(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリ幅を可変するためのボールスプライン用のボール溝とコーン面部とを有する無段変速機用プーリの計測装置であって、
上記プーリを軸周りに回転自在に保持するワーク保持ポストと、
上記ワーク保持ポストに対して接近・離間する方向をラジアル軸として、このラジアル軸方向に摺動自在に移動可能なスライドテーブルと、
上記スライドテーブル上で、上記ラジアル軸に直交するタンジェント軸の方向に摺動自在に立設される測定ポストと、
上記測定ポストに、上記ラジアル軸と上記タンジェント軸とで形成する平面に直交するアキシャル軸方向に摺動自在に取付けられ、先端に指定径のボールをセットした測定子を有する検出ヘッドと、
上記スライドテーブル及び上記測定ポストを移動制御して上記測定子を上記プーリの被測定部位に接触させ、上記検出ヘッドにより検出した変位データに基づいて被測定部位の形状及び位置精度を絶対空間座標で測定する制御演算部と
を備えたことを特徴とする無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項２】
上記制御演算部は、
上記被測定部位の形状及び位置精度として、上記ボール溝の溝径、上記ボール溝に規定径の理想円を２点で接触させたときに理想円中心と接触点とを結ぶ直線が理想円中心と測定基準中心とを結ぶ直線に対してなす交点角、複数の理想円の中心と測定基準中心とを結ぶ直線群によって分割される分割角度、複数の理想円が内接する円の径、該円の中心と測定基準中心とのずれ、複数の理想円が外接する円の径、該円の中心と測定基準中心とのずれ、上記ボール溝のリードにおける円周方向及び径方向誤差、上記コーン面部のテーパ角度、上記コーン面部の規定角度線に対する法線方向誤差、上記コーン面部の測定基準に対する振れのうち、少なくとも一項目以上を測定することを特徴とする請求項１記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項３】
上記制御演算部は、
上記ボール溝の溝径を測定する場合、上記スライドテーブルと上記測定ポストとを同時制御して上記測定子を上記ボール溝に接触させながら上記ラジアル軸及びタンジェント軸方向に移動させて多数点の倣い計測を行い、この多数点の倣い計測において上記検出ヘッドにより検出した上記ラジアル軸方向の変位データと上記タンジェント軸方向の変位データとを処理して円近似し、近似した円の径を上記ボール溝の溝径として求めることを特徴とする請求項２記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項４】
上記制御演算部は、
上記ボール溝の溝径を測定する場合、上記多数点の倣い計測に先立つ数点のサンプリングデータに基づいて上記測定子先端が移動すべき測定基準円を決定し、この測定基準円に沿って上記測定子先端が移動するよう、上記スライドテーブルと上記測定ポストとを同時制御することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項５】
上記制御演算部は、
上記交点角を測定する場合、上記多数点の倣い計測での変位データを処理して上記ボール溝を近似した円の中心と上記接触点と上記理想円の中心とが同一直線上にあるものとして上記理想円の中心位置を求め、この中心位置に基づいて上記交点角を求めることを特徴とする請求項２記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項６】
上記制御演算部は、
上記分割角度を測定する場合、上記理想円に相当するボール径の測定子を複数の上記ボール溝に接触させたときの各ボール中心位置に基づいて上記分割角度を求めることを特徴とする請求項２記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項７】
上記制御演算部は、
上記複数の理想円が内接する円の径或いは上記複数の理想円が外接する円の径を測定する場合、上記理想円に相当するボール径の測定子を複数の上記ボール溝に接触させたときの各ボール中心位置を通る円の径を求め、この円の径に上記測定子のボール径を加算或いは減算することにより、上記複数の理想円が内接する円の径或いは上記複数の理想円が外接する円の径を求めることを特徴とする請求項２記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【請求項８】
上記制御演算部は、
上記コーン面部のテーパ角度を測定する場合、上記測定ポストを制御して上記測定子を上記プーリのコーン面部に接触させながら上記タンジェント軸方向に移動させて得られるコーン面の頂点を上記ラジアル軸方向の測定基準中心線とし、上記スライドテーブルと上記測定ポストとを同時制御して上記測定子を上記測定基準中心線に沿って移動させて多数点の倣い計測を行い、この多数点の倣い計測において上記検出ヘッドにより検出した上記ラジアル軸方向の変位データと上記アキシャル軸方向の変位データとに基づいて上記コーン面部のテーパ角度を割り出すことを特徴とする請求項２記載の無段変速機用プーリの計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機用プーリの形状及び位置精度を定量的に測定可能な無段変速機用プーリの計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ベルト式無段変速機の主要部品であるプーリは、固定側のプーリに対して可動側のプーリがボールスプラインを介して相対回転不能に嵌合され、可動側のプーリが軸方向に相対移動して固定側のプーリのコーン面と可動側のプーリのコーン面との間のプーリ幅が可変される。
【０００３】
この可変幅プーリでは、部品の品質を管理するため、ボールスプラインのボール溝やコーン面の形状・位置精度を評価する必要がある。このため、従来では、指定径の基準ボールを用いた検出部材を溝数分だけ用意し、ワークの溝部にスプリングを介して基準ボールを押圧し、そのときの変位量すなわち円周方向変位と径方向変位とをマスタとの比較によって測定する技術や三次元測定機を用いた倣い測定による形状測定の技術等が採用されている。また、実開平６−５６７０８号公報には、オス側のプーリとメス側のプーリとを組み付けした状態で、一方のワークを固定し、他方のワークをアクチュエータにより軸線廻りに回動させたときの両ワークの相対的な軸線廻りのがたつき（角変位量）を測定する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、指定径の基準ボールを用いた検出部材を溝に押圧する測定技術では、ボール溝の形状測定やコーン面のテーパ角度、その他の幾何学的位置精度を定量的に評価できないばかりでなく、検出部材の数に限りがあるため、サンプリング数が少なくなってしまい、繰り返し精度が悪い上にスプリングの押圧力のバラツキがあり、測定精度の低下やマスタセットの際の零点精度が悪くなるといった問題がある。
【０００５】
また、三次元測定機による倣い測定では、サンプリング点数が粗く（例えば、１０ポイント／４ｍｍ程度）、繰り返し精度がばらついて高精度の測定が困難である。同様に、実開平６−５６７０８号公報に開示されている組付けした状態でのプーリアッセンブリのがたつきを測定する技術では、ボール溝以外の他の部位の形状・位置精度についての情報が不足して緻密な管理が困難であるばかりでなく、がたつきの大きい組付け品は、再度分解して原因を追求する等の措置が必要であり、却って手間が掛かり、生産性や品質管理上必ずしも有利ではない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、無段変速機用プーリの形状及び位置精度を定量的に測定可能とし、品質向上及び原価低減に寄与することのできる無段変速機用プーリの計測装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、プーリ幅を可変するためのボールスプライン用のボール溝とコーン面部とを有する無段変速機用プーリの計測装置であって、上記プーリを軸周りに回転自在に保持するワーク保持ポストと、上記ワーク保持ポストに対して接近・離間する方向をラジアル軸として、このラジアル軸方向に摺動自在に移動可能なスライドテーブルと、上記スライドテーブル上で、上記ラジアル軸に直交するタンジェント軸の方向に摺動自在に立設される測定ポストと、上記測定ポストに、上記ラジアル軸と上記タンジェント軸とで形成する平面に直交するアキシャル軸方向に摺動自在に取付けられ、先端に指定径のボールをセットした測定子を有する検出ヘッドと、上記スライドテーブル及び上記測定ポストを移動制御して上記測定子を上記プーリの被測定部位に接触させ、上記検出ヘッドにより検出した変位データに基づいて被測定部位の形状及び位置精度を絶対空間座標で測定する制御演算部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の記載の発明において、上記制御演算部は、上記被測定部位の形状及び位置精度として、上記ボール溝の溝径、上記ボール溝に規定径の理想円を２点で接触させたときに理想円中心と接触点とを結ぶ直線が理想円中心と測定基準中心とを結ぶ直線に対してなす交点角、複数の理想円の中心と測定基準中心とを結ぶ直線群によって分割される分割角度、複数の理想円が内接する円の径、該円の中心と測定基準中心とのずれ、複数の理想円が外接する円の径、該円の中心と測定基準中心とのずれ、上記ボール溝のリードにおける円周方向及び径方向誤差、上記コーン面部のテーパ角度、上記コーン面部の規定角度線に対する法線方向誤差、上記コーン面部の測定基準に対する振れのうち、少なくとも一項目以上を測定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記制御演算部は、上記ボール溝の溝径を測定する場合、上記スライドテーブルと上記測定ポストとを同時制御して上記測定子を上記ボール溝に接触させながら上記ラジアル軸及びタンジェント軸方向に移動させて多数点の倣い計測を行い、この多数点の倣い計測において上記検出ヘッドにより検出した上記ラジアル軸方向の変位データと上記タンジェント軸方向の変位データとを処理して円近似し、近似した円の径を上記ボール溝の溝径として求めることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３記載の発明において、上記制御演算部は、上記ボール溝の溝径を測定する場合、上記多数点の倣い計測に先立つ数点のサンプリングデータに基づいて上記測定子先端が移動すべき測定基準円を決定し、この測定基準円に沿って上記測定子先端が移動するよう、上記スライドテーブルと上記測定ポストとを同時制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記制御演算部は、上記交点角を測定する場合、上記多数点の倣い計測での変位データを処理して上記ボール溝を近似した円の中心と上記接触点と上記理想円の中心とが同一直線上にあるものとして上記理想円の中心位置を求め、この中心位置に基づいて上記交点角を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記制御演算部は、上記分割角度を測定する場合、上記理想円に相当するボール径の測定子を複数の上記ボール溝に接触させたときの各ボール中心位置に基づいて上記分割角度を求めることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記制御演算部は、上記複数の理想円が内接する円の径或いは上記複数の理想円が外接する円の径を測定する場合、上記理想円に相当するボール径の測定子を複数の上記ボール溝に接触させたときの各ボール中心位置を通る円の径を求め、この円の径に上記測定子のボール径を加算或いは減算することにより、上記複数の理想円が内接する円の径或いは上記複数の理想円が外接する円の径を求めることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記制御演算部は、上記コーン面部のテーパ角度を測定する場合、上記測定ポストを制御して上記測定子を上記プーリのコーン面部に接触させながら上記タンジェント軸方向に移動させて得られるコーン面の頂点を上記ラジアル軸方向の測定基準中心線とし、上記スライドテーブルと上記測定ポストとを同時制御して上記測定子を上記測定基準中心線に沿って移動させて多数点の倣い計測を行い、この多数点の倣い計測において上記検出ヘッドにより検出した上記ラジアル軸方向の変位データと上記アキシャル軸方向の変位データとに基づいて上記コーン面部のテーパ角度を割り出すことを特徴とする。
【００１５】
すなわち、請求項１記載の発明は、ワーク保持ポストに保持したプーリの被測定部位に、スライドテーブル上の測定ポストに取り付けられた検出ヘッドの測定子先端を接触させ、検出ヘッドにより検出した変位データに基づいて被測定部位の形状及び位置精度を絶対空間座標で測定する。
【００１６】
その際、請求項２記載の発明は、プーリのボール溝の溝径、ボール溝に規定径の理想円を２点で接触させたときに理想円中心と接触点とを結ぶ直線が理想円中心と測定基準中心とを結ぶ直線に対してなす交点角、複数の理想円の中心と測定基準中心とを結ぶ直線群によって分割される分割角度、複数の理想円が内接する円の径、該円の中心と測定基準中心とのずれ、複数の理想円が外接する円の径、該円の中心と測定基準中心とのずれ、ボール溝のリードにおける円周方向及び径方向誤差、プーリのコーン面部のテーパ角度、コーン面部の規定角度線に対する法線方向誤差、コーン面部の測定基準に対する振れのうち、少なくとも一項目以上を測定する。
【００１７】
請求項３記載の発明は、スライドテーブルと測定ポストとを同時制御して測定子をボール溝に接触させながら移動させ、スライドテーブルの移動方向であるラジアル軸方向、及びスライドテーブル上の測定ポストの移動方向であるタンジェント軸方向での多数点の倣い計測を行う。そして、この多数点の倣い計測において検出ヘッドにより検出したラジアル軸方向の変位データとタンジェント軸方向の変位データとを処理して円近似し、近似した円の径をボール溝の溝径として求める。
【００１８】
請求項４記載の発明は、ボール溝の倣い計測に先立ち、数点のサンプリングデータに基づいて測定子先端が移動すべき測定基準円を決定し、スライドテーブルと測定ポストとを同時制御して測定基準円に沿った倣い計測を行う。
【００１９】
請求項５記載の発明は、ボール溝の倣い計測での多数点の変位データを処理してボール溝を近似した円の中心と接触点と理想円の中心とが同一直線上にあるものとして理想円の中心位置を求め、この中心位置に基づいて交点角を求める。
【００２０】
請求項６記載の発明は、理想円に相当するボール径の測定子を複数のボール溝に接触させたときの各ボール中心位置に基づいて分割角度を求める。
【００２１】
請求項７記載の発明は、理想円に相当するボール径の測定子を複数のボール溝に接触させたときの各ボール中心位置を通る円の径を求め、この円の径に測定子のボール径を加算或いは減算することにより、複数の理想円が内接する円の径、或いは複数の理想円が外接する円の径を求める。
【００２２】
請求項８記載の発明は、測定ポストを制御して測定子をプーリのコーン面部に接触させながらタンジェント軸方向に移動させて得られるコーン面の頂点をラジアル軸方向の測定基準中心線とし、スライドテーブルと測定ポストとを同時制御して測定子を測定基準中心線に沿って移動させて多数点の倣い計測を行う。そして、この多数点の倣い計測において検出ヘッドにより検出したラジアル軸方向の変位データとアキシャル軸方向の変位データとに基づいてコーン面部のテーパ角度を割り出す。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図２１は本発明の実施の一形態に係わり、図１は計測装置の全体構成図、図２はスライドテーブルの説明図、図３はシャフトプーリの説明図、図４はシーブプーリの説明図、図５は基本測定処理のフローチャート、図６はマスタによる原点確認の説明図、図７はワークセンタ測定の説明図、図８はシャフトプーリの測定個所を示す説明図、図９はシーブプーリの測定個所を示す説明図、図１０はコーン面の測定個所を示す説明図、図１１はボール溝の測定移動基準線を示す説明図、図１２はボール溝と理想円との関係を示す説明図、図１３は理想円の中心座標の説明図、図１４は転動角を求める三角法の説明図、図１５は分割角度測定の説明図、図１６は振れ測定の説明図、図１７はリード測定の説明図、図１８は径方向及び円周方向の誤差の説明図、図１９はコーン面測定の説明図、図２０はテーパ角度測定の説明図、図２１はコーン面の真直度の説明図である。
【００２４】
図１において、計測装置１は自動車や産業機器等に使用される無段変速機の主要部品であるプーリを４軸で測定可能な装置であり、ワークをセットして測定を行なうための測定台２と、この測定台２を制御すると共にデータの収集・演算を行う制御演算部としての制御盤６とを備えている。測定台２には、ワークを保持して軸周りに回転させるためのワーク保持ポスト３と、スライドテーブル４上に摺動自在に立設される測定ポスト５とが備えられ、また、制御盤６には、計測制御及びデータ処理を行うコンピュータ７と、ワーク保持ポスト３及び測定ポスト５の作動を制御するための駆動制御部８とが備えられている。
【００２５】
ワーク保持ポスト３は、ワークを挟持する上部センタ３ａと下部センタ３ｂとを有し、上部センタ３ａと下部センタ３ｂとによる主軸を中心としてワークが回転される。また、図２に示すように、スライドテーブル４は、ワークに対して接近・離間する方向で摺動自在に移動され、このスライドテーブル４の移動軸をラジアル軸として、スライドテーブル４上でラジアル軸に直交する方向（タンジェント軸）に測定ポスト５が摺動自在に立設されている。
【００２６】
更に、測定ポスト５には、先端にルビー球等の指定径のボールをセットした測定子９ａを連設する検出ヘッド９がラジアル軸とタンジェント軸とで形成する平面に直交するアキシャル軸に沿って摺動自在に取付けられている。検出ヘッド９は、タンジェント軸をＸ軸、ラジアル軸をＹ軸として、Ｘ，Ｙの２軸方向の変位を測定可能である。
【００２７】
本形態における測定対象のワークは、自動車のベルト式無段変速機に使用される可変幅プーリであり、図３に示すように、ボールスプライン用のボール溝１０ｃを１２０°間隔で外周に形成した固定軸１０ａと、この固定軸１０ａ端部に設けられたコーン面部１０ｂとからなるシャフトプーリ１０を固定側のプーリとし、図４に示すように、ボールスプライン用のボール溝１１ｃを１２０°間隔で内周に形成した軸受け部１１ａと、この軸受け部１１ａ端部に設けられたコーン面部１１ｂとからなるシーブプーリ１１を可動側のプーリとする。そして、ボール溝１０ｃ，１１ｃに軸受け用ボールが介装されてシーブプーリ１１の軸受け部１１ａにシャフトプーリ１０の固定軸１０ａが相対回転不能に嵌合され、シーブプーリ１１が軸方向にスライドしてプーリ幅が可変される。
【００２８】
ここで、ボール溝１０ｃ，１１ｃは、任意の径の２つの円を重ね合わせて形成されるゴシックアーチ形状の溝である。本形態では、ゴシックアーチ形状のボール溝１０ｃ，１１ｃに使用される軸受け用ボールとして、φ６の径のボールを用いる。このため、測定子９ａは、特記しない限り通常はφ２の径の精密ボールを先端にセットしたものを使用し、適宜、測定項目に応じて先端のボール径がφ６の測定子に交換する。
【００２９】
以上の計測装置１によるプーリの計測は、図５の基本測定処理のフローチャートに従って行われ、シャフトプーリ１０の固定軸１０ａの外径、或いはシーブプーリ１１の軸受け部１１ａ内径を基準として、各ボール溝１０ｃ，１１ｃ、各コーン面部１０ｂ，１１ｂの形状及び位置精度を測定する。
【００３０】
この基本測定処理においては、先ず、ステップＳ１で、マスタ検定を行なって原点を確認する。すなわち、図６に示すように、設定された径で高精度に仕上げたマスタ芯金２０をワーク保持ポスト３にセットし、マスタ芯金２０の外周面に測定子９ａ先端のボールを接触させて位置を記録することにより、原点を確認する。
【００３１】
次に、ステップＳ２へ進み、被測定対象のワークとしてシャフトプーリ１０或いはシーブプーリ１１を選択し、選択したワークをセットすると共に、ボール溝やコーン面等の測定項目の諸元を選択する。そして、ステップＳ３へ進んで測定を開始し、測定が終了するとステップＳ４で誤差を計算し、ステップＳ５でデータの作図を行なって処理を終了する。
【００３２】
例えば、被測定対象のワークとしてシャフトプーリ１０を選択した場合、シャフトプーリ１０の固定軸１０ａを主軸（回転軸）方向にセットする。そして、実際の測定に先立ち、測定基準中心となるワークセンタを求める。このため、図７に示すように、固定軸１０ａの外周に測定子９ａ先端を接触させて倣い計測を行ない、主軸回転０．５°おきにデータをサンプリングする。
【００３３】
各ポイントのデータｅは、図７に示すように、測定子９ａで検出されるＸ軸（タンジェント軸）及びＹ軸（ラジアル軸）の変位（Ａｄｘ，Ａｄｙ）、主軸（回転軸）の回転角θの機械的絶対値として、ｅ（Ｘ＋Ａｄｘ，Ｙ＋Ａｄｙ，θ）として表され、以下の（１）式により絶対空間座標に変換することができる。この空間座標への変換を全測定ポイントのデータｅについて行い、最小二乗法を用いて円近似して最適な円を求める。そして、求めた円から中心位置を導いて測定の基準とする。
0003687896.tif 000002
【００３４】
実際の測定項目は、本形態では、シャフトプーリ１０或いはシーブプーリ１１に対し、以下の項目が選択可能である。
（１）ボール溝測定（図８，９参照）
（ａ）ボール溝径
実測データを円近似して得られる径（左右の溝径ＲＬＨ，ＲＲＨ）
（ｂ）交点角（転動角）
（ａ）で得られるボール溝に、規定径の理想円を２点で接触させたときに理想円中心と接触点とを結ぶ直線が理想円中心とワークセンタとを結ぶ直線に対してなす角度（左右の転動角θＬＨ，θＲＨ）
理想円：規定径の軸受け用ボール（本形態では、φ６の基準ボール）を理想化した円
（ｃ）分割角度
（ａ）で得られる径のボール溝に理想円を２点で接触させたときの３個の理想円の中心とワークセンタとを結ぶ直線群で分割される角度
（ｄ）オーバーボール径、ビットウィーン径
オーバーボール径：（ａ）で得られるシャフトプーリ１０の各ボール溝に接触させた３個の理想円が内接する円の径
ビットウィーン径：（ａ）で得られるシーブプーリ１１の各ボール溝に接触させた３個の理想円が外接する円の径
（ｅ）リード誤差
リードにおける円周方向誤差及び径方向誤差
（ｆ）振れ、同軸度
オーバーボール径の円の中心とワークセンタとの間のずれ、
ビットウィーン径の円の中心とワークセンタとの間のずれ
（２）コーン面測定（図１０参照）
（ａ）コーン面部のテーパ角度
（ｂ）コーン面真直度
規定角度線に対する法線方向誤差
（ｃ）コーン面振れ
ワークセンタに対する振れ、
或いは基準径（シャフトプーリ１０の基準外径、シーブプーリ１１の基準内径）に対する振れ
【００３５】
以下、各項目毎の測定処理について説明する。尚、以下の説明においては、主としてシャフトプーリ１０を被測定対象のワークとして説明するが、原則的にシーブプーリ１１についても同様の処理である。
【００３６】
（Ａ）ボール溝径の測定
前述のワークセンタを求める処理では、同時にボール溝も含めて倣い計測することになる。従って、ボール溝を測定する場合、ワークセンタを求める処理で得られたデータからボール溝のラフ位置を確定しておく。そして、測定子９ａをボール溝の中心位置になるよう各軸を移動させて測定子９ａ先端をボール溝の一番深い部分に突き当て、ボール溝の位置を確認して測定対象とする座標領域を確定する。
【００３７】
次に、測定データが検出ヘッド９の測定範囲内に収まるよう、ボール溝に対する測定子９ａ先端が移動すべき測定移動基準線を決定する。すなわち、図１１に示すように、左右のＬＨ，ＲＨ溝で、それぞれ数ポイント（例えばＬＨ溝でＬ１〜Ｐ４、ＲＨ溝でＲ１〜Ｒ４の各４ポイント）ずつデータをサンプリングし、このサンプリングデータから測定基準円を決定し、この測定基準円を測定子９ａ先端を移動させる測定移動基準線とする。
【００３８】
そして、スライドテーブル４及び測定ポスト５を介してＹ軸（ラジアル軸）及びＸ軸（タンジェント軸）を同時制御し、測定移動基準線に沿って測定子９ａを移動させて倣い計測を行い、ボール溝の片側毎に、検査範囲内で多数ポイントの詳細なデータをサンプリングする。このデータのサンプリング数は、例えば、２００ポイント／４ｍｍであり、既存の汎用三次元測定機等の約１０倍のサンプリング数で非常に高精度な測定が可能である。尚、この場合、測定子９ａ先端のボールは、必ず測定移動基準線における法線方向に接触しているものとする。
【００３９】
そして、サンプリングしたデータを空間座標に変換して最小二乗法により円近似を行なう処理を複数回繰り返し、中央値数点を平均化して収束させる等の処理を行い、溝径を確定する。同時に、検出ヘッド９の出力を溝径誤差として出力し、真円度を評価する。この測定はボール溝の左右について行い、左右のボール溝径ＲＬＨ，ＲＲＨを、自動にて３溝分測定する。また、リード方向については、数断面分（例えば、１０断面分）の測定が可能である。
【００４０】
（Ｂ）転動角の測定
以上により、左右のボール溝径ＲＬＨ，ＲＲＨを求めた後、次に、転動角を求める。先ず、左右のＬＨ，ＲＨ溝に接する規定径の理想円の中心を求める。既に得られたデータからＬＨ溝を形成するＬＨ円の中心座標Ａ１（ａ１，ｂ１）及び半径ｒ１、ＲＨ溝を形成するＲＨ円の中心座標Ａ２（ａ２，ｂ２）及び半径ｒ２が既知となるため、ＬＨ円、ＲＨ円は、それぞれ、以下の（２）,（３）式によって表すことができる。また、理想円は半径ｒ３が既知であるため、理想円の中心座標をＡ３（ａ３，ｂ３）とすると、以下の（４）式によって表すことができる。尚、以下の式中、「^」はべき乗を表すものとする。
（Ｘ−ａ１）^2＋（Ｘ−ｂ１）^2＝ｒ１^2  …（２）
（Ｘ−ａ２）^2＋（Ｘ−ｂ２）^2＝ｒ２^2  …（３）
（Ｘ−ａ３）^2＋（Ｘ−ｂ３）^2＝ｒ３^2  …（４）
【００４１】
ここで、ＬＨ円、ＲＨ円、理想円の各中心間距離を求める。ＬＨ円の中心Ａ１とＲＨ円の中心Ａ２との距離Ａ１Ａ２は、以下の（５）式によって表すことができる。また、理想円の接触ポイントと理想円の中心Ａ３とを結ぶ直線は、ＬＨ円の中心Ａ１或いはＲＨ円の中心Ａ２を必ず通ることから（図１２参照）、ＬＨ円の中心Ａ１と理想円の中心Ａ３との距離Ａ１Ａ３、ＲＨ円の中心Ａ２と理想円の中心位置Ａ３との距離Ａ２Ａ３は、それぞれ、以下の（６），（７）式によって表すことができる。
Ａ１Ａ２＝（（ａ１−ａ２）^2＋（ｂ１−ｂ２）^2）^0.5  …（５）
Ａ１Ａ３＝ｒ１−ｒ３  …（６）
Ａ２Ａ３＝ｒ２−ｒ３  …（７）
【００４２】
そして、図１３に示すように、線分Ａ１Ａ２の傾きをαとし、理想円の中心座標Ａ３（ａ１，ｂ１）を求めると、以下の（８），（９）式に示す２点の座標が得られる。
0003687896.tif 000003
但し、
Ｒ＝（Ａ１Ａ２^2−Ａ２Ａ３^2−Ａ１Ａ３^2）／２／Ａ１Ａ２
Ｔ＝（Ａ２Ａ３^2−Ｒ^2）^0.5
【００４３】
（８），（９）式の２点の座標のうち、理想円の中心Ａ３はＹ座標の値が座標原点に近い方である。従って、２点のうち、Ｙ座標の値が座標原点に近い方を選択して（４）式に代入することにより（４）式が既知となり、理想円の中心座標Ａ３（ａ１，ｂ１）を求めることができる。
【００４４】
次に、図１２に示すＬＨ溝側の転動角θＬＨ＝∠Ｂ１Ａ３Ｏを求める。先ず、θ１において２円（ＬＨ円、理想円）が接触するポイントＢ１（ａｂ１，ｂｂ１）は、（１）式と（３）式との連立方程式の解として求めることができ、図１４に示すように、３辺が既知の三角形を得る。従って、三角形△Ｂ１Ａ３Ｏに余弦定理を適用し、以下の（１０）式に示すように、転動角θＬＨを求めることができる。
θＬＨ＝ａｒｃｃｏｓ((ｂ^2＋ｃ^2−ａ^2)／(２×ｂ×ｃ))  …（１０）
但し、ａ，ｂ，ｃは、それぞれ三角形△Ｂ１Ａ３Ｏの各辺の長さで、
以下に示される値である。
ａ＝（ａｂ１^2＋ｂｂ１^2）^0.5
ｂ＝（ａ３^2＋ｂ３^2）^0.5
ｃ＝ｒ３
【００４５】
この場合、実際には、円を近似によって求めているため、（１）式と（３）式との連立方程式が重解を持たない場合が発生する可能性がある。従って、中心座標及び半径が共に既知である理想円とＬＨ円とが接触する（重解を持つ）ものと見做し、図１４において、同様に三辺が既知である三角形△Ａ３Ａ１Ｏに余弦定理を適用し、以下の（１１）式に示すように、転動角θＬＨを求めても良い。ＲＨ溝側の転動角θＲＨ＝∠Ｂ２Ａ３Ｏも同様に求めることができる。
θＬＨ＝π−ａｒｃｃｏｓ((ｂ^2＋ｃ’^2−ｂ’^2)／(２×ｂ×ｃ’))…（１１）
但し、ｂ’，ｃ’は、三角形△Ａ３Ａ１Ｏの辺ｂを挟む２辺の長さで、
以下に示される値である。
ｂ’＝（ａ１^2＋ｂ１^2）^0.5
ｃ’＝ｒ１−ｒ３
【００４６】
尚、シーブプーリ１１の場合には、同様にして以下の（１１’）式によって求めることができる。
θＬＨ＝ａｒｃｃｏｓ((ｂ^2＋ｃ’^2−ｂ’^2)／(２×ｂ×ｃ’))…(１１')
【００４７】
この転動角の測定により、プーリ加工の砥石に対し、加工中心（ワークのクランプ中心）と砥石の芯のずれを把握することができ、転動角のずれによるプーリ作動力への悪影響を未然に取り除くことができる。
【００４８】
（Ｃ）分割角度の測定
次に、分割角度の測定について説明する。分割角度は、ボール溝の測定で得られたデータを利用して演算により算出することが可能であるが、本形態では、測定子９ａを先端ボール径φ６のものに交換してダイレクトに測定を行なう。
【００４９】
すなわち、測定子９ａを、理想円に相当するφ６の径の精密ボールを先端にセットしたものに交換して基準取りを行なった後、測定子９ａを指定位置に入れ込み、図１５に示すように、ボール溝に接触させて変位量を測定する。この動作を主軸を１２０°回転させて行ない、３個所のボール溝について測定する。そして、３箇所のボール溝について測定した変位量を加味して座標変換し、分割角度を決定する。この場合、求めた分割角度を、ボール溝の測定で得られたデータを利用して算出した値と比較・検討することにより、測定子９ａ等の磨耗に対するチェックが可能である。
【００５０】
（Ｄ）オーバーボール径（ビットウィーン径）の測定
前述の分割角度の測定で座標変換したデータから得られる測定子９ａのφ６先端ボール中心位置についての３ポイントの座標を、Ｏ１（ｘ１，ｙ１），Ｏ２（ｘ２，ｙ２），Ｏ３（ｘ３，ｙ３）とし、円を（１２）の一般式で表すと、３点を通る円は、以下の（１３）式（行列式）を解法することによって求めることができる。
Ｘ^2＋Ｙ^2＋ｆＸ＋ｇＹ＋ｈ＝０  …（１２）
0003687896.tif 000004
【００５１】
すなわち、（１３）式を解法して係数ｆ，ｇ，ｈに対応する値を求め、（１２）式に入れ込むと、３点を通る円は、以下の（１４）式によって表すことができる。従って、オーバボール径ＯＰ１は、（１４）式から得られる円の半径に基準ボール径φ６を加算して求めることができ（（１５）式）、同様にして、ビットウィーン径ＯＰ２は、（１４）式から得られる円の半径から基準ボール径φ６を減算して求めることができる（（１６）式）。
0003687896.tif 000005
【００５２】
（Ｅ）振れの測定
振れの測定は、オーバーボール径（ビットウィーン径）の測定と同時に行なわれる。ここで、測定子９ａのφ６先端ボール中心の各座標位置をＯｎ（ｘｎ，ｙｎ）、ワークセンタを（ｘｏ，ｙｏ）とすると、図１６に示すように、ワークセンタから測定子９ａの先端ボール中心位置までの長さＳｎ（ｎ＝１，２，３）は、以下の（１７）式によって表される。この式に座標値を入れ込み、そのときの最大・最小の差が振れとなる。
Ｓｎ＝（（ｘｎ−ｘｏ）^2＋（ｙｎ−ｙｏ）^2）^0.5  …（１７）
【００５３】
（Ｆ）同軸度の測定
オーバーボール径（ビットウィーン径）の測定で得られた円の中心位置をＰ（ｘｐ，ｙｐ）とおくと、同軸度Ｄは、以下の（１８）式に示すように、中心位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）とワークセンタ（ｘｏ，ｙｏ）との間のずれの２倍の値として求められる。
Ｄ＝（（ｘｐ−ｘｏ）^2＋（ｙｐ−ｙｏ）^2）^0.5×２  …（１８）
【００５４】
（Ｇ）リードの測定
分割角度の測定と同様、先端ボール径φ６の測定子９ａを使用し、図１７に示すように、測定子９ａの先端ボールを溝に突き当て、ワークの軸方向に移動させて測定を行なう。図１８に示すように、このとき、検出ヘッド９から得られる円周方向の変位ｄｘ、径方向の変位ｄｙを、それぞれ、円周方向リード誤差、径方向リード誤差として同時に取り込み、例えば、１０断面についてリード誤差を測定する。
【００５５】
このリード計測では、溝加工機の各軸のたおれ等を２軸を同時に調べることにより正確に把握することができ、リードの精度悪化によるプーリ作動力への悪影響を未然に取り除くことができる。
【００５６】
（Ｈ）コーン面の測定
コーン面の計測は、ワークのコーン面を上に向けてセットし、検出ヘッド９をＸ軸（タンジェント軸）及びＹ軸（ラジアル軸）の２軸方向の変位を測定可能な２軸ヘッドから１軸ヘッドに交換してアキシャル軸（Ｚ軸）方向の変位を測定する。２軸ヘッドを用いる場合には、検出ヘッド９を測定子９ａと共に９０°回転させてセットすることで、Ｚ軸方向の変位を測定する。
【００５７】
次に、図１９（ａ）に示すように、シャフトプーリ１０のコーン面部１０ｂ、或いはシーブプーリ１１のコーン面部１１ｂに測定子９ａの先端ボールを接触させて測定ポスト５をＸ軸（タンジェント軸）方向に移動させ、図１９（ｂ）に示すように、コーン面の頂点をピックアップし、その頂点をワーク中心位置とする。そして、測定子９ａをワーク中心位置に合わせたまま、アキシャル（Ｚ軸）及びラジアル軸（Ｙ軸）を同時制御し、指定範囲の計測を行なう。
【００５８】
この場合、コーン面のテーパ角度としては、図２０に示すように、実測定形状はうねりや粗さを含んでいるため、所定の評価範囲でのうねりの接線をテーパ角度の実測角度として出力する。但し、測定データから最小二乗法によって処理した角度も出力する。同時に、図２１に示すように、基準線（規定角度線）に対する方線方向誤差を真直度として測定する。
【００５９】
以上の測定は、主軸を回転させてコーン面の数箇所について行なう。更に、Ｙ軸（ラジアル軸）方向の指示位置に測定子９ａを移動させ、主軸を回転させてデータを取り込み、その最大・最小の差をコーン面の振れとして出力する。
【００６０】
コーン面の測定により、熱処理による部材の変形量を短時間且つ高精度に把握することが可能であり、研削工程でのチェックを作業者が短時間で行うことができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、無段変速機用プーリの形状及び位置精度を定量的に測定することができ、製品の品質向上及び原価低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計測装置の全体構成図
【図２】スライドテーブルの説明図
【図３】シャフトプーリの説明図
【図４】シーブプーリの説明図
【図５】基本測定処理のフローチャート
【図６】マスタによる原点確認の説明図
【図７】ワークセンタ測定の説明図
【図８】シャフトプーリの測定個所を示す説明図
【図９】シーブプーリの測定個所を示す説明図
【図１０】コーン面の測定個所を示す説明図
【図１１】ボール溝の測定移動基準線を示す説明図
【図１２】ボール溝と理想円との関係を示す説明図
【図１３】理想円の中心座標の説明図
【図１４】転動角を求める三角法の説明図
【図１５】分割角度測定の説明図
【図１６】振れ測定の説明図
【図１７】リード測定の説明図
【図１８】径方向及び円周方向の誤差の説明図
【図１９】コーン面測定の説明図
【図２０】テーパ角度測定の説明図
【図２１】コーン面の真直度の説明図
【符号の説明】
１  計測装置
３  ワーク保持ポスト
４  スライドテーブル
５  測定ポスト
６  制御盤（制御演算部）
９  検出ヘッド
９ａ  測定子
１０  シャフトプーリ
１１  シーブプーリ
１０ｂ，１１ｂ  コーン面部
１０ｃ，１１ｃ  ボール溝
【図１】
0003687896.tif 000006
【図２】
0003687896.tif 000007
【図３】
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【図４】
0003687896.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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