エンジンマウントの変位量計測方法
【課題】高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウントのマウント軸として配設されるボルトの中心の３軸並進量、及び、該ボルトの２軸回転量を高精度に算出することができる、エンジンマウントの変位量計測方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法は、球体変位計側工程の前に、照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である球体１３を、照射方向と直交する方向へ、初期座標の位置から既知の移動量ｄｘ（ｄｙ）だけ移動させ、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点におけるそれぞれの照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）を計測し、照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）の計測結果から、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの位置を算出する、位置算出工程を備える。
【解決手段】本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法は、球体変位計側工程の前に、照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である球体１３を、照射方向と直交する方向へ、初期座標の位置から既知の移動量ｄｘ（ｄｙ）だけ移動させ、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点におけるそれぞれの照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）を計測し、照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）の計測結果から、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの位置を算出する、位置算出工程を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンマウントの変位量計測方法に関し、より詳しくは、エンジンマウントの変位量の計測精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの重量を支えるとともに、エンジンからボデーへの振動の伝達を防ぎ、また路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化しないようにするため、エンジンをボデーに固定する際にエンジンマウントが用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
前記エンジンマウントは車両のＮＶＨ（騒音・振動・ハーシュネス）に大きな影響を与えるため、エンジンマウントがボデーに与えるボデー伝達力を評価することが重要となる。そして、前記ボデー伝達力は、エンジンマウントの動バネ係数と、エンジンマウントの変形量（エンジンマウントの中心の変位量）を計測することによって求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７８７７号公報
【特許文献２】特開平６−１２２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術における、エンジンマウントの変位量を計測する方法について、図１６及び図１７を用いて説明する。
図１６は従来技術に係る第一のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図である。図１６に示す如く、本方法においては、エンジンマウント本体である防振弾性体に配設される、エンジンマウントのマウント軸であるボルトの上方及び側方に、前記ボルトの軸心に直交する方向（図１６中のＸ軸方向及びＹ軸方向）にポテンショメータ型の直線変位計を２個配設し、前記直線変位計から延出させたプローブを前記ボルトに当接させる。そして、前記直線変位計で前記ボルトの変位量を計測することにより、エンジンマウントの変位量を計測するのである。
【０００６】
しかし、前記方法によれば、エンジンマウントにおけるマウント軸の２次元変位（図１６中のＸ軸方向及びＹ軸方向の変位）しか計測することができず、また前記マウント軸のねじれ（こじり変形）を計測することもできない。さらに計測の応答性も低いため、高速な振動現象を捉えることはできなかった。
【０００７】
図１７は従来技術に係る第二のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図である。図１７（ａ）に示す如く、本方法においては、エンジンマウントに加速度ピックアップを配設し、該加速度ピックアップでエンジンマウントの加速度を計測し、該加速度を二階積分することによってエンジンマウントの変位量を求めるのである。なお、図１７（ａ）は、前記エンジンマウントがエンジンから加わる力によって軸心が傾いて変形した状態を示している。
【０００８】
しかし、前記方法によれば加速度から変位を求めるため、図１７（ｂ）に示す如く、数値積分を二階行う際の積分誤差が時間の経過とともに増大し、高精度な変位を求めることができなかった。
【０００９】
そこで本発明では、上記現状に鑑み、高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウントのマウント軸として配設されるボルトの中心の３軸並進量、及び、該ボルトの２軸回転量を高精度に算出することができる、エンジンマウントの変位量計測方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、エンジンマウントのマウント軸の両端にそれぞれ１個ずつ固定された、半径が既知である２個の球体のそれぞれについて、第１から第３の変位計測手段が互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が前記球体の表面と交差する点である計測点の照射方向位置を３箇所ずつ、それぞれの変位計測手段が計測することにより、それぞれの前記球体の変位を計測する、球体変位計測工程を備えるエンジンマウントの変位量計測方法において、前記球体変位計測工程の前に、前記照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交する方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量だけ移動させ、前記第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測し、前記照射方向変位量の計測結果から、前記第１から第３の変位計測手段の位置を算出する、位置算出工程を備えるものである。
【００１２】
請求項２においては、前記位置算出工程は、前記照射方向と直交する平面上の初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交するＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｘだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第一理論値算出工程と、前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｘ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させて、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第一実測工程と、前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、前記照射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｙだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第二理論値算出工程と、前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｙ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させて、実際に配置された前記第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第二実測工程と、前記第一理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第一実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、前記第二理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第二実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、から、前記第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標の誤差を表す誤差関数Ｆを算出する、誤差関数算出工程と、前記誤差関数算出工程で算出した誤差関数Ｆが最小となる、第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標を、前記第１から第３の変位計測手段が配置される現実の配置座標として算出する、配置座標算出工程と、からなるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記第一理論値算出工程における理論値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、該移動量ｄｘ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、前記第一実測工程における実測値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出し、前記第二理論値算出工程における理論値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、該移動量ｄｙ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、前記第二実測工程における実測値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
本発明により、高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウントのマウント軸として配設されるボルトの中心の３軸並進量、及び、該ボルトの２軸回転量を高精度に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エンジンマウントの変位量計測方法における位置算出工程の概要について示した図。
【図２】第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標を示した平面図。
【図３】球体をＸ軸方向へ移動量ｄｘだけ移動させた状態を示した図。
【図４】球体をＹ軸方向へ移動量ｄｙだけ移動させた状態を示した図。
【図５】誤差関数Ｆとパラメータδ１ｘとの関係を示した線図。
【図６】第１から第３の変位計測手段が配置される現実の配置座標を示した図。
【図７】（ａ）は本発明の計測対象であるエンジンマウントを示した図、（ｂ）はエンジンマウントのマウント軸であるボルトを示した図。
【図８】エンジンマウントの変位量計測装置の概要を示した図。
【図９】エンジンマウントの変位量計測方法のフローチャートを示した図。
【図１０】エンジンマウントの変位量計測方法の座標算出工程について示した図。
【図１１】エンジンマウントの変位量計測方法における座標算出工程について示した図。
【図１２】エンジンマウントのボルトの変位状態を示した図。
【図１３】エンジンマウントの変位量計測方法のマウント軸変位算出工程について示した図。
【図１４】変位計測手段に配置誤差がある場合について示した図。
【図１５】変位計測手段に配置誤差がある場合における座標算出工程について示した図。
【図１６】従来技術に係る第一のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図。
【図１７】従来技術に係る第二のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１８】
［エンジンマウントの変位量計測装置３０］
まず始めに、本発明を実施するエンジンマウントの変位量計測装置３０について、図７及び図８を用いて説明をする。
図７（ａ）に示す如く、エンジンマウントの変位量計測装置３０の計測対象であるエンジンマウント１０は、主に、ボデーに配設されるブラケット２１と、該ブラケット２１に設置される防振弾性体１１と、エンジンマウント１０の固定用のマウント軸であって、前記防振弾性体１１の軸心部分に配設されるボルト１２と、で構成されている。そして、前記ボルト１２と、図示しないエンジンに配設されたブラケットとが連結されることにより、エンジンがボデーに支持されるのである。このような構成により、エンジンマウント１０を介してボデーがエンジンの重量を支えるとともに、エンジンからボデーへの振動の伝達を防ぎ、また路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化しないようにしている。なお、図７（ａ）は、前記エンジンマウント１０がエンジンから加わる力によって軸心が傾いて変形した状態を示している。
【００１９】
そして、本実施形態においては、図７（ａ）に示す如く、前記ボルト１２の両端のそれぞれに、半径ｒ０が既知である球体１３・１３が１個ずつ、２個固定されている。詳細には、図７（ｂ）に示す如く、ボルト頭部側、ナット側のそれぞれに、ボルト１２の軸心の延長線上に前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊが位置するように、軸心方向視においてボルト頭部及びナットの径と略同径の球体１３・１３が溶接等により固定されるのである。
なお、本実施形態においては、前記球体１３については完全な球体を用いているが、該球体１３は半径ｒ０が既知であればよく、半球等で代替することも可能である。
【００２０】
図８以下においては、説明の便宜上、前記ボルト１２は軸心を上下に向けた状態で図示するものとする。図８に示す如く、エンジンマウントの変位量計測装置３０は、球体１３・１３の変位計測手段である第１レーザー変位計３１ａ・第２レーザー変位計３１ｂ・・・第６レーザー変位計３１ｆと、座標算出手段及びマウント軸変位算出手段である制御装置３２と、を備える。
【００２１】
具体的には、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆは３個が１組となって、それぞれの球体１３・１３について３箇所の球体表面の変位を計測するのである。即ち、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃは互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が前記球体１３の表面と交差する点である計測点Ａ〜Ｃの位置を、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが計測するのである。
同様に、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆについても互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が球体１３の表面と交差する点である計測点Ｄ〜Ｆの位置を、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆが計測するのである。これにより、第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆがそれぞれの前記球体１３・１３の変位を計測するように構成されている。
【００２２】
一方、前記制御装置３２は、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆのそれぞれと電気的に接続されており、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆで計測された前記球体１３・１３の変位結果を入力可能に構成されている。
また、前記制御装置３２は、入力機能、表示機能、記憶機能、通信機能、及び、各種の演算機能等を備えている。そして、前記演算機能は後述するように、前記変位結果に基づいて前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊのそれぞれの３次元座標Ｑ１・Ｑ２をそれぞれ算出する座標算出手段、及び、該座標算出手段で算出された２個の３次元座標Ｑ１・Ｑ２に基づいて、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出するマウント軸変位算出手段を備えるのである。
【００２３】
［エンジンマウントの変位量計測方法］
次に、本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法について、図９から図１３を用いて説明する。なお、本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法の概要については、本願出願人により既に特許出願がなされている（特願２００９−１０４３４号）。
【００２４】
図９に示す如く、本実施形態に係るエンジンマウントの変位量計測方法は、エンジンマウント１０のマウント軸として配設されるボルト１２の両端に、それぞれ１個ずつ固定した２個の球体１３・１３の変位を、それぞれの球体１３・１３について３箇所ずつ第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃ、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆで計測する、球体変位計測工程（図９中のステップＳ１）と、前記球体変位計測工程で計測した前記球体１３・１３の変位結果に基づいて、前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊの３次元座標Ｑ１・Ｑ２をそれぞれ算出する、座標算出工程（図９中のステップＳ２〜ステップＳ７）と、座標算出工程で算出した２個の３次元座標Ｑ１・Ｑ２に基づいて、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出する、マウント軸変位算出工程（図９中のステップＳ８）と、を備える。
【００２５】
それぞれの工程について、以下に具体的に説明する。
まず、球体変位計側工程では、前記の如く、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが一方の球体１３の表面における計測点Ａ〜Ｃの変位を、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆが他方の球体１３の表面における計測点Ｄ〜Ｆの変位を計測する。そして、それぞれのレーザー変位計３１ａ〜３１ｆで計測された計測点Ａ〜Ｆの変位量を制御装置３２に出力し、該制御装置３２はそれぞれのレーザー変位計３１ａ〜３１ｆの出力を取得するのである（ステップＳ１）。
【００２６】
次に、座標算出工程では、前記演算機能が、それぞれのレーザー変位計３１ａ〜３１ｆで観測された、計測点Ａ〜Ｃ、Ｄ〜Ｆの変位を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるセンサ座標系から見た３次元座標Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ４〜Ｘ６へと座標変換する（ステップＳ２）。
具体的には、図１０に示す如く、計測点Ａ〜Ｃの変位量に基づいて座標Ｘ１（ｘａ、ｙａ、ｚａ）〜Ｘ３（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を算出するのである。同様に他方の計測点Ｄ〜Ｆについても、同様に３次元座標Ｘ４（ｘｄ、ｙｄ、ｚｄ）〜Ｘ６（ｘｆ、ｙｆ、ｚｆ）を算出するのである。
【００２７】
さらに、座標算出工程では、前記演算機能が、前記座標Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ４〜Ｘ６に基づいて、図１１に示した３個ずつの計測点Ａ〜Ｃ及び計測点Ｄ〜Ｆのそれぞれを通る２個の円の中心Ｌ・Ｍの３次元座標Ｐ１・Ｐ２を算出する（ステップＳ３）。
詳細には、３個の計測点Ａ〜Ｃの座標Ｘ１〜Ｘ３が判明すれば、幾何学的に計測点Ａ〜Ｃの何れにも等距離に位置する点の座標を求めることで、計測点Ａ〜Ｃを通る円の中心Ｌの座標Ｐ１（ｘｐ１、ｙｐ１、ｚｐ１）を求めることが可能となる。これにより、前記演算機能が前記座標Ｘ１〜Ｘ３に基づいて計測点Ａ〜Ｃを通る円の中心Ｌの座標Ｐ１を算出するのである。また、図示しない他方の球体１３についても、同様に計測点Ｄ〜Ｆを通る円の中心Ｍの３次元座標Ｐ２（ｘｐ２、ｙｐ２、ｚｐ２）を算出するのである。
【００２８】
さらに、前記演算機能が幾何学的に、前記中心Ｌ・Ｍと計測点Ａ〜Ｃ・Ｄ〜Ｆの何れかとの距離を算出することにより、前記２個の円の半径ｒ１・ｒ２を算出する（ステップＳ４）。
【００２９】
さらに、前記演算機能が幾何学的に、前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊと、前記３個の計測点Ａ〜Ｃ・Ｄ〜Ｆで決まる平面との距離ｋ１・ｋ２を算出する（ステップＳ５）。
詳細には、前記球体１３・１３の半径ｒ０が既知であるため、図１１に示す如く、該半径ｒ０と、前記円の半径ｒ１・ｒ２と、前記平面との距離ｋ１・ｋ２との三辺で形成される直角三角形において三平方の定理を利用することにより、前記平面との距離ｋ１・ｋ２を算出するのである。
【００３０】
さらに、前記演算機能が幾何学的に、前記３個の計測点Ａ〜Ｃ・Ｄ〜Ｆで決まる平面の垂直方向ベクトルｎを算出する（ステップＳ６）。
【００３１】
さらに、座標算出工程では、前記演算機能が、前記２個の円の中心座標Ｐ１・Ｐ２、平面との距離ｋ１・ｋ２、及び前記垂直方向ベクトルｎに基づいて前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊの３次元座標Ｑ１・Ｑ２を算出する（ステップＳ７）。
詳細には、図１１に示す如く、前記２個の円の中心Ｌ・Ｍを起点として、前記垂直方向ベクトルｎの方向に距離ｋ１・ｋ２だけ移動した点が前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊとなるため、前記演算機能が球体１３・１３の中心Ｉの座標Ｑ１・Ｑ２を算出するのである。
【００３２】
次に、マウント軸変位算出工程では、前記演算機能が、前記座標Ｑ１・Ｑ２に基づいて、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出する（ステップＳ８）。
具体的には、図１２に示す如く、前記中心Ｉ・Ｊの中点がボルト１２の中心Ｋとなるため、前記演算機能が、前記座標Ｑ１・Ｑ２に基づいてボルト１２の中心Ｋの３次元座標Ｏ（ｘｏ、ｙｏ、ｚｏ）を算出するのである。そして、前記座標ＯのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれの変位量を算出することにより、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量を算出するのである。
さらに、図１３に示す如く、前記中心Ｉ・Ｊの座標Ｑ１・Ｑ２、及び、ボルト１２の中心Ｋの座標Ｏに基づいて、Ｚ軸を中心としたＸ軸からのボルト１２の回転角θ、及び、Ｚ軸からの傾きφを算出することにより、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出するのである。
【００３３】
本実施形態によれば前記のように構成することにより、高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウント１０のマウント軸として配設されるボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、該ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を高精度に算出することができる。
具体的には、第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆで計測された前記球体１３・１３の変位結果に基づいてボルト１２の中心Ｋの３軸並進量、及び、該ボルト１２の２軸回転量を算出する構成としているため、マウント軸のねじれ（こじり変形）を計測することができ、さらに計測の応答性を高めることが可能となるのである。また、本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法は数値積分を用いないため積分誤差が発生せず、該積分誤差による精度の低下を防ぐことができるのである。
【００３４】
上記の如く構成したエンジンマウントの変位量計測方法において、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆの配置には高い精度が求められる。以下に、第１レーザー変位計３１ａに配置誤差があった場合について、図１４及び図１５を用いて具体的に説明する。
【００３５】
図１４に示す如く、本来の第１レーザー変位計３１ａの配置位置よりもずれた位置に、第１レーザー変位計３１ａ´が配置されたとする。この場合、前記球体変位計側工程において、第１レーザー変位計３１ａ´は球体１３の表面において、本来の計測点Ａよりもずれた計測点Ａ´の変位を計測することになる。
【００３６】
そして、図１５に示す如く、本来の計測点Ａ、Ｂ、及びＣに基づいて求めるべき球体１３の中心Ｉの座標Ｑ１が、ずれた計測点Ａ´、Ｂ、及びＣに基づいて算定されることにより、ずれた中心Ｉ´の座標Ｑ１´として求めてしまう。
【００３７】
詳細には、ずれた計測点Ａ´の座標Ｘ１´を、本来の第１レーザー変位計３１ａで計測した計測点ａ´の座標ｘ１´として演算機能が認識し、前記座標ｘ１´、Ｘ２、及びＸ３に基づいて、計測点ａ´、Ｂ及びＣを通る円の中心Ｌ´の座標Ｐ１´を算出する。そして、円の中心Ｌ´を起点として、垂直方向ベクトルｎの方向に距離ｋ１だけ移動した点を球体１３の中心Ｉ´として座標Ｑ１´を算出するため、本来の球体１３における中心Ｉの座標Ｑ１とは異なった座標を算出してしまうのである。
【００３８】
上記の如く、第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆの配置に誤差があった場合は、球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊの座標Ｑ１・Ｑ２にも誤差が生じるため、ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）の算出にも影響が出て、エンジンマウント１０の変位量を正確に求めることができなくなるのである。
【００３９】
［変位計測手段の位置算出工程］
本実施形態におけるエンジンマウントの変位量計測方法では、上記のように第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの配置に誤差が生じることを防ぐために、前記球体変位計測工程（ステップＳ１）の前に、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの位置算出工程を備える構成としている。なお、以下の位置算出工程については、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆについても同様である。
【００４０】
具体的には位置算出工程では、前記照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である前記球体１３を、前記照射方向と直交する方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｘ（ｄｙ）だけ移動させ、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点におけるそれぞれの照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）を計測し、前記照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）の計測結果から、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの位置を算出するのである。
【００４１】
より詳細には、図１に示す如く、図１中の矢印に示すＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動可能に構成されたリニアスライドステージ５０を配置し、該リニアスライドステージ５０上に、ボルト１２を介して球体１３を固定するのである。なお、球体１３はボルト１２を介さずに、直接リニアスライドステージ５０に固定する構成でもよい。
【００４２】
そして、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによって、図１中の矢印に示すＺ軸方向から球体１３に互いに平行となる照射方向であるＺ軸方向へ計測光を照射可能に構成するのである。この際、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃのそれぞれの計測点を図２に示す如くＳ１〜Ｓ３とすると同時にそれぞれの座標を（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）とし、これらを理論上の配置座標とするのである。なお、球体１３の中心の初期座標をＩ（ｘＧ，ｙＧ）とし、この座標は予め球体１３を配設する際に既知であるものとする。
【００４３】
そして、図１、図３、及び図４に示す如く、前記リニアスライドステージ５０をＸ軸方向（Ｙ軸方向）に既知の移動量ｄｘ（ｄｙ）だけ移動させ、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）を計測するのである。
【００４４】
以下に、位置算出工程の手順について具体的に説明する。
前記位置算出工程は、第一理論値算出工程、第一実測工程、第二理論値算出工程、第二実測工程、誤差関数算出工程、及び、配置座標算出工程からなる。
【００４５】
第一理論値算出工程では、前記照射方向（Ｚ軸方向）と直交するＸＹ平面上の初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）が既知である前記球体１３を、前記照射方向と直交するＸ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から既知の移動量ｄｘだけ移動させた場合の、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘを算出するのである。
【００４６】
前記第一理論値算出工程における理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘは、それぞれ以下の数式１〜数式３によって算出する。
【００４７】
【数１】
【００４８】
【数２】
【００４９】
【数３】
【００５０】
即ち、第一理論値算出工程では図３に示す如く、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を算出する。また、前記球体１３をＸ軸方向へ、前記初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）の位置から移動座標Ｉ´に前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、該移動量ｄｘ、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を算出する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘを算出するのである。
【００５１】
一方、第一実測工程では、前記球体１３を、Ｘ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｘだけ移動させて、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで前記計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘを計測するのである。
【００５２】
前記第一実測工程における実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘは、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を計測する。また、前記球体１３をＸ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を計測する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘを計測するのである。
【００５３】
第二理論値算出工程では、前記球体１３を、前記照射方向（Ｚ軸方向）及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から既知の移動量ｄｙだけ移動させた場合の、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙを算出するのである。
【００５４】
前記第二理論値算出工程における理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙは、それぞれ以下の数式４〜数式６によって算出する。
【００５５】
【数４】
【００５６】
【数５】
【００５７】
【数６】
【００５８】
即ち、第二理論値算出工程では図４に示す如く、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を算出する。また、前記球体１３をＹ軸方向へ、前記初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）の位置から移動座標Ｉ´に前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、該移動量ｄｙ、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を算出する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙを算出するのである。
【００５９】
一方、第二実測工程では、前記球体１３を、Ｙ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｙだけ移動させて、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで前記計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙを計測するのである。
【００６０】
前記第二実測工程における実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙは、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を計測する。また、前記球体１３をＹ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を計測する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙを計測するのである。
【００６１】
次に、誤差関数算出工程では、前記第一理論値算出工程で算出した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘと、前記第一実測工程で計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘと、前記第二理論値算出工程で算出した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙと、前記第二実測工程で計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙと、から、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）の誤差を表す誤差関数Ｆを算出するのである。
【００６２】
前記誤差関数算出工程における誤差関数Ｆは、以下の数式７によって算出する。
【００６３】
【数７】
【００６４】
即ち、誤差関数算出工程では数式７に示す如く、理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘと実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘとのそれぞれの差の平方、及び、理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙと実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙとのそれぞれの差の平方を加えることにより、前記誤差関数Ｆを算出するのである。
【００６５】
次に、配置座標算出工程では、前記誤差関数算出工程で算出した誤差関数Ｆが最小となる、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される理論上の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）を、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される現実の配置座標として算出する。
【００６６】
具体的には、前記誤差関数Ｆの変数ｘ１に代えて、変数ｘ１にパラメータδ１ｘを加えたｘ１＋δ１ｘを代入するのである。即ち、誤差関数Ｆは以下の数式８に示す操作がなされるのである。
【００６７】
【数８】
【００６８】
そして、誤差関数Ｆにおけるパラメータδ１ｘを変更して、パラメータδ１ｘの最適値Ｄ１ｘを算出する。即ち、図５に示す如く、誤差関数Ｆの値が最小となるパラメータδ１ｘの値を最適値Ｄ１ｘとして算出するのである。
【００６９】
上記の操作を６個の変数についてそれぞれ行うことにより、各変数ｘ１〜ｙ３についてのパラメータδ１ｘ〜δ３ｙの最適値Ｄ１ｘ〜Ｄ３ｙが算出される。即ち、前記誤差関数Ｆが最小となる変数は以下の数式９の如く算出されるのである。
【００７０】
【数９】
【００７１】
上記の如く、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される現実の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）が算出される。即ち、計測点Ｓ１〜Ｓ３における理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）は、計測点Ｔ１〜Ｔ３における現実の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）として、以下の数式１０〜数式１２の如く算出されるのである。
【００７２】
【数１０】
【００７３】
【数１１】
【００７４】
【数１２】
【００７５】
上記の如く算出した第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される現実の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）によって、図６に示す如く第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの配置位置を正確に認識することができるのである。
これにより、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの配置に誤差が生じることを防ぐことが可能となり、エンジンマウント１０の変位量を計測する際にボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を正確に算出することが可能となるため、エンジンマウント１０の変位量を正確に求めることができるのである。
【符号の説明】
【００７６】
１０ エンジンマウント
１１ 防振弾性体
１２ ボルト
１３ 球体
３１ レーザー変位計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンマウントの変位量計測方法に関し、より詳しくは、エンジンマウントの変位量の計測精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの重量を支えるとともに、エンジンからボデーへの振動の伝達を防ぎ、また路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化しないようにするため、エンジンをボデーに固定する際にエンジンマウントが用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
前記エンジンマウントは車両のＮＶＨ（騒音・振動・ハーシュネス）に大きな影響を与えるため、エンジンマウントがボデーに与えるボデー伝達力を評価することが重要となる。そして、前記ボデー伝達力は、エンジンマウントの動バネ係数と、エンジンマウントの変形量（エンジンマウントの中心の変位量）を計測することによって求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７８７７号公報
【特許文献２】特開平６−１２２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術における、エンジンマウントの変位量を計測する方法について、図１６及び図１７を用いて説明する。
図１６は従来技術に係る第一のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図である。図１６に示す如く、本方法においては、エンジンマウント本体である防振弾性体に配設される、エンジンマウントのマウント軸であるボルトの上方及び側方に、前記ボルトの軸心に直交する方向（図１６中のＸ軸方向及びＹ軸方向）にポテンショメータ型の直線変位計を２個配設し、前記直線変位計から延出させたプローブを前記ボルトに当接させる。そして、前記直線変位計で前記ボルトの変位量を計測することにより、エンジンマウントの変位量を計測するのである。
【０００６】
しかし、前記方法によれば、エンジンマウントにおけるマウント軸の２次元変位（図１６中のＸ軸方向及びＹ軸方向の変位）しか計測することができず、また前記マウント軸のねじれ（こじり変形）を計測することもできない。さらに計測の応答性も低いため、高速な振動現象を捉えることはできなかった。
【０００７】
図１７は従来技術に係る第二のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図である。図１７（ａ）に示す如く、本方法においては、エンジンマウントに加速度ピックアップを配設し、該加速度ピックアップでエンジンマウントの加速度を計測し、該加速度を二階積分することによってエンジンマウントの変位量を求めるのである。なお、図１７（ａ）は、前記エンジンマウントがエンジンから加わる力によって軸心が傾いて変形した状態を示している。
【０００８】
しかし、前記方法によれば加速度から変位を求めるため、図１７（ｂ）に示す如く、数値積分を二階行う際の積分誤差が時間の経過とともに増大し、高精度な変位を求めることができなかった。
【０００９】
そこで本発明では、上記現状に鑑み、高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウントのマウント軸として配設されるボルトの中心の３軸並進量、及び、該ボルトの２軸回転量を高精度に算出することができる、エンジンマウントの変位量計測方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、エンジンマウントのマウント軸の両端にそれぞれ１個ずつ固定された、半径が既知である２個の球体のそれぞれについて、第１から第３の変位計測手段が互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が前記球体の表面と交差する点である計測点の照射方向位置を３箇所ずつ、それぞれの変位計測手段が計測することにより、それぞれの前記球体の変位を計測する、球体変位計測工程を備えるエンジンマウントの変位量計測方法において、前記球体変位計測工程の前に、前記照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交する方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量だけ移動させ、前記第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測し、前記照射方向変位量の計測結果から、前記第１から第３の変位計測手段の位置を算出する、位置算出工程を備えるものである。
【００１２】
請求項２においては、前記位置算出工程は、前記照射方向と直交する平面上の初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交するＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｘだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第一理論値算出工程と、前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｘ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させて、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第一実測工程と、前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、前記照射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｙだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第二理論値算出工程と、前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｙ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させて、実際に配置された前記第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第二実測工程と、前記第一理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第一実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、前記第二理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第二実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、から、前記第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標の誤差を表す誤差関数Ｆを算出する、誤差関数算出工程と、前記誤差関数算出工程で算出した誤差関数Ｆが最小となる、第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標を、前記第１から第３の変位計測手段が配置される現実の配置座標として算出する、配置座標算出工程と、からなるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記第一理論値算出工程における理論値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、該移動量ｄｘ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、前記第一実測工程における実測値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出し、前記第二理論値算出工程における理論値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、該移動量ｄｙ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、前記第二実測工程における実測値は、前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
本発明により、高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウントのマウント軸として配設されるボルトの中心の３軸並進量、及び、該ボルトの２軸回転量を高精度に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エンジンマウントの変位量計測方法における位置算出工程の概要について示した図。
【図２】第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標を示した平面図。
【図３】球体をＸ軸方向へ移動量ｄｘだけ移動させた状態を示した図。
【図４】球体をＹ軸方向へ移動量ｄｙだけ移動させた状態を示した図。
【図５】誤差関数Ｆとパラメータδ１ｘとの関係を示した線図。
【図６】第１から第３の変位計測手段が配置される現実の配置座標を示した図。
【図７】（ａ）は本発明の計測対象であるエンジンマウントを示した図、（ｂ）はエンジンマウントのマウント軸であるボルトを示した図。
【図８】エンジンマウントの変位量計測装置の概要を示した図。
【図９】エンジンマウントの変位量計測方法のフローチャートを示した図。
【図１０】エンジンマウントの変位量計測方法の座標算出工程について示した図。
【図１１】エンジンマウントの変位量計測方法における座標算出工程について示した図。
【図１２】エンジンマウントのボルトの変位状態を示した図。
【図１３】エンジンマウントの変位量計測方法のマウント軸変位算出工程について示した図。
【図１４】変位計測手段に配置誤差がある場合について示した図。
【図１５】変位計測手段に配置誤差がある場合における座標算出工程について示した図。
【図１６】従来技術に係る第一のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図。
【図１７】従来技術に係る第二のエンジンマウントの変位量計測方法について示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１８】
［エンジンマウントの変位量計測装置３０］
まず始めに、本発明を実施するエンジンマウントの変位量計測装置３０について、図７及び図８を用いて説明をする。
図７（ａ）に示す如く、エンジンマウントの変位量計測装置３０の計測対象であるエンジンマウント１０は、主に、ボデーに配設されるブラケット２１と、該ブラケット２１に設置される防振弾性体１１と、エンジンマウント１０の固定用のマウント軸であって、前記防振弾性体１１の軸心部分に配設されるボルト１２と、で構成されている。そして、前記ボルト１２と、図示しないエンジンに配設されたブラケットとが連結されることにより、エンジンがボデーに支持されるのである。このような構成により、エンジンマウント１０を介してボデーがエンジンの重量を支えるとともに、エンジンからボデーへの振動の伝達を防ぎ、また路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化しないようにしている。なお、図７（ａ）は、前記エンジンマウント１０がエンジンから加わる力によって軸心が傾いて変形した状態を示している。
【００１９】
そして、本実施形態においては、図７（ａ）に示す如く、前記ボルト１２の両端のそれぞれに、半径ｒ０が既知である球体１３・１３が１個ずつ、２個固定されている。詳細には、図７（ｂ）に示す如く、ボルト頭部側、ナット側のそれぞれに、ボルト１２の軸心の延長線上に前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊが位置するように、軸心方向視においてボルト頭部及びナットの径と略同径の球体１３・１３が溶接等により固定されるのである。
なお、本実施形態においては、前記球体１３については完全な球体を用いているが、該球体１３は半径ｒ０が既知であればよく、半球等で代替することも可能である。
【００２０】
図８以下においては、説明の便宜上、前記ボルト１２は軸心を上下に向けた状態で図示するものとする。図８に示す如く、エンジンマウントの変位量計測装置３０は、球体１３・１３の変位計測手段である第１レーザー変位計３１ａ・第２レーザー変位計３１ｂ・・・第６レーザー変位計３１ｆと、座標算出手段及びマウント軸変位算出手段である制御装置３２と、を備える。
【００２１】
具体的には、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆは３個が１組となって、それぞれの球体１３・１３について３箇所の球体表面の変位を計測するのである。即ち、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃは互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が前記球体１３の表面と交差する点である計測点Ａ〜Ｃの位置を、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが計測するのである。
同様に、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆについても互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が球体１３の表面と交差する点である計測点Ｄ〜Ｆの位置を、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆが計測するのである。これにより、第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆがそれぞれの前記球体１３・１３の変位を計測するように構成されている。
【００２２】
一方、前記制御装置３２は、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆのそれぞれと電気的に接続されており、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆで計測された前記球体１３・１３の変位結果を入力可能に構成されている。
また、前記制御装置３２は、入力機能、表示機能、記憶機能、通信機能、及び、各種の演算機能等を備えている。そして、前記演算機能は後述するように、前記変位結果に基づいて前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊのそれぞれの３次元座標Ｑ１・Ｑ２をそれぞれ算出する座標算出手段、及び、該座標算出手段で算出された２個の３次元座標Ｑ１・Ｑ２に基づいて、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出するマウント軸変位算出手段を備えるのである。
【００２３】
［エンジンマウントの変位量計測方法］
次に、本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法について、図９から図１３を用いて説明する。なお、本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法の概要については、本願出願人により既に特許出願がなされている（特願２００９−１０４３４号）。
【００２４】
図９に示す如く、本実施形態に係るエンジンマウントの変位量計測方法は、エンジンマウント１０のマウント軸として配設されるボルト１２の両端に、それぞれ１個ずつ固定した２個の球体１３・１３の変位を、それぞれの球体１３・１３について３箇所ずつ第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃ、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆで計測する、球体変位計測工程（図９中のステップＳ１）と、前記球体変位計測工程で計測した前記球体１３・１３の変位結果に基づいて、前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊの３次元座標Ｑ１・Ｑ２をそれぞれ算出する、座標算出工程（図９中のステップＳ２〜ステップＳ７）と、座標算出工程で算出した２個の３次元座標Ｑ１・Ｑ２に基づいて、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出する、マウント軸変位算出工程（図９中のステップＳ８）と、を備える。
【００２５】
それぞれの工程について、以下に具体的に説明する。
まず、球体変位計側工程では、前記の如く、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが一方の球体１３の表面における計測点Ａ〜Ｃの変位を、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆが他方の球体１３の表面における計測点Ｄ〜Ｆの変位を計測する。そして、それぞれのレーザー変位計３１ａ〜３１ｆで計測された計測点Ａ〜Ｆの変位量を制御装置３２に出力し、該制御装置３２はそれぞれのレーザー変位計３１ａ〜３１ｆの出力を取得するのである（ステップＳ１）。
【００２６】
次に、座標算出工程では、前記演算機能が、それぞれのレーザー変位計３１ａ〜３１ｆで観測された、計測点Ａ〜Ｃ、Ｄ〜Ｆの変位を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるセンサ座標系から見た３次元座標Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ４〜Ｘ６へと座標変換する（ステップＳ２）。
具体的には、図１０に示す如く、計測点Ａ〜Ｃの変位量に基づいて座標Ｘ１（ｘａ、ｙａ、ｚａ）〜Ｘ３（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を算出するのである。同様に他方の計測点Ｄ〜Ｆについても、同様に３次元座標Ｘ４（ｘｄ、ｙｄ、ｚｄ）〜Ｘ６（ｘｆ、ｙｆ、ｚｆ）を算出するのである。
【００２７】
さらに、座標算出工程では、前記演算機能が、前記座標Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ４〜Ｘ６に基づいて、図１１に示した３個ずつの計測点Ａ〜Ｃ及び計測点Ｄ〜Ｆのそれぞれを通る２個の円の中心Ｌ・Ｍの３次元座標Ｐ１・Ｐ２を算出する（ステップＳ３）。
詳細には、３個の計測点Ａ〜Ｃの座標Ｘ１〜Ｘ３が判明すれば、幾何学的に計測点Ａ〜Ｃの何れにも等距離に位置する点の座標を求めることで、計測点Ａ〜Ｃを通る円の中心Ｌの座標Ｐ１（ｘｐ１、ｙｐ１、ｚｐ１）を求めることが可能となる。これにより、前記演算機能が前記座標Ｘ１〜Ｘ３に基づいて計測点Ａ〜Ｃを通る円の中心Ｌの座標Ｐ１を算出するのである。また、図示しない他方の球体１３についても、同様に計測点Ｄ〜Ｆを通る円の中心Ｍの３次元座標Ｐ２（ｘｐ２、ｙｐ２、ｚｐ２）を算出するのである。
【００２８】
さらに、前記演算機能が幾何学的に、前記中心Ｌ・Ｍと計測点Ａ〜Ｃ・Ｄ〜Ｆの何れかとの距離を算出することにより、前記２個の円の半径ｒ１・ｒ２を算出する（ステップＳ４）。
【００２９】
さらに、前記演算機能が幾何学的に、前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊと、前記３個の計測点Ａ〜Ｃ・Ｄ〜Ｆで決まる平面との距離ｋ１・ｋ２を算出する（ステップＳ５）。
詳細には、前記球体１３・１３の半径ｒ０が既知であるため、図１１に示す如く、該半径ｒ０と、前記円の半径ｒ１・ｒ２と、前記平面との距離ｋ１・ｋ２との三辺で形成される直角三角形において三平方の定理を利用することにより、前記平面との距離ｋ１・ｋ２を算出するのである。
【００３０】
さらに、前記演算機能が幾何学的に、前記３個の計測点Ａ〜Ｃ・Ｄ〜Ｆで決まる平面の垂直方向ベクトルｎを算出する（ステップＳ６）。
【００３１】
さらに、座標算出工程では、前記演算機能が、前記２個の円の中心座標Ｐ１・Ｐ２、平面との距離ｋ１・ｋ２、及び前記垂直方向ベクトルｎに基づいて前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊの３次元座標Ｑ１・Ｑ２を算出する（ステップＳ７）。
詳細には、図１１に示す如く、前記２個の円の中心Ｌ・Ｍを起点として、前記垂直方向ベクトルｎの方向に距離ｋ１・ｋ２だけ移動した点が前記球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊとなるため、前記演算機能が球体１３・１３の中心Ｉの座標Ｑ１・Ｑ２を算出するのである。
【００３２】
次に、マウント軸変位算出工程では、前記演算機能が、前記座標Ｑ１・Ｑ２に基づいて、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出する（ステップＳ８）。
具体的には、図１２に示す如く、前記中心Ｉ・Ｊの中点がボルト１２の中心Ｋとなるため、前記演算機能が、前記座標Ｑ１・Ｑ２に基づいてボルト１２の中心Ｋの３次元座標Ｏ（ｘｏ、ｙｏ、ｚｏ）を算出するのである。そして、前記座標ＯのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれの変位量を算出することにより、前記ボルト１２の中心Ｋの３軸並進量を算出するのである。
さらに、図１３に示す如く、前記中心Ｉ・Ｊの座標Ｑ１・Ｑ２、及び、ボルト１２の中心Ｋの座標Ｏに基づいて、Ｚ軸を中心としたＸ軸からのボルト１２の回転角θ、及び、Ｚ軸からの傾きφを算出することにより、前記ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を算出するのである。
【００３３】
本実施形態によれば前記のように構成することにより、高速な振動現象の下にあっても、エンジンマウント１０のマウント軸として配設されるボルト１２の中心Ｋの３軸並進量（３次元座標Ｏの変位量）、及び、該ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を高精度に算出することができる。
具体的には、第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆで計測された前記球体１３・１３の変位結果に基づいてボルト１２の中心Ｋの３軸並進量、及び、該ボルト１２の２軸回転量を算出する構成としているため、マウント軸のねじれ（こじり変形）を計測することができ、さらに計測の応答性を高めることが可能となるのである。また、本発明に係るエンジンマウントの変位量計測方法は数値積分を用いないため積分誤差が発生せず、該積分誤差による精度の低下を防ぐことができるのである。
【００３４】
上記の如く構成したエンジンマウントの変位量計測方法において、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆの配置には高い精度が求められる。以下に、第１レーザー変位計３１ａに配置誤差があった場合について、図１４及び図１５を用いて具体的に説明する。
【００３５】
図１４に示す如く、本来の第１レーザー変位計３１ａの配置位置よりもずれた位置に、第１レーザー変位計３１ａ´が配置されたとする。この場合、前記球体変位計側工程において、第１レーザー変位計３１ａ´は球体１３の表面において、本来の計測点Ａよりもずれた計測点Ａ´の変位を計測することになる。
【００３６】
そして、図１５に示す如く、本来の計測点Ａ、Ｂ、及びＣに基づいて求めるべき球体１３の中心Ｉの座標Ｑ１が、ずれた計測点Ａ´、Ｂ、及びＣに基づいて算定されることにより、ずれた中心Ｉ´の座標Ｑ１´として求めてしまう。
【００３７】
詳細には、ずれた計測点Ａ´の座標Ｘ１´を、本来の第１レーザー変位計３１ａで計測した計測点ａ´の座標ｘ１´として演算機能が認識し、前記座標ｘ１´、Ｘ２、及びＸ３に基づいて、計測点ａ´、Ｂ及びＣを通る円の中心Ｌ´の座標Ｐ１´を算出する。そして、円の中心Ｌ´を起点として、垂直方向ベクトルｎの方向に距離ｋ１だけ移動した点を球体１３の中心Ｉ´として座標Ｑ１´を算出するため、本来の球体１３における中心Ｉの座標Ｑ１とは異なった座標を算出してしまうのである。
【００３８】
上記の如く、第１レーザー変位計３１ａ〜第６レーザー変位計３１ｆの配置に誤差があった場合は、球体１３・１３の中心Ｉ・Ｊの座標Ｑ１・Ｑ２にも誤差が生じるため、ボルト１２の２軸回転量（θ、φ）の算出にも影響が出て、エンジンマウント１０の変位量を正確に求めることができなくなるのである。
【００３９】
［変位計測手段の位置算出工程］
本実施形態におけるエンジンマウントの変位量計測方法では、上記のように第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの配置に誤差が生じることを防ぐために、前記球体変位計測工程（ステップＳ１）の前に、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの位置算出工程を備える構成としている。なお、以下の位置算出工程については、第４レーザー変位計３１ｄ〜第６レーザー変位計３１ｆについても同様である。
【００４０】
具体的には位置算出工程では、前記照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である前記球体１３を、前記照射方向と直交する方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｘ（ｄｙ）だけ移動させ、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点におけるそれぞれの照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）を計測し、前記照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）の計測結果から、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの位置を算出するのである。
【００４１】
より詳細には、図１に示す如く、図１中の矢印に示すＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動可能に構成されたリニアスライドステージ５０を配置し、該リニアスライドステージ５０上に、ボルト１２を介して球体１３を固定するのである。なお、球体１３はボルト１２を介さずに、直接リニアスライドステージ５０に固定する構成でもよい。
【００４２】
そして、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによって、図１中の矢印に示すＺ軸方向から球体１３に互いに平行となる照射方向であるＺ軸方向へ計測光を照射可能に構成するのである。この際、前記第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃのそれぞれの計測点を図２に示す如くＳ１〜Ｓ３とすると同時にそれぞれの座標を（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）とし、これらを理論上の配置座標とするのである。なお、球体１３の中心の初期座標をＩ（ｘＧ，ｙＧ）とし、この座標は予め球体１３を配設する際に既知であるものとする。
【００４３】
そして、図１、図３、及び図４に示す如く、前記リニアスライドステージ５０をＸ軸方向（Ｙ軸方向）に既知の移動量ｄｘ（ｄｙ）だけ移動させ、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量δＳ１ｘ〜δＳ３ｘ（δＳ１ｙ〜δＳ３ｙ）を計測するのである。
【００４４】
以下に、位置算出工程の手順について具体的に説明する。
前記位置算出工程は、第一理論値算出工程、第一実測工程、第二理論値算出工程、第二実測工程、誤差関数算出工程、及び、配置座標算出工程からなる。
【００４５】
第一理論値算出工程では、前記照射方向（Ｚ軸方向）と直交するＸＹ平面上の初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）が既知である前記球体１３を、前記照射方向と直交するＸ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から既知の移動量ｄｘだけ移動させた場合の、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘを算出するのである。
【００４６】
前記第一理論値算出工程における理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘは、それぞれ以下の数式１〜数式３によって算出する。
【００４７】
【数１】
【００４８】
【数２】
【００４９】
【数３】
【００５０】
即ち、第一理論値算出工程では図３に示す如く、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を算出する。また、前記球体１３をＸ軸方向へ、前記初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）の位置から移動座標Ｉ´に前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、該移動量ｄｘ、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を算出する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘを算出するのである。
【００５１】
一方、第一実測工程では、前記球体１３を、Ｘ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｘだけ移動させて、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで前記計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘを計測するのである。
【００５２】
前記第一実測工程における実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘは、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を計測する。また、前記球体１３をＸ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を計測する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘを計測するのである。
【００５３】
第二理論値算出工程では、前記球体１３を、前記照射方向（Ｚ軸方向）及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から既知の移動量ｄｙだけ移動させた場合の、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙを算出するのである。
【００５４】
前記第二理論値算出工程における理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙは、それぞれ以下の数式４〜数式６によって算出する。
【００５５】
【数４】
【００５６】
【数５】
【００５７】
【数６】
【００５８】
即ち、第二理論値算出工程では図４に示す如く、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１〜Ｓ３の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を算出する。また、前記球体１３をＹ軸方向へ、前記初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）の位置から移動座標Ｉ´に前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、該移動量ｄｙ、理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）のそれぞれに配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃによる計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）、及び、前記球体１３の半径ｒ並びに中心座標である初期座標Ｉ（ｘＧ，ｙＧ）から、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を算出する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙを算出するのである。
【００５９】
一方、第二実測工程では、前記球体１３を、Ｙ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｙだけ移動させて、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで前記計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙを計測するのである。
【００６０】
前記第二実測工程における実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙは、前記球体１３が前記初期座標Ｉの位置にあるときの、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置を計測する。また、前記球体１３をＹ軸方向へ、前記初期座標Ｉの位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、実際に配置された第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃで計測した計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置を計測する。そして、計測点Ｓ１〜Ｓ３の照射方向位置と、計測点Ｓ１´〜Ｓ３´の照射方向位置と、の差より、前記実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙを計測するのである。
【００６１】
次に、誤差関数算出工程では、前記第一理論値算出工程で算出した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘと、前記第一実測工程で計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘと、前記第二理論値算出工程で算出した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙと、前記第二実測工程で計測した計測点Ｓ１〜Ｓ３におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙと、から、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）の誤差を表す誤差関数Ｆを算出するのである。
【００６２】
前記誤差関数算出工程における誤差関数Ｆは、以下の数式７によって算出する。
【００６３】
【数７】
【００６４】
即ち、誤差関数算出工程では数式７に示す如く、理論値ｄＳ１ｘ〜ｄＳ３ｘと実測値δＳ１ｘ〜δＳ３ｘとのそれぞれの差の平方、及び、理論値ｄＳ１ｙ〜ｄＳ３ｙと実測値δＳ１ｙ〜δＳ３ｙとのそれぞれの差の平方を加えることにより、前記誤差関数Ｆを算出するのである。
【００６５】
次に、配置座標算出工程では、前記誤差関数算出工程で算出した誤差関数Ｆが最小となる、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される理論上の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）を、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される現実の配置座標として算出する。
【００６６】
具体的には、前記誤差関数Ｆの変数ｘ１に代えて、変数ｘ１にパラメータδ１ｘを加えたｘ１＋δ１ｘを代入するのである。即ち、誤差関数Ｆは以下の数式８に示す操作がなされるのである。
【００６７】
【数８】
【００６８】
そして、誤差関数Ｆにおけるパラメータδ１ｘを変更して、パラメータδ１ｘの最適値Ｄ１ｘを算出する。即ち、図５に示す如く、誤差関数Ｆの値が最小となるパラメータδ１ｘの値を最適値Ｄ１ｘとして算出するのである。
【００６９】
上記の操作を６個の変数についてそれぞれ行うことにより、各変数ｘ１〜ｙ３についてのパラメータδ１ｘ〜δ３ｙの最適値Ｄ１ｘ〜Ｄ３ｙが算出される。即ち、前記誤差関数Ｆが最小となる変数は以下の数式９の如く算出されるのである。
【００７０】
【数９】
【００７１】
上記の如く、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される現実の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）が算出される。即ち、計測点Ｓ１〜Ｓ３における理論上の配置座標（ｘ１，ｙ１）〜（ｘ３，ｙ３）は、計測点Ｔ１〜Ｔ３における現実の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）として、以下の数式１０〜数式１２の如く算出されるのである。
【００７２】
【数１０】
【００７３】
【数１１】
【００７４】
【数１２】
【００７５】
上記の如く算出した第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃが配置される現実の配置座標（ｘ１＋Ｄ１ｘ，ｙ１＋Ｄ１ｙ）〜（ｘ３＋Ｄ３ｘ，ｙ３＋Ｄ３ｙ）によって、図６に示す如く第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの配置位置を正確に認識することができるのである。
これにより、第１レーザー変位計３１ａ〜第３レーザー変位計３１ｃの配置に誤差が生じることを防ぐことが可能となり、エンジンマウント１０の変位量を計測する際にボルト１２の２軸回転量（θ、φ）を正確に算出することが可能となるため、エンジンマウント１０の変位量を正確に求めることができるのである。
【符号の説明】
【００７６】
１０ エンジンマウント
１１ 防振弾性体
１２ ボルト
１３ 球体
３１ レーザー変位計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンマウントのマウント軸の両端にそれぞれ１個ずつ固定された、半径が既知である２個の球体のそれぞれについて、第１から第３の変位計測手段が互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が前記球体の表面と交差する点である計測点の照射方向位置を３箇所ずつ、それぞれの変位計測手段が計測することにより、それぞれの前記球体の変位を計測する、球体変位計測工程を備えるエンジンマウントの変位量計測方法において、
前記球体変位計測工程の前に、前記照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交する方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量だけ移動させ、前記第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測し、前記照射方向変位量の計測結果から、前記第１から第３の変位計測手段の位置を算出する、位置算出工程を備える、
ことを特徴とする、エンジンマウントの変位量計測方法。
【請求項２】
前記位置算出工程は、
前記照射方向と直交する平面上の初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交するＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｘだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第一理論値算出工程と、
前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｘ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させて、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第一実測工程と、
前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、前記照射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｙだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第二理論値算出工程と、
前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｙ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させて、実際に配置された前記第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第二実測工程と、
前記第一理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第一実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、前記第二理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第二実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、から、前記第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標の誤差を表す誤差関数Ｆを算出する、誤差関数算出工程と、
前記誤差関数算出工程で算出した誤差関数Ｆが最小となる、第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標を、前記第１から第３の変位計測手段が配置される現実の配置座標として算出する、配置座標算出工程と、からなる、
ことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンマウントの変位量計測方法。
【請求項３】
前記第一理論値算出工程における理論値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、
前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、該移動量ｄｘ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、
前記第一実測工程における実測値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、
前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出し、
前記第二理論値算出工程における理論値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、
前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、該移動量ｄｙ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、
前記第二実測工程における実測値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、
前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出する、
ことを特徴とする、請求項２に記載のエンジンマウントの変位量計測方法。
【請求項１】
エンジンマウントのマウント軸の両端にそれぞれ１個ずつ固定された、半径が既知である２個の球体のそれぞれについて、第１から第３の変位計測手段が互いに平行となる照射方向へ計測光を照射し、前記計測光が前記球体の表面と交差する点である計測点の照射方向位置を３箇所ずつ、それぞれの変位計測手段が計測することにより、それぞれの前記球体の変位を計測する、球体変位計測工程を備えるエンジンマウントの変位量計測方法において、
前記球体変位計測工程の前に、前記照射方向と直交する平面上における初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交する方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量だけ移動させ、前記第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測し、前記照射方向変位量の計測結果から、前記第１から第３の変位計測手段の位置を算出する、位置算出工程を備える、
ことを特徴とする、エンジンマウントの変位量計測方法。
【請求項２】
前記位置算出工程は、
前記照射方向と直交する平面上の初期座標が既知である前記球体の少なくとも１個を、前記照射方向と直交するＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｘだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第一理論値算出工程と、
前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｘ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させて、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第一実測工程と、
前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、前記照射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から既知の移動量ｄｙだけ移動させた場合の、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値を算出する、第二理論値算出工程と、
前記第一理論値算出工程で照射方向変位量を計測した理論値を算出した球体を、Ｙ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させて、実際に配置された前記第１から第３の変位計測手段で前記計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値を計測する、第二実測工程と、
前記第一理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第一実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、前記第二理論値算出工程で算出した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量を計測した理論値と、前記第二実測工程で計測した計測点におけるそれぞれの照射方向変位量の実測値と、から、前記第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標の誤差を表す誤差関数Ｆを算出する、誤差関数算出工程と、
前記誤差関数算出工程で算出した誤差関数Ｆが最小となる、第１から第３の変位計測手段が配置される理論上の配置座標を、前記第１から第３の変位計測手段が配置される現実の配置座標として算出する、配置座標算出工程と、からなる、
ことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンマウントの変位量計測方法。
【請求項３】
前記第一理論値算出工程における理論値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、
前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、該移動量ｄｘ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、
前記第一実測工程における実測値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、
前記球体をＸ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｘだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出し、
前記第二理論値算出工程における理論値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、
前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、該移動量ｄｙ、理論上の配置座標のそれぞれに配置された第１から第３の変位計測手段による計測点の座標、及び、前記球体の半径並びに中心座標、から算出される計測点の照射方向位置と、の差より算出し、
前記第二実測工程における実測値は、
前記球体が前記初期座標の位置にあるときの、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、
前記球体をＹ軸方向へ、前記初期座標の位置から前記移動量ｄｙだけ移動させた後の、実際に配置された第１から第３の変位計測手段で計測した計測点の照射方向位置と、の差より算出する、
ことを特徴とする、請求項２に記載のエンジンマウントの変位量計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−４３４８４（Ｐ２０１１−４３４８４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９３６６４（Ｐ２００９−１９３６６４）
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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