JPH04201063A - 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
ールねじ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、砥石車の送り位置をフィードバッ
ク制御する。

また、主軸の回転速度か一定であると、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、同様に主軸の回転速度も
サーボモータでフィードバック制御される。

発明が解決しようとする課題 上述のように、砥石車の送り位置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しるため、
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
角の同期がすれるか、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かあった
。

たとえば、第８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９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が不安定に
なり、かえって加工精度が悪化するので、限度がある。

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サ
ーボモータと、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し予め
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
データに基づき各研削加工動作における主軸回転位置お
よび砥石車送り位置の各目標値を設定し、その各目標値
に基づいて前記主軸用サーボモータと前記砥石送り用サ
ーボモータと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、前記各目
標値とそれらの各実際値との各偏差に基づき次回の研削
加工動作の前記各目標値をそれぞれ補正する学習手段と
、研削加工動作途中での停止指令あるいはその停止から
の再始動指令により研削加工動作か過渡状態にある間、
前記学習手段の目標値補正動作を停止させる学習停止手
段と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 学習手段は、主軸回転位置のフィードバックループにお
いて検出される主軸回転位置の目標値と実際値の偏差に
基づいて補正値を設定し、その補正値で次回の研削加工
動作における砥石車送り位置の目標値を補正する。また
、砥石車送り位置のフィードバックループにおいて検出
される砥石車送り位置の目標値と実際値の偏差に基つい
て補正値を設定し、その補正値で次回の研削加工動作に
おける砥石車送り位置の目標値を補正する。ただし、研
削加工動作途中で停止指令があり、加工速度か通常速度
から減速され、加工動作が完全に停止されるまでの過渡
期間の間、または再始動指令によりその加工途中停止状
態から加工速度が通常速度に加速される過渡期間の間は
、学習手段による目標値の補正動作を停止する。

実施例 第２図は、この発明に係るカム研削盤の一実施例の概略
構成を示す斜視図である。

第２図において、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
サーボモータを示す。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
スジェネレータ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１
１を回転駆動する砥石車送り用サーボモータを示す。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ｌ−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か第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か研削される。

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゜基準時刻発
生器１７および加減速制御部３０で概略構成されている
。

主軸用サーボモータ制御部１５の制御データ記憶器１８
には、予め所望のカムプロフィールに応じて、研削点移
動速度か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、その補正目標値か減算器
２１に与えられる。また、パルスジェネレータ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（実際値）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してサーボ
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。

一方、砥石送り用サーボモータ制御部１６の制御データ
記憶器３８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（以下、砥石車送り位置と
する）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
送り位置の目標値（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送り位置を「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
３９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４０に与えられる。

加算器４０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４１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４２
の出力である砥石車送り位置の現在値（実際値）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４３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
なわち砥石車送り位置が制御される。

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４０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
補正について説明する。

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２４に与え
られており、減算器２４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、その偏差が開閉器２５を介して学習補正
値設定器２６に与えられ、学習補正値設定器２６でその
偏差に適宜な学習関数を作用させて学習補正値力ぐ求め
られる。

その各基準時刻毎に求められた学習補正値は、−研削加
工動作の間（主軸５が１周する間）、学習補正値記憶器
２７に逐次記憶される。そして、次の研削加工動作のと
きに、学習補正値取出器２８により基準時刻に応じて読
み出され、開閉器２９を介して加算器２０に与えられる
。−度学習補正値が記憶された後は、−研削加工動作毎
に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。

一方、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４２の出力である砥石車送り位置の
現在値が減算器４４に与えられており、減算器４４では
、その砥石車送り位置の現在値と制御データ取出器３９
から与えられる砥石車送り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、その偏差か開閉器４５
を介して学習補正値設定器４６に与えられ、学習補正値
設定器４６では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、−研削加
工動作の間、学習補正値記憶器４７に記憶され、次の研
削加工動作に入ると、学習補正値取出器４８により、基
準時刻に従って開閉器４９を介して加算器４０に与えら
れる。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、−研削加工動作
毎に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。

加減速制御部３０は、緊急停止／始動スイッチ３１　（
第２図では図示を省略している）の操作による停止指令
および再始動指令により、上述の各開閉器２５，２９，
４５．４９および基準時刻発生器１７を制御する。緊急
停止／始動スイッチ３１は、研削加工動作途中に何らか
の理由で加工動作を緊急停止させるとき停止指令を出力
し、またはその停止状態から加工動作を再開させるとき
再始動指令を出力する。加減速制御部３０は、停止指令
が与えられると、各開閉器２５，２９，４５゜４９を「
開」にするとともに、加工速度が通常速度から減速され
ていき所定期間で加工動作が停止されるように、基準時
刻発生器１７に対して基準時刻の発生周期を徐々に長く
し最終的に時刻発生を停止する指令を与える。また、再
始動指令が与えられたときは、停止状態から加速され加
工速度が所定期間で通常速度に復帰するように、基準時
刻発生器１７に対して基準時刻の発生を開始させた後そ
の発生周期を徐々に短くし通常周期にする制御指令を与
えるとともに、前記所定期間後に各開閉器２５，２９，
４５．４９を「閉」にする。

各開閉器２５，２９，４５．４９が「開」になると、加
算器２０．４０での学習補正値−による各目標値の補正
および学習補正値記憶器２７．’４７の学習補正値の更
新記憶が停止される。

以上の構成では、次のように学習補正動作が行われる。

たとえば１回目の研削加工動作で学習補正が行われない
とき、第８図に示すように、主軸回転位置（第８図では
角度で示す）に対する砥石車送り位置の目標位置が実線
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。そうすると、学習補正が行われる
２回目の研削加工動作では、第５図に示すように、実線
Ｃで示す２回目の研削加工動作における目標位置に対し
て前記追従遅れで生じた目標位置と実際位置の偏差に基
づく学習補正値により破線りのようにその目標位置が補
正される。したかって、１回目の研削加工動作時と同じ
ように２回目の研削加工動作時で追従遅れが生じたとす
ると、２回目の研削加工動作のときは上記学習補正によ
り、主軸回転位置に対する砥石車送り位置の実際位置が
ほぼその目標位置に一致するようになる。

このような学習補正動作を行うため、この実施例では、
切り込み量を大きくしたり、加工速度を高速化してもプ
ロフィール誤差か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。

次に、第６図および第７図を参照し、緊急停止／始動ス
イッチ３１の操作による緊急停止時および再始動時の動
作について説明する。

緊急停止／始動スイッチ３１の操作により、研削加工動
作途中で停止指令が与えられると、上述のように基準時
刻の発生周期が徐々に大きくなっていくため、第６図に
示すように砥石車１４の送り速度（実線で示す）が低下
していくとともに、それに同期して主軸５の回転速度が
低下していき、最終的に加工動作が停止される。この過
渡期間の間、その速度低下で追従遅れ量が前回の研削加
工動作で生じた追従遅れ量より小さくなるため、学習補
正を行うと補正量が大き過ぎ、プロフィール誤差が小さ
くならない。しかし、この実施例では過渡期間の間、開
閉器２９．４９を「開」にして学習補正を停止するので
プロフィール誤差を小さく抑えることができる。

また、その過渡期間の間、学習補正値の更新記憶が行わ
れると、上述の理由により補正量が小さく設定されるた
め、次回の研削加工動作では補正量が小さ過ぎ、プロフ
ィール誤差が大きくなる。

しかし、この実施例では過渡期間の間、開閉器２５．４
５を「開」にし、学習補正値の更新を停止するため、次
回の研削加工動作では、前記過渡期間に対応する期間の
間だけ、前々回の学習補正値で目標値が補正されること
になり、プロフィール誤差が大きくならない。

一方、緊急停止／始動スイッチ３１の操作により、再始
動停止指令が与えられた場合は、基準時刻の発生が開始
され、その周期が徐々に小さくなっていくため、第７図
に示すように砥石車１４の送り速度（実線で示す）が上
昇していくとともに、それに同期して主軸５の回転速度
が上昇していき、最終的に通常の加工速度に復帰する。

この過渡期間の間も、追従遅れ量が前回の研削加工動作
で生じた追従遅れ量より小さくなるため、学習補正を行
うと補正量が大き過ぎ、プロフィール誤差が小さくなら
ないが、停止時と同様にその過渡期間の間、開閉器２９
．４９を「開」にして学習補正を停止するのでプロフィ
ール誤差を小さく抑えることができる。

また、その過渡期間の間、停止時と同様に過渡期間の間
、開閉器２５．４５を「開」にし、学習補正値の更新を
停止するため、次回の研削加工動作では、前記過渡期間
に対応する間だけ、前々回の学習補正値で目標値が補正
されることになり、プロフィール誤差が大きくならない
。

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、主軸回転位置および砥石車送り位置の各目
標値と各実際値の各偏差に応じて次回の研削加工動作の
前記各目標値をそれぞれ補正するので、高速加工時の加
工精度を向上することができる。また、研削加工動作途
中での停止指令あるいはその停止からの再始動指令によ
り研削加工動作が過渡状態にある間は、各目標値の補正
動作を停止させるので、各目標値の不正補正が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例におけるコントロールユニ
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図は砥石車送り位置と基
準時刻との関係を示すグラフ、第５図は学習補正した場
合の砥石車送り位置と主軸回転角の関係を示すグラフ、
第６図は加工動作途中停止時の基準時刻と砥石車送り速
度の関係を示すグラフ、第７図は加工動作途中での再始
動時の基準時刻と砥石車送り速度の関係を示すグラフ、
第８図は学習補正しない場合の砥石車送り位置と主軸回
転角の関係を示すグラフ、第９図は第８図に関連してプ
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
じ、１０・・・砥石台、１４・・・砥石車、１７・・・
基準時刻発生器、２０．４０・・・加算器、２４．４４
・・・減算器、２５．２９，４５．４９・・・開閉器、
２６．４６・・・学習補正値設定器、２７．４７・・・
学習補正値記憶器、２８．４８・・・学習補正値取出器
、３０・・・加減速制御部、５１・・・カム面。

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サー
   ボモータと、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
   ータに基づき各研削加工動作における主軸回転位置およ
   び砥石車送り位置の各目標値を設定し、その各目標値に
   基づいて前記主軸用サーボモータと前記砥石送り用サー
   ボモータと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、 前記各目標値とそれらの各実際値との各偏差に基づき次
   回の研削加工動作の前記各目標値をそれぞれ補正する学
   習手段と、研削加工動作途中での停止指令あるいはその
   停止からの再始動指令により研削加工動作が過渡状態に
   ある間、前記学習手段の目標値補正動作を停止させる学
   習停止手段とを前記制御装置に設けたことを特徴とする
   カム研削盤。