JP2012013570A - 孔位置測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成で、測定対象とこれに形成された孔との相対位置を測定することができる孔位置測定装置を提供する。
【解決手段】孔位置測定装置２３は、測定対象２１の幅方向両端縁と、この幅方向両端縁の間に形成された孔１３との相対位置を測定するものであり、孔１３に挿入されて測定対象を位置決めする位置決め軸３１と、位置決め軸３１の軸心方向に互いに相対移動可能であるとともに、位置決め軸３１に対して当該位置決め軸３１の軸心に直交する方向への相対移動が規制され、かつ位置決め軸３１の軸心を幅方向に挟んで測定対象２１の幅方向両端縁に当接可能な傾斜状の当接面を有する一対の測定子３３，３４と、一対の測定子３３，３４の相対的な前記軸心方向の変位量を計測する計測器３６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定対象と、これに形成された孔との相対位置を測定するために利用される孔位置測定装置に関するものである。

自動車の車輪を装着するために用いられるハブユニットは、ハブ中央から径方向外方に突出するフランジ部を備え、このフランジ部に、ハブボルトを圧入するための複数のボルト挿通孔が周方向等間隔に形成されている。
ハブユニットのフランジ部として、円盤状に形成されるとともに、その軸方向一側面におけるボルト挿通孔の形成部位に、部分的にフランジ部の肉厚を厚くするように膨出する膨出部を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。また、ハブユニットのフランジ部として、ハブ中央から径方向に放射状に突出する複数の部分フランジから構成され、各部分フランジの先端部にボルト挿通孔が形成されたものもある（例えば、特許文献２参照）。

ボルト挿通孔は、通常、フランジ部の膨出部や部分フランジにおける幅方向（周方向）の中央部に形成されるように設計されるが、製造誤差によって当該中央部から所定以上にずれて形成されてしまう場合もあり、そのような製品は規格外として取り除く必要がある。そのため、フランジ部にボルト挿通孔を形成した後、ボルト挿通孔が膨出部や部分フランジに対して正確に形成されているか否か（所定以上に位置ずれしていないかどうか）を検査する工程が行われる。

従来、この検査は、スケールを用いてボルト挿通孔の位置ずれ量を目視により測定したり（従来技術１）、センサを利用した簡易的なゲージによってボルト挿通孔の位置ずれを確認したり（従来技術２）することにより行われていた。
一方、ワークに形成された孔の位置を求める一般的な技術として、画像処理を利用する方法も知られている（例えば、特許文献３，４参照；従来技術３）。

特開２００９−１５４６０１号公報 特開２００６−７７９１号公報 特開平６−２８１４１１号公報 特開平９−４２９１５号公報

従来技術１のように、スケールを用いてボルト挿通孔の位置ずれ量を目視により測定する方法は、検査を行う人によって測定のバラツキが大きく、また、人手による作業のため時間と手間を要するという欠点がある。ボルト挿通孔の検査は全てのハブユニットに対して行われるため、従来技術１の方法を用いると全体の検査に要する時間が多大なものとなる。また、従来技術２の方法は、膨出部等に対するボルト挿通孔の位置ずれ量を正確な数値として求めることができず、数値管理を行うことができないという欠点がある。また、通常、回転側軌道部材は鍛造によって製造され、膨出部等の幅方向寸法自体にバラツキがあるため、このようなバラツキに応じてゲージの寸法調整を行う必要もある。
一方、画像処理を利用した従来技術３の方法は非常にコストがかかるため、ボルト挿通孔の検査に採用するのは不適である。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、簡単かつ安価な構成で測定対象と、これに形成された孔との相対位置を測定することができる孔位置測定装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る孔位置測定装置は、測定対象の幅方向両端縁と、この幅方向両端縁の間に形成された孔との相対位置を測定するための孔位置測定装置であって、
前記孔に挿入されて測定対象を位置決めする位置決め軸と、この位置決め軸の軸心方向に沿って互いに相対移動可能であるとともに、この位置決め軸に対して当該位置決め軸の軸心に直交する方向への相対移動が規制され、かつ前記位置決め軸の軸心を幅方向に挟んで前記測定対象の幅方向両端縁に当接可能な傾斜状の当接面を有する一対の測定子と、一対の測定子の相対的な前記軸心方向の変位量を計測する計測器と、を備えていることを特徴とする。

上記構成の孔位置測定装置を用いて、測定対象の幅方向両端縁と孔との相対位置を測定するには、測定対象に形成された孔に位置決め軸を挿入し、一対の測定子の当接面を測定対象の幅方向両端縁に当接させる。孔が測定対象に対して幅方向に位置ずれして形成されていると、その位置ずれ量に応じて測定対象の幅方向両端縁に対する一対の測定子の当接面における当接位置が変化し、一対の測定子における位置決め軸の軸心方向に沿った相対的な位置が変化する。そして、この一対の測定子の相対的な変位量を計測器により計測することにより、その計測値と当接面の傾斜角度とから、測定対象に対する孔の位置ずれ量を求めることが可能となる。
したがって、本発明の孔位置測定装置によれば、簡単かつ安価な構成で測定対象に対する孔の位置ずれ量を正確に求めることができる。

本発明の第２の観点に係る孔位置測定装置は、ハブユニットのフランジ部を載置可能な載置テーブルと、上下方向の軸心を有するとともに、前記載置テーブル上に載置されたフランジ部のボルト挿通孔に挿入されて当該フランジ部を位置決めする位置決め軸と、互いに相対的に上下移動可能であるとともに、前記位置決め軸に対して水平方向への相対移動が規制され、かつ前記位置決め軸の軸心を幅方向に挟んで前記フランジ部における前記ボルト挿通孔の形成部位の幅方向両端縁に当接可能な傾斜状の当接面を有する一対の測定子と、この一対の測定子の相対的な上下方向の変位量を計測する計測器と、を備えていることを特徴とする。

本発明の孔位置測定装置によれば、フランジ部に形成されたボルト挿通孔に位置決め軸を挿入し、一対の測定子の当接面をフランジ部におけるボルト挿通孔の形成部位、例えばフランジ部の側面から膨出する膨出部の幅方向両端縁に当接させる。ボルト挿通孔がその形成部位に対して幅方向に位置ずれして形成されていると、その位置ずれ量に応じて当該形成部位の幅方向両端縁に対する一対の測定子における当接面の当接位置が変化し、一対の測定子の相対的な高さが変化する。そして、この一対の測定子の相対的な高さの変位量を計測器により計測することにより、その計測値と当接面の傾斜角度とからフランジ部の膨出部等に対するボルト挿通孔の位置ずれ量を求めることが可能となる。
したがって、本発明の孔位置測定装置によれば、簡単かつ安価な構成でフランジ部に対するボルト挿通孔の位置ずれ量を正確に求めることができる。

前記一対の測定子における当接面の傾斜角度は、前記位置決め軸の軸心に対して４５°の角度に設定されていることが好ましい。
このような構成によって、一対の測定子の相対的な変位量を、測定対象（フランジ部におけるボルト挿通孔の形成部位）に対する孔（ボルト挿通孔）の位置ずれ量に簡単に変換して求めることができる。

本発明の孔位置測定装置によれば、簡単かつ安価な構成で測定対象に形成された孔の位置ずれ量を測定することができる。

本発明の実施の形態に係る孔位置測定装置を概略的に示す正面図である。 孔位置測定装置を概略的に示す側面図である。 位置決め軸及び一対の測定子の配置関係を示す概略平面図である。 一方の測定子及び保持ブロックを示す断面図である。 測定ユニットを概略的に示す説明図である。 孔位置測定の一例を示す説明図である。 孔位置測定の他の例を示す説明図である。 ハブユニットの断面図である。 ハブユニットにおける回転側軌道部材の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態の孔位置測定装置２３は、図８に示されるようなハブユニット１１の回転側軌道部材１２に形成されたボルト挿通孔１３の位置（位置ずれ量）を測定するために利用される。このハブユニット１１は、車両の車体側に固定される固定側軌道部材１４と、車輪が取り付けられる回転側軌道部材１２と、固定側軌道部材１４と回転側軌道部材１２との間に配置された転動体としての複数の玉１５と、この複数の玉１５の周方向間隔を保持する保持器１６と、を備えている。

回転側軌道部材１２の外周面には、径方向外方に突出するフランジ部１８が形成されている。このフランジ部１８の外周部には、複数（例えば５個）のボルト挿通孔１３が形成され、各ボルト挿通孔１３には、ブレーキディスクや車輪の装着に使用されるハブボルト１９が圧入されている。

図９は、ハブユニット１１における回転側軌道部材１２の側面図である。図８及び図９に示されるように、回転側軌道部材１２のフランジ部１８は円盤状に形成されており、その軸方向一側面（車輪装着側とは反対の側面）におけるボルト挿通孔１３の形成部位には、当該フランジ部１８の肉厚を増大するように軸方向に膨出する膨出部２１が形成されている。そして、本実施の形態の孔位置測定装置は、この膨出部２１の部分を測定対象とし、当該膨出部２１の幅方向（フランジ部１８の周方向）の中央にボルト挿通孔１３が正確に形成されているか否かを判別するために、膨出部２１の幅方向両端縁とボルト挿通孔１３との相対位置（位置ずれ量）を測定する。

図１は、本発明の実施の形態に係る孔位置測定装置２３を概略的に示す正面図、図２は、孔位置測定装置２３を概略的に示す側面図である。
孔位置測定装置２３は、主に、装置フレーム２４と、この装置フレーム２４に設けられたセット機構２５及び測定機構２６とから構成されている。セット機構２５は、ワークとしての回転側軌道部材１２を載置する載置テーブル２７と、この載置テーブル２７を上下に昇降させるリフトシリンダ２８とを有している。リフトシリンダ２８は装置フレーム２４に固定されている。

図２に示されるように、載置テーブル２７の略中央には、回転側軌道部材１２の軸方向他端部（車輪装着側の端部）を嵌合させる嵌合孔３０が形成され、この嵌合孔３０に回転側軌道部材１２の軸方向他端部を嵌合させた状態でフランジ部１８の軸方向他側面を載置テーブル２７上に載置することが可能となっている。また、載置テーブル２７には、上下方向の軸心を有する位置決め軸３１が突設され、この位置決め軸３１は、載置テーブル２７に載置されたフランジ部１８のボルト挿通孔１３に挿入されることによってフランジ部１８を位置決めする。

測定機構２６は、回転側軌道部材１２の膨出部２１の幅方向両端縁に接触する一対の測定子３３，３４と、この測定子３３，３４を保持する保持ブロック３５と、一方の測定子３３と他方の測定子３４との相対的な高さの変化（変位量）を計測する計測器３６とを有している。
一対の測定子３３，３４は、上下方向の軸心を有する断面円形状の棒体によって構成されており、各測定子３３，３４の下端部は、下方先細りの円錐形状に形成されている。

図３は、位置決め軸３１及び一対の測定子３３，３４の平面的な配置関係を示す説明図である。一対の測定子３３，３４は、位置決め軸３１の左右方向両側（膨出部２１の幅方向両側）に配置され、これら測定子３３，３４の軸心と位置決め軸３１の軸心とは、互いに平行で左右方向に一直線上に並べられている。また、一対の測定子３３，３４は、位置決め軸３１に対して水平方向（左右前後方向）への相対移動が規制されている。位置決め軸３１の軸心から一方の測定子３３の軸心までの間隔と、他方の測定子３４の軸心までの間隔とは、同一の寸法ｄに設定されている。なお、フランジ部１８に形成されるボルト挿通孔１３は、その幅方向両外側における膨出部２１の幅Ａの中央部に形成されている。したがって、ボルト挿通孔１３は、膨出部２１の一方の幅方向端縁までの間隔ａと、他方の幅方向端縁までの間隔ａとが同一の寸法に形成されている。

図１に示されるように、一対の測定子３３，３４のうち、一方（右側）の測定子３３（以下、「第１測定子」ともいう）は保持ブロック３５に対して固定されており、他方（左側）の測定子３４（以下、「第２測定子」ともいう）は保持ブロック３５に対して上下方向に移動可能に設けられている。具体的には、図４に示されるように、保持ブロック３５には、上下方向に貫通する貫通孔３９が形成され、この貫通孔３９にブッシュ４０を介して第２測定子３４が上下摺動可能に挿通されている。したがって、第１測定子３３と第２測定子３４とは、互いに上下方向に相対移動可能である。

また、第２測定子３４の上端には抜け止め部材４１が設けられ、第２測定子３４の下部にはバネ受け部材４２が設けられている。バネ受け部材４２と保持ブロック３５の下面との間にはコイルバネ４３が設けられ、このコイルバネ４３によって第２測定子３４が下方に付勢されている。なお、本実施形態の第１測定子３３及び第２測定子３４の下端部の頂角αは、９０°に設定されている。

図１に示されるように、計測器３６は、保持ブロック３５に支持アーム４４を介して取り付けられている。この計測器３６は、例えばデジタル変位計とされており、下方に突出するロッド３６ａを備えている。そして、計測器３６は、このロッド３６ａの上下方向の変位を測定し、変位量を数値で出力する。ロッド３６ａの先端部は、第２測定子３４の上端に接触しており、この第２測定子３４の上下方向の変位量を測定可能となっている。

また、測定機構２６は、装置フレーム２４に固定された昇降シリンダ４６と、この昇降シリンダ４６によって上下に昇降する昇降フレーム４７とを更に備えている。昇降フレーム４７には、上下方向に延びるガイド部材４８が設けられ、このガイド部材４８に保持ブロック３５の背面が上下移動可能に連結されている。
また、昇降フレーム４７には、載置テーブル２７上に載置された回転側軌道部材１２の上端を押さえるワーク押さえ部材４９が設けられている。

＜測定動作の手順＞
次に、孔位置測定装置２３による測定動作の手順について説明する。
実際に、フランジ部１８の膨出部２１に対するボルト装置孔１３の位置ずれ量の測定を行う前に、まず、マスタ用のワーク（以下、「マスタワーク」という）を使用して一対の測定子３３，３４の基準レベル（原点レベル）を設定するための準備作業を行う。

図５は、孔位置測定装置２３を概略的に示す説明図である。マスタワーク５０には、膨出部５１と、膨出部５１の幅方向中央部に形成された孔５２とを有している。これら膨出部５１及び孔５２は、それぞれフランジ部１８に形成された膨出部２１及びボルト挿通孔１３に対応し、これらの設計値通りに形成されている。したがって、孔５２は、膨出部５１の幅方向中央部に正確に形成されている。

まず、載置テーブル２７上にマスタワーク５０を載置し、孔５２に位置決め軸３１を挿入する。そして、保持ブロック３５を下降させて一対の測定子３３，３４の下端部の傾斜面（当接面）３３ａ，３４ａをマスタワーク５０の膨出部２１の幅方向両端縁に当接させる。

孔１３は、膨出部２１の幅方向中央部に正確に形成されているので、膨出部２１の幅方向両端縁に当接する一対の測定子３３，３４の高さは同一のレベルとなる。このときの計測器３６による計測値を「０」（原点）に設定し、測定子３３，３４の基準レベルを設定する。

次いで、準備作業が終了した孔位置測定装置２３を使用して、実際にフランジ部１８の膨出部２１に対するボルト装置孔１３の位置ずれ量を測定する。一例として、図６に示されるように、ボルト挿通孔１３が膨出部２１の幅方向中央から寸法ｂだけ左側にずれて形成されているケースを想定する。

ボルト挿通孔１３に位置決め軸３１を挿入し、一対の測定子３３，３４を膨出部２１の幅方向両端縁に当接させると、第１測定子３３は、基準レベルよりも高い状態で膨出部２１の幅方向端縁に当接する。第１測定子３３の下端部は頂角が９０°の円錐形状に形成され、膨出部２１の幅方向端縁に当接する傾斜面３３ａは、第１測定子３３の軸心（位置決め軸３１の軸心）に対して４５°の傾斜となっているので、第１測定子３３は、膨出部２１に対する位置決め軸３１の位置ずれ量ｂと１：１の関係で基準レベルよりも高い位置に配置される。

一方、第２測定子３４は、基準レベルよりも低い状態で膨出部２１の幅方向端縁に当接する。第２測定子３４の下端部も、頂角が９０°の円錐形状に形成され、膨出部２１の幅方向端縁に当接する傾斜面３４ａは、第２測定子３４の軸心（位置決め軸３１の軸心）に対して４５°の傾斜となっているので、膨出部２１に対する位置決め軸３１の位置ずれ量ｂと１：１の関係で基準レベルよりも低い位置に配置される。そのため、計測器３６は、第１測定子３３と第２測定子３４との相対的な高さの差（変位量）として値２ｂを計測する。したがって、計測器３６による計測値２ｂの１／２の値を求めれば、膨出部２１に対するボルト挿通孔１３の位置ずれ量ｂを取得することができる。

次に、他の例として、図７に示されるように、ボルト挿通孔１３が膨出部２１の幅方向中央に形成されているものの、この膨出部２１の幅方向寸法が設計値よりも寸法２ｃだけ小さいケースを想定する。
この場合、第１測定子３３と第２測定子３４とは、いずれも基準レベルよりも寸法ｃだけ低い状態で膨出部２１の幅方向端縁に当接するが、計測器３６によって測定される両者の相対的な高さの差は０となる。したがって、膨出部２１の幅方向寸法に誤差があったとしても、ボルト挿通孔１３が膨出部２１の幅方向中央に形成されていることを正確に測定することができる。

なお、図９に示されるように、フランジ部１８には複数のボルト挿通孔１３が形成されているが、孔位置測定装置２３によって位置ずれ量を測定するボルト挿通孔１３は一つだけでよい。ハブユニット１１の製造過程において、フランジ部１８は、まず１つのボルト挿通孔１３が形成された後、当該ボルト挿通孔１３を基準として所定の角度間隔（例えば、７２°間隔）で他のボルト挿通孔１３が形成されるため、一つのボルト挿通孔１３が膨出部２１に対して正確な位置に形成されていれば、他のボルト挿通孔１３も正確な位置に形成されていると見なすことができるからである。

本発明の孔位置測定装置２３は、ハブユニット１１におけるフランジ部（膨出部２１、部分フランジ）を測定対象とするに限らず、孔が形成されたあらゆる部品等を測定対象とすることができる。また、孔が測定対象の幅方向中央部に形成される部品だけでなく、孔が幅方向中央部からずれた位置に形成される部品に対しても本発明の孔位置測定装置２３を使用することができる。この場合、孔が測定対象の幅方向中央部からずれた位置に形成されているマスタワークを使用して各測定子の基準レベルを求め、この基準レベルをもとに測定を行えばよい。

また、各測定子３３，３４と、位置決め軸３１との間隔ｄは、必ずしも同一でなくてもよい。この場合においても、マスタワークを使用して各測定子の基準レベルを求めることで測定が可能となる。

上記実施の形態では、一対の測定子３３，３４の下端部が円錐形状に形成されているが、これに限定されるものではなく、少なくとも測定対象の幅方向両端縁に当接する部分が傾斜面に形成されていればよい。また、当該傾斜面の角度は、測定子３３，３４の軸心（位置決め軸３１の軸心）に対して４５°の角度で傾斜しているのが好ましいが、これとは異なる角度で傾斜していてもよい。この場合、計測器３６による計測値と、傾斜面の傾斜角度についての三角関数とを用いて測定対象に対する孔の位置ずれ量を求めることが可能である。
また、一対の測定子３３，３４は、棒体によって構成するに限らず、ブロック形状等の他の形態とすることができる。

１１：ハブユニット、１２：回転側軌道部材、１３：ボルト挿通孔、１８：フランジ部、２１：膨出部、２３：孔位置測定装置、２７：載置テーブル、３１：位置決め軸、３３：第１測定子、３４：第２測定子、３６：計測器

Claims (3)

1. 測定対象の幅方向両端縁と、この幅方向両端縁の間に形成された孔との相対位置を測定するための孔位置測定装置であって、
   前記孔に挿入されて前記測定対象を位置決めする位置決め軸と、
   前記位置決め軸の軸心方向に沿って互いに相対移動可能であるとともに、前記位置決め軸に対して当該位置決め軸の軸心に直交する方向への相対移動が規制され、かつ前記位置決め軸の軸心を幅方向に挟んで前記測定対象の幅方向両端縁に当接可能な傾斜状の当接面を有する一対の測定子と、
   一対の測定子の相対的な前記軸心方向の変位量を計測する計測器と、を備えていることを特徴とする孔位置測定装置。
2. ハブユニットのフランジ部を載置可能な載置テーブルと、
   上下方向の軸心を有するとともに、前記載置テーブル上に載置されたフランジ部のボルト挿通孔に挿入されて当該フランジ部を位置決めする位置決め軸と、
   互いに相対的に上下移動可能であるとともに、前記位置決め軸に対して水平方向への相対移動が規制され、かつ前記位置決め軸の軸心を幅方向に挟んで前記フランジ部における前記ボルト挿通孔の形成部位の幅方向両端縁に当接可能な傾斜状の当接面を有する一対の測定子と、
   この一対の測定子の相対的な上下方向の変位量を計測する計測器と、を備えていることを特徴とする孔位置測定装置。
3. 前記一対の測定子における当接面の傾斜角度が、前記位置決め軸の軸心に対して４５°の角度に設定されている請求項１又は２に記載の孔位置測定装置。

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