JPH11104773A - カムシャフトの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムの表裏の姿勢を確実に判別できて、カム
シャフトの良品・不良品を判別できる、カムシャフトの
製造装置を提供する。 【解決手段】 この製造装置の主な構成は、カムを把持
固定するカム固定手段１１を備えるとともに、カムをシ
ャフト本体との組み付け位置へ搬送するための搬送手段
１２と、前記組み付け位置において前記カム固定手段１
１によって固定されたカムに対し挿通可能に設けられ、
前記シャフト本体の一端部に係脱させられる案内手段１
３と、この案内手段１３に対し所定間隔をおいて対向配
置され、前記シャフト本体の他端部を把持する把持手段
１４と、把持手段１４を前記カム固定手段１１へ向けて
移動させることにより、シャフト本体を前記カム内に圧
入する押圧手段１５と、前記把持手段１４に取り付けら
れて、前記圧入の際にシャフト本体の軸方向の振動を検
出するための振動計（不図示）と、である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外周面の所定箇所
に凹凸加工が施されてカム固定箇所とされたシャフト本
体を、このシャフト本体と別個に形成されたカムシャフ
ト構成要素に圧入することにより、このカムシャフト構
成要素を前記シャフト本体の前記カム固定箇所に組み付
け固定するようにしたカムシャフトの製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内燃機関等において吸排気バル
ブの開閉に用いられているカムシャフトは、円柱状のシ
ャフト本体と、このシャフト本体の外面の所定位置に設
けられた複数のカム等のカムシャフト構成要素とによっ
て構成されており、これらのカムシャフト構成要素は、
一般に、鍛造もしくは鋳造あるいは切削加工によって前
記シャフト本体に一体に形成されていた。ところで、本
来シャフト本体に必要とされる材質とカムシャフト構成
要素に必要とされる材質は異なっており、すなわち、シ
ャフト本体には、捩れ強さ、曲げ強さに優れた材質が求
められ、カムシャフト構成要素には、耐摩耗性に優れた
材質が求められ、さらに、カムシャフト全体としては、
軽量化を図ることができる材質が求められる。

【０００３】しかしながら、上記のようなカムシャフト
の製造方法であると、カムシャフト構成要素がシャフト
本体と一体化されていることから、前述の全ての面に優
れた材料を選定しなくてはならず、材料選択の自由度や
コストの面で制約が多くなる。さらに、カムシャフト構
成要素の仕様変更、例えば、カムのプロフィールや取り
付け角度を変更する必要性が生じた場合において、カム
やシャフト本体の共用化が不可能で、種類毎に鍛造型や
鋳型を起こしたり切削条件を変更しなければならず、仕
様変更へ迅速に対応できないといった不具合がある。

【０００４】そこで、従来では、例えば特開平２ー１５
０５４２号公報に示されるような技術が提案されてい
る。この技術は、図１１に示すように、円筒状のシャフ
ト本体１の外周面の所定位置に塑性加工を施して、シャ
フト本体１の外径よりも大きな外径を有する複数の突条
２を周方向に沿って形成し、一方、カム３に、前記シャ
フト本体１の外径とほぼ同一の内径を有する貫通孔４を
形成するとともに、この貫通孔４の内面にスプライン５
を形成しておき、このカム３の貫通孔４内に、前記シャ
フト本体１を挿通させたのちに、シャフト１をその周方
向に回転させてカム３に対する周方向の位置決めを行な
い、しかるのちに、シャフト本体の塑性加工部分（カム
固定箇所）を前記カム３へ圧入することにより、図１２
に示すように、前記スプライン５によって前記突条２を
塑性変形させて、両者を強固に係合させることにより、
シャフト本体１とカム３とを相互に固着するようにした
ものである。

【０００５】詳述すると、図１３に示すように、カム３
を円筒体２４の上に置くとともに、チャック４６により
シャフト本体１の上端部を把持し、さらに、上端に係合
部材４４を有し、かつ前記円筒体２４の下方よりこの円
筒体２４およびカム３を貫通するような昇降ロッド４２
により、前記シャフト本体１の下端部を支持する。この
状態で、チャック４６および昇降ロッド４２を下降させ
ると、シャフト本体１がカム３内に挿入され、シャフト
本体１の凹凸加工が施された塑性加工部分２がカム３の
内面に圧入されて、両者の強固な固定がなされる。この
ような技術にあっては、貫通孔４（図１１および図１２
参照）の内径とシャフト本体１の外径との寸法関係を一
定にしておくことにより、種々の材質またはプロフィー
ルを有するカム３を選択的にシャフト本体１へ組み付け
ることができるとともに、単にシャフト１を回転させ
て、カム３に対する周方向における相対位置を調整する
だけで、取り付け角度の変更を行なうことができる。

【０００６】そして、このようなカムシャフトの製造装
置においては、シャフト本体１がカム３に圧入する際
に、この圧入力が、カム３とともに下降する支持パイプ
４２が図示しないロードセルに当接させられることによ
り検出され、この検出置のピーク値のみにより、前記圧
入力が適正か否かを判断していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、上
記カム３の、シャフト本体１の挿入側（図１３では上面
側）の内周縁には、面取り面３ａが施されており、これ
により、シャフト本体１の突条２を上記カム３の貫通孔
４に挿入する際に、この突条２の部分は、前記面取り面
３ａに案内されて、前記貫通孔４に挿入される前にこの
貫通孔４の周縁で潰されることはない。したがって、シ
ャフト本体１を適正な圧入力でカム３に圧入して、両者
を適正な固着力で固着して、良品を製造できる。

【０００８】ところで、上述のように、従来、圧入力の
ピーク値のみを検出していたので、以下に記載するよう
な問題点がある。先ず第１に、カムの表裏面が逆の場合
（面取り面が下側にある）、これを正確には検出できな
いので、このカムを装着されたカムシャフトを不良品と
判別できない。すなわち、例えばシャフト本体のカム固
定箇所（塑性加工部）の突条の外径が適正値より大きな
場合やシャフト本体の本体部（非塑性加工部）の外径が
適正置より大きい場合等には、カムの表裏面が逆である
にも拘らず、前記圧入力のピーク値が適正値を示すの
で、このカムシャフトが良品とみなされるのである。

【０００９】また、従来、例えばシャフト本体のカム固
定箇所に部分的に転造不良がある場合には、この転造不
良を検出することもできないという問題点もある。すな
わち、カム固定箇所のカムシャフト構成要素への圧入開
始から終了まで圧入力は徐々に上昇して最大値に達し、
この後、ほぼ一定を保持する。したがって、この最大値
が経時的に許容範囲内にある場合、前記カム固定箇所は
その軸方向のほぼ全域において不良部分がないと判断で
き、最大値が部分的に規定範囲より下回る場合には、そ
の部分の突条に不良があると判断できる。ところが、従
来のように圧入力のピーク値のみを検出するのでは、例
えば前記カム固定箇所の突条が部分的に規定よりも小径
となっている場合でも、前記圧入力のピーク値が適正値
を示すので、前記カム固定箇所の不良を認識できず、結
果的に、カムの固着力が低い不良品を認識できないので
ある。

【００１０】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、カムの表裏面の姿勢を確実
に検出できるとともに、シャフト本体の転造部分に転造
不良が部分的にある場合でも、この転造不良を認識でき
る、カムシャフトの製造装置を提供することを目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、外周面の所定箇所に凹凸加工が施されてカ
ム固定箇所とされたシャフト本体を、このシャフト本体
と別個に形成されたカムシャフト構成要素に圧入するこ
とにより、このカムシャフト構成要素を前記シャフト本
体の前記カム固定箇所に組み付け固定するようにしたカ
ムシャフトの製造装置であって、前記カムシャフト構成
要素を把持固定するカムシャフト構成要素固定手段と、
前記カムシャフト構成要素固定手段によって固定された
カムシャフト構成要素に対し挿通可能に設けられ、前記
シャフト本体の一端部に係脱させられる案内手段と、前
記案内手段に前記シャフト本体の軸方向と対向するよう
に配置され、前記シャフト本体の他端部を把持する把持
手段と、前記把持手段を前記カムシャフト構成要素固定
手段へ向けて移動させることにより、前記シャフト本体
を前記カムシャフト構成要素内に挿入する押圧手段と、
前記シャフト本体の前記カム固定箇所の前記カムシャフ
ト構成要素への圧入開始から、この圧入が完了するまで
に、前記シャフト本体の軸方向の振動を検出するための
振動検出手段と、を備えていることを特徴とするもので
ある。

【００１２】この発明においては、先ず、カムシャフト
構成要素固定手段によってカムシャフト構成要素が把持
固定されるとともに、把持手段によって、シャフト本体
がその他端部において把持されて、前記カムシャフト構
成要素固定手段に固定されているカムシャフト構成要素
に対し所定の位置に保持されている。この状態におい
て、案内手段が作動させられることにより、この案内手
段が前記カムシャフト構成要素固定手段に固定されてい
るカムシャフト構成要素を貫通して、前記シャフト本体
の一端部に係合させられ、これによって、シャフト本体
の両端部が固定される。

【００１３】そして、押圧手段により把持手段およびシ
ャフト本体がカムシャフト構成要素固定手段へ向けて移
動させられるとともに、前記シャフト本体がカムシャフ
ト構成要素に挿入される。この挿入操作が継続して行な
われ、シャフト本体に形成されているカム固定箇所がカ
ムシャフト構成要素へ圧入固定される。

【００１４】この圧入の際に、シャフト本体のカム固定
箇所（塑性加工部分）の突条が、カムシャフト構成要素
の貫通孔に順次挿入される際に、シャフト本体はその軸
方向に振動し、この振動波形の山の数は前記カム固定箇
所の突条の数と等しくなる。ここで、万一、前記カムシ
ャフト構成要素が表裏逆になっている（貫通孔周縁に面
取りを施した側が下側を向いている）と、前記圧入の際
に、カム固定箇所の突条が、面取りを施していない貫通
孔周縁によって潰されるので、この際の衝撃により振動
波形の振幅が、規定範囲よりも大きくなる。したがっ
て、カムシャフト製造装置のオペレーターは、振動検出
手段で検出された振動波形の振幅に基づいて、カムシャ
フト構成要素の表裏の状態が正規であるか否かを認識し
て、製造されたカムシャフトの良品良・不良品を判別で
きる。

【００１５】ここで、前記振動検出手段は、前記シャフ
ト本体の軸方向の振動を検出するための振動計と、前記
振動計により検出された検出値を振動波形として表示す
るための表示装置とを有することにより、カムシャフト
製造装置のオペレーターは、前記表示装置に表示された
振動波形の振幅を観察するだけで、カムシャフト構成要
素の表裏の状態が正規であるか否かを容易に認識して、
製造されたカムシャフトの良品良・不良品を判別でき
る。

【００１６】また、他の発明は、前記シャフト本体の前
記カム固定箇所の前記カムシャフト構成要素への圧入開
始から、前記押圧手段による前記シャフト本体の移動が
完了するまで、前記シャフト本体の前記カムシャフト構
成要素への圧入力を経時的に検出するための圧入力検出
手段を備えていることを特徴とするものである。

【００１７】この発明の作用としては、シャフト本体の
カムシャフト構成要素への圧入力を圧入力検出手段によ
り経時的に検出するので、カムシャフト製造装置のオペ
レーターは、検出された圧入力の経時変化に基づいて、
シャフト本体のカム固定箇所（塑性加工部分）の全域に
おいて、不良部分があるか否かを認識できる。すなわ
ち、カム固定箇所のカムシャフト構成要素への圧入開始
から終了まで圧入力は徐々に上昇して最大値に達し、こ
の後、ほぼ一定を保持する。したがって、この最大値が
経時的に規定値より大きい場合、前記カム固定箇所はそ
の軸方向の全域において不良部分がないと判断でき、前
記最大値が部分的に規定値より下回る場合には、突条に
不良部分が部分的にあると判断できる。

【００１８】ここで、圧入力検出手段が、前記圧入力を
検出するための荷重計と、この荷重計の検出値を表示す
るための表示装置とを有することにより、カムシャフト
製造装置のオペレーターは、表示装置に表示された圧入
力の経時変化を観察するだけで、シャフト本体のカム固
定箇所（塑性加工部分）の全域において、不良部分があ
るか否かを容易に認識できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施
形態は、あくまでも本発明の一例を示すものあって、本
発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許
請求の範囲を逸脱しない範囲内において、この一実施形
態の他に設計変更や変形例をも含有するものである。

【００２０】先ず、本実施形態のカムシャフトの製造装
置の全体構成について、図１の全体側面図および図２の
全体正面図に示すように、カムシャフトの製造装置１０
は、カム（本実施例ではカムシャフト構成要素としてカ
ムを例示する）を把持固定するカムシャフト構成要素固
定手段（以下カム固定手段と称す）１１が設けられてい
るとともに、カムをシャフト本体Ｓとの組み付け位置へ
間欠的に搬送する搬送手段１２と、前記組み付け位置に
おいて前記カム固定手段１１によって固定されたカムに
対し挿通可能に設けられ、前記シャフト本体Ｓの一端部
に係脱させられる案内手段１３と、この案内手段１３に
対し所定間隔をおいて対向配置され、前記シャフト本体
Ｓの他端部を把持する把持手段１４と、この把持手段１
４を前記カム固定手段１１へ向けて移動させることによ
り、前記シャフト本体Ｓを前記カム内に挿入する押圧手
段１５と、前記シャフト本体Ｓにその軸回りの回転を与
える回転駆動手段１６と、前記シャフト本体Ｓにその軸
に直交する方向に接近、離間自在に設けられ、前記シャ
フト本体Ｓの外周面に周方向に沿って凹凸加工を施す塑
性加工手段１７と、この塑性加工手段１７を前記シャフ
ト本体Ｓの長さ方向に沿って相対移動させる移動手段１
８とによって概略構成され、基台Ｂに組み付けられてい
る。

【００２１】次いで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記搬送手段１２は、図３に示すように、前記基台
Ｂ上に装着されており、間欠的に回転する円盤状のイン
デックステーブル１９と、このインデックステーブル１
９を駆動するギアードモーター（図示略）とによって構
成されており、前記インデックステーブル１９の上面
（図３中の上方）に前記カム固定手段１１が設けられて
いる。

【００２２】このカム固定手段１１は、前記インデック
ステーブル１９上に放射状に複数（例えば８個）設けら
れており、それぞれのカム固定手段１１は、前記インデ
ックステーブル１９に固定されたベースプレート２１
と、このベースプレート２１の前記インデックステーブ
ル１９の回転中心側に取り付けられたエアーシリンダー
２２と、前記ベースプレート２１およびインデックステ
ーブル１９を貫通して昇降自在に設けられ、かつ、上端
部にカムＣが載置される支持パイプ２４と、前記基台Ｂ
上に配置されるとともに、前記支持パイプ２４の下端部
に対向配置されたリング状のロードセル（荷重計）２５
と、前記ベースプレート２１と前記支持パイプ２４との
間に介装されて、前記支持パイプ２４を前記ロードセル
２５から離間する方向に付勢するとともに、ストッパリ
ング２３を介して所定の上昇位置に保持するスプリング
２６と、前記エアーシリンダー２２によって作動させら
れて、前記支持パイプ２４上に載置されている前記カム
Ｃの外周部を把持してその回動を拘束するクランプ機構
２７とを備えている。

【００２３】前記ロードセル２５の検出値は、図９に示
すように、アンプ１０３により増幅された後、表示装置
としてのペンレコーダ１０４に出力されることにより、
この表示画面１０４ａに圧入力波形１０６を連続的にモ
ニタできるようになっている。前記ロードセル２５、ア
ンプ１０３およびペンレコーダ１０４により圧入力検出
手段が構成されている。なお、ペンレコーダ１０４は、
例えばカムシャフト製造装置の操作パネルの近傍に設け
られている。また、圧入力波形を連続的にモニタするに
限らず、間欠的にモニタしてもよい。

【００２４】このクランプ機構２７は、図４および図８
に示すように、前記ベースプレート２１の上面に、一対
の案内プレートＧＡを介して互いに接近、離間自在に設
けられた１組の摺動ブロック２０と、これらの摺動ブロ
ック２０の上端部に取り付けられたＶブロック状の一対
のクランプ片２８と、前記ベースプレート２１上に一対
の案内プレートＧＢを介して摺動自在に装着され、前記
エアーシリンダー２２によって摺動させられることによ
り前記クランプ片２８の一つを他のクランプ片２８に対
して接近、離間させる方向へ移動させる作動片２９とに
よって構成されている。

【００２５】さらに詳述すれば、前記一対のクランプ片
２８は、それぞれのＶ溝が対向するように配設され、こ
れらの両Ｖ溝間において前記カムＣを前記支持パイプ２
４の軸回り方向の姿勢を規制した状態で把持するように
なっている。また、前記摺動ブロック２０およびクラン
プ片２８の一方は、前記エアーシリンダー２２の作動方
向と直交する方向へ一対の案内プレートＧＡに沿って摺
動自在な構成となされているとともに、前記摺動ブロッ
ク２０およびクランプ片２８の他方は、上記両案内プレ
ートＧＡに沿って摺動調整されたのちベースプレート２
１に固定されるようになされている。

【００２６】そして、前記一方の摺動自在な摺動ブロッ
ク２０には、前記エアーシリンダー２２の作動方向に対
して傾斜したガイド孔３０が形成され、このガイド孔３
０に、前記作動片２９に一体にかつ前記ガイド孔３０と
同様に傾斜して取り付けられた操作ロッド３１が摺動自
在に嵌合されている。したがって、前記作動片２９がエ
アーシリンダー２２によって一対の案内プレートＧＢに
沿って摺動させられた際に、前記操作ロッド３１とガイ
ド孔３０との協働作用により、前記摺動自在な摺動ブロ
ック２０およびクランプ片２８が他方の摺動ブロック２
０およびクランプ片２８に対して接近、離間する方向に
摺動させられるようになっている。

【００２７】また、前記インデックステーブル１９の回
転中心部には、図３に示すように、前記エアーシリンダ
ー２２へ圧搾空気を分配供給するデストリビューター３
２が設けられている。このデストリビューター３２は、
前記ギアードモーターが連結され、前記エアーシリンダ
ー２２の作動流体である圧搾空気が送り込まれる給気筒
３３と、この給気筒３３の外周に嵌装されるとともに、
前記インデックステーブル１９に固定されて、前記給気
筒３３と一体回転させられる分気筒３４と、この分気筒
３４の、前記各エアーシリンダー２２に対応する位置に
設けられ、このエアーシリンダー２２への圧搾空気の供
給方向を切り替えることにより、エアーシリンダー２２
の作動方向を切り替える流路切り替え弁３５と、前記給
気筒３３の上端部に設けられた支持プレート３６に装着
され、前記各流路切り替え弁３５を駆動するエアーシリ
ンダーあるいは電磁ソレノイド等からなるアクチュエー
ター３７とを備えた構成となっている。

【００２８】一方、前記基台Ｂには、上下に貫通する平
行な一対のガイドロッド３８が設けられており、これら
のガイドロッド３８の、前記基台Ｂよりも下方に前記案
内手段１３が装着されている。この案内手段１３は、図
２に示すように、前記各ガイドロッド３８間に架け渡さ
れるように設けられるとともに、両端部において各ガイ
ドロッド３８に摺動自在に支持されたスライドプレート
３９と、このスライドプレート３９の長さ方向の略中間
部で、前記ロードセル２５の下方に位置する部分に設け
られた昇降機構４０とによって構成されている。

【００２９】この昇降機構４０は、図３に示すように、
前記スライドプレート３９に固定されたガイドパイプ４
１と、このガイドパイプ４１に摺動自在に貫通して装着
された昇降ロッド４２と、前記ガイドパイプ４１に一体
に取り付けられ、前記昇降ロッド４２を軸方向に摺動さ
せるエアーシリンダー４３とを備えた構成となってお
り、前記昇降ロッド４２の他端部には、前記シャフト本
体Ｓの一端部に係合させられる（本実施例においては、
前記シャフト本体Ｓが管状に形成されているために、そ
の内部に挿入されることによって軸方向に係合させられ
ている）係合部材４４が、その軸線回りに回転自在に装
着されている。

【００３０】そして、この係合部材４４は、前記エアー
シリンダー４３の作用により前記ガイドパイプ４１から
突出する方向へ移動させられることにより、前記図３に
示すように、その上方に位置するカム固定手段１１を構
成する支持パイプ２４、および、これに支持されている
カムＣを貫通した位置へ位置させられるとともに、前記
ガイドパイプ４１側へ引き込まれることにより、前記ロ
ードセル２５の内側に位置させられるようになってい
る。

【００３１】前記把持手段１４は、図２に示すように、
前記一対のガイドロッド３８に、これらのガイドロッド
３８の長さ方向に沿って摺動自在に装着された昇降ブロ
ック４５に組み込まれており、図５に示すように、前記
案内手段１３の昇降ロッド４２と同軸上に設けられ、か
つ、この軸線回りに回転自在に設けられたエアーチャッ
ク４６によって構成されている。このエアーチャック４
６の回転軸の長さ方向の略中間部には、図５に示すよう
に、従動プーリー４７が固着されており、この従動プー
リー４７が、前記回転駆動手段１６の一部を構成してい
る。

【００３２】前記回転駆動手段１６は、前記昇降ブロッ
ク４５に、前記エアーチャック４６と平行に装着された
ＡＣサーボモーター４８と、このサーボモーター４８の
出力軸に固着された駆動プーリー４９と、これらの駆動
プーリー４９と従動プーリー４７とに卷回されたタイミ
ングベルト５０と、従動プーリー４７および昇降ブロッ
ク４５間に設けられた基準位置検出機構Ａとによって構
成されている。

【００３３】前記基準位置検出機構Ａは、前記従動プー
リー４７に位置検出ピン５１が突設され、前記昇降ブロ
ック４５にセンサー５２が対向して装着されてなり、こ
のセンサー５２が位置検出ピン５１を検出することによ
り、エアーチャック４６の回転方向の基準位置、すなわ
ち、把持されているシャフト本体Ｓの軸回りの基準位置
が設定されるようになっている。さらに、前記昇降ブロ
ック４５と前記スライドプレート３９は、図２に示すよ
うに、一対のタイロッド５３によって一体に連結されて
おり、相互に一定間隔を保持した状態で、前記ガイドロ
ッド３８の長さ方向に移動させられるようになってい
る。

【００３４】したがって、把持手段１４のエアーチャッ
ク４６と案内手段１３の係合部材４４とは、この係合部
材４４の移動が拘束された状態、すなわち、昇降ロッド
４２の位置が固定された状態においては、相互に間隔を
保持した状態で、一体的に移動させられるようになって
いる。

【００３５】前記押圧手段１５は、図１、図２および図
５に示すように、本実施形態では油圧駆動のサーボシリ
ンダーが用いられており、前記一対のガイドロッド３８
の上方の端部に一体に前記基台Ｂと所定間隔に保持され
たアッパーフレーム５４に、前記エアーチャック４６と
同軸となるように装着されている。

【００３６】そして、前記押圧手段１５の出力軸５５
が、図５に示すように、前記昇降ブロック４５に、連結
部材５６を介して接続されており、前記エアーチャック
４６を昇降ブロック４５とともに、前記ガイドロッド３
８に沿って移動させて、把持手段１４によって把持され
ているシャフト本体Ｓをカム固定手段１１へ向けて押し
込むようになされている。なお、昇降ブロック４５を、
鉛直方向に延びるリニアガイド（不図示）に支持するよ
うな構成を採用してもよい。また、前記押圧手段１５の
サーボシリンダーは、図示しない油圧回路の油圧サーボ
モーターにより制御されており、これにより、前記シャ
フト本体Ｓの上下方向の位置決めがなされている。

【００３７】本実施形態の特徴としては、昇降ブロック
４５のエアーチャック支持部４５ａに、高精度振動セン
サ１００（本例では、キーエンス株式会社製のＧＡ型）
のセンサヘッド１０１（振動計）が装着されており、こ
のセンサヘッド１０１によりエアーチャック４６の機械
振動すなわち、シャフト本体Ｓの軸方向の機械振動を検
出し、図９に示すように、この検出値はアンプ１０２に
より増幅された後、表示装置としてのペンレコーダ１０
４に出力されることにより、この表示画面１０４ａで振
動波形１０５をモニタできる。なお、この振動波形１０
５および前記圧入力波形１０６を１つのペンレコーダ１
０４に表示するものに限らず、それぞれ別のペンレコー
ダに表示してもよい。前記振動計、アンプ１０２および
ペンレコーダ１０４により振動検出手段が構成されてい
る。高精度振動センサ１００を設ける位置は、シャフト
本体Ｓの軸方向の振動を検出できる位置であれば、上記
のようなエアーチャック支持部４５ａに限らず、例え
ば、エアーチャック４６自体あるいは昇降ロッド４２に
設けてもよい。

【００３８】前記塑性加工手段１７は、図１に示すよう
に、前記基台Ｂ上に前記ガイドロッド３８と平行に立設
された一対の第２のガイドロッド５７に摺動自在に装着
されたベースプレート５８と、このベースプレート５８
に回転自在に支持され、かつ、前記把持手段１４によっ
て把持されたシャフト本体Ｓの外周面に接触させられる
位置に進退可能に支持された円柱状のバックアップロー
ラー５９と、外周面に多数の周溝が形成された一対のサ
イジングローラー６０とを備えている。

【００３９】前記バックアップローラー５９は、図６に
示すように、スライドアーム６１の先端に回転自在に支
持されているとともに、このスライドアーム６１が、前
記ベースプレート５８に装着されたスライドボックス６
２に摺動自在に保持されるとともに、前記スライドアー
ム６１と前記ベースプレート５８との間に介装された油
圧シリンダー６３によって摺動させられることにより、
図６において鎖線で示すように、定位置に保持されてい
るシャフト本体Ｓの一側面に接触させられるようになっ
ている。

【００４０】また、前記スライドボックス６２は、図６
に示すように、前記スライドアーム６１の摺動方向と直
交する方向に、摺動可能となされており、前記ベースプ
レート５８との間に介装された微調整機構６４によっ
て、前述した方向への細かな位置決めが行なわれるよう
になっている。このような構成とするのは、外径の異な
るシャフト本体Ｓを装着した場合において、前記バック
アップローラー５９とシャフト本体Ｓの外面との位置ず
れを補正して、確実な接触を行なわせるための処置であ
る。

【００４１】一方、前記ベースプレート５８には、前記
スライドアーム６１の摺動方向と直交する方向に摺動自
在なスライドボックス６５が装着されており、このスラ
イドボックス６５には、一対の揺動アーム６６が取り付
けられており、これらの揺動アーム６６の一端部に前記
サイジングローラー６０がそれぞれ回転自在に装着され
ている。

【００４２】また、前記スライドボックス６５とベース
プレート５８との間には、前記スライドボックス６５を
摺動させるための油圧シリンダー６７が介装されてお
り、この油圧シリンダー６７の作用によって、前記両サ
イジングローラー６０が、所定位置に保持されている前
記シャフト本体Ｓの表面に、所定圧力で押圧されるよう
になっている。

【００４３】そして、前記両サイジングローラー６０
は、前記シャフト本体Ｓに接触させられた状態で、両サ
イジングローラー６０間に前記シャフト本体Ｓが位置さ
せられるように、かつ、これらのサイジングローラー６
０と前記バックアップローラー５９とが、シャフト本体
Ｓの軸線方向から見て二等辺三角形の各頂点に位置する
ように、相互の位置関係が設定されている。

【００４４】また、図７に示すように、前記サイジング
ローラー６０と前記バックアップローラー５９とは、前
記シャフト本体Ｓの半径方向から見た状態において、シ
ャフト本体Ｓの軸線方向にずれた位置となるように、相
互の位置関係が設定されており、これは、サイジングロ
ーラー６０によって加工が施された部分がバックアップ
ローラー５９によって変形させられてしまうことを防止
するために採られた処置である。

【００４５】さらに、本実施形態においては、前記揺動
アーム６６の前記サイジングローラー６０が装着されて
ない側には、前記両サイジングローラー６０を相互に接
近させる方向に前記両揺動アーム６６を相対回動させる
スプリング６８が介装されているとともに、一方の揺動
アーム６６に螺着されて他方の揺動アーム６６に当接さ
せられることにより、前記両サイジングローラー６６の
最大離間距離を設定する、開き角調整ボルト６９が設け
られている。

【００４６】前記移動手段１８は、前記アッパーフレー
ム５４と基台Ｂとに回転自在に支持されるとともに、前
記塑性加工手段１７のベースプレート５８に螺着された
送りボルト７０と、図３に示すように、前記基台Ｂに固
定されるとともに、前記送りボルト７０に連結されてそ
の回転をなすＡＣサーボモーター７１とによって構成さ
れている。そして、前記押圧手段１５のサーボシリンダ
ーを駆動する油圧サーボモーターと、回転駆動手段１６
のＡＣサーボモーター４８と、移動手段１８のＡＣサー
ボモーター７１とは、あらかじめ入力されたシャフト本
体ＳへのカムＣ取付け位置およびカムＣ位置角の設定値
に基づいて制御手段（図示略）がそれぞれ制御すること
により、シャフト本体ＳのカムＣに対する位置決め操
作、前記シャフト本体Ｓの回転角度の割り出し操作、お
よび、前記塑性加工手段１７のシャフト本体Ｓに沿った
移動操作を行なうようになっている。

【００４７】次に、上記構成のカムシャフトの製造装置
の動作について詳述する。先ず、各カム固定手段１１の
エアーシリンダー２２を作動させて両クランプ片２８間
を広げ、これらの間にカムＣを挿入して支持パイプ２４
上に載置したのちに、再度エアーシリンダー２２を作動
させて前記カムＣを所定姿勢に固定する。

【００４８】この操作の後に、図５に示すように、シャ
フト本体Ｓの一端部を把持手段１４のエアーチャック４
６に把持させるとともに、図３に示すように、案内手段
１３のエアーシリンダー４３を作動させることにより、
昇降ロッド４２をカム固定手段１１の一つに挿入させ
て、このカム固定手段１１に固定されているカムＣを貫
通させて、前記昇降ロッド４２の先端に取り付けられて
いる係合部材４４を、その上方に位置するシャフト本体
Ｓの他端部に係合させる。この状態において、前記シャ
フト本体Ｓがその両端部において、把持手段１４と案内
手段１３とによって挟持される。

【００４９】これに先立ち、前記シャフト本体Ｓを把持
手段１４により把持した段階で、移動手段１８のサーボ
モーター７１を作動させることにより、塑性加工手段１
７を前記シャフト本体Ｓの所定位置に移動させる。

【００５０】次いで、回転駆動手段１６のサーボモータ
ー４８を作動させて前記エアーチャック４６を回転させ
ることにより、このエアーチャック４６に把持されてい
る前記シャフト本体Ｓを回転させた状態で、図６に鎖線
で示すように、塑性加工手段１７の一方の油圧シリンダ
ー６３により、スライドアーム６１を移動させて、その
先端のバックアップローラー５９をシャフト本体Ｓの側
部に当接させると同時に、他方の油圧シリンダー６７を
作動させることにより、両サイジングローラー６０を前
記シャフト本体Ｓの側部に所定圧力で当接させる。

【００５１】この結果、圧着状態にあるサイジングロー
ラー６０により、シャフト本体Ｓの所定位置の外周面
に、全周にわたって複数条の凹凸加工が施される。この
場合、シャフト本体Ｓは、一対のサイジングローラー６
０により凹凸加工が施されるから、加工に要する時間を
短縮できるとともに、一対のサイジングローラー６０
が、スプリング６８により互いに接近する方向に付勢さ
れているから、油圧シリンダー６７による両サイジング
ローラー６０の当接力を増幅して両サイジングローラー
６０間にシャフト本体Ｓをしっかりと挟持することがで
きる一方、両サイジングローラー６０と１つのバックア
ップローラー５９とによってシャフト本体Ｓを支持する
から、調芯機能を持たせることができ、加工時にシャフ
ト本体Ｓを確実にかつ均一に加工することができる。

【００５２】このような加工が施された後に、塑性加工
手段１７の各油圧シリンダー６３・６７を逆方向へ作動
させることにより、各ローラー５９・６０・６０をシャ
フト本体Ｓから離間させて、このシャフト本体Ｓ回りを
大きく開放するとともに、位置検出ピン５１がセンサー
５２によって検出された時点を原点とし、サーボモータ
ー４８の設定値分だけ前記エアーチャック４６を回動さ
せた後に、回転駆動手段１６のサーボモーター４８の回
転を停止して、シャフト本体Ｓをその軸回りの所定位置
に停止させる。

【００５３】これより押圧手段１５のサーボシリンダー
を作動させることにより、回転駆動手段１６、把持手段
１４、シャフト本体Ｓ、および、案内手段１３が一体と
なって下降させられ、前記シャフト本体Ｓが、前記カム
固定手段１１に固定されているカムＣ内に挿入される。

【００５４】このような操作が継続して行なわれること
により、シャフト本体Ｓの凹凸加工が施されたカム固定
箇所がカムＣの内面に圧入されて、両者の強固な固定が
なされるが、このシャフト本体Ｓの下降限度は、前記塑
性加工手段１７による凹凸加工の位置に対応して前記押
圧手段１５のサーボシリンダーの作動量を操作すること
によって制御され、また、圧入時の圧力が、カムＣとと
もに下降する支持パイプ２４がロードセル２５に当接さ
せられることにより検出される。すなわち、図９に示す
ように、シャフト本体Ｓのカム固定箇所の前記カムＣへ
の圧入開始から、前記把持手段１４によるシャフト本体
Ｓの移動が完了するまで、シャフト本体ＳのカムＣへの
圧入力がロードセル２５により経時的に検出され、この
検出値は、圧入力波形１０６としてペンレコーダ１０４
に記録される。

【００５５】また、シャフト本体Ｓの前記カム固定箇所
の前記カムＣへの圧入開始から、この圧入が完了するま
でに、シャフト本体Ｓの軸方向の振動が高精度振動計１
００により検出され、さらに、その振動波計１０５がペ
ンレコーダー１０４に記録される。カムＣの表裏面が正
規の場合は、振動波形１０５は図１０（ａ）に示すよう
になる。すなわち、シャフト本体Ｓのカム固定箇所をカ
ムＣの貫通孔に挿入す際に、このカム固定箇所は、面取
り面３ａに案内されて、貫通孔４に挿入される前にこの
貫通孔４の周縁で潰されることはない。したがって、シ
ャフト本体Ｓの振動波形の振幅小さく正規の範囲内にあ
る。なお、シャフト本体Ｓのカム固定箇所の突条が、カ
ムＣの貫通孔に順次挿入される際に、シャフト本体Ｓは
その軸方向に振動し、この振動波形の山の数は前記カム
固定箇所の突条の数と等しくなる。

【００５６】ここで、万が一、前記カムＣが表裏面の状
態が逆になっている（面取りを施した貫通孔周縁が下方
を向いている）と、前記圧入の際に、カム固定箇所の突
条が、面取りを施していない貫通孔周縁によって潰され
るので、この際の衝撃に起因して、図１０（ｂ）に示す
ように、振動波形１０５の振幅が、規定範囲よりも大き
くなる。したがって、カムシャフト製造装置のオペレー
ターは、この振動波形１０５の振幅を観察することによ
り、カムの表裏面が逆であること認識でき、このカムシ
ャフトを不良品と認識できる。

【００５７】また、ロードセル２５の出力をペンレコー
ダ１０４に経時的に表示するので、この圧入力の経時変
化を観察することにより、圧入力（カムＣのシャフト本
体Ｓへの固着力）が規定範囲にあるか否かを判定でき
る。すなわち、図１０（ａ）に示すように、圧入力波形
１０６の最大値Ｐ₁が規定値より大きい場合には、カム
Ｃのシャフト本体Ｓへの固着力が適正範囲内にあると判
定でき、一方、図１０（ｂ）に示したように、圧入力波
形１０６の一定値Ｐ₂が規定値より低い場合には、カム
Ｃのシャフト本体Ｓへの固着力が適正範囲よりも低いと
判定できる。

【００５８】また、本実施形態では、前記カム固定箇所
に転造不良箇所が部分的にある場合、これを、確実に検
知できる。すなわち、図１０（ａ）に示すように、前記
カム固定箇所の圧入の開始から終了まで圧入力は徐々に
上昇して最大値Ｐ₁となり、この後、ほぼ一定をとる。
したがって、この最大値Ｐ₁が経時的に規定値より大き
い場合、前記カム固定箇所はその軸方向の全域において
不良部分がないと判断でき、一定値Ｐ₁が部分的に規定
値より下回る場合には、その部分の突条に不良があると
判断できる。ところが、従来のように圧入力のピーク値
のみを検出するだけでは、シャフト本体Ｓのカム固定箇
所の突条が部分的に規定よりも小径のものがある場合で
も、前記ピーク値は規定に達して良品と判定されるので
ある。さらに加えて、従来では、カムＣの表裏面が逆の
場合にも拘らず、カム固定箇所の突条に部分的な不良が
あって規定よりも大径の場合には、圧入力のピーク値が
適正値（前記Ｐ₁）を示すので、カムが表裏面が正規の
状態にあると誤って判断されるのである。

【００５９】以上のようにして、一つのカムＣの固定が
完了すると、先ず、カム固定手段１１のエアーシリンダ
ー２２を逆方向に作動させて、固定状態にあるカムＣの
固定を解除した後に、押圧手段１５によって前記回転駆
動手段１６、把持手段１４、シャフト本体Ｓ、および、
案内手段１３を上昇させることにより、カムＣが一体化
されたシャフト本体Ｓをカム固定手段１１から引き出
す。

【００６０】次いで、案内手段１３に設けられているエ
アーシリンダー４３を作動させて昇降ロッド４２をロー
ドセル２５内に引き込んで、この昇降ロッド４２とカム
固定手段１１および搬送手段１２との重畳状態を解除し
たのちに、ギアードモーターによって搬送手段１２を所
定量回動させることにより、次位のカムＣが固定されて
いるカム固定手段１１を前記シャフト本体Ｓに位置合わ
せする。また、これとともに、原点（上限位置）まで戻
って待機しているシャフト本体Ｓに対して、前記移動手
段１８のサーボモーター７１によって塑性加工手段１７
を上下方向に移動して、シャフト本体Ｓの次位の所定位
置（凹凸加工位置）に合致させる。

【００６１】これにより、案内手段１３を再度カム固定
手段１１内に挿入するとともに、その係合部材４４をシ
ャフト本体Ｓの端部に係合させ、前述と同様の操作によ
り、シャフト本体Ｓの所定位置に塑性加工手段１７によ
って凹凸加工を施し、さらに、次位のカムＣを固定する
角度を、前記位置決めピン５１とセンサー５２とによっ
て設定された基準位置から算出して、その算出結果に基
づき回転駆動手段１６によってシャフト本体Ｓを回動さ
せる。

【００６２】以降、前述した操作を所定回数繰り返すこ
とにより、所定個数のカムＣを所定の角度で、シャフト
本体Ｓへ順次固定することができる。このように、本実
施例に係わるカムシャフトの製造装置１０によれば、複
数のカムＣを連続してシャフト本体Ｓに、所定の位置で
かつ所定の角度で固定することができる。なお、前記実
施例において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例
であって、適用するカムＣやシャフト本体Ｓの種類、あ
るいは、設計要求等に基づき種々変更可能である。

【００６３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１に記載の発明は、シャフト本体をカムシャフト構
成要素に圧入する際に、カムシャフト製造装置のオペレ
ーターは、振動検出手段で検出された振動波形の振幅に
基づいて、カムシャフト構成要素の表裏の状態が正規で
あるか否かを認識して、製造されたカムシャフトの良品
・不良品を判別できる。したがつて、良品に不良品が混
入することはない。

【００６４】請求項２に記載の発明のように、前記振動
検出手段が、前記シャフト本体の軸方向の振動を検出す
るための振動計と、前記振動計により検出された検出値
を振動波形として表示するための表示装置とを有するこ
とにより、カムシャフト製造装置のオペレーターは、前
記表示装置に表示された振動波形の振幅を観察するだけ
で、カムシャフト構成要素の表裏の状態が正規であるか
否かを容易に認識できる。

【００６５】請求項３に記載の発明は、上記効果の他、
シャフト本体のカムシャフト構成要素への圧入力を圧入
力検出手段により経時的に検出するので、カムシャフト
製造装置のオペレーターは、検出された圧入力の経時変
化に基づいて、シャフト本体のカム固定箇所（塑性加工
部分）の全域において、不良部分があるか否かを認識で
きる。

【００６６】請求項４に記載の発明のように、圧入力検
出手段が、前記圧入力を検出するための荷重計と、この
荷重計の検出値を表示するための表示装置とを有するこ
とにより、カムシャフト製造装置のオペレーターは、表
示装置に表示された圧入力の経時変化を観察するだけ
で、シャフト本体のカム固定箇所（塑性加工部分）の全
域において、不良部分があるか否かを容易に認識でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わるカムシャフトの製造装置の一
実施形態の全体を示す側面図である。

【図２】 本発明に係わるカムシャフトの製造装置の一
実施形態の全体を示す正面図である。

【図３】 本実施形態における、搬送手段、案内手段、
移動手段、カム固定手段を示す一部を破断した側面図で
ある。

【図４】 本実施形態における、カム固定手段を示す平
面図である。

【図５】 本実施形態における、把持手段、回転駆動手
段、押圧手段のそれぞれを示す一部を破断した側面図で
ある。

【図６】 本実施形態における、塑性加工手段を示す一
部を省略した底面図である。

【図７】 本実施形態における、塑性加工手段を示す一
部を省略した縦断面側面図である。

【図８】 本実施形態における、搬送手段、カム固定手
段を示す一部を破断した側面図である。

【図９】 本実施形態における、センサ部のブロック図
である。

【図１０】 （ａ）はカムが表裏正常の場合における、
振動波形および圧入力波形を示すグラフであり、（ｂ）
はカムが表裏反対の場合における、振動波形および圧入
力波形を示すグラフである。

【図１１】 従来のカムとシャフト本体との固定方法を
説明するための要部縦断面図である。

【図１２】 図１１に示す方法によって固定されたカム
とシャフト本体との固定部分を示す縦断面図である。

【図１３】 図１１の固定方法を実施する装置の概略を
示す図である。

【符号の説明】

Ｓ シャフト本体 Ｃ カム Ａ 基準位置検出機構 １０ カムシャフト製造装置 １１ カム固定手段 １２ 搬送手段 １３ 案内手段 １４ 把持手段 １５ 押圧手段 １６ 回転駆動手段 １７ 塑性加工手段 １８ 移動手段 ２５ ロードセル（荷重計） ４８ サーボモーター ７０ 送りボルト ７１ サーボモーター １００ 高精度振動計 １０１ センサヘッド １０２，１０３ アンプ １０４ ペンレコーダ（表示装置） １０４ａ 表示画面 １０５ 振動波形 １０６ 圧入力波形

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面の所定箇所に凹凸加工が施されて
   カム固定箇所とされたシャフト本体を、このシャフト本
   体と別個に形成されたカムシャフト構成要素に圧入する
   ことにより、このカムシャフト構成要素を前記シャフト
   本体の前記カム固定箇所に組み付け固定するようにした
   カムシャフトの製造装置であって、 前記カムシャフト構成要素を把持固定するカムシャフト
   構成要素固定手段と、 前記カムシャフト構成要素固定手段によって固定された
   カムシャフト構成要素に対し挿通可能に設けられ、前記
   シャフト本体の一端部に係脱させられる案内手段と、 前記案内手段に前記シャフト本体の軸方向と対向するよ
   うに配置され、前記シャフト本体の他端部を把持する把
   持手段と、 前記把持手段を前記カムシャフト構成要素固定手段へ向
   けて移動させることにより、前記シャフト本体を前記カ
   ムシャフト構成要素内に挿入する押圧手段と、 前記シャフト本体の前記カム固定箇所の前記カムシャフ
   ト構成要素への圧入開始から、この圧入が完了するまで
   に、前記シャフト本体の軸方向の振動を検出するための
   振動検出手段と、を備えていることを特徴とするカムシ
   ャフトの製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のカムシャフトの製造装
   置において、振動検出手段は、前記シャフト本体の軸方
   向の振動を検出するための振動計と、前記振動計により
   検出された検出値を振動波形として表示するための表示
   装置と、を有していることを特徴とするカムシャフトの
   製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のカムシ
   ャフトの製造装置において、前記シャフト本体の前記カ
   ム固定箇所の前記カムシャフト構成要素への圧入開始か
   ら、前記押圧手段による前記シャフト本体の移動が完了
   するまで、前記シャフト本体の前記カムシャフト構成要
   素への圧入力を経時的に検出するための圧入力検出手段
   を備えていることを特徴とするカムシャフトの製造装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のカムシャフトの製造装
   置において、圧入力検出手段は、前記圧入力を検出する
   ための荷重計と、この荷重計の検出値を表示するための
   表示装置と、を有していることを特徴とするカムシャフ
   トの製造装置。