JP7436941B2 - Front axle beam shape inspection device - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の左右の前輪に車体の荷重を伝達する部品であるフロントアクスルビーム（以下、適宜、単に「フロントアクスル」と称する）の形状を検査する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting the shape of a front axle beam (hereinafter simply referred to as "front axle"), which is a component that transmits the load of a vehicle body to the left and right front wheels of an automobile.

フロントアクスルは、主として、貨物トラックやバス等の自動車の前輪が取り付けられて車体を支持するために使用される。フロントアクスルは、左右の前輪に車体の荷重を伝達する部品であり、所定位置に前輪を固定すると共に、前輪の操舵性能を確保することによって、走行安定性を担う。また、自動車にブレーキを掛ける際に、フロントアクスルは、前輪の制動力を伝える伝達経路となる。このように、フロントアクスルは、自動車の走行性、操舵性及び制動性に影響を及ぼす部品であり、高い剛性が求められる。 The front axle is primarily used to support the vehicle body of a vehicle, such as a freight truck or bus, to which the front wheels are attached. The front axle is a component that transmits the load of the vehicle body to the left and right front wheels, and is responsible for driving stability by fixing the front wheels in a predetermined position and ensuring steering performance of the front wheels. Furthermore, when applying the brakes to a car, the front axle serves as a transmission path for transmitting the braking force to the front wheels. As described above, the front axle is a component that affects the driving performance, steering performance, and braking performance of a vehicle, and is required to have high rigidity.

図１Ａ～図１Ｄは、フロントアクスルＦの概略構成を示す図である。図１Ａは、前輪が取り付けられた状態のフロントアクスルＦを示す側面図（フロントアクスルＦの長手方向に直交する水平方向から見た図）である。図１Ｂは、フロントアクスルＦ単体の平面図である。図１Ｃは、フロントアクスルＦ単体の側面図である。図１Ｄは、フロントアクスルＦ単体の正面図（フロントアクスルＦの長手方向から見た図）である。
図１Ａ～図１Ｄに示すように、フロントアクスルＦは、弓状の形状をしており、その全長は７００～２０００ｍｍ、重量は３０～１５０ｋｇ重である。フロントアクスルＦは、強度を確保しつつ軽量化するために長手方向から見た断面（長手方向に直交する方向の断面）がＩ字状に形成されたＩビーム部Ｆ１と、長手方向両端部に設けられたキングピン支持部Ｆ２と、を具備する。 1A to 1D are diagrams showing a schematic configuration of the front axle F. FIG. 1A is a side view (a view viewed from a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the front axle F) showing the front axle F with a front wheel attached. FIG. 1B is a plan view of the front axle F alone. FIG. 1C is a side view of the front axle F alone. FIG. 1D is a front view of the front axle F alone (a view seen from the longitudinal direction of the front axle F).
As shown in FIGS. 1A to 1D, the front axle F has an arcuate shape, a total length of 700 to 2000 mm, and a weight of 30 to 150 kg. The front axle F has an I-beam part F1 formed in an I-shape in cross-section when viewed from the longitudinal direction (a cross-section perpendicular to the longitudinal direction) in order to reduce weight while ensuring strength, and an I-beam part F1 at both ends in the longitudinal direction. A king pin support portion F2 is provided.

Ｉビーム部Ｆ１のうち、その長手方向中心に対して等距離に位置する２箇所の部位は、Ｉ字状の断面を構成する上部フランジの幅が下部フランジの幅よりも大きいシート部Ｆ１１になっている。シート部Ｆ１１の上部フランジ（シートやばね座と称される）には、板ばねＳを介して自動車の車体（図示せず）が固定される。 Two parts of the I-beam part F1 located equidistant from its longitudinal center become a seat part F11 in which the width of the upper flange constituting the I-shaped cross section is larger than the width of the lower flange. ing. An automobile body (not shown) is fixed to the upper flange (referred to as a seat or spring seat) of the seat portion F11 via a leaf spring S.

キングピン支持部Ｆ２は、ステアリングナックルＮ（自動車のハンドルの操舵機構と連結している部品）を介して、自動車の前輪Ｗを固定するものである。キングピン支持部Ｆ２には、孔部Ｆ２１が設けられており、この孔部Ｆ２１にキングピンＰが挿通されている。キングピンＰの両端はステアリングナックルＮに固定されている。自動車のハンドルの舵を切ると、キングピンＰを軸として、キングピン支持部Ｆ２に対してステアリングナックルＮが旋回し、ステアリングナックルＮに固定された前輪Ｗも旋回する。
キングピン支持部Ｆ２の側面には、操舵角度を決めるためのストッパＦ２２と称される突起が設けられている。 The kingpin support part F2 fixes the front wheel W of the automobile via the steering knuckle N (a part connected to the steering mechanism of the steering wheel of the automobile). The king pin support portion F2 is provided with a hole F21, and the king pin P is inserted through the hole F21. Both ends of the king pin P are fixed to a steering knuckle N. When the steering wheel of an automobile is turned, the steering knuckle N turns with respect to the king pin support part F2 about the king pin P, and the front wheel W fixed to the steering knuckle N also turns.
A protrusion called a stopper F22 for determining the steering angle is provided on the side surface of the kingpin support portion F2.

フロントアクスルＦは、大型の部品であるが、上記のように、一定以上の強度を保つための断面形状を確保した上で、車体や前輪との位置決めをするため、特殊な形状を有している。そして、自動車に搭載された際に必要な機能を満たすために、寸法公差が設けられている。 The front axle F is a large component, but as mentioned above, it has a special shape to ensure a cross-sectional shape that maintains a certain level of strength and to position it with the vehicle body and front wheels. There is. Dimensional tolerances are provided in order to satisfy the necessary functions when installed in an automobile.

貨物トラックやバス等の重量車両に使用されるフロントアクスルＦは高い剛性を確保するために、熱間鍛造によって製造されることが多い。具体的には、フロントアクスルＦは、高温に加熱した素材を金型によって熱間鍛造して成型した後、成形品からバリを除去し、ショットブラスト処理を行った後に、前述のように他の部品との接続部分（シート部Ｆ１１、キングピン支持部Ｆ２）であるために高精度な寸法を要する部分を切削加工して製造される。 Front axles F used in heavy vehicles such as freight trucks and buses are often manufactured by hot forging in order to ensure high rigidity. Specifically, the front axle F is formed by hot forging a material heated to a high temperature using a metal mold, removing burrs from the molded product, performing shot blasting, and then applying other methods as described above. It is manufactured by cutting the parts that require highly accurate dimensions because they are connection parts with parts (seat part F11, king pin support part F2).

以上に述べたように、フロントアクスルＦは形状が複雑であるため、鍛造する際に、素材寸法の変動、素材温度のムラ、鍛造操業の変動等によって、金型の端部まで素材が充填されないことに起因した欠肉と称される欠陥や、フロントアクスルＦの全長に亘る曲がり又はねじれが発生することがある。フロントアクスルＦの製造工程では、ショットブラスト処理されたフロントアクスルＦの欠肉や曲がりを検出するために、切削加工を施す前に、フロントアクスルＦの各種寸法を測定して検査し、その合否を判定している。
従来、この検査はノギス等を用いた人手によって行っており、重量の大きなフロントアクスルＦを詳細に検査するには、多くの時間と手間を必要としていた。 As mentioned above, the front axle F has a complex shape, so during forging, the material may not be filled to the end of the mold due to variations in material dimensions, uneven material temperature, fluctuations in forging operations, etc. Defects called underfilling or bending or twisting over the entire length of the front axle F may occur due to this. In the manufacturing process of the front axle F, various dimensions of the front axle F are measured and inspected to detect defects or bends in the shot-blasted front axle F before cutting. Judging.
Conventionally, this inspection has been carried out manually using calipers or the like, and it requires a lot of time and effort to inspect the heavy front axle F in detail.

鍛造品の形状を検査する装置としては、例えば、特許文献１、２に示す装置が提案されている。 As an apparatus for inspecting the shape of a forged product, for example, apparatuses shown in Patent Documents 1 and 2 have been proposed.

特許文献１には、複数のレーザ発光器から出射したレーザ光線がそれぞれキングピン支持部のどこに入射するかによって、フロントアクスルの曲がりを検出する装置が開示されている。
特許文献１に記載の装置は、フロントアクスルのキングピン支持部の位置を検出するだけの構成であるため、フロントアクスルの曲がりは検出できるものの、欠肉等の断面寸法の不良を検査することができないという問題がある。 Patent Document 1 discloses a device that detects bending of a front axle based on where laser beams emitted from a plurality of laser emitters are respectively incident on a king pin support portion.
The device described in Patent Document 1 has a configuration that only detects the position of the king pin support portion of the front axle, so although it can detect bending of the front axle, it cannot inspect defects in cross-sectional dimensions such as lack of thickness. There is a problem.

特許文献２には、クランクシャフトの周囲に配置され、クランクシャフトの軸方向に相対移動可能な４つ以上の光学式の形状測定装置を備え、これら４つ以上の形状測定装置が、カウンタウエイトの側面の一方を含む部分形状情報を取得する第１グループの形状測定装置と、カウンタウエイトの側面の他方を含む部分形状情報を取得する第２グループの形状測定装置と、に区別され、クランクシャフトの周方向において、第１グループの形状測定装置それぞれの間に、第２グループの形状測定装置が配置される、クランクシャフト形状検査装置が開示されている。
特許文献２に記載の装置は、軸状の形状を有するクランクシャフトを検査対象としたものであるため、フロントアクスルのような大型で且つ弓状の形状を有する測定対象にそのまま適用することは、測定精度が得られない等の点から困難である。 Patent Document 2 includes four or more optical shape measuring devices arranged around the crankshaft and movable relative to each other in the axial direction of the crankshaft, and these four or more shape measuring devices are arranged around a counterweight. The shape measuring devices are divided into a first group of shape measuring devices that acquire partial shape information including one side of the counterweight, and a second group of shape measuring devices that acquire partial shape information including the other side of the counterweight. A crankshaft shape inspection device is disclosed in which a second group of shape measuring devices is disposed between each of the first group of shape measuring devices in the circumferential direction.
Since the device described in Patent Document 2 is designed to inspect a crankshaft having an axial shape, it is difficult to directly apply it to a large, arch-shaped measurement target such as a front axle. This is difficult because measurement accuracy cannot be obtained.

特開平６－８８７１７号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-88717 国際公開第２０１７／１５９６２６号International Publication No. 2017/159626

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、フロントアクスルビームの形状を精度良く検査可能にすることを課題とする。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to enable accurate inspection of the shape of a front axle beam.

前記課題を解決するため、本発明は、フロントアクスルビームの反り方向が上下方向となるように前記フロントアクスルビームを支持する支持装置と、前記支持装置によって支持された前記フロントアクスルビームの左側に配置され、前記フロントアクスルビームの長手方向に直交する方向の断面形状を光学的に測定する第１形状測定装置と、前記支持装置によって支持された前記フロントアクスルビームの右側に配置され、前記フロントアクスルビームの長手方向に直交する方向の断面形状を光学的に測定する第２形状測定装置と、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置をそれぞれ前記フロントアクスルビームの長手方向及び上下方向に相対的に移動させる移動機構と、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置による測定結果が入力され、前記フロントアクスルビームの所定の部位の寸法を算出する演算装置と、を備え、前記移動機構は、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置を前記フロントアクスルビームの長手方向に相対的に移動させながら、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置が断面形状を測定する前記フロントアクスルビームの断面の上下方向位置に応じて、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置を上下方向に相対的に移動させる、フロントアクスルビームの形状検査装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a support device that supports the front axle beam so that the warp direction of the front axle beam is in the vertical direction, and a support device that is disposed on the left side of the front axle beam supported by the support device. a first shape measuring device that optically measures the cross-sectional shape of the front axle beam in a direction perpendicular to the longitudinal direction; and a first shape measuring device that is disposed on the right side of the front axle beam supported by the support device; a second shape measuring device that optically measures the cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the front axle beam; a moving mechanism for moving the front axle beam, and an arithmetic device that receives the measurement results from the first shape measuring device and the second shape measuring device and calculates the dimensions of a predetermined portion of the front axle beam. The mechanism is configured such that the first shape measuring device and the second shape measuring device measure a cross-sectional shape while relatively moving the first shape measuring device and the second shape measuring device in the longitudinal direction of the front axle beam. The present invention provides a front axle beam shape inspection device that relatively moves the first shape measuring device and the second shape measuring device in the vertical direction according to the vertical position of the cross section of the front axle beam.

本発明によれば、フロントアクスルビームの形状が精度良く検査可能になる。 According to the present invention, the shape of the front axle beam can be inspected with high accuracy.

図１Ａは、前輪が取り付けられた状態のフロントアクスルを示す側面図である。FIG. 1A is a side view of the front axle with the front wheels attached. 図１Ｂは、フロントアクスル単体の平面図である。FIG. 1B is a plan view of the front axle alone. 図１Ｃは、フロントアクスル単体の側面図である。FIG. 1C is a side view of the front axle alone. 図１Ｄは、フロントアクスル単体の正面図である。FIG. 1D is a front view of the front axle alone. 実施形態に係るフロントアクスルビームの形状検査装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a front axle beam shape inspection device according to an embodiment. 実施形態に係るフロントアクスルビームの形状検査装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a front axle beam shape inspection device according to an embodiment. 第１形状測定装置の光学条件、並びに、移動機構の動作を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining optical conditions of a 1st shape measuring device, and operation of a movement mechanism. 図５Ａは、フロントアクスルの平面図である。FIG. 5A is a plan view of the front axle. 図５Ｂは、フロントアクスルの側面図である。FIG. 5B is a side view of the front axle. 図５Ｃは、フロントアクスルの正面図である。FIG. 5C is a front view of the front axle. 図６Ａは、フロントアクスルの側面図である。FIG. 6A is a side view of the front axle. 図６Ｂは、図６Ａに示すシート部における断面Ａの断面図である。FIG. 6B is a sectional view of section A in the seat portion shown in FIG. 6A. 図６Ｃは、図６Ａに示すＩビーム部における断面Ｂの断面図である。FIG. 6C is a cross-sectional view of section B in the I-beam section shown in FIG. 6A. 図６Ｄは、図６Ａに示すキングピン支持部における断面Ｃの断面図である。FIG. 6D is a cross-sectional view of section C in the kingpin support portion shown in FIG. 6A. 図７Ａは、寸法を測定した断面を説明する図である。FIG. 7A is a diagram illustrating a cross section whose dimensions were measured. 図７Ｂは、測定結果を示す図である。FIG. 7B is a diagram showing the measurement results. 図８は、演算装置の機能構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the functional configuration of the arithmetic device.

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図２及び図３は、本発明の一実施形態に係るフロントアクスルビームの形状検査装置（以下、適宜、単に「形状検査装置」という）の概略構成を示す図である。図２は、フロントアクスルＦの長手方向から見た正面図である。図３は、フロントアクスルＦの長手方向に直交する水平方向から見た側面図である。なお、図２及び図３において、フロントアクスルＦの長手方向に平行な方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、フロントアクスルＦの長手方向に直交する水平方向をＺ軸方向としている。また、図３では、図２に示す形状検査装置の構成要素の一部の図示を省略している。
図２又は図３に示すように、本実施形態に係る形状検査装置１００は、支持装置１と、第１形状測定装置２と、第２形状測定装置３と、移動機構４と、演算装置５と、基台６と、を備えている。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with appropriate reference to the accompanying drawings.
FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of a front axle beam shape inspection device (hereinafter, appropriately, simply referred to as "shape inspection device") according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the front axle F viewed from the longitudinal direction. FIG. 3 is a side view of the front axle F viewed from a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction. In FIGS. 2 and 3, the direction parallel to the longitudinal direction of the front axle F is the X-axis direction, the vertical direction is the Y-axis direction, and the horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the front axle F is the Z-axis direction. Further, in FIG. 3, illustration of some of the constituent elements of the shape inspection apparatus shown in FIG. 2 is omitted.
As shown in FIG. 2 or 3, the shape inspection device 100 according to the present embodiment includes a support device 1, a first shape measurement device 2, a second shape measurement device 3, a moving mechanism 4, and an arithmetic device 5. and a base 6.

＜支持装置１＞
支持装置１は、フロントアクスルＦの弓状の反り方向が上下方向（Ｙ軸方向）となるようにフロントアクスルＦを支持する。具体的には、図３に示すように、支持装置１は、フロントアクスルＦが上方向に凹状に沿った状態で、フロントアクスルＦのＩビーム部の下面を２箇所で支持している。支持装置１は、基台６に固定されている。 <Support device 1>
The support device 1 supports the front axle F so that the direction of the bow-like warpage of the front axle F is in the vertical direction (Y-axis direction). Specifically, as shown in FIG. 3, the support device 1 supports the lower surface of the I-beam portion of the front axle F at two locations, with the front axle F extending upward in a concave shape. The support device 1 is fixed to a base 6.

＜第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３＞
第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３は、支持装置１によって支持されたフロントアクスルＦを挟んで水平方向両側にそれぞれ配置されている。第１形状測定装置２はフロントアクスルＦの一方の側（図２の左側）に配置され、第２形状測定装置３はフロントアクスルＦの他方の側（図２の右側）に配置されている。第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３は、フロントアクスルＦの長手方向に直交する方向の断面形状（ＹＺ断面形状）を光学的に測定する。 <First shape measuring device 2 and second shape measuring device 3>
The first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 are respectively arranged on both sides in the horizontal direction with the front axle F supported by the supporting device 1 interposed therebetween. The first shape measuring device 2 is arranged on one side of the front axle F (left side in FIG. 2), and the second shape measuring device 3 is arranged on the other side of the front axle F (right side in FIG. 2). The first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 optically measure a cross-sectional shape (YZ cross-sectional shape) in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the front axle F.

第１形状測定装置２は、第１形状計２１と、第２形状計２２と、支持部材２３と、を具備する。第１形状計２１は、支持部材２３の上部に、第２形状計２２よりも上方となるように配置され、フロントアクスルＦの一方の側（図２の左側）において上方から斜め下方に向けてフロントアクスルＦに光を照射することで、フロントアクスルＦの断面形状を斜め上方から測定する。第２形状計２２は、支持部材２３の下部に、第１形状計２１よりも下方となるように配置され、フロントアクスルＦの一方の側において下方から斜め上方に向けてフロントアクスルＦに光を照射することで、フロントアクスルＦの断面形状を斜め下方から測定する。図２では、第１形状計２１及び第２形状計２２から投光する光の範囲を破線の矢符で示している。このような構成を有することで、フロントアクスルＦのＩビーム部Ｆ１の断面に光が到達しないことで断面形状を測定できなくなる不感帯が、生じ難くなるという利点を得ることができる。
支持部材２３は、第１形状計２１及び第２形状計２２が取り付けられ、第１形状計２１及び第２形状計２２を、第１形状計２１と第２形状計２２との距離を一定に保ったまま、支持する部材である。
また、第１形状測定装置２は、第１形状計２１及び第２形状計２２を制御する形状計コントローラ２４を具備する。形状計コントローラ２４は、後述のように、ステージコントローラ４６から入力される移動パルス（Ｘ軸方向移動パルス）に同期して、第１形状計２１及び第２形状計２２がフロントアクスルＦの断面形状を測定するように、第１形状計２１及び第２形状計２２を制御する。また、形状計コントローラ２４は、第１形状計２１及び第２形状計２２から投光される光が互いに干渉して誤測定が発生しないように、第１形状計２１から光を投光するタイミングと第２形状計２２から光を投光するタイミングとを僅かにずらす制御を行う。 The first shape measuring device 2 includes a first shape meter 21, a second shape meter 22, and a support member 23. The first shape gauge 21 is disposed on the upper part of the support member 23 so as to be above the second shape gauge 22, and extends diagonally downward from above on one side of the front axle F (the left side in FIG. 2). By irradiating the front axle F with light, the cross-sectional shape of the front axle F is measured from diagonally above. The second shape meter 22 is arranged at the lower part of the support member 23 so as to be below the first shape meter 21, and emits light to the front axle F from below diagonally upward on one side of the front axle F. By irradiating it, the cross-sectional shape of the front axle F is measured from diagonally below. In FIG. 2, the range of light emitted from the first shape meter 21 and the second shape meter 22 is indicated by broken arrows. With such a configuration, it is possible to obtain an advantage that a dead zone in which the cross-sectional shape cannot be measured because light does not reach the cross-section of the I-beam portion F1 of the front axle F is less likely to occur.
A first shape meter 21 and a second shape meter 22 are attached to the support member 23, and the distance between the first shape meter 21 and the second shape meter 22 is kept constant. This is a member that supports it while maintaining it.
The first shape measuring device 2 also includes a shape meter controller 24 that controls the first shape meter 21 and the second shape meter 22. As will be described later, the shape meter controller 24 uses a first shape meter 21 and a second shape meter 22 to determine the cross-sectional shape of the front axle F in synchronization with a movement pulse (X-axis direction movement pulse) input from the stage controller 46. The first shape meter 21 and the second shape meter 22 are controlled so as to measure . The shape meter controller 24 also determines the timing of emitting light from the first shape meter 21 so that the light beams emitted from the first shape meter 21 and the second shape meter 22 do not interfere with each other and cause erroneous measurements. Control is performed to slightly shift the timing at which the light is emitted from the second shape meter 22.

第２形状測定装置３は、第１形状測定装置２と同様に、第１形状計３１と、第２形状計３２と、支持部材３３と、を具備する。第１形状計３１は、支持部材３３の上部に、第２形状計３２よりも上方となるように配置され、フロントアクスルＦの他方の側（図２の右側）において上方から斜め下方に向けてフロントアクスルＦに光を照射することで、フロントアクスルＦの断面形状を斜め上方から測定する。第２形状計３２は、支持部材３３の下部に、第１形状計３１よりも下方となるように配置され、フロントアクスルＦの他方の側において下方から斜め上方に向けてフロントアクスルＦに光を照射することで、フロントアクスルＦの断面形状を斜め下方から測定する。図２では、第１形状計３１及び第２形状計３２から投光する光の範囲を破線の矢符で示している。このような構成を有することで、フロントアクスルＦのＩビーム部Ｆ１の断面に光が到達しないことで断面形状を測定できなくなる不感帯が、生じ難くなるという利点を得ることができる。
支持部材３３は、第１形状計３１及び第２形状計３２が取り付けられ、第１形状計３１及び第２形状計３２を、第１形状計３１と第２形状計３２との距離を一定に保ったまま、支持する部材である。
また、第２形状測定装置３は、第１形状計３１及び第２形状計３２を制御する形状計コントローラ３４を具備する。形状計コントローラ３４は、後述のように、ステージコントローラ４６から入力される移動パルス（Ｘ軸方向移動パルス）に同期して、第１形状計３１及び第２形状計３２がフロントアクスルＦの断面形状を測定するように、第１形状計３１及び第２形状計３２を制御する。また、形状計コントローラ３４は、第１形状計３１及び第２形状計３２から投光される光が互いに干渉して誤測定が発生しないように、第１形状計３１から光を投光するタイミングと第２形状計３２から光を投光するタイミングとを僅かにずらす制御を行う。 The second shape measuring device 3, like the first shape measuring device 2, includes a first shape meter 31, a second shape meter 32, and a support member 33. The first shape gauge 31 is disposed on the upper part of the support member 33 so as to be above the second shape gauge 32, and extends diagonally downward from above on the other side of the front axle F (the right side in FIG. 2). By irradiating the front axle F with light, the cross-sectional shape of the front axle F is measured from diagonally above. The second shape meter 32 is disposed at the lower part of the support member 33 so as to be below the first shape meter 31, and emits light to the front axle F from below diagonally upward on the other side of the front axle F. By irradiating it, the cross-sectional shape of the front axle F is measured from diagonally below. In FIG. 2, the range of light emitted from the first shape meter 31 and the second shape meter 32 is shown by broken arrows. With such a configuration, it is possible to obtain an advantage that a dead zone in which the cross-sectional shape cannot be measured because light does not reach the cross-section of the I-beam portion F1 of the front axle F is less likely to occur.
A first shape meter 31 and a second shape meter 32 are attached to the support member 33, and the distance between the first shape meter 31 and the second shape meter 32 is kept constant. This is a member that supports it while maintaining it.
The second shape measuring device 3 also includes a shape meter controller 34 that controls the first shape meter 31 and the second shape meter 32. As described later, the shape meter controller 34 uses a first shape meter 31 and a second shape meter 32 to determine the cross-sectional shape of the front axle F in synchronization with a movement pulse (X-axis direction movement pulse) input from the stage controller 46. The first shape meter 31 and the second shape meter 32 are controlled so as to measure . The shape meter controller 34 also determines the timing of emitting light from the first shape meter 31 so that the light beams emitted from the first shape meter 31 and the second shape meter 32 do not interfere with each other and cause erroneous measurements. Control is performed to slightly shift the timing at which the light is emitted from the second shape meter 32.

第１形状測定装置２の第１形状計２１の測定範囲（ある上下方向位置での測定範囲）は、第１形状測定装置２によって断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の上半分以上である。一方、第１形状測定装置２の第２形状計２２の測定範囲（ある上下方向位置での測定範囲）は、第１形状測定装置２によって断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の下半分以上である。したがって、第１形状計２１の測定範囲と第２形状計２２の測定範囲とは、上下方向（Ｙ軸方向）に重複している。
同様に、第２形状測定装置３の第１形状計３１の測定範囲（ある上下方向位置での測定範囲）は、第２形状測定装置３によって断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の上半分以上である。一方、第２形状測定装置３の第２形状計３２の測定範囲（ある上下方向位置での測定範囲）は、第２形状測定装置３によって断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の下半分以上である。したがって、第１形状計３１の測定範囲と第２形状計３２の測定範囲とは、上下方向（Ｙ軸方向）に重複している。
このように、各形状計２１、２２、４１、３２の測定範囲を重複させつつ、フロントアクスルＦの全周に亘って、フロントアクスルＦの断面形状を測定することができる。 The measurement range of the first shape meter 21 of the first shape measurement device 2 (measurement range at a certain vertical position) is more than the upper half of the cross section of the front axle F whose cross-sectional shape is measured by the first shape measurement device 2. . On the other hand, the measurement range of the second shape meter 22 of the first shape measurement device 2 (measurement range at a certain vertical position) is more than the lower half of the cross section of the front axle F whose cross section shape is measured by the first shape measurement device 2. It is. Therefore, the measurement range of the first shape meter 21 and the measurement range of the second shape meter 22 overlap in the vertical direction (Y-axis direction).
Similarly, the measurement range of the first shape meter 31 of the second shape measurement device 3 (measurement range at a certain vertical position) is the upper half of the cross section of the front axle F whose cross section shape is measured by the second shape measurement device 3. That's all. On the other hand, the measurement range of the second shape meter 32 of the second shape measurement device 3 (measurement range at a certain vertical position) is more than the lower half of the cross section of the front axle F whose cross section shape is measured by the second shape measurement device 3. It is. Therefore, the measurement range of the first shape meter 31 and the measurement range of the second shape meter 32 overlap in the vertical direction (Y-axis direction).
In this way, the cross-sectional shape of the front axle F can be measured over the entire circumference of the front axle F while overlapping the measurement ranges of the shape meters 21, 22, 41, and 32.

第１形状測定装置２の第１形状計２１及び第２形状計２２、並びに、第２形状測定装置３の第１形状計３１及び第２形状計３２は、光切断法を用いた形状計であり、光としてフロントアクスルＦの長手方向（Ｘ軸方向）に直交する方向に延びる線状のレーザ光をフロントアクスルＦに照射し、照射されたレーザ光を撮像して、フロントアクスルＦの断面形状に応じたレーザ光の変位を解析することでフロントアクスルＦの断面形状を測定する。図３では、第２形状測定装置３の第１形状計３１について、線状のレーザ光を投光する投光部３１ａと、フロントアクスルＦで反射したレーザ光を受光（撮像）する受光部３１ｂと、を図示しているが、第１形状測定装置２の第１形状計２１及び第２形状計２２や、第２形状測定装置３の第２形状計３２も同様の構成を有する。なお、実際には、本実施形態の第１形状計２１、３１及び第２形状計２２、３２は、支持部材２３又は３３に一定の間隔で支持されることで、レーザ光の投光と受光（撮像）を実行する測定ヘッドとして機能し、これら測定ヘッドのそれぞれが取得した撮像画像（光切断画像）が形状計コントローラ２４、３４に入力され、形状計コントローラ２４、３４が撮像画像に画像処理を施すことで、フロントアクスルＦの断面形状が測定される。
第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３のより具体的な光学条件については後述する。 The first shape meter 21 and the second shape meter 22 of the first shape measuring device 2 and the first shape meter 31 and the second shape meter 32 of the second shape measuring device 3 are shape meters using an optical cutting method. Yes, a linear laser beam extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction (X-axis direction) of the front axle F is irradiated onto the front axle F, and the irradiated laser beam is imaged to determine the cross-sectional shape of the front axle F. The cross-sectional shape of the front axle F is measured by analyzing the displacement of the laser beam according to the displacement of the laser beam. In FIG. 3, the first shape meter 31 of the second shape measuring device 3 includes a light projecting section 31a that projects linear laser light, and a light receiving section 31b that receives (images) the laser light reflected by the front axle F. , the first shape meter 21 and second shape meter 22 of the first shape measuring device 2 and the second shape meter 32 of the second shape measuring device 3 also have similar configurations. Note that in reality, the first shape gauges 21, 31 and the second shape gauges 22, 32 of this embodiment are supported by the support member 23 or 33 at regular intervals, so that they can emit and receive laser light. The captured images (light cut images) acquired by each of these measurement heads are input to the shape meter controllers 24 and 34, and the shape meter controllers 24 and 34 perform image processing on the captured images. By performing this, the cross-sectional shape of the front axle F is measured.
More specific optical conditions of the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 will be described later.

なお、上記のような第１形状測定装置２（第１形状計２１、第２形状計２２）及び第２形状測定装置３（第１形状計３１、第２形状計３２）としては、例えば、キーエンス社製の超高精細インラインプロファイル測定器「ＬＪ－Ｘ８４００」を用いることができる。この測定器を用いれば、第１形状計２１、３１及び第２形状計２２、３２の光軸の方向の測定範囲が各形状計からの距離にして３８０ｍｍ～６００ｍｍとなり、レーザ光が延びる方向の測定範囲が２１０～３２０ｍｍ（測定分解能０．１ｍｍ）となる。 Note that the first shape measuring device 2 (first shape meter 21, second shape meter 22) and second shape measuring device 3 (first shape meter 31, second shape meter 32) described above include, for example, An ultra-high-definition inline profile measuring instrument "LJ-X8400" manufactured by Keyence Corporation can be used. If this measuring device is used, the measurement range of the first shape meter 21, 31 and the second shape meter 22, 32 in the direction of the optical axis will be 380 mm to 600 mm as the distance from each shape meter, and the measurement range in the direction of the laser beam extension will be 380 mm to 600 mm. The measurement range is 210 to 320 mm (measurement resolution 0.1 mm).

＜移動機構４＞
移動機構４は、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３をそれぞれフロントアクスルＦの長手方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動させる機構である。本実施形態では、フロントアクスルＦが大型で高重量であることから、フロントアクスルＦは静止した状態とし、移動機構４によって第１形状測定装置２及び第２形状測定装置を移動させる構成である。また、本実施形態の移動機構４は、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３毎に設けられており、第１形状測定装置２と第２形状測定装置３とを独立して移動させることが可能である。 <Moving mechanism 4>
The moving mechanism 4 is a mechanism that relatively moves the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 in the longitudinal direction (X-axis direction) and the vertical direction (Y-axis direction) of the front axle F, respectively. In this embodiment, since the front axle F is large and heavy, the front axle F is kept stationary, and the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device are moved by the moving mechanism 4. Further, the moving mechanism 4 of this embodiment is provided for each of the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3, and moves the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 independently. It is possible to do so.

具体的には、移動機構４は、可動部４１と、固定部４２と、支持部材４３と、可動部４４と、固定部４５と、ステージコントローラ４６と、を具備する。
可動部４１は、ステージコントローラ４６から入力される制御信号に応じて、固定部４２に対してＹ軸方向に移動する。換言すれば、可動部４１、固定部４２及びステージコントローラ４６によって、Ｙ軸方向に移動する一軸ステージであるＹ軸ステージが構成されている。
同様に、可動部４４は、ステージコントローラ４６から入力される制御信号に応じて、固定部４５に対してＸ軸方向に移動する。換言すれば、可動部４４、固定部４５及びステージコントローラ４６によって、Ｘ軸方向に移動する一軸ステージであるＸ軸ステージが構成されている。
Ｘ軸ステージとしては、そのストロークが、フロントアクスルＦの最大長さに応じて、例えば２０００ｍｍであり、可動部４４の最大移動速度が２００ｍｍ／ｓのものが用いられる。また、Ｙ軸ステージとしては、そのストロークが、フロントアクスルＦの上下方向（反り方向）の最大寸法に応じて、例えば、４００ｍｍであり、可動部４１の最大移動速度が２００ｍｍ／ｓのものが用いられる。
第１形状測定装置２に対して設けられた移動機構４のステージコントローラ４６は、Ｘ軸ステージの可動部４４が一定距離（例えば、０．５ｍｍ）移動する毎に、形状計コントローラ２４に向けて移動パルスを出力する。同様に、第２形状測定装置３に対して設けられた移動機構４のステージコントローラ４６は、Ｘ軸ステージの可動部４４が一定距離（例えば、０．５ｍｍ）移動する毎に、形状計コントローラ３４に向けて移動パルスを出力する。前述のように、これらの移動パルスに同期して、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３はフロントアクスルＦの断面形状を測定する。 Specifically, the moving mechanism 4 includes a movable part 41, a fixed part 42, a support member 43, a movable part 44, a fixed part 45, and a stage controller 46.
The movable part 41 moves in the Y-axis direction with respect to the fixed part 42 in response to a control signal input from the stage controller 46. In other words, the movable part 41, the fixed part 42, and the stage controller 46 constitute a Y-axis stage that is a uniaxial stage that moves in the Y-axis direction.
Similarly, the movable part 44 moves in the X-axis direction with respect to the fixed part 45 in response to a control signal input from the stage controller 46. In other words, the movable part 44, the fixed part 45, and the stage controller 46 constitute an X-axis stage that is a uniaxial stage that moves in the X-axis direction.
The X-axis stage used has a stroke of, for example, 2000 mm, depending on the maximum length of the front axle F, and a maximum moving speed of the movable part 44 of 200 mm/s. The Y-axis stage used has a stroke of, for example, 400 mm, depending on the maximum dimension of the front axle F in the vertical direction (warping direction), and a maximum moving speed of the movable part 41 of 200 mm/s. It will be done.
The stage controller 46 of the moving mechanism 4 provided for the first shape measuring device 2 moves the movable part 44 of the X-axis stage toward the shape meter controller 24 every time the movable part 44 of the Outputs movement pulses. Similarly, the stage controller 46 of the moving mechanism 4 provided for the second shape measuring device 3 moves the shape meter controller 34 every time the movable part 44 of the Outputs a movement pulse towards. As described above, the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 measure the cross-sectional shape of the front axle F in synchronization with these movement pulses.

第１形状測定装置２に対して設けられたＹ軸ステージの可動部４１は、支持部材２３に取り付けられている。可動部４１がＹ軸方向に移動することで、これが取り付けられた支持部材２３もＹ軸方向に移動し、支持部材２３に取り付けられた第１形状計２１及び第２形状計２２も一体的にＹ軸方向に移動することになる。同様に、第２形状測定装置３に対して設けられたＹ軸ステージの可動部４１は、支持部材３３に取り付けられている。可動部４１がＹ軸方向に移動することで、これが取り付けられた支持部材３３もＹ軸方向に移動し、支持部材３３に取り付けられた第１形状計３１及び第２形状計３２も一体的にＹ軸方向に移動することになる。
Ｙ軸ステージの固定部４２は、支持部材４３に取り付けられている。支持部材４３は、Ｘ軸ステージの可動部４４に取り付けられている。第１形状測定装置２に対して設けられたＸ軸ステージの可動部４４がＸ軸方向に移動することで、これに取り付けられた支持部材４３、Ｙ軸ステージ（固定部４２、可動部４１）及び支持部材２３を介して、第１形状計２１及び第２形状計２２も一体的にＸ軸方向に移動することになる。同様に、第２形状測定装置３に対して設けられたＸ軸ステージの可動部４４がＸ軸方向に移動することで、これに取り付けられた支持部材４３、Ｙ軸ステージ（固定部４２、可動部４１）及び支持部材３３を介して、第１形状計３１及び第２形状計３２も一体的にＸ軸方向に移動することになる。 The movable part 41 of the Y-axis stage provided for the first shape measuring device 2 is attached to the support member 23. When the movable part 41 moves in the Y-axis direction, the support member 23 to which it is attached also moves in the Y-axis direction, and the first shape meter 21 and second shape meter 22 attached to the support member 23 also move integrally. It will move in the Y-axis direction. Similarly, the movable part 41 of the Y-axis stage provided for the second shape measuring device 3 is attached to the support member 33. When the movable part 41 moves in the Y-axis direction, the support member 33 to which it is attached also moves in the Y-axis direction, and the first shape meter 31 and second shape meter 32 attached to the support member 33 also move integrally. It will move in the Y-axis direction.
The fixed part 42 of the Y-axis stage is attached to a support member 43. The support member 43 is attached to the movable part 44 of the X-axis stage. By moving the movable part 44 of the X-axis stage provided for the first shape measuring device 2 in the X-axis direction, the support member 43 attached thereto and the Y-axis stage (fixed part 42, movable part 41) The first shape meter 21 and the second shape meter 22 also move integrally in the X-axis direction via the support member 23. Similarly, by moving the movable part 44 of the X-axis stage provided for the second shape measuring device 3 in the X-axis direction, the support member 43 attached thereto, the Y-axis stage (fixed part 42, movable 41) and the support member 33, the first shape meter 31 and the second shape meter 32 also move integrally in the X-axis direction.

以上の構成を有する移動機構４は、第１形状測定装置２（具体的には、第１形状計２１、第２形状計２２及び支持部材２３）及び第２形状測定装置３（具体的には、第１形状計３１、第２形状計３２及び支持部材３３）をフロントアクスルＦの長手方向（Ｘ軸方向）に移動させながら、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の上下方向（Ｙ軸方向）位置に応じて、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３を上下方向に移動させる。
フロントアクスルＦは、上下方向に反った状態で支持装置１に支持されているため、フロントアクスルＦの長手方向（Ｙ軸方向）に沿って移動する第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の上下方向位置（例えば、断面中心の上下方向位置）は、フロントアクスルＦの長手方向位置によって変化する。本実施形態では、フロントアクスルＦが上方向に凹状に反った状態（弓状の内側が上側になる状態）で支持されているため、フロントアクスルＦの長手方向両端部において、フロントアクスルＦの断面の上下方向位置が、フロントアクスルＦの長手方向中央部に比べて上方に位置する。前述のように、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３は、移動機構４によって、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の上下方向位置に応じて、上下方向に相対的に移動する。換言すれば、断面形状を測定する断面の上下方向位置の変化に追従して、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が上下方向に相対的に移動することになる。このため、静止状態における第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３の上下方向の測定範囲を制限することができ、この結果、測定分解能、ひいては測定精度を高めることが可能である。
移動機構４のより具体的な動作については後述する。 The moving mechanism 4 having the above configuration includes the first shape measuring device 2 (specifically, the first shape meter 21, the second shape meter 22, and the support member 23) and the second shape measuring device 3 (specifically, , the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 measure the cross-sectional shape while moving the first shape measuring device 31, the second shape measuring device 32, and the supporting member 33) in the longitudinal direction (X-axis direction) of the front axle F. The first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 are moved in the vertical direction depending on the position in the vertical direction (Y-axis direction) of the cross section of the front axle F to be measured.
Since the front axle F is supported by the support device 1 in a vertically warped state, the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device move along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the front axle F. The vertical position of the cross section of the front axle F whose cross-sectional shape is measured (for example, the vertical position of the center of the cross section) changes depending on the longitudinal position of the front axle F. In this embodiment, since the front axle F is supported in an upwardly concavely warped state (the inside of the arch is on the upper side), the cross section of the front axle F at both longitudinal ends of the front axle F is The vertical position of is located above the longitudinal center of the front axle F. As described above, the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 use the moving mechanism 4 to measure the cross section of the front axle F whose cross sectional shape is to be measured by the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3. It moves relatively in the vertical direction depending on the vertical position. In other words, the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 move relatively in the vertical direction following a change in the vertical position of the cross section whose cross-sectional shape is to be measured. Therefore, it is possible to limit the measurement range of the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 in the vertical direction in a stationary state, and as a result, it is possible to improve measurement resolution and, by extension, measurement accuracy.
More specific operations of the moving mechanism 4 will be described later.

＜演算装置５＞
演算装置５は、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３に電気的に接続されている。具体的には、演算装置５は、第１形状測定装置２の形状計コントローラ２４及び第２形状測定装置３の形状計コントローラ３４に電気的に接続されている。また、本実施形態の演算装置５は、各移動機構４にも電気的に接続されている。具体的には、演算装置５は、各移動機構４のステージコントローラ４６に電気的に接続されている。
演算装置５は、例えば、後述の演算を実行するためのプログラムやアプリケーションがインストールされたコンピュータから構成される。具体的には、例えば、オープンソース系の「ＰＣＬ（Point Cloud Library）」や、ＭＶＴｅｃ社製「ＨＡＬＣＯＮ」のような公知の点群処理ライブラリをコンピュータに実装することで、演算装置５を構成可能である。上記の点群処理ライブラリは、点群データに加えて、表面データ（円筒、平面、三角メッシュ等で構成されたデータ）を扱うことが可能であり、スムージング処理や間引き処理等の前処理、座標や距離等に基づく点群データの抽出、座標変換、マッチング処理、フィッティング処理、点群データの寸法測定、立体表面の生成等、点群データや表面データに関する種々の演算を実行可能である。 <Arithmetic device 5>
The computing device 5 is electrically connected to the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3. Specifically, the arithmetic device 5 is electrically connected to the shape meter controller 24 of the first shape measuring device 2 and the shape meter controller 34 of the second shape measuring device 3. Further, the arithmetic device 5 of this embodiment is also electrically connected to each moving mechanism 4. Specifically, the computing device 5 is electrically connected to the stage controller 46 of each moving mechanism 4.
The arithmetic device 5 includes, for example, a computer installed with programs and applications for executing arithmetic operations described below. Specifically, the arithmetic device 5 can be configured by, for example, implementing a known point cloud processing library such as open source "PCL (Point Cloud Library)" or "HALCON" manufactured by MVTec on a computer. It is. The above point cloud processing library can handle surface data (data composed of cylinders, planes, triangular meshes, etc.) in addition to point cloud data, and can handle preprocessing such as smoothing processing and thinning processing, as well as coordinate processing. It is possible to perform various calculations related to point cloud data and surface data, such as extraction of point cloud data based on distance, coordinate transformation, matching processing, fitting processing, dimension measurement of point cloud data, and generation of three-dimensional surfaces.

また、演算装置５には、フロントアクスルＦの設計仕様に基づき作成されたフロントアクスルＦの表面形状モデルが予め記憶されている。具体的には、演算装置５には、設計仕様に基づくフロントアクスルＦの３次元ＣＡＤデータが入力され、演算装置５は、この入力されたＣＡＤデータを三角メッシュ等で構成された表面形状モデルに変換して記憶する。表面形状モデルはフロントアクスルＦの品種毎に作成し記憶しておけばよいので、同じ品種のフロントアクスルＦを連続して検査する場合には、検査毎に表面形状モデルを作成する必要はない。
そして、演算装置５には、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３による測定結果（フロントアクスルＦのＹＺ断面形状）と、移動機構４によって移動した第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３の位置のＸＹ座標が入力され、演算装置５は、これらを用いて所定の演算を実行することで、フロントアクスルＦの所定の部位（フロントアクスルＦの寸法を評価する部位）の寸法を算出し、この寸法に基づいて、フロントアクスルＦの合否を判定する。
演算装置５の具体的な演算内容については後述する。 Further, the calculation device 5 stores in advance a surface shape model of the front axle F created based on the design specifications of the front axle F. Specifically, three-dimensional CAD data of the front axle F based on the design specifications is input to the calculation device 5, and the calculation device 5 converts the input CAD data into a surface shape model composed of triangular mesh or the like. Convert and store. A surface shape model can be created and stored for each type of front axle F, so when front axles F of the same type are to be inspected continuously, it is not necessary to create a surface shape model for each inspection.
The arithmetic device 5 stores the measurement results (YZ cross-sectional shape of the front axle F) by the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3, and the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device moved by the moving mechanism 4. The XY coordinates of the position of the shape measuring device 3 are input, and the calculation device 5 uses these to perform a predetermined calculation, thereby determining the location of a predetermined portion of the front axle F (the portion for which the dimensions of the front axle F are evaluated). The dimensions are calculated, and based on these dimensions, the acceptability of the front axle F is determined.
The specific calculation contents of the calculation device 5 will be described later.

以下、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３の具体的な光学条件、並びに、移動機構４の具体的な動作について説明する。
図４は、第１形状測定装置２の光学条件、並びに、移動機構４の動作を説明する説明図である。図４に示すように、第１形状測定装置２の第１形状計２１の光軸（第１形状計２１の測定範囲の中心軸）ＯＡ１と第２形状計２２の光軸（第２形状計２２の測定範囲の中心軸）ＯＡ２との交点ＩＰが、フロントアクスルＦの鍛造方向（フロントアクスルＦの長手方向及び反り方向に直交する方向であり、本実施形態ではＺ軸方向）の中心ＣＬ１に位置するように、第１形状計２１及び第２形状計２２が配置されている。図示を省略するが、第２形状測定装置３の第１形状計３１及び第２形状計３２についても同様である。
なお、本実施形態では、後述の傾斜角θ＝３０°であり、交点ＩＰは、第１形状計２１及び第２形状計２２からそれぞれ光軸ＯＡ１、ＯＡ２に沿って５００ｍｍ離れた位置にある。 Hereinafter, specific optical conditions of the first shape measuring device 2 and second shape measuring device 3 and specific operations of the moving mechanism 4 will be explained.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the optical conditions of the first shape measuring device 2 and the operation of the moving mechanism 4. As shown in FIG. 4, the optical axis OA1 of the first shape meter 21 of the first shape measuring device 2 (the central axis of the measurement range of the first shape meter 21) and the optical axis of the second shape meter 22 (the central axis of the measurement range of the first shape meter 21) The intersection point IP with OA2 (the central axis of the measurement range of 22) is at the center CL1 of the forging direction of the front axle F (the direction perpendicular to the longitudinal direction and warp direction of the front axle F, and in this embodiment, the Z-axis direction). A first shape meter 21 and a second shape meter 22 are arranged so as to be located at the same position. Although not shown, the same applies to the first shape meter 31 and the second shape meter 32 of the second shape measuring device 3.
In addition, in this embodiment, the inclination angle θ=30°, which will be described later, and the intersection point IP is located 500 mm away from the first shape meter 21 and the second shape meter 22 along the optical axes OA1 and OA2, respectively.

また、図４に示すように、第１形状測定装置２の交点ＩＰを通り水平方向（Ｚ軸方向）に延びる直線を第１形状測定装置２の測定軸ＭＡと定義する。このとき、移動機構４は、第１形状測定装置２の測定軸ＭＡが、フロントアクスルＦの断面形状を測定する断面（図４に示す例では、破線で図示したＩビーム部Ｆ１）を通るように、第１形状測定装置２を上下方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動させる。特に、図４に示す例では、好ましい態様として、移動機構４は、第１形状測定装置２の測定軸ＭＡが、フロントアクスルＦの断面形状を測定する断面の上下方向の中心ＣＬ２を通るように（測定軸ＭＡと中心ＣＬ２とが一致するように）、第１形状測定装置２を上下方向に相対的に移動させている。
図示を省略するが、第２形状測定装置３についても同様である。
これにより、断面形状を測定できない不感帯がより一層生じ難くなるという利点を得ることができる。
なお、第１形状測定装置２の測定軸ＭＡ及び第２形状測定装置３の測定軸が、フロントアクスルＦの断面形状を測定する断面の上下方向の中心ＣＬ２を通るようにするには、例えば、演算装置５が、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３による測定結果（フロントアクスルＦのＹＺ断面形状）に基づき、上下方向の中心ＣＬ２を逐次算出し、この算出した中心ＣＬ２のＹ座標を移動機構４に出力することが考えられる。これにより、移動機構４は、中心ＣＬ２のＹ座標に基づき、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３を移動させるＹ座標を決定することか可能である。或いは、フロントアクスルＦの弓状の形状は、設計仕様と大きくは相違しないため、フロントアクスルＦが必ず固定位置で支持されるようにし、設計仕様に基づきＸ座標毎に予め求めた中心ＣＬ２と、第１形状測定装置２の測定軸ＭＡ及び第２形状測定装置３の測定軸とが一致するように、予め決定したＸ座標毎のＹ座標に従って第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３を上下方向に移動させてもよい。 Further, as shown in FIG. 4, a straight line passing through the intersection point IP of the first shape measuring device 2 and extending in the horizontal direction (Z-axis direction) is defined as the measurement axis MA of the first shape measuring device 2. At this time, the moving mechanism 4 is configured such that the measurement axis MA of the first shape measuring device 2 passes through a cross section (I-beam portion F1 indicated by a broken line in the example shown in FIG. 4) where the cross-sectional shape of the front axle F is measured. Then, the first shape measuring device 2 is relatively moved in the vertical direction (Y-axis direction). In particular, in the example shown in FIG. 4, as a preferred embodiment, the moving mechanism 4 is configured such that the measurement axis MA of the first shape measuring device 2 passes through the center CL2 in the vertical direction of the cross section for measuring the cross-sectional shape of the front axle F. The first shape measuring device 2 is relatively moved in the vertical direction (so that the measurement axis MA and the center CL2 coincide).
Although not shown, the same applies to the second shape measuring device 3.
This provides the advantage that a dead zone in which the cross-sectional shape cannot be measured is less likely to occur.
In addition, in order for the measurement axis MA of the first shape measurement device 2 and the measurement axis of the second shape measurement device 3 to pass through the center CL2 in the vertical direction of the cross section for measuring the cross-sectional shape of the front axle F, for example, The calculation device 5 sequentially calculates the vertical center CL2 based on the measurement results (YZ cross-sectional shape of the front axle F) by the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3, and calculates the Y of the calculated center CL2. It is conceivable to output the coordinates to the moving mechanism 4. Thereby, the moving mechanism 4 can determine the Y coordinate to which the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 are to be moved based on the Y coordinate of the center CL2. Alternatively, since the arcuate shape of the front axle F is not significantly different from the design specifications, the front axle F must be supported at a fixed position, and the center CL2 determined in advance for each X coordinate based on the design specifications, The first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 follow predetermined Y coordinates for each X coordinate so that the measurement axis MA of the first shape measuring device 2 and the measuring axis of the second shape measuring device 3 match. may be moved in the vertical direction.

さらに、図４に示すように、第１形状測定装置２の第１形状計２１の光軸ＯＡ１の水平方向（Ｚ軸方向）に対する傾斜角をθとし、第１形状計２１の測定範囲（図４において台形で示す範囲ＴＡ）において、光軸ＯＡ１の方向の測定範囲をｈとし、第１形状計２１のレーザ光が延びる方向の測定範囲をｗとし、フロントアクスルＦの断面の上下方向（Ｙ軸方向）の最大寸法をＨｍａｘとし、フロントアクスルＦの断面の水平方向（Ｚ軸方向）の最大寸法をＷｍａｘとしたとき、以下の式（１）及び式（２）を満足する。
ｈ＞Ｗｍａｘ／（２ｃｏｓθ） ・・・（１）
２Ｈｍａｘ＞ｗ＞Ｈｍａｘ／ｃｏｓθ ・・・（２）
図示を省略するが、第１形状測定装置２の第２形状計２２についても同様である。また、第２形状測定装置３の第１形状計３１及び第２形状計計３２についても同様である。
式（１）及び式（２）を満足することにより、断面形状を測定できない不感帯がより一層生じ難くなるという利点を得ることができる。
フロントアクスルＦの断面の上下方向の最大寸法Ｈｍａｘは２００ｍｍ程度であるため、例えば、傾斜角θ＝３０°の場合、上記の式（２）を満足する測定範囲ｗは２３０ｍｍよりも大きく、４００ｍｍより小さい値となる。 Furthermore, as shown in FIG. 4, the measurement range in the direction of the optical axis OA1 is h, the measurement range in the direction in which the laser beam of the first profile meter 21 extends is w, and the vertical direction (Y When the maximum dimension in the axial direction) is H max and the maximum dimension in the horizontal direction (Z-axis direction) of the cross section of the front axle F is W max , the following equations (1) and (2) are satisfied.
h>W max /(2cosθ)...(1)
2H max >w>H max /cosθ...(2)
Although not shown, the same applies to the second shape meter 22 of the first shape measuring device 2. The same applies to the first shape meter 31 and the second shape meter 32 of the second shape measuring device 3.
By satisfying formulas (1) and (2), it is possible to obtain the advantage that a dead zone in which the cross-sectional shape cannot be measured is even less likely to occur.
Since the maximum vertical dimension H max of the cross section of the front axle F is about 200 mm, for example, when the inclination angle θ = 30°, the measurement range w that satisfies the above formula (2) is larger than 230 mm and is 400 mm. The value will be smaller.

第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が以上に説明した光学条件を満足し、移動機構４が以上に説明した動作を行うことで、断面形状を測定できない不感帯が生じ難いという利点が得られる。 When the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 satisfy the optical conditions explained above and the moving mechanism 4 performs the operation explained above, there is an advantage that a dead zone in which the cross-sectional shape cannot be measured is unlikely to occur. can get.

ここで、図８に、演算装置５の機能構成を示す。
演算装置５は、入力部５１と、３次元点群データ生成部５２と、重ね合わせ部５３と、移動部５４と、算出部５５と、合否判定部５６と、出力部５７とを備える。
入力部５１は、移動機構４によってフロントアクスルＦの長手方向及び上下方向に相対移動する第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３によって測定された測定結果を入力する。
３次元点群データ生成部５２は、入力部５１で入力した測定結果を合成することで、フロントアクスルＦ表面の３次元点群データを生成する。
重ね合わせ部５３は、３次元点群データ生成部５２で生成した３次元点群データと、フロントアクスルＦの表面形状モデルとの距離が最小となるように、３次元点群データを平行移動及び回転移動させて、表面形状モデルに重ね合わせる。
移動部５４は、重ね合わせ部５３で表面形状モデルに重ね合わせられた３次元点群データから、予め決められた加工基準部位の点群データである加工基準部位点群データを抽出し、抽出した加工基準部位点群データによって定まる加工基準の座標が、フロントアクスルＦの機械加工時の座標系において予め決められた座標と合致するように、３次元点群データを平行移動及び回転移動させる。
算出部５５は、移動部５４で移動した後の３次元点群データから、フロントアクスルＦの寸法を評価する部位の断面についての点群データを抽出し、抽出した点群データを用いて断面の寸法を算出する。
合否判定部５６は、算出部５５で算出した断面の寸法が公差範囲内にあるか否かによって、フロントアクスルＦの合否を判定する。
出力部５７は、合否判定部５６での判定結果を出力する。出力部５７は、例えば合否判定部５６での判定結果を不図示のモニタに表示する。また、出力部５７は、算出部５５で算出した断面の寸法を出力するようにしてもよい。 Here, FIG. 8 shows the functional configuration of the arithmetic device 5.
The calculation device 5 includes an input section 51 , a three-dimensional point cloud data generation section 52 , a superposition section 53 , a movement section 54 , a calculation section 55 , a pass/fail determination section 56 , and an output section 57 .
The input unit 51 inputs the measurement results measured by the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3, which are relatively moved in the longitudinal direction and the vertical direction of the front axle F by the moving mechanism 4.
The three-dimensional point group data generation section 52 generates three-dimensional point group data on the surface of the front axle F by synthesizing the measurement results input through the input section 51.
The superposition unit 53 translates and translates the 3D point cloud data so that the distance between the 3D point cloud data generated by the 3D point cloud data generation unit 52 and the surface shape model of the front axle F is minimized. Rotate and move it and superimpose it on the surface shape model.
The moving unit 54 extracts machining reference part point cloud data, which is point cloud data of a predetermined machining reference part, from the three-dimensional point cloud data superimposed on the surface shape model by the superimposing part 53. The three-dimensional point cloud data is translated and rotated so that the coordinates of the machining reference determined by the machining reference portion point cloud data coincide with predetermined coordinates in the coordinate system during machining of the front axle F.
The calculation unit 55 extracts point cloud data about the cross section of the part where the dimensions of the front axle F are to be evaluated from the three-dimensional point cloud data after being moved by the moving unit 54, and calculates the cross section using the extracted point cloud data. Calculate dimensions.
The pass/fail determining section 56 determines whether the front axle F is pass/fail depending on whether the cross-sectional dimensions calculated by the calculating section 55 are within the tolerance range.
The output unit 57 outputs the determination result by the pass/fail determination unit 56. The output unit 57 displays, for example, the determination result of the pass/fail determination unit 56 on a monitor (not shown). Furthermore, the output unit 57 may output the dimensions of the cross section calculated by the calculation unit 55.

以下、演算装置５の具体的な演算内容について説明する。
演算装置５は、第１ステップ～第５ステップを実行することで、フロントアクスルＦの合否を判定する。以下、各ステップについて順に説明する。 Hereinafter, specific calculation contents of the calculation device 5 will be explained.
The calculation device 5 determines whether the front axle F is acceptable or not by executing the first to fifth steps. Each step will be explained in order below.

［第１ステップ］
第１ステップでは、演算装置５の３次元点群データ生成部５２は、移動機構４によってフロントアクスルＦの長手方向及び上下方向に相対移動する第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３によって測定された測定結果を合成することで、フロントアクスルＦ表面の３次元点群データを生成する。
具体的には、フロントアクスルＦを支持装置１上に配置し、演算装置５から移動機構４のステージコントローラ４６に対して測定開始信号を送信する。これにより、移動機構４の可動部４４がＸ軸方向の原点（図３の左端）まで移動し、第１形状測定装置２（第１形状計２１及び第２形状計２２）及び第２形状測定装置３（第１形状計３１及び第２形状計３２）も原点まで移動する。その後、第１形状測定装置２は、移動機構４によって一定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓ）でＸ軸方向に図３の右端まで移動しながら、フロントアクスルＦに対して光を投受光することで、フロントアクスルＦの断面形状をＸ軸方向に例えば０．５ｍｍピッチで逐次測定する。測定したフロントアクスルＦの断面形状（ＹＺ断面形状）は、移動した第１形状測定装置２の位置のＸＹ座標と共に、入力部５１を介して演算装置５に逐次入力される。なお、移動機構４は、第１形状測定装置２をＸ軸方向に移動させる際、前述のように、第１形状測定装置２の測定軸ＭＡが、フロントアクスルＦの断面形状を測定する断面の上下方向の中心ＣＬ２（図３に破線で示す）を通るように、第１形状測定装置２をＹ軸方向に移動させる。 [First step]
In the first step, the three-dimensional point cloud data generation unit 52 of the arithmetic device 5 uses the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3, which are relatively moved in the longitudinal direction and the vertical direction of the front axle F by the moving mechanism 4. Three-dimensional point cloud data on the surface of the front axle F is generated by combining the measured results.
Specifically, the front axle F is placed on the support device 1, and a measurement start signal is transmitted from the calculation device 5 to the stage controller 46 of the moving mechanism 4. As a result, the movable part 44 of the moving mechanism 4 moves to the origin in the X-axis direction (the left end in FIG. 3), and the first shape measuring device 2 (the first shape meter 21 and the second shape meter 22) and the second shape measuring device The device 3 (first shape meter 31 and second shape meter 32) also moves to the origin. Thereafter, the first shape measuring device 2 projects and receives light onto the front axle F while moving in the X-axis direction to the right end in FIG. 3 using the moving mechanism 4 at a constant speed (for example, 200 mm/s). Then, the cross-sectional shape of the front axle F is successively measured in the X-axis direction at a pitch of, for example, 0.5 mm. The measured cross-sectional shape (YZ cross-sectional shape) of the front axle F is sequentially input to the calculation device 5 via the input unit 51 together with the XY coordinates of the moved position of the first shape measuring device 2. In addition, when the moving mechanism 4 moves the first shape measuring device 2 in the X-axis direction, the measurement axis MA of the first shape measuring device 2 is aligned with the cross section where the cross-sectional shape of the front axle F is measured, as described above. The first shape measuring device 2 is moved in the Y-axis direction so as to pass through the vertical center CL2 (indicated by a broken line in FIG. 3).

第２形状測定装置３も、第１形状測定装置２と同様に、移動機構４によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動しながら、フロントアクスルＦに対して光を投受光することで、フロントアクスルＦの断面形状を図３の右端まで逐次測定する。ただし、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３から投光される光が互いに干渉して誤測定が発生しないように、移動機構４は、第２形状測定装置３が第１形状測定装置２に対してＸ軸方向に２００ｍｍ程度の間隔を隔てるように、第２形状測定装置３を移動させる。例えば、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３を２００ｍｍ／ｓで移動させる場合には、移動機構４は、第２形状測定装置３を第１形状測定装置２に対して１ｓ遅らせて移動させる。 Similarly to the first shape measuring device 2, the second shape measuring device 3 also transmits and receives light to and from the front axle F while moving in the X-axis direction and the Y-axis direction by the moving mechanism 4. The cross-sectional shape of F is successively measured up to the right end of FIG. However, in order to prevent the lights emitted from the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 from interfering with each other and causing erroneous measurements, the moving mechanism 4 is configured such that the second shape measuring device 3 The second shape measuring device 3 is moved so as to be separated from the device 2 by about 200 mm in the X-axis direction. For example, when moving the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 at 200 mm/s, the moving mechanism 4 delays the second shape measuring device 3 by 1 s with respect to the first shape measuring device 2. move it.

３次元点群データ生成部５２は、４つの形状計（第１形状計２１、第２形状計２２、第１形状計３１及び第２形状計３２）による測定結果（ＹＺ断面形状）を、移動した第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３の位置のＸＹ座標と、４つの形状計のＸ軸方向から見た相対位置関係とに基づき合成することで、ＸＹＺ座標で表されるフロントアクスルＦ表面全体の３次元点群データを生成する。４つの形状計のＸ軸方向から見た相対位置関係は、例えば、形状が既知の校正用の基準サンプルの断面形状を測定した結果を用いて求めることができる。また、生成された３次元点群データは、必要に応じて、３次元点群データを構成するデータ点の間引き処理や、スムージング処理を施してもよい。 The three-dimensional point cloud data generation unit 52 moves the measurement results (YZ cross-sectional shape) by the four shape meters (first shape meter 21, second shape meter 22, first shape meter 31, and second shape meter 32). By combining the XY coordinates of the positions of the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 and the relative positional relationship of the four shape meters as seen from the X-axis direction, the front surface expressed by the XYZ coordinates is Generate three-dimensional point cloud data for the entire surface of axle F. The relative positional relationship of the four shape meters as viewed from the X-axis direction can be determined, for example, using the results of measuring the cross-sectional shape of a reference sample for calibration whose shape is known. Further, the generated three-dimensional point cloud data may be subjected to thinning processing or smoothing processing of the data points forming the three-dimensional point cloud data, as necessary.

なお、フロントアクスルＦは弓状の形状であるため、支持装置１で支持した際に、Ｚ軸方向へのずれは小さいものの、Ｘ軸方向には想定している位置からずれて配置される場合がある。このような場合には、左端のＸ軸方向の原点を、必ずフロントアクスルＦのキングピン支持部Ｆ２よりも左側になるように設定しておき（固定部４５の左端をキングピン支持部Ｆ２よりも左側に配置しておき）、Ｘ軸方向に移動開始した後、最初に断面形状を検出したＸ座標をフロントアクスルＦの左端と認識して、そこからフロントアクスルＦの断面の上下方向の中心ＣＬ２を用いて第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３をＹ軸方向に移動させることが望ましい。
また、フロントアクスルＦの支持装置１によって支持する部位は、支持装置１によってフロントアクスルＦの表面が隠れるため、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３で断面形状を測定できない。このため、支持装置１で支持する部位としては鍛造時の欠肉等の欠陥が発生しない部位を選定することが望ましい。フロントアクスルＦの全長を抜けなく測定することが必要な製品については、支持装置１をＸ軸方向にずらしてフロントアクスルＦを支持し直すか、或いは、フロントアクスルＦをＸ軸方向にずらして支持し直し、再度測定することで対応すればよい。 In addition, since the front axle F has an arcuate shape, when it is supported by the support device 1, although the deviation in the Z-axis direction is small, it may be placed out of the expected position in the X-axis direction. There is. In such a case, be sure to set the origin of the left end in the X-axis direction to the left of the kingpin support part F2 of the front axle F (the left end of the fixed part 45 should be set to the left of the kingpin support part F2 of the front axle F). After starting to move in the X-axis direction, the X coordinate at which the cross-sectional shape is first detected is recognized as the left end of the front axle F, and from there, the vertical center CL2 of the cross-section of the front axle F is determined. It is desirable to move the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 in the Y-axis direction by using the shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3.
Further, since the surface of the front axle F is hidden by the support device 1 at the portion of the front axle F supported by the support device 1, the cross-sectional shape cannot be measured by the first shape measurement device 2 and the second shape measurement device 3. For this reason, it is desirable to select a portion to be supported by the support device 1 that will not cause defects such as underfill during forging. For products where it is necessary to measure the entire length of the front axle F without missing anything, either move the support device 1 in the X-axis direction and re-support the front axle F, or shift the front axle F in the X-axis direction and support it. The problem can be resolved by redoing the problem and measuring again.

このように、演算装置５が第１ステップを実行することで、フロントアクスルＦ表面の３次元点群データが生成される。 In this manner, the arithmetic device 5 executes the first step, thereby generating three-dimensional point group data on the surface of the front axle F.

［第２ステップ］
第２ステップでは、演算装置５の重ね合わせ部５３は、第１ステップで生成した３次元点群データと、フロントアクスルＦの表面形状モデルとの距離が最小となるように、３次元点群データを平行移動及び回転移動させて、表面形状モデルに重ね合わせる。すなわち、重ね合わせ部５３は、３次元点群データを構成する各データ点と表面形状モデルとの距離の総和、又は、距離の二乗和の総和が最小となるように、３次元点群データを平行移動及び回転移動させて、表面形状モデルに重ね合わせる。 [Second step]
In the second step, the superposition unit 53 of the arithmetic device 5 converts the three-dimensional point cloud data so that the distance between the three-dimensional point cloud data generated in the first step and the surface shape model of the front axle F is minimized. is translated and rotated and superimposed on the surface shape model. That is, the superposition unit 53 combines the three-dimensional point cloud data so that the sum of the distances or the sum of the squares of the distances between each data point constituting the three-dimensional point cloud data and the surface shape model is minimized. Translate and rotate it and superimpose it on the surface shape model.

このように、演算装置５が第２ステップを実行することで、３次元点群データが、例えば、設計仕様に基づくフロントアクスルＦの３次元ＣＡＤデータを変換することにより三角メッシュ等で構成されたフロントアクスＦの表面形状モデルに重ね合わせられる。すなわち、３次元点群データと表面形状モデルとの距離が最小となるように、３次元点群データが平行移動及び回転移動する。なお、「フロントアクスルビームの表面形状モデルとの距離が最小となる」とは、３次元点群データを構成する各データ点と表面形状モデルとの距離の総和、又は、距離の二乗和の総和が最小となることを意味する。 In this way, by the calculation device 5 executing the second step, the three-dimensional point cloud data is configured, for example, by a triangular mesh etc. by converting the three-dimensional CAD data of the front axle F based on the design specifications. It is superimposed on the surface shape model of front axle F. That is, the three-dimensional point group data is translated and rotated so that the distance between the three-dimensional point group data and the surface shape model is minimized. Note that "the distance between the front axle beam and the surface shape model is minimized" means the sum of the distances between each data point making up the three-dimensional point cloud data and the surface shape model, or the sum of the square sums of the distances. means that is the minimum.

［第３ステップ］
第３ステップでは、演算装置５の移動部５４は、第２ステップで表面形状モデルに重ね合わせられた３次元点群データから、予め決められた加工基準部位の点群データである加工基準部位点群データを抽出し、抽出した加工基準部位点群データによって定まる加工基準の座標が、フロントアクスルＦの機械加工時の座標系において予め決められた座標と合致するように、３次元点群データを平行移動及び回転移動させる。
熱間鍛造により製造されたフロントアクスルＦは、他の部品との接続部分であるシート部Ｆ１１の上面やキングピン支持部Ｆ２が機械加工された後に自動車に組み込まれる。フロントアクスルＦには、加工基準部位に基づいて位置決めされた状態で、機械加工が施されるため、断面形状の各種寸法は、機械加工時の座標系で測定することが望ましい。このため、第３ステップでは、加工基準部位点群データによって定まる加工基準の座標が、フロントアクスルＦの機械加工時の座標系において予め決められた座標と合致するように、移動部５４が３次元点群データを平行移動及び回転移動させる。 [3rd step]
In the third step, the moving unit 54 of the arithmetic device 5 extracts machining reference part points, which are point cloud data of a predetermined machining reference part, from the three-dimensional point cloud data superimposed on the surface shape model in the second step. The three-dimensional point group data is extracted so that the coordinates of the machining reference determined by the extracted machining reference point point group data match the predetermined coordinates in the coordinate system during machining of the front axle F. Translate and rotate.
The front axle F manufactured by hot forging is assembled into an automobile after the upper surface of the seat portion F11 and the king pin support portion F2, which are connection portions with other parts, are machined. Since the front axle F is subjected to machining while being positioned based on the machining reference portion, it is desirable that various dimensions of the cross-sectional shape be measured using the coordinate system at the time of machining. Therefore, in the third step, the moving unit 54 moves in three dimensions so that the coordinates of the machining reference determined by the machining reference part point group data match the predetermined coordinates in the coordinate system during machining of the front axle F. Translate and rotate point cloud data.

図５Ａ～図５Ｃは、第３ステップを説明する説明図である。図５Ａは、フロントアクスルＦの平面図である。図５Ｂは、フロントアクスルＦの側面図である。図５Ｃは、フロントアクスルＦの正面図である。図５Ａ～図５Ｃに示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、機械加工時の座標系である。
図５Ａ～図５Ｃに示すように、本実施形態では、加工基準部位は、シート部Ｆ１１の上面における４箇所の部位Ｂ１と、キングピン支持部Ｆ２の外周面における２箇所の部位Ｂ２と、に設定されている。また、加工基準は、４箇所の部位Ｂ１のそれぞれの中心ＢＰ１と、２箇所の部位Ｂ２からそれぞれ算出される中心ＢＰ２と、に設定されている。加工基準部位である部位Ｂ１及び部位Ｂ２は、３次元点群データに重ね合わせられた表面形状モデルから認識可能である。
第３ステップでは、移動部５４は、３次元点群データから、加工基準部位（部位Ｂ１、部位Ｂ２）の点群データである加工基準部位点群データを抽出し、抽出した加工基準部位点群データによって加工基準（中心ＢＰ１、中心ＢＰ２）の座標を算出する。そして、移動部５４は、４つの中心ＢＰ１が機械加工時の座標系で表されたＸＺ平面と一致するように、３次元点群データを移動（Ｚ軸周りの回転移動、Ｙ軸方向の平行移動）させる。次に、移動部５４は、２つの中心ＢＰ２を結んだ直線が機械加工時の座標系で表されたＸ軸と一致し、なお且つ、２つの中心ＢＰ２を結んだ直線の中点がＸ軸方向の原点と一致するように、３次元点群データを移動（Ｙ軸周りの回転移動、Ｚ軸方向の平行移動、Ｘ軸方向の平行移動）させる。 5A to 5C are explanatory diagrams illustrating the third step. FIG. 5A is a plan view of the front axle F. FIG. 5B is a side view of the front axle F. FIG. 5C is a front view of the front axle F. The X-axis, Y-axis, and Z-axis shown in FIGS. 5A to 5C are a coordinate system during machining.
As shown in FIGS. 5A to 5C, in this embodiment, the processing reference parts are set to four parts B1 on the upper surface of the seat part F11 and two parts B2 on the outer peripheral surface of the kingpin support part F2. has been done. Moreover, the processing reference is set to the center BP1 of each of the four parts B1, and the center BP2 calculated from the two parts B2. Part B1 and part B2, which are processing reference parts, can be recognized from the surface shape model superimposed on the three-dimensional point cloud data.
In the third step, the moving unit 54 extracts machining reference part point cloud data, which is point cloud data of the machining reference parts (part B1, part B2), from the three-dimensional point cloud data, and extracts the extracted machining reference part point cloud. The coordinates of the processing reference (center BP1, center BP2) are calculated based on the data. Then, the moving unit 54 moves the three-dimensional point group data (rotational movement around the Z-axis, parallel movement in the Y-axis direction) so that the four centers BP1 coincide with the XZ plane expressed in the coordinate system during machining. move) Next, in the moving part 54, the straight line connecting the two centers BP2 coincides with the X-axis expressed in the coordinate system during machining, and the midpoint of the straight line connecting the two centers BP2 coincides with the X-axis. The three-dimensional point group data is moved (rotation movement around the Y-axis, parallel movement in the Z-axis direction, parallel movement in the X-axis direction) so that it coincides with the origin of the direction.

このように、演算装置５が第３ステップを実行することで、３次元点群データから、予め決められた加工基準部位（フロントアクスルＦのシート部Ｆ１１の上面における４箇所の部位等）の点群データである加工基準部位点群データが抽出される。加工基準部位点群データの位置は、表面形状モデルから認識可能である一方、第２ステップで３次元点群データが表面形状モデルに重ね合わせられているため、３次元点群データにおける加工基準部位点群データの位置も認識可能である。このため、３次元点群データから加工基準部位点群データを抽出可能である。
そして、演算装置５が第３ステップを実行することで、抽出した加工基準部位点群データによって定まる加工基準（フロントアクスルＦのシート部Ｆ１１の上面における４箇所の部位のそれぞれの中心等）の座標が、フロントアクスルＦの機械加工時の座標系において予め決められた座標と合致するように、３次元点群データが平行移動及び回転移動する。これにより、フロントアクスルＦの機械加工時の座標系でフロントアクスルＦの３次元点群データが表される、換言すれば、フロントアクスルＦの機械加工時の状態を再現することが可能になる。 In this way, the calculation device 5 executes the third step to calculate points at predetermined machining reference parts (such as four parts on the upper surface of the seat part F11 of the front axle F) from the three-dimensional point group data. Processing reference part point group data, which is group data, is extracted. While the position of the machining reference part point cloud data can be recognized from the surface shape model, since the 3D point cloud data is superimposed on the surface shape model in the second step, the position of the machining reference part in the 3D point cloud data can be recognized from the surface shape model. The position of point cloud data can also be recognized. Therefore, it is possible to extract the processing reference part point group data from the three-dimensional point group data.
Then, by the calculation device 5 executing the third step, the coordinates of the machining reference (centers of each of the four parts on the upper surface of the seat part F11 of the front axle F, etc.) determined by the extracted machining reference part point group data are determined. However, the three-dimensional point group data is translated and rotated so that it coincides with predetermined coordinates in the coordinate system during machining of the front axle F. Thereby, the three-dimensional point group data of the front axle F is expressed in the coordinate system during the machining of the front axle F. In other words, it becomes possible to reproduce the state of the front axle F during the machining.

［第４ステップ］
第４ステップでは、演算装置５の算出部５５は、第３ステップで移動した後の３次元点群データから、フロントアクスルＦの寸法を評価する部位の断面についての点群データを抽出し、抽出した点群データを用いて断面の寸法を算出する。
図６Ａ～図６Ｄは、第４ステップを説明する説明図である。図６Ａは、フロントアクスルＦの側面図である。図６Ｂは、図６Ａに示すシート部Ｆ１１における断面Ａの断面図である。図６Ｃは、図６Ａに示すＩビーム部Ｆ１（シート部Ｆ１１以外のＩビーム部Ｆ１）における断面Ｂの断面図である。図６Ｄは、図６Ａに示すキングピン支持部Ｆ２における断面Ｃの断面図である。
本実施形態では、算出部５５は、図６Ｂに示すように、シート部Ｆ１１における断面の上部フランジ幅ＷＵ、下部フランジ幅ＷＬ、上部フランジ高さＨ１Ｕ、Ｈ２Ｕ、下部フランジ高さＨ１Ｌ、Ｈ２Ｌを算出する。図６Ｃに示すシート部Ｆ１１以外のＩビーム部Ｆ１についても、シート部Ｆ１１と同じ箇所の寸法を算出する。これらの寸法は、例えば、寸法を評価する部位の断面近傍の点群を抽出し、この抽出した点群からＸ軸方向に５ｍｍの範囲で上部フランジ及び下部フランジに相当する点群をさらに抽出して、この抽出した点群を囲む最小の直方体を求め、この直方体のＺ軸方向に垂直な面（Ｘ軸方向に平行な面）の座標から算出可能である。 [Fourth step]
In the fourth step, the calculation unit 55 of the arithmetic device 5 extracts point cloud data about the cross section of the part where the dimensions of the front axle F are to be evaluated from the three-dimensional point cloud data after the movement in the third step. The dimensions of the cross section are calculated using the point cloud data obtained.
FIGS. 6A to 6D are explanatory diagrams explaining the fourth step. FIG. 6A is a side view of the front axle F. FIG. 6B is a sectional view of section A in the seat portion F11 shown in FIG. 6A. FIG. 6C is a cross-sectional view of section B in the I-beam portion F1 (I-beam portion F1 other than the seat portion F11) shown in FIG. 6A. FIG. 6D is a sectional view of section C in the king pin support portion F2 shown in FIG. 6A.
In this embodiment, as shown in FIG. 6B, the calculation unit 55 calculates the upper flange width W U , the lower flange width W L , the upper flange heights H 1U , H 2U , and the lower flange height H in the cross section of the seat portion F11. Calculate 1L and H2L . For the I-beam section F1 other than the seat section F11 shown in FIG. 6C, the dimensions at the same locations as the seat section F11 are calculated. These dimensions can be determined by, for example, extracting a point group near the cross section of the part whose dimensions are to be evaluated, and then further extracting a point group corresponding to the upper flange and lower flange within a range of 5 mm in the X-axis direction from this extracted point group. Then, the smallest rectangular parallelepiped surrounding this extracted point group is found, and calculation can be made from the coordinates of the plane perpendicular to the Z-axis direction (plane parallel to the X-axis direction) of this rectangular parallelepiped.

また、算出部５５は、図６Ｄに示すように、キングピン支持部Ｆ２の肉厚Ｔ（図６Ｄでは、便宜上、周方向３箇所の肉厚Ｔ０、Ｔ９０及びＴ１８０のみを図示）と、キングピン支持部Ｆ２のストッパＦ２２の高さＳ１、Ｓ２とを算出する。キングピン支持部Ｆ２の肉厚Ｔは、例えば、孔部Ｆ２１に円筒をフィッティングさせるフィッティング処理を施し、孔部Ｆ２１を区画するキングピン支持部Ｆ２の外周面に位置する点群と、フィッティングされた円筒との距離を計算することで算出可能である。ストッパＦ２２の高さＳ１、Ｓ２は、ストッパＦ２２の外面に位置する点群を抽出し、この点群のＺ軸方向の最小座標と最大座標とを求めることで算出可能である。 In addition, as shown in FIG. 6D, the calculation unit 55 calculates the wall thickness T of the kingpin support portion F2 (for convenience, only the wall thicknesses T 0 , T 90 and T 180 at three locations in the circumferential direction are shown in FIG. 6D), The heights S 1 and S 2 of the stopper F22 of the king pin support portion F2 are calculated. The wall thickness T of the king pin support part F2 is determined by, for example, applying a fitting process to fit a cylinder into the hole part F21, and connecting the point group located on the outer peripheral surface of the king pin support part F2 that partitions the hole part F21 with the fitted cylinder. It can be calculated by calculating the distance between The heights S 1 and S 2 of the stopper F22 can be calculated by extracting a point group located on the outer surface of the stopper F22 and finding the minimum and maximum coordinates of this point group in the Z-axis direction.

このように、演算装置５が第４ステップを実行することで、第３ステップで移動した後の３次元点群データから、フロントアクスルＦの寸法を評価する部位の断面についての点群データ（以下、適宜「評価点群データ」と称する）を抽出する。評価点群データの位置は、機械加工時の座標系で認識可能である一方、第３ステップを実行することで３次元点群データがフロントアクスルＦの機械加工時の座標系で表されているため、３次元点群データにおける評価点群データの位置も認識可能である。このため、３次元点群データから評価点群データを抽出可能である。そして、演算装置５は、抽出した評価点群データを用いて、寸法を評価する部位の断面の寸法を算出する。 In this way, the calculation device 5 executes the fourth step, and from the three-dimensional point cloud data after moving in the third step, point cloud data (hereinafter referred to as , appropriately referred to as "evaluation point cloud data"). While the position of the evaluation point cloud data can be recognized in the coordinate system during machining, by executing the third step, the three-dimensional point cloud data is expressed in the coordinate system during machining of the front axle F. Therefore, the position of the evaluation point cloud data in the three-dimensional point cloud data can also be recognized. Therefore, evaluation point cloud data can be extracted from three-dimensional point cloud data. Then, the calculation device 5 uses the extracted evaluation point group data to calculate the dimensions of the cross section of the region whose dimensions are to be evaluated.

［第５ステップ］
第５ステップでは、演算装置５の合否判定部５６は、第４ステップで算出した断面の寸法が公差範囲内にあるか否かによって、フロントアクスルＦの合否を判定する。具体的には、Ｉビーム部Ｆ１（シート部Ｆ１１を含む）における断面の上部フランジ幅ＷＵ、下部フランジ幅ＷＬ、上部フランジ高さＨ１Ｕ、Ｈ２Ｕ、下部フランジ高さＨ１Ｌ、Ｈ２Ｌ、キングピン支持部Ｆ２の肉厚Ｔ、キングピン支持部Ｆ２のストッパＦ２２の高さＳ１、Ｓ２のうち、何れかの寸法が公差範囲外であれば不合格と判定し、全ての寸法が公差範囲内であれば合格と判定することが考えられる。また、単に合否を判定するだけでなく、何れの寸法が公差範囲外となったかを出力することも可能である。 [5th step]
In the fifth step, the pass/fail determining unit 56 of the arithmetic device 5 determines whether the front axle F is pass/fail depending on whether the cross-sectional dimension calculated in the fourth step is within the tolerance range. Specifically, the upper flange width W U , the lower flange width W L , the upper flange heights H 1U , H 2U , and the lower flange heights H 1L , H 2L in the cross section of the I-beam portion F1 (including the seat portion F11) . , the wall thickness T of the king pin support part F2, and the height S 1 , S 2 of the stopper F22 of the king pin support part F2, if any dimension is outside the tolerance range, it will be determined as rejected, and all dimensions will be within the tolerance range. If it is within the range, it may be determined as passing. In addition to simply determining pass/fail, it is also possible to output which dimension is outside the tolerance range.

このように、演算装置５が第５ステップを実行することで、第４ステップで算出した断面の寸法が公差範囲内にあるか否かによって、フロントアクスルＦの合否を判定する。第４ステップで算出した断面の寸法は、機械加工時の座標系で算出された寸法であるため、第５ステップで適切な合否判定を行うことが可能である。 In this manner, by executing the fifth step, the arithmetic device 5 determines whether the front axle F is acceptable or not depending on whether the cross-sectional dimension calculated in the fourth step is within the tolerance range. Since the dimensions of the cross section calculated in the fourth step are the dimensions calculated in the coordinate system during machining, it is possible to perform an appropriate pass/fail determination in the fifth step.

以上に説明したように、フロントアクスルＦの反り方向、すなわち、フロントアクスルＦが弓状に曲がっている方向が上下方向となるように、支持装置１によってフロントアクスルＦが支持される。この状態で、フロントアクスルＦを挟んで水平方向左側に配置された第１形状測定装置２と、水平方向右側に配置された第２形状測定装置３とによって、フロントアクスルＦの長手方向に直交する方向の断面形状（断面の外形）が光学的に測定される。すなわち、第１形状測定装置２によって、フロントアクスルＦの水平方向の左側から断面形状が測定され、第２形状測定装置３によって、フロントアクスルＦの水平方向の右側から断面形状が測定される。第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３は、移動機構４によってフロントアクスルＦの長手方向に相対的に移動するため、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３のそれぞれがフロントアクスルＦの断面形状を長手方向に沿って相対的に移動しながら逐次測定することで、フロントアクスルＦの３次元の表面形状（外形形状）が測定されることになる。
ここで、フロントアクスルＦは、上下方向に反った状態で支持されているため、フロントアクスルＦの長手方向に沿って相対的に移動する第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が断面形状を測定するフロントアクスルＦの断面の上下方向位置（例えば、断面中心の上下方向位置）は、フロントアクスルＦの長手方向位置によって変化する。例えば、フロントアクスルＦが上方向に凹状に反った状態（弓状の内側が上側になる状態）で支持されている場合には、フロントアクスルＦの長手方向両端部において、フロントアクスルＦの断面の上下方向位置が、フロントアクスルＦの長手方向中央部に比べて上方に位置する。移動機構４によって、フロントアクスルＦの断面の上下方向位置に応じて、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が上下方向に相対的に移動する。換言すれば、断面形状を測定する断面の上下方向位置の変化に追従して、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３が上下方向に相対的に移動することになる。このため、静止状態における第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３の上下方向の測定範囲を制限することができ、この結果、測定分解能、ひいては測定精度を高めることが可能である。
そして、演算装置５によって、第１形状測定装置２及び第２形状測定装置３による精度の良い測定結果（フロントアクスルＦの断面形状、ひいてはフロントアクスルＦの３次元の表面形状）に前述の演算が実行され、フロントアクスルＦの形状が精度良く検査可能になり、フロントアクスルＦの合否を精度良く判定可能である。 As described above, the front axle F is supported by the support device 1 so that the direction in which the front axle F is warped, that is, the direction in which the front axle F is arched is the vertical direction. In this state, the first shape measuring device 2 placed on the left side in the horizontal direction across the front axle F and the second shape measuring device 3 placed on the right side in the horizontal direction measure the shape of the front axle F at right angles to the longitudinal direction. The cross-sectional shape (outer shape of the cross-section) in the direction is optically measured. That is, the first shape measuring device 2 measures the cross-sectional shape from the left side of the front axle F in the horizontal direction, and the second shape measuring device 3 measures the cross-sectional shape from the right side of the front axle F in the horizontal direction. Since the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 are relatively moved in the longitudinal direction of the front axle F by the moving mechanism 4, each of the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 is By sequentially measuring the cross-sectional shape of the axle F while moving relatively along the longitudinal direction, the three-dimensional surface shape (outer shape) of the front axle F is measured.
Here, since the front axle F is supported in a vertically warped state, the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3, which move relatively along the longitudinal direction of the front axle F, have a cross section. The vertical position of the cross section of the front axle F whose shape is measured (for example, the vertical position of the center of the cross section) changes depending on the longitudinal position of the front axle F. For example, if the front axle F is supported in a concavely warped state (inner side of the arch is on the upper side), the cross-section of the front axle F is The vertical position is located above the longitudinal center of the front axle F. The moving mechanism 4 relatively moves the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 in the vertical direction depending on the vertical position of the cross section of the front axle F. In other words, the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 move relatively in the vertical direction following a change in the vertical position of the cross section whose cross-sectional shape is to be measured. Therefore, it is possible to limit the measurement range of the first shape measuring device 2 and the second shape measuring device 3 in the vertical direction in a stationary state, and as a result, it is possible to improve measurement resolution and, by extension, measurement accuracy.
Then, the calculation device 5 performs the above-mentioned calculation on the highly accurate measurement results (the cross-sectional shape of the front axle F, and ultimately the three-dimensional surface shape of the front axle F) obtained by the first shape measurement device 2 and the second shape measurement device 3. As a result, the shape of the front axle F can be inspected with high precision, and whether the front axle F is acceptable or not can be determined with high precision.

以下、本実施形態に係る形状検査装置１００によって、断面の寸法を測定した結果（演算装置５が第４ステップで断面の寸法を算出した結果）の一例について説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態に係る形状検査装置１００によって、断面の寸法を測定した結果の一例を示す図である。図７Ａは、寸法を測定した断面を説明する図（フロントアクスルＦの側面図）であり、図７Ｂは、測定結果である。図７Ｂには、形状検査装置１００の測定結果（図７Ｂにおいて「本発明」で示す）を、ノギスによる手動測定値と比較して示している。
図７Ａに示すように、シート部Ｆ１１の断面２箇所（断面Ａ１、Ａ２）の寸法（上部フランジ幅ＷＵ）と、シート部Ｆ１１以外のＩビーム部Ｆ１の断面３箇所（断面Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の寸法（上部フランジ幅ＷＵ、下部フランジ幅ＷＬ）を測定した結果は、手動測定値と良く一致しており、手動測定値を真値とした場合の測定誤差は、σ（標準偏差）＝０．２９ｍｍであった。 Hereinafter, an example of the result of measuring the dimension of the cross section by the shape inspection device 100 according to the present embodiment (the result of the calculation of the dimension of the cross section by the calculation device 5 in the fourth step) will be described.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing an example of the results of measuring cross-sectional dimensions using the shape inspection apparatus 100 according to the present embodiment. FIG. 7A is a diagram (side view of the front axle F) illustrating a cross section where dimensions were measured, and FIG. 7B is a measurement result. FIG. 7B shows the measurement results of the shape inspection apparatus 100 (indicated by "invention" in FIG. 7B) in comparison with manual measurements using calipers.
As shown in FIG. 7A, the dimensions (upper flange width W U ) of two cross sections (cross sections A1 and A2) of the seat portion F11 and the dimensions (upper flange width W U ) of three cross sections of the I beam portion F1 other than the seat portion F11 (cross sections B1, B2, The results of measuring the dimensions (upper flange width W U , lower flange width W L ) of B3) are in good agreement with the manual measurement values, and the measurement error when the manual measurement values are taken as the true values is σ (standard deviation) = 0.29 mm.

以上述べた実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
例えば、実施形態では、演算装置５が合否判定部５６を備え、第５ステップを実行する例を述べたが、これに限定されるものではない。例えば演算装置５が合否判定部５６を備えず、第１ステップ～第４ステップまでを実行するようにしてもよい。この場合、出力部５７が、算出部５５で算出した断面の寸法を出力し、それを活用して、ユーザがフロントアクスルＦの合否の判定を行うようにすればよい。 The embodiments described above are merely examples of implementation of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted to be limited by these embodiments. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from its technical idea or main features.
For example, in the embodiment, an example has been described in which the arithmetic device 5 includes the pass/fail determination section 56 and executes the fifth step, but the present invention is not limited to this. For example, the arithmetic device 5 may not include the pass/fail determining section 56 and may execute the first to fourth steps. In this case, the output unit 57 may output the dimensions of the cross section calculated by the calculation unit 55, and the user may use this to determine whether the front axle F is acceptable.

Claims (8)

フロントアクスルビームの反り方向が上下方向となるように前記フロントアクスルビームを支持する支持装置と、
前記支持装置によって支持された前記フロントアクスルビームの左側に配置され、前記フロントアクスルビームの長手方向に直交する方向の断面形状を光学的に測定する第１形状測定装置と、
前記支持装置によって支持された前記フロントアクスルビームの右側に配置され、前記フロントアクスルビームの長手方向に直交する方向の断面形状を光学的に測定する第２形状測定装置と、
前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置をそれぞれ前記フロントアクスルビームの長手方向及び上下方向に相対的に移動させる移動機構と、
前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置による測定結果が入力され、前記フロントアクスルビームの所定の部位の寸法を算出する演算装置と、
を備え、
前記移動機構は、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置を前記フロントアクスルビームの長手方向に相対的に移動させながら、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置が断面形状を測定する前記フロントアクスルビームの断面の上下方向位置に応じて、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置を上下方向に相対的に移動させる、フロントアクスルビームの形状検査装置。 a support device that supports the front axle beam such that the front axle beam is warped in a vertical direction;
a first shape measuring device that is disposed on the left side of the front axle beam supported by the support device and that optically measures the cross-sectional shape of the front axle beam in a direction perpendicular to the longitudinal direction;
a second shape measuring device that is disposed on the right side of the front axle beam supported by the support device and optically measures the cross-sectional shape of the front axle beam in a direction perpendicular to the longitudinal direction;
a moving mechanism that relatively moves the first shape measuring device and the second shape measuring device in the longitudinal direction and the vertical direction of the front axle beam, respectively;
an arithmetic device that receives measurement results from the first shape measuring device and the second shape measuring device and calculates dimensions of a predetermined portion of the front axle beam;
Equipped with
The moving mechanism moves the first shape measuring device and the second shape measuring device relatively in the longitudinal direction of the front axle beam, while the first shape measuring device and the second shape measuring device measure the cross-sectional shape. A front axle beam shape inspection device that relatively moves the first shape measuring device and the second shape measuring device in the vertical direction according to the vertical position of the cross section of the front axle beam to be measured. 前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置は、それぞれ、
支持部材と、
前記支持部材の上部に配置され、上方から斜め下方に向けて前記フロントアクスルビームに光を照射することで、前記フロントアクスルビームの断面形状を斜め上方から測定する第１形状計と、
前記支持部材の下部に配置され、下方から斜め上方に向けて前記フロントアクスルビームに光を照射することで、前記フロントアクスルビームの断面形状を斜め下方から測定する第２形状計と、
を具備する、請求項１に記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。 The first shape measuring device and the second shape measuring device each include:
a support member;
a first shape meter that is disposed above the support member and measures the cross-sectional shape of the front axle beam from diagonally above by irradiating the front axle beam with light from above and diagonally downward;
a second shape meter that is disposed at a lower part of the support member and measures the cross-sectional shape of the front axle beam from diagonally below by irradiating the front axle beam with light from below diagonally upward;
The front axle beam shape inspection device according to claim 1, comprising: 前記第１形状計の測定範囲は、前記フロントアクスルビームの断面の上半分以上であり、
前記第２形状計の測定範囲は、前記フロントアクスルビームの断面の下半分以上であり、
前記第１形状計の光軸と前記第２形状計の光軸との交点が、前記フロントアクスルビームの鍛造方向の中心に位置するように、前記第１形状計及び前記第２形状計が配置され、
前記第１形状測定装置の前記交点を通り水平方向に延びる直線を前記第１形状測定装置の測定軸と定義し、前記第２形状測定装置の前記交点を通り水平方向に延びる直線を前記第２形状測定装置の測定軸と定義した場合に、前記移動機構は、前記第１形状測定装置の前記測定軸及び前記第２形状測定装置の前記測定軸が、前記フロントアクスルビームの断面形状を測定する断面を通るように、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置を上下方向に相対的に移動させる、請求項２に記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。 The measurement range of the first shape meter is more than the upper half of the cross section of the front axle beam,
The measurement range of the second shape meter is more than the lower half of the cross section of the front axle beam,
The first shape meter and the second shape meter are arranged such that the intersection of the optical axis of the first shape meter and the optical axis of the second shape meter is located at the center of the front axle beam in the forging direction. is,
A straight line extending horizontally through the intersection of the first shape measuring device is defined as a measurement axis of the first shape measuring device, and a straight line extending horizontally through the intersection of the second shape measuring device is defined as the second shape measuring device. When defined as measurement axes of a shape measurement device, the moving mechanism is such that the measurement axis of the first shape measurement device and the measurement axis of the second shape measurement device measure the cross-sectional shape of the front axle beam. The front axle beam shape inspection device according to claim 2, wherein the first shape measuring device and the second shape measuring device are relatively moved in the vertical direction so as to pass through the cross section. 前記移動機構は、前記第１形状測定装置の前記測定軸及び前記第２形状測定装置の前記測定軸が、前記フロントアクスルビームの断面形状を測定する断面の上下方向の中心を通るように、前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置を上下方向に相対的に移動させる、請求項３に記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。 The moving mechanism is arranged such that the measurement axis of the first shape measurement device and the measurement axis of the second shape measurement device pass through the center in the vertical direction of a cross section for measuring the cross-sectional shape of the front axle beam. The front axle beam shape inspection device according to claim 3, wherein the first shape measuring device and the second shape measuring device are moved relative to each other in a vertical direction. 前記第１形状計及び前記第２形状計は、前記光として前記フロントアクスルビームの長手方向に直交する方向に延びる線状のレーザ光を前記フロントアクスルビームに照射し、照射された前記レーザ光を撮像して前記レーザ光の変形を解析することで前記フロントアクスルビームの断面形状を測定する光切断法を用いた形状計であり、
前記第１形状計及び前記第２形状計の前記光軸の水平方向に対する傾斜角をθとし、前記第１形状計及び前記第２形状計の前記光軸の方向の測定範囲をｈとし、前記第１形状計及び前記第２形状計の前記レーザ光が延びる方向の測定範囲をｗとし、前記フロントアクスルビームの断面の上下方向の最大寸法をＨmaxとし、前記フロントアクスルビームの断面の水平方向の最大寸法をＷmaxとしたとき、以下の式（１）及び式（２）を満足する、請求項３又は４に記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。
ｈ＞Ｗmax／（２ｃｏｓθ） ・・・（１）
２Ｈmax＞ｗ＞Ｈmax／ｃｏｓθ ・・・（２） The first shape meter and the second shape meter irradiate the front axle beam with a linear laser beam extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the front axle beam as the light, and A shape meter using an optical cutting method that measures the cross-sectional shape of the front axle beam by imaging and analyzing the deformation of the laser beam,
The inclination angle of the optical axis of the first shape meter and the second shape meter with respect to the horizontal direction is θ, the measurement range of the first shape meter and the second shape meter in the direction of the optical axis is h, and the Let w be the measurement range of the first shape meter and the second shape meter in the direction in which the laser beam extends, H max be the maximum vertical dimension of the cross section of the front axle beam, and let H max be the maximum dimension of the cross section of the front axle beam in the horizontal direction. The front axle beam shape inspection device according to claim 3 or 4 , which satisfies the following equations (1) and (2), where W max is the maximum dimension of the front axle beam.
h> Wmax /(2cosθ)...(1)
2H max > w > H max /cosθ (2) 前記演算装置には、前記フロントアクスルビームの設計仕様に基づき作成された前記フロントアクスルビームの表面形状モデルが予め記憶されており、
前記演算装置は、前記移動機構によって前記フロントアクスルビームの長手方向及び上下方向に相対移動する前記第１形状測定装置及び前記第２形状測定装置によって測定された測定結果を合成することで、前記フロントアクスルビーム表面の３次元点群データを生成する第１ステップと、
前記第１ステップで生成した前記３次元点群データと、前記フロントアクスルビームの表面形状モデルとの距離が最小となるように、前記３次元点群データを平行移動及び回転移動させて、前記表面形状モデルに重ね合わせる第２ステップと、
前記第２ステップで前記表面形状モデルに重ね合わせられた前記３次元点群データから、予め決められた加工基準部位の点群データである加工基準部位点群データを抽出し、前記抽出した加工基準部位点群データによって定まる加工基準の座標が、前記フロントアクスルビームの機械加工時の座標系において予め決められた座標と合致するように、前記３次元点群データを平行移動及び回転移動させる第３ステップと、
前記第３ステップで移動した後の前記３次元点群データから、前記フロントアクスルビームの寸法を評価する部位である前記所定の部位の断面についての点群データを抽出し、前記抽出した点群データを用いて前記断面の寸法を算出する第４ステップと、
を実行する、請求項１から５の何れかに記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。 A surface shape model of the front axle beam created based on design specifications of the front axle beam is stored in the calculation device in advance,
The arithmetic device combines measurement results measured by the first shape measuring device and the second shape measuring device, which are relatively moved in the longitudinal direction and the vertical direction of the front axle beam by the moving mechanism, so that the front A first step of generating three-dimensional point cloud data of the axle beam surface;
The three-dimensional point cloud data is translated and rotated so that the distance between the three-dimensional point cloud data generated in the first step and the surface shape model of the front axle beam is minimized. The second step of superimposing it on the shape model,
From the three-dimensional point cloud data superimposed on the surface shape model in the second step, processing reference part point cloud data, which is point cloud data of a predetermined processing reference part, is extracted, and the extracted processing reference part is extracted. A third step of translating and rotationally moving the three-dimensional point cloud data so that the coordinates of the machining reference determined by the part point cloud data match predetermined coordinates in the coordinate system during machining of the front axle beam. step and
From the three-dimensional point cloud data after the movement in the third step, extract point cloud data about a cross section of the predetermined portion, which is the portion for evaluating the dimensions of the front axle beam, and extract the extracted point cloud data. a fourth step of calculating the dimensions of the cross section using
A front axle beam shape inspection device according to any one of claims 1 to 5, which performs the following. 前記演算装置は、
前記第４ステップで算出した前記断面の寸法が公差範囲内にあるか否かによって、前記フロントアクスルビームの合否を判定する第５ステップ、
をさらに実行する、請求項６に記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。 The arithmetic device is
a fifth step of determining whether or not the front axle beam is acceptable depending on whether the cross-sectional dimension calculated in the fourth step is within a tolerance range;
The front axle beam shape inspection device according to claim 6, further carrying out the following. 前記加工基準部位は、前記フロントアクスルビームの他の部品との接続部分に設定される、請求項６又は７に記載のフロントアクスルビームの形状検査装置。 8. The front axle beam shape inspection device according to claim 6, wherein the processing reference portion is set at a connection portion of the front axle beam with other parts.
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