(57)【要約】【課題】手動変速機の正常品と不良品との間に生じる操作力の差を確実に検出して、高い精度で不良品検査を行うことが可能な操作力測定装置を提供する。【解決手段】シフトレバー４の伸張方向と略直交する第一方向を向くようにして、シフトレバー４に設けられた第一板状部４４と、第一板状部４４に取り付けられて、変速操作時にシフトレバー４に生じる第一方向へのひずみ量を検出する第一ひずみゲージ４５と、シフトレバー４の伸張方向及び第一方向の両方と略直交する第二方向を向くようにして、シフトレバー４に設けられた第二板状部４６と、第二板状部４６に取り付けられて、変速操作時にシフトレバー４に生じる第二方向へのひずみ量を検出する第二ひずみゲージ４７と、を備える手動変速機２の操作力測定部４３。【選択図】図６
2018040617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動変速機を構成するシフトレバーを操作して変速操作を行う時に前記シフトレバーに対して加えられた操作力を測定する手動変速機の操作力測定装置であって、
前記シフトレバーの伸張方向と略直交する第一方向を向くようにして、前記シフトレバーに設けられた第一板状部と、
前記第一板状部に取り付けられて、前記手動変速機の変速操作時に前記シフトレバーに生じる前記第一方向へのひずみ量を検出する第一ひずみゲージと、
前記シフトレバーの伸張方向及び前記第一方向の両方と略直交する第二方向を向くようにして、前記シフトレバーに設けられた第二板状部と、
前記第二板状部に取り付けられて、前記手動変速機の変速操作時に前記シフトレバーに生じる前記第二方向へのひずみ量を検出する第二ひずみゲージと、
を備えることを特徴とする手動変速機の操作力測定装置。
【請求項２】
前記第一方向及び前記第二方向それぞれが、セレクト方向及びシフト方向のうちいずれか一方及び他方であることを特徴とする請求項１に記載の手動変速機の操作力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手動変速機を構成するシフトレバーに対して加えられた操作力を測定する手動変速機の操作力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の手動変速機を製造する工程においては、組み立てられた手動変速機中に不良品が存在しないかについて検査が行われる。従来、手動変速機が不良品であるか否かを判定する検査は、手動変速機を構成するシフトレバーを検査員が手動で操作することによって各段のポジションへとシフトさせ、その際の手応えすなわち操作力の良否に基づいて不良品か否かを判定することにより行われていた。
【０００３】
しかし、検査員が手動でシフトレバーを操作することによって手動変速機の操作力を確認するため、検査員の習熟度や集中力等の個人差により、検査結果のバラつきや検査忘れが発生するという問題があった。また、検査員が手作業で検査を行うため、検査員の作業負担が大きいという問題もあった。
【０００４】
そこで、マニュアルトランスミッションのシフトレバーに歪みセンサを取り付け、変速操作時にシフトレバーに生じるひずみ量を検知することによって操作力を測定する操作力測定装置が従来知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−６７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の手動変速機の操作力測定装置によれば、シフトレバーにはそれほど大きなひずみは生じないため、手動変速機の正常品と不良品との間に生じる操作力の差を検出しにくい。従って、高い精度で不良品検査を行うことが難しいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、手動変速機の正常品と不良品との間に生じる操作力の差を確実に検出して、高い精度で不良品検査を行うことが可能な操作力測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、
手動変速機を構成するシフトレバーを操作して変速操作を行う時に前記シフトレバーに対して加えられた操作力を測定する手動変速機の操作力測定装置であって、
前記シフトレバーの伸張方向と略直交する第一方向を向くようにして、前記シフトレバーに設けられた第一板状部と、
前記第一板状部に取り付けられて、前記手動変速機の変速操作時に前記シフトレバーに生じる前記第一方向へのひずみ量を検出する第一ひずみゲージと、
前記シフトレバーの伸張方向及び前記第一方向の両方と略直交する第二方向を向くようにして、前記シフトレバーに設けられた第二板状部と、
前記第二板状部に取り付けられて、前記手動変速機の変速操作時に前記シフトレバーに生じる前記第二方向へのひずみ量を検出する第二ひずみゲージと、
を備えることを特徴とする手動変速機の操作力測定装置が提供される。
【０００９】
なお、本発明の一の態様に係る手動変速機の操作力測定装置は、前記第一方向及び前記第二方向それぞれが、セレクト方向及びシフト方向のうちいずれか一方及び他方であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一の態様によれば、手動変速機の正常品と不良品との間に生じる操作力の差を確実に検出して、高い精度で不良品検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る手動変速機の操作力測定部を含んだ不良品判定装置の全体構成を示す概略側面図である。
【図２】図１におけるシフトレバー及び三軸直交ロボットの周辺を拡大した部分拡大側面図である。
【図３】シフトレバーのシフトパターンを説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るギアボックスの内部構造を模式的に示すスケルトン図である。
【図５】第４切り替え機構の周辺を示す概略断面図である。
【図６】シフトレバーを拡大した概略斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る不良品判定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態に係る不良品判定プログラムに基づく処理の流れを示すフロー図である。
【図９】図８に示す不良箇所特定処理の詳細な処理の流れを示すフロー図である。
【図１０】１速主ギアについてブロックリングを故意に正しく組み付けなかった場合における操作力と操作時間との関係について実験結果の分布を示した図である。
【図１１】２速主ギアについてスナップリングを故意に組み付けなかった場合における操作力と操作時間との関係について実験結果の分布を示した図である。
【図１２】３速主ギアについてインサイドリングを故意に正しく組み付けなかった場合における操作力と操作時間との関係について実験結果の分布を示した図である。
【図１３】操作時間の経過に伴う操作力の変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
（手動変速機）
まず、本発明の実施形態に係る手動変速機の操作力測定部（特許請求の範囲に言う「操作力測定装置」）について説明するに先立って、不良品判定の検査対象としての手動変速機について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る操作力測定部４３を含んだ不良品判定装置１の全体構成を示す概略側面図である。手動変速機２は、複数のギアや軸を収容したギアボックス３と、このギアボックス３の上部に設けられたシフトレバー４とを備えている。
【００１４】
シフトレバー４は、手動変速機２の変速操作に使用される。図２は、図１における手動変速機２及び三軸直交ロボット５の周辺を拡大した部分拡大側面図である。シフトレバー４は、ギアボックス３から延びるレバー本体４１と、このレバー本体４１の上端に設けられて操作時に把持されるシフトノブ４２とを有している。なお、レバー本体４１の長手方向中間部には、後述する不良品判定装置１を構成する操作力測定部４３が設けられているが、ここでは説明を省略する。
【００１５】
図３は、シフトレバー４のシフトパターンを説明するための説明図である。シフトレバー４の移動経路としては、車両左右方向であるセレクト方向に延びる１つのセレクト経路ＳＥと、このセレクト経路ＳＥと交差して車両前後方向であるシフト方向に延びる４つのシフト経路ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４とが設けられている。そして、シフト経路ＳＦ１の前方側端部には１速ポジションＰ１が、後方側端部には２速ポジションＰ２がそれぞれ設けられている。また、シフト経路ＳＦ２の前方側端部には３速ポジションＰ３が、後方側端部には４速ポジションＰ４がそれぞれ設けられている。また、シフト経路ＳＦ３の前方側端部には５速ポジションＰ５が、後方側端部には６速ポジションＰ６がそれぞれ設けられている。また、シフト経路ＳＦ４の前方側端部には後進ポジションＰＲが設けられている。また、セレクト経路ＳＥとシフト経路ＳＦ２とが交差する位置には、ニュートラルポジションＰＮが設けられている。
【００１６】
図４は、本発明の実施形態に係るギアボックス３の内部構造を模式的に示すスケルトン図である。ギアボックス３は、入力軸３１と、入力軸３１と同軸上に配置された出力軸３２と、入力軸３１及び出力軸３２と平行に配置された副軸３３と、複数の主ギアからなる主ギア群ＭＧと、複数の副ギアからなる副ギア群ＣＧと、主ギア群ＭＧを切り替えるための切り替え機構群ＫＫと、切り替え機構群ＫＫをそれぞれ操作するためのシフトアーム群ＳＡと、シフトアーム群ＳＡの位置をそれぞれ検知するための位置検知センサ群ＰＳと、を備えている。
【００１７】
入力軸３１は、図１に示す入力軸モータ６によって回転駆動される。出力軸３２は、図１に示す出力軸モータ７によって入力軸３１とは逆回りのトルクが付与される。これは、空気抵抗や勾配抵抗といった走行抵抗を考慮したものであり、このような逆トルクが出力軸３２に付与されることにより、自動車の実際の走行状態が正確に再現される。
【００１８】
主ギア群ＭＧは、図４に示すように、入力軸３１に固定された入力主ギアＭＩと、出力軸３２に相対回転可能に軸支された１速主ギアＭ１、２速主ギアＭ２、３速主ギアＭ３、５速主ギアＭ５、６速主ギアＭ６、及びリバース主ギアＭＲとを有している。
【００１９】
副ギア群ＣＧは、図４に示すように、副軸３３に固定された入力副ギアＣＩ、１速副ギアＣ１、２速副ギアＣ２、３速副ギアＣ３、５速副ギアＣ５、６速副ギアＣ６、及びリバース副ギアＣＲとを有している。そして、入力副ギアＣＩは入力主ギアＭＩに、１速副ギアＣ１は１速主ギアＭ１に、２速副ギアＣ２は２速主ギアＭ２に、３速副ギアＣ３は３速主ギアＭ３に、５速副ギアＣ５は５速主ギアＭ５に、６速副ギアＣ６は６速主ギアＭ６に、リバース副ギアＣＲはアイドルギアＣＡを介してリバース主ギアＭＲに、それぞれ噛み合っている。
【００２０】
切り替え機構群ＫＫは、図４に示すように、１速主ギアＭ１と２速主ギアＭ２の間に設けられた第１切り替え機構Ｋ１と、３速主ギアＭ３と入力主ギアＭＩの間に設けられた第２切り替え機構Ｋ２と、５速主ギアＭ５と６速主ギアＭ６の間に設けられた第３切り替え機構Ｋ３と、リバース主ギアＭＲに隣接して設けられた第４切り替え機構Ｋ４とを有している。
【００２１】
シフトアーム群ＳＡは、図４に示すように、第１切り替え機構Ｋ１を操作する第１シフトアームＳ１と、第２切り替え機構Ｋ２を操作する第２シフトアームＳ２と、第３切り替え機構Ｋ３を操作する第３シフトアームＳ３と、第４切り替え機構Ｋ４を操作する第４シフトアームＳ４とを有している。
【００２２】
ここで、図に詳細は示さないが、これら第１シフトアームＳ１〜第４シフトアームＳ４は、図２に示されるシフトレバー４によって操作される。具体的には、シフトレバー４が図３に示すニュートラルポジションＰＮに位置する場合、図４に示す第１シフトアームＳ１〜第４シフトアームＳ４は何ら動作せず、第１切り替え機構Ｋ１〜第４切り替え機構Ｋ４はいずれも主ギア群ＭＧから離間している。また、シフトレバー４が図３に示す１速ポジションＰ１へ移動した場合、図４に示す第１シフトアームＳ１が第１切り替え機構Ｋ１を１速主ギアＭ１の側へ切り替える。また、図３に示すシフトレバー４が２速ポジションＰ２へ移動した場合、図４に示す第１シフトアームＳ１が第１切り替え機構Ｋ１を２速主ギアＭ２の側へ切り替える。また、図３に示すシフトレバー４が３速ポジションＰ３へ移動した場合、図４に示す第２シフトアームＳ２が第２切り替え機構Ｋ２を３速主ギアＭ３の側へ切り替える。また、図３に示すシフトレバー４が４速ポジションＰ４へ移動した場合、図４に示す第２シフトアームＳ２が第２切り替え機構Ｋ２を入力主ギアＭＩの側へ切り替える。また、図３に示すシフトレバー４が５速ポジションＰ５へ移動した場合、図４に示す第３シフトアームＳ３が第３切り替え機構Ｋ３を５速主ギアＭ５の側へ切り替える。また、図３に示すシフトレバー４が６速ポジションＰ６へ移動した場合、図４に示す第３シフトアームＳ３が第３切り替え機構Ｋ３を６速主ギアＭ６の側へ切り替える。また、図３に示すシフトレバー４が後進ポジションＰＲへ移動した場合、図４に示す第４シフトアームＳ４が第４切り替え機構Ｋ４をリバース主ギアＭＲの側へ切り替える。
【００２３】
位置検知センサ群ＰＳは、図４に示すように、第１シフトアームＳ１の位置を検出する第１位置検知センサＰＳ１と、第２シフトアームＳ２の位置を検出する第２位置検知センサＰＳ２と、第３シフトアームＳ３の位置を検出する第３位置検知センサＰＳ３と、第４シフトアームＳ４の位置を検出する第４位置検知センサＰＳ４とを有している。
【００２４】
図５は、第４切り替え機構Ｋ４の周辺を示す概略断面図である。第４切り替え機構Ｋ４は、出力軸３２の外周面に取り付けられたハブ３４と、出力軸３２の外周面におけるハブ３４を挟んだ両側に取り付けられた一対のスナップリング３８と、ハブ３４の外周面に取り付けられたスリーブ３５と、リバース主ギアＭＲから突出するテーパコーン３９の外周面に取り付けられたインサイドリング３７と、インサイドリング３７の外周面に取り付けられたブロックリング３６とを備えている。
【００２５】
ハブ３４は、図５に示すように、その内周面にスプライン３４１が形成されると共に、その外周面にスプライン３４２が形成されている。このように構成されるハブ３４は、その内周面のスプライン３４１を、出力軸３２の外周面に形成されたスプライン３２１に噛み合わせることによって出力軸３２の外側に取り付けられる。これにより、ハブ３４は、出力軸３２の周方向には回転不能であって、出力軸３２の軸方向には一対のスナップリング３８によって両側への移動が規制されている。
【００２６】
スリーブ３５は、図５に示すように、その内周面にスプライン３５１が形成されている。このように構成されるスリーブ３５は、その内周面のスプライン３５１をハブ３４の外周面のスプライン３４２に噛み合わせることによってハブ３４の外側に取り付けられる。これにより、スリーブ３５は、ハブ３４の周方向には回転不能であって、ハブ３４の軸方向には両側への移動が許容されている。
【００２７】
インサイドリング３７は、図５に示すように、リバース主ギアＭＲのテーパコーン３９と合致するテーパ形状を有し、その内周面及び外周面は摩擦係数の高い部材によってそれぞれ形成されている。このように構成されるインサイドリング３７は、テーパコーン３９の外側に配置されることにより、無負荷状態ではリバース主ギアＭＲに対して周方向に回転可能となっている。
【００２８】
ブロックリング３６は、図５に示すように、その内周面が摩擦係数の高い部材から形成されると共にインサイドリング３７と合致するテーパ形状を有している。このように構成されるブロックリング３６は、インサイドリング３７の外側に配置されることにより、無負荷状態ではインサイドリング３７に対して周方向に回転可能となっている。
【００２９】
このような構成によれば、図５に矢印で示すように第４シフトアームＳ４がスリーブ３５を把持してリバース主ギアＭＲの側へ移動させると、スリーブ３５がブロックリング３６に接触してリバース主ギアＭＲの側へ押圧することにより、ブロックリング３６の内周面がインサイドリング３７の外周面に押し付けられると共に、インサイドリング３７の内周面がテーパコーン３９の外周面に押し付けられる。これにより、ブロックリング３６とインサイドリング３７の間に摩擦力が発生すると共に、インサイドリング３７とテーパコーン３９との間にも摩擦力が発生する。このような摩擦力によって、リバース主ギアＭＲの回転数は出力軸３２の回転数に徐々に近付き、最終的には等しい回転数となる。このようにして、出力軸３２の回転数とリバース主ギアＭＲの回転数とが同期される。
【００３０】
なお、本実施形態ではハブ３４を挟んだ両側に一対のスナップリング３８を設けたが、不図示のスペーサ等によってハブ３４の軸方向一方側への移動が規制されている場合には、ハブ３４の軸方向他方側にのみスナップリング３８を設けてもよい。また、ここでは第４切り替え機構Ｋ４を例にして説明したが、第１切り替え機構Ｋ１、第２切り替え機構Ｋ２及び第３切り替え機構Ｋ３も、第４切り替え機構Ｋ４と同様に、ブロックリング３６、インサイドリング３７及びスナップリング３８を備えており、同様に作動する。
【００３１】
以上のように構成されるギアボックス３によれば、シフトレバー４が図３に示す１速ポジションＰ１へ移動した場合、１速主ギアＭ１の回転数が出力軸３２の回転数に同期されることにより、入力軸３１は１速相当の速度で回転する。同様に、シフトレバー４が２速ポジションＰ２〜６速ポジションＰ６へ移動した場合、２速主ギアＭ２〜６速主ギアＭ６の回転数が出力軸３２の回転数に同期されることにより、入力軸３１は２速〜６速相当の速度でそれぞれ回転する。また、シフトレバー４が後進ポジションＰＲへ移動した場合、リバース主ギアＭＲの回転数が出力軸３２の回転数に同期されることにより、入力軸３１は出力軸３２と逆回りに回転する。
【００３２】
（不良品判定装置１）
次に、このような手動変速機２について不良品判定を行う不良品判定装置１の構成について説明する。不良品判定装置１は、図１に示すように、入力軸３１に取り付けられた入力軸用エンコーダ８と、手動変速機２のシフトレバー４に設けられた操作力測定部４３と、手動変速機２に隣接して配置された三軸直交ロボット５と、出力軸３２に取り付けられた出力軸用エンコーダ９とを備えている。
【００３３】
入力軸用エンコーダ８は、入力軸３１の回転数を検出する役割を果たす。この入力軸用エンコーダ８は、入力軸３１の回転変位量を検出してそれを電気信号に変換し、その電気信号を処理することで入力軸３１の回転数を検出するセンサである。この入力軸用エンコーダ８は、図１に示すように、入力軸３１における入力軸モータ６と手動変速機２との間の位置に取り付けられている。なお、本発明に係る入力軸回転数検出器としては、本実施形態の入力軸用エンコーダ８に限られず、例えば光学式や磁気式で回転数を検出する任意のセンサを用いることも可能である。
【００３４】
操作力測定部４３は、三軸直交ロボット５から手動変速機２のシフトレバー４に加えられる操作力の大きさを測定する役割を果たす。ここで、図６は、シフトレバー４を拡大した概略斜視図である。操作力測定部４３は、レバー本体４１の長手方向中間部に設けられた第一板状部４４と、この第一板状部４４に取り付けられた第一ひずみゲージ４５と、第一板状部４４の下方に隣接して設けられた第二板状部４６と、この第二板状部４６に取り付けられた第二ひずみゲージ４７と、を有している。
【００３５】
第一板状部４４は、シフトレバー４における第一ひずみゲージ４５の取り付け場所としての役割を果たす。この第一板状部４４は、図６に示すようにレバー本体４１の一部を略矩形の平板状に形成したものであって、シフトレバー４が手動変速機２の所定箇所に組み付けられた時に、レバー本体４１の伸張方向と略直交するセレクト方向を向いた状態となる。このような構成により、シフトレバー４の操作時に第一板状部４４がセレクト方向に曲がりやすく、従って棒状のレバー本体４１と比較してセレクト方向へのひずみ量を検出しやすくなっている。なお、本実施形態では第一板状部４４をレバー本体４１と一体に形成しているが、これに限られず、レバー本体４１とは異なる材料で形成した第一板状部４４をレバー本体４１の端部に取り付けてもよい。
【００３６】
第一ひずみゲージ４５は、第一板状部４４に生じたセレクト方向のひずみ量、すなわちレバー本体４１に生じたセレクト方向のひずみ量を検出する役割を果たす。この第一ひずみゲージ４５は、図６に示すように、２本の固定ボルト４８により、その両端部が第一板状部４４の表面にそれぞれ固定されている。
【００３７】
第二板状部４６は、シフトレバー４における第二ひずみゲージ４７の取り付け場所としての役割を果たす。この第二板状部４６は、図６に示すようにレバー本体４１の一部を略矩形の平板状に形成したものであって、シフトレバー４が手動変速機２の所定箇所に組み付けられた時に、レバー本体４１の伸張方向及びセレクト方向のそれぞれと略直交するシフト方向を向いた状態となる。このような構成により、シフトレバー４の操作時に第二板状部４６がシフト方向に曲がりやすく、従って棒状のレバー本体４１と比較してシフト方向へのひずみ量を検出しやすくなっている。なお、本実施形態では第二板状部４６をレバー本体４１と一体に形成しているが、これに限られず、レバー本体４１とは異なる材料で形成した第二板状部４６をレバー本体４１の端部に取り付けてもよい。また、本実施形態では第二板状部４６を第一板状部４４の下方に隣接して設けているが、これに限られず、第二板状部４６を第一板状部４４の上方に隣接して設けてもよい。
【００３８】
第二ひずみゲージ４７は、第二板状部４６に生じたシフト方向のひずみ量、すなわちレバー本体４１に生じたシフト方向のひずみ量を検出する役割を果たす。この第二ひずみゲージ４７は、図６に示すように、２本の固定ボルト４９により、その両端部が第二板状部４６の表面にそれぞれ固定されている。
【００３９】
三軸直交ロボット５は、検査員の操作に基づき、シフトレバー４を操作することによって手動変速機２の変速操作を自動的に行う役割を果たす。この三軸直交ロボット５は、図２に示すように、前後移動ユニット５１と、この前後移動ユニット５１の上面に設けられた左右移動ユニット５２と、この左右移動ユニット５２の側面に設けられた上下移動ユニット５３と、上下移動ユニット５３の先端に設けられたノブ把持部５４と、を有している。
【００４０】
前後移動ユニット５１は、前後方向すなわち水平面内で手動変速機２に対して近接しまたは離間する方向へ移動可能に設けられている。左右移動ユニット５２は、同じく水平面内において前後移動ユニット５１と略直交する方向へ移動可能に設けられている。上下移動ユニット５３は、鉛直方向へ移動可能に設けられている。ノブ把持部５４には、図２に示すように、シフトレバー４の先端に設けられたシフトノブ４２が嵌合されるノブ嵌合穴５４Ｈが形成されている。このように構成される三軸直交ロボット５によれば、前後移動ユニット５１と左右移動ユニット５２と上下移動ユニット５３がそれぞれ適宜移動することにより、ノブ把持部５４がシフトノブ４２を把持可能な位置まで移動する（図２に一点鎖線で示す）。そして、ノブ把持部５４のノブ嵌合穴５４Ｈにシフトノブ４２が嵌合された状態で、前後移動ユニット５１と左右移動ユニット５２と上下移動ユニット５３とが適宜移動することにより、シフトレバー４をセレクト方向及びシフト方向へ任意に移動させることが可能となっている。
【００４１】
なお、本実施形態では、本発明に係るロボットとして三軸直交ロボット５を用いたが、これに限られず、シフトレバー４をセレクト方向及びシフト方向に適宜操作可能であれば、六軸ロボットやその他の多軸ロボットを使用することも可能である。
【００４２】
出力軸用エンコーダ９は、出力軸３２の回転数を検出する役割を果たす。この出力軸用エンコーダ９は、出力軸３２の回転変位量を検出してそれを電気信号に変換し、その電気信号を処理することで出力軸３２の回転数を検出するセンサである。この出力軸用エンコーダ９は、図１に示すように、出力軸モータ７と手動変速機２との間における出力軸３２の所定位置に設けられている。なお、本発明に係る出力軸回転数検出器としては、本実施形態の出力軸用エンコーダ９に限られず、例えば光学式や磁気式で回転数を検出する任意のセンサを用いることが可能である。
【００４３】
図７は、本発明の実施形態に係る不良品判定装置１の機能的な構成を示すブロック図である。不良品判定装置１は、三軸直交ロボット５と、操作力測定部４３と、三軸直交ロボット５による変速操作の開始から完了までに要した時間を測定するタイマー１０と、不良品判定プログラム１１等が記憶された記憶部１２と、検査員が各種操作を行うための操作部１３と、検査結果が出力される出力部１４と、ギアボックス３の内部でシフトアーム群ＳＡの位置を検知する位置検知センサ群ＰＳ（図４を参照）と、入力軸用エンコーダ８及び出力軸用エンコーダ９（図１を参照）と、各部の動作を制御する制御部１５と、を備えている。なお、三軸直交ロボット５及び操作力測定部４３の詳細な構成は、上述の通りである。
【００４４】
（不良品判定プログラム）
次に、本発明の実施形態に係る手動変速機２の不良品判定プログラム１１について説明する。図８は、不良品判定プログラム１１に基づく処理の流れを示すフロー図である。なお、このような処理は、図７に示す制御部１５が、記憶部１２から読み出した不良品判定プログラム１１に基づいて実行する。
【００４５】
検査員が図７に示す操作部１３を操作することによって不良品判定処理が開始すると、制御部１５は、まず入力軸用エンコーダ８及び出力軸用エンコーダ９から入力軸回転数及び出力軸回転数の取得を開始する（Ｓ１）。
【００４６】
次に、制御部１５は、三軸直交ロボット５の動作を制御して手動変速機２の変速操作を開始させる（Ｓ２）と共に、その変速操作のシフトパターンすなわち図３に示されるどのポジションからどのポジションへシフトレバー４が移動したかを、図７に示す記憶部１２に記憶する（Ｓ３）。
【００４７】
次に、制御部１５は、Ｓ１で取得した出力軸回転数に変化が生じたか否かを判定する（Ｓ４）。その結果、出力軸回転数に変化が生じていない場合（Ｓ４：Ｎｏ）、制御部１５は、変速操作がまだ開始されていないとみなし、Ｓ２へ戻って三軸直交ロボット５による変速操作を続行させる。一方、Ｓ４において出力軸回転数に変化が生じた場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、制御部１５は、変速操作が開始されたとみなし、タイマー１０をスタートさせる（Ｓ５）。これにより、操作時間の測定が開始される。なお、出力軸回転数に変化が生じる時点とは、図４に示すブロックリング３６の内周面とテーパコーン３９の外周面とが接触し、両者の間に摩擦が生じ始めることにより、出力軸３２の回転数と主ギア群ＭＧの回転数との同期が開始される時点を意味する。
【００４８】
次に、制御部１５は、操作力測定部４３を構成する第二ひずみゲージ４７からシフト方向のひずみ量のデータ取得を開始する（Ｓ６）。これにより、操作力測定部４３による操作力の測定が開始される。
【００４９】
次に、制御部１５は、検出される入力軸３１の回転数と出力軸３２の回転数から、検出回転数比すなわち入力軸回転数／出力軸回転数を算出し、この検出回転数比が予め定めた設定回転数比に等しいか否かを判定する（Ｓ７）。その結果、検出回転数比が設定回転数比とは等しくない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、制御部１５は、Ｓ７に戻って判定を続行する。一方、Ｓ７において検出回転数比が設定回転数比に等しくなった場合、制御部１５は、第二ひずみからのシフト方向のひずみ量のデータ取得を終了する（Ｓ８）。これにより、操作力測定部４３による操作力の測定が終了する。
【００５０】
次に、制御部１５は、位置検知センサ群ＰＳが検知するシフトアーム群ＳＡの位置が、予め定めた設定位置に到達したか否かを判定する（Ｓ９）。その結果、シフトアーム群ＳＡが設定位置にまだ到達していないと判断した場合（Ｓ９：Ｎｏ）、制御部１５は、Ｓ９に戻って判定を続行する。一方、Ｓ９においてシフトアーム群ＳＡが設定位置に到達したと判断した場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）、制御部１５は、タイマー１０をストップさせる（Ｓ１０）。これにより、操作時間の測定が終了する。
【００５１】
次に、制御部１５は、測定した操作力及び操作時間に基づいて、不良箇所特定処理を実行する（Ｓ１１）。この不良箇所特定処理の詳細については後述する。
【００５２】
その後、制御部１５は、三軸直交ロボット５による変速操作を終了させる（Ｓ１２）。以上により、不良品判定処理が終了する。
【００５３】
図９は、図８に示す不良箇所特定処理Ｓ１１の詳細な処理の流れを示すフロー図である。不良箇所特定処理Ｓ１１が開始されると、まず制御部１５は、Ｓ３で記憶したシフトパターンに対応する操作力の正常品範囲値及び操作時間の正常品範囲値を記憶部１２からそれぞれ取得する（Ｓ１３）。なお、図７に示すように、記憶部１２にはシフトパターンごとに操作力の正常品範囲値１６及び操作時間の正常品範囲値１７がそれぞれ予め記憶されている。ここで、本発明において操作力の正常品範囲値１６及び操作時間の正常品範囲値１７とは、手動変速機２が正常品である場合に操作力と操作時間がそれぞれ取り得る値の範囲を意味している。
【００５４】
次に、制御部１５は、測定時間内において取得した操作力のデータのうち、最大値である最大操作力を取得する（Ｓ１４）。そして、制御部１５は、取得した最大操作力と正常品範囲値１６とを比較し、最大操作力が正常品範囲値１６の範囲内に入っているか否かを判定する（Ｓ１５）。なお、本実施形態では、本発明に係る「操作力」として測定時間内における操作力の最大値を用いたが、これに限られず、例えば測定時間内における操作力の平均値等を用いることも可能である。
【００５５】
その結果、最大操作力が正常品範囲値１６の範囲内に入っている場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、続いて制御部１５は、測定した操作時間と操作時間の正常品範囲値１７とを比較し、操作時間が正常品範囲値１７の範囲内に入っているか否かを判定する（Ｓ１６）。その結果、操作時間も正常品範囲値１７の範囲内に入っている場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、制御部１５は、検査対象である手動変速機２は正常品である旨を図７に示す出力部１４に出力し（Ｓ１７）、不良箇所特定処理Ｓ１１を終了する。
【００５６】
一方、制御部１５は、Ｓ１５において最大操作力が正常品範囲値１６より大きい場合（Ｓ１５：大）、測定した操作時間が正常品範囲値１７の範囲内に入っているか否かを判定する（Ｓ１８）。その結果、操作時間が正常品範囲値１７より長い場合（Ｓ１８：長）、制御部１５は、検査対象である手動変速機２は、図５に示したスナップリング３８に組み付け忘れが生じた不良品である旨を出力部１４に出力し（Ｓ１９）、不良箇所特定処理Ｓ１１を終了する。
【００５７】
また、制御部１５は、Ｓ１５において最大操作力が正常品範囲値１６の範囲内に入っており（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、且つＳ１６において操作時間が正常品範囲値１７より長い場合（Ｓ１６：長）、検査対象である手動変速機２は、図５に示したインサイドリング３７に組み付け不良が生じた不良品である旨を出力部１４に出力し（Ｓ２０）、不良箇所特定処理Ｓ１１を終了する。
【００５８】
また、制御部１５は、Ｓ１５において最大操作力が正常品範囲値１６より小さい場合（Ｓ１５：小）、続いて制御部１５は、測定した操作時間が正常品範囲値１７の範囲内に入っているか否かを判定する（Ｓ２１）。その結果、操作時間が正常品範囲値１７より短い場合（Ｓ２１：短）、制御部１５は、検査対象である手動変速機２は、図５に示したブロックリング３６に組み付け不良が生じた不良品である旨を出力部１４に出力し（Ｓ２２）、不良箇所特定処理Ｓ１１を終了する。
【００５９】
このように、最大操作力及び操作時間に基づいて、不良箇所がスナップリング３８、インサイドリング３７、またはブロックリング３６の何れかであることを特定したのは、本願発明者の鋭意努力により最大操作力と操作時間について上記のような傾向があることを見出したことによる。図１０は、１速主ギアＭ１についてブロックリング３６を故意に正しく組み付けなかった場合における操作力（縦軸）と操作時間（横軸）との関係について実験結果の分布を示した図である。図において白丸のプロットは正常品の実験結果を示し、白ひし形のプロットはブロックリング３６を故意に正しく組み付けなかった不良品の実験結果を示している。このような実験結果に基づき、正常品が分布し得る範囲を図において四角の枠で包囲した領域と定めた。それにより、１速主ギアＭ１に関する操作力の正常品範囲値１６を、白三角のプロットで示す下限値から白四角のプロットで示す上限値までの範囲として定めた。更に、１速主ギアＭ１に関する操作時間の正常品範囲値１７を、×印のプロットで示す下限値から＊印のプロットで示す上限値までの範囲として定めた。その上で、最大操作力が正常品範囲値１６より小さく、且つ操作時間が正常品範囲値１７より短い場合にはブロックリング３６に組み付け不良が生じているという傾向を導き出した。このような傾向に基づき、図９におけるＳ１５において最大操作力が正常品範囲値１６より小さく、且つＳ２１において操作時間が正常品範囲値１７より短い場合には、Ｓ２２においてブロックリング３６に組み付け不良が生じている旨を出力させることとした。
【００６０】
図１１は、２速主ギアＭ２についてスナップリング３８を故意に組み付けなかった場合における操作力（縦軸）と操作時間（横軸）との関係について実験結果の分布を示した図である。図において白丸のプロットは正常品の実験結果を示し、白ひし形のプロットは故意にスナップリング３８を組み付けなかった不良品の実験結果を示している。このような実験結果に基づき、２速主ギアＭ２に関する操作力の正常品範囲値１６を、白四角のプロットで示す下限値から白三角のプロットで示す上限値までの範囲として定めた。また、２速主ギアＭ２に関する操作時間の正常品範囲値１７を、＊印のプロットで示す下限値から×印のプロットで示す上限値までの範囲として定めた。その上で、最大操作力が正常品範囲値１６より大きく、且つ操作時間が正常品範囲値１７より長い場合には、スナップリング３８に組み付け忘れが生じているという傾向を導き出した。このような傾向に基づき、図９におけるＳ１５において最大操作力が正常品範囲値１６より大きく、且つＳ１８において操作時間が正常品範囲値１７より長い場合には、Ｓ１９においてスナップリング３８に組み付け忘れが生じている旨を出力させることとした。
【００６１】
図１２は、３速主ギアＭ３についてインサイドリング３７を故意に正しく組み付けなかった場合における操作力（縦軸）と操作時間（横軸）との関係について実験結果の分布を示した図である。図において白丸のプロットは正常品の実験結果を示し、白ひし形のプロットはインサイドリング３７を故意に正しく組み付けなかった不良品の実験結果を示している。このような実験結果に基づき、３速主ギアＭ３に関する操作力の正常品範囲値１６を、白四角のプロットで示す下限値から白三角のプロットで示す上限値までの範囲として予め定めた。また、３速主ギアＭ３に関する操作時間の正常品範囲値１７を、＊印のプロットで示す下限値から×印のプロットで示す上限値までの範囲として定めた。その上で、最大操作力が正常品範囲値１６の範囲内にあって、且つ操作時間が正常品範囲値１７より長い場合には、インサイドリング３７に組み付け不良が生じているという傾向を導き出した。このような傾向に基づき、図９におけるＳ１５において最大操作力が正常品範囲値１６の範囲内にあって、且つＳ１６において操作時間が正常品範囲値１７より長い場合には、Ｓ２０においてインサイドリング３７に組み付け不良が生じている旨を出力させることとした。
【００６２】
（不良品判定方法）
以上説明した本発明の実施形態に係る不良品判定装置１による不良品判定処理は、上述のように制御部１５が自動的に実行してもよいし、或いは検査員が図７に示す操作部１３を逐次操作することによって手動で実行してもよい。いずれの場合にも、三軸直交ロボット５に変速操作を行わせる第１工程と、操作力測定部４３によって操作力を測定する第２工程と、タイマー１０によって操作時間を測定する第３工程と、操作力及び操作時間の少なくとも何れか一方を正常品範囲値１６，１７と比較することによって手動変速機２が不良品か否かを判定する第４工程とを含んだ不良品判定方法が実施される。
【００６３】
（作用効果）
以上説明したような手動変速機２の不良品判定装置１、不良品判定方法及び不良品判定プログラム１１の一態様によれば、三軸直交ロボット５にシフトレバー４の変速操作を行わせ、その際の操作力及び操作時間の測定結果に基づいて不良品判定を行うので、検査員の習熟度や集中力の違いによってバラつきが生じることがない信頼性の高い検査結果を得られると共に、検査員の作業負担を軽減することができる。
【００６４】
また、シフトレバー４に取り付けた第一ひずみゲージ４５と第二ひずみゲージ４７により、シフトレバー４に生じたセレクト方向とシフト方向のひずみ量をそれぞれ測定するので、検査員の習熟度等に影響を受けることのない定量的な操作力の測定が可能となる。
【００６５】
また、シフトレバー４のレバー本体４１の一部を略矩形の平板状に形成して第一板状部４４と第二板状部４６とを設け、第一板状部４４に第一ひずみゲージ４５を、第二板状部４６に第二ひずみゲージ４７をそれぞれ固定した。このような構成によれば、シフトレバー４の操作時に、第一板状部４４がセレクト方向に曲がりやすく、また第二板状部４６がシフト方向に曲がりやすいので、セレクト方向及びシフト方向へのひずみ量を検出しやすい。従って、それほど大きなひずみが生じないシフトレバー４について、手動変速機２の正常品と不良品との間に生じる操作力の差を確実に検出することができる。これにより、高い精度で不良品検査を行うことができる。
【００６６】
また、操作力の測定に際し、入力軸用エンコーダ８と出力軸用エンコーダ９により入力軸３１と出力軸３２の回転数をそれぞれ測定し、両者の回転数比が予め定めた設定回転数比に等しくなった時に、操作力測定部４３による操作力の測定を終了させるので、測定時間内における最大操作力の検出精度を高くすることができる。ここで、図１３は、操作時間の経過に伴う操作力の変化を示したグラフである。操作力の測定に際しては測定時間内における最大操作力を取得するが、本来は点Ｐ１における操作力を最大操作力として取得すべきところ、誤って点Ｐ２における操作力を最大操作力として取得する場合がある。この点Ｐ２は、シフトレバー４が各段のポジションに到達した後に、更に三軸直交ロボット５がシフトレバー４を押し込むように動作し、シフトレバー４が図３に示されるシフト経路ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４の最奥部に押し付けられることによって、押し付け荷重と呼ばれる大きな力がシフトレバー４に作用する点である。そこで、この押し付け荷重を最大操作力として誤って取得することを防止するために、本実施形態では回転数比が設定回転数比に等しくなった点を変速操作完了点とみなして操作力の測定を終了させる。これにより、変速操作完了点より以前の点Ｐ１における操作力が、最大操作力として正しく取得される。
【００６７】
（変形例）
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態としては以下に示すような変形例も考えられる。
【００６８】
（１）本実施形態では、操作力及び操作時間の両方について正常品範囲値の範囲内に入っているか否かをそれぞれ判定し、その結果に基づいて不良箇所特定処理Ｓ１１を行った。しかし、操作力と操作時間の少なくともいずれか一方が正常品範囲値の範囲内にない場合に、不良箇所の特定までは行わずに、単に検査対象である手動変速機２が不良品である旨だけを出力部１４に出力してもよい。
【００６９】
（２）本実施形態では、操作力の測定時に第二ひずみゲージ４７からシフト方向のひずみ量だけを取得し、これに基づいてブロックリング３６、インサイドリング３７及びスナップリング３８に不具合があることを特定した。しかし、不具合の種類に応じては、第一ひずみゲージ４５からセレクト方向のひずみ量だけを取得してもよいし、または第一ひずみゲージ４５と第二ひずみゲージ４７から、セレクト方向のひずみ量とシフト方向のひずみ量をそれぞれ取得し、その結果に基づいて不良箇所を特定してもよい。
【００７０】
（３）本実施形態では、操作時間の測定を開始する時点として、出力軸３２の回転数に変化が生じ始めた時点、すなわち入力軸３１の回転数と出力軸３２の回転数の同期が開始された時点を採用した。しかし、これに限られず、例えば三軸直交ロボット５が動作を開始した時点や、シフトレバー４が移動を開始した時点や、シフトアーム群ＳＡが所定位置に到達したことを位置検知センサ群ＰＳが検知した時点等に操作時間の測定を開始してもよい。
【００７１】
（４）本実施形態では、図４に示すシフトアーム群ＳＡが設定位置に到達した時点で操作時間の測定を終了した。しかし、これに限られず、操作力の測定終了時点と同様に入力軸３１と出力軸３２の回転数比が予め定めた設定回転数比に等しくなった時点や、入力軸３１の回転数と出力軸３２の回転数の同期が完了した時点や、シフトレバーが移動を終了した時点等を変速操作が完了した時点とみなして操作時間の測定を終了してもよい。
【００７２】
（５）本実施形態では、スナップリング３８に組み付け忘れが生じた場合と、ブロックリング３６及びインサイドリング３７に組み付け不良が生じた場合について、操作力と操作時間の傾向を導き出したが、これ以外に、例えばスナップリング３８に組み付け不良が生じた場合や、ブロックリング３６やインサイドリング３７に組み付け忘れが生じた場合について、操作力及び操作時間を正常品範囲値１６，１７と比較した場合の傾向を導き出すことも可能である。また、本実施形態では、１速主ギアＭ１、２速主ギアＭ２、及び３速主ギアＭ３を例に説明したが、主ギア群ＭＧを構成する入力主ギアＭＩ、５速主ギアＭ５、６速主ギアＭ６、及びリバース主ギアＭＲ等について、操作力及び操作時間を正常品範囲値１６，１７と比較した場合の傾向を同様に導き出すことも可能である。更に、本実施形態では、不良箇所がブロックリング３６、スナップリング３８及びインサイドリング３７のいずれかに特定される場合について説明したが、これに限られず、手動変速機２を構成する他の部材が不良箇所として特定される場合についても、操作力及び操作時間について正常品範囲値１６，１７と比較した場合の傾向を導き出すことも可能である。
【００７３】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
２  手動変速機
４  シフトレバー
４３  操作力測定部（操作力測定装置）
４４  第一板状部
４５  第一ひずみゲージ
４６  第二板状部
４７  第二ひずみゲージ
【図１】
2018040617.tif 000003
【図２】
2018040617.tif 000004
【図３】
2018040617.tif 000005
【図４】
2018040617.tif 000006
【図５】
2018040617.tif 000007
【図６】
2018040617.tif 000008
【図７】
2018040617.tif 000009
【図８】
2018040617.tif 000010
【図９】
2018040617.tif 000011
【図１０】
2018040617.tif 000012
【図１１】
2018040617.tif 000013
【図１２】
2018040617.tif 000014
【図１３】
2018040617.tif 000015