(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の各々に同一方向からリニアスケールの測子を弾圧接触させてジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定する状態を維持し、ジャーナル部の外周に押し当てた前記測子とこの測子と１８０°反対方向からジャーナル部外周に直径測定用測子を押し当て、この直径測定用測子の位置を基準にジャーナル部に弾圧接触させた前記測子の位置を対応する前記リニアスケールで求めて、ジャーナル部の直径を測定することを特徴とするカムシャフト測定方法。
【請求項２】
カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の段差とジャーナル部の直径を測定する装置であって、
カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の各々に同一方向から弾圧接触してジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定する測子を有する複数のリニアスケールと、各リニアスケールを一体に支持する測定ヘッドと、測定ヘッドをリニアスケールの測子軸方向に移動可能に保持するヘッド駆動源と、測定ヘッドに対し測子軸方向と直交方向に相対移動可能に連結され、カムシャフトのジャーナル部の外周に弾圧接触する段差測定用測子と１８０°反対方向からジャーナル部外周に押し当てられる直径測定用測子を先端に有する測定アームと、前記測定ヘッドに固定されて前記測定アームを測定ヘッドに対して相対移動させるシリンダとを具備し、カムシャフトのジャーナル部とカム部の外周に対応するリニアスケールの測子を弾圧接触させてジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定する状態を維持したまま、ヘッド駆動源で測定ヘッドを前記測定アームの直径測定用測子がジャーナル部に当接する位置まで移動させて、ジャーナル部とカム部の段差量とジャーナル部の直径を前記リニアスケールで測定するようにしたことを特徴とするカムシャフト測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジン等のカムシャフトのジャーナル部とカム部の寸法測定方法とその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に自動車エンジンに使用されるカムシャフト１の一例を示すと、これは複数のジャーナル部２とカム部３を同軸に一体に有する。図８の右２箇所のジャーナル部２の各々の両側に一対ずつのカム部３が形成され、各隣接するジャーナル部２とカム部３の最小径外周の段差量が後述するように測定される。
【０００３】
図９にカムシャフト１のカム部３で直接に開閉制御されるエンジンのバルブ５を示すと、このバルブ５はシリンダヘッドの燃料通路４を開閉するもので、上端にバルブクリアランス調整用シム６を有する。図９（Ａ）の状態は、カム部３のカム山がシム６を介してバルブ５をスプリング７のバネ力に抗して押し下げ、バルブ５を開いた状態が示される。この図９（Ａ）の状態でカムシャフト１が１８０゜前後回転すると、図９（Ｂ）に示すようにカム部３のカム山がシム６から離れ、バルブ５がスプリング７の復元力で押し上げられてバルブ５が閉じる。
【０００４】
このバルブ閉時においては、カム部３の外周とシム６の間に通常において［0.25±0.04］ｍｍの許容範囲の隙間ｇが形成されることが要求される。即ち、隙間ｇが０であるとバルブ５が開く可能性があるため、隙間ｇを許容範囲に設定する必要があり、この隙間設定をするのがバルブクリアランス調整の作業工程で、カムシャフト１の隣接するジャーナル部２の外周とカム部３の最小径外周の段差量ｈを測定し、この測定値からシム６の板厚を選定して隙間ｇを許容範囲内になるように調整している。
【０００５】
カムシャフト１の隣接するジャーナル部２の外周とカム部３の最小径外周との段差の測定は、例えば図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すような測定ヘッド８を使って行われている。同図の測定ヘッド８は、カムシャフト１の１箇所のジャーナル部２とその両側のカム部３の最小径外周の段差量を測定するもので、３基の平行なリニアスケール９を一体に備える。各リニアスケール９は、夫々１本ずつピン状の測子１０を同軸に有する。各測子１０は、リニアスケール９に内蔵されたバネ（図示しない）のバネ力でリニアスケール９の先端から所定長だけ突出している。
【０００６】
測定ヘッド８によるカムシャフト段差測定は、次の要領で行われる。まず、図１０（Ａ）に示すように、各リニアスケール９の測子１０の先端にストレートなマスターシャフト２０を押し当て、各測子１０をリニアスケール９に所望量だけ退入させ、このときの測子退入量を測定して測定基準値とする。次に、マスターシャフト２０を取り除き、代わりに図１０（Ｂ）に示すように各測子１０にカムシャフト１のジャーナル部２とカム部３の外周を押し当て、夫々の測子１０の退入量を測定して、この測定値と先の測定基準値を比較してジャーナル部２とカム部３の段差量ｈを測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９（Ｂ）のバルブ閉状態において、カムシャフト１のジャーナル部２の直径とこのジャーナル部２をシリンダヘッドに支持する軸受穴の間に寸法誤差が生じて、シリンダヘッドでのジャーナル部２の取付位置が変位すると、その変位量に応じて段差量ｈから求められた隙間ｇに誤差が生じて、設定される隙間ｇの精度が低下し、悪くすると隙間ｇが許容範囲から外れることがある。そのため、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定によるバルブクリアランス調整の信頼性が悪いのが現状である。
【０００８】
そこで、本発明者は上記信頼性の改善策として、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定と、ジャーナル部の直径測定を別々の測定装置を使って行い、段差測定値によるバルブクリアランス調整の計算式にジャーナル部直径測定値を補正値として組み込んでバルブクリアランス調整を行えば、その信頼性が上がることを確認した。また、ジャーナル部の直径測定は、各種の直径測定専用のゲージ類を使用すれば正確に行うことができることも確認した。
【０００９】
しかし、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定と、ジャーナル部の直径測定を別々の測定装置で別工程で行うとなると、１回のバルブクリアランス調整の作業にかなりの労力と長時間を要する。また、段差測定工程に直径測定工程を加えて実施すると、特に直径測定専用の測定装置が高価となって測定設備全体の設備投資費が高価になる不具合もあって、直径測定工程の追加実施が難しかった。
【００１０】
それ故に、本発明の目的とするところは、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定とジャーナル部の直径測定を短時間で、設備投資的有利に測定するカムシャフト測定方法と測定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明方法は、カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の各々に同一方向からリニアスケールの測子を弾圧接触させてジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定する状態を維持し、ジャーナル部の外周に押し当てた前記測子とこの測子と１８０°反対方向からジャーナル部外周に直径測定用測子を押し当て、この直径測定用測子の位置を基準にジャーナル部に弾圧接触させた前記測子の位置を対応する前記リニアスケールで求めて、ジャーナル部の直径を測定することにある。
【００１２】
ここで、カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の段差を測定するリニアスケールには既存のものを使用すればよく、かつ、この種リニアスケールによる段差測定方法は従来同様に行えばよい。本発明方法においては、リニアスケールによる段差測定時に、カムシャフトのジャーナル部に接触してカム部との段差測定を行うリニアスケールでジャーナル部の直径をも測定するようにしている。
【００１３】
上記測定方法を実施する本発明装置は、カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の各々に同一方向から弾圧接触してジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定する測子を有する複数のリニアスケールと、各リニアスケールを一体に支持する測定ヘッドと、測定ヘッドをリニアスケールの測子軸方向に移動可能に保持するヘッド駆動源と、測定ヘッドに対し測子軸方向と直交方向に相対移動可能に連結され、カムシャフトのジャーナル部の外周に弾圧接触する段差測定用測子と１８０°反対方向からジャーナル部外周に押し当てられる直径測定用測子を先端に有する測定アームと、前記測定ヘッドに固定されて前記測定アームを測定ヘッドに対して相対移動させるシリンダとを具備する。この測定装置の場合、カムシャフトのジャーナル部とカム部の外周に対応するリニアスケールの測子を弾圧接触させてジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定する状態を維持したまま、ヘッド駆動源で測定ヘッドを前記測定アームの直径測定用測子がジャーナル部に当接する位置まで移動させて、ジャーナル部とカム部の段差量とジャーナル部の直径を前記リニアスケールで測定する。
【００１４】
ここで、リニアスケールと測定ヘッドを可動に支持するヘッド駆動源はエアーシリンダやスプリング等が可能であるが、微妙で高精度な駆動制御を行う上でエアーシリンダが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明方法の実施装置例を図１乃至図７を参照して説明する。尚、この実施例は図８のカムシャフト１の隣接するジャーナル部２の外周とカム部３の最小径外周の段差量と、ジャーナル部２の直径を測定するカムシャフト測定装置１１である。
【００１６】
図１及び図２は、ジャーナル部２とカム部３の段差量とカム部３の直径の測定時での要部の側面図及び正面図である。図３及び図４は、図１のカムシャフト測定装置１１が設置される測定設備全体の具体例を示す正面図及び側面図で、この設備から説明する。
【００１７】
門形のフレーム２１に水平な昇降台２２が上下動可能に連結され、昇降台２２上に一対のシャフト支持部２３が設置される。昇降台２２は、その下部に配置されたシリンダ２４でもって図４実線の下限位置と図４鎖線の上限位置の間を上下動する。一対のシャフト支持部２３は同一構造で、各々がカムシャフト１を水平に脱着可能に位置決めして支持する。このシャフト支持部２３は、カムシャフト１の両端を適宜挾持する一対の支持ピン２５、この支持ピン２５を軸方向に前後動させ、かつ、回転させてカムシャフト１を周方向に回転させるピン駆動機構２６を備える。
【００１８】
一対のシャフト支持部２３の真上のフレーム２１に一対のカムシャフト測定装置１１が設置される。一対のカムシャフト測定装置１１は同一構造で、以下、その一方を説明する。カムシャフト測定装置１１は夫々に測子１３を有する複数のリニアスケール１２と、これを鉛直に支持する測定ヘッド１４と、測定ヘッド１４を上下動可能に保持するヘッド駆動源例えばエアーシリンダ１５と、測定ヘッド１４に相対移動可能に連結された直径測定用測定アーム１６を有する。エアーシリンダ１５がフレーム２１に固定されて、測定ヘッド１４を上下動可能に保持する。
【００１９】
シャフト支持部２３に支持されたカムシャフト１の複数のジャーナル部２とカム部３の真上に１基ずつのリニアスケール１２が設置される。図３において、カムシャフト１の左端のジャーナル部２に対して１基のリニアスケール１２が測定ヘッド１４1 に支持され、図３のカムシャフト１の中央のジャーナル部２とその両側のカム部３に対して３基のリニアスケール１２が測定ヘッド１４2 に支持され、図３のカムシャフト１の右端のジャーナル部２とその両側のカム部３に対して３基のリニアスケール１２が測定ヘッド１４3 に支持される。
【００２０】
各測定ヘッド１４1 〜１４3 が１基ずつのエアーシリンダ１５でフレーム２１に対して上下動可能に支持され、各測定ヘッド１４1 〜１４3 に１本ずつ測定アーム１６が連結される。測定ヘッド１４1 は、図３のカムシャフト１の左端のジャーナル部２の直径を測定する。測定ヘッド１４2 は、図３のカムシャフト１の中央のジャーナル部２の直径とその両側のカム部３との段差量を測定する。測定ヘッド１４3 は、図３のカムシャフト１の右端のジャーナル部２の直径とその両側のカム部３との段差量を測定する。これら段差量と直径の測定方法は同じで、以下、３基のカムシャフト１を支持する測定ヘッド１４［１４2 又は１４3 ］で説明を続行する。
【００２１】
図１に図３のカムシャフト測定装置１１の側面の拡大図を示すと、測定ヘッド１４に支持される３基の各リニアスケール１２は図１０のリニアスケール９と同様な既存のものが使用される。各リニアスケール１２から下方に突出するピン状の測子１３には、図示しない内蔵バネによって常時下方に弾圧力が付勢されて、各測子１３が測定ヘッド１４の水平な下面から突出する。測子１３の下端に物品を押し当て、物品を真上に押し上げると測子１３がリニアスケール１２に向かって上昇し、この上昇量がリニアスケール１２で測定される。測子１３から物品を離すと、測子１３は内蔵バネのバネ力で下降して、測定ヘッド１４の下面から所定の長さで突出する。
【００２２】
測定ヘッド１４の下面中央に１本のＬ形測定アーム１６が、測定ヘッド１４に固定されたシリンダ１８で図１の左右方向にスライド移動可能に連結される。測定アーム１６の先端には、上向きの直径測定用測子１７が固定される。この測子１７は、測定アーム１６がシリンダ１８で図１鎖線位置から実線位置まで前進移動させられたときに、測定ヘッド１４の中央のリニアスケール１２の測子１３の真下で同軸線上で対向する。
【００２３】
測定ヘッド１４を支持するエアーシリンダ１５がフレーム２１に固定され、これのピストンロッド１９が測定ヘッド１４の全体を上下にフローティング可能に支持して、カムシャフト１のジャーナル部２の直径測定を容易にし、かつ、正確なものにする。エアーシリンダ１５へのエアー供給量を制御することで、測定ヘッド１４の高さ調整が行われる。エアーシリンダ１５で測定ヘッド１４を上昇させた時点で、測定アーム１６の測子１７がカムシャフト１のジャーナル部２に当接して、カムシャフト１の直径測定が行われる。この直径測定は、ジャーナル部２とカム部３の段差測定と同時、或いは、段差測定直後に行われ、その測定動作要領を次に説明する。
【００２４】
図３の測定設備で複数のカムシャフト１の寸法測定を連続して行う前に、カムシャフト測定装置１１の各リニアスケール１２の測定基準点を求める。例えば図３に示すように昇降台２２が下限位置に在るとき、シャフト支持部２３に図５の鎖線で示すようなストレートなマスターシャフト２０を手動（或いは自動）で設置して、昇降台２２を上限位置まで上昇させ、マスターシャフト２０で測定ヘッド１４から同一長さで突出する各リニアスケール１２の測子１３を所定量だけ突き上げ、このときの各リニアスケール１２の測子退入量を測定して測定基準点を求める。
【００２５】
尚、図５（Ａ）はカムシャフト測定装置１１の測定ヘッド１４の側面図が示され、このときの測定ヘッド１４は固定エアーシリンダ１５に対して下限位置に在り、測定アーム１６はマスターシャフト２０の上昇を邪魔しない後退位置に在る。また、図５（Ｂ）は測定ヘッド１４の部分正面図が示され、３本の測子１３はマスターシャフト２０で同一高さまで突き上げられる。このような基準点測定は、図１０（Ａ）の場合と同様に実施すればよい。
【００２６】
各リニアスケール１２における基準点測定が終了すると、昇降台２２を下限位置まで下げてシャフト支持部２３からマスターシャフト１を外し、代わりに図１に示すようにカムシャフト１を取付けて、昇降台２２を再度上限位置まで上昇させる。この上昇で図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カムシャフト１のジャーナル部２の外周とカム部３の最小径外周の最上位点で測定ヘッド１４から下方に同一長さで突出した３本の測子１３が夫々の量だけ突き上げられる。このときの状態は図１０（Ｂ）と同じ状態で、３基の各リニアスケール１２における測子１３の退入量を測定し、この測定値と先の測定基準点を比較すればジャーナル部２と一対のカム部３の段差量が測定される。或いは、次の図７の状態でジャーナル部２の直径を測定するときに、ジャーナル部２と一対のカム部３の段差量を測定することも可能である。
【００２７】
カムシャフト１が上限位置まで上昇して各測子１３を突き上げると、次は図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、まず測定アーム１６をシリンダ１８で前進移動させて、その先端の直径測定用測子１７を測定ヘッド１４の中央の測子１３の真下に位置させる。而して後、エアーシリンダ１５で測定ヘッド１４を図７（Ａ）の鎖線位置から実線位置まで持ち上げて、測定アーム１６の測子１３をジャーナル部２の外周の最下位点に当接させる。測定ヘッド１４が上昇して測子１７がジャーナル部２に当接する間、測定ヘッド１４の３本の測子１３は内蔵バネによってジャーナル部２とカム部３の外周の最上位点に当接したままの状態が維持される。
【００２８】
従って、ジャーナル部２の外周の最下位点の測子１７と最上位点の測子１３でジャーナル部２がその直径方向に挾持されて、最下位点の測子１７の位置を基準に最上位点の測子１３の高さ位置を求めれば、ジャーナル部２の直径が測定される。同時に測定ヘッド１４の３本の測子１３の高さ位置を求めれば、ジャーナル部２とカム部３の段差量が求まる。
【００２９】
図７の状態でカムシャフト１の１回の段差測定と直径測定が終了すると、カムシャフト１を定位置に保持したまま周方向に定角度回転させて、別の箇所での段差測定と直径測定を行う。このような複数箇所での段差測定と直径測定は、カムシャフト１の種類により必要に応じて行われる。そして、全ての段差測定と直径測定が終了すると、測定アーム１６を後退させてカムシャフト１を下降させ、次のカムシャフト測定動作に移行する。
【００３０】
以上のように、測定ヘッド１４の３基のリニアスケール１２にはカムシャフト１の段差測定を行う既存のものが使用でき、このリニアスケール１２の中央の１基と測定ヘッド１４に追加設置された測定アーム１６を使用することでカムシャフト１の直径測定が可能となる結果、直径測定のための特別なゲージ類と特別な作業工程が省略できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差をリニアスケールで測定すると共に、同じリニアスケールを使用してジャーナル部の直径も測定するので、ジャーナル部の直径測定のための特別な測定装置、測定工程が省略できて、カムシャフトの段差測定と直径測定を行う測定設備の低コスト化、高能率化が図れる。また、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定の際のジャーナル部の直径測定が容易に可能となる結果、自動車エンジンのバルブクリアランス調整の精度がジャーナル部の直径測定データを補正値として利用することで改善することができ、バルブクリアランス調整の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカムシャフト測定装置の実施例を示す一部断面を含む要部の側面図である。
【図２】図１装置の一部省略部分を含む正面図である。
【図３】図１装置を含む測定設備全体の正面図である。
【図４】図３設備の側面図である。
【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）は図１装置の測定前段階での部分側面図及び部分正面図である。
【図６】図６（Ａ）及び（Ｂ）は図１装置の段差測定段階での部分側面図及び部分正面図である。
【図７】図７（Ａ）及び（Ｂ）は図１装置の段差・直径測定段階での部分側面図及び部分正面図である。
【図８】カムシャフトの正面図である。
【図９】自動車エンジンのバブルとカムシャフトの関係を示す断面図である。
【図１０】従来のカムシャフト測定装置を説明するもので、図１０（Ａ）は基準点測定時の正面図、図１０（Ｂ）は段差測定時の正面図である。
【符号の説明】
１    カムシャフト
２    ジャーナル部
３    カム部
１１    カムシャフト測定装置
１２    リニアスケール
１３    測子
１４    測定ヘッド
１５    ヘッド駆動源（エアーシリンダ）
１６    測定アーム
１７    直径測定用測子
【図１】
0003759254.tif 000002
【図２】
0003759254.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003759254.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003759254.tif 000008
【図８】
0003759254.tif 000009
【図９】
0003759254.tif 000010
【図１０】
0003759254.tif 000011