JP2017129416A

JP2017129416A - 加工孔中心の設定方法

Info

Publication number: JP2017129416A
Application number: JP2016008138A
Authority: JP
Inventors: デルシャンフェルネンド; Dilshan Fernando
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-07-27

Abstract

【課題】凹凸を有する内周面を備えた加工孔とノックピンの中心の間に生じる誤差を解消でき、もって、誤差のない、もしくは可及的に誤差の少ない基準孔の中心を設定することができ、このことによって三次元測定機における測定誤差を抑制することのできる、加工孔中心の設定方法を提供する。
【解決手段】加工孔ＰにノックピンＮを挿入し、ノックピンＮが加工孔Ｐに接触する少なくとも３つの接触点Ｘ１〜Ｘ４を特定し、各接触点から加工孔Ｐの仮中心Ｏ１を設定する第１のステップ、加工孔Ｐを、少なくとも３つの接触点をそれぞれ含む３以上の分割エリアＡ１〜Ａ４に仮に分割し、各分割エリアにおいて加工孔Ｐの線上で少なくとも２点以上の特定点を特定し、各分割エリアにおいて仮中心Ｏ１と最も近い特定点を代表特定点として設定し、各分割エリアの代表特定点から加工孔Ｐの正式中心Ｏ２を設定する第２のステップからなる、加工孔中心の設定方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の加工孔を備えたワークのうち、測定基準となる加工孔（基準孔）の中心を設定する方法に関するものである。

たとえば、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック等に多数の加工孔（もしくは、粗材孔、ノック孔）を加工するに当たり、各加工孔は往々にして凹凸を有する内周面を備えている。

多数の加工孔の加工では、ある一つの加工孔を基準として（基準孔の設定）、他の加工孔の三次元座標を設定し、設定された位置において各加工孔の加工が実施される。

基準となる加工孔には三次元測定機内にあるノックピン（テーパーピン、基準ピン）が挿入されて基準座標の設定がおこなわれるが、この三次元測定機では、加工孔の凹凸を有した内周面にノックピンを直接接触させて加工孔の中心の定義をおこなっている。

このように加工孔の内周面が多数の凹凸を有していることから、ノックピンの中心と加工孔の中心の間には誤差が生じ易く、この誤差が三次元測定機における測定誤差に繋がるといった課題がある。

ここで、特許文献１には、ノックピンをワークのノックピン孔に挿入して位置決めをおこない、ワークの加工をおこなう技術（装置）が開示されている。より具体的には、テーブル上に搬入コンベアおよび搬出コンベアを備え、治具上に載置した被加工物の機種を検出し、機種に応じて異なるノックピンを用いて位置決め固定する装置である。

特開平４−１２２５５５号公報

特許文献１に記載の装置によれば、多額の設備費を要することなく、加工ライン上を流れる被加工物の機種が異なってもそれぞれの機種に対応して搬入、位置決め、加工および搬出の各作業を自動的におこなうことができ、人手による段取作業をなくして加工効率を向上させることができるとしている。

しかしながら、特許文献１に記載の装置を適用したとしても、上記する課題、すなわち、凹凸を有する内周面を備えた加工孔とノックピンの中心の間に生じる誤差に起因して、設定された基準孔の中心が誤差を内在し、このことによって三次元測定機における測定誤差がもたらされるといった課題を解消するには至らない。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、凹凸を有する内周面を備えた加工孔とノックピンの中心の間に生じる誤差を解消でき、もって、誤差のない、もしくは可及的に誤差の少ない基準孔の中心を設定することができ、このことによって三次元測定機における測定誤差を抑制することのできる、加工孔中心の設定方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による加工孔中心の設定方法は、加工孔にノックピンを挿入し、該ノックピンが該加工孔に接触する少なくとも３つの接触点を特定し、該少なくとも３つの接触点から該加工孔の仮中心を設定する第１のステップ、前記加工孔を、前記少なくとも３つの接触点をそれぞれ含む３以上の分割エリアに仮に分割し、各分割エリアにおいて該加工孔の線上で少なくとも２点以上の特定点を特定し、各分割エリアにおいて前記仮中心と最も近い特定点を代表特定点として設定し、各分割エリアの代表特定点から該加工孔の正式中心を設定する第２のステップからなるものである。

本発明による加工孔中心の設定方法は、ワークにおける多数の加工孔のうち、各加工孔の孔位置を設定する際に基準となる基準孔の中心を設定する方法である。

まず、基準孔となる加工孔に三次元測定機内のノックピン（テーパーピン）を挿入し、加工孔の内周面においてノックピンが接触する少なくとも３つの接触点を特定する。なお、ノックピンがテーパーピンであることから、加工孔の内周面に凹凸があってもノックピンを一定長さだけ加工孔に挿入することが可能となり、加工孔の内周面の複数箇所でノックピンが接触した段階でノックピンの挿入が止まり、ここで少なくとも３つの接触点を特定することができる。

ここで、「少なくとも３つ」とは、３点以上の接触点であれば接触点の数を問わない。なお、第２のステップにて分割エリアを設定する関係から、この３点は相互に離れた位置にあるのが好ましい。たとえば、３つの接触点であれば相互に１２０度程度離れているのがよく、４つの接触点であれば相互に９０度程度離れているのがよい。

特定された少なくとも３つの接触点を通る円を作成し、この円の中心を加工孔（基準孔）の仮中心に設定する（第１のステップ）。

次に、加工孔を、少なくとも３つの接触点をそれぞれ含む３以上の分割エリアに仮に分割する。たとえば接触点が３つある場合は各接触点を含む３つの分割エリアが設定され、接触点が４つある場合は各接触点を含む４つの分割エリアが設定される。

次に、各分割エリアにおいて加工孔の線上で少なくとも２点以上の特定点を特定し、各分割エリアにおいて既に設定している仮中心と最も近い特定点を代表特定点として設定する。

たとえば、各分割エリアにおいて、加工孔上にある２〜５点程度の特定点を特定し、各特定点と仮中心との距離をそれぞれ測定し、仮中心と最も近い特定点を当該分割エリアにおける代表特定点とする。なお、第１のステップで特定した接触点も特定点に含ませることができる。

最後に、各分割エリアの代表特定点を通る円を作成し、この円の中心を加工孔の正式中心（基準孔の中心）に設定する（以上、第２のステップ）。

この設定方法によれば、多数の凹凸を内周面に備えた加工孔において、その周方向で加工孔の中心に最も近い複数位置から形成される円の中心が特定されることから、基準孔となる加工孔の中心を精度よく設定することが可能になる。

なお、本発明による加工孔中心の設定方法が適用される加工孔を備えたワークとしては、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック、カムハウジングなど、複数の加工孔を備えた車両構成部品の全般が対象となり得る。

以上の説明から理解できるように、本発明の加工孔中心の設定方法によれば、加工孔にノックピンを挿入し、ノックピンが加工孔に接触する少なくとも３つの接触点を特定し、特定された少なくとも３つの接触点から加工孔の仮中心を設定し、次いで、加工孔を、少なくとも３つの接触点をそれぞれ含む３以上の分割エリアに仮に分割し、各分割エリアにおいて加工孔の線上で少なくとも２点以上の特定点を特定し、各分割エリアにおいて仮中心と最も近い特定点を代表特定点として設定し、各分割エリアの代表特定点から加工孔の正式中心を設定するものである。この設定方法により、凹凸を有する内周面を備えた加工孔とノックピンの中心の間に生じる誤差を解消でき、もって、誤差のない、もしくは可及的に誤差の少ない基準孔の中心を設定することが可能になる。そして、このことに起因して、基準孔の中心に基づいて設定される他の加工孔の孔位置を精度よく設定することができ、三次元測定機における測定誤差を抑制することが可能になる。

本発明の加工孔中心の設定方法の第１のステップを説明した模式図である。図１のII−II矢視図である。加工孔中心の設定方法の第２のステップを説明した模式図である。図３に続いて、加工孔中心の設定方法の第２のステップを説明した模式図である。（ａ）は測定精度確認実験で使用した対象モデル図であり、（ｂ）は基準孔の縦断面図であり、（ｃ）は基準孔の平面図である。測定精度確認実験結果を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の加工孔中心の設定方法の実施の形態を説明する。

（加工孔中心の設定方法の実施の形態）
図１は本発明の加工孔中心の設定方法の第１のステップを説明した模式図であり、図２は図１のII−II矢視図であり、図３，４は順に加工孔中心の設定方法の第２のステップを説明した模式図である。

まず、図１で示すように、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック、カムハウジングなどのワークＷに開設された基準孔となる加工孔Ｐ（内周面には多数の凹凸Ｐａがある）に対し、不図示の三次元測定機内のテーパーピンであるノックピンＮを挿入する。

図２で示すように、加工孔Ｐの内周面においてノックピンＮが接触する少なくとも３つの接触点（図示例では４つの接触点Ｘ１〜Ｘ４）を特定する。

なお、ノックピンＮがテーパーピンであることから、加工孔Ｐの内周面に凹凸ＰａがあってもノックピンＮを一定長さだけ加工孔に挿入することが可能となり（図１参照）、加工孔Ｐの内周面の複数箇所でノックピンＮが接触した段階でノックピンの挿入が止まり、ここで図示する４つの接触点Ｘ１〜Ｘ４を特定することができる。

次に、図２で示すように、特定された４つの接触点Ｘ１〜Ｘ４を通る円Ｃ１を作成し、この円Ｃ１の中心Ｏ１を加工孔Ｐの仮中心に設定する（以上、第１のステップ）。

次に、図３で示すように、加工孔Ｐを、４つの接触点Ｘ１〜Ｘ４をそれぞれ含む４つの分割エリアＡ１〜Ａ４に仮に分割する。

次に、各分割エリアＡ１〜Ａ４において、加工孔Ｐの線上で少なくとも２点以上の特定点を特定する。たとえば、図示例では、分割領域Ａ１はＹ１〜Ｙ４の４つの特定点（接触点Ｘ１も含むと５つの特定点）であり、分割エリアＡ２ではＺ１〜Ｚ４の４つの特定点（接触点Ｘ２も含むと５つの特定点）である。なお、分割エリアＡ３，Ａ４における特定点の図示は省略する。

次に、各分割エリアＡ１〜Ａ４において各特定点から仮中心Ｏ１までの距離をそれぞれ測定する（分割エリアＡ１では距離ｒ１〜距離ｒ５、分割エリアＡ２では距離ｒ６〜距離ｒ１０）。

そして、図４で示すように、分割エリアＡ１〜Ａ４ごとに、仮中心Ｏ１までの距離が最も短い特定点を代表特定点Ｄ１〜Ｄ４として設定する。

最後に、図４で示すように、各分割エリアＡ１〜Ａ４の代表特定点Ｄ１〜Ｄ４を通る円Ｃ２を作成し（円Ｃ２の半径はＲ）、この円Ｃ２の中心を加工孔Ｐの正式中心Ｏ２（基準孔の中心）に設定する（以上、第２のステップ）。

図示する加工孔中心の設定方法によれば、多数の凹凸Ｐａを内周面に備えた加工孔Ｐにおいて、その周方向で加工孔Ｐの中心に最も近い複数位置から形成される円Ｃ２の中心が正式中心Ｏ２として特定されることから、基準孔となる加工孔Ｐの中心（正式中心Ｏ２）を精度よく設定することが可能になる。

したがって、この基準孔を基準として孔位置が設定される他の複数の加工孔も、ワーク上に精度よく設定することができる。

（測定精度確認実験とその結果）
本発明者等は、本発明の加工孔中心の設定方法を適用した際の測定精度確認実験をおこなった。

ここで、図５（ａ）は測定精度確認実験で使用した対象モデル図であり、図５（ｂ）は基準孔の縦断面図であり、図５（ｃ）は基準孔の平面図である。

図５（ａ）で示すように、ワークとしてシリンダブロックを適用し、基準孔に基づいて基準孔から所定距離離れたＡ孔のＸ軸方向の誤差、Ｙ軸方向の誤差、これら２軸誤差による孔位置誤差をそれぞれ測定した。

本実験では、本発明の加工孔中心の設定方法を適用した実施例と、従来の設定方法を適用した比較例のそれぞれにおいて基準孔を中心にＡ孔を加工し、上記三種の誤差を測定した。

実施例においては、図５（ｃ）で示すように、基準孔の４点から仮中心を設定後、ノックピンが基準孔の最初に接触した点から１０度、その後は２２．５度ずつずらして特定点を設定した。実験結果を図６に示す。

図６より、比較例に比して実施例の測定誤差は格段に低減されており、Ａ孔の孔位置誤差に関しては比較例が０．０１６ｍｍであるのに対して実施例は０．０２ｍｍ程度と比較例の１／８程度にまで低減することが実証されている。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

Ｐ…加工孔（基準孔）、Ｎ…ノックピン、Ｗ…ワーク、Ｏ１…仮中心、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４…接触点、Ｃ１…接触点を通る円、Ｙ１〜Ｙ４、Ａ１〜Ａ４…分割エリア、Ｚ１〜Ｚ４…特定点、Ｄ１〜Ｄ４…代表特定点、Ｃ２…特定点を通る円、Ｏ２…正式中心

Claims

加工孔にノックピンを挿入し、該ノックピンが該加工孔に接触する少なくとも３つの接触点を特定し、該少なくとも３つの接触点から該加工孔の仮中心を設定する第１のステップ、
前記加工孔を、前記少なくとも３つの接触点をそれぞれ含む３以上の分割エリアに仮に分割し、各分割エリアにおいて該加工孔の線上で少なくとも２点以上の特定点を特定し、各分割エリアにおいて前記仮中心と最も近い特定点を代表特定点として設定し、各分割エリアの代表特定点から該加工孔の正式中心を設定する第２のステップからなる、加工孔中心の設定方法。