JP2004358607A - カムトップ検出方法及びカム研削盤 - Google Patents
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Abstract
【課題】カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができるカム研削盤を提供する。
【解決手段】ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたカムシャフトを回転させながら、例えば、ＣＰＵ２４は、リフト部において近接センサ２２からの距離が同じとなる箇所をその近接センサ２２からの信号に基づき第１及び第２の被検出部として検出する。そして、その第１の被検出部が検出された際の回転角度をθ１とし、第２の被検出部が検出された際の回転角度をθ２とした場合、（θ１＋θ２）／２によりカムトップの位置を算出する。
【選択図】 図１
【解決手段】ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたカムシャフトを回転させながら、例えば、ＣＰＵ２４は、リフト部において近接センサ２２からの距離が同じとなる箇所をその近接センサ２２からの信号に基づき第１及び第２の被検出部として検出する。そして、その第１の被検出部が検出された際の回転角度をθ１とし、第２の被検出部が検出された際の回転角度をθ２とした場合、（θ１＋θ２）／２によりカムトップの位置を算出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムを研削する際の基準となるカムトップを検出するカムトップ検出方法及びカム研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のカム研削盤においては、カムシャフトのリフトデータに対応して、主軸の回転角度と回転速度との関係を設定した速度制御データ及び主軸の回転角度と砥石台の送り量との関係を設定した位置決め制御データとしてのプロフィールデータが、予め数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）に記憶されている。そして、それら制御データに基づいて、カムが所定のカムプロフィールに対応した非真円形状に研削される。
【０００３】
研削されるカムとして、例えば車両用エンジンに用いられるカムの場合、その一般的な形状は、軸心を中心とする所定の円弧形状からなるベース円部と、そのベース円部の両側から延びるリフト部と、両リフト部間を結ぶカムトップとからなるいわゆる卵形の非真円形状をなしている。そして、カムを研削する際には、カムにおける基準位置を把握し、その基準位置からの回転角度に基づいて上記カムトップやリフト部等を把握し、砥石台の位置等を制御する必要がある。
【０００４】
このため、従来からカムの基準となる位置を検出するために種々の方法が提案されている。一般的な方法として、カムシャフトの表面に、位相の基準となる基準ボス、凸部、キー溝或いはノック穴等の基準部を設け、該基準部からθ度の位置がカムトップとなるようにしている。このため、近接センサ等のセンサによりこの基準部を検出することで、カムシャフトにおける回転角度の基準となる位置が把握される。
【０００５】
また、基準位置を検出する方法として、画像処理を用いた方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、カムシャフトの表面（カムの面を除く）に位相の基準となる基準凹部及びカムシャフトの種類判別用に１〜３個の凹部が設けられている。そして、カムシャフトの上方に設けられた撮像カメラによりその基準凹部が撮像され、その撮像された画像と予め設定されている基準画像とが一致した位置が基準位置とされる。また、凹部も同じく撮像され、凹部の位置及び数によってカムシャフトの種類が判別される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−４７８４３号公報（明細書の段落［００２３］、［００２４］、第１，４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにカムシャフトの表面に形成された基準部を検知して基準となる位置を検出する方法では、その基準部の位置自体に誤差がある場合、その誤差のある基準部に基づいて研削を行うことになるため、カムとして精度が低下したり、不良になったりする虞がある。また、特許文献１に開示された方法も基本的に同じであるが、さらには、高価な撮像カメラを含む画像処理システムが必要であり、加えて、撮像した画像と基準画像とを繰り返し比較する必要があるため、その処理が複雑であり、また、画像処理システムが高価であるという問題がある。
【０００８】
このため、基準部を設けずにカム自体の形状からカムの回転角度における基準位置を検出することが望ましい。また、カムシャフトの表面に凸部や凹部等の基準部が設けられていないワークもあるため、益々、カム形状からカムの回転角度における基準位置を検出する必要がある。例えば、回転角度における基準位置としてカムトップを検出する場合、変位センサや近接センサ等のセンサを用いてカムの外形から直接的にカムトップを検出することが考えられる。変位センサを用いる場合、カムを回転させながらその変位センサに最もカムが近づいた際のカムの回転角度をカムトップの位置として検出することができる。
【０００９】
しかし、カムが回転軸を中心とする所定の円弧形状からなる部分を備え、その円弧部分にカムトップが位置している場合、その円弧部分の範囲では変位センサの出力が一定になってしまう。これは、近接センサ等においても同様である。このため、カムトップを一点として正確に検出することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、その目的は、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができるカムトップ検出方法及びカム研削盤を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたワークを回転させながら、カムトップの両側に位置する前記リフト部において第１及び第２の所定位置を検出し、その第１及び第２の所定位置を検出した際の回転角度に基づいて前記カムトップの位置を検出することを要旨とする。
【００１２】
この発明によれば、カムを研削する際の基準となるカムトップを検出する際に、従来技術と異なり、基準となる基準部を設けるのではなく、カムの外形に基づいて検出する。そして、この検出には、カムトップの両側に位置するリフト部において第１及び第２の所定位置が検出された際に得られる角度データに基づいてカムトップの位置が算出される。このため、カムの形状に関わらずカムトップを一点として検出することができる。従って、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたワークを回転させる回転手段と、前記回転手段により回転される前記ワークの回転角度の基準となる位置を決定する基準位置決定手段と、前記回転手段により回転される前記カムが有するカムトップの両側に位置する前記リフト部において第１及び第２の所定位置を検出する検出手段と、前記検出手段により前記第１及び第２の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度に基づいて、前記カムトップの位置を算出する算出手段とを備えていることを要旨とする。
【００１４】
この発明によれば、カムを研削する際の基準となるカムトップを検出する際に、従来技術と異なり、基準部を設けるのではなく、カムの外形に基づいて検出される。この検出には、検出手段によりカムトップの両側に位置するリフト部において第１及び第２の所定位置が検出され、その検出の際に得られる角度データに基づいて算出手段によりカムトップの位置が算出される。このため、カムの形状に関わらずカムトップを一点として検出することができる。従って、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカム研削盤において、前記検出手段は、前記回転手段により前記ワークが一方向に回転される際に前記第１及び第２の所定位置を検出することを要旨とする。
【００１６】
この発明によれば、回転手段によってワークが一方向に回転される際に、検出手段により第１及び第２の所定位置が検出され、その検出に基づき算出手段によってカムトップの位置が算出される。これにより、請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のカム研削盤において、前記検出手段は、前記ワークが一方向に回転される際に前記第１の所定位置を検出するとともに、前記ワークがその一方向と逆の方向に回転される際に前記第２の所定位置を検出することを要旨とする。
【００１８】
この発明によれば、ワークが一方向に回転される際に検出手段により第１の所定位置が検出され、ワークがその一方向と逆の方向に回転される際に検出手段により第２の所定位置が検出される。これにより、第１及び第２の所定位置の検出に係る条件が同じとなる。従って、検出手段の検出誤差や、回転手段（例えば、モータ）の機械誤差を低減することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のカム研削盤において、前記算出手段は、前記第１の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度をθ１とし、前記第２の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度をθ２とした場合、（θ１＋θ２）／２により前記カムトップの位置を算出することを要旨とする。
【００２０】
この発明によれば、第１及び第２の所定位置が検出された際の基準位置からの回転角度θ１、θ２に基づき（θ１＋θ２）／２により第１及び第２の所定位置の中心位置がカムトップとして検出される。このため、容易な演算によりカムトップが検出される。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のカム研削盤において、前記検出手段は、前記ワークに備えられた複数のカムのうち少なくとも２つ以上のカムに対して設けられており、前記算出手段は、それらのカムにおけるカムトップの位置をそれぞれ算出するものであって、前記算出手段により算出されたカムトップのうちの１つのカムトップの位置を基準として他のカムトップの位置との位相角度差を求め、その位相角度差が予め設定された角度の設定値を超えている場合、前記基準としたカムトップの位置に角度補正を加える補正手段を備えていることを要旨とする。
【００２２】
この発明によれば、少なくとも２つ以上のカムにおいて検出手段及び算出手段によりカムトップが検出される。そして、補正手段によりその検出されたカムトップのうちのいずれか１つを基準として他のカムトップとの位相角度差が求められ、その位相角度差が予め設定されている角度の設定値を超えている場合に、その基準となるカムトップの位置に補正が加えられる。このため、位相角度差による加工誤差を少なくすることができ、加工精度を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図８を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、ワーク支持台１は基台２の一側上面に図示しない移動機構により図１の左右方向（Ｚ方向）へ移動可能に支持されている。主軸台３はワーク支持台１の上面に配設され、ワークとしてのカムシャフトＷの一端を着脱可能に支持する主軸４及びその主軸４を回転させる回転手段としてのサーボモータよりなる主軸用モータ５を備えている。また、カムシャフトＷには複数のカムＷａが軸線方向へ所定の間隔をおいて形成され、これらカムＷａの外周面が被研削面となっている。
【００２５】
ワークホルダ６はワーク支持台１の上面に配設され、前記カムシャフトＷが主軸４とワークホルダ６との間において支持される。そして、カムシャフトＷは、この支持された状態で回転手段としての主軸用モータ５の駆動に伴い正転または逆転される。主軸用モータ５には、その回転角度を検出するためのエンコーダ７が取り付けられている。
【００２６】
砥石台８は前記基台２上に支持され、サーボモータよりなる移動用モータ９によりボールスクリュー１０を介して、砥石台８がカムシャフトＷと接近又は離間する方向（Ｘ方向）へ移動される。移動用モータ９にはエンコーダ１１が取り付けられている。回転砥石１２は、砥石台８の一端に支軸１３により回転可能に支持され、砥石用モータ１４によりプーリ１５，１６及びベルト１７を介して一方向へ回転される。
【００２７】
図２に示すように、回転砥石１２により研削されるカムＷａは、カムシャフトＷの軸心を中心とした円弧形状からなるベース円部１８と、そのベース円部１８の両端から延びる略直線状のリフト部１９と、リフト部１９からさらに進み、ベース円部１８の反対側に位置するカムトップ周辺部２０とを備えている。カムトップ周辺部２０は、軸心を中心とする所定の円弧形状からなる円弧部分Ｒを備えている。
【００２８】
ワーク支持台１上には、カムシャフトＷの軸心及び回転砥石１２と対向する位置において、検出手段としての近接センサ２２が支持台２１により支持された状態で設けられている。近接センサ２２は、光、磁界等を媒介とした非接触式のセンサが用いられ、回転されるカムが所定の距離よりも近い位置にある場合にＯＮ信号を出力し、それ以外の場合にはＯＦＦ信号を出力する。本実施形態では、カムが回転される際、その所定の距離として検出される位置は、図２に示すように、リフト部における第１及び第２の所定位置としての第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の位置である。なお、近接センサ２２のＯＮ、ＯＦＦが切り替る距離は適宜変更可能であり、それに伴い検出される第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の位置もリフト部内において変更される。
【００２９】
近接センサ２２は、ＮＣ装置２３に電気的に接続されており、その検出信号（ＯＮ信号またはＯＦＦ信号）はＣＰＵ２４に入力される。ＣＰＵ２４は、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２が検出された際の角度データをカムシャフトＷを回転させる主軸用モータ５に設けられたエンコーダ７からの信号により得ることができる。
【００３０】
装置全体の動作を制御する基準位置決定手段及び算出手段としてのＮＣ装置２３は、各種演算処理を行うＣＰＵ２４、装置全体の動作を制御するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ２５及び各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ２６等を有している。ＲＡＭ２６には、所定のカムプロフィールに応じて、主軸４の回転速度を制御するための主軸速度制御データと、砥石台８のＸ方向における位置を制御するための砥石台位置制御データとが予め記憶されている。主軸速度制御データは主軸４の回転角度と回転速度との関係を、砥石台位置制御データは主軸４の回転角度と砥石台８の送り量（移動位置）との関係をそれぞれ設定したものである。また、ＲＯＭ２５には、カムシャフトＷの基準位置を検出するための基準位置検出プログラムが記憶されている。この基準位置検出プログラムについては後述する。
【００３１】
図３に示すように、ＮＣ装置２３のＣＰＵ２４は、近接センサ２２、エンコーダ７及びエンコーダ１１と電気的に接続されている。ＣＰＵ２４は、エンコーダ７から得られる検出信号に基づき主軸４の回転角度を検出するとともに、前記エンコーダ１１から得られる検出信号に基づいて回転砥石１２の移動位置を検出する。そして、これら検出された回転角度及び上記各データに基づいてＮＣ装置２３によってカムＷａの研削が行われる。
【００３２】
以下、主として図４に示すフローチャートに基づきＣＰＵ２４が基準位置検出プログラムを実行することにより行われる基準位置の検出態様について説明する。本実施形態では、両リフト部１９における第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づき基準となるカムトップを検出する。
【００３３】
まず、ＣＰＵ２４はカムシャフトＷが装着された状態（図５に示す状態）を回転角度の基準として決定し、この基準に基づきエンコーダ７により各種回転角度が検出される。
【００３４】
ステップＳ１００においてＣＰＵ２４は、主軸用モータ５を回転させて、主軸４及びワークホルダ６との間に装着されたカムシャフトＷを回転させる。このカムシャフトＷの回転の際、近接センサ２２による検出信号はＮＣ装置２３に入力される。そして、ステップＳ１０１においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２から入力される検出信号がＯＦＦからＯＮに切り替ったか否かを判断し、ＯＮになったと判断するとステップＳ１０２に移行する。
【００３５】
ステップＳ１０２においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２のＯＮ信号により第１の被検出部Ｐ１を検出する。そして、ＣＰＵ２４は、第１の被検出部Ｐ１が検出された際のカムＷａの回転角度をエンコーダ７から得られる検出信号に基づき算出する。そして、この際求められた検出角度をθ１として記憶する。この状態を図６に示す。
【００３６】
次に、ステップＳ１０３においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２の検出信号がＯＮからＯＦＦに切り替わるか否かを判断する。そして、ＯＦＦ信号により第２の被検出部Ｐ２を検出するが、この条件に該当してステップＳ１０４に移行しても、ＣＰＵ２４はカムＷａの回転方向を変えることなく、所定角度（例えば、３０°）だけ回転させる。
【００３７】
そして、ステップＳ１０５においてＣＰＵ２４は、その所定角度の回転が終了すると、主軸用モータ５を逆転させて、カムＷａを逆転させる。この状態を図７に示す。そして、ステップＳ１０６において近接センサ２２から入力される検出信号がＯＦＦからＯＮに切り替ったかを判断し、条件に該当するまでステップＳ１０６を繰り返す。そして、条件に該当した場合にステップＳ１０７に移行する。
【００３８】
そして、ステップＳ１０７においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２のＯＮ信号により第２の被検出部Ｐ２を検出する。そして、ＣＰＵ２４は、第２の被検出部Ｐ２が検出された際のカムＷａの回転角度をエンコーダ７から得られる検出信号に基づき算出する。そして、この際の角度をθ２として記憶して、ステップＳ１０８に移行する。この状態を図８に示す。
【００３９】
そして、算出するカムトップが第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の中心にあるため、ステップＳ１０８においてＣＰＵ２４は、（θ１＋θ２）／２によりカムトップの回転角度θａを算出し、それにより図８に示すようにカムトップＰａの位置を算出する。
【００４０】
その後、ＮＣ装置２３は、上記態様により算出されたカムトップＰａを基準位置に設定する。そして、検出されたカムトップＰａが研削の際の基準位置となり、カムＷａを所望のカムプロフィールの形状に研削するためにＮＣ装置２３が前記各データ等に基づいて回転砥石１２を回転及びＸ方向の進退移動を制御する。
【００４１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）近接センサ２２によりカムトップの両側に位置するリフト部１９において第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２が検出され、その検出の際のカムＷａの回転角度θ１及びθ２に基づいてカムトップＰａが算出される。このため、従来技術と異なり、基準部をカムシャフトＷに設ける必要がなく、それに伴う誤差をなくすことができ、検出精度を高めることができる。また、本実施形態のようにカムトップＰａが所定の円弧形状からなる円弧部分Ｒに位置するようなカムであっても、リフト部１９における第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づいてカムトップＰａが算出されるため、カムトップを一点として検出することができる。つまり、カムの形状に関わらず、カムトップが正確に検出される。
【００４２】
（２）カムＷａが一方向に回転されている際に、近接センサ２２によって第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２が検出されるのではなく、カムＷａが正転されている際に第１の被検出部Ｐ１が検知され、カムＷａが逆転されている際に第２の被検出部Ｐ２が検知される。このため、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２は、リフト部１９からカムトップ周辺部２０の方向へと近接センサ２２による検出が移行する際に検出される。つまり、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２を検出する条件（態様）を同じにすることができ、バックラッシュやヒステリシス等の機械的あるいは電気的な誤差を低減することができる。
【００４３】
（３）構成として、従来のカム研削盤に近接センサ２２を設けるとともに、ＮＣ装置２３の処理を変更するだけで、カムトップＰａの検出が可能となる。このため、簡易的な構成で、カムトップＰａを検出することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態について図９〜図１１を参照にして説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の近接センサ２２とは別にもう１つ近接センサが設けられている点で異なり、その他の構成については基本的に同じであるためその説明は省略する。
【００４５】
図９に示すように、４つのカムＷａ１〜Ｗａ４を備えるカムシャフトＷのうち両端のカムＷａ１及びカムＷａ４に対向する位置に２つの近接センサ２２，２７が設けられている。同図に示すように、カムシャフトＷが備えるカムＷａは、同図における左端のカムＷａ１からＷａ４まで、９０°ずつ位相がずれており、カムＷａ１とカムＷａ４との間は２７０°位相がずれている（図１１も参照）。
【００４６】
次に本実施形態に係る基準位置（カムトップ）の検出態様を図１０に示すフローチャートに基づき説明する。この実施形態では、あくまでカムシャフトＷ全体の基準となる位置はカムＷａ１のカムトップＰａ１であるが、他のカムにおいて検出されたカムトップの位置との関係上、そのカムトップＰａ１の位置データを維持したままでは好ましくない場合に、カムトップＰａ１の位置データを補正するものである。なお、ＮＣ装置２３が補正手段を構成する。
【００４７】
ステップＳ２００においてＣＰＵ２４は、カムＷａ１において検出されたカムトップＰａ１の位置を基準（原点）に設定し、カムＷａ４において同じくカムトップＰａ４を算出する。この算出態様は、カムトップＰａ１の位置が基準となる点以外は、第１の実施形態と同様であり、これにより、カムＷａ４におけるカムトップＰａ４が検出される。
【００４８】
ステップＳ２０１においてＣＰＵ２４は、カムＷａ１及びカムＷａ４において算出されたカムトップＰａ１とＰａ４との角度位置を比較する。この際、カムＷａ４で算出された角度θａ４は、上記のようにカムトップＰａ１の回転角度を基準にしているため、図１１に示すカムＷａの位相関係から、２７０°ずれた角度、つまり（θａ４−２７０°）により求まる位置Ｐａ４１がカムトップＰａ１の位置と同じになる必要がある。しかし、実際には図１１に示すように、カムトップＰａ１とカムＷａ４に基づいて算出される位置Ｐａ４１との間で位相角度差が発生することがある。
【００４９】
このため、ステップＳ２０２においてＣＰＵ２４は、その位相角度差が予め設定されている角度の設定値を超える値であるか否かについて判断する。そして、設定値以下の位相角度差であるならば、ステップＳ２０３に移行し、カムＷａ１において算出されたカムトップＰａ１の位置データをカムシャフトＷの基準位置として維持する。一方、ステップＳ２０２において、位相角度差が設定値を超えていると判断された場合、ステップＳ２０４に移行して、カムＷａ１のカムトップＰａ１の位置データに補正を加える処理を行う。
【００５０】
以下、この補正を加える処理について説明する。補正としては、上記態様により求められた位置Ｐａ４１との間の位置をカムトップとする補正が行われる。例えば、設定値が０．０５°として、θａ４が２７０．１°と算出された場合、カムトップＰａ１と位置Ｐａ４１との位相角度差は、（２７０．１°−２７０°）＝０．１°であり設定値を超えている。このため、その位相角度差による影響を少なくするために、その０．１°を２で割った角度０．０５°をカムトップＰａ１の角度に加え、カムＷａ１のカムトップＰａ１の角度位置を、０°から０．０５°だけ位置Ｐａ４１寄りに補正する。そして、この補正後のカムトップＰｔの位置がカムシャフトＷ全体の基準位置として設定され、研削が開始される。なお、この後のカム研削盤の作用については上記第１の実施形態と同様であるためその説明は省略する。
【００５１】
この実施形態によれば、上記第１の実施形態に記載の効果（１）〜（３）に加えて以下の効果を得ることができる。
（４）カムＷａ１においてカムトップＰａ１の位置が算出され、その位置を基準にしてカムＷａ４におけるカムトップＰａ４が検出される。そして、その両カムトップＰａ１，Ｐａ４の角度を考慮して算出された位相角度差が設定値を超える場合にカムトップＰａ１の位置データを補正し、新たなカムトップＰｔを基準として設定する。このため、位相角度差による加工誤差を少なくすることができ、加工精度を向上させることができる。
【００５２】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 近接センサ２２の代わりにカムＷａとの変位を検出する変位センサを用いて、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２を検知するようにしてもよい。変位センサを用いる場合、カムＷａとの間の変位が常に変位センサにより検出されるため、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２との変位に基づき閾値判定等を行うことで、近接センサ２２のＯＮ、ＯＦＦと同様に第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の検出を行うことができる。また、近接センサと異なり、変位センサの場合、ヒステリシス等による誤差がほとんどない。このため、図４のフローチャートにおけるステップＳ１０４，Ｓ１０５のように、カムＷａを途中で逆転することなく、一方向にカムを一回転させるだけで第１及び第２の被検出部を正確に検出することができる。
【００５３】
○ 前記第１の実施形態では、第１の被検出部Ｐ１が検出された後、そのままの方向に回転させて近接センサ２２の検出信号がＯＮからＯＦＦに切り替り、所定角度だけ回転された後、カムＷａが逆転されて第２の被検出部Ｐ２が検知されていた。これを、第１の被検出部Ｐ１が検知された後、すぐに逆転させて第２の被検出部Ｐ２を検出するようにしてもよい。これによっても、リフト部１９側からカムトップ周辺部２０移行する過程において近接センサ２２によって第２の被検出部Ｐ２が検出されるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
○ 前記第１の実施形態では、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の検出の条件（態様）を同じにするために、カムＷａを一方向にのみならず、逆転させていたが、一方向にのみカムＷａを回転させ、その際に第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の検出を行うようにしてもよい。これによっても、カムトップＰａの検出を行うことができる。しかし、この場合、第１の被検出部Ｐ１と第２の被検出部Ｐ２との検出条件（態様）が異なるため、その検出に機械的な誤差が生じる虞がある。このため、その機械誤差を考慮した補正係数を予め設定しておき、算出されたカムトップの角度位置にその補正係数を加えるようにすることが望ましい。
【００５５】
○ ４つのカムＷａを備えるカムシャフトＷに限らず、１つ又は４つ以外の複数のカムＷａを備えるカムシャフトであってもよい。カムＷａの数については特に限定されない。
【００５６】
○ 近接センサ２２，２７は、両端のカムＷａ１及びカムＷａ４に対して設けられていたが、両端に限らず、例えばカムＷａ１とカムＷａ３に対して近接センサ２２，２７が設けられていてもよい。また、２つ以上のカムＷａに近接センサが設けられる構成であってもよい。この場合、カムＷａ１のカムトップＰａ１を基準として、他のカムにおけるカムトップを算出し、その算出された各カムのカムトップとの位相角度差を総和して、その総和をカムの数で除算することにより、カムＷａ１におけるカムトップＰａ１を補正する。
【００５７】
○ 図２に示すような卵型のカムに限らず、燃費やエミッション向上等の要望から両リフト部を凹状にして、カム全体のカム形状がほぼひょうたん形に形成されたカム等に用いてもよい。リフト部における第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づくため、カムの形状に関わらずカムトップを正確に算出することができる。
【００５８】
○ カムトップ周辺部２０が所定の円弧形状を備え、その円弧部分にカムトップを備えるカムに限らず、カムトップが一点として存在するカムであってもよい。この場合であっても、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づきカムトップが正確に算出される。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、リフト部における第１及び第２の所定位置に基づいてカムトップを検出することで、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のカム研削盤の平面図。
【図２】カムの模式側面図。
【図３】カム研削盤の電気的な構成図。
【図４】カムトップの検出を示すフローチャート。
【図５】カムトップの検出態様を示す説明図。
【図６】同じくカムトップの検出態様を示す説明図。
【図７】同じくカムトップの検出態様を示す説明図。
【図８】同じくカムトップの検出態様を示す説明図。
【図９】カムと近接センサを示す模式平面図。
【図１０】補正の態様を示すフローチャート。
【図１１】カムの位相関係を示す模式平面図。
【符号の説明】
θ１…回転角度、θ２…回転角度、Ｐ１…第１の被検出部、Ｐ２…第２の被検出部、Ｐａ，Ｐｔ…カムトップ、Ｗ…ワークとしてのカムシャフト、Ｗａ…カム、５…回転手段としての主軸用モータ、１８…ベース円部、１９…リフト部、２２，２７…検出手段としての近接センサ、２３…基準位置決定手段、算出手段及び補正手段としてのＮＣ装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムを研削する際の基準となるカムトップを検出するカムトップ検出方法及びカム研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のカム研削盤においては、カムシャフトのリフトデータに対応して、主軸の回転角度と回転速度との関係を設定した速度制御データ及び主軸の回転角度と砥石台の送り量との関係を設定した位置決め制御データとしてのプロフィールデータが、予め数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）に記憶されている。そして、それら制御データに基づいて、カムが所定のカムプロフィールに対応した非真円形状に研削される。
【０００３】
研削されるカムとして、例えば車両用エンジンに用いられるカムの場合、その一般的な形状は、軸心を中心とする所定の円弧形状からなるベース円部と、そのベース円部の両側から延びるリフト部と、両リフト部間を結ぶカムトップとからなるいわゆる卵形の非真円形状をなしている。そして、カムを研削する際には、カムにおける基準位置を把握し、その基準位置からの回転角度に基づいて上記カムトップやリフト部等を把握し、砥石台の位置等を制御する必要がある。
【０００４】
このため、従来からカムの基準となる位置を検出するために種々の方法が提案されている。一般的な方法として、カムシャフトの表面に、位相の基準となる基準ボス、凸部、キー溝或いはノック穴等の基準部を設け、該基準部からθ度の位置がカムトップとなるようにしている。このため、近接センサ等のセンサによりこの基準部を検出することで、カムシャフトにおける回転角度の基準となる位置が把握される。
【０００５】
また、基準位置を検出する方法として、画像処理を用いた方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、カムシャフトの表面（カムの面を除く）に位相の基準となる基準凹部及びカムシャフトの種類判別用に１〜３個の凹部が設けられている。そして、カムシャフトの上方に設けられた撮像カメラによりその基準凹部が撮像され、その撮像された画像と予め設定されている基準画像とが一致した位置が基準位置とされる。また、凹部も同じく撮像され、凹部の位置及び数によってカムシャフトの種類が判別される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−４７８４３号公報（明細書の段落［００２３］、［００２４］、第１，４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにカムシャフトの表面に形成された基準部を検知して基準となる位置を検出する方法では、その基準部の位置自体に誤差がある場合、その誤差のある基準部に基づいて研削を行うことになるため、カムとして精度が低下したり、不良になったりする虞がある。また、特許文献１に開示された方法も基本的に同じであるが、さらには、高価な撮像カメラを含む画像処理システムが必要であり、加えて、撮像した画像と基準画像とを繰り返し比較する必要があるため、その処理が複雑であり、また、画像処理システムが高価であるという問題がある。
【０００８】
このため、基準部を設けずにカム自体の形状からカムの回転角度における基準位置を検出することが望ましい。また、カムシャフトの表面に凸部や凹部等の基準部が設けられていないワークもあるため、益々、カム形状からカムの回転角度における基準位置を検出する必要がある。例えば、回転角度における基準位置としてカムトップを検出する場合、変位センサや近接センサ等のセンサを用いてカムの外形から直接的にカムトップを検出することが考えられる。変位センサを用いる場合、カムを回転させながらその変位センサに最もカムが近づいた際のカムの回転角度をカムトップの位置として検出することができる。
【０００９】
しかし、カムが回転軸を中心とする所定の円弧形状からなる部分を備え、その円弧部分にカムトップが位置している場合、その円弧部分の範囲では変位センサの出力が一定になってしまう。これは、近接センサ等においても同様である。このため、カムトップを一点として正確に検出することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、その目的は、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができるカムトップ検出方法及びカム研削盤を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたワークを回転させながら、カムトップの両側に位置する前記リフト部において第１及び第２の所定位置を検出し、その第１及び第２の所定位置を検出した際の回転角度に基づいて前記カムトップの位置を検出することを要旨とする。
【００１２】
この発明によれば、カムを研削する際の基準となるカムトップを検出する際に、従来技術と異なり、基準となる基準部を設けるのではなく、カムの外形に基づいて検出する。そして、この検出には、カムトップの両側に位置するリフト部において第１及び第２の所定位置が検出された際に得られる角度データに基づいてカムトップの位置が算出される。このため、カムの形状に関わらずカムトップを一点として検出することができる。従って、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたワークを回転させる回転手段と、前記回転手段により回転される前記ワークの回転角度の基準となる位置を決定する基準位置決定手段と、前記回転手段により回転される前記カムが有するカムトップの両側に位置する前記リフト部において第１及び第２の所定位置を検出する検出手段と、前記検出手段により前記第１及び第２の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度に基づいて、前記カムトップの位置を算出する算出手段とを備えていることを要旨とする。
【００１４】
この発明によれば、カムを研削する際の基準となるカムトップを検出する際に、従来技術と異なり、基準部を設けるのではなく、カムの外形に基づいて検出される。この検出には、検出手段によりカムトップの両側に位置するリフト部において第１及び第２の所定位置が検出され、その検出の際に得られる角度データに基づいて算出手段によりカムトップの位置が算出される。このため、カムの形状に関わらずカムトップを一点として検出することができる。従って、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカム研削盤において、前記検出手段は、前記回転手段により前記ワークが一方向に回転される際に前記第１及び第２の所定位置を検出することを要旨とする。
【００１６】
この発明によれば、回転手段によってワークが一方向に回転される際に、検出手段により第１及び第２の所定位置が検出され、その検出に基づき算出手段によってカムトップの位置が算出される。これにより、請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のカム研削盤において、前記検出手段は、前記ワークが一方向に回転される際に前記第１の所定位置を検出するとともに、前記ワークがその一方向と逆の方向に回転される際に前記第２の所定位置を検出することを要旨とする。
【００１８】
この発明によれば、ワークが一方向に回転される際に検出手段により第１の所定位置が検出され、ワークがその一方向と逆の方向に回転される際に検出手段により第２の所定位置が検出される。これにより、第１及び第２の所定位置の検出に係る条件が同じとなる。従って、検出手段の検出誤差や、回転手段（例えば、モータ）の機械誤差を低減することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のカム研削盤において、前記算出手段は、前記第１の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度をθ１とし、前記第２の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度をθ２とした場合、（θ１＋θ２）／２により前記カムトップの位置を算出することを要旨とする。
【００２０】
この発明によれば、第１及び第２の所定位置が検出された際の基準位置からの回転角度θ１、θ２に基づき（θ１＋θ２）／２により第１及び第２の所定位置の中心位置がカムトップとして検出される。このため、容易な演算によりカムトップが検出される。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のカム研削盤において、前記検出手段は、前記ワークに備えられた複数のカムのうち少なくとも２つ以上のカムに対して設けられており、前記算出手段は、それらのカムにおけるカムトップの位置をそれぞれ算出するものであって、前記算出手段により算出されたカムトップのうちの１つのカムトップの位置を基準として他のカムトップの位置との位相角度差を求め、その位相角度差が予め設定された角度の設定値を超えている場合、前記基準としたカムトップの位置に角度補正を加える補正手段を備えていることを要旨とする。
【００２２】
この発明によれば、少なくとも２つ以上のカムにおいて検出手段及び算出手段によりカムトップが検出される。そして、補正手段によりその検出されたカムトップのうちのいずれか１つを基準として他のカムトップとの位相角度差が求められ、その位相角度差が予め設定されている角度の設定値を超えている場合に、その基準となるカムトップの位置に補正が加えられる。このため、位相角度差による加工誤差を少なくすることができ、加工精度を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図８を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、ワーク支持台１は基台２の一側上面に図示しない移動機構により図１の左右方向（Ｚ方向）へ移動可能に支持されている。主軸台３はワーク支持台１の上面に配設され、ワークとしてのカムシャフトＷの一端を着脱可能に支持する主軸４及びその主軸４を回転させる回転手段としてのサーボモータよりなる主軸用モータ５を備えている。また、カムシャフトＷには複数のカムＷａが軸線方向へ所定の間隔をおいて形成され、これらカムＷａの外周面が被研削面となっている。
【００２５】
ワークホルダ６はワーク支持台１の上面に配設され、前記カムシャフトＷが主軸４とワークホルダ６との間において支持される。そして、カムシャフトＷは、この支持された状態で回転手段としての主軸用モータ５の駆動に伴い正転または逆転される。主軸用モータ５には、その回転角度を検出するためのエンコーダ７が取り付けられている。
【００２６】
砥石台８は前記基台２上に支持され、サーボモータよりなる移動用モータ９によりボールスクリュー１０を介して、砥石台８がカムシャフトＷと接近又は離間する方向（Ｘ方向）へ移動される。移動用モータ９にはエンコーダ１１が取り付けられている。回転砥石１２は、砥石台８の一端に支軸１３により回転可能に支持され、砥石用モータ１４によりプーリ１５，１６及びベルト１７を介して一方向へ回転される。
【００２７】
図２に示すように、回転砥石１２により研削されるカムＷａは、カムシャフトＷの軸心を中心とした円弧形状からなるベース円部１８と、そのベース円部１８の両端から延びる略直線状のリフト部１９と、リフト部１９からさらに進み、ベース円部１８の反対側に位置するカムトップ周辺部２０とを備えている。カムトップ周辺部２０は、軸心を中心とする所定の円弧形状からなる円弧部分Ｒを備えている。
【００２８】
ワーク支持台１上には、カムシャフトＷの軸心及び回転砥石１２と対向する位置において、検出手段としての近接センサ２２が支持台２１により支持された状態で設けられている。近接センサ２２は、光、磁界等を媒介とした非接触式のセンサが用いられ、回転されるカムが所定の距離よりも近い位置にある場合にＯＮ信号を出力し、それ以外の場合にはＯＦＦ信号を出力する。本実施形態では、カムが回転される際、その所定の距離として検出される位置は、図２に示すように、リフト部における第１及び第２の所定位置としての第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の位置である。なお、近接センサ２２のＯＮ、ＯＦＦが切り替る距離は適宜変更可能であり、それに伴い検出される第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の位置もリフト部内において変更される。
【００２９】
近接センサ２２は、ＮＣ装置２３に電気的に接続されており、その検出信号（ＯＮ信号またはＯＦＦ信号）はＣＰＵ２４に入力される。ＣＰＵ２４は、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２が検出された際の角度データをカムシャフトＷを回転させる主軸用モータ５に設けられたエンコーダ７からの信号により得ることができる。
【００３０】
装置全体の動作を制御する基準位置決定手段及び算出手段としてのＮＣ装置２３は、各種演算処理を行うＣＰＵ２４、装置全体の動作を制御するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ２５及び各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ２６等を有している。ＲＡＭ２６には、所定のカムプロフィールに応じて、主軸４の回転速度を制御するための主軸速度制御データと、砥石台８のＸ方向における位置を制御するための砥石台位置制御データとが予め記憶されている。主軸速度制御データは主軸４の回転角度と回転速度との関係を、砥石台位置制御データは主軸４の回転角度と砥石台８の送り量（移動位置）との関係をそれぞれ設定したものである。また、ＲＯＭ２５には、カムシャフトＷの基準位置を検出するための基準位置検出プログラムが記憶されている。この基準位置検出プログラムについては後述する。
【００３１】
図３に示すように、ＮＣ装置２３のＣＰＵ２４は、近接センサ２２、エンコーダ７及びエンコーダ１１と電気的に接続されている。ＣＰＵ２４は、エンコーダ７から得られる検出信号に基づき主軸４の回転角度を検出するとともに、前記エンコーダ１１から得られる検出信号に基づいて回転砥石１２の移動位置を検出する。そして、これら検出された回転角度及び上記各データに基づいてＮＣ装置２３によってカムＷａの研削が行われる。
【００３２】
以下、主として図４に示すフローチャートに基づきＣＰＵ２４が基準位置検出プログラムを実行することにより行われる基準位置の検出態様について説明する。本実施形態では、両リフト部１９における第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づき基準となるカムトップを検出する。
【００３３】
まず、ＣＰＵ２４はカムシャフトＷが装着された状態（図５に示す状態）を回転角度の基準として決定し、この基準に基づきエンコーダ７により各種回転角度が検出される。
【００３４】
ステップＳ１００においてＣＰＵ２４は、主軸用モータ５を回転させて、主軸４及びワークホルダ６との間に装着されたカムシャフトＷを回転させる。このカムシャフトＷの回転の際、近接センサ２２による検出信号はＮＣ装置２３に入力される。そして、ステップＳ１０１においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２から入力される検出信号がＯＦＦからＯＮに切り替ったか否かを判断し、ＯＮになったと判断するとステップＳ１０２に移行する。
【００３５】
ステップＳ１０２においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２のＯＮ信号により第１の被検出部Ｐ１を検出する。そして、ＣＰＵ２４は、第１の被検出部Ｐ１が検出された際のカムＷａの回転角度をエンコーダ７から得られる検出信号に基づき算出する。そして、この際求められた検出角度をθ１として記憶する。この状態を図６に示す。
【００３６】
次に、ステップＳ１０３においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２の検出信号がＯＮからＯＦＦに切り替わるか否かを判断する。そして、ＯＦＦ信号により第２の被検出部Ｐ２を検出するが、この条件に該当してステップＳ１０４に移行しても、ＣＰＵ２４はカムＷａの回転方向を変えることなく、所定角度（例えば、３０°）だけ回転させる。
【００３７】
そして、ステップＳ１０５においてＣＰＵ２４は、その所定角度の回転が終了すると、主軸用モータ５を逆転させて、カムＷａを逆転させる。この状態を図７に示す。そして、ステップＳ１０６において近接センサ２２から入力される検出信号がＯＦＦからＯＮに切り替ったかを判断し、条件に該当するまでステップＳ１０６を繰り返す。そして、条件に該当した場合にステップＳ１０７に移行する。
【００３８】
そして、ステップＳ１０７においてＣＰＵ２４は、近接センサ２２のＯＮ信号により第２の被検出部Ｐ２を検出する。そして、ＣＰＵ２４は、第２の被検出部Ｐ２が検出された際のカムＷａの回転角度をエンコーダ７から得られる検出信号に基づき算出する。そして、この際の角度をθ２として記憶して、ステップＳ１０８に移行する。この状態を図８に示す。
【００３９】
そして、算出するカムトップが第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の中心にあるため、ステップＳ１０８においてＣＰＵ２４は、（θ１＋θ２）／２によりカムトップの回転角度θａを算出し、それにより図８に示すようにカムトップＰａの位置を算出する。
【００４０】
その後、ＮＣ装置２３は、上記態様により算出されたカムトップＰａを基準位置に設定する。そして、検出されたカムトップＰａが研削の際の基準位置となり、カムＷａを所望のカムプロフィールの形状に研削するためにＮＣ装置２３が前記各データ等に基づいて回転砥石１２を回転及びＸ方向の進退移動を制御する。
【００４１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）近接センサ２２によりカムトップの両側に位置するリフト部１９において第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２が検出され、その検出の際のカムＷａの回転角度θ１及びθ２に基づいてカムトップＰａが算出される。このため、従来技術と異なり、基準部をカムシャフトＷに設ける必要がなく、それに伴う誤差をなくすことができ、検出精度を高めることができる。また、本実施形態のようにカムトップＰａが所定の円弧形状からなる円弧部分Ｒに位置するようなカムであっても、リフト部１９における第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づいてカムトップＰａが算出されるため、カムトップを一点として検出することができる。つまり、カムの形状に関わらず、カムトップが正確に検出される。
【００４２】
（２）カムＷａが一方向に回転されている際に、近接センサ２２によって第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２が検出されるのではなく、カムＷａが正転されている際に第１の被検出部Ｐ１が検知され、カムＷａが逆転されている際に第２の被検出部Ｐ２が検知される。このため、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２は、リフト部１９からカムトップ周辺部２０の方向へと近接センサ２２による検出が移行する際に検出される。つまり、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２を検出する条件（態様）を同じにすることができ、バックラッシュやヒステリシス等の機械的あるいは電気的な誤差を低減することができる。
【００４３】
（３）構成として、従来のカム研削盤に近接センサ２２を設けるとともに、ＮＣ装置２３の処理を変更するだけで、カムトップＰａの検出が可能となる。このため、簡易的な構成で、カムトップＰａを検出することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態について図９〜図１１を参照にして説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の近接センサ２２とは別にもう１つ近接センサが設けられている点で異なり、その他の構成については基本的に同じであるためその説明は省略する。
【００４５】
図９に示すように、４つのカムＷａ１〜Ｗａ４を備えるカムシャフトＷのうち両端のカムＷａ１及びカムＷａ４に対向する位置に２つの近接センサ２２，２７が設けられている。同図に示すように、カムシャフトＷが備えるカムＷａは、同図における左端のカムＷａ１からＷａ４まで、９０°ずつ位相がずれており、カムＷａ１とカムＷａ４との間は２７０°位相がずれている（図１１も参照）。
【００４６】
次に本実施形態に係る基準位置（カムトップ）の検出態様を図１０に示すフローチャートに基づき説明する。この実施形態では、あくまでカムシャフトＷ全体の基準となる位置はカムＷａ１のカムトップＰａ１であるが、他のカムにおいて検出されたカムトップの位置との関係上、そのカムトップＰａ１の位置データを維持したままでは好ましくない場合に、カムトップＰａ１の位置データを補正するものである。なお、ＮＣ装置２３が補正手段を構成する。
【００４７】
ステップＳ２００においてＣＰＵ２４は、カムＷａ１において検出されたカムトップＰａ１の位置を基準（原点）に設定し、カムＷａ４において同じくカムトップＰａ４を算出する。この算出態様は、カムトップＰａ１の位置が基準となる点以外は、第１の実施形態と同様であり、これにより、カムＷａ４におけるカムトップＰａ４が検出される。
【００４８】
ステップＳ２０１においてＣＰＵ２４は、カムＷａ１及びカムＷａ４において算出されたカムトップＰａ１とＰａ４との角度位置を比較する。この際、カムＷａ４で算出された角度θａ４は、上記のようにカムトップＰａ１の回転角度を基準にしているため、図１１に示すカムＷａの位相関係から、２７０°ずれた角度、つまり（θａ４−２７０°）により求まる位置Ｐａ４１がカムトップＰａ１の位置と同じになる必要がある。しかし、実際には図１１に示すように、カムトップＰａ１とカムＷａ４に基づいて算出される位置Ｐａ４１との間で位相角度差が発生することがある。
【００４９】
このため、ステップＳ２０２においてＣＰＵ２４は、その位相角度差が予め設定されている角度の設定値を超える値であるか否かについて判断する。そして、設定値以下の位相角度差であるならば、ステップＳ２０３に移行し、カムＷａ１において算出されたカムトップＰａ１の位置データをカムシャフトＷの基準位置として維持する。一方、ステップＳ２０２において、位相角度差が設定値を超えていると判断された場合、ステップＳ２０４に移行して、カムＷａ１のカムトップＰａ１の位置データに補正を加える処理を行う。
【００５０】
以下、この補正を加える処理について説明する。補正としては、上記態様により求められた位置Ｐａ４１との間の位置をカムトップとする補正が行われる。例えば、設定値が０．０５°として、θａ４が２７０．１°と算出された場合、カムトップＰａ１と位置Ｐａ４１との位相角度差は、（２７０．１°−２７０°）＝０．１°であり設定値を超えている。このため、その位相角度差による影響を少なくするために、その０．１°を２で割った角度０．０５°をカムトップＰａ１の角度に加え、カムＷａ１のカムトップＰａ１の角度位置を、０°から０．０５°だけ位置Ｐａ４１寄りに補正する。そして、この補正後のカムトップＰｔの位置がカムシャフトＷ全体の基準位置として設定され、研削が開始される。なお、この後のカム研削盤の作用については上記第１の実施形態と同様であるためその説明は省略する。
【００５１】
この実施形態によれば、上記第１の実施形態に記載の効果（１）〜（３）に加えて以下の効果を得ることができる。
（４）カムＷａ１においてカムトップＰａ１の位置が算出され、その位置を基準にしてカムＷａ４におけるカムトップＰａ４が検出される。そして、その両カムトップＰａ１，Ｐａ４の角度を考慮して算出された位相角度差が設定値を超える場合にカムトップＰａ１の位置データを補正し、新たなカムトップＰｔを基準として設定する。このため、位相角度差による加工誤差を少なくすることができ、加工精度を向上させることができる。
【００５２】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 近接センサ２２の代わりにカムＷａとの変位を検出する変位センサを用いて、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２を検知するようにしてもよい。変位センサを用いる場合、カムＷａとの間の変位が常に変位センサにより検出されるため、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２との変位に基づき閾値判定等を行うことで、近接センサ２２のＯＮ、ＯＦＦと同様に第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の検出を行うことができる。また、近接センサと異なり、変位センサの場合、ヒステリシス等による誤差がほとんどない。このため、図４のフローチャートにおけるステップＳ１０４，Ｓ１０５のように、カムＷａを途中で逆転することなく、一方向にカムを一回転させるだけで第１及び第２の被検出部を正確に検出することができる。
【００５３】
○ 前記第１の実施形態では、第１の被検出部Ｐ１が検出された後、そのままの方向に回転させて近接センサ２２の検出信号がＯＮからＯＦＦに切り替り、所定角度だけ回転された後、カムＷａが逆転されて第２の被検出部Ｐ２が検知されていた。これを、第１の被検出部Ｐ１が検知された後、すぐに逆転させて第２の被検出部Ｐ２を検出するようにしてもよい。これによっても、リフト部１９側からカムトップ周辺部２０移行する過程において近接センサ２２によって第２の被検出部Ｐ２が検出されるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
○ 前記第１の実施形態では、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の検出の条件（態様）を同じにするために、カムＷａを一方向にのみならず、逆転させていたが、一方向にのみカムＷａを回転させ、その際に第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２の検出を行うようにしてもよい。これによっても、カムトップＰａの検出を行うことができる。しかし、この場合、第１の被検出部Ｐ１と第２の被検出部Ｐ２との検出条件（態様）が異なるため、その検出に機械的な誤差が生じる虞がある。このため、その機械誤差を考慮した補正係数を予め設定しておき、算出されたカムトップの角度位置にその補正係数を加えるようにすることが望ましい。
【００５５】
○ ４つのカムＷａを備えるカムシャフトＷに限らず、１つ又は４つ以外の複数のカムＷａを備えるカムシャフトであってもよい。カムＷａの数については特に限定されない。
【００５６】
○ 近接センサ２２，２７は、両端のカムＷａ１及びカムＷａ４に対して設けられていたが、両端に限らず、例えばカムＷａ１とカムＷａ３に対して近接センサ２２，２７が設けられていてもよい。また、２つ以上のカムＷａに近接センサが設けられる構成であってもよい。この場合、カムＷａ１のカムトップＰａ１を基準として、他のカムにおけるカムトップを算出し、その算出された各カムのカムトップとの位相角度差を総和して、その総和をカムの数で除算することにより、カムＷａ１におけるカムトップＰａ１を補正する。
【００５７】
○ 図２に示すような卵型のカムに限らず、燃費やエミッション向上等の要望から両リフト部を凹状にして、カム全体のカム形状がほぼひょうたん形に形成されたカム等に用いてもよい。リフト部における第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づくため、カムの形状に関わらずカムトップを正確に算出することができる。
【００５８】
○ カムトップ周辺部２０が所定の円弧形状を備え、その円弧部分にカムトップを備えるカムに限らず、カムトップが一点として存在するカムであってもよい。この場合であっても、第１及び第２の被検出部Ｐ１，Ｐ２に基づきカムトップが正確に算出される。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、リフト部における第１及び第２の所定位置に基づいてカムトップを検出することで、カムを研削する際の基準となるカムトップの検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のカム研削盤の平面図。
【図２】カムの模式側面図。
【図３】カム研削盤の電気的な構成図。
【図４】カムトップの検出を示すフローチャート。
【図５】カムトップの検出態様を示す説明図。
【図６】同じくカムトップの検出態様を示す説明図。
【図７】同じくカムトップの検出態様を示す説明図。
【図８】同じくカムトップの検出態様を示す説明図。
【図９】カムと近接センサを示す模式平面図。
【図１０】補正の態様を示すフローチャート。
【図１１】カムの位相関係を示す模式平面図。
【符号の説明】
θ１…回転角度、θ２…回転角度、Ｐ１…第１の被検出部、Ｐ２…第２の被検出部、Ｐａ，Ｐｔ…カムトップ、Ｗ…ワークとしてのカムシャフト、Ｗａ…カム、５…回転手段としての主軸用モータ、１８…ベース円部、１９…リフト部、２２，２７…検出手段としての近接センサ、２３…基準位置決定手段、算出手段及び補正手段としてのＮＣ装置。
Claims (6)
- ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたワークを回転させながら、カムトップの両側に位置する前記リフト部において第１及び第２の所定位置を検出し、その第１及び第２の所定位置を検出した際の回転角度に基づいて前記カムトップの位置を検出することを特徴とするカムトップ検出方法。
- ベース円部及びリフト部を有する非真円形状のカムを備えたワークを回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転される前記ワークの回転角度の基準となる位置を決定する基準位置決定手段と、
前記回転手段により回転される前記カムが有するカムトップの両側に位置する前記リフト部において第１及び第２の所定位置を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記第１及び第２の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度に基づいて、前記カムトップの位置を算出する算出手段とを備えていることを特徴とするカム研削盤。 - 前記検出手段は、前記回転手段により前記ワークが一方向に回転される際に前記第１及び第２の所定位置を検出することを特徴とする請求項２に記載のカム研削盤。
- 前記検出手段は、前記ワークが一方向に回転される際に前記第１の所定位置を検出するとともに、前記ワークがその一方向と逆の方向に回転される際に前記第２の所定位置を検出することを特徴とする請求項２に記載のカム研削盤。
- 前記算出手段は、前記第１の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度をθ１とし、前記第２の所定位置が検出された際の前記基準位置からの回転角度をθ２とした場合、（θ１＋θ２）／２により前記カムトップの位置を算出することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のカム研削盤。
- 前記検出手段は、前記ワークに備えられた複数のカムのうち少なくとも２つ以上のカムに対して設けられており、前記算出手段は、それらのカムにおけるカムトップの位置をそれぞれ算出するものであって、
前記算出手段により算出されたカムトップのうちの１つのカムトップの位置を基準として他のカムトップの位置との位相角度差を求め、その位相角度差が予め設定された角度の設定値を超えている場合、前記基準としたカムトップの位置に角度補正を加える補正手段を備えていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のカム研削盤。
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|---|---|---|---|
| JP2003159886A JP2004358607A (ja) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | カムトップ検出方法及びカム研削盤 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JP2004358607A true JP2004358607A (ja) | 2004-12-24 |
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ID=34052830
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| Country | Link |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009285742A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Koganei Seiki Seisakusho:Kk | ピストン加工装置及びピストン加工方法 |
| US8500514B2 (en) | 2010-12-08 | 2013-08-06 | Koganei Seiki Co., Ltd. | Apparatus and method for processing piston |
| JP2014008548A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Komatsu Ntc Ltd | 軸状のワークの加工装置 |
| CN105500205A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-04-20 | 江西杰克机床有限公司 | 一种凸轮轴自动找正纠偏定位的装置 |
| CN108032159A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-15 | 黄山市雅龙智能科技有限公司 | 一种改进型的自动抛光设备 |
-
2003
- 2003-06-04 JP JP2003159886A patent/JP2004358607A/ja active Pending
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