(57)【要約】【課題】３次元カム単品でカムプロフィールの測定を行う場合に、３次元カムがカムシャフトに挿入され、実際にカムとして動作する時のカムプロフィールの良否判定を行うことのできる３次元カムのカムプロフィール判定装置を提供する。【解決手段】カムピース１２をカムシャフトに挿入する時に押圧する押圧端面１２ｃのうねり状態を、うねり検出器３２がカムピース１２をアーバー１４に支持した状態で検出する。また、プロフィール測定器２４がカムピース１２のカムプロフィールを測定する。うねり傾き反映部４０は、検出されたうねり状態に基づき、カムシャフト挿入時のカムピース１２の傾きを予測し、設計値から得られる３次元モデルのカムプロフィールに反映させる。判定部４６は傾きが反映されたカムプロフィールと他方のカムプロフィールとの一致性に基づいて、カムシャフト挿入時のカムプロフィールが設計値の許容範囲を満たしているか否かを判定する。【選択図】        図１
2004271411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムフォロアが当接するカム面を有し当該カム面のカムプロフィールがカムの端面を基準にカムの回転軸方向に対して連続的に変化する３次元カムを、カムシャフトに挿入した時のカムプロフィールが所定のカムプロフィールを有するか否かを判定するカムプロフィール判定装置であって、
判定対象の３次元カムをカムシャフトに挿入する時に押圧する押圧端面のうねり状態を、判定時に３次元カムを単体で回転自在に支持する支持軸に支持した状態で検出するうねり検出部と、
前記支持軸により回転自在に支持された３次元カムのカムプロフィールを認識するカムプロフィール認識部と、
前記うねり状態に基づき、カムシャフト挿入時の３次元カムの傾きを予測し、この予測された傾きをカムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させるうねり傾き反映部と、
うねりによる傾きが反映されたカムプロフィールと他方のカムプロフィールとの一致性に基づいて、カムシャフト挿入時の３次元カムのカムプロフィールの良否判定を行う判定部と、
を含むことを特徴とする３次元カムのカムプロフィール判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の判定装置において、
前記うねり傾き反映部は、３次元カムが回転する時の所定角度毎のうねり状態に基づく傾きを予測し、その傾きを、カムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させることを特徴とする３次元カムのカムプロフィール判定装置。
【請求項３】
請求項２記載の判定装置において、
前記うねり傾き反映部は、３次元カムをカムシャフトに挿入する時の組み付け位相誤差範囲に対応した角度におけるうねり状態に基づく傾きを予測し、その傾きを、カムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させることを特徴とする３次元カムのカムプロフィール判定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の判定装置において、
さらに、判定対象の３次元カムの設計値に基づく３次元モデルを取得するモデル取得部を含み、
前記うねり傾き反映部は、予測された傾きを前記３次元モデルに反映させることを特徴とするカムプロフィール判定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の判定装置において、
前記うねり傾き反映部は、予測された傾きに基づき、３次元カムの支持姿勢を修正することを特徴とするカムプロフィール判定装置。
【請求項６】
カムフォロアが当接するカム面を有し当該カム面のカムプロフィールがカムの端面を基準にカムの回転軸方向に対して連続的に変化する３次元カムを、カムシャフトに挿入した時のカムプロフィールが所定のカムプロフィールを有するか否かを判定するカムプロフィール判定方法であって、
判定対象の３次元カムをカムシャフトに挿入する時に押圧する押圧端面のうねり状態を、判定時に３次元カムを単体で回転自在に支持する支持軸に支持した状態で検出するうねり検出ステップと、
前記うねり状態に基づき、カムシャフト挿入時の３次元カムの傾きを予測し、この予測された傾きをカムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させるうねり傾き反映ステップと、
うねりによる傾きが反映されたカムプロフィールと他方のカムプロフィールとの一致性に基づいて、カムシャフト挿入時の３次元カムのカムプロフィールの良否判定を行う判定ステップと、
を含むことを特徴とする３次元カムのカムプロフィール判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元カムプロフィール判定装置及び３次元カムプロフィール判定方法、特に、３次元カム単体でカムプロフィールの測定を行う場合に、３次元カムがカムシャフトに挿入され、実際にカムとして動作する時のカムプロフィールの良否判定を行うことのできる３次元カムのカムプロフィール判定装置及び判定方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から機械装置の駆動伝達部品の一つとしてカムが使用されている。カムは、円板型や円筒型等が一般的であり、断面を楕円形状やなす型形状にしたり、回転軸を偏心させる等により、回転軸中心からカムフォロアが当接するカム面までの距離を変化させて、所定のタイミングで、所定量カムフォロアを駆動することができるものである。
【０００３】
また、カム面が回転軸方向に対して連続的に変化する３次元形状を呈する、いわゆる３次元カムがある（例えば、特許文献１参照）。このカムは、カム面がカムシャフトの軸方向に対して傾いており、カム面上の所定位置がカムフォロアに当接するように可変制御することにより、実質的にカムプロフィールの異なるカムを用いた場合と同等の効果を得ることが可能になる。つまり、前述した円板カムや円筒カム（２次元カム）等は、回転軸中心からカム面までの距離が、回転軸に沿う方向において均一であるため個体毎に単一のプロフィールしか有していないが、３次元カムは、単体で、回転軸に沿う方向に複数のプロフィールを有することが可能になる。この３次元カムは、例えば、内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉特性を制御するカムとして用いることができる。
【０００４】
２次元カムおよび３次元カムのいずれの場合においても、カム面のカムプロフィールがカム駆動機構の精度に大きく影響を及ぼすので、設計時及び製造時、またその後の使用時において、設計通りのカムプロフィールになっているか否かを確認するためのカムプロフィールの測定は大変重要である。このカムプロフィールを測定するプロフィール測定器（カムテスター）は、例えば、カムの回転軸に垂直な方向に進退自在な測定子を有し、当該測定子をカム面に押し当て、カムを回転軸を中心に回転させることによって、カムプロフィールに応じた進退値を取得して、カムプロフィールの測定を行うことができる。
【０００５】
ところで、通常、円板カムや円筒カム等の２次元カムはカム本体であるカムピースと回転軸であるカムシャフトとを一体で形成するので、形成時のカムシャフトの芯出しさえ十分にできていれば、カムプロフィール形成の基準となるカムピースの端面はカムシャフトの中心軸に対して直角にすることが容易である。つまり、プロフィール測定器の測定子の進退方向と端面とを平行にすることが容易であり、前記端面と平行な断面におけるカムプロフィールの測定を行うことができる。通常、カムは設計値として、端面と平行な断面におけるカムプロフィールが既知となっているので、測定値と設計値との比較を行うことにより検査対象のカムのカムプロフィールと設計値のカムプロフィールの比較が容易であると共に、正確に行うことができるので、良好な比較判定を行うことができる。また、その判定結果が、カムシャフトと一体の状態で測定されるので、現実にカムを使用する時のカムプロフィールも保証することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２１０４２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、３次元カムの場合、カム面を回転軸方向に対して連続的に変化させながら加工する必要があるため、カムシャフトと一体に形成することが困難であり、カムピース単体で加工しなければならない。そして、カムピースの加工完了後、当該カムピースに形成された穴にカムシャフトを圧入することになる。この場合、図６（ａ），（ｂ）下段に示すようなカムピース１００の端面（穴１００ａが形成された面）１００ｂに図７に示すような押込み治具１０２を当て、カムシャフト（不図示）に押圧することにより、カムシャフトの所定位置までカムピースを押し込んでいる。ところが、押込み治具１０２を当接させるカムピースの端面は、平面出し加工を行ったとしても、図８に示すように、真の平面に対し凹凸（任意のうねり高さのうねり）を含んでいる。押込み治具１０２は、例えば平板上に複数の押圧点（例えば１２０°間隔の３点）を有するものであり、この押圧点１０２ａとカムピース１００のうねり位置との関係によって、カムシャフトに対し水平に移動する押込み治具１０２にカムピース１００が傾いて当たり、カムピース１００をカムシャフトに斜めに押し込んでしまう。例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、うねった端面を有するカムピース１００に押込み治具１０２（押圧点１０２ａは３点のうち２点のみ図示）が当接し押し込み動作を行う場合、カムピース１００はカムシャフトに圧入されるので、斜めに押されれば、その状態のまま斜めに固定されてしまう。また、通常、カムピース１００をカムシャフトに押し込む場合、その位相合わせは正確に行われず、任意の位相で押し込まれるので、図６（ａ），（ｂ）に示すように、押圧点１０２ａとうねりの接触関係に応じて、カムシャフトに対するカムピース１００の傾き状態が任意に変化する。なお、図６（ａ），（ｂ）は、うねりによる傾きを明確に説明するために、誇張表現されている。
【０００８】
カムピース１００単体の状態でそのカムプロフィールが設計値を満たしているか否かを判定する場合に用いるカムプロフィール測定断面は、測定端面Ｓから所定距離離れた位置、つまり、図６（ａ），（ｂ）において、線分Ｐに沿うものである。ところが、現実のカムシャフトに挿入されたカムピース１００は、押込み治具１０２で規定される押込み基準面Ｒに平行で、かつ測定端面Ｓから所定距離離れた位置、つまり、組付け時カムプロフィール測定断面Ｑとなる。その結果、カムピース１００単体で測定したカムプロフィールとカムシャフトに挿入した状態で測定したカムプロフィールとが全く異なる結果になってしまうという問題がある。
【０００９】
３次元カムにおいて、重要となるのは、カムシャフトに挿入した状態のカムプロフィールであるため、単体時にカムプロフィールを測定して、設計許容範囲以内であると保証しても、その結果をカムシャフト挿入時に有効活用できないという問題が生じていた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、単体のカムピースのカムプロフィールの良否を判定する場合に、当該カムピースがカムシャフトに挿入された状態においても、そのカムプロフィールが所望の設計許容値を満たすか否かを判定することのできる３次元カムプロフィール判定装置及び３次元カムプロフィール測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、カムフォロアが当接するカム面を有し当該カム面のカムプロフィールがカムの端面を基準にカムの回転軸方向に対して連続的に変化する３次元カムを、カムシャフトに挿入した時のカムプロフィールが所定のカムプロフィールを有するか否かを判定するカムプロフィール判定装置であって、判定対象の３次元カムをカムシャフトに挿入する時に押圧する押圧端面のうねり状態を、判定時に３次元カムを単体で回転自在に支持する支持軸に支持した状態で検出するうねり検出部と、前記支持軸により回転自在に支持された３次元カムのカムプロフィールを認識するカムプロフィール認識部と、前記うねり状態に基づき、カムシャフト挿入時の３次元カムの傾きを予測し、この予測された傾きをカムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させるうねり傾き反映部と、うねりによる傾きが反映されたカムプロフィールと他方のカムプロフィールとの一致性に基づいて、カムシャフト挿入時の３次元カムのカムプロフィールの良否判定を行う判定部と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、うねり検出部は、例えば、３次元カムの端面に対して進退自在な検出子を有するセンサであり、検出子の進退状態に応じて端面の凹凸の情報を取得可能なものである。同様に、カムプロフィール測定部も例えば、３次元カムのカム面に対して進退自在な検出子を有するセンサであり、検出子の進退状態に応じてカム面の形状の情報を取得するものである。また、うねり傾き反映部がうねりに基づく傾きをカムプロフィールの測定に反映される場合、例えば、判定対象の３次元カムをうねり傾き量に応じて傾かせた状態でカムプロフィールの測定を行い設計値から得られるカムプロフィールとの比較を行う。また、傾き反映部がうねりに基づく傾きを設計値から得られるカムプロフィールに反映させる場合、うねり量に基づいて傾いた時の設計値を取得し、実際に測定されたカムプロフィールとの比較を行う。
【００１３】
この構成によれば、３次元カムの挿入押圧面にうねりが存在する場合でも、カムシャフト挿入前の３次元カムに対して行ったカムプロフィールの判定をカムシャフト挿入後の３次元カムに対して有効に活用し、実際に測定されたカムプロフィールに基づいて、３次元カムをカムシャフトに挿入した時のカムプロフィールの良否判定を行うことができる。
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記うねり傾き反映部は、３次元カムが回転する時の所定角度毎のうねり状態に基づく傾きを予測し、その傾きを、カムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させることを特徴とする。
【００１５】
ここで、所定角度とは、３次元カムの回転角の間であれば、任意であり、例えば、１°毎、５°毎、１０°毎、９０°毎等である。角度間隔を細かくすれば、３次元カムをカムシャフトに挿入した状態を詳細に予測することができるが、その反面、演算付加が増大する。従って、角度間隔を適宜選択することにより、角度間隔を判定精度と演算負荷のバランスを取りながら効率的なカムプロフィールの良否判定を行うことができる。
【００１６】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記うねり傾き反映部は、３次元カムをカムシャフトに挿入する時の組み付け位相誤差範囲に対応した角度におけるうねり状態に基づく傾きを予測し、その傾きを、カムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、組み付け位相誤差範囲、例えば、カムシャフトに定められた頂点位置に対し、３次元カムの頂点位置（例えば、最大リフト量の位置）が０°〜４５°の範囲で挿入できる場合には、対応部分（０°〜４５°）の範囲に対して、うねりに基づく傾きを反映させ判定する。この結果、判定効率の向上を行うことができる。
【００１８】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、さらに、判定対象の３次元カムの設計値に基づく３次元モデルを取得するモデル取得部を含み、前記うねり傾き反映部は、予測された傾きを前記３次元モデルに反映させることを特徴とする。
【００１９】
この時、取得した３次元モデルは、うねりにより発生する傾き分だけ傾き補正される。その結果、うねりによる傾きが考慮された状態の３次元モデルと実際に測定されたカムプロフィールとが比較される。そして、傾いた３次元モデルのカムプロフィールの許容範囲を実際に測定された３次元カムのカムプロフィールが満たしていれば、測定対象の３次元カムはうねりにより傾いたとしても設計値に基づくカムプロフィールを満たすと仮定することができる。
【００２０】
この構成によれば、うねりによるカムプロフィールの変化を設計値に容易に反映させることができるので、実際に測定されたカムプロフィールに基づいて、３次元カムをカムシャフトに挿入した時のカムプロフィールの良否判定を行うことができる。
【００２１】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記うねり傾き反映部は、予測された傾きに基づき、３次元カムの支持姿勢を修正することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、現実にカムシャフトに挿入された３次元カムの姿勢をカムプロフィールの測定時に再現することができるので、うねりによるカムプロフィールの変化を測定に容易に反映させることができるので、実際に測定されたカムプロフィールに基づいて、３次元カムをカムシャフトに挿入した時のカムプロフィールの良否判定を行うことができる。
【００２３】
上記のような目的を達成するために、本発明は、カムフォロアが当接するカム面を有し当該カム面のカムプロフィールがカムの端面を基準にカムの回転軸方向に対して連続的に変化する３次元カムを、カムシャフトに挿入した時のカムプロフィールが所定のカムプロフィールを有するか否かを判定するカムプロフィール判定方法であって、判定対象の３次元カムをカムシャフトに挿入する時に押圧する押圧端面のうねり状態を、判定時に３次元カムを単体で回転自在に支持する支持軸に支持した状態で検出するうねり検出ステップと、前記うねり状態に基づき、カムシャフト挿入時の３次元カムの傾きを予測し、この予測された傾きをカムプロフィールの測定または設計値から得られるカムプロフィールのいずれか一方に反映させるうねり傾き反映ステップと、うねりによる傾きが反映されたカムプロフィールと他方のカムプロフィールとの一致性に基づいて、カムシャフト挿入時の３次元カムのカムプロフィールの良否判定を行う判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、カムシャフト挿入前の３次元カムに対して行ったカムプロフィールの判定をカムシャフト挿入後の３次元カムに対して有効に活用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１には、本実施形態の３次元カムプロフィール判定装置（以下、単に判定装置という）１０の概念構成図が示されている。なお、３次元カム（カムピース）１２の場合、カムプロフィールの測定時の姿勢によって、測定断面が変化してしまい、得られるカムプロフィールも大きく変化する。そこで、図１の判定装置１０は、カムピース１２が判定装置１０にセットされた時に、そのセット姿勢に基づき、その傾きをキャンセルする機能を有している。つまり、図１に示すように、カムピース１２の支持が判定装置１０の垂直面に対して傾いていても、その傾きを考慮し、カムピース１２の支持姿勢に関わらず、測定したカムプロフィールを設計値と比較して、カムプロフィールの一致性判定を行うことができる。
【００２７】
判定装置１０は、カムピース１２を保持するアーバー１４を両端から支持するヘッドストック１６と、当該ヘッドストック１６と対向する位置に配置されたテールストック１８とを有している。このヘッドストック１６及びテールストック１８は判定装置１０のベースとなる水平な定盤２０等の上に当該定盤２０の水平面に対して垂直になるように立設されている。従って、ヘッドストック１６の支持ヘッド１６ａとテールストック１８の支持ヘッド１８ａとによって規定される支持軸（回転軸）は定盤２０と正確に平行に設定される。なお、本実施形態においては、支持ヘッド１６ａ，１８ａで支持するアーバー１４を回転駆動するために、モータやギアで構成される駆動機構（不図示）が例えばテールストック１８内部に配置されている。前記駆動機構の回転制御量や実際の回転量等は、後述する測定や演算を行う時に活用する。
【００２８】
また、判定装置１０は、カムピース１２の端面１２ａ、つまり、カムピース１２を実際に使用する場合に取り付けるカムシャフト（不図示）が貫通する面に当接可能な測定子２２ａを有する傾き検出器２２を有している。この傾き検出器２２は、例えば、テールストック１８の一部に固定され、テールストック１８の垂直面に対して、直角方向、つまり図１において水平方向に測定子２２ａが進退動作するようになっている。そして、傾き検出器２２は、測定基準位置からの測定子２２ａの進退量を検出できるようになっている。なお、傾き検出時以外の動作時に他の構成部品との干渉を防ぐために、非使用時に、傾き検出器２２は、図示の位置から退避できるように退避機構を備えていることが好ましい。
【００２９】
また、ヘッドストック１６とテールストック１８との間の上方位置には、カムピース１２のカム面１２ｂと当接しカムプロフィールを測定するための進退動作可能な測定子２４ａを有するプロフィール測定器２４が図示しないアーム等により任意の方向に移動自在及び測定位置で固定可能に配置されている。
【００３０】
また、例えば、ヘッドストック１６の上には、測定結果や演算結果、判定結果等各種情報を提供するディスプレイ２６が配置されている。さらに、判定装置１０の下部には、前述したテールストック１８内の駆動機構や傾き検出器２２、プロフィール測定器２４等の制御および後述する各種演算を行う制御部２８が配置されている。なお、この制御部２８は、図１に示すように、外部制御部３０（例えば、パーソナルコンピュータ）として構成してもよい。また、外部制御部３０を用いることにより、例えば、周知のカムプロフィールテスタに外部制御部３０を接続して、後述する比較判定処理等を追加機能として持たせることも可能である。
【００３１】
本実施形態の特徴的事項は、カムピース１２をカムシャフトに挿入する時に押圧する押圧端面のうねり状態を検出し、このうねり状態に基づきカムピース１２をカムシャフト挿入した時の傾きを予測し、予測された傾きをカムプロフィールの判定に反映させることにより、カムピース１２をカムシャフトに挿入した時のうねりによる影響を含め、カムピース１２のカムプロフィールの良否判定を行うところである。
【００３２】
このうねりによる影響を考慮するため、本実施形態では、図１に示すように、カムピース１２の挿入押圧面１２ｃと当接し、その面のうねり状態を検出する進退動作可能な測定子３２ａを有するうねり検出器３２が図示しないアーム等により任意の方向に移動自在及び測定位置で固定可能に配置されている。
【００３３】
なお、本実施形態において、カムピース１２がアーバー１４に傾いて固定されている場合は、例えば、設計値に基づくカムピース１２の３次元モデルを取得し、実際のカムピース１２の傾き姿勢に対応するように前記３次元モデルを傾けることによって、傾いた状態のカムピース１２に対応するカムプロフィールを算出し、実際に測定したカムピース１２のカムプロフィールとの比較を可能にしている。その上で、更にうねりによる傾きを考慮することにより、カムピース１２がカムシャフトに挿入された時のカムプロフィールの良否を判断できるようにしている。
【００３４】
上述のような機能を実現するために、本実施形態の制御部２８（図１下段に内部構成ブロックを図示）は、プロフィール測定器２４で測定したデータに基づき、カムプロフィール（傾いた状態の測定なので、設計値に対応したカムプロフィールとは限らない）を認識するプロフィール認識部３４を含んでいる。また、アーバー１４により回転自在に支持されたカムピース１２の端面１２ａの傾き姿勢（支持傾き）を傾き検出器２２からのデータに基づいて検出する支持傾き検出部３６、うねり検出器３２で測定したデータに基づき、カムピース１２の挿入押圧面１２ｃのうねり状態を検出するうねり検出部３８、うねり検出部３８で検出されたうねりを判定処理に反映させるうねり傾き反映部４０を含んでいる。さらに、ＣＡＤデータ等外部のシステムより取得可能なカムピース１２のカムプロフィールに基づき３次元モデルを取得するモデル取得部４２と、検出した端面１２ａの傾き姿勢に基づいて、取得した３次元モデルの端面が前記カムピース１２の端面１２ａと同じ姿勢で傾くように３次元モデル全体の姿勢を傾き補正するモデル姿勢補正部４４と、カムピース１２がカムシャフトに挿入された時に設計値に基づくカムプロフィールの許容範囲以内にあり所望の機能を果たすか否かを判定する判定部４６等を含んでいる。
【００３５】
なお、図１の構成においては、うねり傾き反映部４０は、うねりによる影響をモデル姿勢補正部４４に反映させている例を示している。つまり、うねりによる影響が設計値から得られるカムプロフィール（３次元モデル）に反映される例を示している。
【００３６】
プロフィール認識部３４には、測定対象のカムピース１２の頂点位置（カムピース１２を回転駆動させたときにリフト量が最大となる位置）を計算する頂点位置計算部３４ａを含んでいる。通常、カムピース１２を設計する場合、基準の位置（位相角０°の位置）を定め、「基準の位置からａ方向にｂ°回転した位置のリフト量がｃである。」として設計を行う。通常この基準位置として頂点位置を用いる。すなわち、カムピース１２に対する比較を行う場合には、頂点位置を比較基準点とすると両者の比較が容易になる。なお、前述したように、アーバー１４に固定されるカムピース１２は任意に傾く。この場合、極端な傾き（垂直面に対して数１０°以上の傾き）が存在する場合を除き、測定したリフト量が最大となる位置が現実の頂点位置に一致しているので、傾いたカムピース１２の測定に基づく頂点位置の比較を行う場合の角度基準として使用しても実用上問題ない。
【００３７】
以下、図１の構成および図２のフローチャートを用いて、本実施形態の判定装置１０の動作について説明する。
【００３８】
まず、判定対象のカムピース１２を図１に示すようにアーバー１４で軸支した上、判定装置１０にセットする（Ｓ１００）。この時点で、カムピース１２はアーバー１４に対し傾いていないことが望ましいが、前述したように、判定装置１０は軸支時の傾きを考慮する機能を有しているので、傾いていてもよい。続いて、判定装置１０の制御部２８に含まれるモデル取得部４２は、判定対象となるカムピース１２の３次元モデルを取得するために、ＣＡＤ等の外部システムから設計値を取得する（Ｓ１０１）。この場合、外部システムにおいて、３次元モデルがすでに存在する場合、その３次元モデルをそのまま取得する。一方、ＣＡＤデータとして、断面プロフィールのみ存在する場合、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すような複数（例えば３断面）の断面プロフィールａ，ｂ，ｃが存在する場合、モデル取得部４２は内部の３次元モデル作成部４２ａで３次元モデルの作成を行う（Ｓ１０２）。各断面プロフィールａ，ｂ，ｃは前述したように例えば頂点位置Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを基準に設計されているので、図３（ｄ）に示すように、同一位相データを直線Ｐで結ぶ（例えば、頂点位置を０°として０．１°毎に結ぶ）ことにより、２次元データを３次元化した３次元モデルＭを作成することができる。この場合、カムピース１２は３次元カムである以上、設計値として断面プロフィールは少なくとも２断面以上有しているので、仮想的な３次元モデルＭは容易に作成することができる。なお、カムプロフィールの認識や頂点位置の計算に必要なカムピース１２の回転角度情報は、例えば、テールストック１８の支持ヘッド１８ａ等に設けられた角度検出センサやアーバー１４を回転駆動するモータの駆動信号等から、またはアーバー１４やカムピース１２の回転量を直接検出することにより容易に取得することができる。図１の例では、支持ヘッド１８ａに設けた角度検出センサを使用する例を示している。なお、使用する断面プロフィールの数が増加することにより、より現実に近い正確な３次元モデルＭを作成することができることはいうまでもない。
【００３９】
続いて、制御部２８は、判定装置１０の支持ヘッド１６ａ，１８ａに回転自在に支持されたアーバー１４に固定されたカムピース１２のカムプロフィールをプロフィール測定器２４を用いて実測する（Ｓ１０３）。この場合、アーバー１４は正確に定盤２０に平行であるがカムピース１２は必ずしもアーバー１４の軸に対して直角に固定されているとは限らないので、プロフィール認識部３４の認識するカムプロフィールは設計値に対応するものではない。なお、この時、頂点位置計算部３４ａによりカムピース１２の頂点位置も検出する（Ｓ１０４）。
【００４０】
判定装置１０のうねり検出部３８は、カムプロフィールを実測するためにカムピース１２を回転させる時に、同時に、うねり検出器３２を動作させ、カムピース１２の挿入押圧面１２ｃのうねり状態を実測する（Ｓ１０５）。また、支持傾き検出部３６は、傾き検出器２２を動作させ、端面１２ａに対する支持傾きの測定を行う（Ｓ１０６）。
【００４１】
この時、うねり検出器３２の測定子３２ａは、カムピース１２をカムシャフトに挿入する時に押込み治具１０２が現実の当接する挿入押圧面１２ｃの位置（カムピース１２に開けられたカムシャフト挿入用の穴中心から所定半径位置）に接触し、カムピース１２の回転に伴い、例えば、３６０°回転分のうねりデータを回転角度に対応付けて取得する。一方、支持傾き検出部３６では、傾き検出器２２によってカムピース１２の端面１２ａ上で相互に離反した少なくとも３点において測定を行う。つまり、アーバー１４の中心軸方向に進退する測定子２２ａから進退量を検出することにより、その３点を含む任意の１平面を特定する。ただし、カムピース１２の回転角度により、３点で特定した平面は傾き方向が変化するので、前記頂点位置計算部３４ａが算出したカムピース１２の頂点位置を最上点とした時の姿勢をカムピース１２の傾き姿勢とする。頂点位置を本実施形態の判定装置１０の基準位置とすることにより、傾き検出器２２が検出した３点により判定装置１０にセットされたカムピース１２の姿勢（傾き方向および傾き量）を一義的に決定することができる。
【００４２】
また、支持傾き検出部３６は、傾き検出器２２が測定した３点に基づいて特定したカムピース１２の端面１２ａとアーバー１４の中心軸（回転軸）１４ａとの交点Ｏを求め、プロフィール測定器２４で測定した断面Ａまでの距離ＯＡを算出する（Ｓ１０７）。この時、断面Ａの位置は、プロフィール測定器２４の絶対位置として、制御部２８は認識することができるので、距離ＯＡは容易に計算することができる。
【００４３】
続いて、モデル姿勢補正部４４は、支持傾き検出部３６が検出した傾き姿勢を取得すると共に、モデル取得部４２が先に取得した設計値に基づく３次元モデルＭ（傾きゼロの正立モデル）を取得する。そして、当該３次元モデルＭの端面が実測したカムピース１２の端面１２ａと同じ姿勢で傾くように３次元モデルＭ全体の姿勢を傾き補正する（Ｓ１０８）。この状態で、判定装置１０上では、実際に測定したカムピース１２と設計値に基づく３次元モデルＭとが同じ姿勢で認識されることとなる。
【００４４】
一方、うねり傾き反映部４０では、プロフィール認識部３４が算出しているカムピース１２の頂点位置と、うねり検出部３８が検出しているカムピース１２の回転角度毎のうねり状態とに基づき、カムピース１２をカムシャフトに挿入したときのうねりに起因するカムピース１２の傾き角度θを頂点位置（組み付け位相角度０°）から所定角度毎、例えば１０°毎に求める（Ｓ１０９）。
【００４５】
前述したように、カムピース１２をカムシャフトに挿入する場合、押込み治具１０２の押圧点１０２ａ（例えば、頂点位置にある押圧点１０２ａ）が接触する挿入押圧面１２ｃのうねり状態に応じて、カムピース１２の押込み姿勢が変化し、カムピース１２をカムシャフトと一体的に回転させた時のカムプロフィールが変化してしまう（図６参照）。従って、うねり傾き反映部４０では、カムピース１２をカムシャフトに挿入する場合に、頂点位置にある押圧点１０２ａとカムピース１２の頂点位置が一致している場合（カムシャフトにカムピース１２を挿入する時の相対的な回転角度０°）のうねりに基づく傾きθ＝θ０、押圧点１０２ａに対し、カムピース１２が相対的に１０°回転した時のうねりに基づく傾きθ＝θ１０、２０°回転した時のうねりに基づく傾きθ＝θ２０・・・θ＝θ３５０を算出する。なお、この時の傾き算出方法は、例えば、支持傾き検出部３６が行っている３点を用いて１平面を特定し、垂直面との傾きを算出するものと同様に、例えば、頂点位置にある押圧点１０２ａとカムピース１２の頂点位置が一致している場合（カムシャフトにカムピース１２を挿入する時の相対的な回転角度０°）の時の３つの押圧点１０２ａのうねり量を用いて１平面を算出し、傾きを得ることができる。
【００４６】
各角度における傾き角度θの算出が完了したら、うねり傾き反映部４０は、まず、算出した傾きθ＝θ０を抽出し（Ｓ１１０）、モデル姿勢補正部４４にその傾き量を提供し、うねりに基づく傾きθ＝θ０をキャンセルする方向に３次元モデルを再度傾き補正する（Ｓ１１１）。この補正が行われることにより、３次元モデルＭはθ＝θ０傾いた状態のカムプロフィールを提供できるようになる。
【００４７】
続いて、判定部４６は、モデル姿勢補正部４４で傾き補正した３次元モデルＭと支持傾き検出部３６で算出した距離ＯＡに基づき、図４に示すように、再度傾き補正を行った３次元モデルＭ上に、実際のカムピース１２上で測定された断面Ａに対応する断面Ａ１を設定し、断面Ａ１上の断面プロフィールを算出する（Ｓ１１２）。
【００４８】
判定部４６は、プロフィール認識部３４から実際に測定したカムピース１２の断面Ａに関するカムプロフィール（実測値）を取得し、断面Ａ１上のカムプロフィールと比較する（Ｓ１１３）。そして、比較の結果、両者の一致性が予め設定された許容値以内か否かの合否判定を行う（Ｓ１１４）。もし、両者カムプロフィールのずれが許容値を超えるものである場合、判定部４６は、当該カムピース１２をシャフトに取り付け傾いた場合、設計値で規定される所望のカムプロフィールを得ることができないとして、『ＮＧ』判定を行い（Ｓ１１５）、その判定結果をディスプレイ２６等に表示し、一連の処理を終了する。この時、判定処理過程において取得したり検出した中間的情報を併せて表示するようにしてもよい。
【００４９】
一方、ステップ（Ｓ１１４）で両者カムプロフィールの比較の結果、許容値以内であると判定された場合、判定部４６は、ステップ（Ｓ１０９）で算出した角度について全て比較を行ったか否か確認する（Ｓ１１６）。もし、全角度に対し判定を行っていない場合、次の角度、例えば、θ＝θ１０を抽出し（Ｓ１１７）、ステップ（Ｓ１１１）に移行し、ステップ（Ｓ１０８）で傾き補正した３次元モデルＭをうねりに基づく傾きθ＝θ１０により再度傾き補正するステップ（Ｓ１１１）以降処理を行う。
【００５０】
そして、判定部４６は、ステップ（Ｓ１１６）において、全ての角度に関し、判定を終了した場合、つまり、いずれの傾きθにおいても両者のカムプロフィールの比較結果が許容値以内であると判定された場合、当該カムピース１２は挿入押圧面（押圧端面）１２ｃにうねりを有し、カムシャフトに対し斜めに挿入（圧入）される可能性はあるが、カムシャフト挿入後は、設計値に基づく所望のカムプロフィールの許容範囲に収まると判断し、『ＯＫ』判定を行い（Ｓ１１８）、その判定結果をディスプレイ２６等に表示し、一連の処理を終了する。この場合も判定処理過程において取得したり検出した中間的情報を併せて表示するようにしてもよい。
【００５１】
このように、本実施形態においては、カムピース１２の挿入押圧面１２ｃのうねりに基づく傾きを設計値から得られるカムプロフィール（３次元モデル）に反映することにより、カムシャフト挿入前の３次元カムに対して行ったカムプロフィールの判定をカムシャフト挿入後の３次元カムに対して有効に活用することができる。
【００５２】
なお、上述の説明においては、ステップ（Ｓ１０９）において、カムシャフト挿入時に予測されるカムピース１２の傾きを１０°毎に算出したが、この角度間隔は、任意であり、例えば、１°毎、５°毎、３０°毎、９０°毎等、任意に選択可能である。角度間隔を細かくすれば、カムピース１２をカムシャフトに挿入した状態を詳細に予測することが可能となり、判定精度を向上することができる。しかし、その反面、演算付加が増大する。従って、角度間隔を適宜選択し、判定精度と演算負荷のバランスを取りながら効率的なカムプロフィールの良否判定を行うことが望ましい。
【００５３】
また、カムピース１２をカムシャフトに挿入する時の組み付け位相誤差範囲がカムシャフトに定められた頂点位置に対し、カムピース１２の頂点位置を基準に例えば０°〜４５°の範囲であるとすることができる場合、ステップ（Ｓ１０９）において、カムシャフト挿入時の予測を例えば０°〜４５°の範囲に対して、うねりの基づく傾きを算出して反映させればよく、演算付加の軽減を行いつつ、判定効率の向上を行うことができる。
【００５４】
なお、図１に示す判定装置１０の構成は、一例であり、判定装置にセットされたカムピースの傾き姿勢やうねりに基づく傾きを検出し、設計値に基づく３次元モデルＭ側の姿勢を検出した傾き姿勢に応じて補正して、両者の比較を行う構成であれば、各データの測定手段や検出手段およびデータの処理演算方法は任意であり、適宜変更することが可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５５】
ところで、図１の構成においては、カムピース１２の支持傾きに基づく補正や挿入押圧面１２ｃのうねりに基づく傾きを、設計値から得られる３次元モデルに反映させる例を説明したが、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ヘッドストック１６の支持ヘッド１６ａを垂直方向に移動させることにより、３次元モデルを用いることなく傾き補正を行うことができる。例えば、カムピース１２の支持傾きαは、図５（ａ）に示すように、傾き検出器２２が測定した最大値と最小値との差γと、傾き検出器２２の測定子２２ａからアーバー１４の中心軸１４ａまでの距離ｒに基づき求めることができる。すなわち、支持傾きα＝ｔａｎ−１（γ／２ｒ）で算出することができる。そして、  図５（ｂ）に示すような支持傾きαをキャンセルする支持ヘッド１６ａの移動量βは、アーバー１４の長さをＸとした場合、β＝Ｘｓｉｎαで求めることができる。つまり、支持ヘッド１６ａを移動させることにより、支持傾きをキャンセルすることができる。
【００５６】
なお、図５（ｂ）に示すように、支持ヘッド１６ａを所定方向に移動することにより、カムピース１２の端面１２ａは、基準面Ｍに対して平行になるが、支持ヘッド１６ａの移動調整によりアーバー１４が傾くと、移動量βに応じて、支持ヘッド１６ａと支持ヘッド１８ａとの間の必要距離は減少する。そのため、支持ヘッド１６ａはこの減少量を補うために、例えば付勢構造等を備え、減少した支持間距離（現実には、傾きαが小さいため、極僅かな距離しか減少しない）をキャンセルするようにすることが望ましい。
【００５７】
ところで、支持ヘッド１６ａを上述のように調整移動し、カムプロフィール測定のために回転させると、端面１２ａと基準面Ｍとの平行が維持される代わりに、支持ヘッド１８ａによる支持点を中心に支持ヘッド１６ａの支持点が半径βでピボット回転することになる。つまり、カムピース１２は、紙面上下方向に揺動する。この揺動は、直接プロフィール測定器２４の検出に影響を及ぼすので、プロフィール測定において、この揺動を考慮した補正を行う必要がある。前述したように、支持ヘッド１６ａの支持点は、半径βでピボット回転を行うのみなので、移動量β（半径β）及び、プロフィール測定器２４の測定子２４ａの測定位置（例えば、支持ヘッド１８ａの支持点からの距離）等に基づき、カムピース１２（すなわちアーバー１４）の回転位置に応じたカムピース１２の揺動量、すなわち、プロフィールの補正値を周知の方法により容易に算出することができる。この状態で、判定装置１０上におけるカムピース１２の支持傾きによる測定カムプロフィールへの影響は排除される。
【００５８】
続いて、図２のフローチャートにおいて、ステップ（Ｓ１０９）で得られる挿入押圧面１２ｃのうねりに基づく傾きも同様に、支持ヘッド１６ａを垂直方向に移動させる移動量を算出し、支持ヘッド１６ａの高さ調整を行うことにより、各角度毎にアーバー１４に支持されたカムピース１２に反映させることができる。つまり、カムピース１２がカムシャフトに斜めに挿入された時の状態を判定装置１０上で再現することができる。その結果、判定装置１０は、カムピース１２がカムシャフトに対しある挿入状態（例えば、組みつけ位相角度０°の時）に、傾きθ＝θ０だけ傾いた状態のカムプロフィールを測定することが可能となる。なお、この場合も、支持ヘッド１６ａの移動に伴う偏心による揺動に関する補正は必要になる。
【００５９】
そして、この測定されたカムプロフィールと設計値から得られるカムプロフィール（傾きのないカムピース１２のカムプロフィール）とを比較することにより、カムピース１２がうねりにより傾いてカムシャフトに挿入された場合に得られるカムプロフィールが設計値に基づくカムプロフィールの許容範囲に入っているか否かを判定することができる。同様にして、傾きθ＝θ１０，θ２０，θ３０，・・・θ３５０について、カムピース１２を傾けて測定したカムプロフィールと、設計値から得られるカムプロフィールとの比較を行うことにより、上述した実施形態と同様に、挿入押圧面１２ｃのうねりが原因でカムシャフトに斜めに挿入されたときに、所望のカムプロフィールが得られない『ＮＧ』品と、挿入押圧面１２ｃのうねりが存在しカムシャフトに挿入されたときでも、所望のカムプロフィールが得られる『ＯＫ』品との判別を、カムピース１２の単体状態で検出することができる。
【００６０】
なお、この場合も、カムシャフト挿入時の予測されるカムピース１２の傾きを例えば、１°毎、５°毎、３０°毎、９０°毎等、任意に選択可能である。
【００６１】
また、３次元モデルを利用したときと同様に、カムピース１２をカムシャフトに挿入する時の組み付け位相誤差範囲が特定できる場合には、その誤差範囲内（例えば０°〜４５°）で、カムシャフト挿入時の傾き予測を行い、それぞれ判定に反映させればよい。
【００６２】
なお、上述した各例において、カムピース１２をアーバー１４に支持する時に支持傾きが存在しない場合には、それぞれ、支持傾きをキャンセルする処理が省略されるのみで、各例と同様な処理により同様な結果を得ることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、３次元カムの挿入押圧面にうねりが存在する場合でも、カムシャフト挿入前の３次元カムに対して行ったカムプロフィールの判定をカムシャフト挿入後の３次元カムに対して有効に活用し、実際に測定されたカムプロフィールに基づいて、３次元カムをカムシャフトに挿入した時のカムプロフィールの良否判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る３次元カムプロフィール判定装置の概念構成を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る３次元カムプロフィール判定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る３次元カムプロフィール判定装置における３次元モデルの作成を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る３次元カムプロフィール判定装置における３次元モデルを傾き補正した場合の比較基準となる断面の取得を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る３次元カムプロフィール判定装置において、支持傾きを考慮するための他の方法を説明する説明図である。
【図６】カムピースをカムシャフトに挿入する場合に挿入押圧面のうねりにより斜め挿入されてしまうことを説明する説明図である。
【図７】カムピースをカムシャフトに挿入する場合に挿入押圧面を押圧する押込み治具の形状を説明する説明図である。
【図８】カムピースをカムシャフトに挿入する場合使用する挿入押圧面のうねり状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  判定装置、１２  カムピース、１２ａ  端面、１２ｂ  カム面、１２ｃ挿入押圧面、１４  アーバー、１４ａ  中心軸、１６  ヘッドストック、１６ａ  支持ヘッド、１８  テールストック、１８ａ  支持ヘッド、２０  定盤、２２  傾き検出器、２２ａ  測定子、２４  プロフィール測定器、２４ａ  測定子、２６  ディスプレイ、２８  制御部、３０  外部制御部、３２  うねり検出器、３２ａ  測定子、３４  プロフィール認識部、３４ａ  頂点位置計算部、３６支持傾き検出部、３８  うねり検出部、４０  うねり傾き反映部、４２  モデル取得部、４２ａ  ３次元モデル作成部、４４  モデル姿勢補正部、４６  判定部。
【図１】
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【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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