーナル部を基準として偏心部を偏心部研削盤（いわゆる偏心ピン研削盤）で研削する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に記載の加工方法では、工作物が回転する回転軸（Ｃ軸）と、このＣ軸に対して垂直なＸ軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより（図８参照）、偏心した円筒ピンを高精度の真円に研削加工する。

偏心シャフトを研削する研削盤ラインでは、例えば、ジャーナル部の基準加工を心無研削盤（例えば、特許文献２参照）で行ってから（粗研削工程）、ジャーナル部を基準として偏心部を偏心部研削盤で行い（偏心部研削工程）、心無研削盤でジャーナル部の仕上研削を行う（仕上研削工程）。

このため、従来の研削盤ラインでは、通常、第１工程を心無研削盤による粗研削工程、第２工程を偏心部研削盤による偏心部研削工程、第３工程を心無研削盤による仕上研削工程として、心無研削盤、偏心部研削盤、および心無研削盤を直列にライン構成する。

一方、従来の３つの工程からなる研削盤ラインにおいて、各工程のサイクルタイム（加工時間）を比較すると、第１工程と第３工程における心無研削盤による加工時間が第２工程の偏心部研削盤よりも小さいので、偏心部研削盤をさらに１台追加して２台にして偏心部研削工程の生産能力を高めてサイクルタイムを平準化して、生産性を高めることが考えられる。

つまり、偏心部研削盤をさらに１台追加して２台にした場合には、従来の研削盤ライン２００は、図３と図４に示すように、第１工程におけるジャーナル部Ｗ１１，Ｗ１２の粗研削工程を第１心無研削盤２１０によって行い、第２工程における偏心部Ｗ２の偏心部研削工程を第１偏心部研削盤２２０と第２偏心部研削盤２３０の２台の偏心部研削盤２２０，２３０のいずれかによって行い、第３工程におけるジャーナル部Ｗ１１，Ｗ１２の仕上研削工程を第２心無研削盤２４０によって行う直列に配列した４台の研削盤による３工程の研削加工工程からなるライン構成となる。

特開２００３−９４２８８号公報（図１、図８） 特開２００７−３１３５９６号公報

しかしながら、近時、コンプレッサシャフト等の偏心シャフトは、ニーズが多様化して仕様のバリエーションが豊富になり、生産形態も多品種少量生産型に移行する傾向にあるところ、従来の４台の研削盤による３工程の研削盤ライン２００では、多様なニーズに柔軟に対応しにくいという問題があった。
つまり、従来の４台３工程による研削盤ライン２００では、第１に、一方向のワーク搬送方向Ｌに流れるラインであるため、作業者（不図示）がワークの種類に応じて段取り替えをする際に４台の研削盤のうちの１台を停止すると他の３台も停止するので、段取り替えが頻繁に発生するほど著しく生産性が低下するという問題があった。

第２に、従来の直列に配列した４台３工程による研削盤ライン２００では、図３に示すように、作業者（不図示）がラインのワーク搬送方向Ｌに沿って移動するため、各工程の研削盤を作業者側に向けて配列すると、ワークＷの投入姿勢が第１工程（第１心無研削盤２１０）と第４工程（第２心無研削盤２４０）では、ラインのワーク搬送方向Ｌに直交する方向であり、第２工程（第１偏心部研削盤２２０）と第３工程（第２偏心部研削盤２３０）では、ラインのワーク搬送方向Ｌに平行する方向となってしまい次工程への搬送方向とワークＷの投入方向が異なるため、作業性が悪く、自動化する場合にもワークＷの回転動作が必要になって取り扱いが複雑になり搬送工数が増大し生産性が低下するという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ライン構成を簡素化し、しかも段取り替えを円滑かつ迅速にして生産性を向上させ、多品種少量生産型の生産形態に好適に対応させることが可能な偏心シャフトの研削盤ライン、およびこの研削盤ラインを複数配列して構成した研削盤ライン生産システムを提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、軸支されるジャーナル部と、このジャーナル部の回転中心に対して偏心した偏心部と、を有する偏心シャフトを加工する研削盤ラインであって、前記ジャーナル部を研削する心無研削盤と、前記ジャーナル部を支持した状態で前記偏心シャフトを回転させながら前記偏心部を研削する砥石を進退移動させて当該偏心部を研削する偏心部研削盤と、を備え、前記心無研削盤により前記ジャーナル部を研削するジャーナル粗研工程と、前記偏心部研削盤により前記偏心部を研削する偏心部研削工程と、を実行し、この偏心部研削工程の後工程で、前記ジャーナル粗研工程を行った前記心無研削盤に戻ってジャーナル仕上研工程を実行すること、を特徴とする。

本発明の請求項１に係る研削盤ラインは、前記ジャーナル部を研削する心無研削盤と、前記偏心部を研削する偏心部研削盤と、からなる研削ラインを構築することで、ライン構成を簡素化しながら研削加工を効率的に行うことが可能となる。
また、偏心部研削工程を実行した後で、前記ジャーナル粗研工程を行った前記心無研削盤に戻ってジャーナル仕上研工程を行うことで、粗研工程と仕上研工程を別個の心無研削盤で行う場合よりも心無研削盤の台数を削減して、ライン構成を簡素化することができる。そして、削減した心無研削盤で他のワークの加工を行うことができるため、多品種少量生産型の生産形態に好適に対応させることができる。また、従来の研削盤ライン２００（図３参照）よりもライン構成を簡素化したことで、ワークの形状等の変更による段取り替えによる稼働率の低下を抑制することができる。

また、１台の心無研削盤で粗研工程と仕上研工程の２つの工程を行うことで、心無研削盤および偏心部研削盤における加工工数が同じになるようにしてサイクルタイムを平滑化して、生産性を向上させることができる。

このようにして、本発明の請求項１に係る研削盤ラインは、ライン構成を簡素化し、しかも段取り替えを円滑かつ迅速にして生産性を向上させることができるため、多品種少量生産型の生産形態に好適に対応させることができる。

なお、「研削盤ライン」の用語は、心無研削盤および偏心部研削盤を備えて構成された研削加工工程を含む生産ラインの意であり、マシニングセンタ等の他の工作機械による加工工程を排除するものではない。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の研削盤ラインであって、前記ジャーナル粗研工程、前記偏心部研削工程、および前記ジャーナル仕上研工程における前記偏心シャフトの加工姿勢（軸の方向）がいずれの工程でも長手方向が平行になるようにそれぞれ、前記心無研削盤および前記偏心部研削盤が配置されていること、を特徴とする。

かかる構成によれば、前記いずれの工程でも長手方向が平行になるように向きを揃えてそれぞれ前記心無研削盤および前記偏心部研削盤を配置することで、ワークである偏心シャフトの搬送方向、並びに投入および払い出しの方向を一致させることができるため、作業者の作業性をよくして生産性を向上させ、さらに研削盤ラインにおける自動化を円滑に実現することが容易となる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の研削盤ラインであって、前記心無研削盤、および前記偏心部研削盤の２台の研削盤でライン構成し、前記心無研削盤により前記ジャーナル粗研工程を実行した後に、前記偏心部研削盤により前記偏心部研削工程を実行し、再度戻って前記心無研削盤により前記ジャーナル仕上研工程を実行することを特徴とする。

かかる構成によれば、前記心無研削盤、および前記偏心部研削盤の２台の研削盤でライン構成したことで、従来の研削盤ライン２００（図３参照）よりもライン構成をより簡素化して、多品種少量生産型の生産形態に好適に対応させることができる。

本発明の請求項４に係る発明は、前記２台の研削盤からなる請求項３に記載の研削盤ラインを複数配列して構成したことを特徴とする偏心シャフトの研削盤ライン生産システムである。

かかる構成によれば、従来の研削盤ライン２００（図３参照）よりもライン構成を簡素化した２台の研削盤からなる研削盤ラインを適宜複数配列して構成したことで、多品種少量生産型の生産形態に好適に対応させることができる。

つまり、前記２台の研削盤からなる請求項３に記載の研削盤ライン（以下、「最小単位セル」という。）の生産性を基準として、要求された生産量や規格の種類に応じて、最小単位セルの数を増設することで、多品種少量生産に好適に対応する研削盤ライン生産システムを簡易かつ迅速に構築することができる。
また、最少単位セルでラインを構成することで、搬送手段や投入払い出し手段を簡素化してコンパクトな自動化した研削盤ライン生産システムを構築することができる。

本発明は、ライン構成を簡素化し、しかも段取り替えを円滑かつ迅速にして生産性を向上させ、多品種少量生産型の生産形態に好適に対応させることが可能な偏心シャフトの研削盤ライン、およびこの研削盤ラインを複数配列して構成した研削盤ライン生産システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る研削盤ライン生産システムの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る研削盤ラインの構成を示す平面図である。 従来の研削盤ラインを示す斜視図である。 従来の研削盤ラインを示す平面図である。

本発明の実施形態に係るワークである偏心シャフトＷの研削盤ライン生産システム１００について適宜図１と図２を参照しながら詳細に説明する。
なお、参照する図１と図２は、説明の便宜上、主要な構成を図示し、制御盤や加工室カバー等の視認性を妨げる部材、並びに、ワークストッカや搬送装置、および投入払出装置等の自動化装置も省略して表示する。

研削盤ライン生産システム１００は、図１に示すように、心無研削盤２Ａおよび偏心部研削盤３Ａからなる研削盤ライン１００Ａ（第１の最小単位セル）と、心無研削盤２Ｂおよび偏心部研削盤３Ｂからなる研削盤ライン１００Ｂ（第２の最小単位セル）と、を並べて２つの研削盤ライン（最小単位セル）１００Ａ，１００Ｂから構築した偏心シャフトＷの生産システムである。

研削盤ライン生産システム１００は、ワークである偏心シャフトＷ（ＷＡ，ＷＢ，Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ）を研削する加工システムである。偏心シャフトＷは、ワーク姿勢（長手方向の向き）を説明するため、それぞれ心無研削盤２Ａ，２Ｂで加工中の状態を拡大して抜き出して符号ＷＡで示し、偏心部研削盤３Ａ，３Ｂで加工中の状態を拡大して抜き出して符号ＷＢで示す。
また、投入および払い出しの状態においても、心無研削盤２Ａ，２Ｂに投入する状態を符号Ｗａで示し、心無研削盤２Ａ，２Ｂから払い出す状態および偏心部研削盤３Ａ，３Ｂに投入する状態を符号Ｗｂで示し、偏心部研削盤３Ａ，３Ｂから払い出す状態を符号Ｗｃで示す。また、ワークである偏心シャフトＷ（ＷＡ，ＷＢ，Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ）を総称する場合には、符号Ｗで示す。

偏心シャフトＷは、コンプレッサシャフト等のいわゆる偏心ピンが形成されたクランク機構を構成するシャフトであり、軸支されるジャーナル部Ｗ１と、このジャーナル部の回転中心に対して偏心した偏心ピンである偏心部Ｗ２と、を備えている。
ジャーナル部Ｗ１は、一方の端部を含む短軸ジャーナル部Ｗ１１と、他方の端部を含む長軸ジャーナル部Ｗ１２と、を備えている。偏心部Ｗ２は、短軸ジャーナル部Ｗ１１と長軸ジャーナル部Ｗ１２の間に形成されている。偏心部Ｗ２の中心は、ジャーナル部Ｗ１の回転軸に対して偏心している。

研削盤ライン１００Ａおよび研削盤ライン１００Ｂは、互いに独立したラインであるが、立案された生産計画に応じて、ワークである偏心シャフトＷが同じであってもよいし、偏心シャフトＷのジャーナル部Ｗ１の径や長さ、および偏心部Ｗ２の径や位置が異なる場合であってもよい。研削盤ライン１００Ａのワーク搬送方向を符号ＬＡで示し、研削盤ライン１００Ｂのワーク搬送方向を符号ＬＢで示す。
以下、研削盤ライン１００Ａおよび研削盤ライン１００Ｂは、最小単位セルのライン構成自体は同様であるので、研削盤ライン１００Ａ（第１の最小単位セル）について説明し、研削盤ライン１００Ｂ（第２の最小単位セル）についての詳細な説明は省略する。

研削盤ライン１００Ａは、偏心シャフトＷのジャーナル部Ｗ１を研削する心無研削盤２Ａ、および偏心部Ｗ２を研削する偏心部研削盤３Ａの２台の研削盤を隣接してライン構成されている。
心無研削盤２Ａは、偏心シャフトＷＡ（図２（ａ）を併せて参照）のジャーナル部Ｗ１を研削する研削砥石車２１と、研削砥石車２１を回転駆動する駆動部２２（図２（ａ）参照）と、偏心シャフトＷの下方に配設されて偏心シャフトＷＡを下方から支持するブレード２３（図２（ａ）参照）と、偏心シャフトＷの側方に配設されて偏心シャフトＷＡを側方から支持する調整車２４と、調整車２４を回転駆動する駆動部２５と、調整車２４を研削砥石車２１に対して近接離間させる移動機構２６と、を備えている。

心無研削盤２Ａは、ブレード２３と調整車２４で偏心シャフトＷＡ（図２（ａ）参照）を支持しながら回転駆動させた研削砥石車２１と調整車２４の間にジャーナル部Ｗ１（Ｗ１，Ｗ２）を挟み込むようにして研削する研削盤である。研削砥石車２１と調整車２４の間隔は移動機構２６により調整車２４を移動させて調整し、ジャーナル部Ｗ１を要求された寸法公差で研削することができる。研削砥石車２１と調整車２４には、それぞれ偏心部Ｗ２に接触しないように逃がした隙間δ１，δ２（図２（ａ）参照）が設けられ、研削砥石車２１を短軸ジャーナル部Ｗ１１と長軸ジャーナル部Ｗ１２に同時に押し付けて研削できるようになっている。なお、心無研削盤２Ａは、ワークである偏心シャフトＷの形状等に応じて種々の態様が設定され特に限定されるものではないので、詳細な説明は省略する。

偏心部研削盤３Ａは、図１と図２（ｂ）に示すように、ワークである偏心シャフトＷＢを回転駆動させるワーク主軸３１と、ワーク主軸３１に偏心シャフトＷをクランプするチャック装置３２と、偏心シャフトＷの偏心部Ｗ２を研削する研削砥石３３と、研削砥石３３を回転駆動する駆動部３４と、研削砥石３３をワークに進退させる移動機構３５と、作業者（不図示）が操作する操作盤３６と、を備えている。

偏心部研削盤３Ａは、図２（ｂ）に示すように、ジャーナル部Ｗ１（Ｗ１２）をチャック装置３２で支持した状態でワーク主軸３１を回転させながら、ワーク主軸３１の回転に同期させて研削砥石３３を移動機構３５によって進退移動させて偏心部Ｗ２を研削することができる偏心研削機能を備えた研削盤である。偏心部研削盤３Ａは、いわゆる偏心ピン加工用の研削盤であり、ワークの形状に応じて種々の態様が設定され特に限定されるものではないため、詳細な説明は省略する。

＜偏心シャフトの加工姿勢＞
研削盤ライン１００Ａにおける偏心シャフトＷの加工姿勢（加工中の偏心シャフトＷの長手方向の向き）、並びに各工程における投入および払い出しの姿勢について説明する。
心無研削盤２Ａにおける加工時のワーク姿勢は、図２（ａ）に示すように、ワークである偏心シャフトＷＡの軸Ｌ２の方向が研削盤ライン１００Ａにおけるワーク搬送方向ＬＡに平行に支持された状態で研削される。
また、心無研削盤２Ａに投入する状態の偏心シャフトＷａの軸Ｌ１の方向、および心無研削盤２Ａから払い出す状態の偏心シャフトＷｂの軸Ｌ３の方向は、同様に研削盤ライン１００Ａにおけるワーク搬送方向ＬＡに平行である。

偏心部研削盤３Ａにおける加工時のワーク姿勢は、図２（ｂ）に示すように、偏心シャフトＷＢの軸Ｌ４が研削盤ライン１００Ａにおけるワーク搬送方向ＬＡに平行に支持された状態で研削される。
また、偏心部研削盤３Ａに投入する状態の偏心シャフトＷｂの軸Ｌ３の方向、および偏心部研削盤３Ａから払い出す状態の偏心シャフトＷその軸Ｌ５の方向は、同様に研削盤ライン１００Ａにおけるワーク搬送方向ＬＡに平行である（図１参照）。

このように、研削盤ライン１００Ａを構成する心無研削盤２Ａおよび偏心部研削盤３Ａは、それぞれ偏心シャフトＷ（ＷＡ，ＷＢ，Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ）の各軸線方向（長手方向）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５がいずれも互いに平行になるように配設されている。
このため、研削盤ライン１００Ａでは、偏心シャフトＷを搬送方向、ならびに投入および払い出しの方向を一致させることで、偏心シャフトＷの投入、研削加工、および払い出しにおける加工ラインの自動化を容易に実現することができる。

＜加工工程＞
続いて、本発明の実施形態に係る研削盤ライン１００Ａにおける偏心シャフトＷの加工工程について図１と図２を参照しながら説明する。研削盤ライン１００Ａは、心無研削盤２Ａによりジャーナル部Ｗ１を研削するジャーナル粗研工程（第１工程）と、偏心部研削盤３Ａにより偏心部Ｗ２を研削する偏心部研削工程（第２工程）と、を実行した後に、心無研削盤２Ａに戻ってジャーナル仕上研工程（第３工程）を実行する。

このため、研削盤ライン１００Ａは、１台の心無研削盤２Ａによりジャーナル粗研工程とジャーナル仕上研工程の２つの工程を行うことで、ライン構成を簡素化し、サイクルタイムを平滑化することができる。また、ライン構成を簡素化したことで、偏心シャフトＷの形状等の変更による段取り替えによる稼働率の低下を抑制して、生産性を向上させることができる。

したがって、研削盤ライン１００Ａは、ライン構成を簡素化し、しかも段取り替えを円滑かつ迅速にして生産性を向上させることができるため、多品種少量生産に好適に対応することができる。
また、研削盤ライン１００Ａおよび研削盤ライン１００Ｂを並べて構築した研削盤ライン生産システム１００は、同一または２種類の異なる偏心シャフトＷに同時に対応できるため、要求された生産量や規格の種類に応じて生産量を簡易かつ迅速に増大して生産性を向上させ、しかも多品種少量生産に好適に対応することができる。
例えば、研削盤ライン１００Ａおよび研削盤ライン１００Ｂを並べて構築した場合には、作業者が研削盤ライン１００Ａの段取り替えを行っている場合には研削盤ライン１００Ｂを稼動し、研削盤ライン１００Ｂの段取り替えを行っている場合には研削盤ライン１００Ａを稼動することができるため、稼働率の低下を抑制して生産性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、研削盤ライン１００Ａと研削盤ライン１００Ｂとからなる２ラインで構成したが、これに限定されるものではなく、偏心シャフトＷの規格の種類や要求された生産量等に応じて適宜ライン数（最小単位セル数）を増設することで、需要の変動に対して簡易かつ迅速柔軟に対応することができる。

また、本実施形態においては、研削盤ライン１００Ａをそれぞれ心無研削盤２Ａと偏心部研削盤３Ａの２台の研削盤で構成したが、これに限定されるものではなく、マシニングセンタ（不図示）等の工作機械を組み込んでラインを編成してもよい。研削盤ライン１００Ｂ、および他の増設した研削盤ラインでも同様である。

２Ａ，２Ｂ 心無研削盤
３Ａ，３Ｂ 偏心部研削盤
１００ 研削盤ライン生産システム
１００Ａ，１００Ｂ 研削盤ライン
Ｗ 偏心シャフト
Ｗ１ ジャーナル部
Ｗ２ 偏心部
Ｗ１１ 短軸ジャーナル部
Ｗ１２ 長軸ジャーナル部

Claims (4)

1. 軸支されるジャーナル部と、このジャーナル部の回転中心に対して偏心した偏心部と、を有する偏心シャフトを加工する研削盤ラインであって、
   前記ジャーナル部を研削する心無研削盤と、
   前記ジャーナル部を支持した状態で前記偏心シャフトを回転させながら前記偏心部を研削する砥石を進退移動させて当該偏心部を研削する偏心部研削盤と、を備え、
   前記心無研削盤により前記ジャーナル部を研削するジャーナル粗研工程と、
   前記偏心部研削盤により前記偏心部を研削する偏心部研削工程と、を実行し、
   この偏心部研削工程の後工程で、前記ジャーナル粗研工程を行った前記心無研削盤に戻ってジャーナル仕上研工程を実行すること、
   を特徴とする研削盤ライン。
2. 前記ジャーナル粗研工程、前記偏心部研削工程、および前記ジャーナル仕上研工程における前記偏心シャフトの加工姿勢がいずれの工程でも長手方向が平行になるようにそれぞれ、前記心無研削盤および前記偏心部研削盤が配置されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の研削盤ライン。
3. 前記心無研削盤、および前記偏心部研削盤の２台の研削盤でライン構成し、
   前記心無研削盤により前記ジャーナル粗研工程を実行した後に、前記偏心部研削盤により前記偏心部研削工程を実行し、再度戻って前記心無研削盤により前記ジャーナル仕上研工程を実行することを特徴とする請求項２に記載の研削盤ライン。
4. 前記２台の研削盤からなる請求項３に記載の研削盤ラインを複数配列して構成したことを特徴とする偏心シャフトの研削盤ライン生産システム。

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