(57)【要約】      （修正有）【課題】誤差の小さなカムシャフト加工機の位相位置決め方法を提供する。【解決手段】超音波発信器８１と超音波受信器８２を、カムＷｃのトップとベースを連結する面であるリフト面ＷｃＬからの反射波が、カムシャフトの所定の位相で最大となるように配置する。カムシャフト加工機のチャックにカムシャフトを把持し、超音波発信器８１から超音波を回転するカムシャフトＷのカムＷｃの外周面に送信し、超音波受信器８２でカムＷｃの外周面から反射する超音波である反射波を受信し、反射波が最大となるチャック１２の位相からカムＷｃのトップの位相位置を演算する。【選択図】図２
2013129043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトを保持して回転させると共に、この回転に対応して工具を切込み方向へ動かすことで非真円形状のカムシャフトのカムを加工するカムシャフト加工機におけるカムシャフトの位相位置決め方法において、
超音波発信器から超音波を回転するカムシャフトのカムの外周面に出力し、超音波受信器でカム外周面から反射する超音波である反射波を受信し、カムシャフトの位相に対応する反射波の大きさを記録する超音波測定工程と、
反射波が最大となるカムシャフトの位相からカムのトップの位相位置を演算する位相演算工程とを備え、
前記超音波発信器と前記超音波受信器を、前記カムのトップとベースを連結する面であるリフト面からの前記反射波が前記カムシャフトの所定の位相で最大となるように配置するカムシャフトの位相位置決め方法。
【請求項２】
前記超音波測定工程と前記位相演算工程を前記カムシャフトの回転軸方向の異なる位置で複数回実施し、得られた複数の前記位相位置の平均値をカムのトップの位相位置とする請求項１に記載のカムシャフトの位相位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフト加工機で加工するカムシャフトの位相位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどに使用するカムシャフトをカムシャフト加工機で加工する場合、チャックによりカムシャフトをクランプした後にカムシャフトの位相位置決めをして加工を行っている。この場合の位相位置決めは、カムシャフトのカムと近接センサを対抗させた状態で、チャックを回転させてカムシャフトを回転させながら、近接センサの出力からカムのトップ部の最大半径の部位を検出し、その時のチャックの位相からカムシャフト加工機を制御するＮＣ装置でカムシャフトの位相を演算して座標を自動設定することで行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カムのトップ部の最大半径の近辺は所定の半径の円弧形状をしており、さらに通常カムシャフトの素材は鋳造または鍛造により成形されるため表面に凹凸がある。このため、カムの表面にも凹凸があり、トップ位置を近接センサ等で検出する際に近接センサの出力が変動しカムトップ部の最大半径の部位の検出に誤差が発生する恐れがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、カムシャフト加工機によるカムシャフトの誤差の小さなの位相位置決め方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、カムシャフトを保持して回転させると共に、この回転に対応して工具を切込み方向へ動かすことで非真円形状のカムシャフトのカムを加工するカムシャフト加工機におけるカムシャフトの位相位置決め方法において、
超音波発信器から超音波を回転するカムシャフトのカムの外周面に出力し、超音波受信器でカム外周面から反射する超音波である反射波を受信し、カムシャフトの位相に対応する反射波の大きさを記録する超音波測定工程と、
反射波が最大となるカムシャフトの位相からカムのトップの位相位置を演算する位相演算工程とを備え、
前記超音波発信器と前記超音波受信器を、前記カムのトップとベースを連結する面であるリフト面からの前記反射波が前記カムシャフトの所定の位相で最大となるように配置することである。
【０００６】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記超音波測定工程と前記位相演算工程を前記カムシャフトの回転軸方向の異なる位置で複数回実施し、得られた複数の前記位相位置の平均値をカムのトップの位相位置とすることである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項1に係る発明によれば、カムのトップの位相をリフト面からの反射波の大きさが最大となる位相から演算できる。反射波の反射方向はリフト面の位相変化の２倍変化し、受信される反射波の大きさは反射の方向により増減するのでカムの位相を検出する感度が高く、正確なカムシャフト加工機の位相位置決め方法を提供できる。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、カムシャフトの回転軸方向で異なる複数のリフト面の位置からの反射波を用いて演算した複数のトップの位相位置を平均してトップの位相とするので、表面の凹凸のばらつきによる誤差を低減でき、より正確なカムシャフト加工機の位相位置決め方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のカム研削盤の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】カムと超音波発信器と超音波受信器の配置を示す図である。
【図４】チャック位相Θと保持角度Φの関係を示す図である。
【図５】カムのトップの位相と超音波の反射波の大きさの関係を示す図である。
【図６】本実施形態の位相位置決を示すフローチャート図である。
【図７】カムの測定位置を示す図である。
【図８】本実施形態の変形態様のカムと超音波発信器と超音波受信器の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のカムシャフト加工機の位相位置決め方法の実施形態をカム研削盤の実施事例に基づき説明する。
図１および図２に示すように、カム研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能な砥石台３と、Ｘ軸に直交するＺ軸方向に往復可能なテーブル４を備えている。砥石台３は砥石車７を回転自在に支持し、砥石車７を回転させる砥石軸モータ（図示省略する）を備えている。テーブル４上には、カムシャフトＷの一端をチャック１２で保持して回転自在に支持し主軸モータ（図示省略する）により回転駆動され、位相検出器９によりチャック１２の位相を検出できる主軸５と、カムシャフトＷの他端を回転自在に支持する心押台６を備えている。また、ベッド２上に設置され、カムシャフトＷのカムＷｃに対向する位置に配置される超音波測定装置８を備えている。
【００１１】
このカム研削盤１は、ＮＣ制御装置３０を備えており、ＮＣ制御装置３０の機能的構成として、砥石台３の送りを制御するＸ軸制御部３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御部３２、超音波測定装置８を制御する超音波測定装置制御部３３、砥石車７の回転を制御する砥石車制御部３４、主軸５を制御する主軸制御部３５、カムシャフトＷの位相を演算する記録部３６１を内蔵した位相演算部３６などを具備している。
【００１２】
図２示すように、超音波測定装置８は取付けベース８０、超音波発信器８１、および超音波受信器８２から構成される。超音波発信器８１と超音波受信器８２は、チャック１２と心押し台６により支持されたカムシャフトＷのカムＷｃの外周面に対向する位置に配置されている。
超音波発信器８１、超音波受信器８２、およびカムＷｃの配置関係をさらに詳しく説明する。図３において、軸線ａはチャック１２の位相の基準位置であり、カムＷｃのトップの中心位置を軸線ｂで表す。超音波発信器８１から出力された超音波はカムＷｃの外周面で反射される。カムＷｃが回転し軸線ａと軸線ｂのなす角度がαになったとき、超音波受信器８２で受信されるカムＷｃのリフト面ＷｃＬで反射された超音波の反射波の大きさが最大となるように、超音波発信器８１と超音波受信器８２が配置されている。
【００１３】
次に、カムシャフトＷの位相位置決めの概念を説明する。
カム研削盤によるカムの研削は、ＮＣ制御装置３０で所定のプログラムを用いて砥石車７の前後進運動と主軸５の回転を同期して駆動することで所定のカムＷｃの外周形状を研削する。この時、加工前の素材のカムＷｃのトップの位相とプログラムおけるトップの位相を一定の誤差以内で合わせる必要があり、このことを位相位置決めと称する。チャック１２の位相は位相検出器９により検出されるので、カムシャフトＷをチャック１２に保持したときのチャック１２に対するカムＷｃのトップ（軸線ｂ）の角度である保持角度が分かれば、位相位置決めができる。
図４（ａ）は位相の基準位置（軸線ａ）に対するトップの角度がαであり、リフト面ＷｃＬからの反射波の大きさが最大となる位置を表している。軸線ｃはチャック１２の位相基準線であり、この時の、チャック１２の位相は軸線ａと軸線ｃのなす角度であるΘであり、保持角度は軸線ｂと軸線ｃのなす角度であるΦである。図４（ａ）に示すようなΘ≦αの場合は、保持角度ΦはΦ＝α−Θとして演算できる。
また、図４（ｂ）に示すようなΘ＞αの場合は、保持角度ΦはΦ＝２π＋α−Θとして演算できる。
【００１４】
図５に受信反射波の大きさとトップの位相の関係を曲線ｇで示す、リフト面ＷｃＬの角度変化に対して反射波の角度変化は２倍となるので、受信される反射波の大きさの変化は拡大される。このため、トップの位相がαである曲線ｇの頂点近辺では急峻な変化となり、位相検出精度を高くできる。
【００１５】
具体的な位相位置決め方法を図６のフローチャートに基づき説明する。
はじめに、テーブル４をカムシャフトＷの搬入位置へ位置決めする（Ｓ１）。カムシャフトＷを搬入しチャック１２で保持する（Ｓ２）。テーブル４を第１測定位置へ位置決めする。第１測定位置とは、図７の超音波の照射スポット位置図において、ｄに示す位置に超音波が照射される位置である（Ｓ３）。
以下の、ステップＳ４からステップＳ９までを超音波測定工程として実施する。主軸５を駆動しカムシャフトＷを回転させる（Ｓ４）。超音波発信器８１から超音波を出力しながら反射波の大きさを超音波受信器８２で測定し、チャック１２の位相Θと反射波の大きさを、カムシャフトＷの１回転分だけ記録部３６１にデータ１として記録する（Ｓ５）。テーブル４を第２測定位置へ位置決めする。図７において、ｅに示す位置に超音波が照射される（Ｓ６）。超音波発信器８１から超音波を出力しながら反射波の大きさを超音波受信器８２で測定し、チャック１２の位相Θと反射波の大きさを、カムシャフトＷの１回転分だけ記録部３６１にデータ２として記録する（Ｓ７）。テーブル４を第３測定位置へ位置決めする。図７において、ｆに示す位置に超音波が照射される（Ｓ８）。超音波発信器８１から超音波を出力しながら反射波の大きさを超音波受信器８２で測定し、チャック１２の位相Θと反射波の大きさを、カムシャフトＷの１回転分だけ記録部３６１にデータ３として記録する（Ｓ９）。
【００１６】
以下の、ステップＳ１０からステップＳ１３までを位相演算工程として実施する。データ１より保持角度Φ１を位相演算部３６で演算する。反射波の大きさが最大となる位相ΘをΘ１として抽出し、Θ１≦αの場合はΦ１＝α−Θ１とし、Θ１＞αの場合はΦ１＝２π＋α−Θ１として演算し、Φ１を記録部３６１に記録する（Ｓ１０）。データ２より保持角度Φ２を位相演算部３６で演算する。反射波の大きさが最大となる位相ΘをΘ２として抽出し、Θ２≦αの場合はΦ２＝α−Θ２とし、Θ２＞αの場合はΦ２＝２π＋α−Θ２として演算し、Φ２を記録部３６１に記録する（Ｓ１１）。データ３より保持角度Φ３を位相演算部３６で演算する。反射波の大きさが最大となる位相ΘをΘ３として抽出し、Θ３≦αの場合はΦ３＝α−Θ３とし、Θ３＞αの場合はΦ３＝２π＋α−Θ３として演算し、Φ３を記録部３６１に記録する（Ｓ１２）。保持角度Φを式Φ＝（Φ１＋Φ２＋Φ３）／３を用いて位相演算部３６で演算する（Ｓ１３）。
【００１７】
以上の工程で保持角度Φを求めた後に、カム研削盤１は主軸５の加工基準を保持角度Φ分補正したＮＣプログラムに基づき、主軸制御部３５とＸ軸制御部３１を制御してカムＷｃの外周を研削する。
【００１８】
以上のように、本発明によればリフト面ＷｃＬからの反射波を用いて位相検出を行うので、カムシャフトＷの角度変化に対しての反射波の角度変化は２倍となり、受信される反射波の大きさの変化は拡大される。近接センサなどの距離センサを用いてトップの位相を検出する方法に比較して、トップの位相がαである頂点近辺では急峻な変化となり、位相検出精度の高い位相位置決めを実現できる。
また、カムシャフトＷの位相位置決めを、カムＷｃの複数の位置で測定した超音波の反射波から演算した保持位相の平均値を用いて行うので、カムＷｃの表面の凹凸による位相誤差が小さい位相位置決めを実現できる。
【００１９】
上記の実施形態では、リフト面ＷｃＬの１面のみからの反射波を測定したが、図８に示すように２つの受信器８２と受信器８３を備えて、トップの両側のリフト面の反射波を測定し、求めた保持角度Φを平均してもよい。こうすることでさらに精度の高い位相位置決めを実現できる。
また、超音波の送受信経路に冷却液を供給して超音波の透過性を高めてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
Ｗ：カムシャフト  Ｗｃ：カム  ３：砥石台  ４：テーブル  ７：砥石車  ８：超音波測定装置  ９：位相検出器  ３０：ＮＣ制御装置  ３１：Ｘ軸制御部  ３２：Ｚ軸制御部  ３３：超音波測定装置制御部  ３５：主軸制御部  ３６：位相演算部  ３６１：記録部  
【図１】
2013129043.tif 000003
【図２】
2013129043.tif 000004
【図３】
2013129043.tif 000005
【図４】
2013129043.tif 000006
【図５】
2013129043.tif 000007
【図６】
2013129043.tif 000008
【図７】
2013129043.tif 000009
【図８】
2013129043.tif 000010