JP2002107142A - 歯車測定機 - Google Patents
歯車測定機Info
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Abstract
検出器を要することなく、高精度の歯面測定が可能の歯
車測定機を提供する。 【解決手段】 回転する被測定歯車Gの回転角を角度検
出手段12により検出する。被測定歯車Gの歯面に対する
測定子13の接触状態を保つように移動体14により被測定
歯車Gの回転に応じて測定子13を直線移動する。測定子
13の移動位置を定位置の位置検出手段15で直接検出す
る。移動体14と測定子13との間に弾力性部材22を設け、
被測定歯車Gの歯面に測定子13を接触させた状態を保つ
とともに移動体14から測定子13に伝わる振動を吸収す
る。位置検出手段15は、測定子13の本体部21に反射鏡31
を設け、この反射鏡31に対向してレーザ測長器32を設け
る。
Description
測定する歯車測定機に関する。
従来の技術として、特開昭59−150304号公報、
特開昭62−282216号公報に示されるような歯車
測定機がある。
の回転と連動して高精度の数値制御で移動される移動台
上に検出器が配置され、この検出器の先端に被測定歯車
の歯面と接触する測定子が取付けられ、この測定子を歯
面に接触させたときの測定子の変位量を、検出器内に設
けられた差動トランス、電気マイクロメータなどの検出
手段で相対的誤差として検出し、被測定歯車の歯形誤
差、歯すじ誤差として捉えるようにしている。
は、検出器の動きを司る移動台の位置決め精度、検出器
内部の誤差などが、測定精度に影響するため、高精度な
移動台の位置決めや、複雑な機構の検出器が必要であ
り、その最小読取り単位にも限界があり、0.1μm単
位である。
ので、移動体の高精度な位置決めや、複雑な機構の検出
器を要することなく、高精度の歯面測定が可能の歯車測
定機を提供することを目的とするものである。
明は、回転駆動される被測定歯車の回転角を検出する角
度検出手段と、被測定歯車の歯面に接触した状態で直線
移動する測定子と、歯面に対する測定子の接触状態を保
つように被測定歯車の回転に応じて移動する移動体と、
測定子の移動位置を定位置で直接検出する位置検出手段
とを具備した歯車測定機であり、そして、移動体は、歯
面に対する測定子の接触状態を保つように被測定歯車の
回転に応じて移動するものであって、この移動体に検出
器を配置することなく、位置検出手段により測定子の移
動位置を定位置で直接検出するから、移動体の高精度な
位置決め制御は必要なく、また従来の検出器のように複
雑な機構を用いることなく、角度検出手段により検出さ
れた被測定歯車の回転角との関係で高精度の歯面測定が
可能となる。
載の歯車測定機において、移動体と測定子との間に、被
測定歯車の歯面に測定子を接触させた状態を保つととも
に移動体から測定子に伝達される振動を吸収する弾力性
部材を設けた歯車測定機であり、そして、弾力性部材に
より、被測定歯車の歯面に測定子を接触させた状態を保
つとともに、移動体から測定子に伝達される振動を吸収
することで、位置検出手段による測定子の位置検出精度
が向上する。
たは2記載の歯車測定機において、測定子の移動を案内
するガイドレールを具備した歯車測定機であり、そし
て、ガイドレールにより測定子の移動を案内すること
で、測定子の移動動作が安定するので、位置検出手段に
よる測定子の位置検出精度が向上する。
至3いずれか記載の歯車測定機における位置検出手段
が、測定子に設けられた反射鏡と、反射鏡に対向して設
けられレーザビームにより反射鏡との距離を測定するこ
とで測定子の移動位置を検出するレーザ測長器とを具備
した歯車測定機であり、そして、測定子の反射鏡に対向
するレーザ測長器により高精度の直接測定が可能であ
り、最小読取り単位が向上する。
至3いずれか記載の歯車測定機における位置検出手段
が、測定子の移動経路に沿って設けられ測定子の移動位
置を電気的、光学的および磁気的のいずれかにより測定
するリニアスケールを具備した歯車測定機であり、そし
て、リニアスケールにより高精度の測定が可能であり、
最小読取り単位が向上する。
至5いずれか記載の歯車測定機における測定子が、被測
定歯車の歯形誤差測定方向および歯すじ誤差測定方向に
移動可能に設けられ、位置検出手段は、測定子が移動可
能の2方向に設けられた歯車測定機であり、そして、被
測定歯車の歯形誤差および歯すじ誤差を高精度に検出す
る。
を図面を参照しながら説明する。
ータ11により回転駆動される被測定歯車Gの回転角を検
出する角度検出手段12と、被測定歯車Gの歯面に接触し
た状態で直線移動する測定子13と、歯面に対する測定子
13の接触状態を保つように被測定歯車Gの回転に応じて
移動する移動体14と、測定子13の移動位置を定位置で直
接検出する位置検出手段15とを具備している。
れるスライド部材である。送り機構16は、駆動モータ17
により回転される送りねじ18が、移動体14と螺合され、
この送りねじ18と平行に設けられた図示されないガイド
レールに摺動自在に嵌合された移動体14を、送りねじ18
の回転量に応じて直線移動する。
弾力性部材22が設けられている。この弾力性部材22は、
被測定歯車Gの歯面に測定子13を接触させた状態を保つ
とともに、移動体14から測定子13に伝達される振動を吸
収する1対の板ばね23,24であり、移動体14の左右側面
から測定子13の本体部21の左右側面にわたって設けられ
ている。
ート歯形の基礎円の接線と歯面との交点に位置し、基礎
円の接線に沿って移動する。
ダ25であり、その読取ヘッド26により読取られた被測定
歯車Gの回転角は、コンピュータのインターフェース27
を経てメモリ28に取込まれ、中央処理装置(以下、中央
処理装置を「CPU」という)29により演算処理され
る。
出力装置(以下、これらの入力装置および出力装置を
「入出力装置」という)30が接続され、その出力装置
に、CPU29により演算処理された被測定歯車Gの回転
角に応じた歯形誤差などを出力する。
21の側面に設けられた反射鏡31と、この反射鏡31に対向
して設けられレーザビームにより反射鏡31との距離を測
定することで測定子13の移動位置を検出するレーザ測長
器32とを具備している。
位置に固定されたもので、レーザガンなどと称されるレ
ーザ発射装置33から発生したレーザビームは、ビームベ
ンダなどと称される直角鏡34により折曲され、このレー
ザビームは、インタフェロメータなどと称される干渉計
35内の反射でそのままレシーバなどと称される受光器36
に到達するビームと、干渉計35から測定子13の本体部21
の側面の反射鏡31に照射されて反射した後に受光器36に
到達するビームとに分かれ、これらのレーザ光の干渉を
利用して、側面の反射鏡31までの距離を精密に測定でき
る。
子13の位置情報は、コンピュータのインターフェース27
を経てメモリ28に取込まれ、CPU29により演算処理さ
れる。
基づき、モータ制御装置37が前記駆動モータ11,17をそ
れぞれ駆動する。すなわち、前記歯車回転用の駆動モー
タ11は、モータ制御装置37からの駆動信号により駆動さ
れて、被測定歯車Gの回転速度、回転角を制御し、ま
た、送り機構16の駆動モータ17は、モータ制御装置37か
らの駆動信号により駆動され、移動体14の移動速度、移
動量を制御する。
て、位置検出手段15により測定子13の移動位置を定位置
のレーザ測長器32で直接検出するから、移動体14の高精
度な位置決め制御は必要なく、また従来の検出器のよう
に複雑な機構を用いることなく、角度検出手段12により
検出された被測定歯車Gの回転角との関係で高精度の歯
面測定が可能となる。
置との測定結果から歯形誤差を測定する原理は、後で図
4に基づき説明する。
の歯面に測定子13の接触端13aを弾力的に附勢して接触
させた状態を保つとともに、移動体14から測定子13に伝
達される振動を吸収することで、位置検出手段15による
測定子13の位置検出精度が向上する。
射鏡31に対向するレーザ測長器32により高精度の測定が
可能であり、従来の検出器より最小読取り単位が向上す
る。
なお、図1に示された実施の形態と同様の部分には同一
符号を付して、その説明を省略する場合もある。
動される被測定歯車Gの回転角を検出する角度検出手段
12と、被測定歯車Gの歯面に接触した状態で直線移動す
る測定子13と、歯面に対する測定子13の接触状態を保つ
ように被測定歯車Gの回転に応じて移動する移動体14
と、測定子13の移動位置を定位置で直接検出する位置検
出手段15とを具備し、移動体14と測定子13の本体部21と
の間に、被測定歯車Gの歯面に測定子13を接触させた状
態を保つとともに移動体14から測定子13に伝達される振
動を吸収する弾力性部材22が設けられている点は、図1
に示された実施の形態と同様である。
段15として、測定機本体側の定位置に、測定子13の移動
経路に沿って直線的に形成されたリニアスケール41が固
定され、測定子13の本体部21に読取ヘッド42が一体的に
設けられた点で異なる。
13の移動位置を読取ヘッド42により電気的、光学的およ
び磁気的のいずれかにより測定するリニアエンコーダで
あり、リニアスケール41の読取ヘッド42により高精度の
測定が可能であり、最小読取り単位が向上する。
を表した第3の実施の形態を示し、図1に示された実施
の形態と同様に、回転駆動される被測定歯車Gの回転角
θを検出する角度検出手段12と、被測定歯車Gの歯面に
接触した状態で直線移動する測定子13と、歯面に対する
測定子13の接触状態を保つように被測定歯車Gの回転に
応じて移動する移動体14と、測定子13の移動位置Yを定
位置で直接検出する位置検出手段15とを具備している。
間に設けられた弾力性部材22は、移動体14にコイルばね
43の一端部が係合され、測定子13の本体部21にコイルば
ね43の他端部が係合されたものである。
体14と測定子13との間の自由度が高くなり、被測定歯車
Gの歯面に測定子13の接触端13aを接触させる際に安定
した加圧状態を保てるとともに、移動体14から測定子13
に伝達される振動を吸収しやすい。
側に設けられたガイドレール44に軸受を介し摺動自在に
嵌合され、ガイドレール44により案内されて移動する。
路に沿ってリニアスケール41が固定され、測定子13の本
体部21に読取ヘッド42が一体的に設けられ、測定子13の
移動位置を電気的、光学的および磁気的のいずれかによ
り測定する。
て、位置検出手段15のリニアスケール41により測定子13
の移動位置を定位置で直接検出するから、移動体14の高
精度な位置決め制御は必要なく、また従来の検出器のよ
うに複雑な機構を用いることなく、角度検出手段12によ
り検出された被測定歯車Gの回転角θとの関係で高精度
の歯面測定が可能となる。
り、被測定歯車Gの歯面に測定子13を接触させた状態を
保つとともに、移動体14から測定子13に伝達される振動
を吸収することで、位置検出手段15による測定子13の位
置検出精度が向上する。
本体部21の移動を案内することで、測定子13の移動動作
が安定するので、位置検出手段15による測定子13の位置
検出精度が向上する。
ル41により高精度の測定が可能であり、最小読取り単位
が向上する。
誤差測定の一例を示し、図3におけるロータリエンコー
ダ25の読取ヘッド26により検出された被測定歯車Gの回
転角θと、リニアスケール41の読取ヘッド42により検出
された測定子13の移動量Yとの関係は、理論値がY=R
g・θの直線であるのに対し、測定された歯形は図4に
示された不定形線となる。この不定形線の最大幅が歯形
誤差となる。ここで、Rgは、被測定歯車Gの基礎円半
径である。
形態を含む主軸駆動方式の歯車測定機であり、図5に示
されるように、被測定歯車Gは、駆動モータ11により駆
動される回転軸51と、門形フレーム52を介して取付けら
れた上部軸受53との間に支持され、駆動モータ11による
歯車回転角θは、ロータリエンコーダ25の読取ヘッド26
により検出される。
うに、ベース体54に対し、X軸方向(歯車Gに対し前後
方向)の送り機構55が設けられている。このX軸方向の
送り機構55は、ベース体54に対しコラム体56がX軸方向
移動自在に設けられ、X軸駆動モータ57により回転され
るX軸方向の送りねじ58がコラム体56の一部に螺合さ
れ、送りねじ58の回転量によりX軸方向移動量が決定さ
れ、そのコラム体56の移動量は、X軸方向のリニアスケ
ール59により検出される。
車に対し上下方向)の送り機構61が設けられている。こ
のZ軸方向の送り機構61は、Z軸方向のガイドレール62
(図6)により昇降体63がZ軸方向移動自在に設けら
れ、Z軸駆動モータ64によりプーリ65を介して回転され
るZ軸方向の送りねじ66に昇降体63の一部が螺合され、
その送りねじ66の回転量により昇降体63のZ軸方向移動
量が決定され、その昇降体63の移動量は、Z軸方向のリ
ニアスケール67により検出される。
に対し、Y軸方向(歯車に対し左右方向)の前記送り機
構16が設けられている。このY軸方向の送り機構16は、
昇降体63にY軸方向のガイドレール44が水平に固定さ
れ、このY軸方向のガイドレール44により測定子13の本
体部21がY軸方向移動自在に設けられ、一方、駆動モー
タ17により回転される送りねじ18に移動体14が螺合さ
れ、この移動体14と測定子13の本体部21とが、コイルば
ねなどの弾力性部材22により弾力的に連結され、また、
測定子13の移動量は、昇降体63に固定されたY軸方向の
リニアスケール41により直接検出される。
方向に、送り機構16,61および位置検出手段15のリニア
スケール41,67が、それぞれ設けられたから、被測定歯
車Gの歯形誤差の測定および歯すじ誤差の測定が可能で
ある。
は、被測定歯車Gを回転させながら測定子13をY軸方向
に移動し、また、被測定歯車(はすば歯車)Gの歯すじ
誤差を測定するときは、被測定歯車Gを回転させながら
測定子13をZ軸方向に移動する。歯すじ誤差の測定原理
は、後で図9により説明する。
し、図7に示されるように、コラム体56に対し、Z軸方
向(歯車に対し上下方向)の送り機構61が設けられてい
る。このZ軸方向の送り機構61は、コラム体56に固定さ
れたZ軸方向のガイドレール62により昇降体63がZ軸方
向移動自在に設けられ、Z軸駆動モータ(図示されな
い)により回転されるZ軸方向の送りねじ66に昇降体63
の一部が螺合され、送りねじ66の回転量により昇降体63
のZ軸方向移動量が決定され、その昇降体63のZ軸方向
移動量は、測定子13の本体部21の下面に設けられた反射
鏡71と、この反射鏡71に対向してコラム体56の下部に設
置されたZ軸方向のレーザ測長器72とにより検出され
る。
に対し左右方向)の送り機構16が設けられている。この
Y軸方向の送り機構16は、昇降体63に固定されたY軸方
向のガイドレール44により測定子13の本体部21がY軸方
向移動自在に設けられ、一方、Y軸駆動モータ17により
回転される送りねじ18に移動体14が螺合され、送りねじ
18の回転量により移動体14のY軸方向移動量が決定さ
れ、この移動体14と測定子13の本体部21に設けられた連
結部21aとが、ばねなどの弾力性部材22により弾力的に
連結されている。
定子13の接触状態を保つように被測定歯車の回転に応じ
て弾力性部材22を介し測定子13を移動する。また、測定
子13のY軸方向の移動量は、昇降体63の一側部に設置さ
れたY軸方向のレーザ測長器32により直接検出される。
測定子13は、本体部21の前面に一体に突設され、Y軸方
向すなわち被測定歯車の歯形誤差測定方向と、Z軸方向
すなわち歯すじ誤差測定方向とに、それぞれ移動可能に
設けられている。
する測定子13の本体部21の一側面に反射鏡31が一体に取
付けられ、また、Z軸方向のレーザ測長器72と対向する
測定子13の本体部21の下面に、反射鏡71が一体に取付け
られている。
直接検出する位置検出手段15は、測定子13のY軸および
Z軸の2軸と直角な2面にそれぞれ設けられた反射鏡3
1,71と、これらの反射鏡31,71に対向してそれぞれ設
けられレーザビームにより反射鏡31,71との距離を測定
することで測定子13のY軸およびZ軸の2軸方向の移動
位置を検出するレーザ測長器32,72とを具備している。
レーザ測長器72は、レーザ光源を共通にしたものであ
り、1つのレーザ発射装置33からX軸方向に発生したレ
ーザビームは、直角鏡34によりY軸方向に折曲され、ビ
ームスプリッタなどと称される分光器73で、Z軸方向に
折曲されるレーザビーム74と、そのままY軸方向に進む
レーザビーム75とに分離される。
ビーム74は、干渉計35内の反射でそのまま受光器36に到
達するビームと、干渉計35から測定子13の側面の反射鏡
31に照射されて反射した後に受光器36に到達するビーム
とに分かれ、これらのレーザ光の干渉を利用して、側面
の反射鏡31までのY軸方向距離を精密に測定する。
渉計76内の反射でそのまま受光器77に到達するビーム
と、干渉計76から測定子13の下面の反射鏡71に照射され
て反射した後に受光器77に到達するビームとに分かれ、
これらのレーザ光の干渉を利用して、下面の反射鏡71ま
でのZ軸方向距離を精密に測定する。
て、測定子13の本体部21の2面の反射鏡31,71に対向す
る2系統のレーザ測長器32,72により、被測定歯車Gの
歯形誤差および歯すじ誤差の高精度の測定が可能であ
り、最小読取り単位が向上する。
13の移動位置を定位置で直接検出するから、移動体14の
高精度な位置決め制御は必要なく、また従来の検出器の
ように複雑な機構を用いることなく、被測定歯車Gの高
精度の歯面測定が可能となる。
すば歯車の歯すじ誤差を測定する場合の一例を示し、ロ
ータリエンコーダ25の読取ヘッド26により検出された被
測定歯車Gの回転角θと、ピッチ円筒上の歯面の垂直方
向移動量Zとの関係は、理想的なインボリュートヘリコ
イド歯面の場合は、Z=(Ro/tanβo)・θの直線で
あるのに対し、Z軸方向のレーザ測長器72により検出さ
れた測定値は、図9に示された不定形線となる。この不
定形線の最大幅が歯すじ誤差となる。なお、Roは、被
測定歯車Gのピッチ円半径、βoは、ねじれ角である。
お、既に説明した実施の形態と同様の部分には、同一符
号を付して、その説明を省略する。
体14と、ガイドレール44に摺動自在に嵌合されたスライ
ダ81とが、ボールジョイント82を介して連結され、スラ
イダ81に、板ばね23,24などの弾力性部材22を介して測
定子13の本体部21が取付けられている。
れた凹部83に複数のボール84が嵌合され、これらのボー
ル84間に、スライダ81から突設されたロッド部85が相対
的にX軸方向移動自在に嵌合されたものである。
移動体14で発生した振動のうちX軸方向の振動はボール
ジョイント82で吸収され、また、Y軸方向の振動は弾力
性部材22により吸収されるから、いずれ方向の振動も測
定子13には伝わらない。このため、測定子13の移動量を
レーザ測長器32またはリニアスケール41により、直接か
つ高精度に測定できる。
台上で動作する検出器を用いず、測定子13の位置を、測
定機本体側の定位置に固定されたレーザ測長器32,72
や、リニアスケール41,67などの位置検出手段15で、絶
対的誤差として直接検出することにより、従来の移動台
の位置決め誤差や、検出器の測定誤差の影響を受けな
い。
ール41,67を用いることにより、最小読取り単位も、
0.01μm単位まで向上させることができる。
いる送りねじ18の単体精度の影響を受けない。このた
め、安価なねじを採用できる。
なるため、従来のクローズドループ制御すなわちフィー
ドバック制御がオープンループ制御でもよくなり、移動
体14の位置制御用リニアスケールが不要となる。また、
駆動モータ17の価格低減が可能となる。
ニアスケール41は、リニアエンコーダとも称され、この
リニアスケール41には、電気的スケール、光学スケール
または磁気スケールなどが含まれる。
例えばリニアモータなどが含まれる。また、前記駆動モ
ータ17には、サーボモータ、パルスモータ、ダイレクト
ドライブモータなどが含まれる。さらに、前記送りねじ
18には、ボールねじ、台形ねじなどが含まれる。
移動を案内するガイドレール44には、すべり軸受、ころ
がり軸受、またはエアスライド軸受などが含まれる。
アナログ記録計、デジタル記録計、X−Yプロッタ、レ
ーザプリンタなどが含まれる。
送りねじ18、移動体14から発生する振動を測定子13に伝
えないために用いるもので、既に実施の形態で説明した
ように、同様の目的で設置されたコイルばね43や、ボー
ルジョイント82でも代用できる。
は、歯面に対する測定子の接触状態を保つように被測定
歯車の回転に応じて移動するものであって、この移動体
に検出器を配置することなく、位置検出手段により測定
子の移動位置を定位置で直接検出するから、移動体の高
精度な位置決め制御は必要なく、また従来の検出器のよ
うに複雑な機構を用いることなく、角度検出手段により
検出された被測定歯車の回転角との関係で高精度に歯面
測定できる。
定子との間に設けられた弾力性部材により、被測定歯車
の歯面に測定子を接触させた状態を保つとともに、移動
体から測定子に伝達される振動を吸収することで、位置
検出手段による測定子の位置検出精度を向上できる。
ルにより測定子の移動を案内することで、測定子の移動
動作が安定するので、位置検出手段による測定子の位置
検出精度を向上できる。
射鏡に対向するレーザ測長器により高精度の直接測定が
可能であり、最小読取り単位を向上できる。
動位置を電気的、光学的および磁気的のいずれかにより
測定するリニアスケールにより高精度の測定が可能であ
り、最小読取り単位を向上できる。
被測定歯車の歯形誤差測定方向および歯すじ誤差測定方
向に移動可能に設けられ、位置検出手段は、測定子が移
動可能の2方向に設けられたから、被測定歯車の歯形誤
差および歯すじ誤差を高精度に検出できる。
示す概要図である。
示す概要図である。
示す概要図である。
す測定図である。
側面図である。
示す正面図である。
す配置図である。
歯面における回転角θと垂直方向移動量Zとの関係を示
すモデル図、(B)は、歯車測定機による歯すじ誤差測
定の一例を示す測定図である。
を示す正面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 回転駆動される被測定歯車の回転角を検
出する角度検出手段と、 被測定歯車の歯面に接触した状態で直線移動する測定子
と、 歯面に対する測定子の接触状態を保つように被測定歯車
の回転に応じて移動する移動体と、 測定子の移動位置を定位置で直接検出する位置検出手段
とを具備したことを特徴とする歯車測定機。 - 【請求項2】 移動体と測定子との間に設けられ被測定
歯車の歯面に測定子を接触させた状態を保つとともに移
動体から測定子に伝達される振動を吸収する弾力性部材
を具備したことを特徴とする請求項1記載の歯車測定
機。 - 【請求項3】 測定子の移動を案内するガイドレールを
具備したことを特徴とする請求項1または2記載の歯車
測定機。 - 【請求項4】 位置検出手段は、 測定子に設けられた反射鏡と、 反射鏡に対向して設けられレーザビームにより反射鏡と
の距離を測定することで測定子の移動位置を検出するレ
ーザ測長器とを具備したことを特徴とする請求項1乃至
3いずれか記載の歯車測定機。 - 【請求項5】 位置検出手段は、 測定子の移動経路に沿って設けられ測定子の移動位置を
電気的、光学的および磁気的のいずれかにより測定する
リニアスケールを具備したことを特徴とする請求項1乃
至3いずれか記載の歯車測定機。 - 【請求項6】 測定子は、被測定歯車の歯形誤差測定方
向および歯すじ誤差測定方向に移動可能に設けられ、 位置検出手段は、測定子が移動可能の2方向に設けられ
たことを特徴とする請求項1乃至5いずれか記載の歯車
測定機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000298151A JP2002107142A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 歯車測定機 |
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