WO2022202219A1

WO2022202219A1 - フロントアクスルビームの形状検査装置

Info

Publication number: WO2022202219A1
Application number: PCT/JP2022/009371
Authority: WO
Inventors: 良仁伊勢居; 竜輔中野; 圭吾皆谷; 真也池田
Original assignee: 日本製鉄株式会社
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2022-09-29
Also published as: JPWO2022202219A1; JP7436941B2

Abstract

形状検査装置（１００）は、フロントアクスル（Ｆ）の反り方向がＹ軸方向となるように支持する支持装置（１）と、フロントアクスル（Ｆ）を挟んでＺ軸方向両側にそれぞれ配置され、フロントアクスル（Ｆ）のＹＺ断面形状を光学的に測定する第１形状測定装置（２）及び第２形状測定装置（３）と、第１及び第２形状測定装置（２、３）をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる移動機構（４）と、第１及び第２形状測定装置（２、３）による測定結果が入力され、フロントアクスル（Ｆ）の所定の部位の寸法を算出する演算装置（５）と、を備える。移動機構（４）は、第１及び第２形状測定装置（２、３）をＸ軸方向に移動させながら、第１及び第２形状測定装置（２、３）が断面形状を測定するフロントアクスル（Ｆ）の断面のＹ軸方向位置に応じて、第１及び第２形状測定装置（２、３）をＹ軸方向に移動させる。

Description

フロントアクスルビームの形状検査装置

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

特開平６－８８７１７号公報国際公開第２０１７／１５９６２６号

　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。

　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。

　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。

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。図１Ｂは、フロントアクスル単体の平面図である。図１Ｃは、フロントアクスル単体の側面図である。図１Ｄは、フロントアクスル単体の正面図である。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。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。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。図５Ａは、フロントアクスルの平面図である。図５Ｂは、フロントアクスルの側面図である。図５Ｃは、フロントアクスルの正面図である。図６Ａは、フロントアクスルの側面図である。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。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。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。図７Ａは、寸法を測定した断面を説明する図である。図７Ｂは、測定結果を示す図である。図８は、演算装置の機能構成を示す図である。

　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。

　＜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。

　＜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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　＜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。

　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。

　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。

　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。

　＜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。

　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。

　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。

　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。

　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Ｈ_ｍａｘ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Ｗ_ｍａｘとしたとき、以下の式（１）及び式（２）を満足する。
　ｈ＞Ｗ_ｍａｘ／（２ｃｏｓθ）　・・・（１）
　２Ｈ_ｍａｘ＞ｗ＞Ｈ_ｍａｘ／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Ｈ_ｍａｘ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。

　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。

　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。

　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。

　［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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　［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。

　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。

　［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。

　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。

　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。

　［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Ｗ_Ｕ、下部フランジ幅Ｗ_Ｌ、上部フランジ高さＨ_１Ｕ、Ｈ_２Ｕ、下部フランジ高さＨ_１Ｌ、Ｈ_２Ｌ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。

　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Ｔ_０、Ｔ_９０及びＴ_１８０のみを図示）と、キングピン支持部Ｆ２のストッパＦ２２の高さＳ_１、Ｓ_２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Ｓ_１、Ｓ_２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。

　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。

　［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Ｗ_Ｕ、下部フランジ幅Ｗ_Ｌ、上部フランジ高さＨ_１Ｕ、Ｈ_２Ｕ、下部フランジ高さＨ_１Ｌ、Ｈ_２Ｌ、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Ｓ_１、Ｓ_２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。

　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。

　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。

　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Ｗ_Ｕ）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Ｗ_Ｕ、下部フランジ幅Ｗ_Ｌ）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。

　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。

Claims

　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。
　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。
　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。
　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。
　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Ｈ_ｍａｘ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Ｗ_ｍａｘとしたとき、以下の式（１）及び式（２）を満足する、請求項２から４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。
　ｈ＞Ｗ_ｍａｘ／（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。
　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。
　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。