JPH04201057A - 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】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関の動弁機構に用いるカム等のカム
面を研削するカム研削盤に関する。

従来の技術 この種のカム研削盤において、所望のカムプロフィール
に応じて、被加工物を装着する主軸の回転角と、被加工
物のカム面を研削する砥石車の送り量との関係を示す制
御データを予めメモリに記憶しておき、加工時に主軸回
転角を逐次検出し、前記制御データからその主軸回転角
に対する砥石車送り量を求め、砥石車送り量を制御する
ことにより、高精度のカム研削を行うことができる数値
制御式のものがある。

このような数値制御式のカム研削盤では、たとえば特開
平２−３０４６６号公報に見られるように、砥石車をボ
ールねしにより往復移動する砥石台上に取り付け、前記
制御データに基づいてボールねじをサーボモータで回転
駆動することにより、砥石車の送りをフィードバック制
御する。

また、主軸の回転速度応く一定であると、カム面の研削
点移動速度が主軸回転角により変動し、研削加工上好ま
しくないので、前記研削点移動速度が略一定になるよう
に主軸回転速度を制御するため、同様に主軸の回転もサ
ーボモータでフィードバック制御されることが多い。

発明が解決しようとする課題 上述のように、砥石車の送りや主軸の回転速度をフィー
ドバック制御する従来のカム研削盤では、各フィードバ
ックループにおいて個別に追従遅れが生じるため、その
相互の追従遅れにより砥石車の送り位置と主軸回転角の
同期がずれるが、生産性を向上するため、切り込み量を
大きくしたり、加工速度を高速化すると、その追従遅れ
が大きくなり、加工精度の低下を招く問題があった。

たとえば、第６図に示すように、砥石車の送り位置の目
標位置（指令値）が実線Ａで、追従遅れ（矢印で示す）
によりその実際の送り位置が破線Ｂであったとすると、
第７図に示すようなプロフィール誤差が生じることにな
る。

なお、この追従遅れが各フィードバックループにおいて
相互に関係なく発生するのみならず、そのときの切り込
み量等の加工条件に左右されるため、予め追従遅れ量を
見越して前記制御データを補正しておくことは極めて難
しい。また、追従遅れ量を小さくすることは、サーボゲ
インを大きくすることによりある程度まで可能であるが
、サーボゲインをあまり大きくすると制御系か不安定に
なり、かえって加工精度が悪化するので、限度かある。

課題を解決するための手段 この発明に係るカム研削盤は、上記の問題点を解決する
ために、被加工物を装着した主軸を回転させる主軸用モ
ータと、被加工物のカム面を研削する砥石車を前記主軸
に対し交差する方向に相対移動させる砥石送り用サーボ
モータと、所望するカムプロフィールに応じ予め記憶し
た主軸回転角と砥石車送り量との関係を示す制御データ
に基づき前記砥石送り用サーボモータをフィードバック
制御する制御装置とを備え、複数回の研削加工動作で前
記カム面を前記所望カムプロフィールに加工するカム研
削盤において、前記制御データにおける砥石車送り量と
実際の研削加工動作時における砥石車送り量との差を求
め、この差に基づき次回の研削加工動作で使用する前記
制御データを補正する学習手段を前記制御装置に設けた
ことを特徴とするものである。

作用 制御データにおける砥石車送り量と実際の砥石車送り量
との差を検出し、その差に基づいて制御データにおける
次加工の砥石車送り量を補正し、次加工ではその補正制
御データに基づき砥石車送り用サーボモータをフィード
バック制御し、被加工物のカム面を所定量ずつ研削する
ことを複数回繰り返すことにより、前記カム面を所望カ
ムプロフィールに加工する。

実施例 この発明の一実施例を第１図〜第５図に基づき説明する
。

まず、第２図を参照し、一実施例のカム研削盤の概略構
成について説明する。１は、テーブル２上の主軸台３に
固設され、被加工物４を装着する主軸５を回転駆動する
主軸用サーボモータである。

主軸用サーボモータ１にはパルスジェネレータ６が取り
付けられており、主軸用サーボモータ１の回転速度は、
このパルスジェネレータ６．パルスジエネレータ６の位
置検出パルスが与えられるコントロールユニット７、コ
ントロールユニット７から速度指令が与えられるサーボ
アンプ８によって形成される閉ループによってフィード
バック制御される。

９は、図外のベツド上に固設され、砥石台１０を前記主
軸５の回転軸線に直交するＸ方向に移動するボールねじ
１１を回転駆動する砥石車送り用サーボモータである。

砥石送り用サーボモータ９の回転位置は、この砥石送り
用サーボモータ９に取り付けたパルスジェネレータ１２
．パルスジェネレータ１２の位置検出パルスが与えられ
るコントロールユニット７、コントロールユニット７か
ら速度指令が与えられるサーボアンプ１３によって形成
される閉ループによってフィードバック制御される。

砥石台１０には、砥石車１４とこの砥石車１４を回転駆
動するモータ５０とが設けられており、コントロールユ
ニット７の制御により、砥石車送り用サーボモータ９の
回転駆動で砥石車１４が第３図に示すように主軸５の回
転に同期してＸ方向に前後移動し、被加工物４のカム面
５１が研削される。

次に、第１図のコントロールユニット７の機能ブロック
図を参照し、前記各サーボモータ１．９のフィードバッ
ク制御について詳細に説明する。

コントロールユニット７は、主軸用サーボモータ制御部
１５、砥石送り用サーボモータ制御部１６および基準時
刻発生器１７で概略構成されている。

まず、主軸用サーボモータ制御部１５について説明する
。制御データ記憶器１８には、予め所望のカムプロフィ
ールに応じて、研削点移動速度が略一定になるように主
軸回転速度を制御するための主軸制御データが記憶され
ている。この主軸制御データは、基準時刻発生器１７で
発生される各基準時刻（たとえば１ｍｓ毎の時刻）にお
ける主軸回転位置の目標値（主軸回転速度の目標値を積
分した値）で記憶されている。この目標値は、制御デー
タ取出器１９により基準時刻発生器１７で発生される基
準時刻に従って周期的に（たとえば１ｍｓ毎）読み出さ
れ、加算器２０に与えられる。

加算器２０ではその読み出された目標値が後述する学習
補正値の加算により補正され、その補正目標値が減算器
２１に与えられる。一方１．＜ルスジェネレータ６の位
置検出パルスが位置カウンタ２２に与えられており、位
置カウンタ２２では位置検出パルスの計数により主軸回
転位置の現在値が求められ、その現在値が減算器２１に
与えられる。

減算器２１では、前記補正目標値から前記現在値を減算
し、その偏差が求められる。この偏差が与えられる速度
指令設定器２３では、偏差に所定のゲインを乗じてサー
ボアンプ８に出力する速度指令が設定される。この速度
指令により、サーボアンプ８で主軸用サーボモータ１に
与えられる電流値が設定され、主軸用サーボモータ１の
回転速度、すなわち主軸５の回転速度が制御される。

次に、砥石送り用サーボモータ制御部１６について説明
する。制御データ記憶器２４には、予め前記所望カムプ
ロフィールに応じて、砥石車１４のＸ方向位置を制御す
るための砥石送り制御データが記憶されている。この砥
石送り制御データは、第４図に示すように、基準時刻発
生器１７で発生される各基準時刻における砥石車１４の
Ｘ方向位置の目標値（前記制御データ記憶器１８に記憶
した同時刻における目標主軸回転位置に対応する値）で
記憶されている。なお、第４図では、カム面５１のベー
スサークル部を研削するときのＸ方向位置を「０」にお
いている。この目標値は、前述の制御データ取出器１９
の主軸制御データの読み出しに同期して、制御データ取
出器２５により基準時刻発生器１７で発生される基準時
刻に従って周期的に読み出され、加算器２６に与えられ
る。

加算器２６ではその読み出された前記目標値に後述する
学習補正値が加算され、前記目標値が補正される。その
補正目標値は減算器２７に与えられ、パルスジェネレー
タ１２の位置検出パルスが与えられる位置カウンタ２８
の出力である砥石車１４のＸ方向位置の現在値との偏差
が求められる。

この偏差が与えられる速度指令設定器２９では、偏差に
所定のゲインを乗じてサーボアンプ１３に出力される速
度指令が設定される。この速度指令により、サーボアン
プ１３で砥石送り用サーボモータ９に与えられる電流値
が設定され、砥石送り用サーボモータ９の回転位置、す
なわち砥石車１４のＸ方向位置が制御される。

上述のように、この実施例では主軸用サーボモータ制御
部１５の加算器２０および砥石送り用サーボモータ制御
部１６の加算器２６において、各目標値に対して学習値
を加算し、各目標値を補正する。以下、この各目標値の
補正について述べる。

主軸用サーボモータ制御部１５では、位置カウンタ２２
の出力である主軸回転位置の現在値が減算器３０に与え
られており、減算器３０では、その主軸回転位置の現在
値と制御データ取出器１９から与えられる主軸回転位置
の目標値との偏差が所定周期（各基準時刻毎）で求めら
れる。そして、その偏差が学習補正値設定器３１に与え
られ、学習補正値設定器３１でその偏差に適宜な学習関
数を作用させて学習補正値が求められる。その各基準時
刻毎に求められる学習補正値は、−研削動作の間（主軸
５が１周する間）、学習補正値記憶器３２に記憶され、
次の研削動作に入ると、学習補正値取出器３３により、
基準時刻に従って加算器２０に与えられる。なお、−度
学習補正値が記憶された後は、その学習補正値に新しい
学習補正値が加算される形で更新記憶されていく。

砥石送り用サーボモータ制御部１６においても、同様に
位置カウンタ２８の出力である砥石車Ｘ方向位置の現在
値が減算器３４に与えられており、減算器３４では、そ
の砥石車Ｘ方向位置の現在値と制御データ取出器２５か
ら与えられる砥石車Ｘ方向位置の目標値との偏差が各基
準時刻毎に求められる。そして、その偏差が学習補正値
設定＠？３５に与えられ、学習補正値設定器３５でその
偏差に適宜な学習関数を作用させて学習補正値が求めら
れる。その各基準時刻毎に求められる学習補正値は、−
研削動作の間、学習補正値記憶器３６に記憶され、次の
研削動作に入ると、学習補正値取出器３７により、基準
時刻に従って加算器２６に与えられる。なお、この砥石
送り用サーボモータ制御部１６においても、−度学習補
正値が記憶された後は、その学習補正値に新しい学習補
正値が加算される形で更新記憶される。

このような学習補正動作により、たとえば１回目の加工
動作で学習補正を行わないとき、第６図に示すように、
主軸回転位置（第６図では角度で示す）に対する砥石車
１４のＸ方向目標位置が実線Ａで、追従遅れ（矢印で示
す）によりその実際位置が破線Ｂであったとすると、学
習補正が行われる２回目の加工動作では、第５図に示す
ように、実線Ｃで示す２回目の加工動作における目標位
置に対して破線りのようにその目標位置が補正される。

したがって、１回目の加工動作時と同じように２回目の
加工動作時で追従遅れが生したとすると（加工条件が変
わらなければほぼ同じになる）、２回目の加工動作のと
きは学習補正により、主軸回転位置に対する砥石車Ｘ方
向の実際位置がほぼその目標位置に一致するようになる
。

以上のように、この実施例では上述のような学習補正動
作を行うため、切り込み量を大きくしたり、加工速度を
高速化してもプロフィール誤差が大きくならないので、
加工精度を低下させることなくカム研削を行うことがで
き、生産性を向上させることができる。

なお、上述の実施例では主軸５の回転速度をフィードバ
ック制御しているが、この発明では主軸５をモータで一
定速度で回転駆動し、砥石車１４の送りのみをフィード
バック制御するようにしてもよい。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係るカム研削
盤によれば、制御データにおける砥石車送り量と実際の
研削加工時における砥石車送り量との差に基づき次回の
研削加工動作で使用する前記制御データを補正するので
、追従遅れにより生じるプロフィール誤差を少なくし、
高速加工時の加工精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のコントロールユニットの
機能を示すブロック図、第２図はその一実施例の全体構
成を簡略的に示す斜視図、第３図はカム面と砥石車を拡
大して示す説明図、第４図は砥石車のＸ方向位置と基準
時刻との関係を示すグラフ、第５図は学習補正した場合
の砥石車のＸ方向位置と主軸回転角の関係を示すグラフ
、第６図は学習補正しない場合の砥石車のＸ方向位置と
主軸回転角の関係を示すグラフ、第７図はプロフィール
誤差を示すグラフである。 ■・・・主軸用サーボモータ、４・・・被加工物、５・
・主軸、６．１２・・・パルスジェネレータ、７・・・
コントロールユニット、８．１３・・・サーボアンプ、
９・・・砥石送り用サーボモータ、１１・・・ボールね
し、１０・・・砥石台、１４・・・砥石車、２０．３４
・・・加算器、３０．３４・・・減算器、３１．３５・
・・学習補正値設定器、３２．３６・・・学習補正値記
憶器、３３゜３７・・・学習補正値取出器、５１・・・
カム面。 外３る 第４図 後退 第５図 後退 ム 前進　　　　　　　土ｗ＠ＬｇＩ私月

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物を装着した主軸を回転させる主軸用モー
   タと、被加工物のカム面を研削する砥石車を前記主軸に
   対し交差する方向に相対移動させる砥石送り用サーボモ
   ータと、所望するカムプロフィールに応じ予め記憶した
   主軸回転角と砥石車送り量との関係を示す制御データに
   基づき前記砥石送り用サーボモータをフィードバック制
   御する制御装置とを備え、複数回の研削加工動作で前記
   カム面を前記所望カムプロフィールに加工するカム研削
   盤において、 前記制御データにおける砥石車送り量と実際の研削加工
   動作時における砥石車送り量との差を求め、この差に基
   づき次回の研削加工動作で使用する前記制御データを補
   正する学習手段を前記制御装置に設けたことを特徴とす
   るカム研削盤。