(57)【要約】【課題】  歯車の歯形誤差を効率よく測定することがきるばかりでなく、モジュールの小さな歯車でも測定可能な歯形測定方法、歯車歯形測定装置およびこの歯車歯形測定装置に使用する測定用親歯車を提供する。【解決手段】  高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３，３６，５１と、歯形形状を測定しようとするテストギア（Ｇ）３４，７５を回転可能に保持するとともに、特殊マスターギア（ＳＭＧ）をテストギア（Ｇ）に噛み合わせつつ回転するように保持する回転保持機構６２と、特殊マスターギア（ＳＭＧ）とテストギア（Ｇ）とが噛み合いながら回転する際に、特殊マスターギア（ＳＭＧ）の回転角と、テストギア（Ｇ）の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによってテストギア（Ｇ）の歯形形状を検出する検出装置６４とを有している。【選択図】図１４
2006250625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と、
歯形形状を測定しようとする被測定歯車を回転可能に保持するとともに、前記測定用親歯車を前記被測定歯車に噛み合わせつつ回転するように保持する回転保持機構と、
前記測定用親歯車と前記被測定歯車とが噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と、前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を検出する検出装置と、
を備えたことを特徴とする歯車歯形測定装置。
【請求項２】
前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、その噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする請求項１に記載の歯車歯形測定装置。
【請求項３】
前記保持機構は、前記被測定歯車を前記測定用親歯車と噛み合いながら１回転以上するように回転保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車歯形測定装置。
【請求項４】
高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有することを特徴とする測定用親歯車。
【請求項５】
高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させ、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定することを特徴とする歯車歯形測定方法。
【請求項６】
前記測定用親歯車と前記被測定歯車はその噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする請求項５に記載の歯車歯形測定方法。
【請求項７】
高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させる手順と、
これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定する手順と、
これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定用親歯車と被測定歯車を噛み合わせて回転するだけで、容易に歯形の測定を行うことができる歯形測定方法、歯形測定装置およびこの歯形測定装置に使用する測定用親歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密機械はもとより、自動車、重機械、ＯＡ機器、ロボット等、多くの分野で歯車は使われており、近年ではコスト削減や軽量化の為、樹脂材料を用いた歯車も増えてきている。歯車産業で特に問題になるのが歯車の精度であり、それにともなって生じる振動・騒音に関するノイズ問題の改善が急がれている。歯車の測定・評価の目的は、生産する歯車の精度を管理し歯車の運転性能を予測することにある。
【０００３】
歯車の測定は、歯形、歯すじ、ピッチ、歯溝の振れ等の個別誤差測定と、片歯面かみあい試験、両歯面かみあい試験、歯あたり検査等の総合誤差測定があり、それらの測定から得られた結果を各精度等級と対比し評価している。
【０００４】
一般に、歯車の個別誤差（歯形、ピッチ、歯すじ、歯溝のフレ）の評価は、市販されている歯車歯形測定機／試験機で行われている。この歯車歯形測定機は、接触式の測定子（プローブ）と、測定対象の歯車を保持する回転軸を持つ三次元測定機である。
【０００５】
この測定機にて歯形測定をする場合は、三次元空間内で１歯ずつ測定子を測定対象歯車の歯溝に入れ、歯車の基礎円径に位置決めする必要がある。このため、測定子の位置決め作業が複雑であり、プログラム化されていても、連続して歯車の全ての歯の歯形誤差を測定するには、非常に時間も掛かり効率も悪い。そのため、歯車の歯形測定を、歯車の歯数に関わらず、およそ９０°間隔で４つの歯のみを抜き取り検査的に歯形測定をし、精度管理としているのが一般的に歯車生産工場で行われている実情である。また、接触式の測定子が一般的であるため、測定子の先をいかに細く針状にしても、モジュールの小さい歯車（およそモジュール０．３以下）は測定できない。
【０００６】
また、歯車の角度伝達誤差、それに伴う振動・騒音の原因をつきとめ改善をおこなうためには、片歯面かみあい試験が有効であり、さらに詳細を調べるためには歯形検査が必要になる。しかしながら、この２つの試験は別々の試験機を用いておこなうため、時間的にも労力的にも、そして測定精度の面でも無駄が多かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであって、歯車の歯形誤差を効率よく測定することがきるばかりでなく、モジュールの小さな歯車でも測定可能な歯車歯形測定方法、歯車歯形測定装置およびこの歯車歯形測定装置に使用する測定用親歯車を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と、歯形形状を測定しようとする被測定歯車を回転可能に保持するとともに、前記測定用親歯車を前記被測定歯車に噛み合わせつつ回転するように保持する回転保持機構と、前記測定用親歯車と前記被測定歯車とが噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と、前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を検出する検出装置とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、その噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記保持機構は、前記被測定歯車を前記測定用親歯車と噛み合いながら１回転以上するように回転保持することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させ、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記測定用親歯車と前記被測定歯車はその噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させる手順と、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定する手順と、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定する手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にあっては、歯車の歯形誤差を、全ての歯について容易な段取りで効率よく測定でき、ノイズ問題等、歯車の性能向上の指針が得られる。また、測定子を必要としないため、モジュールの小さい歯車でもそれとかみあう歯車があれば、歯形誤差が測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、従来の歯車歯形測定装置のように、測定子（センサー、またはプローブ）を使って歯車の歯の表面を１枚１枚なぞってセンシングする手法とは全く違い、歯車同士のかみあいにより歯車の歯形誤差を測定する方法の発明であり、それを成立させる親歯車、特殊マスターギヤ（ＳＭＧ）についての発明である。
【００１７】
本発明の特殊マスターギア（ＳＭＧ）による歯車の歯形誤差測定が成立するには、特殊マスターギア（ＳＭＧ）が後述する所定の形状を有すること、測定対象となるテストギア（Ｇ）と特殊マスターギア（ＳＭＧ）とが連続してかみあうこと、測定時、テストギア（Ｇ）は特殊マスターギア（ＳＭＧ）とかみあいながら必ず１回転もしくは１回転以上すること、という条件が必要であり、特殊マスターギアはこの条件を満たす幾何学形状を持つ。
【００１８】
測定機は、歯車かみあい回転角伝達誤差測定機（または歯車片歯面かみあい試験機、以下かみあい試験機）もしくは、それと同様の機能を果たす測定装置を用い、かみあい時の親歯車、特殊マスターギア（ＳＭＧ）と測定対象となるテストギア（Ｇ）の各々の回転軸の回転角度を計測する。かみあい試験機は、１対の歯車をモータなどの動力を用いて回転させて噛合わせ、おもに歯車の幾何学的誤差に起因する歯車噛合い伝達角度の遅れ進みを測定する装置である。一般的なかみあい試験機は、駆動側、従動側の回転角度をロータリーエンコーダで読み、そのデータより伝達角度誤差を計測する。本発明では、かみあい試験機の駆動側に特殊マスターギア（ＳＭＧ）を取り付け、動力の無い従動側にテストギア（Ｇ）を取り付け、幾何学条件より得られる互いの歯がかみあう位置に軸間を固定して回転させ、駆動軸、従動軸の回転角度の遅れ進み（角度伝達誤差）を測定し、そのかみあいデータに理論定義された演算をし、歯車の歯形誤差を取り出すシステムである。本発明は、インボリュートカーブを持つ歯車に対して効果があるものである。
【００１９】
「特殊マスターギア（ＳＭＧ）の説明と定義」  
歯数Ｚ＝１２の通常の平歯車を図１に示す。この歯車Ｇから歯を一つ置きに取り除いた特殊マスターギア（ＳＭＧ）を図２に示す。この特殊マスターギア（ＳＭＧ）は作用線上の全かみあい長さが法線ピッチの２倍以下でかみあう特殊ギヤで、主な形状は、通常の歯車の歯を１歯おきに歯を取り除いてある歯車、もしくは、それに相当する形状を持つギヤである。
【００２０】
これら図１、図２において、符号１１は外径、符号１３はピッチ円直径、符号１５は基礎円直径、符号１７は歯底径を示す。
【００２１】
この図２の特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、親歯車の精度規格に相当する精度で製作されており、精度が良く、検査用親円筒歯車（マスターギヤ）の精度規格（例、ＪＩＳ  Ｂ  １７５１−１９７６）相当の歯車精度を持つものである。以下欠け歯特殊マスターギヤという。
【００２２】
図２の特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、歯数Ｚ＝１２の歯車から、一つ置きに歯を取り除いているので、基準歯数Ｚｂ＝１２、実歯数  Ｚｒ＝６と定義される。
【００２３】
また、図３の特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、基準歯数Ｚｂ＝１３、実歯数  Ｚｒ＝７、図４のＳＭＧは、基準歯数Ｚｂ＝１５、実歯数  Ｚｒ＝９である。
【００２４】
また、図３、図４にある符号１９の歯は、この特殊マスターギア（ＳＭＧ）によるかみあい測定では測定対象の歯車の歯形誤差量を特定するのに機能しない歯である。したがって、図３、図４の特殊マスターギア（ＳＭＧ）において、符号１９が付されていない両隣に歯が無い位置の歯を有効歯、符号１９が付されている両隣もしくは片側に歯がある位置にある歯を無効歯と定義する。
【００２５】
「発明が成立することの証明１」
インボリュート歯車の歯面は、インボリュート曲線を目指して製作される。歯形誤差測定は、歯車の歯形がどれだけ正確にインボリュート曲線になっているかを測ることで、理論インボリュート曲線からの偏差を示す。
【００２６】
一般的に、インボリュート歯車の歯形測定を図５に示す。この図において、基礎円２１上にプローブ２３のフィーラー球２５を配置させ、プローブ２３はＸ方向へΔＸ、歯車は時計回りにΔθ回転すると考える。  
このとき、ΔＸとΔθが、下記のようにＲｂを定数とする比例同期移動をする。  
ΔＸ＝Δθ・Ｒｂ
もし、歯形が完全なインボリュート曲線Ｉならば、プローブ２３は変位を検出しない。もし、インボリュート曲線に対して誤差を持っていれば、そのインボリュート曲線からの変位分をプローブが検出することになる。
【００２７】
この歯形誤差測定の関係を、歯車同士のかみあいと照らし合わせたものが図６図７、図８、図９である。図６は、図５においてプローブ２３が位置Ａにある状態を示し、図７は図６に対応する歯車同士の噛み合いを示す。図８は図５においてプローブ２３が位置Ｂにある状態を示し、図９は図８に対応する歯車同士の噛み合いを示す。図７、図９で、歯車の一方が精度が高い（精度保証のえられた）親歯車（マスターギヤ）であるならば、その親歯車を駆動歯車として回転させることで、親歯車の歯形誤差を精度基準にしたもう一方の歯車の歯形誤差を回転角の差として検出が可能となる。
【００２８】
「発明が成立することの証明２」
特殊マスターギア（ＳＭＧ）の条件  図１０
歯車対の１歯のみのかみあいを考える。
【００２９】
図１０に駆動側歯車（回転角θ１）と従動側歯車（回転角θ２）の１歯のみのかみあいを示す。この図１０、図１１、図１２において符号は以下のように定義する。  
θ１：駆動側特殊マスターギア（ＳＭＧ）の回転角
θ２：従動側Ｇの回転角
α：かみあい圧力角
αｋ１，αｋ２：歯先圧力角
ｒｂ１，ｒｂ２：基礎円半径
ｉｎｖα＝ｔａｎα−α（インボリュート関数）
ｒｋ１，ｒｋ２：歯先円半径
測定時は駆動側を特殊マスターギヤ（ＳＭＧ）、従動側を測定対象となるテストギヤ（Ｇ）でおこなう。インボリュート歯車対のかみあい点は、常に歯面法線方向の作用線上を移動する。
【００３０】
図１０より、
【数１】
2006250625.tif 000003
が一般的な定義である。
【００３１】
幾何学で１歯のみの歯の接触を考えると、特殊マスターギア（ＳＭＧ）の歯先がＢ点を越えるとＧの歯先が特殊マスターギア（ＳＭＧ）の歯面をこすり始め、Ａ点からインボリュートかみあいに入り、ピッチ点Ｐを通過してＲ点でインボリュートかみあいが終わる。それ以後は特殊マスターギア（ＳＭＧ）の歯先がテストギヤの歯をこすり始め、Ｃ点で離れる。
【００３２】
かみあい率が１以上の歯車対のかみあいでは、接触点がＡＲ間にあるとき、次の歯同士がかみあいを始めるため、ＢＡ間および、ＲＣ間では歯先がこするかみあいにはならない。
【００３３】
特殊マスターギヤによる歯形誤差測定は、ＡＲ間では１歯対のインボリュートかみあいがなされ、ＲＣ間に移りこすり接触になっている時に、ＢＡ間で特殊マスターギヤの次の歯とテストギヤの１つ飛びに位置する歯が接触を始める関係になっていれば、歯車対は連続して回転を続けることが出来る。
【００３４】
通常、かみあい率は
【数２】
2006250625.tif 000004
（法線ピッチ＝ｍ・π・ｃｏｓα（歯車の歯面直角方向におけるピッチ））
であるが、これは全かみあい長さ（もしくは作用線）上に、同時に何枚の歯がかみあうことが出来るかの条件である。  
本特許の特殊マスター・ギヤは、かみあい率を１未満（インボリュートかみあいを行うＡＲ間では１歯のかみあいを行う）で且つ、連続して回転することが出来るように、作為的に歯車の歯を切り欠いた（取り払った）形状に仕上げた歯車である。
【００３５】
遠のき接触におけるかみあい偏差  図１１
遠のきかみあいにおけるこすり接触域ＲＣ間での偏差を考える。特殊マスターギヤの回転角をピッチ点における歯の位置を基準にθ１、同様にテストギヤの回転角をθ２と表記する。
【００３６】
インボリュートかみあい点を越え、こすり接触に変わるθ１の領域は式（１）で表せる。
【数３】
2006250625.tif 000005
【００３７】
この範囲におけるθ１が与えられるとき、θ２は次式となる。
【数４】
2006250625.tif 000006
【００３８】
したがって、法線方向の偏差は歯形誤差成分であり、その量は式（３）で得られる。
【数５】
2006250625.tif 000007
【００３９】
近寄り接触におけるかみあい偏差  図１２
近寄りかみあいにおけるこすり接触域ＢＡ間での偏差を考える。近寄りかみあいは、前項で述べた事象の正反対を考えればよい。インボリュートかみあいを行う前の、こすり接触域におけるθ２の範囲とθ１は次式で与えられる。
【数６】
2006250625.tif 000008
【００４０】
近寄りかみあいであっても基準は駆動側である特殊マスターギヤであるので、法線方向の偏差は次式で与えられる。
【数７】
2006250625.tif 000009
【００４１】
計算例  図１３
前項で述べた幾何条件より、特殊マスターギヤＳＭＧとテストギヤＧをかみあわせたときの偏差を回転角伝達誤差の理論曲線として図１３に示す。この曲線から分かるように、かみあい試験による測定波形から特殊マスターギヤＳＭＧとテストギヤＧが１歯かみあいをしている領域を取り出し評価すればよい。図１３は以下の諸元を用いて試算した結果である。  
特殊マスターギヤＳＭＧ歯数ｚ１＝４７を１歯おきに除去（基準歯数４７実歯数２４）
テストギヤ（Ｇ）歯数ｚ２＝４５
共にｍ＝１．０，α＝２０°，標準並歯
なお、片歯車かみあい試験機では角度で従動側歯車Ｇの回転伝達誤差を検出する。これを歯形誤差（長さ単位）に変化するには、基礎円半径をかける。すなわち、
歯形誤差＝ｒｂ２・Δθ２（Δθ２：回転角伝達誤差）
とする。このようにして、図１３の縦軸の偏差（deviation）を求める。
【００４２】
「ＳＧの歯数設定パターンについて」
図１４（ａ）に一般的なインボリュート歯車のかみあい例を示す。  
下を駆動側歯車３１、上を従動側歯車３２とする。例として、歯車３１の歯数Ｚ１＝１２枚、歯車３２の歯数Ｚ２＝１２枚、とした。歯車１がθ１の方向に時計回りで回転するとき、歯車２はθ２だけ、逆時計回りに回転する。  
θ２＝θ１・γ
γ＝Ｚ１／Ｚ２＝１２／１２：歯数比、加減速比
かみあう歯番号の組み合わせは、
歯車１回転の回数  １      ２      ３      ・      ・
１−Ａ  １−Ａ
２−Ｂ  ２−Ｂ
３−Ｃ  ３−Ｃ
４−Ｄ  ４−Ｄ
５−Ｅ  ５−Ｅ
６−Ｆ    ・
７−Ｇ    ・
８−Ｈ    ・
９−Ｉ    ・
１０−Ｊ
１１−Ｋ
１２−Ｌ
となる。歯数比が違う場合は、当然かみあう歯はずれていく。
【００４３】
次に、偶数特殊マスターギア（ＳＭＧ）と偶数テストギア（Ｇ）の場合について図１４（ｂ）を参照して説明する。
【００４４】
図１４（ａ）の歯車３１の歯を１歯おきに除去した場合を図１４（ｂ）に示す。特殊マスターギア（ＳＭＧ）歯車３３の歯数は半分になるので６枚で欠け歯歯車となり、歯数１２枚のテストギア（Ｇ）３４と１歯おきにかみあうことになる。  
かみあう歯番号は、
ＳＭＧ回転回数  １      ２      ３      ４      ・      ・
１−Ａ  １−Ａ  １−Ａ  ・
２−Ｃ  ２−Ｃ  ２−Ｃ  ・
３−Ｅ  ３−Ｅ  ３−Ｅ  ・
４−Ｇ  ４−Ｇ  ４−Ｇ  ・
５−Ｉ  ５−Ｉ  ５−Ｉ
６−Ｋ  ６−Ｋ  ６−Ｋ
という組み合わせで、重なりかみあいが生じないで１歯かみあいをする。基本的な速比は１項のγ＝１２／１２と変わらない。
【００４５】
テストギア（Ｇ）３４の歯のなかで、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊ、Ｌは、特殊マスターギア（ＳＭＧ）とかみあわない。このように、偶数歯数の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３と偶数歯数のテストギア（Ｇ）３４のかみあいでは、歯数が異なり速比が変わって特殊マスターギア（ＳＭＧ）を何回転させても、マスターギア（Ｇ）の１歯おきの歯はかみあうことはない。このＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊ、Ｌの歯を特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３とかみ合わせるには、図１（ｂ）の歯の位置からテストギア（Ｇ）３４の歯を１歯ずらした位置でかみあわせる必要がある。
【００４６】
次いで、偶数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）と奇数歯のテストギア（Ｇ）の場合について説明する。図１４（ｃ）は、６枚歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３と１３枚歯のテストギア（Ｇ）３５のかみあいをしめす。ここでのかみあいの組み合わせは、
ＳＭＧ回転回数  １      ２      ３      ４      ５      ６      ・    
１−Ａ  １−Ｍ  １−Ｌ  １−Ｋ  １−Ｊ  １−Ｉ
２−Ｃ  ２−Ｂ  ２−Ａ  ２−Ｍ  ２−Ｌ  ２−Ｋ
３−Ｅ  ３−Ｄ  ３−Ｃ  ３−Ｂ  ３−Ａ  ３−Ｍ
４−Ｇ  ４−Ｆ  ４−Ｅ  ４−Ｄ  ４−Ｃ  ４−Ｂ
５−Ｉ  ５−Ｈ  ５−Ｇ  ５−Ｆ  ５−Ｅ  ５−Ｄ
６−Ｋ  ６−Ｊ  ６−Ｉ  ６−Ｈ  ６−Ｇ  ６−Ｆ
となり、かみあう歯がずれるため、複数回転させることによって必ずテストギア（Ｇ）の全ての歯が特殊マスタギア（ＳＭＧ）３３とかみあう。
【００４７】
また、奇数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）と偶数歯のテストギア（Ｇ）の場合について説明する。図１４（ｄ）は奇数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６と偶数歯のテストギア（Ｇ）３４のかみあいを示す。特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６は歯数１３枚の歯を１歯おきに６枚除去し最後の歯（７番）を残してある状態の７枚。ここで７番を除去してしまうと、１番と６番の間が２歯分も開くため、歯数によると回転が止まってしまう場合もある。
【００４８】
この例のかみあいの組み合わせは特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６が７枚、テストギア（Ｇ）３４が１２枚で
ＳＭＧ回転回数  １      ２      ３      ４      ５      ６      ・      
１−Ａ  １−Ｂ  １−Ｃ  １−Ｄ  １−Ｅ  １−Ｆ
２−Ｃ  ２−Ｄ  ２−Ｅ  ２−Ｆ  ２−Ｇ  ２−Ｈ
３−Ｅ  ３−Ｆ  ３−Ｇ  ３−Ｈ  ３−Ｉ  ３−Ｊ
４−Ｇ  ４−Ｈ  ４−Ｉ  ４−Ｊ  ４−Ｋ  ４−Ｌ
５−Ｉ  ５−Ｊ  ５−Ｋ  ５−Ｌ  ５−Ａ  ５−Ｂ
６−Ｋ  ６−Ｌ  ６−Ａ  ６−Ｂ  ６−Ｃ  ６−Ｄ
７−Ａ  ７−Ｂ  ７−Ｃ  ７−Ｄ  ７−Ｅ  ７−Ｆ
となり、条件を満たさず、重なりかみ合いとする１番と７番以外とかみあう以外の歯のみ、１歯かみあいとして評価できる。しかし、複数回転することにより、必ずテストギア（Ｇ）３４の全ての歯が特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６と１歯かみあいをする。
【００４９】
次いで、奇数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）と奇数歯のテストギア（Ｇ）の場合について説明する。  
特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、図１４（ｄ）中の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６を使用し、テストギア（Ｇ）の歯数を変えた場合について考える。図は省略する。両方奇数の場合は、歯数の組み合わせにより、１歯かみあいが行われる歯を把握しておかなければ、評価できない。特殊マスターギア（ＳＭＧ）７枚とテストギア（Ｇ）１３枚のように、必ず同じ歯のみかみあう組み合わせもあるが、その組み合わせだけさせれば、複数回転させることによりテストギア（Ｇ）の全部の歯について１歯かみあいが評価できる。  
ＳＭＧ７枚、Ｇ１１枚の場合
ＳＭＧ回転回数  １      ２      ３      ４      ５      ６      ・      
１−Ａ  １−Ｃ  １−Ｅ  １−Ｇ  １−Ｉ  １−Ｋ
２−Ｃ  ２−Ｅ  ２−Ｇ  ２−Ｉ  ２−Ｋ  ２−Ｂ
３−Ｅ  ３−Ｇ  ３−Ｉ  ３−Ｋ  ３−Ｂ  ３−Ｄ
４−Ｇ  ４−Ｉ  ４−Ｋ  ４−Ｂ  ４−Ｄ  ４−Ｆ
５−Ｉ  ５−Ｋ  ５−Ｂ  ５−Ｄ  ５−Ｆ  ５−Ｈ
６−Ｋ  ６−Ｂ  ６−Ｄ  ６−Ｆ  ６−Ｈ  ６−Ｊ
７−Ｂ  ７−Ｄ  ７−Ｆ  ７−Ｈ  ７−Ｊ  ７−Ａ
ＳＭＧ７枚、Ｇ１３枚の場合
ＳＭＧ回転回数  １      ２      ３      ４      ５      ６      ・      
１−Ａ  １−Ａ  １−Ａ  １−Ａ  １−Ａ  １−Ａ
２−Ｃ  ２−Ｃ  ２−Ｃ  ２−Ｃ  ２−Ｃ  ２−Ｃ
３−Ｅ  ３−Ｅ  ３−Ｅ  ３−Ｅ  ３−Ｅ  ３−Ｅ
４−Ｇ  ４−Ｇ  ４−Ｇ  ４−Ｇ  ４−Ｇ  ４−Ｇ
５−Ｉ  ５−Ｉ  ５−Ｉ  ５−Ｉ  ５−Ｉ  ５−Ｉ
６−Ｋ  ６−Ｋ  ６−Ｋ  ６−Ｋ  ６−Ｋ  ６−Ｋ
７−Ｍ  ７−Ｍ  ７−Ｍ  ７−Ｍ  ７−Ｍ  ７−Ｍ
・ＳＭＧ７枚、Ｇ１５枚の場合
ＳＭＧ回転回数  １      ２      ３      ４      ５      ６      ・      
１−Ａ  １−Ｎ  １−Ｌ  １−Ｊ  １−Ｈ  １−Ｆ
２−Ｃ  ２−Ａ  ２−Ｎ  ２−Ｌ  ２−Ｊ  ２−Ｈ
３−Ｅ  ３−Ｃ  ３−Ａ  ３−Ｎ  ３−Ｌ  ３−Ｊ
４−Ｇ  ４−Ｅ  ４−Ｃ  ４−Ａ  ４−Ｎ  ４−Ｌ
５−Ｉ  ５−Ｇ  ５−Ｅ  ５−Ｃ  ５−Ａ  ５−Ｎ
６−Ｋ  ６−Ｉ  ６−Ｇ  ６−Ｅ  ６−Ｃ  ６−Ａ
７−Ｍ  ７−Ｋ  ７−Ｉ  ７−Ｇ  ７−Ｅ  ７−Ｃ
このように、歯数の組み合わせは無数に挙げられるが、上述のパターンを考慮して、測定対象となるテストギア（Ｇ）の仕様より、最適な設計を施せばよい。
【００５０】
次に、歯車歯形測定装置６０（歯車かみあい回転角伝達誤差測定装置）について、図１５を参照して説明する。
【００５１】
一般的に、歯車のかみあい回転角伝達誤差Ｆは次の通りである。  
Ｆ＝Δθ＝θ２−（Ｚ１/Ｚ２）θ１
θ１＝２πＣ１/Ｒ１
θ２＝２πＣ２/Ｒ２
ここで、
θ１：駆動側歯車（特殊マスターギア）の回転角
Ｚ１：駆動側歯車（特殊マスターギア）の歯数
Ｒ１：駆動側ロータリーエンコーダの分解能
Ｃ１：駆動側ロータリーエンコーダの出力パルス
θ２：従動側歯車（テストギア）の回転角
Ｚ２：従動側歯車（テストギア）の歯数
Ｒ２：従動側ロータリエンコーダの分解能
Ｃ２：従動側ロータリエンコーダの出力パルス
なお、歯形誤差ΔＬは、
ΔＬ＝Δθγｂ２（γｂ２は従動側歯車Ｇの基礎円半径）
図１５において、符号６２は回転保持機構を示す。この回転保持機構は駆動軸構成部材４１を有している。この駆動軸構成部材４１には駆動軸４３が軸受け４５を介して軸支されており、この駆動軸４３にはアーバー保持部４７を介して駆動軸側アーバ４９が連結されている。この駆動軸側アーバ４９には、特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１が保持されている。この特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１は、駆動軸側アーバに確実に保持されて、空回りすることなく回転されなければならない。
【００５２】
前記駆動軸４３の他端には、ジョイント部材５３を介してパルスモータ５５のモータシャフト５７が連結されている。このジョイント部材５３は、駆動軸４３とモータシャフト５７に芯ずれが生じていても回転を正確に伝達できるようになっている。モータシャフト５７の他端には、ジョイント部材５９を介して駆動軸側ロータリエンコーダ６１が接続されている。この駆動軸側ロータリエンコーダ６１はハウジング６３を介してパルスモータ５５に装着されている。
【００５３】
一方、前記駆動軸構成部材４１の反対側には、従動軸構成部材６５が配設されている。この従動軸構成部材６５には、軸受６７を介して従動軸６９が軸支されている。この従動軸６９には、連結用部材７１を介して従動側アーバ７３が連結されている。そして、このアーバ７３には、前記特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１に噛み合った状態のテストギア（Ｇ）７５が保持されている。
【００５４】
前記従動軸６９の他端にはジョイント部材７７を介して従動軸側ロータリエンコーダ７９が接続されている。
【００５５】
この従動軸側ロータリエンコーダ７９と前記駆動軸側ロータリエンコーダ６１とには、コンピュータに内蔵されるカウンターボードからなるパルス検出器８１が接続されており、このパルス検出器８１には、モータ制御とデータ取り込み保存を兼ねるコンピュータからなるメインシステム８３が接続されている。このメインシステム８３には、コンピュータに内蔵されるモータコントロールボードであるパルスジェネレータ８５が接続されいる。そして、このパルスジェネレータ８５は、モータアンプ８７を介してパルスモータ５５に接続されている。なお、メインシステム８３には、データ出力用のプリンタ８９が接続されている。なお、ロータリエンコーダ６１、ロータリエンコーダ７９は検出装置６４を構成する。
【００５６】
このような構成において、上記コンピュータからなるメインシステム８３は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させる手順と、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定する手順と、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定する手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムを有しており、このプログラムにしたがい歯車歯形測定装置６０を作動させる。
【００５７】
具体的には、メインシステム８３は、パルスジェネレータ８５、モータアンプ８７を介してパルスモータ５５を駆動する。すると、駆動軸４３を介して駆動軸側アーバ４９が回転し、特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１が回転する。そして、この特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１に噛み合っているテストギア（Ｇ）７５が回転する。このテストギア（Ｇ）７５の回転角は、従動側アーバ７３、従動軸６９を介して従動軸側ロータリエンコーダ７９に伝達され、パルス検出器８１を経てメインシステム８３に伝えられる。一方、特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１の回転角も駆動軸側ロータリエンコーダ６１を介してパルス検出器８１に伝達され、メインシステム８３に伝えられる。このようにしてメインシステム８３に伝達された特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１の回転角とテストギア７５の回転角からその偏差が検出され、プリンタ８９に出力される。  
次に、上記歯形誤差測定装置による測定例を示す。
【００５８】
測定例１
特殊マスターギアＳＭＧは、ｍ＝１．０，α＝２０°，標準並歯，歯数はｚ１＝４７から１歯おきに歯を取り除いてあるものを製作し、かみあい試験機でＧ（テストギヤ）ｍ＝１．０，α＝２０°，ｚ２＝４５とかみあわせた測定結果を図１６に示す。測定範囲は、テストギヤＧのほぼ全ての歯の歯形誤差を得るため、テストギヤ２回転分のデータを取得した。かみあい試験機のロータリーエンコーダ最小分解能は１［秒］、歯形誤差１歯分を評価するのに４００点のサンプリングでデータを得た。
【００５９】
図１７は図１６の横軸を拡大し、例として任意の５歯分の歯形誤差が確認できるよう抜き出しプロットしたものである。
【００６０】
さらに、図１８に市販されている歯形試験機によるテストギヤの歯形誤差測定結果を示す。特殊マスターギアＳＭＧにも当然製作誤差があるため完全に歯形誤差が一致しているわけではないが、誤差傾向はよく一致しており、かみあい試験より歯形誤差が測定できうることがわかる。
【００６１】
測定例２
図１９に、特殊マスターギアＳＭＧと同程度の製作精度に仕上げたテストギヤＧ（ｍ＝１．０，α＝２０°，ｚ２＝５０，標準並歯）とかみあわせた測定結果を、５歯分の歯形誤差が確認できるようプロットした。
【００６２】
ピッチ誤差の影響による勾配は見られるが、図１３で示した理論曲線に近い結果が得られている。
【００６３】
さらに応用として、微小モジュールの部類に入れられるｍ＝０．１５の特殊マスターギヤ（α＝２０°，標準並歯，歯数はｚ1＝３１７から１歯おきに歯を取り除いてある）とテストギヤを製作し、測定を試みた。結果を図２０に示す。
【００６４】
以上説明したように、特殊マスターギヤを用いることで、かみあい試験機により歯形誤差を評価することが出来た。また、一般的に市販の歯車歯形試験機では難しいとされている微小モジュールの歯形誤差を測定できたことで、今後の微小モジュール歯車の精度管理にこの方法の活用が期待できる。
【００６５】
一般の歯車歯形試験機で微小モジュール歯車を測定しようとしても、測定子（フィーラー）が歯車の歯溝に入らず測定が難しい（一般にモジュール０．３〜０．４以下）。
【００６６】
この特殊マスターギアによる方式は、上記以下のモジュールの歯形誤差が測定可能であり、またその微小モジュールの特殊マスターギアは、１歯おきに歯を取り除いてあるため、一般の歯形試験機の測定子でも歯溝に入り易く、限界はあるものの、歯形試験機でのマスターギアの精度が保証できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】通常の平歯車を示す正面図である。
【図２】図１に示す平歯車から歯を１つおきに取り除いた歯車を示す正面図。
【図３】奇数の歯を有する平歯車から歯を１つおきに取り除いた歯車を示す正面図。
【図４】奇数の歯を有する平歯車から歯を１つおきに取り除いた歯車の他の例を示す正面図。
【図５】一般的なインボリュート歯車の歯形測定を示す図。
【図６】図５中プローブがＡ点にある場合を示す図。
【図７】プローブの替わりに高精度親歯車を使用して図６に示す測定を行う状態を示す図。
【図８】図５中プローブがＢ点にある場合を示す図。
【図９】プローブの替わりに高精度親歯車を使用して図８に示す測定を行う状態を示す図。
【図１０】駆動側歯車と従動側歯車との噛み合いを示す図。
【図１１】遠のき接触における噛み合いを示す図。
【図１２】近寄り接触における噛み合いを示す図。
【図１３】ＳＭＧによるかみあい理論曲線を示す図。
【図１４】駆動歯車と従動歯車との噛み合いパターンを示す図であって、（ａ）は両歯車の歯数が１２のときの状態を示す図、（ｂ）は、歯数１２の歯車から１歯おきに歯を除去した駆動歯車に歯数１２の従動歯車を噛み合わせた状態を示す図、（ｃ）は、歯数１２の歯車から１歯おきに歯を除去した駆動歯車に歯数１３の従動歯車を噛み合わせた状態を示す図、（ｄ）は、歯数１３の歯車から１歯おきに歯を除去した駆動歯車に歯数１２の従動歯車を噛み合わせた状態を示す図である。
【図１５】歯車かみあい試験機を示す概略構成図。
【図１６】本発明の歯形測定装置による歯形測定の結果を示す図。
【図１７】図１６に示すグラフの横軸を拡大してプロットした歯形測定の結果を示す図。
【図１８】従来の歯形試験機による測定結果を示す図。
【図１９】特殊マスターギアと同程度の精度に仕上げたテストギアと噛み合わせた場合の測定結果を示す図。
【図２０】微小モジュールの特殊マスターギアとテストギアについの測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
３３  特殊マスターギア（ＳＭＧ）
３６  特殊マスターギア（ＳＭＧ）
４９  駆動軸側アーバ
５１  特殊マスターギア（ＳＭＧ）
６１  ロータリーエンコーダ
６４  検出装置
７３  従動側アーバ
７５  テストギア（Ｇ）
７９  ロータリーエンコーダ
８１  パルス検出器
８３  メインシステム
【図１】
2006250625.tif 000010
【図２】
2006250625.tif 000011
【図３】
2006250625.tif 000012
【図４】
2006250625.tif 000013
【図５】
2006250625.tif 000014
【図６】
2006250625.tif 000015
【図７】
2006250625.tif 000016
【図８】
2006250625.tif 000017
【図９】
2006250625.tif 000018
【図１０】
2006250625.tif 000019
【図１１】
2006250625.tif 000020
【図１２】
2006250625.tif 000021
【図１３】
2006250625.tif 000022
【図１４】
2006250625.tif 000023
【図１５】
2006250625.tif 000024
【図１６】
2006250625.tif 000025
【図１７】
2006250625.tif 000026
【図１８】
2006250625.tif 000027
【図１９】
2006250625.tif 000028
【図２０】
2006250625.tif 000029