JP3201481B2

JP3201481B2 - カムシャフトの特徴をチェックする装置及び方法

Info

Publication number: JP3201481B2
Application number: JP50892493A
Authority: JP
Inventors: ダニエリ，フランコ
Original assignee: Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 2001-08-20
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: EP0612398A1; US5508944A; DE69204853D1; BR9206738A; KR0123194B1; ITBO910417A1; EP0612398B1; IT1253305B; DE69204853T2; ITBO910417A0; ES2079896T3; JPH07501398A; WO1993010420A1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、カムを有するシャフトを支持し、かつ、シ
ャフトの機械的基準のための要素を有し、長手方向の幾
何学的軸を規定する支持構造体と、シャフトを回転させ
るための駆動手段と、支持構造体に結合され、カムの外
面と協働してカムの輪郭形状変化による径方向の変位に
応じた信号を提供する第１チェック要素を有するチェッ
ク手段と、走査手段と、チェック手段と走査手段とに接
続され、径方向の変位に応じた信号を処理する記憶、処
理及び表示ユニットとを備え、カムを備えたシャフトの
幾何学的及び寸法的特徴をチェックする装置に関する。

また、本発明は、チェック要素を有する装置によって
カムを有するシャフトの特徴、特にカムの輪郭に関する
パラメータをチェック方法であって、シャフトとチェッ
ク要素との間の相互の回転変位を発生する工程と、カム
の正確な輪郭を規定するシャフトの径方向の変位に関す
る測定値を、回転中に第１チェック要素によって検出す
る工程と、パラメータをチェックするために、測定値及
び対応する公称輪郭に対応する値間の偏差の値を計算す
る工程とを備えるチェック方法に関する。

［技術的背景］主軸受部及びカムの簡単な寸法的及び幾何学的な特徴
に加え、内燃機関のカムに対して通常行われる寸法の検
査のうち、現在、例えば輪郭の傾斜及びその変化等のカ
ムの輪郭の他のパラメータをチェックするものがある。
これらのパラメータが不正確であると、カムシャフトが
組み込まれている機関の回転に影響を及ぼすことがあ
り、得に、関連する弁が不当に開弁及び／又は閉弁する
ことになる。また、例えば弁と弁座が激しく衝突してノ
イズを引き起こしたり、弁を磨耗させて損傷させたり、
あるいは、有害な燃焼物を出し、その結果大気に汚染物
をまき散らしたりすることにもなる。

上述のパラメータを完全に把握するには、各カムの輪
郭の傾向に関する情報を得る必要がある。

英国特許出願公開第1273479号明細書にはカムの輪郭
の測定方法及び装置が開示されており、これによると、
回転するカムの径方向の変位が特定の角度位置で測定さ
れ、適切な装置により、測定された値と対応する所望の
値との比較が行われる。詳細には述べられていないが、
所望の値と測定された値との比較に基づき、先ず所望の
値を有する理論的カムに対するカムの角度位置が判断さ
れる。

カムの角度位置をより正確に測定するために、１つ或
いは複数のトランスジューサを用いてカムの突出部の角
度位置を判断してカムの輪郭を走査し、得られた信号を
処理するという装置が英国特許出願公開第1320929号明
細書及び米国特許第3731386号明細書により公知となっ
ている。しかし、これ自体、チェックされる輪郭の測定
より得られたというそれ程正確ではないデータ処理に基
づいたものであり、従って、誤差による影響を受けると
思われる。

従って、上述の方法及び装置ではカムの輪郭を正確に
測定することは保証できず、カムシャフト全体の高速且
つ非常に正確な検査は行えない。

カムシャフトのカムの輪郭をチェックする更に別の方
法が英国特許出願公開第2148007号明細書に開示されて
いる。カムシャフトを軸上で回転させている間に、カム
の径方向の変位に関する信号、及びカムの角度位置に関
する信号が処理ユニットに連続して送られ、これらの値
がカムの輪郭の既知の公称値と比較される。この方法は
その実施例では比較的簡単な機械的手段及び制御手段を
用いているが、膨大な量のデータを記憶して処理する必
要がある。更に、一度に１つのカムしか測定できず、カ
ムを交換することにより、新たな輪郭の最初の角度参照
点を判断する等の作業を反復することが必要となる。こ
の最初の基準はカムの実際の寸法におけるあり得る誤差
に大きく依存するため、不正確になる可能性がある。

［発明の開示］本発明の目的は正確且つ高速なチェックを行うことが
でき、しかも既存の方法及び装置の欠点を克服したカム
シャフトのカムの輪郭をチェックする装置及び関連する
チェック方法を提供することである。

上記及びその他の目的及び利点は、チェック手段は、第１チェック要素とは別個に、シャ
フトの角度参照部と協働する、第２チェック要素を備
え、記憶、処理及び表示ユニットは、第２チェック要素により提供される信号に基づいて、
シャフト１の１つの所定の角度参照位置を規定し、シャフトの所定の角度参照位置と角度参照位置からス
タートして走査手段によって回転方向に走査されように
前もって固定された各角度間隔とに対応して、全ての第
１チェック要素により提供される信号からの検出値を記
憶し、カムの径方向の変位に関連する一連の測定値を提供す
るために検出値を処理し、各カムの測定値を、既知の公称輪郭に関連する対応す
る値と比較し、その比較結果を処理して一連の測定値と
公称輪郭との間の角度誤差の値を求め、各カムに対して、測定値と、公称輪郭に関連する値
と、角度誤差とを処理し、カムの輪郭に関するパラメー
タをチェックする、ことを特徴とする装置により達成される。

また、同じ目的及び利点は、第１チェック要素とは別の第２チェック要素により回
転中にシャフトの角度参照位置を決定し、測定値は角度
参照位置に対応して検出されると共に該参照位置からス
タートして所定の角度間隔を開けられている工程と、計算する工程の前に、実際の輪郭及び各カムの対応す
る公称輪郭間の角度誤差の値を判断するために、測定値
を公称輪郭の値により処理する工程と、を備えたことを特徴とする方法により達成される。

［本発明を実施するための最適な形態］限定しない例として添付した図面を参照しながら以
下、本発明について詳細に発明する。

図1,2及び３には本発明に係る装置の概略が示されて
おり、該装置は、カムシャフト４を支持し、かつ、カム
シャフト４の機械的基準のための要素（図１にはそのう
ちの１つである心押し軸３のみが示されている）を有
し、この要素が長手方向の幾何学的軸と整合している支
持構造体１を備えている。チェックされるカムシャフト
４は、カムを構成する複数の偏心部分を有し、心押し軸
３間に取り付けられる。図示した例では、カムシャフト
４は４気筒エンジンのカムシャフトであり、８個のカム
５〜12と、これらのカムとは異なる部位に設けられた円
筒部すなわち主軸受部13〜17と、図示した心押し軸３側
を一端としてその他端に設けられた歯付きホイール18と
を備えている。さらに、支持構造体１には、図面の簡単
化のために極端に概略化して図示された駆動手段が結合
されており、該駆動手段はカムシャフト４を長手方向の
幾何学的軸回りに回転させるためのモータ19及び伝達手
段20を備えている。結合装置21は伝達手段20を他方の心
押し軸に結合するものである。結合装置21は回転軸を規
定する一体の支点22と、該支点22の回転軸回りの回転位
置を制限するスラスト及び駆動部23とでなっている。ス
ラスト及び駆動部23はすべりの無い結合を達成するため
に歯付きホイール18に設けられた関連する穴25内に挿入
される駆動突起24を備えている。

走査手段は、モータ19により生じた回転変位の結果、
カムシャフト４の角度毎の径方向の変位を測定するため
に、伝達手段20に結合された回析格子干渉計を含むロー
タリトランスジューサ26を含んだ角度測定機構でなって
いる。ロータリトランスジューサ26は角度ゼロ位置を判
断するための基準装置（図１には図示せず）を備えてい
る。結合装置21の作用と、カムシャフト４及び伝達手段
20間の一体的な支点22により発生する長手方向の弾性圧
力により、カムシャフト４及びロータリトランスジュー
サ26は空転無しに結合される。

チェック手段も支持構造体１に結合される。チェック
手段は、可動針36の直線状の変位に応答する信号を発す
るリニアトランスジューサ35をそれぞれ有する第１チェ
ック装置27〜34と、カムシャフトの長手方向にはかまわ
ずに径方向に変位する心軸38を有する伝達要素すなわち
フォロアー37とで構成されている。触針39は心軸38の自
由端に結合されてそれぞれカム５〜12の作用面と接触
し、上記径方向に沿って心軸38の変位を起こさせる。心
軸38の変位はリニアトランスジューサ35の針36に伝達さ
れる。フォロアー37は心軸38自体の軸方向の変位のみを
リニアトランスジューサ35の可動針36に伝達し、カム５
〜12が回転している間に、触針39及びカム５〜12の作用
面間の摩擦により起こり得る心軸38における径方向の応
力を吸収する。従って、特に敏感な器具であるリニアト
ランスジューサ35に起こり得る故障や損傷が回避され
る。

チェック手段は、接合要素40及び一次元寸法をチェッ
クするための測定ヘッド41を含む、第１チェック要素と
は別の、図２に示される第２チェック要素を更に備えて
いる。接合要素40は支持構造体１に剛性的に結合された
固定部42と、可動部43と、該可動部43の回転軸としての
一体的な支点である中間部44とよりなる。測定ヘッド41
は、上記可動部43に固定されたケーシング45と、該ケー
シング45に対する変位を制限する触針46と、該触針46の
位置に応答する信号を発する、例えば歪ゲージを有する
位置トランスジューサ手段（図示せず）とよりなってい
る。歯付きホイール18の表面に接触して該歯付きホイー
ル18に対して測定ヘッド41の参照位置を確定するため
に、可動部43には突出制限部47が設けられている。第２
チェック要素の位置は、カムシャフト４を心押し軸３間
に搭載した時に、触針46がカムシャフト４の角度位置に
より、歯付きホイール18の歯と接触するか、あるいは、
隣接する２つの歯間のスペース内で自由状態であるかの
何れかの位置にある。

チェック手段は一次元寸法をチェックするための測定
ヘッド49〜53を備えた第３チェック要素を更に備えてい
る。各ヘッド（図３）は支持構造体１に結合された固定
部54と、可動アーム55、56と、これら可動アーム55、56
と固定部54との間で可動アーム55、56に対して回転軸を
規定するための一体の支点を備えた２つの連結部57、58
とを備えている。触針要素59、60は可動アーム55、56の
自由端にそれぞれ結合し、カムシャフトの他の断面に対
応する位置で主軸受部13〜17の作用面の径方向両側に接
触する。２つのトランスジューサ61、62は固定部54に対
する可動アーム55、56の角度の開きを示す信号を出力す
る。

記憶、処理及び表示ユニット、すなわち、制御ユニッ
ト63が第１、第２及び第３チェック手段と、走査手段と
してのロータリトランスジューサ26と、駆動手段として
のモータ19とに接続されている。

図４は本発明に係る装置及び方法の作動工程を総合的
に示すものである。各ブロックの意味は以下の通りであ
る。

ブロック70:カムシャフト４は装置の長手方向に配置
された心押し軸間に位置決めされる。心押し軸３は長手
方向の軸に沿って変位自在であり、これによりカムシャ
フト４に装入し、その後それを挟持することができる。
この位置では、結合装置21の一体的な支点22と、これも
一体的な支点である接合要素40の中間部44により、結合
装置21の駆動突起24と接合要素40の突出制限部47とが歯
付きホイール18に当接する。

ブロック71:第１チェック要素27〜34と測定ヘッド49
〜53とが、支持構造体１の関連する部材の変位によりチ
ェック位置に持ってこられる。図示されない上記部材
は、実質的に剛性の支持構造体よりなり、第１チェック
要素27〜34と測定ヘッド49〜53とがこれに挟持される。

ブロック72:モータ19が始動され、駆動突起24が穴25
に嵌合して歯付きホイール18を駆動するまで結合装置21
と一緒に伝達手段20が回転される。モータ19の回転に従
ったカムシャフト４の回転は、ロータリトランスジュー
サ26により角度ゼロ位置が検出されるまで継続する。こ
の位置では、本装置の特殊な構造的特徴により、測定ヘ
ッド41の触針46は歯付きホイール18の歯48と接触する。

ブロック73:モータ19により駆動されるカムシャフト
４が更に回転変位すると、カムシャフト４の角度参照
部、即ち歯付きホイール18の歯48に接触する触針46を有
する測定ヘッド41とロータリトランスジューサ26とから
到着した信号は、ロータリトランスジューサ26を用いて
歯付きホイール18の正確な角度位置を判断してカムシャ
フト４の角度参照位置を決定するために、制御ユニット
63により処理される。

ブロック74:モータ19が再度始動し、カムシャフト４
が回転する。回転中、所定の数の点で、全てのリニアト
ランスジューサ35とヘッド49〜53により提供される信号
に関連する値を同時に検出及び記憶する。これらの点
は、上記所定の角度参照位置から発した１゜の角度の間
隔でロータリトランスジューサ26により判断される検出
角度位置に対応する。この工程は最初の角度位置から始
められ360゜の回転が終わると終了する。

ブロック75:各カム５〜12に対応する径方向の変位の3
60の一連の測定値ｈ（ｉ）を提供するために、各検出位
置のために記憶される検出値は制御ユニット63内で処理
される。

ブロック76:制御ユニット63内に記憶されたカム５〜1
2の公称輪郭に対応する値ｔ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・
・360）は、各カムの全体の公称輪郭、即ちカムシャフ
ト４の全ての角度位置の径方向の変位を示す値ｔ（α）
を決定するために処理される。

ブロック77:公称輪郭に対するカムシャフト４上のカ
ムの角度誤差に対応する角度の値X_BFを判断するため
に、各カム５〜12及び対応する公称値ｔ（α）の測定値
ｈ（ｉ）が処理される。

ブロック78:カムの輪郭の特性を判断するために、各
カム５〜12の測定値ｈ（ｉ）と、公称輪郭の角度に対応
する値ｔ（α）から変位した値X_BFが制御ユニット63内
で処理される。

ブロック73の工程に関する限り、カムシャフト４の角
度参照位置は、ロータリトランスジューサ26の高い分解
能（例えば、0,050゜或いは0,025゜）及び測定ヘッド41
の信号の処理により、非常に正確に判断される。特に、
図示例によれば、測定ヘッド41は、ロータリトランスジ
ューサ26のゼロ位置を中心とする短い円弧に沿った歯48
に応じて歯付きホイール18の表面を走査する。走査過程
において、トランスジューサ26の各分解単位に対して、
測定ヘッド41は信号値を制御ユニット63に送る。触針46
の特殊な形状は既知であるため、走査円弧に沿って、歯
48の縁部に対応する歯付きホイール18の表面の点を正確
に判断することが可能であり、次いで行われる制御ユニ
ット63内での処理により、歯48の中間を通過する歯付き
ホイール18の角度位置を、上述の分解能と同じ程度で正
確に判断することができる。この角度参照位置は第１検
出角度位置を成し、その位置から検出を開始することに
より、続いて検出するように離れている１゜の間隔を判
断する。

ブロック75に関連する動作は、例えば、各カム５〜12
及び各検出角度位置に対して、測定ヘッド49〜53の２つ
により提供される信号の値と、対応するリニアトランス
ジューサ35により提供される信号を示す検出値を処理す
る工程を有する。一般に、長手方向の軸に沿ってフォロ
アー37に隣接して設けられた上記２つのヘッドは、カム
５〜12の径方向の変位を、第３チェック要素により自動
的に決定される長手方向の軸に関係付けるためのもので
ある。図１を参照し、特にカム５において、上記工程
（ブロック74）に前もって記憶された値はチェック装置
27のリニアトランスジューサ35及び測定ヘッド49、50に
より提供されたものである。各測定ヘッド49〜53により
提供された信号を制御ユニット63で処理することによ
り、心押し軸３により規定された長手方向の幾何学的軸
に対する主軸受部13〜17に対応する部分的構成の偏心率
及び傾斜の誤差を判断することができる。これらの誤差
を用いることによって、例えば測定されているカムに隣
接するか、カムから既知の寸法だけ離れた主軸受部の中
心により規定された軸に測定値を関係付けることによ
り、カム５〜12の径方向の変位に関係するトランスジュ
ーサにより提供された検出値の対応する補償を（制御ユ
ニット63内で）行うことができる。上述の位置誤差は、
とりわけカムシャフト４と心押し軸３間の間隙、又は、
カムシャフト４の屈曲によるものである。

ブロック76に関連する処理は、必ずしも判断する必要
はないが、ブロック77の前の時点で制御ユニット63内で
完了する。これらの処理は各カム５〜12の輪郭に関連す
る既知の値ｔ（ｉ）（ｉ＝1,2・・・360）の数学的内挿
補間工程よりなる。これは例えば、第２位までの項に限
定し、既知の値ｔ（ｉ）から発し、値ｔ（ｉ＋ｘ）（一
般にｘ＜１゜）を以下のように表すことのできるテイラ
ー級数である。

ｔ（ｉ＋ｘ）＝ｔ（ｉ）＋（dt/dα）_ix＋（d²t/dα^２）_ｉ（x²/2） …（１）（dt/dα）_ｉ及び（d²t/dα^２）_ｉの値は全体の角度
ｉに対する点でのカムの公称輪郭の勾配及び勾配変化を
示し、これらはそれぞれ速度ｖ（ｉ）及び加速度ａ
（ｉ）として事前に分かるものである（特に、これらは
カムの公称輪郭の形状を判断するための値ｔ（ｉ）と共
に表としての形態で提供されるものである）。従って
（１）式による処理は特に簡単である。

ブロック77に関連する動作は、公称及びチェックされ
た輪郭間の相互の相の角度の違いX_BF値を得るために、
（１）式により得られた対応する公称値と共に測定値ｈ
（ｉ）（ｉ＝1,2・・・360）を処理することよりなる。
この処理は速度値ｈ（ｉ）及び公称値ｔ（ｉ＋ｘ）間の
偏差を最小にするために、例えば最小２乗法を適用す
る。最小２乗法により総称偏差Ｓ（ｉ）を、Ｓ（ｉ）＝ｈ（ｉ）−ｔ（ｉ＋ｘ） …（２）として、最小２乗推定量は、 SS＝Σ_iS（ｉ）^２（ｉ＝1,2,・・・360） …（３）と限定することにより、公称輪郭がチェックされた輪郭
に最も近似する角度の値は値X_BFは、 dSS/dx＝０ …（４）となる。

最終的な結果を導く単一の数学的工程は詳細には示さ
ないが、等式（４）を解決するための適切なプログラム
を使用すれば、制御ユニット63は公称及びチェックされ
た輪郭間の相互の相の違いの所望の値X_BFを提供するこ
とができるのは明らかである。

簡素化及び明瞭化のために、前述の記載では（例えば
図１及び３において参照番号５で示されるカムの輪郭に
ついて）、カムシャフト４上の各カム５〜12の公称角度
相の違いを示す、角度参照位置に対するチェックされた
カムの公称相の違いの既知の角度βはゼロと考察され
る。各カムにとってβは既知の値であるため、それを前
述の式に導入しても処理が変更されることは殆どない。

図５のグラフは測定値ｈ（ｉ）によるカム５（β＝
０）の実際の輪郭H5と、値ｔ（ｉ）による公称輪郭T5
と、公称輪郭を示している。この公称輪郭とは、実際の
輪郭H5或いは「最適な」公称輪郭Ｔ′５に最も近似する
と共に、グラフ中、点線で示される角度X_BFの角度シフ
トT5により得られる輪郭である。図５はカムシャフト４
の角度参照に対して既知の角度β変位したカム６の公称
輪郭T6も示している。

ブロック77に関連する動作は、実質的に、公称輪郭Ｔ
と同じ形状を有し、実際の輪郭Ｈに最も近似した輪郭
Ｔ′を判断するものである。

ブロック87に関連する処理は、各カム５〜12に対し
て、実際の輪郭Ｈと最も適切な公称の輪郭とを比較する
工程を有し、特に、測定値ｈ（ｉ）及び値ｔ（ｉ＋
X_BF）間の偏差の値を計算し、この偏差に基づき、寸法
上の特徴（カム５〜12の基礎円の径等）や、形状の特徴
（カム５〜12の勾配の始まり及び終わり、あるいは、こ
れ以外の部分等）がチェックされる。このように、正確
に評価した値（X_BF）とは別に、公称及び実際の輪郭間
の相の違いは輪郭の特徴のチェックには影響を与えず、
従って、信頼性のある正確なチェックを行うことができ
る。

公称輪郭Ｔの値を略連続して発生する前述の方法、即
ちテイラー級数展開式は、既知の値ｔ（ｉ）の補間の一
例を示すものであるが、本発明の実施例を限定するもの
ではない。更に、（公称値ｔ（ｉ）の代わりに）測定値
ｈ（ｉ）の補間により、（公称輪郭Ｔの値Ｔ（α）の代
わりに）実際の輪郭Ｈ全体に沿った実際の寸法の値を得
ることも可能である。この環境下では、作業はより困難
であり、実質的には速度及び加速度の値を計算する必要
があるが、それでも相の違いの値X_BFを得るために、ブ
ロック77に関して説明した工程を実行することが可能で
ある。

ここに記載される装置は、ロータリトランスジューサ
26に走査される各検出角度位置のために、リニアトラン
スジューサ35及び測定ヘッド49〜53が発する全ての信号
を略同時に検出及び記憶（ブロック74）するこのによ
り、カムシャフト４の全てのカム５〜12の輪郭をチェッ
クすることが可能である。これらの値は「凍結」してお
り、制御ユニット63内に記憶され、その後、これらの値
は順次読み取られて処理される。このタイプの測定で
は、同じ正確な角度参照に全て対応する径方向の値を得
ることができ、従って、リニアトランスジューサ35及び
測定ヘッド49〜53の信号の迅速な走査により検出された
場合に生じる誤差を回避できる。事実、このような場
合、走査中のカムシャフト４の角変位は、異なるリニア
トランスジューサ35及び測定ヘッド49〜53の信号の検出
において無視できない相の違いを生じさせる。

測定ヘッド41によるカムシャフト４の角度位置の検出
により、全てのカム５〜12に共通な正確な参照位置が得
られ、シャフト上の単一のカムの角度位置、及び種々の
カムの相の違いの両方をチェックすることができる。

触針39は図面に示される総称的に球状とは異なる形状
にしても良い。特に、カム５〜12の不均整な回転によ
り、図３に示される各触針39は曲線状の接触線上（図３
に示される線）の複数の点で、関連する回転するカム
（５）の作用面に接触する。触針39の湾曲部及びチェッ
クされるカム５〜12の作業面の湾曲部間の干渉により生
じるチェック作業の起こり得る誤差を無くすために、所
謂ナイフ触針（knife feeler）を使用しても良い。ナイ
フ触針の主な特徴は、チェックされる部分に接触するた
めの直線状の接線（円筒状の表面の基線又はプリズム状
の表面の縁部）を規定する円筒状又はプリズム状の表面
にある。このような各触針心軸38の１つに結合させ、そ
の直線状の接線が関連するカム５〜12の作業面と接し、
その線が図３の平面と略平行な平面上で、心軸38により
規定される径方向に垂直にしても良い。

カムシャフト４の回転中、触針はフォロアー37の心軸
38と共に径方向に沿って移動する。このようにして、各
触針の移動によりカムの寸法の径方向の変化に密接に結
び付くことになる。何故なら、直線状の接触は、互いに
平行で且つカムの作業面に接する方向に配置されている
ままであるからである。各線の複数の点は回転中関連す
るカム５の表面に接している。

ナイフ触針を使用しない場合でも、接線（或いは面
積）の予測し得ない磨耗、及び／又はその湾曲部による
誤差は、既知の形状の安定した寸法のセットアップマス
ターを長手方向の測定位置に周期的に置くことにより補
償することが可能である。セットアップマスターとは特
殊なカムシャフトのことであり、その縦軸と平行で且つ
偏心した字句線を有する囲い材質（例えばマスター用の
特別なスチール）の円筒状の表面がカムの外面の適所に
あるものである。サイクルを設定する間、触針は円筒状
の表面に接触し、リニアトランスジューサ35は制御ユニ
ット63に信号を送る。円筒状の表面の正確な形状に対応
する既知の湾曲通路に関連して処理される信号の違いは
全て触針の湾曲部及び／又は接線の磨耗やその他の欠陥
によって生じる。

このようにサイクルを設定する間、上述の違いに基づ
き誤信号を記憶することができる。セットアップマスタ
ーの円筒状の表面の点とカム５〜12の公称輪郭Ｔの点と
の間の角度補償を行う適切なアルゴリズムを使用すれ
ば、誤信号を処理して磨耗を補償する適切な信号を得る
ことができ、この信号を記憶してその後処理することに
より測定値ｆ（ｉ）を訂正することができる。

チェックされるシャフトの異なる製造特性に対応し得
るように、第２測定要素の別の実施例によれば歯付きホ
イールがなく、これは予測できるものである。可能な実
施例では、チェックされるカムシャフトの横方向の表面
に位置する例えばキーのためのシートに接触するための
適切な測定ヘッドが測定ヘッド41の箇所にある。これに
より、そのシートの中間部を正確に判断して角度参照位
置を規定することができる（図４のブロック73）。

上述のカムの輪郭のチェックに加え、上述のチェック
手段及び／又は制御ユニット63のために提供されてそれ
に連結される別のチェック手段により、カムシャフト４
の他の特徴（例えば主軸受部13〜17の形状及び／又は寸
法）に関する更に別のチェックを実行することが予測で
きる。

最後に、チェックされるシャフトの製造的特徴は例え
ばカムの数及び／又は構成により変わることは明らかで
あり、従って、例えば第１及び第３チェック要素の数及
び／又は構成を変えることにより装置の構造を適合させ
ることになる。

図面の簡単な説明図１は一部の詳細を断面で示した本発明の好適な実施
例による装置の概略正面図である。

図２は図１の装置の一部の詳細を詳細に示した拡大図
である。

図３は簡素化のために一部の要素を省略した図１のII
I−III線に沿う同図の細部の断面の拡大図である。

図４は本発明によるチェック方法に関するブロック図
である。

図５は図４に示される方法の工程を示すグラフであ
る。

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Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カム（５〜12）を有するシャフト（４）を
支持し、かつ、シャフト（４）の機械的基準のための要
素（3,20,21）を有し、長手方向の幾何学的軸を規定す
る支持構造体（１）と、前記シャフト（４）を回転するための駆動手段（19）
と、前記支持構造体（１）に結合され、前記カム（５〜12）
の外面と協働して前記カム（５〜12）の回転角度に対す
るカムの輪郭形状変化による径方向の変位に応じた信号
を提供する第１チェック要素（27〜39）を有するチェッ
ク手段（27〜47,49〜62）と、走査手段（26）と、前記チェック手段（27〜47、49〜62）と前記走査手段
（26）とに接続され、前記カム（５〜12）の径方向の変
位に応じた信号を処理する記憶、処理及び表示ユニット
（63）と、を備え、カム（５〜12）を備えたシャフト（４）の幾何
学的及び寸法的特徴をチェックする装置において、前記チェック手段（27〜47、49〜62）は、前記第１チェ
ック要素（27〜39）とは別個に、前記シャフト（４）の
角度参照部（48）と協働する、第２チェック要素（40〜
47）を備え、前記記憶、処理及び表示ユニット（63）は、前記第２チェック要素（40〜47）により提供される信号
に基づいて、シャフト（４）の１つの所定の角度参照位
置を決定し（73）、前記シャフト（４）の前記所定の角度参照位置と前記角
度参照位置からスタートして前記走査手段（26）によっ
て回転方向に走査されように前もって固定された各角度
間隔とに対応して、全ての第１チェック要素（27〜39）
により提供される信号からの検出値を記憶し（74）、前記カム（５〜12）の径方向の変位に関連する一連の測
定値（ｈ（ｉ））を提供するために前記検出値を処理し
（75）、各カム（５〜12）の前記測定値（ｈ（ｉ））を、既知の
公称輪郭（Ｔ）に関連する対応する値（ｔ（α））と比
較し、その比較結果を処理（77）して前記一連の測定値
（ｈ（ｉ））と公称輪郭（Ｔ）との間の角度誤差
（X_BF）の値を求め、前記各カム（５〜12）に対して、前記測定値（ｈ
（ｉ））と、前記公称輪郭（Ｔ）に関連する値（ｔ
（α））と、前記角度誤差（X_BF）とを処理し、前記カ
ム（５〜12）の輪郭に関するパラメータをチェックする
（78）、ことを特徴とする装置。
【請求項２】支持し、かつ、機械的基準のための前記要
素（３、20、21）は、前記駆動手段（19）に連結されて
前記長手方向の軸回りの回転運動を前記シャフト（４）
に伝達するための伝達手段（20）と、前記長手方向の軸
と略平行な方向に前記伝達手段（20）及び前記シャフト
（４）間に弾性圧接作用をさせる結合装置（21〜24）と
を有し、前記走査手段（26）は前記伝達手段（20）に結
合されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】前記結合装置（21）は、前記シャフト
（４）と協働するスラスト及び駆動部（23）と、このス
ラスト及び駆動部（23）と前記伝達手段（20）との間に
設けられ、前記弾性圧接作用により、前記シャフト
（４）及び走査手段（26）を略すべりの無い状態で伝達
結合するための一体的な支点（22）とを有することを特
徴とする、請求項２記載の装置。
【請求項４】前記走査手段は、ロータリトランスジュー
サ（26）よりなることを特徴とする、請求項１記載の装
置。
【請求項５】前記ロータリトランスジューサ（26）は、
0.025゜の解像度を有することを特徴とする、請求項４
記載の装置。
【請求項６】前記第１チェック手段（27〜39）は、トラ
ンスジューサ（35）と、このトランスジューサ（35）に
結合され、軸方向に移動自在な心軸（38）を有する伝達
要素（37）と、前記心軸（38）に結合された触針要素
（39）とを備え、前記触針要素（39）は前記カム（５〜
12）の表面に接触し、前記心軸（38）は前記シャフト
（４）の回転中に前記カム（５〜12）の径方向の変位の
変化に応じた軸方向の変位を前記トランスジューサ（3
5）に伝達することを特徴とする、請求項２記載の装
置。
【請求項７】前記第２チェック要素（40〜47）は、前記
シャフト（４）の角度参照部（48）とトランスジューサ
手段とに接触する触針（46）を有する測定ヘッド（41）
と、前記支持構造体（１）に結合された固定部（42）を
有する接合要素（40）と、前記測定ヘッド（41）を移動
可能に保持する可動部（43）と、前記固定部（42）及び
可動部（43）間に形成されて回転軸を規定する中間部
（44）とを備え、前記可動部（43）は、前記ヘッド（4
1）に対する基準位置を規定するために、前記角度参照
部（48）に対応して前記シャフトの表面と協働する突出
制限部（47）を備えたことを特徴とする、請求項１記載
の装置。
【請求項８】前記測定ヘッド（41）の前記トランスジュ
ーサ手段は歪みゲージよりなることを特徴とする、請求
項７記載の装置。
【請求項９】前記チェック手段（27〜47、49〜62）は、
前記支持構造体（１）に連結されて前記シャフト（４）
の略円筒部（13〜17）の外面と協働する測定ヘッド（49
〜53）を有する第３チェック要素（49〜62）を備え、前
記測定ヘッド（49〜53）は前記記憶、処理及び表示ユニ
ット（63）の連結されて、前記長手方向の幾何学的軸に
対する前記略円筒部（13〜17）の位置に応答する信号を
提供し、前記記憶、処理及び表示ユニット（63）はこれ
らの信号を、一連の測定値（ｈ（ｉ））を得るための第
１チェック要素（27〜39）の信号と併せて処理すること
を特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１０】チェック要素（27〜39）を有する装置に
よってカム（54〜12）を有するシャフト（４）の特徴、
特に前記カム（５〜12）の輪郭に関するパラメータをチ
ェック方法であって、前記シャフト（４）と前記チェック要素（27〜39）との
間の相互の回転変位を発生する工程（72）と、前記カム（５〜12）の正確な輪郭（Ｈ）を規定するシャ
フト（４）の径方向の変位に関連する測定値（ｈ
（ｉ））を、回転中に第１チェック要素（27〜39）によ
って検出する工程（74、75）と、前記パラメータをチェックするために、前記測定値（ｈ
（ｉ））及び対応する公称輪郭（Ｔ）に対応する値（ｔ
（α））間の偏差の値を計算する工程（78）と、を備えるチェック方法において、前記方法は更に、前記第１チェック要素（27〜39）とは別の第２チェック
要素（40〜47）により回転中にシャフト（４）の角度参
照位置を決定し、前記測定値（ｈ（ｉ））は前記角度参
照位置に対応して検出されると共に該参照位置からスタ
ートして所定の角度間隔を開けられている工程（73）
と、前記計算する工程（78）の前に、前記実際の輪郭（Ｈ）
及び各カム（５〜12）の対応する公称輪郭（Ｔ）間の角
度誤差の値（X_BF）を判断するために、前記測定値（ｈ
（ｉ））を前記公称輪郭（Ｔ）の値（ｔ（α））により
処理する工程（77）と、を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１１】前記シャフト（４）の角度位置のどこに
おいても前記公称輪郭（Ｔ）の値（ｔ（α））を得るた
めに、決められた角度位置の前記シャフト（４）の公称
径寸法に関係する一連の既知の値（ｔ（ｉ）,v（ｉ）,a
（ｉ））を各カム（５〜12）用に処理する工程（76）を
更に有することを特徴とする、請求項10記載の方法。
【請求項１２】前記値（ｈ（ｉ））を検出する前記工程
（74、75）は、前記シャフト（４）の角度参照位置に対
応し、また回転中は角度位置から発する前記所定の角度
間隔に対応する全てのカム（５〜12）に関連する第１チ
ェック要素（27〜39）の信号を略同時に検出及び記憶す
る工程（74）からなることを特徴とする、請求項11記載
の方法。
【請求項１３】前記シャフト（４）は角度参照部（48）
を規定し、前記シャフト（４）の角度参照を決定する前
記工程（73）は、前記第２チェック要素（40〜47）によ
って、前記相互の回転変位の間に前記角度参照部（48）
を走査し、その結果得られた電気信号を角度走査手段
（26）により提供される信号により処理することを特徴
とする、請求項12記載の方法。
【請求項１４】前記値（ｈ（ｉ））を検出する前記工程
（74、75）は、前記シャフト（４）の長手方向の基準の
軸に対する略円筒状のセクション（13〜17）の偏心に関
する情報を得るために、該シャフト（４）の前記セクシ
ョン（13〜17）と協働する第３チェック要素（49〜62）
により提供される信号を検出及び記憶（74）する工程よ
りなり、その後、前記測定値（ｈ（ｉ））を得るため
に、前記第１チェック要素（27〜39）及び第３チェック
要素（49〜62）により提供される信号を処理（75）する
ことを特徴とする、請求項13記載の方法。
【請求項１５】前記第３チェック要素（49〜62）の信号
を検出及び記憶する前記工程は、前記シャフト（４）の
角度参照位置に対応すると共にそれから所定の角度の間
隔を開けて、前記第１チェック要素（27〜39）の信号の
検出及び記憶と略同時に行われることを特徴とする、請
求項14記載の方法。
【請求項１６】各カム（５〜12）の角度誤差（X_BF）を
判断するために前記測定値（ｈ（ｉ））を前記公称輪郭
（Ｔ）の値（ｔ（α））により処理する前記工程（77）
は、前記測定値（ｈ（ｉ））及び対応する前記公称輪郭
（Ｔ）の値（ｔ（α））間の最小２乗法を適用すること
を特徴とする、請求項10記載の方法。
【請求項１７】前記シャフト（４）の角度参照位置に対
応すると共にそれから所定の角度間隔を開けた前記値
（ｈ（ｉ））を検出（74、75）する前記工程は、前記角
度間隔を測定し、角度走査手段（26）により検出制御を
行う工程よりなることを特徴とする、請求項12記載の方
法。
【請求項１８】前記所定の角度間隔は１゜であることを
特徴とする、請求項17記載の方法。
【請求項１９】異なる角度位置における所定の数の点の
ために関連する公称輪郭（Ｔ）のパラメータの既知の値
（ｔ（ｉ））を各カム（５〜12）用に電子工学的に記憶
する工程を更に有し、各カム（５〜12）用の前記測定値
（ｈ（ｉ））は同じ数の点のために検出されることを特
徴とする、請求項10記載の方法。