JP3937669B2

JP3937669B2 - 球面測定方法

Info

Publication number: JP3937669B2
Application number: JP2000004669A
Authority: JP
Inventors: 有宏鎌村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-01-13
Also published as: JP2001194103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばトロイダル形無段変速機のパワーローラにおけるトロイダル面等の球面測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，球面を有するワークの球面の曲率半径を測定する方法としては，三次元測定機等の汎用測定機によって曲面の形状寸法を座標値として求める方法が知られている。また，特公昭５９−４４５６１号公報に示すように，回転スピンドルに触針を有する測微計を設け，曲面を有するワークの曲面に触針を接触させ，予め定められた円または円弧からの離脱変位量を検知する装置が知られている。
【０００３】
また，特開平８−２８５５０６号公報に示すように，径の異なる複数個の基準球と拘束部材を用い，凹面の曲率中心及曲率半径を測定する曲面測定方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，特開平８−２８５５０６号公報の曲面測定方法は，凹曲面の曲率半径及び曲率中心を測定するものであり，例えば，トロイダル形無段変速機のパワーローラのトロイダル面ように球面の測定には適用できない。また、特公昭５９−４４５６１号公報は，高精度の回転可能なスピンドル，基準回転案内面の中心を被測定曲線の中心に合致させるための位置制御機構等を含む複雑な機構を有する装置であり，簡単な測定方法が求められていた。
【０００５】
自動車用変速機として用いるトロイダル形無段変速機は、動力伝達軸に同軸的に配置された入力ディスクと出力ディスクとの間に摩擦によって動力を伝達するパワーローラがそれぞれ傾転自在に転接されたバリエータを主たる構成要素としている。
【０００６】
このパワーローラは、図３に示すように，ローラ本体としてのワーク本体１が略半球状で，ワーク本体1の軸心Ｓから距離Ｘだけ離れ、かつワーク本体１の基準面２から距離Ｙだけ離れた２つの曲率中心Ｏとする曲率半径ｒの球面３を有している。そして，ワーク本体１の球面３が入力ディスクと出力ディスクに傾転自在に転接するようになっている。
【０００７】
従って，パワーローラは僅かな寸法誤差でも入出力ディスクとパワーローラ間でスリップが生じ、動力伝達ができなくなる虞があり，パワーローラの製作に当っては，その球面３の曲率半径及び曲率中心を高精度に仕上加工する必要があるが、従来においては、パワーローラの球面３を簡単に測定できる球面測定方法が知られていない。
【０００８】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、パワーローラのトロイダル面のような球面の曲率半径及び曲率中心を簡単に測定することができる球面測定方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、球面及びワーク基準面を有するワークの球面測定方法において，曲率半径が異なる凹球面を持った複数個の測定治具の凹球面を前記ワークの球面に当接し，前記凹球面の中心と前記ワーク基準面との距離を測定してワークの球面の曲率半径及び曲率中心を測定することを特徴とする。
【００１０】
請求項２は、球面及びワーク基準面を有するワークの球面測定方法において，曲率半径が異なる凹球面を持った複数個の測定治具を用い，曲率半径が既知のワークの球面に前記測定治具の凹球面を当接し，ワークの球面の曲率中心を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項３は、請求項１または２に記載の前記ワークの球面は，トロイダル形無段変速機のパワーローラにおけるトロイダル面であることを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば，曲率半径が異なる凹球面を持った複数個の測定治具を用い，測定治具の凹球面をワークの球面に当接し，凹球面の中心とワークの基準面との距離を測定するだけでワークの球面の曲率半径及び曲率中心を求めることができ，ワークの加工工程における寸法調整作業や多数個のワークの寸法選別作業が能率的に行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は第１の実施形態であり、図１は測定治具によってトロイダル形無段変速機のパワーローラとしてのワークのトロイダル面となる球面の曲率を測定している状態を示す。
【００１６】
測定治具１１は矩形状の金属ブロックで，下面にはワーク本体１に嵌合可能な大きさの凹球面１２が設けられている。本実施形態においては，曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３が異なる３個の測定治具１１からなり、ワーク本体１の基準面２と凹球面１２の中心との距離ａ_１、ａ_２、ａ_３を測定する。
【００１７】
前記ワーク本体１は，図３に示したように，略半球状で，ワーク本体1の軸心Ｓから半径Ｘ、かつワーク本体１の基準面２から距離Ｙだけ離れた円周上に曲率中心Ｏとする曲率半径ｒの球面３を有している。
【００１８】
次に，ワーク本体１の曲率半径ｒ及び曲率中心Ｏを測定する方法について説明する。製作されたワーク本体１を測定台等に載置し，このワーク本体１に測定治具１１の凹球面１２を嵌合すると，凹球面１２の一部がワーク本体１の球面３に当接する。この当接点１３の位置によって当接点１３とワーク本体１の軸心Ｓとのなす角θが変化し，曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３が異なる３個の測定治具１１は、それぞれ当接点１３とワーク本体１の軸心Ｓとのなす角をθ_１、θ_２、θ_３とすると幾何学的関係から，
（Ｒ_１−ｒ）ｓｉｎθ_１＝Ｘ…… （１）
（Ｒ_１−ｒ）ｃｏｓθ_１＝ａ_１−Ｙ……（２）
（Ｒ_２−ｒ）ｓｉｎθ_２＝Ｘ…… （３）
（Ｒ_２−ｒ）ｃｏｓθ_２＝ａ_２−Ｙ……（４）
（Ｒ_３−ｒ）ｓｉｎθ_３＝Ｘ…… （５）
（Ｒ_３−ｒ）ｃｏｓθ_３＝ａ_３−Ｙ……（６）
の６個の式を得る。ここで、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は３個の測定治具１１における凹球面１２の曲率半径であり，予め測定済みであり，ａ_１、ａ_２、ａ_３の３つはここで測定されたワーク本体１の基準面２と凹球面１２の中心との距離である。
【００１９】
未知数は，ｒ，Ｘ，Ｙ，θ_１、θ_２、θ_３であり，この中でθ_１、θ_２、θ_３は中間のパラメータで，本来の知りたい値はｒ，Ｘ，Ｙである。
【００２０】
そこで、この連立方程式を解く。まず、θ_１、θ_２、θ_３を消去する。
【００２１】
Ｘ^２／（Ｒ_１−ｒ）^２＋（ａ_１−Ｙ）^２／（Ｒ_１−ｒ）^２＝１…（７）
Ｘ^２／（Ｒ_２−ｒ）^２＋（ａ_２−Ｙ）^２／（Ｒ_２−ｒ）^２＝１…（８）
Ｘ^２／（Ｒ_３−ｒ）^２＋（ａ_３−Ｙ）^２／（Ｒ_３−ｒ）^２＝１…（９）
次に，Ｘを消去すると、
（Ｒ_１−ｒ）^２−（Ｒ_２−ｒ）^２＝（ａ_１−Ｙ）^２／（ａ_２−Ｙ）^２…（１０）
（Ｒ_２−ｒ）^２−（Ｒ_３−ｒ）^２＝（ａ_２−Ｙ）^２／（ａ_３−Ｙ）^２…（１１）
（Ｒ_３−ｒ）^２−（Ｒ_１−ｒ）^２＝（ａ_３−Ｙ）^２／（ａ_１−Ｙ）^２…（１２）
さらに、Ｙについてまとめると，
【００２２】
【数１】

【００２３】
ここで、ワーク本体１の球面３の曲率半径ｒが求められた。この曲率半径ｒを中間の式に代入すれば，Ｘ、Ｙも求められる。
【００２４】
具体例としては，測定治具１１の寸法と測定値，球面３としてのトロイダル面の寸法は表１のようになる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
ワーク本体１の球面３の寸法の代表値ｒ，Ｘ、Ｙの３つの値のうち，１つが既知であれば、２個の異なる曲率半径の測定治具１１での測定結果から残りの２つの値を求めることができる。
【００２７】
例えば，ワーク本体１の球面３を総型砥石で研削する場合は、球面３の曲率半径ｒはドレッシングで決まるので，切込み位置で決まる曲率中心Ｏの位置より変動が小さい。そこで、曲率半径ｒを自動みぞＲ測定機で測定しておけば，式（１３）からＹを，式（７）（８）からＸを求めることができる。
【００２８】
このように、曲率半径ｒが異なる凹球面１２を持った複数個の測定治具１１を用い，測定治具１１の凹球面１２をワーク本体１の球面３に当接し，凹球面１２の中心とワーク本体１の基準面２との距離を測定するだけでワーク本体１の球面３の曲率半径及び曲率中心を求めることができ，ワークの加工工程における寸法調整作業や多数個のワークの寸法選別作業が能率的に行える。
【００２９】
なお、前記実施形態においては，３個の測定治具を用いたが，それ以上の個数の測定治具を用いて平均化することにより，より高精度に曲率半径，曲率中心を求めることができ，測定治具の個数は限定されるものではない。
【００３０】
また、ワーク本体の底面を基準面としたが，図２に示すように，ワーク本体がトロイダル形無段変速機のパワーローラ４の場合には，ベアリング受け溝５を基準面としてもよい。
【００３１】
さらに，測定治具の球面中心とワーク基準面の距離は測定治具の平面６と球面中心をあらかじめ測定しておき，ワーク基準面２と当該平面６の距離を測定し，その結果から計算することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、曲率半径が異なる凹球面を持った複数個の測定治具を用い，測定治具の凹球面をワークの球面に当接し，凹球面の中心とワークの基準面との距離を測定するだけでワークの球面の曲率半径及び曲率中心を求めることができ，高価な専用測定機を用いることなく，ワークの加工工程における寸法調整作業や多数個のワークの寸法選別作業が能率的に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し，ワークの球面の曲率を測定している状態を示す縦断正面図。
【図２】この発明の他の実施形態を示し，トロイダル形無段変速機のパワーローラのトロイダル面の曲率を測定している状態を示す縦断正面図。
【図３】トロイダル形無段変速機のパワーローラを示す縦断正面図。
【符号の説明】
１…ワーク本体
２…基準面
３…球面
１１…測定治具
１２…凹球面

Claims

球面及びワーク基準面を有するワークの球面測定方法において，曲率半径が異なる凹球面を持った複数個の測定治具の凹球面を前記ワークの球面に当接し，前記凹球面の中心と前記ワーク基準面との距離を測定してワークの球面の曲率半径及び曲率中心を測定することを特徴とする球面測定方法。
球面及びワーク基準面を有するワークの球面測定方法において，曲率半径が異なる凹球面を持った複数個の測定治具を用い，曲率半径が既知のワークの球面に前記測定治具の凹球面を当接し，ワークの球面の曲率中心を求めることを特徴とする球面測定方法。
前記ワークの球面は，トロイダル形無段変速機のパワーローラにおけるトロイダル面であることを特徴とする請求項１または２に記載の球面測定方法。