(57)【要約】【課題】軸部材の形状に関わらず、精度よく歪の測定が可能な軸部材の形状測定方法及び形状測定装置を提供する。【解決手段】軸部材の形状測定方法は、非接触式の第一センサ２１によって、基準外周面１２ａにおいて所定位相（Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）に位置し軸線方向位置が異なる複数の基準点（ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の位置を測定する第一工程と、非接触式の第二センサによって、被測定外周面１３ａにおいて所定位相（Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）と同位相に位置する対象点（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定する第二工程と、対象点を含む径方向断面において複数の基準点に対応する理想対象点（ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３）を演算し、理想対象点と対象点とを比較することにより基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）を演算する第三工程と、を備える。【選択図】図９
2018146296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向断面が円形に形成された基準外周面を有する第一軸部と、径方向断面が前記基準外周面と同径となる円弧形状に形成された被測定外周面を備える第二軸部と、を備える軸部材の形状測定方法であって、
接触式又は非接触式の第一センサによって、前記基準外周面において所定位相に位置し軸線方向位置が異なる複数の基準点の位置を測定する第一工程と、
接触式又は非接触式の第二センサによって、前記被測定外周面において前記所定位相と同位相に位置する対象点の位置を測定する第二工程と、
前記対象点を含む径方向断面において前記複数の基準点に対応する理想対象点を演算し、前記理想対象点と前記対象点とを比較することにより前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算する第三工程と、
を備える軸部材の形状測定方法。
【請求項２】
前記第二工程は、前記軸部材の軸線方向に移動しながら、前記被測定外周面において軸線方向位置が異なる複数の前記対象点の位置を測定し、
前記第三工程は、前記複数の前記対象点に関する前記変位量を演算する、請求項１に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項３】
前記第一センサは、前記非接触式のセンサであり、
前記第一工程は、前記軸部材の軸線方向に移動しながら、前記軸線方向位置が異なる前記複数の基準点の位置を測定し、
前記第二センサは、前記非接触式のセンサであり、
前記第二工程は、前記軸部材の軸線方向に移動しながら、前記被測定外周面において前記対象点の位置を測定する、請求項１に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項４】
前記第二軸部は、周方向において前記被測定外周面の前記円弧形状とは異なる非円弧形状に形成された非円弧外周面を備える不完全円柱である、請求項１−３の何れか一項に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項５】
前記第二軸部の前記非円弧外周面は、前記被測定外周面と背向する部分にラック歯が形成されている、請求項４に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項６】
前記第二軸部の前記被測定外周面は、前記周方向において軸線回りで１８０度未満の範囲に形成されている、請求項４又は５に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項７】
前記第一工程は、前記基準外周面において第一所定位相に位置し前記軸線方向位置が異なる複数の第一基準点の位置、及び、第二所定位相に位置し前記軸線方向位置が異なる複数の第二基準点の位置を測定し、
前記第二工程は、前記被測定外周面において前記第一所定位相と同位相に位置する第一対象点の位置、及び、前記第二所定位相と同位相に位置する第二対象点の位置を測定し、
前記第三工程は、
前記第一対象点を含む径方向断面において前記複数の第一基準点に対応する第一理想対象点を演算し、
前記第二対象点を含む径方向断面において前記複数の第二基準点に対応する第二理想対象点を演算し、
前記第一理想対象点と前記第一対象点とを比較することにより、前記第一所定位相における前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算し、
前記第二理想対象点と前記第二対象点とを比較することにより、前記第二所定位相における前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算する、請求項１−６の何れか一項に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項８】
前記第一工程は、前記基準外周面において第一所定位相に位置し前記軸線方向位置が異なる複数の第一基準点の位置、前記第一所定位相から９０°未満である第二所定位相に位置し前記軸線方向位置が異なる複数の第二基準点の位置を測定し、及び、前記第一所定位相から９０°未満である第三所定位相に位置し前記軸線方向位置が異なる複数の第三基準点の位置を測定し、
前記第二工程は、前記被測定外周面において前記第一所定位相と同位相に位置する第一対象点の位置、前記第二所定位相と同位相に位置する第二対象点の位置を測定し、及び、前記第三所定位相と同位相に位置する第三対象点の位置を測定し、
前記第三工程は、
前記第一対象点を含む径方向断面において前記複数の第一基準点に対応する第一理想対象点を演算し、
前記第二対象点を含む径方向断面において前記複数の第二基準点に対応する第二理想対象点を演算し、
前記第三対象点を含む径方向断面において前記複数の第三基準点に対応する第三理想対象点を演算し、
前記第一理想対象点と前記第一対象点とを比較することにより、前記第一所定位相における前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算し、
前記第二理想対象点と前記第二対象点とを比較することにより、前記第二所定位相における前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算し、
前記第三理想対象点と前記第三対象点とを比較することにより、前記第三所定位相における前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算する、請求項１−６の何れか一項に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項９】
前記第一センサは、
前記軸部材の軸線に直交する方向であって前記基準点を通る方向である所定の測定方向における前記基準点の位置を測定するセンサであり、
前記所定の測定方向と直交する方向に所定の測定範囲を備え、
前記所定の測定範囲内で前記所定の測定方向と直交する前記基準外周面から離れたセンサ基準面を備え、
前記センサ基準面と前記基準点との距離が、前記センサ基準面と前記基準外周面における前記基準点以外の点との距離に対して最短距離となることにより、前記基準点の位置が測定可能となり、
前記第二センサは、
前記軸部材の軸線に直交する方向であって前記対象点を通る方向である所定の測定方向における前記対象点の位置を測定するセンサであり、
前記所定の測定方向と直交する方向に所定の測定範囲を備え、
前記所定の測定範囲内で前記所定の測定方向と直交する前記被測定外周面から離れたセンサ基準面を備え、
前記センサ基準面と前記対象点との距離が、前記センサ基準面と前記被測定外周面における前記基準点以外の点との距離に対して最短距離となることにより、前記対象点の位置が測定可能となる、請求項１−８の何れか一項に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項１０】
前記第一及び第二センサはレーザセンサであり、
前記レーザセンサが所定のスポット径で照射するレーザ光の光軸の方向が前記所定の測定方向と一致し、
前記所定の測定範囲は前記所定のスポット径と一致する、請求項９に記載の軸部材の形状測定方法。
【請求項１１】
径方向断面が円形に形成された基準外周面を有する第一軸部と、径方向断面が前記基準外周面と同径となる円弧形状に形成された被測定外周面を備える第二軸部と、を備える軸部材の形状測定装置であって、
前記基準外周面において所定位相に位置し軸線方向位置が異なる複数の基準点の位置を測定する接触式又は非接触式の第一センサと、
前記被測定外周面において前記所定位相と同位相に位置する対象点の位置を測定する接触式又は非接触式の第二センサと、
前記対象点を含む径方向断面において前記複数の基準点に対応する理想対象点を演算し、前記理想対象点と前記対象点とを比較することにより前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算する制御部と、
を備える軸部材の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部材の形状測定方法及び形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ステアリング装置のラック軸に例示されるような径方向断面が不完全な円を有する長尺状の軸部材においては、その形状上、軸線方向において歪（変形）を生じやすい。このため、生じた歪を除去するための作業が必要となる場合がある。しかしながら、歪を除去するためには、まず、実際に生じている歪の状態を正確に把握する必要がある。これに対し、従来、接触式センサのひとつである公知の差動トランス式変位形を用いて、歪（変形）を検出する方法がある。
【０００３】
具体的には、差動トランス式変位形を用いて、まず、歪みの少ない長軸部、及び短軸部の外形形状をラック軸を軸線回りに回転させながら測定する。そして、長軸部、及び短軸部の外形形状の測定結果から、制御部が長軸部と短軸部と間の理想の軸線位置を推定する。また同様に径方向断面が不完全な円で形成されるラック歯形成部の円弧形状部の円弧形状を差動トランス式変位形によって測定する。そして、測定結果から円弧形状部の軸線位置を推定し、推定した円弧形状部の軸線位置と、上述した理想の軸線位置との差を演算し、演算した差をラック歯形成部の歪量（変形量）とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述したように円弧形状部はその径方向断面形状が完全な円ではなく円の一部で形成されている。このため、差動トランス式変位形を用いた円弧形状部の軸線位置の検出精度には限界がある。また、近年、ラック歯形成部の歯の形状が複雑になってきており、これに対応するため、ラック歯形成部が鍛造で形成される場合がある。この場合、鍛造後のラック軸素材におけるラック歯の両側にはラック歯の歯筋と平行な方向で、かつ外方に向って余肉が発生するため、例えば、フライスにより余肉を除去加工する。これにより、円弧で形成された円弧形状部の一部がさらに除去されるので、円弧の大きさは一層小さくなり、差動トランス式変位形による軸線位置の検出精度がさらに低下してしまう。なお、差動トランス式変位形を用いたラック軸の歪取りの別の例として特許文献１に開示される技術もある。特許文献１に開示される技術においても、同様の課題を有する。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、軸部材の形状に関わらず、精度よく歪の測定が可能な軸部材の形状測定方法及び形状測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１．軸部材の形状測定方法）
本発明に係る軸部材の形状測定方法は、径方向断面が円形に形成された基準外周面を有する第一軸部と、径方向断面が前記基準外周面と同径となる円弧形状に形成された被測定外周面を備える第二軸部と、を備える軸部材の形状測定方法である。形状測定方法は、接触式又は非接触式の第一センサによって、前記基準外周面において所定位相に位置し軸線方向位置が異なる複数の基準点の位置を測定する第一工程と、接触式又は非接触式の第二センサによって、前記被測定外周面において前記所定位相と同位相に位置する対象点の位置を測定する第二工程と、前記対象点を含む径方向断面において前記複数の基準点に対応する理想対象点を演算し、前記理想対象点と前記対象点とを比較することにより前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算する第三工程と、を備える。
【０００８】
このように、本発明では、基準外周面（第一軸部）上の、周方向における所定位相において、軸線方向位置が異なる複数の基準点を実際に測定し、測定した複数の基準点から被測定外周面（第二軸部）上の理想対象点の位置を演算し推定する。また、基準点の所定位相と同位相に位置する被測定外周面上の対象点の位置を測定する。そして、対象点の位置と、理想対象点の位置とを比較して、同位相における基準外周面と被測定外周面との間の差分、即ち基準外周面に対する被測定外周面の変位量を求める。これにより、従来技術とは異なり、第二軸部の被測定外周面が大きな円弧を有さなくても、第二軸部の変位量（歪量）が精度よく測定できる。
【０００９】
（２．軸部材の形状測定装置）
本発明に係る軸部材の形状測定装置は、径方向断面が円形に形成された基準外周面を有する第一軸部と、径方向断面が前記基準外周面と同径となる円弧形状に形成された被測定外周面を備える第二軸部と、を備える。形状測定装置は、前記基準外周面において所定位相に位置し軸線方向位置が異なる複数の基準点の位置を測定する接触式又は非接触式の第一センサと、前記被測定外周面において前記所定位相と同位相に位置する対象点の位置を測定する接触式又は非接触式の第二センサと、前記対象点を含む径方向断面において前記複数の基準点に対応する理想対象点を演算し、前記理想対象点と前記対象点とを比較することにより前記基準外周面に対する前記被測定外周面の変位量を演算する制御部と、を備える。これにより、軸部材の形状測定装置による測定によって、上記、軸部材の形状測定方法と同様、被測定外周面が円弧を多く有さない形状であっても、基準外周面に対する被測定外周面の変位量（歪量）が精度よく検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るラック軸の側面図である。
【図２】本実施形態に係るラック軸の上面図である。
【図３】図１におけるIII-III矢視断面図である。
【図４】図１におけるIV-IV矢視断面図である。
【図５】ラック歯形成部（第二軸部）と長軸部（第一軸部）とが相対変位した状態を説明するラック軸の軸方向から視た概要図である。
【図６】形状測定装置の概要図である。
【図７】第一センサによって、基準外周面の基準点の位置を測定する状態の説明図である。
【図８】第二センサによって、被測定外周面の対象点の位置を測定する状態の説明図である。
【図９】形状測定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
以下、本発明の実施形態に係る軸部材の外周面形状を測定する形状測定装置について説明する。なお、本実施形態において、軸部材は、自動車用のステアリング装置に用いられるラック軸をその一例として説明する。このため、以下において、まず、測定対象となるラック軸１０についての説明を行なう。なお、ステアリング装置のラック軸については、公知の製品であるので、必要な部分を除いて機能等の詳細な説明については省略する。
【００１２】
（１−２．ラック軸１０）
図１の側面図に示すように、ラック軸１０は、先端（図１において右側）から左に向かって順に、長軸部１２（第一軸部に相当）、ラック歯形成部１３（第二軸部に相当）、及び短軸部１４を有している。なお、図１に示すラック軸１０は、後述する形状測定装置２０によって外周面形状が測定される際の姿勢で記載してある。長軸部１２（第一軸部）は、径方向断面が円形に形成された基準面となる基準外周面１２ａを備える（図３参照）。基準外周面１２ａは、長軸部１２（第一軸部）の軸線方向全長に亘って形成される。
【００１３】
基準外周面１２ａは、データム面として使用する。このため、基準外周面１２ａは、例えば、周方向における輪郭線が、長軸部１２の軸線を中心として所定の間隔（範囲）を有して形成された二つの理想の円筒の間に収まるよう形成される。即ち、円筒度（ＪＩＳ  Ｂ  ０６２１参照）が所定の範囲内に収まるよう形成される。このとき、所定の間隔は、各製品毎に必要な形状精度を考慮して任意の値を設定すればよい。ただし、上記態様に限らず、基準外周面１２ａは、基準外周面１２ａの円周振れ、又は全振れ（ともにＪＩＳ  Ｂ  ０６２１参照）が所定の範囲に入るよう設定してもよい。
【００１４】
図２は、ラック軸１０の上面図である。ラック軸１０は、二点鎖線で図示するラック軸素材１１の一部（余肉１５、１５）をフライス加工等により除去加工して得られる。余肉１５、１５は、ラック歯形成部１３を上下の鍛造型をプレスして形成する際に、鍛造型の間で軸直交方向に突出して形成されたバリである。
【００１５】
図４の径方向断面に示すように、ラック歯形成部１３（第二軸部）は、上述した基準外周面１２ａの外径（＝φＤ）と同径となる円弧形状に形成された被測定外周面１３ａを備える。図１，図２に示すように、本実施形態においては、被測定外周面１３ａは基準外周面１２ａと同一面となるよう連続して形成される。図４に示すように、余肉１５，１５が除去された後の被測定外周面１３ａの円弧の大きさは、軸線回りに約１４０ｄｅｇ程度である。換言すれば、ラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａは、周方向において軸線回りで１８０度未満の範囲に形成される。
【００１６】
図１、図２に示すように、長軸部１２及び短軸部１４には、ラック歯が設けられていない。長軸部１２は、短軸部１４より長くなるよう形成される。なお、以降において、軸線方向とは、ラック軸１０の伸長方向、即ちラック軸１０の軸線方向をいうものとする。
【００１７】
図１におけるラック歯形成部１３（第二軸部）の下面（図１においては下側、図２においては紙面奥側）には、複数のラック歯１６が形成される。複数のラック歯１６は、被測定外周面１３ａと背向する部分（非円弧外周面に相当する）に形成される。このように、ラック歯形成部１３は、軸線回りの周方向において被測定外周面１３ａの円弧形状とは異なる非円弧形状で形成された非円弧外周面を備える不完全円柱である。
【００１８】
複数のラック歯１６は、例えば、温間鍛造により塑性変形されて形成される。本実施形態に係るラック軸１０の各ラック歯１６は、軸線方向において、均一には形成されていない。即ち、各ラック歯１６は、図略のピニオンとの噛合において、可変のギヤレシオ（つまり、バリアブルギヤレシオ（ＶＧＲ））の出力特性が出力されるよう形成され配列されている。詳細な説明については省略する。
【００１９】
（１−２−１.基準外周面１２ａ上の基準点について）
次に、後述する第一センサ２１により測定する長軸部１２（第一軸部）の基準外周面１２ａに設定される基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）について説明する。基準点を説明するにあたり、まず、長軸部１２（第一軸部）の径方向断面を示す図３において、基準外周面１２ａ上における最上点（頂点）位置を周方向における第一所定位相Ｐｈ１と定義する。また、図３に示すように、第一所定位相Ｐｈ１から、周方向において７０ｄｅｇ、左方向に回転させた位置（９０ｄｅｇ未満に相当）を周方向における第二所定位相Ｐｈ２とし、周方向において７０ｄｅｇ、右方向に回転させた位置（９０ｄｅｇ未満に相当）を周方向における第三所定位相Ｐｈ３と定義する。
【００２０】
そして、第一所定位相Ｐｈ１における基準外周面１２ａ上の複数の点を第一基準点ＲＰ１と定義する。また、第二所定位相Ｐｈ２における基準外周面１２ａ上の複数の点を第二基準点ＲＰ２と定義し、第三所定位相Ｐｈ３における基準外周面１２ａ上の複数の点を第三基準点ＲＰ３と定義する。第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３は、それぞれ長軸部１２（第一軸部）の軸線方向において、軸線方向位置が異なる任意の二箇所（複数に相当する）である第一位置Ｐ１，及び第二位置Ｐ２に設定される（図１参照）。つまり、各第一基準点ＲＰ１，第二基準点ＲＰ２及び第三基準点ＲＰ３は、それぞれ軸線方向において同じ位置（同位相）に位置する。
【００２１】
軸線方向において二箇所（第一位置Ｐ１，第二位置Ｐ２）に設定された各第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３の各位置（座標）は、後述する第一センサ２１によって測定される。後に詳述するが、第一センサ２１は、三つのセンサによって構成される。
【００２２】
なお、上記態様に限らず、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３は、長軸部１２（第一軸部）の軸線方向において、軸線方向位置が異なる任意の三箇所以上にそれぞれ設定しても良い。これにより、演算する際の制御部の負荷、及び測定に要する時間は増加するが、演算によって求められる基準外周面１２ａの位置精度は向上する。
【００２３】
また、上記において第二所定位相Ｐｈ２及び第三所定位相Ｐｈ３を、第一所定位相Ｐｈ１から、軸周りで周方向両側にそれぞれ７０ｄｅｇ回転させた位置としたのは、ラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａの円弧（１４０ｄｅｇ）の端部の位相に一致させたものである。第二所定位相Ｐｈ２及び第三所定位相Ｐｈ３の位置は、被測定外周面１３ａの範囲内において任意の他の位置に変更しても良い。
【００２４】
（１−２−２．被測定外周面上の対象点について）
次に、後述する第二センサ２２により測定するラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａの軸線方向において、それぞれ測定される軸線方向位置が異なる複数の各対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）について説明する。本実施形態では各対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は被測定外周面１３ａの周方向において、第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３にそれぞれ対応する点である。
【００２５】
被測定外周面１３ａにおいて、第一所定位相Ｐｈ１と同位相に位置する点を第一対象点ＴＰ１（対象点）と定義する。また、第二所定位相Ｐｈ２と同位相に位置する点を第二対象点ＴＰ２（対象点）と定義する。また、第三所定位相Ｐｈ３と同位相に位置する点を第三対象点ＴＰ３（対象点）と定義する。本実施形態においては、第一対象点ＴＰ１，第二対象点ＴＰ２，及び第三対象点ＴＰ３は、各位相の軸線方向位置が異なる位置にそれぞれ六箇所（複数に相当）ずつ設定されている（図１，図２参照）。
【００２６】
なお、本実施形態では、ラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａは、図５に示すように、長軸部１２（第一軸部）の基準外周面１２ａに対し若干変位（変形）しているものとして説明を進める。このとき、変位した原因等は問わない。図５では、ラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａに対し、長軸部１２（第一軸部）の基準外周面１２ａは二点鎖線で示す。このように、被測定外周面１３ａと基準外周面１２ａとの間には、相対変位が生じているものとする。
【００２７】
第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、後述する第二センサ２２によってそれぞれの位置（座標）が測定される。なお、本実施形態において、第二センサ２２は、第一センサ２１と全く同一の三つのセンサによって構成される。そして、第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の位置（座標）を三つの各センサがそれぞれ測定する。つまり、三つのセンサが第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３及び第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の各位置を測定する。詳細については後に述べる。ただし、上記態様に限らず、第一センサ２１と第二センサ２２とが、それぞれ異なる三つのセンサによって構成されてもよい。
【００２８】
上述したように、第一対象点ＴＰ１，第二対象点ＴＰ２及び第三対象点ＴＰ３は、それぞれの位相においてラック歯形成部１３（第二軸部）の軸線方向における異なる軸線方向位置で複数点(複数箇所)測定される。このとき、測定される複数の点は所定の距離毎に測定しても良いし、任意に設定したランダムな距離毎に測定しても良い。
【００２９】
（１−３．形状測定装置）
次に、形状測定装置２０について説明する（図６参照）。形状測定装置２０は、上述したラック軸１０（軸部材）の基準外周面１２ａ上及び被測定外周面１３ａ上の各位置（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３、及び第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の各位置）を測定する。そして、形状測定装置２０は、測定された基準外周面１２ａ及び被測定外周面１３ａの各位置（座標）に基づき、基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変形量を演算する。
【００３０】
なお、前述したように、形状測定装置２０においてラック軸１０（軸部材）は、図６に示すように、ラック歯１６を下方に向けて支持される。ラック軸１０が支持される位置Ａ，Ｂは、長軸部１２（第一軸部）の基準外周面１２ａ上における軸線方向の任意の二点である。ただし、支持される位置は、二点に限らず、三点以上でもよい。また、支持の方法についても、限定されない。例えば、各支持位置において、三つのローラを基準外周面１２ａの周方向に等間隔に配置することによりラック軸１０を軸線回りに回転可能に支持しても良い。また、ラック軸１０を、軸線回りに回転不能に支持してもよい。
【００３１】
図６に示すように、形状測定装置２０は、主に第一センサ２１（第二センサ２２）と、センサレール３０と、制御部４０と、を備える。本実施形態においては、第一センサ２１と第二センサ２２とは同一のセンサであり、共用される。図７、図８に示すように、第一センサ２１（第二センサ２２）は、それぞれ第一所定位相Ｐｈ１用のレーザセンサ２３＿Ｐｈ１，第二所定位相Ｐｈ２用のレーザセンサ２４＿Ｐｈ２，及び第三所定位相Ｐｈ３用のレーザセンサ２５＿Ｐｈ３という三つのレーザセンサによって構成される。レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３は、何れも同様のセンサであるとともに非接触式のセンサである。
【００３２】
なお、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３は、公知のレーザセンサであり、レーザ照射面から測定対象部にレーザ光を照射し、測定対象物のうちのレーザ照射面から最も近くにある部位までの距離を計測可能なレーザセンサである。
【００３３】
センサレール３０は、図６におけるラック軸１０の上方において、ラック軸１０の軸線と平行に配置される。センサレール３０には、各レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３がセンサレール３０に沿って移動可能に設けられる。センサレール３０は、１本でもよいし、各レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３がそれぞれ設けられるよう３本であってもよい。センサレール３０が１本の場合は、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３は、一体的に構成される。
【００３４】
レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３は、制御部４０の制御によって、センサレール３０上を、所望の量だけ軸線方向に移動される。そして、図７に示すように、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３（第一センサ２１）は、制御部４０の制御によって、それぞれラック軸１０（軸部材）の軸線に直交する方向であって、且つ各基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）を通る方向である各測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３（所定の測定方向に相当）における各基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１〜ＲＰ３）の位置（座標）を測定する。
【００３５】
なお、上記において、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３（第一センサ２１），第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３及び測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３は、番号の若い順から順番にそれぞれ対応するものとする。例えば、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１によって測定される基準点は、第一基準点ＲＰ１であり、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１のレーザ光ＬＢ１が照射される測定方向は、測定方向ＤＲ１である。
【００３６】
レーザセンサ２４＿Ｐｈ２も同様であり、レーザセンサ２４＿Ｐｈ２によって測定される基準点は、第二基準点ＲＰ２であり、レーザセンサ２４＿Ｐｈ２のレーザ光ＬＢ２が照射される測定方向は、測定方向ＤＲ２である。レーザセンサ２５＿Ｐｈ３についても、同様である。また、以降で説明する各センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３、各スポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３、及び最短距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等についても同様である。
【００３７】
図７に示すように、各レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３（第一センサ２１）は、制御部４０の制御によって、各レーザ照射面である各センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から、それぞれ測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３（所定の測定方向に相当）の方向で、且つ第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３に向けて、各スポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３（所定のスポット径に相当）を有する各レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３を照射する。
【００３８】
このとき、レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３は、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３に向けて円柱状に照射される。つまり、各レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３（第一センサ２１）は、測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交する方向に、照射した円柱状のレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３の径方向断面の断面積に応じた測定範囲（所定の測定範囲に相当）を備える。なお、本実施形態において、各スポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３は同一径とする。よって、各測定範囲も同一面積である。但し、これに限らず同一径でなくてもよい。
【００３９】
上記より、各センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３も、それぞれ各測定範囲内において、各測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交する。また、各センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３（基準点）との間は所定の距離を有して配置される。
【００４０】
このような構成により、各センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３（基準点）との間の距離を、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と基準外周面１２ａにおける基準点以外の点との距離に対して最短距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にできるので、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３の位置（座標）が測定できる。
【００４１】
また、図８に示すように、第二センサ２２（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）についても、上記第一センサ２１と同様の作用によって各対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置（座標）が測定可能となる。第二センサ２２（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）においては、上記第一センサ２１の説明に対し、第一センサ２１を第二センサ２２と読み替え、各基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）を各対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）と読み替え、さらに、基準外周面１２ａを被測定外周面１３ａと読み替えればよい。他は、上記第一センサ２１に対する説明と同様である。
【００４２】
このような構成により、各センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）との間の距離を、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と被測定外周面１３ａにおける対象点以外の点との距離に対して最短距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とすることができるので、第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の位置（座標）が測定可能となる。
【００４３】
上記より、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３及び第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３が、基準外周面１２ａ及び被測定外周面１３ａ上において、その位置がばらついたり、移動したりしても、所定の測定範囲内においては、各レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３の第一〜第三レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３が基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）及び対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を確実に検出することができる。
【００４４】
（２．軸部材の形状測定方法）
次に、上記で説明したラック軸１０の被測定外周面１３ａの形状測定方法について図９のフローチャートに基づき説明する。本発明に係るラック軸１０（軸部材）の形状測定方法は、第一工程（ステップＳ１０−Ｓ１８）と、第二工程（ステップＳ２０−Ｓ２８）と、第三工程（ステップＳ３０−Ｓ３４）と、を備える。
【００４５】
（２−１．第一工程）
上述したように、第一工程は、非接触式の第一センサ２１（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）によって、基準外周面１２ａ上の周方向における所定位相（第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）にそれぞれ位置する３箇所の基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の位置（座標）を軸線方向位置が異なる二点（複数）で測定する工程である。
【００４６】
ステップＳ１０（第一工程）では、制御部４０の制御により、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、ラック軸１０（軸部材）の上方に配置されたセンサレール３０上において、軸線方向に移動され、予め設定された基準外周面１２ａ（第一軸部）上の第一位置Ｐ１に到達する。なお、既にレーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、第一位置Ｐ１に位置している場合には第二位置Ｐ２に移動する。
【００４７】
次に、ステップＳ１２（第一工程）では、制御部４０の制御により、円柱形状の各レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３をレーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３の各レーザ照射面であるセンサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３に向けて照射する（図７参照）。なお、各レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３は、各スポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３（φＤ１＝φＤ２＝φＤ３）を有し、各スポット径に応じた各測定範囲を有して照射される。
【００４８】
次に、ステップＳ１４（第一工程）において、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３の位置（座標）が測定される。上述したように、このとき、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３との間の距離は、最短距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３（図７参照）となるよう設定されているため、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３の位置（座標）が測定される。
【００４９】
なお、上記において、第一基準点ＲＰ１の位置（座標）は、上下方向（測定方向ＤＲ１）に沿って測定された位置である。また、第二基準点ＲＰ２の位置（座標）は、測定方向ＤＲ２に沿って測定された位置である。さらに、第三基準点ＲＰ３の位置（座標）は、測定方向ＤＲ３に沿って測定された位置である。そして、ステップＳ１６（第一工程）において、各基準点の位置の測定結果が制御部４０の記憶部４１に送信される。
【００５０】
次に、ステップＳ１８（第一工程）において、ステップＳ１４における第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３の位置（座標）の測定が２回目か否かの確認を行なう。測定が１回目であれば、「Ｎ」（Ｎｏ）に従いステップＳ１０に移動する。
【００５１】
なお、２回目のステップＳ１０では、制御部４０の制御により、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、センサレール３０上を軸線方向に移動され、第一位置Ｐ１から第二位置Ｐ２に到達する。そしてステップＳ１２、及びステップＳ１４において第二位置Ｐ２における第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３の位置（座標）がそれぞれ測定され、ステップＳ１６において、測定結果が制御部４０の記憶部４１に送信される。
【００５２】
このように、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、軸線方向位置が異なる二箇所（複数）の第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３（基準点）の位置を測定する。そして、ステップＳ１８の確認工程において、測定が２回目であるので、「Ｙ」（Ｙｅｓ）に従いステップＳ２０（第二工程）に移動する。
【００５３】
（２−２．第二工程）
第二工程は、非接触式の第二センサ２２（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）によって、被測定外周面１３ａにおいて基準外周面１２ａ上の所定位相（第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）と同位相に位置する第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）の位置を測定する工程である。第二センサ２２は第一センサ２１と共用である。第二工程では、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３（第二センサ２２）が、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、被測定外周面１３ａにおいて軸線方向位置が異なる複数の対象点の位置を測定する。
【００５４】
ステップＳ２０（第二工程）では、制御部４０の制御により、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、センサレール３０上を軸線方向に移動され、予め設定されたラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａ上の任意の位置Ｐ３（図６参照）まで移動する。
【００５５】
次に、ステップＳ１２と同様、ステップＳ２２（第二工程）において、制御部４０の制御により、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、円柱形状のレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３をレーザ照射面であるセンサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から被測定外周面１３ａ上の第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）に向けて照射する。なお、各レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３は、各スポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３（φＤ１＝φＤ２＝φＤ３）を有し、各スポット径に応じた各測定範囲を有して照射される。
【００５６】
このとき、各レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３の光軸は、それぞれ各測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と平行である。また、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交している。これにより、ステップＳ２４（第二工程）でセンサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３との間が最短距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６（図８参照）となる第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の位置（座標）が測定される。
【００５７】
なお、上記において、第一対象点ＴＰ１の位置（座標）は、上下方向（測定方向ＤＲ１）に沿って測定された位置である。また、第二対象点ＴＰ２の位置（座標）は、測定方向ＤＲ２に沿って測定された位置である。さらに、第三対象点ＴＰ３の位置（座標）は、測定方向ＤＲ３に沿って測定された位置である。そして、ステップＳ２６（第二工程）で、各対象点の位置データ（測定結果）が制御部４０の記憶部４１に送信される。
【００５８】
次に、ステップＳ２８（第二工程）において、ステップＳ２４における第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の位置（座標）の測定が予め設定したＮ回目に到達したか否かの確認を行なう。測定回数がＮ回に到達していなければ、「Ｎ」（Ｎｏ）に従いステップＳ２０に移動する。
【００５９】
そして、２回目以降のステップＳ２０（第二工程）では、制御部４０の制御により、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、センサレール３０上を軸線方向に移動され、予め設定されたラック歯形成部１３（第二軸部）の被測定外周面１３ａ上の任意の位置Ｐ４（図６参照）まで移動する。そして、ステップＳ２０−ステップＳ２４の処理によって任意の位置Ｐ４における第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の位置（座標）がそれぞれ測定され、ステップＳ２６で位置データ（測定結果）が制御部４０の記憶部４１に送信される。
【００６０】
そして、ステップＳ２８において、ステップＳ２４での測定が予め設定されたＮ回（本実施形態では六回）実施されたことが確認されるまで、ステップＳ２０−ステップＳ２８の処理を繰り返し行なう。ステップＳ２８において、測定がＮ回実施されたことが確認されたら、「Ｙ」（Ｙｅｓ）に従いステップＳ３０（第三工程）に移動する。なお、判定基準となる測定回数（Ｎ回）は、任意に設定すればよい。
【００６１】
このように第二工程では、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、複数個所の第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）の位置を測定する。
【００６２】
（２−３．第三工程）
ステップＳ３０（第三工程）では、制御部４０が、第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）を含む径方向断面において、記憶部４１に記憶された二箇所（複数）分の第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３（基準点）の位置データを取り出す。そして、ステップＳ３２（第三工程）で、取り出した位置データに基づき、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３にそれぞれ対応する第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３（理想対象点）を演算する。
【００６３】
具体的には、二箇所（複数）分の基準外周面１２ａにおける第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３（基準点）データに基づき演算した外周面形状を理想の外周面形状とする。そして、演算した理想の外周面形状を軸線方向位置毎の各第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）を含む仮想の径方向断面まで延在させ、交わった点を、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３に対応する仮想の第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３（理想対象点）として演算する（図８参照）。なお、図８においては、第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３（基準点）の位置と第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３（理想対象点）の位置とは一致している。
【００６４】
そして、ステップＳ３４（第三工程）では、記憶部４１に記憶させた第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の位置データを取り出し、第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３と第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）とを比較する（図８参照）。これにより、各位相（第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）における基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量（第一〜第三変位量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）を各々演算する。
【００６５】
なお、第一〜第三変位量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３（対象点）に関する変位量である。よって、この変位量（第一〜第三変位量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）をもって、ラック歯形成部１３（第二軸部）が基準外周面１２ａ（第一軸部）に対して変位した大きさとする。これにより、演算した第一〜第三変位量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に基づき、ラック軸１０に対して精度の良い歪取り作業が実行可能となる。
【００６６】
（３．その他）
なお、上記実施形態では、基準点（ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）、対象点（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）及び理想対象点（ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３）を演算するための位相（Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）をラック軸１０（軸部材）の周方向において１４０ｄｅｇの範囲内に三つ設定した。しかし、この態様には限らず、位相は二つでもよい。つまり、二つの位相に応じて、基準点（ＲＰ１，ＲＰ２）、対象点（ＴＰ１，ＴＰ２）及び理想対象点（ＩＴＰ１，ＩＴＰ２）を演算してもよい。この場合、二つの位相が形成する角度は９０ｄｅｇ程度であることが好ましい。これによっても、相応の効果が得られる。
【００６７】
また、上記実施形態では、ラック歯形成部１３（第二軸部）における被測定外周面１３ａの円弧の大きさを周方向において１４０ｄｅｇの範囲としたが、この態様には限らない。被測定外周面１３ａの円弧は、１８０ｄｅｇ未満であれば何度でもよい。円弧が１８０ｄｅｇ未満であることによって、差動トランス変位計を使用した従来技術による測定においては、精度よく被測定外周面１３ａの形状の測定はできないが、本発明にかかる測定方法によって、精度のよい測定結果が望める。
【００６８】
また、本実施形態では、軸部材をラック軸１０として説明したが、この態様にはかぎらない。基準となる基準外周面（第一軸部）を備えていれば軸部材はどのようなものを適用しても良い。例えば、エンジン部品であるスロットルボデー等に使用されるバタフライバルブ用のシャフト等でもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、第二工程（ステップＳ２０-Ｓ２８）では、非接触式のレーザセンサ（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）が、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、被測定外周面１３ａにおいて軸線方向位置が異なる複数の対象点（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定した。しかし、この態様には限らず、固定した複数のレーザセンサを用いて、軸線方向位置が異なる複数の対象点の位置を測定してもよい。なお、第一工程においても同様である。
【００７０】
また、上記実施形態では、ラック軸１０（軸部材）の外形形状を測定するため、非接触式のレーザセンサ（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）を用いた。しかし、この態様には限らない。非接触式のレーザセンサに替えて接触式のセンサを適用してもよい。この場合、適用できる接触式のセンサは、測定方向に移動可能な円筒状の接触子を備え、基準点（ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）、及び対象点（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）と接触する接触子の端面が、測定方向と直交する平面を備えていればよい。これによっても、相応の効果が期待出来る。
【００７１】
また、上記実施形態では、第一センサ２１と第二センサ２２とは同じセンサであるものとして説明した。しかし、この態様には限らない。第一センサ２１と第二センサ２２とを別々に設けても良い。この場合、第一センサ２１による基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の測定と、第二センサ２２による対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の測定とを同時に行なうことができるので、効率的である。
【００７２】
（４．実施形態による効果）
上記実施形態の軸部材の形状測定方法によれば、基準外周面１２ａ（第一軸部）上の、周方向における所定位相（第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）のそれぞれにおいて、軸方向位置が異なる複数（二箇所）の基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）を実際に測定し、測定した複数（二箇所）の基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）から被測定外周面１３ａ（第二軸部）上の理想対象点（第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３）の位置を演算し推定する。また、基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の所定位相（第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）と同位相に位置する被測定外周面１３ａ上の対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定する。そして、測定した対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置と、測定した基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）に対応する理想対象点（第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３）の位置とを比較して、同位相における基準外周面１２ａと被測定外周面１３ａとの間の差分、即ち基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量を求める。これにより、従来技術とは異なり、第二軸部の被測定外周面１３ａが大きな円弧を有さなくても、第二軸部の変位量（歪量）が精度よく測定できる。
【００７３】
また、上記実施形態によれば、第二工程は、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、被測定外周面１３ａにおいて軸線方向位置が異なる複数の対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定し、第三工程は、複数の対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）に関する変位量（第一〜第三変位量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）を演算する。このように、軸線方向で移動しながら被測定外周面１３ａの変位量が測定されるので、ラック軸１０（軸部材）の歪（変形）が精度よく測定できる。
【００７４】
また、上記実施形態によれば、第一センサ（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）は、非接触式のセンサであり、第一工程は、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、軸線方向位置が異なる複数の各基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の位置を測定する。第二センサ（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）は、非接触式のセンサであり、第二工程は、ラック軸１０（軸部材）の軸線方向に移動しながら、被測定外周面１３ａにおいて各対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定する。このように、軸線方向に移動しながら非接触式のセンサによって、被測定外周面１３ａの形状が測定されるので、ラック軸１０（軸部材）の全長に亘って歪（変形）が短時間で精度よく測定できる。
【００７５】
また、上記実施形態によれば、被測定外周面１３ａ（第二軸部）は、周方向において被測定外周面１３ａの円弧形状とは異なる非円弧形状に形成された非円弧外周面を備える不完全円柱である。このような、不完全円柱で形成される第二軸部は歪みやすい上に、外周面形状の測定がしにくい。しかし、本発明に係る形状測定方法では、非円弧外周面を備える不完全円柱であっても、精度よく外周面形状の測定が出来る。
【００７６】
また、上記実施形態によれば、被測定外周面１３ａ（第二軸部）は、被測定外周面１３ａと背向する部分にラック歯１６が形成されている。このように、ラック軸１０（軸部材）がラック歯１６を有していても、ラック歯１６と背向する部分の円弧形状で形成された被測定外周面１３ａを測定することで、精度よく外周面形状の測定が出来る。
【００７７】
また、上記実施形態によれば、第二軸部の被測定外周面１３ａは、周方向において軸線回りで１８０度未満の範囲に形成されている。このように、被測定外周面１３ａの円弧が周方向において１８０度未満で形成されており、従来技術による差動トランスによって円弧の軸線が精度よく検出できなくても、本発明に係る形状測定方法では、被測定外周面１３ａの歪が精度よく測定できる。
【００７８】
また、上記実施形態によれば、第一工程は、基準外周面１２ａにおいて第一所定位相Ｐｈ１に位置し軸線方向位置が異なる複数の第一基準点ＲＰ１の位置、第一所定位相から９０°未満である第二所定位相Ｐｈ２に位置し軸線方向位置が異なる複数の第二基準点ＲＰ２の位置を測定し、及び、第一所定位相Ｐｈ１から９０°未満である第三所定位相Ｐｈ３に位置し軸線方向位置が異なる複数の第三基準点ＲＰ３の位置を測定する。第二工程は、被測定外周面１３ａにおいて第一所定位相Ｐｈ１と同位相に位置する第一対象点ＴＰ１の位置、第二所定位相Ｐｈ２と同位相に位置する第二対象点ＴＰ２の位置を測定し、及び、第三所定位相Ｐｈ３と同位相に位置する第三対象点ＴＰ３の位置を測定する。また、第三工程は、第一対象点ＴＰ１を含む径方向断面において複数の第一基準点ＲＰ１に対応する第一理想対象点ＩＴＰ１を演算する。また、第二対象点ＴＰ２を含む径方向断面において複数の第二基準点ＲＰ２に対応する第二理想対象点ＩＴＰ２を演算する。また、第三対象点ＴＰ３を含む径方向断面において複数の第三基準点ＲＰ３に対応する第三理想対象点ＩＴＰ３を演算する。そして、第一理想対象点ＩＴＰ１と第一対象点ＴＰ１とを比較することにより、第一所定位相Ｐｈ１における基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量（第一変位量Ｑ１）を演算する。また、第二理想対象点ＩＴＰ２と第二対象点ＴＰ２とを比較することにより、第二所定位相Ｐｈ２における基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量（第二変位量Ｑ２）を演算する。さらに第三理想対象点ＩＴＰ３と第三対象点ＴＰ３とを比較することにより、第三所定位相Ｐｈ３における基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量（第二変位量Ｑ３）を演算する。
【００７９】
このように、基準外周面１２ａにおいて周方向に三つの位相を設定し、三つの位相に対してそれぞれ、基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量Ｑ１−Ｑ３が演算されるので、精度よく被測定外周面１３ａの歪（変形）が検出できる。
【００８０】
また、上記実施形態によれば、第一センサ２１（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）は、ラック軸１０（軸部材）の軸線に直交する方向であって、基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）を通る方向である所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３における基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の位置を測定するセンサである。第一センサ２１（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）は、所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交する方向に所定の測定範囲を備える。また、所定の測定範囲内で所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交する基準外周面１２ａから離れたセンサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備える。そして、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）との距離が、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と基準外周面１２ａにおける基準点以外の点との距離に対して最短距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３となることにより、基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の位置が測定可能となる。
【００８１】
第二センサ２２（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）は、ラック軸１０（軸部材）の軸線に直交する方向であって対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）を通る方向である所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３における対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定するセンサである。第二センサ２２は、所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交する方向に所定の測定範囲を備える。また、所定の測定範囲内で所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と直交する被測定外周面１３ａから離れたセンサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備える。そして、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）との距離が、センサ基準面Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と被測定外周面１３ａにおける基準点以外の点との距離に対して最短距離Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６となることにより、対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置が測定可能となる。
【００８２】
このような構成によって、所定の測定範囲内では、第一、第二センサ２１，２２が、基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）及び対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を精度よく確実に測定することができる。つまり、被測定外周面１３ａの円弧が小さくても、基準点及び対象点の位置が精度よく求められ、延いては被測定外周面１３ａの変位量が精度よく求められる。
【００８３】
また、上記実施形態によれば、第一及び第二センサ２１，２２はレーザセンサ（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）であり、レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３が所定のスポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３で照射するレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３の光軸の方向が所定の測定方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３と一致し、所定の測定範囲は所定のスポット径φＤ１，φＤ２，φＤ３と一致する。このように、レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３のスポット径を大きくすることで、測定範囲が広く確保でき、基準点及び対象点が確実に測定できるので、低コストに対応できる。
【００８４】
また、上記実施形態によれば、ラック軸１０（軸部材）の形状測定装置２０は、径方向断面が円形に形成された基準外周面１２ａを有する長軸部１２（第一軸部）と、径方向断面が基準外周面１２ａと同径となる円弧形状に形成された被測定外周面１３ａを備えるラック歯形成部１３（第二軸部）と、を備える。形状測定装置２０は、基準外周面１２ａにおいて所定位相（第一〜第三所定位相Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３）に位置し、軸線方向位置が異なる複数の基準点（第一〜第三基準点ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３）の位置を測定する非接触式の第一センサ２１（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）と、被測定外周面において所定位相と同位相に位置する対象点（第一〜第三対象点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）の位置を測定する非接触式の第二センサ２２（レーザセンサ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３）と、対象点を含む径方向断面において軸線方向位置が異なる複数の基準点に対応する理想対象点（第一〜第三理想対象点ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３）を演算し、理想対象点と対象点とを比較することにより基準外周面１２ａに対する被測定外周面１３ａの変位量を演算する制御部４０と、を備える。この形状測定装置２０により、上記形状測定方法によって測定したのと同様、精度よく外周面の形状が測定できる。
【符号の説明】
【００８５】
１０；軸部材（ラック軸）、  １２；第一軸部（長軸部）、  １２ａ；基準外周面、  １３；第二軸部（ラック歯形成部）、  １３ａ；被測定外周面、  ２０；形状測定装置、  ２１；第一センサ、  ２２；第二センサ、  ２３＿Ｐｈ１，２４＿Ｐｈ２，２５＿Ｐｈ３；レーザセンサ、  ３０；センサレール、  ４０；制御部、  ４１；記憶部、  ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３；測定方向、  Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３；センサ基準面、  ＩＴＰ１，ＩＴＰ２，ＩＴＰ３；理想対象点、  ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３；レーザ光、  Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６；最短距離、  Ｐ１；第一位置、  Ｐ２；第二位置、  Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３；所定位相、  Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３；変位量、  ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３；基準点、  ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３；対象点、  φＤ１，φＤ２，φＤ３；スポット径。
【図１】
2018146296.tif 000003
【図２】
2018146296.tif 000004
【図３】
2018146296.tif 000005
【図４】
2018146296.tif 000006
【図５】
2018146296.tif 000007
【図６】
2018146296.tif 000008
【図７】
2018146296.tif 000009
【図８】
2018146296.tif 000010
【図９】
2018146296.tif 000011