JP2004317133A

JP2004317133A - 座標測定方法

Info

Publication number: JP2004317133A
Application number: JP2003107237A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Kikyo; 千明桔梗
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】等速ジョイントのインナレースまたはアウタレースのボール溝などの複雑な形状を有する部品の測定精度を向上する。
【解決手段】等速ジョイントのインナレース１０のボール溝１４に、プローブ１８の当接ボール２２を当接させる。インナレース１０とプローブ１８を相対移動させて、ボール溝の底である接触線１６を当接ボール２２でなぞることにより、ボール溝の形状データを取得する。精度管理用の複数の測定指定位置Ｐを、仮の球心Ｏを基準に決定する。前記形状データより個々の測定指定位置Ｐごとにその周囲の複数点の測定データを取得し、これからボール溝の形状を算出し、この形状に基づき球心を算出する。この球心を基準として、精度管理用の測定指定位置を再度求め、取得済みの形状データから、再度求めた指定位置のデータを求める。これに基づきボール溝のピッチ半径を算出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製作されたワークの寸法またはその精度を測定する測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
等速ジョイントのインナレースおよびアウタレースに設けられるボール溝は、所定の軸周りに軸対称に３個またはそれ以上配置されており、個々のボール溝の底は、前記の軸を含む平面内であって、各ボール溝に共通の球面（以下、溝外接球面と記す）上に位置している。これらのボール溝の加工精度を検査する場合、個々のボール溝が形成する円弧が所定の半径となっているか、すなわち前記の溝外接球面の半径となっているかが検査項目のひとつとなる。実際には、当該等速ジョイントの転動体であるボールと同径の球状先端を有するプローブをボール溝に当接させ、その球状先端の中心の座標を求め、この中心と溝外接球面の中心との距離を、管理の項目のひとつとしている。この距離を、以下、ピッチ半径と記す。
【０００３】
ピッチ半径の測定は、従来、以下のように行われていた。まず、溝外接球面の中心（以下、溝外接球心と記す）を、部品の外形形状から仮に定め、この溝外接球心から軸方向に所定距離離れた平面内で前記プローブの先端を当接させ、プローブの先端の球の中心の座標を計測する。さらに、溝外接球心からの距離を変えた別の平面内でプローブ先端をボール溝に当接して、このときのプローブ先端の球の中心の座標を計測して、３個以上の計測点の座標を得る。これらの計測点を含む球面、およびこの球面の中心を算出する。この球面の中心を、改めて溝外接球心とし、これを基準として再度上記の測定を行う。これを数度繰り返して、球面中心を求め、この球面中心より所定距離離れた平面内でのボール溝底の座標からピッチ半径を求めている。
【０００４】
なお、下記特許文献１に、等速ジョイントのインナレースのピッチ半径の測定に関する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平２−８１４１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように等速ジョイントのインナレース、アウタレースのボール溝の精度を測る場合において、測定との基準となるべき溝配置球面の中心の位置が測定の当初において不明であるため、溝配置球面の半径の測定精度も十分に高いものとなっていない。測定精度を高めるために、前述のように繰り返して測定を行っているが、この場合は、測定に多くの時間を要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、等速ジョイントのインナレースやアウタレースの寸法精度を、高い精度で測定する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、等速ジョイントのインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する方法を提供する。この測定方法は、インナレースまたはアウタレースの寸法基準となる基準点を仮定し、この仮の基準点に基づき前記ピッチ半径を測定するための、少なくとも３点の測定指定位置を推定するステップと、前記推定した測定指定位置のそれぞれの周囲の複数の位置の座標を計測するステップと、前記取得された複数の位置の座標から、それぞれの前記測定指定位置ごとに、その付近のボール溝形状に対応する形状データを求めるステップと、前記求められた形状データに基づき、前記測定指定位置の座標を求めるステップと、前記少なくとも３点の測定指定位置の座標から前記基準点の座標を修正し、この修正された基準点に基づき少なくとも３点の前記測定指定位置を再設定するステップと、前記再設定された測定指定位置のそれぞれの周囲の複数位置の座標を再取得するステップと、前記再取得された複数位置の座標から、それぞれの前記再設定された測定指定点付近のボール溝の形状に対応した形状データを再度求めるステップと、前記再度求められた形状データより、前記測定指定位置の座標を算出し、これに基づきピッチ半径を算出するステップと、を有する。
【０００９】
【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。この実施の形態は、等速ジョイントのインナレースのボール溝のピッチ半径の測定に関するものであるが、他の物品に適用することも可能である。例えば、等速ジョイントのアウタレースに同様に設けられたボール溝に対しても適用することができる。
【００１０】
図１は、等速ジョイントのインナレースのボール溝のピッチ半径測定に関する説明図である。等速ジョイントのインナレース１０は、軸線１２を対称軸とする３個のボール溝１４を有している。これらのボール溝１４は、軸線１２を含む平面内に配置され、その底であるボール溝接触線１６は、軸線１２上の所定点Ｏを中心とした円弧を描く部分を有している。３つのボール溝のそれぞれの接触線１６の円弧が規定する中心点は、共通である。言い換えれば、ボール溝接触線１６は、点Ｏを中心とする球面上に位置し、また個々のボール溝接触線１６は軸線１２を含む平面内に位置する。以降、このボール溝接触線１６が形成する球面を溝配置球面、この球面の中心Ｏを球心、およびこの球の半径をピッチ半径と記す。
【００１１】
図１には、さらにボール溝の精度を測定するプローブ１８が示されている。プローブ１８は、プローブアーム２０とその先端に固定され、当該等速ジョイントのボールと同径の当接ボール２２を含む。プローブ１８は、その当接ボール２２をボール溝の底であるボール溝接触線１６に当接させた状態で、これをなぞるようにして、図中実線の位置から一点鎖線で示される位置へと移動可能となっている。
【００１２】
インナレース１０のボール溝の寸法精度を管理するために、ボール溝接触線１６の所定の測定指定位置Ｐにおけるピッチ半径が管理値として用いられている。具体的には、図に示す、球心Ｏを基準とし、そこから軸線１２方向に所定距離離れた平面として測定指定位置Ｐを規定し、その平面内に当接ボール２２の中心を位置させつつ、ボール溝１４に当接させるようプローブ１８を制御して、当接した時点の中心の座標を前記の代表値としている。実際には、測定位置Ｐが数カ所定められており、それぞれの測定位置における、それぞれの管理値やこれらの管理値から得られる代表値（例えば平均値）などにより寸法精度の管理がなされる。
【００１３】
本実施形態においては、一つの管理値を取得する測定指定位置Ｐの位置周囲においても複数の箇所でボール溝接触線１６を測定する。図２に示すように測定位置Ｐの周囲である範囲ｚにおいて、ボール溝接触線１６に接触させたプローブ１８の当接ボール２２の中心の座標を取得する。この取得されたデータに基づき、最小二乗法などを用いて、近似円弧Ｓを求める。本実施形態においては、インナレースのボール溝の形状は円弧に製作されるので、近似曲線を円弧としたが、測定対象の形状が本来異なるものであれば、これに応じて近似曲線を変更することができる。この近似円弧Ｓと測定指定位置Ｐを示す平面の交点Ｑである管理値を求める。これを複数の測定指定位置Ｐにおいて、それぞれ実行し、複数の管理値Ｑを取得する。
【００１４】
図３には、複数の測定指定位置を示しており、球心Ｏから軸線１２に方向に離れたＡ〜Ｅの測定指定位置において測定を行う。これらの測定指定位置Ａ〜Ｅのそれぞれが前述の測定指定位置Ｐに対応する。しかし、実際の球心Ｏは不明であって、前記Ａ〜Ｅの位置も不明である。そこで、本実施形態においては、インナレース１０のボール溝を除く部分の外形から、球心Ｏを仮に定め、これを仮の基準として、測定点Ａ〜Ｅの位置を定めて、ボール溝１４の形状を求め、この形状から、球心の位置を算出して、これを新たに球心Ｏとしている。
【００１５】
例えば、図４に示すように、仮の球心Ｏ’を基準として、測定指定位置Ａ’〜Ｅ’を推定し、これらの位置における管理値を算出し、これらからボール溝形状を近似する円弧Ｓ’を決定する。この円弧Ｓ’の中心Ｏ”をボール溝の球心として、再度測定指定位置Ａ”〜Ｅ”を決定し、これらの位置を算出し、この算出された値、またはこの値から代表値を求めて、これを寸法精度の管理値とする。
【００１６】
図５は、インナレースボール溝のピッチ半径の測定装置３０の概略構成が示されている。測定対象部品となるインナレース１０を固定する固定台３２を備え、この固定台３２は、油圧シリンダ３４により図中上下方向に移動される。プローブ１８のプローブアーム２０は、アームベース３６に固定される。さらに、アームベース３６は、平行リンク３８，４０を介して、ベース４２に結合されている。平行リンク３８，４０の機能によって、アームベース３６はベース４２に対し、平行に図中左右方向に移動可能となっている。左右の移動量が小さい場合には上下方向の移動量については無視できる。このアームベース３６の移動量を検出するために、センサ４４が備えられている。また、アームベース３６には、当接ボール２２をインナレースのボール溝１４に当接させる状態を維持するような付勢力が付与されている。インナレース１０を固定台３２に取り付けた状態で油圧シリンダ３４をストロークさせると、ボール溝１４の形状に合わせてプローブ１８が左右に移動する。この移動量をセンサ４４にて検出し、ボール溝１４の形状が測定される。
【００１７】
以下、インナレース１０のボール溝のピッチ半径の精度測定の手順を具体的に説明する。インナレース１０を、測定装置３０の固定台３２に固定し、当接ボール２２をインナレース１０の上部付近のボール溝１４に当接させる。油圧シリンダ３４を、図５中の上方にストロークさせる。このとき、当接ボール２２は、ボール溝の底である接触線１６をなぞり、底の形状に合わせて左右方向に移動する。この移動量をセンサ４４により測定し、測定値を記憶する。この測定は、当接ボール２２がボール溝１４内のほぼ全長を移動する間、所定の間隔で、または所定の位置で、多数取り込まれる。
【００１８】
この測定され、記憶された測定値から、精度管理用に定められた複数の測定指定位置Ａ’〜Ｅ’、それぞれの周囲の所定の範囲の測定値データを抽出する。この測定指定位置Ａ’〜Ｅ’は、設計上の寸法から求めた仮の球心Ｏ’を基準とする仮の位置である。前記の抽出されたデータから、各測定指定位置Ａ’〜Ｅ’ごとに、前述の通り、近似円弧の算出、近似円弧と平面の交点の算出を行い、各測定指定位置における管理値を取得する。この管理値から近似された円弧およびその中心を求め、球心Ｏ”を求める。
【００１９】
この球心Ｏ”を基準として再度、精度管理用の測定指定位置Ａ”〜Ｅ”を求める。そして、すでにプローブ１８をボール溝１４に沿って移動させることにより得た測定データのデータベースから、前記再度定められた測定指定位置Ａ”〜Ｅ”のそれぞれの位置の周囲のデータを取得する。
【００２０】
そして、前回と同様にして、各測定指定位置Ａ”〜Ｅ”における管理値を算出し、これらよりピッチ半径を算出する。
【００２１】
以上の実施形態では、２回目に求めた球心Ｏ”を基準として管理値、やピッチ半径の算出を行ったが、さらに多くの回数繰り返した後の球心を基準とすることも可能である。この場合であっても、最初にプローブ１８をボール溝１４になぞって得た測定データを保存し、これを繰り返し使用することで測定時間をいたずらに長くすることを防止することができる。また、繰り返しの回数は、あらかじめ設定してもよく、また前回の結果と比較して、その差が所定の値より小さくなるなど、収束の様子から定めることもできる。
【００２２】
以上のように、本実施形態においては、指定された位置のデータのみではなく、この位置近辺領域のデータを取り込み、これらのデータにより、指定位置付近の物品の形状を算出する。そして、この形状に基づき製品の寸法、作製時の精度を測定する。多数のデータを採用することで、ひとつひとつのデータの誤差が大きい場合であっても、誤差を低減することができる。
【００２３】
また、仮の基準に基づき測定された形状に基づき、再度基準を設定し、この際設定された基準に基づく測定点データを取得して、寸法、精度を再度算出することにより、より測定の精度を高めることができる。再度測定点データを取得する場合には、実際に測定を行うか、仮の基準に基づく測定を行ったときのデータを保持しておき、これを利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の測定対象のワークであるインナレースと測定用のプローブを示す図である。
【図２】測定データからの必要な精度データの取得に関する説明図である。
【図３】ボール溝形状の測定に関する説明図である。
【図４】ボール溝形状の測定データと、基準点を定める方法に関する説明図である。
【図５】測定装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
１０インナレース、１２軸線、１４ボール溝、１６接触線、１８プローブ、２０プローブアーム、２２当接ボール。

Claims

等速ジョイントのインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する方法であって、
インナレースまたはアウタレースの寸法基準となる基準点を仮定し、この仮の基準点に基づき前記ピッチ半径を測定するための、少なくとも３点の測定指定位置を推定するステップと、
前記推定した測定指定位置のそれぞれの周囲の複数の位置の座標を計測するステップと、
前記取得された複数の位置の座標から、それぞれの前記測定指定位置ごとに、その付近のボール溝形状に対応する形状データを求めるステップと、
前記求められた形状データに基づき、前記測定指定位置の座標を求めるステップと、
前記少なくとも３点の測定指定位置の座標から前記基準点の座標を修正し、この修正された基準点に基づき少なくとも３点の前記測定指定位置を再設定するステップと、
前記再設定された測定指定位置のそれぞれの周囲の複数位置の座標を再取得するステップと、
前記再取得された複数位置の座標から、それぞれの前記再設定された測定指定点付近のボール溝の形状に対応した形状データを再度求めるステップと、
前記再度求められた形状データより、前記測定指定位置の座標を算出し、これに基づきピッチ半径を算出するステップと、
を有する、測定方法。