JP3159889B2 - カム研削盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動弁機構等
に用いるカムを研削するカム研削盤に関し、特にカムを
研削するための砥石の位置決め制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被加工物を装着した主軸を回
転させながら、その主軸と直交する方向へ砥石を相対移
動させて、被加工物の外周を非真円形状に研削する装置
として、例えば車両用エンジンにおけるカムを研削する
ためのカム研削盤が知られている。

【０００３】この種のカム研削盤においては、所定のカ
ムプロフィールに応じて、主軸の回転角度と回転速度と
の関係を設定した速度制御データ及び主軸の回転角度と
砥石台の送り量との関係を設定した位置決め制御データ
が、予め数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）に記憶
されている。そして、それら制御データに基づいて、Ｎ
Ｃ装置により、主軸を回転させるための主軸用モータ及
び砥石台を移動させるための移動用モータが回転制御さ
れる。その結果、主軸がその回転角度に応じた速度で回
転されるとともに、砥石台が主軸の回転角度に応じて進
退移動されて、主軸に装着された被加工物としてのカム
が所定のカムプロフィールに対応した非真円形状に研削
される。

【０００４】上記研削盤では、主軸の回転速度の制御や
砥石台の送り量の制御に際して、各モータの動作遅れ等
に起因して、主軸及び砥石台においてそれぞれ個別に追
従遅れが生じ、その追従遅れにより主軸の回転角度と砥
石台の移動位置との同期関係がずれるという問題があっ
た。このような追従遅れは、生産性を向上するためにカ
ムに対する切り込み量を大きくしたり、主軸回転速度を
速くしたりした場合に特に顕著になり、それらの遅れが
原因で加工精度の低下を招くという問題が生じていた。

【０００５】このような問題の対策として、追従遅れを
見越して前記制御データを予め補正しておくこともなさ
れているが、追従遅れがその時の切り込み量や主軸回転
速度等の加工条件に左右されることや個々の研削盤の特
性にバラツキがあり、環境の変化があったときの設定が
極めて困難であった。

【０００６】上記のような問題を解消するため、従来よ
り、位置決め制御データにおける砥石台の送り量と実際
の砥石台位置との偏差を求め、この偏差に基づき位置決
め制御データにおける次加工の砥石台送り量を補正し、
次加工でその補正制御データに基づき移動用モータを制
御するといった学習制御が行われている。このような偏
差を修正する学習制御では、偏差を補正しながら加工を
繰り返すことにより加工誤差が徐々に学習されて次加工
の制御に反映されるので、加工の進行に伴い加工誤差が
減少され、最終的には誤差の少ない高精度なカムを得る
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の学習
制御においては、前述した追従遅れの大きさによって
は、加工誤差を収束させるために、学習制御回数を非常
に多く必要とすることがあり、加工を短時間で効率良く
行い得ないおそれがあった。又、場合によっては、学習
制御を何回行っても、加工誤差が一定値以下に収束せ
ず、より高い加工精度を要求される今日にあっては、従
来の学習制御では満足できる加工精度が得られない。

【０００８】しかも、従来の学習制御においては、学習
制御のための前記偏差が微小時間毎の基準時刻をアドレ
スとして記憶されるようになっている。つまり、従来で
は、ある基準時刻において主軸がある回転角度になった
ときの砥石台送り量の位置決め制御データとの偏差を基
に、次加工における砥石台送り量が補正される。しか
し、振動等の外乱の影響等により、次加工において示さ
れたある基準時刻における主軸回転角度が、前回の同じ
基準時刻における主軸回転角度と一致しない場合があ
る。そして、このような場合には、前回までの加工にお
いて学習された補正データが次回の加工位置において正
確に反映されず、前述した場合と同じく、学習制御を何
回行っても加工誤差が一定値以下に収束しないといった
問題を生じていた。

【０００９】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、加工誤差を極力早く修
正して、その加工誤差を最小に収束させることができ、
被加工物の仕上げ時点では加工誤差の極めて少ない高精
度の加工を高効率で行うことができるカム研削盤を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、被加工物を装着した主軸を
回転させる回転手段と、被加工物のカム面を研削する砥
石を前記主軸に対して直交する方向へ相対移動させる砥
石台の移動手段と、所望の加工形状に応じて予め主軸の
回転角度と砥石台の送り量との相対位置関係を設定した
制御データに基づき移動手段をフィードバック制御する
制御手段とを備え、前記被加工物を回転させて複数回の
研削加工動作を行うことにより、被加工物のカム面を所
望のカムプロフィールに研削するカム研削盤において、
前記制御手段は、主軸の回転に応じた砥石台の移動に伴
い、主軸１回転毎の各研削加工動作時に示される所定時
間毎の各基準時刻において、前記制御データにおける砥
石台の送り量と実際の砥石台位置との偏差を求め、この
偏差に基づき次回の研削加工動作で使用する制御データ
を補正する学習手段を備え、この学習手段は、主軸１回
転分の各基準時刻にそれぞれ対応する複数の記憶領域を
備えた記憶手段と、その記憶手段は、現在の加工位置で
の基準時刻に対応して求められた偏差に基づき、現在の
加工位置での基準時刻以前の基準時刻に対応する予め指
定された複数の記憶領域内の記憶値を書き換えて記憶す
ることと、現在の加工位置での基準時刻以後の基準時刻
に対応する予め指定された複数の記憶領域内の各記憶値
に基づき、現在の加工位置での基準時刻における制御デ
ータを補正する補正手段と、前記移動手段への制御指令
に対する砥石台の追従遅れの度合いに応じて、指定する
前記記憶領域の現在加工位置での基準時刻に対応する記
憶領域からの離し量を変更設定するとともに、主軸１回
転毎の各研削加工動作時に示される各基準時刻における
主軸回転角度のバラツキの度合いに応じて、指定する前
記記憶領域の数を変更設定する設定手段とを備えたもの
である。

【００１１】請求項２の発明では、請求項１において、
前記記憶手段は、求められた偏差に所定の重み付け係数
で重み付けをした値に基づいて記憶値の書き換えを行
い、前記補正手段は、複数の記憶領域内の各記憶値に所
定の重み付け係数で重み付けをした値の総和に基づいて
制御データの補正を行うものである。

【００１２】請求項３の発明では、請求項１又は２にお
いて、前記設定手段は、砥石台の追従遅れが大きい程、
指定する記憶領域の離し量を大きく設定するものであ
る。請求項４の発明では、請求項１〜３の何れかにおい
て、前記設定手段は、主軸回転角度のバラツキが小さい
程、指定する記憶領域の数を少なく設定するものであ
る。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】従って、請求項１の発明によれば、被加工物を
回転させて複数回の研削加工動作を行う過程で、主軸１
回転毎の各研削加工動作時に示される所定時間毎の各基
準時刻において、制御データにおける砥石台の送り量と
実際の砥石台位置との偏差が求められ、この偏差に基づ
き次回の研削加工動作で使用する制御データが補正され
る。具体的には、砥石による被加工物上の現在の加工位
置での基準時刻に対応して求められた偏差に基づき、現
在の加工位置での基準時刻以前の基準時刻に対応する予
め指定された複数の記憶領域内の記憶値が書き換えられ
て記憶される。又、現在の加工位置での基準時刻以後の
基準時刻に対応する予め指定された複数の記憶領域内の
各記憶値に基づき、現在の加工位置での基準時刻におけ
る制御データが補正される。

【００１７】ここで、指定する前記記憶領域の現在加工
位置での基準時刻に対応する記憶領域からの離し量は、
移動手段への制御指令に対する砥石台の追従遅れの度合
いに応じて変更設定される。つまり、砥石台の追従遅れ
の度合いに応じて、現在の加工位置よりも所定量だけ離
れた先の加工位置に対応する記憶領域内の記憶値に基づ
き補正がなされる。又、指定する前記記憶領域の数は、
主軸１回転毎の各研削加工動作時に示される各基準時刻
における主軸回転角度のバラツキの度合いに応じて変更
設定される。

【００１８】その結果、砥石台の追従遅れや主軸回転角
度のバラツキに応じて、最適な学習制御を実行すること
ができ、極力少ない学習回数で加工誤差を収束させるこ
とができるとともに、その加工誤差を許容範囲内に確実
に収束させることが可能となる。

【００１９】請求項２の発明によれば、複数の記憶領域
内の各記憶値に所定の重み付け係数で重み付けをした値
の総和に基づき、制御データの補正が適正に行われる。
請求項３の発明によれば、砥石台の追従遅れが大きい
程、指定する記憶領域の離し量を大きく設定することに
より、現在の加工位置での基準時刻における制御データ
を、より離れた未加工位置における偏差の傾向を予測し
て補正することが可能となる。このため、大きな追従遅
れに対しても素早く対処することができ、加工誤差の収
束が早くなる。

【００２０】請求項４の発明によれば、主軸回転角度の
バラツキが小さい程、指定する記憶領域の数を少なく設
定することにより、より集中した補正量となり、加工誤
差の収束が早くなって、学習制御の回数が少なくて済
む。

【００２１】

【００２２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を、図１
〜図１０に基づいて説明する。

【００２３】図１及び図２に示すように、ワーク支持台
１は基台２の一側上面に図示しない移動機構により図２
の左右方向（Ｚ方向）へ移動可能に支持されている。主
軸台３はワーク支持台１の上面に配設され、カムシャフ
トＷの一端を着脱可能に支持するための主軸４及びその
主軸４を回転させるための回転手段としてのサーボモー
タよりなる主軸用モータ５を備えている。又、カムシャ
フトＷには複数の被加工物としてのカムＷａが軸線方向
へ所定の間隔をおいて形成され、これらカムＷａの外周
面が被研削面Ｗｂとなっている。

【００２４】ホルダ６は主軸４との間隔を調整自在にワ
ーク支持台１の上面に配設され、前記カムシャフトＷが
主軸４とこのホルダ６との間においてＺ方向へ延びるよ
うに回転可能にかつ着脱可能に支持される。そして、カ
ムシャフトＷは、この支持状態で主軸用モータ５の駆動
に伴い所定の方向へ回転される。エンコーダ７は主軸用
モータ５に取り付けられ、このエンコーダ７からの検出
信号が後述するＮＣ装置１８に入力される。

【００２５】砥石台８は前記基台２上にカムシャフトＷ
の軸線と直交する水平方向（Ｘ方向）へ移動可能に支持
されている。サーボモータよりなる移動用モータ９は基
台２の側部に取り付けられ、この移動用モータ９により
ボールスクリュー１０が回転されて、砥石台８がカムシ
ャフトＷと接近又は離間する方向へ移動される。本実施
例では、移動用モータ９及びボールスクリュー１０等に
より、移動手段が構成されている。エンコーダ１１は移
動用モータ９に取り付けられ、このエンコーダ１１から
の検出信号が後述するＮＣ装置１８に入力される。工具
としての回転砥石１２は、カムシャフトＷと対向するよ
うに砥石台８の一端に支軸１３により回転可能に支持さ
れている。砥石用モータ１４は砥石台８上に配設され、
この砥石用モータ１４によりプーリ１５，１６及びベル
ト１７を介して砥石１２が一方向へ回転される。

【００２６】制御手段、学習手段及び設定手段を構成す
るＮＣ装置１８は装置全体の動作を制御するためのもの
である。このＮＣ装置１８は、各種演算処理を行うＣＰ
Ｕ（中央処理装置）１９、装置全体の動作を制御するた
めのプログラム等を記憶したＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）２０及び各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）２１等を有している。

【００２７】前記ＲＡＭ２１には、所定のカムプロフィ
ールに応じて、主軸４の回転速度を制御するための主軸
速度制御データと砥石台８のＸ方向における位置を制御
するための砥石台位置制御データとが予め記憶されてい
る。図３に例示するように、主軸速度制御データは主軸
４の回転角度と回転速度との関係を、砥石台位置制御デ
ータは主軸４の回転角度と砥石台８の送り量（移動位
置）との関係を、それぞれ例えば主軸角度１度毎に設定
したものである。

【００２８】そして、研削加工時において、ＮＣ装置１
８は、図４に示すように、後述する基準時刻発生器２３
により例えば１ｍｓ毎に示される基準時刻ｔ_N に対応し
て、前記図３に示す主軸速度制御データ及び砥石台位置
制御データに基づき、所定の補間式を用いた補間演算
（例えばスプライン補間演算）により、主軸４の現在角
度σ_N に対応する主軸４の回転速度指令値及び砥石台８
の移動指令値Ｂ_N を求める。又、ＮＣ装置１８は、その
ときの主軸４の現在角度σ_N をエンコーダ７により検出
する。図５は求められた砥石台８の移動指令値Ｂ_N を示
すものである。尚、主軸４の回転速度指令値も同様にし
て求められるが、図示は省略する。尚、後述するが、図
４における偏差データＺ_N とは、砥石台８の移動指令値
Ｂ_N を予測誤差補正するべく、基準時刻ｔ_N に対応して
求められて、後述のリングメモリにおける各記憶領域に
記憶されるものである。又、ＮＣ装置１８は、前記基準
時刻ｔ_N に対応して、そのときの砥石台８のＸ方向にお
ける移動位置をエンコーダ１１により検出する。

【００２９】そして、ＮＣ装置１８は、前記図５に示す
ような指令値に基づき、砥石１２を回転させながら前記
主軸用モータ５及び移動用モータ９を回転制御する。そ
の結果、カムＷａ（即ち主軸４）はその回転角度に応じ
た速度で回転されるとともに、砥石台８は主軸４の回転
角度に応じてＸ方向へ進退移動される。尚、図５のグラ
フでは、カムＷａが図６の状態のときの主軸回転角度を
０度としている。又、ＮＣ装置１８は、前記ワーク支持
台１のＺ方向への移動制御を行って、所定のカムＷａを
砥石１２と対向配置させる。これらの結果、所定のカム
Ｗａが所定のカムプロフィールに対応した非真円形状に
研削される。

【００３０】図７に、前記ＮＣ装置１８により実行され
る移動用モータ９の制御に関する制御ブロック図を示
す。同図に示すように、制御データ記憶器２２は前記Ｒ
ＡＭ２１の一部を構成するものであり、この記憶器２２
には前述した砥石台位置制御データが記憶されている。
基準時刻発生器２３は、例えば１ｍｓ毎に基準時刻を示
すためのものである。そして、制御データ取出器２４で
は、制御データ記憶器２２内の砥石台位置制御データに
基づき、前述したように、各基準時刻における砥石台８
のＸ方向位置の移動指令値が、基準時刻毎に求められ
る。前述のように、この移動指令値は、各基準時刻にお
ける主軸４の回転角度に対応する値として設定されるも
のである。

【００３１】前記求められた砥石台８の移動指令値は、
加算器２５に与えられる。加算器２５では、与えられた
移動指令値に後述する誤差予測補正値が加算されて、移
動指令値が補正される。そして、その補正された移動指
令値が第１減算器２６に出力される。一方、位置カウン
タ２７では、前記エンコーダ１１からの検出信号に基づ
いて、前記砥石台８のＸ方向位置の現在値が求められて
第１減算器２６に出力される。すると、第１減算器２６
では、前記加算器２５からの補正後の移動指令値と位置
カウンタ２７からの砥石台８のＸ方向位置の現在値との
偏差が求められる。尚、この偏差は偏差値判断手段３５
により予め設定された所定値以内になったか否かが判断
される。

【００３２】次いで、前記偏差が速度指令設定器２８に
与えられると、この速度指令設定器２８により、モータ
ドライバ２９を介して前記移動用モータ９に出力される
速度指令が設定される。以上のようにして、移動用モー
タ９の回転位置、即ち砥石台８のＸ方向位置が制御され
る。

【００３３】従って、上記の制御過程では、加算器２５
において、砥石台位置制御データに基づく移動指令値に
対して誤差予測補正値が加算されることにより、各移動
指令値が誤差予測補正される。

【００３４】一方、前記位置カウンタ２７の出力である
砥石台８のＸ方向位置の現在値は、第２減算器３０に対
しても与えられる。この第２減算器３０では、砥石台８
のＸ方向位置の現在値と前記制御データ取出器２４から
与えられる砥石台８のＸ方向位置の移動指令値との偏差
が各基準時刻毎に求められ、その偏差が補正手段３１に
与えられる。

【００３５】前記補正手段３１は誤差予測補正手段３２
と記憶手段としての偏差データ記憶器３３とより構成さ
れている。誤差予測補正手段３２では、第２減算器３０
から与えられる砥石台８のＸ方向位置の現在値と移動指
令値との偏差に、後述にその一例を示す計算式（１）を
作用させて誤差予測補正値が求められる。そして、この
誤差予測補正手段３２で求められた誤差予測補正値は、
誤差予測補正値取出器３４により前記加算器２５に与え
られる。

【００３６】一方、前記偏差データ記憶器３３はリング
メモリとそのメモリ内容の書換手段とより構成されてい
る。図８にそのリングメモリの概念的配置図を示す。
尚、このリングメモリにおける記憶領域は、前記基準時
刻発生器２３により示される各基準時刻にそれぞれ対応
して設けられ、その数はカムＷａが１回転される間に発
生される基準時刻の数に相当している。図８に示すよう
に、リングメモリにおける各記憶領域は、被加工物であ
るカムＷａ上の各基準時刻に対応する加工位置と１対１
に対応して設定される。言い換えれば、リングメモリに
おける各記憶領域は、各基準時刻に対応する主軸回転角
度と１対１に対応して設定される。即ち、カムＷａの現
加工位置をＮとすると、リングメモリにおいては、その
加工位置の進行方向（カムＷａの回転方向Ｓと逆方向）
に沿ってＮ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３、Ｎ＋４・・・の位置
に対応する記憶領域が設定されるとともに、加工位置の
進行方向の逆方向に沿ってＮ−１、Ｎ−２、Ｎ−３、Ｎ
−４・・・の位置に対応する記憶領域が設定される。

【００３７】この場合、本実施例では、リングメモリに
おいて、加工位置の進行方向及びその逆方向に沿って設
定される記憶領域のうち、後述する誤差予測補正値の算
出処理やその記憶値の書き換え処理のために指定される
記憶領域の数ｎを変更設定できるように構成されてい
る。

【００３８】次に、前記誤差予測補正手段３２における
処理の一例を説明する。誤差予測補正手段３２では、例
えば下記の計算式（１）を用いて、偏差データ記憶器３
３のリングメモリに記憶された既加工動作において発生
した偏差に関するデータに基づいて、現加工位置以後に
加工が進行する未加工位置においてどのような偏差が生
じるか、その偏差の傾向が予測され加味されて、現加工
位置における砥石台位置制御データに基づく移動指令値
の補正値が設定される。言い換えれば、この誤差予測補
正手段３２は、砥石台８のＸ方向における移動位置を補
正するための補正値を求めるものである。尚、ここで
は、リングメモリにおいて、カムＷａの現加工位置を含
めてその加工位置の進行方向に沿って例えば７つの記憶
領域が指定されているものとする。 Ｆ_N ＝Ｅ_N ＋（Ｋ₁₁×Ｚ［Ｎ］＋Ｋ₁₂×Ｚ［Ｎ＋１］＋Ｋ₁₃×Ｚ［Ｎ＋２］＋ Ｋ₁₄×Ｚ［Ｎ＋３］＋Ｋ₁₅×Ｚ［Ｎ＋４］＋Ｋ₁₆×Ｚ［Ｎ＋５］＋Ｋ₁₇ ×Ｚ［Ｎ＋６］）×Ｋ₂ ・・・（１） Ｆ_N ：Ｎ位置における誤差予測補正値 Ｅ_N ：Ｎ位置における偏差 Ｋ₂ ：個別の加工装置、カムＷａの種類及び加工速度に
よって定まる定数 Ｚ［Ｎ］〜Ｚ［Ｎ＋６］：Ｎ〜Ｎ＋６位置に対応するリ
ングメモリ内の記憶値（前回加工時の偏差データに基づ
く値） Ｋ₁₁〜Ｋ₁₇：重み付け係数（但し、Ｋ₁₁＋Ｋ₁₂＋Ｋ₁₃＋
Ｋ₁₄＋Ｋ₁₅＋Ｋ₁₆＋Ｋ₁₇＝１） つまり、前記偏差データ記憶器３３のリングメモリの所
定の記憶領域から同時に記憶値が出力され、未加工位置
に対応する記憶値、即ち現加工位置をＮとすると進行方
向に沿ってＮ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３、Ｎ＋４・・・
の位置に対応する記憶値Ｚ［Ｎ］、Ｚ［Ｎ＋１］、Ｚ
［Ｎ＋２］、Ｚ［Ｎ＋３］、Ｚ［Ｎ＋４］・・・が所定
の重み付け係数（例えばハニング窓関数）で重み付けを
なされて、現加工位置における偏差Ｅ_N に加算され、そ
の結果、現加工位置における誤差予測補正値Ｆ_N が求め
られる。言い換えれば、各現加工位置における誤差予測
補正値は、各未加工位置に対応する複数の記憶値が発生
の予想される偏差の大きさ及びその方向の傾向として現
加工位置の偏差に影響して決定され、それにより誤差予
測補正が行われる。

【００３９】更に、以上の過程で加工の進行に伴い、カ
ムＷａ上の既に加工済の加工位置に対応する前記偏差デ
ータ記憶器３３のリングメモリの所定の複数ｎの記憶領
域に対して、次の式（２）に示す記憶値の書き換え処理
が同時に行われる。尚、ここでは、リングメモリにおい
て、カムＷａの現加工位置を含めてその加工位置の進行
方向の逆方向に沿って例えば７つの記憶領域が指定され
ているものとする。 Ｚ［ Ｎ ］＝Ｚ［ Ｎ ］＋Ｋ₂₁×Ｅ_N ×Ｋ₁ Ｚ［Ｎ−１］＝Ｚ［Ｎ−１］＋Ｋ₂₂×Ｅ_N ×Ｋ₁ Ｚ［Ｎ−２］＝Ｚ［Ｎ−２］＋Ｋ₂₃×Ｅ_N ×Ｋ₁ Ｚ［Ｎ−３］＝Ｚ［Ｎ−３］＋Ｋ₂₄×Ｅ_N ×Ｋ₁ Ｚ［Ｎ−４］＝Ｚ［Ｎ−４］＋Ｋ₂₅×Ｅ_N ×Ｋ₁ Ｚ［Ｎ−５］＝Ｚ［Ｎ−５］＋Ｋ₂₆×Ｅ_N ×Ｋ₁ Ｚ［Ｎ−６］＝Ｚ［Ｎ−６］＋Ｋ₂₇×Ｅ_N ×Ｋ₁ ・・・（２） Ｚ［Ｎ］〜Ｚ［Ｎ−６］：Ｎ〜Ｎ＋６位置に対応するリ
ングメモリ内の記憶値 Ｅ_N ：Ｎ位置における偏差 Ｋ₁ ：個別の加工装置、カムＷａの種類及び加工速度に
よって定まる定数 Ｋ₂₁〜Ｋ₂₇：重み付け係数（但し、Ｋ₂₁＋Ｋ₂₂＋Ｋ₂₃＋
Ｋ₂₄＋Ｋ₂₅＋Ｋ₂₆＋Ｋ₂₇＝１） 又、前述した誤差予測補正値の算出処理や記憶値の書き
換え処理に際して、図８に示すように、リングメモリに
おいて、指定された所定数ｎの記憶領域内の各記憶値
は、中央のものから両側に向かうに従ってその重み付け
が小さく設定される。この場合、本実施例では、現加工
位置Ｎに対応するリングメモリの記憶領域から、最も重
み付けが大きい中央の記憶領域までの離し量Ａを変更設
定できるように構成されている。尚、離し量Ａは、Ａ≧
（ｎ／２）＋１が成立し、且つ現加工位置Ｎに対応する
記憶領域から必要以上に離れ過ぎない程度に設定され
る。

【００４０】次に、前記ＮＣ装置１８により実行される
カムＷａに対する研削加工動作を、図９のフローチャー
トに従って説明する。先ず加工動作の開始に先立って、
ステップＳ１において、誤差予測補正値の算出処理や記
憶値の書き換え処理に際して指定するリングメモリにお
ける記憶領域の数ｎ及び離し量Ａが所定の値に設定され
るとともに、それに伴って重み付け係数が設定される。
次に、ステップＳ２において、リングメモリにおける各
記憶領域内の記憶値が「０」に初期設定される。そし
て、この状態で加工動作が開始されると、先ずステップ
Ｓ３において、主軸速度制御データに従って主軸４が回
転を開始される。それと同時にステップＳ４において、
砥石台位置制御データに従って砥石台８が進退移動を開
始される。

【００４１】この状態で、前記誤差予測補正手段３２に
よって誤差予測補正値の算出が行われる。即ち、先ずス
テップＳ５において、例えば現在の加工位置（研削点）
がＮ＝１と設定される。続いて、ステップＳ６におい
て、砥石台位置制御データに基づいて求められた砥石台
８の移動指令値と位置カウンタ２７からの砥石台８の現
在位置との偏差Ｅ_N が求められる。次に、ステップＳ７
において、求められた偏差Ｅ_N と偏差データ記憶器３３
のリングメモリにおける所定の記憶領域内の記憶値とに
基づき、前記式（１）に従って誤差予測補正値Ｆ_N が算
出される。

【００４２】そして、ステップＳ８において、算出され
た誤差予測補正値Ｆ_N に基づき移動用モータ９が制御さ
れて、砥石台８が所定のＸ方向位置に移動される。同時
に、ステップＳ９において、前記式（２）に従って、偏
差データ記憶器３３のリングメモリにおける所定の記憶
領域内の記憶値が書き換えられる。

【００４３】その後、ステップＳ１０において、カムＷ
ａが１回転されたか否かが判別され、未だ１回転されて
いない場合には、ステップＳ１１に移行して、研削点の
移動に伴う新たな現在の研削点がＮ＝Ｎ＋１と設定され
る。そして、前記ステップＳ６に戻って、カムＷａが１
回転されるまで、ステップＳ６〜Ｓ１１の処理が繰り返
される。

【００４４】その後、前記ステップＳ１０における判定
結果がＹＥＳになると、ステップＳ１２に移行して、偏
差値判断手段３５により、カムＷａ１周分における各偏
差が予め設定された所定値以内になったか否かが判別さ
れる。ここで、偏差が所定値以内になった場合には、そ
の時点で加工動作が終了され、偏差が所定値以内になっ
ていない場合には、ステップＳ１３に移行して、カムＷ
ａの回転回数（即ち学習回数）が予め設定された所定回
数に達したか否かが判断される。ここで、所定回数に達
していない場合には、研削動作をこのまま更に続行すべ
く、前記ステップＳ５に戻り、現在の研削点が再度Ｎ＝
１と設定されて、ステップＳ５〜Ｓ１３の処理が繰り返
される。又、所定回数に達した場合には、前記ステップ
Ｓ１で設定された記憶領域の数ｎ、離れ量Ａ及び重み付
け係数が適正ではないと判断されて、ステップＳ１に戻
る。そして、記憶領域の数ｎ、離れ量Ａ及び重み付け係
数が再設定されて、ステップＳ１〜Ｓ１３の処理が繰り
返される。

【００４５】図１０は、前記ステップＳ９におけるリン
グメモリに対する記憶値の書き換え状況を説明するため
の図である。尚、この図では、説明を容易にするため、
カム１回転を２０分割したものとしている。同図におい
ては斜線で示すように、記憶値の書き換えが、例えばリ
ングメモリにおいて、カムＷａの現在の研削点とそれ以
前の６つの既研削点とに対応する計７つの各記憶領域に
対して行われている。尚、前記ステップＳ７における誤
差予測補正値Ｆ_N の算出に際しては、リングメモリにお
いて、カムＷａの現在の研削点以後の所定数の未研削点
に対応する各記憶領域内の記憶値が参照される。

【００４６】このように、本実施例では、偏差データ記
憶器３３の現加工位置以後の加工位置に対応する記憶領
域に記憶された記憶値に基づいて、現加工位置以後に加
工が進行する未加工位置においてどのような偏差が生じ
るか、その偏差の傾向が予測されて、現加工位置におけ
る砥石台位置制御データに基づく移動指令値が補正され
て加工が行われる。このため、刻々と変化する加工条件
に追従して加工の進行に伴い加工誤差を減少することが
できる。

【００４７】又、本実施例では、前述した誤差予測補正
値の算出処理や記憶値の書き換え処理のために、リング
メモリにおいては、現加工位置Ｎに対応する記憶領域を
中心として、その加工位置の進行方向及びその逆方向に
沿って所定数ｎの記憶領域が予め指定される。この場
合、本実施例では、現加工位置Ｎに対応する記憶領域か
ら、前記指定された所定数ｎの記憶領域のうち最も重み
付けが大きい中央の記憶領域までの離し量Ａを変更設定
できるように構成されている。これは、砥石台８の移動
制御に際して、前記移動用モータ９への制御指令に対す
る砥石台８の追従遅れの度合いに応じて、実際の加工動
作を行う前に実験や試加工により予め設定されるもので
ある。

【００４８】例えば、砥石台８の追従遅れが大きい場合
には、リングメモリにおける記憶領域の離し量Ａを大き
く設定し、書き換え及び誤差予測補正値の算出に際して
参照する記憶値を現加工位置から大きく離れたものとす
る。このようにすれば、現加工位置における砥石台位置
制御データに基づく移動指令値を、より離れた未加工位
置における偏差の傾向を予測して補正することが可能と
なる。このため、大きな追従遅れに対しても適正かつ素
早く対処することができ、少ない学習回数で加工誤差を
早く収束させることができる。従って、加工を短時間で
効率良く行うことができるとともに、仕上げ加工では加
工誤差の極めて少ない高精度のカムＷａを得ることがで
きる。

【００４９】又、本実施例では、誤差予測補正値の算出
処理や記憶値の書き換え処理に際して、リングメモリに
おいて指定される記憶領域の数ｎを変更設定できるよう
に構成されている。これは、主軸４が１回転する毎の各
研削加工動作時に示される各基準時刻における主軸回転
角度のバラツキの度合いに応じて、実際の加工動作を行
う前に実験や試加工により予め設定されるものである。
尚、この主軸回転角度のバラツキとは、例えば次加工に
おいて示されたある基準時刻における主軸回転角度と、
前回の加工時において示された同じ基準時刻における主
軸回転角度とのズレのことをいう。

【００５０】例えば、主軸回転角度のバラツキが大きい
場合には、リングメモリにおいて指定する記憶領域の数
ｎを多く設定し、書き換え及び誤差予測補正値の算出に
際して参照できる記憶値の数が多くなるようにする。こ
のようにすれば、現加工位置における砥石台位置制御デ
ータに基づく移動指令値を、未加工位置における偏差の
傾向をより広範囲に亘って取り入れて補正することが可
能となる。その結果、バラツキが大きくても、言い換え
れば次加工において示されたある基準時刻における主軸
回転角度が、前回の加工時において示された同じ基準時
刻における主軸回転角度と大きくズレるような場合で
も、加工誤差を許容範囲内に確実に収束させることがで
きる。

【００５１】又、例えば、主軸回転角度のバラツキが小
さい場合には、リングメモリにおいて指定する記憶領域
の数ｎを少なく設定し、書き換え及び誤差予測補正値の
算出に際して参照できる記憶値の数が少なくなるように
する。このようにすれば、現加工位置における砥石台位
置制御データに基づく移動指令値を、未加工位置におけ
る偏差の傾向を必要以上に取り入れることなく必要な範
囲分だけ取り入れて補正することが可能となる。その結
果、加工誤差を極力早く収束させることができる。

【００５２】図８に、リングメモリにおいて指定する記
憶領域の離し量Ａ及び指定する記憶領域の数ｎの設定の
状態を例示する。同図に例示するように、指定する記憶
領域の離し量Ａの設定により、最も重み付けが大きい中
央の記憶領域が、それぞれ加工位置Ｎ＋３，Ｎ−３に対
応するものに設定されたとする。この場合、指定する記
憶領域の数ｎが「７」に設定されたとすると、誤差予測
補正値の算出処理や記憶値の書き換え処理のために、前
記加工位置Ｎ＋３，Ｎ−３に対応する記憶領域を中心と
して、それぞれ加工位置Ｎ〜Ｎ＋６，Ｎ〜Ｎ−６に対応
する記憶領域が指定される。尚、このとき、指定された
記憶領域の範囲において、各記憶値や偏差の重み付け
は、例えばハニング窓関数に従い図８の実線Ｌ１で示す
ようになる。

【００５３】又、指定する記憶領域の離し量Ａの設定に
より、最も重み付けが大きい中央の記憶領域が、前記と
同じく、それぞれ加工位置Ｎ＋３，Ｎ−３に対応するも
のに設定されたとする。この場合、指定する記憶領域の
数ｎが「５」に設定されたとすると、誤差予測補正値の
算出処理や記憶値の書き換え処理のために、前記加工位
置Ｎ＋３，Ｎ−３に対応する記憶領域を中心として、そ
れぞれ加工位置Ｎ＋１〜Ｎ＋５，Ｎ−１〜Ｎ−５に対応
する記憶領域が指定される。尚、このとき、指定された
記憶領域の範囲において、各記憶値や偏差の重み付け
は、例えばハニング窓関数に従い図８に鎖線Ｌ２で示す
ようになる。

【００５４】つまり、図８の実線Ｌ１と鎖線Ｌ２との比
較から明らかなように、指定する記憶領域の数ｎが少な
く設定されるほど、中央の記憶領域に対応する重み付け
が大きくなり、その両側の記憶領域に対応する重み付け
との差が大きくなる。従って、前述した主軸回転角度の
バラツキが小さい場合には、指定する記憶領域の数ｎを
少なく設定すれば、学習制御に際して、最も必要な中央
の記憶領域内の記憶値の影響が大きくなって、それ以外
の記憶領域内の記憶値の影響は小さくなるので、加工誤
差の収束が早くなるのである。

【００５５】このように、本実施例では、砥石台８の追
従遅れ及び主軸回転角度のバラツキに応じて、最適な学
習制御を実行することができ、極力少ない学習回数で加
工誤差を収束させることができるとともに、その加工誤
差を許容範囲内に確実に収束させることができるのであ
る。

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、各部の構成を例えば以下のように変更して
具体化してもよい。 （１）前記実施例では、砥石台８の位置制御に際して誤
差予測補正を行うようにしたが、主軸４の速度制御に際
しても誤差予測補正を行うようにすること。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば次
のような優れた効果を奏する。請求項１の発明によれ
ば、砥石台の追従遅れや主軸回転角度のバラツキに応じ
て、最適な学習制御を実行することができ、極力少ない
学習回数で加工誤差を収束させることができるととも
に、その加工誤差を許容範囲内に確実に収束させること
ができる。

【００６５】請求項２の発明によれば、複数の記憶領域
内の各記憶値に所定の重み付け係数で重み付けをした値
の総和に基づき、制御データの補正が適正に行われる。
請求項３の発明によれば、現在の加工位置における制御
データを、より離れた未加工位置における偏差の傾向を
予測して補正することが可能となり、大きな追従遅れに
対しても素早く対処することができて、少ない学習回数
で加工誤差を早く収束させることができる。

【００６６】請求項４の発明によれば、現在の加工位置
における制御データを、未加工位置における偏差の傾向
を必要以上に取り入れることなく必要な範囲分だけ取り
入れて補正することが可能となり、少ない学習回数で加
工誤差を早く収束させることができる。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を研削盤に具体化した一実施例を示す
一部破断側面図。

【図２】 研削盤の平面図。

【図３】 主軸速度制御データ及び砥石台位置制御デー
タを示す説明図。

【図４】 基準時刻に対応して求められた各データを示
す説明図。

【図５】 主軸回転角度に対する砥石台の移動指令値を
示すグラフ。

【図６】 主軸上のカムと砥石とを示す部分側面図。

【図７】 移動用モータの制御に関する制御ブロック
図。

【図８】 偏差データ記憶器におけるリングメモリを例
示する概念図。

【図９】 カムに対する研削加工動作を示すフローチャ
ート。

【図１０】 リングメモリに対する記憶値の書換状況を
示す説明図。

【符号の説明】

４…主軸、５…回転手段としての主軸用モータ、７…エ
ンコーダ、８…砥石台、９…移動手段を構成する移動用
モータ、１０…移動手段を構成するボールスクリュー、
１１…エンコーダ、１２…回転砥石、１８…制御手段、
学習手段及び設定手段を構成するＮＣ装置、２２…制御
データ記憶器、２３…基準時刻発生器、３１…補正手
段、３２…誤差予測補正手段、３３…記憶手段としての
偏差データ記憶器、Ｗａ…被加工物としてのカム、Ｗｂ
…被研削面。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−201060（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201058（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−65706（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−195254（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 19/12 G05B 19/404 G05B 19/4155

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
   転手段と、被加工物のカム面を研削する砥石を前記主軸
   に対して直交する方向へ相対移動させる砥石台の移動手
   段と、所望の加工形状に応じて予め主軸の回転角度と砥
   石台の送り量との相対位置関係を設定した制御データに
   基づき移動手段をフィードバック制御する制御手段とを
   備え、前記被加工物を回転させて複数回の研削加工動作
   を行うことにより、被加工物のカム面を所望のカムプロ
   フィールに研削するカム研削盤において、 前記制御手段は、主軸の回転に応じた砥石台の移動に伴
   い、主軸１回転毎の各研削加工動作時に示される所定時
   間毎の各基準時刻において、前記制御データにおける砥
   石台の送り量と実際の砥石台位置との偏差を求め、この
   偏差に基づき次回の研削加工動作で使用する制御データ
   を補正する学習手段を備え、 この学習手段は、主軸１回転分の各基準時刻にそれぞれ
   対応する複数の記憶領域を備えた記憶手段と、その記憶
   手段は、現在の加工位置での基準時刻に対応して求めら
   れた偏差に基づき、現在の加工位置での基準時刻以前の
   基準時刻に対応する予め指定された複数の記憶領域内の
   記憶値を書き換えて記憶することと、 現在の加工位置での基準時刻以後の基準時刻に対応する
   予め指定された複数の記憶領域内の各記憶値に基づき、
   現在の加工位置での基準時刻における制御データを補正
   する補正手段と、 前記移動手段への制御指令に対する砥石台の追従遅れの
   度合いに応じて、指定する前記記憶領域の現在加工位置
   での基準時刻に対応する記憶領域からの離し量を変更設
   定するとともに、主軸１回転毎の各研削加工動作時に示
   される各基準時刻における主軸回転角度のバラツキの度
   合いに応じて、指定する前記記憶領域の数を変更設定す
   る設定手段とを備えたカム研削盤。
2. 【請求項２】 前記記憶手段は、求められた偏差に所定
   の重み付け係数で重み付けをした値に基づいて記憶値の
   書き換えを行い、前記補正手段は、複数の記憶領域内の
   各記憶値に所定の重み付け係数で重み付けをした値の総
   和に基づいて制御データの補正を行う請求項１に記載の
   カム研削盤。
3. 【請求項３】 前記設定手段は、砥石台の追従遅れが大
   きい程、指定する記憶領域の離し量を大きく設定する請
   求項１又は２に記載のカム研削盤。
4. 【請求項４】 前記設定手段は、主軸回転角度のバラツ
   キが小さい程、指定する記憶領域の数を少なく設定する
   請求項１〜３の何れかに記載のカム研削盤。