JP2627222B2 - カム加工における制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ制御によりカムを
創作するＸ軸・Ｃ軸の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＮＣカム研削盤等によりカム等の
非真円形状のカム等の加工を行う場合のＸ軸，Ｃ軸の制
御方法は、図３に示すようにカム形状データをＮＣ装置
１０１に入力して、ＮＣ内のＸ／Ｃ軸データ演算回路１
０２にて工作物１回転当たりのリフト量から砥石１０８
の外径寸法を考慮して時間に対する主軸１０９の回転角
と砥石台１１０のＸ軸位置を同時に求めて記憶する。次
いでＸ／Ｃ軸速度データ演算回路１０３にて、Ｘ軸の速
度データとＣ軸の角速度データとを求め、更にＸ／Ｃ軸
加速度テータ演算部１０４にて、Ｘ軸とＣ軸の加速度デ
ータと角加速度データを求めて記憶する。

【０００３】このとき図４の右半分に示すように工作物
Ｗ１の回転角度を等分割にすると砥石台１１０のＸ軸移
動速度が急激に変化して、加速度が大きくなり加工誤差
が生じやすくなる。このためＸ／Ｃ軸加速度データ低減
回路１０５にて工作物Ｗ１の回転角度を砥石台１１０の
速度が急激に変化しないように、予め図４の左半分に示
すように主軸１０９の分割角度を不等分割にして加速度
が制限値を越えないようにしている。

【０００４】また分割角度の差があまり大きくなると角
速度が急激に変化して加工誤差が出やすくなるため、角
加速度にも制限値を設けてこれを越えないように、Ｘ／
Ｃ軸データ修正回路１０６にて、Ｘ／Ｃ軸の位置データ
を修正しドライブユニット１０７を介してＸ軸サーボモ
ータ１１１，Ｃ軸サーボモータ１１２を制御していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた加
速度及び角加速度を制限する方法は、例えば図５に示す
偏心カムＷ２と図６に示す角形カムＷ２とを比較する
と、角形カムＷ２の方は最大加速度，最大角速度ともに
偏心カムＷ２より小さいが、加速度の変化及び角加速度
の変化が四隅の前後で急激に発生する。このため機械に
振動が生じて制御に無理が発生したり、びびりが発生し
たりして加工誤差が生じやすくなるという問題点を有し
ている。本発明は、従来の技術の有するこのような問題
点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、例えば角形カムＷ２のような加速度の変化及び角加
速度の変化の大きい工作物に対しても形状誤差を少なく
することのできる制御方法を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるカム加工における制御方法は、Ｃ軸
用サーボモータにより工作物を所定角度回転する間にＸ
軸用サーボモータにより工具を工作物の外周面に向けて
進退させてカム形状を創作する制御方法において、前記
工作物のカム形状データからＸ軸・Ｃ軸の位置データを
求め、該位置データからＸ軸の加速度変化率及びＣ軸の
角加速度変化率を求めて予め記憶する変化率の制限値と
それぞれ比較して前記加速度変化率及び又は角加速度変
化率が前記制限値を越えたとき制限値以下になるように
前記Ｘ軸・Ｃ軸の位置テータを修正して加工データとす
るものである。

【０００７】

【作用】工作物のカム形状データからＸ軸・Ｃ軸位置デ
ータを算出し、この位置データから速度データ，角速度
データ，加速度データ，角加速度データを経てＸ軸の加
速度変化率データ及びＣ軸の角加速度変率データを算出
する。次いで算出した各変化率の絶対値と予め記憶する
変化率の制限値とを比較して、絶対値が制限値を越えた
ときのみ、変化率が制限値以下になるよう修正されたＸ
軸・Ｃ軸位置データを算出して加工データとする。

【実施例】実施例について図１，図２を参照して説明す
る。ＮＣカム研削盤において、図示しないベッド上前側
に削設されたＺ軸方向の摺動面上にテーブルが移動可能
に載置され、テーブル上に主軸台１と心押台２がＺ軸位
置変更可能に取り付けられている。主軸台１に主軸３が
回転可能に支持され、主軸３先端にチャック４が着脱可
能に嵌着されており、主軸３はＮＣ制御のＣ軸サーボモ
ータ６により回転制御される。心押台２にＺ軸方向移動
可能に心押軸５が嵌挿され、心押軸５の先端にセンタが
着脱可能に嵌着されている。

【０００９】ベッド上後側にはＸ軸方向の案内が設けら
れており、この案内上に砥石台７が移動可能に載置さ
れ、砥石台７に回転可能に支持される砥石軸８の左端に
砥石９が嵌着されている。そして砥石台７はＮＣ制御の
Ｘ軸サーボモータ１１によりボールねじ１２を介して移
動位置決めされる。

【００１０】図１のブロック線図部分は、ＮＣ装置内の
Ｘ軸およびＣ軸の制御回路を表したもので、キーボード
１３はデータ入力する部分、入出力インタフェイス１４
は入出力信号を受け渡しする部分、砥石径記憶部１５
は、入力された砥石の外径寸法を記憶する部分、リフト
データ記憶部１６は工作物Ｗのカム面のリフトデータを
記憶する部分である。Ｘ／Ｃ軸データ演算回路１７は、
砥石径を考慮してＸ軸，Ｃ軸の位置データを算出する回
路、Ｘ軸位置データ記憶部１８及びＣ軸位置データ記憶
部１９は、算出した位置データをそれぞれ記憶する部分
である。

【００１１】主軸回転記憶部２１は主軸３の回転を記憶
する部分、Ｘ／Ｃ軸速度データ演算回路２２は、主軸１
回転に要する時間を求めて、その時間とＸ軸・Ｃ軸の位
置データからＸ軸の速度データ及びＣ軸の角速度データ
を算出する回路、Ｘ軸速度データ記憶部２３、Ｃ軸速度
データ記憶部２４は算出した速度データ・角速度データ
をそれぞれ記憶する部分である。

【００１２】Ｘ／Ｃ軸加速度データ演算回路２５は、速
度データ，角速度データから演算により加速度データ，
角加速度データを求める回路、Ｘ軸加速度データ記憶部
２６，Ｃ軸角加速度データ記憶部２７は求めた加速度デ
ータ，角加速度データをそれぞれ記憶する部分である。
Ｘ／Ｃ軸加速度変化データ演算回路２８は、加速度デー
タ，角加速度データから加速度変化率データ，角加速度
変化率データを求める回路、Ｘ軸加速度変化率データ記
憶部２９，Ｃ軸角加速度変化率データ記憶部３１は求め
た加速度変化率データ，角加速度変化率データをそれぞ
れ記憶する部分である。

【００１３】Ｘ／Ｃ軸加速度変化判断部３４は、Ｘ軸加
速度変化率制限値記憶部３２，Ｃ軸角速度変化率制限値
記憶部３３にそれぞれ記憶する変化率の制限値とＸ軸速
度変化率データ記憶部２９，Ｃ軸角速度変化率データ記
憶部３１に記憶する絶対値とを比較して、絶対値が制限
値以内かどうかを判断する部分で、絶対値が制限値以下
の場合、後述のＸ／Ｃ軸加工データ演算回路３８を介し
てＸ軸位置データ記憶部１８，Ｃ軸位置データ記憶部１
９よりＸ軸及びＣ軸位置データが読み出され、これを加
工データとしてＸ軸加工データ記憶部３９，Ｃ軸加工デ
ータ記憶部４１に出力される。また絶対値が制限値を越
えた場合にＸ／Ｃ軸加速度変化データ修正回路３５に信
号を出力する。

【００１４】Ｘ／Ｃ軸加速度変化データ修正回路３５
は、加速度変化率及び角加速度変化率を低減するように
加速度変化データ及び角加速度変化データを修正する回
路。修正Ｘ軸加速度変化データ記憶部３６，修正Ｃ軸速
度変化データ記憶部３７は、修正された加速度変化デー
タ，角加速度変化データを記憶する部分である。

【００１５】Ｘ／Ｃ軸加工データ演算回路３８は、Ｘ／
Ｃ軸加速度変化判断部３４の出力信号を分別して絶対値
が制限値以下の場合には前述の如く無修正のＸ軸・Ｃ軸
位置データを呼び出してそのまま出力し、絶対値が制限
値を越えた場合には、修正された加速度変化データ、修
正された角加速度変化データを呼び出して、このデータ
によりＸ軸位置データ，Ｃ軸位置データを修正して加工
データとして出力する回路である。Ｘ軸加工データ記憶
部３９，Ｃ軸加工データ記憶部４１は、絶対値が制限値
以下の場合にはＸ軸位置データ記憶部１８，Ｃ軸位置デ
ータ記憶部１９から読み出した加工データを記憶し，ま
た絶対値が制限値を越えたときには修正された加工デー
タを記憶する部分である。加工プログラム記憶部４２
は、カム加工に必要なプログラムを記憶する部分、ドラ
イブユニット４３はＣ軸サーボモータ６，Ｘ軸サーボモ
ータ１１を駆動する電力を供給する部分である。

【００１６】続いて、本実施例の作用について図２のフ
ローチャートの順に説明する。ステップＳ１において、
砥石の外径寸法と工作物Ｗのリフトデータが入力されて
記憶され、ステップＳ２において、砥石径を考慮してＸ
軸・Ｃ軸の位置データが算出される。ステップＳ３にお
いて、主軸３の回転数が読出され、ステップＳ４におい
て、主軸３の回転数が読出され、ステップＳ４におい
て、主軸１回転に要する時間を求めて、この時間とＸ軸
・Ｃ軸の位置データからＸ軸の速度データ，Ｃ軸の角速
度データを算出して記憶する。ステップＳ５において、
求めた速度データと角速度データから加速度データ，角
加速度データを算出し、ステップＳ６において、演算に
より加速度データから加速度変化率を、また角加速度変
化データから角加速度変化率をそれぞれ算出する。

【００１７】次いでステップＳ７において、加速度及び
角加速度変化率が予め記憶する制限値より小さいかが確
認され、イエスの場合にはステップＳ８においてステッ
プＳ２で算出されたＸ・Ｃ軸位置データを読み出して加
工データとして記憶し，ステップＳ９において、加工デ
ータを加工プログラムに編入して、ドライブユニット４
３を介してＸ軸サーボモータ１１，Ｃ軸サーボモータ６
を駆動する。またステップＳ７において、ノーとなった
場合には、ステップＳ１０において、Ｘ軸加速度変化率
及びＣ軸角加速度変化率が制限値以下になるようにＸ軸
加速度変化データ及びＣ軸角加速度変化データを修正
し、ステップＳ１１において修正したＸ軸加速度変化デ
ータ及びＣ軸角加速度変化データを基にＸ・Ｃ軸加工デ
ータを修正して記憶する。そしてステップＳ９に入りこ
れを加工プログラムに編入してサーボモータをドライブ
する。尚、本実施例は、カム研削盤におけるカム面の創
成加工について述べたが、旋盤又はマシニングセンタに
よる非真円加工にも適用可能なことは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。工作物のカム形状デ
ータからＸ軸・Ｃ軸位置テータを算出し、このＸ軸位置
データからＸ軸加速度を求めて加速度変化率を算出し、
同時にＣ軸位置データからＣ軸角加速度を求めて角加速
度変化率を算出する。そして算出した各変化率の絶対値
と予め記憶する変化率の制限値と比較して、絶対値が制
限値を越えたとき、変化率が制限値以下になるよう修正
されたＸ軸・Ｃ軸位置データを算出して加工データとな
したので、Ｘ軸及びＣ軸の急激な移動変化を抑えること
ができ、振動が抑制されて制御性が向上し、工作物に表
れるびびりマークが無くなる。また機械へ与える振動の
減少で駆動系の寿命が延び、長く高精度を維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のカム研削盤の部分図を含む制御回路
のブロック線図である。

【図２】本実施例の作用説明用フローチャート図であ
る。

【図３】従来の技術のカム研削盤の部分図を含む制御回
路のブロック線図である。

【図４】従来の技術説明用のカム形状図で、右半分は回
転角を等分割、左半分と回転角を不等分割とした図であ
る。

【図５】従来の技術に引用した偏心カムの図である。

【図６】従来の技術に引用した角形カムの図である。

【符号の説明】

３ 主軸 ６ Ｃ軸サーボモータ ７ 砥石台 １１ Ｘ軸サーボモータ Ｗ 工作物

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物回転軸（以下Ｃ軸と呼ぶ）用サー
   ボモータにより工作物を所定角度回転する間に工具移動
   軸（以下Ｘ軸と呼ぶ）用サーボモータにより工具を工作
   物の外周面に向けて進退させてカム形状を創作する制御
   方法において、前記工作物のカム形状データからＸ軸・
   Ｃ軸の位置データを求め、該位置データからＸ軸の加速
   度変化率及びＣ軸の角加速度変化率を求めて予め記憶す
   る変化率の制限値とそれぞれ比較し、前記加速度変化率
   及び又は角加速度変化率が前記制限値を越えたとき制限
   値以下になるように前記Ｘ軸・Ｃ軸の位置データを修正
   して加工データとすることを特徴とするカム加工におけ
   る制御方法。