JPH07102501B2 - カムの研削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カムシャフトを回転駆
動させてカムに研削加工を施すためのカムの研削方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、カムシャフトのような長尺ワ
ークのカムを研削加工する場合、以下の方法が行われて
いる。すなわち、まず、カムシャフトの両端が主軸と心
押台とにより軸支された状態で、前記主軸の回転作用下
に該カムシャフトが回転駆動されるとともに、円板状砥
石が回転駆動される。そして、マスタカムとフォロアロ
ーラの案内作用下に主軸を支持する揺動台が揺動され
（特開昭５３−５１５９３号公報参照）、あるいは数値
制御装置の作用下に砥石が移動され（特開昭５４−６８
５８９号公報参照）、前記回転されているカムシャフト
のカムの研削加工が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の各従
来技術では、カムシャフトの一端側を支持する主軸を介
してこのカムシャフトを回転させている。このため、カ
ムシャフトの他端側（心押台側）のカムに研削加工を行
う際、前記カムシャフトに捩じれや撓みが発生し易く、
これによってビビリ等による研削精度の低下が惹起され
るとともに、該カムシャフトを高速回転させることがで
きずにカムの研削加工の効率化が達成困難となるという
問題が指摘されている。特に、長尺なカムシャフトにお
いては、この種の不具合が相当に顕著なものとなってし
まうとともに、カムの位相ずれが生じるおそれがある。
そこで、砥石の反対側にワークレストを配置させ、この
ワークレストでカムシャフトを保持する工夫がなされて
いるが、捩じれの発生を抑えることはできないという問
題がある。

【０００４】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、ワークレスト等を用いることなくカムシャフトの
カムを高精度かつ効率的に研削加工することが可能なカ
ムの研削方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、カムシャフトの両端を回転自在に支持
する過程と、前記カムシャフトの軸線に平行な回転軸線
を有する砥石の少なくとも一方の側部に近接して該カム
シャフトの外周部を回転伝達機構で把持する過程と、前
記回転伝達機構を介して前記カムシャフトを回転駆動し
ながら、前記砥石を回転させて該カムシャフトのカムを
研削する過程と、を備えることを特徴とする。

【０００６】さらに、本発明は、カムシャフトの両端を
回転自在に支持する過程と、前記カムシャフトの軸線に
平行な回転軸線を有する砥石の両側にあって該カムシャ
フトの外周部を第１および第２回転伝達機構で把持する
過程と、前記第１および第２回転伝達機構を同期的に駆
動させて前記カムシャフトを回転駆動しながら、前記砥
石を回転させて該カムシャフトのカムを研削する過程
と、を備えることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係るカムの研削方法では、カムシャフ
トの両端が回転自在に支持された後、このカムシャフト
の外周部が回転伝達機構で把持され、該回転伝達機構の
作用下に前記カムシャフトが回転されながら、回転駆動
される砥石によりカムの研削作業が行われる。その際、
回転伝達機構は、砥石の少なくとも一方の側部に近接し
てカムシャフトの外周部を把持しており、このため、該
カムシャフトに捩じれや撓み等が発生することを確実に
阻止することができる。

【０００８】さらに、本発明では、砥石の両側にあって
カムシャフトの外周部が第１および第２回転伝達機構で
把持され、該第１および第２回転伝達機構の同期的駆動
作用下に前記カムシャフトが回転される。このため、砥
石による研削加工時にカムシャフトを確実に保持して回
転させることが可能になり、このカムを高精度に研削加
工することができる。

【０００９】

【実施例】本発明に係るカムの研削方法についてこれを
実施するための装置との関連で実施例を挙げ、添付の図
面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００１０】図１および図２において、参照符号１０
は、本実施例に係る研削装置を示す。この研削装置１０
は、カムシャフト１２の両端を回転自在に支持するセン
タ支持機構１４と、このカムシャフト１２の軸線に平行
な回転軸線を有する砥石１６の両側部に近接して該カム
シャフト１２の外周部を把持し前記カムシャフト１２を
回転可能な第１および第２回転伝達機構１８、２０と、
この第１および第２回転伝達機構１８、２０に回転力を
付与する駆動機構２２と、前記第１および第２回転伝達
機構１８、２０を同期的に回転駆動させるための同期回
転機構２４とを備える。なお、図１は、第１および第２
回転伝達機構１８、２０と駆動機構２２と同期回転機構
２４とを展開した縦断面説明図であり（図２中、Ｉ−Ｉ
線断面図）、これらの実際の配置関係は、図２に示され
ている。

【００１１】研削装置１０を構成する基台２６上に取付
台２８が固着され、この取付台２８にセンタ支持機構１
４を構成する固定フレーム３０ａ、３０ｂが装着され
る。固定フレーム３０ａ、３０ｂは、略円筒状を有して
おり、この固定フレーム３０ｂには、上方側から砥石１
６とは反対側に大きく切り欠いて開口部３２が設けられ
ている。

【００１２】固定フレーム３０ａには、移動手段３４を
構成するサーボモータ３６が固着されており、このサー
ボモータ３６に連結されたボールねじ３８が移動体４０
にねじ込まれている。この移動体４０の上下両側には、
ガイドロッド４２ａ、４２ｂが係合するとともに、この
ガイドロッド４２ａ、４２ｂは、固定フレーム３０ａに
摺動自在に支持される。移動体４０の先端部に、ボール
ねじ３８と同軸的に先鋭状支持軸４４が回転自在に設け
られ、この支持軸４４の軸線と交差する軸線を有する位
相決め部材４６が、移動体４０に対し図示しないシリン
ダを介して進退自在に配設される。

【００１３】固定フレーム３０ｂには、従動手段４８を
構成するシリンダ５０が固着され、このシリンダ５０か
ら延びるロッド５２に移動体５４が固定される。この移
動体５４には、ロッド５２と同軸的に先鋭状支持軸５５
が回転自在に配設される。この支持軸５５と４４とは、
カムシャフト１２の両端をセンタ支持するとともに、こ
のカムシャフト１２は、複数のジャーナル部５６と複数
のカム５８とを有している。

【００１４】第１回転伝達機構１８は、固定フレーム３
０ｂ側に固着される固定リング部材６０と、この固定リ
ング部材６０内に回転自在に配設される回転中空主軸６
２とを備える。固定リング部材６０には、圧油通路６
４、６６が形成され、この圧油通路６４、６６の一端側
が、図示しない圧油供給源に連通するとともに、該圧油
通路６４、６６の他端側が、回転中空主軸６２の外周面
に並設された周溝６８ａ、６８ｂに連通する。図３に示
すように、回転中空主軸６２には、所定角度間隔ずつ離
間してクランプ手段７０ａ乃至７０ｃが設けられてお
り、このクランプ手段７０ａ乃至７０ｃを構成するシリ
ンダ室７２ａ乃至７２ｃおよび７４ａ乃至７４ｃに周溝
６８ａおよび６８ｂが連通する。シリンダ室７２ａ乃至
７２ｃおよび７４ａ乃至７４ｃは、ピストン７６ａ乃至
７６ｃにより分離形成されており、このピストン７６ａ
乃至７６ｃからは、回転中空主軸６２の中心方向に向か
ってロッド７８ａ乃至７８ｃが延びている。

【００１５】回転中空主軸６２の外周部には、ギヤ部８
０が形成され、このギヤ部８０に近接して前記回転中空
主軸６２と固定リング部材６０との間に軸受８２が配設
される。図４に示すように、軸受８２の外周側端部は、
固定リング部材６０にねじ止めされた第１係止部材８４
に保持されるとともに、この軸受８２の内周側端部は、
回転中空主軸６２に螺着された第２係止部材８６に保持
される。この第１係止部材８４の内周部に周溝８８が形
成され、第２係止部材８６の外周部に設けられたリング
状突起部９０が前記周溝８８に挿入されることにより、
軸受８２側への研削屑等の侵入を防止するよう構成され
ている。

【００１６】一方、固定フレーム３０ａ側に設けられる
第２回転伝達機構２０は、上記第１回転伝達機構１８と
同様に構成されるものであり、同一の参照符号は同一の
構成要素を示し、その詳細な説明は省略する。

【００１７】駆動機構２２は、取付台２８に固着される
モータ９２を備え、このモータ９２の回転軸に軸着され
るギヤ９４が、第１アイドルギヤ９６に噛合するととも
に、この第１アイドルギヤ９６が、第１回転伝達機構１
８を構成する回転中空主軸６２のギヤ部８０に噛合す
る。第１アイドルギヤ９６は、同期回転機構２４を構成
しており、この第１アイドルギヤ９６が一端に固着され
る回転軸９８は、取付台２８に軸受１００、１００を介
して回転自在に支持される。この回転軸９８の他端に第
２アイドルギヤ１０２が固着され、この第２アイドルギ
ヤ１０２が第２回転伝達機構２０を構成する回転中空主
軸６２のギヤ部８０に噛合する。

【００１８】砥石１６は、可動台１０４に対して回転可
能に装着されており、この可動台１０４が、基台２６上
でカムシャフト１２の軸線方向と交差する方向に進退自
在に配設されている（図２参照）。

【００１９】次に、このように構成される研削装置１０
の動作について、本実施例に係る研削方法との関連で説
明する。

【００２０】まず、カムシャフト１２が、センタ支持機
構１４を構成する固定フレーム３０ｂの開口部３２から
この固定フレーム３０ｂ内に挿入され、その両端が移動
手段３４を構成する支持軸４４と従動手段４８を構成す
る支持軸５５とに保持される。その際、移動体４０が、
移動手段３４を構成するサーボモータ３６の駆動作用下
にその軸線方向に位置調整されるとともに、図示しない
シリンダの作用下に位相決め部材４６が進出されてカム
シャフト１２の位相合わせが行われる。

【００２１】そこで、第１および第２回転伝達機構１
８、２０が駆動されてカムシャフト１２の、例えばジャ
ーナル部５６が把持される。すなわち、図示しない圧油
供給源から固定リング部材６０の圧油通路６４に圧油が
導入されると、この圧油は、回転中空主軸６２の周溝６
８ａを介してクランプ手段７０ａ乃至７０ｃを構成する
シリンダ室７２ａ乃至７２ｃに供給される。このため、
ピストン７６ａ乃至７６ｃと一体的にロッド７８ａ乃至
７８ｃが回転中空主軸６２の中心側に進出し、該ロッド
７８ａ乃至７８ｃでカムシャフト１２のジャーナル部５
６が押圧保持される（図３参照）。その後、位相決め部
材４６がカムシャフト１２から退動離間される。

【００２２】この状態で、駆動機構２２を構成するモー
タ９２が駆動されてギヤ９４が回転されると、このギヤ
９４に噛合する第１アイドルギヤ９６が回転し、さらに
この第１アイドルギヤ９６に噛合するギヤ部８０を介し
て第１回転伝達機構１８を構成する回転中空主軸６２が
回転される。一方、第１アイドルギヤ９６の回転は、同
期回転機構２４を構成する回転軸９８を介して第２アイ
ドルギヤ１０２に伝達され、この第２アイドルギヤ１０
２に噛合するギヤ部８０を介して第２回転伝達機構２０
を構成する回転中空主軸６２が回転される。

【００２３】これにより、第１および第２回転伝達機構
１８、２０を構成するそれぞれの回転中空主軸６２が同
期的に回転駆動され、各回転中空主軸６２に設けられた
クランプ手段７０ａ乃至７０ｃに保持されているカムシ
ャフト１２が回転駆動される。そして、砥石１６が、回
転駆動されるとともにカムシャフト１２に対して移動制
御されることにより、このカムシャフト１２の所望の一
のカム５８に研削加工が施される。

【００２４】一のカム５８に対する研削加工が終了した
後、砥石１６がカムシャフト１２から離間されるととも
に、第１および第２回転伝達機構１８、２０に設けられ
たクランプ手段７０ａ乃至７０ｃによる前記カムシャフ
ト１２の把持が解除される。すなわち、圧油通路６４に
対する圧油の供給が停止される一方、圧油通路６６に圧
油が供給されて該圧油が回転中空主軸６２の周溝６８ｂ
を介してクランプ手段７０ａ乃至７０ｃを構成するシリ
ンダ室７４ａ乃至７４ｃに導入される。このため、ロッ
ド７８ａ乃至７８ｃが、ピストン７６ａ乃至７６ｃと一
体的に半径外方向に移動し、このロッド７８ａ乃至７８
ｃによるカムシャフト１２の把持作用が解除される。

【００２５】さらに、移動手段３４を構成するサーボモ
ータ３６が駆動されてボールねじ３８が所定の方向に回
転されると、移動体４０が、ガイドロッド４２ａ、４２
ｂの案内作用下に従動手段４８から離間する方向（図１
中、矢印Ａ方向）に移動する。その際、従動手段４８を
構成するシリンダ５０が駆動され、移動体５４が移動手
段３４側（矢印Ａ方向）に移動する。このため、カムシ
ャフト１２は、その両端を支持軸４４、５５に保持され
た状態で矢印Ａ方向に移動し、研削前の次なるカム５８
が、砥石１６に対応して配置される。

【００２６】次いで、上記と同様にクランプ手段７０ａ
乃至７０ｃが駆動され、ロッド７８ａ乃至７８ｃにより
カムシャフト１２の、例えばカム５８が把持される。こ
のクランプ手段７０ａ乃至７０ｃのシリンダ室７２ａ乃
至７２ｃおよび７４ａ乃至７４ｃは、それぞれ周溝６８
ａおよび６８ｂから分岐して互いに連通している。従っ
て、圧油通路６４から周溝６８ａに供給される圧油は、
シリンダ室７２ａ乃至７２ｃ内に同一の圧力で供給さ
れ、カムシャフト１２のカム５８が、所謂、ナチュラル
クランプされる。これにより、カムシャフト１２のジャ
ーナル部５６だけでなく、不均一な形状を有するカム５
８を確実に把持して該カムシャフト１２を円滑に回転駆
動させることができる。

【００２７】カムシャフト１２の所望のカム５８に研削
加工を施した後、クランプ手段７０ａ乃至７０ｃによる
前記カムシャフト１２の把持作用が解除される。そし
て、移動手段３４を構成するサーボモータ３６が駆動さ
れ、ボールねじ３８の回転作用下に移動体４０が矢印Ａ
方向とは逆方向（矢印Ｂ方向）に移動され、この移動体
４０に一端が保持されているカムシャフト１２が、矢印
Ｂ方向に移動して所定の位置で停止される。この状態
で、作業者が固定フレーム３０ｂの開口部３２を介して
カムシャフト１２を把持し、このカムシャフト１２をセ
ンタ支持機構１４から取り出す。

【００２８】この場合、本実施例では、センタ支持機構
１４を構成する移動手段３４および従動手段４８により
カムシャフト１２の両端がセンタ支持された状態で、こ
のカムシャフト１２の砥石１６の両側部に近接する部位
が第１および第２回転伝達機構１８、２０により把持さ
れ、この第１および第２回転伝達機構１８、２０の同期
的駆動作用下に該カムシャフト１２が回転駆動される。
すなわち、砥石１６により所定のカム５８の研削加工が
行われる際、このカム５８の両側に近接するジャーナル
部５６、５６が把持されて回転駆動されるため、カムシ
ャフト１２を強固に保持して回転させることが可能にな
り、前記砥石１６による研削加工時に該カムシャフト１
２に捩じれや撓みが発生することを確実に阻止すること
ができる。これによって、前記研削加工時にビビリ等が
惹起することがなく、カムシャフト１２のカム５８を高
精度に研削加工することができるとともに、このカムシ
ャフト１２を高速回転させてカム５８の研削加工作業の
効率化が達成されるという効果が得られる。

【００２９】しかも、特に長尺なカムシャフト１２を加
工する際にも、このカムシャフト１２の捩じれや撓みの
発生を防止でき、該カムシャフト１２を保持すべく従来
のようなワークレストが不要となる。従って、研削装置
１０全体の簡素化および製造コストの低廉化が容易に遂
行されるという利点がある。

【００３０】なお、本実施例では、センタ支持機構１４
を構成する従動手段４８にシリンダ５０を用いている
が、このシリンダ５０に代替してスプリング等を使用
し、このスプリングの弾発力を介して支持軸５５を常時
支持軸４４側に押圧させるよう構成することもできる。

【００３１】ところで、支持軸４４、５５に近接するカ
ム５８を加工する際や、比較的短尺なカムシャフト１２
を加工する際には、第１および第２回転伝達機構１８、
２０のいずれか一方のみを使用してもよい。すなわち、
カムシャフト１２において支持軸４４に近接するカム５
８を加工する場合、第１回転伝達機構１８のみが駆動さ
れて砥石１６の、図１中、右側部に近接するジャーナル
部５６がクランプ手段７０ａ乃至７０ｃを介して把持さ
れる。そして、第１回転伝達機構１８の回転作用下にカ
ムシャフト１２が回転駆動されることにより、支持軸４
４に近接するカム５８の研削加工が行われる。その際、
カムシャフト１２において、支持軸４４から第１回転伝
達機構１８に把持されている部分までの長さが相当に短
いため、この間で砥石１６により研削加工が行われても
該カムシャフト１２に捩じれや撓みが発生することがな
く、高精度な研削加工が遂行されるという効果がある。

【００３２】さらにまた、比較的短尺なカムシャフト１
２を加工する際には、このカムシャフト１２の両端外周
部を第１および第２回転伝達機構１８、２０で把持し、
この第１および第２回転伝達機構１８、２０を同期的に
回転駆動させて該カムシャフト１２を回転させながら、
所望のカム５８の研削加工を行うことができる。その
際、図５に示すように、砥石１６をカムシャフト１２の
軸線方向に移動自在に構成すれば、第１および第２回転
伝達機構１８、２０でカムシャフト１２の両端外周部が
一旦把持された状態で、このカムシャフト１２の全ての
カム５８に連続的かつ迅速に研削加工を行うことが可能
になり、該研削加工作業全体の効率化が図られるという
利点がある。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係るカムの研削方法では、以下
の効果乃至利点が得られる。

【００３４】カムシャフトの両端が回転自在に支持され
た後、砥石の少なくとも一方の側部に近接してこのカム
シャフトの外周部が回転伝達機構で把持され、該回転伝
達機構の作用下に前記カムシャフトが回転されながら研
削作業が行われる。このため、回転伝達機構によりカム
シャフトを強固に保持することができ、研削加工時に該
カムシャフトに捩じれや撓み等が発生することを確実に
阻止することが可能になり、高精度かつ効率的なカムの
研削加工が遂行される。

【００３５】さらに、本発明では、砥石の両側にあって
カムシャフトの外周部が第１および第２回転伝達機構で
把持されて各回転伝達機構の同期的駆動作用下に前記カ
ムシャフトが回転されるため、カムシャフトを確実かつ
円滑に回転させることができ、捩じれや撓み等を惹起す
ることなくこのカムシャフトのカムを高精度に研削加工
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカムの研削方法を実施するための
研削装置の回転伝達機構と駆動機構と同期回転機構とを
展開した縦断面説明図である。

【図２】前記研削装置の概略側面説明図である。

【図３】前記研削装置を構成する回転伝達機構の概略正
面説明図である。

【図４】前記回転伝達機構の一部拡大縦断面図である。

【図５】カムシャフトの両端外周部を把持してカムの研
削加工を行う際の説明図である。

【符号の説明】

１０…研削装置 １２…カムシャフト １４…センタ支持機構 １６…砥石 １８、２０…回転伝達機構 ２２…駆動機構 ２４…同期回転機構 ２８…取付台 ３０ａ、３０ｂ…固定フレーム ３２…開口部 ３４…移動手段 ３６…サーボモータ ４０…移動体 ４８…従動手段 ５６…ジャーナル部 ５８…カム ６０…固定リング部材 ６２…回転中空主軸 ６４、６６…圧油通路 ６８ａ、６８ｂ…周溝 ７０ａ〜７０ｃ…クランプ手段 ９２…モータ ９６、１０２…アイドルギヤ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カムシャフトの両端を回転自在に支持する
   過程と、 前記カムシャフトの軸線に平行な回転軸線を有する砥石
   の少なくとも一方の側部に近接して該カムシャフトの外
   周部を回転伝達機構で把持する過程と、 前記回転伝達機構を介して前記カムシャフトを回転駆動
   しながら、前記砥石を回転させて該カムシャフトのカム
   を研削する過程と、 を備えることを特徴とするカムの研削方法。
2. 【請求項２】カムシャフトの両端を回転自在に支持する
   過程と、 前記カムシャフトの軸線に平行な回転軸線を有する砥石
   の両側にあって該カムシャフトの外周部を第１および第
   ２回転伝達機構で把持する過程と、 前記第１および第２回転伝達機構を同期的に駆動させて
   前記カムシャフトを回転駆動しながら、前記砥石を回転
   させて該カムシャフトのカムを研削する過程と、 を備えることを特徴とするカムの研削方法。