JPH01206406A - 非真円形工作物加工用数値制御装置 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、カム等の非真円形工作物（以下、単に「工作
物」という。）を加工制御するための数値制御装置に関
する。−

【従来技術】

従来、数値制御装置により主軸軸線に垂直な方向の砥石
車の送りを主軸回転に同期して制御し、カム等の工作物
を研削加工する方法が知られている。砥石車の送りを同
期制御するには数値制御装置にプロフィルデータを付与
することが必要である。このプロフィルデータは砥石車
を工作物の仕上げ形状に沿って往復運動、すなわちプロ
フィル創成運動させるように、主軸の単位回転角毎の砥
石車の移動量を与えるものである。 そして、そのプロフィルデータは非真円形工作物のリフ
トデータと砥石径とから求められる。 一方、ｊＶ真円径工作物、例えばカムは円運動から直線
運動へ変換するために使用されるが、そのカムの回転角
に対するカムに当接したタペットの変位の特性は、機械
の性能から要求される。例えば、エンジンのカムシャフ
トの場合には、自動車の加速性能や高速性能を高くする
ために、その性能の面からクランク角に対するタペット
の変位の関係が決定される。

【発明が解決しようとする課ａ】

このように、カム等を設計する場合には、カムの形状と
は関係なく性能面から所望の運動を実現するための回転
角と直線運動の変位との関係が点列で付与されるため、
その運動を忠実に実現するためのカムの形状は必ずしも
滑らかに変化するとは限らない。 又、非真円形工作物の加工は主軸の回転位Ｕと砥石車の
位Ｕを同期制御して行うのであるが、砥石台等の可動物
体の慣性によりサーボ系には追随遅れや追随誤差等があ
るため、完全にカム等の動作特性から要求された仕上げ
形状通りに加工することは不可能である。又、これらの
追随誤差は主軸の回転速度が大きい程大きくなる。 従って、要求された仕上げ形状に最大限一致させるため
には、極めて低速で加工する必要があり、加工速度の点
で問題があった。 又、カムの要求された仕上げ形状に高次数の変化成分が
含まれる程、サーボ系に振動成分が多く含まれ、サーボ
系の振動等により加工精度が低下するという間頴もある
。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、要求された仕上げ形
状に対して許容誤差内に存在し、面積度の高い非真円形
工作物を高速度で加工するようにすることである。

【課題を解決するための手段】

上記５題を解決するための発明の構成は、非真円形工作
物の形状を特定するリフトデータと砥石径に応じて、主
軸の回転角θと工具送り軸の位置Ｘとの関係を示すプロ
フィルデータに変換し、前記プロフィルデータに応じて
前記非真円形工作物の加工を制御する数値制御Ｉ［ＩＩ
装置において、前記リフトデータを記憶するリフトデー
タ記憶手段と、前記非真円形工作物の仕上げ形状の許容
誤差を記憶する許容誤差記憶手段と、前記リフトデータ
を前記許容誤差内において、平滑化させる演算手段と、
前記演算手段により平滑化された補正リフトデータをプ
ロフィルデータに変換するプロフィルデータ変換手段と
、前記プロフィルデータに基づいて前記主φ＋ｈと前記
工具送り軸々を数値；ｌＩ’Ｉ　＊ｌＩする位置制御手
段とを有することを特徴とする。

【作用］ 非真円形工作物の形状は、回転角とリフトｆｆｌとの関係を示したリフトデータで与えられる。そして、そのリフトデータは非真円形工作物の形状を点列により特定するものである。この点列からなるリフトデータを用いて、その点列データと仕上げ形状との偏差が所定の許容誤差範囲に存在するように、その点列データに近接した滑らかな曲線が求められる。そして、その滑らかな曲線から所定の回転角毎に数値を発生させることにより、回転角に対して滑らかに変化する点列で与えられた補正リフトデータが求められる。その後、その補正リフトデータが回転角に対する砥石車の位ｉａを表したプロフィルデータに変換され、そのプロフィルデータに基づいて、主軸と工具送り軸の位置が同期制御されて非真円形工作物の加工が行われる。 【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第
１図は数値制御研削盤を示した構成図である。１０は数
値制御研削盤のベツドで、このベツドＩＯ上には螺子送
り機構を介してサーボモータ１６により駆動されるテー
ブル１１が主軸軸線に平行なＺ軸方向に摺動可能に配設
されている。 テーブル１１上には主軸１３を軸架した主軸台１２が配
設され、その主軸１３はサーボモータＪ４により回転さ
れる。また、テーブル１１上、右端には心押台１５が載
置され、心押台１５のセンタ１９と主軸１３のセンタ１
７とによってカムシャフトから成る工作物Ｗが挟持され
ている。工作物Ｗは主軸１３に突設された位置決めビン
１８に嵌合し、工作物Ｗの回転位相は主軸１３の回転位
相に一致している。 ベツド１０の後方には工作物Ｗ側に向かって進退可能な
工具台２０が案内され、工具台２０にはモータ２１によ
って回転駆動される砥石車Ｇが支承されている。この工
具台２０は、囲路の送り螺子を介してサーボモータ２３
に連結され、サーボモータ２３の正逆転により前進後退
される。 ドライブユニット５０．５１．５２は数値制御装置３０
から指令パルスを入力して、それぞれサーボモータ２３
．１４．１６を駆動する回路である。 数値制御装置３０は主として制御軸の回転を数値制御し
て、工作物Ｗの研削加工と砥石車Ｇの修正を制御する装
置である。数値制御装置３０は第２図に示すように、研
削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と制御プログラ
ムを記憶したＲＯＭ３３と入力データ等を記憶するＲＡ
Ｍ３２．！：で主として構成されている。ＲＡＭ３２上
にはＮＣプロフィルデータを記憶する加工用ＮＣプロフ
ィルデ−タ 数値制御装置３０はその他サーボモータ２３、１４、１
６の駆動系として、ドライブＣ．ＰＵ３６とＲＡＭ３５
とパルス分配回路３７が設けられている。ＲＡＭ３５は
メインＣＰＵ３　１から砥石車Ｇ、テーブル１１，主軸
１３の位置決めデータを入力する記憶装置である。 ドライブＣＰＵ３　６は加工に関する制御軸の送りに関
しスローアップ、スローダウン、目標点の補間等の演算
を行い補間点の位置決めデータを定周期で出力する装置
であり、パルス分配回路３７はパルス分配ののち、動指
令パルスを各ドライブユニット５０、５１、５２に出力
する回路である。 数値制御装置３０に接続された自動プログラムミング装
置７０はリフトデータと砥石径からプロフィルデータを
自動作成する装置である。その装置はフロントＣＰＵ７
　１とＲＡＭ？２と入出力，インタフェース７３とで構
成されている。ＲＡＭ７２には複数の工作物のリフトデ
ータを記憶するリフトデータ領域７２１と、リフトデー
タを極座標変換し記憶する極座標リフトデータ領域７２
２と、極座標リフトデータを許容誤差内において平滑し
た補正リフトデータを記憶する補正リフトデータ領域７
２３と、補正リフトデータをプロフィルデータに変換し
記憶するプロフィルデータ領域７２４と、工作物の仕上
げ形状の許容誤差を記憶する許容誤差データ領域７２５
と、プロフィルデータを生成するときの砥石径を記憶す
る砥石径データ領域７２６とが形成されている。 また、フロントＣＰＵ７　１には入出力インタフェース
７３を介してリフトデータ等を入力するテープリーダ４
２とデータの表示を行うＣ　Ｒ　Ｔ表示器４３とデータ
の入力を行うキーボード４４とが接続されている。 次に作用を説明する。 本装置がデータ入力モードに設定されると、フロントＣ
ＰＵ７　１は入出力インタフェース７３を介して、テー
プリーダ４２から加工に必要な全てのリフトデータを読
み込みリフトデータ領域７２１に記憶する。 リフトデータは、第４図（ａ）に示すように、カム１が
回転する時、そのカム１に当接しＸ軸方向に移動可能な
フラットタペット３の移動ｍ１即ち、リフト量で表され
る。従って、カム１の回転角θをベース円２上にとられ
た基鵡点Ｑの回転角で定義すれば、θを関数とするりフ
ト１ΔＸ（θ）が得られる。そして、入力されるリフト
データは例えば回転角の０．５°毎のリフトｆｉΔＸ（
θ）の点列で与えられる。カム１とフラットタペット３
との接触位置はカム１の回転に応じて変動するため、フ
ラットタペットによるリフトデータはカム１の外形線上
において等中心角毎の点列にはならない。 次に、装置がプロフィルデータ作成モードに設定される
と、フロントＣＰＵ７　１は第３図のプログラムを実行
する。 ステップ１００において、リフトデータ領域７２１に記
１意されているリフトデータは極座標リフトデータに変
換され、そのデータは横座４Ｍ　ＩＪフトデータ領域７
２２に記１、αされる。極座標リフトデー夕は第４図（
ｂ）に示すように、カム１の外形線上の点列を中心角θ
と動径の長さｒ（θ）で特定したデータである。この極
座標リフトデータは第４図（ａ）に示すフラットタペッ
ト３とカム１との接触関係を考血してフラットタペット
によるリフトデータから変換される。 次に、ステップ１０２に移行し、第４図（ｂ）に示すよ
うにカム１の外形線上の点列を特定した極座標リフトデ
ータから、その点列を最も近似した滑らかな曲線の方程
式が回帰多項式により求められる。即ち、動作特性上の
要請から与えられたＩＪラフトータを極座標リフトデー
タ１こ変（勿し、動径ｒ　（θ）をプロットすると第５
図のようＩこ平滑ではない。そこで、この点列データを
滑ら力）１こ近似する曲線が求められることになる。 次に、ステップ１０４に移行し、求められた曲本泉と点
列の極座標ＩＪフトデータとの各点（こお（する偏差が
演算され、その偏差が許容誤差ブータフ頁域７２５に記
憶されている許容誤差内（こ在るん）苦力１力（判定さ
れる。その偏差が許容誤差内番こ存在し１１１．’場合
には、ステップ１０６へ移行し、更に回帰多項式が低次
から高次へ高次化され、ステップ１０２へ戻り、より高
次の回帰多項式により曲線が演算される。 このように、ステップ１０４において、求められた曲線
と点列の極座標リフトデータとの各点における偏差が許
容誤差内に存在すると判定されるまで、回帰多項式の次
数が変更され、最終的に許容誤差内にある滑らかに近似
する多項式が求められる。 そして、次のステップ１０８へ移行し、求められた回帰
多項式から各回転角毎に動径の長さが演算されることに
より補正リフトデータが生成され、その補正リフトデー
タは補正リフトデータ領域７２３に記憶される。 次に、ステップ１１０へ移行し、砥石径データ領域７２
６に記憶されている現砥石径Ｒと補正リフトデータとか
らプロフィルデータが演算される。 そのプロフィルデータは第４図（ｃ）に示すようにして
求められる。カム１の外形線上の等中心角毎の離散点に
おいて、外形線に接する砥石径Ｒを半径とする円の中心
Ｍの軌跡を求め、その中心Ｍとカム１の中心Ｏとの距離
から等中心角毎の砥石車の位置を示すプロフィルデータ
が求められる。 そのプロフィルデータはプロフィルデータ領域７２４に
記憶され、カムの実際の加工時に、フロントＣＰＵ７１
とメインＣＰＵ３１を介してＮＣプロフィルデータ領域
３２１へ転送される。 そして、加工指令信号が操作盤４５から付与されると、
メインＣＰＵ３１はＮＣプロフィルデータ領域３２１に
記憶されているＮＣプロフィルデータに従って加工指令
を出力することによりカム研削が実行される。 尚、上記実施例では、最初に付与されるリフトデータは
フラットタペットによるデータを示したが、ローラタペ
ット、ナイフェツジタペットによるリフトデータでもよ
い。又、極座標リフトデータにおいて、平滑化された曲
線を求めたが、その他のリフトデータやプロフィールデ
ータにおいて平滑化された曲線を求めてもよい。又、−
度、平滑化されたリフトデータから変換されたプロフィ
ルデータを用いてカム研削を実行した後、その研削され
たカムの形状を測定し、指令されたカム形状との誤差を
求め、その誤差を平滑化する曲線を求め、その曲線によ
って最初に平滑化されたリフトデータを更に補正しても
よい。又、更に、その補正されたリフトデータを最終的
に平滑化するようにしてもよい。

【発明の効果】

本発明は、リフトデータを許容誤差内において、平滑化
させる演算手段と、平滑化された補正リフトデータをプ
ロフィルデータに変換するプロフィルデータ変換手段と
を有しているので、リフトデータが許容誤差内において
平滑化され高次の変動成分が除去されているため、主軸
と工具送り軸のサーボ系の指令値に対する追随性が向上
する。又、高次の変動成分が除去されているので、サー
ボ系の高周波の振動が抑制されるため、加工面の面積度
が向上する。更に、外形線が滑らかな曲線で指令されて
いるため、サーボ系は高次の追随性を必要としないため
、高速加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の具体的な一実施例にかかる数値制御装
置を用いた数値制御研削盤の全体の構成を示した構成図
。第２図は同実施例に係る数値制御装置の電気的構成を
示したブロックダイヤグラム。第３図は同実施例に係る
数値制御装置に用いられたフロントＣＰＵ７１の処理手
順を示したフローチャート。第４図＜ａ）はカムの回転
角に対するフラットタペットのリフト量を説明する説明
図、第４図（ｂ）は極座標リフトデータを説明すするた
めの説明図。第４図（Ｃ）はプロフィルデータを求める
方法を説明した説明図。第５図は極座標リフトデータの
平滑化を説明した説明図である。 １０　ベツド　１１　テーブル　１３　主軸１４．１６
．２３　サーボモータ　１５　心理台２０−工具台　３
０　゛・数値制御装置７０　自動プログラミング装置　
Ｇ　砥石車Ｗ　工作物 ζ≧） 第３図 第４図 第５図 ｒ（ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　非真円形工作物の形状を特定するリフトデータと砥石
   径に応じて、主軸の回転角θと工具送り軸の位置Ｘとの
   関係を示すプロフィルデータに変換し、前記プロフィル
   データに応じて前記非真円形工作物の加工を制御する数
   値制御装置において、前記リフトデータを記憶するリフ
   トデータ記憶手段と、 前記非真円形工作物の仕上げ形状の許容誤差を記憶する
   許容誤差記憶手段と、 前記リフトデータを前記許容誤差内において、平滑化さ
   せる演算手段と、 前記演算手段により平滑化された補正リフトデータをプ
   ロフィルデータに変換するプロフィルデータ変換手段と
   、 前記プロフィルデータに基づいて前記主軸の回転角と前
   記工具送り軸とを数値制御する位置制御手段とを備えた
   ことを特徴とする非真円形工作物加工用数値制御装置。