JP7221571B1 - 測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心との同芯度を容易に測定することが可能な測定装置を提供する。【解決手段】測定装置１００は、内周面を測定するための複数の変位センサ２と、溝部を測定するための複数の変位センサ３と、変位センサ２および３が設けられる本体部１とを備える。変位センサ２が周方向に間隔を隔てて配置されるとともに、変位センサ３が周方向に間隔を隔てて配置されており、変位センサ２および３が周方向において交互に配置されている。本体部１は、外輪が嵌め合わされるヘッド１ａを有する。測定装置１００は、ヘッド１ａに外輪が嵌め合わされた状態で、変位センサ２による測定が行われるとともに、変位センサ３による測定が行われるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置および測定方法に関する。

従来、等速ジョイントの外輪を測定する測定装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１の測定装置は、ダイヤルゲージを外輪の内部に挿入して、外輪の内部寸法を測定するように構成されている。

特許第５２８９８９２号公報

ここで、上記した従来の測定装置では、外輪の複数箇所を測定しようとすると、ダイヤルゲージの向きを変更させる必要があり、測定作業が煩雑になることが考えられる。また、外輪の内周面の仮想中心と、外輪の内周面に形成された複数の溝部の仮想中心との同芯度を測定可能な測定装置が望まれている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心との同芯度を容易に測定することが可能な測定装置および測定方法を提供することである。

本発明による測定装置は、等速ジョイントの外輪の内周面を複数箇所で測定するとともに、内周面に形成された複数の溝部を測定して、内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心との同芯度を測定するためのものである。測定装置は、内周面を測定するための複数の第１変位センサと、溝部を測定するための複数の第２変位センサと、複数の第１変位センサおよび複数の第２変位センサが設けられる本体部とを備える。複数の第１変位センサが周方向に間隔を隔てて配置されるとともに、複数の第２変位センサが周方向に間隔を隔てて配置されており、第１変位センサと第２変位センサとが周方向において交互に配置されている。本体部は、外輪が嵌め合わされる嵌合軸部を有する。測定装置は、嵌合軸部に外輪が嵌め合わされた状態で、複数の第１変位センサによる測定が行われるとともに、複数の第２変位センサによる測定が行われるように構成されている。

このように構成することによって、嵌合軸部に外輪が嵌め合わされることにより、内周面の複数箇所が測定されるとともに、複数の溝部が測定されるので、内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心との同芯度を容易に測定することができる。

上記測定装置において、複数の第２変位センサのそれぞれに対応するように球体およびレバーが設けられ、球体は、嵌合軸部に径方向に移動可能に設けられ、レバーは本体部に傾動可能に設けられており、レバーの上端部が球体の径方向内側に配置され、レバーの下端部が第２変位センサの径方向内側に配置され、第１変位センサが嵌合軸部に配置され、第２変位センサが嵌合軸部の下方に配置されていてもよい。

上記レバーが設けられる測定装置において、レバーは、板ばねを介して本体部に取り付けられていてもよい。

上記板ばねが設けられる測定装置において、レバーは、上端部と下端部との間の中間位置に傾動支点が配置されていてもよい。

上記測定装置において、複数の第１変位センサの測定結果から内周面の仮想中心を算出するとともに、複数の第２変位センサの測定結果から複数の溝部の仮想中心を算出するコンピュータを備え、コンピュータは、算出された内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心とに基づいて同芯度を測定するように構成されていてもよい。

本発明による測定方法は、等速ジョイントの外輪の内周面を複数箇所で測定するとともに、内周面に形成された複数の溝部を測定して、内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心との同芯度を測定するものである。測定方法は、測定装置の嵌合軸部に外輪を嵌め合わせるステップと、嵌合軸部に外輪が嵌め合わされた状態で、測定装置に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の第１変位センサにより内周面を測定するとともに、測定装置に周方向に間隔を隔てて第１変位センサと交互に設けられた複数の第２変位センサにより複数の溝部を測定するステップと、測定装置のコンピュータにより、複数の第１変位センサの測定結果から内周面の仮想中心を算出するとともに、複数の第２変位センサの測定結果から複数の溝部の仮想中心を算出するステップと、コンピュータにより、算出された内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心とに基づいて同芯度を測定するステップとを備える。

本発明の測定装置および測定方法によれば、内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心との同芯度を容易に測定することができる。

本実施形態の測定装置を示した斜視図である。 図１の測定装置において変位センサ３を含む面で切断した断面図である。 図１の測定装置において変位センサ２を含む面で切断した断面図である。 図１の測定装置のレバーを説明するための分解斜視図である。 図１の測定装置により測定される等速ジョイントの外輪を軸方向から見た図である。

以下、本発明の一実施形態を説明する。

まず、図１～図５を参照して、本発明の一実施形態による測定装置１００の構造について説明する。

測定装置１００は、等速ジョイントの外輪１５０（図５参照）を測定するものである。外輪１５０は、図５に示すように、円筒状に形成され、内周面１５１を有する。内周面１５１には、６個の溝部１５２が形成されている。６個の溝部１５２は、軸方向に延びるように形成され、周方向に間隔を隔てて配置されている。そして、測定装置１００は、内周面１５１を６箇所で測定するとともに、６個の溝部１５２を測定して、内周面１５１の仮想中心と６個の溝部１５２の仮想中心との同芯度を測定するように構成されている。

測定装置１００は、図１に示すように、本体部１と、６個の変位センサ２と、６個の変位センサ３と、コンピュータ（図示省略）とを備えている。６個の変位センサ２および３が本体部１に設けられ、６個の変位センサ２および３の測定結果がコンピュータに入力されるようになっている。なお、変位センサ２および３は、それぞれ、本発明の「第１変位センサ」および「第２変位センサ」の一例である。

本体部１は、台座１１と、軸部材１２（図２および図３参照）と、ヘッド下側部材１３と、ヘッド上側部材１４と、円筒部材１５とを含んでいる。台座１１は、円板状に形成されている。軸部材１２は、図２および図３に示すように、台座１１の中央に取り付けられ、台座１１から上方に延びるように形成されている。ヘッド下側部材１３は、軸部材１２の上端部に取り付けられている。ヘッド上側部材１４は、ヘッド下側部材１３の上側に組み付けられている。ヘッド下側部材１３およびヘッド上側部材１４は、測定時に外輪１５０が嵌め合わされる円柱状のヘッド１ａを構成している。円筒部材１５は、台座１１に取り付けられ、軸部材１２を取り囲むように配置されている。なお、ヘッド１ａは、本発明の「嵌合軸部」の一例である。

図１および図３に示すように、６個の変位センサ２は、内周面１５１を測定するために設けられている。具体的に、６個の変位センサ２は、内周面１５１における溝部１５２間の６箇所の位置情報Ｄ１（図５参照）を算出するために設けられている。すなわち、６個の変位センサ２は、内周面１５１の６箇所の内径（半径）の寸法を測るために設けられている。６個の変位センサ２は、ヘッド１ａに配置され、周方向に間隔を隔てて配置されている。各変位センサ２は、測定子２ａが径方向外側を向くように配置され、各測定子２ａは、ヘッド１ａの外周から径方向外側に張り出すように配置されている。各変位センサ２としては、たとえば、差動トランス式電気マイクロ検出器やリニアゲージを使用可能である。

図１および図２に示すように、６個の変位センサ３は、溝部１５２を測定するために設けられている。具体的に、６個の変位センサ３は、６個の溝部１５２に後述する６個の球体３１が嵌合されたときの中心の位置情報Ｄ２（図５参照）を算出するために設けられている。すなわち、６個の変位センサ３は、６個の球体３１の中心までの距離を測るために設けられている。６個の変位センサ３は、ヘッド１ａの下方に配置され、周方向に間隔を隔てて配置されている。また、変位センサ２および３は、周方向において交互に配置されている。各変位センサ３としては、たとえば、差動トランス式電気マイクロ検出器やリニアゲージを使用可能である。

ここで、６個の変位センサ３のそれぞれに対応するように球体３１およびレバー３２が設けられている。球体３１は、レバー３２と別体であり、レバー３２と連結されていない。球体３１は、図２に示すように、収容室１６に径方向に移動可能に設けられている。収容室１６は、ヘッド１ａに形成され、周方向において変位センサ２と交互に設けられている。収容室１６の径方向外側が開放されており、その開口から球体３１が露出されている。この開口から露出される球体３１は、変位センサ２の測定子２ａよりも径方向外側に配置されている。開口の下部には、球体３１の脱落防止用の爪部１６ａが形成されている。また、収容室１６の径方向内側は、ヘッド下側部材１３に形成された挿通孔１３ａと連通されている。挿通孔１３ａは、ヘッド下側部材１３を上下方向に貫通するように形成されている。

レバー３２は、上下方向に延びる棒状に形成され、球体３１の変位を変位センサ３に伝達するために設けられている。レバー３２は、板ばね３３を介して軸部材１２に取り付けられ、傾動可能に構成されている。具体的には、図４に示すように、軸部材１２に取付面１２ａが形成されている。取付面１２ａは、周方向に連なるように６個設けられている。板ばね３３は、固定片３３ａおよび可動片３３ｂを有し、可動片３３ｂが固定片３３ａの上方に配置されている。板ばね３３では、固定片３３ａおよび可動片３３ｂの境界部が傾動支点３３ｃとなる。なお、板ばね３３の変形前の状態では、固定片３３ａおよび可動片３３ｂが真っ直ぐに連なるように形成されている。

固定片３３ａは、固定部材３４により取付面１２ａに固定されている。固定部材３４は、ボルト３４ａによって取付面１２ａに締結されている。すなわち、ボルト３４ａの軸部が取付面１２ａのボルト孔に締め付けられることにより、固定片３３ａおよび固定部材３４がボルト３４ａの頭部と取付面１２ａとの間に挟持されている。また、位置決めピン３４ｂにより、取付面１２ａに対する固定片３３ａおよび固定部材３４の位置が決められている。可動片３３ｂは、ボルト３５ａおよび板ナット３５を用いてレバー３２に取り付けられている。すなわち、ボルト３５ａの軸部が板ナット３５のボルト孔に締め付けられることにより、可動片３３ｂおよびレバー３２がボルト３５ａの頭部と板ナット３５との間に挟持されている。

そして、図２に示すように、レバー３２の上部側は挿通孔１３ａに挿通され、レバー３２の上端部３２ａが収容室１６に配置されている。レバー３２の上端部３２ａは、球体３１の径方向内側に配置され、基準位置の球体３１と当接されている。基準位置は、測定が行われていないときに球体３１が位置する位置であり、球体３１の径方向に移動可能な範囲における最も径方向外側の位置である。このとき、板ばね３３は、弾性変形されていない。すなわち、球体３１は、付勢されておらず、レバー３２と隙間なく設けられている。上端部３２ａの径方向内側には、空間Ｓ１が形成されている。空間Ｓ１は、レバー３２が傾動される際に上端部３２ａを逃がすために設けられている。

レバー３２の下部側は、軸部材１２と円筒部材１５との間に配置されている。レバー３２の下端部３２ｂは、変位センサ３の径方向内側に配置されている。変位センサ３は、円筒部材１５の切欠き１５ａに配置され、測定子３ａが径方向内側を向くように配置されている。測定子３ａには、レバー３２の下端部３２ｂが当接されている。下端部３２ｂの径方向外側には、空間Ｓ２が形成されている。空間Ｓ２が設けられることにより、レバー３２が傾動される際に下端部３２ｂによって測定子３ａを押すことが可能である。

また、レバー３２は、上端部３２ａと下端部３２ｂとの間の中間位置に傾動支点３３ｃ（図４参照）が配置されている。すなわち、レバー３２が球体３１と接触する高さ位置と傾動支点３３ｃの高さ位置との距離、および、レバー３２が変位センサ３と接触する高さ位置と傾動支点３３ｃの高さ位置との距離が同じになるように設定されている。このため、レバー３２が傾動される際における上端部３２ａの変位量と下端部３２ｂの変位量とが同じになるようにされている。

コンピュータは、変位センサ２を用いて内周面１５１の内径寸法を測定し、その内径寸法に基づいて内周面１５１の仮想中心を算出するように構成されている。すなわち、コンピュータは、６個の変位センサ２の測定結果から内周面１５１の仮想中心を算出するように構成されている。具体的には、変位センサ２の角度（測定装置１００における配置位置）およびその変位センサ２の測定結果（測定装置１００の基準位置（たとえば軸中心）から内周面１５１までの距離）に基づいて、内周面１５１の位置情報Ｄ１（図５参照）が算出される。この位置情報Ｄ１の算出が６個の変位センサ２毎に行われ、その６個の位置情報Ｄ１を用いて内周面１５１の仮想中心（６個の位置情報Ｄ１を通る円の中心位置）が算出される。なお、位置情報Ｄ１は、ヘッド１ａの軸方向と直交する平面内における二次元の位置情報である。

また、コンピュータは、変位センサ３を用いて溝径ボール中心寸法を測定し、その溝径ボール中心寸法に基づいて溝部１５２の仮想中心を算出するように構成されている。すなわち、コンピュータは、６個の変位センサ３の測定結果から６個の溝部１５２の仮想中心を算出するように構成されている。具体的には、変位センサ３の角度（測定装置１００における配置位置）およびその変位センサ３の測定結果（測定装置１００の基準位置（たとえば軸中心）から球体３１の中心までの距離）に基づいて、溝部１５２に関する位置情報Ｄ２（図５参照）が算出される。この位置情報Ｄ２の算出が６個の変位センサ３毎に行われ、その６個の位置情報Ｄ２を用いて６個の溝部１５２の仮想中心（６個の位置情報Ｄ２を通る円の中心位置）が算出される。なお、位置情報Ｄ２は、ヘッド１ａの軸方向と直交する平面内における二次元の位置情報である。

そして、コンピュータは、算出された内周面１５１の仮想中心と６個の溝部１５２の仮想中心とに基づいて同芯度を測定するように構成されている。内周面１５１の仮想中心と６個の溝部１５２の仮想中心との同芯度は、たとえば、溝部１５２の加工精度を評価するのに用いられる。

－測定方法－
次に、図１～図５を参照して、本実施形態の測定装置１００の動作（測定方法）について説明する。

まず、測定装置１００のヘッド１ａ（図１参照）に等速ジョイントの外輪１５０（図５参照）が嵌め合わされる。これにより、外輪１５０の内周面１５１が６箇所で測定されるとともに、外輪１５０の６個の溝部１５２が測定される。

具体的には、ヘッド１ａに外輪１５０が嵌め合わされると、内周面１５１が変位センサ２の測定子２ａ（図３参照）に当接され、内周面１５１によって測定子２ａが径方向内側に変位される。

また、ヘッド１ａに外輪１５０が嵌め合わされると、溝部１５２が球体３１（図２参照）に当接され、溝部１５２によって球体３１が基準位置から径方向内側に変位される。この球体３１の移動により、板ばね３３（図４参照）の付勢力に抗してレバー３２（図２参照）が傾動される。すなわち、上端部３２ａが径方向内側に移動するとともに、下端部３２ｂが径方向外側に移動するように、傾動支点３３ｃを支点としてレバー３２が傾動される。このため、レバー３２の下端部３２ｂによって測定子３ａ（図２参照）が径方向外側に変位される。

そして、測定子２ａの変位に基づき内周面１５１が測定されるとともに、測定子３ａの変位に基づき溝部１５２（球体３１の中心）が測定される。その変位センサ２および３の測定結果がコンピュータ（図示省略）に入力される。

コンピュータでは、変位センサ２の角度および測定結果に基づいて、内周面１５１の位置情報Ｄ１（図５参照）が算出される。この位置情報Ｄ１の算出は６個の変位センサ２毎に行われ、その６個の位置情報Ｄ１を用いて内周面１５１の仮想中心が算出される。

また、コンピュータでは、変位センサ３の角度および測定結果に基づいて、溝部１５２に関する位置情報Ｄ２（図５参照）が算出される。この位置情報Ｄ２の算出は６個の変位センサ３毎に行われ、その６個の位置情報Ｄ２を用いて６個の溝部１５２の仮想中心が算出される。

次に、コンピュータでは、内周面１５１の仮想中心と６個の溝部１５２の仮想中心とに基づいて同芯度が測定される。たとえば、同芯度が高い場合には、溝部１５２の加工精度が高いと判定され、同芯度が低い場合には、溝部１５２の加工精度が低いと判定される。

なお、測定が行われた後に、外輪１５０がヘッド１ａから抜き取られると、板ばね３３の付勢力により球体３１が基準位置に戻される。また、測定子２ａおよび３ａも元の位置に戻される。

－効果－
本実施形態では、上記のように、ヘッド１ａに外輪１５０が嵌め合わされることによって、内周面１５１の６箇所が測定されるとともに、６個の溝部１５２が測定されるので、内周面１５１の仮想中心と６個の溝部１５２の仮想中心との同芯度を容易に測定することができる。また、内周面１５１の測定と溝部１５２の測定とが同時に行われるので、同芯度の測定精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、球体３１およびレバー３２が設けられることによって、変位センサ３をヘッド１ａの下方に配置することができる。

また、本実施形態では、レバー３２が板ばね３３を介して軸部材１２に取り付けられることによって、球体３１を容易に基準位置に戻すことができる。

また、本実施形態では、レバー３２の傾動支点３３ｃが中間位置に配置されることによって、球体３１が変位した分だけ測定子３ａを変位させることができる。

また、本実施形態では、球体３１がレバー３２と連結されていないことによって、球体３１が溝部１５２の断面形状に倣って嵌りやすくなり、球体３１を溝部１５２に対して二点で適切に接触させやすくすることができる。

－他の実施形態－
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、外輪１５０の内周面１５１に６個の溝部１５２が形成される例を示したが、これに限らず、外輪の内周面に形成される溝部の数は複数であればいくつであってもよい。また、内周面を測定するための変位センサの数も複数であればいくつであってもよく、溝部を測定するための変位センサの数も複数であればいくつであってもよい。

また、上記実施形態では、溝部１５２を測定するための変位センサ３がヘッド１ａの下方に配置される例を示したが、これに限らず、溝部を測定するための変位センサがヘッドに配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、内周面１５１を測定するための変位センサ２がヘッド１ａに配置される例を示したが、これに限らず、内周面を測定するための変位センサがヘッドの下方に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、レバー３２が板ばね３３を介して本体部１に取り付けられる例を示したが、これに限らず、レバーが本体部に回動可能に設けられ、そのレバーが付勢部材（図示省略）によって付勢されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、球体３１の変位をそのまま変位センサ３に伝達するようにレバー３２が構成される例を示したが、これに限らず、球体の変位を増加または減少させて変位センサに伝達するようにレバーが構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、球体３１とレバー３２とが連結されていない例を示したが、これに限らず、球体とレバーとが連結されていてもよい。この場合、複数組の球体およびレバーのうちの全部が連結されていてもよいし、複数組の球体およびレバーのうちの一部のみが連結されていてもよい。

本発明は、等速ジョイントの外輪を測定する測定装置および測定方法に利用可能である。

１ 本体部
１ａ ヘッド（嵌合軸部）
２ 変位センサ（第１変位センサ）
３ 変位センサ（第２変位センサ）
３１ 球体
３２ レバー
３３ 板ばね
３３ｃ 傾動支点
１００ 測定装置
１５０ 外輪
１５１ 内周面
１５２ 溝部

Claims (6)

1. 等速ジョイントの外輪の内周面を複数箇所で測定するとともに、前記内周面に形成された複数の溝部を測定して、前記内周面の仮想中心と前記複数の溝部の仮想中心との同芯度を測定するための測定装置であって、
   前記内周面を測定するための複数の第１変位センサと、
   前記溝部を測定するための複数の第２変位センサと、
   前記複数の第１変位センサおよび前記複数の第２変位センサが設けられる本体部とを備え、
   前記複数の第１変位センサが周方向に間隔を隔てて配置されるとともに、前記複数の第２変位センサが周方向に間隔を隔てて配置されており、前記第１変位センサと前記第２変位センサとが周方向において交互に配置され、
   前記本体部は、前記外輪が嵌め合わされる嵌合軸部を有し、
   前記嵌合軸部に前記外輪が嵌め合わされた状態で、前記複数の第１変位センサによる測定が行われるとともに、前記複数の第２変位センサによる測定が行われるように構成されていることを特徴とする測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記複数の第２変位センサのそれぞれに対応するように球体およびレバーが設けられ、
   前記球体は、前記嵌合軸部に径方向に移動可能に設けられ、
   前記レバーは前記本体部に傾動可能に設けられており、前記レバーの上端部が前記球体の径方向内側に配置され、前記レバーの下端部が前記第２変位センサの径方向内側に配置され、
   前記第１変位センサが前記嵌合軸部に配置され、前記第２変位センサが前記嵌合軸部の下方に配置されていることを特徴とする測定装置。
3. 請求項２に記載の測定装置において、
   前記レバーは、板ばねを介して前記本体部に取り付けられていることを特徴とする測定装置。
4. 請求項３に記載の測定装置において、
   前記レバーは、上端部と下端部との間の中間位置に傾動支点が配置されていることを特徴とする測定装置。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載の測定装置において、
   前記複数の第１変位センサの測定結果から前記内周面の仮想中心を算出するとともに、前記複数の第２変位センサの測定結果から前記複数の溝部の仮想中心を算出するコンピュータを備え、
   前記コンピュータは、算出された内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心とに基づいて同芯度を測定するように構成されていることを特徴とする測定装置。
6. 等速ジョイントの外輪の内周面を複数箇所で測定するとともに、前記内周面に形成された複数の溝部を測定して、前記内周面の仮想中心と前記複数の溝部の仮想中心との同芯度を測定する測定方法であって、
   測定装置の嵌合軸部に前記外輪を嵌め合わせるステップと、
   前記嵌合軸部に前記外輪が嵌め合わされた状態で、前記測定装置に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の第１変位センサにより前記内周面を測定するとともに、前記測定装置に周方向に間隔を隔てて前記第１変位センサと交互に設けられた複数の第２変位センサにより前記複数の溝部を測定するステップと、
   前記測定装置のコンピュータにより、前記複数の第１変位センサの測定結果から前記内周面の仮想中心を算出するとともに、前記複数の第２変位センサの測定結果から前記複数の溝部の仮想中心を算出するステップと、
   前記コンピュータにより、算出された内周面の仮想中心と複数の溝部の仮想中心とに基づいて同芯度を測定するステップとを備えることを特徴とする測定方法。

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