(57)【要約】      （修正有）【課題】光切断法を用いて歯車の表面形状を測定する際に、歯面における光の反射や多重反射に起因する形状測定の誤差を抑制可能な形状測定方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる形状測定方法は、ワークの非測定領域１１ａの少なくとも一部にカバーＣを配置する工程と、ワークの測定領域１１ｃにスリット状の光Ｌを照射し、測定対象表面における反射光を取得し、三角測量法の原理を用いた光切断法により測定対象の三次元形状を取得する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの非測定領域の少なくとも一部にカバーを配置する工程と、
前記ワークの測定領域の三次元形状を光切断法により取得する工程と、を備える、
形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの形状を測定する方法の一つとして、光切断法が知られている。光切断法とは、ワークに対してスリット状の光を照射し、測定対象表面における反射光を取得し、三角測量法を用いて測定対象の三次元形状を得る方法である。光切断法を用いて、例えば、歯面を歯研によって研磨した歯車の表面形状を測定することができる。特許文献１には、歯面を歯研によって研磨したハイポイドギヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４７３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、光切断法を用いて歯車の表面形状を測定する際に、歯面における光の反射や多重反射に起因する形状測定の誤差が生じるという問題を見出した。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、形状測定の誤差を抑制することが可能な形状測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる形状測定方法は、ワークの非測定領域の少なくとも一部にカバーを配置する工程と、前記ワークの測定領域の三次元形状を光切断法により取得する工程と、を備える。
【０００７】
本発明にかかる形状測定方法では、ワークの非測定領域の少なくとも一部にカバーを配置する。よって、形状測定の誤差を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、形状測定の誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる形状測定方法に用いる形状測定装置とワークの例を示す概略斜視図である。
【図２】実施の形態にかかる形状測定方法に用いる形状測定装置とワークの他の例を示す概略正面図である。
【図３】実施例にかかる形状測定方法を用いて歯車表面のうねりを評価する例を示すフローチャートである。
【図４】実施例にかかる形状測定方法を用いて特定した歯当たり領域を示す概略図である。
【図５】実施例にかかる形状測定方法を用いて特定した歯当たり領域とかみ合い進行線とを重ね合わせた状態を示す概略図である。
【図６】実施例にかかる形状測定方法を用いて測定した歯車の表面の断面形状の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、当然のことながら、図１〜２及び図４〜５に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。
【００１１】
＜実施の形態＞
本実施の形態では、光切断法を用いて測定対象であるワークの形状測定を行う。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかる形状測定方法に用いる形状測定装置とワークの例を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる測定対象であるワークは、例えば、ハイポイドギヤやヘリカルギヤの一部である歯車１１である。歯車１１の歯面（表面）は、歯研によって表面加工がなされた状態である。
【００１３】
歯車１１は、図１に示されるように、歯底１１ｂを挟んで２つの歯面１１ａ、１１ｃを有する。本実施の形態では、この２つの歯面１１ａ、１１ｃのうち、一方の歯面１１ａは光切断法による測定の対象外であるため、以下非測定領域１１ａと表す。他方の歯面１１ｃは、光切断法による測定の対象であるため、以下測定領域１１ｃと表す。
【００１４】
まず、歯車１１の非測定領域１１ａ及び歯底１１ｂの少なくとも一部に対し、カバーＣを配置する。換言すると、カバーＣの形状は、測定領域１１ｃに対向する非測定領域１１ａの歯面および歯底１１ｂの少なくとも一部を覆う形状である。
【００１５】
カバーＣは、後述する投光部１２ａから照射される光Ｌの反射を抑制できる素材で構成される。例えば、歯車１１の歯面より反射率が低い素材である。カバーＣの形状は、一例として、非測定領域１１ａに対応する形状を有し、かつ反射を抑制できるプレートなどを用いてもよい。また、カバーＣとして非測定領域１１ａに対し反射を抑制できるテープなどを貼り付けてもよい。さらに、カバーＣは、３Ｄ（three dimention）プリンタを用いて形成してもよい。すなわち、カバーＣの形状はワークの形状に応じて適宜変更可能である。
【００１６】
次に、図１に示すように、形状測定装置１２の投光部１２ａは、歯車１１の測定領域１１ｃに対して光Ｌを照射する。光Ｌは、平面視（ｘｙ平面）した際に三角形状又は扇形状であり、正面視（ｙ軸正方向）した際に線形状である。換言すると、光Ｌはスリット状の光である。
【００１７】
受光部１２ｂは、光Ｌを歯車１１に照射した際の測定領域１１ｃにおける反射光を受光する。受光部１２ｂとしては、例えばＣＣＤ（Charged-coupled devices）カメラやＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）カメラ等を用いることができる。受光部１２ｂが取得した反射光は演算部１２ｃにて演算が行われる。歯車１１を回転または移動させつつ各歯の測定領域１１ｃの歯面に対し光を照射し、受光し、演算を行うことによって、測定対象物の三次元形状を得ることができる。
【００１８】
図２は、本実施の形態にかかる形状測定方法に用いる形状測定装置とワークの他の例を示す概略正面図である。
図２に示すように、カバーＣは、隣同士の歯面を覆うカバーが一体となっている。さらに、カバーＣは、光Ｌと反射光とが透過するようなスリットが入った形状とすることもできる。
【００１９】
従来は、光切断法を用いて歯車の表面形状を測定する際に、歯面における光の反射や、測定領域の歯面から対向する非測定領域の歯面や歯底に反射した光の多重反射に起因する測定誤差が生じていた。
【００２０】
これに対し、本実施の形態では、非測定領域や歯底の少なくとも一部に対しカバーを配置している。非測定領域や歯底にカバーを配置することによって、投光部から測定領域に照射され、測定領域から非測定領域や歯底に反射する多重反射を抑制することができる。したがって、多重反射した光が受光部に入射することを抑制できるため、多重反射に起因する形状測定の誤差を抑制することができる。また、形状測定の誤差を抑制できるため、歯車の歯研による仕上げ加工によって生じる歯面の微細なうねりなどを精度良く測定することができる。歯面の微細なうねりは高次振動の原因となるため、当該うねりを評価し、加工条件を変更する等の対処を行うことができる。
【００２１】
＜実施例＞
以下、図３〜図６を用いて、実施例にかかる形状測定方法を用いて歯車表面のうねりを評価する例を説明する。
図３は、実施例にかかる形状測定方法を用いて歯車表面のうねりを評価する例を示すフローチャートである。
【００２２】
図３に示すように、まず、光切断法を用いた形状測定を行った（ステップＳ１）。次に、歯車の実際の歯当たりを確認した（ステップＳ２）。次に、再度光切断法を用いた形状測定を行い、歯当たり領域を特定した（ステップＳ３）。次に、歯車のかみ合い進行線の理論値を算出した（ステップＳ４）。そして、歯当たり領域とかみ合い進行線とを重ね合わせた（ステップＳ５）。最後に、歯当たり領域かつかみ合い進行線上の表面形状のうねりを評価した（ステップＳ６）。
以下、各ステップについて、図４〜図６を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２３】
＜ステップＳ１＞
まず、表面を歯研加工した歯車１１の非測定領域１１ａ及び歯底１１ｂに対し、カバーＣを配置した。カバーＣを配置した歯車１１の測定領域１１ｃの形状を、光切断法を用いて測定した。
【００２４】
＜ステップＳ２＞
次に、歯車の形状を測定する側の測定領域１１ｃの歯面に塗料を塗布し、歯車同士を噛み合わせて、実際の歯当たりを確認した。歯当たりを確認することで、所望の位置においてギヤが噛み合っているか否かを確認することができる。ここで、歯当たりが所望の位置ではない場合、まず歯当たりが所望の位置となるように再度加工を行うこともできる。
【００２５】
＜ステップＳ３＞
次に、再度、カバーＣを配置した歯車１１の測定領域１１ｃの形状を光切断法を用いて測定した。ステップＳ１において塗料を塗布する前に測定した形状と、ステップＳ３において塗料を塗布して歯当たりさせた状態を測定した形状と、を比較することによって、塗料が剥がれた領域を取得することができる。換言すると、塗料が剥がれた領域が歯当たり領域である。
図４は、実施例にかかる形状測定方法を用いて特定した歯当たり領域２０を示す概略図である。塗料Ｐは測定領域１１ｃに塗布され、歯当たり領域２０は測定領域１１ｃの歯面の中央付近に位置している。
【００２６】
＜ステップＳ４＞
次に、歯車のかみ合い進行線の理論値を算出した。かみ合い進行線は、歯車の設計値を用いて、ＣＡＥ（computer aided engineering）などのシミュレーションなどにより求めることができる。なお、かみ合い進行線の理論値の算出は、ステップＳ５より前に行われればよい。例えば、歯当たり領域を特定する前に行ってもよいし、全工程の最初に行ってもよい。
【００２７】
＜ステップＳ５＞
次に、ステップＳ３で特定した歯当たり領域と、ステップＳ４で算出したかみ合い進行線とを重ね合わせた。かみ合い進行線とは、歯面上において歯と歯とが同時に接触する接触線のうち、最も高くなる位置同士を結んだ線である。
図５は、実施例にかかる形状測定方法を用いて特定した歯当たり領域２０とかみ合い進行線３０とを重ね合わせた状態を示す概略図である。
【００２８】
＜ステップＳ６＞
最後に、歯当たり領域かつ、かみ合い進行線上の歯面の表面形状のうねりを測定し、評価する。
図６は、実施例にかかる形状測定方法を用いて測定した歯車の表面の断面形状の一例を示すグラフである。図６の横軸はかみ合い進行線上の位置、すなわち測定距離を示し、縦軸は歯車表面の凹凸の高さ（ｚ軸方向）、すなわちうねりを示している。図６に示すように、歯車表面の微細なうねりも真値に近い値で検出することができた。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１１  歯車
１１ａ  非測定領域
１１ｂ  歯底
１１ｃ  測定領域
１２  形状測定装置
１２ａ  投光部
１２ｂ  受光部
１２ｃ  演算部
２０  歯当たり領域
３０  かみ合い進行線
Ｃ  カバー
Ｌ  光
Ｐ  塗料
【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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