JPH08272418A - 非真円体の研削装置及び研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの粗研削加工に際してワークの回転速
度を速くして、粗研削加工に要する時間を短縮するとと
もに、加工精度に悪影響を与えることをなくす。 【解決手段】 ワークＷａを回転させながら、ワークＷ
ａの仕上げ形状を表すリフトデータと砥石径とに応じて
求められるプロフィールデータに基づき砥石台８を移動
させて、ワークＷａをリフトデータに対応した非真円形
状に研削する。プロフィールデータを、ワークＷａを同
一速度で回転させたときに砥石台８の移動時における加
速度が小さくなるように、フィルタ回路２２により所定
のフィルタ次数でスムージングする。そして、スムージ
ング後のプロフィールデータに基づき、ワークＷａに粗
研削加工を施すとともに、その後、元のプロフィールデ
ータに基づき、ワークＷａに仕上げ研削加工を施す。そ
して、粗研削加工時においては、砥石台８の加速度が小
さくなった分だけ、主軸回転速度を速くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを回転させ
ながら、その外周面をワークの仕上げ形状を表すリフト
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】図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、例
えば研削盤においては、非真円形状のワークＷａを形成
したカムシャフトＷが、図示しない主軸に取り付けられ
る。そして、同じく図示しないモータにより主軸が回転
されたとき、その主軸とともにワークＷａが一方向へ回
転されるようになっている。回転砥石１２はその回転中
心とカムシャフトＷの回転中心とを結ぶ直線に沿って、
カムシャフトＷの軸線と直交する方向へ進退移動可能に
設けられ、ワークＷａの外周面の被研削面Ｗｂに接触さ
れた状態で一方向へ回転される。このとき、ワークＷａ
が所定速度で回転されるとともに、砥石１２が進退移動
されることにより、ワークＷａの被研削面Ｗｂが全周に
亘って研削される。

【０００３】前記砥石１２はモータによりボールスクリ
ュー等を介して進退移動されるようになっており、その
モータは数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）から与
えられる指令に基づきその回転を制御される。又、ＮＣ
装置には所定のカム形状に対応するリフトデータが予め
記憶され、ＮＣ装置はそのリフトデータと砥石１２の径
とに応じて、ワークＷの回転角度と砥石１２の送り位置
との関係を示すプロフィールデータを求める。そして、
ＮＣ装置は、そのプロフィールデータに基づきモータを
回転制御して、砥石１２を進退移動させる。これによ
り、ワークＷａの被研削面Ｗｂがリフトデータに対応し
た非真円形状に研削されて、非真円体としてのカム２３
が形成される。

【０００４】上記研削加工に際して、通常、ワークＷａ
は所定の切り込み量で粗研削加工された後に仕上げ研削
加工を施されるようになっている。この場合、従来で
は、粗研削加工及び仕上げ研削加工の何れにおいても、
同一のプロフィールデータに基づいて砥石１２が進退制
御されるようになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常、粗研
削加工における総切り込み量は、仕上げ研削加工におけ
る総切り込み量より大きいものであり、全体の切り込み
量のほぼ７割を占めている。従って、粗研削加工に要す
る時間が全体の加工時間に占める割合も高い。このた
め、加工時間全体の短縮化を図るためには、特に粗研削
加工時においてワークＷａの回転速度を速くして、粗研
削加工に要する時間を短縮することが有効である。

【０００６】ところが、図１８に示すように、カム２３
は真円である基礎円部分２３ａから突出した部分２３ｂ
を有している。そして、その突出部分２３ｂの研削を行
う場合には、前記プロフィールデータに基づいて、砥石
１２を同図（ｃ）に鎖線で示す位置と実線で示す位置と
の間で大きく進退移動させる必要がある。従って、加工
時間の短縮のため、粗研削加工に際してワークＷａの回
転速度を速くすると、図示しない砥石台を含めた重量物
と同時に砥石１２を大きな加速度で急速に進退移動させ
ることが困難になって、砥石１２の追従性が悪化する。
言い換えれば、砥石１２をプロフィールデータに応じて
正確に移動制御できなくなり、制御異常が発生したり、
粗研削加工により得られるワーク形状が予期しない形状
になったりする。その結果、場合によっては粗研削加工
によりワークＷが所望の最終形状を越えて研削されてし
まい、仕上げ代がなくなるというおそれがあった。この
ため、加工時間の短縮化を図ることが困難であった。

【０００７】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、ワークの粗研削加工に
際してワークの回転速度を速くすることにより、粗研削
加工に要する時間を短縮して、全体の加工時間の短縮化
を図ることができるとともに、その粗研削加工による誤
差を加工精度に悪影響を与えることがない範囲内に収め
ることができる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。

【０００８】

【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の研削装置の発明では、回転砥石をワー
クの外周面に接触させた状態で、ワークを回転させると
ともに、ワークの仕上げ形状を表すリフトデータと砥石
径とに応じて求められるプロフィールデータに基づき、
移動手段により回転砥石をワークに対して接離方向へ相
対移動させて、ワークを前記リフト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
プロフィールデータを、ワークを同一速度で回転させた
ときに同ワークに対する回転砥石の相対移動時における
加速度が小さくなるようにスムージングするフィルタ手
段と、そのスムージングされたプロフィールデータに基
づき前記移動手段を制御してワークに粗研削加工を施す
とともに、その後、元のプロフィールデータに基づき移
動手段を制御してワークに仕上げ研削加工を施す制御手
段とを設けたものである。

【０００９】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、スムージング後のプロフィールデータ
をリフトデータに変換する変換手段と、そのリフトデー
タの元のリフトデータに対する最大誤差が、仕上げ研削
加工における総切り込み量以上にならないように、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
を設けたものである。

【００１０】請求項３の発明では、請求項１に記載の研
削装置において、元のプロフィールデータに対するスム
ージング後のプロフィールデータの最大誤差が、仕上げ
研削加工における総切り込み量以上にならないように、
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
段を設けたものである。

【００１１】請求項４の発明では、請求項２又は３に記
載の研削装置において、粗研削加工終了時にワークに残
すべく予め設定された仕上げ代に、前記スムージング後
のプロフィールデータに基づく粗研削加工後の最終ワー
ク形状が仮に元のプロフィールデータに基づいて粗研削
加工した場合の最終ワーク形状に比べて外方へ突出する
部分の最大誤差量を加えることにより、仕上げ研削加工
における総切り込み量を設定する総切り込み量設定手段
を設け、前記制御手段は、粗研削加工終了後、上記設定
された総切り込み量を残す位置から仕上げ研削加工を開
始するように、前記移動手段を制御するものである。

【００１２】請求項５の発明では、請求項１〜４の何れ
かに記載の研削装置において、前記粗研削加工時におい
て、移動手段による最大加速度が、移動手段がその能力
を最大限に発揮できる最大可能加速度になるように、ワ
ークの回転速度を設定する回転速度設定手段を設けたも
のである。

【００１３】請求項６の発明では、請求項５に記載の研
削装置において、前記回転速度設定手段は、移動手段の
能力及び移動手段に対する負荷等の条件に基づいて、移
動手段による最大可能加速度を算出する最大可能加速度
算出手段を含むものである。

【００１４】請求項７の研削方法の発明では、回転砥石
をワークの外周面に接触させた状態で、ワークを回転さ
せるとともに、ワークの仕上げ形状を表すリフトデータ
と砥石径とに応じて求められるプロフィールデータに基
づき、回転砥石をワークに対して接離方向へ相対移動さ
せて、ワークを前記リフト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、前記プロフィ
ールデータを、ワークを同一速度で回転させたときに同
ワークに対する回転砥石の相対移動時における加速度が
小さくなるようにスムージングし、その後、スムージン
グされたプロフィールデータに基づきワークに粗研削加
工を施し、続いて、元のプロフィールデータに基づきワ
ークに仕上げ研削加工を施すものである。

【００１５】従って、請求項１及び７の発明によれば、
プロフィールデータは、フィルタ手段により、ワークを
同一速度で回転させたときに同ワークに対する回転砥石
の相対移動時における加速度が小さくなるようにスムー
ジングされる。そして、そのスムージングされたプロフ
ィールデータに基づき移動手段が制御されて、ワークに
粗研削加工が施される。その後、元のプロフィールデー
タに基づき移動手段が制御されて、ワークに仕上げ研削
加工が施される。

【００１６】上記粗研削加工に際して用いられるプロフ
ィールデータは、元のプロフィールデータと比較して、
ワークを同一速度で回転させたときに同ワークに対する
回転砥石の相対移動時における加速度が小さくなるよう
にスムージングされている。そのため、この粗研削加工
時においては、加速度が小さくなった分だけ、ワークの
回転速度を仕上げ研削加工時と比較して速くすることが
できる。

【００１７】請求項２の発明によれば、元のリフトデー
タに対して、スムージング後のプロフィールデータを変
換して得られたリフトデータの最大誤差が、仕上げ研削
加工における総切り込み量以上にならなければ、スムー
ジング後のプロフィールデータに基づく粗研削加工によ
り、ワークがその最終形状を越えて研削されることはな
い。このため、粗研削加工の後に行われる仕上げ研削加
工工程により、ワーク全周に亘る仕上げ加工が可能とな
る。又、前記誤差を、ワークの形状そのものを表すリフ
トデータ同士の比較により、正確に求めることができ
る。

【００１８】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
と比較して、スムージング後のプロフィールデータをリ
フトデータに変換しない分だけ処理が簡単になる。請求
項４の発明によれば、スムージング後のプロフィールデ
ータに基づく粗研削加工後の最終ワーク形状に応じて、
仕上げ研削加工の開始位置が制御されるので、粗研削加
工に続いて、元のプロフィールデータに基づく仕上げ研
削加工をスムーズに開始することができる。

【００１９】請求項５及び６の発明によれば、ワークに
対する回転砥石の相対移動時において移動手段がその能
力を最大限に発揮できる最大可能加速度が算出される。
つまり、粗研削加工に際して、移動手段によるワークに
対する回転砥石の相対移動時における最大加速度は、前
記算出された最大可能加速度の値まで大きくすることが
可能である。このため、その分ワークの回転速度を速く
設定することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を研削盤に具体化し
た実施の形態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には複数のワークＷａが軸線方向へ所定の間
隔をおいて形成され、これらワークＷａの外周面が被研
削面Ｗｂとなっている。そして、ワークＷａはその被研
削面Ｗｂを研削されることにより、非真円体としてのカ
ム２３として形成される。

【００２１】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。

【００２２】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
の形態では、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。
回転砥石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が一方向へ回転される。

【００２３】ＮＣ装置１８は制御手段を構成し、装置全
体の動作を制御するためのものである。このＮＣ装置１
８は、各種演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）１
９、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）２
１、及び後述するフィルタ手段としてのフィルタ回路２
２を有している。本実施の形態では、ＣＰＵ１９、ＲＯ
Ｍ２０及びＲＡＭ２１により、変換手段、次数設定手
段、回転速度設定手段、総切り込み量設定手段及び最大
可能加速度算出手段が構成されている。

【００２４】前記ＲＡＭ２１には、加工対象となる各種
のワークＷａにそれぞれ対応して、例えば図７に示すよ
うな仕上げ後の最終カム形状に基づくリフトデータ、つ
まり元のリフトデータＤ1aが予め記憶されている。この
リフトデータＤ1aは、例えば図１５（ａ）にも示すよう
に、カム２３の基礎円部分２３ａの位置を「０」とし
て、その「０」の位置に対する突出部分２３ｂの半径方
向における突出量ｒ１の変化の状態を表したものであ
る。言い換えれば、リフトデータＤ1aは、最終的に得ら
れるカム２３の回転中心から外周面までの半径方向にお
ける長さｒの変化の状態、即ち仕上げ後の最終カム形状
そのものを表すデータである。

【００２５】図８は、前記図７に示すリフトデータＤ1a
と砥石１２の径とに基づいて求められたプロフィールデ
ータＤ１を示すものである。このプロフィールデータＤ
１は、主軸４が１回転される間における砥石台８の位置
変位の状態を表すものであり、ここでは主軸４の回転速
度を５０ｒｐｍ（１．２秒で１回転）としている。尚、
このプロフィールデータＤ１では、図１５（ｂ）にも示
すように、砥石１２に対するワークＷａの接触部位が、
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」としている。
そして、砥石１２に対するワークＷａの接触部位が、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。言い換えれば、プロフィールデータＤ１
は、ワークＷａを半径Ｒの砥石１２で研削する場合にお
いて、主軸４が１回転される間におけるワークＷａの回
転中心と砥石１２の回転中心との間の距離Ｘの変化の状
態、即ち砥石１２の移動量そのものを表すデータであ
る。

【００２６】砥石１２とワークＷａとの接触点が両者の
回転中心を結ぶ直線上に常に位置していれば、プロフィ
ールデータＤ１は前記リフトデータＤ1aと一致したデー
タとなる。しかし、図１５（ｂ）に示すように、所定の
径を有する砥石１２がワークＷａと接触する場合には、
両者の接触点は両者の回転中心を結ぶ直線に対して上下
にシフトする。そして、このことがプロフィールデータ
Ｄ１とリフトデータＤ1aとの違いとなって現れるのであ
る。

【００２７】図９は、前記図８に示すプロフィールデー
タＤ１を１階微分して、主軸４が５０ｒｐｍで１回転さ
れる間における砥石台８の速度変化を表したものであ
る。同図より明らかなように、砥石台８は、砥石１２に
対するワークＷａの接触部位が、カム２３の基礎円部分
２３ａから突出部分２３ｂに移行した直後及び突出部分
２３ｂから基礎円部分２３ａに移行する直前に、その速
度が急激に変化される。

【００２８】又、この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、ワークＷａの回転
角度及び回転速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１
８は、これら算出結果及び前記プロフィールデータＤ１
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、ワークＷａを所定速度で回転させるととも
に、そのワークＷａの回転に応じて砥石台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、所定のワークＷａを砥
石１２と対向配置させる。これらの結果、所定のワーク
ＷａがリフトデータＤ1aに対応した非真円形状に研削さ
れて、図３に１点鎖線で示すようなカム２３が形成され
る。

【００２９】前記フィルタ回路２２は例えばＦＩＲデジ
タルフィルタよりなり、前記図８に示すようなプロフィ
ールデータＤ１を、ワークＷを同一速度で回転させたと
きに砥石台８の移動時における加速度が小さくなるよう
に所定のフィルタ次数でスムージングして、図１１に実
線で示すような別のプロフィールデータＤ２を作成す
る。図１１の実線及び鎖線より明らかなように、スムー
ジング後のプロフィールデータＤ２は、元のプロフィー
ルデータＤ１と比較して、カーブがなまされてその立ち
上がりや立ち下がりが緩やかになっている。

【００３０】ここで、前記フィルタ回路２２によるスム
ージング処理の原理について説明する。例えば図１６
（ａ）に示すようなデータを５次のフィルタ次数でスム
ージングする場合について説明する。先ず点列化された
データ上において、スムージング処理を行うべき所定の
点Ｐを中央として、連続する５つの点Ｐ−２，Ｐ−１，
Ｐ，Ｐ＋１，Ｐ＋２を取り出す。そして、それら各点Ｐ
−２〜Ｐ＋２の値にそれぞれ所定の重み付け係数を乗算
する。この重み付け係数は中央の点Ｐに対応するものほ
ど値が大きくなるように設定されるとともに、５つの各
点Ｐ−２〜Ｐ＋２に対応する重み付け係数の合計が
「１」になるように設定されている。例えば中央の点Ｐ
に対応する重み付け係数が「０．５」、その中央の点Ｐ
の両隣の２つの点Ｐ＋１，Ｐ−１の重み付け係数が
「０．１５」、両端の２つの点Ｐ＋２，Ｐ−２の重み付
け係数が「０．１」のように設定されている。そして、
前記乗算の結果得られた５つの値の合計値を、中央の点
Ｐに対応する値とする。そして、この処理を、対象とす
る点を１つずつずらしながら順次行うことにより、図１
６（ｂ）に示すように、スムージング後のデータが得ら
れる。図１６（ａ）と図１６（ｂ）との比較より明らか
なように、スムージング後のデータは元のデータと比較
して、その立ち上がりが緩やかになるようになまされ
る。この場合、フィルタ次数を大きくするほど、言い換
えればスムージングに際して取り出す点の数を多くする
ほど、スムージング後のデータの立ち上がりが緩やかに
なる。

【００３１】又、本実施の形態において、ＮＣ装置１８
は、前記ワークＷａの研削加工に際して、図３に示すよ
うに、ワークＷａに予め設定した仕上げ代Ｈ１を残すよ
うに粗研削加工を施した後に、その仕上げ代Ｈ１分を含
む仕上げ研削加工を施す。この場合、ＮＣ装置１８は、
粗研削加工時においては、前記フィルタ回路２２により
スムージングされたプロフィールデータＤ２に基づき移
動用モータ９を制御して、砥石台８をＸ方向へ移動させ
る。一方、ＮＣ装置１８は、仕上げ研削加工時において
は、元のプロフィールデータＤ１に基づき移動用モータ
９を制御して、砥石台８をＸ方向へ移動させる。

【００３２】次に、前記のように構成された研削盤の作
用を説明する。さて、先ず図４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ワークＷａの
研削加工処理動作の概要を示すものである。即ち、先
ず、ＲＡＭ２１に記憶されているリフトデータＤ1aと砥
石１２の径とに基づき求められたプロフィールデータＤ
１のスムージング処理が行われて（ステップＳ１０
１）、スムージング後のプロフィールデータＤ２が作成
される。続いて、そのスムージングデータＤ２に応じ
て、粗研削加工時における主軸回転速度ωの設定処理が
行われる（ステップＳ１０２）。尚、詳しくは後述する
が、仕上げ研削加工時における主軸回転速度ω0 は、プ
ロフィールデータＤ１に応じて求められてＲＡＭ２１内
に設定される。

【００３３】次に、前記スムージング後のプロフィール
データＤ２に基づき、前記設定主軸回転速度ωで粗研削
加工が実施される（ステップＳ１０３）。その後、元の
プロフィールデータＤ１に基づき、前記主軸回転速度ω
0 で仕上げ研削加工が実施され（ステップＳ１０４）、
研削加工処理が終了される。

【００３４】次に、前記ステップＳ１０１におけるスム
ージング処理動作について、図５のフローチャートに基
づいて詳細に説明する。先ず、例えば図示しない入力手
段からの入力指令等に基づき、装置にセットされる加工
対象となるワークＷａが決定される（ステップＳ２０
１）。続いて、その決定されたワークＷａに対応するリ
フトデータＤ1aが決定される（ステップＳ２０２）。次
に、その決定されたリフトデータＤ1aと研削加工に使用
する砥石１２の径とに基づき、プロフィールデータＤ１
が求められる（ステップＳ２０３）。その後、前記決定
されたワークＷａに対応して、粗研削加工における総切
り込み量及びワークＷａの回転量が決定されるととも
に、仕上げ研削加工における仕上げ代Ｈ１及びワークＷ
ａの回転量が決定される（ステップＳ２０４）。

【００３５】次に、先に決定されたプロフィールデータ
Ｄ１が、予め設定されたフィルタ次数でフィルタ回路２
２によりスムージングされて、スムージング後のプロフ
ィールデータＤ２が作成される（ステップＳ２０５）。
尚、フィルタ回路２２による最初のスムージングにおい
ては、フィルタ次数が１次に設定されている。

【００３６】続いて、前記スムージング後のプロフィー
ルデータＤ２がリフトデータＤ2aに変換される（ステッ
プＳ２０６）。そして、前記元のリフトデータＤ1aに対
するリフトデータＤ2aの最大誤差ΔＤが算出されるとと
もに、仕上げ研削加工における総切り込み量Ｈ２が算出
される（ステップＳ２０７）。

【００３７】即ち、元のリフトデータＤ1aに対するリフ
トデータＤ2aの誤差量の変化は図１２に示すようにな
る。そして、最大誤差ΔＤは、プラス方向の最大誤差量
ΔＤａとマイナス方向の最大誤差量ΔＤｂとの和により
算出される。つまり、図３に示すように、仮にワークＷ
ａを元のプロフィールデータＤ１に基づいて粗研削加工
した場合には、その粗研削加工後の最終ワーク形状Ｐ１
が２点鎖線で示すような形状となる。これに対して、ワ
ークＷａをスムージング後のプロフィールデータＤ２に
基づいて粗研削加工した場合には、その粗研削加工後の
最終ワーク形状Ｐ２が太線で示すような形状となる。そ
して、この２点鎖線で示すワーク形状Ｐ１に対する太線
で示すワーク形状Ｐ２の半径方向のずれ幅が、前記図１
２に示すように元のリフトデータＤ1aに対するリフトデ
ータＤ2aの誤差量となる。又、前記仕上げ研削加工にお
ける総切り込み量Ｈ２は、先に設定された仕上げ代Ｈ１
に、前記プラス方向の最大誤差量ΔＤａ、即ちワーク形
状Ｐ１に対しワーク形状Ｐ２が外方へ突出している部分
の半径方向の最大誤差量ΔＤａを加えることにより算出
される。

【００３８】次に、前記算出された元のリフトデータＤ
1aに対するリフトデータＤ2aの最大誤差ΔＤが、同じく
前記算出された仕上げ研削加工における総切り込み量Ｈ
２より小さいか否かが判断される（ステップＳ２０
８）。このとき、その最大誤差ΔＤが仕上げ研削加工に
おける総切り込み量Ｈ２より小さければ、スムージング
後のプロフィールデータＤ２に基づく粗研削加工によ
り、ワークＷａが図３に１点鎖線で示す仕上げ研削加工
後の最終形状Ｐ４を越えて研削されることはない。

【００３９】従って、前記ステップＳ２０８における判
定結果がＹＥＳの場合には、砥石台８の加速度が極力小
さくなるように、極力高次のフィルタ次数でスムージン
グすべく、フィルタ回路２２のフィルタ次数が１次上げ
られて再設定される（ステップＳ２０９）。そして、前
記ステップＳ２０５に戻って、新たに設定された高次の
フィルタ次数で、プロフィールデータＤ１のスムージン
グが行われる。このように、前記最大誤差ΔＤが総切り
込み量Ｈ２より小さくなる範囲内で、フィルタ次数が１
次ずつ順次上げられて再スムージングされる。

【００４０】そして、前記ステップＳ２０８における判
定結果がＮＯになった場合、即ち最大誤差ΔＤが総切り
込み量Ｈ２以上となった場合には、スムージング後のプ
ロフィールデータＤ２に基づく粗研削加工により、ワー
クＷａが図３に１点鎖線で示す最終形状Ｐ４を越えて研
削されてしまうことになる。そのため、このような場合
には、前記ステップＳ２０８における判定結果がＹＥＳ
であった１次低いフィルタ次数に戻すべく、フィルタ回
路２２のフィルタ次数が１次下げられて再設定される
（ステップＳ２１０）。そして、この再設定されたフィ
ルタ次数でプロフィールデータＤ１がスムージングされ
て、最終的なスムージング後のプロフィールデータＤ２
が作成され（ステップＳ２１１）、処理が終了される。

【００４１】例えば、前述した図１２においては、プラ
ス方向の最大誤差量ΔＤａ＝０．０４６ｍｍ、マイナス
方向の最大誤差量ΔＤｂ＝０．００８ｍｍで、最大誤差
ΔＤ＝ΔＤａ＋ΔＤｂ＝０．０４６＋０．００８＝０．
０５４ｍｍとなっている。この場合、仕上げ代Ｈ１＝
０．０５０ｍｍであれば、仕上げ研削加工における総切
り込み量Ｈ２＝Ｈ１＋ΔＤａ＝０．０５０＋０．０４６
＝０．０９６ｍｍとなる。従って、最大誤差ΔＤは総切
り込み量Ｈ２以上でないので、図１１に実線で示すスム
ージング後のプロフィールデータＤ２に基づく粗研削加
工により、ワークＷａが図３に１点鎖線で示す最終形状
Ｐ４を越えて研削されることはない。しかも、この図１
１に実線で示すスムージングデータＤ２より１次高いフ
ィルタ次数でスムージングされたプロフィールデータか
ら求められたリフトデータと元のリフトデータＤ1aとの
最大誤差ΔＤが前記総切り込み量Ｈ２以上となるような
場合には、図１１に実線で示すプロフィールデータＤ２
は、砥石台８の加速度が極力小さくなるように、極力高
次のフィルタ次数でスムージングされた最適なものであ
るといえる。

【００４２】又、前記のようにして、粗研削加工時のプ
ロフィールデータＤ２が決定されると、前記誤差量のう
ち、プラス方向の最大誤差量ΔＤａが求められ、これに
より、仕上げ研削加工時の総切り込み量Ｈ２（＝Ｈ１＋
ΔＤａ）が求められる。そして、最終ワーク形状Ｐ４か
らこの総切り込み量Ｈ２を残す位置が仕上げ研削開始位
置として設定される。即ち、図３において、細線Ｐ３で
示す線より仕上げ研削が開始されるように、粗研削後、
砥石台８がＸ方向に位置決めされて、仕上げ研削加工が
実施されるようになっている。言い換えれば、スムージ
ング後のプロフィールデータＤ２に基づく粗研削加工後
の最終ワーク形状Ｐ２に応じて、仕上げ研削加工の開始
位置が制御される。その結果、粗研削加工に続いて、元
のプロフィールデータＤ１に基づく仕上げ研削加工をス
ムーズに開始することができる。

【００４３】次に、前記ステップＳ１０２における主軸
回転速度ωの設定処理動作について、図６のフローチャ
ートに基づいて詳細に説明する。先ず、移動用モータ９
の能力及び砥石台８の移動時において移動用モータ９に
かかる負荷等の条件に基づいて、その移動用モータ９に
よる砥石台８の最大可能加速度αが算出される（ステッ
プＳ３０１）。つまり、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最大可能加
速度αが算出される。

【００４４】次に、前記作成されたスムージング後のプ
ロフィールデータＤ２が２階微分されて、砥石台８の加
速度が算出される（ステップＳ３０２）。例えば、前記
図１１に実線で示すスムージング後のプロフィールデー
タＤ２を２階微分すると、主軸４が５０ｒｐｍで１回転
される間における砥石台８の加速度の変化が図１３に示
すように表される。続いて、前記算出された加速度のう
ちで最大の加速度Ｍが選択される（ステップＳ３０
３）。例えば図１３においては、砥石台８の最大加速度
Ｍが３０００ｍｍ／ｓ² となっている。

【００４５】そして、次に、その最大加速度Ｍが前記最
大可能加速度αになるように、粗研削加工時における主
軸回転速度ωが算出されて設定される（ステップＳ３０
４）。具体的には、ＲＡＭ２１内に設定されている仕上
げ研削加工時における主軸回転速度ω0 の値に、最大加
速度Ｍと最大可能加速度αとの比の平方根の値を乗算し
た結果が、粗研削加工時における主軸回転速度ωとして
設定される。

【００４６】例えば、仕上げ研削加工が、図８に示すプ
ロフィールデータＤ１に基づき、５０ｒｐｍの主軸回転
速度ω0 で実施されるとする。この場合、図８に示すプ
ロフィールデータＤ１を２階微分すると、主軸４が５０
ｒｐｍで１回転される間における砥石台８の加速度の変
化が図１０に示すように表される。そして、この図１０
より明らかなように、その加速度のうちで最大の値は４
２００ｍｍ／ｓ² である。つまり、この４２００ｍｍ／
ｓ² という加速度は、移動用モータ９がその能力を最大
限に発揮できる砥石台８の最大可能加速度αである。言
い換えれば、プロフィールデータＤ１が求められたと
き、砥石台８の最大加速度が前記４２００ｍｍ／ｓ² と
いう最大可能加速度αになるように、仕上げ研削加工時
における主軸回転速度ω0 が５０ｒｐｍという値に設定
される。

【００４７】これに対して、粗研削加工が、図１１に実
線で示すスムージング後のプロフィールデータＤ２に基
づき、５０ｒｐｍの主軸回転速度ωで実施されるとす
る。そして、前述したように、この場合における砥石台
８の最大加速度Ｍは、図１３に示すように３０００ｍｍ
／ｓ² となる。しかしながら、移動用モータ９がその能
力を最大限に発揮できる砥石台８の最大可能加速度α
は、前記仕上げ研削加工時と同じく４２００ｍｍ／ｓ²
であるので、この粗研削加工時においても、砥石台８の
最大加速度Ｍを４２００ｍｍ／ｓ² まで大きくすること
が可能である。

【００４８】従って、前記ステップＳ３０４における数
式に基づいて、粗研削加工時における主軸回転速度ωを
算出すると、 ω＝ω0 √（α／Ｍ）＝５０×√（４２００／３００
０）≒６０ｒｐｍ となる。この結果からも明らかなように、仕上げ研削加
工時における５０ｒｐｍという主軸回転速度ω0 に対し
て、粗研削加工時における主軸回転速度ωを６０ｒｐｍ
という速い速度に設定することができる。

【００４９】図１４は、粗研削加工が図１１に実線で示
すスムージングデータＤ２に基づき６０ｒｐｍの主軸回
転速度ωで実施された場合における砥石台８の加速度の
変化を表すものである。同図に示すように、この場合に
おける砥石台８の最大加速度Ｍは、砥石台８の最大可能
加速度αである４２００ｍｍ／ｓ² となる。そして、前
記図１０に示すように、仕上げ研削加工が元のプロフィ
ールデータＤ１に基づき５０ｒｐｍの主軸回転速度ω0
で実施された場合における砥石台８の最大加速度も、粗
研削加工時と同じく４２００ｍｍ／ｓ² となる。

【００５０】このように、粗研削加工時及び仕上げ研削
加工時において、砥石台８の最大加速度が互いに同じに
なるようにしても、粗研削加工時においては、スムージ
ングデータＤ２に基づき研削を行うことにより、仕上げ
研削加工時よりも主軸回転速度を速いものとすることが
できる。

【００５１】以上のように、本実施の形態では、プロフ
ィールデータＤ１を、ワークＷを同一速度で回転させた
ときに砥石台８の移動時における加速度が小さくなるよ
うに、フィルタ回路２２により所定のフィルタ次数でス
ムージングするようにしている。そして、そのスムージ
ングされたプロフィールデータＤ２に基づき、ワークＷ
ａに粗研削加工を施すとともに、その後、元のプロフィ
ールデータＤ１に基づき、ワークＷａに仕上げ研削加工
を施すようにしている。そして、粗研削加工時において
は、砥石台８の加速度が小さくなった分だけ、主軸回転
速度ωを速くするようにしている。

【００５２】このため、全体の加工時間に占める割合の
高い粗研削加工において、その加工に要する時間を短縮
することができ、全体の加工時間の短縮化を図ることが
できる。

【００５３】又、本実施の形態では、元のリフトデータ
Ｄ1aとスムージング後のプロフィールデータＤ２から求
められたリフトデータＤ2aとの最大誤差ΔＤが、仕上げ
研削加工における総切り込み量Ｈ２以上にならないよう
に、フィルタ回路２２のフィルタ次数が設定される。つ
まり、前記最大誤差ΔＤが仕上げ研削加工における総切
り込み量Ｈ２以上にならなければ、スムージングデータ
Ｄ２に基づく粗研削加工により、ワークＷａがその最終
形状を越えて研削されることはない。

【００５４】このため、粗研削加工の後に行われる仕上
げ研削加工工程により、ワークＷａの全周に亘る仕上げ
加工が可能となる。従って、粗研削加工に際して、元の
プロフィールデータＤ１に対して誤差のあるスムージン
グデータＤ２を用いても、最終的に得られるカム２３の
加工精度に悪影響を与えることはない。加えて、設定さ
れるフィルタ次数は、砥石台８の加速度が極力小さくな
るように極力高次に設定されるので、加工精度に悪影響
を与えない範囲内で、粗研削加工時における主軸回転速
度ωを極力速い速度に設定することができる。

【００５５】しかも、前記最大誤差ΔＤを、ワークＷａ
の形状そのものを表すリフトデータ同士の比較により求
めている。これは、最大誤差ΔＤを、図３に示すよう
に、仮に元のプロフィールデータＤ１に基づいて粗研削
加工後した場合の最終ワーク形状Ｐ１と、スムージング
後のプロフィールデータＤ２に基づく粗研削加工後の最
終ワーク形状Ｐ２との半径方向のずれ幅に基づき求めて
いることになる。従って、最大誤差ΔＤを実際に得られ
るワーク形状に基づき高精度に求めることができ、前記
フィルタ次数をより適正に設定することが可能となる。

【００５６】更に、本実施の形態では、移動用モータ９
がその能力を最大限に発揮できる砥石台８の最大可能加
速度αが算出される。そして、砥石台８の最大加速度Ｍ
がその最大可能加速度αになるように、粗研削加工時に
おける主軸回転速度ωが設定される。尚、仕上げ研削加
工時における主軸回転速度ω0 も、砥石台８の最大加速
度が前記最大可能加速度αになるように設定される。従
って、粗研削加工時及び仕上げ研削加工時における主軸
回転速度ω，ω0 を、砥石台８の追従性が悪化しない範
囲内で極力速い最適値に設定することができ、加工時間
の短縮を図りつつ、加工精度の低下を確実に防止でき
る。

【００５７】因みに、プロフィールデータＤ１ではなく
てリフトデータＤ1aをフィルタ回路２２でスムージング
することも考えられる。しかし、リフトデータＤ1aはワ
ークＷａの形状そのものを表すデータであり、プロフィ
ールデータＤ１とは異なり、砥石径を考慮した砥石台８
の動きそのものを表すデータではない。このため、リフ
トデータＤ1aをスムージングしても、砥石台８の加速度
を必ずしも的確に小さくすることはできない。例えば、
図９に示すリフトデータＤ1aを１階微分及び２階微分し
て得られた速度及び加速度データを、それぞれ図９及び
図１０に２点鎖線で示す。この図９及び図１０より明ら
かなように、リフトデータＤ1aに基づく速度及び加速度
データは、砥石台８の速度及び加速度を的確に表してい
るとはいえない。このため、砥石径を考慮した砥石台８
の動きそのものを表すプロフィールデータＤ１をスムー
ジングすることは、砥石台８の加速度を的確に小さくす
る上で非常に有効である。

【００５８】尚、本発明を例えば以下のように変更して
具体化してもよい。 （１）前記実施の形態では、元のリフトデータＤ1aとス
ムージング後のプロフィールデータＤ２から求められた
リフトデータＤ2aとの比較により最大誤差ΔＤを求める
ようにしていたが、元のプロフィールデータＤ１に対す
るスムージング後のプロフィールデータＤ２の最大誤差
を最大誤差ΔＤと見なして処理を行うこと。即ち、図１
７に示すように、前記図５のフローチャートにおけるス
テップＳ２０６の処理を省くとともに、ステップＳ２０
７の処理に代えてステップＳ２０７ａの処理、つまり元
のプロフィールデータＤ１に対するスムージング後のプ
ロフィールデータＤ２の最大誤差ΔＤを算出するととも
に、仕上げ研削加工における総切り込み量Ｈ２を算出す
る処理を行うようにする。このようにした場合には、最
大誤差ΔＤが砥石台８の動きを表すプロフィールデータ
に基づき求められるので、その最大誤差ΔＤが実際に得
られるワーク形状に基づくものとは若干異なる可能性が
あり、実際の最大誤差ΔＤを正確に求めることができな
いおそれがある。しかしながら、最大誤差ΔＤをそれほ
ど正確に求める必要がない場合、例えば残りの切り込み
量の最小値が「０」以上さえあればよいような場合等に
は、この別の実施の形態の処理を選択できるようにすれ
ば、スムージング後のプロフィールデータＤ２をリフト
データＤ2aに変換しない分だけ処理が簡単になる。

【００５９】（２）砥石台８の最大可能加速度αを、実
際に移動用モータ９により砥石台８を移動させて計測
し、その計測値を予めＲＡＭ２１に登録しておくこと。 （３）前記実施の形態では、ワークＷａの回転に応じて
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、ワークＷ
ａをその回転に応じてＸ方向へ移動させるように構成す
ること。

【００６０】上記実施の形態から把握できる技術的思想
について以下に述べる。 （１）移動手段はモータ及びボールスクリューを含み、
モータによりボールスクリューが回転されることによ
り、砥石がワークと接近又は離間する方向へ移動される
請求項１に記載の非真円体の研削装置。

【００６１】このようにすれば、砥石の加速度が小さく
なった分だけ、ワークの回転速度を速くすることができ
る。 （２）粗研削加工時において、移動手段による加速度が
小さくなった分だけ、仕上げ研削加工時よりもワークの
回転速度を速くする請求項５に記載の非真円体の研削方
法。

【００６２】このようにすれば、全体の加工時間に占め
る割合の高い粗研削加工において、その加工に要する時
間を短縮できる。

【００６３】

【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及び７の発明に
よれば、ワークの粗研削加工に際してワークの回転速度
を速くして、粗研削加工に要する時間を短縮することが
できる。その結果、全体の加工時間の短縮化を図ること
ができる。

【００６４】請求項２の発明によれば、スムージング後
のプロフィールデータに基づく粗研削加工により、ワー
クがその最終形状を越えて研削されることはないので、
粗研削加工の後に行われる仕上げ研削加工工程により、
ワーク全周に亘る仕上げ加工が可能となる。このため、
粗研削加工に際して、元のプロフィールデータに対して
誤差のあるスムージングデータを用いても、最終的に得
られる非真円体の加工精度に悪影響を与えることはな
い。

【００６５】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
と比較して、スムージング後のプロフィールデータをリ
フトデータに変換しない分だけ処理が簡単になる。請求
項４の発明によれば、スムージング後のプロフィールデ
ータに基づく粗研削加工後の最終ワーク形状に応じて、
仕上げ研削加工の開始位置が制御されるので、粗研削加
工に続いて、元のプロフィールデータに基づく仕上げ研
削加工をスムーズに開始することができる。

【００６６】請求項５及び６の発明によれば、粗研削加
工時におけるワークの回転速度を、ワークと砥石との相
対移動時における追従性が悪化しない範囲内で極力速い
最適値に設定することができ、加工時間の短縮を図りつ
つ、加工精度の低下を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を研削盤に具体化した実施の形態を示
す一部破断側面図。

【図２】 研削盤の平面図。

【図３】 ワークに対する研削状態を説明するための
図。

【図４】 研削加工処理動作の概要を示すフローチャー
ト。

【図５】 スムージング処理動作を示すフローチャー
ト。

【図６】 主軸回転速度の設定処理動作を示すフローチ
ャート。

【図７】 元のリフトデータを示す説明図。

【図８】 元のプロフィールデータを示す説明図。

【図９】 元のプロフィールデータを１階微分した状態
を示す説明図。

【図１０】 元のプロフィールデータを２階微分した状
態を示す説明図。

【図１１】 スムージング後のプロフィールデータを示
す説明図。

【図１２】 リフトデータの誤差量を示す説明図。

【図１３】 スムージングデータを２階微分した状態を
示す説明図。

【図１４】 スムージングデータに基づき６０ｒｐｍの
主軸回転速度で粗研削加工した場合における砥石台の加
速度の変化を表す説明図。

【図１５】 （ａ）はリフトデータを説明するための
図、（ｂ）はプロフィールデータを説明するための図。

【図１６】 フィルタ回路によるスムージング処理の原
理を示す説明図。

【図１７】 別の実施の形態における処理の一部を示す
フローチャート。

【図１８】 砥石に対するワークの接触状態をそれぞれ
示す部分側面図。

【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…回転砥石、１８…制御手段を
構成するＮＣ装置、１９…変換手段、次数設定手段、回
転速度設定手段、総切り込み量設定手段及び最大可能加
速度算出手段を構成するＣＰＵ、２０…変換手段、次数
設定手段、回転速度設定手段、総切り込み量設定手段及
び最大可能加速度算出手段を構成するＲＯＭ、２１…変
換手段、次数設定手段、回転速度設定手段、総切り込み
量設定手段及び最大可能加速度算出手段を構成するＲＡ
Ｍ、２２…フィルタ手段としてのフィルタ回路、２３…
非真円体としてのカム、Ｗａ…ワーク、Ｗｂ…被研削
面、Ｄ1a…元のリフトデータ、Ｄ１…元のプロフィール
データ、Ｄ２…スムージング後のプロフィールデータ、
Ｄ2a…Ｄ２を変換して得られたリフトデータ、Ｈ１…仕
上げ代、Ｈ２…仕上げ研削加工における総切り込み量、
ω…粗研削加工時における主軸回転速度、ω0 …仕上げ
研削加工時における主軸回転速度、α…最大可能加速
度、Ｍ…最大加速度、ΔＤ…Ｄ1aに対するＤ2aの最大誤
差、ΔＤａ…プラス方向の最大誤差量、ΔＤｂ…マイナ
ス方向の最大誤差量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/403 Ｎ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転砥石をワークの外周面に接触させた
   状態で、ワークを回転させるとともに、ワークの仕上げ
   形状を表すリフトデータと砥石径とに応じて求められる
   プロフィールデータに基づき、移動手段により回転砥石
   をワークに対して接離方向へ相対移動させて、ワークを
   前記リフト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、 前記プロフィールデータを、ワークを同一速度で回転さ
   せたときに同ワークに対する回転砥石の相対移動時にお
   ける加速度が小さくなるようにスムージングするフィル
   タ手段と、 そのスムージングされたプロフィールデータに基づき前
   記移動手段を制御してワークに粗研削加工を施すととも
   に、その後、元のプロフィールデータに基づき移動手段
   を制御してワークに仕上げ研削加工を施す制御手段とを
   設けた非真円体の研削装置。
2. 【請求項２】 スムージング後のプロフィールデータを
   リフトデータに変換する変換手段と、そのリフトデータ
   の元のリフトデータに対する最大誤差が、仕上げ研削加
   工における総切り込み量以上にならないように、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を
   設けた請求項１に記載の非真円体の研削装置。
3. 【請求項３】 元のプロフィールデータに対するスムー
   ジング後のプロフィールデータの最大誤差が、仕上げ研
   削加工における総切り込み量以上にならないように、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
   を設けた請求項１に記載の非真円体の研削装置。
4. 【請求項４】 粗研削加工終了時にワークに残すべく予
   め設定された仕上げ代に、前記スムージング後のプロフ
   ィールデータに基づく粗研削加工後の最終ワーク形状が
   仮に元のプロフィールデータに基づいて粗研削加工した
   場合の最終ワーク形状に比べて外方へ突出する部分の最
   大誤差量を加えることにより、仕上げ研削加工における
   総切り込み量を設定する総切り込み量設定手段を設け、
   前記制御手段は、粗研削加工終了後、上記設定された総
   切り込み量を残す位置から仕上げ研削加工を開始するよ
   うに、前記移動手段を制御する請求項２又は３に記載の
   非真円体の研削装置。
5. 【請求項５】 前記粗研削加工時において、移動手段に
   よる最大加速度が、移動手段がその能力を最大限に発揮
   できる最大可能加速度になるように、ワークの回転速度
   を設定する回転速度設定手段を設けた請求項１〜４の何
   れかに記載の非真円体の研削装置。
6. 【請求項６】 前記回転速度設定手段は、移動手段の能
   力及び移動手段に対する負荷等の条件に基づいて、移動
   手段による最大可能加速度を算出する最大可能加速度算
   出手段を含む請求項５に記載の非真円体の研削装置。
7. 【請求項７】 回転砥石をワークの外周面に接触させた
   状態で、ワークを回転させるとともに、ワークの仕上げ
   形状を表すリフトデータと砥石径とに応じて求められる
   プロフィールデータに基づき、回転砥石をワークに対し
   て接離方向へ相対移動させて、ワークを前記リフトデー
   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、 前記プロフィールデータを、ワークを同一速度で回転さ
   せたときに同ワークに対する回転砥石の相対移動時にお
   ける加速度が小さくなるようにスムージングし、その
   後、スムージングされたプロフィールデータに基づきワ
   ークに粗研削加工を施し、続いて、元のプロフィールデ
   ータに基づきワークに仕上げ研削加工を施す非真円体の
   研削方法。