(57)【要約】【課題】  １）高精度な形状測定機で容易に、トレーサブルな値付け測定をすることができ、２）歯車歯面形状測定機の検査・校正を短時間で容易に、正確に、かつトレーサブルに行うことができ、３）歯車歯面の精度規格とも整合して検査・校正結果を得ることができる、歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクトを提供する。【解決手段】  検査・校正アーティファクト１０は、略円筒形状あるいは略円錐体形状の本体部１４と、本体部１４の両端から本体部１４と同軸に延在する軸１２と、本体部１４の外周面１４ｘに９０°又は１２０°ごとに、あるいはそれより既知のある微小角度ずらした位置に形成され、径方向外側に突出する４つ又は３つの測定対象となる歯１６ａ〜１６ｄとを備える。【選択図】  図１
2006170665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状又は略円錐体形状の本体部と、
前記本体部の両端から前記本体部と同軸に延在する軸と、
前記本体部の外周面に９０°又は１２０°ごとに、あるいはそれより既知のある微小角度ずらした位置に形成され、径方向外側に突出する４つ又は３つの測定対象となる歯とを備えたことを特徴とする、歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクト。
【請求項２】
前記歯は、すぐば、はすば又は曲りばであることを特徴とする、請求項１に記載の歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクト。
【請求項３】
前記歯に隣接する部分にくぼみを設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクトに関し、詳しくは、歯車歯面形状測定機（以下、「三次元座標測定機」を歯車歯面形状の測定に用いる場合も含む。）の測定性能を評価するための基準形状を有する検査・校正アーティファクト（検査・校正に用いるアーティファクト）の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば生産歯車（製品として出荷される歯車）を測定する歯車歯面形状測定機の検査・校正は、測定部分の寸法・形状が既知の検査・校正アーティファクト（標準器）を測定することにより行われている。検査・校正アーティファクトは、生産歯車の測定に使用される歯車歯面形状測定機よりも高精度な形状測定機で値付け測定されることが多いが、この検査・校正アーティファクトの値付けはトレーサブルではない。トレーサブルな形状測定機、例えばトレーサブルな三次元座標測定機、を用いて測定されるべきであり、この方向に向かっているのが現在の世界的動向である。
【０００３】
ここで、トレーサブルとは、エンドユーザーレベルからさかのぼって、最高位の国家標準に至るまで、何層もの精度保証段階を経ていても、連鎖的に測定精度の不確かさが明らかにされていることである。三次元座標測定機はトレーサブルなものもあるが、歯車歯面形状測定機はトレーサブルではないのが現状である。
【０００４】
歯車歯面の精度規格では９０°ごとに４つ、あるいは１２０°ごとに３つの歯面を測定することが規定されている。歯面は、歯すじ、歯形を分けて測定することが規定されている。また、検査・校正アーティファクトは、検査・校正用に、歯すじ用と歯形用とで異なる形状が規定されており、測定部分の形状は実際の歯面全体の形状とかなり異なっている。（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】"ＩＳＯ  １８６５３：２００３  Ｇｅａｒｓ−−Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｇｅａｒｓ"，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ（Ｆｉｇｕｒｅ３，Ｆｉｇｕｒｅ４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
検査・校正アーティファクトは、検査・校正に用いる形状を高精度に製作することのできる必要があり、また、その形状を歯車歯面形状測定機よりも高精度かつトレーサブルな形状測定機で容易に測定することのできる必要がある。
【０００６】
しかし、歯車歯面形状測定機よりも高精度かつトレーサブルな形状測定機を用いて歯車歯面形状を測定しようとした場合、測定対象の歯に隣接する歯が邪魔になるため測定できない、あるいは測定できたとしても高い精度で値付けをすることが困難である。
【０００７】
また、歯車歯面形状測定機の回転軸と検査・校正アーティファクトの軸とがずれていると、検査・校正の際の測定誤差の原因となる。このような測定誤差を無くすためには両軸を一致させればよいが、両軸を完全に一致させることは不可能であり、より良好な一致度を得るためには段取りに長時間を要する。品質管理のためには使用前に測定機精度を校正すべきであるのに、前記のことが主たる原因となって、現実にはかなりまれにしか校正は行われていない。
【０００８】
さらに、検査・校正アーティファクトの測定部分の形状は、歯車歯面の精度規格と整合した結果が得られることができる幾何学的条件を満たしていることが好ましい。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑み、１）高精度な形状測定機で容易に、トレーサブルな値付け測定をすることができ、２）それを用いて、一般使用される歯車歯面形状測定機の検査・校正を短時間で容易に、正確に、かつトレーサブルに行うことができ、３）歯車歯面の精度規格とも整合した検査・校正結果を得ることができる、歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクトを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下のように構成した歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクトを提供する。
【００１１】
歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクトは、略円筒形状又は略円錐体形状の本体部と、前記本体部の両端から前記本体部と同軸に延在する軸と、前記本体部の外周面に９０°又は１２０°ごとに、あるいはそれより既知のある微小角度ずらした位置に形成され、径方向外側に突出する４つ又は３つの測定対象となる歯とを備える。
【００１２】
上記構成において、歯車歯面形状測定機によって、検査・校正アーティファクトは、その軸の軸心まわりに回転自在に支持された状態で、歯の両側又は片側の歯面が測定される。検査・校正アーティファクトは、歯車歯面形状測定機で測定する歯車と測定時における歯車歯面形状測定機の可動部分の作動状態が略一致する寸法・形状を持つようにすれば、検査・校正の精度を高めることができる。歯は、「すぐば」、「はすば」、「曲りば」など、適宜な形状を選択することができる。また、歯の歯面は、インボリュートヘリコイドや加工機の工具軌跡面形状であることは必ずしも必要ではない。例えば、それらから意図的にずらした形状であれば、歯車歯面形状測定機で測定することにより、歯車歯面形状測定機の測定感度を検査・校正することができる。
【００１３】
上記構成によれば、４つ又は３つの歯の周囲に十分な空間を確保することにより、生産歯車を測定する歯車歯面形状測定機よりも高精度な形状測定機で、４つ又は３つの歯を容易に検査・校正アーティファクトとしての値付け測定をすることができる。なお、加工及び測定に支障がなければ、４つ又は３つの歯以外に、本体部から径方向外側に突出する、あるいはくぼんでいる部分があってもよい。
【００１４】
上記構成によれば、検査・校正アーティファクトは、９０°又は１２０°ずつ回転しながら、４つ又は３つの歯を、順次、測定することにより、歯車歯面形状測定機の回転軸と検査・校正アーティファクトの軸を調整しても完全にはなくすことができない軸ずれに起因する誤差の影響を相殺し、この微小な軸ずれを許容し、検査・校正の不確かさを減少させることが可能である。一方、検査・校正アーティファクトを測定するときの段取りが容易になり、所要時間を短縮することができる。また、９０°又は１２０°より既知のある微小角度、すなわち歯車ピッチ誤差程度の微小角度ずらせた位置にある歯を測定することにより、ピッチ測定精度に関する情報を得ることもできる。歯を９０°又は１２０°ごとに測定するので、歯車歯面の精度規格とも整合する。
【００１５】
好ましくは、前記歯は、すぐば、はすば又は曲りばである。この場合、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、かさ歯車、ハイポイドギヤの測定を行う歯車歯面形状測定機に、検査・校正アーティファクトを用いることができる。
【００１６】
好ましくは、前記歯に隣接する部分にくぼみを設ける。この場合、歯面の根元付近に干渉する部分がないので、歯面の値付け測定が容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクトは、１）高精度な形状測定機で容易に、トレーサブルな値付け測定をすることができ、２）それを用いて、一般使用される歯車歯面形状測定機の検査・校正を短時間で容易に、正確に、かつトレーサブルに行うことができ、３）歯車歯面の精度規格とも整合して検査・校正結果を得ることができる。また、今までは、歯形用、歯すじ用と、歯車個別精度項目ごとに異なる検査・校正アーティファクトを用意しなければならなかったが、それを１個の検査・校正アーティファクトでまかなうことができる。また、今までの検査・校正アーティファクトは、ある断面内の二次元形状に対応する校正しかできなかったが、本検査・校正アーティファクトは、三次元の歯面全体形状の基準を与えることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態として実施例を、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、第１実施例の歯車歯面形状測定機の検査・校正アーティファクト（以下、「アーティファクト」という。）について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００２０】
第１実施例のアーティファクト１０は、図１に示すように、軸１２の中間に円筒形状の本体部１４が設けられ、軸１２は、本体部１４の両端から本体部１４と同軸に延在する。アーティファクト１０は、軸１２の両端面１２ｓ，１２ｔに設けられたセンター穴１２ｘで、形状測定機の回転軸に回転自在に支持される。軸１２の両端の外円周部１２ａ，１２ｂは、アーティファクト１０の中心軸Ｓとの同軸度が保証されるよう、高精度に加工されている。この外円周部１２ａ、１２ｂは、アーティファクト１０の中心軸Ｓと形状測定機の回転軸Ｍの一致の程度を確認するために用いられる。なお、このような高精度外円周部は、軸端ではなく、軸端から離れた中央部側に設けてもよい。
【００２１】
本体部１４の外周面１４ｘには、径方向外側に突出する４つの「すぐば」の歯１６ａ〜１６ｄが、図２ａに示すように９０°ごとに形成されている。
【００２２】
本体部１４には４つの歯１６ａ〜１６ｄしかなく、歯１６ａ〜１６ｄの周囲に十分な空間が確保され、通常の歯車のように隣接する歯５２に邪魔されることがないので、生産歯車を測定する歯車歯面形状測定機よりも高精度なレーザ変位計５０や光学式形状測定装置などを用いて、歯面の略正面から高い精度で、４つの歯１６ａ〜１６ｄの歯面を構成する各点の空間的位置を容易に、かつトレーサブルに測定することができる。また、高精度でトレーサブルな三次元座標測定機で値付け測定することが容易である。なお、４つの歯１６ａ〜１６ｄの加工や測定に支障がない範囲で、４つの歯１６ａ〜１６ｄ以外に、本体部１４の外周面１４ｘから径方向外側に突出する部分、あるいはくぼんでいる部分を設けてもよい。
【００２３】
例えば図２ｂに示すように、歯１６ａ〜１６ｄに隣接する部分にくぼみ１５を設けると、歯面の根元付近での干渉をなくし、歯面の値付け測定を容易にすることができる。
【００２４】
図３に示すように、アーティファクト１０は、歯車歯面形状測定機２に取り付けて、４つの歯１６ａ〜１６ｄの歯面形状を測定する。すなわち、歯車歯面形状測定機２のセンサ部６から突出した測定子７の先端７ａを、歯１６ａ〜１６ｄの歯面に接触させながら、歯すじ方向や歯形方向の測定を行う。歯１６ａ〜１６ｄを、９０°ずつ回転しながら、順次、測定する。歯１６ａ〜１６ｄは、片側の歯面のみを測定しても、両側の歯面を測定してもよい。
【００２５】
このとき、アーティファクト１０の軸Ｓが、歯車歯面形状測定機２に正しく取り付けたときの軸Ｍからずれている場合でも、図４に示すように、９０°ずつ回転させながら４つの歯１６ａ〜１６ｄを測定すると、適宜な計算処理により、軸Ｓ，Ｍの不一致の影響を実用上問題がない程度に取り除いた測定データが得られる。例えば、４つの歯１６ａ〜１６ｄの測定データを平均すれば、軸Ｓ，Ｍの不一致により歯１６ａ〜１６ｄの測定データにそれぞれ含まれる誤差が相殺され、軸Ｓ，Ｍの不一致の影響を実用上問題がない程度に取り除いたデータを得ることができる。
【００２６】
例えば図５に概念的に示したように、軸ずれがある場合、９０°ごとの４つの歯について歯形や歯すじを測定すると、図５（ｂ−１）〜（ｂ−４）において鎖線で示す軸ずれに起因する誤差成分３１〜３４と、図５（ａ）において破線で示す歯車歯面形状測定機の測定特性自体の誤差成分３０とが組み合わされた合成誤差成分４１〜４４（図５（ｂ−１）〜（ｂ−４）において破線で示す。）の影響により、測定データは、図５（ｂ−１）〜（ｂ−４）において実線で示すようになる。これらの測定データを平均すると、図５（ｃ）に示すように、鎖線で示した軸ずれに起因する誤差成分３１〜３４が相殺され、破線で示した歯車歯面形状測定機の測定特性自体の誤差成分３０のみが残る。
【００２７】
このことから、９０°ごとの４つの歯について歯形や歯すじを測定して平均することによって、歯車歯面形状測定機を検査・校正することができる。
【００２８】
アーティファクト１０は、歯車歯面形状測定機２で測定する生産歯車の諸元と略同一の寸法・形状のものを作製する。例えば、全長、歯車の寸法・形状（モジュール、ピッチ円半径など）などを略同一にする。
【００２９】
ただし、歯１６ａ〜１６ｄは、歯車歯面形状測定機２で測定する生産歯車と同様のインボリュートヘリコイドや加工機の工具軌跡面形状であることは、必ずしも必要ではない。例えば、加工機の工具軌跡面形状やインボリュートヘリコイドから意図的にずらした形状にすれば、歯車歯面形状測定機で測定することにより、歯車歯面形状測定機の測定感度を検査・校正することが可能である。
【００３０】
アーティファクト１０に設ける歯１６ａ〜１６ｄの一部は、９０°ごとの位置から、既知のある微小角度ずらしてもよい。４つの歯のうち、例えば１つ又は２つの歯を、９０°ごとの位置からずらす。２つの歯をずらす場合には、ずらす歯同士が隣り合わないようにすることが好ましい。ずらす微小角度は、歯車ピッチ誤差程度の大きさであればよい。この場合、アーティファクト１０を４の倍数の歯数を持つ歯車とみなし、それを９０°ずつ回転させてピッチ測定をすることにより、歯車歯面形状測定機のもつピッチ測定精度に関する重要な情報を得ることも可能である。
【００３１】
次に、第２実施例のアーティファクト２０について、図６を参照しながら説明する。
【００３２】
第２実施例のアーティファクト２０は、本体部２４の外周面２４ｘに形成した４つの歯２６ａ〜２６ｄが「はすば」である点以外は、第１実施例のアーティファクト１０と同様に構成される。すなわち、軸２２の中間に円筒形状の本体部２４が設けられ、軸２２は、本体部２４の両端から本体部２４と同軸に延在する。アーティファクト２０は、軸２２の両端面２２ｓ，２２ｔに設けられたセンター穴２２ｘで、形状測定機の回転軸に回転自在に支持される。軸２２の両端の外円周部２２ａ，２２ｂは、アーティファクト２０の中心軸Ｓとの同軸度が保証されるよう、高精度に加工されている。
【００３３】
アーティファクト２０は、歯車歯面形状測定機で測定する生産歯車が「はすば歯車」または「やまば歯車」の場合に、検査・校正用として用いることができる。歯２６ａ〜２６ｄのねじれ角やねじれ方向は、歯車歯面形状測定機で測定する生産歯車の諸元に応じて、適宜に選択すればよい。
【００３４】
上記各実施例では４つの歯をアーティファクトに設けているが、他の実施例としては、３つの歯を設ける。３つの歯は、１２０°ごとに、あるいはそれより既知のある微小角度ずらした位置に形成する。このアーティファクトは、４つの歯を設けたアーティファクトと同様に、歯車歯面形状測定機の検査・校正に用いることができる。
【００３５】
歯の位置を１２０°からずらす場合、ずらす微小角度は歯車ピッチ誤差程度の大きさであり、ずらす歯は１つであることが好ましい。このアーティファクトを３の倍数の歯数を持つ歯車とみなし、それを１２０°ずつ回転させてピッチ測定をすることにより、歯車歯面形状測定機のもつピッチ測定精度に関する重要な情報を得ることも可能である。
【００３６】
さらに別の実施例としては、かさ歯車やハイポイドギヤに対するアーティファクトを構成してもよい。すなわち、略円錐体形状の本体部の外周面に９０°又は１２０°ごとに、あるいはそれより既知のある角度ずらした位置に、４つ又は３つの測定対象となる歯（例えば、すぐば、あるいは曲りば）を形成してもよい。
【００３７】
以上に説明した各アーティファクトは、歯車歯面形状測定機で測定する生産歯車と測定時における歯車歯面形状測定機の可動部分の作動状態が略一致するものを高精度に作製することができる上、生産歯車を測定する歯車歯面形状測定機よりも高精度かつトレーサブルな形状測定機で容易に、トレーサブルな値付け測定をすることができる。また、それを用いて、生産歯車の測定に一般使用される歯車歯面形状測定機の検査・校正を短時間で容易に、正確に、かつトレーサブルに行うことができる。さらに、９０°ごと又は１２０°ごとに歯が形成されているので、容易に検査・校正を行うことができ、検査・校正結果は歯車歯面の精度規格とも整合する。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することができる。
【００３９】
例えば、アーティファクトは、接触式の歯車歯面形状測定機に限らず、非接触式の歯車歯面形状測定機の検査・校正に用いることも可能である。
【００４０】
また、「三次元座標測定機」を用いて歯車歯面形状を測定する場合、すなわち、「三次元座標測定機」を「歯車歯面形状測定機」として使用する場合の検査・校正に、本発明のアーティファクトを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】アーティファクトの全体図である。（実施例１）
【図２ａ】図１の線II−IIに沿って切断した断面図である。（実施例１）
【図２ｂ】図２ａの変形例の断面図である。（実施例１）
【図３】アーティファクトの使用状態の説明図である。（実施例１）
【図４】図３の線VI−VIに沿って切断した断面図である。（実施例１）
【図５】測定データの説明図である。（実施例１）
【図６】アーティファクトの全体図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００４２】
２  歯車歯面形状測定機
１０  アーティファクト
１２  軸
１４  本体部
１４ｘ  外周面
１５  くぼみ
１６ａ〜１６ｄ  歯
２０  アーティファクト
２２  軸
２４  本体部
２４ｘ  外周面
２６ａ〜２６ｄ  歯
【図１】
2006170665.tif 000003
【図２ａ】
2006170665.tif 000004
【図２ｂ】
2006170665.tif 000005
【図３】
2006170665.tif 000006
【図４】
2006170665.tif 000007
【図５】
2006170665.tif 000008
【図６】
2006170665.tif 000009