JPWO2014073367A1 - バックラッシュ測定装置及びバックラッシュ測定方法 - Google Patents

Abstract

第１パーツと第２パーツの間に存在するバックラッシュを測定するバックラッシュ測定装置であって、第２パーツと一緒に回転し、回転中心(41)を通過するようにして前記回転中心から等距離延びている左押圧片(37L)及び右押圧片(37R)と、前記左押圧片を押す左押圧機構(38L)及び前記右押圧片を押す右押圧機構(38R)と、前記右押圧片に当接し前記左押圧片の変位量と前記右押圧片の変位量を測る変位量検出機構(39)と、前記変位量検出機構で検出した左変位量と右変位量とに基づいてバックラッシュを求める演算部(49)を備える。

Description

本発明は、互いに噛み合う２つの回転部品の間に存在するバックラッシュを測定する装置及び方法に関する。

回転運動体を支持する要素に軸受がある。また、直線運動体を支持する要素にフェザーキー、角形スプライン、ボールスプラインがある。
これらのうちで、ボールスプラインは、スプライン軸とスリーブの間にボール（又はニードル）を介在させたものである。ボールスプラインは、移動距離の長短に関係なくスリーブをスプライン軸に沿って移動させることができる。スリーブとスプライン軸との間にボールを介在させているため摩擦抵抗を低減することができる。

ボールとスプライン軸の間に僅かな隙間を設けることで円滑な運動を確保する。同様に、ボールとスリーブの間僅かな隙間を設けることで円滑な運動を確保する。仮に隙間をゼロにするとボールが円滑に回転しなくなるからである。隙間はバックラッシュとして現れる。バックラッシュは、正転から逆転に変えたときに発生する最大隙間、と定義される。ただし、バックラッシュが大きいと反転時のショックが大きくなる。

そこで、バックラッシュは適度な値又は領域に設定する必要がある。
設定の前提として、バックラッシュの測定が必要になり、バックラッシュの測定技術が各種提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示される技術を、図１８〜図１９に基づいて説明する。
図１８は従来のベルト式無段変速装置の要部の断面図であり、ＣＶＴと略称されるベルト式無段変速装置１００は、固定シーブ１０１と、この固定シーブ１０１の軸１０２に移動自在に嵌められている可動シーブ１０３と、この可動シーブ１０３を移動するアクチュエータ１０４と、固定シーブ１０１と可動シーブ１０３に挟まるように設けられるベルト１０５を備えている。

アクチュエータ１０４で可動シーブ１０３を固定シーブ１０１へ押し出すと、ベルト１０５の回転直径が増大する。逆に、可変シーブ１０３を固定シーブ１０１から離すようにすると、ベルト１０５の回転直径が減少する。このような回転直径を変化させることで変速が行われる。

固定シーブ１０１の軸１０２と可変シーブ１０３との間に、ボールスプライン機構が配置される。ボールスプライン機構は、軸１０２に設けられる内側スプライン溝１０７と、スリーブ１０８に設けられる外側スプライン溝１０９と、溝１０７、１０９間に嵌められるボール１１１とからなる。このようなボールスプライン構造を対象としてバックラッシュが計測される。

図１９は従来のバックラッシュ計測の基本原理を説明する図であり、正規のボール１１１よりも小径の基準ボール１１３を準備し、この基準ボール１１３を内側スプライン溝１０７と外側スプライン溝１０９の間に介在させる。

次に軸１０２に対してスリーブ１０８を軸１０２の軸方向へ移動させると、移動距離が（Ａ０／２）となる。基準ボール１１３の外径ｄ０は既知である。移動距離（Ａ０／２）と外径ｄ０とから幾何学的に計算することで、そのときのボール１１１の外径（正確には内側スプライン溝１０７と外側スプライン溝１０９の内接円の直径）ｄを計算する。

得られた外径に近似するボール１１１を選択して、内側スプライン溝１０７と外側スプライン溝１０９に嵌める。
すなわち、特許文献１の技術は、ボール１１１の最適外径を決定する技術である。移動距離（Ａ０／２）を稼ぐために、小径の基準ボール１１３を用いて、移動距離を計測することを基本とする。

先ず、外径の異なる多数のボール１１１を準備する必要があり、多数のボール１１１の保管及び区分けが大変である。誤組みもある確率で発生する。
また、基準ボール１１３を入れて計測し、計測後、基準ボール１１３を取外し、その後に選択したボール１１１を入れるため、工程数が増し、生産能率が低下する。

そこで、基準ボールを使用することなく、迅速にバックラッシュが計測可能である技術が求められる。

特開平１１−１４２１０１号公報

本発明は、基準ボールを使用することなく、迅速にバックラッシュが計測可能な技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明によれば、ワークを構成する第１パーツとこの第１パーツに噛み合う第２パーツとの間に存在するバックラッシュを測定するバックラッシュ測定装置であって、
基盤に固定される装置フレームと、
この装置フレームに取付けられ前記第１パーツを固定するパーツ固定機構と、
前記装置フレームに回転可能に取付けられ前記第２パーツを支えるパーツ支持機構と、
このパーツ支持機構に取付けられ回転中心を通過するようにして前記回転中心から等距離延びている左押圧片及び右押圧片と、
前記左押圧片を押す左押圧機構及び前記右押圧片を押す右押圧機構と、
前記右押圧片に当接し前記左押圧片の変位量と前記右押圧片の変位量を測る変位量検出機構と、
前記変位量検出機構で検出した左変位量及び右変位量とに基づいてバックラッシュを求める演算部とを備えているバックラッシュ測定装置が提供される。

請求項２に係る発明では、好ましくは、前記第２パーツは、内側スプライン溝を有している軸部材であり、
前記第１パーツは、前記内側スプライン溝に対応する外側スプライン及びこの外側スプラインに嵌るボールを有しているスリーブであり、
前記外側スプライン溝と前記内側スプライン溝の間に前記ボールを介在させ、このボールに起因するバックラッシュを測定する。

請求項３に係る発明では、好ましくは、前記パーツ支持機構は、前記軸部材を把持する軸部材把持機構と、この軸部材把持機構を支えると共に前記軸部材の軸端を囲うカップ部材と、このカップ部材と前記装置フレームの間に置かれ前記カップ部材を回転可能に保持する保持機構とからなる。

請求項４に係る発明では、好ましくは、前記パーツ支持機構は、前記軸部材を把持する軸部材把持機構と、この軸部材把持機構と前記装置フレームの間に置かれ前記軸部材把持機構を回転可能に保持する保持機構とからなり、
前記軸部材把持機構は、前記軸部材を通す穴を有し前記軸部材と共に回転する回転板と、前記穴に接するように延ばされロックアームと、このロックアームの先端を前記回転板に止める支持ピンと、前記ロックアームの基部から延ばされる屈曲リンクと、この屈曲リンクの先端を前記回転板に止める止めピンと、ピストンロッドが前記ロックアームに沿って延びるようにして前記回転板に止められピストンロッドの先端が前記屈曲リンクの屈曲点に連結されているロック用シリンダとを備えている。

請求項５に係る発明では、好ましくは、前記軸部材は、鉛直に配置される。

請求項６に係る発明では、好ましくは、前記保持機構は、上面が平坦な下部ドーナツ板と、この下部ドーナツ板の前記上面に載せられる複数の玉と、これらの玉のピッチや軌道を保つために前記玉を保持するリテーナーと、前記玉に載せられ下面が平坦な上部ドーナツ板とからなる。

請求項７に係る発明では、好ましくは、前記軸部材は、ベルト式無段変速装置の固定シーブであり、前記スリーブは前記ベルト式無段変速装置の可動シーブである。

請求項８に係る発明では、好ましくは、前記第１パーツは、第１ギヤであり、
前記第２パーツは、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤである。

請求項９に係る発明では、好ましくは、前記左押圧機構及び前記右押圧機構は、各々、シリンダユニットと、このシリンダユニットのピストンロッドの先に付設されるロードセルとからなる。

請求項１０に係る発明では、好ましくは、前記シリンダユニットは、電動シリンダユニットである。

請求項１１に係る発明によれば、請求項９記載のバックラッシュ測定装置を用いて実施するバックラッシュ測定方法であって、
計測に先だって前記ワークに要求されるトルク値を、前記ロードセルの荷重に換算し、左所定荷重及び右所定荷重を定めるロードセル荷重決定工程と、
前記変位量検出機構で左変位量を検出する左変位量検出工程と、
左の前記ロードセルの検出荷重が前記左所定荷重に到達した後に、前記左変位量を左有効変位量として前記演算部に記憶させる左有効変位量記憶工程と、
前記変位量検出機構で右変位量を検出する右変位量検出工程と、
右の前記ロードセルの検出荷重が前記右所定荷重に到達した後に、前記右変位量を右有効変位量として前記演算部に記憶させる右有効変位量記憶工程と、
前記左有効変位量と前記右有効変位量に基づいて前記演算部でバックラッシュを演算させる演算工程とからなるバックラッシュ測定方法が提供される。

請求項１に係る発明では、パーツ支持機構に取付けられ回転中心を通過するようにして前記回転中心から等距離延びている左押圧片及び右押圧片と、前記左押圧片を押す左押圧機構及び前記右押圧片を押す右押圧機構と、前記右押圧片に当接し前記左押圧片の変位量及び前記右押圧片の変位量を測る変位量検出機構と、前記変位量検出機構で検出した左変位量と右変位量とに基づいてバックラッシュを求める演算部とを備えている。
よって、基準ボールを用いることなく、ワークの全数についてバックラッシュを測定することができる技術が提供される。

請求項２に係る発明によれば、ボールスプライン機構を有するワークのバックラッシュの測定が可能となる。

請求項３に係る発明では、パーツ支持機構は、前記軸部材を把持する軸部材把持機構と、この軸部材把持機構を支えると共に前記軸部材の軸端を囲うカップ部材と、このカップ部材と前記装置フレームの間に置かれ前記カップ部材を回転可能に保持する保持機構とを備えている。カップ部材で軸部材の軸端を囲うため、前記軸端に左押圧片及び右押圧片を接近して配置することができ、バックラッシュ測定装置の小型化が図れる。

請求項４に係る発明では、パーツ支持機構は、軸部材把持機構と、保持機構とからなり、前記軸部材把持機構は、回転板と、ロックアームと、このロックアームの先端を前記回転板に止める支持ピンと、前記ロックアームの基部から延ばされる屈曲リンクと、この屈曲リンクの先端を前記回転板に止める止めピンと、ピストンロッドが前記ロックアームに沿って延びるようにして前記回転板に止められピストンロッドの先端が前記屈曲リンクの屈曲点に連結されているロック用シリンダとを備えている。
１本のロックアームで軸部材を固定する。ロックアームが１本であるため、軸部材把持機構が簡単な構造になる。

請求項５に係る発明では、軸部材を地面に対して鉛直に配置する。鉛直軸に対称に左押圧機構と右押圧機構が配置できる。

請求項６に係る発明では、保持機構は、上面が平坦な下部ドーナツ板と、この下部ドーナツ板に載せられる複数の玉と、これらの玉に載せられ下面が平坦な上部ドーナツ板とを備えている。ドーナツ板が平坦であるため、軸部材は、軸直角方向へ移動が許容される。

請求項７に係る発明によれば、本発明をベルト式無段変速装置に適用することができる。ベルト式無段変速装置のバックラッシュを、全数検査可能であり、ベルト式無段変速装置の信頼性をより高めることができる。更に生産ライン内での検査（インライン検査）が可能となり、製造工程の短縮が可能となる。

請求項８に係る発明によれば、第１ギヤと第２ギヤの間に存在するバックラッシュ、すなわちギヤのバックラッシュを測定することできるバックラッシュ測定装置が提供される。

請求項９に係る発明では、押圧機構にシリンダユニットを採用し、シリンダユニットのピストンロッドの先端にロードセルを付設したので、トルクを正確に測定することができる。

請求項１０に係る発明では、シリンダユニットは、電動シリンダユニットである。シリンダユニットは、油圧シリンダやエアシリンダも適用可能であるが、コストと位置精度の点から、電動シリンダユニットが好適である。

請求項１１に係る発明によれば、ロードセルにより変位量を有効変位量とし、有効変位量に基づいてバックラッシュを演算させることができる。
ロードセルが無いときに比較して、シリンダユニットのトルクを正確に測定できると共に迅速な演算が可能となる。
したがって、本発明によれば、基準ボールを使用することなく、迅速にバックラッシュが計測可能な技術が提供される。

代表的なワークの断面図である。 図１の２−２線断面図である。 本発明に係るバックラッシュ測定装置の正面図である。 図４（ａ）は図３、図９、図１７の４矢視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ部拡大図である。 左押圧機構の作用図である。 右押圧機構の作用図である。 要求トルクとシリンダ設定との相関図である。 本発明方法に係るフロー図である。 本発明に係るバックラッシュ測定装置の変更例を示す図である。 図９の１０−１０矢視図である。 図９の１１部拡大図である。 自在軸継手の分解斜視図である。 図９の１３−１３矢視図である。 図１３の１４矢視図である。 固定機構の作用図である。 図１５の１６矢視図である。 本発明に係るバックラッシュ測定装置の更なる変更例を示す図である。 従来のベルト式無段変速装置の要部の断面図である。 従来のバックラッシュ計測の基本原理を説明する図である。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面に基づいて説明する。

図１に示されるように、ワーク１０は、第１パーツとしてのスリーブ１２と、このスリーブ１２に噛み合う第２パーツとしての軸部材１１とを備えている。スリーブ１２は、ホールスプライン機構２０を介して、軸部材１１に嵌められている。

軸部材１１は、好ましくは、ベルト式無段変速装置の主要素の一つである固定プーリである。
スリーブ１２は、好ましくは、ベルト式無段変速装置の主要素の別の一つである可動プーリである。

図２に示されるように、ボールスプライン機構２０は、軸部材１１に設けられる内側スプライン溝２１と、スリーブ１２に設けられる外側スプライン溝２２と、これらの溝２１、２２間に設けられるボール（又はローラ、ニードル）２３とを備えている。
軸部材１１に対してスリーブ１２は図面表裏方向へ移動可能である。ボール２３を介して、軸部材１１からスリーブ１２へ回転力が伝達される。又はスリーブ１２から軸部材１１へ回転力が伝達される。

軸部材１１とボール２３とスリーブ１２との間に、バックラッシュが存在する。このバックラッシュを測定する装置の好ましい例を次に説明する。

図３に示されるように、バックラッシュ装置３０は、基盤３１に固定される装置フレーム３２と、この装置フレーム３２に取付けられ、第１パーツとしてのスリーブ１２を固定するパーツ固定機構３３と、装置フレーム３２に回転可能に取付けられ、第２パーツとしての軸部材１１を支えるパーツ支持機構３５と、このパーツ支持機構３５に取付けられ回転中心を通過するようにして回転中心から等距離延びている左押圧片３７Ｌ（Ｌは左示す添え字。以下同様）と、装置フレーム３２に設けられ左押圧片３７Ｌを押す左押圧機構３８Ｌと、右押圧片３７Ｒ（Ｒは右を示す添え字。以下同様）と、装置フレーム３２に設けられ右押圧片３７Ｒを押す右押圧機構３８Ｒと、装置フレーム３２に設けられ左押圧片３７Ｌ及び右押圧片３７Ｒの変位量を検出する変位量検出機構３９とを備えている。

図４（ａ）に示されるように、左押圧片３７Ｌ（底面図であるためＬとＲが逆になる。）は、回転中心としての軸中心４１から一方へ放射状に延びている。右押圧片３７Ｒは、軸中心４１から他方へ放射状に延びている。本実施例では、１個のバー４２の一方を左押圧片３７Ｌ、他方を右押圧片３７Ｒとした。左押圧片３７Ｌと右押圧片３７Ｒを互いに独立して設けることもできるが、本実施例の方が、安価になる。

左押圧機構３８Ｌと右押圧機構３８Ｒが、油圧シリンダ又はエアシリンダである場合を例に説明する。
なお、油圧源又は空気源４４から送られる高圧流体は、左減圧弁４５Ｌで所望の圧に減圧され、左方向切替弁４６Ｌを介して左押圧機構３８Ｌに送られる。ピストンロッド４７Ｌが前進又は後退する。
同様に、油圧源又は空気源４４から送られる高圧流体は、右減圧弁４５Ｒで所望の圧に減圧され、右方向切替弁４６Ｒを介して右押圧機構３８Ｒに送られれる。ピストンロッド４７Ｒが前進又は後退する。

先ず、左押圧機構３８Ｌと右押圧機構３８Ｒで、左押圧片３７Ｌと右押圧片３７Ｒを原点位置（図４（ａ）の位置）に戻す。
左押圧機構３８Ｌを作動させる場合には、予め、右押圧機構３８Ｒのピストンロッド４７Ｒを後退させておく。そして、左押圧機構３８Ｌのピストンロッド４７Ｌを前進させる。ピストンロッド４７Ｌの先端に左ロードセル４８Ｌを備える。ロードセル４８Ｌは荷重を電気信号に変換する電気品である。

右押圧機構３８Ｒを作動させる場合には、予め、左押圧機構３８Ｌと右押圧機構３８Ｒで、左押圧片３７Ｌと右押圧片３７Ｒを原点位置し、次に、左押圧機構３８Ｌのピストンロッド４７Ｌを後退させておく。そして、右押圧機構３８Ｒのピストンロッド４７Ｒを前進させる。ピストンロッド４７Ｒの先端に右ロードセル４８Ｒを備える。ロードセル４８Ｒは荷重を電気信号に変換する電気品である。

左ロードセル４８Ｌの電気信号と右ロードセル４８Ｒの電気信号は、演算部４９へ送られる。この演算部４９へは変位量検出機構３９の検出信号が送られる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ部拡大図であり、ロードセル４８Ｌと左押圧片３７Ｌとの間に、圧縮ばね４３Ｌが置かれている。左押圧機構３８Ｌで発生した押力が、仮に変動しても、この変動を圧縮ばね４３Ｌで吸収させることができ、押力を安定化させることができる。同様の理由で、ロードセル４８Ｒと右押圧片３７Ｒとの間に圧縮ばね４３Ｒを配置した。

図５（ａ）に示されるように、左押圧片３７Ｌを左押圧機構３８Ｌで押圧すると、左押圧片３７Ｌは反図面時計回りに回転する。左押圧機構３８Ｌの押力は、常時、左ロードセル４８Ｌで計測される。回転によって発生する変位量は変位量検出機構３９で計測される。
図５（ｂ）に示されるように変位量がδ１であれば、（δ１×ｒ／Ｒ）の式を計算することにより、変位量がδ１はボール２３の部位での変位量に換算される。

同様に、図６（ａ）に示されるように、右押圧片３７Ｒを右押圧機構３８Ｒで押圧すると、右押圧片３７Ｒは図面時計回りに回転する。右押圧機構３８Ｒの押力は、常時、右ロードセル４８Ｒで計測される。回転によって発生する変位量は変位量検出機構３９で計測される。
図６（ｂ）に示されるように変位量がδ２であれば、（δ２×ｒ／Ｒ）の式を計算することにより、変位量がδ２はボール２３の部位での変位量に換算される。

演算部（図４、符号４９）で、（δ１×ｒ／Ｒ＋δ２×ｒ／Ｒ）＝バックラッシュ量の演算を行う。ただし、変位量を検出するタイミングが重要になる。この点を以下、詳しく説明する。

図７（ａ）は理想な形態を示すグラフである。すなわち、シリンダユニットの押力設定を、要求トルク（バックラッシュを測定する際に予め定められるトルク）と等しくした。
原点０から点Ｐ１までは、ボールと軸部材又はスリーブとの隙間が詰められる領域である。点Ｐ１で隙間が０になった。
点Ｐ１から点Ｐ２までは、ボールと軸部材又はスリーブの弾性変形領域である。点Ｐ２で反力と押力が釣り合う。

理想的には、点Ｐ２に到達したら、左又は右の変位量が測定可能となる。しかし、現実には、シリンダ内面とピストンの摩擦抵抗などがあり、点Ｐ２が要求トルクに達しない。そこで、シリンダ設定を高めにすることが通常行われる。

図７（ｂ）に示されるように、例えば、シリンダ設定を要求トルクの１．２倍にする。すると、点Ｐ２よりトルクが高まり、点Ｐ３で反力と押力が釣り合う。
理論的には、点Ｐ２に到達したら、左又は右の変位量が測定可能となる。しかし、点Ｐ２から点Ｐ３までのカーブが立っているため、測定は困難である。そこで、安定した点Ｐ３以降で測定することになる。
ただし、点Ｐ３以降で測定すると、左又は右の変位量が大きくなり、合格品を不合格とする判定することがあり、改善が求められる。

図７（ｃ）に示されるように、本発明では、ロードセルを装備した。点Ｐ２をロードセルで検出する。このロードセルの検出信号に基づいて、点Ｐ２から演算を開始することができる。

加えて、ロードセルを装備したために（ａ）と（ｂ）の中間にシリンダ設定を行うことができる。ロードセルで監視することにより、点Ｐ２が要求トルクに到達することが保証される。したがって、シリンダ設定を要求トルクの１．０５倍にすることが可能となる。

１．０５倍にすると、点Ｐ１から点Ｐ３までのカーブが寝る（水平に近くなる）。そのため、点Ｐ２で測定することができるようになり、合格品を不合格とする頻度は激減する。
さらには、図７（ｂ）に示される点Ｐ３と図７（ｃ）に示される点Ｐ２は時間的に大差が無く、測定時間は図７（ｃ）の方が、図７（ｂ）と同じか又は短くなる。

次に、バックラッシュ測定装置の総合的な作用を、図８に基づいて説明する。
図中、ＳＴはステップ番号を示す。
要求トルクと荷重は次元が異なるため、要求トルクに対応する荷重（所定荷重）を決定する。すなわち、要求トルクに基づき、左ロードセルに対する左所定荷重を決定し設定する（ＳＴ０１）。同様に右ロードセルに対する右所定荷重を決定し設定する（ＳＴ０２）。ＳＴ０１とＳＴ０２で、ロードセル荷重決定工程が実施される。

次に、変位量検出機構で左変位量を検出する（ＳＴ０３、左変位量検出工程）。
そして、左のロードセルの検出荷重が左所定荷重に到達したか否かを調べる（ＳＴ０４）。到達したら、左変位量を左有効変位量とする（ＳＴ０５）。そして、左有効変位量を演算部に記憶させる（ＳＴ０６、左有効変位量記憶工程）。

同様に、変位量検出機構で右変位量を検出する（ＳＴ０７、右変位量検出工程）。
そして、右のロードセルの検出荷重が右所定荷重に到達したか否かを調べる（ＳＴ０８）。到達したら、右変位量を右有効変位量とする（ＳＴ０９）。そして、右有効変位量を演算部に記憶させる（ＳＴ１０、右有効変位量記憶工程）。

左有効変位量と右有効変位量に基づいて演算部でバックラッシュを演算させる（ＳＴ１１、演算工程）。最後に、演算部で合否判定をさせる（ＳＴ１２）。合否の表示は、ディスプレー、記録紙、ランプ、ブザーの何れか又は組み合わせで行えばよい。

次に、バックラッシュ装置３０を構成する要素について、それらの構造を詳しく説明する。
図３に示されるように、バーツ支持機構３５は、軸部材１１を把持する軸部材把持機構５１、５１と、これらの軸部材把持機構５１、５１を支えると共に軸部材１１の下端を囲うカップ部材５２と、このカップ部材５２と装置フレーム３２の間に置かれカップ部材５２を回転可能に保持する保持機構５３とを備えている。

装置フレーム３２は、単純な形状の例を示したが、複数の装置フレームや複雑な形状のフレームであっても差し支えない。
スリーブ把持機構３３及び軸部材把持機構５１は、把持力の大きな油圧シリンダが好適である。

保持機構５３は、軸受が好適である。
左押圧機構３８Ｌと右押圧機構３８Ｒは、電動シリンダユニット、油圧シリンダユニット、エアシリンダユニットが適用できる。エアシリンダユニットは安価であるが、位置精度に難がある。一方、油圧シリンダユニットは位置精度は良好であるが、油圧発生装置及び油圧配管を必要とし高価である。

電動シリンダユニットは、配線をはわせるだけで済み油圧シリンダユニットよりは安価であり、ねじ軸を使うため位置精度は良好である。
したがって、コストと位置精度の点から、電動シリンダユニットが推奨される。

変位量検出機構３９は、電子マイクロメータなど移動距離を電気信号に変換する機構であれば種類は問わない。

本発明に係る変更例を、図９〜図１６に基づいて説明する。
図９に示されるように、バックラッシュ装置３０は、基盤３１に固定される装置フレーム３２と、この装置フレーム３２に取付けられ、第１パーツとしてのスリーブ１２を固定するパーツ固定機構３３と、装置フレーム３２に回転可能に取付けられ、第２パーツとしての軸部材１１を支えるパーツ支持機構３５と、このパーツ支持機構３５に取付けられ回転中心を通過するようにして回転中心から等距離延びている左押圧片３７Ｌと、装置フレーム３２に設けられ左押圧片３７Ｌを押す左押圧機構３８Ｌと、パーツ支持機構３５に取付けられ回転中心を通過するようにして回転中心から等距離延びている右押圧片３７Ｒと、装置フレーム３２に設けられ右押圧片３７Ｒを押す右押圧機構３８Ｒと、装置フレーム３２に設けられ左押圧片３７Ｌの変位量及び右押圧片３７Ｒの変位量を検出する変位量検出機構３９と、変位量検出機構３９で検出した左変位量及び右変位量とに基づいてバックラッシュを求める演算部（図４、符号４９）とを備えている。

この例では、パーツ支持機構３５は、軸部材１１を把持する軸部材把持機構５１と、この軸部材把持機構５１を装置フレーム３２に回転可能に保持させる保持機構５３とを備えている。

軸部材把持機構５１は、下へ延びる軸部５５を有している。この軸部５５は自在軸継手５６で、下位の連結軸５７に繋がれる。この連結軸５７は、軸受５８、５８を介して装置フレーム３２に回転自在に支持されている。連結軸５７の下端に左押圧片３７Ｌと右押圧片３７Ｒが固定されている。

図１０に示されるように、軸部材把持機構５１は、軸部材１１を通す穴６１を有し軸部材１１と共に回転する回転板６２と、穴６１に接するように延ばされロックアーム６３と、このロックアーム６３の先端を回転板６２に止める支持ピン６４と、ロックアーム６３の基部から延ばされる屈曲リンク６５と、この屈曲リンク６５の先端を回転板６２に止める止めピン６６と、ピストンロッド６７がほぼロックアーム６３に沿って延びるようにして回転板６２に止められると共にピストンロッド６７の先端が屈曲リンク６５の屈曲点６８に連結されるロック用シリンダ６９とを備えている。

ロック用シリンダ６９を伸動させると、屈曲リンク６５がＶ字からＩ字へ変化する。この変化により、ロックアーム６３が支持ピン６４を中心にして、図面反時計回りに回転する。ロックアーム６３の一部が穴６１に被さるように回転する。

ロック用シリンダ６９を縮動させると、屈曲リンク６５がI字からV字へ変化する。この変化により、ロックアーム６３が支持ピン６４を中心にして、図面時計回りに回転する。ロックアーム６３が穴６１から離れるように回転する。

穴６１に軸部材１１を差し込んだ状態で、ロック用シリンダ６９を伸動させることで、軸部材１１をロックアーム６３で拘束することができる。拘束した状態では軸部材１１と回転板６２が同期して回転する。

軸部材把持機構５１は、１本のロックアーム６３を主要素とするため、構造が単純で、部品点数が少なく、安価となる。反面、次に述べる問題点を有する。
すなわち、軸部材１１の外径に対して穴６１の径は、若干大きく設定される。隙間が無いと穴６１に軸部材１１を挿入することができないからである。ロックアーム６３で軸部材１１を軸直角方向に押すため、穴６１に対して軸部材１１が寄る。結果、穴６１の中心と軸部材１１の中心との間にずれが発生する。

このずれに対応するように、保持機構５３を改良した。
図１１に示されるように、保持機構５３は、上面が平坦な下部ドーナツ板７１と、この下部ドーナツ板７１の上面に載せられる複数の玉７２と、これらの玉７２のピッチや軌道を保つために玉７２を保持するリテーナー７３と、玉７２に載せられ下面が平坦な上部ドーナツ板７４とを備えている。

下部ドーナツ板７１に対して、相対的に上部ドーナツ板７４が軸直角方向へ移動可能であるため、軸部５５は軸直角方向へ移動する。結果、軸部材１１の軸直角方向への移動が許容される。

図９にて、連結軸５７は、軸受５８、５８を介して装置フレーム３２に取付けられているため、回転は自在であるが、軸直角方向への移動は不可能である。そこで、軸部５５と連結軸５７との間に、自在軸継手５６を介在させた。
図１２に示されるように、自在軸継手５６は、ｘ軸ピン７６、７６及びこのｘ軸ピン７６、７６に直交するｙ軸ピン７７、７７を有する十字部材７８と、ｘ軸ピン７６、７６に嵌る一方のアイプレート７９、７９を備える一方のハブ８１と、この一方のハブ８１に対向するように設けられｙ軸ピン７７、７７に嵌る他方のアイプレート８２、８２を備える他方のハブ８３とを備えている。なお、他方のハブ８３に、ボルト８４で、他方のアイプレート８２、８２が固定される。

一方のアイプレート７９はｘ軸ピン７６に沿って移動可能であり、他方のアイプレート８２はｙ軸ピン７７に沿って移動可能である。よって、他方のハブ８３に対して一方のハブ８１は、相対的に軸直角方向へ移動し得る。移動中であっても他方のハブ８３から一方のハブ８１へ回転力が伝達される。

図１３に示されるように、パーツ固定機構３３は、装置フレーム３２に水平に敷設される横レール８６、８６と、これらの横レール８６、８６に移動自在に取付けられるスライダ８７、８７と、これらのスライダ８７、８７の先端に取付けられスリーブ１２に当たるＶブロック８８、８８と、装置フレーム３２に回転自在に支持されると共にスリーブ１２に向かって延びている回転軸８９と、この回転軸８９の先端に取付けられている駆動プレート９１と、装置フレーム３２に取付けられ回転軸８９を回す拡縮用シリンダ９２とを備えている。

さらに、図１４に示されるように、駆動プレート９１はＩ字形状を呈している。駆動プレート９１の両端に、ピン９３、９３でＶ字リンク９４、９４の一端が連結される。Ｖ字リンク９４、９４の他端は、スライダ８７、８７に連結される。

図１６に示されるように、駆動プレート９１を角度θだけ回すと、想像線で示されるＶ字リンク９４、９４が、実線で示される位置へ移動する。この移動により、スライダ８７がδだけ移動する。
結果、図１５に示されるように、Ｖブロック８８、８８が、スリーブ１２から離れる。図１５にて、拡縮用シリンダ９２で回転軸８９を逆回転させることで、隙間δがゼロに近づき、図１３の状態にすることができる。図１３では、Ｖブロック８８、８８でスリーブ１２が固定される。

本発明に係る更なる変更例を、図１７に基づいて説明する。
図１７に示されるように、バックラッシュ装置３０は、基盤３１に固定される装置フレーム３２と、この装置フレーム３２に取付けられ、第１パーツとしての第１ギヤ１２を固定するパーツ固定機構３３と、装置フレーム３２に回転可能に取付けられ、第２パーツとしての第２ギヤ１１を支えるパーツ支持機構３５と、このパーツ支持機構３５に取付けられ回転中心を通過するようにして回転中心から等距離延びている左押圧片３７Ｌと、装置フレーム３２に設けられ左押圧片３７Ｌを押す左押圧機構３８Ｌと、パーツ支持機構３５に取付けられ回転中心を通過するようにして回転中心から等距離延びている右押圧片３７Ｒと、装置フレーム３２に設けられ右押圧片３７Ｒを押す右押圧機構３８Ｒと、装置フレーム３２に設けられ左押圧片３７Ｌの変位量及び右押圧片３７Ｒの変位量を検出する変位量検出機構３９と、変位量検出機構３９で検出した左変位量及び右変位量とに基づいてバックラッシュを求める演算部（図４、符号４９）とを備えている。

パーツ固定機構３３は、装置フレーム３２に縦向きに取付けられる第１レール９６と、この第１レール９６に沿って移動する第１スライダ９７と、この第１スライダ９７を昇降する第１昇降シリンダ９８と、第１スライダ９７に取付けられ、第１ギヤ１２の上端を把持する第１チャック機構９９と、装置フレーム３２に固定される第１ギヤ１２の下端を把持する第２チャック機構１０１とを備えている。

パーツ支持機構３５は、縦向きに且つ第１レール９６と平行になるようにして装置フレーム３２に取付けられる第２レール１０２と、この第２レール１０２に沿って移動する第２スライダ１０３と、この第２スライダ１０３を昇降する第２昇降シリンダ１０４と、第２スライダ１０３に軸受１０５を介して回転可能に取付けられ、第２ギヤ１１の上端を把持する第３チャック機構１０６と、装置フレーム３２に軸受１０７を介して回転可能に取付けられ、第２ギヤ１１の下端を把持する第４チャック機構１０８と、この第４チャック機構１０８から下へ延びているカップ１０９とを備えている。このカッパ１０９に左押圧片３７Ｌ及び右押圧片３７Ｒが取付けられている。

第１チャック機構９９は、Ｖ字形状を呈するテーパ面１１１、１１１を有するハウジング１１２と、このハウジング１１２に収納されテーパ面１１１、１１１に接する斜面１１３、１１３を有し分割されているクランプ爪１１４、１１４と、これらのクランプ爪１１４、１１４を開放側へ付勢する圧縮ばね１１５と、クランプ爪１１４、１１４を軸方向へ移動するクランプシリンダ１１６とを備えている。

クランプシリンダ１１６を伸動すると、テーパ面１１１に沿って斜面１１３が前進するため、クランプ爪１１４、１１４は互いに接近する。結果、クランプ爪１１４、１１４で第１ギヤ１２の上端を把持することができる。

第２〜第４チャック機構１０１、１０６、１０８は、第１チャック機構９９と同様であるので、符号を流用して詳細な説明は省略する。

第１ギヤ１２を回転しないように固定し、第２ギヤ１１を回転可能に支えることで、第１ギヤ１２と第２ギヤ１１との間に存在するバックラッシュを計測することができる。

尚、本発明は、ベルト式無段変速装置のバックラッシュ測定に好適である。しかし、内側スプライン溝を備える軸部材と、外側スプライン溝を備えるスリーブと、両スプライン溝に介在させるボール又はニードルからなるワークであれば、ワークの種類は問わない。

さらにまた、実施例では軸部材は地面に対して鉛直に配置した。しかし、軸部材を水平や斜めに配置することは差し支えない。

また、カップ部材は、便宜上の呼称であり、フォーク部材でもよく、同等の機能を発揮する部材であれば形状を変更することは差し支えない。

本発明は、ベルト式無段変速装置のバックラッシュ測定に好適である。

１０…ワーク、１１…第２パーツ（軸部材、第２ギヤ）、１２…第１パーツ（スリーブ、第１ギヤ）、２０…ボールスプライン機構、２１…内側スプライン溝、２２…外側スプライン溝、２３…ボール、３０…バックラッシュ測定装置、３１…基盤、３２…装置フレーム、３３…パーツ固定機構、３５…パーツ支持機構、３７Ｌ、３７Ｒ…押圧片、３８Ｌ、３８Ｒ…押圧機構、３９…変位量検出機構、４１…回転中心（軸中心）、４７Ｌ、４７Ｒ…ピストンロッド、４８Ｌ、４８Ｒ…ロードセル、４９…演算部、５１…軸部材把持機構、５２…カップ部材、５３…保持機構、６１…穴、６２…回転板、６３…ロックアーム、６４……支持ピン、６５…屈曲リンク、６６…止めピン、６７…ピストンロッド、６８…屈曲点、６９…ロック用シリンダ、７１…下部ドーナツ板、７２…玉、７３…リテーナー、７４…上部ドーナツ板。

Claims (11)

1. ワークを構成する第１パーツとこの第１パーツに噛み合う第２パーツとの間に存在するバックラッシュを測定するバックラッシュ測定装置であって、
   基盤に固定される装置フレームと、
   この装置フレームに取付けられ前記第１パーツを固定するパーツ固定機構と、
   前記装置フレームに回転可能に取付けられ前記第２パーツを支えるパーツ支持機構と、
   このパーツ支持機構に取付けられ回転中心を通過するようにして前記回転中心から等距離延びている左押圧片及び右押圧片と、
   前記左押圧片を押す左押圧機構及び前記右押圧片を押す右押圧機構と、
   前記右押圧片に当接し前記左押圧片の変位量と前記右押圧片の変位量を測る変位量検出機構と、
   前記変位量検出機構で検出した左変位量及び右変位量とに基づいてバックラッシュを求める演算部とを備えているバックラッシュ測定装置。
2. 前記第２パーツは、内側スプライン溝を有している軸部材であり、
   前記第１パーツは、前記内側スプライン溝に対応する外側スプライン及びこの外側スプラインに嵌るボールを有しているスリーブであり、
   前記外側スプライン溝と前記内側スプライン溝の間に前記ボールを介在させ、このボールに起因するバックラッシュを測定する請求項１記載のバックラッシュ測定装置。
3. 前記パーツ支持機構は、前記軸部材を把持する軸部材把持機構と、この軸部材把持機構を支えると共に前記軸部材の軸端を囲うカップ部材と、このカップ部材と前記装置フレームの間に置かれ前記カップ部材を回転可能に保持する保持機構とからなる請求項２記載のバックラッシュ測定装置。
4. 前記パーツ支持機構は、前記軸部材を把持する軸部材把持機構と、この軸部材把持機構と前記装置フレームの間に置かれ前記軸部材把持機構を回転可能に保持する保持機構とからなり、
   前記軸部材把持機構は、前記軸部材を通す穴を有し前記軸部材と共に回転する回転板と、前記穴に接するように延ばされロックアームと、このロックアームの先端を前記回転板に止める支持ピンと、前記ロックアームの基部から延ばされる屈曲リンクと、この屈曲リンクの先端を前記回転板に止める止めピンと、ピストンロッドが前記ロックアームに沿って延びるようにして前記回転板に止められピストンロッドの先端が前記屈曲リンクの屈曲点に連結されているロック用シリンダとを備えている請求項２記載のバックラッシュ測定装置。
5. 前記軸部材は、鉛直に配置される請求項２記載のバックラッシュ測定装置。
6. 前記保持機構は、上面が平坦な下部ドーナツ板と、この下部ドーナツ板の前記上面に載せられる複数の玉と、これらの玉のピッチや軌道を保つために前記玉を保持するリテーナーと、前記玉に載せられ下面が平坦な上部ドーナツ板とからなる請求項５記載のバックラッシュ測定装置。
7. 前記軸部材は、ベルト式無段変速装置の固定シーブであり、前記スリーブは前記ベルト式無段変速装置の可動シーブである請求項２項記載のバックラッシュ測定装置。
8. 前記第１パーツは、第１ギヤであり、
   前記第２パーツは、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤである請求項１項記載のバックラッシュ測定装置。
9. 前記左押圧機構及び前記右押圧機構は、各々、シリンダユニットと、このシリンダユニットのピストンロッドの先に付設されるロードセルとからなる請求項１記載のバックラッシュ測定装置。
10. 前記シリンダユニットは、電動シリンダユニットである請求項９記載のバックラッシュ測定装置。
11. 請求項９記載のバックラッシュ測定装置を用いて実施するバックラッシュ測定方法であって、
    計測に先だって前記ワークに要求されるトルク値を、前記ロードセルの荷重に換算し、左所定荷重及び右所定荷重を定めるロードセル荷重決定工程と、
    前記変位量検出機構で左変位量を検出する左変位量検出工程と、
    左の前記ロードセルの検出荷重が前記左所定荷重に到達した後に、前記左変位量を左有効変位量として前記演算部に記憶させる左有効変位量記憶工程と、
    前記変位量検出機構で右変位量を検出する右変位量検出工程と、
    右の前記ロードセルの検出荷重が前記右所定荷重に到達した後に、前記右変位量を右有効変位量として前記演算部に記憶させる右有効変位量記憶工程と、
    前記左有効変位量と前記右有効変位量に基づいて前記演算部でバックラッシュを演算させる演算工程とからなることを特徴とするバックラッシュ測定方法。

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