JPS63200957A - カムシャフトにおける2つもしくはそれ以上のカムを研削する方法 - Google Patents

カムシャフトにおける2つもしくはそれ以上のカムを研削する方法

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JPS63200957A
JPS63200957A JP63014814A JP1481488A JPS63200957A JP S63200957 A JPS63200957 A JP S63200957A JP 63014814 A JP63014814 A JP 63014814A JP 1481488 A JP1481488 A JP 1481488A JP S63200957 A JPS63200957 A JP S63200957A
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はカムシャフトにおける2つもしくはそれ以上の
カムを研削する方法に関し、この方法では以下の工程が
とられる。
a)工作物主軸台における第1の軸線を中心にして回転
可能な連行体と心理台との間のセツティング部内にカム
シャフトを張設固定(緊締)する工程と、 b)規定された回転角度と時間とに応じてカムシャフト
を回転させる工程と、 C)回転している研削砥石車を研削しようとする第1の
カムに向って第1の軸線に対し垂直な第2の軸線の方向
で摺動させる工程と、 d)研削砥石車がカムと係合状態にある間に、この研削
砥石車の回転角度と摺動運動行程とを、予め数値制御ユ
ニット内に与えられたカムの目標輪郭形状の極座標に応
じて調整する工程と、C)プロセス目標値からの偏倚を
検出する工程と、f)予め与えられた摺動運動行程を測
定された偏倚に相当する修正値だけ修正する工程。
[従来の技術] このような形式による方法は、ドイツ連邦共和国方法第
2621430号明細書から既に公知となっている。
この公知の方法では、詳しくは説明されてない形式によ
って研削砥石車の実際直径値が検出され、検出された測
定値は電子制御ユニットに伝送され、この電子制御ユニ
ットが、当初プログラミングされた研削砥石車直径値と
実際に検出された直径値との差から研削往復台の摺動運
動行程ならびにカムシャフトの回転角度位置に関する修
正信号を生せしめる。
従ってこの公知の方法で考慮されうる障害値は次のよう
なものに限られる。即ち、研削砥石車が加工工程の経過
につれて摩滅したり、或いは一般に所定の期間をおいて
行われる砥石車表面の目直し工程に基いてその直径が減
少したりすることによって生ずる障害値のみである。研
削されたカムの実際輪郭値と目標輪郭値とのずれ、つま
り偏倚を生ぜしめるようなその他のプロセス値は、考慮
の対象にされないままである。しかもこの公知の方法に
おいては、研削砥石車の直径を検出する際に砥石車を停
止させる必要があるので、カムシャフトのカムを加工す
るのに不必要なロスタイムが生ずる。
定期刊行物「工場および操業J  (Werkstat
t und  B etrieb)第118号(198
5年)第443頁〜第448頁には、プロセスコンピュ
ータによって制御される形式のカム研削加工法が示され
ている。この公知の方法では、先づ初めにCNC研削盤
を制御するためのプログラムが作成されるが、生産しよ
うとする工作物の幾何学形状に関する明細はこのプログ
ラムに含まれている。次いでこのように作成されたプロ
グラムによって、試験運転で工作物、例えばカムが研削
される。研削されたこのカムのサンプルは、その形状誤
差、つまり予め理論的に設定されたカム隆起部の幾何学
形状から偏倚を検出され、理想的なカム形状からのこの
カムの偏倚を示す測定記録リストが作成される。この場
合、単に理想的なカム形状からの偏倚のみが検出される
に過ぎないので、カムの絶対的な寸法は測定されない。
検出された偏倚値は作成したプログラムを修正するため
に利用され、必要とされるならば第2のザンプル研削工
程において、修正されたプログラムが理想的なカム形状
に申分なく近似したカムを製作するのに適しているか否
かの検証が行われる。
理想的なカム形状からの偏倚が所定の公差内にあること
が示されると、上述形式により11回乃至複数回に亘っ
て修正されたプログラムが連続的な大量生産での使用に
供される。
従ってこの公知の方法は、最終的にほぼ理想的な形状の
カムを提供することが出来るという利点を有してはいる
ものの、まだ2つの点が考慮されないでいる。
その第1の点は、この方法では理想的な形状で製作され
たカムに所望の絶対寸法をも与えることが保証されない
ことであり、その原因は、既に述べたように、プログラ
ムの修正に当り理想的なカム形状からの相対的偏倚しか
修正されないことにある。第2の点は、研削盤を出産体
制で使用する際に初めて生ずるような変動がこの方法に
よっては考慮され得ないことである。
これに類する他の方法は、前掲の定期刊行物「工場およ
び操業」第119号(1986年)の第655頁〜第6
60頁と別の定期刊行物rwtT業的製作ジャーナルJ
  (wt  Zeitschrift fur 1n
dustriel Ie F ertigung)第7
6号(1986年)の第343頁〜第348頁とにも記
載されている。
カムを監視プログラムにより研削するこれらの所謂CN
C研削法の場合にも、理想的なカム形状からの相対的な
偏倚が考慮されるに過ぎず、このことは「プログラミン
グの場」の枠内、つまり量産体制になって初めて用いら
れるプログラムを準備するという枠内でのみ行われる。
[発明が解決しようとする問題点] そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式
による方法に改良を加えて、所望の幾何学形状に関する
絶対値をも考慮しうるようにする一方、この方法をカム
シャフトの大金生産に実際に応用する際に初めて生ずる
ような影響値をもこの方向で考慮出来るようにする点に
ある。
[問題点を解決するための手段] 上記の課題を解決すべく提案された本発明の方法によれ
ば、研削された第1のカムにおける被研削輪郭の寸法が
測定され、この測定により検出された測定値と輪郭寸法
の目標値との間の偏倚が測定され、摺動運動行程が、こ
れらの偏倚値に応じて修正ファクターで較正され、次い
で第2の及びそれ以下のカムが同じセツティング部内で
研削されるようになっている。
[発明の作用と効果〕 このような措置がとられるならば、前述した本発明の課
題は完全に解決される。
つまり本発明によれば、カムシャフトにおける研削され
た第1のカムの絶対的な寸法を厳密に測定することに基
いて、研削されたカムの寸法を所定の値から偏倚させる
ような全ての影響値を考慮することが出来る。従って本
発明による方法は、提供されたカムシャフト粗材がどの
ような絶対寸法を有しているかとは体系的に無関係であ
る。何故ならば、本発明による方法ではカム粗材が単に
その理想的なカム形状に研削されるのみならず、予め定
められた所定の寸法も正確に与えられるからである。こ
のことは公知技術の場合と異り次のようにして、即ち、
研削工程自体が行われている間に、つまりカムシャフト
が緊締された状態で、研削された第1のカムの絶対的な
寸法をチェックし、必要とされる場合にはこのカムシャ
フトにおける別のカムを研削するための修正値を検出し
て考慮するという形式で達成される。この測定および修
正プロセス内には、カムシャフトが同じセッティング位
置を占めているので、本発明による方法はいわば「イン
・プロセス法」であり、これに対して冒頭に述べた形式
による公知の方法は準備段階の範時にあると言える。即
ち換言すれば、公知の方法は研削盤自体の制御プログラ
ムを作成する際に応用される方法である。
従って本発明の方法によれば、冒頭に述べた従来公知の
方法とは全く異って、研削砥石車の直径変動をも含む全
ゆる影響値を考慮の対象とすることが出来、しかもこの
場合、加工プロセスの中断を余儀なくされることはない
。何故ならば、カムの停止している又は低速回転してい
る表面には通常の測定センサをセットすることが難なく
達成されるからであり、このことは例えば研削砥石車の
表面では当然行われない。従って研削砥石車も停止させ
る必要がないので、現代の精密研削盤における極めて高
い回転数を著しく低下させて時間的なロスを惹起するこ
ともなくなる。
更に本発明によれば、修正ファクターを用いた較正、つ
まり単純な積を出すことにより容易に検出され、摺動運
動行程のみが制御されるのに対し、回転角度と時間との
関係(C−軸線)は影響を受けないままである。
本発明の有利な構成様式では、測定値としてカム基底円
直径が検出されるか、或いはカムの隆起値が検出される
この措置が特に有利であるのは、これら2つの値がカム
を特性づける値であって、これらの値からはカムの輪郭
を研削加工する際の極座標制御値を導き出すことが出来
るからであり、更にこれらのカム特性値は簡単な測定装
置によって検出されうるからである。
本発明による方法の第1変化実施例では、第1のカムが
完全に研削加工されてから連行体の回転運動により所定
の回転位置にもたらされ、測定値はこの所定の回転位置
で測定センサにより検出される。
この措置の利点は、特に簡単な測定センサを用いること
が出来ることであり、測定を行うためには、この測定セ
ンサを所定の不作用位置から定常の測定位置に移動させ
さえすればよい。
本発明による方法の第2変化実施例では、第1のカムが
完全に研削加工されてから連行体により有利には360
°回転せしめられ、この場合、測定センサは回転運動中
に研削された輪郭に当接され、その測定値は測定センサ
の信号における時間的経過から検出される。
このようなやり方の利点は、測定センサに課される幾分
高い条件、つまりこれらの測定センサが回転運動を行う
カムの輪郭に追従しうるように支承されていなければな
らないという条件を甘受しさえすれば、輪郭寸法におけ
る極く僅かな変動ですら検出可能であり、更に、全く遊
びがないとは言えない測定センサによる定常的な測定に
際して生ずる可能性のあるエラーをも検出しうるので、
かなり高い測定精度が保証されるところにある。
本発明による方法の特に有利な1実施態様によれば、研
削しようとする第2のカムと研削砥石車とが互いに整合
された位置にもたらされる間に、予め与えられた摺動運
動行程をその都度の修正値に応じて修正することが出来
る。
つまりこの措置の利点は、いわゆるカムシャフトの「定
サイクル」中に、換言すれば研削作業を処理済みの第1
のカムから次の第2のカムに切換える間に、補整操作が
行われるので、従来のようなロスタイムが生じないとこ
ろにある。
本発明におけるその他の利点は、この明細書および添付
の図面から明らかである。
なお、前述した本発明の各特徴ならびに後述の各特徴が
、単にその都度示された組合せでのみならず他の組合せ
でも或いはそれぞれ単独にでも、本発明の枠を逸脱する
ことな〈実施可能であることは言を俟たない。
[実施例] 次に添付図面に示した実施例につき本発明の詳細な説明
する。
第1図および第2図には、符号1でカム研削盤全体が示
されており、カムシャフト2のカムはこの研削盤1によ
って研削加工される。カムシャフト2は、C−軸線3と
称するシャフト縦軸線を中心にして回動可能である。そ
のために、カムシャフト2は片側で工作物主軸台4の連
行体5内に緊締されており、反対側では心押台6内に支
承されている。
カム11はC−軸線3と平行なその表面の輪郭を研削加
工される。そのため研削往復台15上には回転する研削
砥石車16が配置されており、この場合、研削往復台1
5は第1の駆動システム17によりC−軸線3に対し垂
直な所謂X−軸線18に沿って摺動可能である。
研削往復台15には長さ測定装置20が連結されており
、この装置からの出力信号は電子的な制御ユニット21
に伝送可能である。
カム11の範囲には、例えば上位の測定センサ26と下
位の測定センサ27とを有するプロフィル測定装置25
が設けられており、これらの測定センサ26,27は互
いに向き合った箇所(点)でカム11に係合する。プロ
フィル測定装置25が出来るだけスペースをとらないよ
うに構成されうるようにすると同時に互いに隣接する各
カム11a、llb、lie、lld…又は連行体5に
突き当たることがないようにするためには、測定フィー
ラ26.27がクランク状に折曲げられていると有利で
ある。
プロフィル測定装置25は、第2の駆動システム28に
よりX−軸線18と平行な2−軸線29に沿って移動可
能である。
プロフィル測定装置25からの出力信号は測定ユニット
33に伝送され、これが電子制御装置21に伝送される
前に測定ユニット33の増幅器34とアナログ・デジタ
ル変換器35内を通される。
これによって増幅されデジタル化されたプロフィル/j
FJ定装置25の測定値はコンピュータユニット38に
達するが、更に長さ測定装置20からの測定信号もこの
コンピュータユニット38に伝送される。またこのコン
ピュータユニット38は数値制御ユニット39とも作用
結合状態にあり、数値制御ユニット39内にはカム11
の目標輪郭を規定する極座標データがファイルされてい
る。
コンピュータユニット38のアウトプットはデジタル・
アナログ変換器40に接続されており、この変換器は増
幅器41を介して研削往復台15のための第1の駆動シ
ステム17に作用する。
第3図には、カム11の輪郭特性を示す測定値を検出す
るための第1の実施態様が拡大して示されている。周知
のように、通常のカムにおける輪郭は大きな直径の基底
円(ベースサークル)と小さな直径の従円(エビサイク
ル)とから構成されており、この場合、基底円と従円と
は互いに隔てられ、各日に対する接線を介して互いに結
合されている。この場合の特性を示す測定値としては、
基底円直径dGと最大隆起値Eとが用いられ、この最大
隆起値とは、基底円と従円の頂点との間の距離である。
第3図に示されているように、測定センサ26゜27を
適宜に調節するならば、基底円直径dGの2分の1に相
当する測定値Aと、基底円直径dG及び隆起値Eの2分
の1、つまりdG十E/2に相当する測定値Bとを検出
することが出来る。
第4図に示された調節方式の場合にも、そのトータルが
基底円直径dGに相当す、る2つの?l11J定信号A
を同じようにして得ることが出来る。これに対し第5図
に示された第3の調節方式では、第3図の場合とは逆の
値が生ずる。
ところで、第3図または第4図に示された定常的な測定
により所望の両特性値dGまたはdG+Eをそれぞれ別
個に検出することが可能であると同時に、第3図〜第5
図による3つの測定を全て実施することも可能であり、
その場合は適宜な比較を行うことにより万が−の測定誤
差を検出することが出来る。
更にカム11を低速回転させることも可能であって、そ
の場合は測定センサ26.27が弾性的に支承され、カ
ム輪郭上における測定センサの当接点はカム11に従っ
て変動する。この場合は、測定センサ26.27による
測定値の時間的な経過乃至その最小値と最大値とから特
性値dG及びdG及びEを検出することが出来る。
本発明によれば、測定値の補整を行うためには測定値d
Gと測定値dG及びEとのいづれか一方で充分である。
この場合の第1の実施例は、第6図のフローチャートに
概略的に示されている。
第1のブロック50内には、1の測定サイクルで基底円
直径の成る一定の実際値として(dGisti)が検出
された状態が示されており、そのためには、第3図〜第
5図に示したいづれか1つのポジションがとられ、その
都度の測定値Aが評価されている。第2のブロック51
は、このようにして測定された実際値(dGist i
 )が予め定められた目標値(dGsoll)と合致す
るか否かの間を象徴している。この間が否定された場合
には、第3のブロック52内に差値ΔdGが生ぜしめら
れる。この差値ΔGは第4のブロック53内で較正され
るが、そのためには0.1〜1.5の定ファクターKが
差値ΔGに乗ぜられる。その結果として得られた修正値
Δxは、出力目標値(x asoll)に加えられるか
又はこれから減じられ、従って研削往復台15の摺動運
動行程を規定する新たな出力目標値(x’ asoll
 )が生ぜしめられる。
第7図にも同じような形式でフローチャートが示されて
いるが、この場合は測定値として基礎円直径dGの代り
に基礎円直径dGと隆起値Eとが選ばれている。然しそ
の作用形式は第6図の場合と全く同じであり、各ブロッ
クにはそれぞれaを付した同一符号が用いられている。
第8図では、研削砥石車16がX−軸線18に沿ってど
のように押出されるか、またどのようにして研削工程を
順次実施していくかが行程と時間とに関連したダイアグ
ラムに示されている。
このグラフにおける出発点、つまり第1の粗材寸法は、
破線60と第1の作業点61とによってあられされてい
る。研削往復台15は、研削砥石車16と共にこの第1
の作業点61からC−軸線3に向って移動し、この場合
、第2の作業点62と第3の作業点63と第4の作業点
64は、それぞれその手前に位置する特性曲線のプラト
一部で各粗研削および微研削工程を示している。第4の
作業点64を経て符号65のところに達すると、所定の
目標寸法が得られる。この最後の研削工程は、第8図に
示した実施例の場合、12秒間継続し、次いで、第5の
作業点66に達すると、1つの研削インターバル67が
終了する。
後続の測定インターバル68においては、既述した形式
(第3図−第5図)によりカム11の輪郭が測定される
が、その間研削砥石車16は、例えば第5の作業点66
のX−位置を保ち続ける。
測定インターバル68の終了点では、研削砥石車16が
修正インターバル70における第6の作業点69から再
び第7の作業点71にまで戻り制御され、この作業点7
1はX一方向で見て第1の粗相寸法60のところから丁
度修正値に相当する(Δx)なる距離を有しており、従
ってこの修正値は第6図または第7図に関連して述べた
方法により検出されたものである。
このようにして得られた第2の粗材寸法72は、第8図
の実施例では第1の粗材寸法60より小さいので、加工
しようとする第2のカムllb並びにそれ以後の全ての
カムlie、lid…はこの修正された第2の粗材寸法
72を基準にして加工されることになる。
カム研削盤1における種々の調整作業は、第8図に示し
た工程が行われている間に実施することが出来る。
本発明による方法の第1変化実施例では、カム11の輪
郭測定が次のように、つまりプロフィル測定装置25が
第2の駆動システム28によりカム11に接近せしめら
れる一方、カム11の最後の回転が研削インターバル6
7の終りにおける第5の作業点66に達する直前に終了
せしめられるようにして開始される。所望の測定はその
直後に引続き回転しているカム11において行われ、研
削往復台15は第8図に第6の作業点69と第7の作業
点71とで示されたように引戻される。他方これと同時
に、図示されてない摺動装置がカムシャフト2を「サイ
クル運動させる」、つまり第2図の図平面で見てカムシ
ャフト2を左手方向に1つのカム間隔分だけ摺動させる
ので、研削砥石車16は次に加工しようとするカムll
a、11b…と整合される。
これに対し本発明による方法の第2の変化実施例では、
第6の作業点6つに達した際に研削砥石車16がカム1
1から離反せしめられ、更に例えば第3図〜第5図から
明らかなように、カム11が規定の相対回動により測定
回転位置にもたらされる。この実施例の場合も、プロフ
ィル測定装置25は矢張り第2の駆動システム28を操
作することによって先づ初めはカム11に接近せしめら
れ、次いで再びこれから離反せしめられる。
本発明による方法を実施するため、この変化例において
、例えば第1の粗材寸法60の位置にまで引き戻された
研削砥石車16は、カムシャフト2が走査されると同時
に修正値(Δx)が計算される間に、この修正値(Δx
)だけ第7の作業点71で第2粗材寸法72に達するよ
うに移動可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるカム研削盤の全体を極めて簡略
に示した図、 第2図は、第1図の研削盤の1部を示す平面図、第3図
、第4図及び第5図は、1つのカムについてその測定値
を取出す状態を示す3つの位相図、第6図及び第7図は
、本発明による方法の実施態様を説明するための2つの
フローチャート、第8図は、本発明による方法を実施す
る際に研削往復台が摺動する行程を説明するための行程
と時間とに関連したタイアゲラムである。 (符号一覧) 1………カム研削盤2………カム シャフト3………C−軸線 3・・・・・・・・・C−軸線 4………工作物主軸台5………連行 体 6………心押台 11、lla、llb、lie、11d−カ ム15…
…研削往復台 16……研削砥石車 17……第1の駆動システム18…… X−軸線 20……長さ測定装置 21…………電子的な制御装置25…………プロフィル
測定装置26.27…測定センサ26.27・・・測定
センサ 28…………第2の駆動システム29…………Z−軸線
33…………測定ユニット34…………増幅器35……
……アナログ・デジタル変換器38…………コンピュー
タユニ ット39…………数値制御ユニット40…………デジタ
ル・アナログ変換器41…………増幅器50〜53…ブ
ロック 40・・・・・・・・・・・・デジタル・アナログ変換
器41・・・・・・・・・・・・増幅器 50〜53・・・ブロック 60…………第1の粗材寸法を示す破線61〜64…作
業点 65…………目標寸法に達する位置66…………作業点
67…………研削インターバル68 …………測定インターバル69…………作業点70……
…修正インターバル71………作業点69・・・・・・
・・・・・・作業点 70・・・・・・・・・修正インターバル71・・・・
・・・・・作業点 72………第2の粗材寸法A、B……測定センサによる
測定値E…………カムの最大隆起値dG………カムの基
底円直径K…………定ファクターΔx………修正値 K・・・・・・・・・・・・定ファクターΔX・・・・
・・・・・修正値 ′″〜 代理人 弁理士 田辺 徹 /) FIG、S Fig、7

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 カムシャフトにおける2つもしくはそれ以上のカム
    を研削する方法であって、 a)工作物主軸台(4)における第1の軸線(C−軸線
    3)を中心にして回転可能な連行体(5)と心押台(6
    )との間のセッティング部内にカムシャフト(2)を張
    設固定する工程と、 b)規定された回転角度と時間とに応じてカムシャフト
    (2)を回転させる工程と、 c)回転している研削砥石車(16)を研削しようとす
    る第1のカム(11)に向って第1の軸線(C−軸線3
    )に対し垂直な第2の軸線(X−軸線18)の方向で摺
    動させる工程と、 d)研削砥石車(16)がカム(11)と係合状態にあ
    る間に、この研削砥石車(16)の回転角度と摺動運動
    行程(x)とを、予め数値制御ユニット(39)内に与
    えられたカム(11)の目標輪郭形状の極座標に応じて
    調整する工程と、e)プロセス目標値からの偏倚を検出
    する工程と、f)予め与えられた摺動運動行程(xso
    ll)を測定された偏倚に相当する修正値(Δx)だけ
    修正する工程を含み、 研削された第1のカム(11)における被研削輪郭の寸
    法(dG)、(E)を測定し、この測定により検出され
    た測定値(dGist)、(dGist)及び(Eis
    t)と輪郭寸法の目標値(dGsoll)、(dGso
    ll)及び(Esoll)との間の偏倚(ΔdG)、(
    ΔdG)及び(ΔE)を測定し、これらの偏倚値(Δd
    G)、(ΔdG)、(ΔE)に応じて摺動運動行程(x
    )を修正ファクター(K)で較正し、次いで第2の及び
    それ以下のカム(11a)、(11b)、(11c)、
    (11d)…を同じセッティング部内で研削することを
    特徴とする方法。 2 測定値としてカム(11)の基底円直径(dG)を
    用いることを特徴とする請求項(1)に記載の方法。 3 測定値としてカム(11)の基底円直径(dG)及
    び突出値(E)を用いることを特徴とする請求項(1)
    に記載の方法。 4 第1のカム(11)をその完全な研削処理後に連行
    体(5)の回転運動により所定の回転位置にもたらし、
    この所定の回転位置における測定値(dG)、(dG)
    及び(E)を測定センサ(26)、(27)によって測
    定することを特徴とする請求項(1)〜(3)のいづれ
    か1項に記載の方法。 5 第1のカム(11)をその完全な研削処理後に連行
    体(5)によって有利には360゜回転させ、この場合
    、回転運動中には測定センサ(26)、(27)が研削
    された輪郭面に当接しているようにし、測定センサ(2
    6)、(27)の信号の時間経過特性から測定値(dG
    )、(dG)、(E)を検出することを特徴とする請求
    項(1)〜(3)のいづれか1項に記載の方法。 6 研削しようとする第2のカム(11a)と研削砥石
    車(16)とが互いに整合された位置にもたらされる間
    に、予め与えられた摺動運動行程(xsoll)を修正
    値(Δx)だけ修正することを特徴とする請求項(1)
    〜(5)のいづれか1項に記載の方法。
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