JP3287146B2 - カム研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばカムシャフト
などが有するカム形状を研削加工により正確に形成する
ことができるカム研削装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、カムシャフトなどのカムの研
削加工は、研削時に複雑な制御を行う必要があることか
ら、それ専用の加工装置（カム研削装置）によって行わ
れている。

【０００３】このカム研削装置は、通常、たとえば図５
に示すように構成されている。主軸１に固定して取り付
けられた被研削物であるカム２はカム回転用モータ３
（以下、Ｃ軸モータという）によって回転し、このカム
２の回転方向と同一方向に砥石回転用モータ４によって
回転する砥石５が、スライダー移動用モータ６（以下、
Ｘ軸モータという）によってカム２の回転軸（Ｃ軸）に
対して直角方向（Ｘ軸方向）に進退移動するスライダー
７に取り付けられている。そして、Ｃ軸モータ３および
Ｘ軸モータ６をそれぞれ制御装置８によって制御するこ
とにより、カム２を砥石５で研削し、所望のカム形状を
形成している。なお、同図中、「９」はボールねじであ
る。

【０００４】従来のカム研削装置においては、カム（Ｃ
軸）の回転角度を基準として砥石の送り量（Ｘ軸）を学
習により補正するようにしたものがある（たとえば、特
開平３−６５７０６号公報参照）。

【０００５】図６はそうした従来のカム研削装置の制御
系のブロック図である。制御装置８は、工程管理などを
行う外部制御装置１０からの指令に基づいてカムの研削
加工を制御する制御部１１を有している。この制御部１
１は、外部制御装置１０から研削加工を開始、終了すべ
き等の指令信号を入力して、Ｃ軸モータ３およびＸ軸モ
ータ６を制御する。

【０００６】すなわち、制御部１１は、研削開始指令を
入力すると、Ｃ軸データメモリ１２およびＸ軸データメ
モリ１３にそれぞれあらかじめ設定されている時刻ごと
の目標位置データを時刻カウンタ１４が出力する時刻に
応じて入力し、入力したそれぞれの目標位置データに基
づいてＣ軸モータ３およびＸ軸モータ６の回転量を算出
し、求めた回転量をＣ軸サーボアンプ１５およびＸ軸サ
ーボアンプ１６にそれぞれ出力する。これらサーボアン
プ１５、１６は、入力した回転量に応じた電力をＣ軸モ
ータ３およびＸ軸モータ６にそれぞれ供給し、それらを
駆動する。これにより、カム２とスライダー７は、それ
ぞれ、時刻に応じて目標位置データに相当する目標位置
に移動する。

【０００７】また同時に、Ｃ軸パルス発生器１７および
Ｘ軸パルス発生器１８は、Ｃ軸モータ３およびＸ軸モー
タ６の回転量をそれぞれ検出し、検出した回転量をＣ軸
位置カウンタ１９およびＸ軸位置カウンタ２０にそれぞ
れ出力する。これらカウンタ１９、２０は、入力した回
転量を時刻に応じた各目標位置データに対応する現在の
位置データに変換し、制御部１１に出力する。制御部１
１は、入力した現在の位置データを目標位置データと比
較し、それらを一致させるようにＣ軸モータ３およびＸ
軸モータ６をそれぞれ制御する。つまり、制御部１１
は、Ｃ軸およびＸ軸用の各パルス発生器１７、１８およ
び各位置カウンタ１９、２０によってＣ軸モータ３およ
びＸ軸モータ６をそれぞれフィードバック制御するよう
になっている。

【０００８】補正部２１は、上記のフィードバック制御
を行うことによって生じるカム２の回転角度とスライダ
ー７の移動位置との相対的な位置関係を補正するための
補正値を算出する。

【０００９】すなわち、補正部２１は、Ｃ軸位置カウン
タ１９から出力されるカム２の回転角度の現在の位置デ
ータと、Ｘ軸位置カウンタ２０から出力されるスライダ
ー７の現在の位置データとを入力し、Ｃ軸データメモリ
１２に記憶されている時刻ごとの目標位置データの中か
ら、Ｃ軸位置カウンタ１９から入力したカム２のその現
在の位置データに相当する目標位置データを検索し、検
索した目標位置データに対応する同一時刻のスライダー
７の目標位置データをＸ軸データメモリ１３から入力し
た後、この入力した目標位置データをＸ軸位置カウンタ
２０から入力したスライダー７の現在の位置データと比
較して偏差（誤差）を算出し、この算出した偏差（誤
差）から所定の補正関数によって補正値を求め、求めた
補正値を時刻カウンタ１４から出力された上記時刻に対
応させてＸ軸補正データメモリ２２に記憶させる。つま
り、補正部２１は、カム２の現在の回転角度に相当する
カム２の目標位置データと同一時刻でＸ軸データメモリ
１３に記憶されているスライダー７の目標位置データに
対して補正値を設定するようになっている。なお、この
補正値については、過去の偏差（誤差）を考慮した学習
が行われるようになっている。この学習については後述
する。

【００１０】制御部１１は、上記のようにＸ軸モータ６
を作動させてスライダー７を移動させるが、その際、制
御部１１は、時刻カウンタ１４から出力される現在の時
刻に基づいて、この時刻に対応する補正値をＸ軸補正デ
ータメモリ２２から読み取るとともに、同じくその時刻
に対応する目標位置データをＸ軸データメモリ１３から
読み取り、読み取った目標位置データに上記読み取った
補正値を加算して目標位置データを補正し、この補正し
た目標位置データに基づいて、上記したようにＸ軸サー
ボアンプ１６を介してＸ軸モータ６を駆動する。

【００１１】このように、時刻カウンタ１４から出力さ
れる時刻に対してあらかじめ設定されているスライダー
７の目標位置データをカム２の動作（回転角度）を基準
として繰り返し補正（学習）し、補正した目標位置デー
タによりＸ軸モータ６を制御することによって、砥石５
の動作（送り量）がカム２の動作（回転角度）に合うよ
うに補正されるので、カム２と砥石５との位置関係が相
対的に補正され、正確にカム形状を形成することができ
るようになる。

【００１２】なお、補正部２１において補正値を求める
補正関数部は、たとえば、図７に示すように、Ｘ軸デー
タメモリ１３から入力したスライダー７の目標位置デー
タとＸ軸位置カウンタ２０から入力したスライダー７の
現在の位置データとの偏差（誤差）にゲインを掛けるゲ
イン積算部２３と、このゲイン積算部２３の出力とその
時に補正に用いられている前回算出した補正値とから所
定の補正関数によって補正値を算出する繰返し補正関数
部２４とからなっている。繰返し補正関数部２４で算出
された補正値は、上記のように、Ｘ軸補正データメモリ
２２に出力され、該当する時刻と対応させて格納され
る。つまり、カム２の回転角度ごとまたは制御周期ごと
に１回転分の誤差データ（補正値）をＸ軸補正データメ
モリ２２に保存しておき、回転ごとに上記データを更新
して繰り返し補正を行う学習制御を行っている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のカム研削装置にあっては、補正部２１におい
て学習を行うようになっているが、その学習の効果は、
図８に示すように、ゲイン積算部２３で用いるゲインの
値を大きくすると、少ない学習回数で誤差が小さくなる
ものの、学習回数を重ねると逆に誤差が大きくなってし
まう。他方、ゲインの値を小さくした場合には、誤差は
収束するものの、収束するのに時間がかかってしまう。
たとえば、切込みを行わない（切込量ゼロの状態）で研
削を行うスパークアウト時のようにそもそも研削回数が
少ない場合には、少ない学習回数（繰返し補正回数）で
早く誤差が小さくなることが要求されるので、ゲインの
値を大きくする必要があるが、ゲインの値を大きくした
場合には、上記したように、学習を重ねると誤差が増加
してしまうという問題点がある。

【００１４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、とくに少ない回数での研削
が要求されるような場合にゲインの値を大きくしたとき
にも誤差の増加を抑えることができる学習制御機能を備
えたカム研削装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１記載のカム研削装置は、フィ
ードバック制御によりワークおよびこれを研削する砥石
を回転させ、前記砥石を前記ワークの回転軸に対して直
角方向に相対的に進退移動させ、前記ワークを所望のカ
ム形状に形成する際に、あらかじめ設定されたゲインに
より前記ワークの回転位置を基準とする前記ワークと前
記砥石との相対的な進退移動位置を前記ワークの回転ご
とに補正するカム研削装置において、前記ワークの回転
位置を検出するワーク位置検出手段と、前記ワークと前
記砥石との相対的な進退移動位置を検出する進退移動位
置検出手段と、前記ワークの目標位置をあらかじめ定め
られた時間の経過ごとに記憶するワーク目標位置記憶手
段と、前記ワークと前記砥石との相対的な目標進退移動
位置をあらかじめ定められた時間の経過ごとに記憶する
目標進退移動位置記憶手段と、前記ワーク位置検出手段
によって検出された現在の回転位置に相当する目標位置
を前記ワーク目標位置記憶手段に記憶されている目標位
置の中から検索し、検索した目標位置に対応する同一時
点の目標進退移動位置を前記目標進退移動位置記憶手段
から読み取り、読み取った目標進退移動位置を前記進退
移動位置検出手段によって検出された現在の進退移動位
置と比較して誤差を求め、求めた誤差から対応する時点
の目標進退移動位置に対する次回の補正値を算出する補
正値算出手段と、前記補正値算出手段で求められた誤差
に基づいて前記ワークの回転ごとの誤差最大値を求め、
前記ワークの回転ごとに求められる誤差最大値の増減を
判断するとともに、前記誤差最大値が減少から増加に転
じたときには、前記ワークの回転ごとに求められた誤差
最大値のうち最小のものがあらかじめ設定した目標精度
内であるか否かを判断する誤差増減判断手段と、前記誤
差増減判断手段によって前記誤差最大値が減少している
と判断されているときには、前記補正値算出手段によっ
て算出された次回の補正値を学習回数とともに前記目標
値に対応する時点ごとに記憶する補正値記憶手段と、前
記補正値算出手段によって算出された次回の補正値を格
納させる補正値記憶手段を前記複数の補正値記憶手段の
中から選択する第１選択手段と、次回の補正値を読み取
る補正値記憶手段を前記複数の補正値記憶手段の中から
選択する第２選択手段 と、前記誤差増減判断手段によっ
て前記誤差最大値が減少から増加に転じ、かつ、前記ワ
ークの回転ごとに求められた誤差最大値のうち最小のも
のがあらかじめ設定した目標精度内であると判断された
ときには、前記第１選択手段に学習終了信号を出力し
て、算出された次回の補正値の格納を終了させ、さら
に、前回の補正値を選択すべき信号を前記第２選択手段
に出力して、前記目標進退移動位置記憶手段に記憶され
ている目標進退移動位置を前記前回の補正値に基づいて
補正し、補正した目標進退移動位置を目標値として前記
ワークと前記砥石との進退移動位置を制御する一方、前
記誤差増減判断手段によって前記誤差最大値が減少から
増加に転じ、かつ、前記ワークの回転ごとに求められた
誤差最大値のうち最小のものがあらかじめ設定した目標
精度内ではないと判断されたときには、前記ワークの研
削を停止させる制御手段と、を有することを特徴とす
る。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明にかかるカム研削装置の制御系のブ
ロック図である。この制御系の基本構成は、Ｃ軸および
Ｘ軸をそれぞれフィードバック制御する点までは図６お
よび図７に示した従来のものと同一である。なお、図５
〜図７と共通する部分には同一の符号を付してある。

【００２４】まず、この制御系が適用されるカム研削装
置の全体の概略構成は、図５に示したものと同様であ
る。すなわち、主軸１にはワークとしての被研削物であ
るカム２が固定して取り付けられ、カム回転用モータ
（Ｃ軸モータ）３によって回転駆動される。一方、カム
２を研削加工する加工工具としての砥石５は、砥石回転
用モータ４によって、たとえばカム２の回転方向と同一
方向に高速で回転駆動される。これら砥石５および砥石
回転用モータ４はスライダー７に取り付けられている。
このスライダー７はスライダー移動用モータ（Ｘ軸モー
タ）６によってカム２の回転軸に対して直角方向に進退
移動自在となっている。つまり、本実施例では、カム２
に対して砥石５をスライダー７により進退移動させるよ
うにしている。主軸１に取り付けられたカム２はその加
工に際して回転駆動されるが、カム２は主軸１に対して
偏心した回転となるので、砥石５がカム２のプロフィー
ルに倣って研削を行うには、主軸１（またはカム２）の
回転角度に対してスライダー７を進退移動させる必要が
ある。このカム２の回転角度とこのカム２の回転角度に
対するスライダー７の進退移動量はあらかじめ設定され
た位置関係となるように正確に制御する必要があるが、
この制御は制御装置８によってＣ軸モータ２およびＸ軸
モータ５を制御することによって行われる。もちろん砥
石回転用モータ４もまた制御装置８によって制御され
る。なお、本実施例では、上記のようにカム２と砥石５
を同一方向に回転させているが、両者の回転方向は必ず
しも同一方向である必要はない。

【００２５】次に、図１を参照して制御装置８を中心と
した制御系の構成を説明する。なお、図６および図７に
示す従来のものと共通する部分については簡単に説明す
るにとどめる。

【００２６】主軸１に固定して取り付けられたカム２は
Ｃ軸モータ３によって回転する。このＣ軸モータ３の回
転角度はパルス発生器１７から出力されたパルス数に基
づいて算出される。パルス発生器１７からのパルスはＣ
軸位置カウンタ１９によってカウントされる。したがっ
て、Ｃ軸位置カウンタ１９でカウントされたパルス数を
参照すれば、主軸１（またはカム２）が原点位置（Ｃ軸
位置カウンタ１９の値がゼロの時の位置）からどの程度
の角度回転したか、つまりカム２の現在の回転位置を検
知することができる。Ｃ軸位置カウンタ１９で検知され
たカム２の現在の位置データは制御部１１、補正部２
１、および後述するＣ軸１回転検出部に出力される。な
お、ワーク位置検出手段はパルス発生器１７とＣ軸位置
カウンタ１９によって構成されている。

【００２７】カム２は偏心しているので、これを研削加
工する場合には、カム２を研削する砥石５をカム形状に
倣って往復運動させる必要がある。この砥石５を載置し
たスライダー７をカム研削中に往復運動させるのがＸ軸
モータ６である。このＸ軸モータ６の回転角度はパルス
発生器１８から出力されたパルス数に基づいて算出され
る。パルス発生器１８からのパルスはＸ軸位置カウンタ
２０によってカウントされる。したがって、Ｘ軸位置カ
ウンタ２０でカウントされたパルス数を参照すれば、ス
ライダー７の現在の進退移動位置を検知することができ
る。Ｘ軸位置カウンタ２０で検知されたスライダー７の
現在の位置データは制御部１１、補正部２１、および後
述する誤差最大値検出部に出力される。なお、進退移動
位置検出手段はパルス発生器１８とＸ軸位置カウンタ２
０によって構成されている。

【００２８】Ｃ軸データメモリ１２には、あらかじめ設
定された主軸１（またはカム２）の原点位置からの時刻
ごとの目標回転角度に関するデータが目標位置データと
して記憶されている。このＣ軸データメモリ１２は制御
部１１と補正部２１にそれぞれ接続されている。また、
Ｘ軸データメモリ１３には、あらかじめ設定されたスラ
イダー７の原点位置からの時刻ごとの目標進退移動位置
に関するデータが目標位置データとして記憶されてい
る。このＸ軸データメモリ１３は制御部１１、補正部２
１、および後述する誤差最大値検出部にそれぞれ接続さ
れている。時刻カウンタ１４は時刻のカウントを行うも
のであって、このカウント値は制御部１１に入力され、
カム２の原点位置からの回転角度とスライダー７の原点
位置からの送り位置との同期をとるために使用される。
なお、ワーク目標位置記憶手段はＣ軸データメモリ１
２、目標進退移動位置記憶手段はＸ軸データメモリ１３
によってそれぞれ構成されている。

【００２９】補正部２１は、補正値算出手段として機能
するものであって、Ｃ軸位置カウンタ１９からカム２の
現在の回転角度を入力し、この入力したカム２の現在の
回転角度に相当する目標回転角度をＣ軸データメモリ１
２に記憶されている時刻ごとの目標位置データの中から
検索し、この検索したカム２の目標位置に対応する同一
時刻のスライダー７の目標進退移動位置をＸ軸データメ
モリ１３から読み取り、この読み取った目標進退移動位
置をＸ軸位置カウンタ２０から出力されたスライダー７
の現在の進退移動位置と比較して誤差（偏差）を求め、
この求めた誤差から所定の補正関数によって補正値を算
出する。この補正部２１において補正値を求める補正関
数部は、従来と同様、図７に示すように、Ｘ軸データメ
モリ１３から入力したスライダー７の目標位置データと
Ｘ軸位置カウンタ２０から入力したスライダー７の現在
の位置データとの誤差（偏差）にゲインを掛けるゲイン
積算部２３と、このゲイン積算部２３の出力とその時に
補正に用いられている前回算出した補正値とから所定の
補正関数によって補正値を算出する繰返し補正関数部２
４とからなっている。繰返し補正関数部２４で補正値の
算出に使用される前回補正値は、後述するように、補正
用メモリ選択手段によって選択されているＸ軸補正デー
タメモリＡ〜Ｃのいずれか１つから入力される。また、
補正部２１で新たに算出された補正値は、後述するよう
に、時刻カウンタ１４から出力される時刻に対応させ
て、学習用メモリ選択手段によって選択されているＸ軸
補正データメモリＡ〜Ｃのいずれか１つに格納される。

【００３０】また、制御部１１は、制御手段として機能
するものであって、工程管理などを行う外部制御装置１
０から研削開始指令を入力すると、Ｃ軸データメモリ１
２およびＸ軸データメモリ１３から時刻カウンタ１４が
出力する時刻に対応する目標位置データをそれぞれ入力
し、入力したそれぞれの目標位置データに基づいてＣ軸
サーボアンプ１５およびＸ軸サーボアンプ１６を介して
Ｃ軸モータ３およびＸ軸モータ６をそれぞれフィードバ
ック制御する。すなわち、Ｃ軸位置カウンタ１９からカ
ム２の現在の回転角度を入力するとともにＸ軸位置カウ
ンタ２０からスライダー７の現在の進退移動位置を入力
し、これら入力した現在の位置データを対応する目標位
置データと比較し、これらを一致させるようにＣ軸モー
タ３およびＸ軸モータ６をそれぞれ制御する。このと
き、Ｘ軸モータ６を作動させてスライダー７を移動させ
る際には、時刻カウンタ１４から出力される現在の時刻
に対応する目標位置データをＸ軸データメモリ１３から
読み取り、この読み取った目標位置データに対応する時
刻の補正値を加算して目標位置データを補正し、この補
正した目標位置データに基づいて、上記したようにＸ軸
サーボアンプ１６を介してＸ軸モータ６をフィードバッ
ク制御するようになっている。なお、ここで、目標位置
データの補正に使用される補正値は、後述するように、
補正用メモリ選択手段によって選択されているＸ軸補正
データメモリＡ〜Ｃのいずれか１つに記憶されている補
正値が用いられる。こうして、制御部１１は、カム２の
回転角度およびスライダー７に取り付けられた砥石５の
送り量を、カム形状に倣いつつ所定の切込量で研削加工
できるように制御するのである。

【００３１】このように、時刻カウンタ１４から出力さ
れる時刻に対してあらかじめ設定されているスライダー
７の目標位置データをカム２の動作（回転角度）を基準
として繰り返し補正し、補正した目標位置データにより
Ｘ軸モータ６を制御することによって、砥石５の動作
（送り量）がカム２の動作（回転角度）に合うように補
正されるので、カム２と砥石５との位置関係が相対的に
補正され、正確にカム形状を形成することができる。

【００３２】本実施例では、補正部２１で算出された補
正値は、補正値記憶手段としての３つのＸ軸補正メモリ
Ａ３０、Ｂ３１、Ｃ３２のいずれか１つに記憶される。
いずれのＸ軸補正メモリＡ〜Ｃ３０〜３２に記憶させる
かは、たとえば切替スイッチからなる学習用メモリ選択
手段３３によって選択される。この学習用メモリ選択手
段３３には、補正部２１とメモリ３０〜３２を非接続状
態とするためのオフ接点が設けられている。学習用メモ
リ選択手段３３内のスイッチ位置は学習用メモリ決定部
３４によって機械的に切り替えられる。学習用メモリ決
定部３４によるメモリ選択のルールについては後述す
る。なお、第１選択手段は学習用メモリ選択手段３３と
学習用メモリ決定部３４によって構成されている。

【００３３】また、Ｘ軸モータ６を作動させる際に制御
部１１で用いられる補正値は、３つのＸ軸補正メモリＡ
〜Ｃ３０〜３２のいずれか１つから入力されるが、いず
れのＸ軸補正メモリＡ〜Ｃ３０〜３２を選択するかは、
たとえば切替スイッチからなる補正用メモリ選択手段３
５によって選択される。この補正用メモリ選択手段３５
内のスイッチ位置は補正用メモリ決定部３６によって機
械的に切り替えられる。補正用メモリ決定部３６による
メモリ選択のルールについては後述する。なお、第２選
択手段は補正用メモリ選択手段３５と補正用メモリ決定
部３６によって構成されている。

【００３４】本実施例では、どのＸ軸補正メモリＡ〜Ｃ
３０〜３２を選択するかを設定するために、設定手段と
して、Ｃ軸１回転検出部３７、誤差最大値検出部３８、
誤差最大値記憶部３９、誤差増減判断部４０、および目
標精度設定部４１が設けられている。Ｃ軸１回転検出部
３７は、Ｃ軸位置カウンタ１９からカム２（Ｃ軸）の現
在の位置データを入力し、この入力したデータをあらか
じめ設定されている原点位置のデータと比較してカム２
（Ｃ軸）が１回転した旨の信号（１回転検出信号）を発
生する。Ｃ軸１回転検出部３７で発生した１回転検出信
号は、誤差最大値検出部３８のほか学習用メモリ決定部
３４および補正用メモリ決定部３６に出力される。誤差
最大値検出部３８は、Ｃ軸１回転検出部３７から１回転
検出信号、Ｘ軸位置カウンタ２０からスライダー７（Ｘ
軸）の現在の位置データ、およびＸ軸データメモリ１３
から対応する時刻におけるスライダー７（Ｘ軸）の目標
位置データをそれぞれ入力し、１回転検出信号を入力す
るごとに、つまりカム２が１回転する間、Ｘ軸位置カウ
ンタ２０から入力した現在の位置データをＸ軸データメ
モリ１３から入力した対応する時刻の目標位置データと
比較して各時刻の誤差（偏差）を計算し、求めた各時刻
の誤差（偏差）の大きさ（たとえば、絶対値）を比較し
て１回転ごとの誤差最大値を検出する。誤差最大値記憶
部３９は、誤差最大値検出部３８から出力された１回転
ごとの誤差最大値の大きさを学習回数（つまり、カム２
の回転回数）に対応させて記憶する。誤差増減判断部４
０は、誤差最大値記憶部３９から各学習回数での誤差最
大値の大きさを読み取り、読み取った前後のデータを比
較することによって誤差最大値の増減を判断し、１回転
ごとの誤差最大値の大きさが単調減少から増加に転じ、
かつ、前回（つまり、誤差最大値が最小となったとき）
の１回転の誤差最大値が目標精度設定部４１によって任
意に設定された目標精度以内であるときに、その前回の
学習回数データと学習終了信号をそれぞれ補正用メモリ
決定部３６および学習用メモリ決定部３４に出力する。
なお、本実施例では、１回転ごとの誤差最大値の絶対値
を記憶しそれの増減を判断するようにしているが、これ
に限られるわけではなく、１回転ごとの誤差最大値の大
きさとしては１回転ごとの誤差最大値の二乗を用いるよ
うにしてもよい。

【００３５】学習用メモリ決定部３４および補正用メモ
リ決定部３６は、誤差増減判断部４０の出力信号を入力
するまでは、Ｃ軸１回転検出部３７からの１回転検出信
号に同期して、各Ｘ軸補正メモリ３０〜３２をＡ→Ｂ→
Ｃ→Ａの順に循環して選択するようにプログラムされて
いる。ただし、今回学習した補正値データを次回補正用
として用いるため、補正用のメモリは学習用のメモリよ
りも１回遅れになっている（図３参照）。このような各
メモリ決定部３４、３６の決定によって各メモリ選択手
段３３、３５はそれぞれＸ軸補正メモリを選択する。そ
の後、学習用メモリ決定部３４は、誤差増減判断部４０
から学習終了信号を入力すると、学習用メモリ選択手段
３３をオフ位置に切り替え、メモリに非接続とする。ま
た、補正用メモリ決定部３６は、誤差増減判断部４０か
ら誤差最大値が最小となる学習回数データを入力する
と、その学習回数に相当する補正データメモリを選択す
るように補正用メモリ選択手段３５を切り替え、以降、
この状態を維持する。

【００３６】次に、以上のように構成されたカム研削装
置におけるＸ軸補正メモリの選択処理を図２のフローチ
ャートを参照して説明する。外部制御装置１０から加工
を開始すべき旨の指令信号が入力されると、初期設定と
して、学習用および補正用のＸ軸補正データメモリを所
定のメモリにそれぞれ選択するとともに、各パラメータ
Ｎ（学習回数）とＭ（目標精度未到達回数）の値をそれ
ぞれゼロにリセットし（ステップＳ１）、誤差最大値検
出部３８で、時刻カウンタ１４が出力する各時刻におけ
る誤差を算出する（ステップＳ２）。この各時刻におけ
る誤差の算出は、上記のように、Ｘ軸位置カウンタ２０
から入力した現在の位置データをＸ軸データメモリ１３
から入力した対応する時刻の目標位置データと比較し、
偏差を求めることによって得られる。ステップＳ２の処
理は、カム２（Ｃ軸）が１回転する間繰り返される（ス
テップＳ３）。カム２（Ｃ軸）が１回転したかどうか
は、Ｃ軸１回転検出部３７から１回転検出信号を入力し
たかどうかによって判断される。

【００３７】ステップＳ３でカム２（Ｃ軸）が１回転し
たと判断されると、誤差最大値検出部３８では、ステッ
プＳ２で求めた１回転の間の各時刻の誤差の大きさ（絶
対値）を比較し、当該１回転における誤差最大値を検出
する（ステップＳ４）。ステップＳ４で検出された誤差
最大値は、学習回数Ｎの値に対応させて誤差最大値記憶
部３９に記憶する（ステップＳ５）。

【００３８】それから、誤差増減判断部４０で、誤差最
大値記憶部３９に記憶されている今回の誤差最大値を前
回の誤差最大値と比較し、誤差最大値の大きさが増加し
たかどうかを判断する（ステップＳ６）。この判断の結
果として誤差最大値の大きさが増加していなければ、学
習回数Ｎの値を１だけインクリメントし（ステップＳ
７）、学習用メモリ決定部３４の決定によって学習用メ
モリ選択手段３３を介して学習用のＸ軸補正データメモ
リを次の順番のメモリに切り替えるとともに、補正用メ
モリ決定部３６の決定によって補正用メモリ選択手段３
５を介して補正用のＸ軸補正データメモリを次の順番の
メモリに切り替え（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻
る。

【００３９】これに対し、ステップＳ６の判断の結果と
して誤差最大値の大きさが増加していれば、前回の１回
転の誤差最大値は最小であると判断し、さらに、その誤
差最大値の最小値が目標精度設定部４１によって設定さ
れている目標精度以内であるかどうかを判断する（ステ
ップＳ９）。この判断の結果として目標精度以内でなけ
れば、目標精度未到達回数Ｍの値を１だけインクリメン
トし（ステップＳ１０）、このＭ値が所定回数（たとえ
ば、２回）以上であるかどうかを判断する（ステップＳ
１１）。この判断の結果としてＭ値が所定回数（２回）
以上であれば、誤差最大値が増加するのを何回も学習さ
せないために、精度エラーである旨を出力し（ステップ
Ｓ１２）、さらに研削加工を停止させる信号を出力する
（ステップＳ１３）が、Ｍ値が所定回数（２回）未満で
あれば、さらに学習を続けるべく、ステップＳ７に進
む。

【００４０】これに対し、ステップＳ９の判断の結果と
して目標精度以内であれば、誤差増減判断部４０は、１
回転の誤差最大値が最小となる前回の学習回数データと
学習終了信号をそれぞれ補正用メモリ決定部３６および
学習用メモリ決定部３４に出力する（ステップＳ１
４）。そして、学習終了信号を入力した学習用メモリ決
定部３４は、学習用メモリ選択手段３３をオフ位置に切
り替え、Ｘ軸補正データメモリに非接続とする（ステッ
プＳ１５）。また、学習回数データを入力した補正用メ
モリ決定部３６は、その学習回数に相当するＸ軸補正デ
ータメモリを選択するように補正用メモリ選択手段３５
を切り替える（ステップＳ１６）。これにより、１回転
ごとの誤差最大値が最小となる補正値データが決定さ
れ、以降は、ステップＳ１６で選択されたＸ軸補正デー
タメモリの補正値データを用いて目標位置データの補正
を行い、この補正した目標位置データに基づいてＸ軸モ
ータ６をフィードバック制御する。

【００４１】以上の動作を図３と図４を参照してより具
体的に説明する。たとえば、図３および図４に示すよう
に、学習回数が０回、１回、２回と増すにつれて１回転
の誤差最大値が１５．１μｍ、６．９μｍ、３．２μｍ
と減少し、学習回数が３回目のときに１回転の誤差最大
値が４．８μｍに増加したとする。目標精度設定部４１
の目標精度が５μｍに設定されているとすると、学習回
数が２回目のときの１回転の誤差最大値３．２μｍは目
標精度をクリアしている。この場合、誤差増減判断部４
０は、学習回数が３回目の制御が終了した時点で、１回
転の誤差最大値が最小となる学習回数は２回である（Ｎ
＝２）と判断し、そのデータを補正用メモリ決定部３６
に出力するとともに、学習用メモリ決定部３４に学習終
了信号を出力する。これを受けて、学習用メモリ選択手
段３３はＸ軸補正データメモリに非接続となり、また、
補正用メモリ選択手段３５は学習回数が２回目の時に補
正に用いたＸ軸補正データメモリＢ３１を選択し、以
降、学習を行わず、Ｘ軸補正データメモリＢ３１の補正
値データを用いて目標位置データの補正を行う。

【００４２】したがって、本実施例によれば、Ｃ軸１回
転ごとの誤差最大値の大きさが最小となった時の補正値
データを用いて以降の補正を行うようにしたので、早く
誤差を小さくするため学習ゲインの値を大きくとったと
しても以降の誤差の増加を防ぐことができ、迅速かつ正
確にカム形状を形成することができる。逆に言えば、加
工精度を損なうことがないためゲインの値を大きくとれ
るので早く誤差を小さくすることができ、カム２の研削
加工における加工時間と加工精度の両立が図られる。

【００４３】また、本実施例では、Ｃ軸１回転ごとの誤
差最大値の大きさが減少から増加に転じた時点で学習を
停止し、Ｃ軸１回転ごとの誤差最大値の大きさが最小と
なる補正値データを決定するようにしたので、無駄な学
習をさせずに済むとともに、学習を続行することによる
補正値データ更新のおそれもなくなる。

【００４４】さらに、本実施例では、Ｃ軸１回転ごとの
誤差最大値の大きさが減少から増加に転じたときで、か
つ、１回転ごとの誤差最大値の最小値が任意に設定され
た目標精度以内であるときに所定の信号（前回の学習回
数データ、学習終了信号）を出力するようにしたので、
一定の加工精度を確保することができる。

【００４５】なお、本実施例にあっては、３つのＸ軸補
正データメモリ３０〜３２を設けているが、これに限定
されるわけではなく、Ｘ軸補正データメモリの設置数
は、２個以上であればよい。具体的には、切替スピー
ド、回路基板の小型化、製造コストなどを考慮して決定
されよう。

【００４６】また、本実施例にあっては、カム２に対し
て砥石５をスライダー７により進退移動させるものを例
示したが、これに限定されるわけではなく、砥石を固定
しておきこの砥石に対してカムを進退移動させる構成の
ものであってもよいことはもちろんである。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るカム研
削装置によれば、ワーク１回転ごとの誤差最大値の大き
さが最小のものを用いて以降の制御を行うので、早く誤
差を小さくするためゲインの値を大きくとった場合でも
以降の誤差の増加を防ぐことができ、迅速かつ正確にカ
ム形状を形成することができる。逆に言えば、加工精度
を損なうことがないためゲインの値を大きくとれるので
早く誤差を小さくすることができ、カムの研削加工にお
ける加工時間と加工精度の両立が図られる。

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるカム研削装置の制御系のブロッ
ク図

【図２】 Ｘ軸補正メモリ選択処理のフローチャート

【図３】 図２の処理を説明するための具体例を示す図
表

【図４】 図３の具体例の結果を示すグラフ図

【図５】 従来のカム研削装置の概略構成図

【図６】 従来のカム研削装置の制御系のブロック図

【図７】 図６の補正部の内部構成を示すブロック図

【図８】 ゲインによる学習回数と誤差最大値との関係
を示すグラフ図

【符号の説明】

２…カム（ワーク） ３…Ｃ軸モータ ５…砥石 ６…Ｘ軸モータ ７…スライダー ８…制御装置 １１…制御部（制御手段） １２…Ｃ軸データメモリ（ワーク目標位置記憶手段） １３…Ｘ軸データメモリ（目標進退移動位置記憶手段） １７…パルス発生器（ワーク位置検出手段） １８…パルス発生器（進退移動位置検出手段） １９…Ｃ軸位置カウンタ（ワーク位置検出手段） ２０…Ｘ軸位置カウンタ（進退移動位置検出手段） ２１…補正部（補正値算出手段） ３０、３１、３２…Ｘ軸補正データメモリ（補正値記憶
手段） ３３…学習用メモリ選択手段（第１選択手段） ３４…学習用メモリ決定部（第１選択手段） ３５…補正用メモリ選択手段（第２選択手段） ３６…補正用メモリ決定部（第２選択手段） ３８…誤差最大値検出部（誤差増減判断手段） ３９…誤差最大値記憶部（誤差増減判断手段） ４０…誤差増減判断部（誤差増減判断手段） ４１…目標精度設定部（誤差増減判断手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B24B 19/12 B24B 41/00 - 51/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィードバック制御によりワークおよび
   これを研削する砥石を回転させ、前記砥石を前記ワーク
   の回転軸に対して直角方向に相対的に進退移動させ、前
   記ワークを所望のカム形状に形成する際に、あらかじめ
   設定されたゲインにより前記ワークの回転位置を基準と
   する前記ワークと前記砥石との相対的な進退移動位置を
   前記ワークの回転ごとに補正するカム研削装置におい
   て、前記 ワークの回転位置を検出するワーク位置検出手段
   と、前記 ワークと前記砥石との相対的な進退移動位置を検出
   する進退移動位置検出手段と、前記 ワークの目標位置をあらかじめ定められた時間の経
   過ごとに記憶するワーク目標位置記憶手段と、前記 ワークと前記砥石との相対的な目標進退移動位置を
   あらかじめ定められた時間の経過ごとに記憶する目標進
   退移動位置記憶手段と、 前記ワーク位置検出手段によって検出された現在の回転
   位置に相当する目標位置を前記ワーク目標位置記憶手段
   に記憶されている目標位置の中から検索し、検索した目
   標位置に対応する同一時点の目標進退移動位置を前記目
   標進退移動位置記憶手段から読み取り、読み取った目標
   進退移動位置を前記進退移動位置検出手段によって検出
   された現在の進退移動位置と比較して誤差を求め、求め
   た誤差から対応する時点の目標進退移動位置に対する次
   回の補正値を算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段で求められた誤差に基づいて前記ワ
   ークの回転ごとの誤差最大値を求め、前記ワークの回転
   ごとに求められる誤差最大値の増減を判断するととも
   に、前記誤差最大値が減少から増加に転じたときには、
   前記ワークの回転ごとに求められた誤差最大値のうち最
   小のものがあらかじめ設定した目標精度内であるか否か
   を判断する誤差増減判断手段と、 前記誤差増減判断手段によって前記誤差最大値が減少し
   ていると判断されているときには、前記補正値算出手段
   によって算出された次回の補正値を学習回数とともに前
   記目標値に対応する時点ごとに記憶する補正値記憶手段
   と、 前記補正値算出手段によって算出された次回の補正値を
   格納させる補正値記憶 手段を前記複数の補正値記憶手段
   の中から選択する第１選択手段と、 次回の補正値を読み取る補正値記憶手段を前記複数の補
   正値記憶手段の中から選択する第２選択手段と、 前記誤差増減判断手段によって前記誤差最大値が減少か
   ら増加に転じ、かつ、前記ワークの回転ごとに求められ
   た誤差最大値のうち最小のものがあらかじめ設定した目
   標精度内であると判断されたときには、前記第１選択手
   段に学習終了信号を出力して、算出された次回の補正値
   の格納を終了させ、さらに、前回の補正値を選択すべき
   信号を前記第２選択手段に出力して、前記目標進退移動
   位置記憶手段に記憶されている目標進退移動位置を前記
   前回の補正値に基づいて補正し、補正した目標進退移動
   位置を目標値として前記ワークと前記砥石との進退移動
   位置を制御する一方、前記誤差増減判断手段によって前
   記誤差最大値が減少から増加に転じ、かつ、前記ワーク
   の回転ごとに求められた誤差最大値のうち最小のものが
   あらかじめ設定した目標精度内ではないと判断されたと
   きには、前記ワークの研削を停止させる制御手段と、 を有することを特徴とするカム研削装置。