JPH028862B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関に用いるカムシヤフト
上のインテークカム、エクゾーストカムあるいは
燃料噴射カム等のカム部をマスタカムを用いて倣
い研削するカム研削盤、とりわけ多種、少ロツド
のカムシヤフトを研削するに適するカム研削盤に
関するものである。

本発明の目的は、多種類のカムシヤフトを、最
小限のマスタカムを用いて、マスタカムを取替え
ることなく加工できるようにしたカム研削盤を提
供することである。

多気筒内燃機関に用いられるカムシヤフト上に
は、インテークカム、エクゾーストカムあるいは
燃料噴射カム等の各カム部が気筒数に応じた位相
角（例えば４気筒の場合90゜、６気筒の場合60゜）
をもち、かつ各カム部相互が所定の角度（繰返し
単位角度）関係を有して多数配列されており、こ
れらカム部を倣い研削するためにそれと同数のマ
スタカムを必要とする。

従来、マスタカムの個数を削減してその製造コ
ストの低減と主軸スパンの減少を目的として、１
個のマスタカムで位相角の異なる同一形状の複数
のカム部を倣い研削する試みが一部において実用
に供されている。これはマスタカムを装着した主
軸と、カムシヤフトに係合する駆動部とを例えば
回転シリンダ機構によつて同一形状の２つのカム
部間の位相角度だけ位相調整できるようになし、
角度位相の異なる同一形状の２つのカム部を１個
のマスタカムで倣い研削できるようにしたもので
ある。この種のカム研削盤によれば、マスタカム
の個数を少なくとも半減でき、マスタカム製造コ
ストの低減と主軸スパンの減少とに役立つ特徴を
有している。

しかしながら、従来のこの種のカム研削盤は、
一種類のカムシヤフトを倣い研削するためのもの
であり、種類の異なるカムシヤフト、とりわけ気
筒数の異なる内燃機関用の多種類のカムシヤフト
には到底対応できず、カムシヤフトの種類が変わ
る毎にマスタカムの交換および位相調整機構の調
整あるいは交換等の大幅な段取替えを要する問題
を有している。

すなわち、多種類のカムシヤフトを最小限のマ
スタカムで倣い研削するためには、形状を同じく
し位相角のみ異なるインテークカム、エクゾース
トカムあるいは燃料噴射カム等のそれぞれのカム
部を各１個のマスタカムで共用させることが必要
であり、このためには４気筒内燃機関用カムシヤ
フトについては円周上４等分割の割出しを、同様
に６気筒、８気筒、10気筒、12気筒のものについ
ては、それぞれ６、８、10、12等分割の割出しを
全て充足できる主軸割出し機構が必要となり、ま
たインテークカムとエクゾーストカムとが同一形
状の場合にそれをも１個のマスタカムで共用させ
ようとする場合には、より多くの分割数を必要と
し、従来の考え方では到底これに対応できない。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、多種、
少ロツドのカムシヤフトを研削するに適したカム
研削盤を提供せんとするものである。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図および第２図において、１０はカム研削盤
のベツドを示し、このベツド１０上にはテーブル
１１が図の左右方向に移動可能に載置され、パル
スモータ１２によりボールねじ１３を介して移動
されるようになつている。テーブル１１上には揺
動台１４がテーブル１１に固設した一対の軸受装
置１５（一方は図示省略）によりテーブル１１の
移動方向と平行な軸線のまわりに揺動可能に支持
され、この揺動台１４の支持部１４ａ，１４ｂに
主軸１７が揺動台１４の揺動軸線と平行な軸線の
まわりに回転可能に軸承されている。またテーブ
ル１１上に固設した軸受台１８には回転軸１９が
前記揺動台１４の揺動中心と一致する軸線のまわ
りに回転可能に軸承され、この回転軸１９の一端
には前記主軸１７の後部がベルト伝動装置２０を
介して回転連結され、また支持軸１６の他端には
テーブル１１上に設置された主軸駆動用の直流モ
ータ２１がベルト伝動装置２２を介して回転連結
されている。なお、揺動台１４にはエンコーダ２
３が取付けられ、その回転子は主軸１７に連結さ
れて主軸１７の回転角を検出し、主軸割出し時に
主軸回転量をフイードバツクするようになつてお
り、このエンコーダ２３と直流モータ２１とによ
り主軸割出し装置を構成している。

前記主軸１７の先端部には第３図に示すよう
に、取付体２５が一体的に嵌着され、この取付体
２５にカムシヤフトＷに離脱可能に係合する駆動
金２６を備えた駆動面板２７が回転可能に支承さ
れている。駆動面板２７の外周には伝動スリーブ
２８が摺動のみ可能に嵌合され、この伝動スリー
ブ２８と取付体２５との対向面間にギヤカツプリ
ング２９を構成するリング状の一対のギヤ３０，
３１が介在され、一方のギヤ３０は取付体２５
に、他方のギヤ３１は伝動スリーブ２８にそれぞ
れ結合されている。伝動スリーブ２８と駆動面板
２７との間にはスリーブ２８を一対のリングギヤ
３０，３１が噛合する方向に押圧するスプリング
３２が介挿され、主軸１７に与えられた回転をギ
ヤカツプリング２９を介して駆動面板２７に伝達
するようになつている。しかしてギヤカツプリン
グ２９の噛合いを離脱させて主軸１７を駆動面板
２７に対し回転割出しさせることにより、駆動金
２６に係合されたカムシヤフトＷ上の位相の異な
るカムを後述するマスタカムの位相に順次一致さ
せることができる。

実施例においては、ギヤカツプリング２９を構
成する一対のギヤ３０，３１は、その周端面に円
周上等角度間隔に120個の噛合歯を有し、これに
よつて主軸を駆動面板２７に対して3゜の倍数の割
出し、換言すれば円周上２，３，４，５，６，
８，10，12…等分の割出しを可能にしている。

前記揺動台１４上には、駆動面板回り止め用シ
リンダ３３と、カツプリング離脱用シリンダ３４
が設置され、回り止め用シリンダ３３のピストン
ロツド３５は駆動面板２７の外周に形成した基準
凹部２７ａに係合して駆動面板２７を適宜回り止
めできるようになつており、また離脱用シリンダ
３４のピストンロツド３６には中央部を枢支され
た作動リンク３７の一端がピン係合され、この作
動リンク３７の他端は前記伝動スリーブ２８の環
状溝部に対応され、ピストンロツド３６の進退に
応動して伝動スリーブ２８をスプリング３２に抗
して摺動させ、ギヤカツプリング２９の一対のギ
ヤ３０，３０の噛合を離脱させるようになつてい
る。

前記主軸１７の先端にはセンタ４０が嵌着さ
れ、このセンタ４０と前記揺動台１４上に設置し
た心押台４１のセンタ４２との間で、カムシヤフ
トＷを回転可能に支持するようになつており、こ
のカムシヤフトＷの一端に前記駆動面板２７の駆
動金２６に係合する係合部が定められた角度位置
に形成されている。かかるカムシヤフトＷは、６
気筒内燃機関用のもので示され、第４図に示すよ
うにインテークカム１IN〜６INおよびエクゾー
ストカム１EX〜６EXがカムシヤフトＷ上の軸方
向に所定の間隔を存して配設され、インテークカ
ム１IN〜３INは互いに120゜間隔で並べられ、ま
たエクゾーストカム１EX〜３EXも互いに120゜間
隔で並べられ、かつインテークカム１IN〜３IN
に対してそれぞれ定角度θ₁の位相差（繰返し単位
角度）を有する。さらにカム４IN，４EXは３
IN，３EXと、カム５IN，５EXは２IN，２EX
と、カム６IN，６EXは１IN，１EXとそれぞれ
180゜異なる位相で設けられている。これら各６個
のインテークカム１IN〜６INおよびエクゾース
トカム１EX〜６EXは後述する説明で明らかなよ
うに２個のマスタカムによつて倣い研削できる。

前記主軸１７上には多種類のカムシヤフトＷを
研削するに必要なマスタカム群４３が装着されて
いる。このマスタカム群４３は１〜３個一組とし
て構成され、この最大３個の各マスタカム群４３
Ａ，４３Ｂ…によつて各カムシヤフトＷ上に全て
のカム部を研削し得るようにしている。各マスタ
カム群４３Ａ，４３Ｂ…はインテークカム、エク
ゾーストカム、燃料噴射カム等創成用の１〜３個
のマスタカム４３Ａ１，４３Ａ２，４３Ｂ１，４
３Ｂ２…を組合せてなり、このマスタカムはその
最大リフト部がこれに対応するカムシヤフトＷの
繰返し単異角度θ₁だけずれて配列されている。

前記テーブル１１上には揺動台１４の主軸１７
部を覆うように主軸台４５が設置され、この主軸
台４５の内部にはシフト台４６が主軸台４５に固
設した案内ベース４７に主軸１７と平行な方向に
シフト可能に装架されている。シフト台４６には
ローラ支持体４８が主軸１７と平行な方向にシフ
ト可能に装架され、このローラ支持体４８に前記
マスタカム群４３の１つと当接するフオロアロー
ラ４９が回転可能に軸支されている。ローラ支持
体４８はシフト台４６に設けた３位置位置決め用
シリンダ５０により、隣合う３個のマスタカム４
３に順次対応する位置に自動的にシフトされるよ
うになつている。また前記シフト台４６は案内ベ
ース４７に沿つて固設したラツク杆５１に噛合す
るピニオン５２を図略のハンドル操作により回転
させることにより、研削すべきカムシヤフトＷの
種類に応じたマスタカム群４３Ａ，４３Ｂ…に対
応する位置に手動シフトされるようになつてい
る。前記主軸台４５と揺動台１４との間には、図
示してないが一般の倣いカム研削盤と同様に、引
張スプリングが介挿され、このスプリングの発力
によりマスタカム４３をフオロアローラ４９に圧
接するようになつており、また主軸台４５にはそ
の引張スプリングの発力に抗して揺動台１４を揺
動復帰せしめる復帰用シリンダが設けられてい
る。

なお、図中５５はカムシヤフトＷ上のカム部を
研削加工する砥石で、この砥石５５はカムシヤフ
トＷの軸線と直交する方向に進退可能な砥石台５
６に軸承されている。

上記した構成のカム研削盤は、多種類のカムシ
ヤフトＷを自動的に研削加工するために、キーボ
ードによるマニアルデータインプツト（MDI）
方式により、各種カムシヤフトＷを研削するに必
要な数値制御データ、すなわちカム研削順序、テ
ーブル移動量、主軸割出し角度、主軸回転数等を
コンピユータの記憶装置に記憶させておき、研削
すべきカムシヤフトＷに応じてフオロアローラ４
９を定められたマスタカム群に対応する位置に位
置決めすべくシフト台４６を手動操作でシフトさ
せたうえで、カムシヤフトＷのナンバーをインプ
ツトするのみで、以後は当該カムシヤフトＷを全
自動で研削できるようになつており、以下にその
カム研削動作につき説明する。

まず研削すべきカムシヤフト（第１図、第４図
に示す６気筒内燃機関用カムシヤフト）Ｗを両セ
ンタ４０，４２間に支持させ、カムシヤフトＷの
係合部に駆動金２６を係合させてインテークカム
１INの位相をＡカムシヤフト創成用マスタカム
群４３Ａのインテークカム創成用マスタカム４３
Ａ１の位相に一致させる。そしてそのマスタカム
４３Ａ１をフオロアローラ４９に当接させ、直流
モータ２１により主軸１７、マスタカム群４３お
よびカムシヤフトＷを回転駆動させて砥石５５に
よりインテークカム１INを倣い研削する。イン
テークカム１INの所定の加工が終了すると、図
略の揺動台復帰用シリンダによりマスタカム４３
Ａ１がフオロアローラ４９より離間される方向に
揺動台１４を揺動させる。しかる状態でテーブル
１１をパルスモータ１２により所定量だけ右方に
インデツクスしてエクゾーストカム１EXを砥石
５５に対応する位置に割出すとともに、位置決め
用シリンダ５０によりローラ支持体４８を所定量
シフトさせ、フオロアローラ４９をエクゾースト
カム創成用マスタカム４３Ａ２に対応せしめ、前
述したと同様にして砥石５５によりエクゾースト
カム１EXを倣い研削する。エクゾーストカム１
EXの所定の加工が終了すると、揺動台１４をマ
スタカム４３Ａ２がフオロアローラ４９より離間
するように揺動させ、しかる状態で次のインテー
クカム２INが砥石５５に対応するようにテーブ
ル１１をインデツクスするとともに、フオロアロ
ーラ４９を再びインテークカム創成用マスタカム
４３Ａ１に対応せしめるべくローラ支持体４８を
シフトさせ、同時に主軸１７をインテークカム１
INと２INの位相角（120゜）だけ割出し回転させ
る。この主軸１７の割出し回転は、まず回り止め
用シリンダ３３のピストンロツド３５を駆動面板
２７の基準凹部２７ａに係合して駆動面板２７、
すなわちカムシヤフト側を回り止めし、その状態
でカツプリング離脱用シリンダ３４のピストンロ
ツド３６により作動リンク３７を介して伝動スリ
ーブ２８をスプリング３２に抗し摺動させてギヤ
カツプリング２９の一対のギヤ３０，３１の噛合
いをはずし、そのうえで直流モータ２１により主
軸１７を定められた角度（180゜）だけ回転割出
し、所定角度だけ主軸１７が回転されたことがエ
ンコーダ２３にて検出されると直流モータ２１が
停止され、しかる後前記離脱用シリンダ３４のピ
ストンロツド３６を後退させ、ギヤカツプリング
２９の一対のギヤ３０，３１を噛合させることに
より行える。従つて前記インテークカム創成用マ
スタカム４３Ａ１を用いてインテークカム２IN
を倣い研削でき、また前記主軸１７の回転割出し
により、次のエクゾーストカム２EXの倣い研削
においては、主軸１７の回転割出し動作は不要
で、フオロアローラ４９をエクゾーストカム創成
用マスタカム４３Ａ２側にシフトさせるのみで加
工できる。

以下同様に、インテークカム３IN，４IN，５
IN，６INを研削するに際して主軸１７を所定角
度（120゜、但し４INを加工する場合にのみ180゜）
づつ回転割出しながら、インテークカム３IN〜
６INおよびエクゾーストカム３EX〜６EXを順
次研削する。

これにより各６個づつのインテークカムおよび
エクゾーストカムがそれぞれ１個づつのマスタカ
ムによつて倣い研削できるようになる。

第５図は６気筒内燃機関用のＢカムシヤフトＷ
を示すもので、このカムシヤフトＷ上には燃料噴
射カム１Ｐ〜６Ｐ、エクゾーストカム１EX〜６
EXおよびインテークカム１IN〜６INが配列さ
れ、エクゾーストカムは燃料噴射カムに対して角
度θ₂、インテークカムはエクゾーストカムに対し
て角度θ₃の繰返し単位を有して関係され、しかも
エクゾーストカムとインテークカムは同一形状
で、両者の角度位相θ₃が前記主軸１７の最小割出
し単位（3゜）の整数倍に合致する場合の研削例を
示す。この場合にはエクゾーストカム創成用マス
タカムを用いてインテークカムを倣い研削でき、
各６個づつの燃料噴射カム１Ｐ〜６Ｐ、エクゾー
ストカム１EX〜６EXおよびインテークカム１
IN〜６INを２個のマスタカムで倣い研削でき
る。

かかるＢカムシヤフトＷを加工する場合には、
シフト台４６を手動操作でシフトしてフオロアロ
ーラ４９をＢカムシヤフト創成用マスタカム群４
３Ｂに対応させ、ＢカムシヤフトＷのナンバーを
インプツトすることにより行い得る。研削はテー
ブル１１を順次インデツクスさせながら燃料噴射
カム１Ｐ、エクゾーストカム１EX、インテーク
カム１IN、燃料噴射カム２Ｐの順に行われ、燃
料噴射カムからエクゾーストカムおよびインテー
クカムから燃料噴射カムに移行する場合に、フオ
ロアローラ４９が位置決め用シリンダ５０により
燃料噴射カム創成用マスタカム４３Ｂ１とエクゾ
ーストカム創成用マスタカム４３Ｂ２との２位置
間でシフト動作され、またエクゾーストカムから
インテークカムに移行する際に、主軸１７は両者
の位相角θ₂だけ回転割出しされるとともに、イン
テークカムから燃料噴射用カムに移行する際に、
主軸１７は角度60゜−θ₃だけ回転割出しされる。

上記したＢカムシヤフト創成用マスタカム群４
３Ｂはまた、ＢカムシヤフトＷ上の各カム部と同
一のプロヒイルを有するインテークカム、エクゾ
ーストカムおよび燃料噴射カムがそれぞれ、360゜
−θ₃、360゜−θ₂の繰返し単位を有して配列されて
いるＢカムシヤフトＷの研削においても利用でき
る。

また他の種類の同気筒内燃機関用カムシヤフト
あるいは気筒数の異なる４、８、10、12気筒等の
内燃機関用カムシヤフトについても、それらに対
応するマスタカム群を用いて倣い研削できるもの
であるが、主軸１７の割出し角度は個々のカム位
相差に応じて制御されることは勿論である。

上記実施例においては、フオロアローラ４９を
シフトせるために、カムシヤフトＷの種類に応じ
てシフト台４６を手動にてシフトし、そのカムシ
ヤフト上のカム部に応じてそれらに対応するマス
タカム間を位置決めシリンダ５０にて自動的にシ
フトする例について述べたが、本発明はかかる構
成に限定されるものではなく、例えば、上記シフ
ト台をなくし、ローラ支持体を直流モータ等によ
る数値制御によつてシフトさせることもできる。

また上記実施例においては、ギヤカツプリング
２９の割出し単位を3゜の例について述べたが、そ
の割出し単位を1゜にすれば、インテークカムとエ
クゾーストカムとのカムプロフイルが同一の場合
には、殆ど１つのマスタカムで両カムを倣い研削
できるようになる。

以上述べたように本発明によれば、多種類のカ
ムシヤフトを創成するためのマスタカム群を主軸
上に装着し、このマスタカム群には各カムシヤフ
ト上の同一形状で位相角のみが異なる同種の複数
個のカム部（例えばインテークカムあるいはエク
ゾーストカム）について１個づつのマスタカムが
設けられ、またカムシヤフトに係合する駆動部と
主軸とを円周上に多数の噛合歯を形成した離脱可
能なギヤカツプリングを介して結合し、主軸を駆
動部に対し回転割出しできるようにした構成であ
るので、多種類のカムシヤフトをマスタカムを取
替えることなく加工できるようになり、しかもマ
スタカムの個数も必要最少限に抑えることができ
る特徴があり、これによつて特に多種、少ロツド
のカムシヤフトを研削するに適したカム研削盤を
容易に得られるようになる。

しかも本発明によれば、例えばインテークカム
とエクゾーストカムのプロヒイルが同一で、両者
の位相角がギヤカツプリングの割出し単位の整数
倍に合致する場合には、両カム部をも共通のマス
タカムで倣い研削することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
カム研削盤の要部を示す正面図、第２図は第１図
の上面から見た図、第３図は第２図の−線拡
大断面図、第４図および第５図は異なる種類のカ
ムシヤフトのカム部の位相関係を示す図である。 １０…ベツド、１１…テーブル、１４…揺動
台、１７…主軸、２１…直流モータ、２３…エン
コーダ、２７…駆動面板、２９…ギヤカツプリン
グ、３３…回り止め用シリンダ、３４…離脱用シ
リンダ、４０，４２…センタ、４３…マスタカム
群、４５…主軸台、４８…ローラ支持体、４９…
フオロアローラ、５５…砥石、Ｗ…カムシヤフ
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転方向に位相が異なる複数個のカム部を有
   する多種類のカムシヤフトを研削するカム研削盤
   にして、ベツド上にカムシヤフトの軸線方向に移
   動可能に載置されたテーブルと、このテーブル上
   に揺動可能に支持された揺動台と、この揺動台に
   回転可能に軸承された主軸と、この主軸と同一の
   軸線上に回転可能に軸承され前記カムシヤフトに
   係合してカムシヤフトを駆動するシヤフト駆動部
   材と、このシヤフト駆動部材と前記主軸との間に
   配置されシヤフト駆動部材と主軸とを離脱可能に
   結合すべく周端面に多数の噛合歯を有するリング
   状の一対のギヤを係脱可能に設けたギヤカツプリ
   ングと、このギヤカツプリングを係脱するための
   係脱手段と、前記ギヤカツプリングを離脱した状
   態で前記主軸を前記シヤフト駆動部材に対して回
   転割出しするための主軸駆動モータと、この主軸
   駆動モータにて回転割出しされる主軸の回転角を
   検出するエンコーダと、前記主軸上に設けられ前
   記多種類のカムシヤフトを研削するに必要なマス
   タカム群と、このマスタカム群の１つに当接し前
   記主軸の軸線方向にシフト可能なフオロアローラ
   とを備え、前記マスタカム群は、前記カムシヤフ
   ト上に配列された同一形状で位相角が異なる複数
   個のカム部についてそれぞれ１個ずつの創成用マ
   スタカムを備え、かつ前記一対のギヤの噛合歯
   を、４、６、８、10、12の公倍数からなる歯数と
   したことを特徴とするカム研削盤。 ２ 前記主軸駆動モータを、前記主線の回転駆動
   モータとして兼用してなる特許請求の範囲第１項
   に記載のカム研削盤。