JP4348976B2 - 表面形状の測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製作されたワークの寸法またはその精度を測定する測定方法に関する。
【従来の技術】
製作されたワークの表面のいくつかの点の座標データを取得し、これらのデータに基づきワーク表面の形状を算出する測定装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００２】
また、等速ジョイントのインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する装置においても、ボール溝の形状を測定し、この形状に基づきピッチ半径を算出している。これらのボール溝は、その全長にわたって均一な寸法精度を要求されてはおらず、製品の機能上重要な、また必要のある部位には高い精度が要求される一方、その他の部分においては、寸法公差が広めに設定されている場合がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１１４５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ワークの表面形状の算出の基礎となる測定点を均一な密度で取得すると、寸法精度の管理上重要となる部分の測定点が相対的に少なくなり、そうでない部分の測定点のデータによる影響が大きくなる。この結果、本来必要な部分のデータの誤差が大きくなり、測定の信頼性が低下する場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明によれば、等速ジョイントとインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する方法が提供される。この測定方法において、ボール溝は、寸法公差幅が異なる複数の領域を有し、ボール溝の前記領域ごとに、その領域の寸法公差幅に応じて測定点の密度を変えて、各測定点の座標データを取得し、前記取得された座標データに基づき前記複数の領域にわたる前記測定点を近似する球体を算出し、前記算出された球体の半径を当該等速ジョイントのピッチ半径として算出し、前記領域ごとの測定点の密度は、寸法の公差幅が狭い領域において高くされている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。この実施の形態は、等速ジョイントのインナレースのボール溝のピッチ半径の測定に関するものであるが、他の物品に適用することも可能である。例えば、等速ジョイントのアウタレースに同様に設けられたボール溝に対しても適用することができる。
【０００８】
図１は、等速ジョイントのインナレースを示す断面図である。等速ジョイントのインナレース１０は、軸線１２を対称軸とする複数個のボール溝１４を有している。これらのボール溝１４は、軸線１２を含む平面内に配置され、その溝におけるボール接触線１６は、軸線１２上の所定点Ｏを中心とした円弧を描く部分を有している。複数のボール溝のそれぞれのボール接触線１６の円弧が規定する中心点は、共通である。言い換えれば、ボール接触線１６は、点Ｏを中心とする球面上に位置し、また個々のボール接触線１６は軸線１２を含む平面内に位置する。以降、このボール接触線１６が形成する球面を溝外接球面、この球面の中心Ｏを溝外接球心Ｏと記す。また、この溝外接球心Ｏからの等速ジョイントの転動体であるボールの中心までの距離をピッチ半径ＰＣＲと記す。
【０００９】
図１には、さらにボール溝の精度を測定するプローブ１８が示されている。プローブ１８は、プローブアーム２０とその先端に固定され、当該等速ジョイントのボールと同径の当接ボール２２を含む。プローブ１８は、その当接ボール２２をボール接触線１６に当接させた状態で、これをなぞるようにして、図中実線の位置から一点鎖線で示される位置へと移動可能となっている。この移動の際の当接ボール２２の軌跡によりボール溝１４の形状が測定できる。
【００１０】
図示するように、ボール溝１４は、インナレースの図中上端から下端まで形成されているが、実際の使用時において鋼球が位置するのは、多くの場合、図中Ｂで示す範囲である。すなわち、鋼球は、球心Ｏに近い範囲Ａや上端付近の範囲Ｃではなく、その中間の範囲Ｂに存在する頻度が高い。ボール溝１４の公差もこれを反映し、常用位置である範囲Ｂが公差幅が狭く、一方、存在する機会の少ない範囲Ａ，Ｃについては幅が広くなっている。したがって、範囲Ａ，Ｃについては、加工時の誤差が大きい場合が考えられ、この誤差がボール溝１４の形状の算出に影響を与える可能性がある。つまり、範囲Ｂにおいては、精度良く加工させている場合であっても、これ以外の部分で加工誤差が大きい場合、この部分の誤差が全体に影響して、範囲Ｂについても精度が低いとされる可能性がある。
【００１１】
本実施形態においては、公差幅が狭く、寸法管理が厳しい部分のデータを重視するようにして、製品の機能に適合した精度管理を行っている。すなわち、前述の範囲Ｂに関するデータを重視し、範囲Ａ，Ｃにおいてはその影響を小さくするようにしている。具体的には、範囲Ｂの測定点の密度を密にし、範囲Ａ，Ｃの測定点の密度を粗にすることにより、重要度に応じたデータの取得を行う。
【００１２】
次に、ボール溝１４の形状、特にピッチ半径ＰＣＲの測定について、具体的に説明する。前述したように、プローブ１８は、ボール溝１４に沿って移動可能であり、この移動時の変位を、複数のボール溝ごとに記録する。このときの軌跡が図２に符号ａで示す曲線である。この曲線ａは、当接ボール２２の中心の軌跡であり、理想的には円弧となるが、実際には加工精度により円弧に対し凹凸が生じている。この軌跡から、前述の範囲Ｂにおいては密にデータを取得し、範囲Ａ，Ｃからは粗く取得する。図２中「○」で示す点が、データを取得した点の例である。これらの取得されたデータから、これらのデータを近似する球体を算出する。この球体は、溝外接球と同心である。また、その半径は、溝外接球の半径とボールの半径を足したものに等しく、これは前述のピッチ半径ＰＣＲに相当する。したがって、この球体の半径を求めることにより、当該インナレースのピッチ半径ＰＣＲが算出される。さらに、ピッチ半径を管理する手法として、溝外接球心Ｏから軸線１２の方向の所定距離離れた平面内でのピッチ半径ＰＣＲを測定して、これを管理する場合がある。この場合は、密度を変えて取得したデータを近似して得られた球体の中心を溝外接球心Ｏとし、ここから所定距離離れた平面内に、プローブの当接ボール２２の中心を位置させた状態で、これをボール溝に当接させ、この位置の座標に基づき精度管理用の測定値としてピッチ半径ＰＣＲを算出することができる。
【００１３】
前述したデータ密度の変更は、例えば次のようにできる。図示した範囲Ａ，Ｂ，Ｃの寸法公差がそれぞれ±０．０２，±０．００６，±０．０１である場合、当接ボールの軌跡データから、球体算出用のデータ抽出のサンプリング間隔を上記のデータの比率に一致させる。つまり、範囲Ａ，Ｂ，Ｃのデータサンプリング間隔は、３．３３：１：１．６７となり、範囲Ａが最も粗であり、範囲Ｂが密となる。また、等速ジョイントのボールの存在頻度に応じて、データの密度を変化させることができる。ボールの存在頻度は、過去の使用実績から求めることができ、また製品設計段階において定めることもできる。存在頻度が高い範囲においては、サンプリング間隔を狭め、データの密度を高める。逆に、存在頻度が低い範囲においてはサンプリング間隔を広くしてデータの密度を低くする。
【００１４】
以上の説明においては、ボール溝の精度管理を、溝外接球心Ｏを基準としたピッチ半径で管理しているが、軸線１２からボール中心までの距離で管理することも可能である。プローブの当接ボール２２の中心が、溝外接球心Ｏより軸線方向に所定距離の平面内にあるようにして、当接ボール２２をボール溝１４に当接させ、このときの当接ボール２２の中心と軸線１２の距離を管理用の測定値とする。この管理用の測定値を得るにあたって、再度プローブ１８を用いて実際に測定を行うのではなく、前述のデータを近似して求めた球体から計算によって求めることもできる。
【００１５】
以上の実施形態によれば、製品の機能上必要とされる範囲または公差が狭く、寸法管理が厳しい部分を重点的に評価することができ、機能に適合した精度管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態において測定対象となるインナレースおよび測定用のプローブを示す図である。
【図２】 測定されたデータの処理に関する説明図である。
【符号の説明】
１０ インナレース、１２ 軸線、１４ ボール溝、１６ ボール接触線、１８ プローブ、２２ 当接ボール。
【発明の属する技術分野】
本発明は、製作されたワークの寸法またはその精度を測定する測定方法に関する。
【従来の技術】
製作されたワークの表面のいくつかの点の座標データを取得し、これらのデータに基づきワーク表面の形状を算出する測定装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００２】
また、等速ジョイントのインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する装置においても、ボール溝の形状を測定し、この形状に基づきピッチ半径を算出している。これらのボール溝は、その全長にわたって均一な寸法精度を要求されてはおらず、製品の機能上重要な、また必要のある部位には高い精度が要求される一方、その他の部分においては、寸法公差が広めに設定されている場合がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１１４５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ワークの表面形状の算出の基礎となる測定点を均一な密度で取得すると、寸法精度の管理上重要となる部分の測定点が相対的に少なくなり、そうでない部分の測定点のデータによる影響が大きくなる。この結果、本来必要な部分のデータの誤差が大きくなり、測定の信頼性が低下する場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明によれば、等速ジョイントとインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する方法が提供される。この測定方法において、ボール溝は、寸法公差幅が異なる複数の領域を有し、ボール溝の前記領域ごとに、その領域の寸法公差幅に応じて測定点の密度を変えて、各測定点の座標データを取得し、前記取得された座標データに基づき前記複数の領域にわたる前記測定点を近似する球体を算出し、前記算出された球体の半径を当該等速ジョイントのピッチ半径として算出し、前記領域ごとの測定点の密度は、寸法の公差幅が狭い領域において高くされている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。この実施の形態は、等速ジョイントのインナレースのボール溝のピッチ半径の測定に関するものであるが、他の物品に適用することも可能である。例えば、等速ジョイントのアウタレースに同様に設けられたボール溝に対しても適用することができる。
【０００８】
図１は、等速ジョイントのインナレースを示す断面図である。等速ジョイントのインナレース１０は、軸線１２を対称軸とする複数個のボール溝１４を有している。これらのボール溝１４は、軸線１２を含む平面内に配置され、その溝におけるボール接触線１６は、軸線１２上の所定点Ｏを中心とした円弧を描く部分を有している。複数のボール溝のそれぞれのボール接触線１６の円弧が規定する中心点は、共通である。言い換えれば、ボール接触線１６は、点Ｏを中心とする球面上に位置し、また個々のボール接触線１６は軸線１２を含む平面内に位置する。以降、このボール接触線１６が形成する球面を溝外接球面、この球面の中心Ｏを溝外接球心Ｏと記す。また、この溝外接球心Ｏからの等速ジョイントの転動体であるボールの中心までの距離をピッチ半径ＰＣＲと記す。
【０００９】
図１には、さらにボール溝の精度を測定するプローブ１８が示されている。プローブ１８は、プローブアーム２０とその先端に固定され、当該等速ジョイントのボールと同径の当接ボール２２を含む。プローブ１８は、その当接ボール２２をボール接触線１６に当接させた状態で、これをなぞるようにして、図中実線の位置から一点鎖線で示される位置へと移動可能となっている。この移動の際の当接ボール２２の軌跡によりボール溝１４の形状が測定できる。
【００１０】
図示するように、ボール溝１４は、インナレースの図中上端から下端まで形成されているが、実際の使用時において鋼球が位置するのは、多くの場合、図中Ｂで示す範囲である。すなわち、鋼球は、球心Ｏに近い範囲Ａや上端付近の範囲Ｃではなく、その中間の範囲Ｂに存在する頻度が高い。ボール溝１４の公差もこれを反映し、常用位置である範囲Ｂが公差幅が狭く、一方、存在する機会の少ない範囲Ａ，Ｃについては幅が広くなっている。したがって、範囲Ａ，Ｃについては、加工時の誤差が大きい場合が考えられ、この誤差がボール溝１４の形状の算出に影響を与える可能性がある。つまり、範囲Ｂにおいては、精度良く加工させている場合であっても、これ以外の部分で加工誤差が大きい場合、この部分の誤差が全体に影響して、範囲Ｂについても精度が低いとされる可能性がある。
【００１１】
本実施形態においては、公差幅が狭く、寸法管理が厳しい部分のデータを重視するようにして、製品の機能に適合した精度管理を行っている。すなわち、前述の範囲Ｂに関するデータを重視し、範囲Ａ，Ｃにおいてはその影響を小さくするようにしている。具体的には、範囲Ｂの測定点の密度を密にし、範囲Ａ，Ｃの測定点の密度を粗にすることにより、重要度に応じたデータの取得を行う。
【００１２】
次に、ボール溝１４の形状、特にピッチ半径ＰＣＲの測定について、具体的に説明する。前述したように、プローブ１８は、ボール溝１４に沿って移動可能であり、この移動時の変位を、複数のボール溝ごとに記録する。このときの軌跡が図２に符号ａで示す曲線である。この曲線ａは、当接ボール２２の中心の軌跡であり、理想的には円弧となるが、実際には加工精度により円弧に対し凹凸が生じている。この軌跡から、前述の範囲Ｂにおいては密にデータを取得し、範囲Ａ，Ｃからは粗く取得する。図２中「○」で示す点が、データを取得した点の例である。これらの取得されたデータから、これらのデータを近似する球体を算出する。この球体は、溝外接球と同心である。また、その半径は、溝外接球の半径とボールの半径を足したものに等しく、これは前述のピッチ半径ＰＣＲに相当する。したがって、この球体の半径を求めることにより、当該インナレースのピッチ半径ＰＣＲが算出される。さらに、ピッチ半径を管理する手法として、溝外接球心Ｏから軸線１２の方向の所定距離離れた平面内でのピッチ半径ＰＣＲを測定して、これを管理する場合がある。この場合は、密度を変えて取得したデータを近似して得られた球体の中心を溝外接球心Ｏとし、ここから所定距離離れた平面内に、プローブの当接ボール２２の中心を位置させた状態で、これをボール溝に当接させ、この位置の座標に基づき精度管理用の測定値としてピッチ半径ＰＣＲを算出することができる。
【００１３】
前述したデータ密度の変更は、例えば次のようにできる。図示した範囲Ａ，Ｂ，Ｃの寸法公差がそれぞれ±０．０２，±０．００６，±０．０１である場合、当接ボールの軌跡データから、球体算出用のデータ抽出のサンプリング間隔を上記のデータの比率に一致させる。つまり、範囲Ａ，Ｂ，Ｃのデータサンプリング間隔は、３．３３：１：１．６７となり、範囲Ａが最も粗であり、範囲Ｂが密となる。また、等速ジョイントのボールの存在頻度に応じて、データの密度を変化させることができる。ボールの存在頻度は、過去の使用実績から求めることができ、また製品設計段階において定めることもできる。存在頻度が高い範囲においては、サンプリング間隔を狭め、データの密度を高める。逆に、存在頻度が低い範囲においてはサンプリング間隔を広くしてデータの密度を低くする。
【００１４】
以上の説明においては、ボール溝の精度管理を、溝外接球心Ｏを基準としたピッチ半径で管理しているが、軸線１２からボール中心までの距離で管理することも可能である。プローブの当接ボール２２の中心が、溝外接球心Ｏより軸線方向に所定距離の平面内にあるようにして、当接ボール２２をボール溝１４に当接させ、このときの当接ボール２２の中心と軸線１２の距離を管理用の測定値とする。この管理用の測定値を得るにあたって、再度プローブ１８を用いて実際に測定を行うのではなく、前述のデータを近似して求めた球体から計算によって求めることもできる。
【００１５】
以上の実施形態によれば、製品の機能上必要とされる範囲または公差が狭く、寸法管理が厳しい部分を重点的に評価することができ、機能に適合した精度管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態において測定対象となるインナレースおよび測定用のプローブを示す図である。
【図２】 測定されたデータの処理に関する説明図である。
【符号の説明】
１０ インナレース、１２ 軸線、１４ ボール溝、１６ ボール接触線、１８ プローブ、２２ 当接ボール。
Claims (1)
- 等速ジョイントのインナレースまたはアウタレースのボール溝のピッチ半径を測定する方法であって、
ボール溝は、寸法公差幅が異なる複数の領域を有し、
ボール溝の前記領域ごとに、その領域の寸法公差幅に応じて測定点の密度を変えて、各測定点の座標データを取得し、
前記取得された座標データに基づき前記複数の領域にわたる前記測定点を近似する球体を算出し、
前記算出された球体の半径を当該等速ジョイントのピッチ半径として算出し、
前記領域ごとの測定点の密度は、寸法の公差幅が狭い領域において高い、
ピッチ半径の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003076903A JP4348976B2 (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 表面形状の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003076903A JP4348976B2 (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 表面形状の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004286498A JP2004286498A (ja) | 2004-10-14 |
| JP4348976B2 true JP4348976B2 (ja) | 2009-10-21 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003076903A Expired - Fee Related JP4348976B2 (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 表面形状の測定方法 |
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| JP5532850B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2014-06-25 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 半導体ウェーハの形状測定方法およびそれに用いる形状測定装置 |
| JP6909574B2 (ja) * | 2016-11-29 | 2021-07-28 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置の制御方法 |
| CN113295068A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-08-24 | 中船澄西船舶修造有限公司 | 一种球扁钢球头测量工装及使用其测量球头厚薄的方法 |
-
2003
- 2003-03-20 JP JP2003076903A patent/JP4348976B2/ja not_active Expired - Fee Related
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