(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被測定用歯車を保持して回転させないようにする固定手段と、被測定用歯車と噛合う接離自在な検査用歯車と、検査用歯車を被測定用歯車に向かって押し当てるために被測定用歯車の半径方向に平行な一方向のみに往復移動する移動手段と、検査用歯車の移動手段による移動の変位量を求める検出手段とを備えた歯車角度測定装置を用い、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギアの基準の変位量と、被測定用歯車の変位量とを求め、マスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を測定するようにしたことを特徴とする歯車角度測定方法。
【請求項２】
少なくとも被測定用歯車を保持して回転させないようにする固定手段と、被測定用歯車と噛合う接離自在な検査用歯車と、検査用歯車を被測定用歯車に向かって押し当てるために被測定用歯車の半径方向に平行な一方向のみに往復移動する移動手段と、検査用歯車の移動手段による移動の変位量を求める検出手段と、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度の良否を判断する判定手段とを備えたことを特徴とする歯車角度検査装置。
【請求項３】
歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を求める演算手段を備えた請求項２記載の歯車角度検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度の測定及び検査を自動的に行う歯車角度測定方法及び歯車角度検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加工した歯車歯面の打痕，バリ，歯溝の振れ等を検査するようにした歯車の検査装置が実開平３―１９９４４号公報として提案され、また、測定歯車の位置を固定し、測定歯車に噛合って回転する親歯車の軸の前後動距離の測定値から測定歯車のＯｖｅｒ  Ｂａｌｌ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ（以下ＯＢＤという），歯振れ，打痕を測定する歯車試験機が実開平５−７１７４７号公報として提案されている。
【０００３】
さらに、被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度を測定するような場合は、３次元測定器を使用して角度の測定を行ったり、あるいは、角度計を使用して罫書き線を施すことにより角度の測定を行ったりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実開平３−１９９４４号公報記載のものは、マスターギアが歯車の歯と噛合すると、ワーク回転把持機構が歯車を回転させ、マスターギアも歯車と噛合いながら回転し、歯車のバリ・打痕等の傷，歯溝の振れを検査するものであり、また、実開平５−７１７４７号公報記載のものは、親歯車が測定歯車と噛合すると、回転機構が親歯車を回転させ、測定歯車が親歯車と噛合いながら回転し、親歯車の軸の前後動距離の測定値から測定歯車のＯＢＤ，歯振れ，打痕を測定するようにしたものであった。
【０００５】
さらに、３次元測定器を使用したものでは、被測定用歯車の３次元測定器による角度の測定時間が長く、コストが高価となり、３次元測定のためインライン化が図れず、自動計測が不可能であり、角度計を使用したものでは、被測定用歯車の角度計による角度の測定時間が長く、被測定用歯車の角度の測定値が不正確で、測定誤差があった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、被測定用歯車を固定手段に対して回転することなく、マスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を測定することが可能な歯車角度測定方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、正確に計測されたマスターギアを用意して基準の変位量を決めておき、誤差角度の良否を判定し、角度の測定時間が非常に短く、装置のコストが安価となり、角度を定量的かつ正確に測定し、角度の測定誤差がなく、装置のインライン化が図れ、誤差角度の算出が可能な歯車角度検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の歯車角度測定方法は、少なくとも被測定用歯車を保持して回転させないようにする固定手段と、被測定用歯車と噛合う接離自在な検査用歯車と、検査用歯車を被測定用歯車に向かって押し当てるために被測定用歯車の半径方向に平行な一方向のみに往復移動する移動手段と、検査用歯車の移動手段による移動の変位量を求める検出手段とを備えた歯車角度測定装置を用い、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギアの基準の変位量と、被測定用歯車の変位量とを求め、マスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を測定するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の歯車角度検査装置は、少なくとも被測定用歯車を保持して回転させないようにする固定手段と、被測定用歯車と噛合う接離自在な検査用歯車と、検査用歯車を被測定用歯車に向かって押し当てるために被測定用歯車の半径方向に平行な一方向のみに往復移動する移動手段と、検査用歯車の移動手段による移動の変位量を求める検出手段と、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度の良否を判断する判定手段とを備えたことを特徴とする構成を有するものである。
【００１０】
さらに、本発明の歯車角度検査装置は、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を求める演算手段を備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の歯車角度検査装置を示す要部正断面図、図２は図１の平面図である。
【００１２】
本発明の歯車角度検査装置は、少なくとも被測定用歯車１を保持して回転させないようにする固定手段としてのワークホルダー２と、被測定用歯車１と噛合う接離自在な検査用歯車となるラックギア３と、ラックギア３を被測定用歯車１に向かって押し当てるために被測定用歯車１の半径方向に平行な一方向のみに往復移動する移動手段となるリニアガイド４，４と、ラックギア３のリニアガイド４，４による移動の変位量を求める検出手段となる電気式マイクロメーター５と、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の角度が予め分かっているマスターギア６の基準の変位量と被測定用歯車１の変位量との差から被測定用歯車１の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度の良否を判断する判定手段７とを備えている。
【００１３】
また、本発明の歯車角度検査装置は、歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向のマスターギア６の基準の変位量と被測定用歯車１の変位量との差から被測定用歯車１の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を求める演算手段として測定用アンプ８を備えている。
【００１４】
図１において、９はベースプレートであり、ベースプレート９の中央と一端との間の両側寄りの上部には、図２に示すように、間隔を置いて互いに平行な一対のリニアガイド４，４がそれぞれ配設されると共に、リニアガイド４，４の上部にはラックギア３が配設されている。
【００１５】
ベースプレート９の上部には、図１及び図２に示すように、ワークホルダー２が配設され、ワークホルダー２には上方に向かって突出した円柱状のボス１０が形成され、ワークホルダー２のボス１０の外周面には中心軸と直交する方向にピン取付用穴１１が設けられ、ワークホルダー２はベースプレート９に複数本のボルト１２により固定されている。
【００１６】
ワークホルダー２のボス１０には、図１に示すように、被測定用歯車１が配置され、被測定用歯車１の嵌合孔１３の内周面には、図２に示すように、キー溝１４が形成され、ワークホルダー２のボス１０にはラックギア３と噛合う被測定用歯車１あるいはマスターギア６が装着される。
【００１７】
ワークホルダー２のボス１０のピン取付穴１１には、図１及び図２に示すように、基準ピン１５が嵌入され、被測定用歯車１の嵌合孔１３にはワークホルダー２のボス１０が嵌入され、被測定用歯車１のキー溝１４には基準ピン１５が係合され、被測定用歯車１は基準ピン１５によりワークホルダー２のボス１０に固定されている。
【００１８】
また、ワークホルダー２のボス１０には、図１に示すように、マスターギア６が配置され、マスターギア６の嵌合孔１６の内周面には、図２に示すように、キー溝１７が形成されている。
【００１９】
ワークホルダー２のボス１０のピン取付穴１１には、図１及び図２に示すように、基準ピン１５が嵌入され、マスターギア６の嵌合孔１６にはワークホルダー２のボス１０が嵌入され、マスターギア６のキー溝１７には基準ピン１５が係合され、マスターギア６は基準ピン１５によりワークホルダー２のボス１０に固定されている。
【００２０】
ベースプレート９の一側寄りの中央付近の上部には、図２に示すように、ラックギア３の一端に臨んで電気式マイクロメーター５が配設され、電気式マイクロメーター５の測定子１８がラックギア３の一端の歯先に当接され、電気式マイクロメーター５は判定手段７に電気的に連絡されている。
【００２１】
ベースプレート９の他端と一側とのコーナー付近の上部には、図２に示すように、測定用アンプ８が配設され、測定用アンプ８は電気式マイクロメーター５に配線１９により電気的に接続されている。
【００２２】
ベースプレート９はワークホルダー２、リニアガイド４，４、電気式マイクロメーター５、判定手段７及び測定用アンプ８を固定する台である。
リニアガイド４，４はラックギア３を被測定用歯車１の半径方向に平行な一方向のみにスライドさせるもので、ラックギア３とベースプレート９との間にスライド機構を設ければ、リニアガイド４，４をなくすことも可能である。
【００２３】
検査用歯車は被測定用歯車１に噛合うためのモジュール，圧力角が同一であり、ネジレ角が正負反対のラックギア３であり、ラックギア３は必ず被測定用歯車１の半径方向に平行にスライドしなければならない。
電気式マイクロメーター５はラックギア３を被測定用歯車１に噛合わせた時の位置を正確に検出するものであり、ダイヤルゲージ等でも良い。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
まず、ワークホルダー２のボス１０のピン取付穴１１に基準ピン１５を嵌入した後、マスターギア６の嵌合孔１６にワークホルダー２のボス１０を嵌入し、ワークホルダー２のボス１０の外周面より突出する基準ピン１５の一部をマスターギア６のキー溝１７に係合し、マスターギア６をワークホルダー２のボス１０に対して基準ピン１５により固定する。
【００２５】
次いで、ラックギア３をリニアガイド４，４に沿ってマスターギア６に向かって前進させると、ラックギア３がマスターギア６と噛合うと同時に、ラックギア３の歯先が電気式マイクロメーター５の測定子１８に当接し、電気式マイクロメーター５がマスターギア６の基準の変位量を検出する。
次いで、ラックギア３をリニアガイド４，４に沿って後退させると、ラックギア３がマスターギア６より離間する。
【００２６】
そして、マスターギア６をワークホルダー２のボス１０より取り外した後、被測定用歯車１の嵌合孔１３にワークホルダー２のボス１０を嵌入し、ワークホルダー２のボス１０の外周面より突出する基準ピン１５の一部を被測定用歯車１のキー溝１４に係合し、被測定用歯車１をワークホルダー２のボス１０に対して基準ピン１５により固定する。
【００２７】
その後、ラックギア３をリニアガイド４，４に沿って被測定用歯車１に向かって前進させると、ラックギア３が被測定用歯車１と噛合うと同時に、ラックギア３の歯先が電気式マイクロメーター５の測定子１８に当接し、電気式マイクロメーター５が被測定用歯車１の変位量を検出し、マスターギア６の基準の変位量と被測定用歯車１の変位量との差から被測定用歯車１の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を測定する。
【００２８】
また、判定手段７がマスターギア６の基準の変位量と被測定用歯車１の変位量との差から被測定用歯車１の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度の良否を判断する。
【００２９】
さらに、測定用アンプ８がマスターギア６の基準の変位量と被測定用歯車１の変位量との差から被測定用歯車１の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を算出する。
【００３０】
図３は本発明の歯車角度測定方法の原理図を示し、被測定用歯車１をΔθだけ回転させた時に被測定用歯車１の歯面に接するラックギア３の位置を示す。
被測定用歯車１の取付基準であるキー溝１４の中心が直線ＯＰ上にあり、インボリュート曲線ａＰが正規の歯面の位置だとする。
【００３１】
そして、被測定用歯車１の様々な製作時の誤差により、被測定用歯車１のキー溝１４の中心は直線ＯＰ上にあるが、歯面がインボリュート曲線ａ′Ｐ′になったとすると、その角度誤差はΔθとなる。
【００３２】
正規の歯面位置でラックギア３を被測定用歯車１に突き当てた場合、インボリュート曲線ａＰに点Ｐで接する直線ＡＢがラックギア３の位置である。
これと同様に、インボリュート曲線ａ′Ｐ′に接している直線ＡＢと平行な直線Ａ′Ｂ′が測定すべきラックギア３の位置となる。
【００３３】
ここで、ラックギア３は直線ＯＰに平行にスライドするようになっているため、被測定用歯車１がΔθだけ角度誤差を持っていた時のラックギア３の移動量は直線ＰＬの長さとなる。
【００３４】
そして、図３に示すように、数式１であるから、
∠ＰＬｑ＝α０………数式１
直線ＰＬは数式２となる。
ＰＬ＝ＰＰ″・（ｃｏｓα０／ｓｉｎα０）………数式２
【００３５】
ここで、直線ＰＰ″は数式３であるから、
ＰＰ″＝Ｐｑ／ｃｏｓα０＝（ｒｇ／ｃｏｓα０）・Δθ………数式３
数式２に数式３を代入すると、直線ＰＬは数式４となり、
ＰＬ＝ｒｇ・Δθ／ｓｉｎα０………数式４
したがって、数式５となり、ラックギア３の変位量から角度誤差が計算できる。
Δθ＝ＰＬ・ｓｉｎα０／ｒｇ………数式５
【００３６】
そして、角度誤差を測定するためには、基準ピッチ円の円弧長さＰＰ′を測定し、基準ピッチ円の直径から角度を計算すれば良いが、根本的に基準ピッチ円の円弧長さＰＰ′が測定できない。
しかも、一般的に角度誤差は±１５′程度なので、ＰＰ″≒ＰＰ′としても良いが、直線ＰＰ″の長さが非常に短いため測定困難である。
【００３７】
本発明では、数式２のように非常に短い直線ＰＰ″をｓｉｎα０で割っているため、増幅作用がある。
例えば、歯車の圧力角α０を日本工業規格（ＪＩＳ）では１４．５°と２０°を規定しているが１／ｓｉｎ１４．５°＝４．１、１／ｓｉｎ２０°＝２．９と増幅される。
ヘリカルギアの場合は、軸直角圧力をα０とすれば、全く同様に計算することができる。
【００３８】
応用例として、通常の加工現場の運用では、各機構の誤差を取り除くために以下のようにしている。
例えば、３０°±０．１５°を測定する時は、大範３０．１５°、ゼロマスター３０°、小範２９．８５°の３種類のマスターギアを準備し、各機構の誤差も含めラックギア３との位置を測定して比較測定とする。
【００３９】
電気式マイクロメーター５の代わりにダイヤルゲージを用いれば、装置のコストが安価となる。
ラックギア３の被測定用歯車１の半径方向への平行な前進・後退の移動を自動化することも可能である。
【００４０】
被測定用歯車１のワークホルダー２のボス１０に対する脱着を自動的に行えば、測定時間が短く、コストが安価となり、装置のインライン化により完全自動測定が可能である。
検査用歯車としてはラックギア以外の歯車でも同様の効果を得ることができる。
被測定用歯車はインボリュート歯車以外にもサイクロイド歯車等のその他の歯車にも応用が可能である。
さらに、厳密な角度測定を行いたい場合は、被測定用歯車１のＯＢＤを補正すればより正確な角度測定が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の歯車角度測定方法によれば、固定手段が被測定用歯車を固定するので、被測定用歯車が固定手段に対して回転することがなく、移動手段が検査用歯車を被測定用歯車に向かって移動するので、検査用歯車を被測定用歯車に押し当てて噛合わせることができ、検出手段が検査用歯車の移動手段による移動の変位量を検出するので、マスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を測定することができる。
【００４２】
また、本発明の歯車角度検査装置によれば、正確に計測されたマスターギアを用意して基準の変位量を決めておけば、マスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度の良否を判定手段により判定することができ、従来の３次元測定器や角度計を使用するものに比べて角度の測定時間が非常に短く、装置のコストが安価となり、角度を定量的かつ正確に測定でき、角度の測定誤差がなく、装置のインライン化が図れるので、角度測定を自動化することが可能である。
【００４３】
さらに、演算手段がマスターギアの基準の変位量と被測定用歯車の変位量との差から被測定用歯車の中心を通る半径方向の任意の点と歯との円周方向の誤差角度を算出するので、演算手段の算出した誤差角度により被測定用歯車の良否を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の歯車角度検査装置を示す要部正断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の歯車角度測定方法の原理図。
【符号の説明】
１  被測定用歯車
２  ワークホルダー
３  ラックギア
４  リニアガイド
５  電気式マイクロメーター
６  マスターギア
７  判定手段
８  測定用アンプ
９  ベースプレート
１０  ボス
１１  ピン取付用穴
１２  ボルト
１３  嵌合孔
１４  キー溝
１５  基準ピン
１６  嵌合孔
１７  キー溝
１８  測定子
１９  配線
【図１】
0003861615.tif 000002
【図２】
0003861615.tif 000003
【図３】
0003861615.tif 000004