(57)【要約】【課題】歯車の回転特性に影響を与える実用的な形状精度を環境面で負担の小さい、小型で簡易な歯車形状誤差の評価方法および装置を提供することにある。【解決手段】評価歯車３を取り付けている従動軸１と、前記評価歯車３と噛み合う駆動歯車６を取り付けている駆動軸７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４、５を取り付け、この信号出力の差分から前記評価歯車の形状誤差を評価する歯車形状誤差の評価方法において、前記駆動軸６の軸心と前記従動軸１の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整工程と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出工程と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より前記評価歯車３の形状誤差を評価する形状誤差評価工程とを含む。【選択図】        図１
2005030837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価歯車を取り付けている従動軸と、前記評価歯車と噛み合う駆動歯車を取り付けている駆動軸に、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り付け、この信号出力の差分から前記評価歯車の形状誤差を評価する歯車形状誤差の評価方法において、前記駆動軸の軸心と前記従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整工程と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出工程と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より前記評価歯車の形状誤差を評価する形状誤差評価工程とを含むことを特徴とする歯車形状誤差の評価方法。
【請求項２】
前記従動軸には、噛み合っている駆動歯車の歯面と前記評価歯車の歯面が離れないように負荷機構を取り付けていることを特徴とする請求項１記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項３】
前記負荷機構は、軸平行度調整値の増加に伴って、軽減するように設定することを特徴とする請求項２記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項４】
前記従動軸には、前記評価歯車の歯面の歯面精度に応じて慣性モーメントが調整できるように慣性体が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項５】
歯車形状誤差を評価するさいの回転速度は、装置の共振周波数を回避して設定できるように可変式であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項６】
前記軸平行度調整工程において変化させる速さは、回転速度と比例関係であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項７】
前記回転伝達誤差から求めた１ピッチ回転ムラに並進方向の振動成分も加味して評価を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項８】
前記軸平行度の調整には、歯車噛み合い部の歯幅中央を回転中心とするように回転を与えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項９】
前記軸平行度の調整において、傾斜させる最大角度は歯車のバックラッシの大きさに対応させて設定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法。
【請求項１０】
評価歯車を取り付けている従動軸と、評価歯車と噛み合う駆動歯車を取り付けている駆動軸に、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り付け、この信号出力の差分からから歯車の形状誤差を評価する歯車形状評価装置において、前記駆動軸の軸心と前記従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整機能と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出機能と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より評価歯車の形状誤差を評価する形状誤差評価機能を有する中央処理ユニットを備えることを特徴とする歯車形状誤差の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、ロボット等の幅広い分野での設計工程、検査工程で応用ができる、回転特性に影響を与える実用的な歯車の形状精度を簡易な方法で評価する歯車形状誤差の評価方法、および評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転特性に影響を与える実用的な歯車の形状精度を簡易な方法で評価する歯車形状誤差の評価方法は従来から知られている（例えば、特許文献１、２および３参照）。
下記従来技術のうち、特許文献１は「歯車の歯面形状の評価方法」と題する、歯車の歯面形状（切断面）を測定して実形状データを得、該実形状データから軸ずれ等の誤差を取り除くことにより工具形状誤差対応誤差成分を抽出し、該工具形状誤差対応誤差成分による波面形状に対する影響を評価する技術を開示している。
また、特許文献２には光センサーを用いて、歯車側面から歯のある部分とない部分とを回転角に対応させて計測し、ギアの形状を測定する技術が開示されている。
さらに、特許文献３は螺旋状形状物の形状測定方法、螺旋状形状物の加工システムおよびウォーム検査方法を開示している。
【特許文献１】特開２０００−１９０７０公報
【特許文献２】特開平７−７１９５０号公報
【特許文献３】特許第２９５３７６５号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の問題点としては、特許文献１および特許文献３では、３次元的な測定が必要であり、必然的に装置が大型かつ高価になり、さらに大きな測定機を用いることにより省エネ、省スペースという環境面でも負担がかかる。また、歯面上の点を直接計測する必要があり、歯の小さなモジュールでは、測定が困難になる。
一方、特許文献２では、光センサーを用いているため非接触の計測となるが、ハスバ歯車のようにねじれ角があると、この部分の精度がもっとも重要であるため光センサーの発光部と受光部とを傾ける必要があり、装置の構造が複雑かつ高価になるという問題点があった。
また、上記いずれの従来技術も、歯面上の点もしくは歯面側面の点を計測しており、回転特性に影響を及ぼさない小さな窪み等も評価してしまう問題点がある。
そこで、本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、歯車の回転特性に影響を与える実用的な形状精度を環境面で負担の小さい、小型で簡易な歯車形状誤差の評価方法および装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、評価歯車を取り付けている従動軸と、前記評価歯車と噛み合う駆動歯車を取り付けている駆動軸に、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り付け、この信号出力の差分から前記評価歯車の形状誤差を評価する歯車形状誤差の評価方法において、前記駆動軸の軸心と前記従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整工程と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出工程と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より前記評価歯車の形状誤差を評価する形状誤差評価工程とを含む歯車形状誤差の評価方法を最も主要な特徴とする。
このような方法を採用することにより、平行度の調整によって歯幅方向で歯面の当たり方を操作し、その当たり面における１ピッチ回転ムラを評価して、形状精度を推測し、その結果、歯車の回転特性に影響を与える実用的な形状精度を環境面で負担の小さい小型で簡易的な評価方法を提供できる。
【０００５】
請求項２記載の発明では、前記従動軸には、噛み合っている駆動歯車の歯面と前記評価歯車の歯面が離れないように負荷機構を取り付けている請求項１記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより、従動軸には噛み合っている駆動歯車歯面と評価歯車歯面が離れないように負荷機構を取り付けていることで、歯面同士が離れてしまうことなく、常に接触して回転を伝達し、歯面形状の情報を１ピッチ回転ムラとして評価でき、その結果、歯車を高速に回転させた場合や、歯車の形状精度が悪い場合でも精度良く評価できる方法を提供できる。
請求項３記載の発明では、前記負荷機構は、軸平行度調整値の増加に伴って、軽減するように設定する請求項２記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより負荷機構は軸平行度調整値の増加に伴い、軽減するように設定することで、軸平行度の変化で傾斜角が大きくなり、歯面端部に負荷が集中したときにでも弾性変形を小さくでき、その結果、樹脂などの柔らかい材質を歯車に適用した場合でも精度良く評価できる方法を提供できる。
【０００６】
請求項４記載の発明では、前記従動軸には、前記評価歯車の歯面の歯面精度に応じて慣性モーメントが調整できるように慣性体が設けられる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより従動軸には評価歯車歯面の歯面精度に応じて慣性モーメント（イナーシャ）が調整できるようになっていることで、評価装置の共振周波数が重ならなくなって１ピッチ回転ムラの測定精度の低下を防ぐことができ、その結果、装置特有の共振を回避して高精度な評価を行える。
請求項５記載の発明では、歯車形状誤差を評価するさいの回転速度は、装置の共振周波数を回避して設定できるように可変式である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより、歯車形状誤差を評価するさいの回転速度は、装置の共振周波数を回避して設定できるように可変式であることで、評価装置の共振周波数や反共振周波数と噛み合い周波数が重ならなくなって１ピッチ回転ムラの測定精度の低下を防ぐことができ、その結果、装置特有の共振を回避して高精度な評価行える。
【０００７】
請求項６記載の発明では、前記軸平行度調整工程において変化させる速さは、回転速度と比例関係である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより軸平行度調整工程での変化させる速さは、回転速度と比例関係とすることで、同じ状態（軸平行傾斜角）で必要以上のデータ収集を行うことなく、次の傾斜角に移ることができ、その結果、軸平行度調整工程で傾斜角度を変えながら評価するこの方法において、評価時間の短縮を図ることができる。
請求項７記載の発明では、前記回転伝達誤差から求めた１ピッチ回転ムラに並進方向の振動成分も加味して評価を行う請求項１ないし６のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより回転伝達誤差から求めた１ピッチ回転ムラに並進方向の振動成分も加味して評価を行うことで、小さな１ピッチ回転ムラのときでも並進方向の振動成分を加算して処理を行い、検出精度を高めることができ、その結果、歯面精度の高い歯車においても、高精度に歯面形状の評価が行える。とくにねじれ角のあるハスバ歯車には有効である。
【０００８】
請求項８記載の発明では、前記軸平行度の調整には、歯車噛み合い部の歯幅中央を回転中心とするように回転を与える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより軸平行度の調整には、歯車幅中央を回転中心とするように回転を与えることで、歯面の並進方向の移動を極力少なくして回転を与えることができ、その結果、歯の小さな歯車（小モジュール）や大口径（半径の大きい）の歯車でも、精度良く評価することが可能となる。
請求項９記載の発明では、前記軸平行度の調整において、傾斜させる最大角度は歯車のバックラッシの大きさに対応させて設定する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の歯車形状誤差の評価方法を主要な特徴とする。
これにより軸平行度の調整で、傾斜させる最大角度は歯車のバックラッシの大きさに対応させて設定することで、軸平行度の変化を最大にしても両歯噛み合いにはならないようになり、その結果、両歯噛み合いによる歯部の損傷等を防ぐことができる。
【０００９】
請求項１０記載の発明では、評価歯車を取り付けている従動軸と、評価歯車と噛み合う駆動歯車を取り付けている駆動軸に、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り付け、この信号出力の差分からから歯車の形状誤差を評価する歯車形状評価装置において、前記駆動軸の軸心と前記従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整機能と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出機能と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より評価歯車の形状誤差を評価する形状誤差評価機能を有する中央処理ユニットを備える歯車形状誤差の評価装置を最も主要な特徴とする。
これにより駆動軸の軸心と従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整機能と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出機能と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より評価歯車の形状誤差（歯形誤差と歯筋誤差）を評価する形状誤差評価機能を有するＣＰＵを備えることで、平行度の調整によって歯幅方向で歯面の当たり方を操作し、その当たり面における１ピッチ回転ムラを評価して、形状精度を推測できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による歯車形状誤差の評価方法の解析プログラムを説明するフローチャートである。この評価方法の手順としては、評価対象となる歯車の基本諸元である歯数や圧力角、ねじれ角と回転速度などの駆動条件、計測時間を入力する（Ｓ１）。
ここで、入力された条件にしたがい、駆動軸上のモータが回転する。次の平行度の設定（軸平行度調整工程）で、駆動軸の軸心と従動軸の軸心の平行度を設定する（Ｓ２）。最初は傾いていない状態から評価を始める。
歯車駆動評価では、駆動軸上と従動軸上のエンコーダ（回転検出器）の出力の差分（減速比を考慮して）より、回転伝達誤差（回転ムラ）を求める（Ｓ３）。この回転ムラには、歯車の偏心によるものや駆動モータ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。
そこで、この回転ムラを微分することによって角速度ムラに変換し、周波数分析して、歯の噛み合い周期（１ピッチ周期）による角速度ムラ（１ピッチ回転ムラ）を求める（Ｓ４）。
【００１１】
ここで求めた１ピッチ回転ムラは、歯の形状精度に起因するものであり、歯の形状精度の良いものは、１ピッチ回転ムラが小さく、悪いものは、大きく現れる（Ｓ５）。なお、駆動側歯車の形状精度は評価歯車と比べて良いものを使用するのが歯の形状精度をより正確に測定する上で好ましい。
次に駆動軸と従動軸の軸心の平行度を変えて（Ｓ６）傾けた状態で、同じように１ピッチ回転ムラを評価する（Ｓ７）。軸を傾けたことによって歯面同士の当たり方は変化し、歯幅方向の片側はより強く噛み合い、反対側は浮き上がる形になる。
このように歯幅方向で歯面の当たり方を操作し、その当たり面における１ピッチ回転ムラを評価して形状精度を推測する。片当たりが大きくなったり、形状精度が悪くなると、実質的な噛み合い率（同時に噛み合っている歯数）が低下し、１ピッチ回転ムラが悪化する。
【００１２】
図２は当たり面における１ピッチ回転ムラを繰り返し評価した結果を示す特性図である。図２において歯面形状の精度が良い歯車（Ａ）では、傾きがなく軸が平行の場合、１ピッチ回転ムラ小さく、軸の傾きに伴い１ピッチ回転ムラが増加していることがわかる。
一方、歯面精度の悪い歯車（Ｂ、Ｃ）では、軸が平行の場合でも１ピッチ回転ムラが歯面精度の高い歯車と比較して小さくならず、また歯車（Ｂ）では軸の傾きに伴う１ピッチ回転ムラは急激に悪化し、また凸歯面の歯車（Ｃ）では、軸の傾きに対しても変化が少ない。この傾向を参考に歯車の歯面形状の評価を行うことができる。
すなわち、本発明は駆動軸の軸心と従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度を調整し、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出し、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より評価歯車の形状誤差（歯形誤差と歯すじ誤差）を評価する形状誤差評価工程とから構成される歯車形状誤差の評価方法である。また、許容できる１ピッチ回転ムラ以下の傾斜角の幅で、組み付け誤差に対するロバスト性も評価できる。
１ピッチ回転ムラは歯同士の噛み合い状態によって大きく変化するので以下説明する方法により形状誤差評価を行うことも考えられる。
【００１３】
図３は従動軸上にブレーキを設け、歯面同士を常時接触させる本発明による形状誤差評価の第１の実施の形態を示す概略図である。図３において１は従動軸、２はブレーキ（負荷機構）、３は評価歯車、４、５はエンコーダ（回転検出器）、６は駆動歯車、７は軸、８はモータであり、評価歯車３、従動軸１、ブレーキ２、エンコーダ４は軸平行度調整ステージ３０（軸平行度調整機能）上に配置されている。
図示したように評価歯車３の従動軸１上にはブレーキ２が設けられる。従動軸１上には中央に評価歯車３が配置され、前記ブレーキ２と反対側には回転信号（矩形波信号）を発生するエンコーダ４が配置される。評価歯車３は歯面同士が接触するように対向して配置される駆動歯車６と噛み合っている。この駆動歯車６はモータ８の軸７上に配置され、軸７のモータ８と反対側にはエンコーダ５が配置される。
歯面同士が接触して回転しているのであれば問題ないが、歯面同士が離れてしまう（飛び跳ねる）と１ピッチ回転ムラが大きく変化してしまい、形状精度をうまく評価できなくなってしまう。
歯面同士が離れてしまう要因としては、高速で回転させ、慣性作用が大きくなったときや、歯面精度が悪い場合などがある。そこで、歯面同士が離れないように予圧的なトルクとなるブレーキ（負荷機構）２を従動軸１上に設け、歯面同士をくっつけるようにする。ただし、実稼動での負荷トルクよりも大きくすると、歯が変形等するので、ここでの負荷は実稼動時の負荷トルクが良い。
【００１４】
図４は評価歯車と駆動歯車の歯部端部の弾性変形を説明する概略図である。図５は図４の線Ｂ−Ｂの断面を軸傾斜なしの場合および軸傾斜有りの場合を示す断面図である。
評価対象の歯車３が樹脂などの場合、軸平行度を変化させていくと、歯幅端部に負荷が集中する。それに伴い、歯面３ａ、６ａ端部の弾性変形が大きくなり、形状を評価する際の精度が低下してしまう。そこで、軸平行度の調整値の増加に伴い、ブレーキ２により与える負荷を軽減させることで、この弾性変形による評価精度の低下を回避する。歯面３ａ、６ａの弾性変形は形状精度より小さなレベルになるように負荷を軽減し評価を行う。
また、歯面の形状精度の影響によって噛み合い時にトルク変動が発生する。このトルク変動は従動軸１と駆動軸（モータ８の軸）７にそれぞれ作用・反作用の力として加わり、それぞれの軸１、７上に連結されたエンコーダ４、５によって１ピッチ回転ムラが計測される。
歯面精度が良くなってくるとトルク変動が小さくなり、軸１、７上に伝わる変動の力（作用・反作用）も小さくなり、１ピッチ回転ムラが評価できなくなってしまう。そこで、トルク変動による回転ムラの検出精度を高めるためにも軸上の慣性モーメントを小さくしたほうが良い。その一方、歯面精度が悪いと、トルク変動によって、振動が発生し、騒音等の問題が発生する。
【００１５】
図６は従動軸上にブレーキを設け、歯面同士を常時接触させる本発明による形状誤差評価の第２の実施の形態を示す概略図である。歯面精度に応じて上記の慣性モーメントを調整できるように、複数の慣性体９を付けたり外したりして、簡単に慣性モーメントの調整が可能である。
図７は駆動軸と従動軸にエンコーダを取り付けた場合の伝達関数を示す特性図である。特性図からも明らかなように低い周波数では駆動軸７と従動軸１とは減速比を考慮すると１対１の関係で回転が伝達されエンコーダで計測できていることが確認できる（伝達特性値Ｍａｇが０ｄＢとなっている）。
しかし、周波数が高くなるにつれて、駆動軸７と従動軸１の回転伝達特性は変化し、ある周波数では、共振（伝達特性値Ｍａｇが０ｄＢ以上の極大点）によって振動が増幅され大きな回転ムラで計測され、また、ある周波数では、反共振（伝達特性値Ｍａｇが０ｄＢ以下の極小点）の影響で振幅が減衰され小さな回転ムラとして計測されてしまう。
１ピッチ回転ムラは、回転速度によって噛み合い周波数が変化するので、この周波数と上記の共振周波数や反共振周波数とが重ならないように回転速度を調整して評価するのが良い。
本発明では、駆動軸７と従動軸１の平行度を変化させながら１ピッチ回転ムラを計測し、これらの関係より歯面精度を評価する。この軸平行度は、そのときの平行度における１ピッチ回転ムラを評価してから変える必要がある。１ピッチ回転ムラは、評価対象の歯車３が最低１回転以上のデータが必要である。
【００１６】
図８は軸平行度調整工程において軸の平行度を回転速度に対応させて変化させる本発明による他の歯車形状誤差の評価方法の解析プログラムを説明するフローチャートである。軸の平行度は１ピッチ回転ムラを評価し、回転速度に比例して変化させる必要があり、１ピッチ回転ムラは評価対象歯車が最低１回転以上回転した際のデータを入手する必要がある。したがって、以下のような手順にて評価を行う。
この評価方法の手順としては、図１のフローチャートと同じように、評価対象となる歯車の基本諸元である歯数や圧力角、ねじれ角と回転速度などの駆動条件、計測時間を入力する（Ｓ１１）。
ここで、入力された条件にしたがい、駆動軸上のモータが回転する。次の平行度の設定で、駆動軸の軸心と従動軸の軸心の平行度を設定する（Ｓ１２）。最初は傾いていない状態から評価を始める。
【００１７】
歯車駆動評価では、駆動軸上と従動軸上の回転検出器の差分（減速比を考慮して）より、回転伝達誤差（回転ムラ）を求める（Ｓ１３）。この回転ムラには、歯車の偏心によるものや駆動モータ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。
そこでこの解析プログラムでは回転伝達誤差を算出する前に、歯車が１回転以上回転したか否かを判断する（Ｓ１４）。ここで１回転以上回転していないならば、ステップＳ１３に戻って各軸のエンコーダによる計測を行う。
そこで、この回転ムラを微分することによって角速度ムラに変換し、周波数分析して、歯の噛み合い周期（１ピッチ周期）による角速度ムラ（１ピッチ回転ムラ）を求める（Ｓ１５）。
ここで求めた１ピッチ回転ムラは、歯の形状精度に起因するものであり、歯の形状精度の良いものは、１ピッチ回転ムラが小さく、悪いものは、大きく現れる（駆動側歯車の形状精度は評価歯車と比べて良いものを使用する）（Ｓ１６）。
次に駆動軸と従動軸の軸心の平行度を変えて（Ｓ１７）傾けた状態で、同じように１ピッチ回転ムラを評価する（Ｓ１８）。軸を傾けたことによって歯面同士の当たり方は、変化し、歯幅方向の片側はより強く噛み合い、反対側は浮き上がる形になる。
これらの関係より、図１のフローで平行度の変更は、時間で管理していたのに対し、図８では、評価歯車３の回転角で管理することになる。
【００１８】
図９は従動軸上にブレーキを設け、歯面同士を常時接触させる本発明による形状誤差評価の第３の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態は基本的には図３の第１の実施の形態と同一の構成であるが、加速度ピックアップ１０を備えている。
図９において、歯面精度の良い歯車では、従動軸１の慣性モーメントを小さくしても１ピッチ回転ムラが小さい場合（計測しにくい場合）がある。そこで、エンコーダ４による回転ムラに加え、加速度ピックアップ１０などによる並進方向の振動（噛合い周波数成分）も同時に計測し、この値も加算して評価を行う。
特にハスバ歯車ではねじれ角の大きさによってスラスト荷重が大きくなり、並進方向の振動も大きくなるので、歯面状態によるトルク変動を精度良く計測できる。
図１０は軸の平行度を調整する場合を説明する図３と同一構成の実施の形態を示す概略図である。図１１は軸の平行度を調整する場合を説明する図３と同一構成の実施の形態を示す概略図である。
図１０においてその回転中心は噛み合っている歯面の歯幅中央となるように構成している。大口径歯車の場合、半径が大きく回転軸上を傾けると歯先での移動量（並進量）が大きくなり、噛み合っている歯幅が減少してしまう。
この場合に、１ピッチ回転ムラがうまく評価できない問題が発生する。これを回避するために図１１のように噛み合っている歯面の歯幅中央を回転中心としている。
【００１９】
図１２は駆動歯車と評価歯車の歯面の軸平行度（軸傾斜）とバックラッシの関係を示す概略図である。図９に示すように、軸平行度を変化させていくと、歯部端部において歯面背部での隙間（バックラッシ）が小さくなり、その後、両歯噛合いとなってしまう。
このようになると歯部にひずみが加わり、歯部を損傷する問題が発生する。そこで、平行度を変化させる可能な傾斜角を次式を用いて設定し、これ以上のバックラッシにならないようにして評価する。
次式においてｊｒは半径方向のバックラッシ、ｊｔは円周方向のバックラッシ、ｂは歯幅、αは圧力角、βはねじれ角であり、バックラッシがゼロになる最大軸傾斜角θｍａｘは以下の通りである。
ｊｒ＝ｊｔ・ｃｏｓ（β）／（２ｔａｎ（α））
θｍａｘ＝ａｒｃｓｉｎ（２・ｊｒ／ｂ）
したがって、バックラッシがゼロとなる最大軸傾斜角θｍａｘを求め、これ以上にならないようにして軸平行度（軸傾斜）を設定することができる。
なお、バックラッシの求め方としては、歯車諸元から求めても良いし、実際の評価装置で駆動軸を固定したときの従動軸の遊び（自由に回転できる角度）をエンコーダにより計測して求めても良い。
【００２０】
図１３は本発明による歯車形状誤差評価装置の構成を示すブロック図である。この歯車形状誤差評価装置は総合的な制御を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１２、表示ディスプレイのＣＲＴ（陰極線管）１５や液晶画面と、この表示ディスプレイを利用する入力用のキーボード１３とマウス１４、評価結果等を出力するプリンタ１６に接続されている。
ＣＰＵ１１の基本制御を行うＯＳ（オペレーションシステム）１７と本発明の評価プログラム１８が蓄積された磁気ディスク装置（ＨＤＤ：ハードディスクドライブ）１９と、評価結果を一時的に記憶させるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）とから構成されている。
また、駆動軸７および従動軸１にはエンコーダ４、５が設けられ、その出力をカウンタ２０を通してコンピュータ側に入力する。また、コンピュータ側からＡ／Ｄ、Ｄ／Ａを通して駆動モータ８に設定の回転速度となるように速度指令と従動軸１上の負荷用ブレーキに負荷指令を与える。
従動部ユニットである平行度調整ステージ３０（軸平行度調整機能）の下部には図示を省略したがコンピュータの平行度指令値によって調整できるようにモータ等が取着されている。このような構成で前述された歯車形状誤差評価プログラムを実行させることで、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラをエンコーダ４、５の出力に基づきＣＰＵ１（１ピッチ回転ムラ算出機能）で算出し、さらに平行度調整ステージ３０の平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値との関係から評価歯車の形状誤差をＣＰＵ１（形状誤差評価機能）にて評価することにより歯車の実用的な歯面形状精度が得られ、設計工程や検査工程で有効な情報をＣＲＴ１５やプリントアウトした紙から供給することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、平行度の調整によって歯幅方向で歯面の当たり方を操作し、その当たり面における１ピッチ回転ムラを評価して、形状精度を推測し、その結果、歯車の回転特性に影響を与える実用的な形状精度を環境面で負担の小さい小型で簡易的な評価方法を提供できる。
請求項２によれば、前記従動軸には、噛み合っている駆動歯車歯面と評価歯車歯面が離れないように負荷機構を取り付けていることで、歯面同士が離れてしまうことなく、常に接触して回転を伝達し、歯面形状の情報を１ピッチ回転ムラとして評価でき、その結果、歯車を高速に回転させた場合や、歯車の形状精度が悪い場合でも精度良く評価できる方法を提供できる。
請求項３によれば、前記負荷機構は、軸平行度調整値の増加に伴い、軽減するように設定することで、軸平行度の変化で傾斜角が大きくなり、歯面端部に負荷が集中したときにでも弾性変形を小さくでき、その結果、樹脂などの柔らかい材質を歯車に適用した場合でも精度良く評価できる方法を提供できる。
【００２２】
請求項４によれば、前記従動軸には、評価歯車歯面の歯面精度に応じて慣性モーメント（イナーシャ）が調整できるようになっていることで、評価装置の共振周波数が重ならなくなって１ピッチ回転ムラの測定精度の低下を防ぐことができ、その結果、装置特有の共振を回避して高精度な評価を行える。
請求項５によれば、歯車形状誤差を評価するさいの回転速度は、装置の共振周波数を回避して設定できるように可変式であることで、評価装置の共振周波数や反共振周波数と噛み合い周波数が重ならなくなって１ピッチ回転ムラの測定精度の低下を防ぐことができ、その結果、装置特有の共振を回避して高精度な評価行える。
請求項６によれば、前記軸平行度調整工程での変化させる速さは、回転速度と比例関係とすることで、同じ状態（軸平行傾斜角）で必要以上のデータ収集を行うことなく、次の傾斜角に移ることができ、その結果、軸平行度調整工程で傾斜角度を変えながら評価するこの方法において、評価時間の短縮を図ることができる。
請求項７によれば、前記回転伝達誤差から求めた１ピッチ回転ムラに並進方向の振動成分も加味して評価を行うことで、小さな１ピッチ回転ムラのときでも並進方向の振動成分を加算して処理を行い、検出精度を高めることができ、その結果、歯面精度の高い歯車においても、高精度に歯面形状の評価が行える。とくにねじれ角のあるハスバ歯車には有効である。
【００２３】
請求項８によれば、前記軸平行度の調整には、歯車幅中央を回転中心とするように回転を与えることで、歯面の並進方向の移動を極力少なくして回転を与えることができ、その結果、歯の小さな歯車（小モジュール）や大口径（半径の大きい）の歯車でも、精度良く評価することが可能となる。
請求項９によれば、前記軸平行度の調整で、傾斜させる最大角度は歯車のバックラッシの大きさに対応させて設定することで、軸平行度の変化を最大にしても両歯噛み合いにはならないようになり、その結果、両歯噛み合いによる歯部の損傷等を防ぐことができる。
請求項１０によれば、駆動軸の軸心と従動軸の軸心の平行度を調整できる軸平行度調整機能と、回転伝達誤差の中の１歯成分の回転速度ムラを求める１ピッチ回転ムラ算出機能と、その平行度調整値と１ピッチ回転ムラ値の関係より評価歯車の形状誤差（歯形誤差と歯筋誤差）を評価する形状誤差評価機能を有するＣＰＵを備えることで、平行度の調整によって歯幅方向で歯面の当たり方を操作し、その当たり面における１ピッチ回転ムラを評価して、形状精度を推測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による歯車形状誤差の評価方法の解析プログラムを説明するフローチャート。
【図２】当たり面における１ピッチ回転ムラを繰り返し評価した結果を示す特性図。
【図３】従動軸上にブレーキを設け、歯面同士を常時接触させる本発明による形状誤差評価の第１の実施の形態を示す概略図。
【図４】評価歯車と駆動歯車の歯部端部の弾性変形を説明する概略図。
【図５】図４の線Ｂ−Ｂの断面を軸傾斜なしの場合および軸傾斜有りの場合を示す断面図。
【図６】従動軸上にブレーキを設け、歯面同士を常時接触させる本発明による形状誤差評価の第２の実施の形態を示す概略図。
【図７】駆動軸と従動軸にエンコーダを取り付けた場合の伝達関数を示す特性図。
【図８】回転速度に対応させて平行度を変化させる本発明による他の歯車形状誤差の評価方法の解析プログラムを説明するフローチャート。
【図９】従動軸上にブレーキを設け、歯面同士を常時接触させる本発明による形状誤差評価の第３の実施の形態を示す概略図。
【図１０】軸の平行度を調整する場合を説明する図３と同一構成の実施の形態を示す概略図。
【図１１】軸の平行度を調整する場合を説明する図３と同一構成の実施の形態を示す概略図。
【図１２】駆動歯車と評価歯車の歯面の軸平行度（軸傾斜）とバックラッシの関係を示す概略図。
【図１３】本発明による歯車形状誤差評価装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１  従動軸
３  評価歯車
４  エンコーダ
５  エンコーダ
６  駆動歯車
７  駆動軸
９  慣性体
１０  加速度ピックアップ
１１  中央処理ユニット（ＣＰＵ）
【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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【図１３】
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