(57)【要約】【課題】カム軸の着脱作業を簡素化すること、および、カムの形状測定前の作業を簡素化することが可能なカム形状測定装置を提供する。【解決手段】このカム形状測定装置は、カム軸２を保持するとともに回転させる回転機構５と、カム２ａの外周面に向かってレーザ光を射出する発光部と発光部から射出されカム２ａの外周面で反射されたレーザ光を受光する受光部とを有するレーザ式変位センサ６と、カム軸２に形成されるキー溝を検知するための基準部センサ７とを備えている。カム形状測定装置の制御部は、基準部センサ７の検知結果に基づいてキー溝の位置を特定するとともに、特定されたキー溝の位置を基準にして回転機構５によってカム軸２を回転させながらレーザ式変位センサ６の発光部からカム２ａにレーザ光を照射し、レーザ式変位センサ６の受光部での受光結果に基づいてキー溝の位置を基準にしたカム２ａの外形を特定する。【選択図】図２
2019015704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に形成されたカムの形状を測定するカム形状測定装置において、
前記カム軸を保持するとともに前記カム軸の軸心を中心にして前記カム軸を回転させる回転機構と、前記カムの外周面に向かってレーザ光を射出する発光部と前記発光部から射出され前記カムの外周面で反射されたレーザ光を受光する受光部とを有するレーザ式変位センサと、前記カム軸の周方向の基準となる前記カム軸の基準部を検知するための基準部センサと、前記カム形状測定装置の制御部とを備え、
前記制御部は、前記基準部センサの検知結果に基づいて前記周方向における前記基準部の位置を特定するとともに、特定された前記基準部の位置を基準にして前記回転機構によって前記カム軸を回転させながら前記発光部から前記カムにレーザ光を照射し、前記受光部での受光結果に基づいて前記基準部の位置を基準にした前記カムの外形を特定することを特徴とするカム形状測定装置。
【請求項２】
前記回転機構に保持される前記カム軸の軸方向に直交する所定の方向を第１方向とすると、前記レーザ式変位センサを前記第１方向に移動させる移動機構を備え、
前記制御部は、円板状に形成される円板部を有するとともに前記円板部の軸心を中心にして回転するように前記回転機構に取り付けられた調整用軸の前記第１方向の中心を、前記発光部が射出するレーザ光が前記第１方向においてが横切るように前記移動機構によって前記レーザ式変位センサを移動させながら前記発光部から前記円板部にレーザ光を照射し、前記受光部の出力のピークを特定するとともに、前記受光部の出力が前記ピークとなる位置に前記移動機構によって前記レーザ式変位センサを移動させて停止させることを特徴とする請求項１記載のカム形状測定装置。
【請求項３】
前記基準部は、前記カム軸に形成されるキー溝であり、
前記基準部センサは、前記カム軸の外周面に向かってレーザ光を射出する第２の発光部と前記第２の発光部から射出され前記カム軸の外周面で反射されたレーザ光を受光する第２の受光部とを有する第２のレーザ式変位センサであることを特徴とする請求項１または２記載のカム形状測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２の発光部が射出するレーザ光が前記周方向において前記キー溝を横切るように前記回転機構によって前記カム軸を回転させながら前記第２の発光部から前記カム軸にレーザ光を照射し、前記第２の受光部での受光結果に基づいて前記周方向における前記キー溝の２個のエッジの位置を特定することを特徴とする請求項３記載のカム形状測定装置。
【請求項５】
前記回転機構に保持される前記カム軸の軸方向へ前記レーザ式変位センサが移動可能となるように前記レーザ式変位センサを保持する本体フレームと、前記本体フレームに貼り付けられ前記レーザ式変位センサの前記軸方向の位置の目安となるスケールとを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカム形状測定装置。
【請求項６】
前記回転機構に保持される前記カム軸の軸方向へ前記第２のレーザ式変位センサが移動可能となるように前記第２のレーザ式変位センサを保持する本体フレームと、前記本体フレームに貼り付けられ前記第２のレーザ式変位センサの前記軸方向の位置の目安となる第２のスケールとを備えることを特徴とする請求項３または４記載のカム形状測定装置。
【請求項７】
前記制御部に接続される表示部を備え、
前記カム軸は、前記カムの研削加工が行われる前の鍛造ブランクであり、
前記制御部には、前記カムの研削加工後の外形の形状データである基準形状データが予め記憶され、
前記制御部は、前記受光部での受光結果に基づいて特定された前記カムの外形の形状データである測定形状データを生成するとともに、前記基準形状データ上の、前記カム軸の軸心に対応する位置と前記測定形状データ上の、前記カム軸の軸心に対応する位置とが重なるように、かつ、前記基準形状データ上の、前記基準部に対応する位置と前記測定形状データ上の、前記基準部に対応する位置とが重なるように、前記基準形状データと前記測定形状データとを前記表示部に表示することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のカム形状測定装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記表示部に表示された前記基準形状データと前記測定形状データとに基づいて、前記測定形状データ上の前記カムの研削代の最小値を算出するとともに、前記研削代の最小値が所定値未満である場合には、前記研削代の最小値が前記所定値以上になるように、前記測定形状データ上の前記カム軸の軸心に対応する位置を中心にして前記測定形状データを回動させて、その回動量を算出することを特徴とする請求項７記載のカム形状測定装置。
【請求項９】
前記制御部は、研削加工後の前記カムである研削後カムを有する基準カム軸を前記回転機構によって回転させながら前記発光部から前記研削後カムにレーザ光を照射し、前記受光部での受光結果に基づいて前記基準部の位置を基準にした前記研削後カムの外形を特定して前記基準形状データを生成し、前記基準形状データを記憶することを特徴とする請求項７または８記載のカム形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム軸に形成されたカムの形状を測定するカム形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カム軸（カムシャフト）に形成されたカムの形状を測定するカムプロフィールの測定装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の測定装置は、カム軸の両端部を支持するスピンドルおよびテールと、スピンドルを回転駆動する駆動機構部と、カムの外周面に接触してカムの形状を測定するリニアゲージとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の測定装置では、リニアゲージを退避させないと、スピンドルおよびテールへのカム軸の取り付けや、スピンドルおよびテールからのカム軸の取り外しを行うことができない。また、この測定装置では、スピンドルおよびテールにカム軸を取り付けた後、カムの形状を測定する前に、リニアゲージをカムに接触させる必要がある。そのため、この測定装置では、スピンドルおよびテールに対するカム軸の着脱作業やカムの形状測定前の作業が煩雑になる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、カム軸に形成されたカムの形状を測定するカム形状測定装置において、カム軸の着脱作業を簡素化すること、および、カムの形状測定前の作業を簡素化することが可能なカム形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のカム形状測定装置は、カム軸に形成されたカムの形状を測定するカム形状測定装置において、カム軸を保持するとともにカム軸の軸心を中心にしてカム軸を回転させる回転機構と、カムの外周面に向かってレーザ光を射出する発光部と発光部から射出されカムの外周面で反射されたレーザ光を受光する受光部とを有するレーザ式変位センサと、カム軸の周方向の基準となるカム軸の基準部を検知するための基準部センサと、カム形状測定装置の制御部とを備え、制御部は、基準部センサの検知結果に基づいて周方向における基準部の位置を特定するとともに、特定された基準部の位置を基準にして回転機構によってカム軸を回転させながら発光部からカムにレーザ光を照射し、受光部での受光結果に基づいて基準部の位置を基準にしたカムの外形を特定することを特徴とする。
【０００７】
本発明のカム形状測定装置では、カムの外周面に向かってレーザ光を射出する発光部と発光部から射出されカムの外周面で反射されたレーザ光を受光する受光部とを有するレーザ式変位センサを用いて、カムの形状が非接触で測定されている。そのため、本発明では、レーザ式変位センサを退避させなくても、回転機構に対してカム軸を着脱することが可能になる。したがって、本発明では、カム軸の着脱作業を簡素化することが可能になる。また、本発明では、カムの形状測定前にレーザ式変位センサをカムに接触させる必要がないため、カムの形状測定前の作業を簡素化することが可能になる。
【０００８】
また、本発明のカム形状測定装置は、カム軸の周方向の基準となるカム軸の基準部を検知するための基準部センサを備えており、制御部は、基準部センサの検知結果に基づいて周方向における基準部の位置を特定するとともに、特定された基準部の位置を基準にして回転機構によってカム軸を回転させながら発光部からカムにレーザ光を照射し、受光部での受光結果に基づいて基準部の位置を基準にしたカムの外形を特定している。そのため、本発明では、基準部の位置を基準にしたカムの外形を自動で測定することが可能になる。
【０００９】
本発明において、回転機構に保持されるカム軸の軸方向に直交する所定の方向を第１方向とすると、カム形状測定装置は、レーザ式変位センサを第１方向に移動させる移動機構を備え、制御部は、円板状に形成される円板部を有するとともに円板部の軸心を中心にして回転するように回転機構に取り付けられた調整用軸の第１方向の中心を、発光部が射出するレーザ光が第１方向において横切るように移動機構によってレーザ式変位センサを移動させながら発光部から円板部にレーザ光を照射し、受光部の出力のピークを特定するとともに、受光部の出力がピークとなる位置に移動機構によってレーザ式変位センサを移動させて停止させることが好ましい。このように構成すると、回転機構に取り付けられるカム軸の軸心とレーザ式変位センサとを第１方向において自動で位置合わせすることが可能になる。したがって、カム形状測定装置の調整作業を簡素化することが可能になる。
【００１０】
本発明において、基準部は、カム軸に形成されるキー溝であり、基準部センサは、カム軸の外周面に向かってレーザ光を射出する第２の発光部と第２の発光部から射出されカム軸の外周面で反射されたレーザ光を受光する第２の受光部とを有する第２のレーザ式変位センサであることが好ましい。このように構成すると、第２のレーザ式変位センサを退避させなくても回転機構に対してカム軸を着脱することが可能になる。したがって、カム軸の着脱作業をより簡素化することが可能になる。
【００１１】
本発明において、制御部は、たとえば、第２の発光部が射出するレーザ光が周方向においてキー溝を横切るように回転機構によってカム軸を回転させながら第２の発光部からカム軸にレーザ光を照射し、第２の受光部での受光結果に基づいて周方向におけるキー溝の２個のエッジの位置を特定する。この場合には、周方向におけるキー溝の２個のエッジの位置を用いて、周方向におけるキー溝の中心位置を容易に特定することが可能になる。
【００１２】
本発明において、カム形状測定装置は、回転機構に保持されるカム軸の軸方向へレーザ式変位センサが移動可能となるようにレーザ式変位センサを保持する本体フレームと、本体フレームに貼り付けられレーザ式変位センサの軸方向の位置の目安となるスケールとを備えることが好ましい。このように構成すると、軸方向におけるカムの位置が変わっても、本体フレームに対して軸方向にレーザ式変位センサを移動させて、カムの形状を測定することが可能になる。また、このように構成すると、スケールを用いて、レーザ式変位センサの軸方向におけるおおよその配置位置を特定することが可能になるため、レーザ式変位センサが本体フレームに対して軸方向へ移動可能となっていても、レーザ式変位センサの軸方向への移動作業が容易になる。
【００１３】
本発明において、カム形状測定装置は、回転機構に保持されるカム軸の軸方向へ第２のレーザ式変位センサが移動可能となるように第２のレーザ式変位センサを保持する本体フレームと、本体フレームに貼り付けられ第２のレーザ式変位センサの軸方向の位置の目安となる第２のスケールとを備えることが好ましい。このように構成すると、軸方向におけるキー溝の位置が変わっても、本体フレームに対して軸方向に第２のレーザ式変位センサを移動させて、キー溝の位置を検知することが可能になる。また、このように構成すると、第２のスケールを用いて、第２のレーザ式変位センサの軸方向におけるおおよその配置位置を特定することが可能になるため、第２のレーザ式変位センサが本体フレームに対して軸方向へ移動可能となっていても、第２のレーザ式変位センサの軸方向への移動作業が容易になる。
【００１４】
本発明において、カム形状測定装置は、制御部に接続される表示部を備え、カム軸は、カムの研削加工が行われる前の鍛造ブランクであり、制御部には、カムの研削加工後の外形の形状データである基準形状データが予め記憶され、制御部は、受光部での受光結果に基づいて特定されたカムの外形の形状データである測定形状データを生成するとともに、基準形状データ上の、カム軸の軸心に対応する位置と測定形状データ上の、カム軸の軸心に対応する位置とが重なるように、かつ、基準形状データ上の、基準部に対応する位置と測定形状データ上の、基準部に対応する位置とが重なるように、基準形状データと測定形状データとを表示部に表示することが好ましい。
【００１５】
このように構成すると、カムの周方向の全域に亘って、カムの研削代を視覚的に確認することが可能になる。したがって、カムの研削代を容易に把握することが可能になる。また、このように構成すると、制御部に記憶されるデータが数値データではなく形状データであるため、制御部に記憶されるデータの容量を低減することが可能になる。さらに、このように構成すると、基準形状データが予め制御部に記憶されているため、カム形状の測定時間を短縮することが可能になる。
【００１６】
本発明において、制御部は、表示部に表示された基準形状データと測定形状データとに基づいて、測定形状データ上のカムの研削代の最小値を算出するとともに、研削代の最小値が所定値未満である場合には、研削代の最小値が所定値以上になるように、測定形状データ上のカム軸の軸心に対応する位置を中心にして測定形状データを回動させて、その回動量を算出することが好ましい。このように構成すると、たとえば、基準部がキー溝である場合、カムの周方向の全域に亘ってカムの研削代が所定値以上となるキー溝の位置と、カム軸に実際に加工されているキー溝の位置とのずれ量を回動量として算出することが可能になる。すなわち、カムの周方向の全域に亘ってカムの研削代が所定値以上になるようなキー溝の加工位置の補正値を算出することが可能になる。したがって、たとえば、補正値が算出された後、キー溝が加工されていないカム軸に対して、補正値に基づいたキー溝の加工を行うことで、カムの周方向の全域に亘ってカムの研削代が所定値以上になる位置にキー溝を加工することが可能になる。
【００１７】
本発明において、制御部は、たとえば、研削加工後のカムである研削後カムを有する基準カム軸を回転機構によって回転させながら発光部から研削後カムにレーザ光を照射し、受光部での受光結果に基づいて基準部の位置を基準にした研削後カムの外形を特定して基準形状データを生成し、基準形状データを記憶する。この場合、カム形状測定装置でカムの形状が測定されるカム軸の種類が複数あれば、制御部は、複数種類のカム軸のそれぞれに応じた基準形状データを生成して、生成した複数の基準形状データを予め記憶しておく。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明では、カム軸に形成されたカムの形状を測定するカム形状測定装置において、カム軸の着脱作業を簡素化すること、および、カムの形状測定前の作業を簡素化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態にかかるカム形状測定装置の正面図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ方向からカム形状測定装置の主要部を示す平面図である。
【図３】図１のＦ−Ｆ方向からカム形状測定装置の主要部を示す右側面図である。
【図４】図１に示すカム軸の図である。
【図５】図１に示すカム形状測定装置の一部の構成のブロック図である。
【図６】図１に示すレーザ式変位センサの第１方向の自動位置決め方法の原理を説明するための図である。
【図７】図１に示す第２のレーザ式変位センサによるキー溝の検知方法を説明するための図である。
【図８】図１に示す表示部に表示される内容を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（カム形状測定の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるカム形状測定装置１の正面図である。図２は、図１のＥ−Ｅ方向からカム形状測定装置１の主要部を示す平面図である。図３は、図１のＦ−Ｆ方向からカム形状測定装置１の主要部を示す右側面図である。図４は、図１に示すカム軸２の図である。図５は、図１に示すカム形状測定装置１の一部の構成のブロック図である。
【００２２】
本形態のカム形状測定装置１（以下、「測定装置１」とする。）は、カム軸（カムシャフト）２に形成されたカム２ａを測定するための装置である。カム軸２には、たとえば、図４に示すように、４個のカム２ａが形成されている。測定装置１では、４個のカム２ａのうちの１個のカム２ａの形状が測定される。また、カム軸２の軸部には、カム軸２の周方向の基準となるキー溝２ｂが形成されている。本形態のキー溝２ｂは、カム軸２の周方向の基準となるカム軸２の基準部である。また、本形態のカム軸２は、カム２ａの研削加工が行われる前の鍛造ブランクであり、カム２ａには、後工程で研削加工が施される。キー溝２ｂは、測定装置１でカム２ａの形状が測定される前に、キー溝加工装置で形成されている。
【００２３】
測定装置１は、カム軸２を保持するとともにカム軸２の軸心を中心にしてカム軸２を回転させる回転機構５と、カム２ａの形状を測定するためのレーザ式変位センサ６と、キー溝２ｂを検知するためのレーザ式変位センサ７と、回転機構５にカム軸２が取り付けられていることを検知するためのカム軸センサ８とを備えている。本形態のレーザ式変位センサ７は、カム軸２の基準部であるキー溝２ｂを検知するための基準部センサであるとともに、第２のレーザ式変位センサである。なお、図３では、回転機構５の図示を省略している。
【００２４】
カム軸２は、カム軸２の軸方向が水平方向と平行になるように回転機構５に保持されている。また、カム軸２は、カム軸２の軸方向と測定装置１の左右方向（図１等のＹ方向）とが一致するように回転機構５に保持されている。すなわち、左右方向（Ｙ方向）は、回転機構５に保持されるカム軸２の軸方向であり、カム軸２は、左右方向を回転の軸方向として回転する。本形態の上下方向（鉛直方向、図１等のＺ方向）は、カム軸２の軸方向に直交する第１方向である。以下の説明では、図１の右方向を「右方向」とし、図１の左方向を「左方向」とする。なお、測定装置１の前後方向（Ｘ方向）のうちの図２等のＸ１方向側は、測定装置１の前側であり、その反対側である図２等のＸ２方向側は、測定装置１の後ろ（奥）側である。
【００２５】
また、測定装置１は、測定装置１の各種の操作を行うためのタッチパネル９と、各種の表示が行われる表示部１０と、測定装置１を制御する測定装置１の制御部１１と、回転機構５が取り付けられる取付フレーム１５と、測定装置１の本体フレーム１６とを備えている。タッチパネル９および表示部１０は、測定装置１の上端部に配置されている。本形態の表示部１０は、液晶ディスプレイである。タッチパネル９および表示部１０は、制御部１１に接続されている。本体フレーム１６の上面は、上下方向に直交する平面となっている。取付フレーム１５は、本体フレーム１６の上面に固定されている。取付フレーム１５の上面は、上下方向に直交する平面となっている。回転機構５は、取付フレーム１５の上面に取り付けられている。
【００２６】
回転機構５は、カム軸２の左端を保持する主軸台１７と、カム軸２の右端を保持する心押し台１８とを備えている。主軸台１７は、取付フレーム１５に固定されている。主軸台１７には、カム軸２を回転させる駆動源としてのモータ１９が連結されている。本形態のモータ１９は、ステッピングモータである。心押し台１８は、左右方向への移動が可能となるように取付フレーム１５に取り付けられている。作業者は、心押し台１８を、カム軸２の長さに応じて手動で左右方向に移動させてから、取付フレーム１５に固定する。取付フレーム１５の上面には、心押し台１８の左右方向の位置の目安となるスケール２０が貼り付けられている。スケール２０は、直線状に形成された金属製のスケールプレートである。
【００２７】
（レーザ式変位センサ、カム軸センサおよびその周辺部分の構成）
図６は、図１に示すレーザ式変位センサ６の上下方向の自動位置決め方法の原理を説明するための図である。図７は、図１に示すレーザ式変位センサ７によるキー溝２ｂの検知方法を説明するための図である。
【００２８】
レーザ式変位センサ６は、反射型のレーザ式変位センサであり、カム２ａの外周面に向かってレーザ光を射出する発光部６ａと、発光部６ａから射出されカム２ａの外周面で反射されたレーザ光を受光する受光部６ｂとを備えている（図４参照）。レーザ式変位センサ６では、カム２ａの外周面の、発光部６ａが射出した光が照射される位置と、レーザ式変位センサ６との距離が変動すると、受光部６ｂの出力が変動する。制御部１１は、回転機構５によってカム軸２を回転させながら発光部６ａからカム２にレーザ光を照射するとともに、受光部６ｂでの受光結果に基づいて、カム２ａの外形を特定する。
【００２９】
レーザ式変位センサ６は、回転機構５に保持されるカム軸２よりも後ろ側に配置されており、発光部６ａは、後ろ側からカム２ａにレーザ光を照射する。また、レーザ式変位センサ６は、取付フレーム１５よりも後ろ側に配置されている。レーザ式変位センサ６は、ＹＺθテーブル２３に保持されており、上下方向を回動の軸方向とするレーザ式変位センサ６の回動と、左右方向および上下方向へのレーザ式変位センサ６の移動が可能となっている。ＹＺθテーブル２３の上下方向の送りネジ２４（図３参照）には、送りネジ２４を回転させるモータ２５が連結されている。モータ２５は、たとえば、ステッピングモータである。本形態では、送りネジ２４およびモータ２５等によって、レーザ式変位センサ６を上下方向に移動させる移動機構２６が構成されている。
【００３０】
本形態では、カム２ａの形状の測定が行われる前に、レーザ式変位センサ６は、上下方向において自動で位置決めされる。具体的には、まず、円板状に形成される円板部５２ａを有する調整用軸５２（図６（Ａ）参照）を回転機構５に取り付ける。円板部５２ａの軸心は、調整用軸５２の軸心と一致しており、調整用軸５２は、円板部５２ａの軸心を中心にして回転するように回転機構５に取り付けられる。その後、制御部１１は、レーザ式変位センサ６の発光部６ａが射出するレーザ光が調整用軸５２の上下方向の中心を上下方向において横切るように移動機構２６によってレーザ式変位センサ６を移動させながら（図６（Ａ）参照）発光部６ａから円板部５２ａにレーザ光を照射する。
【００３１】
レーザ式変位センサ６をこのように移動させながら円板部５２ａにレーザ光を照射すると、レーザ式変位センサ６の受光部６ｂの出力は、図６（Ｂ）に示すように変動する。具体的には、調整用軸５２の上下方向の中心（すなわち、調整用軸５２の軸心）と同じ高さに発光部６ａの光軸が配置されたときに受光部６ｂの出力がピークになるように、受光部６ｂの出力は変動する。制御部１１は、受光部６ｂの出力のピークを特定する。また、制御部１１は、受光部６ｂの出力がピークとなる位置（高さ）に移動機構２６によってレーザ変位センサ６を移動させて停止させる。
【００３２】
レーザ変位センサ６が停止すると、発光部６ａの光軸の高さと調整用軸５２の軸心の高さとが一致する位置にレーザ変位センサ６が配置される。すなわち、カム２ａの形状の測定が行われる際に回転機構５に取り付けられるカム軸２の軸心の高さと発光部６ａの光軸の高さとが一致する位置にレーザ変位センサ６が配置される。なお、ＹＺθテーブル２３を用いたレーザ式変位センサ６の回動と左右方向へのレーザ式変位センサ６の移動とは、手動で行われる。
【００３３】
ＹＺθテーブル２３は、移動フレーム２７に固定されている。移動フレーム２７は、左右方向への移動が可能となるように本体フレーム１６に取り付けられている。ＹＺθテーブル２３および移動フレーム２７は、取付フレーム１５よりも後ろ側に配置されている。本体フレーム１６の上面には、移動フレーム２７を左右方向に案内するガイドレール２８が固定され、移動フレーム２７の下面には、ガイドレール２８に係合するガイドブロック２９が固定されている。また、移動フレーム２７には、移動フレーム２７を固定するための固定機構が設けられている。本形態では、手動で移動フレーム２７を左右方向へ移動させる。
【００３４】
このように、本体フレーム１６は、レーザ式変位センサ６が左右方向へ移動可能となるように、ＹＺθテーブル２３および移動フレーム２７を介してレーザ式変位センサ６を保持している。本体フレーム１６の上面には、移動フレーム２７の左右方向の位置の目安となるスケール３０が貼り付けられている。すなわち、本体フレーム１６の上面には、レーザ式変位センサ６の左右方向の位置の目安となるスケール３０が貼り付けられている。スケール３０は、直線状に形成された金属製のスケールプレートであり、ガイドレール２８に沿って配置されている。
【００３５】
レーザ式変位センサ７は、レーザ式変位センサ６と同様に、反射型のレーザ式変位センサであり、カム軸２の外周面に向かって（具体的には、カム軸２の軸部の外周面に向かって）レーザ光を射出する発光部７ａと、発光部７ａから射出されカム軸２で反射されたレーザ光を受光する受光部７ｂとを備えている（図７参照）。レーザ式変位センサ７では、カム軸２の、発光部７ａが射出した光が照射される位置と、レーザ式変位センサ７との距離が変動すると、受光部７ｂの出力が変動する。
【００３６】
制御部１１は、発光部７ａが射出するレーザ光がカム軸２の周方向においてキー溝２ｂを横切るように回転機構５によってカム軸２を回転させながら発光部７ａからカム軸２にレーザ光を照射するとともに、受光部７ｂでの受光結果に基づいてカム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの２個のエッジの位置を特定する（図７参照）。また、制御部１１は、カム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの２個のエッジの位置を用いて、カム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの中心位置を特定する。
【００３７】
レーザ式変位センサ７は、回転機構５に保持されるカム軸２よりも前側に配置されており、発光部７ａは、前側からカム軸２にレーザ光を照射する。また、レーザ式変位センサ７は、取付フレーム１５よりも前側に配置されている。レーザ式変位センサ７は、ＸＹＺθテーブル３３に保持されており、上下方向を回動の軸方向とするレーザ式変位センサ７の回動と、前後方向、左右方向および上下方向へのレーザ式変位センサ７の移動が可能となっている。ＸＹＺθテーブル３３を用いたレーザ式変位センサ７の回動と、前後方向、左右方向および上下方向へのレーザ式変位センサ６の移動とは、手動で行われる。また、レーザ式変位センサ７の位置決めは、調整用のゲージを用いて手動で行わる。
【００３８】
ＸＹＺθテーブル３３は、移動フレーム３４に固定されている。移動フレーム３４は、左右方向への移動が可能となるように本体フレーム１６に取り付けられている。ＸＹＺθテーブル３３および移動フレーム３４は、取付フレーム１５よりも前側に配置されている。本体フレーム１６の上面には、移動フレーム３４を左右方向に案内するガイドレール３５が固定され、移動フレーム３４の下面には、ガイドレール３５に係合するガイドブロック３６が固定されている。また、移動フレーム３４には、移動フレーム３４を固定するための固定機構が設けられている。本形態では、手動で移動フレーム３４を左右方向へ移動させる。
【００３９】
このように、本体フレーム１６は、レーザ式変位センサ７が左右方向へ移動可能となるように、ＸＹＺθテーブル３３および移動フレーム３４を介してレーザ式変位センサ７を保持している。本体フレーム１６の上面には、移動フレーム３４の左右方向の位置の目安となるスケール３７が貼り付けられている。すなわち、本体フレーム１６の上面には、レーザ式変位センサ７の左右方向の位置の目安となるスケール３７が貼り付けられている。スケール３７は、直線状に形成された金属製のスケールプレートであり、ガイドレール３５に沿って配置されている。
【００４０】
カム軸センサ８は、発光部と受光部とを有する反射型の光学式センサである。カム軸センサ８は、回転機構５に保持されるカム軸２よりも前側に配置されている。また、カム軸センサ８は、発光部の発光面と受光部の受光面とが後ろ側を向くように配置されている。カム軸２の後ろ側には、前後方向においてカム軸センサ８と対向するように反射ミラー４０が配置されている。
【００４１】
（カム形状測定装置の制御方法）
図８は、図１に示す表示部１０に表示される内容を説明するための図である。
【００４２】
測定装置１では、カム２ａの形状を測定するために、回転機構５にカム軸２が取り付けられると、制御部１１は、カム軸センサ８によって、カム軸２が回転機構５に取り付けられているのか否かを検知する。カム軸２が回転機構５に取り付けられていることが検知されると、制御部１１は、上述のように、回転機構５によってカム軸２を回転させながらレーザ式変位センサ７の発光部７ａからカム軸２にレーザ光を照射するとともに、レーザ式変位センサ７の受光部７ｂでの受光結果に基づいてカム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの２個のエッジの位置を特定して、カム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの中心位置を特定する。すなわち、制御部１１は、レーザ式変位センサ７の検知結果に基づいてカム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの位置を特定する。
【００４３】
その後、制御部１１は、特定されたキー溝２ｂの位置を基準にして回転機構５によってカム軸２を回転させながらレーザ式変位センサ６の発光部６ａからカム２にレーザ光を照射するとともに、レーザ式変位センサ６の受光部６ｂの受光結果に基づいて、キー溝２ｂの位置を基準にした（すなわち、キー溝２ｂを位相基準にした）カム２ａの外形を特定する。すなわち、制御部１１は、カム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの中心位置を原点とした、カム軸２の周方向の３６０°の全域に亘るカム２ａの外径を算出して、カム２ａの外形を特定する。また、制御部１１は、受光部６ｂでの受光結果に基づいて特定されたカム２ａの外形の形状データ（グラフィックデータ）である測定形状データＳＤ２（図８参照）を生成する。
【００４４】
ここで、上述のように、本形態のカム軸２は、カム２ａの研削加工が行われる前の鍛造ブランクである。測定装置１では、カム２ａの形状が測定される前に、研削加工後のカムである研削後カムを有する基準カム軸が回転機構５に取り付けられる。制御部１１は、回転機構５によって基準カム軸を回転させながら基準カム軸の周方向におけるキー溝２ｂの位置をレーザ式変位センサ７の検知結果に基づいて特定する。また、制御部１１は、特定されたキー溝２ｂの位置を基準にして回転機構５によって基準カム軸を回転させながら発光部６ａから研削後カムにレーザ光を照射し、受光部６ｂでの受光結果に基づいて、キー溝２ｂの位置を基準にした研削後カムの外形を特定する。また、制御部１１は、受光部６ｂでの受光結果に基づいて特定された研削後カムの外形の形状データである基準形状データＳＤ１（図８参照）を生成して記憶する。
【００４５】
すなわち、制御部１１には、カム２ａの研削加工後の外形の形状データである基準形状データＳＤ１が予め記憶されている。本形態では、測定装置１で複数種類のカム軸２のカム２ａの形状が測定されるため、複数種類の基準カム軸を用いて、複数種類の基準カム軸のそれぞれの研削後カムの外形が特定される。また、制御部１１は、複数種類のカム軸２のそれぞれに応じた基準形状データＳＤ１を生成し、生成した複数の基準形状データＳＤ１を予め記憶する。
【００４６】
制御部１１は、測定形状データＳＤ２を生成すると、図８（Ａ）に示すように、基準形状データＳＤ１上の、カム軸（基準カム軸）の軸心に対応する位置と測定形状データＳＤ２上の、カム軸２の軸心に対応する位置とが重なるように、かつ、基準形状データＳＤ１上の、キー溝２ｂに対応する位置と測定形状データＳＤ２上の、キー溝２ｂに対応する位置とが重なるように（すなわち、基準形状データＳＤ１上の研削後カムの外形の、周方向の原点位置と、測定形状データＳＤ２上のカム２ａの外形の、周方向の原点位置とが一致するように）、基準形状データＳＤ１と測定形状データＳＤ２とを表示部１０に表示する。
【００４７】
その後、制御部１１は、表示部１０に表示された基準形状データＳＤ１と測定形状データＳＤ２とに基づいて、測定形状データＳＤ２上のカム２ａの研削代の最小値を算出する。図８（Ａ）に示す例では、矢印Ｖで示す部分のカム２ａの研削代が最小値になるため、制御部１１は、この部分の研削代を算出する。また、制御部１１は、算出したカム２ａの研削代が所定値未満である場合には、カム２ａの研削代の最小値が所定値以上になるように、測定形状データＳＤ２上の、カム軸２の軸心に対応する位置を中心にして測定形状データＳＤ２を回動させる（図８（Ｂ）参照）。たとえば、制御部１１は、測定形状データＳＤ２を１．６°ピッチで時計回りの方向へ回動させる。
【００４８】
また、制御部１１は、その回動量を算出する。算出された回動量は、カム２ａの周方向の全域に亘ってカム２ａの研削代が所定値以上となるキー溝２ｂの位置と、カム軸２に実際に加工されているキー溝２ｂの位置とのずれ量である。算出された回動量は、カム軸２に対するキー溝２ｂの加工位置の補正値として、キー溝２ｂを加工するキー溝加工装置にフィードバックされる。キー溝加工装置では、カム軸２に対してこの補正値に基づいたキー溝２ｂの加工が行われる。そのため、補正値がフィードバックされた以後にキー溝加工装置でキー溝２ｂが加工されたカム軸２では、カム２ａの周方向の全域に亘ってカム２ａの研削代が所定値以上になる位置にキー溝２ｂが加工される。
【００４９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、取付フレーム１５よりも後ろ側に配置されるレーザ式変位センサ６を用いてカム２ａの形状が測定されている。そのため、本形態では、レーザ式変位センサ６を退避させなくても、回転機構５に対してカム軸２を着脱することが可能になる。したがって、本形態では、カム軸２の着脱作業を簡素化することが可能になる。また、本形態では、取付フレーム１５よりも前側に配置されるレーザ式変位センサ７を用いてキー溝２ｂが検知されているため、レーザ式変位センサ７を退避させなくても、回転機構５に対してカム軸２を着脱することが可能になる。したがって、本形態では、カム軸２の着脱作業をより簡素化することが可能になる。また、本形態では、カム２ａの形状測定前にレーザ式変位センサ６をカム２ａに接触させる必要がないため、カム２ａの形状測定前の作業を簡素化することが可能になる。
【００５０】
本形態では、制御部１１は、レーザ式変位センサ７の検知結果に基づいてカム軸２の周方向におけるキー溝２ｂの位置を特定するとともに、特定されたキー溝２ｂの位置を基準にして回転機構５によってカム軸２を回転させながらレーザ式変位センサ６の発光部６ａからカム２にレーザ光を照射し、レーザ式変位センサ６の受光部６ｂの受光結果に基づいて、キー溝２ｂの位置を基準にしたカム２ａの外形を特定している。そのため、本形態では、キー溝２ｂの位置を基準にしたカム２ａの外形を自動で測定することが可能になる。
【００５１】
本形態では、制御部１１は、回転機構５に取り付けられた調整用軸５２の上下方向の中心を上下方向において発光部６ａが横切るように移動機構２６によってレーザ式変位センサ６を移動させながら発光部６ａから円板部５２ａにレーザ光を照射し、受光部６ｂの出力のピークを特定するとともに、受光部６ｂの出力がピークとなる高さに移動機構２６によってレーザ変位センサ６を移動させて停止させている。すなわち、本形態では、カム軸２の軸心の高さと発光部６ａの光軸の高さとが一致する位置にレーザ変位センサ６を自動で移動させている。そのため、本形態では、測定装置１でカム２ａを測定する前の、測定装置１の調整作業を簡素化することが可能になる。
【００５２】
本形態では、レーザ式変位センサ６は、本体フレーム１６に対して左右方向へ移動可能となっている。そのため、本形態では、左右方向におけるカム２ａの位置が変わっても、本体フレーム１６に対して左右方向にレーザ式変位センサ６を移動させて、カム２ａの形状を測定することが可能になる。また、本形態では、レーザ式変位センサ７は、本体フレーム１６に対して左右方向へ移動可能となっているため、左右方向におけるキー溝２ｂの位置が変わっても、本体フレーム１６に対して左右方向にレーザ式変位センサ７を移動させて、キー溝２ｂの位置を検知することが可能になる。
【００５３】
また、本形態では、本体フレーム１６の上面に、レーザ式変位センサ６の左右方向の位置の目安となるスケール３０と、レーザ式変位センサ７の左右方向の位置の目安となるスケール３７とが貼り付けられているため、スケール３０を用いて、レーザ式変位センサ６の左右方向におけるおおよその配置位置を特定することが可能になり、スケール３７を用いて、レーザ式変位センサ７の左右方向におけるおおよその配置位置を特定することが可能になる。したがって、本形態では、レーザ式変位センサ６、７が本体フレーム１６に対して左右方向へ移動可能となっていても、レーザ式変位センサ６、７の左右方向への移動作業が容易になる。
【００５４】
本形態では、制御部１１に、カム２ａの研削加工後の外形の形状データである基準形状データＳＤ１が記憶されている。そのため、本形態では、制御部１１に記憶されるデータが数値データである場合と比較して、制御部１１に記憶されるデータの容量を低減することが可能になる。また、本形態では、基準形状データＳＤ１が予め制御部１１に記憶されているため、カム２ａの形状の測定時間を短縮することが可能になる。
【００５５】
本形態では、制御部１１は、基準形状データＳＤ１上の、基準カム軸の軸心に対応する位置と測定形状データＳＤ２上の、カム軸２の軸心に対応する位置とが重なるように、かつ、基準形状データＳＤ１上の、キー溝２ｂに対応する位置と測定形状データＳＤ２上の、キー溝２ｂに対応する位置とが重なるように、基準形状データＳＤ１と測定形状データＳＤ２とを表示部１０に表示している。そのため、本形態では、カム２ａの周方向の全域に亘って、カム２ａの研削代を視覚的に確認することが可能になる。したがって、本形態では、カム２ａの研削代を容易に把握することが可能になる。
【００５６】
本形態では、制御部１１は、表示部１０に表示された基準形状データＳＤ１と測定形状データＳＤ２とに基づいて、測定形状データＳＤ２上のカム２ａの研削代の最小値を算出するとともに、算出したカム２ａの研削代が所定値未満である場合には、カム２ａの研削代の最小値が所定値以上になるように、測定形状データＳＤ２上の、カム軸２の軸心に対応する位置を中心にして測定形状データＳＤ２を回動させて、その回動量を算出している。そのため、本形態では、カム２ａの周方向の全域に亘ってカム２ａの研削代が所定値以上となるキー溝２ｂの位置と、カム軸２に実際に加工されているキー溝２ｂの位置とのずれ量を回動量として算出することが可能になる。したがって、本形態では、上述のように、算出された回動量を、カム軸２に対するキー溝２ｂの加工位置の補正値としてキー溝加工装置にフィードバックすることで、カム２ａの周方向の全域に亘ってカム２ａの研削代が所定値以上になる位置にキー溝加工装置によってキー溝２ｂを加工することが可能になる。その結果、本形態では、カム２ａの研削代がわずかになってしまったり、カム２ａの研削代がなくなってしまうのを防止することが可能になる。
【００５７】
（他の実施の形態）
上述した形態では、カム軸２の周方向の基準となるカム軸２の基準部はキー溝２ｂであるが、カム軸２の基準部は、たとえば、カム軸２の軸部の外周面に形成される凹部または凸部であっても良いし、カム軸２の軸部の外周面に形成される平面状のＤカット面であっても良い。また、カム軸２の基準部は、たとえば、キー溝２ｂに嵌め込まれる平板状の部材であっても良いし、カム軸２の軸部の外周面に固定または貼り付けられる所定の目印（アタッチメント）であっても良い。また、上述した形態では、カム軸２の基準部であるキー溝２ｂを検知するための基準部センサは、レーザ式変位センサ７であるが、基準部センサは、カム軸２の基準部の態様に応じて、たとえば、接触式変位センサ等であっても良い。
【００５８】
上述した形態において、カム軸２の軸心の高さと発光部６ａの光軸の高さとが一致する位置にレーザ変位センサ６を手動で移動させても良い。この場合には、たとえば、調整用のゲージを用いて、カム軸２の軸心の高さと発光部６ａの光軸の高さとが一致する位置にレーザ変位センサ６を移動させる。また、この場合には、モータ２５が不要になる。また、上述した形態において、制御部１１は、測定形状データＳＤ２上のカム２ａの研削代の最小値を算出しなくても良いし、カム２ａの研削代の最小値が所定値以上になるように測定形状データＳＤ２を回動させなくても良い。また、上述した形態において、表示部１０に測定形状データＳＤ２が表示されなくても良い。この場合には、基準形状データＳＤ１も表示部１０に表示されない。
【００５９】
上述した形態において、レーザ式変位センサ６、７は、左右方向に移動可能となっていなくても良い。また、上述した形態において、測定装置１は、スケール２０、３０、３７を備えていなくても良い。また、上述した形態では、上下方向が第１方向となっているが、左右方向に直交する任意の方向が第１方向となっていても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１  測定装置（カム形状測定装置）
２  カム軸
２ａ  カム
２ｂ  キー溝（基準部）
５  回転機構
６  レーザ式変位センサ
６ａ  発光部
６ｂ  受光部
７  レーザ式変位センサ（第２のレーザ式変位センサ、基準部センサ）
７ａ  発光部（第２の発光部）
７ｂ  受光部（第２の受光部）
１０  表示部
１１  制御部
１６  本体フレーム
２６  移動機構
３０  スケール
３７  スケール（第２のスケール）
５２  調整用軸
５２ａ  円板部
ＳＤ１  基準形状データ
ＳＤ２  測定形状データ
Ｙ  カム軸の軸方向
Ｚ  第１方向
【図１】
2019015704.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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