JPH0333608A - カム面良否判定方法 - 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〕 本発明は、車載用エンジンのバルブ操作用カムなどのカ
ムのカム面の良否を判定するカム面良否判定方法に関す
るものである。

〔従来の技術及び発明が解法しようとする課題〕車載用
エンジンのバルブ操作用カムは、第１３図に示すように
多数のカムＣを有する力ｌ、シャフトＡとして構成され
ている。このカムシャツｌ−Ａの各カムＣの断面形状は
第１４図に示すようになっており、その全周の状況を把
握するため、第１５図の概略図に示すように、カム面に
変位センリーの先端の測定子Ｂを接触させた状態でカム
Ｃを回転したときの変位センサの出力信号により第１６
図中ｙで示す角度−プロフィールｄｌｌ線を得、また変
位を一回微分して第１６図中ｙ′で示す速度曲線、二回
微分して第１６図ｙ“で示す加速度曲線を得ている。

この計測結果を観察すると、カムＣがバルブリフタを駆
動する際、最大加速度が発生ずる力ｌ、面（カム面に最
大荷重が加わる）の次に減加速度領域が続く。この両者
の領域のカム面の状況が力学上特定の周速度（回転数）
で、メカニカルな振動現象が発生すると考えられるので
、この部分は晶買上重要である。

そこで、マスターカムに倣ってＮＣマシーンで加圧し、
カムの加二［１面のうねり、粗さ精度を旦クロンオーダ
で加工するようにしているが、使用する工具の摩耗、加
工機のガタなどによりマスター通りに加工できなくなる
ため、時々点検を行い補正を行う必要があった。

上述したように品質上重要なカム面は第１４図中にθで
示す範囲であるが、上述した）１」フィル測定では、正
確にカム面の状況を把握することができない。これはカ
ムシャツＬ　Ａの回転軸の軸受部の誤差、変位センサの
測定子Ｂに発生ずる回転モーメントによる変位センサ軸
部でのフリクションの発生、センザ測定子ＢとカムＣと
の接触点が測定中常時移動することによる測定子の接触
面の精度などが測定に影響を与えるためである。

特に測定で重要な面はΔＸ／△θの量が大きくまた接触
点の前後の面どうしの角が微少であり、ゴミなどのまき
込めによる影響が大きくきいてくる。従って、プロフィ
ール測定法で信頼性の高いデータの得られる範囲は△Ｘ
／Δθ′−０の什囲であり、他の範囲はこの方法で番、
１、概略の力１、形状のチェソクに使用できる程度であ
り、面の利さ、曲面のうねりを短）す１間で評価するこ
と力副１（シかった。

よって本発明は、−上述した従来の問題７屯にｌｊの、
カムにおいて重要なカム面を短）すＩ　ｌｉ！Ｉ　ｒ、
こ高梢度の評価を行うことができるカム面良否判定方法
を提供することを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

」−記課題を解決するため本発明により威されたカム面
良否判定方法は、第１図の手順図に示ず々Ｉく、所定の
状態にｌｉ！！ｌ定したカムのカム面に変体検出器の測
定子を当接しくステップＳ１）、３Ａ当接した測定子を
カムの回転軸に直交する力１ｉ１１に直線移動してカム
面の予め設定した区間の変位データを収集しくステップ
Ｓ２）、該収集した変イηデタに基づくデータを、同一
条件で収集したマスクカムの変位データにｊ、（つくマ
スターデータとＩ上転しくステップＳ３）、該比軽の結
果Ｉ’＋ｉＪ記収集した変位データに基づくデータが前
記マスターブタに対して所定の範囲内にあるか否かによ
りカム面の良否を判定する（ステップＳ４）ことを特徴
としている。

〔作　用〕

上記手順においては、ステップＳ１で所定の状態に固定
したカムのカム面に変位検出器の測定子を当接し、ステ
ップＳ２で該当接した測定子をカムの回転軸に直交する
方向に直線移動してカム面の判定を必要とする予め設定
した区間のみの変位データを収集していて、カムを回転
していないので、カムの回転に伴って導入される誤差が
発生ずることかない。

また、ステップＳ３において、上記収集した変位データ
０こ基づくデータを、同一条件で収集したマスターカム
の変位データに基づくマスターブタと比較し、ステップ
Ｓ４において、上記比較の結果前記収集した変位データ
に基づくデータが前記マスターデータに対して所定の範
囲内にあるか否かによりカム面の良否を判定するように
しているので、カム面の良否判定を短時間に行うことが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例をし１面に基づいて説明−４る。

図示の実施例で番」、車両用のカムシャツ１−のカムの
カム面の良否を判定する方法について説明づる。第２図
は本発明の方法で良否の判定が行われるカムシャツｌ−
ＡのカムＣの径方向の断面形状を示す。カムシャツｌ−
Ａはその回転軸０について一回転したとき、力１．Ｃの
カム面に当接されているバルブリフタのリフト星（変位
量）を回転角度に対して第３図（ａ）に示すように変化
さ−ｌ″る。第２０１のカムによって上下動されるバル
ブリフタの上下動速度は、第３図（ａ）の変位を微分す
ることによって得られ、回転角度に対して第３ＵＡ（）
Ｊ）　ｌこ示ずように変化する。そして第３図（ｂ）の
速度を微分して得られるバルブリフタの加速度は第３図
（Ｃ）に示すように変化する。

第３図（Ｃ）から明らかなように、第２図のカムによっ
て」二下動されるバルブリフタか最大加速又は減速され
るカム面」二の区間は、第２図中のａ　”　ａとｂ−ｂ
’の区間である。カムシャフトを実際に車両に取付けた
とき、この区間の加工精度が悪いと高速回転時にカム面
からバルブリフタが離れるようになってノイズを発生ず
るようになるので、この区間のカム面はカムシャフト全
体の品質を左右する重要な面となっている。

そごで、本発明の方法では、カムＣのカム面上のａ　”
　ａ　’及びｂ−ｂ’の区間のみに注目し、このカム面
をマスターカムの対応する部分のカム面と単純に比較し
てカム面の加工の良否を判断し、短時間にカム面品質の
評価を行えるようにしている。

本発明のカム面良否判定方法では、」二記カム面の区間
ａ　−ａ　’及びｂ−ｂ’をマスターカムの対応する区
間と比較するため、」１記区間のデータを収集する。上
記区間ａ−ａ’、ｂ〜ｂ′のデータを収集するため、本
発明の方法では、先ずカムを第４図に示すように所定の
状態に固定する。すなわち、カムＣの頂点Ｐが回転軸○
を通る水平面Ｈから角度θ５回転した位置に固定する。

次に、同図に示すように、ｙ方向位置センザＳアとして
の変位検出器の測定子Ｓをカム頂点Ｐから角度θ２の位
置から角度θ１の位置までのΔＸの範囲で移動し、変位
検出器の移動範囲Δχ内の各位置において変位検出器の
出力に得られる変位データを収集する。上記角度θ１及
びθ２は第２図の点ａ、ｂ及び点　／、ｂ／にそれぞれ
対応する位置であり、角度θ５はΔＸの略中心が回転軸
０を通る垂直線と交差するように設定される。

上述のような原点位置を決定するに当たっては先ず頂点
Ｐを見つける必要があり、このために測定子ＳをカムＣ
の回転軸○を通る垂直線に一致させてカム面に当接し、
この状態でカムを３６０度回転する。そしてこのときの
回転角度に対する変位データを収集し、この収集した変
位データに基づいて最も変位の大きくなる頂点Ｐをみつ
Ｕ、この頂点Ｐが水平面から角度θ５回転した位置にな
るようにカムＣを固定する。また、測定子Ｓの移動範囲
ΔＸの始端位置Ｘ２と終端位置Ｘ１は、角度θ１及びθ
２と該角度での変位データＤ、及びＤ２とに哉づいて下
式によって決定される。

Ｘ＋　−Ｉ）＋　’Ｃ（ｉ３　（θ５＋θＩ）Ｘｚ　＝
Ｄｚ・ｃｏｓ　（θ５＋θ２）上述のようにカムＣの原
点位置と変位検出器の測定子Ｓの移動範囲ΔＸとが決ま
ったら、変位検出器の測定子Ｓを始端位置Ｘ２から終端
位置ｘｌまでＸ方向に移動する。そして、このときのＸ
方向の移動位置データと変位検出器の測定子ＳのＸ方向
の変位データが、アンプＡｍｐ、及びＡｍｐ２をそれぞ
れ介してデータ収集装置Ｄ５に入力されて収集される。

なお、上記変位検出器のＸ方向の移動位置はＸ方向位置
センサＳ、によって検出される。上述の変位データの収
集は、第５図に示すように変位検出器をカムＣの回転軸
方向、すなわち２方向に僅かづつ位置を変えてｎ回繰り
返して行われる。上記変位検出器のＺ方向の移動位置は
２方向位置センサ（図示せず）によって検出される。

上述のように移動範囲Δχを−・回移動する毎にデータ
収集装置により収集された変位データについては、所定
の処理が行われる。まず、最小自乗法により差分が最小
となるｎ次■線、例えば第６図に示すような２次曲線（
Ｙ＝Ａ　Ｘ２＋Ｂ　Ｘ　−＋−ｃ；破線）に当てはめら
れる。この曲線の次数指定は１回目の次数が２次であれ
ば後は全て２次式にて誤差を処理し、このことによって
、該曲線からの差分（実線）を算出して差分データΔＹ
、〜ΔＹ、ｌが得られる。その後、上述のように収集し
た変位データに基づく差分データΔＹＩ〜ΔＹ７は、同
一条件で収集したマスターカムの変位データに基づくマ
スター差分デークΔＹａと比較される。

そして、該比較の結果、前記収集した変位データに基づ
く差分データΔＹＩ〜ΔＹ、、と前記マスター差分デー
タΔＹ、との差が所定の範囲内にあるか否かによりカム
面の良否が判定される。

具体的には、第７図はｎ個の変位データを、第８図は各
変位データに対する差分データΔＹ、〜ΔＹ１をそれぞ
れ示す。上記各差分データΔＹ。

〜ΔＹｌｌは、マスターカムについて上述と同様に０ して求めた差分データの平均値であるマスタ一差差デー
タΔＹ、（第９図、第８図とスケールが違っている）と
の差がとられ、第１０図に示す差データ（ΔＹＩｌ−Δ
Ｙ、）・・・・・・（ΔＹ３−ΔＹｌｌ）が得られる。

この差データ（ΔＹａ−ΔＹ、）・・・・・・（ΔＹ、
−ΔＹ１１）は、同図に示すように、予め定められた上
限値り、及び下限値Ｌｄとそれぞれ比較され、−１−下
限値１、。及びＩ、ｄの範囲内にあるかどうかの判定が
行われる。

上記差分データΔＹ１〜ΔＹ、、の全ては、第１１図に
示すように、単一のグラフ上にドツトプリンタのような
記録装置によりプロットされ、この際上記判定の結果、
差データ（ΔＹ３−ΔＹ、）・・・・・・（ΔＹ３−Δ
Ｙ、）が上記上下限値り、及びＬｄの範囲内にない差分
データΔＹ、〜ΔＹ７については、例えば赤線でプロッ
トし、規格外の不良部分が何処であるかを示すようにす
る。

以上のよう作業手順によって、カムシャフトＡの全ての
カムＣについてのデータ収集、グラフ化を行い、どのカ
ム部分に不良が発生しているか示１ してカム面の評価を短時間に行えるようにしている。

第１２図は上述した本発明によるカム面計測方法を実施
するために使用される測定装置の一例を示す斜視図であ
り、同図において、１は装置架台であり、該架台１には
該架台の長手方向両側に沿ってヘット案内レール１ａが
設けられている。そして上記架台１上には、ヘット案内
レール１ａにより案内される測定台移動ヘット２が載置
されると共に、その長手方向の一端部には各々がパルス
モータからなるヘット移動モータ３と試験体回転モータ
４とが並置され、他端部には台案内レール１ｂにより案
内された芯押し台５が配置されている。上記試験体回転
モータ４には、その出力軸４ａの回転角度を検出する角
度検出器６が設けられている。

上記ヘット移動モータ３は測定台移動ヘノト２のネジ孔
２ａに螺合されたネジ軸６を回転駆動して測定台移動ベ
ット２をベント案内レール１ａに沿って移動させる。測
定台移動ヘット２上には、２ 台案内レール２ａによりヘット案内レール１ａによる測
定台移動ヘット２の移動方向と直交する方向に案内され
た測定台ベース２ｂと、測定台ベース２ｂを駆動して移
動させるパルスモータからなるヘツト移動モータ３ｃと
が載置されている。

上記測定台ムース２ｂＪ：には、測定台ムース２ｂから
直角に起立された支持板２ｂ＋　に形成された案内レー
ル２ｂｚによって上下方向に移動自在に案内された測定
台２ｂａと、該測定台２ｂ３を上下方向に駆動するギャ
ードモータからなる台移動モータ２ｂ、とが載置されて
いる。上記測定台２ｂｚには、試験体のカム面に当接さ
れる測定子２ｂ′５を有し、該測定子の変位を検出する
変位検出器からなる試験体測定器２ｂｓが設けられてい
る。

上記芯押し台５には、台案内レール１ｂに沿って移動さ
れた芯押し台５を任意の位置に固定する固定具５ａと、
ギャードモータからなる試験体着脱モータ５ｂと、該試
験体着脱モータ５ｂに回転方向でのみ連結されモータ５
ｂの回転により進退３ される芯押し軸５ｃと、該芯押し軸５ｃを進出方向に付
勢する芯押しスプリング５ｄとが設けられている。

以上の構成において、測定装置に試験体であるカムシャ
フＩ−Ａを装着する際には、芯押し台５の固定具５ａに
よる芯押し台５の固定を解除して芯押し台５を後退させ
る。この状態でカムシャツ１〜Ａをその一端が試験体回
転モータ４の出力軸４ａに当接されて出力軸４ａと芯押
し輔５ｃとの間に設置し、芯押し台５を前進させてその
芯押し軸５ＣをカムシャフトＡの他端に突き当て、固定
具５ａにより芯押し台５をその位置に固定する。その後
、試験体着脱モータ５ｂを回転して芯押し軸５Ｃを前進
し、芯押し軸５ｃと出力軸４ａ間にカムシャフトＡを装
着する。

続いて、ヘット移動モータ３を回転して測定台移動ベッ
ト２を、ベース移動モータ２ｃを回転して測定台ムース
２ｂをそれぞれ移動して試験体測定器２ｂ５の測定子２
ｂ′、がカムシャフトＡの所定のカムａの位置にくるよ
うにする。そして、４ 台移動モータ２ｂ４を回転して測定台２ｂ３を下降さ−
υ測定子２ｂ′５の先端をカムａのカム面に当接させる
。

このような状態で試験体回転モータ４を回転させること
によりカムシャフトＡが回転され、カム面に当接さてい
る測定子２ｂ′５がカム径に応して上下動し、この上下
動による変位量に応した信号が試験体測定器２ｂ、から
出力されると共に、カムシャフトＡの回転角度に応した
角度信号が角度検出器６から出力される。また、ヘット
移動モタ３を回転して測定台移動ベット２を移動すると
カム面に対する測定子２ｂ′５の当接点、すなわち測定
点がカフシャツ１〜Ａの軸方向に移動され、このことか
らヘント移動モータ３ば測定点を軸方向に移動する手段
として使用される。また、ヘース移動モータ２ｃを回転
して測定台ムース２ｂを移動すると力ｌ、面に夕・ｊす
る測定子２ｂ′５の測定点がカムシャツｌ−Ａの径方向
に移動され、このことからヘース移動モータ２ｃは測定
点を径方向に移動する手段として使用される。

５ なお、上述した実施例では、最小自乗法を用いて仮想の
基準線を決め、該基準線からのデータのバラツキを計算
して比較している。これは、マスターカムの加工がある
関数に従って行われていて、加工物であるカム面のうね
りやびびりの測定評価を生データの比較によって行うと
、評価に加工機の影響が含まれるようになるので、これ
を防止して判定の基準の中に誤差が入ってこないように
−づるためである。

〔効　果〕

以上説明したように本発明によれば、カム面の良否判定
に当たって、所定の状態に固定されたカムのカム面に当
接した測定子をカムの回転軸に直交する方向に所定区間
で直線移動してデータを収集し、同一条件で収集したマ
スターカムのデータと比較してカム面の良否を判定する
ようにしているので、カムを回転しなくてもよく、回転
したときに発生する誤差がなく正確にかつ短時間にカム
面の良否判定を行うことができる。

６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカム面良否判定方法の基本的な手
順を示す手順図、 第２図は本発明の方法で良否判定されるカムの一例を示
す斜視図、 第３図は第２図のカムにより作動されるバルブリフタの
変位、速度及び加速度を示すグラフ、 第４図は第２図のカムの原点位置の決定の仕方及びカム
面の良否判定の仕方を説明するための説明図、 第５図は良否判定のためのデータの採り方を示す説明図
、 第６図乃至第１１図は収集したデータの処理の仕方を説
明するための説明図、 第１２図は本発明の方法を実施するために使用される装
置を示す斜視図、 第１３図はカムシャフトの構造を示す斜視図、第１４図
は第１３図のカムシャツ１の各カムの形状を示す図、 ７ 第１５図は従来のカムプロフィール測定方法を示す図、 第１６図は第１５図の方法により測定したプ１：Ｉフィ
ールを示す図である。 Ｃ・・・力１１、Ｏ・・・回転軸、ｓｙ、２ｂ５・・・
変位検出器、Ｓ、２ｂ′５・・・測定子、ΔＸ・・・所
定範囲。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の状態に固定したカムのカム面に変位検出器の測定
   子を当接し、 該当接した測定子をカムの回転軸に直交する方向に直線
   移動してカム面の予め設定した区間の変位データを収集
   し、 該収集した変位データに基づくデータを、同一条件で収
   集したマスターカムの変位データに基づくマスターデー
   タと比較し、 該比較の結果前記収集した変位データに基づくデータが
   前記マスターデータに対して所定の範囲内にあるか否か
   によりカム面の良否を判定する、ことを特徴とするカム
   面良否判定方法。