JPH08110275A - 組立カムシャフトのカム応力測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カムにシャフトを圧入してカムシャフトを組
み立てるカムシャフト組立機において、カムにシャフト
を圧入すると、直ちにカムに生じた円周応力を測定する
ことができる方法と装置を提供する。 【構成】 カムシャフト組立機に取り付け可能な治具10
にカム20を保持し、治具10が保持したカム20のカムノー
ズを除く外側面に直径方向両側又は片側から変位センサ
18、18´を直接又は間接的に当接し、その変位センサに
よってシャフト30をカム20に圧入したときに生ずるカム
10の直径方向の変位量を計測してカムの円周応力を測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカムにシャフトを圧入し
て一体に組み立てたカムシャフトにおいて、カムに生じ
た応力を測定する方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の組立カムシャフトはシャフトにカ
ムを溶接又は焼結して一体に組み立てていたため、組み
立てによってカムに生ずる応力が問題となることはなか
った。したがって、カムシャフト組み立て時にカムに生
ずる応力を測定するのに適した方法も装置もこれまで提
案されていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シャフト外周面のカム
嵌合領域にローレット加工等の転造処理を施して膨大さ
せ、カム嵌合領域を除くシャフト外周面の外径よりもわ
ずかに大きい内径のカムの軸孔に、シャフトのカム嵌合
領域を圧入してカムとシャフトを一体に組み立てる方式
のカムシャフトの場合、圧入時にカムに生じた応力が弱
すぎると、カムとシャフトの結合強度が不足して使用中
にカムがスリップし、応力が強すぎると、使用中にカム
が破損するから、圧入時にカムに生じた応力はカムシャ
フトの成否を決定する重要な因子である。したがって、
カムにシャフトを圧入してなる組立カムシャフトはすべ
てのカムについて、シャフトの圧入によって生ずる応力
を測定し、その応力が所定の範囲内にあることを確認す
ることにより品質を保証しなければならない。

【０００４】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、カムシャフト組立機にお
いて、カムにシャフトを圧入したときに生ずるカムの応
力を容易に測定することができる方法と装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明が採用する手段は、カムシャフトを圧入する
ときに、カムを保持する治具に直径方向に対向する２個
の変位センサを設け、又はカムノーズの反対側に１個の
変位センサを設け、その変位センサによりカムにシャフ
トを圧入したときに生ずるカムの直径方向の変位量を計
測し、その変位量から応力値を求めたことにある。

【０００６】変位センサとしては差動トランスを利用し
た接触式変位センサを使用することができる。変位セン
サの信号は、カムの変位量と応力値の関係を記憶したメ
モリと、測定した応力値と基準値を比較して合否を判定
する機能とを備えた制御回路に入力する。制御回路は測
定した応力値と判定結果をモニタに表示すると共に、レ
コーダに記録し、不合格のときは警報を発することが望
ましい。

【０００７】

【作用】シャフトにカムを圧入したとき、カムのカムノ
ーズを含む直径方向以外の方向への変位を規制しないよ
うに、治具はカムノーズを含む直径方向にカムを押圧し
て挟持する。相対向する２個の接触式変位センサはカム
ノーズを除く直径方向に設けることにより、シャフトの
圧入によってカムの軸心が移動しても、その移動を相殺
し、常にカムの直径方向の変位量を確実に計測する。

【０００８】なお、カムノーズの反対側に１個の変位セ
ンサを設けることによりカムの直径方向の変位量を計測
できる。接触式変位センサを備えた治具はそのままカム
にシャフトを圧入するカムシャフト組立機に取り付ける
ことができるから、シャフトをカムに圧入すると同時に
カムに生じた応力を測定し、それによって組み立てたカ
ムシャフトの合否を直ちに判定することができる。

【０００９】なお、変位センサの可動ロッドを治具の中
に埋め込まずに直接治具の外表面に当接してもよい。

【００１０】

【実施例】本発明を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。図１及び図２に示すように、治具10のカム保持部13
にカム20を入れてカム20を保持する。カム保持部13の中
心は保持したカム20の軸心と一致する。カム保持部13は
少なくともカムノーズ21を含む直径方向の両側部分と同
一プロフィールを有する。

【００１１】治具10は図外のカムシャフト組立機のテー
ブルに固定される固定板11と、その固定板の凹部14に凸
部15を摺動可能にはめ込んだ締付板12からなる。締付板
12は固定板11に２本の固定ボルト16によって締着する。
締付板12が摺動して締着する方向は、保持したカム10の
カムノーズ21を含む直径方向と一致する。固定板11の凹
部14の底は保持したカム20の軸心を通りカムノーズ21を
含む直径方向と直交する。カム20をカム保持部13に入れ
てボルト16を締め込み、カム20を治具10に固定したと
き、固定板11と締付板12はカム20をカムノーズ21を含む
直径方向の両側から押圧して挟持するから、カム20のカ
ムノーズ21を含む直径方向の変位は規制される。しか
し、治具10はカムノーズ21を含む直径方向に直交する方
向にはカムを全く拘束しないから、カム20は少なくとも
カムノーズ21に直交する直径方向には自由に変位するこ
とができる。

【００１２】カムノーズ21に直交する直径方向に固定板
11を貫通するセンサ用孔17をあけ、そのセンサ用孔17に
両側から接触式変位センサ18、18´を挿入する。両側の
変位センサの可動ロッド19、19´をカム保持部13に臨ま
せ、カム20の両側面に当接させる。図３に示すように、
変位センサ18、18´はモニタ26、レコーダ27、ブザー28
等を備えた制御回路25に接続する。シャフト組立機のテ
ーブル23に設けた治具ホルダ24に治具10を固定する。矢
印で示すように、治具10に保持させたカム20にシャフト
30のカム嵌合領域31を圧入する。シャフト30のカム嵌合
領域31はローレットを転造したものであり、その外径は
シャフト30のカム嵌合領域以外の平滑領域32の外径より
も大きい。カム20の軸孔22の内径はシャフト30の平滑領
域32の外径よりも大きいが、カム嵌合領域31の外径より
は小さい。

【００１３】カム嵌合領域31をカム20の軸孔22に圧入す
ると、カム20に応力が生じて、カム直径が拡大する。カ
ム20の直径が拡大すると、その両側面に当接する変位セ
ンサ18、18´の可動ロッド19、19´が変位するから、カ
ム両側面の変位量に応じた信号が制御回路25に入力す
る。シャフト30をカム20に圧入したとき、カム20はカム
ノーズ21に直交する直径方向に偏心する可能性がある
が、変位センサ18、18´の可動ロッド19、19´はその直
径方向の両側からカム20に当接するから、カム20の偏心
は相殺される。したがって、シャフト30の圧入によるカ
ム20の偏心とは関係なく、カム20の直径方向変位量を正
確に計測することができる。

【００１４】あらかじめ、カムの軸孔に内圧をかけてカ
ムを直径方向に変位させるテストを実施し、直径方向の
変位量に対するカム外周面の円周応力を、カムノーズを
除くカムの外周面に添着したストレーンゲージにより測
定する。図４はその測定結果の１例を示すものである。
この図は、カムの円周応力σ（Kg／mm2）がカムの直径
方向の変位量ｓ（mm）から次式によって与えられること
を示す。

【００１５】σ＝−４３．３７９＋３１８．２１９ｓ この関係を制御回路のメモリに記憶させておけば、制御
回路は変位センサから入力するカムの直径方向変位量に
基づいて直ちにカムに生じた円周応力値を算出する。制
御回路25は変位センサ18、18´から入力した信号に基づ
いてカム20の変位量を計測し、その計測した変位量から
カム20に生じた応力値を算出し、それをモニタ26に表示
すると共にレコーダに記録する。応力値が不合格の場合
は、ブザー28が警報を発する。

【００１６】図５の実施例に示すように、カムノーズの
反対側から直径方向に１個の変位センサの可動ロッドを
治具に当接させてカムの円周応力を測定することも可能
である。この実施例の治具10の締付板12は固定板11の凹
部14に摺動自在にはまる中空の長方形であり、流体圧シ
リンダ43のロッド42によって摺動する。カム20はカムプ
ロフィール空隙を形成する固定板11と締付板12のカム保
持部13、13´の間において挟持される。固定板11の凹部
14の両側に２本のボルト40、40´をカムノーズ21の直径
方向に平行にねじ込み、その２本のボルトにセンサ取付
板44をボルト軸方向摺動自在に取り付ける。センサ取付
板44にカムノーズ21の直径方向に貫通するセンサ用孔17
を設ける。センサ用孔17に変位センサ18を挿入し、その
先端の可動ロッド19を締付板12に当接する。センサ取付
板44はボルト40、40´の頭との間に介在するスプリング
41、41´によって固定板11の方へ押圧する。固定板11の
カム保持部13のカムプロフィールはカムノーズ側を半周
するから、挟持するカムにシャフトを圧入したときに、
カムが偏心するおそれはない。シャフトを圧入したとき
のカムに生ずる円周応力は前記実施例と同様に測定する
ことができる。ただし、流体圧シリンダ43によってカム
に外圧を加えた状態でシャフトをカムに圧入するときは
その分を補正する。

【００１７】

【発明の効果】上記のとおり、本発明の方法及び装置
は、治具に保持したカムの両側面又は片側から変位セン
サを直接又は間接的に当接させ、カムに生じた応力をカ
ムの直径方向の変位量から測定する方式であり、カムに
シャフトを圧入してカムシャフトを組み立てる装置にそ
のまま適用することが可能であり、さらに、カムにシャ
フトを圧入すると同時に、カムに生じた応力を測定して
組み立てたカムシャフトの合否を判定することができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の方法を実施する治具の平面図、

【図２】は図１の治具の分解斜視図、

【図３】は図１の装置を設置したカムシャフト組立機の
要部を示す縦断面図、

【図４】はカムの直径方向変位量と外周側面の円周応力
の関係を示す図、

【図５】は別の実施例の図１に相当する図、

【符号の説明】 10：治具、11：固定板、12：締付板、13：カム保持部、
14：凹部、15：凸部、16：ボルト、17：センサ挿入孔、
18：変位センサ、19：可動ロッド、20：カム、21：カム
ノーズ、22：軸孔、23：テーブル、24：治具ホルダ、2
5：制御回路、26：モニタ、27：レコーダ、28：警報
器、30：シャフト、31：カム嵌合領域、32：平滑領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 敏明 栃木県下都賀郡野木町1111番地 日本ピス トンリング株式会社栃木工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムにシャフトを圧入するための治具
   （10）にカム（20）を支持し、前記治具に設けた２個の
   変位センサ（18、18´）を前記治具に支持した前記カム
   のカムノーズ（21）を除く側周面に直径方向の両側から
   又は１個の変位センサを片側から直接又は間接的に当接
   させ、前記カムにシャフト（30）を圧入したときに前記
   変位センサが検出する前記カムの直径方向変位量から前
   記カムの円周応力を測定することを特徴としてなる組立
   カムシャフトのカム応力測定方法。
2. 【請求項２】 カムにシャフトを圧入してカムシャフト
   を組み立てるカムシャフト組立機に固定可能な固定板
   （11）と、前記固定板に締め付け可能な締付板（12）か
   ら治具を形成し、前記固定板と前記締付板の間にカム
   （20）をカムノーズ（21）を含む直径方向に押圧して保
   持するためのカム保持部（13）を形成し、前記固定板に
   ２個の変位センサ（18、18´）を前記カム保持部の両側
   から相対向するように配置し、前記センサの可動ロッド
   （19、19´）を前記カムの前記カムノーズを含まない直
   径方向両側の又は１個の変位センサを片側の側周面に直
   接又は間接的に当接させ、前記センサの信号を入力する
   制御回路（25）を設け、それらにより前記カムにシャフ
   ト（30）を圧入したとき、前記制御回路が前記センサか
   ら入力する前記カムの直径方向変位量に応じた信号に基
   づいて前記カムの円周応力を測定するようにしたことを
   特徴としてなる組立カムシャフトのカム応力測定装置。