JP2004174634A - 非円形回転体ワークの研削方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】非円形回転体ワークをＮＣ制御により研削する際，ワーク外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行い得るようにする。
【解決手段】ワーク１０の外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサ３５を定点に設置する。
【選択図】 図４
【解決手段】ワーク１０の外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサ３５を定点に設置する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，非円形回転体のワークを，その軸線周りに回転させながら，このワークのプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石によって該ワークの外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法の改良，並びに非円形回転体のワークを支持しながら，このワークをその軸線周りに回転させるワーク回転手段と，前記ワークの外周面を研削し得る回転砥石と，この回転砥石を回転駆動しつゝ前記ワークの外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段と，前記ワークの基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワークの基準位相と，予め入力された前記ワークのプロフィルデータとに基づいて前記ワークの外周面を研削すべく回転砥石を進退させるＮＣ制御ユニットとからなる，非円形回転体ワークの研削装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝる非円形回転体ワークの研削方法及びその装置は，例えば特許文献１に開示されているように，既に知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３００１９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かゝる非円形回転体ワークの研削方法及びその装置において，非円形回転体のワーク外周面の研削に際しては，先ず，ワークの基準位相を割り出す必要がある。そこで，従来では，ワークの成形時に，その外周面に基準位相を示す凹部を形成しておき，研削時に定点に設置した基準位相センサの可動子が上記凹部に嵌合することで，ワークの基準位相を割り出していた。
【０００５】
しかしながら，前記凹部に基準位相センサの可動子を嵌合させるには，その凹部及びセンサ間に嵌合隙間を設けなければならず，その嵌合隙間がワークの基準位相の割り出し精度を低下させる一因となっており，その割り出し精度の低下はワークの研削代の増加を強いることになり，その結果，研削時間の短縮を困難にしている。
【０００６】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，非円形回転体のワーク外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を可能にする，前記非円形回転体ワークの研削方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，非円形回転体のワークを，その軸線周りに回転させながら，このワークのプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石によって該ワークの外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法において，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知して該ワークの基準位相を割り出す第１ステップと，この第１ステップで割り出された前記ワークの基準位相に基づいてＮＣ制御により回転砥石を進退させて該ワークの外周面を研削する第２ステップとを実行することを第１の特徴とする。
【０００８】
この第１の特徴によれば，非円形回転体のワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【０００９】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記第１ステップでは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知することを第２の特徴とする。
【００１０】
この第２の特徴によれば，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【００１１】
さらに本発明は，非円形回転体のワークを支持しながら，このワークをその軸線周りに回転させるワーク回転手段と，前記ワークの外周面を研削し得る回転砥石と，この回転砥石を回転駆動しつゝ前記ワークの外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段と，前記ワークの基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワークの基準位相と，予め入力された前記ワークのプロフィルデータとに基づいて前記ワークの外周面を研削すべく回転砥石を進退させるＮＣ制御ユニットとからなる，非円形回転体ワークの研削装置において，前記基準位相割り出し手段を，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサで構成したことを第３の特徴とする。
【００１２】
尚，前記ワーク回転手段は後述する本発明の実施例中の第１電動モータ８に対応し，前記砥石回転往復動手段は第３電動モータ１８及び可動テーブル駆動手段１２にそれぞれ対応する。
【００１３】
この第３の特徴によれば，ワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，基準位相センサによりワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
また本発明は，第３の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記センサは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知するように構成されることを第４の特徴とする。
【００１５】
この第４の特徴によれば，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を前記基準位相センサをもって的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例に係るカム軸研削装置の正面図，図２は図１の２−２線拡大断面図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図（カムの基準位相検知中を示す。），図５は図１の５矢視拡大図（回転砥石のドレッシング中を示す。），図６は研削中を示す，図３との対応図，図７は図６の７−７線断面図，図８はバリ取りブラシの変形例を示す，図４との対応図である。
【００１８】
先ず，図１及び図２において，床Ｇに設置される機台１上のテーブル２に，Ｘ方向に延びるＸ方向レール３が，また機台１上面に，Ｘ方向と直交するＹ方向に延びＹ方向レール４とがそれぞれ形成されており，Ｘ方向レール３上には主軸台５と芯押し台６とが互いに近接，離反可能に取り付けられる。主軸台５に主軸７が支承され，この主軸７の外端に連結して，それを回転駆動する第１電動モータ８が主軸台５に取り付けられ，主軸７の内端にはチャック９が付設される。
【００１９】
芯押し台６には，主軸台５のチャック９と協働して，非円形回転体のワーク１０を支持する芯押し台１９が設けられる。非円形回転体のワーク１０は，図示例の場合，多気筒エンジンの動弁用カム軸であって，曲率半径を一定とするベース円部５０と，このベース円部５０の周方向両端に連なるカムローブ部５１（図４参照）とからなる複数のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎを軸方向に所定の間隔を存して配列して備えており，これらカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎは互いに位相を異にしている。このカム軸１０は精密鍛造により成形されたもので，上記複数のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの外周面が研削対象である。
【００２０】
前記Ｙ方向レール４には可動テーブル１１が摺動可能に取り付けられ，テーブル２及び可動テーブル１１間には，可動テーブル１１をＹ方向レール４に沿って往復動させ得る可動テーブル駆動手段１２が設けられる。この可動テーブル駆動手段１２は，Ｙ方向に配置されて可動テーブル１１に螺合されるねじ軸１３と，テーブル２に取り付けられて上記ねじ軸１３を正逆回転させ得る第２電動モータ１４とから構成される。
【００２１】
上記可動テーブル１１の上面及び側面には，共にＸ方向に延びる上面レール１５及び側面レール１６が形成されており，上面レール１５に摺動可能に取り付けられるモータベース１７には，出力軸１８ａをＸ方向に向ける第３電動モータ１８が取り付けられる。また側面レール１６に摺動可能に取り付けられる砥石台２０には，軸線をＸ方向に向ける砥石スピンドル２１が支承され，この砥石スピンドル２１に，前記カム軸１０のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの外周面を順次研削する回転砥石２２が複数本のボルト２３，２３…（図３参照）により着脱可能に固着される。
【００２２】
第３電動モータ１８の出力軸１８ａと砥石スピンドル２１とは，該出力軸１８ａ及び砥石スピンドル２１にそれぞれ固設された駆動プーリ２４及び被動プーリ２５と，それらに巻き掛けられたベルト２６とにより連結され，第３電動モータ１８がその出力により砥石スピンドル２１を回転駆動するようになっている。
【００２３】
モータベース１７及び砥石台２０は，連結ブロック２８により相互に一体に連結されて，上面レール１５及び側面レール１６上を同時に摺動し得るようになっており，この連結ブロック２８及び可動テーブル１１間には，連結ブロック２８を上面レール１５及び側面レール１６に沿って往復動させ得る連結ブロック駆動手段２９が設けられる。この連結ブロック駆動手段２９は，Ｘ方向に配置されて連結ブロック２８に螺合されるねじ軸３０と，可動テーブル１１に取り付けられて上記ねじ軸３０を正逆回転させ得る第４電動モータ３１とから構成される。
【００２４】
機台１にはＮＣ制御ユニット３３が設けられる。このＮＣ制御ユニット３３には，カム軸１０における各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎのプロフィルデータＰ，各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎ間の位相差データＥ，並びに各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎ間の軸方向間隔データＳの他に，第１電動モータ８に設けられて主軸７の回転位置からカム軸１０の回転位置を割り出すカム軸回転位置センサ３４の検知信号と，所定位置のカム１０ａ（図示例の場合，主軸台５側の最外側カム１０ａ）の基準位相を割り出す基準位相センサ３５の検知信号とが入力され，それらに基づいて第１〜第４電動モータ８，１４，１８，３１の作動を制御するようになっている。
【００２５】
上記基準位相センサ３５は，砥石台２０に軸支されたセンサ支持アーム３７の先端に取り付けられる。センサ取り付けアーム３７は，基準位相センサ３５を，主軸台５側の最外側カム１０ａの外周面に対向させる検知位置Ａと，該センサ３５をカム軸１０から遠ざける休止位置Ｂとの間を揺動し得るようになっており，このセンサ支持アーム３７には，これを上記二位置Ａ，Ｂ間で揺動させる電磁式又は電動式のアクチュエータ３８が連結される。
【００２６】
基準位相センサ３５は，それに対してカム１０ａをベース円部５０からカムローブ部５１へと回転するとき，その間の所定のリフト量を検知するものであり，その検知信号が該カム１０ａの基準位相を示す信号として前記ＮＣ制御ユニット３３に入力されるのである。この基準位相センサ３５は，無接触型，接触型の何れも使用が可能である。
【００２７】
図３及び図４に示すように，砥石スピンドル２１には，回転砥石２２に隣接してバリ取りブラシ４０が取り付けられる。このバリ取りブラシ４０は，環状のブラシ本体４１と，このブラシ本体４１に植設されたブラシ素線としての多数の金属製ワイヤ４２，４２…と，ブラシ本体４１を挟持しながらワイヤ４２，４２…の両側面に対向する一対のワイヤ保護板４３，４３とから構成される。上記ブラシ本体４１，ワイヤ保護板４３，４３は，前記ボルト２３，２３…により回転砥石２２と共に砥石スピンドル２１に固着される。
【００２８】
ワイヤ４２，４２…の植設に当たって，ブラシ本体４１に，その周方向に並ぶ多数の通孔４４，４４…が軸方向に複数列穿設され，周方向に又は軸方向に隣接する二個の通孔４４，４４毎に，中央部で二本に折り曲げられたワイヤ４２，４２の二つ先端部がブラシ本体４１の内周側から挿通され，各通孔４４でワイヤ４２は接着又はロー付けされる。また各ワイヤ４２は，ブラシ本体４１から半径方向外方に延びると共に，へ字状の屈曲部を符号４２ａを有していて，砥石スピンドル２１の停止状態若しくは通常の研削回転数に至らない低速回転状態では，各ワイヤ４２の先端部を回転砥石２２の外周面より半径方向内方に位置させているが，砥石スピンドル２１の回転数が通常の研削回転数に近づいたときは，遠心力により屈曲部４２ａを伸ばして，その先端部を回転砥石２２の外周面より半径方向外方に突出させる（図６及び図７参照）ようになっている。こうして，バリ取りブラシ４０は，その外径，即ちワイヤ４２，４２…群の外径を回転砥石２２の外径より小さくしたり，大きくしたりし得る可変直径型に構成される。
【００２９】
尚，各ワイヤ４２は，へ字状屈曲部４２ａを複数連ねてジグザグ状に形成することができる。
【００３０】
図１及び図５に示すように，主軸台５の，可動テーブル１１側の側面にはドレッシングモータ４５が，その出力軸４５ａを主軸７と平行にして取り付けられ，その出力軸４５ａに，回転砥石２２をドレッシングし得るダイヤモンドドレッサ４６が装着される。
【００３１】
次に，この第１実施例の作用について説明する。
【００３２】
先ず，回転砥石２２のドレッシングを行う際には，図５に示すように，ドレッシングモータ４５の作動によりダイヤモンドドレッサ４６を高速で回転させた状態で，第３電動モータ１８の作動により砥石スピンドル２１を低速で回転させながら，それと共に回転する回転砥石２２の外周面を上記ダイヤモンドドレッサ４６に接触され，そして軸方向に送りをかける。
【００３３】
このような回転砥石２２のドレッシング中は，砥石スピンドル２１の回転数が比較的低いため，バリとりブラシ４０の各ワイヤ４２が縮んだ状態にあることで，バリとりブラシ４０の直径は，回転砥石２２の直径より小さくなっている。したがって，バリとりブラシ４０のダイヤモンドドレッサ４６への干渉を回避することができる。
【００３４】
さて，精密鍛造されたカム軸１０の複数のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの外周面を研削するに当たっては，先ず，カム軸１０の両端を主軸台５のチャック９と，芯押し台６の芯押し台１９とで支持し，次いでセンサ支持アーム３７を検知位置Ａに保持して，基準位相センサ３５を，主軸台５側の最外側カム１０ａの外周面に対向させる（図４参照）。そして主軸台５の第１電動モータ８によりチャック９を介してカム軸１０を微速回転させる。それに伴ない上記カム１０ａのベース円部５０及びカムローブ部５１が基準位相センサ３５の検知部前を通過するとき，基準位相センサ３５はカム１０ａの所定のリフト量を検知して，その検知信号を基準位相信号としてＮＣ制御ユニット３３に入力する。その後，直ちにセンサ支持アーム３７は，アクチュエータ３８により休止位置Ｂに回動され，基準位相センサ３５をカム１０ａから遠ざける。これにより基準位相センサ３５は，飛散する研削液を浴びせることを避けることができる。
【００３５】
ＮＣ制御ユニット３３は，基準位相センサ３５から基準位相信号を入力されると，カム軸回転位置センサ３４から入力される信号と，予め入力された前記各種データＰ，Ｅ，Ｓとに基づいて第１〜第４電動モータ８，１４，１８，３１の作動を制御し，回転砥石２２を所定の研削回転数で回転させながら，可動テーブル１１をＹ方向に往復動させると共にＸ方向に微速で送って，回転砥石２２により前記カム１０ａの外周面を一端から他端に向けて研削する。
【００３６】
このような研削中は，回転砥石２２と共に比較的高速で回転するバリ取りブラシ４０は，図６及び図７に示すように，各ワイヤ４２が遠心力により屈曲部４２ａを伸ばすことで，その直径を回転砥石２２のそれよりも拡大させるので，バリ取りブラシ４０は，回転砥石２２により研削された直後のカム１０ａの外周面を一方縁から他端縁に向かってブラッシングしていき，カム１０ａの端縁に残存する切削バリを除去し，同時にその研削面の清掃を行うことができる。
【００３７】
こうして一個のカム１０ａの研削及びバリ取りが完了すれば，ＮＣ制御ユニット３３は，第４電動モータ３１を作動して，連結ブロック２８をＸ方向にカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの隣接間隔分だけシフトして，回転砥石２２及びバリとりブラシ４０により隣のカム１０ｂ…１０ｎを順次同様の要領で研削し，同時にバリ取りを行う。
【００３８】
ところで，上記のように，前記カム１０ａのベース円部５０及びカムローブ部５１間の所定のリフト量を基準位相センサ３５により検知して，該カム１０ａの基準位相を割り出すようにしたことで，カム軸１０の外周に特別な凹部を形成しなくても，カム１０ａの基準位相の割り出しを的確に行うことができ，カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの研削代の減少，延いては研削時間の短縮をもたらすことができる。
【００３９】
しかも研削と実質上同時にバリ取りが進行するので，研削後，特別にバリ取り工程を設ける必要がなくなり，勿論，専用のバリ取り装置も不要となり，カム軸１０の加工時間の大幅な短縮，延いては加工コストの低減を大いに図ることができる。
【００４０】
またバリ取りブラシ４０は，各ワイヤ４２に屈曲部４２ａを形成することで可変直径に構成されるので，構造が簡単で安価に提供することができる。
【００４１】
次に，図８に示す本発明の第２実施例について説明する。
【００４２】
この第２実施例は，バリ取りブラシ４０の構成において前実施例と相違する。即ち，ブラシ本体４１には，半径線Ｒを挟んでＶ字状に配置されて対をなす通孔４４，４４が周方向に多数組配列して穿設され，各対の通孔４４，４４に，中央部でＶ字状に折り曲げられたワイヤ４２の二つ先端部がブラシ本体４１の内周側から挿通され，各通孔４４でワイヤ４２はロー付けされる。而して，Ｖ字状に折り曲げられたワイヤ４２は，その自由状態では，ブラシ本体４１の半径線Ｒに対して傾斜していて，その先端部を図７の実線示のように回転砥石２２の外周面より半径方向内方に位置させているが，砥石スピンドル２１が所定の高速回転状態になると，遠心力により図７の鎖線示のように上記半径線Ｒに向かって立ち上がり，その先端を回転砥石２２の外周面より半径方向外方へ突出させるようになっている。
【００４３】
したがって，砥石スピンドル２１を高速回転させることにより，前実施例と同様に，回転砥石２２に邪魔されることなく，ワイヤ４２，４２…によりカム軸１０の各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎのバリ取りを行うことができる。この変形例によれば，各ワイヤ４２，４２…を前実施例にように中間部でへ字状に屈曲させる必要がないから，可変直径型のバリ取りブラシ４０の構造が更に簡単となり，更に安価に提供することができる。
【００４４】
その他の構成は，前実施例と同様であるので，図８中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００４５】
以上，本発明の実施例を詳述したが，本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば，基準位相センサ３５はテーブル２など，砥石台２０以外の場所に取り付けることもできる。またバリ取りブラシ４０のブラシ素線として，金属製のワイヤ４２，４２…に代えて合成樹脂製のものを使用することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，非円形回転体のワークを，その軸線周りに回転させながら，このワークのプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石によって該ワークの外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法において，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知して該ワークの基準位相を割り出す第１ステップと，この第１ステップで割り出された前記ワークの基準位相に基づいてＮＣ制御により回転砥石を進退させて該ワークの外周面を研削する第２ステップとを実行するので，ワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【００４７】
また本発明の第２の特徴によれば，第１の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記第１ステップでは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知するので，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【００４８】
さらに本発明の第３の特徴によれば，非円形回転体のワークを支持しながら，このワークをその軸線周りに回転させるワーク回転手段と，前記ワークの外周面を研削し得る回転砥石と，この回転砥石を回転駆動しつゝ前記ワークの外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段と，前記ワークの基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワークの基準位相と，予め入力された前記ワークのプロフィルデータとに基づいて前記ワークの外周面を研削すべく回転砥石を進退させるＮＣ制御ユニットとからなる，非円形回転体ワークの研削装置において，前記基準位相割り出し手段を，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサで構成したので，ワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，基準位相センサによりワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【００４９】
また本発明の第４の特徴によれば，第３の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記センサは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知するように構成されるので，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を前記基準位相センサをもって的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るカム軸研削装置の正面図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図４は図３の４−４線断面図（カムの基準位相検知中を示す。）
【図５】図１の５矢視拡大図（回転砥石のドレッシング中を示す。）
【図６】研削中を示す，図３との対応図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】バリ取りブラシの変形例を示す，図４との対応図
【符号の説明】
８・・・・・ワーク回転手段（第１電動モータ）
１０・・・・非円形回転体のワーク（カム軸）
１２・・・・砥石回転往復動手段の構成要素の可動テーブル駆動手段
１８・・・・砥石回転往復動手段の構成要素の第３電動モータ
２２・・・・回転砥石
３３・・・・ＮＣ制御ユニット
３５・・・・基準位相センサ
５０・・・・ベース円部
５１・・・・カムローブ部
【発明の属する技術分野】
本発明は，非円形回転体のワークを，その軸線周りに回転させながら，このワークのプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石によって該ワークの外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法の改良，並びに非円形回転体のワークを支持しながら，このワークをその軸線周りに回転させるワーク回転手段と，前記ワークの外周面を研削し得る回転砥石と，この回転砥石を回転駆動しつゝ前記ワークの外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段と，前記ワークの基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワークの基準位相と，予め入力された前記ワークのプロフィルデータとに基づいて前記ワークの外周面を研削すべく回転砥石を進退させるＮＣ制御ユニットとからなる，非円形回転体ワークの研削装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝる非円形回転体ワークの研削方法及びその装置は，例えば特許文献１に開示されているように，既に知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３００１９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かゝる非円形回転体ワークの研削方法及びその装置において，非円形回転体のワーク外周面の研削に際しては，先ず，ワークの基準位相を割り出す必要がある。そこで，従来では，ワークの成形時に，その外周面に基準位相を示す凹部を形成しておき，研削時に定点に設置した基準位相センサの可動子が上記凹部に嵌合することで，ワークの基準位相を割り出していた。
【０００５】
しかしながら，前記凹部に基準位相センサの可動子を嵌合させるには，その凹部及びセンサ間に嵌合隙間を設けなければならず，その嵌合隙間がワークの基準位相の割り出し精度を低下させる一因となっており，その割り出し精度の低下はワークの研削代の増加を強いることになり，その結果，研削時間の短縮を困難にしている。
【０００６】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，非円形回転体のワーク外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を可能にする，前記非円形回転体ワークの研削方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，非円形回転体のワークを，その軸線周りに回転させながら，このワークのプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石によって該ワークの外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法において，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知して該ワークの基準位相を割り出す第１ステップと，この第１ステップで割り出された前記ワークの基準位相に基づいてＮＣ制御により回転砥石を進退させて該ワークの外周面を研削する第２ステップとを実行することを第１の特徴とする。
【０００８】
この第１の特徴によれば，非円形回転体のワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【０００９】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記第１ステップでは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知することを第２の特徴とする。
【００１０】
この第２の特徴によれば，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【００１１】
さらに本発明は，非円形回転体のワークを支持しながら，このワークをその軸線周りに回転させるワーク回転手段と，前記ワークの外周面を研削し得る回転砥石と，この回転砥石を回転駆動しつゝ前記ワークの外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段と，前記ワークの基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワークの基準位相と，予め入力された前記ワークのプロフィルデータとに基づいて前記ワークの外周面を研削すべく回転砥石を進退させるＮＣ制御ユニットとからなる，非円形回転体ワークの研削装置において，前記基準位相割り出し手段を，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサで構成したことを第３の特徴とする。
【００１２】
尚，前記ワーク回転手段は後述する本発明の実施例中の第１電動モータ８に対応し，前記砥石回転往復動手段は第３電動モータ１８及び可動テーブル駆動手段１２にそれぞれ対応する。
【００１３】
この第３の特徴によれば，ワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，基準位相センサによりワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
また本発明は，第３の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記センサは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知するように構成されることを第４の特徴とする。
【００１５】
この第４の特徴によれば，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を前記基準位相センサをもって的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例に係るカム軸研削装置の正面図，図２は図１の２−２線拡大断面図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図（カムの基準位相検知中を示す。），図５は図１の５矢視拡大図（回転砥石のドレッシング中を示す。），図６は研削中を示す，図３との対応図，図７は図６の７−７線断面図，図８はバリ取りブラシの変形例を示す，図４との対応図である。
【００１８】
先ず，図１及び図２において，床Ｇに設置される機台１上のテーブル２に，Ｘ方向に延びるＸ方向レール３が，また機台１上面に，Ｘ方向と直交するＹ方向に延びＹ方向レール４とがそれぞれ形成されており，Ｘ方向レール３上には主軸台５と芯押し台６とが互いに近接，離反可能に取り付けられる。主軸台５に主軸７が支承され，この主軸７の外端に連結して，それを回転駆動する第１電動モータ８が主軸台５に取り付けられ，主軸７の内端にはチャック９が付設される。
【００１９】
芯押し台６には，主軸台５のチャック９と協働して，非円形回転体のワーク１０を支持する芯押し台１９が設けられる。非円形回転体のワーク１０は，図示例の場合，多気筒エンジンの動弁用カム軸であって，曲率半径を一定とするベース円部５０と，このベース円部５０の周方向両端に連なるカムローブ部５１（図４参照）とからなる複数のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎを軸方向に所定の間隔を存して配列して備えており，これらカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎは互いに位相を異にしている。このカム軸１０は精密鍛造により成形されたもので，上記複数のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの外周面が研削対象である。
【００２０】
前記Ｙ方向レール４には可動テーブル１１が摺動可能に取り付けられ，テーブル２及び可動テーブル１１間には，可動テーブル１１をＹ方向レール４に沿って往復動させ得る可動テーブル駆動手段１２が設けられる。この可動テーブル駆動手段１２は，Ｙ方向に配置されて可動テーブル１１に螺合されるねじ軸１３と，テーブル２に取り付けられて上記ねじ軸１３を正逆回転させ得る第２電動モータ１４とから構成される。
【００２１】
上記可動テーブル１１の上面及び側面には，共にＸ方向に延びる上面レール１５及び側面レール１６が形成されており，上面レール１５に摺動可能に取り付けられるモータベース１７には，出力軸１８ａをＸ方向に向ける第３電動モータ１８が取り付けられる。また側面レール１６に摺動可能に取り付けられる砥石台２０には，軸線をＸ方向に向ける砥石スピンドル２１が支承され，この砥石スピンドル２１に，前記カム軸１０のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの外周面を順次研削する回転砥石２２が複数本のボルト２３，２３…（図３参照）により着脱可能に固着される。
【００２２】
第３電動モータ１８の出力軸１８ａと砥石スピンドル２１とは，該出力軸１８ａ及び砥石スピンドル２１にそれぞれ固設された駆動プーリ２４及び被動プーリ２５と，それらに巻き掛けられたベルト２６とにより連結され，第３電動モータ１８がその出力により砥石スピンドル２１を回転駆動するようになっている。
【００２３】
モータベース１７及び砥石台２０は，連結ブロック２８により相互に一体に連結されて，上面レール１５及び側面レール１６上を同時に摺動し得るようになっており，この連結ブロック２８及び可動テーブル１１間には，連結ブロック２８を上面レール１５及び側面レール１６に沿って往復動させ得る連結ブロック駆動手段２９が設けられる。この連結ブロック駆動手段２９は，Ｘ方向に配置されて連結ブロック２８に螺合されるねじ軸３０と，可動テーブル１１に取り付けられて上記ねじ軸３０を正逆回転させ得る第４電動モータ３１とから構成される。
【００２４】
機台１にはＮＣ制御ユニット３３が設けられる。このＮＣ制御ユニット３３には，カム軸１０における各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎのプロフィルデータＰ，各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎ間の位相差データＥ，並びに各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎ間の軸方向間隔データＳの他に，第１電動モータ８に設けられて主軸７の回転位置からカム軸１０の回転位置を割り出すカム軸回転位置センサ３４の検知信号と，所定位置のカム１０ａ（図示例の場合，主軸台５側の最外側カム１０ａ）の基準位相を割り出す基準位相センサ３５の検知信号とが入力され，それらに基づいて第１〜第４電動モータ８，１４，１８，３１の作動を制御するようになっている。
【００２５】
上記基準位相センサ３５は，砥石台２０に軸支されたセンサ支持アーム３７の先端に取り付けられる。センサ取り付けアーム３７は，基準位相センサ３５を，主軸台５側の最外側カム１０ａの外周面に対向させる検知位置Ａと，該センサ３５をカム軸１０から遠ざける休止位置Ｂとの間を揺動し得るようになっており，このセンサ支持アーム３７には，これを上記二位置Ａ，Ｂ間で揺動させる電磁式又は電動式のアクチュエータ３８が連結される。
【００２６】
基準位相センサ３５は，それに対してカム１０ａをベース円部５０からカムローブ部５１へと回転するとき，その間の所定のリフト量を検知するものであり，その検知信号が該カム１０ａの基準位相を示す信号として前記ＮＣ制御ユニット３３に入力されるのである。この基準位相センサ３５は，無接触型，接触型の何れも使用が可能である。
【００２７】
図３及び図４に示すように，砥石スピンドル２１には，回転砥石２２に隣接してバリ取りブラシ４０が取り付けられる。このバリ取りブラシ４０は，環状のブラシ本体４１と，このブラシ本体４１に植設されたブラシ素線としての多数の金属製ワイヤ４２，４２…と，ブラシ本体４１を挟持しながらワイヤ４２，４２…の両側面に対向する一対のワイヤ保護板４３，４３とから構成される。上記ブラシ本体４１，ワイヤ保護板４３，４３は，前記ボルト２３，２３…により回転砥石２２と共に砥石スピンドル２１に固着される。
【００２８】
ワイヤ４２，４２…の植設に当たって，ブラシ本体４１に，その周方向に並ぶ多数の通孔４４，４４…が軸方向に複数列穿設され，周方向に又は軸方向に隣接する二個の通孔４４，４４毎に，中央部で二本に折り曲げられたワイヤ４２，４２の二つ先端部がブラシ本体４１の内周側から挿通され，各通孔４４でワイヤ４２は接着又はロー付けされる。また各ワイヤ４２は，ブラシ本体４１から半径方向外方に延びると共に，へ字状の屈曲部を符号４２ａを有していて，砥石スピンドル２１の停止状態若しくは通常の研削回転数に至らない低速回転状態では，各ワイヤ４２の先端部を回転砥石２２の外周面より半径方向内方に位置させているが，砥石スピンドル２１の回転数が通常の研削回転数に近づいたときは，遠心力により屈曲部４２ａを伸ばして，その先端部を回転砥石２２の外周面より半径方向外方に突出させる（図６及び図７参照）ようになっている。こうして，バリ取りブラシ４０は，その外径，即ちワイヤ４２，４２…群の外径を回転砥石２２の外径より小さくしたり，大きくしたりし得る可変直径型に構成される。
【００２９】
尚，各ワイヤ４２は，へ字状屈曲部４２ａを複数連ねてジグザグ状に形成することができる。
【００３０】
図１及び図５に示すように，主軸台５の，可動テーブル１１側の側面にはドレッシングモータ４５が，その出力軸４５ａを主軸７と平行にして取り付けられ，その出力軸４５ａに，回転砥石２２をドレッシングし得るダイヤモンドドレッサ４６が装着される。
【００３１】
次に，この第１実施例の作用について説明する。
【００３２】
先ず，回転砥石２２のドレッシングを行う際には，図５に示すように，ドレッシングモータ４５の作動によりダイヤモンドドレッサ４６を高速で回転させた状態で，第３電動モータ１８の作動により砥石スピンドル２１を低速で回転させながら，それと共に回転する回転砥石２２の外周面を上記ダイヤモンドドレッサ４６に接触され，そして軸方向に送りをかける。
【００３３】
このような回転砥石２２のドレッシング中は，砥石スピンドル２１の回転数が比較的低いため，バリとりブラシ４０の各ワイヤ４２が縮んだ状態にあることで，バリとりブラシ４０の直径は，回転砥石２２の直径より小さくなっている。したがって，バリとりブラシ４０のダイヤモンドドレッサ４６への干渉を回避することができる。
【００３４】
さて，精密鍛造されたカム軸１０の複数のカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの外周面を研削するに当たっては，先ず，カム軸１０の両端を主軸台５のチャック９と，芯押し台６の芯押し台１９とで支持し，次いでセンサ支持アーム３７を検知位置Ａに保持して，基準位相センサ３５を，主軸台５側の最外側カム１０ａの外周面に対向させる（図４参照）。そして主軸台５の第１電動モータ８によりチャック９を介してカム軸１０を微速回転させる。それに伴ない上記カム１０ａのベース円部５０及びカムローブ部５１が基準位相センサ３５の検知部前を通過するとき，基準位相センサ３５はカム１０ａの所定のリフト量を検知して，その検知信号を基準位相信号としてＮＣ制御ユニット３３に入力する。その後，直ちにセンサ支持アーム３７は，アクチュエータ３８により休止位置Ｂに回動され，基準位相センサ３５をカム１０ａから遠ざける。これにより基準位相センサ３５は，飛散する研削液を浴びせることを避けることができる。
【００３５】
ＮＣ制御ユニット３３は，基準位相センサ３５から基準位相信号を入力されると，カム軸回転位置センサ３４から入力される信号と，予め入力された前記各種データＰ，Ｅ，Ｓとに基づいて第１〜第４電動モータ８，１４，１８，３１の作動を制御し，回転砥石２２を所定の研削回転数で回転させながら，可動テーブル１１をＹ方向に往復動させると共にＸ方向に微速で送って，回転砥石２２により前記カム１０ａの外周面を一端から他端に向けて研削する。
【００３６】
このような研削中は，回転砥石２２と共に比較的高速で回転するバリ取りブラシ４０は，図６及び図７に示すように，各ワイヤ４２が遠心力により屈曲部４２ａを伸ばすことで，その直径を回転砥石２２のそれよりも拡大させるので，バリ取りブラシ４０は，回転砥石２２により研削された直後のカム１０ａの外周面を一方縁から他端縁に向かってブラッシングしていき，カム１０ａの端縁に残存する切削バリを除去し，同時にその研削面の清掃を行うことができる。
【００３７】
こうして一個のカム１０ａの研削及びバリ取りが完了すれば，ＮＣ制御ユニット３３は，第４電動モータ３１を作動して，連結ブロック２８をＸ方向にカム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの隣接間隔分だけシフトして，回転砥石２２及びバリとりブラシ４０により隣のカム１０ｂ…１０ｎを順次同様の要領で研削し，同時にバリ取りを行う。
【００３８】
ところで，上記のように，前記カム１０ａのベース円部５０及びカムローブ部５１間の所定のリフト量を基準位相センサ３５により検知して，該カム１０ａの基準位相を割り出すようにしたことで，カム軸１０の外周に特別な凹部を形成しなくても，カム１０ａの基準位相の割り出しを的確に行うことができ，カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎの研削代の減少，延いては研削時間の短縮をもたらすことができる。
【００３９】
しかも研削と実質上同時にバリ取りが進行するので，研削後，特別にバリ取り工程を設ける必要がなくなり，勿論，専用のバリ取り装置も不要となり，カム軸１０の加工時間の大幅な短縮，延いては加工コストの低減を大いに図ることができる。
【００４０】
またバリ取りブラシ４０は，各ワイヤ４２に屈曲部４２ａを形成することで可変直径に構成されるので，構造が簡単で安価に提供することができる。
【００４１】
次に，図８に示す本発明の第２実施例について説明する。
【００４２】
この第２実施例は，バリ取りブラシ４０の構成において前実施例と相違する。即ち，ブラシ本体４１には，半径線Ｒを挟んでＶ字状に配置されて対をなす通孔４４，４４が周方向に多数組配列して穿設され，各対の通孔４４，４４に，中央部でＶ字状に折り曲げられたワイヤ４２の二つ先端部がブラシ本体４１の内周側から挿通され，各通孔４４でワイヤ４２はロー付けされる。而して，Ｖ字状に折り曲げられたワイヤ４２は，その自由状態では，ブラシ本体４１の半径線Ｒに対して傾斜していて，その先端部を図７の実線示のように回転砥石２２の外周面より半径方向内方に位置させているが，砥石スピンドル２１が所定の高速回転状態になると，遠心力により図７の鎖線示のように上記半径線Ｒに向かって立ち上がり，その先端を回転砥石２２の外周面より半径方向外方へ突出させるようになっている。
【００４３】
したがって，砥石スピンドル２１を高速回転させることにより，前実施例と同様に，回転砥石２２に邪魔されることなく，ワイヤ４２，４２…によりカム軸１０の各カム１０ａ，１０ｂ…１０ｎのバリ取りを行うことができる。この変形例によれば，各ワイヤ４２，４２…を前実施例にように中間部でへ字状に屈曲させる必要がないから，可変直径型のバリ取りブラシ４０の構造が更に簡単となり，更に安価に提供することができる。
【００４４】
その他の構成は，前実施例と同様であるので，図８中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００４５】
以上，本発明の実施例を詳述したが，本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば，基準位相センサ３５はテーブル２など，砥石台２０以外の場所に取り付けることもできる。またバリ取りブラシ４０のブラシ素線として，金属製のワイヤ４２，４２…に代えて合成樹脂製のものを使用することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，非円形回転体のワークを，その軸線周りに回転させながら，このワークのプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石によって該ワークの外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法において，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知して該ワークの基準位相を割り出す第１ステップと，この第１ステップで割り出された前記ワークの基準位相に基づいてＮＣ制御により回転砥石を進退させて該ワークの外周面を研削する第２ステップとを実行するので，ワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，ワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【００４７】
また本発明の第２の特徴によれば，第１の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記第１ステップでは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知するので，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【００４８】
さらに本発明の第３の特徴によれば，非円形回転体のワークを支持しながら，このワークをその軸線周りに回転させるワーク回転手段と，前記ワークの外周面を研削し得る回転砥石と，この回転砥石を回転駆動しつゝ前記ワークの外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段と，前記ワークの基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワークの基準位相と，予め入力された前記ワークのプロフィルデータとに基づいて前記ワークの外周面を研削すべく回転砥石を進退させるＮＣ制御ユニットとからなる，非円形回転体ワークの研削装置において，前記基準位相割り出し手段を，定点で前記ワークの外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサで構成したので，ワークの外周に特別な凹部を形成しなくても，基準位相センサによりワークの基準位相の割り出しを的確に行うことができて，ワークの研削代の減少，延いては研削時間の短縮を図ることができる。
【００４９】
また本発明の第４の特徴によれば，第３の特徴に加えて，前記ワークは，曲率半径を一定とするベース円部と，このベース円部の周方向両端に連なるカムローブ部とを備えており，前記センサは前記ベース円部及びカムローブ部間の所定のリフト量を検知するように構成されるので，ワークのベース円部からカムローブ部にかけて，所定のリフト量を前記基準位相センサをもって的確に検知することができ，ワークの基準位相の割り出しをより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るカム軸研削装置の正面図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図４は図３の４−４線断面図（カムの基準位相検知中を示す。）
【図５】図１の５矢視拡大図（回転砥石のドレッシング中を示す。）
【図６】研削中を示す，図３との対応図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】バリ取りブラシの変形例を示す，図４との対応図
【符号の説明】
８・・・・・ワーク回転手段（第１電動モータ）
１０・・・・非円形回転体のワーク（カム軸）
１２・・・・砥石回転往復動手段の構成要素の可動テーブル駆動手段
１８・・・・砥石回転往復動手段の構成要素の第３電動モータ
２２・・・・回転砥石
３３・・・・ＮＣ制御ユニット
３５・・・・基準位相センサ
５０・・・・ベース円部
５１・・・・カムローブ部
Claims (4)
- 非円形回転体のワーク（１０）を，その軸線周りに回転させながら，このワーク（１０）のプロフィルに応じてＮＣ制御により進退する回転砥石（１０）によって該ワーク（１０）の外周面を研削する，非円形回転体ワークの研削方法において，
定点で前記ワーク（１０）の外周面の所定のリフト量を検知して該ワーク（１０）の基準位相を割り出す第１ステップと，この第１ステップで割り出された前記ワーク（１０）の基準位相に基づいてＮＣ制御により回転砥石（１０）を進退させて該ワーク（１０）の外周面を研削する第２ステップとを実行することを特徴とする，非円形回転体ワークの研削方法。 - 請求項１記載の非円形回転体ワークの研削方法において，
前記ワーク（１０）は，曲率半径を一定とするベース円部（５０）と，このベース円部（５０）の周方向両端に連なるカムローブ部（５１）とを備えており，前記第１ステップでは前記ベース円部（５０）及びカムローブ部（５１）間の所定のリフト量を検知することを特徴とする，非円形回転体ワークの研削方法。 - 非円形回転体のワーク（１０）を支持しながら，このワーク（１０）をその軸線周りに回転させるワーク回転手段（８）と，前記ワーク（１０）の外周面を研削し得る回転砥石（１０）と，この回転砥石（１０）を回転駆動しつゝ前記ワーク（１０）の外周面に対して進退させ得る砥石回転及び往復動手段（１８，１２）と，前記ワーク（１０）の基準位相を割り出す基準位相割り出し手段と，この基準位相割り出し手段により割り出された前記ワーク（１０）の基準位相と，予め入力された前記ワーク（１０）のプロフィルデータとに基づいて前記ワーク（１０）の外周面を研削すべく回転砥石（１０）を進退させるＮＣ制御ユニット（３３）とからなる，非円形回転体ワークの研削装置において，前記基準位相割り出し手段を，定点で前記ワーク（１０）の外周面の所定のリフト量を検知する基準位相センサ（３５）で構成したことを特徴とする，非円形回転体ワークの研削装置。
- 請求項３記載の非円形回転体ワークの研削装置において，
前記ワーク（１０）は，曲率半径を一定とするベース円部（５０）と，このベース円部（５０）の周方向両端に連なるカムローブ部（５１）とを備えており，前記センサ（３５）は前記ベース円部（５０）及びカムローブ部（５１）間の所定のリフト量を検知するように構成されることを特徴とする，非円形回転体ワークの研削装置。
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