| 【発明の名称】 |
ディスクホイールの嵌合部の隙間測定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】上川 敏彦
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| 【要約】 |
【課題】ディスクホイールの嵌合部の隙間を測定する際に、その測定ポイント数が多くても、測定工数が少なく、かつ測定データの信憑性を高める。
【解決手段】リム２とディスク３が嵌合された嵌合部１ａを有するディスクホイール１を水槽１１内に設置する。前記水槽１１内の水中にあって前記嵌合部１ａにおけるリムの外側に離れてリム側超音波探触子２２を配置する。前記水槽１１内にあって前記嵌合部１ａにおけるディスクの内側に離れてディスク側超音波探触子２３を配置する。前記水槽１を回動及び上下に移動させ前記両探触子２２，２３により嵌合部１ａの隙間を算出する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 リムとディスクが嵌合された嵌合部を有するディスクホイールを水中に設置する可動自在な水槽と、前記水槽内の水中にあって前記嵌合部における前記リムの外側に離して設置され、該リムの板厚と該リムまでの距離を超音波の送受信による往復時間により測定するリム側超音波探触子と、前記水槽内の水中にあって前記嵌合部における前記ディスクの内側に離して前記リム側超音波探触子と対向した線上に設置され、該ディスクの板厚と該ディスクまでの距離を超音波の送受信による往復時間より測定するディスク側超音波探触子と、前記水槽を回動および上昇又は下降させることにより、前記嵌合部の全域に亘り前記各超音波探触子で測定された測定値に基いて前記嵌合部の隙間を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とするディスクホイールの嵌合部の隙間測定装置。
【請求項２】 前記水槽内の水中に設置され、超音波の送受信による往復時間より基準距離を測定するマスター用超音波探触子と、前記マスター用超音波探触子の測定値に基づいて、水温の変動によって生じる前記嵌合部の隙間の測定誤差を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のディスクホイールの嵌合部の隙間測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車に用いられるディスクホイールの嵌合部（リムとディスクの嵌合部）の隙間を非破壊により自動的に測定する測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディスクホイールの嵌合部の隙間は、リムとディスクの溶接強度を所定のレベルに確保するために、極めて小さい隙間に収める必要があり、嵌合部の略全域に亘り隙間の測定が行われている。
【０００３】従来、この隙間の測定は、図８に示すように、手作業によりディスクホイール１におけるリムとディスクの嵌合部の全体の厚さＬｔをダイヤルゲージ１０１で測定し、次に図９に示すように、同じく手作業により超音波測定器１０２でディスクホイール１のリム２の板厚Ｒｔと超音波測定器１０３でディスクホイール１のディスク３の板厚Ｄｔを測定し、嵌合部の隙間をＬｔ−（Ｒｔ＋Ｄｔ）により算出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような手作業によりディスクホイールの嵌合部の隙間を測定する方法では、嵌合部の全周に亘って測定する場合、測定ポイント数は少なく抑えても約４００点もあるので、非常に測定工数が掛かるという問題があった。
【０００５】更に、嵌合部の表側と裏側とでの測定ポイントを１直線上で測定することは非常に難しいので、測定データの信憑性に欠けるという問題もあった。
【０００６】本発明の目的は、ディスクホイールの嵌合部の隙間を非破壊測定により自動的に行うことにより、測定工数が少なくて済み、且つ、測定データの信憑性の高いディスクホイールの嵌合部の隙間測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を達成するため、次の手段を用いるものである。
【０００８】請求項１記載の発明は、リムとディスクが嵌合された嵌合部を有するディスクホイールを水中に設置する可動自在な水槽と、前記水槽内の水中にあって前記嵌合部における前記リムの外側に離して設置され、該リムの板厚と該リムまでの距離を超音波の送受信による往復時間により測定するリム側超音波探触子と、前記水槽内の水中にあって前記嵌合部における前記ディスクの内側に離して前記リム側超音波探触子と対向した線上に設置され、該ディスクの板厚と該ディスクまでの距離を超音波の送受信による往復時間より測定するディスク側超音波探触子と、前記水槽を回動および上昇又は下降させることにより、前記嵌合部の全域に亘り前記各超音波探触子で測定された測定値に基いて前記嵌合部の隙間を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記水槽内の水中に設置され、超音波の送受信による往復時間より基準距離を測定するマスター用超音波探触子と、前記マスター用超音波探触子の測定値に基づいて、水温の変動によって生じる前記嵌合部の隙間の測定誤差を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】請求項１の発明によれば、水槽内の水中に設置されたディスクホイールの嵌合部に対して、リム側超音波探触子からリムに向けて超音波が発信され、リムの表裏面の往復時間及びリムと探触子間の往復時間が受信されるため、リム中と水中における超音波の伝播速度より、リムの板厚及びリムと探触子間の距離が得られる。
【００１１】同様に、ディスク側超音波探触子からディスクに向けて超音波が発信され、ディスクの表裏面の往復時間及びディスクと探触子間の往復時間が受信されるので、ディスク中と水中における超音波の伝播速度より、ディスクの板厚及びディスクと探触子間の距離が得られる。以上の得られた数値と両超音波探触子間の距離とより嵌合部の隙間が算出される。
【００１２】また、両超音波探触子による上記各部位の測定と嵌合部の隙間寸法の算出は、水槽の回動及び上昇又は下降により、嵌合部の全域に亘って所定のポイント数が自動的に測定されるため、測定ポイント数が多くても測定の手間は少なくて済む。
【００１３】更に、両超音波探触子は、嵌合部を挟んだ状態でそれぞれ離れた位置にあって、両超音波探触子の中心線が一致する対向線上に設置されているため、嵌合部の表側と裏側での測定ポイントは、１直線上でズレることなく測定される。
【００１４】なお、嵌合部の隙間の測定は水中で行われるため、大気中での測定と比較して、超音波の振動レベルを大幅に低くしても正確に測定することができる。
【００１５】請求項２の発明によれば、水槽内の水中には超音波の送受信により基準距離の往復時間を測定するマスター用超音波探触子が設置されており、水温によって変わる基準距離に対する超音波の往復時間に基いて、嵌合部の隙間に対する水温の変動による誤差の補正が補正手段により行われるため、水温の変動によって生じる隙間の測定誤差の発生が抑えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至図７に基いて説明する。
【００１７】図１に示すように、ディスクホイール１は水槽１１内の水中に設置されていて、ディスクホイール１の嵌合部１ａを挟んで、リム側超音波探触子（以下、リム側探触子と呼ぶ）２２とディスク側超音波探触子（以下、ディスク側探触子と呼ぶ）２３が、嵌合部１ａからそれぞれ離れて対向した状態で設置されている。
【００１８】水槽１１内の各構成品の設置状態は、図２に示すように、水槽１１内の中央部に設けられたセンタリング用のボス１２にディスク３のハブ穴３ａが嵌合され、リム２の環状のフランジ２ａが水槽１１内の外周部に設けられた環状のホルダー１３の溝１３ａに嵌入されることにより、ディスクホイール１は水槽１１内の水中にセンタリングされた状態で固定されている。
【００１９】また、図２に示すように、フレーム２１には前述のリム側探触子２２とディスク側探触子２３に加え、後述のマイクロメータ２５と対向した状態でマスター用超音波探触子（以下、マスター用探触子と呼ぶ）２４が設けられており、リム側探触子２２はリム２の外側（リム２の径方向の外側）に離して設置され、ディスク側探触子２３はディスク３の内側（ディスク３の径方向の内側）に離して設置されていて、両探触子２２と２３のそれぞれの中心線が対向した直線上に一致するようにセットされている。
【００２０】なお、図１に示すように、フレーム２１はガイド付のエアシリンダー３１に連結されていて、エアシリンダー３１の駆動によってフレーム２１は上下に移動するようになっている。
【００２１】図１において、枠体４１の下方に組付固定されたベースプレート４２の中央部には、上下用のスクリュウジャッキ３２と該スクリュウジャッキ３２に連結された上下用のサーボモータ３３が設置されており、ベースプレート４２の両側には、４個の上下用のガイド３４が設置されていて、スクリュウジャッキ３２とガイド３４の上端は、回転台ベース４３の下面に取付け固定されている。
【００２２】この回転台ベース４３の上面の中央部には、円筒状の回転軸受４４が取付け固定されており、回転軸受４４の中には、前述の水槽１１と連結固定されている円柱状の回転主軸４５が、コロベアリング４６とスラストベアリング４７を介し回転軸受４４に対して回転自在に組み込まれていて、上下用のサーボモータ３３の回転により、スクリュウジャッキ３２とガイド３４が上下動して回転台ベース４３が上下に駆動し、それによって回転軸受４４と回転主軸４５を介して水槽１１が上下に移動する。
【００２３】また、回転台ベース４３の上面の端部には、ブラケット４８が取付け固定されており、ブラケット４８の上方に回転用のサーボモータ３５が取付け固定されている。このサーボモータ３５に設けられたチェーンスプロケット３５ａと前述の回転主軸４５に設けたチェーンスプロケット４５ａが、チェーンを介して連結されており、サーボモータ３５の回転により回転主軸４５が回転駆動され、それによって水槽１１は回動するようになっている。
【００２４】ここで、以上述べたリム側探触子２２、ディスク側探触子２３、マスター用探触子２４、フレーム２１を上下駆動するエアシリンダー３１、水槽１１を上下駆動する上下用のサーボモータ３３及び水槽１１を回転駆動する回転用のサーボモータ３５は、図示しない制御装置により、それぞれの作動が制御される。
【００２５】次に、ディスクホイール１の嵌合部１ａの隙間測定について説明する。
【００２６】本発明では、超音波探触子による被検体の厚さと被検体までの距離の測定は、探触子の送受信による超音波の往復時間と超音波が伝播媒体を通過する伝播速度とより求める周知の方法が用いられている。
【００２７】図４において、リム側探触子２２から嵌合部１ａのリム２に向けて発せられた超音波により、リム２の表裏面間を往復する時間及びリム側探触子２２とリム２の間を往復する時間が受信され、超音波がリム２中を伝播する速度と水中を伝播する速度から、リム２の板厚Ｒｔ及びリム２と接触子２２の距離Ｒが算出される。
【００２８】同様に、ディスク側探触子２３から嵌合部１ａのディスク３に向けて発せられた超音波により、ディスク３の表裏面間を往復する時間及びディスク側探触子２３とディスク３の間を往復する時間が受信され、超音波がディスク３中を伝播する速度と水中を伝播する速度から、ディスク３の板厚Ｄｔ及びディスク３と探触子２３の距離Ｄが算出される。
【００２９】従って、リム側探触子２２とディスク側探触子２３の間の距離Ｔｔを求めることにより、嵌合部１ａの隙間は（１）式で算出される。
【００３０】
隙間＝Ｔｔ−（Ｒｔ＋Ｒ＋Ｄｔ＋Ｄ）・・・（１）
なお、上記リム側探触子２２とディスク側探触子２３の間の距離Ｔｔは、次のようにして予め測定しておく。すなわち、上記水槽１１内の所定の温度ｔ℃の水の中で図５に示すように、両探触子２２，２３間に長さＬが正確に測られた金属板３０を置き、各探触子２２，２３と金属板３０の距離ＲＬとＤＬを超音波の往復時間とｔ℃の水の伝播速度より求め、Ｌ＋ＲＬ＋ＤＬよりＴｔを算出する。上記嵌合部１ａの隙間の測定算出は、図示しない制御装置によって自動的に行われるので、測定ポイントの数が多くても手間を掛けずに簡単に行うことができる。
【００３１】また、両探触子２２，２３は、それぞれの中心線が嵌合部１ａを挟んで対向した線上に一致するようにセットされているので、嵌合部１ａの表側と裏側での測定ポイントは１直線上にあり、嵌合部１ａの隙間は測定ポイントが変わっても、表側と裏側の測定ポイントはズレることなく測定される。
【００３２】更に、嵌合部１ａの隙間の測定は水中で行われるので、超音波の振動レベルを大気中の場合より大幅に低くしても正確に測定されると共に、振動レベルが低いので装置コストも安くなる。
【００３３】次に、水中で行われる嵌合部１ａの隙間測定における水温の変動による誤差の補正について説明する。
【００３４】本発明では水温の変動による誤差を補正のため、図３に示すように、マスター用探触子２４とマイクロメーター２５が用いられる。図３において、Ａはマイクロメーター２５が出た位置で、Ｂはマイクロメーター２５が例えば１０ｍｍだけＡより後退した位置であり、このＢの長さを基準距離としてマスター用探触子２４からの超音波の送受信により、その往復時間を隙間測定の都度測って、基準距離Ｂと超音波の往復時間からその時の超音波の水中の伝播速度を算出する。
【００３５】従って、前述のリム２とリム側探触子２２の間の距離Ｒ及びディスク３とディスク側探触子２３の間の距離Ｄは、上記で得られた水中の伝播速度を用いて算出することにより、隙間測定時の水温の補正がその都度行われる。但し、超音波がリム２中或いはディスク３中を伝播する速度は、水温の変動によっても殆ど変わらず、リム２或いはディスク３の板厚の測定値に影響しないため、水温の補正は行わない。
【００３６】以上のように、嵌合部１ａの隙間は、マスター用探触子２４により測定の都度水温の変動による補正が行われるので、水温の変動によって生じる測定誤差の発生が抑えられる。
【００３７】なお、上記の本発明による水温の変動による誤差の補正は、通常の水温センサーによって水温の変動による誤差を補正する方法に比べて、水の成分の変動に対しても追従するので、補正の精度が良いというメリットがある。
【００３８】ここで、嵌合部１ａの測定範囲は、図６に示すように、本例ではディスク３の嵌合部１ａの上端から下方への距離Ｊ（例えば４ｍｍ）と、ディスク３のハブ面からＲ面の終わりまでの距離Ｋを除いたＨの範囲とし、測定ポイントはＨの範囲を基準として軸方向では例えば２ｍｍピッチ、周方向では例えば３ｍｍピッチに設定される。上記の設定された測定ポイントは、図示しない制御装置にインプットされ、測定ポイントの移動は、水槽１１の回転及び上昇又は下降によって自動的に行われる。
【００３９】なお、嵌合部１ａに対する両探触子２２，２３の軸方向の測定スタート位置は、本例ではリム２のリム幅、リム２の耳幅、オフセット長及びディスク３の立上がり長さ等の各値を図示しない制御装置にインプットすることにより、自動的に設定される。
【００４０】次に、本発明の隙間測定装置の作動を図７の制御フローチャートに基いて説明する。
【００４１】先ず、水槽１１に被検体のディスクホイール１をセットしてからスタートする。始めに、前述の測定スタート位置を決める各数値を図示しない制御装置にインプットして測定スタート位置を設定すると（ステップＳ１）、隙間測定装置が自動起動する（ステップＳ２）。
【００４２】自動起動により、ガイド付エアシリンダー３１が駆動してフレーム２１が下降し、それによってフレーム２１に取付けられた各探触子２２，２３及び２４が下降する（ステップＳ３）。同時に、回転用サーボモータ３５が回転して、ディスクホイール１の水中にセットされた水槽１１が所定の位置まで回転駆動されると共に、上下用サーボモータ３３が回転して上下用スクリュウジャッキ３２が上方に駆動され、水槽１１が所定の位置まで上昇することにより、水槽１１が移動する（ステップＳ４）。
【００４３】これにより、水槽１１内の水中にセットされたディスクホイール１の嵌合部１ａに対し、リム側探触子２２とディスク側探触子２３が測定ポイントの位置に移動が完了すると（ステップＳ５）、各探触子２２，２３及び２４から超音波が測定ポイントに発せられ、前述の各往復時間が受信されて測定される（ステップＳ６）。これ等の測定値から水温の変動による誤差が補正された図４の各寸法と嵌合部１ａの隙間が計算される（ステップＳ７）。
【００４４】次に、上記の計算値において、リム２とディスク３の各板厚が各母材の板厚の±３０％以内にあるかどうか、及び隙間が０．５ｍｍ以下にあるかどうかが判定される（ステップＳ８）。ここで、判定値を満足しなければステップＳ９に進み、再測定回数が判定され、再測定回数が３回以下の場合には、ステップＳ６に戻って前述の測定から再び行われる。再測定回数が３回以上の場合には、データは空白で測定値を入力する（ステップＳ１０）。一方、ステップＳ８で判定値を満足していれば、隙間の測定値を入力する（ステップＳ１０）。
【００４５】次に、予め設定されている所定の測定ポイントが測定されているかどうかが判定され（ステップＳ１１）、全て測定されていなければステップＳ４に戻って水槽移動を行い、未測定ポイントの測定が前述のステップで行われる。所定の測定ポイントが全て測定されていれば、上下用サーボモータ３３が回転し、上下用スクリュウジャッキ３２が下方に駆動され、水槽１１が所定の位置まで下降して水槽１１が移動し（ステップＳ１２）、水槽１１よりディスクホイール１の脱着ができる原位置への移動が完了し（ステップＳ１３）、ディスクホイール１の嵌合部１ａの隙間測定が終了する。
【００４６】ここで、ステップ１０における隙間精度測定値の入力は、本例では測定の都度画像に表示されるが、測定終了後は隙間の測定値の全容はカラー図示化されるようになっているので、視覚的な判定がより一層容易となる。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成されているので、次の効果を奏する。
【００４８】請求項１の発明によれば、ディスクホイールの嵌合部の全域に亘って、所定の測定ポイントでの隙間が自動的に測定されるため、測定ポイント数が多くても測定の手間は掛からず、測定工数が少なくて済む。
【００４９】更に、嵌合部の表側と裏側での測定ポイントは、１直線上でズレることなく測定されるため、測定データの信憑性は高くなる。なお、測定は水中で行われるため、大気中と比較して超音波レベルを大幅に低くしても正確に測定されるので、測定の信憑性は一層高くなる。
【００５０】請求項２の発明によれば、水温の変動によって生じる隙間の測定誤差の発生が抑えられるため、測定の精度が向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００６４３０
【氏名又は名称】中央精機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０１５３５
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 好道
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４２４３（Ｐ２００１−１７４２４３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６０２６７ |
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