JP2004020481A

JP2004020481A - カムプロフィール測定装置及びカムプロフィール測定方法

Info

Publication number: JP2004020481A
Application number: JP2002178505A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Kikyo; 桔梗　千明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】測定値の良否判定の精度を向上させることで、カムプロフィールの高精度測定を行う。
【解決手段】まず測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで、カムの回転位相に応じた測定誤差特性ｋ×σ（θ）をあらかじめ記憶しておく。次に、測定対象カムのプロフィールを測定し、所定位相θ_ｎ＋１近傍の２箇所の回転位相θ_ｎ，θ_ｎ＋２での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θ_ｎ）±ｋ×σ（θ_ｎ），α（θ_ｎ＋２）±ｋ×σ（θ_ｎ＋２）から許容領域を算出し、回転位相θ_ｎ＋１での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θ_ｎ＋１）±ｋ×σ（θ_ｎ＋１）がこの許容領域とオーバーラップしているか否かを判定することで、所定位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を行う。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムプロフィール測定装置及びカムプロフィール測定方法に関し、特に測定値の良否判定を行うことができる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカムプロフィール測定装置の一例が特開平１１−２１０４２７号公報に示されている。この従来の装置においては、測定子をカム面に当接させた状態で、その当接位置をカムの回転方向に変化させてカムのプロフィールを測定する。そして、測定誤差については、測定範囲全般にわたって一定とみなしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
実際のカムプロフィールの測定誤差は、必ずしも一定ではなく、カムの回転位相に応じて異なってくる。しかしながら、この従来のカムプロフィール測定装置においては、測定誤差を一定とみなしているため、測定誤差の小さい位相での測定値については、測定誤差の大きい位相での測定値と同一の判定基準により測定値の良否判定を行うことになる。したがって、実際は測定ミスがあってもそれを検出できない場合があり、良否判定の精度が低下してしまう。このように、この従来のカムプロフィール測定装置においては、カムプロフィールの高精度測定を行うことが困難であるという課題があった。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、測定値の良否判定の精度を向上させることで、カムプロフィールの高精度測定を行うことができるカムプロフィール測定装置及び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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、第１の本発明に係るカムプロフィール測定装置は、測定子をカム面に当接させた状態で、その当接位置をカムの回転方向に変化させてカムのプロフィールを測定する装置であって、カムの回転位相に応じた測定誤差特性を記憶している測定誤差記憶部と、所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することで、所定位相における測定値の良否判定を行う測定値判定部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
このように、カムの回転位相に応じた測定誤差特性を記憶し、所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することにより、測定値の良否判定の精度を向上させることができるので、カムプロフィールの高精度測定を行うことができる。なお、ここでの許容領域は、所定の値と所定の範囲の両方を含むものとする。
【０００７】
第２の本発明に係るカムプロフィール測定装置は、第１の本発明に記載の装置であって、前記測定誤差特性は、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで得られることを特徴とする。
【０００８】
このように、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することにより、精度のよいカムの回転位相に応じた測定誤差特性を得ることができる。
【０００９】
第３の本発明に係るカムプロフィール測定装置は、第１または第２の本発明に記載の装置であって、前記許容領域は、前記所定位相近傍の２箇所の回転位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１０】
このように、所定位相近傍の２箇所の回転位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲に基づいて許容領域を算出することにより、所定位相における測定値の良否判定の精度を向上させることができる。
【００１１】
第４の本発明に係るカムプロフィール測定装置は、第３の本発明に記載の装置であって、前記許容領域は、前記所定位相近傍の複数の回転位相の中で、測定誤差が最も小さい２箇所の回転位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１２】
このように、所定位相近傍の複数の回転位相の中で、測定誤差が最も小さい２箇所の回転位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲に基づいて許容領域を算出することにより、所定位相における測定値の良否判定の精度をさらに向上させることができる。
【００１３】
第５の本発明に係るカムプロフィール測定方法は、測定子をカム面に当接させた状態で、その当接位置をカムの回転方向に変化させてカムのプロフィールを測定する方法であって、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで、カムの回転位相に応じた測定誤差特性を算出するステップと、測定対象カムのプロフィールを測定するステップと、所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することで、所定位相における測定値の良否判定を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態におけるカムプロフィール測定装置の構成を示すブロック図であり、プロフィールが回転軸方向に変化している３次元カムのプロフィールを測定する装置に本発明を適用した場合について示す図である。本実施形態のカムプロフィール測定装置は、測定制御部２０、回転駆動部３０、リニア駆動部３２、移動位置及び回転位相測定部４０、カムプロフィール測定部５０、測定値判定部６０、測定誤差記憶部６２及び表示部７０を備えている。
【００１６】
測定制御部２０は、内部に、ＣＰＵ、記憶装置、入出力インターフェース、バスライン等を備えたコンピュータシステムとして構成される。ＣＰＵは、記憶装置に記憶されたプログラムに基づいて、移動位置及び回転位相測定部４０及びカムプロフィール測定部５０からの測定データを入出力インターフェースを介して受け取り、所定の演算処理を行う。演算結果は、入出力インターフェースを介して、後述する測定値判定部６０へ送信される。
【００１７】
回転駆動部３０は、図示しないサーボモータ等から構成され、カムプロフィール測定時に、測定制御部２０からの指令信号に基づいて、回転シャフト１００の回転位相の調整を行う。
【００１８】
リニア駆動部３２は、図示しないリニアアクチュエータ等から構成され、測定制御部２０からの指令信号に基づいて、回転シャフト１００の回転軸方向の位置の調整を行う。
【００１９】
移動位置及び回転位相測定部４０は、図示しない回転位置センサ及びリニア位置センサを備えており、回転駆動部３０及びリニア駆動部３２により回転／移動されている回転シャフト１００の回転位相及び軸方向位置を測定して測定制御部２０へ送信する。
【００２０】
カムプロフィール測定部５０は、３次元カムプロフィール測定子１１０及び図示しないリニア位置センサを含む。カムプロフィール測定部５０は、その平行移動支持部５２により３次元カムプロフィール測定子１１０を図１に示す移動軸Ｇに沿って平行移動可能とし、かつ３次元カム８０側に付勢するように支持している。これによって、３次元カムプロフィール測定子１１０を回転シャフト１００に取り付けられた３次元カム８０のカム面８１に当接させ、回転シャフト１００の回転によりその当接位置を３次元カム８０の回転方向に変化させることで測定したセンサ値を測定制御部２０へ送信する。
【００２１】
測定誤差記憶部６２は、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで得られた回転位相に応じた測定誤差特性を所定の位相分解能おきに記憶している。
【００２２】
測定値判定部６０は、測定されたカムプロフィール及び測定誤差記憶部６２内の測定誤差特性が読み込まれ、測定値の良否判定を行う。判定結果、判定後の測定データについては表示部７０に表示される。なお、判定方法については後述する。
【００２３】
次に本実施形態のカムプロフィール測定装置を用いたカムプロフィール測定について説明する。
【００２４】
まず測定対象カムと略同一形状の基準カムを用意する。なお、基準カムに関して、プロフィール精度は必ずしも必要とされないが、カム面の表面粗さは必要な粗さ（例えば０．８Ｚ）を確保しておくことが好ましい。
【００２５】
次に、基準カムのプロフィールを測定装置から脱着なしで所定回数（例えば３０回以上）繰り返して測定する。そして、この測定結果から基準カムの回転位相θごとの測定ばらつきσ（θ）を所定の位相分解能δθおきに算出し、ｋ×σ（θ）の値を測定誤差として回転位相θに対応させて測定誤差記憶部６２内に記憶させる。ここで、ｋの値については、必要とされる測定精度に応じて任意に設定してよい。
【００２６】
回転位相θごとの測定ばらつきσ（θ）が測定誤差記憶部６２内に記憶された後は、測定対象カムのプロフィールを測定する。
【００２７】
次に、測定値判定部６０において測定値の良否判定を行う。まず測定値から設計値を減じて測定値をリフト誤差（測定値と設計値との差）に補正し、このリフト誤差α（θ_ｎ）を所定の位相分解能δθおきに算出する。次に、測定誤差を測定誤差記憶部６２から読み出して測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θ_ｎ）±ｋ×σ（θ_ｎ）を所定の位相分解能δθおきに算出する。
【００２８】
所定回転位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を行う場合については、回転位相θ_ｎでの測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θ_ｎ）±ｋ×σ（θ_ｎ）及び回転位相θ_ｎ＋ _２での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θ_ｎ＋２）±ｋ×σ（θ_ｎ＋２）から許容領域を算出する。ただし、位相θ_ｎは位相θ_ｎ＋１よりδθだけ前の近傍位相であり、位相θ_ｎ＋２は位相θ_ｎ＋１よりδθだけ後の近傍位相であり、すなわち、θ_ｎ＋２−θ_ｎ _＋１＝θ_ｎ＋１−θ_ｎ＝δθである。この許容領域については、具体的には図２に示すように、横軸を回転位相θ、縦軸をリフト誤差αとした座標系を考え、２つの位相での上限値を結ぶ直線とθ＝θ_ｎ＋１との交点のα座標値を許容領域の上限値、２つの位相での下限値を結ぶ直線とθ＝θ_ｎ＋１との交点のα座標値を許容領域の下限値として算出する。そして、回転位相θ_ｎ＋１での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θ_ｎ＋１）±ｋ×σ（θ_ｎ＋１）がこの許容領域とオーバーラップしているか否かを判定する。オーバーラップしている場合は、測定値が正常であると判定する。一方、オーバーラップしていない場合は、測定値が異常であると判定する。以上の良否判定を各回転位相ごとに繰り返す。図２は、回転位相θ_ｎ＋１での測定値が正常で、回転位相θ_ｎ＋２での測定値が異常である場合について示している。なお、測定値を設計値で補正しないで同様の方法で良否判定を行ってもよい。
【００２９】
ただし、図２においては、回転位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を行う際に、異常データである回転位相θ_ｎ＋２での測定値を用いていることになる。この場合は、図３に示すように、回転位相θ_ｎ＋２でのリフト誤差範囲の代わりに、回転位相θ_ｎ＋３（＝θ_ｎ＋２＋δθ）でのリフト誤差範囲を用いて、回転位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を再度行う。あるいはカムプロフィールを再測定して良否判定を再度行ってもよい。
【００３０】
また、許容領域を算出する方法については、直前及び直後の位相でのリフト誤差範囲を用いる他に、所定位相θ_ｎ＋１より前の位相でのリフト誤差範囲を用いてもよい。図４は、回転位相θ_ｎ（＝θ_ｎ＋１−δθ）及びθ_ｎ−１（＝θ_ｎ−δθ）でのリフト誤差範囲を用いて許容領域を算出し、回転位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を行う場合について示している。このように、前の位相でのリフト誤差範囲を用いる場合は、２つの良否判定済みの正常な測定データを用いることで、良否判定を再度行う必要がなくなる。
【００３１】
さらに、許容領域を算出する方法については、所定位相θ_ｎ＋１近傍の複数の回転位相の中で、測定誤差ｋ×σ（θ）が最も小さい２箇所の回転位相でのリフト誤差範囲を用いてもよい。図５は、回転位相θ_ｎ−１及びθ_ｎ＋３での測定誤差ｋ×σ（θ）が最小で、回転位相θ_ｎ−１及びθ_ｎ＋３でのリフト誤差範囲を用いて許容領域を算出し、回転位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を行う場合について示している。このように、測定誤差ｋ×σ（θ）が最も小さい２箇所の回転位相でのリフト誤差範囲を用いる場合は、許容領域の上限値と下限値との差を少なくすることができ、良否判定の精度を向上させることができる。
【００３２】
異常と判定された測定データについては、再測定を行って良否判定を再度行う。再判定を行って測定値が正常であった場合は、カムは正常であり、最初の測定は測定ミスであったと判定する。一方、再判定を行っても測定値が異常であった場合は、測定ミスではなく、カムが不良であると判定する。
【００３３】
本実施形態においては、まずカムの回転位相に応じた測定誤差特性をあらかじめ記憶しておく。次に、所定位相θ_ｎ＋１近傍の２箇所の回転位相での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲から許容領域を算出し、回転位相θ_ｎ＋１での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲がこの許容領域とオーバーラップしているか否かを判定することで、所定位相θ_ｎ＋１での測定値の良否判定を行っている。このように、一定範囲の測定誤差ではなく各回転位相ごとの測定誤差を考慮して測定値の良否判定を行っているので、測定値の良否判定の精度を向上させることができ、カムプロフィールの高精度測定を行うことができる。特に、３次元カムにおいては、回転位相に応じて測定誤差が変化しやすい特性を有するため、本実施形態の構成は有効である。
【００３４】
そして、測定誤差特性については、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで算出されるので、精度のよいカムの回転位相に応じた測定誤差特性を得ることができる。
【００３５】
さらに、所定位相θ_ｎ＋１近傍の複数の回転位相の中で、測定誤差ｋ×σ（θ）が最も小さい２箇所の回転位相でのリフト誤差範囲を用いて許容領域を算出することにより、測定値の良否判定を測定誤差の小さい測定値を用いて行うことができるので、測定値の良否判定の精度をさらに向上させることができる。
【００３６】
本実施形態の図２に示す良否判定方法を用いたカムプロフィール測定結果を図６に示す。図６において、実線は本実施形態の良否判定による補正前の測定結果を示し、破線は本実施形態の良否判定を行い、異常部分を再測定して補正した結果を示す。図６に示すように、リフト誤差及びリフト誤差の変動を少なくすることができ、カムプロフィールの高精度測定を行うことができる。
【００３７】
本実施形態においては、許容領域が所定の範囲を持っている場合について説明したが、許容領域が所定の値である場合についても本発明の適用が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カムの回転位相に応じた測定誤差特性を記憶し、所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することにより、カムプロフィールの高精度測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カムプロフィール測定装置の主な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における測定値の良否判定方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における測定値の良否判定方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における測定値の別の良否判定方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態における測定値の別の良否判定方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態における良否判定方法を用いたカムプロフィール測定結果を示す図である。
【符号の説明】
２０　測定制御部、３０　回転駆動部、３２　リニア駆動部、４０　移動位置及び回転位相測定部、５０　カムプロフィール測定部、６０　測定値判定部、６２　測定誤差記憶部、７０　表示部、８０　３次元カム、８１　カム面、１００
回転シャフト、１１０　３次元カムプロフィール測定子。

Claims

測定子をカム面に当接させた状態で、その当接位置をカムの回転方向に変化させてカムのプロフィールを測定する装置であって、
カムの回転位相に応じた測定誤差特性を記憶している測定誤差記憶部と、
所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することで、所定位相における測定値の良否判定を行う測定値判定部と、
を有することを特徴とするカムプロフィール測定装置。
請求項１に記載のカムプロフィール測定装置であって、
前記測定誤差特性は、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで得られることを特徴とするカムプロフィール測定装置。
請求項１または２に記載のカムプロフィール測定装置であって、
前記許容領域は、前記所定位相近傍の２箇所の回転位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲に基づいて算出されることを特徴とするカムプロフィール測定装置。
請求項３に記載のカムプロフィール測定装置であって、
前記許容領域は、前記所定位相近傍の複数の回転位相の中で、測定誤差が最も小さい２箇所の回転位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲に基づいて算出されることを特徴とするカムプロフィール測定装置。
測定子をカム面に当接させた状態で、その当接位置をカムの回転方向に変化させてカムのプロフィールを測定する方法であって、
測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロフィールを複数回測定することで、カムの回転位相に応じた測定誤差特性を算出するステップと、
測定対象カムのプロフィールを測定するステップと、
所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することで、所定位相における測定値の良否判定を行うステップと、
を含むことを特徴とするカムプロフィール測定方法。