(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、このベースに水平移動可能に取り付けられる第１スライダと、この第１スライダに鉛直軸廻りに回転可能に設けられる回転軸と、この回転軸の上端に着脱自在に設けられ内歯歯車を支える内歯歯車支持部材と、前記ベースに設けられ第１スライダを移動させる第１スライダ移動機構と、前記ベースから上へ延びる支柱と、この支柱に昇降可能に設けられる第２スライダと、この第２スライダに設けられるアームと、前記支柱に設けられ前記アームを昇降させる第２スライダ昇降機構と、前記アームの先端に設けられ前記内歯歯車の表面の硬度を検出するセンサ機構と、このセンサ機構に繋がれ前記センサ機構で検出された情報を表示し記録する表示記録機構とからなり、
前記支柱は、前記第２スライダの高さを示す目盛りが設けられており、
前記アームは、前記センサ機構が衝撃を受けた際に衝撃を吸収する、衝撃吸収部材を介して、前記第２スライダに設けられていることを特徴とする内歯歯車の表面計測装置。
【請求項２】
前記センサ機構は、前記アームの先端に固定される略コの字形状の鉄芯と、このコの字形状の鉄芯の先端にそれぞれ設けられ前記内歯歯車を励磁する励磁コイルと、これらの励磁コイルの間に前記鉄芯から前記内歯歯車の歯底に向かって延ばされ先端が楔形断面形状を呈する検出コイル支持体と、この検出コイル支持体の先端で支持され渦電流による磁界の変化を検出する検出コイルとからなることを特徴とする請求項１記載の内歯歯車の表面計測装置。
【請求項３】
前記検出コイルの中心を通る水平軸廻りに回転可能となるようにして、前記アームは前記第２スライダに設けられると共に、前記検出コイルの中心を通る水平軸と、前記回転軸から延ばされる鉛直軸とが交差されることを特徴とする請求項２記載の内歯歯車の表面計測装置。
【請求項４】
前記ベース部の上面に、前記第１スライダの水平方向への移動を規制するストッパが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の内歯歯車の表面計測装置。
【請求項５】
前記センサ機構は、複数個が前記アームに鉛直方向に並べられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の内歯歯車の表面計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の表面硬度を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車の機械的性質を改善するために、歯車の表面に処理を施すことがある。処理を施した後に、歯車の表面が十分に処理されたかを確認すべく、計測を行うことがある。歯車の表面を計測する装置として歯底計測装置が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図２０に示すように、計測装置２００は、基台２０１と、この基台２０１の上面に設けられるレール２０２と、このレール２０２上を移動可能に設けられるスライダ２０３と、このスライダ２０３に支持されるインデックスモータ２０４と、このインデックスモータ２０４の上部で歯車２０５を支持する支軸２０６と、基台２０１に支持されるブラケット２０７と、このブラケット２０７で支持され歯車２０５を励磁する励磁コイル２０８、２０８と、これらの励磁コイル２０８、２０８の間に設けられ渦電流による磁界の変化を検出する検出コイル２０９とからなる。
【０００４】
渦電流で発生する磁界の変化で、歯車２０５の表面の硬さを検出する。即ち、歯車２０５を破壊することなく、歯車の表面の硬さを計測する。歯車２０５を破壊しないため、製造した歯車の全数検査を行うことができる。全数検査を行うことで、歯車２０５の強度に対する信頼性が高まる。
【０００５】
ところで、一般的に用いられる歯車の中には、特許文献１に示されるような外歯歯車の他に、内歯歯車も存在する。
しかし、この計測装置２００では内歯歯車を支持することができず、内歯歯車の検査を行うことはできない。
【０００６】
内歯歯車についても、検査を行うことができる表面計測装置が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３６７５５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、内歯歯車についても検査を行うことができる、歯車の表面計測装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、ベースと、このベースに水平移動可能に取り付けられる第１スライダと、この第１スライダに鉛直軸廻りに回転可能に設けられる回転軸と、この回転軸の上端に着脱自在に設けられ内歯歯車を支える内歯歯車支持部材と、ベースに設けられ第１スライダを移動させる第１スライダ移動機構と、ベースから上へ延びる支柱と、この支柱に昇降可能に設けられる第２スライダと、この第２スライダに設けられるアームと、支柱に設けられアームを昇降させる第２スライダ昇降機構と、アームの先端に設けられ内歯歯車の表面の硬度を検出するセンサ機構と、このセンサ機構に繋がれセンサ機構で検出された情報を表示し記録する表示記録機構とからなり、支柱は、第２スライダの高さを示す目盛りが設けられており、アームは、センサ機構が衝撃を受けた際に衝撃を吸収する、衝撃吸収部材を介して、第２スライダに設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、センサ機構は、アームの先端に固定される略コの字形状の鉄芯と、このコの字形状の鉄芯の先端にそれぞれ設けられ内歯歯車を励磁する励磁コイルと、これらの励磁コイルの間に鉄芯から内歯歯車の歯底に向かって延ばされ先端が楔形断面形状を呈する検出コイル支持体と、この検出コイル支持体の先端で支持され渦電流による磁界の変化を検出する検出コイルとからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、検出コイルの中心を通る水平軸廻りに回転可能となるようにして、アームは第２スライダに設けられると共に、検出コイルの中心を通る水平軸と、回転軸から延ばされる鉛直軸とが交差されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、ベース部の上面に、第１スライダの水平方向への移動を規制するストッパが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、センサ機構は、複数個がアームに鉛直方向に並べられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、昇降可能に支持されたアームの先端にセンサ機構が設けられる。アームに支持されることで、センサ機構も昇降可能に支持される。内歯歯車の上方からアームを降下させることで、センサ機構を内歯歯車の表面に臨ませることができる。センサ機構を内歯歯車の表面に臨ませることで、内歯歯車の硬さを測定することができる。  歯車を破壊することなく硬さを測定することができるため、製造した歯車の全数検査を行うことができる。全数検査を行うことで、歯車の強度に対する信頼性が高まる。
加えて、請求項１に係る発明では、支柱に第２スライダの高さを示す目盛りが設けられている。目盛りを見ながら、センサ機構の昇降を行う。外部から視認するのが困難な、センサ機構の高さ方向の調整を、支柱に設けられた目盛りを見ながら行う。支柱の目盛りであれば容易に視認することができるため、計測作業を容易に行うことができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、渦電流で発生する磁界の変化で、内歯歯車の歯底の硬さを検出する。内歯歯車の歯底は、内歯歯車の表面の中で最も表面処理を施すことが困難な場所である。表面処理を施すのが困難なため、内歯歯車の歯底の硬さが所定の硬さよりも硬ければ、内歯歯車全体として十分な強度を有すると考えられる。即ち、歯底の硬さを計測することで、内歯歯車が所定の強度を有するか検査することができる。歯底の硬さを計測するだけであるため、短時間で計測作業を行うことができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、アームは、検出コイルの中心を通る水平軸廻りに回転可能とされる。即ち、検出コイルの中心がアームの回転軸に一致する。内歯歯車にはすば歯車を用いた場合は、検出コイルを鉛直軸に対して傾ける必要がある。検出コイルは、アームを回転させることで傾けることができる。検出コイルの中心がアームの回転軸に一致するため、第１スライダの移動方向を前後方向とした場合に、左右方向にアームの移動をする必要がない。左右方向へのアームの移動を不要とすることで、少ない部品点数で種類の異なる内歯歯車に対応することができる。
【００２０】
請求項４に係る発明では、ベース部の上面に、第１スライダの水平方向への移動を規制するストッパが設けられている。ストッパを基準に内歯歯車の進退を調整する。内歯歯車を進退させることで、センサ機構に対して歯車を出没させる。外部から視認し難い内歯歯車の水平方向（前後方向）への調整を、ストッパを基準にして行う。所定の位置まで移動すると、ストッパにより第１スライダの移動が規制される。即ち、ストッパに接触するまで第１スライダを移動させればいいので、第１スライダの移動を容易に行うことができる。
【００２１】
請求項５に係る発明では、センサ機構は、複数個がアームに鉛直方向に並べられている。内歯歯車を段積みすることで一度に複数の内歯歯車について計測を行うことができる。計測時間の短縮化に寄与し、有益である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る歯車の表面計測装置の正面図である。
【図２】本発明に係る歯車の表面計測装置の要部断面図である。
【図３】図１の３矢視図である。
【図４】図２の４線断面図である。
【図５】図２の５線断面図である。
【図６】測定で得られた硬さを表したグラフである。
【図７】Ｘ電圧と浸炭深さの相関図である。
【図８】周波数と相関係数の関係を示すグラフである。
【図９】内歯歯車の歯底の計測手順を説明する図である。
【図１０】クリック機構を説明する図である。
【図１１】過回転警報機構を説明する図である。
【図１２】過回転警報機構の作用を説明するフロー図である。
【図１３】センサ回転機構の作用図である。
【図１４】表面計測装置の作動フロー図である。
【図１５】表面計測装置に外歯歯車をセットした形態を示す要部断面図である。
【図１６】表面計測装置に外歯歯車をセットした形態を示す正面図である。
【図１７】クリック機構の変更例を説明する図である。
【図１８】センサ機構の変更例を説明する図である。
【図１９】ストッパの変更例を説明する図である。
【図２０】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００２４】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、歯車の表面計測装置１０は、作業台１１の上面に設けられたベース１２と、このベース１２の上部に設けられ水平方向に移動する第１スライダ１３と、この第１スライダ１３を挟むようにして設けられ第１スライダ１３の前端（図面左側）及び後端を規制する第１及び第２のストッパ１５、１６と、第１スライダ１３を前後方向（図面左右方向）に移動させる第１スライダ移動機構１７と、この第１スライダ移動機構１７の上方に設けられ歯車としての内歯歯車１８が支持される歯車支持部材としての内歯歯車支持部材２０と、ベース１２から上へ延び目盛り２２が記された支柱２３と、この支柱２３に昇降可能に設けられる第２スライダ２４と、この第２スライダ２４から延ばされるアーム２５と、このアーム２５の先端に設けられ内歯歯車１８の表面の硬度を検出するセンサ機構２６と、このセンサ機構２６を水平軸２７廻りに回転させるために衝撃吸収部材３４を介してアーム２５を支持するセンサ回転機構２８と、支柱２３に設けられアーム２５を昇降させる第２スライダ昇降機構３１と、センサ機構２６に繋がれセンサ機構２６で検出された情報を表示し記録する表示記録機構３２と、アーム２５に設けられ内歯歯車１８が一歯分を超えて回されたときに警報を発する過回転警報機構３３とからなる。
【００２５】
第１スライダ移動機構１７は、作業員の手で回されるハンドル３５と、このハンドル３５に一体に取付けられ回転することで第１スライダ１３を前後方向に移動させる雄ねじ部３６とからなる。この他、第１スライダ移動機構は、蝶ボルト（図１６、符号１２５参照）で固定可能なガイドとレールよりなる構造でもよい。多数計測する場合はこちらの方が効率的である。
【００２６】
第２スライダ昇降機構３１も基本的な構造は同様である。即ち、ハンドル３７と、ハンドル３７に一体的に取付けられ第２スライダ２４を昇降させる雄ねじ部３８とからなる。
【００２７】
表示記録機構３２は、センサ機構２６から検出情報を取得して、例えば浸炭深さに換算する換算装置４１と、得られた浸炭深さを合格基準深さと比較して合否を判定し記録する合否判定記録部４２と、得られた合否判定に基づいて、合格、不合格を表示するモニタ部４３とからなる。
【００２８】
衝撃吸収部材３４は、ベース部３９と、このベース部３９に取り付けられるガイド筒４５、４５と、これらのガイド筒４５、４５内を摺動可能に設けられアーム部２５に支持されるシャフト４９、４９と、ベース部３９からアーム部２５まで設けられる衝撃吸収材としての弾性部材５４とからなる。仮にセンサ機構２６が衝撃を受けた場合に、衝撃を吸収することができる。
【００２９】
計測は、センサ機構２６を内歯歯車１８の表面に臨ませて行う。センサ機構２６を内歯歯車１８内まで降下することで、センサ機構２６は外部から視認するのが困難になる。外部から視認するのが困難な、センサ機構２６の高さ方向の調整を、支柱２３に設けられた目盛り２２を見ながら行う。
【００３０】
具体的には、センサ機構２６がある高さにある場合に、第２スライダ２４の下端部４４の高さを支柱２３に刻んでおく。再度、先程の高さに第２スライダ２４を昇降させたい場合は、第２スライダ２４の下端部４４を先程刻んだ目盛りの高さまで昇降させる。合わせたい高さごとに、目盛り２２を刻んでおく。
【００３１】
下端部４４と、目盛り２２を見ながら昇降させる。支柱２３の目盛り２２であれば容易に視認することができる。センサ機構２６が内歯歯車１８に隠れて見えない場合であっても、容易にセンサ機構２６の高さを調節することができ、計測作業を容易に行うことができる。
歯車の表面計測装置１０の要部について次図で詳細を説明する。
【００３２】
図２に示すように、第１スライダ１３は、第１スライダ移動機構１７の上面に設けられるスライド部４６と、このスライド部４６の上面に設けられる基部４７と、この基部４７に段部４８ａが嵌合されることで支持される筒部４８とからなる。
【００３３】
第１スライダ１３の筒部４８の内周面側に回転軸５０が設けらる。回転軸５０は、軸受５１、５２を介して第１スライダ１３の筒部４８に支持されることで、鉛直軸５３廻りに回転可能とされる。この鉛直軸５３は、回転軸５０の中心に一致する。
雄ねじ状に切られた下端部５５にカラー５６をはめ込み、カラー５６の下部からナット５７を取付けることで、軸受５１の落下を防止する。
【００３４】
回転軸５０は、下端部５５を含む小径部５９と、この小径部５９の上部で小径部５９よりも径が大きい中径部６１と、この中径部６１の上部で中径部６１よりも径が大きく上面に複数のピン６２が設けられる大径部６３と、この大径部６３の上部で小径部５９よりも径が小さく上面から下方に向かって雌ねじ穴６４が切られる上端部６５とからなる。
【００３５】
中径部６１と小径部５９との径の差で生ずる段差部６７が軸受５２に支持される。
大径部６３に立てられたピン６２に、内歯歯車支持部材２０の穴部６８が嵌合される。穴部６８に嵌合した後に、上から抑え板６９を配置し、ボルト７１を雌ねじ穴６４に通す。
【００３６】
ボルト７１及び抑え板６９で内歯歯車支持部材２０を回転軸５０上に固定する。即ち、内歯歯車支持部材２０は回転軸５０の上端に着脱自在に且つ回転可能に設けられる。着脱自在とすることで、異なる大きさの内歯歯車支持部材を複数準備し、様々な大きさの内歯歯車を支持することができる。
【００３７】
詳細は後述するが、内歯歯車支持部材２０（歯車支持部材）を外歯歯車支持部材に取り替えることで、外歯歯車を支持することもできる。即ち、歯車支持部材は、予め内歯歯車支持部材２０と、外歯歯車支持部材とが準備されており、任意の一方を取り付けることができる。
【００３８】
内歯歯車支持部材２０は、下部に設けられ内歯歯車１８と同形状のダミー歯車７３が嵌合されるダミー歯車嵌合部７４と、このダミー歯車嵌合部７４の下面に取付けられダミー歯車７３の落下を防止する落下防止部材７５と、この落下防止部材７５が取付けられるボルト７６、７６と、回転軸５０のピン６２が嵌合される穴部６８と、内歯歯車１８が嵌合される内歯歯車嵌合部７７と、この内歯歯車嵌合部７７の側部に設けられ雌ねじ穴７８にボルト７９を通すことで内歯歯車１８を固定する内歯歯車固定部８１とからなる樹脂製の部材である。
【００３９】
センサ機構２６は、アーム２５に支持されるコ字状の鉄芯８３と、この鉄芯８３に支持され内歯歯車１８に向かって延ばされる検出コイル支持体８４と、鉄芯８３の先端から内歯歯車１８に向かって延びている鋼球８５と、鉄芯８３の先端に巻かれた励磁コイル８６と、これらの励磁コイル８６に交流電圧を印加する交流電源８７と、検出コイル支持体８４の先端に設けられ楔形断面が歯底に臨む例えば樹脂製の構造体８８と、この構造体８８の先端に埋設された検出コイル８９とからなる。
【００４０】
第１スライダ１３の上面にクリック機構９２が設けられる。このクリック機構９２は、第１スライダ１３の上部に設けられる筒体９３と、この筒体９３を塞ぎ中央に穴９４が開けられる蓋体９５と、この蓋体９５の穴９４に対して先端部が出没自在に設けられるロッド９６と、このロッド９６をダミー歯車７３の歯底９７に向かって付勢する弾性部材９９と、この弾性部材９９を筒体９３内に収納するねじ状の底蓋１０１とからなる
【００４１】
クリック機構９２は、ダミー歯車７３に接し、ダミー歯車７３の歯底９７に嵌合することでダミー歯車７３の回転を抑える。
【００４２】
過回転警報機構３３は、アーム２５に支持され内歯歯車１８の回転を検出する検出部１０３と、この検出部１０３で検出された情報を受け取る制御部１０４と、この制御部１０４が受け取った情報で作動され内歯歯車１８が回転したことを知らせる告知部としてのブザー１０５とからなる。
【００４３】
昇降可能に支持されたアーム２５の先端にセンサ機構２６が設けられる。アーム２５に支持されることで、センサ機構２６も昇降可能に支持される。内歯歯車１８の上方からアーム２５を降下させることで、センサ機構２６を内歯歯車１８の表面（歯底１０７）に臨ませることができる。センサ機構２６を内歯歯車１８の表面に臨ませることで、内歯歯車１８の硬さを測定することができる。歯車を破壊することなく硬さを測定することができるため、製造した歯車の全数検査を行うことができる。全数検査を行うことで、歯車の強度に対する信頼性が高まる。
【００４４】
第１スライダ１３の前進端は、第１ストッパ１５で規制される。第１ストッパ１５に第１スライダ１３が接触したとき、検出コイル８９は内歯歯車１８の歯底１０７に臨む。
第１スライダ１３の後退端は、着脱自在とされた第２ストッパ１６で規制される。第２ストッパ１６に第１スライダ１３が接触したとき、検出部１０３の先端の球体１０８が内歯歯車１８の歯底１０７に臨む。
【００４５】
検出コイル８９が内歯歯車１８の歯底１０７に臨んだ状態で、歯底の計測を行う。計測後は、第１スライダ１３を後退させ、検出コイル８９から離し、内歯歯車１８を一歯分回転させる。第１スライダ１３を後退させたときに、検出部１０３の先端の球体１０８が内歯歯車１８の歯底１０７に臨む。詳細は後述するが、検出部１０３の先端の球体１０８が歯底に臨むことで、一歯分を超えて内歯歯車１８が回転することを防ぎやすくなる。
【００４６】
ストッパ１５、１６を基準に内歯歯車１８の進退を調整する。内歯歯車１８を進退させることで、センサ機構２６に対して内歯歯車１８を出没させる。外部から視認し難い内歯歯車１８の水平方向（前後方向）への調整を、ストッパ１５、１６を基準にして行う。所定の位置まで移動すると、ストッパ１５、１６により第１スライダ１３の移動が規制される。即ち、ストッパに接触するまで第１スライダ１３を移動させればいいので、第１スライダ１３の移動を容易に行うことができる。検出部１０３に対しても同様である。
【００４７】
第１ストッパ１５及び第２ストッパ１６は、下部にピン１１１が設けられ、このピン１１１がベース１２に設けられた穴１１２に差し込まれることで、着脱自在に設けられる。また、穴１１２は、複数設けられる。複数の穴１１２に対して着脱自在に設けられる。即ち、第１・第２ストッパ１５、１６は移動可能に設けられる。内歯歯車１８の種類や大きさによって、第１・第２ストッパ１５、１６は、決められた穴１１２に差し込まれる。移動可能とすることで、内歯歯車１８の種類を変えた場合であっても、第１・第２ストッパ１５、１６により第１スライダ１３の移動量を規制することができる。
【００４８】
なお、ダミー歯車７３は、ダミー歯車専用の歯車を用いてもよいし、これから検査が行われる歯車、既に検査が行われ不合格であった歯車等任意のものを用いることができる。
内歯歯車支持部材２０の詳細について次図で説明する。
【００４９】
図３に示すように、内歯歯車支持部材２０の上面１１４には、内歯歯車１８の歯底１０７に対応した位置に数字１１５が記される。
歯車の表面の計測は、内歯歯車１８の一歯ずつについて行う。記された数字１１５に沿って検査を行うことで、計測漏れを防止することができる。
【００５０】
図４に示すように、検出コイル８９は、絶縁性に富む楔形断面のナイロンなどの構造体８８を介して検出コイル支持体８４に支持されている。構造体８８が楔形断面であるため、検出コイル８９を内歯歯車１８の歯底１０７に接近させることができる。
【００５１】
渦電流で発生する磁界の変化で、内歯歯車１８（歯車）の歯底１０７の硬さを検出する。内歯歯車１８の歯底１０７は、内歯歯車１８の表面の中で最も表面処理を施すことが困難な場所である。表面処理を施すのが困難なため、内歯歯車１８の歯底１０７の硬さが所定の硬さよりも硬ければ、内歯歯車１８全体として十分な強度を有するとみなすことができる。即ち、歯底１０７の硬さを計測することで、内歯歯車１８が所定の強度を有するか検査することができる。歯底１０７の硬さを計測するだけであるため、短時間で計測作業を行うことができる。
【００５２】
図５に示すように、鋼球８５の球径は、隣合う歯先１１７と歯先１１７との間を通過するが、歯底１０７に到達する前に歯部１１８、１１８の面に接触する外径に設定されている。すなわち、接触点１１９、１１９に接触しているため、鋼球８５の図左右方向及び上下方向の位置が規定される。併せて、鋼球８５の中心は歯底１０７の中心に合致する。
この結果、歯底１０７からの検出コイル（図２、符号８９）の距離や励磁コイル（図２、符号８６）の距離を一定化することができる。この結果、測定の信頼性を高めることができる。
【００５３】
ところで、図１で説明した換算装置４１には、測定で得られたＸ電圧を浸炭深さに換算する換算表を記憶させる必要がある。そこで、図１の歯車の表面計測装置１０を用いて、周波数を１ｋＨｚに設定し、真空浸炭済みの歯車の「Ｘ電圧」を測定した。この測定は非破壊検査に相当する。
次に、この歯車を切断し、切断面を磨いてから「浸炭深さ」を測定した。この測定は破壊検査に相当する。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、横軸が表面からの深さで、縦軸がビッカース硬さであるグラフに、生のデータをプロットしたものである。
【００５５】
先ず、歯車の表面計測装置１０を用いて、周波数を１ｋＨｚに設定し、真空浸炭済みの歯車の「Ｘ電圧」を測定したところ、Ｘ電圧は−６７ｍＶであった。次に、切断し、切断面を磨き、この切断面を測定対象として、表面から０．１ｍｍ毎に、１．０ｍｍまで、マイクロビッカース硬さ計で、ビッカース硬さ（Ｈｖ）を測った。
【００５６】
ところで、この種の歯車では、「表面から○○ｍｍの深さで、ロックウエルＣスケール硬さが５０以上であること」と言った要求仕様が出されることが多い。ロックウエルＣスケール硬さ５０は、換算表によれば、ビッカース硬さ（Ｈｖ）５１３に相当する。
そこで、（ａ）にプロットした複数の点を滑らかな曲線で繋ぐ。
【００５７】
結果、（ｂ）に示すグラフが得られる。そこで、縦軸の５１３から横線を引き、曲線に交わったところから、縦線を降ろし、この縦線が横軸と交わったところの距離を読む。表面からの距離は０．６４ｍｍであった。
【００５８】
図７に示すように、横軸が浸炭深さ（表面からの距離に相当。）で、縦軸がＸ電圧であるグラフに、１個のデータ（０．６４ｍｍ、−６７ｍＶ）を●でプロットした。
浸炭条件を変えて得られたサンプルを２１個作製し、これらのサンプルについても図５（ａ）、（ｂ）での手順を踏んで、浸炭深さとＸ電圧を定めた。２１個のサンプルについては○で、グラフにプロットした。
【００５９】
１個の●と２１個の○は右下りの直線に沿って分散している。縦軸のＸ電圧が測定で得られれば、この相関図により、得られたＸ電圧に対応する浸炭深さを求めることができる。
また、詳細な計算法は省略するが、この分散における相関係数（ｒ２）は０．９２であった。
【００６０】
以上の説明から明らかなように、本発明は次の点にも特徴がある。すなわち、図６（ａ）、（ｂ）で説明したように、得られた硬さと深さは、測定で得られた硬さを、歯車の表面から中心に向かってプロットした点を結んでなる曲線から得る。点を結んで曲線を得るようにしたので、測定点の数を少なく設定することができ、測定時間が短縮でき、測定コストの低減を図ることができる。
【００６１】
又、図６で求めた硬さという定量的データに基づいて、浸炭深さが決められる。すなわち、図６で説明したように、破壊検査による硬さデータと、非破壊検査によるＸ電圧との突き合わせが行われる。この後は、非破壊検査によりＸ電圧を求め、図７に基づいて、浸炭深さに換算する。非破壊検査であるにも拘わらず、破壊検査での裏付けがなされているので、非破壊検査で求めた浸炭深さの信頼性が飛躍的に高まる。
【００６２】
次に、好適な周波数を特定することを目的に、７００Ｈｚから４ｋＨｚまで周波数を変えて、各周波数当たり２２個のサンプルを準備し、図７と同様の相関図を作成し、相関係数を求めた。その結果を次図に示す。
図８に示すように、１ｋＨｚが最大で、２ｋＨｚ以上では相関係数が小さくなった。一方、７００〜１ｋＨｚでは、変化は小さい。
真空浸炭された歯車の歯底の浸炭深さを調べるには、周波数は７００〜１ｋＨｚの範囲に設定することが望ましいことが分かった。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、静止状態にある検出コイル８９へ、内歯歯車１８を矢印（１）のように前進させる。（ｂ）に示すように、検出コイル８９に任意の歯底１０７を臨ませ、歯底１０７の浸炭深さを検出し、この浸炭深さの合否を判定させる。終わったら、矢印（２）のように内歯歯車１８を後退させる。
【００６４】
次に、（ｃ）に示すように、内歯歯車１８を１ピッチ（歯一枚分）だけ回す（矢印（３））。すると（ｄ）に示すように、隣の歯底１０７が検出コイル８９に臨む。以降、（ａ）に戻って作業を継続する。
内歯歯車１８を１ピッチだけ確実に回すための機構について、詳細を次図で説明する。
【００６５】
図１０（ａ）に示すように、内歯歯車（図２符号内歯歯車１８）を回すことで、ダミー歯車７３も矢印（４）で示すように回る。（ｂ）に示すように、さらにダミー歯車７３が回ると、歯部１２２にロッド９６が接触する。
【００６６】
歯部１２２にロッド９６が接触した状態でさらに回すには、矢印（５）で示すように、弾性部材９９の力に抗してダミー歯車７３を回す必要がある。即ち、ダミー歯車７３の回転を抑える力に抗してダミー歯車７３を回す必要がある。
【００６７】
ダミー歯車７３をさらに回すことで、（ｃ）に示すようにロッド９６がダミー歯車７３の歯先１２３に達する。（ｄ）に示すように歯先１２３を越えることで、ダミー歯車７３の回転を抑える力が働かなくなる。
【００６８】
ダミー歯車７３の歯先１２３がクリック機構９２を超えるときに最も抵抗が大きくなり、ダミー歯車７３の歯先１２３を超えた瞬間にクリック機構９２の抵抗が最も小さくなる。抵抗が変わるため、ダミー歯車７３の歯先１２３を超える前後でダミー歯車７３の回転する速さが変わり、ダミー歯車７３の歯先１２３を超えたことを外部から視認しやすい。
【００６９】
また、仮に、ダミー歯車７３を手で回転させた場合は、抵抗が変わることで、ダミー歯車７３の歯先１２３を超えた感触が手に伝わりやすい。
ダミー歯車７３と内歯歯車とは同じ形状であり、同時に回転するから、ダミー歯車７３がクリック機構９２を乗り越えたことで、内歯歯車も一歯分移動されたことが分かる。
【００７０】
歯車の表面の計測は、一歯ずつ行う。内部を視認するのが困難な内歯歯車の回転を、外部から確認することができる。一歯ずつ正確に計測を行うのに、有益である。
【００７１】
ロッド９６は、ロッド９６の軸方向に向かって直線的に移動される。直線的に移動されることで、筒体９３の穴９４近傍に係る負荷を軽減することができ、クリック機構の長寿命化に資する。
このようなクリック機構９２に加え、さらに次図で説明するような機構を設けることで、さらに確実に一歯ずつ回すことができる。
【００７２】
図１１（ａ）に示すように、測定が終わり第１スライダ（図２、符号第１スライダ１３）を後退させることで、内歯歯車１８の歯底１０７が球体１０８に接近する。
次に（ｂ）に示すように、内歯歯車１８を回転させる（矢印（６））と、内歯歯車１８の歯部１１８が球体１０８に接触する。
【００７３】
内歯歯車１８が回転する力で、球体１０８は支点１２７を中心に回転し、接触端部１２８が被接触部１２９に接触する。さらに回転することで、（ｃ）に示すように球体１０８は歯先１１７を超え、元の位置に戻る。同時に、接触端部１２８が被接触部１２９から離れる。
接触及び離間の情報を受け取った制御部１０４は、短音１３２のブザー１０５を鳴らす。
【００７４】
（ｄ）に示すように、一歯分を越えて内歯歯車１８が回転した場合（この場合は二歯分）に、制御部１０４は長音１３３のブザー１０５を鳴らす。
【００７５】
一歯分を超えて回されたときに、警報を発する過回転警報機構３３が備えられている。一歯分を超えて回すと、警報が発せられる。警報が発せられることで、計測漏れを防ぐことができる。
【００７６】
過回転警報機構３３は、検出部１０３と、制御部１０４と、告知部（ブザー１０５）とからなる。共に汎用品である、検出部１０３、制御部１０４、告知部を用いることで、過回転警報機構３３を廉価に製造することができる。
この仕組みについて詳細を次図で説明する。
【００７７】
図１２に示すように、ステップ（以下「ＳＴ」と記す。）１０で、所定時間Ｔを決定する。所定時間Ｔは、例えば、歯車の表面を計測するのに最低限必要な時間である。
【００７８】
次に、非接触部に接触端部が接触したかを確認し（ＳＴ１１、図１１参照）、接触した場合は、離間した後に制御部が短音のブザーを鳴らす（ＳＴ１２）。
接触していない場合は、ＳＴ１１に戻る。
【００７９】
短音のブザーを鳴らした後、制御部はストップウォッチを作動させ、時間ｔの計測を開始する（ＳＴ１３）。計測開始後に、制御部はｔがＴと同じか又は超えたか（ｔ≧Ｔであるか）を確認する（ＳＴ１４）。
ｔ≧Ｔである場合は、制御部はストップウォッチをリセットし（ＳＴ１５）、終了する。
【００８０】
ｔ＜Ｔである場合は、非接触部に接触端部が接触したかを確認する（ＳＴ１６）。
接触した場合は、制御部は長音のブザーを鳴らす（ＳＴ１７）。Ｔが計測に最低限必要な時間であるとした場合、ｔ＜Ｔで２度目の接触を計測したことは、計測が終わる前に一歯分を超えて歯車が回転したことを表す。
【００８１】
長音のブザーを鳴らした後は、ストップウォッチをリセット（ＳＴ１８）し、終了する。
ＳＴ１６で接触端部が非接触部に接触していない場合は、ＳＴ１４に戻る。
【００８２】
図１３（ａ）に示すように、参考例に係る検出コイル１３５は、検出コイル１３５の中心１３６と、この検出コイル１３５を回転させる回転機構の水平軸１３７とが重ならない。
【００８３】
用いられる歯車１３８が平歯歯車であれば、この歯車１３８の回転の中心である鉛直軸１３９と検出コイル１３５の中心１３６とは重なる。
【００８４】
重なっていることで、（ａ）のｂ矢視図である（ｂ）に示すように、検出コイル１３５を歯車１３８の歯底１４１に臨ませることができる。
【００８５】
一方、（ｃ）に示すように、歯車１４２がはすば歯車である場合、歯車１４２の歯の角度に合わせて、検出コイル１３５を傾ける。傾けることで、鉛直軸１３９に対して検出コイル１３５の中心１３６が外れる。
【００８６】
中心１３６が鉛直軸１３９から外れた状態で、検出コイル１３５に歯車１４２を近づける。（ｃ）のｄ矢視図である（ｄ）に示すように、検出コイル１３５が歯車１４２の歯部１４３に接触し、歯底１４４に臨ませることができない。
【００８７】
歯底１４４に臨ませるためには、（ｅ）に示すように、水平軸１３７を左右方向（矢印（７））に移動させる必要がある。移動させ、中心１３６が鉛直軸１３９に重なることで、（ｅ）のｆ矢視図である（ｆ）に示すように、歯底１４４に検出コイル１３５を臨ませることができる。
【００８８】
（ａ）〜（ｆ）までの参考例で明らかなように、検出コイル１３５の中心１３６が水平軸１３７に重ならない場合、異なる種類の歯車に対応するためには、水平軸１３７を左右方向（幅方向）に移動させるための機構が必要である。
本発明の好適な実施例について（ｇ）〜（ｊ）で説明する。
【００８９】
（ｇ）に示すように、検出コイル１４６の中心１４７が回転の中心である水平軸１４８に重なる。この水平軸１４８は、歯車の回転の中心である鉛直軸１４９に重なる。平歯歯車である歯車１３８を用いた場合は、（ｇ）のｈ矢視図である（ｈ）に示すように、当然検出コイル１４６を歯車１３８の歯底１４１に臨ませることができる。
【００９０】
加えて、（ｉ）に示すように、はすば歯車である歯車１４２を用いる。検出コイル１４６の中心１４７を水平軸１４８が通る。水平軸１４８と重なることで、回転させた後も中心１４７が、鉛直軸１４９に重なった状態を保つことができる。
【００９１】
このため、（ｉ）のｊ矢視図である（ｊ）に示すように、歯車１４２の歯底１４４に、検出コイル１４６を臨ませることができる。
【００９２】
以上を、図２に戻り説明する。
検出コイル８９の中心８９ｃを通る水平軸２７廻りに回転可能となるようにして、アーム２５は第２スライダ（図１符号、２４）に設けられると共に、検出コイル８９の中心８９ｃを通る水平軸２７と、回転軸５０の中心から延長された鉛直軸５３とが交差される。
【００９３】
検出コイル８９の中心８９ｃがアーム２５の回転軸（水平軸２７）に一致する。歯車にはすば歯車を用いた場合は、検出コイルを傾ける必要がある。検出コイル８９は、アーム２５を回転させることで傾けることができる。検出コイル８９の中心８９ｃがアーム２５の回転軸に一致するため、第１スライダ１３の移動方向を前後方向（長手方向）とした場合に、左右方向（幅方向）にアーム２５の移動をする必要がない。左右方向へのアーム２５の移動を不要とすることで、少ない部品点数で種類の異なる歯車に対応することができる。
【００９４】
なお、少ない部品点数で種類の異なる歯車に対応することができることは、外歯歯車についても同様である。即ち、検出コイルの中心に水平軸を重ね、この水平軸が鉛直軸に交わることで、外歯歯車であっても、平歯歯車やはすば歯車に対応することができる。
【００９５】
以上で説明した計測装置の使用方法について以下説明する。
図１４に示すように、検査を行う場合は、まず、図２に示す第１スライダ１３が後端位置にあるかを確認する（ＳＴ３０）。
【００９６】
後端位置にない場合は、図１に示すハンドル３５を操作して、第１スライダ１３を後退させる（ＳＴ３１）。このとき、第１スライダ１３が図２に示す第２ストッパ１６に接触するまで後退させることで、素早く、正確に後端位置まで後退させることができる。
【００９７】
第１スライダ１３が後端位置にある状態で、歯車（内歯歯車１８）を歯車支持部材（内歯歯車支持部材２０）にセットする（ＳＴ３２）。
歯車の歯数Ｎをインプットし（ＳＴ３３）、計測回数ｎを１にする（ＳＴ３４）。
【００９８】
次に、図１に示すハンドル３７を操作してセンサ機構２６を下降させる（ＳＴ３５）。センサ機構２６を下降させる場合は、目盛り２２を見ながら行うことで、正確な位置に素早くセンサ機構２６を下降させることができる。
【００９９】
図２を参照して、歯車を前進させ（ＳＴ３６）、検出コイル８９を歯底１０７に臨ませ、計測を開始する（ＳＴ３７）。計測が終了したら、歯車を後退させる（ＳＴ３８）。
【０１００】
計測で得られたデータから、合否を判定する（ＳＴ３９）。合格であれば、今までの計測回数ｎが、歯車の歯数Ｎと同じになったかを調べる（ＳＴ４０）。
このとき、図３に示すように、内歯歯車支持部材２０上面１１４の内歯歯車１８の歯底１０７に対応した位置に数字１１５が記されていると、計測回数Ｎ及びｎを素早く、確実に検出することができる。
【０１０１】
計測回数ｎが設定計測回数Ｎ以上となったところで、センサ機構２６を上昇させる（ＳＴ４２）（図１参照。）。センサ機構２６を上昇させた後に、歯車を取り外し（ＳＴ４３）、終了する。
【０１０２】
ＳＴ３９に戻り、不合格であった場合は、以降その歯車については計測を行わない。即ち、センサ機構２６を上昇し（ＳＴ４４）、歯車を交換して（ＳＴ４５）終了する。
【０１０３】
ＳＴ４０に戻り、計測回数ｎが設定回数Ｎ未満の場合は、歯車を一歯分回転させ（ＳＴ４６）、計測回数ｎに１を足し（ＳＴ４７）、ＳＴ３６に戻る。
図１０及び図１１で説明したとおり、クリック機構９２及び過回転警報機構３３を備えることで、一歯分ずつ確実に回転させることができる。
【０１０４】
なお、本計測装置を用いて外歯歯車の計測を行う場合も、手順は同じである。
外歯歯車を用いた場合の状態について図１５及び図１６で詳細に説明する。
【０１０５】
図１５に示すように、歯車支持部材としての外歯歯車支持部材１５０を用いて外歯歯車１５１を支持し、計測する。
【０１０６】
外歯歯車支持部材１５０は、ピン６２が嵌合される穴部１５２が備えられた基部１５３と、この基部１５３から立上げられ窓部１５４が備えられた柱状部１５５と、この柱状部１５５の上部で上面に外歯歯車１５１が配置される歯車支持板１５６と、この歯車支持板１５６の中央に立てられ外歯歯車１５１を支持する支持軸１５７とからなる。
【０１０７】
歯車支持部材は、内歯歯車を支持する内歯歯車支持部材（図２参照）と、外歯歯車１５１を支持する外歯歯車支持部材１５０とが準備され、任意の歯車支持部材を用いることができる。歯車支持部材を着脱自在にし、取り替えることで、様々な種類の歯車の計測を１台の計測装置で行うことができる。作業場の省スペース化を図ることができると共に、歯車の検査のためのコストを抑えることができる。
【０１０８】
過回転警報機構１５８を以下のように構成することもできる。即ち、検出部１５９に非接触式のセンサを用い、ランプ１６１、１６２を光らせることで警報を発する告知部１６３を用いた。
例えば、ランプは一歯超えたときに左のランプ１６１が光り、一歯を超えて回転したときに右のランプ１６２が光るようにすることができる。
【０１０９】
このままでは、外歯歯車１５１に用いることができないので、外歯歯車１５１の計測をする場合は、次図で説明するような過回転警報機構１６０やクリック機構１５７を用いる。
なお、この他、異なる色にランプを光らせるもの等、告知部は、音、光、その他作業者が過回転を認識することができる手段であれば、これらのものに限られない。
【０１１０】
図１６に示すように、外歯歯車１５１の計測を行う場合は、ボルト１３１で支持部材１３４を取付け、この支持部材１３４でクリック機構１５７及び検出部１６４を支持する。
加えて、外歯歯車１５１の上面には、外歯歯車１５１の歯底に対応した位置に数字が記された数字板１４５が取付けられる。
クリック機構１５７、検出部１６４、数字板１４５は、未回転認識機構として、又、過回転認識機構として、単独でも効果があるので、単独設定又は複数設備のいずれでもよい。
【０１１１】
外歯歯車１５１の計測時は、第１スライダ１３を大きく後退させる必要がある。第１スライダ１３を後退させるために、第２ストッパ１６を予め移動させておく。
【０１１２】
長穴１２４を開けられた第１スライダ１３は、手で移動される。所定の場所に移動させたところで蝶ボルト１２５を固定穴１２６に嵌合させ、第１スライダ１３を固定することができる。
【０１１３】
センサ機構２６が昇降可能であることと、歯車支持部材（外歯歯車支持部材１５０）で支持される歯車（外歯歯車１５１）が歯車支持部材とともに水平方向に移動可能であるため、本発明の表面計測装置１０で内歯歯車（図１、符号１８）だけでなく外歯歯車１５１をも計測することができる。
【０１１４】
内歯歯車専用の計測装置と外歯歯車専用の計測装置を準備する場合に比べて、本発明によれば、計測装置は１台で済み、計測装置の調達コストを半減することができる。
【０１１５】
また、内歯歯車の計測の場合と同様、クリック機構１３４及び過回転防止機構１６０を有することで歯車の乗り越えに気づきやすく、数字板１４５に記された数字に沿って検査を行うことで、計測漏れを防止することができる。
【０１１６】
図１７に示すように、本体部１６５と、この本体部１６５に差し込まれるゴム製の弾性部１６６とからなるクリック機構１６７を用いた。
このようなクリック機構１６７も、計測後の一歯回転を確実に把握できる。
【０１１７】
この他、弾性部に金属板やプラスチック製板を用いる等、クリック機構は任意の構成を採用することができる。即ち、本実施例に示したものに限られない。
【０１１８】
図１８に示すように、アーム１６９に、センサ機構１７１、１７１が鉛直方向に複数（この例では２つ）設けられている。
歯車を段積みすることで一度に複数の歯車について計測を行うことができる。計測時間の短縮化に寄与し、有益である。
【０１１９】
図１９に示すように、ストッパ機構１７３は、鉛直軸５３を中心に雄ねじを切る方向が変えられたねじ状部材１７４と、このねじ状部材１７４を回転させるハンドル１７５と、ねじ状部材１７４を回転させることで互いに反対の方向に移動される支持台１７６、１７６と、これらの支持台１７６、１７６に支持される第１ストッパ１７７及び第２ストッパ１７８とからなる。
【０１２０】
ねじが逆に切られることで、第１ストッパ１７７が左に移動する場合は第２ストッパ１７８は右に移動する。また、第２ストッパ１７８が右に移動する場合は第１ストッパ１７７は左に移動する。
このようなストッパ機構１７３を用いた場合も、大きさの異なる複数種類の内歯歯車に対応することができる。
【０１２１】
外歯歯車の計測を行う場合は、第２ストッパ１７８を支持台１７６から外す。支持台１７６の上面は、第１スライダ（図１、符号１３）の下端よりも低くされる。
なお、鉛直軸５３に内歯歯車の回転軸を一致させるため、内歯歯車支持部材は、内歯歯車の外径毎に、複数種類のものを用いることが望ましい。
【０１２２】
尚、本発明に係る歯車は、真空浸炭処理のなされた歯車を例に説明したが、この他の処理がなされたもの等であっても用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の歯車の表面計測装置は、真空浸炭された内歯歯車の計測に好適である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…歯車の表面計測装置、１２…ベース、１３…第１スライダ、１５、１７７…第１ストッパ（ストッパ）、１６、１７８…第２ストッパ（ストッパ）、１７…第１スライダ移動機構、１８…内歯歯車（歯車）、２０…内歯歯車支持部材（歯車支持部材）、２２…目盛り、２３…支柱、２４…第２スライダ、２５、１６９…アーム、２６、１７１…センサ機構、２７…水平軸、３１…第２スライダ昇降機構、３２…表示記録機構、３３、１５８…過回転警報機構、５０…回転軸、５３…鉛直軸、７３…ダミー歯車、８３…鉄芯、８６…励磁コイル、８９…検出コイル、８９ｃ…（検出コイルの）中心、９２、１６７…クリック機構、９３…筒体、９４…穴、９５…蓋体、９６…ロッド、９７…（ダミー歯車の）歯底、９９…弾性部材、１０３、１５９…検出部、１０４…制御部、１０５…ブザー（告知部）、１０７…（内歯歯車の）歯底、１１４…上面、１１５…数字、１５０…外歯歯車支持部材（歯車支持部材）、１５１…外歯歯車（歯車）、１６３…告知部。
【図１】
0005465564.tif 000002
【図２】
0005465564.tif 000003
【図３】
0005465564.tif 000004
【図４】
0005465564.tif 000005
【図５】
0005465564.tif 000006
【図６】
0005465564.tif 000007
【図７】
0005465564.tif 000008
【図８】
0005465564.tif 000009
【図９】
0005465564.tif 000010
【図１０】
0005465564.tif 000011
【図１１】
0005465564.tif 000012
【図１２】
0005465564.tif 000013
【図１３】
0005465564.tif 000014
【図１４】
0005465564.tif 000015
【図１５】
0005465564.tif 000016
【図１６】
0005465564.tif 000017
【図１７】
0005465564.tif 000018
【図１８】
0005465564.tif 000019
【図１９】
0005465564.tif 000020
【図２０】
0005465564.tif 000021