JP4193054B2 - ボール溝測定方法及び測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボール型等速ジョイントの内輪等に形成されたボール溝の形状を測定するためのボール溝測定方法及び測定装置に関するものである。

自動車の駆動車軸等に利用される等速ジョイントの内輪の中間加工品１（以下、内輪１という）を図５及び図６に示す。内輪１には、６つのボール溝２が円周方向に等ピッチで配置されている。内輪１に形成された６つのボール溝２のボールピッチ円半径Ｒ及びピッチ円の中心Ｏは、ボール溝２に挿入されるボールと同じ曲率の球面を有する測定子３をボール溝２に倣って移動させて、測定子３の内輪１の中心軸からの距離Ｌを測定することによって計算することができる。この場合、測定子３は、内輪１の径方向に移動可能であり、その変位を検出できるものであればよく、ボール溝２に対して左右に移動させる必要がないため、比較的簡単な構造の測定装置によってボール溝２の形状を測定することができる。このようにして測定したピッチ円半径Ｒ及び中心Ｏを基準として、駆動軸を結合するためのスプライン軸穴４が穿設される。

しかしながら、上記従来のボール溝の測定方法では、ボール溝２のピッチに誤差がある場合、測定子３とボール溝２との接触位置にズレが生じるため、正確な測定を行うことができない。この場合、測定子３にダイヤルゲージ等を取付けて、ボール溝２のピッチ誤差を直接測定することによって、測定値を補正することが可能であるが、全てのボール溝２の測定子３にダイヤルゲージを取付けると、測定装置の構造が複雑になると共に、測定作業が非常に煩雑なものとなる。

一方、３次元測定機を用いることによって、ボール溝２のピッチ誤差及びボールピッチ円半径を正確に測定することが可能であるが、高価な３次元測定機を用いる必要があるため、コスト上の問題がある。なお、３次元測定機を用いた形状測定において、測定誤差を補正して測定精度を高める技術が特許文献１及び特許文献２に記載されている。
特開２００１−１４１４４３号公報 特開２００１−３４３２３１号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ボール型等速ジョイントの内輪等に形成されたボール溝の形状を容易に正確に測定することができるボール溝測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、測定子をボール溝に倣って移動させて、前記測定子の変位に基づいて前記ボール溝の形状を測定するボール溝測定方法において、前記測定子を前記ボール溝に対して左右方向に可撓性を有するが深さ方向には撓まない可撓性部材を介して支持し、該可撓性部材に歪ゲージを装着して、前記可撓性部材の撓みを検出し、該可撓性部材の撓みに基づいて、前記測定子の前記ボール溝に対する左右方向の変位を検出することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、測定子をボール溝に倣って移動させて、前記測定子の変位に基づいて前記ボール溝の形状を測定するボール溝測定装置において、前記測定子を前記ボール溝に対して左右方向に可撓性を有するが深さ方向には撓まない可撓性部材を介して支持し、該可撓性部材に歪ゲージを装着して、前記可撓性部材の撓みを検出し、該可撓性部材の撓みに基づいて前記測定子の前記ボール溝に対する左右方向の変位を検出することを特徴とする。
請求項３の発明に係るボール溝測定方法は、上記請求項１の構成において、前記可撓性部材は、前記ボール溝の軸方向及び深さ方向に沿って配置された板ばねであることを特徴とする。
請求項４の発明に係るボール溝測定装置は、上記請求項２の構成において、前記可撓性部材は、前記ボール溝の軸方向及び深さ方向に沿って配置された板ばねであることを特徴とする。

本発明に係るボール溝測定方法及び測定装置によれば、測定子は、可撓性部材の撓みによって、ボール溝のピッチ誤差を吸収することができ、このとき、歪ゲージによって、可撓性部材の撓みを検出して、測定子のボール溝に対する左右方向の変位を得ることができるので、ボール溝の形状を正確に測定することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係るボール溝測定装置の概略構成を図２に示す。図２に示すように、ボール溝測定装置５は、図５及び図６に示す内輪１に形成されたボール溝２のピッチ誤差及びボールピッチ円半径Ｒを測定可能なものである。
ボール溝測定装置５は、測定ワークである内輪１をセットして上下方向に移動可能な可動治具６と、内輪１のボール溝２に対向する６つの測定子７（図２には、１つのみ示す）を有する計測部９とを備えている。

可動治具６は、サーボモータ等によって駆動されるねじ機構１０によって昇降可能な昇降台１１を備えており、昇降台１１に、内輪１を固定する保持部１２が取付けられている。可動治具６には、昇降台１１の内輪１の軸方向の変位を検出するための変位計１３が設けられている。

計測部９は、可動治具６にセットされた内輪１のボール溝２に対向して放射状に配置された６つの測定子７を有しており、測定子７の先端部は、ボール溝２に挿入されるボールと同じ曲率を有する球面状に形成されている。各測定子７は、スライドテーブル１４に取付けられて、内輪１の径方向に移動可能に支持されている。計測部９には、スライドテーブル１４の内輪１の径方向の変位を検出する変位計１５が設けられている。スライドテーブル１４は、付勢手段（図示せず）によって、内輪１の中心軸へ向って付勢されて、測定子７をボール溝２に接触させた状態で維持できるようになっている。

６つの測定子７のうちの５つは、板ばね１６（可撓性部材）を介してスライドテーブル１４に取付けられている。板ばね１６は、可動治具６にセットされた内輪１の軸方向及び径方向に沿って配置されており、すなわち、ボール溝２の軸方向及び深さ方向に沿って配置されており、これにより、測定子７は、板ばね１６が撓むことによってボール溝２に対して左右に移動することができ、また、径方向（ボール溝２の深さ方向）の移動に対しては、板ばね１６が撓まず、スライドテーブル１４と一体に移動する。
６つの測定子７のうちの残りの１つは、図１中に符号７Ａで示す基準測定子となっており、スライドテーブル１４に、板ばね１６を介さず、直接取付けられて、ボール溝２に対して左右方向に固定されている。

板ばね１６には、歪ゲージ１７が貼着されており、板ばね１６の撓みを検出できるようになっている。各歪ゲージ１７の出力信号は、ピッチ誤差演算部１８に送られ、ピッチ誤差演算部１８では、各歪ゲージ１７の出力信号を処理して、板ばね１６の撓みを検出し、この撓みに基づいて、ボール溝２のピッチ誤差Ｓ及びこれによる軸方向の測定位置のズレＴを計算して、ピッチ円半径演算部１９へ送る。

ピッチ円半径演算部１９では、可動治具６の軸方向変位計１３、計測部９の径方向変位計１５及びピッチ誤差演算部１８からの入力信号に基づいて、内輪１のボール溝２のピッチ円半径Ｒ及びピッチ円の中心Ｏを計算する。

以上のように構成した本実施形態の作用について、次に説明する。
測定ワークである内輪１を可動治具６の保持部１２にセットする。スライドテーブル１４を内輪１の中心軸に向って付勢して、基準測定子７Ａを含む６つの測定子７をボール溝２に接触させる。このとき、図１に示すように、ボール溝２に対して左右方向に固定された基準測定子７Ａがボール溝２に嵌合することにより、基準測定子７Ａがボール溝２のピッチの基準位置となって、内輪１が回転方向に固定される。また、他の測定子７は、板ばね１６が撓んで左右に移動することにより、ピッチ誤差Ｓを吸収することができ、ボール溝２に確実に嵌合することができる。

可動治具６のねじ機構１０を作動させ、昇降テーブル１１を移動させて、内輪１を軸方向に移動させると、各測定子７がボール溝２に倣って、内輪１の径方向に移動する。軸方向変位計１３によって、内輪１の軸方向位置を監視し、径方向変位計１５によって各測定子７の径方向の変位を測定する。そして、所定の測定位置における測定子３の径方向位置に基づいて、ボール溝２のピッチ円半径Ｒ及びその中心Ｏを計算する。

このとき、板ばね１６に貼着した歪ゲージ１７によって、板ばね１６の撓みを検出することができるので、ピッチ誤差Ｓ及び板ばね１６の撓みによる軸方向の測定位置のズレＴをピッチ誤差演算部１８によって計算することができる。ここで、歪ゲージ１７の出力信号は、板ばね１６の撓みに応じて変化するので、規定の寸法を有する基準ワークを用いて、歪ゲージ１７の出力信号を較正することができ、歪ゲージ１７の出力信号に基づいて、ピッチ誤差Ｓ及び軸方向の測定位置のズレＴを計算することができる。そして、ピッチ誤差演算部１８で演算したピッチ誤差Ｓ及び軸方向の測定位置のズレＴを用いて計算値を補正することにより、ピッチ円半径Ｒ及びその中心Ｏを正確に計算することができる。
このようにして計算したピッチ円半径Ｒ及び中心Ｏを基準として、スプライン軸穴４を穿設する。

次に、ピッチ円半径演算部１９によるピッチ円半径Ｒ及び中心Ｏの計算方法の一例について、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、内輪１の設計上のピッチ円の中心Ｏに基づいて軸方向の測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、…を決定する。昇降台１１を移動させ、軸方向変位計１３及び径方向変位計１５によって、各測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、…における測定子７の径方向位置を測定し、これらの測定値を用いてピッチ円の円弧Ｐ´及びその中心Ｏ´を計算する。図４（Ａ）に示すように、この中心Ｏ´に基づいて修正した測定位置Ａ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´、…を決定し、各測定位置Ａ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´、Ｅ´、…における測定子７の径方向位置に基づいて、ピッチ円の円弧Ｐ´´及び中心Ｏ´´を計算する。さらに、図４（Ｂ）に示すように、この中心Ｏ´´に基づいて修正した測定位置Ａ´´、Ｂ´´、Ｃ´´、Ｄ´´、Ｅ´´、…を決定し、各測定位置Ａ´´、Ｂ´´、Ｃ´´、Ｄ´´、Ｅ´´、…における測定子７の径方向位置に基づいて、ピッチ円の円弧Ｐ´´´及び中心Ｏ´´´を計算する。

このように、順次、計算したピッチ円の円弧及びその中心に基づいて、測定位置を修正し、さらに、ピッチ円の円弧及び中心を計算していくと、これらの値は、一定の値に収束する。これにより、ピッチ円の中心及びピッチ円半径を求めることができ、これらの計算精度を充分高めることができる。
本実施形態のボール溝測定方法及び測定装置によれば、板ばね１６及び歪ゲージを用いたことにより、高価な３次元測定機を使用することなく、簡単な構造でボール溝２のピッチ誤差Ｓ及び軸方向の測定位置のズレＴを検出することができ、測定精度を高めると共に、コストの低減を達成することがができる。

本発明の一実施形態に係るボール溝のピッチ誤差の測定方法を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るボール溝測定装置の概略構成を示す図である。 図２に示すボール溝測定装置による測定位置を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るピッチ円の円弧及び中心の計算方法を示す説明図である。 ボール溝測定方法及び測定装置の測定ワークである等速ジョイントの内輪の中間加工品を示す斜視図である。 図５に示す内輪及びボール溝測定装置の測定子を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 内輪、２ ボール溝、５ ボール溝測定装置、７ 測定子、１６ 板ばね（可撓性部材）、１７ 歪ゲージ

Claims (4)

1. 測定子をボール溝に倣って移動させて、前記測定子の変位に基づいて前記ボール溝の形状を測定するボール溝測定方法において、前記測定子を前記ボール溝に対して左右方向に可撓性を有するが深さ方向には撓まない可撓性部材を介して支持し、該可撓性部材に歪ゲージを装着して、前記可撓性部材の撓みを検出し、該可撓性部材の撓みに基づいて、前記測定子の前記ボール溝に対する左右方向の変位を検出することを特徴とするボール溝測定方法。
2. 測定子をボール溝に倣って移動させて、前記測定子の変位に基づいて前記ボール溝の形状を測定するボール溝測定装置において、前記測定子を前記ボール溝に対して左右方向に可撓性を有するが深さ方向には撓まない可撓性部材を介して支持し、該可撓性部材に歪ゲージを装着して、前記可撓性部材の撓みを検出し、該可撓性部材の撓みに基づいて前記測定子の前記ボール溝に対する左右方向の変位を検出することを特徴とするボール溝測定装置。
3. 前記可撓性部材は、前記ボール溝の軸方向及び深さ方向に沿って配置された板ばねであることを特徴とする請求項１に記載のボール溝測定方法。
4. 前記可撓性部材は、前記ボール溝の軸方向及び深さ方向に沿って配置された板ばねであることを特徴とする請求項２に記載のボール溝測定装置。

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