JP5494201B2

JP5494201B2 - スプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置

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Publication number: JP5494201B2
Application number: JP2010108262A
Authority: JP
Inventors: 計史小島; 茂則吉田; 健一篠原; 博展菅野; 文治安藤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-05-10
Also published as: JP2011237252A

Description

本発明は、トランスミッションの変速機構に用いられるスリーブとハブ等のスプライン嵌合部品に係り、特にスプライン嵌合部品の軸方向と直交する方向のバックラッシを測定するバックラッシ測定装置に関するものである。

トランスミッションの変速機構に用いられるスリーブとハブ等のスプライン嵌合部品は、ハブに対するスリーブの軸方向と直交する方向のガタ（バックラッシ）を所定の範囲に収める必要がある。このため、ダイヤルゲージを使用し人力でスプライン嵌合部品のバックラッシ測定を行っている。具体的には、スリーブの直径方向の一方を指で下方に押さえると共に他方を指で上方に持ち上げ、スリーブが持ち上がった高さをダイヤルゲージにて測定する。一般的には測定箇所としてスリーブの円周方向の３箇所を測定する。

特開２００２−２２１２３９号公報

しかしながら、人による測定のため、毎回ダイヤルゲージを取り付ける位置が部品の径方向で変化しやすいという問題があった。また、人力により部品を持ち上げて計測を行うため、人による力加減で変化するという問題があった。円周方向の３箇所の測定についても人による感覚的な円周方向の等配で測定毎に計測位置が変化するという問題もあった。以上の問題により測定値は人（熟練）による要因が大きく測定誤差が出易いという課題があった。

このスプライン嵌合部品のガタ（バックラッシ）を所定の範囲に収めることはマニュアルトランスミッションにおけるギア抜け不具合を防止する上で重要であり、ガタの測定値が安定しない場合、ギア抜け不具合の発生が考えられる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、軸方向と直交する方向のバックラッシを安定して正確に測定できるスプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、内筒部材の外周部に外筒部材の内周部を軸方向に移動可能にスプライン嵌合させてなるスプライン嵌合部品を一端を下方に向けて載置するワーク受け装置と、該ワーク受け装置に前記内筒部材を押し付けるワーク押さえ装置と、前記外筒部材の周方向の一部を持ち上げるべく前記ワーク受け装置と前記外筒部材の間に挿入される楔を有すると共に該楔を挿抜方向に駆動する楔用アクチュエータを有する持上装置と、該持上装置で持ち上げられた前記外筒部材の移動量を測定する測定部とを備えたものである。

前記ワーク押さえ装置と前記持上装置が作業台上に設けられ、前記ワーク受け装置が、前記作業台に移動可能に設けられると共に、前記スプライン嵌合部品のバックラッシを測定する部品計測位置と、前記ワーク受け装置に前記スプライン嵌合部品を装着又は離脱するための部品投入位置との間で往復移動するようにされるとよい。

前記ワーク受け装置が、前記スプライン嵌合部品を載置するワーク受け治具と、該ワーク受け治具を鉛直軸回りに回動させると共に所定の回動位置で停止させる割り出し用アクチュエータとを備えるとよい。

前記ワーク受け治具には、前記楔を案内するためのガイド溝が、ワーク受け治具が前記所定の回動位置で停止したとき前記持上装置に臨むように形成されるとよい。

前記楔用アクチュエータには、前記楔を保持する楔保持部が挿抜方向に移動可能に設けられ、該楔保持部と前記楔用アクチュエータの間には楔保持部を挿入方向に所定の力で押圧するためのスプリングが設けられるとよい。

本発明によれば、軸方向と直交する方向のバックラッシを安定して正確に測定できる。

図１はバックラッシ測定装置の側面図である。図２は図１の正面図である。図３は図１の平面図である。図４はワーク受け装置が部品計測位置に移動したバックラッシ測定装置の要部平面図である。図５はワーク押さえ装置がワーク受け装置に内筒部材を押し付けたバックラッシ測定装置の要部側面図である。図６は持上装置が外筒部材を持ち上げたバックラッシ測定装置の要部側面図である。図７は図６の要部拡大図である。図８はバックラッシ測定装置の動作の流れを示す流れ図である。

本発明の好適実施の形態を図面を用いて説明する。

図１、図２及び図３に示すように、スプライン嵌合部品２０のバックラッシ（軸方向と直交する方向のバックラッシ）を測定するバックラッシ測定装置１は、スプライン嵌合部品２０を載置するワーク受け装置２と、ワーク受け装置２にスプライン嵌合部品２０のハブ２１を押し付けるワーク押さえ装置３と、スプライン嵌合部品２０のスリーブ２２の周方向の一部を持ち上げるべくワーク受け装置２とスリーブ２２の間に挿入される楔４を有すると共に楔４を挿抜方向に駆動する楔用アクチュエータ５を有する持上装置６と、持上装置６で持ち上げられたスリーブ２２の移動量を測定する測定部７と、ワーク受け装置２、ワーク押さえ装置３、持上装置６及び測定部７を制御する制御装置８とを備える。

また、バックラッシ測定装置１は、ワーク受け装置２、ワーク押さえ装置３、持上装置６及び測定部７を支持するための作業台９を備える。作業台９は、矩形状に形成されたテーブル部１０と、テーブル部１０に下方に延びて設けられた脚部１１とからなる。
脚部１１は、下方に伸縮可能な可動脚１２を有すると共に、可動脚１２を上方に縮退させたとき接地するキャスター１３を有する。作業台９には、スプライン嵌合部品２０のバックラッシの測定を開始するための測定開始スイッチ１４が設けられている。測定開始スイッチ１４は作業台９の正面に左右に離間して設けられた２つの押しボタン１５からなり、２つの押しボタン１５が同時に押されることでバックラッシの測定が開始されるようになっている。また、作業台９にはテーブル部１０の上方空間を囲むように枠体１６が設けられている。枠体１６には、測定結果を表示する液晶モニタ１７、作業状態を示すシグナルタワー１８及び作業台９上を照らす照明器具１９等が設けられている。

ワーク受け装置２は、スプライン嵌合部品２０を載置するワーク受け治具２３と、ワーク受け治具２３を鉛直軸回りに回動させると共に所定の回動位置で停止させる割り出し用アクチュエータ２４と、割り出し用アクチュエータ２４に設けられ作業台９上に設けられたレール（ＬＭガイド）２５上を走行する走行部２６とを備える。

図４及び図５に示すように、ワーク受け治具２３は、円盤状に形成された載置テーブル２７と、載置テーブル２７の中心部に上方に延びて設けられスプライン嵌合部品２０のハブ２１に嵌合される凸部２８と、載置テーブル２７に上方に突出して設けられ、載置テーブル２７上に載置されるスプライン嵌合部品２０の周方向の位置決めをするための位置決め片２９とを備える。載置テーブル２７には、持上装置６の楔４を案内するためのガイド溝３０が周方向に１２０°間隔で３カ所形成されている。ガイド溝３０は、それぞれ半径方向に延びて形成されており、外周側を開放されている。また、ガイド溝３０は、ワーク受け治具２３が割り出し用アクチュエータ２４にて所定の回動位置で停止されたときいずれかが持上装置６に臨むように配置されている。位置決め片２９は、ハブ２１の外周に１２０°間隔で形成された切欠部３１に係合するピンからなる。

割り出し用アクチュエータ２４は、圧気にて駆動する中空ロータリーアクチュエータからなり、割り出し用アクチュエータ２４には第１エア供給部３２が接続されている。第１エア供給部３２は制御装置８にてエアの供給・停止を制御されるようになっており、割り出し用アクチュエータ２４は、ワーク受け治具２３を圧気の供給量に応じた角度だけ一方方向に回動させるようになっている。

図１及び図３に示すように、走行部２６は、作業台９上にレール２５に沿って移動可能に設けられると共に、スプライン嵌合部品２０のバックラッシを測定する部品計測位置３３と、ワーク受け装置２にスプライン嵌合部品２０を装着又は離脱するための部品投入位置３４との間で往復移動するように設けられている。また、作業台９には、ワーク受け装置２をレール２５に沿って走行させるための搬出入装置３５が設けられている。搬出入装置３５はエアシリンダからなり、一端を作業台９に連結されると共に他端を走行部２６に連結されている。搬出入装置３５には、第２エア供給部３６が接続されている。第２エア供給部３６は制御装置８にてエアの供給・停止を制御されるようになっている。

図２及び図５に示すように、ワーク押さえ装置３は、門型に形成され部品計測位置３３を跨ぐようにテーブル部１０に設けられた支持フレーム３７と、支持フレーム３７に部品計測位置３３の鉛直上方に位置して設けられ、下方に伸張するワーク押さえシリンダ３８と、ワーク押さえシリンダ３８のシリンダロッド３９に設けられハブ２１をワーク受け治具２３に押し付けて固定するためのワーク押さえ治具４０とを備える。

ワーク押さえシリンダ３８はエアシリンダからなり、伸張することでワーク押さえ治具４０を下降させるようになっている。図１に示すように、ワーク押さえシリンダ３８には第３エア供給部４１が接続されており、第３エア供給部４１は制御装置８にてエアの供給・停止を制御されるようになっている。図１及び図５に示すように、ワーク押さえシリンダ３８のシリンダロッド３９には、スリーブ２２の持ち上げ位置とは直径方向反対側の上面を押さえるためのスリーブ押さえ部材４２が直径方向に延びるブラケット４３を介して上下移動可能に設けられている。ブラケット４３には、スリーブ押さえ部材４２を下方に弾発付勢する押さえ部材用スプリング４４が設けられており、スリーブ２２を所定の力で押さえるようになっている。

ワーク押さえ治具４０は、ハブ２１より小径の円盤状に形成されておりハブ２１を周方向に均等に押圧するようになっている。

図１及び図６に示すように、持上装置６は、作業台９上に設けられた支持台４５と、支持台４５上に設けられ部品計測位置３３に向けて伸縮する伸縮部４６を有する楔用アクチュエータ５と、楔用アクチュエータ５の伸縮部４６に伸縮方向（楔４の挿抜方向）に移動可能に設けられた楔保持部４７と、楔保持部４７に取り付けられた楔４と、楔保持部４７と伸縮部４６の間に設けられ楔保持部４７を伸張方向（楔４の挿入方向）に所定の力で押圧するための楔用スプリング４８とを備える。

支持台４５は、作業台９上に起立して設けられた支持脚部４９と、支持脚部４９上に設けられ楔保持部４７をスライド自在に載置する支持テーブル部５０とからなる。支持テーブル部５０は、上面の高さがワーク受け治具２３に形成されたガイド溝３０の底面と同じになるように形成されている。

楔用アクチュエータ５は、エアシリンダからなる。図１に示すように、楔用アクチュエータ５には第４エア供給部５１が接続されており、第４エア供給部５１は制御装置８にてエアの供給・停止を制御されるようになっている。図６に示すように、楔用アクチュエータ５は、伸縮部４６に板状の被規制部５２を有し、被規制部５２が作業台９に設けられた伸張ストッパ５３に当接することで伸張長さを規制されるようになっている。また、楔用アクチュエータ５は、被規制部５２から伸張方向に延び楔保持部４７を挿抜方向に移動可能にガイドするガイドロッド５４を有する。ガイドロッド５４は挿入方向の端部に楔保持部４７の移動を規制する移動ストッパ５５を有する。

図６及び図７に示すように、楔保持部４７は、ブロック状に形成されており、ガイドロッド５４を挿通するための挿通孔５６を有する。挿通孔５６には、ガイドロッド５４に当接する低摩擦材５７が設けられており、楔保持部４７がガイドロッド５４に沿って滑らかにスライドするようになっている。

楔４は、挿入方向にむけて高さが低くなる三角形状に形成されており、支持テーブル部５０の上面にスライド可能に面接触するようになっている。

測定部７は、ワーク押さえシリンダ３８のシリンダロッド３９にブラケット４３を介して上下スライド可能に設けられワーク押さえシリンダ３８が下方に伸張したとき持上位置のスリーブ２２の上面に当接する測定子５８と、ブラケット４３に設けられ測定子５８を下方に押し下げる測定子用スプリング５９と、ブラケット４３に測定子５８の鉛直上方に間隔を隔てて設けられ測定子５８までの距離を測定するスマートセンサ６０とからなる。スマートセンサ６０は制御装置８にて制御されるようになっている。制御装置８はシーケンサからなる。

次にバックラッシ測定装置１の作用について述べる。

図１及び図８に示すように、スプライン嵌合部品２０のバックラッシを測定する場合、位置決め片２９に合わせてワーク受け治具２３にスプライン嵌合部品２０を取り付け、ワーク受け装置２を部品投入位置３４から部品計測位置（ワーク押さえ装置３の鉛直下方の位置）３３へ移動させる（ステップＳ１）。具体的には、部品投入位置３４にあるワーク受け治具２３の凸部２８にハブ２１を嵌合させると共に位置決め片２９をハブ２１の切欠部３１に係合させるようにしてワーク受け治具２３上にスプライン嵌合部品２０を設置する。スプライン嵌合部品２０は、ハブ２１の軸孔にワーク受け治具２３の凸部２８が嵌合されることで径方向の位置決めがなされ、ハブ２１のいずれかの切欠部３１に位置決め片２９が係合されることで周方向の位置決めがなされる。このとき、位置決め片２９は作業者の目前に位置されているため、スプライン嵌合部品２０を容易に位置合わせすることができる。この後、２つの押しボタン１５を同時に押す。制御装置８は２つの押しボタン１５が同時に押されたことを検知し、第２エア供給部３６を作動させて搬出入装置３５を縮退させる。これにより、図４に示すようにワーク受け装置２がレール２５に沿って持上装置６の方向に移動され、部品計測位置３３にて停止する。

制御装置８は第１エア供給部３２を作動させ割り出し用アクチュエータ２４でワーク受け治具２３を６０°回転させる（図８のステップＳ２）。これによりガイド溝３０が持上装置６に臨む位置に移動される。

図５及び図８に示すように、制御装置８は、ワーク押さえシリンダ３８を伸張させてワーク押さえ治具４０を下降させる（ステップＳ３）。ハブ２１がワーク押さえ治具４０によって下方に押され、ワーク押さえ治具４０とワーク受け治具２３との間に挟まれて固定される。また、ワーク押さえシリンダ３８が伸張する際に測定子５８も追従し下降する。測定子５８は、ワーク押さえシリンダ３８が伸張している途中でスリーブ２２上に載置され、ワーク押さえシリンダ３８が更に伸張することで測定子用スプリング５９がバネ力に抗して変形されると共に、ブラケット４３に対して測定子５８がスライドする。

この後、制御装置８は、スマートセンサ６０を作動させてスリーブ２２の高さ位置を測定する（ステップＳ４）。具体的には、スマートセンサ６０は、スマートセンサ６０から測定子５８までの距離を測定する。この測定値はスリーブ２２の周方向の一部を持ち上げる前の基準値として制御装置８に記憶される。

図６、図７及び図８に示すように、制御装置８は、楔用アクチュエータ５を伸張させて楔４をワーク受け治具２３側に前進させる。これにより、楔４がワーク受け治具２３のガイド溝３０内に挿入されると共にスリーブ２２の外周下縁に当接し、楔用アクチュエータ５がさらに伸張することで楔用スプリング４８がバネ力に抗して変形しつつ楔４がワーク受け治具２３とスリーブ２２との間に挿入され、楔４の位置のスリーブ２２がリフトアップされる（ステップＳ５）。楔４の挿入量はバネの力によって決定されるため、安定して一定の力で挿入することができる。

この後、制御装置８は、スマートセンサ６０を作動させてスリーブ２２の高さ位置を測定し、スリーブ２２を持ち上げる前に測定した測定値とスリーブ２２を持ち上げた後の測定値の差を移動量（バックラッシ）として算出する（ステップＳ６）。また制御装置８は、バックラッシが予め設定された上限値と下限値の間にあるか否かを判別し、バックラッシが上記範囲内にあれば液晶モニタ１７に「ＯＫ」を表示し、上記範囲外にある場合は「ＮＧ」を表示すると共にバックラッシの数値も表示する。

このようにしてスプライン嵌合部品２０の周方向の一部のバックラッシが測定されたら、制御装置８は、楔用アクチュエータ５を縮退させて楔４をワーク受け治具２３から後退させると共にワーク押さえシリンダ３８を縮退させてハブ２１の固定を解除し、第１エア供給部３２を作動させて割り出し用アクチュエータ２４でワーク受け治具２３を１２０ー回転させ（ステップＳ７）、ワーク押さえシリンダ３８を伸張させてハブ２１を固定すると共に測定子５８をスリーブ２２上に載せる。

この後、制御装置８はスリーブ２２の高さ位置を測定し（ステップＳ８）、楔４を前進させてスリーブ２２をリフトアップし（ステップＳ９）、スリーブ２２の高さ位置を測定すると共にスリーブ２２の移動量を算出し（ステップＳ１０）、液晶モニタ１７に「ＯＫ」又は「ＮＧ」、バックラッシの数値を表示する。

またさらにこの後、制御装置８は上述と同様の手順で楔４をワーク受け治具２３から後退させると共にハブ２１の固定を解除し、ワーク受け治具２３を１２０°回転させ（ステップＳ１１）、ワーク押さえシリンダ３８を伸張させてハブ２１を固定すると共に測定子５８をスリーブ２２上に載せる。

この後、制御装置８はスリーブ２２の高さ位置を測定し（ステップＳ１２）、楔４を前進させてスリーブ２２をリフトアップし（ステップＳ１３）、スリーブ２２の高さ位置を測定すると共にスリーブ２２の移動量を算出し（ステップＳ１４）、液晶モニタ１７に「ＯＫ」又は「ＮＧ」、バックラッシの数値を表示する。

しかるのち、制御装置８は、ハブ２１の固定を解除し、ワーク受け治具２３を６０°回転させ（ステップＳ１５）、ワーク受け装置２を部品計測位置３３から部品投入位置３４へ移動させる（ステップＳ１６）。

スプライン嵌合部品２０の周方向の３点の測定結果が全てＯＫである場合、作業者はスプライン嵌合部品２０を後行程に送る。また、測定結果にＮＧがあった場合、他のスプライン嵌合部品２０とスリーブ２２又はハブ２１を交換することでスリーブ２２とハブ２１の組み合わせを変更し、上述のバックラッシの測定を再度行う。このとき、液晶モニタ１７に表示されたバックラッシの数値を参照し、例えば下限値を僅かに下回ったものと上限値を僅かに上回ったものとを組み合わせる等により、バックラッシがＯＫとなる確率を高めることができる。

このように、ハブ２１の外周部にスリーブ２２の内周部を軸方向に移動可能にスプライン嵌合させてなるスプライン嵌合部品２０を一端を下方に向けて載置するワーク受け装置２と、ワーク受け装置２にハブ２１を押し付けるワーク押さえ装置３と、スリーブ２２の周方向の一部を持ち上げるべくワーク受け装置２とスリーブ２２の間に挿入される楔４を有すると共に楔４を挿抜方向に駆動する楔用アクチュエータ５を有する持上装置６と、持上装置６で持ち上げられたスリーブ２２の移動量を測定する測定部７とを備えてバックラッシ測定装置１を構成したため、ハブ２１及びスリーブ２２の位置決めを自動化でき、スリーブ２２の持ち上げ、スプライン嵌合部品２０の円周方向の分割（周方向の計測位置の切り替え）を自動化でき、人による測定誤差要因を極力排除でき、バックラッシを安定して正確に測定できる。そして、スプライン嵌合部品２０のバックラッシが適正な範囲外であることによるギア抜け不具合を防ぐことができる。また、測定の自動化により測定時間の短縮が可能となる。

ワーク受け装置２が、作業台９に移動可能に設けられると共に、スプライン嵌合部品２０のバックラッシを測定する部品計測位置３３と、ワーク受け装置２にスプライン嵌合部品２０を装着又は離脱するための部品投入位置３４との間で往復移動されるものとしたため、ワーク受け装置２にスプライン嵌合部品２０を容易に着脱できると共に、部品計測位置３３にスプライン嵌合部品２０を容易かつ正確に位置決めできる。

ワーク受け装置２が、スプライン嵌合部品２０を載置するワーク受け治具２３と、ワーク受け治具２３を鉛直軸回りに回動させると共に所定の回動位置で停止させる割り出し用アクチュエータ２４とを備えるものとしたため、スプライン嵌合部品２０の周方向の計測位置の位置決めを容易かつ正確にできる。

ワーク受け治具２３には、楔４を案内するためのガイド溝３０が、ワーク受け治具２３が前記所定の回動位置で停止したとき持上装置６に臨むように形成されるものとしたため、楔４をワーク受け治具２３とスリーブ２２との間に安定して挿入できると共に正確な位置に挿入でき、バックラッシを正確に測定することができる。

楔用アクチュエータ５には、楔４を保持する楔保持部４７が挿抜方向に移動可能に設けられ、楔保持部４７と楔用アクチュエータ５の間には楔保持部４７を挿入方向に所定の力で押圧するための楔用スプリング４８が設けられるものとしたため、スリーブ２２を常に一定の力で持ち上げることができ、バックラッシを正確に測定することができる。

なお、バックラッシ測定装置１が測定対象とするスプライン嵌合部品２０はトランスミッションの変速機構に用いられるスリーブ２２とハブ２１からなるものとしたがこれに限るものではない。二重筒状の内筒部材の外周部に外筒部材の内周部を軸方向に移動可能にスプライン嵌合させてなるものであればよくトランスミッションの変速機構に用いられるものに限るものではない。

また、測定部７は測定子５８までの距離を測定するスマートセンサ６０を備えるものとしたがこれに限るものではない。スリーブ２２を持ち上げる前の測定結果と持ち上げた後の測定結果から測定子５８の移動量を算出できるものであれば、例えば測定子５８の高さ方向の位置を検出できる等の他のタイプのセンサを備えるものであってもよい。

スリーブ２２の周方向の一部を持ち上げたとき持ち上げ位置とは直径方向反対側のスリーブ２２が持ち上がらない場合、スリーブ押さえ部材４２及び押さえ部材用スプリング４４は省略してもよい。

１バックラッシ測定装置
２ワーク受け装置
３ワーク押さえ装置
４楔
５楔用アクチュエータ
６持上装置
７測定部
９作業台
２０スプライン嵌合部品
２１ハブ（内筒部材）
２２スリーブ（外筒部材）
２３ワーク受け治具
２４割り出し用アクチュエータ
３０ガイド溝
３３部品計測位置
３４部品投入位置
４７楔保持部
４８楔用スプリング

Claims

内筒部材の外周部に外筒部材の内周部を軸方向に移動可能にスプライン嵌合させてなるスプライン嵌合部品を一端を下方に向けて載置するワーク受け装置と、該ワーク受け装置に前記内筒部材を押し付けるワーク押さえ装置と、前記外筒部材の周方向の一部を持ち上げるべく前記ワーク受け装置と前記外筒部材の間に挿入される楔を有すると共に該楔を挿抜方向に駆動する楔用アクチュエータを有する持上装置と、該持上装置で持ち上げられた前記外筒部材の移動量を測定する測定部とを備えたことを特徴とするスプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置。
前記ワーク押さえ装置と前記持上装置が作業台上に設けられ、前記ワーク受け装置が、前記作業台に移動可能に設けられると共に、前記スプライン嵌合部品のバックラッシを測定する部品計測位置と、前記ワーク受け装置に前記スプライン嵌合部品を装着又は離脱するための部品投入位置との間で往復移動するようにされた請求項１記載のスプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置。
前記ワーク受け装置が、前記スプライン嵌合部品を載置するワーク受け治具と、該ワーク受け治具を鉛直軸回りに回動させると共に所定の回動位置で停止させる割り出し用アクチュエータとを備えた請求項１又は２記載のスプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置。
前記ワーク受け治具には、前記楔を案内するためのガイド溝が、ワーク受け治具が前記所定の回動位置で停止したとき前記持上装置に臨むように形成された請求項３記載のスプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置。
前記楔用アクチュエータには、前記楔を保持する楔保持部が挿抜方向に移動可能に設けられ、該楔保持部と前記楔用アクチュエータの間には楔保持部を挿入方向に所定の力で押圧するためのスプリングが設けられた請求項１〜４のいずれかに記載のスプライン嵌合部品のバックラッシ測定装置。