JPS63109970A - 数値制御カム研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 本発明はカム研削盤に関する。特に加工物主軸及び砥石
台を夫々数値制御用モータにより駆動する数値制御カム
研削盤に関する。

「発明が解決しようとする問題点」 従来のＩＪＯカム研削盤では、砥石台の運動をカム素材
の回転に関連して正確に運動させる目的から、砥石台の
慣性を高めないような配慮をし、そのために大径の砥石
は使用せず全体的な重量をおさえた為に砥石の取扱いも
楽にできて、砥石のバランスとりの作業は機械の外で実
施するようにしていた。これでは重切削ができないし、
研削能率も悪くカムの仕上り面にビビリのような縞模様
ができることも多かった。

砥石台の送り装置に詔いては、従来はボールねじとこれ
を駆動するサーボモータとの間にカップリングや歯車機
構を介在させて連結しており、回転位相の検出器はサー
ボモータと直結であった。これではそれ等介在物の弾性
やバックラッシュのために砥石台の精密微細な前進後退
の運動を剛性ある状態で数値データの指令に追従させる
ことが困難であった。

加工物主軸台に於ては、サーボモータから加工物主軸に
到る駆動伝達機構に歯車列を使い、減速駆動方式として
主軸を回転駆動させ、該モータの回転角度の微細検出を
していた。これでは歯車列のバックラッシュや機構の弾
性変形などのため、真の主軸の回転角度を計測できない
ので、誤差発生の原因ともなり甚だしくは仕上り面にビ
ビリのような縞模様ができることもあった。

加工物側のテーブルに於ては、従来は剛性のある機台に
通常、いわゆるＶひら型の摺動面を設けて加工物テーブ
ルを摺動自在に載架し、送り装置を設けて長手方向に摺
動位置決めをなし、そのテーブル上の１点をピンで支承
した旋回台を置き、それに加工物回転ヘッドやテールス
トック、ステディレストなどを設置する構成であった。

これでは機台と加工物主軸台との間に２つの摺動面を持
ち、その部分の油膜やわずかのすき間のために、加工物
が強力な切削力を受けるときは当然乍ら機台に対する相
対位置に変位が発生する。これが原因となって、精密強
力なカム研削に於てその仕上ったカムプロファイルに誤
゛差を発生させていた。

砥石径の変化に対する研削カムの形状誤差を除く手段と
して、制御装置内で砥石径を勘案して補正計算゛を行わ
せることも行われてきたが、計算の基礎となる砥石径の
計測は、新しい砥石に取替えた最初の研削時にその直径
を計測しておき、あとはツルーイング装置におけるダイ
ヤモンドドレッサーの切り込み量を以って砥石径を自動
計算すると言うものであった。これでは、ドレッシング
中にダイヤモンドの先端が摩耗することが計算に入って
いないから、真の砥石切刃の直径を計測していることに
ならない。このことも研削されたカム形状に誤差の入り
込む原因となった。

本発明は以上のカム研削盤における問題点に鑑みて以下
の目的を有する。

（１）　　重切削、高精度加工可能な砥石台を備えたカ
ム研削盤を得る。

（２）追従性能の良好な砥石台の砥石台送り装置を得る
。

（３）加工物主軸の回転角度を正確に把握できる装置を
得る。

（４）　　加工物側のテーブルの機台に対する変位を押
えカムプロファイルの誤差をなくする装置を得る。

（５）砥石摩耗補正において、砥石径が常に正確に把握
される装置を得る。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」 最近の砥石技術では、窒化はう素を使用した高研削能力
を持つ砥粒が開発され、大径の砥石を作る技術も確立さ
れた。、この砥石を使用すれば、従来のホワイトアラン
ダムの砥石に比較して格段に高い研削能率が得られ、そ
の性能はダイヤモンド砥石のそれに近づいてきつつある
。

本発明によれば、斯かる大径の砥石を使用して研削能率
を高めると共に、次のドレッシングまでの時間を延長さ
せ、全体としての加工能率をあげることになる。そして
、研削中随時自動的にホイルバランスが！！１１整され
る装置も採用しているので、研削中最良のバランス状態
を保ち続けるから高い加工精度を得るもとになっている
。

砥石送り装置では、直径の大きなボールねぢを使用し、
強力な推力に耐えるよう剛性の高い軸受構造を使用する
ことは勿論であるが、本発明に於ては特に駆動用のサー
ボモーターをボールねぢと一体に組込み、且つその位相
回転角検出板゛も同時にｉ体化しているので指令パルス
に対し忠実に追従するほか、位相角検出に際しても誤差
の入り込む余地はなく高い精度のフィードバックをする
ので砥石台の追従性が良く、高い剛性と正確さが得られ
研削カムの正確なプロファイルを仕上げることができる
。

加工物主軸台に於ては、駆動系の歯車列を省きサーボモ
ーターと一体形主軸（ダイレクトドライブ）によって加
工物を回転させるようにしたことで、前記したバックラ
ッシュの影響や軸構造の弾性変形による誤差を取除き、
高い加工精度を得ることにもなる。また、大径の微小角
度検出板を主軸に直接取付けたことにより、前記の検出
誤差を排除している。更に、この検出板による微小角度
の検出によって、単位角度当りの指令パルスを微細に出
力させることもできるので、前記したビビリの様な縞模
様も出なくなる。表面速度をほぼ一定に切削量が常にほ
ぼ一定量になる加工物の回転制御方法と、砥石台切込お
よび創成運動の方式を組合せることによって一層の研削
能力を増すことにもなった。これ等は最近の数値制御や
サーボ技術の向上によって、そのリゾリュージョンが微
細化したことによって達成できたものである。

加工物のテーブルは、カムの一葉ごとに割出すだけでト
ラバースカットをやらないので研削中に摺動させること
はない。この事から研削力の掛る位置に於て、機台に強
力なアクチェーターを設置し、この力によって前記旋回
台を含むテーブル装置をその位置で強く機台に引きっけ
、中間のテーブルもろとも機台に締付けるようにした。

このクランプ装置の効果により、強力研削の途中に於て
も加工物の変位を最少量に抑えて、高い精度のカムプロ
ファイルを研削することができた。

次に砥石径の計測については、本発明は加工物の研削径
の測定装置を持つことで、研削加工のスパークアウト時
に於けるカム形状の頂点の計測位置から求めた半径方向
位置とその時の砥石台の位置、またはカム軸々受部の計
測位置により求めた半径と、その時の砥石台の位置から
砥石径を計算し、ワーク取替毎に自動的にその寸法を入
力するようにしているので、前述の砥石取替時のみ砥石
径を入力するために生ずる誤差の入り込む余地が全くな
くなった。更に、粗加工の際と仕上加工の時とで加工物
回転レンジを変え、砥石台の切込み、スパークアクトの
制御まで一連の運転をシステム化したことも能率向上と
高精度研削に役立っている。

「実施例」 以下、本゛発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の実施例の平面図である。

機台１上には左右方向に移動して割出し移動可能なテー
ブル２を備える。チー４プル２上には図示されない旋回
台を介して対向してテーブル２に平行な中心線上に夫々
が備えるセンタがある加工物主軸台３、心弁台４を配し
である。加工物主軸台３にはテーブル２に平行な加工物
主軸５が回転自在に支持される。即ち、加工物主軸５は
加工物主軸台５に内蔵したθ軸サーボモータ６のロータ
６ａに嵌入固定され、軸受５ａ。

３ａに支持されている。加工物主軸５端のセンタと、心
弁台４端に出入り可能なセンタにより加工物Ｗは支えら
れ、加工物主軸５端の加工物駆動具７により回転方向に
位置決めされ加工物主軸５と一体的に加工物Ｗが回動す
る如くなっている。

機台１には前後方向に移動可能な砥石台８を備える。砥
石台８にはテーブル２に平行する砥石台主軸９が装架さ
れ、砥石台８には電動機１１が固定され、電動機１１か
ら巻掛伝導装危１２により砥石台主軸９が回され、砥石
台主軸９端に固定した円筒形の窒化はう素を使用した高
研削能力を持つ砥石１５により加工物Ｗのカム部１１Ｎ
、ＩＫＸ等及び軸受部を研削する。

第２図は第１図のＡ−Ａ拡大断面図である。

機台１と一体のスライドベース１４には砥石台８が前後
方向に移動可能に係合している。

スライドベース１４にはＸ軸サーボモータ１５が固定さ
れ、該サーボモータ１５のロータ１５ａに直径の大きな
ボールねじ１６が嵌入固定されている。ボールねじ１６
は剛性の高い軸受１７゜１７により支持されている。ボ
ールねじ１６は砥石台８に固定されたブラケット１８に
嵌入固定したボールナツト１９にねじ込まれている。

第１図に示す２１は加工物Ｗのカム部の輪郭を測定する
例えば差動トランス等を利用した測定器であってそのス
タイラス２２は砥石台主軸９と加工物Ｗの中心線に直角
で前後方向に砥石１３とカムとを結ぶ直線の延長上にあ
る。スタイラス２２の先端はカムタペットの最高点近く
でカムに接触するようにしである。スタイラス２２の先
端は加工物Ｗを研削中、又は研削後に加工カムの頂点ま
たは位置を変えて加工物Ｗの軸受部の位置を検出し、そ
の信号をＡ／Ｄ変換器２３を介してコンピュータ２４に
送り込むようになっており、寸法データを出力する自動
計測装置となっている。

加工物主軸５の後端には主軸５と一体的になるように直
接直径の大きな微小角度検出板２５が固定されている。

この検出板２５には加工物主軸５の回転位相を微小角度
で絶対的に示す位相符号と、この位相符号を読み取るた
めのタイミング符号が記録されており、この検出板２５
に近接して配された読取りセンサ２６で加工物主軸５の
回転に伴ない上記タイミング符号を読み取り、夫々のタ
イミングパルスと併せて位相符号を読取り加工物主軸５
の１回転中の回転位置を絶対値として検出してコンピュ
ータ２４に送る。

同様な方法で同様な微小角度検出板２７がボールねじ１
６の後端に固定されており、該検出板２７に設けた符号
読取センサ２８により読取られＡ／Ｄ変換器２９を介し
てデータをコンピュータ２４に入力させる。この読取セ
ンサ２８の信号はサーボモータ１５にフィードバックを
かけて送り精度を向上させるためのものである。

コンピュータ２４は加工物Ｗの周速度がほぼ一定になり
、且つカム軸の全周に関し、何れの研削位置でも単位時
間当りの切屑発生量、即ち、研削量をほぼ均等化するよ
うに駆動回路３１を介してサーボモークロを変速回転す
る。

コンピュータ２４は砥石１３が加工物Ｗのカムプロファ
イルに追従するように予め記憶しであるカムプロファイ
ルの創成データに基づく信号を読取センサ２６による加
工物Ｗの回転角度に応じて送り出し、駆動回路３２を介
してサーボモータ１５を駆動する。

砥石台主軸９には砥石１３の回転バランスを自動Ｅ１１
整する自動釣合い装置５３が設けられている。か＼る自
動釣合い装置は各種のものがあるが本実施例を第３図に
正面図、第４図に側断面図で示す。砥石１３のすぐ側部
の砥石台主軸９端には受電具３４、受電具６４から送ら
れる信号により動作する円環形のバランサーコントロー
ラ３５、周方向に四等配されバランサーコントローラ３
５から給電可能な円周上に配されたコイル３６、第６図
に示すように環状で各コイル３６に対応して周方向で四
つの室６７に等分割され、対向している室５７．５７間
の連通管６８を備え内部にフレオン（商品名）３９を封
入したフレオンバランサ４１が設けである。砥石台主軸
９の受電具３４を備えない端部には砥石台主軸９の回転
中心にセンタ形式の電極４Ｓが設けである。又受電具３
４の回転中心にはセンタ形式の電極４２が接している。

砥石台８には振動をピックアップするトランスジューサ
４４が固定され、トランスジューサ４４の信号は振動解
析用制御回路４５に送られ、該制御回路４５は砥石１３
を含めた回転部分の不釣合部分を演算して位置、不釣合
重量を算出して、不釣合重量の多い部分のコイル３６に
選択的に通電する信号を電極４２、受電具３４を介して
バランサーコントローラ３５に送ると共に閉成した一つ
のバランサーコントローラ６５のスイッチより該信号と
共に電力を一つのコイル３６に送ると、該コイル３６は
昇温し、フレオンバランサー４１の相当する室３７を加
熱してその室内の液状のフレオン３９を気化する。

一方該熱せられた室と連通管３８で通じている側の室３
７のフレオンは液状であるから、温度上昇して気化した
前記フレオンは連通管５８を通じて移動し、加熱された
室３７のフレオンは減少し、反対側の室３７のフレオン
は増大するので動的釣合いが自動的にとられることにな
る。

か＼る結果、砥石台８の振動が軽減するとトランスジュ
ーサー４４からの信号によっては前記したコイル３６へ
の通電はとまり、フレオンは砥石ｔａを含む回転体の動
的釣合いがとられた状態で液状で配分された状態となる
。か＼る釣合動作は砥石１６の摩耗の進行につれて常に
とられるものである。

第２図に示すようにテーブル２と機台１間にはいわゆる
Ｖひらの摺動面を有するが中心部下にダブテイル形摺動
面４５を有しており、このダブテイル形摺動面に係合す
る蟻溝を有するクランプブロック４６が機台１に上下動
可能に係合し、機台１に取付けた流体圧のクランプシリ
ンダ４７のピストンロッド端がクランプブロック４６に
固定されている。

第５図に於て加工されるカムＷと加工する砥石１３との
関係を図示したものであるが、砥石１ＳとカムＷとの接
点Ｐは必ずしも砥石と加工物の中心を結ぶ線（Ｃ−Ｃ）
上にないことがわかる。カムＷの最高点を加工するとき
だけ２点は２つの中心を結ぶ線上に来るのである。そし
て砥石径Ｒ−１％が小さくなるに従って同一点Ｐを加工
する際のＰの位置が中心を結ぶｍ＜ｃ−ａ＞に近くなっ
てくる。

次に作用をのべる。テーブル２を移動して、研削すべき
カム１１Ｎの位置を砥石１５に合せる。

クランプシリンダ４７を附勢してそのピストンロッドを
引込み、クランプブロック４６を引下げるとテーブル２
は機台１のＶひらの摺動面に押付けられ固定される。こ
れによりテーブル２は研削中微小な上下動を許されず不
動となる。

次にコンピュータ２４は駆動回路５２を介してサーボモ
ータ１５を急速回転させ、ボールねじ１６を急速回転さ
せる。ポールナツト１９は第２図において急速に左行す
ることにより砥石台８、砥石１３は加工物Ｗに近ずく。

所要研削加工位置近傍でコンピュータ２４はサーボモー
タ１５を減速すると同時に予め記憶させであるカムプロ
ファイルの創成データを加工物Ｗの周方向位置を示すた
めの微小角度検出板２５を読み取った読取センサ２６の
絶対的な角度に基いて駆動回路３２を介してサーボモー
タ１５を変速運転して砥石台８を往復動して、加工物Ｗ
のカムプロファイルに追従させる。同時にコンピュータ
２４ば予め定めである切込みのプログラムに従ってサー
ボモータ１５を切込み分だけ追加運動させる０そして例
えば、粗加工の時は加工物Ｗの回転速度を高速に、仕上
加工の時は低速度に自動切替するように加工段階に応じ
て加工物の回転速度を自動切替して研削を行なう。

そして予めコンピュータ２４に入力されたカムプロファ
イルの創成データを砥石１３の直径の変化により補正計
算をする際には測定器２１の信号をＡ／Ｄ変換してコン
ピュータ２４に入力し、例えばカムの頂点の位置を求め
る。か＼る・カムの頂点の位置を求めるには加工物Ｗの
スパークアウト中或はその直後又は加工物Ｗの回転が停
止した後に行なう。

か＼るカムの頂点の位置は微小角度検出板２５に対向す
る読取センサ２６が検出しており、この位置に対応する
砥石１３がカムに接する位置はコンピュータ２４が創成
データを駆動回路３２を介してサーボモー！１５に送り
込んでおり、送り込んでいる創成データの現在値より砥
石台８の位置を知ることができる。こ＼で創成データに
基ずくカムプロファイルと研削後のカムプロファイルに
差があるとそれは研削中の砥石１３の摩耗が主たる要素
である。これにより逆に砥石１３の摩耗量が判明する。

か＼る測定器２１と予め入力されているカムプロファイ
ルの創成データより砥石１３の直径が求められ、カム形
状でインプットされたプロファイルデーターに対し砥石
径Ｒｎを代入した数値計算によってカムＷの回転角に応
じた砥石中心Ｇの位置を計算して創成データーとするの
である。このように創成データの修正を行ない正確なカ
ムを加工する。

これらは測定器２１の測定動作の都度、例えば１個所の
カム、或はカム軸軸受部を研削中又は研削後に行うこと
により、常に砥石１３の直径の摩耗にか＼わらず正確な
カムプロファイルが得られる。

〔発明の効果〕

本発明は１数値制御研削盤において、 （１）大径の高研削性を有する剛性砥石を砥石主軸台に
装着したから、研削能率を高めると共に次のドレッシン
グまでの時間を延長させ全体としての加工能率をあげる
ことになる。

（２）砥石台は砥石の回転バランスを自動調整する装置
を有するから研削中最良のバランス状態を保ちつづける
の、で、高い加工精度を得ることができる。

（３）砥石台に切込みと往復動など直線送りをかけるボ
ールねじに一体的に組込まれたサーボモータならびに微
小角度検出板を有する砥石台送り装置を備えたから、指
令パルスに対し忠実に追従するほか、位相角検出に際し
ても誤差の入り込む余地はなく高い精度のフィードバッ
クをするので砥石の追従性が良く、高い剛性と正確さが
得られ研削カムの正確なプロファイルを仕上げることが
できる。

（４）加工物を回転させる主軸に一体的に組込まれたサ
ーボモータと微小角度検出板とを有する加工物主軸台を
備えたから、バックラッシュの影響や軸構造の弾性変形
による誤差を取除き、高い加工精度を得ることができる
。

（５）加工物主軸台を載置して加工物を回転させ且つ軸
方向位置を割出すテーブル装置全体を摺動載架する機台
に対し、加工物が研削される位置に於て、該テーブル装
置を一体的に締付は固定するクランプ装置を設けたから
、強力研削の途中に於ても加工物の変位を最少量に抑え
て、高い精度のカムプロファイルを研削することができ
る。

（６）研削中または研削後に加工カムの頂点またはカム
軸々受部の半径方向位置を自動計測して寸法データを出
力する自動計測装置を有し、予め入力された創成データ
を砥石径の変化により補正計算をする際には、前記自動
計測装置の出力データと加工時における砥石台の位置の
変化から砥石の径を自動的に計算してその都度制御装置
に自動的に入力することとしたから、砥石径の変化に基
ずく誤差の入り込む余地がない。

（７）　　加工り階に応じて加工物の回転速度を自動切
替し、且つ加工物の回転速度は常時その周速度がほぼ一
定となり、且つ研削量をほぼ均等化するように制御して
いるから、能率向上と高精度研削に寄与する。

等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の平面図、第２図は第１図のＡ
−Ａ断面図、第３図、第４図は砥石の回転バランスを自
動調整する装置の正面図と縦断面図、第５図は砥石と加
工物の接触を示す概念図である。 １・・機台　２・・テーブル　３・・加工物主軸台　４
・・心押台　５・・加工物主軸　６・・θ軸サーボモー
タ　７・書加工物駆動具８・・砥石台　９・・砥石台主
軸　１１・・電動機　１２・・巻掛伝導装置　１３・・
砥石１４＠・スライドベース　１５−・Ｘ軸サーボモー
タ　１６・・ボールねじ　１７拳・軸受１８・自ブラケ
ット　１９拳・ボールナツト２１参争測定器　２２・番
スタイラス　２５−・Ａ／Ｄ変換器　２４・・コンピュ
ータ　２５・・微小角度検出板　２６・・読取センサ　
２７・・微小角度検出板　２８・・読取センサ３１．３
２・・駆動回路　Ｓ３・・自動釣合い装置　３４・・受
電具　３５・・バランサーコントローラ　３６拳−コイ
ル　３７・−室　３８・・連通管　３９・・フレオン（
商品名）４１・・フレオンバランサ　４２，４３・・Ｍ
Ｌ極４４・・トランスジューサ　４５・・振動解析用制
御装置　４６・・クランプブロック　４７・・クランプ
シリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、与えられた数値データによつて、加工物を回転し該
   加工物の回転に関連づけられて砥石を装架する砥石台に
   数値データにより直線送りを与えてカムを創成研削する
   数値制御カム研削盤において、大径の高研削性を有する
   剛性砥石を砥石台主軸に装着し、砥石の回転バランスを
   自動調整する装置を有する砥石台と、この砥石台に切込
   みと往復動など直線送りをかけるボールねじに一体的に
   組込まれたサーボモータならびに微小角度検出板を有す
   る砥石台送り装置と、加工物を回転させる主軸に一体的
   に組込まれたサーボモータと微小角度検出板とを有する
   加工物主軸台と、前記加工物主軸台を載置して加工物を
   回転させ且つ軸方向位置を割出すテーブル装置全体を摺
   動載架する機台に対し、加工物が研削される位置に於て
   、該テーブル装置を一体的に締付け固定するクランプ装
   置と、研削中または研削後に加工カムの頂点または軸受
   部の半径方向寸法を自動計測して寸法データを出力する
   自動計測装置とを有し、加工段階に応じて加工物の回転
   速度を自動切替し、且つ加工物の回転は常時研削量をほ
   ぼ均等化するように制御され、予め入力された創成デー
   タを砥石径の変化により補正計算する際には、前記自動
   計測装置の出力データと加工中における計測時砥石台の
   位置とから砥石の径を自動的に計算してその都度制御装
   置に自動的に入力することを特徴とする数値制御カム研
   削盤。