(57)【要約】【課題】  振動特性が変わらないように実機のモータと加振機を用いて歯車の周波数伝達特性を評価することができる歯車の噛合いによる周波数伝達特性の評価方法及び装置を提供する。【解決手段】  評価歯車が取り付く従動軸と、前記評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価装置において、前記評価歯車と駆動歯車のいずれか一方を並進方向に微小に加振する並進加振手段と、前記駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出手段と、その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価手段とからなる構成となっている。【選択図】  図１
2005156374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価歯車が取り付く従動軸と、前記評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価方法であって、
前記評価歯車と駆動歯車のいずれか一方を並進方向に微小に加振する並進加振工程と、
前記駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出工程と、
その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価工程とから構成されることを特徴とする歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項２】
前記並進加振が、前記駆動歯車に加えられることを特徴とする請求項１記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項３】
前記並進加振の方向が、前記歯車の噛合っている作用線の方向である圧力角に合わせられていること特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項４】
前記歯車をはすば歯車とし、並進加振方向を軸方向としてあることを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項５】
前記評価歯車が取り付けられた従動軸には、摩擦などによる負荷機構が取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項６】
前記並進方向の加振力は、歯車の噛合い力よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項７】
前記軸に設けられた軸受けに前記並進加振が施され、その軸受けが弾性体で支持されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項８】
前記歯車のバックラッシ量と前記加振の周波数の回転ムラ量が等しくなったら、加振力をレベルダウンすることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項９】
前記並進加振しない方の軸受け部に加速度センサーを取り付け、回転ムラの特性に加味して伝達特性を算出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の歯車周波数伝達特性の評価方法。
【請求項１０】
評価歯車が取り付く従動軸と、前記評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価装置であって、
前記評価歯車と駆動歯車のいずれか一方を並進方向に微小に加振する並進加振手段と、
前記駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出手段と、
その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価手段とから構成されることを特徴とする歯車周波数伝達特性の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の噛合いによる周波数伝達特性の評価方法及び装置に関するもので、特に、回転特性に影響を与える実用的な歯車の周波数伝達特性を簡易的な方法で評価する歯車周波数伝達特性の評価方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、歯車機構系を用いた精密機械製品である、情報機器（複写機、プリンタ、等）、家電製品、ロボット等幅広い分野での設計工程、検査工程において、評価歯車が取り付く従動軸と、前記評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から歯車の誤差を求める方法が知られている。
なお、先行技術としては、１．特開２００３−９８００５「歯車電動機のギヤノイズの評価試験方法」（歯車を回転させずに、軸に加振トルクを加えて、他の軸上に静的負荷を与え、各部の振動や音を計測する方法）、２．特開２００１−２５５２４０「プラスチック歯車の性能試験方法及びその装置」（歯車の噛合い位置（位相）を変更して、基準歯車の偏心成分を除去する方法）、３．特開２００１−２６４２１６「歯車評価方法と歯車評価の解析プログラムを記録した記録媒体及び歯車評価装置」（駆動側と従動側の回転角を計測し、その差分から伝達誤差を求め、歯車を評価する方法）等が挙げられる。
【特許文献１】特開２００３−９８００５
【特許文献２】特開２００１−２５５２４０
【特許文献３】特開２０００−２６４２１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術には、以下のような問題点があった。
すなわち、特開２００３−９８００５では、ある噛合い状態に限定して、そこでの周波数伝達特性を評価する方法が提案されているが、測定した噛合い状態が、他の歯の噛合い状態と同じと仮定すればこの評価方法でよいのだが、歯車の歯面精度が全歯とも同じではないこと、噛合い状態が回転角度で変化する（噛合い率が３．５の場合、３枚歯噛合いと４枚歯噛合いが交互に生じる）ので、その様な場合、問題が生じる。
また、特開２００１−２５５２４０の場合、偏心成分を除去した回転伝達特性が得られるが、周波数伝達特性を計測するには、噛合い位置の変更があり、周波数ごとに評価を行う周波数伝達特性評価には不向きである欠点があった。
また、特開２０００−２６４２１６の場合（一般的な評価方法も含めて）、駆動軸と従動軸にセンサを取り付け、その差分から伝達誤差を求めるようになっているが、評価する回転速度によって特性値が変化する。これは、歯車系の振動特性によるもので、共振付近の回転速度では速度ムラが大きくなったり、反共振付近での回転速度では逆に小さくなる問題点があった。仕様回転数だけの特性を評価するのであれば、このような従来方法で十分であるが、より高精度な回転特性を得るためにも周波数特性を評価し、速度ムラが大きくなる領域（共振付近）であれば、周波数特性に対し、対策を施すなどの対応が必要である。
このように従来技術では、ある限定された条件（噛合い位置、回転速度）での評価であり、回転ムラに影響を及ぼす周波数伝達特性を適切に評価できていない。また、駆動モータに周期的な変動トルクを加えて周波数伝達特性を評価する一般的な方法もあるが、この場合、高い周波数になるにつれて高出力のモータが必要になり、実機で使用するモータでは対応できなくなる問題がある。また、駆動歯車と従動歯車の軸間距離の規制で大きなモータを取り付けて評価することもできない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、環境に負荷のかかる高出力のモータを使用することなく、振動特性が変わらないように実機のモータと加振機を用いて歯車の周波数伝達特性を評価することができる歯車の噛合いによる周波数伝達特性の評価方法及び装置を提供することである。
さらに、本発明は、歯車駆動系の振動特性を実機に近い状態で計測できるようにし、測定精度を向上させることを他の目的とする。
さらに、本発明は、並進加振力を効率的に使用し、評価時での電力消費低減を他の目的とする。
さらに、本発明は、はすば歯車において、高さ方向に加振機を設置できないような場合でも周波数伝達特性を評価できる省スペースな評価方法の提供を他の目的とする。
さらに、本発明は、評価回転中に歯面同士が離れて計測精度が低下するのを防ぐことを他の目的とする。
さらに、本発明は、評価回転中に歯面同士が離れて計測精度が低下するのを防ぐことを他の目的とする。
さらに、本発明は、並進加振力を歯面接触部に効率よく伝達させ、加振機消費電力の軽減を他の目的とする。
さらに、本発明は、周波数伝達特性を評価中に共振状態によって歯車や装置の破損を防ぐことを他の目的とする。
さらに、本発明は、高周波数帯域までの評価が可能になると共に、微小な加振力の場合にも対応でき、少ない電力で評価できる方法の提供を他の目的とする。
さらに、本発明は、環境に負荷のかかる高出力のモータを使用することなく、実機のモータと加振機を用いて歯車の周波数伝達特性を評価装置の提供を他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、評価歯車が取り付く従動軸と、前記評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価方法においてて、前記評価歯車と駆動歯車のいずれか一方を並進方向に微小に加振する並進加振工程と、前記駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出工程と、その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価工程とから構成されることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記並進加振が、前記駆動歯車に加えられることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記並進加振の方向が、前記歯車の噛合っている作用線の方向である圧力角に合わせられていることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記歯車をはすば歯車とし、並進加振方向を軸方向としてあることを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記評価歯車が取り付けられた従動軸には、摩擦などによる負荷機構が取り付けられていることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、前記並進方向の加振力は、歯車の噛合い力よりも小さく設定されていることを特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、前記軸に設けられた軸受けに前記並進加振が施され、その軸受けが弾性体で支持されていることを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、前記歯車のバックラッシ量と前記加振の周波数の回転ムラ量が等しくなったら、加振力をレベルダウンすることを特徴とする。
また、請求項９記載の発明は、前記並進加振しない方の軸受け部に加速度センサーを取り付け、回転ムラの特性に加味して伝達特性を算出することを特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は、評価歯車が取り付く従動軸と、前記評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価装置において、前記評価歯車と駆動歯車のいずれか一方を並進方向に微小に加振する並進加振手段と、前記駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出手段と、その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価手段とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、評価歯車が取り付く被駆動軸と、評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号（矩形波信号）を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価方法が、歯車を並進方向に微小に加振できる並進加振工程と、駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出工程と、その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価工程とから構成されるので、加振機から周波数に対応した加振力が、歯車全体を並進方向に揺らし、噛合っている歯部を通して他軸へ伝わり、その結果、回転ムラとして検出される。歯部の伝達特性が低い場合は、加振機での振動が吸収され、加振周波数での速度ムラは検出されない。このように加振周波数に対応した歯部での周波数伝達特性が評価できる。その結果、環境に負荷のかかる高出力のモータを使用することなく、実機のモータと加振機を用いた簡単な構成で歯車の周波数伝達特性を評価できる。
また、他の発明によれば、前記歯車の並進加振は、駆動軸歯車としてあることことで、従動軸にいろいろな付属部品が取り付いている場合でも、駆動軸側をモータごと並進加振するので、従動軸の付属部品を取り外すことなく評価が行える。その結果、歯車駆動系の振動特性を実機に近い状態で計測できるようにし、測定精度の向上を提供できる。
また、他の発明によれば、前記並進加振の方向を、歯車の噛合っている作用線の方向である圧力角に合わせてあることで、並進加振力を歯面接触部の法線方向と平行にすることができ、被加振側の軸受けにかかる負荷を最小限にできる。その結果、並進加振力を効率的に使用し、評価時での電力消費低減を提供できる。
また、他の発明によれば、前記歯車をはすば歯車とし、並進加振方向を軸方向としてあることで、はすば歯車のねじれ角に対応した並進加振力を加えることができる。その結果、はすば歯車において、高さ方向に加振機を設置できないような場合でも周波数伝達特性を評価できる省スペースな評価方法の提供を提供できる。
また、他の発明によれば、前記評価歯車が取り付く被駆動軸には、摩擦などによる負荷機構が取り付けられていることで、加振機での加振力によって歯面同士が飛び跳ねる現象を防止することができる。その結果、歯面同士が離れて回転ムラ計測精度が低下することを防ぎ。高精度に評価することができる。
また、他の発明によれば、前記並進方向の加振力は、歯車の噛合い力よりも小さく設定してあることで、加振機での加振力によって歯面同士が飛び跳ねる現象を防止することができる。その結果、歯面同士が離れて回転ムラ計測精度が低下することを防ぎ。高精度に評価することができる。
また、他の発明によれば、前記並進加振を軸受けに施し、その軸受けを弾性体で支持されていることで、加振機での加振力によって対象歯車単体を揺らすことができる。その結果、並進加振力を歯面接触部に効率よく伝達させ、加振機消費電力の軽減を図ることができる。
【０００７】
また、他の発明によれば、前記歯車のバックラッシ量と加振周波数の回転ムラ量が等しくなったら、加振力をレベルダウンすることで、歯面の異常振動を回避することができる。その結果、周波数伝達特性を評価中に共振状態によって歯車や装置の破損を防ぐことが可能となる。
また、他の発明によれば、前記並進加振しない方の軸受け部に加速度センサーを取り付け、回転ムラの特性に加味して伝達特性を算出することで、回転検出器の分解能や応答速度の問題で、加振周波数での回転ムラが計測できない場合でも加速度センサーの出力を代用することで評価ができる。その結果、高周波数帯域までの評価が可能になると共に、微小な加振力の場合にも対応でき、少ない電力で評価が可能となる。
また、他の発明によれば、評価歯車が取り付く被駆動軸と、評価歯車と噛合う駆動歯車が取り付く駆動軸に、それぞれ一定回転角毎に回転信号（矩形波信号）を発生させる回転検出器を取付け、この信号出力の差分から評価歯車の周波数伝達特性を評価する歯車周波数伝達特性の評価装置において、歯車を並進方向に微小に加振できる並進加振手段と、駆動軸と従動軸との回転伝達誤差を求める回転ムラ算出手段と、その加振周波数における加振力と回転ムラ値の関係より伝達特性を算出する歯車周波数伝達特性評価手段とから構成されることで、加振機から周波数に対応した加振力が歯車全体を並進方向に揺らし、噛合っている歯部を通して他軸へ伝わり、その結果、回転ムラとして検出される。歯部の伝達特性が低い場合は、加振機での振動が吸収され、加振周波数での速度ムラは検出されない。このように加振周波数に対応した歯部での周波数伝達特性が評価できる。その結果、環境に負荷のかかる高出力のモータを使用することなく、実機のモータと加振機を用いた簡単な構成で歯車の周波数伝達特性を評価できる装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による歯車周波数伝達特性評価装置の一実施形態の概略構成図である。
図１に示すように、この歯車周波数伝達特性評価装置は、モータ１よりの駆動軸３に取りつけられた駆動歯車５と感光体ドラムなどの部品７よりの従動軸９に取り付けられた従動歯車（評価歯車）１１との歯車周波数伝達特性を評価するもので、総合的な制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１５、表示ディスプレイのＣＲＴ（Cathode Ray Tube）１７、入力用のキーボード１９とマウス２１、評価結果等を出力するプリンタ２３、ＣＰＵ１３の基本制御を行うＯＳ（Operating System）と本発明の要旨である評価プログラムが蓄積された磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）２５、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ２７、カウンタ２９、それらを相互に接続する内部バス３１からなる評価コンピュータ３３と、感光体ドラムなどの部品７よりの従動軸９に取り付けられた従動歯車１１に並進方向の加振力を加える加振機３５と、一定回転角毎に回転信号（矩形波信号）を発生するように駆動軸３および従動軸９に取りつけられたエンコーダ（回転検出器）３７、３９と、からなっている。
また、駆動軸３および従動軸９に取りつけられたエンコーダ３７、３９の出力は、カウンタ２９を通して評価コンピュータ３３側に入力される。また、コンピュータ３３側からＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ２７を通して駆動モータ１に設定の回転速度となるように速度指令と、加振機３５に設定した周波数での加振力の指令を、また、後述する従動軸上の負荷用ブレーキに負荷指令が与えられる。また、評価結果は、一時的にＲＡＭ（Random Access Memory）１５に記憶される。
このような構成で以下に説明する歯車周波数伝達特性評価プログラムを実行させることで、実機に近い条件で歯車の実用的な周波数伝達特性が得られ、設計工程や検査工程で有効な情報をＣＲＴやプリントアウトした紙から供給することができる。
【０００９】
次に、図１に示した歯車周波数伝達特性評価装置による歯車周波数伝達特性評価方法について図２を参照して説明する。図２は、本発明を実施した周波数伝達特性評価方法のフローチャートである。
評価方法の手順としては、図２のステップ１０１において、評価条件となる周波数領域、回転速度、加振力（または加振振幅）が評価コンピュータ３３に入力され、ここで、入力された条件に従い、駆動軸３上のモータ１が回転され、感光体ドラムなどの部品７よりの従動軸９に取り付けられた従動歯車１１に加振力が加えられ、従動歯車１１が微小に加振される。次に、ステップ１０３において、加振機３５により加振する周波数が評価コンピュータ３３において自動設定される。ここでは、周波数は評価条件で決めた領域で低い周波数から高い周波数へ少しずつシフトさせていくが、その逆のパターンでも構わない。
次に、ステップ１０５における歯車駆動測定では、モータ１により駆動され加振機３５により加振された状態で、駆動軸３上と従動軸９上のエンコーダ３７、３９の差分（減速比を考慮して）より、回転誤差（回転ムラ＝速度ムラ）が求められる。各周波数ごとの測定時間は、従動歯車１１が１回転回る時間以上にセットしておく。この回転ムラには、歯車の形状精度や偏心によるものや駆動モータ１の速度ムラによるものなど様々な要因によるものが含まれている。ここでは、加振された周波数に着目して、この周波数成分での回転ムラ（エンコーダ３７、３９出力の差分）が算出される（ステップ１０７）。
次に、ステップ１０９において、加振周波数での回転ムラが加振力（または加振振幅）で割り算され、加振周波数における伝達特性が算出される。その後、ステップ１１１において、加振周波数を変更するかチェックが行われ、評価条件で設定した加振周波数領域を全部終わっていない場合は、再度、ステップ１０３に戻って、加振周波数をシフトさせて同じ様な評価を進める。次に、全ての加振周波数領域で計測が終わった場合は、ステップ１１３において、加振した各周波数ごとの伝達特性をグラフ化などして出力し、周波数伝達特性評価を終了する。
図３は、図２に示した周波数伝達特性評価方法によって評価した結果の一例を示すグラフ図である。加振周波数によって、伝達特性が大きくなっているところ（共振点）、小さくなっているところ（反共振点）が確認できる。
【００１０】
図４は、従動歯車１１に回転方向の加振力（従来技術）を与えた場合（ａ）と、従動歯車１１に並進方向Ａの加振力Ｆ（本発明）を与えた場合（ｂ）の説明図である。歯面接触面に加振周波数の力や振幅が加わり、反対側の歯車にどのように伝わるかが評価できれば周波数伝達特性が求められる。そこで、歯面接触面を加振する場合、一定回転速度で回しながら、さらに回転方向の加振力を加える（従来技術）よりも、並進方向Ａに加振力Ｆ（本発明）を与えて一定回転速度の回転力と歯面を加振する並進力に分割した方が、実機のモータや制御系をそのまま使用できる点（実機の振動特性のまま評価ができる）、専用の加振機とコントローラが使用できる点（高周波数領域まで評価ができる）などで有利となる。
以上のように、本発明を実施した周波数伝達特性評価方法によれば、加振機から周波数に対応した加振力が、歯車全体を並進方向に揺らし、噛合っている歯部を通して他軸へ伝わり、その結果、回転ムラとして検出される。歯部の伝達特性が低い場合は、加振機での振動が吸収され、加振周波数での速度ムラは検出されない。このように加振周波数に対応した歯部での周波数伝達特性が評価できる。その結果、環境に負荷のかかる高出力のモータを使用することなく、実機のモータと加振機を用いた簡単な構成で歯車の周波数伝達特性を評価できる。
【００１１】
図５は、駆動歯車５側に並進加振を与える実施形態を示す説明図である。図５に示すように、駆動側歯車５を並進方向Ａに加振力Ｆで加振することで、従動軸９にいろいろな付属部品が取り付いている場合でも、付属部品を取り外すことなく評価が行える。画像形成装置の場合、従動軸は感光体ドラムなどの部品が取り付けられており、これを外すと従動軸の慣性項（慣性モーメント）が変わり周波数伝達特性をきちんと評価することができない。また、付けたまま実施すると、感光体ドラムも並進振動するため、周辺機器と接触し破損の恐れがある。従って、このように駆動歯車５側に並進加振を与えることで、これを回避でき、実機に近い状態で周波数伝達特性が評価できる。
図６は、並進方向の加振力Ｆの内の歯面法線力Ｆａの割合を増やした実施形態を示す説明図である。ここで、並進方向の加振力Ｆは、歯面法線力Ｆａと歯面摩擦力Ｆｂに振り分けられるので周波数伝達特性評価に必要な前者の割合を増やすことで、加振機を有効に使用できる（図６（ａ）参照）。後者は摩擦力となり発熱するので、なるべく低減したほうが良い。そこで、図６に示す実施形態では、加振の方向を歯車の噛合っている作用線の方向である圧力角に合わせるようにしている（図６（ｂ）参照）。これにより、発熱を抑えた評価ができ、樹脂歯車など温度で特性が大きく変化する場合（熱膨張による寸法変化、温度による弾性率変化）などに有利である。
図７は、はすば歯車を用いた実施形態を示す説明図である。図７（ｂ）に示すように、はすば歯車の場合、ねじれ角βに応じて歯面法線力Ｆａが軸方向Ｆｃと周方向Ｆｄに振り分けられる。そこで、図７（ａ）に示すように、この実施形態では、従動軸９方向に対象歯車全体を加振することで、歯面にも振動が加わり、これを利用して周波数伝達特性を評価する。歯車の上下方向などに加振機設置スペースがない場合には、このようにすることで評価が可能となる。ねじれ角βが大きいほど加振機のエネルギーが歯面に伝わりやすいので、βが大きいほど評価に必要な消費エネルギーは小さくて済む。
【００１２】
図８は、評価歯車が取り付く従動軸に摩擦などによる負荷機構としてのブレーキを取り付けた実施形態の構成図である。加振力が大きい場合や加振周波数が高くなった場合、接触している歯車歯面が飛び跳ねて離れる場合（歯面分離）が、ある。これは、そのまま回転ムラとして現れ、伝達特性へ影響が及ぶので回避する必要がある。そこで、この実施形態では、図８に示すように、評価歯車１１が取り付く従動軸９に摩擦などによる負荷機構としてのブレーキ４１を取り付ける。これにより、加振機での加振力によって歯面同士が飛び跳ねる現象を防止でき、歯面同士が離れて回転ムラ計測精度が低下することを防ぎ、高精度に評価することができる。負荷の大きさは、実機で加わる負荷の大きさに設定し、必要以上に大きくしないこととする。あまり大きくすると、歯車が変形し、振動特性の系が変わるので注意する。
図９は、前記並進方向の加振力を歯車の噛合い力よりも小さく設定した実施形態の説明図である。図９（ａ）に示すように、ある一定速度で回転している歯車の歯面接触力は、モータからの駆動力と従動軸上の負荷トルクが釣り合っている。この状態で、外部から加振力を加えると歯面接触力が図９（ｂ）のように変化する。この変化を利用して力が伝達されるかどうかを評価して周波数応答を評価している。そのような中で、加振力が噛合っている力（釣り合い力）よりも大きなレベルになると歯面同士が飛び跳ねてしまうので、これを回避するように、この実施形態では、前記並進方向の加振力を歯車の噛合い力よりも小さくなるように設定している。その結果、歯面同士が離れて回転ムラ計測精度が低下することを防ぎ。高精度に評価することができる。
図１０は、加振力を直接に軸受けに与える場合の実施形態の説明図である。歯面に周期的な力を与えて周波数特性を評価する場合、図１０（ａ）に示すように、加振機３５をベース部４３につけるとベース質量の影響を受ける。つまりベース質量が大きい場合、加振機３５はベースごと振動させないといけないので大きな出力が要求される。一方、図１０（ｂ）のように加振力を直接に軸受け４５に与え、その軸受け４５を弾性体４７で支持することにより、ベース部４３の影響は受けなくなり、対象歯車単体（回転軸９）を揺らすことができる。その結果、並進加振力を歯面接触部に効率よく伝達させ、加振機消費電力の軽減を図ることができる。
【００１３】
図１１は、歯車のバックラッシ量と加振周波数の回転ムラ量をチェックし、それらが等しくなったら、加振力をレベルダウンするように修正するようにした周波数伝達特性評価方法の実施形態のフローチャートである。この周波数伝達特性評価方法の実施形態では、歯車バックラッシは、歯車の諸元からの値（設計値）でも、実測値でも構わない。この値を評価条件入力工程で追加してセットする（ステップ２０１）。その後、加振周波数、加振力を設定し（ステップ２０３、２０５）、評価を行いながら（ステップ２０７、２０９）、回転ムラの大きさとバックラッシ量とを比較し（ステップ２１１）、等しくなったら、加振力が大きすぎる（共振領域）と判断し、加振力を小さく設定する（ステップ２０５）。
後は、加振周波数での回転ムラが加振力（または加振振幅）で割り算され、加振周波数における伝達特性が算出され（ステップ２１３）、加振周波数を変更するかチェックが行われ（ステップ２１５）、評価条件で設定した加振周波数領域を全部終わっていない場合は、再度、ステップ１０３に戻って、加振周波数をシフトさせて同じ様な評価を進め、全ての加振周波数領域で計測が終わった場合は、加振した各周波数毎の伝達特性をグラフ化などして出力し（ステップ２１７）、周波数伝達特性評価を終了する。
これによって、歯面の異常振動を回避することができ、その結果、周波数伝達特性を評価中に共振状態によって歯車や装置の破損を防ぐことが可能となる。
図１２は、並進加振しない方の軸受け部（駆動軸３）に加速度センサーを取り付け、回転ムラの特性に加味して伝達特性を算出する場合の実施形態の構成図である。図１２に示すように、この実施形態では、並進加振しない方の軸受け部（駆動軸３）に加速度センサー４９を取り付け、回転ムラの特性に加味して伝達特性を算出するようにしている。従動側の加振振動が歯面を伝わり駆動側に達すると回転ムラと共に振動としても現れてくる。この振動を加速度ピックアップ４９で計測し、伝達特性を評価する。このようにすれば、回転ムラだけでは、回転検出器の分解能や応答速度の問題で、加振周波数での応答が計測できない場合でも評価が可能となる。その結果、高周波数帯域までの評価が可能になると共に、微小な加振力の場合にも対応でき、少ない電力で評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による歯車周波数伝達特性評価装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明を実施した周波数伝達特性評価方法のフローチャートである。
【図３】図２に示した周波数伝達特性評価方法によって評価した結果の一例を示すグラフ図である。
【図４】従動歯車１１に回転方向の加振力（従来技術）を与えた場合と、従動歯車１１に並進方向Ａの加振力Ｆ（本発明）を与えた場合の説明図である。
【図５】駆動歯車５側に並進加振を与える実施形態を示す説明図である。
【図６】並進方向の加振力Ｆの内の歯面法線力Ｆａの割合を増やした実施形態を示す説明図である。
【図７】はすば歯車を用いた実施形態を示す説明図である。
【図８】評価歯車が取り付く従動軸に摩擦などによる負荷機構としてのブレーキを取り付けた実施形態の構成図である。
【図９】前記並進方向の加振力を歯車の噛合い力よりも小さく設定した実施形態の説明図である。
【図１０】加振力を直接に軸受けに与える場合の実施形態の説明図である。
【図１１】歯車のバックラッシ量と加振周波数の回転ムラ量をチェックし、それらが等しくなったら、加振力をレベルダウンするように修正するようにした周波数伝達特性評価方法の実施形態のフローチャートである。
【図１２】並進加振しない方の軸受け部（駆動軸３）に加速度センサーを取り付け、回転ムラの特性に加味して伝達特性を算出する場合の実施形態の構成図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…モータ、３…駆動軸、５…駆動歯車、７…部品、９…従動軸、１１…従動歯車、１３…ＣＰＵ、１９…キーボード、２１…マウス、２３…プリンタ、２９…カウンタ、３１…内部バス、３３…評価コンピュータ、３５…加振機、３７、３９…エンコーダ、４１…ブレーキ、４３…ベース部、４７…弾性体、４９…加速度ピックアップ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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