JP4798758B2 - トルクコンバータにおけるセットブロックの位置測定方法 - Google Patents

Description

本発明はエンジンのクランクシャフトからの動力を伝達する為にフロントカバーの外周に取着しているセットブロックの位置精度を測定する方法に関するものである。

トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

図６は一般的なトルクコンバータの断面であって、同図の(イ)はポンプインペラ、(ロ)はタービンランナ、(ハ)はステータを示している。そしてコンバータ外殻(ニ)内には作動流体が封入されており、エンジンのクランクシャフト(ホ)の回転が外殻(ニ)のフロントカバー(ヘ)に伝えられてポンプインペラ(イ)が回転する。そして、ポンプインペラ(イ)の回転に伴い作動流体を媒介としてタービンランナ(ロ)が回り始め、ポンプインペラ(イ)とタービンランナ(ロ)の回転数差が大きい間は、ステータ(ハ)があることによるトルク増幅作用によってタービンランナ(ロ)は大きなトルク比で回転させられ、回転数差が小さくなるとトルク増幅作用はなくなり、流体継手としてポンプインペラ(イ)からタービンランナ(ロ)へ動力が伝えられる。

ところで、トルクコンバータのフロントカバー(ヘ)には複数個のセットブロック(ト)、(ト)…が溶接等で固定され、エンジンのクランクシャフト(ホ)の端面にネジ止めしたドライブプレート(チ)の外周が上記セットブロック(ト)、(ト)…とネジ止めにて連結している。又、フロントカバー(ヘ)の中心に固定しているセンターピース(リ)は該クランクシャフト(ホ)の端面中心に設けている穴(ヌ)に嵌って、トルクコンバータはクランクシャフト(ホ)と同心を成している。

エンジンのクランクシャフト端面にネジ止めされたドライブプレート(チ)はその外周がセットブロックにネジ止めされているが、フロントカバー(ヘ)の外周に溶接された各セットブロック(ト)、(ト)…の位置は正確でなくてはならない。セットブロック(ト)の位置が正しくない場合には、ドライブプレート(チ)とネジ止めすることが出来ず、仮にネジ止めしたとしても伝達トルクに基づく応力が集中して疲労破壊を招くことになる。そこで、各セットブロック(ト)、(ト)…が正しく取着されているか否かを調べる為に、その位置精度を測定している。

特開２００２−２６７４３４号に係る「トルクコンバータにおけるセットブロックの位置測定方法及び測定装置」は、複数のセットブロックのネジ穴の位置を同時に、しかも短時間に測定可能な方法である。すなわち、各セットブロックのネジ穴にはネジゲージを螺合して垂直に起立し、トルクコンバータの中心に取着されているセンターピースにコレットチャックを嵌めてセンタリングし、又コレットチャックから所定の位置に設けた計測部には半径方向と該半径方向に対して垂直方向に取付けた一対の電気マイクロメータにてネジゲージの位置を測定・演算して位置ズレ量を求める。

上記の測定方法以外にも色々な方法が知られている。例えば、図７はネジゲージ(リ)を使用した方法であり、面板ゲージにネジゲージをサーボモータにて挿入し、挿入深さと挿入トルクにてネジ穴精度を判定することが出来る。しかし、セットブロック(ト)のネジ穴の規格に応じて高額なネジゲージ(リ)を用意することが必要であり、又ネジゲージ(リ)を挿入する際にネジ山を潰す可能性がある。

図８はピンゲージ(ヌ)を使用する測定方法であり、面板ゲージにピンゲージ(ヌ)をエアシリンダーにて挿入し、挿入深さにて精度を判断することが出来る。しかし、この方法も高額なピンゲージ(ヌ)を用意する必要があり、又ネジ山を潰す可能性がある。更に、３次元測定方法もあり、レーザー光でセンターピース及び各セットブロック(ト)、(ト)・・のネジ穴の位置を測定し、基準位置のデータとの比較を行う。しかし、測定に時間がかかり、その為にインラインでの使用は出来ない。

図９は３次元測定機を使用した従来の測定方法を示している。トルクコンバータはテーブル(ル)上に載置した台(オ)に載せられ、各セットブロック(ト)、(ト)…のネジ穴にはネジゲージ(ワ)、(ワ)…が螺合して垂直に起立している。勿論、上記台(オ)はトルクコンバータを水平に正しく支えることが出来るようにしているが、該台(オ)に載置されたトルクコンバータの中心はセンターピース(リ)を測定して得られる。

３次元測定機は測定端子(カ)を有し、この測定端子(カ)を動かしたり又はテーブルを移動することで中心と成るセンターピース(リ)の位置を測定し、このセンターピース(リ)に対して各ネジゲージ(ワ)、(ワ)…の位置を測定する。各ネジゲージ(ワ)、(ワ)…の外周位置を測定することでセットブロック(ト)、(ト)…のネジ穴の中心が演算されるが、１個のトルクコンバータの計測には約２時間要す。そして、高性能な３次元測定機を製造現場に設置することは、温度や湿度、又は振動などの影響を受け易くて、環境上の問題がある。
特開２００２−２６７４３４号に係る「トルクコンバータにおけるセットブロックの位置測定方法及び測定装置」

このようにトルクコンバータのセットブロックのネジ穴精度を測定する方法は色々存在しているが上記のような問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であって、ＣＣＤカメラを用いて短時間で、しかも高精度の測定を可能とする測定方法を提供する。

本発明に係る測定方法はＣＣＤカメラを使用してセットブロックのネジ穴位置を測定するもので、トルクコンバータのフロントカバー外周に固定されている各セットブロックのネジ穴位置はセンターピースを中心として座標上で表示されている。この座標上の各セットブロックのネジ穴の座標を基にしてＣＣＤカメラを移動させ、実際のセットブロックのネジ穴との誤差を測定する。すなわち、CCDカメラを移動させながら、センターピースと各セットブロックのネジ穴を画像データとして取り込み、座標上のサーボデータと該画像データを合成・演算して位置を測定することでネジ穴精度の合否が判断される。

一方、トルクコンバータのフロントカバーにはネジ穴を形成したセットブロックに限らず、ボルトを起立したセットスタッドを設けることもある。そこで、ボルトの場合もネジ穴の場合と同じように測定することが出来る。 ところで、ＣＣＤカメラはＸ方向、Ｙ方向への移動が出来るように、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータを備えている。そしてＣＣＤカメラの先端にはレンズが取付けられ、該レンズはＺ軸サーボモータにて昇降動することが出来、セットブロックのネジ穴をレンズを介してＣＣＤカメラにて読取ることが出来る。又、セットブロックのネジ穴がよく見えるように照明を備え、該照明は昇降動可能となっている。

本発明に係る測定方法はセットブロックのネジ穴とは非接触状態で測定する為に、ネジ山を潰すことなく測定が可能である。又、各セットブロックの設計上のネジ穴位置を前以て入力し、この位置へ移動したCCDカメラによって取り込まれる実際のネジ穴を画像データとして合成・演算することで、ネジ穴位置の誤差を測定することが出来る訳で、短時間で測定することが可能である。そして、従来のような特別なゲージは不要となり、測定時間が短いことで製造ライン上での全数測定が出来る。

図１は本発明に係るセットブロックの位置測定に用いる測定装置を表している概略図である。所定の間隔をおいてY軸方向へ延びているY軸レール１ａ，１bにはＹ軸移動台２が取着され、Ｙ軸サーボモータ３によって該Ｙ軸移動台２は移動することが出来る。そして、Ｙ軸移動台２の下方にはＸ軸移動台４が設けられているが、Ｙ軸移動台２に取着されているＸ軸レール(図示なし)に取付けられている。そして、Ｙ軸移動台２に取着されているＸ軸サーボモータ６の主軸と連結しているＸ軸ボールネジ５が回転することで、Ｘ軸移動台４はＸ軸レールに沿って移動することが出来る。

このように、Ｙ軸移動台２、及びＸ軸移動台４がそれぞれＹ軸方向及びＸ軸方向へ移動することで、Ｘ軸移動台４に取着されているＣＣＤカメラ７はＸ、Ｙ方向へ自由に移動する。そして、Ｘ軸移動台４には下方へ延びる２本のＺ軸レール８，８が平行に延び、又、Ｘ軸移動台４には取付け板９を設けている。この取付け板９にはＺ軸サーボモータ１０が取着され、該Ｚ軸サーボモータ１０の主軸には下方へ延びるＺ軸ボールネジ１１を連結している。

従って、Ｚ軸サーボモータ１０が回転するならば、昇降台１２が昇降動し、該昇降台１２に取付けているレンズ１３が昇降動することが出来る。レンズ１３の下方には照明１４が設けられ、照明１４は照明用昇降装置１５により昇降動することが出来る。Ｘ軸移動台４に装着されているＣＣＤカメラ７、レンズ１３、照明１４は共に移動し、その中で昇降台１２に取付けられているレンズ１３及び照明１４はＺ軸方向に昇降動することが出来る。更に、照明１４は照明用昇降装置を介して単独で昇降動出来る構造と成っている。

上記測定装置を用いてトルクコンバータの各セットブロックネジ穴の位置測定方法を以下に説明する。
図２はトルクコンバータのフロントカバー２１がワーク基準面板２２に水平にセットされている場合で、該フロントカバー２１の外周には６個のセットブロック２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆが等間隔で溶接されている。そして、各セットブロック２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・の中心にはネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・が設けられている。ところで、これらネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・の位置はほぼ正確であるが、時には寸法誤差が発生して設計上の精度を備えていない場合もある。その為に、これらネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・の位置が正しく成っているか否かを判定する為に本発明の測定が行われる。

(１)センターピースの中心座標の決定
フロントカバー２１はワーク基準面板２２にセットされ、ＣＣＤカメラ７にてセンターピース２５の画像を取り込む。そして、視野の右下の座標をカメラの原点Ａ(０，０)と定める。センターピース２５をパターンマッチング法又は輪郭投影法などの画像処理方法を使用して、上記センターピースの中心を計算する。カメラの原点からセンターピースの中心までのＸ，Ｙ座標毎に画素数を数えてセンターピース座標を計算する。ここで、１画素当りの距離は定まっている。

(２)セットブロック２３ａのネジ穴２４ａの中心座標の割り出し
ＣＣＤカメラ７を、Ｘ軸サーボモータ６とＹ軸サーボモータ３を回転して図３に示すように座標Ｂ(１１４，０)へ移動する。そして、ネジ穴２４ａの画像を取り込む。ここで、上記Ｘ軸サーボモータ６とＹ軸サーボモータ３の１パルス当りの距離は定まっており、ネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・の直径(Ｐ．Ｃ．Ｄ)は２２８ｍｍとする。
ネジ穴２４ａを画像に取り込み、センターピース２５の場合と同じくネジ穴２４ａの中心を求め、画素数を距離に変換してネジ穴２４ａの座標(Ｘ_ａ，Ｙ_ａ)を割り出す。センターピース２５の中心座標(Ｘ，Ｙ)とネジ穴２４ａの中心座標(Ｘ_ａ，Ｙ_ａ)を直線で結び、基準角度０°と定める。

(３)セットブロック２３ｂのネジ穴２４ｂの中心座標の割り出し
図4に示すように、基準角度から６０°回転した線とＰ．Ｃ．Ｄ２２８ｍｍの交点(設計上の公差無し座標)を画像の視野中心付近にする為に、座標(５７，９８．７３)にカメラを移動する。そして上記ネジ穴２４ａの場合と同じく、ネジ穴２４ｂを画像に取り込み、座標(Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ)を求める。
他のセットブロック２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ・・のネジ穴２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ・・の座標も同じように求めることが出来る。

(４)セットブロックのネジ穴位置精度評価
画像処理で測定した各ネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・の座標が設計上の中心からの公差内にあるか否かを見て合否を判定する。実施例の場合には誤差が０．５ｍｍ以内であるならば合格とされる。

本発明の測定方法は非接触方式であり、しかも測定時間は１分／台以内となる。しかも、測定精度は高くて３次元測定装置を使用した場合に相当する。そして実施例ではフロントカバーを使用しているが、組み立てたトルクコンバータを用いることもある。又、実施例ではＣＣＤカメラをＸ軸及びＹ軸方向へ移動する構造としているが、逆にフロントカバーをセットしているワーク基準面板の方をサーボモータにより移動することも可能である。

前記図2、図3、図４に示したフロントカバー２１の外周にはセットブロック２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・が固定されており、これらセットブロック２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・に設けているネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・の位置精度を測定する実施例である。ところが、トルクコンバータには上記セットブロック２３ａ，２３ｂ，２３ｃではなく、図5に示すようなセットスタッド２６，２６・・を溶接し、これら各セットスタッド２６，２６・・にボルト２７，２７・・を起立した構造とすることもある。

そこで、上記ボルト２７，２７・・の位置を前記ネジ穴２４ａ，２４ｂ，２４ｃ・・の場合と同じようにＣＣＤカメラ７にて画像を読み込んで、その中心座標を求めることが出来る。そして、セットブロック２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・の個数は実施例で示した6個に限らず、4個の場合や３個の場合もある。

本発明に係るセットブロックの位置測定に用いる測定装置を示す実施例。 センターピースの座標決定。 ネジ穴４ａの座標読み込み。 ネジ穴４ｂの座標読み込み。 ボルトを起立したセットスタッド。 一般的なトルクコンバータの断面図。 従来のネジ穴測定方法。 従来のネジ穴測定方法。 従来のネジ穴測定方法。

１ Ｙ軸レール
２ Ｙ軸移動台
３ Ｙ軸サーボモータ
４ Ｘ軸移動台
５ Ｘ軸ボールネジ
６ Ｘ軸サーボモータ
７ ＣＣＤカメラ
８ Ｚ軸レール
９ 取付け板
10 Ｚ軸サーボモータ
11 Ｚ軸ボールネジ
12 昇降台
13 レンズ
14 照明
15 照明用昇降装置
21 フロントカバー
22 ワーク基準板
23 セットブロック
24 ネジ穴
25 センターピース
26 セットスタッド
27 スタッドボルト

Claims (2)

1. トルクコンバータのフロントカバー外周に取着されているセットブロックのネジ穴の位置精度を測定する為の方法において、上記フロントカバー又は組み立てたトルクコンバータを基準面にセットし、ＣＣＤカメラにてセンターピースの画像を取り込んでカメラの原点Ａ(０，０)を定め、該センターピースをパターンマッチング法又は輪郭投影法などの画像処理方法を使用して上記センターピースの中心を計算し、カメラの原点からセンターピースの中心までのＸ，Ｙ座標毎に画素数を数えてセンターピース座標を計算し、そして１番目のセットブロックのネジ穴の中心座標を割り出しする場合には、ＣＣＤカメラをＸ軸サーボモータとＹ軸サーボモータを回転して設計上の所定の座標へ移動すると共に該ネジ穴の画像を取り込み、上記センターピースの場合と同じくネジ穴の中心を求めて画素数を距離に変換してネジ穴の座標(Ｘ_ａ，Ｙ_ａ)を割り出し、そして、センターピースの中心座標(Ｘ，Ｙ)とネジ穴の中心座標(Ｘ_ａ，Ｙ_ａ)を直線で結んで基準角度０°と定め、又、２番目のセットブロックのネジ穴の中心座標を割り出しする場合には、センターピースの中心座標(Ｘ，Ｙ)を基点として上記基準角度０°から所定角度回転した線とセンターピースの中心座標(Ｘ，Ｙ)と上記ネジ穴の設計上の座標間距離を半径とする円周との交点を画像の視野中心付近にする為にＸ軸サーボモータ及びＹ軸サーボモータを回転してＣＣＤカメラを移動し、そして上記１番目のネジ穴の場合と同じく２番目のネジ穴を画像に取り込んで座標(Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ)を求め、更に順次他のセットブロックのネジ穴の座標も同じように求め、画像処理で測定した各ネジ穴の座標が設計上のネジ穴中心から公差内にあるか否かを見て合否を判定するトルクコンバータにおけるセットブロックの位置測定方法。
2. トルクコンバータのフロントカバー外周に取着されているセットスタッドのボルトの位置精度を測定する為の方法において、上記フロントカバー又は組み立てたトルクコンバータを基準面にセットし、ＣＣＤカメラにてセンターピースの画像を取り込んでカメラの原点Ａ(０，０)を定め、該センターピースをパターンマッチング法又は輪郭投影法などの画像処理方法を使用して上記センターピースの中心を計算し、カメラの原点からセンターピースの中心までのＸ，Ｙ座標毎に画素数を数えてセンターピース座標を計算し、そして１番目のセットスタッドのボルトの中心座標を割り出しする場合には、ＣＣＤカメラをＸ軸サーボモータとＹ軸サーボモータを回転して設計上の所定の座標へ移動すると共に該ネジ穴の画像を取り込み、上記センターピースの場合と同じくスタッドボルトの中心を求めて画素数を距離に変換してスタッドボルトの座標(Ｘ_ａ，Ｙ_ａ)を割り出し、そして、センターピースの中心座標(Ｘ，Ｙ)とスタッドボルトの中心座標(Ｘ_ａ，Ｙ_ａ)を直線で結んで基準角度０°と定め、又、２番目のセットスタッドのボルトの中心座標を割り出しする場合には、センターピースの中心座標(Ｘ，Ｙ)を基点として上記基準角度０°から所定角度回転した線とセンターピースの中心座標(Ｘ，Ｙ)と上記スタッドボルトの設計上の座標間距離を半径とする円周との交点を画像の視野中心付近にする為にＸ軸サーボモータ及びＹ軸サーボモータを回転してＣＣＤカメラを移動し、そして上記１番目のスタッドボルトの場合と同じく２番目のスタッドボルトを画像に取り込んで座標(Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ)を求め、更に順次他のセットスタッドのボルトの座標も同じように求め、画像処理で測定した各スタッドボルトの座標が設計上のスタッドボルト中心から公差内にあるか否かを見て合否を判定するトルクコンバータにおけるセットスタッドの位置測定方法。

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