JP3824781B2 - カム研削盤及び研削方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムのプロフィル面を研削するカム研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカム研削盤では、プランジ研削により砥石車をカムの位相に応じて進退移動することで所望するプロフィル面の研削を行なっている。しかしながら、従来のプランジ研削では、カムのプロフィル面が軸方向で暫時変化するようなカムを研削することができなかった。例えば、図６及び図７に示すカムは、ベース円部は軸方向のどの位置でも同円弧に形成されているが、ベース円部以外は角度位相毎にリフト量が変化し、且つそのリフト量の変化量が軸方向位置に応じて異なる３次元曲面を成している。（以下、３次元カムという。）
同じくリフト量が軸方向位置で異なるカムとして従来より知られているテーパカムは、全ての位相角度において一定の割合でリフト量が変化しているだけであるため、カムの旋回軸線に対して砥石車の進退方向をθだけずらしたいわゆるアンギュラ型のカム研削盤により容易にプランジ研削することが可能であったが、このアンギュラ形のカム研削盤では上述の３次元カムのプロフィル面のプランジ研削は不可能であった。
【０００３】
従って、このような３次元カムのプロフィル面を研削するためには、非常に薄幅の砥石を用いて、工作物の旋回と砥石の進退、および工作物又は砥石を軸方向に動作させるトラバース移動を制御して行わなければならず、１つのカムを研削するにも非常に時間がかかってしまう。また、トラバース方向にうねりを生じてしまうことがあり、滑らかなプロフィル面の研削を行うことは非常に困難であった。
【０００４】
そこで、特公平６−１５１４６号（図１５参照）に示されるように、工作物の軸方向にトラバース移動するワークピース・スライド１４側を垂直軸線（Ｖ軸）及び水平軸線（Ｚ軸）回りに旋回させることにより砥石車１がカムに当接する作用線６を変化させることで３次元カムのプロフィル面をプランジ研削で行うものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワークピース・スライド１４は工作物の長手方向に長く且つ長手方向にトラバースされるため加工装置自体が非常に大きなとなってしまう。また、ワークピース・スライド上１４には工作物だけでなく主軸台、心押台及び振れ止め装置など種々の装置が設置されているため、非常に重量のあるものとなる。従って、このワークピーススライド１４をＶ軸及びＺ軸回りに旋回させるためには、旋回部分の支持剛性を強固にする機構を設けなければ高い加工精度の要求されるカムのプロフィル面の加工を行うことが出来ない。
【０００６】
さらに、工作物の搬入・搬出が行われる作業者側のワークピース・ヘッド１４側を旋回しているため、搬入・搬出の挿入性が悪く、且つ、安全性においても問題があった。
また、垂直軸線回りの旋回時には工作物の軸心Ｙを通る垂直旋回軸Ｖ回りに旋回させているため、正接面ＢがＶ軸を中心として円弧を描いて動作されることとなる。よって不必要に切り込みを与えてしまったり、工作物が逃げてしまい切り込み不足が生じてしまうことがある。これは、カムのベース半径が大きくなるほどカムの正接面Ｂと砥石車１の工作面とのずれ量が大きくなってしまうため、このずれ量に応じてワークピース・スライド１４を移動させるか、幅方向の非常に大きな砥石車を使用しなければならないという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した目的を達成するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、カムを有する工作物をその中心軸線であるＣ軸線回りに旋回可能に支持し前記Ｃ軸線方向に進退移動可能にベッド上に支持されたテーブルと、前記工作物に対して相対移動自在に前記ベッド上に支持された砥石台と、前記砥石台に回転自在に支持され前記工作物のＣ軸線回りの旋回角度位相に応じて前記カムに対して相対移動することにより前記カムのプロフィル面をプランジ研削する砥石車とを備えたカム研削盤において、前記砥石台は、前記ベッド上に支持され前記Ｃ軸線を横切るＸ軸線方向に進退移動するスライド体と、前記スライド体上に支持されこのスライド体の前記テーブル側前端にて前記Ｘ軸線及び前記Ｃ軸線に直交するＢ軸線回りに旋回移動する水平旋回体と、前記水平旋回体上に支持され前記Ｂ軸線に直交する水平なＵ軸線に進退可能な支持台と、前記支持台上に支持され前記Ｂ軸線に直交するＡ軸線回りに旋回可能な旋回軸体と、
前記旋回軸体の工作物側の軸端で前記Ａ軸線に直交した軸線回りに旋回可能に支持された砥石車とを備え、前記砥石車は前記Ａ軸線を前記砥石車の幅方向中心に且つ前記Ｂ軸線が前記砥石車の加工点を通る接線となる位置に支持されているものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、カムを有する工作物をその中心軸線であるＣ軸線回りに旋回可能に支持し前記Ｃ軸線方向に進退移動可能にベッド上に支持されたテーブルと、前記工作物に対して相対移動自在に前記ベッド上に支持された砥石台と、前記砥石台に回転自在に支持され前記工作物のＣ軸線回りの旋回角度位相に応じて前記カムに対して相対移動することにより前記カムのプロフィル面をプランジ研削する砥石車とを備えたカム研削盤において、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｃ軸線を横切るＸ軸線方向に進退制御し、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｃ軸線及び前記Ｘ軸線とに直交するＢ軸線回りに旋回制御し、前記砥石車を前記Ｂ軸線に直交するＵ軸線に進退して前記Ｂ軸を前記砥石車の加工点を通る接線位置に一致させ、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｂ軸線に直交し砥石幅方向中心を通るＡ軸線回りに旋回制御し、前記カムのプロフィル面をプランジ研削により前記Ｃ軸方向においてリフト量が暫時変化する形状に創成する研削方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、前記水平旋回体をＢ軸線回りに旋回させる旋回駆動手段を含み、この旋回駆動手段は前記スライド体の後方にスライド体の進退方向に直交して進退移動自在に支持された直動ブロックと、前記Ｂ軸線に平行な軸線回りに旋回自在に前記直動ブロックに支持された旋回ブロックと、前記旋回ブロックと前記水平旋回体との相対移動を許容して互いを係合支持する係合支持手段とからなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面用いて説明する。
図１は本願発明のカム研削盤の全体を表す断面図であり、図２は全体を表す平面図である。
１はベッドであり、このベッド上には工作物Ｗをその軸線Ｃ軸回りに旋回自在に、且つ、工作物Ｗの軸方向移動自在に支持する支持手段であるテーブル２が設置されている。
【００１４】
このテーブル２の下部中央にはナット３が固定されており、このナット３にはベッド１側に旋回自在に支持されサーボモータＳＭ１により回転駆動されるボールネジ４が螺合されている。サーボモータＳＭ１の正逆回転によりボールネジ４を介してナット３が紙面に垂直なＺ軸方向に動作されることにより前記テーブル２が工作物Ｗの旋回軸線Ｃ軸に平行なＺ軸線方向に進退移動される。ＥＮ１はサーボモータＳＭ１の回転角度を検出するエンコーダである。
【００１５】
テーブル２上には工作物Ｗの一端をチャック１３により保持し旋回させる主軸１２を備えた主軸台１０と、この主軸台１０に対向して設置され、センタＳにより工作物Ｗの他端を支持する心押台１１が設置されている。ＳＭ２は主軸１２を旋回駆動する主軸モータであり、ＥＮ２は主軸１２の回転角度を検出するエンコーダである。
【００１６】
また、テーブル２の中央部には加工時における工作物Ｗの撓みを防止するため、工作物Ｗを支持するレスト装置１５が複数設置されている。
ベッド１上には、Ｚ軸線に直交する水平なＸ軸線方向でテーブル２に対して相対移動自在に砥石台２０が設置されている。
この砥石台２０はベッド１上でＸ軸線方向に進退移動するスライド体２１と、このスライド体２１のテーブル２側前端における鉛直方向軸線（以下、Ｂ軸線という。）回りに旋回自在にスライド体２１上に支持された水平旋回体２３と、この水平旋回体２３上でＢ軸線に直交する水平方向軸線（以下、Ｕ軸線という。）に進退自在に支持された支持台２４とから成る。
【００１７】
スライド体２１は、Ｘ軸線方向で図１の左側に開口した開口孔３１が設けられており、この開口孔３１にナット３２が固定されている。そして、このナット３２にはベッド１に旋回自在に支持されたボールネジ３０が螺合されている。このボールネジ３０がベッド１側に固定されたサーボモータＳＭ３により正逆回転されることで、ナット３２を介して前記スライド体２１がＸ軸線方向に進退移動される。ＥＮ３はこのサーボモータＳＭ３の回転角度を検出するエンコーダである。これらボールネジ３０、ナット３２、サーボモータＳＭ３、エンコーダＥＮ３によりＸ移動制御軸を構成する。
【００１８】
スライド体２１のテーブル２側の一端にはＢ軸線回りに回転される回転軸２２が固定されており、この回転軸２２にベアリング３３を介して前記水平旋回体２３が旋回自在に支持されている。
次に、この水平旋回体２３をＢ軸線回りに旋回させるＢ旋回制御軸（砥石車旋回制御軸）について図３及び図４を用いて説明する。
【００１９】
スライド体２１にはサーボモータＳＭ４が設置されており、このサーボモータＳＭ４により正逆回転されるボールネジ３６及びこのボールネジ３６に平行にガイドバー３７がＺ軸方向に平行にスライド体２１に設置されている。ボールネジ３６にはナット３８が螺合しており、ガイドバー３７にはこのガイドバー３７に沿って移動自在にガイドハウジング３９が支持されている。このナット３８及びガイドハウジング３９は直動ブロック４０に一体的に固定されており、サーボモータＳＭ４の正逆回転によりボールネジ３６及びガイドバー３７に沿って直動ブロック４０が進退移動されるようになっている。ＥＮ４はサーボモータＳＭ４の旋回角度を検出するエンコーダである。
【００２０】
直動ブロック４０には鉛直方向に支持軸４１が固定されており、この支持軸４１には旋回ブロック４２がベアリング４３を介して旋回自在に支持されている。そして、前記水平旋回体２３の後部にはＵ軸に平行に固定したガイド部４５を有するリニアガイド４４が後方に突設されており、このガイド部４５に沿って進退移動自在に係合部４６により前記旋回ブロック４２が係合支持されている。このリニアガイド４４及び係合部４６を有する旋回ブロック４２とによりスライド体２１と水平旋回体２３とを互いに相対移動自在に係合支持する係合支持手段を構成する。
【００２１】
従って、図２及び図４に示すようにサーボモータＳＭ４の正逆回転に伴い直動ブロック４０がガイドバー３７及びボールネジ３６に沿って進退移動されると、直動ブロック４２に支持された旋回ブロック４２と旋回ブロック４２が係合するリニアガイド４４との作用により水平旋回体２３がＢ軸線回りにスムーズに旋回されることとなる。これらサーボモータＳＭ４、ボールネジ３９、ガイドバー３７、直動ブロック４０、旋回ブロック４２、係合支持手段とにより旋回駆動手段が構成されている。
【００２２】
図５に前記支持台２４の拡大図を示す。
この支持台２４は、水平旋回体２３上でＢ軸線に直交したＵ軸線方向に進退自在に案内支持されいる。また、水平旋回体２３上には位置補正ボックス４７が設置されており、この位置補正ボックス４７にはＵ軸線に平行にボールネジ５０が旋回自在に支持されており、その一端は位置補正ボックス４７の後部に設置されたサーボモータＳＭ５と連結されている。また、ボールネジ５０の他端は支持台２４のハウジング５５に一体的に形成されたナットハウジング５６に旋回自在に支持されている。ボールネジ５０にはナット５７が螺合しており、このナット５７が前記ナットハウジング５６に固定されている。従って、サーボモータＳＭ５の回転によりボールネジ５０が正逆回転されるとナット５７を介して支持台２４が水平旋回体２３上をＵ軸線方向に進退移動することとなる。ＥＮ５はサーボモータＳＭ５の回転角度を検出するエンコーダである。
【００２３】
支持台２４のハウジング５５内には（図１参照）、Ｕ軸線に平行なＡ軸線回りに旋回自在に旋回軸体６０が軸承されており、この旋回軸体６１のテーブル２側の先端には砥石車７０が旋回自在に支持された砥石台ヘッド７５が固定されている。旋回軸体６０の後端部にはウォームホイール６３が旋回軸体６０に一体的に固定されており、このウォームホイール６３にはウォーム６４が噛合している。ウォーム６４はハウジング５５に固定されたサーボモータＳＭ６と一体的に形成されており、サーボモータＳＭ６の正逆回転をウォーム６４及びウォームホイール６３により旋回軸体６０に伝達する。旋回軸体６０の後端には旋回軸体６０の回転角度を検出するためのエンコーダＥＮ６が設置されている。このサーボモータＳＭ６、エンコーダＥＭ６とウォーム６４、ウォームホイール６３、旋回軸体６０によりＡ旋回制御軸を構成する。
【００２４】
砥石台ヘッド７５は、旋回軸体６０の先端にボルト７１により一体的に回転板７２が接続されており、この回転板７２のテーブル２側面には、砥石軸保持台７３が支持されている。この砥石軸保持台７３に砥石車７０が固定された砥石軸７６がＡ軸線を通りＡ軸線に直交する軸線回りに旋回自在に軸承されている。回転板７２の上方には砥石軸旋回用のモータＭが設置されており、このモータＭの回転をベルト７９を介して砥石軸７６に伝達して砥石車７０をその軸回りに旋回させる。
【００２５】
なお、砥石車７０の幅は加工されるカムＷの幅よりも少し幅広であり、少なくとも、後述するカムの最大作用線ＲＬと同じ若しくはそれ以上の幅とする。また、砥石軸７６に支持する際の旋回軸方向（砥石車の幅方向）位置は砥石幅の中心にＡ軸線がくるように支持されている。
図８に上記構成のカム研削盤における各サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６及びエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６に接続され、カム研削盤全体の動作を制御する制御装置の概略構成図を示す。１００は制御装置であり、カム研削盤全体を制御し管理する中央演算装置（以下ＣＰＵという）１０１と、加工プログラムやカムのプロフィルデータ、砥石径及び演算結果などを格納するメモリ１０２と、外部とのデータの授受を行うインターフェース１０３と、ＣＰＵ１０１からの指令に応じて駆動パルスを分配送出するパルス分配回路１１１〜１１６とを備えており、これらインターフェース、１０３メモリ１０２、パルス分配回路１１１〜１１６はＣＰＵ１０１に接続されている。さらに、パルス分配回路１１１〜１１６は、駆動回路ＤＵＺ、ＤＵＣ、ＤＵＸ、ＤＵＢ、ＤＵＵ、ＤＵＡを介して各制御軸のサーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に接続されている。また、各制御軸の回転角度を検出するエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６からの検出信号はＣＰＵ１０１に入力されている。そして、メモリ１０２に記憶されている加工プログラムに従い各パルス分配回路１１１〜１１６及び駆動回路ＤＵＺ〜ＤＵＡを介して各制御軸のサーボモータＳＭ１〜ＳＭ６の回転を制御することにより所望するカムのプロフィル面の研削加工を行う。
【００２６】
図６は、上記構成のカム研削盤により研削されるカムの一例を表した斜視図である。図７は図６に例示したカムのリフト量を表したグラフである。このカム形状は、図６、図７からも分かるように、ベース円部Ｒ、Ｌは軸方向のどの位置でも同円弧に形成されているが、ベース円部以外、リフト部及びトップ部は角度位相毎にリフト量が変化し、且つそのリフト量の変化量が軸方向位置に応じて異なる３次元曲面を成している。なお、トップ部においてはリフト量ＴＲ、ＴＬは異なるが位相角度θＴは同じである。また、研削により創成されるカムの側面、即ちプロフィル面は、カムの左右面Ｒ、ＬにおけるＣ軸回りで同じ位相角度位置を結んだ作用線ＲＬから構成されている。
【００２７】
この作用線ＲＬからなるプロフィル面を砥石車７０によりプランジ研削する際には、砥石車７０とカムとが接触する研削線ＰＬ（図１１、１２参照）を前記作用線ＲＬに沿って動作するようにカムと砥石車７０との相対位置を変化させながら研削する必要がある。
次にこの３次元カムのプロフィル面のプランジ研削方法について図９から図１２を用いて説明する。
【００２８】
まず研削加工を始めるにあたり、サーボモータＳＭ５を動作させ、支持台２４をＵ軸に沿って前進させ、水平旋回体２３の旋回基準であるＢ軸線を砥石車の加工点Ｐを通る接線に位置するように初期設定を行う。これにより砥石車７０（水平旋回体２３）がＢ軸線回りに旋回される時には、常に研削点Ｐを中心に旋回することができる。この砥石車２３のＢ軸線回りの旋回が砥石車７０の接線からずれた位置、例えば図９のように砥石車７０の旋回中心位置であると、砥石車７０がカムに当接して研削作用を行う箇所である研削線ＰＬがこのＢ軸回りの旋回によりカムに対してＺ軸線方向及びＸ軸線方向に振れてしまうこととなる。従って、この振れ量に応じてテーブル２及び砥石台２０の位置を補正したり、砥石車７０の幅を必要以上に厚くしなければならない。しかしながら、上述のように砥石車７０の加工点Ｐと通る接線上にＢ軸線を位置させることによりこれらの補正を必要最小限、或は全く必要なくすることがができる。
【００２９】
カムのベース円部の研削においては、図１０に示すように水平旋回体２３（Ｂ軸旋回軸）及び旋回軸体６０（Ａ軸旋回軸）は共に０度の位置、即ち、砥石車７０の研削線ＰＬがＣ軸線に平行な位置において砥石台７０をＸ軸線方向にのみ切り込みを与えることにより研削される。これにより工作物Ｗの軸線方向（Ｃ軸）に平行なベース円部が研削される。なお、本実施の形態における砥石車７０の形状はＡ軸に対して直交した研削面を有する円筒形の砥石車を用いる。
【００３０】
次にカムのリフト部の研削においては、カムの左右の面のリフト量の相異に伴い水平旋回体２３をＢ軸線回りに旋回させる。また、このリフト部の研削時には、図１１、図１２に示すようにカムの回転角度θによりカムに接する砥石車７０Ｃの接触角度αが次第に変化していくため、Ｂ軸旋回により砥石車７０Ｃを旋回させても研削線ＰＬとカムの作用線ＲＬとの間にずれを生じてしまう。なお、７０Ｃは砥石車７０の幅方向の中心を通る線である。また、ＲＬはカムの同位相角度毎の作用線を表す。
【００３１】
図１２は図１１のカムをＡ軸側の側面から眺め、図１１と同様に同位相角度毎に作用線ＲＬを表した図である。この図からもわかるようにリフト部における作用線ＲＬはＡ軸線回りに次第に傾いて形成されている。従って、Ｂ軸線回りの旋回だけでは上述した作用線ＲＬと研削線ＰＬとを合致させることが出来ない。
そこで、この作用線ＲＬから構成される面を研削するため、サーボモータＳＭ６により破線で示す様に砥石車７０をＡ軸線回りに旋回させることにより砥石車７０の研削線ＰＬ’を作用線ＲＬに一致させることができる。
【００３２】
なお、図１１におけるカムの回転角度θが９０度の時のトップ部の研削時には、砥石車との接触角度αが０度、即ちトップ部の作用線ＲＬがＢ軸線に直交した位置となる。従って、作用線ＷＬと研削線ＰＬとのＡ軸線回りのズレが生じることがないためにＢ軸線回転のみで良い。
また、Ｂ軸線回りの旋回だけであっても左右面でリフト量の異なるカムのプロフィル面を研削することは可能であるが、前述したカムのプロフィル面、即ちカムの左右面における同位相角度を結んだ作用線ＲＬから構成される面とは似て非成る形状となる。
【００３３】
このようにして、本願発明のカム研削盤は、カムのＣ軸線回りの位相角度に応じてＢ軸線及びＡ軸線回りに砥石車７０を旋回させることで、カムの作用線ＲＬと砥石車７０の研削線ＰＬとを一致させながら研削を行うことにより、所望するカムのプロフィル面をプランジ加工により研削していくものである。
なお、テーブル２上の心押台１１の後方には、図略のツルーイング装置が設置してあり、メモリ１０２内に記憶した加工プログラムにより設定された時期、例えば加工工程毎や設定本数を研削加工毎に、或は、随時作業者により指示される毎に砥石車７０のツルーイングが行われる。そして、このツルーイング後の砥石車７０の位置に基づきサーボモータＳＭ５を作動させることにより、支持台２４を水平旋回体２３に対して前進させ、Ｂ軸線が砥石車７０の加工点Ｐの接線に位置するように補正を行う。
【００３４】
上記実施の形態において制御装置１００により制御される制御軸数は６軸（ＳＭ１〜ＳＭ６）あるが、常にこの６軸全てを同時制御するわけではなく、カムのプロフィル面をプランジ研削する際には同時４軸制御、即ちＸ移動制御軸、Ａ旋回制御軸、Ｂ旋回制御軸、Ｃ旋回制御軸のみでプロフィル面のプランジ研削加工が行われる。
【００３５】
また、上記実施の形態において例示した３次元カムの形状は、トップ部が左右の面で同位相角度にあり、ベース円部はＣ軸線方向のどの位置でも同円弧である３次元形状であったが、この３次元カム形状に限ること無く、例えば、トップ部の位相角度にズレがあるものや、ベース円部の半径が左右の面ＲＬで異なる形状であっても、本願発明のカム研削盤、研削方法によれば容易に研削加工することが可能である。当然のことながら、左右面ＲＬのプロフィル形状が同一である通常のカムやテーパカムも研削することは可能である。 図１３は本願発明の第２の実施の形態であり、前述した第１の実施の形態における砥石台２０を縦形に設置したものである。詳細な構成は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
このものでは、上方より砥石車７０をカムに対して接近させ研削するものであり、砥石台２０全体の鉛直方向移動のＸ軸線と、Ｘ軸軸線に直交したＢ軸線回りの旋回移動と、Ｂ軸線に直交するＡ軸線回りの旋回移動制御を行うことにより砥石車７０を３軸線方向に移動して所望される３次元カムのプロフィル面をプランジ研削するものである。従って、前述した第１の実施の形態に比べて、工作物への切り込み方向には砥石台の自重が作用しているためワークへの接近性が良好となるという利点がある。
【００３７】
また、上記第１及び第２の実施の形態は砥石台側にＢ旋回制御軸とＡ旋回制御軸及びＵ移動制御軸を追加したものであるが、図１４の第３の実施の形態に示すようにＢ旋回制御軸及び旋回駆動手段（テーブル旋回駆動手段）をテーブル側に割り当ててもよい。なお、このものはＢ旋回制御軸及びＢ軸線回りの旋回駆動手段をテーブル側に設けた以外は前述した第１及び第２の実施の形態と同様のため詳細な説明は省略する。このように、制御軸の割り当てをテーブル側と砥石台側とに割り当てることにより単純な構成とすることができ、組み付け性も簡単とすることができる。なお、Ｂ旋回制御軸の換わりにＡ旋回制御軸をテーブル側に設けても良い。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、３次元形状のカムのプロフィル面をプランジ研削により容易に研削することが出来るだけでなく、砥石車側がカムの旋回軸線に直交するＢ軸線回りとＢ軸線に直交するＡ軸線回りに旋回される構成であるため、旋回動作範囲が小さくできる。従って、設置スペースの縮小が可能である。さらに、砥石台側はテーブル側に比べその大きさが工作物の長さに左右されることがなく、また、レスト装置やツルーイング装置、計測装置などの付属装置類が少ないため、旋回部分は簡単な構成であっても十分に剛性を得られるだけでなく、カム研削盤全体の小型軽量化を図ることが出来る。
しかも、水平旋回体上に支持台をＢ軸線に直交する水平なＵ軸線に進退可能に支持したので、水平旋回体の旋回中心（Ｂ軸線）を砥石車の径の変化に係わらず常に砥石車の加工点を通る接線に一致させることができ、これにより、カムの研削時に砥石車（水平旋回体）がＢ軸回りに旋回してもカムに対して砥石車が位置ずれを生ずることがない。
【００３９】
請求項２に記載の研削方法によれば、カムの軸方向においてリフト量が暫時変化するプロフィル面をプランジ研削により容易に創成することが可能となる。特に、カムの左右の面における同位相角度を結ぶ作用線ＲＬによりプロフィル面が形成されている３次元カムであっても、プランジ研削により容易にかつ滑らかなプロフィル面の創成をすることができる。
しかも、砥石車をＢ軸線に直交するＵ軸線に進退してＢ軸を砥石車の研削点に一致させて研削するので、カムの研削時に砥石車がＢ軸回りに旋回してもカムに対して砥石車が位置ずれを生ずることがない。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、非常に簡易な構成により水平旋回体のＢ軸線回りの旋回を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるカム研削盤の全体構成を表す断面図である。
【図２】全体構成を表す平面図である。
【図３】旋回駆動手段の要部を表す断面図である（図１におけるＢ−Ｂ断面）。
【図４】旋回駆動手段の要部を表す断面図である（図１におけるＣ−Ｃ断面）。
【図５】位置補正ボックスの要部を表す断面図である（図２におけるＤ−Ｄ断面）。
【図６】研削加工されるカムの一例を表す斜視図である。
【図７】図６に例示したカムの形状を表すグラフである。
【図８】制御装置の構成を表す図である。
【図９】上方から眺めたカムと砥石車との位置関係を表す図である。
【図１０】（１）砥石車のＢ軸線回りの旋回軌跡を表す簡略図である。
（２）砥石車のＡ軸線回りの旋回軌跡を表す簡略図である。
【図１１】カムと砥石車との接触位置を説明するための簡略図である。
【図１２】Ａ軸線側から眺めたカムと砥石車との位置関係を表す簡略図である。
【図１３】第２の実施の形態における全体構成を表す概略図である。
【図１４】第３の実施の形態における全体構成を表す概略図である。
【図１５】従来の技術における説明図である。
【符号の説明】
１ ベッド
２ テーブル
３、３２、３８、５７ ナット
４、３０、３６、５０ ボールネジ
１０ 主軸台
１１ 心押台
１２ 主軸
１５ レスト装置
２０ 砥石台
２１ スライド体
２３ 水平旋回体
２４ 支持台
３１ 開口孔
３３、４３ ベアリング
３７ ガイドバー
３９ ガイドハウジング
４０ 直動ブロック
４１ 支持軸
４２ 旋回ブロック
４４ リニアガイド
４５ ガイド部
４７ 位置補正ボックス
５５ ハウジング
５６ ナットハウジング
６０ 旋回軸体
６３ ウォームホイール
６４ ウォーム
７０ 砥石車
７２ 回転板
７３ 砥石軸保持台
７５ 砥石台ヘッド
７６ 砥石軸
７９ ベルト
１００ 数値制御装置
１０１ 中央演算装置
１０２ メモリ
１０３ インターフェース
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムのプロフィル面を研削するカム研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカム研削盤では、プランジ研削により砥石車をカムの位相に応じて進退移動することで所望するプロフィル面の研削を行なっている。しかしながら、従来のプランジ研削では、カムのプロフィル面が軸方向で暫時変化するようなカムを研削することができなかった。例えば、図６及び図７に示すカムは、ベース円部は軸方向のどの位置でも同円弧に形成されているが、ベース円部以外は角度位相毎にリフト量が変化し、且つそのリフト量の変化量が軸方向位置に応じて異なる３次元曲面を成している。（以下、３次元カムという。）
同じくリフト量が軸方向位置で異なるカムとして従来より知られているテーパカムは、全ての位相角度において一定の割合でリフト量が変化しているだけであるため、カムの旋回軸線に対して砥石車の進退方向をθだけずらしたいわゆるアンギュラ型のカム研削盤により容易にプランジ研削することが可能であったが、このアンギュラ形のカム研削盤では上述の３次元カムのプロフィル面のプランジ研削は不可能であった。
【０００３】
従って、このような３次元カムのプロフィル面を研削するためには、非常に薄幅の砥石を用いて、工作物の旋回と砥石の進退、および工作物又は砥石を軸方向に動作させるトラバース移動を制御して行わなければならず、１つのカムを研削するにも非常に時間がかかってしまう。また、トラバース方向にうねりを生じてしまうことがあり、滑らかなプロフィル面の研削を行うことは非常に困難であった。
【０００４】
そこで、特公平６−１５１４６号（図１５参照）に示されるように、工作物の軸方向にトラバース移動するワークピース・スライド１４側を垂直軸線（Ｖ軸）及び水平軸線（Ｚ軸）回りに旋回させることにより砥石車１がカムに当接する作用線６を変化させることで３次元カムのプロフィル面をプランジ研削で行うものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワークピース・スライド１４は工作物の長手方向に長く且つ長手方向にトラバースされるため加工装置自体が非常に大きなとなってしまう。また、ワークピース・スライド上１４には工作物だけでなく主軸台、心押台及び振れ止め装置など種々の装置が設置されているため、非常に重量のあるものとなる。従って、このワークピーススライド１４をＶ軸及びＺ軸回りに旋回させるためには、旋回部分の支持剛性を強固にする機構を設けなければ高い加工精度の要求されるカムのプロフィル面の加工を行うことが出来ない。
【０００６】
さらに、工作物の搬入・搬出が行われる作業者側のワークピース・ヘッド１４側を旋回しているため、搬入・搬出の挿入性が悪く、且つ、安全性においても問題があった。
また、垂直軸線回りの旋回時には工作物の軸心Ｙを通る垂直旋回軸Ｖ回りに旋回させているため、正接面ＢがＶ軸を中心として円弧を描いて動作されることとなる。よって不必要に切り込みを与えてしまったり、工作物が逃げてしまい切り込み不足が生じてしまうことがある。これは、カムのベース半径が大きくなるほどカムの正接面Ｂと砥石車１の工作面とのずれ量が大きくなってしまうため、このずれ量に応じてワークピース・スライド１４を移動させるか、幅方向の非常に大きな砥石車を使用しなければならないという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した目的を達成するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、カムを有する工作物をその中心軸線であるＣ軸線回りに旋回可能に支持し前記Ｃ軸線方向に進退移動可能にベッド上に支持されたテーブルと、前記工作物に対して相対移動自在に前記ベッド上に支持された砥石台と、前記砥石台に回転自在に支持され前記工作物のＣ軸線回りの旋回角度位相に応じて前記カムに対して相対移動することにより前記カムのプロフィル面をプランジ研削する砥石車とを備えたカム研削盤において、前記砥石台は、前記ベッド上に支持され前記Ｃ軸線を横切るＸ軸線方向に進退移動するスライド体と、前記スライド体上に支持されこのスライド体の前記テーブル側前端にて前記Ｘ軸線及び前記Ｃ軸線に直交するＢ軸線回りに旋回移動する水平旋回体と、前記水平旋回体上に支持され前記Ｂ軸線に直交する水平なＵ軸線に進退可能な支持台と、前記支持台上に支持され前記Ｂ軸線に直交するＡ軸線回りに旋回可能な旋回軸体と、
前記旋回軸体の工作物側の軸端で前記Ａ軸線に直交した軸線回りに旋回可能に支持された砥石車とを備え、前記砥石車は前記Ａ軸線を前記砥石車の幅方向中心に且つ前記Ｂ軸線が前記砥石車の加工点を通る接線となる位置に支持されているものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、カムを有する工作物をその中心軸線であるＣ軸線回りに旋回可能に支持し前記Ｃ軸線方向に進退移動可能にベッド上に支持されたテーブルと、前記工作物に対して相対移動自在に前記ベッド上に支持された砥石台と、前記砥石台に回転自在に支持され前記工作物のＣ軸線回りの旋回角度位相に応じて前記カムに対して相対移動することにより前記カムのプロフィル面をプランジ研削する砥石車とを備えたカム研削盤において、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｃ軸線を横切るＸ軸線方向に進退制御し、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｃ軸線及び前記Ｘ軸線とに直交するＢ軸線回りに旋回制御し、前記砥石車を前記Ｂ軸線に直交するＵ軸線に進退して前記Ｂ軸を前記砥石車の加工点を通る接線位置に一致させ、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｂ軸線に直交し砥石幅方向中心を通るＡ軸線回りに旋回制御し、前記カムのプロフィル面をプランジ研削により前記Ｃ軸方向においてリフト量が暫時変化する形状に創成する研削方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、前記水平旋回体をＢ軸線回りに旋回させる旋回駆動手段を含み、この旋回駆動手段は前記スライド体の後方にスライド体の進退方向に直交して進退移動自在に支持された直動ブロックと、前記Ｂ軸線に平行な軸線回りに旋回自在に前記直動ブロックに支持された旋回ブロックと、前記旋回ブロックと前記水平旋回体との相対移動を許容して互いを係合支持する係合支持手段とからなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面用いて説明する。
図１は本願発明のカム研削盤の全体を表す断面図であり、図２は全体を表す平面図である。
１はベッドであり、このベッド上には工作物Ｗをその軸線Ｃ軸回りに旋回自在に、且つ、工作物Ｗの軸方向移動自在に支持する支持手段であるテーブル２が設置されている。
【００１４】
このテーブル２の下部中央にはナット３が固定されており、このナット３にはベッド１側に旋回自在に支持されサーボモータＳＭ１により回転駆動されるボールネジ４が螺合されている。サーボモータＳＭ１の正逆回転によりボールネジ４を介してナット３が紙面に垂直なＺ軸方向に動作されることにより前記テーブル２が工作物Ｗの旋回軸線Ｃ軸に平行なＺ軸線方向に進退移動される。ＥＮ１はサーボモータＳＭ１の回転角度を検出するエンコーダである。
【００１５】
テーブル２上には工作物Ｗの一端をチャック１３により保持し旋回させる主軸１２を備えた主軸台１０と、この主軸台１０に対向して設置され、センタＳにより工作物Ｗの他端を支持する心押台１１が設置されている。ＳＭ２は主軸１２を旋回駆動する主軸モータであり、ＥＮ２は主軸１２の回転角度を検出するエンコーダである。
【００１６】
また、テーブル２の中央部には加工時における工作物Ｗの撓みを防止するため、工作物Ｗを支持するレスト装置１５が複数設置されている。
ベッド１上には、Ｚ軸線に直交する水平なＸ軸線方向でテーブル２に対して相対移動自在に砥石台２０が設置されている。
この砥石台２０はベッド１上でＸ軸線方向に進退移動するスライド体２１と、このスライド体２１のテーブル２側前端における鉛直方向軸線（以下、Ｂ軸線という。）回りに旋回自在にスライド体２１上に支持された水平旋回体２３と、この水平旋回体２３上でＢ軸線に直交する水平方向軸線（以下、Ｕ軸線という。）に進退自在に支持された支持台２４とから成る。
【００１７】
スライド体２１は、Ｘ軸線方向で図１の左側に開口した開口孔３１が設けられており、この開口孔３１にナット３２が固定されている。そして、このナット３２にはベッド１に旋回自在に支持されたボールネジ３０が螺合されている。このボールネジ３０がベッド１側に固定されたサーボモータＳＭ３により正逆回転されることで、ナット３２を介して前記スライド体２１がＸ軸線方向に進退移動される。ＥＮ３はこのサーボモータＳＭ３の回転角度を検出するエンコーダである。これらボールネジ３０、ナット３２、サーボモータＳＭ３、エンコーダＥＮ３によりＸ移動制御軸を構成する。
【００１８】
スライド体２１のテーブル２側の一端にはＢ軸線回りに回転される回転軸２２が固定されており、この回転軸２２にベアリング３３を介して前記水平旋回体２３が旋回自在に支持されている。
次に、この水平旋回体２３をＢ軸線回りに旋回させるＢ旋回制御軸（砥石車旋回制御軸）について図３及び図４を用いて説明する。
【００１９】
スライド体２１にはサーボモータＳＭ４が設置されており、このサーボモータＳＭ４により正逆回転されるボールネジ３６及びこのボールネジ３６に平行にガイドバー３７がＺ軸方向に平行にスライド体２１に設置されている。ボールネジ３６にはナット３８が螺合しており、ガイドバー３７にはこのガイドバー３７に沿って移動自在にガイドハウジング３９が支持されている。このナット３８及びガイドハウジング３９は直動ブロック４０に一体的に固定されており、サーボモータＳＭ４の正逆回転によりボールネジ３６及びガイドバー３７に沿って直動ブロック４０が進退移動されるようになっている。ＥＮ４はサーボモータＳＭ４の旋回角度を検出するエンコーダである。
【００２０】
直動ブロック４０には鉛直方向に支持軸４１が固定されており、この支持軸４１には旋回ブロック４２がベアリング４３を介して旋回自在に支持されている。そして、前記水平旋回体２３の後部にはＵ軸に平行に固定したガイド部４５を有するリニアガイド４４が後方に突設されており、このガイド部４５に沿って進退移動自在に係合部４６により前記旋回ブロック４２が係合支持されている。このリニアガイド４４及び係合部４６を有する旋回ブロック４２とによりスライド体２１と水平旋回体２３とを互いに相対移動自在に係合支持する係合支持手段を構成する。
【００２１】
従って、図２及び図４に示すようにサーボモータＳＭ４の正逆回転に伴い直動ブロック４０がガイドバー３７及びボールネジ３６に沿って進退移動されると、直動ブロック４２に支持された旋回ブロック４２と旋回ブロック４２が係合するリニアガイド４４との作用により水平旋回体２３がＢ軸線回りにスムーズに旋回されることとなる。これらサーボモータＳＭ４、ボールネジ３９、ガイドバー３７、直動ブロック４０、旋回ブロック４２、係合支持手段とにより旋回駆動手段が構成されている。
【００２２】
図５に前記支持台２４の拡大図を示す。
この支持台２４は、水平旋回体２３上でＢ軸線に直交したＵ軸線方向に進退自在に案内支持されいる。また、水平旋回体２３上には位置補正ボックス４７が設置されており、この位置補正ボックス４７にはＵ軸線に平行にボールネジ５０が旋回自在に支持されており、その一端は位置補正ボックス４７の後部に設置されたサーボモータＳＭ５と連結されている。また、ボールネジ５０の他端は支持台２４のハウジング５５に一体的に形成されたナットハウジング５６に旋回自在に支持されている。ボールネジ５０にはナット５７が螺合しており、このナット５７が前記ナットハウジング５６に固定されている。従って、サーボモータＳＭ５の回転によりボールネジ５０が正逆回転されるとナット５７を介して支持台２４が水平旋回体２３上をＵ軸線方向に進退移動することとなる。ＥＮ５はサーボモータＳＭ５の回転角度を検出するエンコーダである。
【００２３】
支持台２４のハウジング５５内には（図１参照）、Ｕ軸線に平行なＡ軸線回りに旋回自在に旋回軸体６０が軸承されており、この旋回軸体６１のテーブル２側の先端には砥石車７０が旋回自在に支持された砥石台ヘッド７５が固定されている。旋回軸体６０の後端部にはウォームホイール６３が旋回軸体６０に一体的に固定されており、このウォームホイール６３にはウォーム６４が噛合している。ウォーム６４はハウジング５５に固定されたサーボモータＳＭ６と一体的に形成されており、サーボモータＳＭ６の正逆回転をウォーム６４及びウォームホイール６３により旋回軸体６０に伝達する。旋回軸体６０の後端には旋回軸体６０の回転角度を検出するためのエンコーダＥＮ６が設置されている。このサーボモータＳＭ６、エンコーダＥＭ６とウォーム６４、ウォームホイール６３、旋回軸体６０によりＡ旋回制御軸を構成する。
【００２４】
砥石台ヘッド７５は、旋回軸体６０の先端にボルト７１により一体的に回転板７２が接続されており、この回転板７２のテーブル２側面には、砥石軸保持台７３が支持されている。この砥石軸保持台７３に砥石車７０が固定された砥石軸７６がＡ軸線を通りＡ軸線に直交する軸線回りに旋回自在に軸承されている。回転板７２の上方には砥石軸旋回用のモータＭが設置されており、このモータＭの回転をベルト７９を介して砥石軸７６に伝達して砥石車７０をその軸回りに旋回させる。
【００２５】
なお、砥石車７０の幅は加工されるカムＷの幅よりも少し幅広であり、少なくとも、後述するカムの最大作用線ＲＬと同じ若しくはそれ以上の幅とする。また、砥石軸７６に支持する際の旋回軸方向（砥石車の幅方向）位置は砥石幅の中心にＡ軸線がくるように支持されている。
図８に上記構成のカム研削盤における各サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６及びエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６に接続され、カム研削盤全体の動作を制御する制御装置の概略構成図を示す。１００は制御装置であり、カム研削盤全体を制御し管理する中央演算装置（以下ＣＰＵという）１０１と、加工プログラムやカムのプロフィルデータ、砥石径及び演算結果などを格納するメモリ１０２と、外部とのデータの授受を行うインターフェース１０３と、ＣＰＵ１０１からの指令に応じて駆動パルスを分配送出するパルス分配回路１１１〜１１６とを備えており、これらインターフェース、１０３メモリ１０２、パルス分配回路１１１〜１１６はＣＰＵ１０１に接続されている。さらに、パルス分配回路１１１〜１１６は、駆動回路ＤＵＺ、ＤＵＣ、ＤＵＸ、ＤＵＢ、ＤＵＵ、ＤＵＡを介して各制御軸のサーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に接続されている。また、各制御軸の回転角度を検出するエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６からの検出信号はＣＰＵ１０１に入力されている。そして、メモリ１０２に記憶されている加工プログラムに従い各パルス分配回路１１１〜１１６及び駆動回路ＤＵＺ〜ＤＵＡを介して各制御軸のサーボモータＳＭ１〜ＳＭ６の回転を制御することにより所望するカムのプロフィル面の研削加工を行う。
【００２６】
図６は、上記構成のカム研削盤により研削されるカムの一例を表した斜視図である。図７は図６に例示したカムのリフト量を表したグラフである。このカム形状は、図６、図７からも分かるように、ベース円部Ｒ、Ｌは軸方向のどの位置でも同円弧に形成されているが、ベース円部以外、リフト部及びトップ部は角度位相毎にリフト量が変化し、且つそのリフト量の変化量が軸方向位置に応じて異なる３次元曲面を成している。なお、トップ部においてはリフト量ＴＲ、ＴＬは異なるが位相角度θＴは同じである。また、研削により創成されるカムの側面、即ちプロフィル面は、カムの左右面Ｒ、ＬにおけるＣ軸回りで同じ位相角度位置を結んだ作用線ＲＬから構成されている。
【００２７】
この作用線ＲＬからなるプロフィル面を砥石車７０によりプランジ研削する際には、砥石車７０とカムとが接触する研削線ＰＬ（図１１、１２参照）を前記作用線ＲＬに沿って動作するようにカムと砥石車７０との相対位置を変化させながら研削する必要がある。
次にこの３次元カムのプロフィル面のプランジ研削方法について図９から図１２を用いて説明する。
【００２８】
まず研削加工を始めるにあたり、サーボモータＳＭ５を動作させ、支持台２４をＵ軸に沿って前進させ、水平旋回体２３の旋回基準であるＢ軸線を砥石車の加工点Ｐを通る接線に位置するように初期設定を行う。これにより砥石車７０（水平旋回体２３）がＢ軸線回りに旋回される時には、常に研削点Ｐを中心に旋回することができる。この砥石車２３のＢ軸線回りの旋回が砥石車７０の接線からずれた位置、例えば図９のように砥石車７０の旋回中心位置であると、砥石車７０がカムに当接して研削作用を行う箇所である研削線ＰＬがこのＢ軸回りの旋回によりカムに対してＺ軸線方向及びＸ軸線方向に振れてしまうこととなる。従って、この振れ量に応じてテーブル２及び砥石台２０の位置を補正したり、砥石車７０の幅を必要以上に厚くしなければならない。しかしながら、上述のように砥石車７０の加工点Ｐと通る接線上にＢ軸線を位置させることによりこれらの補正を必要最小限、或は全く必要なくすることがができる。
【００２９】
カムのベース円部の研削においては、図１０に示すように水平旋回体２３（Ｂ軸旋回軸）及び旋回軸体６０（Ａ軸旋回軸）は共に０度の位置、即ち、砥石車７０の研削線ＰＬがＣ軸線に平行な位置において砥石台７０をＸ軸線方向にのみ切り込みを与えることにより研削される。これにより工作物Ｗの軸線方向（Ｃ軸）に平行なベース円部が研削される。なお、本実施の形態における砥石車７０の形状はＡ軸に対して直交した研削面を有する円筒形の砥石車を用いる。
【００３０】
次にカムのリフト部の研削においては、カムの左右の面のリフト量の相異に伴い水平旋回体２３をＢ軸線回りに旋回させる。また、このリフト部の研削時には、図１１、図１２に示すようにカムの回転角度θによりカムに接する砥石車７０Ｃの接触角度αが次第に変化していくため、Ｂ軸旋回により砥石車７０Ｃを旋回させても研削線ＰＬとカムの作用線ＲＬとの間にずれを生じてしまう。なお、７０Ｃは砥石車７０の幅方向の中心を通る線である。また、ＲＬはカムの同位相角度毎の作用線を表す。
【００３１】
図１２は図１１のカムをＡ軸側の側面から眺め、図１１と同様に同位相角度毎に作用線ＲＬを表した図である。この図からもわかるようにリフト部における作用線ＲＬはＡ軸線回りに次第に傾いて形成されている。従って、Ｂ軸線回りの旋回だけでは上述した作用線ＲＬと研削線ＰＬとを合致させることが出来ない。
そこで、この作用線ＲＬから構成される面を研削するため、サーボモータＳＭ６により破線で示す様に砥石車７０をＡ軸線回りに旋回させることにより砥石車７０の研削線ＰＬ’を作用線ＲＬに一致させることができる。
【００３２】
なお、図１１におけるカムの回転角度θが９０度の時のトップ部の研削時には、砥石車との接触角度αが０度、即ちトップ部の作用線ＲＬがＢ軸線に直交した位置となる。従って、作用線ＷＬと研削線ＰＬとのＡ軸線回りのズレが生じることがないためにＢ軸線回転のみで良い。
また、Ｂ軸線回りの旋回だけであっても左右面でリフト量の異なるカムのプロフィル面を研削することは可能であるが、前述したカムのプロフィル面、即ちカムの左右面における同位相角度を結んだ作用線ＲＬから構成される面とは似て非成る形状となる。
【００３３】
このようにして、本願発明のカム研削盤は、カムのＣ軸線回りの位相角度に応じてＢ軸線及びＡ軸線回りに砥石車７０を旋回させることで、カムの作用線ＲＬと砥石車７０の研削線ＰＬとを一致させながら研削を行うことにより、所望するカムのプロフィル面をプランジ加工により研削していくものである。
なお、テーブル２上の心押台１１の後方には、図略のツルーイング装置が設置してあり、メモリ１０２内に記憶した加工プログラムにより設定された時期、例えば加工工程毎や設定本数を研削加工毎に、或は、随時作業者により指示される毎に砥石車７０のツルーイングが行われる。そして、このツルーイング後の砥石車７０の位置に基づきサーボモータＳＭ５を作動させることにより、支持台２４を水平旋回体２３に対して前進させ、Ｂ軸線が砥石車７０の加工点Ｐの接線に位置するように補正を行う。
【００３４】
上記実施の形態において制御装置１００により制御される制御軸数は６軸（ＳＭ１〜ＳＭ６）あるが、常にこの６軸全てを同時制御するわけではなく、カムのプロフィル面をプランジ研削する際には同時４軸制御、即ちＸ移動制御軸、Ａ旋回制御軸、Ｂ旋回制御軸、Ｃ旋回制御軸のみでプロフィル面のプランジ研削加工が行われる。
【００３５】
また、上記実施の形態において例示した３次元カムの形状は、トップ部が左右の面で同位相角度にあり、ベース円部はＣ軸線方向のどの位置でも同円弧である３次元形状であったが、この３次元カム形状に限ること無く、例えば、トップ部の位相角度にズレがあるものや、ベース円部の半径が左右の面ＲＬで異なる形状であっても、本願発明のカム研削盤、研削方法によれば容易に研削加工することが可能である。当然のことながら、左右面ＲＬのプロフィル形状が同一である通常のカムやテーパカムも研削することは可能である。 図１３は本願発明の第２の実施の形態であり、前述した第１の実施の形態における砥石台２０を縦形に設置したものである。詳細な構成は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
このものでは、上方より砥石車７０をカムに対して接近させ研削するものであり、砥石台２０全体の鉛直方向移動のＸ軸線と、Ｘ軸軸線に直交したＢ軸線回りの旋回移動と、Ｂ軸線に直交するＡ軸線回りの旋回移動制御を行うことにより砥石車７０を３軸線方向に移動して所望される３次元カムのプロフィル面をプランジ研削するものである。従って、前述した第１の実施の形態に比べて、工作物への切り込み方向には砥石台の自重が作用しているためワークへの接近性が良好となるという利点がある。
【００３７】
また、上記第１及び第２の実施の形態は砥石台側にＢ旋回制御軸とＡ旋回制御軸及びＵ移動制御軸を追加したものであるが、図１４の第３の実施の形態に示すようにＢ旋回制御軸及び旋回駆動手段（テーブル旋回駆動手段）をテーブル側に割り当ててもよい。なお、このものはＢ旋回制御軸及びＢ軸線回りの旋回駆動手段をテーブル側に設けた以外は前述した第１及び第２の実施の形態と同様のため詳細な説明は省略する。このように、制御軸の割り当てをテーブル側と砥石台側とに割り当てることにより単純な構成とすることができ、組み付け性も簡単とすることができる。なお、Ｂ旋回制御軸の換わりにＡ旋回制御軸をテーブル側に設けても良い。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、３次元形状のカムのプロフィル面をプランジ研削により容易に研削することが出来るだけでなく、砥石車側がカムの旋回軸線に直交するＢ軸線回りとＢ軸線に直交するＡ軸線回りに旋回される構成であるため、旋回動作範囲が小さくできる。従って、設置スペースの縮小が可能である。さらに、砥石台側はテーブル側に比べその大きさが工作物の長さに左右されることがなく、また、レスト装置やツルーイング装置、計測装置などの付属装置類が少ないため、旋回部分は簡単な構成であっても十分に剛性を得られるだけでなく、カム研削盤全体の小型軽量化を図ることが出来る。
しかも、水平旋回体上に支持台をＢ軸線に直交する水平なＵ軸線に進退可能に支持したので、水平旋回体の旋回中心（Ｂ軸線）を砥石車の径の変化に係わらず常に砥石車の加工点を通る接線に一致させることができ、これにより、カムの研削時に砥石車（水平旋回体）がＢ軸回りに旋回してもカムに対して砥石車が位置ずれを生ずることがない。
【００３９】
請求項２に記載の研削方法によれば、カムの軸方向においてリフト量が暫時変化するプロフィル面をプランジ研削により容易に創成することが可能となる。特に、カムの左右の面における同位相角度を結ぶ作用線ＲＬによりプロフィル面が形成されている３次元カムであっても、プランジ研削により容易にかつ滑らかなプロフィル面の創成をすることができる。
しかも、砥石車をＢ軸線に直交するＵ軸線に進退してＢ軸を砥石車の研削点に一致させて研削するので、カムの研削時に砥石車がＢ軸回りに旋回してもカムに対して砥石車が位置ずれを生ずることがない。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、非常に簡易な構成により水平旋回体のＢ軸線回りの旋回を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるカム研削盤の全体構成を表す断面図である。
【図２】全体構成を表す平面図である。
【図３】旋回駆動手段の要部を表す断面図である（図１におけるＢ−Ｂ断面）。
【図４】旋回駆動手段の要部を表す断面図である（図１におけるＣ−Ｃ断面）。
【図５】位置補正ボックスの要部を表す断面図である（図２におけるＤ−Ｄ断面）。
【図６】研削加工されるカムの一例を表す斜視図である。
【図７】図６に例示したカムの形状を表すグラフである。
【図８】制御装置の構成を表す図である。
【図９】上方から眺めたカムと砥石車との位置関係を表す図である。
【図１０】（１）砥石車のＢ軸線回りの旋回軌跡を表す簡略図である。
（２）砥石車のＡ軸線回りの旋回軌跡を表す簡略図である。
【図１１】カムと砥石車との接触位置を説明するための簡略図である。
【図１２】Ａ軸線側から眺めたカムと砥石車との位置関係を表す簡略図である。
【図１３】第２の実施の形態における全体構成を表す概略図である。
【図１４】第３の実施の形態における全体構成を表す概略図である。
【図１５】従来の技術における説明図である。
【符号の説明】
１ ベッド
２ テーブル
３、３２、３８、５７ ナット
４、３０、３６、５０ ボールネジ
１０ 主軸台
１１ 心押台
１２ 主軸
１５ レスト装置
２０ 砥石台
２１ スライド体
２３ 水平旋回体
２４ 支持台
３１ 開口孔
３３、４３ ベアリング
３７ ガイドバー
３９ ガイドハウジング
４０ 直動ブロック
４１ 支持軸
４２ 旋回ブロック
４４ リニアガイド
４５ ガイド部
４７ 位置補正ボックス
５５ ハウジング
５６ ナットハウジング
６０ 旋回軸体
６３ ウォームホイール
６４ ウォーム
７０ 砥石車
７２ 回転板
７３ 砥石軸保持台
７５ 砥石台ヘッド
７６ 砥石軸
７９ ベルト
１００ 数値制御装置
１０１ 中央演算装置
１０２ メモリ
１０３ インターフェース
Claims (2)
- カムを有する工作物をその中心軸線であるＣ軸線回りに旋回可能に支持し前記Ｃ軸線方向に進退移動可能にベッド上に支持されたテーブルと、前記工作物に対して相対移動自在に前記ベッド上に支持された砥石台と、前記砥石台に回転自在に支持され前記工作物のＣ軸線回りの旋回角度位相に応じて前記カムに対して相対移動することにより前記カムのプロフィル面をプランジ研削する砥石車とを備えたカム研削盤において、
前記砥石台は、前記ベッド上に支持され前記Ｃ軸線を横切るＸ軸線方向に進退移動するスライド体と、
前記スライド体上に支持されこのスライド体の前記テーブル側前端にて前記Ｘ軸線及び前記Ｃ軸線に直交するＢ軸線回りに旋回移動する水平旋回体と、
前記水平旋回体上に支持され前記Ｂ軸線に直交する水平なＵ軸線に進退可能な支持台と、
前記支持台上に支持され前記Ｂ軸線に直交するＡ軸線回りに旋回可能な旋回軸体と、
前記旋回軸体の工作物側の軸端で前記Ａ軸線に直交した軸線回りに旋回可能に支持された砥石車とを備え、
前記砥石車は前記Ａ軸線を前記砥石車の幅方向中心に且つ前記Ｂ軸線が前記砥石車の加工点を通る接線となる位置に支持されていることを特徴とするカム研削盤。 - カムを有する工作物をその中心軸線であるＣ軸線回りに旋回可能に支持し前記Ｃ軸線方向に進退移動可能にベッド上に支持されたテーブルと、前記工作物に対して相対移動自在に前記ベッド上に支持された砥石台と、前記砥石台に回転自在に支持され前記工作物のＣ軸線回りの旋回角度位相に応じて前記カムに対して相対移動することにより前記カムのプロフィル面をプランジ研削する砥石車とを備えたカム研削盤において、
前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｃ軸線を横切るＸ軸線方向に進退制御し、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｃ軸線及び前記Ｘ軸線とに直交するＢ軸線回りに旋回制御し、前記砥石車を前記Ｂ軸線に直交するＵ軸線に進退して前記Ｂ軸を前記砥石車の加工点を通る接線位置に一致させ、前記砥石車を前記カムの前記Ｃ軸線回りの位相角度に関連して前記Ｂ軸線に直交し砥石幅方向中心を通るＡ軸線回りに旋回制御し、前記カムのプロフィル面をプランジ研削により前記Ｃ軸方向においてリフト量が暫時変化する形状に創成することを特徴とするカム研削盤の研削方法。
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