JP3155676B2 - 非真円体の研削装置及び研削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物を装着した主
軸を所定の回転速度カーブに基づいて回転させながら、
被加工物の外周面を所定のプロフィールデータに対応し
た非真円形状に研削加工する非真円体の研削装置及び研
削方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被加工物を装着した主軸を回
転させながら、その主軸と直交する方向へ回転砥石を相
対移動させて、被加工物の外周を非真円形状に研削する
装置として、例えば車両用エンジンにおけるカムを研削
するためのカム研削盤が知られている。

【０００３】この種のカム研削盤においては、主軸の回
転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定したプロフ
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、そのプロフィールデ
ータに基づいて、ＮＣ装置により主軸の回転角度に応じ
て回転砥石の移動位置が制御されることにより、被加工
物がプロフィールデータに対応した非真円形状に研削さ
れて、非真円体としてのカムが形成される。

【０００４】上記のようなカム研削盤においては、カム
が非真円形状であるため、主軸を単に一定速度で回転さ
せると、回転砥石に対する被加工物の接触位置、言い換
えれば回転砥石による被加工物の研削点の移動速度が、
主軸の回転角度に応じて変化する。すると、被加工物の
外周面を常に一定の条件で研削することができなくな
り、その外周面の研削状態が均一にならなくなる。加え
て、カムの基礎円部分から突出した部分の研削に際して
は、前記プロフィールデータに基づいて回転砥石を大き
く進退移動させる必要がある。この場合、主軸の回転速
度が速いと、砥石台を含めた重量物と同時に回転砥石を
急速に進退移動させることが困難になって、砥石の追従
性が悪化し、加工精度が低下する。

【０００５】そのため、この種のカム研削盤において
は、研削時において、主軸を単に一定速度で回転させる
ことなく、主軸の回転角度に応じてその回転速度を変更
制御するようにしている。尚、前記ＮＣ装置には、主軸
の回転角度と回転速度との関係を設定した回転速度カー
ブデータが予め記憶されており、ＮＣ装置はその回転速
度カーブデータに基づき、主軸の回転角度に応じてその
回転速度を制御している。これにより、被加工物の研削
点の移動速度を極力一定に保持できるとともに、砥石を
確実に追従移動させることができ、被加工物の外周面を
均一な研削状態で高精度に研削することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記主軸回
転速度カーブの作成に際しては、研削点の移動速度が極
力一定になるようにし、且つ主軸の回転速度及び加速度
や砥石の移動速度及び加速度が、主軸を回転させるため
の主軸用モータや砥石を移動させるための移動用モータ
の能力を越えないようにする等、各種の条件を考慮する
必要がある。加えて、加工時間の短縮化を図るために
は、主軸回転速度を速くすることが有効であるが、その
ためには、前記主軸及び砥石の速度や加速度が、主軸用
及び移動用モータがその能力を最大限に発揮できる値に
なるような主軸回転速度カーブを作成する必要がある。

【０００７】しかしながら、従来では、その主軸回転速
度カーブを、上記した各種の条件が全て満たされるよう
に、作業者が経験に基づいて修正等を加えながら作成し
ていたため、その作成が非常に煩雑で大変な作業となっ
ていた。

【０００８】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、最適な主軸回転速度カ
ーブのデータを自動的に容易に作成することができ、そ
の主軸回転速度カーブに基づいて被加工物を高精度かつ
短時間で研削することが可能な非真円体の研削装置及び
研削方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の非真円体の研削装置の発明では、被加
工物を装着した主軸を回転させる回転手段と、被加工物
の外周面を研削する砥石を前記主軸に対して交差する方
向へ相対移動させる移動手段とを備え、主軸を回転させ
ながら、主軸の回転割出角度と砥石の移動位置との関係
を設定したプロフィールデータに基づき移動手段を制御
して、被加工物を前記プロフィールデータに対応した非
真円形状に研削する非真円体の研削装置において、前記
砥石の一定回転による被加工物の研削点の移動速度を所
定値に設定する移動速度設定手段と、前記移動速度が所
定値に保持されるように主軸を回転させた場合における
主軸の回転割出角度との関係を表す主軸回転速度カーブ
を算出する算出手段と、前記主軸回転速度カーブに基づ
く主軸回転加速度が小さくなるように、前記主軸回転速
度カーブをフィルタリングするフィルタ手段と、前記算
出手段は、主軸回転速度カーブに基づき主軸を回転させ
た場合における主軸回転加速度カーブ、砥石移動速度カ
ーブ及び砥石移動加速度カーブを算出することと、前記
主軸回転速度カーブ、主軸回転加速度カーブ、砥石移動
速度カーブ及び砥石移動加速度カーブにおける各最大値
が、それぞれに対し予め設定された設定値以下になるよ
うに、前記フィルタ手段のフィルタ次数を設定する次数
設定手段と、前記設定されたフィルタ次数でフィルタリ
ングされた主軸回転速度カーブを、前記回転手段を制御
するための最終的な主軸回転速度カーブとして設定する
主軸回転速度カーブ設定手段とを設けたものである。

【００１０】請求項２の発明では、請求項１に記載の研
削装置において、前記各カーブに対するそれぞれの設定
値は、回転手段や移動手段の能力及び回転手段や移動手
段に対する負荷等の条件に基づき、それらの能力を最大
限に発揮できる最大許容値である。

【００１１】請求項３の発明では、請求項１又は２に記
載の研削装置において、前記算出手段は、最終的な主軸
回転速度カーブに基づき主軸を回転させた場合における
研削点の移動速度を算出し、前記移動速度設定手段は、
その算出された移動速度が予め設定された許容範囲外で
ある場合には、研削点の移動速度を前回の設定値よりも
遅い値に再設定するものである。

【００１２】請求項４の発明では、請求項１〜３の何れ
かに記載の研削装置において、前記次数設定手段は、各
カーブにおける最大値が設定値以下になるまで、フィル
タ次数を所定値ずつ順次高次に変更しながら設定するも
のである。

【００１３】請求項５の発明では、請求項４に記載の研
削装置において、前記移動速度設定手段は、前記次数設
定手段によるフィルタ次数の変更に先立って、現在の砥
石移動加速度カーブにおける最大値が前回のフィルタリ
ング時に算出された砥石移動加速度カーブにおける最大
値より大きい場合には、研削点の移動速度を前回の設定
値よりも遅い値に再設定するものである。

【００１４】請求項６の発明では、請求項１〜５の何れ
かに記載の研削装置において、前記移動速度設定手段
は、前記次数設定手段により設定されたフィルタ次数が
予め設定された最大許容値を越えた場合には、研削点の
移動速度を前回の設定値よりも遅い値に再設定するもの
である。

【００１５】請求項７の非真円体の研削方法の発明で
は、被加工物を装着した主軸を回転させながら、被加工
物の外周面を研削する砥石を、前記主軸の回転割出角度
と砥石の移動位置との関係を設定したプロフィールデー
タに基づき主軸に対して交差する方向へ相対移動させ
て、被加工物を前記プロフィールデータに対応した非真
円形状に研削する非真円体の研削方法において、前記砥
石の一定回転による被加工物の研削点の移動速度を所定
値に設定し、その移動速度が所定値に保持されるように
主軸を回転させた場合における主軸の回転割出角度との
関係を表す主軸回転速度カーブを算出し、その主軸回転
速度カーブに基づく主軸回転加速度が小さくなるよう
に、前記主軸回転速度カーブをフィルタリングするとと
もに、そのフィルタリングされた主軸回転速度カーブに
基づき主軸を回転させた場合における主軸回転加速度カ
ーブ、砥石移動速度カーブ及び砥石移動加速度カーブを
算出し、それら各カーブにおける最大値が、それぞれに
対し予め設定された設定値以下になるように、前記フィ
ルタリング時におけるフィルタ次数を設定し、その設定
されたフィルタ次数でフィルタリングされた主軸回転速
度カーブを、主軸を回転させるための最終的な主軸回転
速度カーブとして設定するものである。

【００１６】

【作用】従って、請求項１、２及び７の発明によれば、
先ず移動速度設定手段により、被加工物の研削点の移動
速度が所定値に設定される。次に、算出手段により、前
記移動速度が所定値に保持されるように主軸を回転させ
た場合における主軸回転速度カーブが算出される。続い
て、その主軸回転速度カーブに基づく主軸回転加速度が
小さくなるように、主軸回転速度カーブがフィルタ手段
によりフィルタリングされる。そして、前記算出手段に
より、そのフィルタリングされた主軸回転速度カーブに
基づき主軸を回転させた場合における主軸回転加速度カ
ーブ、砥石移動速度カーブ及び砥石移動加速度カーブが
算出される。

【００１７】ここで、前記フィルタリング時において
は、次数設定手段により、主軸回転速度カーブ、主軸回
転加速度カーブ、砥石移動速度カーブ及び砥石移動加速
度カーブにおける各最大値が、それぞれに対し予め設定
された最大許容値以下になるように、フィルタ手段のフ
ィルタ次数が設定される。そして、主軸回転速度カーブ
設定手段により、その設定されたフィルタ次数でフィル
タリングされた主軸回転速度カーブが、主軸を回転させ
るための最終的な主軸回転速度カーブとして設定され
る。

【００１８】従って、主軸回転速度カーブを作業者の経
験等に頼ることなく、自動的に容易に作成できる。又、
この主軸回転速度カーブに基づいて主軸を回転させた場
合には、主軸の回転速度及び加速度や砥石の移動速度及
び加速度が、回転手段や移動手段の能力を越えない値と
なるので、装置の研削動作に無理を生じることなく、適
正な研削加工が可能となる。

【００１９】請求項３の発明によれば、主軸回転速度カ
ーブ設定手段により最終的な主軸回転速度カーブが設定
されると、算出手段により、その主軸回転速度カーブに
基づき主軸を回転させた場合における研削点の移動速度
が算出される。ここで、算出された移動速度が予め設定
された許容範囲外である場合には、研削点の移動速度が
許容範囲を越えて変化していると判断されて、移動速度
設定手段により、研削点の移動速度が前回の設定値より
も遅い値に再設定される。つまり、現在設定されている
研削点の移動速度を保持できるように主軸を回転させる
ことは、回転手段や移動手段の能力の範囲内では無理で
あると判断されて、研削点の移動速度が遅い値に再設定
される。

【００２０】請求項４の発明によれば、各カーブにおけ
る最大値が設定値に極力近い値となるような主軸回転速
度カーブを確実に設定することができ、回転手段や移動
手段の能力を最大限に発揮させることができる。その結
果、主軸回転速度を極力速くして、加工時間の短縮化を
図ることができる。

【００２１】請求項５の発明によれば、各カーブにおけ
る最大値が設定値以下でない場合には、高次のフィルタ
次数に変更設定されるが、これに先立って、現在の砥石
移動加速度カーブにおける最大値が前回のフィルタリン
グ時に算出された砥石移動加速度カーブにおける最大値
より大きい場合には、次のフィルタリングを行っても、
砥石移動加速度カーブにおける最大値は小さくならない
と判断されて、研削点の移動速度が遅い値に再設定され
る。

【００２２】請求項６の発明によれば、主軸回転速度カ
ーブをフィルタリングするべく設定されたフィルタ次数
が、予め設定された最大許容値を越えた場合には、それ
以上フィルタリングを行っても、各カーブにおける最大
値が設定値以下にならないと判断されて、研削点の移動
速度が遅い値に再設定される。

【００２３】

【実施例】以下、本発明をカム研削盤に具体化した一実
施例を図面に基づいて説明する。図１及び図２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
移動機構により水平方向（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、カムシャフトＷの一端を着脱可能に支持するための
主軸４及びその主軸４を回転させるための回転手段とし
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。又、カムシャフトＷには複数の被加工部Ｗａが軸線
方向へ所定の間隔をおいて形成され、これら被加工部Ｗ
ａの外周面が被研削面Ｗｂとなっている。そして、被加
工部Ｗａはその被研削面Ｗｂを研削することにより、非
真円体としてのカム２３として形成される。

【００２４】ホルダ６は主軸４との間隔を調整自在にワ
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とこのホルダ６との間においてＺ方向へ延びるよ
うに回転可能にかつ着脱可能に支持される。そして、カ
ムシャフトＷは、この支持状態で主軸用モータ５の駆動
に伴い所定の方向へ回転される。エンコーダ７は主軸用
モータ５に取り付けられ、このエンコーダ７からの検出
信号が後述するＮＣ装置１８に入力される。

【００２５】砥石台８は前記基台２上にカムシャフトＷ
の軸線と直交する水平方向（Ｘ方向）へ移動可能に支持
されている。サーボモータよりなる移動用モータ９は基
台２の側部に取り付けられ、この移動用モータ９により
ボールスクリュー１０が回転されて、砥石台８がカムシ
ャフトＷと接近又は離間する方向へ移動される。本実施
例では、移動用モータ９及びボールスクリュー１０等に
より、移動手段が構成されている。エンコーダ１１は移
動用モータ９に取り付けられ、このエンコーダ１１から
の検出信号が後述するＮＣ装置１８に入力される。砥石
１２は、カムシャフトＷと対向するように砥石台８の一
端に支軸１３により回転可能に支持されている。砥石用
モータ１４は砥石台８上に配設され、この砥石用モータ
１４によりプーリ１５，１６及びベルト１７を介して砥
石１２が一方向へ一定回転される。

【００２６】ＮＣ装置１８は装置全体の動作を制御する
ためのものであり、移動速度設定手段、算出手段、次数
設定手段及び主軸回転速度カーブ設定手段を構成してい
る。このＮＣ装置１８は、各種演算処理を行うＣＰＵ
（中央処理装置）１９、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ＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）２０、各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）２１、及び後述するフィルタ手段と
してのフィルタ回路２２を有している。このフィルタ回
路２２は例えばデジタルフィルタより構成されている。

【００２７】前記ＲＡＭ２１には、加工対象となる各種
の被加工部Ｗａにそれぞれ対応して、例えば図３に示す
ようなカム形状に基づくプロフィールデータが、主軸回
転割出角度と砥石台８の位置として予め記憶されてい
る。尚、このプロフィールデータでは、図４（ａ）にも
示すように、砥石１２に対する被加工部Ｗａの接触位置
が、カム２３の基礎円部分２３ａと対応する位置になっ
ている場合において、砥石台８の位置を「０」に設定し
ている。そして、図４（ｂ）に示すように、砥石１２に
対する被加工部Ｗａの接触位置が、カム２３の突出部分
２３ｂと対応する位置になったときに、砥石台８の位置
が「０」から大きく変位されるようになっている。

【００２８】又、ＲＡＭ２１には、主軸４の回転割出角
度とそのときの主軸回転速度との関係を設定した主軸回
転速度カーブデータが予め記憶されている。そして、研
削加工時において、ＮＣ装置１８は前記各エンコーダ
７，１１からの検出信号に基づいて、主軸４の回転割出
角度を算出するとともに、砥石台８のＸ方向における移
動位置等を算出する。そして、ＮＣ装置１８は、これら
算出結果や前記プロフィールデータ及び主軸回転速度カ
ーブデータに基づき、前記主軸用モータ５及び移動用モ
ータ９を回転制御して、主軸４をその回転割出角度に応
じた速度で回転させるとともに、その主軸４の回転割出
角度に応じて砥石台８をＸ方向へ移動させる。又、ＮＣ
装置１８は、前記ワーク支持台１のＺ方向への移動制御
を行って、所定の被加工部Ｗａを砥石１２と対向配置さ
せる。これらの結果、所定の被加工部Ｗａがプロフィー
ルデータに対応した非真円形状に研削されてカム２３が
形成される。

【００２９】次に、前記のように構成されたカム研削盤
の作用を説明する。さて、図５及び図６に示すフローチ
ャートは、ＮＣ装置１８の制御のもとで行われる主軸回
転速度カーブの作成処理動作を示すものである。即ち、
先ず図５に示すステップＳ１において、例えば図示しな
い入力手段からの入力指令等に基づき、装置にセットさ
れている加工対象となる被加工部Ｗａに対応するプロフ
ィールデータが設定される。同時に、砥石１２の半径が
設定されるとともに、被加工部Ｗａの研削点の移動速度
が所定値に設定される。尚、研削点の移動速度とは、被
加工部Ｗａの被研削面Ｗｂ上において、一定回転される
砥石１２が接触する位置、言い換えれば砥石１２による
研削点が被研削面Ｗｂの接線方向に移動する速度であ
る。

【００３０】次に、ステップＳ２においては、前記設定
データに基づき、例えば図７（ａ）に示すような主軸４
の回転時における回転速度カーブが算出される。同図に
示すように、この主軸回転速度カーブは、研削点の移動
速度が前記所定値に保持されるように主軸４を回転させ
た場合の、主軸４が１回転される間における回転速度変
化を表したものである。

【００３１】続いて、ステップＳ３においては、前記設
定データ及び前記算出された主軸回転速度カーブに基づ
き、例えば図９（ａ）に示すような主軸４の回転加速度
カーブが算出されるとともに、図１１（ａ）及び図１３
（ａ）に示すような砥石台８の移動時における移動速度
カーブ及び移動加速度カーブが算出される。図９（ａ）
に示すように、主軸回転加速度カーブは、前記主軸回転
速度カーブに基づいて主軸４を１回転させた場合におけ
る主軸４の回転加速度変化を表したものである。又、図
１１（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、砥石台移動
速度カーブ及び砥石台移動加速度カーブは、同じく前記
主軸回転速度カーブに基づいて主軸４を１回転させた場
合における砥石台８の移動速度変化及び移動加速度変化
を表したものである。

【００３２】ここで、前述した４つのカーブの算出方法
について簡単に説明する。先ず、前記プロフィールデー
タに基づいて、最終的に得られるカム２３の外周形状が
所定の数式により算出される。この場合、カム２３の真
円部分である基礎円部分２３ａにおいては、砥石台８を
全く移動させる必要がないので、その基礎円部分２３ａ
における主軸回転速度カーブ、主軸回転加速度カーブ、
砥石台移動速度カーブ及び砥石台移動加速度カーブは容
易に算出できる。

【００３３】これに対して、カム２３の突出部分２３ｂ
は複雑な曲線をなしており、その突出部分２３ｂは例え
ば３次式で表される。そして、その３次式に基づき、前
記設定された研削点の移動速度が、曲線上を移動する研
削点の変化量として表される。次に、曲線上における研
削点の座標値が算出される。続いて、その研削点の座標
値及び砥石１２の半径に基づいて、砥石１２の軸心の座
標値が算出される。そして、それら算出された研削点及
び砥石１２の軸心の座標値が、実際の装置上における座
標値に変換され、それに基づき主軸４の回転割出角度及
び砥石台８の位置が算出される。

【００３４】従って、この算出された主軸４の回転割出
角度から前回算出された主軸４の回転割出角度を減算す
ることにより、単位時間当たりにおける主軸４の回転割
出角度の変化量、すなわち主軸４の回転速度が算出され
る。又、この算出された主軸４の回転速度から前回算出
された主軸４の回転速度を減算することにより、単位時
間当たりにおける主軸４の回転速度の変化量、すなわち
主軸４の回転加速度が算出される。一方、砥石台８に関
しても同様に、前記算出された砥石台８の位置から前回
算出された砥石台８の位置を減算することにより、砥石
台８の移動速度が算出される。そして、この算出された
砥石台８の移動速度から前回算出された砥石台８の移動
速度を減算することにより、砥石台８の移動加速度が算
出される。

【００３５】以上のような処理を繰り返すことにより、
カム２３の突出部分２３ｂにおける主軸回転速度カー
ブ、主軸回転加速度カーブ、砥石台移動速度カーブ及び
砥石台移動加速度カーブが算出される。

【００３６】次に、ステップＳ４において、前記算出さ
れた主軸回転速度カーブにおける最大値Ｃｖが、最大許
容値Ｃｖ_max 以下であるか否かが判断される。この最大
許容値Ｃｖ_max は、主軸４の回転時において主軸用モー
タ５がその能力を最大限に発揮できる値であり、主軸用
モータ５の能力及び同モータ５に対する負荷等の条件に
基づいて、予め算出されてＲＡＭ２１内に設定されてい
る。ここで、主軸回転速度カーブにおける最大値Ｃｖが
最大許容値Ｃｖ_max 以下である場合には、その主軸回転
速度カーブが適正なものであると判断され、ステップＳ
５に移行する。

【００３７】そして、ステップＳ５においては、前記ス
テップＳ３で算出された主軸回転加速度カーブにおける
最大値Ｃａ（但し、絶対値）が、最大許容値Ｃａ_max 以
下であるか否かが判断される。この最大許容値Ｃａ_max
も前記の場合と同じく、主軸用モータ５の能力及び同モ
ータ５に対する負荷等の条件に基づいて、予め算出され
てＲＡＭ２１内に設定されている。ここで、主軸回転加
速度カーブにおける最大値Ｃａが最大許容値Ｃａ_max 以
下である場合には、その主軸回転加速度カーブが適正な
ものであると判断され、ステップＳ６に移行する。

【００３８】そして、ステップＳ６においては、前記ス
テップＳ３で算出された砥石台移動速度カーブにおける
最大値Ｘｖ（但し、絶対値）が、最大許容値Ｘｖ_max 以
下であるか否かが判断される。この最大許容値Ｘｖ_max
は、砥石台８の移動時において移動用モータ９がその能
力を最大限に発揮できる値であり、移動用モータ９の能
力及び同モータ９に対する負荷等の条件に基づいて、予
め算出されてＲＡＭ２１内に設定されている。ここで、
砥石台移動速度カーブにおける最大値Ｘｖが最大許容値
Ｘｖ_max 以下である場合には、その砥石台移動速度カー
ブが適正なものであると判断され、ステップＳ７に移行
する。

【００３９】そして、ステップＳ７においては、前記ス
テップＳ３で算出された砥石台移動加速度カーブにおけ
る最大値Ｘａ（但し、絶対値）が、最大許容値Ｘａ_max
以下であるか否かが判断される。この最大許容値Ｘａ
_max も前記の場合と同じく、移動用モータ９の能力及び
同モータ９に対する負荷等の条件に基づいて、予め算出
されてＲＡＭ２１内に設定されている。ここで、砥石台
移動加速度カーブにおける最大値Ｘａが最大許容値Ｘａ
_max 以下である場合には、その砥石台移動加速度カーブ
が適正なものであると判断され、図６に示すステップＳ
８に移行する。

【００４０】そして、ステップＳ８においては、前記ス
テップＳ１における設定データ及び主軸回転速度カーブ
に基づき、研削点の移動速度が例えば時間との関係から
算出される。

【００４１】次に、ステップＳ９において、前記研削点
の移動速度値Ｐｖが、最小許容値Ｐｖ_min 以上で且つ最
大許容値Ｐｖ_max 以下であるか否かが判断される。この
最小許容値Ｐｖ_min 及び最大許容値Ｐｖ_max は、研削点
の移動速度の変化の許容範囲を設定したものであり、予
めＲＡＭ２１内に設定されている。ここで、研削点の移
動速度値Ｐｖが、最小許容値Ｐｖ_min と最大許容値Ｐｖ
_max との間の範囲内にあれば、被加工部Ｗａの被加工面
Ｗｂを均一な研削状態とする上で支障がないと判断され
て、ステップＳ１０に移行する。

【００４２】そして、ステップＳ１０においては、前記
主軸回転速度カーブが最終的な主軸回転速度カーブとし
て設定されて、処理が終了される。一方、図５に示す前
記ステップＳ４〜Ｓ７において、各カーブにおける最大
値Ｃｖ，Ｃａ，Ｘｖ，Ｘａが、それぞれ最大許容値Ｃｖ
_max ，Ｃａ_max ，Ｘｖ_max，Ｘａ_max を越えている場合
には、その最大値Ｃｖ，Ｃａ，Ｘｖ，Ｘａが主軸用モー
タ５又は移動用モータ９の能力を越えていると判断され
て、図６に示すステップＳ１１に移行する。

【００４３】そして、ステップＳ１１において、先に算
出された砥石台移動加速度カーブにおける最大値Ｘａ
が、前回算出された砥石台移動加速度カーブにおける最
大値Ｘａ以下であるか否かが判断される。ここで、判断
結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１２に移行して、
フィルタ回路２２のフィルタ次数ｎが１次上げられて設
定される。尚、フィルタ次数ｎは初期状態において
「０」に設定されている。続いて、ステップＳ１３にお
いて、その設定されたフィルタ次数ｎが、ＲＡＭ２１内
に予め設定された最大許容値ｎ_max 以下であるか否かが
判断される。ここで、フィルタ次数ｎが最大許容値ｎ
_max 以下である場合には、ステップＳ１４に移行して、
前記ステップＳ２で算出された主軸回転速度カーブが、
設定されたフィルタ次数ｎでフィルタ回路２２により、
この主軸回転速度カーブに基づく主軸回転加速度が小さ
くなるようにフィルタリングされて滑らかにされ、前記
ステップＳ３に戻る。

【００４４】図７（ｂ），（ｃ）及び図８（ａ），
（ｂ）は、前記ステップＳ２で算出された図７（ａ）に
示す主軸回転速度カーブを、それぞれ３０次、６０次、
９０次、１２０次のフィルタ次数ｎでフィルタリングし
た結果を示すものである。これらの図より明らかなよう
に、主軸回転速度カーブは、高次のフィルタ次数でフィ
ルタリングされたものほど、カーブが滑らかにされてそ
の立ち上がりや立ち下がりが緩やかになっているととも
に、図１５に示すように最大値Ｃｖが小さくなってい
る。

【００４５】従って、ステップＳ１４からステップＳ３
に移行した場合には、前記フィルタリングされた主軸回
転速度カーブに基づいて主軸４を回転させた場合におけ
る主軸回転加速度カーブ、砥石台移動速度カーブ及び砥
石台移動加速度カーブが算出されることになる。図９
（ｂ），（ｃ）及び図１０（ａ），（ｂ）は、それぞれ
３０次、６０次、９０次、１２０次のフィルタ次数でフ
ィルタリングされた主軸回転速度カーブに対応して算出
された主軸回転加速度カーブを示すものである。図１１
（ｂ），（ｃ）及び図１２（ａ），（ｂ）は、同じく３
０次、６０次、９０次、１２０次のフィルタ次数でフィ
ルタリングされた主軸回転速度カーブに対応して算出さ
れた砥石台移動速度カーブを示すものである。図１３
（ｂ），（ｃ）及び図１４（ａ），（ｂ）は、同じく３
０次、６０次、９０次、１２０次のフィルタ次数でフィ
ルタリングされた主軸回転速度カーブに対応して算出さ
れた砥石台移動加速度カーブを示すものである。

【００４６】これらより明らかなように、主軸回転加速
度カーブ及び砥石台移動速度カーブは、高次のフィルタ
次数でフィルタリングされた主軸回転速度カーブに対応
するものほど、カーブが滑らかになりその立ち上がりや
立ち下がりが緩やかになっているとともに、図１６及び
図１７に示すように最大値Ｃａ，Ｘｖが小さくなってい
る。これに対して、砥石台移動加速度カーブは、９０次
のフィルタ次数でフィルタリングされた主軸回転速度カ
ーブに対応するものまでは同様の傾向を示すが、それ以
上のフィルタ次数でフィルタリングされた主軸回転速度
カーブに対応するものについては、逆にカーブの立ち上
がりや立ち下がりが急激になったり、図１８に示すよう
に最大値Ｘａが大きくなったりする。

【００４７】前記のようにして、所定のフィルタ次数で
フィルタリングされた主軸回転速度カーブに対応して各
カーブが算出されると、前述したステップＳ４〜Ｓ７の
判断動作が再度行われる。そして、それらの判断結果の
うち１つでもＮＯになった場合、つまり各カーブにおけ
る最大値のうち１つでも最大許容値以下にならないもの
がある場合には、それら最大値が全て最大許容値以下に
なるまで、前記ステップＳ１２においてフィルタ次数ｎ
が１次ずつ順次高次に変更されながら設定されるととも
に、ステップＳ１４においてその設定されたフィルタ次
数ｎで主軸回転速度カーブがフィルタリングされる。

【００４８】上記の処理が繰り返されて、ステップＳ４
〜Ｓ７における判断結果が全てＹＥＳになった場合に
は、前述したステップＳ８に移行して、フィルタリング
された主軸回転速度カーブに基づく研削点の移動速度が
算出される。

【００４９】主軸回転速度カーブのフィルタリングに伴
って研削点の移動速度が変化しても、次のステップＳ９
における判断結果がＹＥＳであれば、その変化が許容さ
れる範囲内であると判断され、ステップＳ１０におい
て、フィルタリング後の主軸回転速度カーブが最終的な
ものとして設定される。これに対して、ステップＳ９に
おける判断結果がＮＯの場合には、研削点の移動速度が
許容範囲を越えて変化して、被加工部Ｗａの被加工面Ｗ
ｂを均一な研削状態とする上で支障があると判断され
て、ステップＳ１５に移行する。

【００５０】又、前記ステップＳ１２におけるフィルタ
次数ｎの変更設定に先立って、ステップＳ１１では、現
在の砥石台移動加速度カーブにおける最大値Ｘａが、前
回のフィルタリング時に算出された砥石台移動加速度カ
ーブにおける最大値Ｘａ以下であるか否かが判断され
る。ここで、判断結果がＮＯである場合には、次のフィ
ルタリングを行っても、砥石台移動加速度カーブにおけ
る最大値Ｘａは小さくならないと判断されて、ステップ
Ｓ１５に移行する。即ち、前述した図１８にも示すよう
に、砥石台移動加速度カーブにおいては、フィルタ次数
ｎが所定次数まで上がると、それ以降は最大値Ｘａが大
きくなる。このため、そのような場合には、現在の主軸
回転速度カーブをこれ以上フィルタリングしても無駄で
あると判断される。

【００５１】更に、前記ステップＳ１２におけるフィル
タ次数ｎの変更設定後、ステップＳ１３では、その設定
されたフィルタ次数ｎが最大許容値ｎ_max 以下であるか
否かが判断される。ここで、判断結果がＮＯである場合
には、これ以上フィルタリングを行っても、各カーブに
おける最大値が最大許容値以下にならないと判断され
て、ステップＳ１５に移行する。

【００５２】つまり、前記各ステップＳ９，Ｓ１１，Ｓ
１３において判断結果がＮＯである場合には、現在設定
されている研削点の移動速度を保持できるように主軸４
を回転させることは、主軸用モータ５や移動用モータ９
の能力の範囲内では無理であると判断されて、ステップ
Ｓ１５に移行する。そして、ステップＳ１５において、
例えば図示しない入力手段からの入力指令等に基づき処
理を続行するか否かが判断され、処理を続行しない場合
には、処理が終了される。又、処理を続行する場合に
は、ステップＳ１６に移行して、研削点の移動速度が前
回の設定値よりも遅い値に再設定された後に前記ステッ
プＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ１６の処理が繰り返さ
れる。

【００５３】そして、前記のような処理の結果、ステッ
プＳ１０で設定された主軸回転速度カーブ及び前記プロ
フィールデータ等に基づき、ＮＣ装置１８により主軸用
モータ５及び移動用モータ９が回転制御されて、被加工
部Ｗａの研削加工が行われる。

【００５４】以上のように、本実施例では、研削点の移
動速度をほぼ一定に保持できるような主軸回転速度カー
ブを、作業者の経験等に頼ることなく、自動的に容易に
作成することができる。しかも、この主軸回転速度カー
ブに基づいて主軸４を回転させた場合には、主軸４の回
転速度及び加速度や砥石１２の移動速度及び加速度が、
主軸用モータ５や移動用モータ９の能力を越えない値と
なるので、装置の研削動作に無理を生じることなく、適
正な研削加工が可能となる。

【００５５】又、本実施例では、主軸回転速度カーブ、
主軸回転加速度カーブ、砥石台移動速度カーブ及び砥石
台移動加速度カーブにおける各最大値が、それぞれ主軸
用モータ５や移動用モータ９がそれらの能力を最大限に
発揮できる最大許容値以下になるまで、フィルタ次数ｎ
が１次ずつ順次高次に変更されながら設定される。この
ため、各カーブにおける最大値が最大許容値に極力近い
値となるような主軸回転速度カーブを確実に設定するこ
とができ、主軸用モータ５や移動用モータ９の能力を最
大限に発揮させることができる。その結果、加工精度に
悪影響が及ばない範囲内で主軸回転速度を極力速くし
て、加工時間の短縮化を図ることができる。

【００５６】又、本実施例では、現在設定されている研
削点の移動速度を保持できるように主軸４を回転させる
ことは、主軸用モータ５や移動用モータ９の能力の範囲
内では無理であると判断された場合には、研削点の移動
速度が前回の設定値よりも遅い値に再設定される。その
結果、主軸用モータ５や移動用モータ９の能力に見合っ
た最適な主軸回転速度カーブを作成することが可能とな
る。

【００５７】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、各部の構成を例えば以下のように変更して
具体化してもよい。 （１）前記最大許容値Ｃｖ_max ，Ｃａ_max ，Ｘｖ_max ，
Ｘａ_max を、実際に主軸用モータ５や移動用モータ９を
駆動させて計測し、その計測値を予めＲＡＭ２１内に登
録しておくこと。

【００５８】（２）前記実施例では、砥石台８をＸ方向
へ移動させるようにしていたが、これに代えて、砥石台
８を固定配置するとともに、被研削物ＷａをＸ方向へ移
動させるように構成すること。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば次
のような優れた効果を奏する。請求項１、２及び７の発
明によれば、主軸回転速度カーブを作業者の経験等に頼
ることなく、自動的に容易に作成することができ、この
主軸回転速度カーブに基づく研削加工を装置の動作に無
理を生じることなく適正に行うことができる。

【００６０】請求項３、５及び６の発明によれば、研削
点の移動速度を遅い値に再設定することにより、回転手
段や移動手段の能力に見合った最適な主軸回転速度カー
ブを作成することが可能となる。

【００６１】請求項４の発明によれば、各カーブにおけ
る最大値が最大許容値に極力近い値となるような主軸回
転速度カーブを確実に設定することができ、回転手段や
移動手段の能力を最大限に発揮させることができる。そ
の結果、加工精度に悪影響が及ばない範囲内で主軸回転
速度を極力速くして、加工時間の短縮化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を研削盤に具体化した一実施例を示す
一部破断側面図。

【図２】 研削盤の平面図。

【図３】 プロフィールデータを示す説明図。

【図４】 主軸の回転角度と砥石台の位置との関係を説
明する部分側面図。

【図５】 主軸回転速度カーブの作成処理動作を示すフ
ローチャート。

【図６】 主軸回転速度カーブの作成処理動作を示すフ
ローチャート。

【図７】 主軸回転速度カーブをフィルタ次数を変えて
順にフィルタリングした状態を示す説明図。

【図８】 主軸回転速度カーブをフィルタ次数を変えて
順にフィルタリングした状態を示す説明図。

【図９】 図７の主軸回転速度カーブに対応する主軸回
転加速度カーブを示す説明図。

【図１０】 図８の主軸回転速度カーブに対応する主軸
回転加速度カーブを示す説明図。

【図１１】 図７の主軸回転速度カーブに対応する砥石
台移動速度カーブを示す説明図。

【図１２】 図８の主軸回転速度カーブに対応する砥石
台移動速度カーブを示す説明図。

【図１３】 図７の主軸回転速度カーブに対応する砥石
台移動加速度カーブを示す説明図。

【図１４】 図８の主軸回転速度カーブに対応する砥石
台移動加速度カーブを示す説明図。

【図１５】 フィルタ次数と主軸回転速度カーブにおけ
る最大値との関係を示す説明図。

【図１６】 フィルタ次数と主軸回転加速度カーブにお
ける最大値との関係を示す説明図。

【図１７】 フィルタ次数と砥石台移動速度カーブにお
ける最大値との関係を示す説明図。

【図１８】 フィルタ次数と砥石台移動加速度カーブに
おける最大値との関係を示す説明図。

【符号の説明】

４…主軸、５…主軸用モータ、８…砥石台、９…移動手
段を構成する移動用モータ、１０…移動手段を構成する
ボールスクリュー、１２…砥石、１８…移動速度設定手
段、算出手段、次数設定手段及び主軸回転速度カーブ設
定手段を構成するＮＣ装置、１９…ＣＰＵ、２０…ＲＯ
Ｍ、２１…ＲＡＭ、２２…フィルタ手段としてのフィル
タ回路、２３…被真円体としてのカム、Ｗａ…被加工
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/416 G05B 19/4093

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
   転手段と、被加工物の外周面を研削する砥石を前記主軸
   に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段とを備
   え、主軸を回転させながら、主軸の回転割出角度と砥石
   の移動位置との関係を設定したプロフィールデータに基
   づき移動手段を制御して、被加工物を前記プロフィール
   データに対応した非真円形状に研削する非真円体の研削
   装置において、 前記砥石の一定回転による被加工物の研削点の移動速度
   を所定値に設定する移動速度設定手段と、 前記移動速度が所定値に保持されるように主軸を回転さ
   せた場合における主軸の回転割出角度との関係を表す主
   軸回転速度カーブを算出する算出手段と、 前記主軸回転速度カーブに基づく主軸回転加速度が小さ
   くなるように、前記主軸回転速度カーブをフィルタリン
   グするフィルタ手段と、 前記算出手段は、主軸回転速度カーブに基づき主軸を回
   転させた場合における主軸回転加速度カーブ、砥石移動
   速度カーブ及び砥石移動加速度カーブを算出すること
   と、 前記主軸回転速度カーブ、主軸回転加速度カーブ、砥石
   移動速度カーブ及び砥石移動加速度カーブにおける各最
   大値が、それぞれに対し予め設定された設定値以下にな
   るように、前記フィルタ手段のフィルタ次数を設定する
   次数設定手段と、 前記設定されたフィルタ次数でフィルタリングされた主
   軸回転速度カーブを、前記回転手段を制御するための最
   終的な主軸回転速度カーブとして設定する主軸回転速度
   カーブ設定手段とを設けた非真円体の研削装置。
2. 【請求項２】 前記各カーブに対するそれぞれの設定値
   は、回転手段や移動手段の能力及び回転手段や移動手段
   に対する負荷等の条件に基づき、それらの能力を最大限
   に発揮できる最大許容値である請求項１に記載の非真円
   体の研削装置。
3. 【請求項３】 前記算出手段は、最終的な主軸回転速度
   カーブに基づき主軸を回転させた場合における研削点の
   移動速度を算出し、前記移動速度設定手段は、その算出
   された移動速度が予め設定された許容範囲外である場合
   には、研削点の移動速度を前回の設定値よりも遅い値に
   再設定する請求項１又は２に記載の非真円体の研削装
   置。
4. 【請求項４】 前記次数設定手段は、各カーブにおける
   最大値が設定値以下になるまで、フィルタ次数を所定値
   ずつ順次高次に変更しながら設定する請求項１〜３の何
   れかに記載の非真円体の研削装置。
5. 【請求項５】 前記移動速度設定手段は、前記次数設定
   手段によるフィルタ次数の変更に先立って、現在の砥石
   移動加速度カーブにおける最大値が前回のフィルタリン
   グ時に算出された砥石移動加速度カーブにおける最大値
   より大きい場合には、研削点の移動速度を前回の設定値
   よりも遅い値に再設定する請求項４に記載の非真円体の
   研削装置。
6. 【請求項６】 前記移動速度設定手段は、前記次数設定
   手段により設定されたフィルタ次数が予め設定された最
   大許容値を越えた場合には、研削点の移動速度を前回の
   設定値よりも遅い値に再設定する請求項１〜５の何れか
   に記載の非真円体の研削装置。
7. 【請求項７】 被加工物を装着した主軸を回転させなが
   ら、被加工物の外周面を研削する砥石を、前記主軸の回
   転割出角度と砥石の移動位置との関係を設定したプロフ
   ィールデータに基づき主軸に対して交差する方向へ相対
   移動させて、被加工物を前記プロフィールデータに対応
   した非真円形状に研削する非真円体の研削方法におい
   て、 前記砥石の一定回転による被加工物の研削点の移動速度
   を所定値に設定し、その移動速度が所定値に保持される
   ように主軸を回転させた場合における主軸の回転割出角
   度との関係を表す主軸回転速度カーブを算出し、その主
   軸回転速度カーブに基づく主軸回転加速度が小さくなる
   ように、前記主軸回転速度カーブをフィルタリングする
   とともに、そのフィルタリングされた主軸回転速度カー
   ブに基づき主軸を回転させた場合における主軸回転加速
   度カーブ、砥石移動速度カーブ及び砥石移動加速度カー
   ブを算出し、それら各カーブにおける最大値が、それぞ
   れに対し予め設定された設定値以下になるように、前記
   フィルタリング時におけるフィルタ次数を設定し、その
   設定されたフィルタ次数でフィルタリングされた主軸回
   転速度カーブを、主軸を回転させるための最終的な主軸
   回転速度カーブとして設定する非真円体の研削方法。