JPH0712563B2 - 非円形プロファイル旋削盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカムプロファイルのような非円形の外形を旋削
する工作機械に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、カム軸におけるカム外形を加工する場合、カム軸
研削盤などが用いられる。

この研削盤は低速で回転させているワーク（カム軸）に
対し高速回転させている砥石を切込み運動させることに
よりカムプロファイルを研削するものであるが、カムプ
ロファイルに則した切込み運動のためマスターカムを不
可欠とする。

また、最近では比較的外径の大きい砥石を固定位置で高
速回転させているところへ、主軸スピンドルに支持され
て低速で回転させられているカム軸を切込み運動させる
ことによりカムプロファイルを研削する研削盤も使用さ
れるようになったが、この研削盤に於てもマスターカム
は不可欠の要素である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記研削盤によるカムプロファイルを始めとす
る非円形プロファイルの切削加工は、高価なマスターカ
ムを要するためイニシャルコストが高く付くという難点
の外、加工対象が異なるごとにマスターカムを取り替え
るという段取り替え工程に時間を要するため、生産効率
を上げにくい。

また、カム軸を回転させ乍ら切込み運動を行って研削を
行う型式の研削盤では、砥石が大径であるためカムプロ
ファイルに小径の凹面を形成できないという固有の問題
がある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は上記のような従来の非円形プロファイ
ル研削盤のような難点のない非円形プロファイル加工が
できる旋削装置を提供することを目的としてなされたも
ので、その構成は、被削材を支持してその被削材を回転
させるワークスピンドルと、この被削材に対し切込み送
りが行われるようにした刃物台とを具備した旋削装置に
於て、前記刃物台を油圧シリンダの往復作動によって切
込み運動を行うように形成する一方、前記油圧シリンダ
の往復動が上記ワークスピンドルの回転数（角）に同期
するように該油圧シリンダを制御すると共に、前記油圧
シリンダの往復動時の加速度データを適宜単位時間にお
いて形成するようにしておき、形成された加速度データ
に基づいて、当該油圧シリンダの制御指令値として加速
度ゼロの指令値を適宜挿入する制御系を付加したことを
特徴とするものである。

〔作 用〕

刃物台の切込み駆動する油圧シリンダは、サーボ弁によ
って駆動制御される。

サーボ弁の作動を制御する制御指令値から、油圧シリン
ダの指令加速度を適宜単位時間において形成し、この形
成された指令加速度が一定の内容を示すとき、その指令
加速度の内容を加速度ゼロの指令値におきかえた制御指
令値を創成してサーボアンプに供給するから、油圧シリ
ンダの高速且つ高速度の制御が可能になる。

また、実際の制御駆動時、油圧シリンダの作動加速度を
常時検出して監視し、且つ、この検出値がシリンダの好
ましくない作動を示すとき、その作動を解消乃至は緩和
するため予め別に形成された指令値を制御指令値に代え
サーボ制御部に供給するので、油圧シリンダを高速且つ
高精度で駆動制御することができる。

この結果、マスタカムがなくてもワークスピンドルの回
転数（角）に同期した刃物台の微細な切込み運動を当該
刃物台に実現させることが出来る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を第１図に示す本発明旋削盤の一
例によって説明する。

１はワークススピンドルで、ワークチャック1aを具備し
たスピンドル1bが図示しない外部モータにより回転させ
られるようになっている。Ｗは上記チャック1aに把持さ
れた被削材で、ここではカムシャフトを被削材としてい
る。1cは上記被削材Ｗの図の右端側を支持している芯押
台である。

２は上記スピンドル1bに取付けたエンコーダで、スピン
ドル1bの回転数（角）をパルス信号で取出すためのもの
である。

３は機械のベッドに載架された往復台４に、切込み運動
（被削材Ｗに対する進退運動）ができるように載架され
た刃物台で、先端に工具Ｔを着脱自在に具備すると共
に、この台３の後端側は、往復台４に固定された油圧シ
リンダ５のロッド5aに連結されている。5bはこのシリン
ダのピストン、６は油圧シリンダ５の圧油給排口に接続
された流量比例タイプのサーボ弁、７はこのサーボ弁６
を要して油圧シリンダの圧油給排口に接続された圧油給
排弁で、圧油ポンプ7a、逆止弁7b圧力計7c、配管7dなど
により形成されている。

８は上記サーボ弁６の作動アクチェータ6aの駆動制御を
行うパルス・ワイズ・モジュレーション（PWM）タイプ
のサーボアンプで、このアンプ８は、設定部９に設定さ
れ指令部10において制御指令値に形成される制御信号に
より駆動される。

而して、設定部９には、例えば、ワークスピンドル1bの
回転角（数）に対応して工具Ｔの切込み量を設定する。
指令部10では、上記で設定された各回転角（数）とこれ
らに対応した工具Ｔの位置に関する設定データに基づい
てサーボ弁６の開閉や、圧油の供給方向を決める弁位置
などに関する指令データが形成され、サーボアンプ８の
制御信号が形成される。上記指令部10には、ワークスピ
ンドル1bに設けたエンコーダ２からの回転数（角）パル
スが供給されるようになっている。

而して、本発明では、まず指令部10の指令値から指令加
速度を形成する。12は指令加速度のデータ形成部であ
る。

13は指令加速度に関し、例えば、加速度が反転する地点
や加速度の差が大きい地点等について、その基準となる
データと、このデータに対応して加速度ゼロの指令値を
設定するようにした設定部、14は、データ形成部12のデ
ータ出力が設定部13に設定されたデータ出力に一致する
かどうかを判別し、一致するときは加速度ゼロを意味す
る指令値を指令部10の指令値に挿入する判別部である。

上記12〜14による制御系は、指令部の指令値が余計な振
動等をもたらすかどうかを、指令値の加速度データから
予め判断し、そのような指令データを加速度ゼロの指令
値に変えて、本来の指令値の創成を行うためのものであ
る。

一方、15は油圧シリンダ５の作動による刃物台３の切込
み量をパルス信号で検出する測長器で、この測長器15に
検出される位置パルス信号は、比較器11に供給される。
比較器11は、刃物台３の位置、即ち、工具Ｔの切込み送
り量に関して指令値と現在値とを比較し、指令値の供給
タイミングを工具Ｔの位置に関して制御する。

而して、油圧シリンダ５は、刃物台３の切込み運動源と
して駆動制御されるが、工具ＴはワークＷに非円形プロ
ファイル旋削を施すため、ワークスピンドル1bの回転角
（数）に対応して、比較的短い周期で前進，後退が繰返
される。

この繰返し動作は、サーボ弁６に制御される油圧シリン
ダ５の作動によって実現するが、シリンダ５のこのよう
な動作は、切込み送りに振動を伴ったり、或は、応答が
遅れをもたらすことがある。

本発明の旋削盤では次に説明する制御系を付加して、そ
のような振動や応答遅れが生じないか乃至は生じ難いよ
うにしている。

而して、16は上記測長器12から供給される位置パルス信
号を、基準クロック17により適宜設定されるサンプリン
グ周期において微分処理し、刃物台３、即ち、工具Ｔの
切込み運動時の実際加速度のデータを形成する実際加速
度データ形成部、18は前記データ形成部に逐次形成され
る実際加速度のデータ同士を順次比較演算するデータ比
較部で、ここでの比較結果により、実際の切込み送りに
おける振動等の発生を、加速度値の急変や加速度の反転
等を示す数値によって検出する。

本発明では、加速度の急変や加速度の反転を検出したと
き、制御系の本来の指令値に代え、予め用意した別の指
令値をサーボアンプに供給するための設定部20が設けら
れている。

設定部20は、所定内容の実際加速度のデータが検出され
たとき、その内容に対応するための別の指令値を任意に
形成することができるが、ここでは、一例として加速度
ゼロを示す指令値をサーボアンプ８に直接供給できるよ
うにしている。

19はこの別の指令値の供給時期を判断する判別部で、こ
こでは、設定部20に設定された別の指令値を供給する条
件として予め設定された条件データと、比較部16から供
給される比較結果のデータとが一致したとき、その別の
指令値が任意に設定できる時間、サーボアンプ８に直接
供給される。尚、8aは設定部20から別の指令値が供給さ
れるとき、この別の指令値を、指令部10から供給される
本来の指令値に優先してサーボアンプ８に供給される選
択部である。

〔発明の効果〕

本発明旋削盤は上述のように構成されるから、切込みの
駆動源となる油圧シリンダをサーボ弁を指令値により駆
動する際、予め指令値の平滑化を行うので、そのサーボ
弁に無用な振動や応答遅れが生じない作動をそせること
ができる。

また、実際に平滑化した指令値により上記サーボ弁を作
動させているとき、このサーボ弁により制御される油圧
シリンダによって切込み送りされている刃物台の実際の
切込み運動をその加速度により監視し、その加速度の内
容が振動の発生等を示すものであるときは、別の指令値
によって前記サーボ弁を駆動するようにして、当該振動
等を抑制するから、上記指令値の平滑化と相俟って、油
圧シリンダに高速，高精度の切込み運動のための作動を
行わせることができる。

従って、本発明研削盤はマスターカムを用いず、且つ、
油圧シリンダを切込み送り駆動源とする非円形プロファ
イル研削盤としてきわめて有用である。尚、本発明の研
削盤は、勿論、円筒研削等にも用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明研削盤の一例の構成を示すブロック図で
ある。 １……ワークスピンドル、２……エンコーダ、３……刃
物台、４……往復台、５……油圧シリンダ、６……サー
ボ弁、７……圧油系、８……サーボアンプ、９……設定
部、10……指令部、11……比較部、12……指令加速度デ
ータ形成部、13……設定部、14……判別部、15……測長
器、、16……実際加速度データ形成部、18……実際デー
タ比較部、19……判別部、20……設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/416

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被削材を支持してその被削材を回転させる
   ワークスピンドルと、この被削材に対し切込み送りが行
   われるようにした刃物台とを具備した旋削装置に於て、
   前記刃物台を油圧シリンダの往復作動によって切込み運
   動を行うように形成する一方、前記油圧シリンダの往復
   動が上記ワークスピンドルの回転数（角）に同期するよ
   うに該油圧シリンダを制御すると共に、前記油圧シリン
   ダの往復動時の加速度データを適宜単位時間において形
   成するようにしておき、形成された加速度データに基づ
   いて、当該油圧シリンダの制御指令値として加速度ゼロ
   の指令値を適宜挿入する制御系を付加したことを特徴と
   する非円形プロファイル旋削盤。
2. 【請求項２】油圧シリンダの往復動時の加速度は、その
   シリンダのサーボ弁に対する制御指令値から形成する特
   許請求の範囲第１項の非円形プロファイル旋削盤。
3. 【請求項３】油圧シリンダの往復動時の加速度は、その
   シリンダが実際に駆動されるとき、その駆動状態を示す
   データから形成する特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の非円形プロファイル旋削盤。