ガタ量測定方法及び装置
【課題】微少なガタ量を明確化できるガタ量測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】隙間４を持って嵌合する嵌合部材２と相手部材３との間のガタ量Ｇを測定するガタ量測定方法であって、嵌合部材２に対して相手部材３を隙間４を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材３を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材３の変位に対して相手部材３にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点ｅ１と押し側折り返し点ｅ４との間で変化するサイクルを検出し、このサイクルにて隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４に対する二つの交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として算出する。
【解決手段】隙間４を持って嵌合する嵌合部材２と相手部材３との間のガタ量Ｇを測定するガタ量測定方法であって、嵌合部材２に対して相手部材３を隙間４を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材３を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材３の変位に対して相手部材３にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点ｅ１と押し側折り返し点ｅ４との間で変化するサイクルを検出し、このサイクルにて隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４に対する二つの交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばボールジョイントは、互いに回動可能に嵌合する嵌合部材（ボール）と相手部材（ケージ）とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能するものであるが、嵌合部材（ボール）と相手部材（ケージ）の隙間にスキマゲージ等の計測器を差し込めないため、嵌合部材（ボール）と相手部材（ケージ）との間のガタ量（隙間の寸法）を測定することが難しい。
【０００３】
特許文献１には、転がり軸受のガタ量を測定する方法として、転がり軸受の内輪に対して外輪（嵌合部材）を押し引きし、外輪（嵌合部材）を押し切った状態にて外輪（嵌合部材）の変位を計測するとともに、外輪（嵌合部材）を引き切った状態にて外輪（嵌合部材）の変位を計測し、両計測値との差からガタ量を求めるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−３２３９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のガタ量測定方法にあっては、外輪（嵌合部材）を押し切った状態と、外輪（嵌合部材）を引き切った状態にて、外輪（嵌合部材）が転がり軸受のコロに押圧され、これらが弾性変形するため、弾性変形分の変位量を明確化することが難しいという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、微少なガタ量を明確化できるガタ量測定方法及び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】
【０００６】
本発明は、隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定方法であって、嵌合部材に対して相手部材を隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材の変位に対して相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、サイクル中にて相手部材が嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、サイクル中にて押し側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、隙間移動時近似直線の引き側押圧移動時近似直線と押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、ガタ量をこの交点間の変位量として算出する。
【０００７】
また、本発明は、隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定装置であって、嵌合部材に対して相手部材を変位させるアクチュエータと、嵌合部材に対する相手部材の変位を検出する変位センサと、相手部材にかかる荷重を検出する荷重センサとを備え、嵌合部材に対して相手部材を隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材の変位に対して相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、サイクル中にて相手部材が嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、サイクル中にて押し側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、隙間移動時近似直線の引き側押圧移動時近似直線と押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、ガタ量をこの交点間の変位量として算出するコントローラを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、互いに押圧される嵌合部材と相手部材間の弾性変形分によってガタ量の測定精度が悪化することを回避し、微少なガタ量を明確化することができ、製品の品質管理を的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、ボールジョイント１のガタ量を測定するガタ量測定装置１０の概略構成を示す図である。
【００１１】
ボールジョイント１は、互いに回動可能に嵌合する嵌合部材（ボール）２と相手部材（ケージ）３とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能する。
【００１２】
嵌合部材２は、球状のボール頭部２ｂと、このボール頭部２ｂから突出するボール軸部２ａとを有する。
【００１３】
相手部材３は、嵌合部材２のボール頭部２ｂに摺動可能に嵌合するケージ軸受部３ａと、このケージ軸受部３ａから突出するケージ軸部３ｂとを有する。
【００１４】
ボール頭部２ｂの外周面とケージ軸受部３ａの内周面の間には隙間４が設けられる。これにより、ボールジョイント１は、嵌合部材２と相手部材３のガタツキが小さく抑えられ、回転方向について円滑に摺動するようになっている。
【００１５】
ここで、ボール頭部２ｂの外周面とケージ軸受部３ａの内周面の間に設けられる隙間４の寸法をボールジョイント１のガタ量Ｇとする。図１に示すように、ボール頭部２ｂの両側部に設けられる隙間４の寸法をＧ１、Ｇ２とすると、ガタ量Ｇは次式で計算される。
Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２
なお、図示した隙間４の寸法は、便宜上実際よりも誇張して大きくしてある。
【００１６】
ガタ量測定装置１０は、ボールジョイント１のガタ量Ｇを測定するものである。図１において、互いに直交するＹ、Ｚの２軸を設定し、ガタ量測定装置１０の構成を説明する。
【００１７】
ガタ量測定装置１０は、ケージ軸部３ｂを保持する第一保持具２１と、ボール軸部２ａを保持する第二保持具２２とを備え、両者の間にボールジョイント１が取り付けられる。第一保持具２１はケージ軸部３ｂを支持し、第二保持具２２は弾性部を介してボール軸部２ａを支持する。これにより、ボールジョイント１はケージ軸部３ｂとボール軸部２ａがそれぞれＺ軸方向に支持される。
【００１８】
ガタ量測定装置１０は、架台１９に対して第一保持具２１を変位させるアクチュエータ２０と、可動部２０ｂの微少変位量を検出する変位センサ１２と、可動部２０ｂにかかる荷重を検出する荷重センサ１３とを備える。変位センサ１２は可動部２０ｂを介して相手部材３の変位を検出し、荷重センサ１３は可動部２０ｂを介して相手部材３にかかる荷重を検出する。
【００１９】
アクチュエータ２０は架台１９に設置される本体２０ａと、この本体２０ａに対して変位する可動部２０ｂとを備え、この可動部２０ｂに第一保持具２１が連結される。一方、第二保持具２２は架台１９に固定される。
【００２０】
アクチュエータ２０の作動は、コントローラ１１によって制御される。コントローラ１１は予め設定されたマップに基づいてＹ軸方向に可動部２０ｂを往復動させて第一保持具２１を押し引きし、この間に入力される変位センサ１２と荷重センサ１３との検出信号に基づいてＹ軸方向のガタ量Ｇをそれぞれ測定する。
【００２１】
図２のグラフは、横軸に可動部２０ｂにかかる荷重をとり、縦軸に可動部２０ｂの変位をとっている。図２のグラフに示すサイクルは、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸方向について往復動させて第一保持具２１を押し引きし、この間に入力される変位センサ１２と荷重センサ１３との検出信号の測定データを表したものあり、サイクルの点ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４、ｅ５、ｅ６が得られる。
【００２２】
アクチュエータ２０は引き側折り返し点ｅ１から押し側折り返し点ｅ４にかけて可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させる押し行程を行った後、続けて押し側折り返し点ｅ４から引き側折り返し点ｅ１にかけて可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させる引き行程を行う。
【００２３】
サイクルの点ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４を結ぶ経路データｆ１、ｆ２、ｆ３は、押し行程で得られる測定データであり、サイクルの点ｅ４、ｅ５、ｅ６、ｅ１を結ぶ経路データｆ４、ｆ５、ｆ６は引き行程で得られる測定データである。
【００２４】
引き側折り返し点ｅ１では、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に最大に移動させて停止し、ボール頭部２ｂの左側外周面をケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。
【００２５】
サイクルの経路データｆ１は、点ｅ１から点ｅ２に延びている。この経路データｆ１が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸右方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させており、ボール頭部２ｂの左側外周面をケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向が一致しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率は小さくなっている。
【００２６】
サイクルの点ｅ２が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させる押し行程で、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面から離れる。
【００２７】
サイクルの経路データｆ２は、点ｅ２から点ｅ３に延び、その中程で可動部２０ｂにかかる荷重は零となり、その前後で荷重方向が逆転している。このサイクルの経路データｆ２が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａから反力を受けることなく、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させている。このとき、可動部２０ｂが反力を受けないため、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ２の傾き）は大きくなっている。
【００２８】
サイクルの点ｅ３が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させる押し行程で、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に当接する。
【００２９】
サイクルの経路データｆ３は、点ｅ３から点ｅ４に延びている。この経路データｆ３が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸左方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させており、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向とが対向しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ３の傾き）は小さくなっている。
【００３０】
押し側折り返し点ｅ４では、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に最大に移動させて停止し、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。
【００３１】
サイクルの経路データｆ４は、点ｅ４から点ｅ５に延びている。この経路データｆ４が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸左方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させており、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向が一致しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ４の傾き）は小さくなっている。
【００３２】
サイクルの点ｅ５が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させる過程で、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面から離れる。
【００３３】
サイクルの経路データｆ５は、点ｅ５から点ｅ６に延び、その中程で可動部２０ｂにかかる荷重は零となり、その前後で荷重方向が逆転している。この経路データｆ５が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａから反力を受けることなく、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させている。このとき、可動部２０ｂが反力を受けないため、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ５の傾き）は大きくなっている。
【００３４】
サイクルの点ｅ６が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させる過程で、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に当接する。
【００３５】
サイクルの経路データｆ６は、点ｅ６から点ｅ１へとに延びている。この経路データｆ６が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸右方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させており、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向が対向しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ６の傾き）は小さくなっている。
【００３６】
押し行程の経路データｆ１、ｆ２、ｆ３は、引き行程の経路データｆ４、ｆ５、ｆ６に対して所定のヒステリシスを持ち、このヒステリシスは弾性部が弾性変形した後に元の形状に戻る特性によって決まる。
【００３７】
コントローラ１１は、図２に示す測定データに基づき、次の手順でボールジョイント１のガタ量Ｇを算出する。
【００３８】
１．経路データｆ１、ｆ６を含む引き側押圧移動領域ａ３を設定する。サイクルの引き側折り返し点ｅ１から第一曲折点ｅ２と第四曲折点ｅ６へとそれぞれ延びる経路データｆ１、ｆ６が得られる状態では、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されており、相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する。
【００３９】
図２に設定される引き側押圧移動領域ａ３は、可動部２０ｂにかかる荷重が境界線ａ２とａ１に挟まれる領域とする。境界線ａ２は引き側折り返し点ｅ１より荷重の絶対値が小さい領域に設定する。境界線ａ１は引き側折り返し点ｅ１より荷重の絶対値が小さく、かつ第一曲折点ｅ２と第四曲折点ｅ６より荷重の絶対値が大きい領域に設定する。
【００４０】
２．この引き側押圧移動領域ａ３における引き行程の経路データｆ１と押し行程の経路データｆ６を最小二乗法を用いて一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線ａ４を求める。
【００４１】
なお、最小二乗法は、測定で得られた数値の組を、特定の関数を用いて近似するときに、想定する関数が測定値に対して近似となるように、残差の二乗和を最小とするような係数を決定する方法によって近似を行うことである。
【００４２】
３．経路データｆ２、ｆ５を含む隙間移動領域ｃ３を設定する。サイクルの第一、第二曲折点ｅ２、ｅ３間の経路データｆ２、第三、第四曲折点ｅ５、ｅ６間の経路データｆ５が得られる状態では、ボール頭部２ｂの外周面がケージ軸受部３ａの内周面から離れており、相手部材３が嵌合部材２に押圧されない状態で移動する。
【００４３】
前述したように、サイクルの経路データｆ２と経路データｆ５とは、隙間４を拡縮しながら可動部２０ｂをＹ軸左右方向に移動するときに得られる測定データである。
【００４４】
図２に設定される隙間移動領域ｃ３は、可動部２０ｂの変位が境界線ｃ２とｃ１に挟まれる領域とする。境界線ｃ２は第一曲折点ｅ２と第四曲折点ｅ６より変位の絶対値が小さい領域に設定する。境界線ｃ１は第二曲折点ｅ３と第三曲折点ｅ５より変位の絶対値が小さい領域に設定する。
【００４５】
４．この隙間移動領域ｃ３における引き行程の経路データｆ２と押し行程の経路データｆ５を最小二乗法を用いて一次関数に近似する隙間移動時近似直線ｃ４を求める。
【００４６】
５．経路データｆ３、ｆ４を含む押し側押圧移動領域ｂ３を設定する。サイクルの押し側折り返し点ｅ４から第二曲折点ｅ３と第三曲折点ｅ５へとそれぞれ延びる経路データｆ３、ｆ４が得られる状態では、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されており、相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する。
【００４７】
図２に設定される押し側押圧移動領域ｂ３は、可動部２０ｂにかかる荷重が境界線ｂ２とｂ１に挟まれる領域とする。境界線ｂ２は押し側折り返し点ｅ４より荷重の絶対値が小さい領域に設定する。境界線ｂ１は押し側折り返し点ｅ４より荷重の絶対値が小さく、かつ第二曲折点ｅ３と第三曲折点ｅ５より荷重の絶対値が大きい領域に設定する。
【００４８】
６．この押し側押圧移動領域ｂ３における引き行程の経路データｆ３と押し行程の経路データｆ４を最小二乗法を用いて一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線ｂ４を求める。
【００４９】
７．隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４とに対する交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ボールジョイント１のガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として次式で計算する。
Ｇ＝ａｂｓ(ｄ１−ｄ２)
【００５０】
本実施の形態では、隙間４を持って嵌合する嵌合部材２と相手部材３との間のガタ量Ｇを測定するガタ量測定方法であって、嵌合部材２に対して相手部材３を隙間４を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材３を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材３の変位に対して相手部材３にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点ｅ１と押し側折り返し点ｅ４との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点ｅ１から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域ａ３を設定し、この引き側押圧移動領域ａ３における引き行程と押し行程の経路データｆ１、ｆ６を一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線ａ４を求め、サイクル中にて相手部材３が嵌合部材２に押圧されない状態で移動する隙間移動領域ｃ３を設定し、この隙間移動領域ｃ３における引き行程の経路データｆ２と押し行程の経路データｆ５を一次関数に近似する隙間移動時近似直線ｃ４を求め、サイクル中にて押し側折り返し点ｅ４から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域ｂ３を設定し、この押し側押圧移動領域ｂ３における引き行程と押し行程の経路データｆ３、ｆ４を一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線ｂ４を求め、隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４に対する二つの交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として算出するため、互いに押圧される嵌合部材２と相手部材３間の弾性変形分によってガタ量の測定精度が悪化することを回避し、微少なガタ量Ｇを明確化することができ、ボールジョイント１の品質管理を的確に行うことができる。
【００５１】
本実施の形態では、コントローラ１１がガタ量Ｇの算出を自動的に行うが、これに限らず、ガタ量Ｇの算出を手動で行っても良い。
【００５２】
本実施の形態では、引き側押圧移動領域ａ３と押し側押圧移動領域ｂ３とは相手部材３にかかる荷重が二つの境界線ａ２とａ１、ｂ２とｂ１にそれぞれ挟まれる領域に設定するため、相手部材３の変位量が小さい引き側押圧移動領域ａ３と押し側押圧移動領域ｂ３とを相手部材３の荷重変化に応じて的確に決められ、ガタ量Ｇを明確化することができる。
【００５３】
本実施の形態では、隙間移動領域ｃ３は相手部材３の変位が二つの境界線ｃ２とｃ１に挟まれる領域に設定するため、相手部材３の変位量が大きい隙間移動領域ｃ３を相手部材３の変位に応じて的確に決められ、ガタ量Ｇを明確化することができる。
【００５４】
本実施の形態では、隙間４を持って嵌合する嵌合部材２と相手部材３との間のガタ量Ｇを測定するガタ量測定装置であって、嵌合部材２に対して相手部材３を変位させるアクチュエータ２０と、嵌合部材２に対する相手部材３の変位を検出する変位センサ１２と、
相手部材３にかかる荷重を検出する荷重センサ１３とを備え、嵌合部材２に対して相手部材３を隙間４を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材３を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材３の変位に対して相手部材３にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点ｅ１と押し側折り返し点ｅ４との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点ｅ１から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域ａ３を設定し、この引き側押圧移動領域ａ３における引き行程と押し行程の経路データｆ１、ｆ６を一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線ａ４を求め、サイクル中にて相手部材３が嵌合部材２に押圧されない状態で移動する隙間移動領域ｃ３を設定し、この隙間移動領域ｃ３における引き行程の経路データｆ２と押し行程の経路データｆ５を一次関数に近似する隙間移動時近似直線ｃ４を求め、サイクル中にて押し側折り返し点ｅ４から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域ｂ３を設定し、この押し側押圧移動領域ｂ３における引き行程と押し行程の経路データｆ３、ｆ４を一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線ｂ４を求め、隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４に対する二つの交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として算出するコントローラ１１を備えたため、互いに押圧される嵌合部材２と相手部材３間の弾性変形分によってガタ量の測定精度が悪化することを回避し、微少なガタ量Ｇを明確化することができ、ボールジョイント１の品質管理を的確に行うことができる。
【００５５】
なお、相手部材３を駆動するアクチュエータ２０を廃止し、相手部材３を手動で動かす構成としても良い。
【００５６】
以上、相手部材３をＹ軸方向に往復動させてＹ軸方向のガタ量Ｇを測定する方法について説明した。Ｚ軸方向のガタ量Ｇを測定する場合、図３に示すように、アクチュエータ２０が相手部材３をＺ軸方向に往復動させ、この間に入力される変位センサ１２と荷重センサ１３との検出信号に基づいてＺ軸方向のガタ量Ｇを測定する。
【００５７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のガタ量測定方法及び装置は、ボールジョイントに限らず他の機械部品等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態を示すガタ量測定装置の構成図。
【図２】同じく可動部にかかる荷重と変位の測定データを表したグラフ。
【図３】本発明の他の実施の形態を示すガタ量測定装置の構成図。
【符号の説明】
【００６０】
１ ボールジョイント
２ 嵌合部材
３ 相手部材
４ 隙間
１０ ガタ量測定装置
１１ コントローラ
１２ 変位センサ
１３ 荷重センサ
１９ 架台
２０ アクチュエータ
２１ 第一保持具
２２ 第二保持具
ａ１、ａ２ 境界線
ａ３ 引き側押圧移動領域
ａ４ 引き側押圧移動時近似直線
ｂ１、ｂ２ 境界線
ｂ３ 押し側押圧移動領域
ｂ４ 押し側押圧移動時近似直線
ｃ１、ｃ２ 境界線
ｃ３ 隙間移動領域
ｃ４ 隙間移動時近似直線
ｄ１、ｄ２ 交点
ｅ１ 引き側折り返し点
ｅ４ 押し側折り返し点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばボールジョイントは、互いに回動可能に嵌合する嵌合部材（ボール）と相手部材（ケージ）とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能するものであるが、嵌合部材（ボール）と相手部材（ケージ）の隙間にスキマゲージ等の計測器を差し込めないため、嵌合部材（ボール）と相手部材（ケージ）との間のガタ量（隙間の寸法）を測定することが難しい。
【０００３】
特許文献１には、転がり軸受のガタ量を測定する方法として、転がり軸受の内輪に対して外輪（嵌合部材）を押し引きし、外輪（嵌合部材）を押し切った状態にて外輪（嵌合部材）の変位を計測するとともに、外輪（嵌合部材）を引き切った状態にて外輪（嵌合部材）の変位を計測し、両計測値との差からガタ量を求めるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−３２３９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のガタ量測定方法にあっては、外輪（嵌合部材）を押し切った状態と、外輪（嵌合部材）を引き切った状態にて、外輪（嵌合部材）が転がり軸受のコロに押圧され、これらが弾性変形するため、弾性変形分の変位量を明確化することが難しいという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、微少なガタ量を明確化できるガタ量測定方法及び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】
【０００６】
本発明は、隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定方法であって、嵌合部材に対して相手部材を隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材の変位に対して相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、サイクル中にて相手部材が嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、サイクル中にて押し側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、隙間移動時近似直線の引き側押圧移動時近似直線と押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、ガタ量をこの交点間の変位量として算出する。
【０００７】
また、本発明は、隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定装置であって、嵌合部材に対して相手部材を変位させるアクチュエータと、嵌合部材に対する相手部材の変位を検出する変位センサと、相手部材にかかる荷重を検出する荷重センサとを備え、嵌合部材に対して相手部材を隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材の変位に対して相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、サイクル中にて相手部材が嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、サイクル中にて押し側折り返し点から相手部材が嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、隙間移動時近似直線の引き側押圧移動時近似直線と押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、ガタ量をこの交点間の変位量として算出するコントローラを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、互いに押圧される嵌合部材と相手部材間の弾性変形分によってガタ量の測定精度が悪化することを回避し、微少なガタ量を明確化することができ、製品の品質管理を的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、ボールジョイント１のガタ量を測定するガタ量測定装置１０の概略構成を示す図である。
【００１１】
ボールジョイント１は、互いに回動可能に嵌合する嵌合部材（ボール）２と相手部材（ケージ）３とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能する。
【００１２】
嵌合部材２は、球状のボール頭部２ｂと、このボール頭部２ｂから突出するボール軸部２ａとを有する。
【００１３】
相手部材３は、嵌合部材２のボール頭部２ｂに摺動可能に嵌合するケージ軸受部３ａと、このケージ軸受部３ａから突出するケージ軸部３ｂとを有する。
【００１４】
ボール頭部２ｂの外周面とケージ軸受部３ａの内周面の間には隙間４が設けられる。これにより、ボールジョイント１は、嵌合部材２と相手部材３のガタツキが小さく抑えられ、回転方向について円滑に摺動するようになっている。
【００１５】
ここで、ボール頭部２ｂの外周面とケージ軸受部３ａの内周面の間に設けられる隙間４の寸法をボールジョイント１のガタ量Ｇとする。図１に示すように、ボール頭部２ｂの両側部に設けられる隙間４の寸法をＧ１、Ｇ２とすると、ガタ量Ｇは次式で計算される。
Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２
なお、図示した隙間４の寸法は、便宜上実際よりも誇張して大きくしてある。
【００１６】
ガタ量測定装置１０は、ボールジョイント１のガタ量Ｇを測定するものである。図１において、互いに直交するＹ、Ｚの２軸を設定し、ガタ量測定装置１０の構成を説明する。
【００１７】
ガタ量測定装置１０は、ケージ軸部３ｂを保持する第一保持具２１と、ボール軸部２ａを保持する第二保持具２２とを備え、両者の間にボールジョイント１が取り付けられる。第一保持具２１はケージ軸部３ｂを支持し、第二保持具２２は弾性部を介してボール軸部２ａを支持する。これにより、ボールジョイント１はケージ軸部３ｂとボール軸部２ａがそれぞれＺ軸方向に支持される。
【００１８】
ガタ量測定装置１０は、架台１９に対して第一保持具２１を変位させるアクチュエータ２０と、可動部２０ｂの微少変位量を検出する変位センサ１２と、可動部２０ｂにかかる荷重を検出する荷重センサ１３とを備える。変位センサ１２は可動部２０ｂを介して相手部材３の変位を検出し、荷重センサ１３は可動部２０ｂを介して相手部材３にかかる荷重を検出する。
【００１９】
アクチュエータ２０は架台１９に設置される本体２０ａと、この本体２０ａに対して変位する可動部２０ｂとを備え、この可動部２０ｂに第一保持具２１が連結される。一方、第二保持具２２は架台１９に固定される。
【００２０】
アクチュエータ２０の作動は、コントローラ１１によって制御される。コントローラ１１は予め設定されたマップに基づいてＹ軸方向に可動部２０ｂを往復動させて第一保持具２１を押し引きし、この間に入力される変位センサ１２と荷重センサ１３との検出信号に基づいてＹ軸方向のガタ量Ｇをそれぞれ測定する。
【００２１】
図２のグラフは、横軸に可動部２０ｂにかかる荷重をとり、縦軸に可動部２０ｂの変位をとっている。図２のグラフに示すサイクルは、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸方向について往復動させて第一保持具２１を押し引きし、この間に入力される変位センサ１２と荷重センサ１３との検出信号の測定データを表したものあり、サイクルの点ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４、ｅ５、ｅ６が得られる。
【００２２】
アクチュエータ２０は引き側折り返し点ｅ１から押し側折り返し点ｅ４にかけて可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させる押し行程を行った後、続けて押し側折り返し点ｅ４から引き側折り返し点ｅ１にかけて可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させる引き行程を行う。
【００２３】
サイクルの点ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４を結ぶ経路データｆ１、ｆ２、ｆ３は、押し行程で得られる測定データであり、サイクルの点ｅ４、ｅ５、ｅ６、ｅ１を結ぶ経路データｆ４、ｆ５、ｆ６は引き行程で得られる測定データである。
【００２４】
引き側折り返し点ｅ１では、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に最大に移動させて停止し、ボール頭部２ｂの左側外周面をケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。
【００２５】
サイクルの経路データｆ１は、点ｅ１から点ｅ２に延びている。この経路データｆ１が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸右方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させており、ボール頭部２ｂの左側外周面をケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向が一致しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率は小さくなっている。
【００２６】
サイクルの点ｅ２が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させる押し行程で、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面から離れる。
【００２７】
サイクルの経路データｆ２は、点ｅ２から点ｅ３に延び、その中程で可動部２０ｂにかかる荷重は零となり、その前後で荷重方向が逆転している。このサイクルの経路データｆ２が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａから反力を受けることなく、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させている。このとき、可動部２０ｂが反力を受けないため、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ２の傾き）は大きくなっている。
【００２８】
サイクルの点ｅ３が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させる押し行程で、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に当接する。
【００２９】
サイクルの経路データｆ３は、点ｅ３から点ｅ４に延びている。この経路データｆ３が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸左方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に移動させており、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向とが対向しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ３の傾き）は小さくなっている。
【００３０】
押し側折り返し点ｅ４では、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸右方向に最大に移動させて停止し、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。
【００３１】
サイクルの経路データｆ４は、点ｅ４から点ｅ５に延びている。この経路データｆ４が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸左方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させており、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向が一致しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ４の傾き）は小さくなっている。
【００３２】
サイクルの点ｅ５が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させる過程で、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面から離れる。
【００３３】
サイクルの経路データｆ５は、点ｅ５から点ｅ６に延び、その中程で可動部２０ｂにかかる荷重は零となり、その前後で荷重方向が逆転している。この経路データｆ５が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａから反力を受けることなく、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させている。このとき、可動部２０ｂが反力を受けないため、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ５の傾き）は大きくなっている。
【００３４】
サイクルの点ｅ６が得られる状態は、図１において、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させる過程で、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に当接する。
【００３５】
サイクルの経路データｆ６は、点ｅ６から点ｅ１へとに延びている。この経路データｆ６が得られる状態は、図１において、ボール頭部２ｂがケージ軸受部３ａによってＹ軸右方向に反力を受けながら、アクチュエータ２０が可動部２０ｂをＹ軸左方向に移動させており、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されている。このとき、可動部２０ｂが受ける反力の方向と可動部２０ｂの移動方向が対向しており、可動部２０ｂにかかる荷重に対する変位量の変化率（経路データｆ６の傾き）は小さくなっている。
【００３６】
押し行程の経路データｆ１、ｆ２、ｆ３は、引き行程の経路データｆ４、ｆ５、ｆ６に対して所定のヒステリシスを持ち、このヒステリシスは弾性部が弾性変形した後に元の形状に戻る特性によって決まる。
【００３７】
コントローラ１１は、図２に示す測定データに基づき、次の手順でボールジョイント１のガタ量Ｇを算出する。
【００３８】
１．経路データｆ１、ｆ６を含む引き側押圧移動領域ａ３を設定する。サイクルの引き側折り返し点ｅ１から第一曲折点ｅ２と第四曲折点ｅ６へとそれぞれ延びる経路データｆ１、ｆ６が得られる状態では、ボール頭部２ｂの左側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されており、相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する。
【００３９】
図２に設定される引き側押圧移動領域ａ３は、可動部２０ｂにかかる荷重が境界線ａ２とａ１に挟まれる領域とする。境界線ａ２は引き側折り返し点ｅ１より荷重の絶対値が小さい領域に設定する。境界線ａ１は引き側折り返し点ｅ１より荷重の絶対値が小さく、かつ第一曲折点ｅ２と第四曲折点ｅ６より荷重の絶対値が大きい領域に設定する。
【００４０】
２．この引き側押圧移動領域ａ３における引き行程の経路データｆ１と押し行程の経路データｆ６を最小二乗法を用いて一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線ａ４を求める。
【００４１】
なお、最小二乗法は、測定で得られた数値の組を、特定の関数を用いて近似するときに、想定する関数が測定値に対して近似となるように、残差の二乗和を最小とするような係数を決定する方法によって近似を行うことである。
【００４２】
３．経路データｆ２、ｆ５を含む隙間移動領域ｃ３を設定する。サイクルの第一、第二曲折点ｅ２、ｅ３間の経路データｆ２、第三、第四曲折点ｅ５、ｅ６間の経路データｆ５が得られる状態では、ボール頭部２ｂの外周面がケージ軸受部３ａの内周面から離れており、相手部材３が嵌合部材２に押圧されない状態で移動する。
【００４３】
前述したように、サイクルの経路データｆ２と経路データｆ５とは、隙間４を拡縮しながら可動部２０ｂをＹ軸左右方向に移動するときに得られる測定データである。
【００４４】
図２に設定される隙間移動領域ｃ３は、可動部２０ｂの変位が境界線ｃ２とｃ１に挟まれる領域とする。境界線ｃ２は第一曲折点ｅ２と第四曲折点ｅ６より変位の絶対値が小さい領域に設定する。境界線ｃ１は第二曲折点ｅ３と第三曲折点ｅ５より変位の絶対値が小さい領域に設定する。
【００４５】
４．この隙間移動領域ｃ３における引き行程の経路データｆ２と押し行程の経路データｆ５を最小二乗法を用いて一次関数に近似する隙間移動時近似直線ｃ４を求める。
【００４６】
５．経路データｆ３、ｆ４を含む押し側押圧移動領域ｂ３を設定する。サイクルの押し側折り返し点ｅ４から第二曲折点ｅ３と第三曲折点ｅ５へとそれぞれ延びる経路データｆ３、ｆ４が得られる状態では、ボール頭部２ｂの右側外周面がケージ軸受部３ａの内周面に押圧されており、相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する。
【００４７】
図２に設定される押し側押圧移動領域ｂ３は、可動部２０ｂにかかる荷重が境界線ｂ２とｂ１に挟まれる領域とする。境界線ｂ２は押し側折り返し点ｅ４より荷重の絶対値が小さい領域に設定する。境界線ｂ１は押し側折り返し点ｅ４より荷重の絶対値が小さく、かつ第二曲折点ｅ３と第三曲折点ｅ５より荷重の絶対値が大きい領域に設定する。
【００４８】
６．この押し側押圧移動領域ｂ３における引き行程の経路データｆ３と押し行程の経路データｆ４を最小二乗法を用いて一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線ｂ４を求める。
【００４９】
７．隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４とに対する交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ボールジョイント１のガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として次式で計算する。
Ｇ＝ａｂｓ(ｄ１−ｄ２)
【００５０】
本実施の形態では、隙間４を持って嵌合する嵌合部材２と相手部材３との間のガタ量Ｇを測定するガタ量測定方法であって、嵌合部材２に対して相手部材３を隙間４を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材３を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材３の変位に対して相手部材３にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点ｅ１と押し側折り返し点ｅ４との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点ｅ１から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域ａ３を設定し、この引き側押圧移動領域ａ３における引き行程と押し行程の経路データｆ１、ｆ６を一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線ａ４を求め、サイクル中にて相手部材３が嵌合部材２に押圧されない状態で移動する隙間移動領域ｃ３を設定し、この隙間移動領域ｃ３における引き行程の経路データｆ２と押し行程の経路データｆ５を一次関数に近似する隙間移動時近似直線ｃ４を求め、サイクル中にて押し側折り返し点ｅ４から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域ｂ３を設定し、この押し側押圧移動領域ｂ３における引き行程と押し行程の経路データｆ３、ｆ４を一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線ｂ４を求め、隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４に対する二つの交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として算出するため、互いに押圧される嵌合部材２と相手部材３間の弾性変形分によってガタ量の測定精度が悪化することを回避し、微少なガタ量Ｇを明確化することができ、ボールジョイント１の品質管理を的確に行うことができる。
【００５１】
本実施の形態では、コントローラ１１がガタ量Ｇの算出を自動的に行うが、これに限らず、ガタ量Ｇの算出を手動で行っても良い。
【００５２】
本実施の形態では、引き側押圧移動領域ａ３と押し側押圧移動領域ｂ３とは相手部材３にかかる荷重が二つの境界線ａ２とａ１、ｂ２とｂ１にそれぞれ挟まれる領域に設定するため、相手部材３の変位量が小さい引き側押圧移動領域ａ３と押し側押圧移動領域ｂ３とを相手部材３の荷重変化に応じて的確に決められ、ガタ量Ｇを明確化することができる。
【００５３】
本実施の形態では、隙間移動領域ｃ３は相手部材３の変位が二つの境界線ｃ２とｃ１に挟まれる領域に設定するため、相手部材３の変位量が大きい隙間移動領域ｃ３を相手部材３の変位に応じて的確に決められ、ガタ量Ｇを明確化することができる。
【００５４】
本実施の形態では、隙間４を持って嵌合する嵌合部材２と相手部材３との間のガタ量Ｇを測定するガタ量測定装置であって、嵌合部材２に対して相手部材３を変位させるアクチュエータ２０と、嵌合部材２に対する相手部材３の変位を検出する変位センサ１２と、
相手部材３にかかる荷重を検出する荷重センサ１３とを備え、嵌合部材２に対して相手部材３を隙間４を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて相手部材３を反対方向に移動させる引き行程を行い、相手部材３の変位に対して相手部材３にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点ｅ１と押し側折り返し点ｅ４との間で変化するサイクルを検出し、サイクル中にて引き側折り返し点ｅ１から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域ａ３を設定し、この引き側押圧移動領域ａ３における引き行程と押し行程の経路データｆ１、ｆ６を一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線ａ４を求め、サイクル中にて相手部材３が嵌合部材２に押圧されない状態で移動する隙間移動領域ｃ３を設定し、この隙間移動領域ｃ３における引き行程の経路データｆ２と押し行程の経路データｆ５を一次関数に近似する隙間移動時近似直線ｃ４を求め、サイクル中にて押し側折り返し点ｅ４から相手部材３が嵌合部材２に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域ｂ３を設定し、この押し側押圧移動領域ｂ３における引き行程と押し行程の経路データｆ３、ｆ４を一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線ｂ４を求め、隙間移動時近似直線ｃ４の引き側押圧移動時近似直線ａ４と押し側押圧移動時近似直線ｂ４に対する二つの交点ｄ１、ｄ２をそれぞれ求め、ガタ量Ｇをこの交点ｄ１、ｄ２間の変位量として算出するコントローラ１１を備えたため、互いに押圧される嵌合部材２と相手部材３間の弾性変形分によってガタ量の測定精度が悪化することを回避し、微少なガタ量Ｇを明確化することができ、ボールジョイント１の品質管理を的確に行うことができる。
【００５５】
なお、相手部材３を駆動するアクチュエータ２０を廃止し、相手部材３を手動で動かす構成としても良い。
【００５６】
以上、相手部材３をＹ軸方向に往復動させてＹ軸方向のガタ量Ｇを測定する方法について説明した。Ｚ軸方向のガタ量Ｇを測定する場合、図３に示すように、アクチュエータ２０が相手部材３をＺ軸方向に往復動させ、この間に入力される変位センサ１２と荷重センサ１３との検出信号に基づいてＺ軸方向のガタ量Ｇを測定する。
【００５７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のガタ量測定方法及び装置は、ボールジョイントに限らず他の機械部品等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態を示すガタ量測定装置の構成図。
【図２】同じく可動部にかかる荷重と変位の測定データを表したグラフ。
【図３】本発明の他の実施の形態を示すガタ量測定装置の構成図。
【符号の説明】
【００６０】
１ ボールジョイント
２ 嵌合部材
３ 相手部材
４ 隙間
１０ ガタ量測定装置
１１ コントローラ
１２ 変位センサ
１３ 荷重センサ
１９ 架台
２０ アクチュエータ
２１ 第一保持具
２２ 第二保持具
ａ１、ａ２ 境界線
ａ３ 引き側押圧移動領域
ａ４ 引き側押圧移動時近似直線
ｂ１、ｂ２ 境界線
ｂ３ 押し側押圧移動領域
ｂ４ 押し側押圧移動時近似直線
ｃ１、ｃ２ 境界線
ｃ３ 隙間移動領域
ｃ４ 隙間移動時近似直線
ｄ１、ｄ２ 交点
ｅ１ 引き側折り返し点
ｅ４ 押し側折り返し点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定方法であって、
前記嵌合部材に対して前記相手部材を前記隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて前記相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、
前記相手部材の変位に対して前記相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、
前記サイクル中にて前記引き側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、
この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記相手部材が前記嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、
この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記押し側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、
この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、
前記隙間移動時近似直線の前記引き側押圧移動時近似直線と前記押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、
前記ガタ量を前記交点間の変位量として算出することを特徴とするガタ量測定方法。
【請求項２】
前記経路データを残差の二乗和を最小とするような係数を決定する最小二乗法を用いて一次関数に近似することを特徴とする請求項１に記載のガタ量測定方法。
【請求項３】
前記引き側押圧移動領域と前記押し側押圧移動領域とは前記相手部材にかかる荷重が二つの境界線にそれぞれ挟まれる領域に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のガタ量測定方法。
【請求項４】
前記隙間移動領域は前記相手部材の変位が二つの境界線に挟まれる領域に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガタ量測定方法。
【請求項５】
隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定装置であって、
嵌合部材に対して相手部材を変位させるアクチュエータと、
嵌合部材に対する相手部材の変位を検出する変位センサと、
相手部材にかかる荷重を検出する荷重センサとを備え、
前記嵌合部材に対して前記相手部材を前記隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて前記相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、
前記相手部材の変位に対して前記相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、
前記サイクル中にて前記引き側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、
この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記相手部材が前記嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、
この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記押し側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、
この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、
前記隙間移動時近似直線の前記引き側押圧移動時近似直線と前記押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、
前記ガタ量を前記交点間の変位量として算出するコントローラを備えたことを特徴とするガタ量測定装置。
【請求項１】
隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定方法であって、
前記嵌合部材に対して前記相手部材を前記隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて前記相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、
前記相手部材の変位に対して前記相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、
前記サイクル中にて前記引き側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、
この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記相手部材が前記嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、
この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記押し側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、
この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、
前記隙間移動時近似直線の前記引き側押圧移動時近似直線と前記押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、
前記ガタ量を前記交点間の変位量として算出することを特徴とするガタ量測定方法。
【請求項２】
前記経路データを残差の二乗和を最小とするような係数を決定する最小二乗法を用いて一次関数に近似することを特徴とする請求項１に記載のガタ量測定方法。
【請求項３】
前記引き側押圧移動領域と前記押し側押圧移動領域とは前記相手部材にかかる荷重が二つの境界線にそれぞれ挟まれる領域に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のガタ量測定方法。
【請求項４】
前記隙間移動領域は前記相手部材の変位が二つの境界線に挟まれる領域に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガタ量測定方法。
【請求項５】
隙間を持って嵌合する嵌合部材と相手部材との間のガタ量を測定するガタ量測定装置であって、
嵌合部材に対して相手部材を変位させるアクチュエータと、
嵌合部材に対する相手部材の変位を検出する変位センサと、
相手部材にかかる荷重を検出する荷重センサとを備え、
前記嵌合部材に対して前記相手部材を前記隙間を拡縮する一方向に移動させる押し行程を行った後に続けて前記相手部材を反対方向に移動させる引き行程を行い、
前記相手部材の変位に対して前記相手部材にかかる移動方向の荷重が引き側折り返し点と押し側折り返し点との間で変化するサイクルを検出し、
前記サイクル中にて前記引き側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する引き側押圧移動領域を設定し、
この引き側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する引き側押圧移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記相手部材が前記嵌合部材に押圧されない状態で移動する隙間移動領域を設定し、
この隙間移動領域における引き行程の経路データと押し行程の経路データを一次関数に近似する隙間移動時近似直線を求め、
前記サイクル中にて前記押し側折り返し点から前記相手部材が前記嵌合部材に押圧された状態で移動する押し側押圧移動領域を設定し、
この押し側押圧移動領域における引き行程と押し行程の経路データを一次関数に近似する押し側押圧移動時近似直線を求め、
前記隙間移動時近似直線の前記引き側押圧移動時近似直線と前記押し側押圧移動時近似直線に対する二つの交点をそれぞれ求め、
前記ガタ量を前記交点間の変位量として算出するコントローラを備えたことを特徴とするガタ量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２３６６８６（Ｐ２００９−２３６６８６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８３２６２（Ｐ２００８−８３２６２）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（３０４０３９０６５）カヤバ システム マシナリー株式会社 (185)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（３０４０３９０６５）カヤバ システム マシナリー株式会社 (185)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]