(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造により形成された歯面と該歯面の反対側に設けられた平面部とを有する傘歯歯車について、前記歯面における打痕の有無を検査するための打痕検査装置であって、
前記歯面が噛合可能な溝部を有する総歯治具と、
前記歯面を前記溝部に噛合させた際に、前記平面部上の互いに異なる位置にそれぞれ当接することにより、前記平面部の傾きを計測する３以上のプローブと、
前記複数のプローブによって計測された傾きが所定値より大きい場合に、前記歯面に打痕があると判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする打痕検査装置。
【請求項２】
前記総歯治具は前記傘歯歯車を鍛造により製造する際に用いられる金型と同じ工法によって製造されていることを特徴とする請求項１に記載の打痕検査装置。
【請求項３】
前記総歯治具は、前記溝部が形成された面の反対側から固定部材によって固定されており、
該固定部材は、前記溝部が外部に置かれた検査前の傘歯歯車に臨む待機位置と、前記平面部に前記プローブが当接可能な測定位置とを切り替え可能なように、アクチュエータによって回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の打痕検査装置。
【請求項４】
鍛造により形成された歯面と該歯面の反対側に設けられた平面部とを有する傘歯歯車について、前記歯面における打痕の有無を検査するための打痕検査方法であって、
前記傘歯歯車を前記歯面が噛合可能な溝部を有する総歯治具に噛合させる噛合工程と、
前記平面部上の互いに異なる位置に３以上のプローブを当接することにより、前記平面部の傾きを計測する計測工程と、
前記複数のプローブによって計測された傾きが所定値より大きい場合に、前記歯面に打痕があると判定する判定工程と
を備えたことを特徴とする打痕検査方法。
【請求項５】
前記溝部が形成された面の反対側から前記総歯治具を固定する固定部材を回転可能なアクチュエータによって、
前記噛合工程では、前記溝部が外部に置かれた検査前の傘歯歯車に臨む待機位置になるように前記固定部材を回転し、
前記計測工程では、前記平面部に前記プローブが当接可能な測定位置になるように前記固定部材を回転することを特徴とする請求項４に記載の打痕検査方法。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の打痕検査装置を備えたことを特徴とする傘歯歯車の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造により形成された歯面と該歯面の反対側に設けられた平面部とを有する傘歯歯車について、前記歯面における打痕の有無を検査するための打痕検査装置及び打痕検査方法、並びに傘歯歯車の製造装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
傘歯歯車の製造ラインでは、鉄やアルミニウムなどの金属塊を所定の金型を用いて鍛造により歯面を形成した後、歯面を形成した面の反対側を研削盤によって研削加工して成形することが一般的に行われている。このように成形された傘歯歯車は、製造ライン上において搬送ローダなどの搬送手段によって複数まとめて搬送される。そのため、搬送時に複数の傘歯歯車同士が互いに接触したり、周辺部位と衝突することによって歯面に打痕が生じてしまう場合がある。
【０００３】
このように歯面に打痕が生じた傘歯歯車は不良品となるため、製造ライン上において正常品と識別する必要がある。このような歯面における打痕の有無に関する検査は、従来、大量生産された製品から所定個数をランダムに抜き取り、人間の目視等によって人力によって行わるのが一般的であった。しかしながら、このような人力に頼った検査ではヒューマンエラーによる誤判定が含まれるリスクがあったり、製造した傘歯歯車について全数検査を行うことが困難であるという問題があった。
【０００４】
このような問題に鑑み、近年、歯面における打痕の有無を判定するための検査を自動化する試みがなされている。例えば特許文献１には、マスタ歯車を検査対象である歯車に噛み合わせて回転させ、両歯車の軸間距離の変動量に基づいて打痕の有無を検出する打痕検出装置が開示されている。また、特許文献２には、マスタ歯車に噛合した歯車をモータ駆動し、非接触センサによって駆動時の歯車の動きを検出し、該検出した動きから打痕を演算可能な打痕検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３９３７９号公報
【特許文献２】特開平１０−３００４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１及び２では、検査対象である歯車をマスタ歯車に噛合させて回転する必要があるので、マスタ歯車が摩耗してしまい、検査精度が次第に低下してしまうという技術的問題点がある。また、マスタ歯車と歯車とを噛合させる場合、互いの歯面の位相を正確に合わせることが困難であるため（即ちマスタ歯車の歯面と検査対象の歯車の歯面との対応関係を厳密に合わせることが困難であるため）、打痕の有無の判定精度が低下してしまうという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、傘歯歯車の歯面における打痕の有無を高精度で検査可能な打痕検査装置及び打痕検査方法、並びに該打痕検査装置を備えた傘歯歯車の製造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】
【０００８】
本発明の打痕検査装置は上記課題を解決するために、鍛造により形成された歯面と該歯面の反対側に設けられた平面部とを有する傘歯歯車について、前記歯面における打痕の有無を検査するための打痕検査装置であって、前記歯面が噛合可能な溝部を有する総歯治具と、前記歯面を前記溝部に噛合させた際に、前記平面部上の互いに異なる位置にそれぞれ当接することにより、前記平面部の傾きを計測する３以上のプローブと、前記複数のプローブによって計測された傾きが所定値より大きい場合に、前記歯面に打痕があると判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、検査対象である傘歯歯車の歯面を溝部に噛合させた際に、傘歯歯車の平面部の傾きを計測することにより、傘歯歯車の歯面における打痕の有無を検出することができる。即ち、傘歯歯車の歯面に打痕がある場合、傘歯歯車の歯面は総歯治具における溝部と正確に噛合しないため、歯面と溝部との間にズレが生じ、平面部の傾きは増大する。そこで、計測された傾きが予め規定された所定値を超えた場合に、歯面に打痕があると判定することにより、打痕の有無に関する検査を自動化することができる。特に、傘歯歯車を総歯治具に噛合することによって、歯面の全面に渡って打痕の有無を同時に検査することができるので、大量生産品に対しても、打痕の有無を精度よく全数検査することが可能となる。
【００１０】
好ましくは、前記総歯治具は前記傘歯歯車を鍛造により製造する際に用いられる金型と同じ工法によって製造されているとよい。より好ましくは、前記工法はマスタ傘歯歯車を基準として金型を形成可能な放電加工法であるとよい。
【００１１】
この場合、総歯治具は検査対象である傘歯歯車の製造に用いられる金型と同等の構造を有するため、歯面の溝部に対する傾きを極めて精度よく計測することができる。
【００１２】
好ましくは、前記総歯治具は、前記溝部が形成された面の反対側から固定部材によって固定されており、該固定部材は、前記溝部が外部に置かれた検査前の傘歯歯車に臨む待機位置と、前記平面部に前記プローブが当接可能な測定位置とを切り替え可能なように、アクチュエータによって回転可能に構成するとよい。
【００１３】
この場合、アクチュエータによって総歯治具の姿勢を、総歯治具への傘歯歯車の脱着に適した姿勢と、プローブによる測定に適した姿勢とを切り替え可能に構成しているので、検査対象である傘歯歯車の打痕検出装置への導入も含めた一連の検査工程を自動化することができる。
【００１４】
本発明の傘歯歯車の打痕検査方法は上記課題を解決するために、鍛造により形成された歯面と該歯面の反対側に設けられた平面部とを有する傘歯歯車について、前記歯面における打痕の有無を検査するための打痕検査方法であって、前記傘歯歯車を前記歯面が噛合可能な溝部を有する総歯治具に噛合させる噛合工程と、前記平面部上の互いに異なる位置に３以上のプローブを当接することにより、前記平面部の傾きを計測する計測工程と、前記複数のプローブによって計測された傾きが所定値より大きい場合に、前記歯面に打痕があると判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記溝部が形成された面の反対側から前記総歯治具を固定する固定部材を回転可能なアクチュエータによって、前記噛合工程では、前記溝部が外部に置かれた検査前の傘歯歯車に臨む待機位置になるように前記固定部材を回転し、前記計測工程では、前記平面部に前記プローブが当接可能な測定位置になるように前記固定部材を回転するとよい。
【００１６】
本発明の打痕検査方法によれば、上述の打痕検査装置（上記各種態様を含む）を好適に実現可能である。
【００１７】
本発明の傘歯歯車の製造装置は上記課題を解決するために、上述の打痕検査装置（上記各種態様を含む）を備えたことを特徴とする。上述したように、傘歯歯車の歯面における打痕の有無についての検査を高精度且つ自動的に行うことができるので、より信頼線の高い傘歯歯車を製造可能な製造装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、検査対象である傘歯歯車の歯面を溝部に噛合させた際に、傘歯歯車の平面部の溝部に対する傾きを計測することにより、傘歯歯車の歯面における打痕の有無を検出することができる。即ち、傘歯歯車の歯面に打痕がある場合、傘歯歯車の歯面は総歯治具における溝部と正確に噛合しないため、歯面と溝部との間にズレが生じ、平面部の溝部に対する傾きが増大する。そこで、計測された傾きが予め規定された所定値を超えた場合に、歯面に打痕があると判定することにより、打痕の有無に関する検査を自動化することができる。特に、傘歯歯車を総歯治具に噛合することによって、歯面の全面に渡って打痕の有無を同時に検査することができるので、大量生産品に対しても、打痕の有無を精度よく全数検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の打痕検査装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す打痕検査装置のＡ方向から見た側面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の打痕検査装置に検査対象であるデフサイドギアを格納する際における本発明の打痕検査装置の構成を示す正面図である。
【図５】総歯治具の構造をデフサイドギアと共に示す側面図である。
【図６】図５に示す総歯治具をＣ方向から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２１】
本実施例では、自動車の差動装置を構成する傘歯歯車の一種であるデフサイドギアの製造ラインにおいて、完成したデフサイドギアの歯面における打痕の有無を検査可能な打痕検査装置１０を例に説明する。
【００２２】
デフサイドギアの製造ラインでは、鉄やアルミニウムなどの金属を所定の金型を用いて鍛造により歯面を形成後、歯面を形成した面の反対側を研削盤によって研削して成形して製造が行われる。尚、鍛造による形成では、寸法誤差が極めて小さいマスタギアを用いて一般的な型製作工法（例えば放電加工など）によって形成された金型が用いられる。
【００２３】
このように製造されたデフサイドギアは、製造ライン上において搬送ローダなどの搬送手段上で複数まとめて搬送される。そのため、搬送時に複数のデフサイドギア同士が互いに接触したり、周囲と衝突することによって歯面に打痕が生じてしまう場合がある。本発明の打痕検出装置１０は、以下に説明するように、このようにデフサイドギアの歯面に生じた打痕を精度よく検出することが可能である。
【００２４】
図１は本発明の打痕検査装置１０の全体構成を示す正面図であり、図２は図１に示す打痕検査装置１０のＡ方向から見た側面図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２５】
打痕検出装置１０は、ベース１１から垂直に立設された支柱１２の一面に、測定部１６がシリンダ機構１３を介して支持されてなる。シリンダ機構１３は例えば空気圧又は油圧によって駆動可能なシリンダ１４とピストン１５とからなり、該ピストン１５を伸縮駆動することによって支柱１２に対する測定部１６の上下方向の位置を調整可能に構成されている。
【００２６】
測定部１６は、検査対象であるデフサイドギア５０と噛合可能な総歯治具１７と、該総歯治具１７が固定された固定部材１８と、該固定部材１８を軸線Ｌ１を中心に回転可能に保持するロータリテーブル１９と、該ロータリテーブル１９に回転駆動力を供給する第１のアクチュエータ２０と、総歯治具１７に格納されたデフサイドギア５０を上側から付勢する付勢板２１を備えたシャフト２２と、該シャフトに付勢力を与える第２のアクチュエータ２３と、総歯治具１７に噛合されたデフサイドギア５０に対して上側から接触可能なように設けられた複数のプローブ２４とを含んでなる。尚、図３に示すように、固定部材１８、ロータリテーブル１９、第１のアクチュエータ２０は共に、Ｌ字クランク２５によって上側に配置された測定部１６から独立して支柱１２に固定されている。
【００２７】
図４は本発明の打痕検査装置１０に検査対象であるデフサイドギア５０を格納する際における本発明の打痕検査装置１０の構成を示す正面図である。上述したように、総歯治具１７と固定治具１８とは共に、第１のアクチュエータ２０によってロータリテーブル１９と一体的に軸線Ｌ１を中心に回転可能に構成されている。打痕検査装置１０に検査前のデフサイドギア５０を導入する際には、第１のアクチュエータ２０は総歯治具１７及び固定部材１８をロータリテーブル１９ごと図１において符号ａで示す方向に回転することにより、図４に示す姿勢をとる。
【００２８】
総歯治具１７に導入される検査前のデフサイドギア５０は、製造ラインにおいて図不示の搬送ローダ上からクランプ装置６０によって掴まれ、その歯面が図４に示すように総歯治具１７に臨む姿勢で待機している。そして、クランプ装置６０を操作することにより、当該姿勢を保持しつつ総歯治具１７に向って移動し、総歯治具１７に格納される。ここで、固定部材１８側には３爪エアチャック（図不示）が内蔵されており、該３爪エアチャックはクランプ装置６０ｂによって掴まれて移動されたデフサイドギア５０の貫通穴１７ｂ（後述の図５又は図６を参照）を内側からクランプすることによって、総歯治具１７にデフサイドギア５０を固定する。その後、第１のアクチュエータ２０を図１において符号ｂで示す方向に駆動し、デフサイドギア５０が格納された総歯治具１７を、固定部材１８及びロータリテーブル１９と共に回転させる。尚、符号ｂへの駆動後、デフサイドギア５０を掴んでいる３爪エアチャックはアンクランプされる。そして、プローブ２４の各々が総歯治具１７に格納されたデフサイドギア５０に対して上側から当接するように、シリンダ機構１３によって測定部１６の支柱１２に対する上下方向の位置を調整する。
【００２９】
図５は総歯治具１７の構造をデフサイドギア５０と共に示す側面図であり、図６は図５に示す総歯治具１７をＣ方向から見た平面図である。総歯治具１７に格納されたデフサイドギア５０は、図５に示すように、その歯面５０ａを総歯治具１７に形成された溝部１７ａに噛合するように格納される。図５において、総歯治具１７は上側に当該歯面５０ａと噛み合う溝部１７ａを有すると共に、中央部に上下に貫通する貫通穴１７ｂが設けられている。また、図５に示すように、デフサイドギア５０の下面側（即ち、総歯治具１７と噛み合う側）には、総歯治具１７の溝部１７ａと噛合可能な歯面５０を有すると共に、上面側には研削機によって研削されることによって形成された平面部５０ｂが設けられている。
【００３０】
ここで、総歯治具１７の溝部１７ａは、検査対象であるデフサイドギア５０の歯面５０ａが鍛造によって形成される際に用いる金型と同様の工法で形成されているため、公差が非常に少なく、精密な寸法を有している。そのため、総歯治具１７の溝部１７ａは、鍛造による形成時に用いられる金型と同等の寸法を有している。
【００３１】
このように総歯治具１７の溝部１７ａは非常に精度よく形成されているため、検査対象であるデフサイドギア５０の歯面５０ａに打痕が存在しない場合、当該歯面５０ａは総歯治具１７の溝部１７ａと正確に（即ち、隙間なく）噛合し、デフサイドギア５０の平面部５０ｂは水平に保たれる（即ち平面部５０ｂの傾きがゼロ若しくは非常に小さい）。一方、デフサイドギア５０の歯面５０ａに打痕が存在する場合、当該歯面５０ａは総歯治具の溝部１７ａに正確に噛合しないため、デフサイドギア５０の平面部５０ｂは水平に保たれず、傾いてしまう。
【００３２】
図１及び図２に示すように、総歯治具１７に格納されたデフサイドギア５０は、上側から第２のアクチュエータ２３によってシャフト２２を介して付勢板２１で付勢される。この状態で、シリンダ機構１３を駆動させることによって測定部１６を下側に移動させ、複数のプローブ２１がデフサイドギア５０の平面部５０ｂに当接させることにより、当該平面部５０ｂの傾きを測定する。尚、本実施例ではプローブ２１は３本設けられており、該３本のプローブの各々の上側は図不示の３爪エアチャックに固定されることにより、デフサイドギア５０に対するプローブ２１の位置を小径側から大径側、或いは、大径側から小径側に可変に構成されている。好ましくは、小径側から大径側の間に中間位置を規定することによって、プローブ２１の位置を径方向に多段階に切り替え可能に構成することで、多種類のデフサイドギア５０について対応可能な構成となっている。
【００３３】
本実施例では特に、３本のプローブ２１を用いて、デフサイドギア５０の平面部５０ｂ上の異なる３点の位置を同時に検出することによって、平面部５０ｂの傾きを測定することができる。具体的には、プローブ２１が当接した点の座標の各々について、基準点に対する相対的距離を求め、平面部５０ｂの３次元的な姿勢を把握することにより傾きを算出することができる。
【００３４】
このように算出された傾きは、所定の閾値より大きいか否かが比較されることによって、デフサイドギア５０の歯面５０ａに打痕があるか否かが判定される。デフサイドギア５０の歯面５０ａに打痕が無い場合には、デフサイドギア５０の歯面５０ａは総歯治具１７の溝部１７ａと正確に噛合するため、デフサイドギア５０の平面部５０ｂの傾きは小さくなる。一方、デフサイドギア５０の歯面５０ａに打痕がある場合には、デフサイドギア５０の歯面５０ａは総歯治具１７の溝部１７ａと正確に噛合できないため、デフサイドギア５０の平面部５０ｂの傾きは大きくなる。
【００３５】
このような打痕検査装置１０における演算は、支柱１２に内蔵されたコントローラ（図不示）によって実行される。該コントローラは本発明の「判定手段」の一例である。コントローラは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されている。これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３６】
このように打痕検査装置１０では、コントローラを用いた測定及び演算によって打痕の有無を精度よく且つ自動的に評価することができるので、検査対象数が多い場合であっても全数検査を行うことが可能となる。そのため、従来は量産品に対して抜き取り検査で対応していたものに対しても、全数検査を行うことが可能となるので、製品の品質向上を図ることができる。
【００３７】
尚、総歯治具１７は、検査対象であるデフサイドギア５０の種類（例えば、歯面の大きさ、深さ、ピッチ、径など）毎に用意しておくとよい。これにより、総歯治具１７を取り換えるだけで、同一の打痕検査装置１０を用いて様々な種類のデフサイドギア５０における打痕の検出検査を行うことができる。
【００３８】
上述の打痕検査装置１０は、デフサイドギアの製造ラインに一体的に組み込んでもよい。この場合、デフサイドギアの製造工程のうち鍛造工程及び研削工程が完了した後、完成品を搬送ローダで搬送する途中に打痕検査装置１０を組み込むことによって、搬送ローダによる搬送中に生じた打痕を検出することができるので、製造ラインから搬出される完成品たるデフサイドギアの品質保証に大きく貢献することができる。
【００３９】
以上説明したように、本発明の打痕検査装置１０によれば、デフサイドギア５０の歯面５０ａを総歯治具１７の溝部１７ａに噛合させた際に、平面部５０ｂの傾きを計測することにより、該歯面５０ａにおける打痕の有無を自動的に検出することができる。特に、総歯治具１７にはデフサイドギア５０の歯面５０ａに対応する溝部１７ａが精度よく設けられているため、打痕の有無を高精度に検査することができる。これにより、大量生産品に対しても、打痕の有無を精度よく全数検査することが可能となる。
【００４０】
特に、総歯治具１７の溝部１７ａは、デフサイドギア５０の歯面５０ａの広い領域（中心部を除く全体）に対応するように形成されているため、歯面５０ａにおける打痕の有無を一度の検査で精度よく評価することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、鍛造により形成された歯面と該歯面の反対側に設けられた平面部とを有する傘歯歯車について、歯面における打痕の有無を検査するための打痕検査装置及び打痕検査方法、並びに傘歯歯車の製造装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  打痕検査装置
１１  ベース
１２  支柱
１３  シリンダ機構
１６  測定部
１７  総歯治具
１７ａ  溝部
１８  固定部材
１９  ロータリテーブル
２１  付勢板
２２  シャフト
２３  第１のアクチュエータ
２４  プローブ
２５  Ｌ字クランク
５０  デフサイドギア
５０ａ  歯面
５０ｂ  平面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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