(57)【要約】【課題】測定時のワーク中心軸に傾きがあっても正しいボール溝の測定が可能で、ボール溝加工精度の高精度検査を可能とし得るボール溝測定方法を提供する。【解決手段】等速ジョイントのインナレース又はアウタレースのＰＣＲを測定するボール溝測定方法であって、位置決めされたインナレース等の全ボール溝の延出方向各点の３Ｄ座標を測定する第１ステップ３０３〜３０８と、このステップで測定された３Ｄ座標群から仮のボール溝中心軸を求める第２ステップを備える。第３ステップ３０９では仮のボール溝中心軸によるＰＣＲ値を複数算出し、第４ステップ３１０〜３１１では算出されたＰＣＲ値群に基づいて全ボール溝に共通の球面を含む球体を求める。上記球体と３Ｄ座標群から真のボール溝中心軸を演算する第５ステップ３１２を備え、第６ステップ３１３ではその真のボール溝中心軸によるＰＣＲ値を算出する。このＰＣＲ値の再算出によれば、ワーク中心軸が傾いたままボール溝測定を行っても正しいＰＣＲ値が得られる。【選択図】図３
2009036543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等速ジョイントのインナレース又はアウタレースのＰＣＲを測定するボール溝測定方法であって、
位置決め保持された前記インナレース又はアウタレースの複数のボール溝の延出方向各点の３次元座標を測定する第１ステップと、
この第１ステップで測定された３次元座標群から測定時のボール溝中心軸を求める第２ステップと、
この第２ステップで求められた測定時のボール溝中心軸によるＰＣＲ値を複数算出する第３ステップと、
この第３ステップで算出されたＰＣＲ値群に基づいて前記複数のボール溝に共通の球面を含む球体を近似的に求める第４ステップと、
この第４ステップで求められた球体及び前記３次元座標群から真のボール溝中心軸を演算する第５ステップと、
この第５ステップで演算された真のボール溝中心軸によるＰＣＲ値を算出する第６ステップとを具備することを特徴とするボール溝測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントのインナレース又はアウタレースのボール溝の測定に好適なボール溝測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては特許文献１に記載のものがあった。
これは、等速ジョイントのインナレースのボール溝にプローブの当接ボールを当接させた状態で、インナレースとプローブを相対移動させて、ボール溝の底である接触線を当接ボールでなぞって、ボール溝の形状データを取得する。
一方、精度管理用の複数の測定指定位置を、仮の球心を基準に決定する。そして、上記形状データより個々の測定指定位置毎にその周囲の複数点の測定データを取得し、これからボール溝の形状を算出し、この形状に基づき球心を算出する。この球心を基準として、精度管理用の測定指定位置を再度求め、取得済みの形状データから、再度求めた指定位置のデータを求める。これに基づきボール溝のピッチ半径を算出するというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１７１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、ワーク基準なしでワーク、つまり等速ジョイントのインナレース又はアウタレースのＰＣＲ（Pitch Circular Diameter：ボール溝中心軸とボール溝の底をなぞるプローブのボール中心との軸直角の距離）測定を可能とした。しかし、ワーク基準なしで測定するため、等速ジョイントが傾いたまま測定されて測定値（ＰＣＲ値）Ｒに誤差が生じる虞があった。
例えば、図５に示すようにワーク（インナレース）５１が傾いたまま測定（実測）、つまり、測定時におけるワーク５１の中心軸（仮のボール溝中心軸）５２が真のボール溝中心軸５３に対して傾斜した状態で測定されると、正しいＰＣＲ値Ｒ１に対して測定値はＲ２となり、両者間に差異（Ｒ１≠Ｒ２）が生じることがあった。このように正しいＰＣＲ値Ｒ１が得られないと、例えば、ワーク５１のボール溝５４の加工精度を検査する場合に、高い精度を期待できない。
なお、この図５において、５４はボール溝、５５はボール溝５４の底（ボール接触線）、５６はプローブのボール、５６ａはボール５６の中心を指す。５７はワーク５１が有する全ての、ここでは６つのボール溝５４に共通の球面（溝外接球面）の中心である。６つのボール溝５４は、ボール溝中心軸５３の軸周りに等角度間隔で設けられ、３対が各々ボール溝中心軸５３を挟んで対称に位置している。
【０００５】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、ワーク（等速ジョイントのインナレース又はアウタレース）が傾いたまま測定されても正しいＰＣＲ値を算出できるボール溝測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、ボール溝測定方法を下記態様の構成とすることによって解決される。
（１）等速ジョイントのインナレース又はアウタレースのＰＣＲを測定するボール溝測定方法であって、位置決め保持された前記インナレース又はアウタレースの複数のボール溝の延出方向各点の３次元座標を測定する第１ステップと、この第１ステップで測定された３次元座標群から測定時のボール溝中心軸を求める第２ステップと、この第２ステップで求められた測定時のボール溝中心軸によるＰＣＲ値を複数算出する第３ステップと、この第３ステップで算出されたＰＣＲ値群に基づいて前記複数のボール溝に共通の球面を含む球体を近似的に求める第４ステップと、この第４ステップで求められた球体及び前記３次元座標群から真のボール溝中心軸を演算する第５ステップと、この第５ステップで演算された真のボール溝中心軸によるＰＣＲ値を算出する第６ステップとを具備することを特徴とするボール溝測定方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ワーク（等速ジョイントのインナレース又はアウタレース）が傾いたまま測定されても正しいＰＣＲ値を算出できるボール溝測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明方法が適用された装置（ボール溝測定装置）の一実施形態の構成図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
本実施形態は、測定機１と演算処理装置（ディスプレイ２ａを含む。）２とを備えて構成されている。
【０００９】
この場合、測定機１は、測定子（プローブ）１ａ、測定子横方向可動部１ｂ、測定子スライド量（左右移動量）検出器１ｃ、ワーク仮置き台１ｄ、ワーク位置ずれ防止用クランパ１ｅ、ワーク仮置き台上下装置１ｆ及びワーク上下移動量検出器１ｇを備えて構成されている。
ここで測定子１ａは、ワークである等速ジョイントのインナレース５１のボール溝５４を、その底５５に接触しながらなぞって行くボール５６を先端に有し、ボール溝５４の延出方向の各点の３次元座標、つまりボール溝５４の形状データを測定するプローブである。以下、３次元を３Ｄと記す。
測定子横方向可動部１ｂは、測定にあたってクランパ１ｅでクランプ（位置決め保持）されたワーク５１に傾き、ねじれがあった場合に、この傾き、ねじれに測定子１ａ（ボール５６）を追随させる部材であり、例えば板ばねからなる。測定子横方向可動部１ｂによれば、クランプされたワーク５１に傾き、ねじれがあっても、測定子１ａ（ボール５６）はボール溝５４に追随させ得る。
【００１０】
測定子スライド量検出器１ｃは、ＰＣＲ測定のため、測定子１ａの図中両方向矢印ア方向の移動量を検出するセンサである。
ワーク仮置き台１ｄは、測定するワーク５１を仮置きする台であり、ワーク５１が置ければ形状等、どのようなものであってもよい。
ワーク位置ずれ防止用クランパ１ｅは、測定中にワーク５１が動くことのないようにワークを位置決め固定するクランパである。
ワーク仮置き台上下装置１ｆは、ＰＣＲ測定のため、測定子１ａを図中両方向矢印イ方向に移動させる上下動装置であり、例えば油圧シリンダからなる。ＰＣＲ測定はワーク５１のボール溝５４の上端から下端まで多断面測定しなけれぱならないため、ワーク５１を上下させる。通常は、ワーク５１を上端側から上方に移動させて測定を行う。
ワーク５１を固定し、測定子１ａを上下動させるように構成してもよいが、測定子１ａを上下動させる構成では機構が複雑となるので、本実施形態ではワーク５１を上下動させるように構成している。
ワーク上下移動量検出器１ｇは、ＰＣＲ測定のため、測定子１ａの両方向矢印イ方向の移動量を検出するセンサである。この検出器１ｇは、ＰＣＲ測定断面位置を検出する。
以上述べたように、測定機１は測定子横方向可動部１ｂ部分を除いて特開２００４−３１７１３３号公報における図５に開示された測定装置とほぼ同様である。
【００１１】
図２は、測定機１の基本的な機能を有する部分を抜き出して示す概略構成図であり、（ａ）はワーク５１が有する全６つのボール溝５４のうちの対角にある一対のボール溝５４，５４中、一方のボール溝５４の測定状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
図１と同一又は相当部分に同一符号を付すことで、この図２の詳細な説明を省略するが、図２（ｂ）中の両方向矢印ウは、ワーク５１に傾き、ねじれがあった場合に、測定子横方向可動部１ｂが、その傾き、ねじれに上記測定子１ａのボール５６を追随させている様子を示す。
なお図２は、測定時の、換言すれば現実のワーク５１の中心軸（仮のボール溝中心軸）５２が真のボール溝中心軸５３に対して図（ａ），（ｂ）共に傾斜している状態、つまり、ワーク５１がねじれてクランプされている状態を示している。以下、ワーク５１の傾斜（又は傾き）及びねじれを単に傾斜（又は傾き）と記す。
【００１２】
説明を図１に戻すと、図１中の演算処理装置２は、上記測定子スライド量（左右移動量）検出器１ｃ及びワーク上下移動量検出器１ｇから移動量データを受けるパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという。）等からなり、内部に格納されたプログラムの実行による、次の機能２１〜２６を有する。
機能２１は、上記測定機１の測定動作によって得られた全測定データ（全ボール溝５４の３Ｄ座標群：形状データ）から求まる現実のワーク中心軸５２によるＰＣＲ値を算出する機能である。なお、現実のワーク中心軸５２は必ず全測定データを用いて求めるものではなく、例えば対角の２対のボール溝５４，５４；５４，５４の各３Ｄ座標群を用いて求めてもよい。
機能２２は、機能２１で算出されたＰＣＲ値群を３Ｄモデル化する機能である。
機能２３は、機能２２で得られた３Ｄモデルを球体（球面）へ近似変換する機能である。この近似変換した際の３Ｄ測定データ（３Ｄ座標群）を傾けた方向と角度は演算処理装置２内の一時記憶装置に記憶される。
３Ｄモデルを近似変換する形状を球体（球面）としたのは、ワーク（インナレース）５１の全てのボール溝５４に共通の形状は球面（個々のボール溝５４の形状は円弧）に製作されるからである。測定対象の形状が異なれば、これに応じて近似曲線が変更される。
【００１３】
機能２４は、機能２３の実行時に記憶しておいた３Ｄ測定データ（３Ｄ座標群）を傾けた方向と角度に沿って真のボール溝中心軸（ワーク中心軸）５３を演算する機能である。なお、真のボール溝中心軸５３の向き（ベクトル）は機能２３により得られた球体から求められ、位置は球体への近似変換の際、真のボール溝中心軸５３に沿ういくつかの球断面（円）中心を結ぶことにより求められる。
機能２５は、機能２４で求めた真のボール溝中心軸５３によるＰＣＲ値を算出する（ＰＣＲ値の再算出）機能である。
機能２６は、ワーク５１の指定断面のＰＣＲ値をディスプレイ２ａに表示させる機能である。
【００１４】
次に、図１、図２に示した実施形態におけるＰＣＲ値算出手順について、図３のフローチャートを参照して説明する。ここでは等速ジョイント（図２参照）のインナレース５１のＰＣＲの測定を例にとって説明する。
この図３に示すように、まず、ワーク（インナレース）５１を測定機１のワーク位置ずれ防止用クランパ１ｅにクランプする（ステップ３０１）。
次に、ステップ３０３〜３０８を全てのボール溝５４、ここでは６つのボール溝５４について繰返し実行し、あるいは可能であれば６つの測定子１ａを用いてステップ３０３〜３０８を１回実行して、各ボール溝５４の３Ｄ位置、形状データを測定する。具体的にはボール溝５４の上下方向各点における３Ｄ位置を示す座標群を取得する。
【００１５】
ここで、上記ステップ３０２は、測定子１ａをワーク５１のボール溝５４（底）に接触させるステップである。以降、ステップ３０８までの間、測定子１ａはワーク５１のボール溝５４への接触が保持される。
ステップ３０３は、測定を開始するステップである。
ステップ３０４は、ワーク５１を上昇させるステップである。
ステップ３０５は、ワーク５１の上下移動量を検出するステップである。
ステップ３０６は、測定子１ａのスライド量（左右移動量）を検出するステップである。
ステップ３０７は、ワーク５１の上下移動量と測定子１ａのスライド量とを同時に記憶するステップである。
ステップ３０８は、ワーク上昇を完了するステップである。このワーク上昇完了までに以上のボール溝５４の測定（３Ｄ座標群の収集）が完了する。
【００１６】
ステップ３０９では、得られた全測定データ（３Ｄ座標群）から求まる現実のワーク中心軸５２によるＰＣＲ値を算出する。なお、現実のワーク中心軸５２は必ずしも全測定データから求められるものではなく、例えば対角の２対のボール溝５４の各３Ｄ座標群を用いて求めてもよい。
ステップ３１０では、算出されたＰＣＲ値群を３Ｄモデル化する。
ステップ３１１では、得られた３Ｄモデルを球体（球面）へ近似変換する。この近似変換した際、３Ｄ測定データ（３Ｄ座標群）を傾けた方向と角度を記憶する。
ステップ３１２では、ステップ３１１で記憶しておいた３Ｄ測定データ（３Ｄ座標群）を傾けた方向と角度に沿ってボール溝中心軸を演算する。
なお、ボール溝中心軸の向き（ベクトル）はステップ３１１で得られた球体から求め、位置は球体への近似変換の際、真のボール溝中心軸（ワーク中心軸）５３に沿ういくつかの球断面（円）中心を結ぶことにより求める。
ステップ３１３では、求めた真のボール溝中心軸５３によるＰＣＲ値を算出する（ＰＣＲ値の再算出）。
ステップ３１４では、指定断面のＰＣＲ値をディスプレイ２ａに表示する。これにより、ボール溝５４の加工精度を検査できる。
【００１７】
なお、上記ステップ３１１において、３Ｄ測定データ（３Ｄ座標群）を傾けた角度は、例えば次のような演算により求められる。すなわち図２に示すように、測定に当たってワーク５１は、傾き（真のボール溝中心軸５３に対する仮のワーク中心軸５２の傾き）を有してクランプされているのが通常である。このようにワーク５１に傾きがあった場合には、ステップ３０９によって算出されたＰＣＲ値により求められたボール溝形状をみると、ここでは説明を分かりやすくするためにボール溝形状を２次元平面（投影面）上でみると、図４（ａ）に示すように楕円弧４１となる。
この楕円弧４１は、楕円弧中心４２と測定開始点４３とを結ぶ線４４を回転軸として軸周り方向、ここでは矢印エに示すように軸左端からみて時計回りに回転してゆくと、図４（ｂ）に示すように円弧４５となる。
真のボール溝中心軸５３に対する現実のワーク中心軸（仮のボール溝中心軸）５２の傾き角度は、このときの回転角、つまり楕円弧４１が円弧４５となるまでに要した線４４の軸周り回転角度に基づいて求められる。求められた傾き角度分に基づいて仮のワーク中心軸５２に補正を施せば真のボール溝中心軸５３が求まる。
そして、上記仮のワーク中心軸５２の傾き角度を、複数のボール溝５４について求め、得られた複数の傾き角度分に基づいて各々仮のボール溝中心軸５２に補正を施せば３Ｄにおける真のボール溝中心軸５３が求まる。つまり、上記３Ｄ測定データ（３Ｄ座標群）を傾けた角度が得られる。
【００１８】
以上説明したように本実施形態によれば、クランプされたワーク５１、つまり現実のワーク中心軸５２に傾きがあっても、傾きのない状態の正しいＰＣＲ値を算出できる。
すなわち、真のボール溝中心軸５３が垂直方向に向くよう厳格にワーク５１の向きを考慮することなくクランプしたときのボール溝５４各点の３Ｄ座標（ボール溝形状データ）のみで、つまりワーク基準なしで、全ボール溝５４に共通の球面（溝外接球面）の中心及び真のボール溝中心軸５３を求めることができ、正しいＰＣＲ値を算出できる。
このように正しいＰＣＲ値を算出できるので、等速ジョイントのインナレース５１又はアウタレースのボール溝５４の加工精度を高い精度で検査できる。
【００１９】
なお上述実施形態では、本発明を等速ジョイントのインナレースのボール溝測定に適用した場合を説明したが、本発明は等速ジョイントのアウタレースのボール溝測定にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明方法が適用された装置の一実施形態の構成図である。
【図２】図１中の測定機の基本的な機能を有する部分を抜き出して示す概略構成図であり
【図３】図１、図２に示した実施形態におけるＰＣＲ値算出手順を示すフローチャートである。
【図４】図３中のステップ３１１において３Ｄ測定データを傾けた角度（ワーク中心軸の傾き補正量）を求める方法の概念図である。
【図５】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：測定機、１ａ：測定子、１ｂ：測定子横方向可動部、１ｃ：測定子スライド量（左右移動量）検出器、１ｄ：ワーク仮置き台、１ｅ：ワーク位置ずれ防止用クランパ、１ｆ：ワーク仮置き台上下装置、１ｇ：ワーク上下移動量検出器、２：演算処理装置、５１：ワーク（等速ジョイントのインナレース）、５２：測定時のワーク中心軸（仮のボール溝中心軸）、５３：真のボール溝中心軸、５４：ボール溝、５６：測定子のボール、３０３〜３０８：第１ステップ、３０９：第３ステップ、３１０〜３１１：第４ステップ、３１２：第５ステップ、３１３：第６ステップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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