JP5444766B2 - ステム端部位置測定装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステム端部位置測定装置およびその方法に関する。

エンジンの吸気および排気バルブ内には、吸排気の際に上下して、燃料室に対して吸排気バルブを開閉するバルブステムが配置される。バルブステムは棒状に形成されており、その端部（以下、ステム端部という）にリフタが取り付けられている。バルブステムは、リフタを介して伝達される駆動カムの偏心回転運動に従って上下する。

ここで、ステム端部と駆動カムの回転軸との距離が遠すぎると異音が発生し、近すぎると駆動カムが浮いてしまい、望まない磨耗等が発生してしまう。そこで、シムと呼ばれる厚さ調整用の板部材をリフタに取り付けたり、リフタ自体の厚みを調整したりして、バルブステムと駆動カムとの距離を適切に調整している。

適切な厚さのリフタを選択するために、駆動カムとステム端部とのクリアランス（段差量）を測定する測定装置が開発されている（特許文献１参照）。この測定装置では、カムの代わりにダイヤルゲージが取り付けられたシャフトを有する。測定装置は、シャフトをカムジャーナル軸受けに設置し、各バルブに位置するダイヤルゲージの接触子をステム端部に接触することによって、バルブステム方向のステム端部の位置を測定できる。同時に、ダイヤルゲージの目盛り板には、位置（距離）を示す目盛りの他に目盛りから換算して選択されるシムのランク（種類）が表示される。したがって、適切な厚さのリフタのランクを瞬時に峻別できる。

実公昭５８−３５６０５号公報

しかしながら、上記測定装置の構成では、エンジンの機種によって、構成を変更する必要がある。なぜなら、エンジンによって、ジャーナル軸受けの位置や径、バルブの位置等が異なるので、エンジンごとに、装置のシャフトをジャーナル軸受けに合わせ、また、ダイヤルゲージの位置をバルブの位置に合わせる必要があるからである。したがって、複数機種のエンジンを同一ラインで生産する場合には、複数の測定装置および測定装置を取り換える段取り換え装置が必要になってしまう。このため、生産ラインが長くなったり、設備費が高くなったりして、エンジンの生産コストが増大してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの機種に関わらずステム端部の位置を測定できるステム端部位置測定装置およびその方法を提供することを目的とする。

ステム端部位置測定装置は、レーザ変位測定部と、演算部とを有する。レーザ変位測定部は、エンジンに形成された給排気口中にバルブステムを配置した状態において、バルブステムの端部の軸方向の二次元形状をレーザ変位測定する。さらに、レーザ変位測定部は、エンジンに形成されたカムジャーナル軸受けの二次元半円形状をレーザ変位測定する。演算部は、レーザ変位測定部による二次元測定結果から、バルブステムの端部の位置とカムジャーナル軸受けの位置との距離を演算する。

ステム端部位置測定方法は、次の工程を実行する。エンジンに形成された給排気口中にバルブステムを配置した状態において、バルブステムの端部の軸方向の二次元形状を、レーザ変位測定する。レーザ変位測定部が、エンジンに形成されたカムジャーナル軸受けの二次元半円形状を、レーザ変位測定する。レーザ変位測定部による二次元測定結果から、演算部が、バルブステムの端部の位置とカムジャーナル軸受けの位置との距離を演算する。

上記ステム端部位置測定装置およびステム端部位置測定方法によれば、バルブステムの端部およびカムジャーナル軸受けの二次元測定結果から該バルブステムの端部とカムジャーナル軸受けとの距離を演算する。したがって、カムジャーナル軸受けやバルブステムの端部に物理的なツールを配置する必要がない。さらに、バルブステムの端部とカムジャーナル軸受けとの距離を演算するのに、バルブステムの端部とカムジャーナル軸受けの二次元測定結果を用いているので、エンジンの機種に応じてバルブステムの端部やカムジャーナル軸受けの絶対位置が変わっても、エンジンの機種に関わらず、相対的なバルブステムの端部の位置を測定できる。しかも、二次元測定でよいので、エンジンの機種によって、バルブステムの三次元での角度が変わっても、その都度測定装置の移動方向を変える必要がなく、エンジンの機種に関わらず、測定装置を一方向に移動させるだけで簡単に測定できる。結果として、複数の装置や段取り換え装置が必要なく、エンジンの製造コストを低減できる。

シリンダヘッドの平面図である。 図１の２−２断面図である。 図１の３−３断面図である。 ステム端部位置測定装置の平面図である。 ステム端部位置測定装置の正面図である。 レーザ変位測定部により測定されて得られたバルブステム端部の二次元形状を示す図である。 レーザ変位測定部により測定されて得られたジャーナル軸受け部の二次元形状を示す図である。 ブロック部材を示す斜視図である。 ステム端部位置測定装置の動作を示すフローチャートである。 段差量算出の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態のステム端部位置測定装置を示す図である。 ブロック部材の斜視図である。 ステム端部位置測定装置の平面図である。 線材の各種断面形状を示す図である。 ステム端部位置測定装置の動作を示すフローチャートである。 段差量算出の流れを示すフローチャートである。 ステム端部の二次元形状の測定結果を示す図である。 カムジャーナル軸受けの二次元形状の測定結果を示す図である。 二次元形状の測定結果を垂直面に投影する様子を示す図である。 二次元形状の測定結果を合成した様子を示す図である。 段差量を明確に示すための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

本実施の形態は、エンジンの給排気口中に配置されたバルブステムのステム端部の位置を測定する。

最初に、測定対象となるエンジンのシリンダヘッドについて説明する。

図１はシリンダヘッドの平面図、図２は図１の２−２断面図、図３は図１の３−３断面図である。なお、図２では、一点鎖線によりカムシャフトおよびバルブリフタを仮想的に示している。また、図３では、一点鎖線によりバルブステムの位置を仮想的に示している。

図１に示すように、シリンダヘッド１０には、複数の吸気口１１および排気口１２が２列に形成されている。吸気口１１および排気口１２は、図２に示すように、燃料室１３と連通する筒状の経路である。吸気口１１および排気口１２内には、それぞれ、バルブステム１４が配置されている。バルブステム１４は、棒状に形成されており、先端にバルブ１５が形成されている。バルブ１５は、燃料室１３に向かって広がるように、傘状に形成されている。バルブステム１４は、バネ１６により、バルブ１５が閉じる方向に負荷が与えられている。

エンジンが組み立てられた際には、図２に一点鎖線で示すバルブリフタ２０がカム３１の偏心回転運動に従って上下にされる。バルブステム１４も、バルブリフタ２０によってステム端部１４１が押されて上下する。これに伴いバルブ１５が開閉する。

図３に示すように、シリンダヘッド１０には、カムシャフト３０を保持するカムジャーナル軸受け１７が形成されている。カムジャーナル軸受け１７は、カムシャフト３０のカムジャーナル部３２を回転自在に保持する溝である。図３中一点鎖線で示す位置に、バルブステム１４が位置する。

（第１実施形態）
次に、本実施形態のステム端部位置測定装置の構成について説明する。

図４はステム端部位置測定装置の平面図、図５はステム端部位置測定装置の正面図、図６はレーザ変位測定部により測定されて得られたバルブステム端部の二次元形状を示す図、図７はレーザ変位測定部により測定されて得られたジャーナル軸受け部の二次元形状を示す図、図８はブロック部材を示す斜視図である。

ステム端部位置測定装置４０は、エンジンの生産ラインに設置されており、ラインを流れてくるエンジンについて、ステム端部の位置測定を行う。

図４および図５に示すように、ステム端部位置測定装置４０は、レーザ変位測定部４２と、送り部４４と、ブロック部材４６と、記憶部４８と、制御部（演算部）５０とを有する。

レーザ変位測定部４２は、一対用意されている。各レーザ変位測定部４２は、吸気口１１または排気口１２中のバルブステム１４のステム端部１４１の軸方向の二次元形状をレーザ変位測定する。つまり、レーザ変位測定部４２は、シリンダヘッド１０の上部から、バルブステム１４の長軸断面を、ステム端部１４１を含むように測定する。レーザ変位測定部４２の測定によって、図６に示すような二次元形状が得られる。図６中のＤ部が、ステム端部１４１の二次元形状である。

さらに、レーザ変位測定部４２は、カムジャーナル軸受け１７の二次元半円形状をレーザ変位測定する。測定によって、図７に示すような二次元形状が得られる。図７中のＣ部が、カムジャーナル軸受け１７の二次元半円形状である。

送り部４４は、レーザ変位測定部４２をシャフトにより保持し、吸気口１１とカムジャーナル軸受け１７の列または排気口１２とカムジャーナル軸受け１７の列に沿って、レーザ変位測定部４２を送る。送り部４４は、通常、同時に吸気口１１および排気口１２側を測定できるように、一対のレーザ変位測定部４２を同時に送る。

ブロック部材４６は、図８に示すように、真直度および面間距離が既知の二段の平行面を含む。ブロック部材４６は、送り部４４の送り方向、すなわち、吸気口１１および排気口１２の列と平行に延び、シリンダヘッド１０の内面に向かって低い段を有する。ブロック部材４６は。レーザ変位測定部４２によって、常に測定できる範囲で、シリンダヘッド１０上の吸気口１１側および排気口１２側にそれぞれ配置される。

記憶部４８は、制御部５０による演算結果等を記憶する。

制御部５０は、レーザ変位測定部４２、送り部４４および記憶部４８に接続されており、レーザ変位測定部４２によるレーザ変位測定や、送り部４４によるレーザ変位測定部４２の送り動作を制御する。制御部５０は、ステム端部１４１の位置を演算する。

以下、ステム端部位置測定装置４０の動作について説明する。

図９は、ステム端部位置測定装置の動作を示すフローチャートである。制御部５０が大部分の動作を達成する。

まず、ステム端部位置測定装置４０は、生産ラインを流れてきたエンジン（ワーク）を搬入し、位置決めする（ステップＳ１）。この動作は、制御部５０によって、生産ライン設備を制御して実行してもよいし、生産ラインに設けられた他の制御部によって実行してもよい。

制御部５０は、生産ラインに流れる車種の順番が登録されている生産計画を確認し、現在搬入されたエンジンの車種を選択する（ステップＳ２）。

制御部５０は、図示しない保持手段を制御して、ブロック部材４６を、シリンダヘッド１０上の吸気口１１および排気口１２の側に設置する（ステップＳ３）。ブロック部材４６を設置する位置は、上述の通り、レーザ変位測定部４２がいつでも測定できる位置である。ブロック部材４６は、シリンダヘッド１０に密着させる。

制御部５０は、車種情報に基づいて、レーザ変位測定部４２のヘッド角度を設定する（ステップＳ４）。合わせられるヘッド角度は、シリンダヘッド１０の吸気口１１および排気口１２中のバルブステム１４に平行な角度である。一対のレーザ変位測定部４２の両方が同時に角度設定されることが好ましい。

制御部５０は、送り部４４を制御してレーザ変位測定部４２を送りつつ、レーザ変位測定部４２を制御して吸気口１１、排気口１２、カムジャーナル軸受け１７上方から二次元形状の測定を開始する（ステップＳ５）。たとえば、図４に示すように、８つの吸気口１１と４つのカムジャーナル軸受け１７を、１、Ａ、２、３、Ｂ、４、５、Ｃ、６、７、Ｄ、８番目の順に測定する。排気口１２側についても、同時に同様の順で測定される。

制御部５０は、吸気口１１および排気口１２中のステム端部１４１、カムジャーナル軸受け１７の二次元形状を測定するごとに測定結果を記憶する（ステップＳ６）。

制御部５０は、全てのステム端部およびカムジャーナル軸受け１７について測定が終了したかどうかを判断する（ステップＳ７）。終了していない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ５の処理に戻り、測定を継続する。

終了した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部５０は、カムジャーナル軸受け１７およびステム端部１４１の段差量（距離）を算出する（ステップＳ８）。この算出工程の詳細については、後述する。

制御部５０は、算出した段差量を記憶部４８に記憶させる（ステップＳ９）。そして制御部５０は、レーザ変位測定部４２の位置を初期位置に戻し（ステップＳ１０）、ワークを測定工程から搬出する（ステップＳ１１）。

なお、制御部５０は、ステップＳ８において、算出した段差量に基づいて、バルブステム１４およびカム３１間に配置するのに適した厚みのリフタ２０を選択してもよい。制御部５０は、リフタの代わりに、リフタに取り付けるのに適した厚みのシムを選択してもよい。

次に、上記ステップＳ８の段差量算出について、詳細に説明する。

図１０は、段差量算出の流れを示すフローチャートである。

制御部５０は、記憶部４８に記憶されているステム端部およびカムジャーナル軸受け１７の二次元形状（図６、図７参照）について、ブロック部材４６の平均位置Ｈを算出する（ステップＳ２１）。ブロック部材４６は、図６および図７中、Ａ部およびＢ部として測定されている部分である。Ａ部がブロック部材４６の低い方の段、Ｂ部がブロック部材４６の高い方の段の二次元形状である。

制御部５０は、図６に示すステム端部からブロック部材のＡ部の高さＨ_ｎＶを演算する（ステップＳ２２）。ここでｎは、ステム端部の順番を示す変数である。たとえば、図４のＡ番目のカムジャーナル軸受け１７の手前にある１番目のバルブステム１４のステム端部の高さはＨ_１Ｖとして示される。

続けて、制御部５０は、図７に示すカムジャーナル軸受け１７の最下点からブロック部材のＡ部の高さＨ_ｍＪを演算する（ステップＳ２３）。ここでｍは、カムジャーナル軸受け１７の順番を示す変数である。たとえば、図４のＡ番目のカムジャーナル軸受け１７の高さはＨ_ＡＪとして示される。

制御部５０は、上記工程の演算結果Ｈ、Ｈ_ｎＶ、Ｈ_ｍＪのばらつきが許容範囲内か否かを判断する（ステップＳ２４）。通常、レーザ変位測定部４２の傾きや送り部４４の振動等によって演算結果にばらつきができる。しかし、このような振動等を超えるばらつきがある場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、装置に異常があるので、制御部５０は、計測エラーの旨を表示する（ステップＳ２５）。この表示は、図示しないユーザディスプレイに示される。

ばらつきが許容範囲内の場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御部５０は、レーザ変位測定部４２の感度が許容範囲内かを判断する（ステップＳ２６）。レーザ変位測定部４２の感度は、ブロック部材４６の測定結果から判断できる。たとえば、ブロック部材４６の上段Ｂ部が消えていたり、エッジがつぶれていたりする場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、レーザ変位測定部４２の感度が異常である。したがって、この場合には、制御部５０は、計測エラーの旨を表示する（ステップＳ２５）。

レーザ変位測定部４２の感度が許容範囲の場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、制御部５０は、Ｈ_ｎＶ、Ｈ_ｍＪを補正する（ステップＳ２７）。補正は、たとえば、次のように実行される。二次元形状測定したブロック部材４６の全位置を結んで、レーザ変位測定部４２に対するブロック部材４６（シリンダヘッド１０）自体の傾きを算出する。ブロック部材４６は、シリンダヘッド１０に密着されているので、ブロック部材４６の傾きは、シリンダヘッド１０の傾きと等しい。したがって、この傾き分だけ、測定された二次元形状を補正する。あるいは、レーザ変位測定部４２の傾きが既知の場合、固定の係数を予め用意しておいて、該係数を乗算して、測定結果を補正できる。装置の傾き等の精度に問題がないことが事前にわかっている場合、ステップＳ２７の補正工程は省略されてもよい。

制御部５０は、補正したＨ_ｎＶ、Ｈ_ｍＪから、カムジャーナル軸受け１７に対するステム端部の段差を算出する（ステップＳ２８）。算出される段差は、図３のｄである。ここで、段差は隣接したステム端部およびカムジャーナル軸受け１７の値を用いて算出する。たとえば、図４の１番目の吸気口１１中のステム端部の位置については、Ｈ_１Ｖ−Ｈ_ＡＪによって算出する。また２番目の吸気口１１中のステム端部の位置については、Ｈ_２Ｖ−（Ｈ_ＡＪ＋Ｈ_ＢＪ）／２によって算出する。

制御部５０は、全てのステム端部について段差量が算出できたかを判断する（ステップＳ２９）。全ての段差量が算出できていない場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、ステップＳ２７の処理に戻って演算を繰り返す。全ての段差量が算出できた場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、段差量算出の処理を終了し、図９の処理に戻る。

以上のように、第１実施形態では、バルブステム１４の端部およびカムジャーナル軸受け１７の二次元測定結果から該バルブステム１４の端部とカムジャーナル軸受け１７との距離を演算するので、カムジャーナル軸受け１７やバルブステム１４の端部にダイヤルゲージ等の物理的なツールを配置する必要がない。換言すると、エンジンの機種が異なっても、レーザ変位測定部４２の角度を変更したり、レーザ変位測定部４２で計測する位置を変更したりするだけで済むので、ソフトウェアの変更で足りる。したがって、エンジンの機種に関わらず、相対的なバルブステム１４の端部の位置を測定できる。結果として、複数の装置や段取り換え装置が必要なく、エンジンの製造コストを低減できる。

また、送り部４４によりレーザ変位測定部４２を送るので、エンジンに連続して配置されるバルブステム１４およびカムジャーナル軸受け１７の二次元形状を連続的に測定できる。

真直度および面間距離が既知の２段の平行面を含むブロック部材４６が送り方向に延びているので、レーザ変位測定部４２によって、バルブステム１４の端部およびカムジャーナル軸受け１７と共に測定できる。ブロック部材４６の二次元形状からレーザ変位測定部の傾きおよび感度を演算して、二次元測定結果を補正し、または異常判定するので、より正確にバルブステム１４の端部の位置を測定できる。

また、制御部５０は、算出した段差量に基づいて、バルブステム１４およびカム３１間に配置するのに適した厚みのリフタ２０を選択できる。したがって、ユーザは容易に、各バルブステム１４に取り付けるリフタ２０等の部材を知ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のステム端部位置測定装置６０では、第１実施形態のブロック部材４６をシリンダヘッド１０上に固定する代わりに、ブロック部材６６をレーザ変位測定部６２に取り付けている。

図１１は第２実施形態のステム端部位置測定装置を示す図、図１２はブロック部材の斜視図である。

ステム端部位置測定装置６０は、図１２に示すように、レーザ変位測定部６２と、送り部６４と、記憶部４８（不図示）と、制御部５０（不図示）と、ブロック部材６６と、チルト用サーボモータ６８（図中、二点鎖線で示す）とを有する。

ブロック部材６６は、図１２に示すように、下面が湾曲状に形成されている。これは、ブロック部材６６の下面をシリンダヘッド１０と接触させつつ、適切な角度に傾斜させるためである。ブロック部材６６は、下面が湾曲状に形成されている点以外は、図８に示すブロック部材４６と同様に、直度および面間距離が既知の二段の平行面を含む。

ブロック部材６６は、レーザ変位測定部６２の本体に一体的に取り付けられている。レーザ変位測定部６２は、送り部６４に回動自在に支持されており、図１１の紙面に対して垂直な方向に送られる。レーザ変位測定部６２の傾斜（チルト）は、チルト用サーボモータ６８によって制御されている。チルト用サーボモータ６８は、制御部５０により制御され、レーザ変位測定部６２のヘッド角度をシリンダヘッド１０の吸気口１１および排気口１２中のバルブステム１４に平行な角度に設定する。 ブロック部材６６は、チルト用サーボモータ６８によってレーザ変位測定部６２の角度が調整されると、レーザ変位測定部６２と一緒に傾く。この状態で、レーザ変位測定部６２は、送り部６４によって送られる。そして、レーザ変位測定部６２は、吸気口１１または排気口１２中のバルブステム１４のステム端部１４１の軸方向の二次元形状、およびブロック部材６６の二次元形状をレーザ変位測定する。

このように、第２実施形態のステム端部位置測定装置６０によれば、レーザ変位測定部６２に一体的にブロック部材６６が取り付けられている。したがって、シリンダヘッド１０にブロック部材６６を固定する必要がない。加えて、シリンダヘッド１０に固定したブロック部材６６の二次元形状を適切に測定するために、シリンダヘッド１０の傾斜に応じてレーザ変位測定部６２を調整する必要がない。したがって、第１実施形態の図９に示すステップＳ３を省略できる。ステップＳ４においても、ブロック部材６６のシリンダヘッド１０に対する傾斜を補正するためには、レーザ変位測定部６２の角度を調整する必要がなくなる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態のブロック部材４６の代わりに、複数のワイヤ（線材）を配置している。第１実施形態と同様の構成には、同じ参照番号を付して、説明を省略する。

図１３はステム端部位置測定装置の平面図、図１４は線材の各種断面形状を示す図である。

ステム端部位置測定装置７０は、レーザ変位測定部４２と、送り部４４と、記憶部４８（不図示）と、制御部５０（不図示）と、ワイヤ７２とを有する。

ワイヤ７２は、シリンダヘッド１０の吸気口１１および排気口１２の上方に設置される。ワイヤ７２は、レーザ変位測定部４２によるステム端部およびカムジャーナル軸受け１７のレーザ変位測定を妨げない程度の太さを有し、図１３および図１４に示すように、両側に３本ずつ配置される。３本のワイヤ７２は、真直度および相対的な位置関係が予め測定されており、既知である。ワイヤ７２は、図１４（Ａ）に示すように、断面形状か四角形であってもよい。あるいは、図１４（Ｂ）に示すように三角形でもよく、また、図１４（Ｃ）に示すように円形であってもよい。断面形状が四角形や三角形など、エッジがある形状が好ましい。また、ワイヤ７２をレーザ変位測定部４２に対して三角形に配置する例を図示しているが、３本のワイヤ７２の間隔および位置関係が明確であれば、いかなる配置、たとえば逆三角形でもよい。

次に、第３実施形態のステム端部位置測定装置７０の動作について説明する。

図１５は、ステム端部位置測定装置の動作を示すフローチャートである。制御部５０によって実行される。

まず、ステム端部位置測定装置７０は、生産ラインを流れてきたエンジンを搬入し、位置決めする（ステップＳ３１）。この動作は、制御部５０によって、生産ライン設備を制御して実行してもよいし、生産ラインに設けられた他の制御部によって実行してもよい。

制御部５０は、生産ラインに流れる車種の順番が登録されている生産計画を確認し、現在搬入されたエンジンの車種を選択する（ステップＳ３２）。

制御部５０は、図示しない保持手段を制御して、ワイヤ７２を、シリンダヘッド１０上の吸気口１１および排気口１２の上方に設置する（ステップＳ３３）。ワイヤ７２を設置する位置は、レーザ変位測定部４２がいつでも測定できる位置であり、吸気口１１および排気口１２の上方である。

制御部５０は、車種情報に基づいて、レーザ変位測定部４２のヘッドの位置合わせする（ステップＳ３４）。ヘッドの角度は、シリンダヘッド１０の表面に対して垂直にレーザ光を照射できる角度である。そして、制御部５０は、送り部４４を制御してレーザ変位測定部４２を送りつつ、レーザ変位測定部４２を制御して吸気口１１、排気口１２、カムジャーナル軸受け１７上方から二次元形状の測定を開始する（ステップＳ３５）。図１３に示すように、８つの吸気口１１と４つのカムジャーナル軸受け１７を、１、Ａ、２、３、Ｂ、４、５、Ｃ、６、７、Ｄ、８番目の順に測定する。排気口１２側についても、同時に同様の順で測定される。レーザ変位測定部４２は、シリンダヘッド１０の真上から、吸気口１１または排気口１２を測定できるように、送り部４４によって送られる。

制御部５０は、吸気口１１および排気口１２中のステム端部、カムジャーナル軸受け１７の二次元形状を測定するごとに測定結果を記憶する（ステップＳ３６）。

制御部５０は、全てのステム端部およびカムジャーナル軸受け１７について測定が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３７）。終了していない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、ステップＳ３５の処理に戻り、測定を継続する。

終了した場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、制御部５０は、カムジャーナル軸受け１７およびステム端部の段差量（距離）を算出する（ステップＳ３８）。この算出工程の詳細については、後述する。

制御部５０は、算出した段差量を記憶部４８に記憶させる（ステップＳ３９）。そして制御部５０は、レーザ変位測定部４２の位置を初期位置に戻し（ステップＳ４０）、ワークを測定工程から搬出する（ステップＳ４１）。

次に、上記ステップＳ８の段差量算出について、詳細に説明する。

図１６は段差量算出の流れを示すフローチャート、図１７はステム端部の二次元形状の測定結果を示す図、図１８はカムジャーナル軸受けの二次元形状の測定結果を示す図、図１９は二次元形状の測定結果を垂直面に投影する様子を示す図、図２０は二次元形状の測定結果を合成した様子を示す図、図２１は段差量を明確に示すための図である。

制御部５０は、ステム端部１４１およびカムジャーナル軸受け１７の二次元測定結果について、３本のワイヤ７２が重なるように位置補正する（ステップＳ５１）。ステム端部１４１の測定結果はたとえば図１７に示す形状であり、カムジャーナル軸受け１７の測定結果はたとえば図１８に示す形状である。いずれにも、ワイヤ７２が測定されている。３本のワイヤ７２の真直度および間隔は既知なので、測定結果のワイヤ７２のズレから、ステム端部またはカムジャーナル軸受け１７の傾きがわかる。したがって、ワイヤ７２のズレがなくなるように、すなわち、ワイヤ７２が重なるように補正することで、ステム端部またはカムジャーナル軸受け１７の傾きを補正する。補正の際には、ワイヤ７２のエッジを基準とする。

続けて、制御部５０は、二次元測定形状のばらつきが許容範囲内か否かを判断する（ステップＳ５２）。たとえば、５番目のステム端部の二次元形状だけが、所定値以上位置がずれている場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、制御部５０は、計測エラーが発生していると判断して、計測エラーの旨を表示する（ステップＳ５３）。この表示は、図示しないユーザディスプレイに示される。なお、位置ズレの基準となる所定値はユーザが適宜決定できる。

ばらつきが許容範囲内の場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、制御部５０は、同じ列のカムジャーナル軸受け１７の測定結果を比較して、カムシャフトがシリンダヘッド１０に載置されたときのカムジャーナルの仮想的な中心点をそれぞれ算出する（ステップＳ５４）。

制御部５０は、仮想中心点を結んで、該中心線に垂直な面を形成する（ステップＳ５５）。概念的には、図１９に示すように得られたカムジャーナル軸受け１７の測定結果７７の中心点７４を点線で示すように結ぶ。結んで出来た中心線７６に対して垂直な面７８を形成する。

制御部５０は、形成した垂直面７８に、ステム端部１４１およびカムジャーナル軸受け１７の測定結果を投影する（ステップＳ５６）。投影によって、レーザ変位測定部４２の傾きによってカムジャーナル軸受け１７が半楕円形状に測定されている場合でも、半真円形状に補正される。なお、図１９では、カムジャーナル軸受け１７の測定形状のみが投影されているが、同様に、ステム端部の測定形状も垂直面７８に投影される。垂直面７８に、隣接するステム端部およびカムジャーナル軸受け１７の両者が投影されると、図２０に示されるようになる。両者が投影された状態は、概念的には、図２１に示すように、バルブステム１４のステム端部とカムジャーナル軸受け１７との位置が同一平面上でわかる状態である。

続いて、制御部５０は、投影面７８においてカムジャーナル軸受け１７の穴半径Ｌ１を算出する（ステップＳ５７）。投影面７８に投影されたカムジャーナル軸受け１７は真円であるので、容易に中心が求まる。

制御部５０は、さらに、ステム端部（端面）とカムジャーナル軸受け１７の仮想中心点７４との距離Ｌ２を算出する（ステップＳ５９）。図９に示すようにステム端部１４１とカムジャーナル軸受け１７とが同一平面に表されているので距離Ｌ２は容易に算出できる。

制御部５０は、Ｌ２−Ｌ１により、ステム端面１４１とカムジャーナル軸受け１７との段差Ｌ３を算出する（ステップＳ５９）。

制御部５０は、全てのステム端部について段差量が算出できたかを判断する（ステップＳ６０）。全ての段差量が算出できていない場合（ステップＳ６０：ＮＯ）、ステップＳ５７の処理に戻って演算を繰り返す。全ての段差量が算出できた場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、段差量算出の処理を終了し、図１５の処理に戻る。

以上のように、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、カムジャーナル軸受け１７との相対的位置関係、すなわち段差量として、ステム端部の位置を測定できる。ステム端部１４１およびカムジャーナル軸受け１７を上方からレーザ変位測定部４２によって測定するので、エンジンの機種が異なっても、物理的な構成を交換することなく、ステム端部の位置を測定できる。

また、真直度および相対的な位置関係が既知の３本のワイヤ７２が送り方向に延びているので、レーザ変位測定部４２によって、ステム端部およびカムジャーナル軸受け１７と共に測定できる。測定されたワイヤ７２の位置および間隔からレーザ変位測定部の傾きを演算して、二次元測定結果を補正し、または異常判定するので、より正確にバルブステムの端部の位置を測定できる。

特に、第３実施形態では、ワイヤ７２が３本用意されており、それぞれの真直度および相対的位置が既知である。したがって、レーザ変位測定部４２自体の傾きや、レーザ変位測定部４２が送り部４４によって送られる際の振動による傾きを検出できるようになる。必要以上にワイヤ７２の本数を必要としないので、コストを最小限にできる。ただし、ワイヤ７２は、必ずしも３本でなくてもよい。たとえば、ワイヤ７２は、４本以上でもよい。この場合、ワイヤ７２のコストは増大するが、より精密に測定を補正等できるようになる。また、ワイヤ７２は２本でもよい。

ワイヤ７２がエッジを有するので、レーザ変位測定部４２の測定によってエッジを検出でき、ワイヤ７２の太さに関わらず、エッジの線位置で線材の位置を精度よく特定できる。

また、レーザ変位測定部４２によるステム端部およびカムジャーナル軸受け１７の測定結果を、カムジャーナル軸受け１７の中心線に垂直な面に投影するので、レーザ変位測定部４２の傾きを補正できる。

また、制御部５０は、算出した段差量に基づいて、バルブステム１４およびカム３１間に配置するのに適した厚みのリフタ２０を選択できる。したがって、ユーザは容易に、各バルブステム１４に取り付けるリフタ２０等の部材を知ることができる。

（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態では、カムジャーナル軸受け１７の穴半径Ｌ１と、ステム端面とカムジャーナル軸受け１７の仮想中心点７４との距離Ｌ２の差によって、ステム端面１４１の相対的な位置を算出していた。しかし、実際には、ステム端面１４１は、カム３１に対する隙間がより重要である。リフタ２０（あるいはシム）によって調整されるのは、厳密にはステム端面１４１からカム３１までの隙間だからである。

そこで、図２１を参照して、予めカムシャフトのジャーナル部の直径Ｌ４を計測しておく。そして、カムジャーナル軸受け１７の穴半径Ｌ１×２からジャーナル部の直径Ｌ４を減算して、２で割る（（Ｌ１×２−Ｌ４）／２）ことで、ジャーナルとジャーナル穴との隙間Ｌ５を求められる。第３実施形態で求めたＬ３にＬ５を加えることで、ステム端面１４１からカム３１までの隙間を求められる。

１０ シリンダヘッド、
１１ 吸気口、
１２ 排気口、
１３ 燃料室、
１４ バルブステム、
１５ バルブ、
１６ バネ、
１７ カムジャーナル軸受け、
２０ リフタ、
３０ カムシャフト、
３１ カム、
３２ カムジャーナル部、
４０、７０ ステム端部位置測定装置、
４２、６２ レーザ変位測定部、
４４、６４ 送り部、
４６、６６ ブロック部材、
４８ 記憶部、
５０ 制御部、
７２ ワイヤ、
７４ 仮想中心点、
１４１ ステム端部。

Claims (10)

1. エンジンに形成された給排気口中にバルブステムを配置した状態において、前記バルブステムの端部の軸方向の二次元形状をレーザ変位測定し、さらに、前記エンジンに形成されたカムジャーナル軸受けの二次元半円形状をレーザ変位測定するレーザ変位測定部と、
   前記レーザ変位測定部を保持し、前記バルブステムおよび前記カムジャーナル軸受けに沿って前記レーザ変位測定部を送る送り部と、
   前記レーザ変位測定部により測定できる範囲に配置され、前記送り部の送り方向と平行に延びるブロック部材と、
   前記レーザ変位測定部による二次元測定結果から、前記バルブステムの端部の位置と前記カムジャーナル軸受けの位置との距離を演算する演算部と、
   を有し、
   前記演算部は、前記レーザ変位測定部によって測定された前記ブロック部材の二次元形状に基づいて、前記レーザ変位測定部の傾きおよび感度の少なくとも一方を演算し、二次元測定結果を補正しまたは異常判定するステム端部位置測定装置。
2. 前記ブロック部材は、前記エンジン上に配置されている請求項１記載のステム端部位置測定装置。
3. 前記ブロック部材は、前記レーザ変位測定部に取り付けられている請求項１記載のステム端部位置測定装置。
4. 前記ブロック部材は、前記エンジンに接触された状態で、前記レーザ変位測定部と共に送られる請求項３記載のステム端部位置測定装置。
5. エンジンに形成された給排気口中にバルブステムを配置した状態において、前記バルブステムの端部の軸方向の二次元形状をレーザ変位測定し、さらに、前記エンジンに形成されたカムジャーナル軸受けの二次元半円形状をレーザ変位測定するレーザ変位測定部と、
   前記レーザ変位測定部を保持し、前記バルブステムおよび前記カムジャーナル軸受けに沿って前記レーザ変位測定部を送る送り部と、
   前記レーザ変位測定部により測定できる範囲に配置され、真直度および相対的な位置関係が既知で、前記送り部の送り方向と平行に延びる複数の線材と、
   前記レーザ変位測定部による二次元測定結果から、前記バルブステムの端部の位置と前記カムジャーナル軸受けの位置との距離を演算する演算部と、
   を有し、
   前記演算部は、前記レーザ変位測定部によって測定された複数の前記線材の位置および間隔から、前記レーザ変位測定部の傾きを演算し、二次元測定結果を補正しまたは異常判定するステム端部位置測定装置。
6. 前記線材は、３本配置される請求項５記載のステム端部位置測定装置。
7. 前記線材は、エッジを有する請求項５または請求項６記載のステム端部位置測定装置。
8. 一定方向に延びるブロック部材を、レーザ変位測定部により測定できる範囲に配置する工程と、
   エンジンに形成された給排気口中にバルブステムを配置した状態において、前記バルブステムの端部の軸方向の二次元形状を、前記一定方向に送られる前記レーザ変位測定部によりレーザ変位測定する工程と、
   前記エンジンに形成されたカムジャーナル軸受けの二次元半円形状を、前記一定方向に送られる前記レーザ変位測定部によりレーザ変位測定する工程と、
   前記レーザ変位測定部によって測定された前記ブロック部材の二次元形状に基づいて、前記レーザ変位測定部の傾きおよび感度の少なくとも一方を演算し、演算部により二次元測定結果を補正しまたは異常判定する工程と、
   前記レーザ変位測定部による二次元測定結果から、前記バルブステムの端部の位置と前記カムジャーナル軸受けの位置との距離を前記演算部により演算する演算工程と、
   を有するステム端部位置測定方法。
9. 真直度および相対的な位置関係が既知で、一定方向に延びる複数の線材を、レーザ変位測定部により測定できる範囲に配置する工程と、
   エンジンに形成された給排気口中にバルブステムを配置した状態において、前記バルブステムの端部の軸方向の二次元形状を、一定方向に送られるレーザ変位測定部によりレーザ変位測定する工程と、
   前記エンジンに形成されたカムジャーナル軸受けの二次元半円形状を、前記一定方向に送られるレーザ変位測定部によりレーザ変位測定する工程と、
   前記レーザ変位測定部によって測定された複数の前記線材の位置および間隔から、前記演算部が、前記レーザ変位測定部の傾きを演算し、二次元測定結果を補正しまたは異常判定する工程と、
   前記レーザ変位測定部による二次元測定結果から、前記バルブステムの端部の位置と前記カムジャーナル軸受けの位置との距離を前記演算部により演算する演算工程と、
   を有するステム端部位置測定方法。
10. 前記演算工程で演算された前記バルブステムの端部の位置と前記カムジャーナル軸受けの位置との距離に基づいて、前記バルブステムの端部に取り付ける部材の厚みを選択する工程をさらに有する請求項８または請求項９に記載のステム端部位置測定方法。