JP2008110445A - 歯車の歯合わせ角度検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右両歯面の累積ピッチ誤差を打ち消し、且つ、左右両歯面の何れにも研削残りが生じるのを防止し、更には左右両歯面の研削代をできるだけ少なくすることができる最適な歯合わせ角度を検出することができ、更には短時間で全歯検出とその信号処理を行って前記歯合わせ角度を求めることができる歯車の歯合わせ角度検出方法及び装置を提供する。
【解決手段】最も研削残りが生じやすいと考えられる、最大累積ピッチ誤差ALmax（右回り方向がプラス方向の場合）を有する左歯面２８と、最小累積ピッチ誤差ARmin（右回り方向がプラス方向の場合）を有する右歯面２９とに基づいて、これらの累積ピッチ誤差を打ち消し、研削後の累積ピッチ誤差を抑制させるための補正値δθを求め、この補正値δθによって基準歯溝角度θ₀を補正することにより、ワーク歯車１４の歯合わせ角度θを求める構成とする。また、変位センサと高速歯合わせ専用回路基板２４を用いて短時間の全歯検出及び信号処理を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は歯車の歯合わせ角度検出方法及び装置に関する。

ボブ盤などの歯切り盤によって歯切り加工された歯車は、更に歯車研削盤などの歯車仕上げ機械によって仕上げ加工される。

この歯車の仕上げ加工では、実際に仕上げ加工（研削）を開始する前にねじ状砥石などの研削工具の歯（山谷）と、ワーク歯車（例としてホブ切りし、焼入れした後の歯車）の歯（山谷）とが噛み合い可能な回転位相関係になるようにするための「歯合わせ」の工程が必要となる。

そして、この歯合わせ工程ではテーブル軸に取り付けられたワーク歯車の歯合わせ角度を求める必要があるが、この歯合わせ角度を求める方法としては、従来、接触式センサであるタッチプローブ、又は、非接触式センサである近接センサによってワーク歯車の歯（山谷）の位置を検出し、この検出信号に基づいてＮＣ装置で歯合わせ角度を求めるという方法が用いられていた。

例えば近接センサを用いる場合には、図１５に示すようにテーブル軸１に取り付けられたワーク歯車２の歯３の近傍に近接センサの検出部である近接センサヘッド４を配置した後、図示しないモータによって矢印Ａの如くテーブル軸１とともにワーク歯車２を回転させながら、近接センサヘッド４によってワーク歯車２の左右両右歯面６，７を検出し、この検出信号を、近接センサの信号処理部である近接センサアンプ５を介してＮＣ装置へ出力する。

なお、歯車の歯合わせについて記載された先行技術文献としては次のものがある。
特開２００４−２５３３３号公報 特許第３１３２７４０号公報 特開２０００−３２６１４１号公報

近年、例えば自動車用ミッションギヤなどの低騒音化・低振動化のために歯車の加工精度に対する要求がますます高まっており、この要求を満足するためには高精度な歯車の仕上げ加工を行う必要がある。そして、このような高精度な仕上げ加工を行うには、歯合わせ工程において最適な歯合わせ角度の検出、即ち、左右両歯面の累積ピッチ誤差を打ち消し、且つ、左右両歯面の何れにも研削残りが生じるのを防止し、更には左右両歯面の研削代をできるだけ少なくすることができる最適な歯合わせ角度を検出する方法が望まれている。

また、焼入れされた歯車には熱歪が生じており、この熱歪は歯車精度における累積ピッチ誤差や歯溝の振れという数値に現れ、この値が大きいとギヤノイズなどの問題となり易い。従って、更なる高精度化のために前記熱歪の除去も可能となるように焼入れ後の歯車に対して仕上げ加工をすることが望まれている。この場合、累積ピッチ誤差を小さくするためには、ワーク歯車の限られた数の歯だけではなく、全歯（全周）の左右両歯面の位置（角度）を検出し、この検出値に基づいて上記のような最適な歯合わせ角度を求める必要がある。しかも、生産性を向上させるために、実際の加工と直接関係しないこの「歯合わせ」時間を、できるだけ短時間することも望まれている。

これに対し、タッチプローブなどの接触式センサでは検出に時間がかかるため、短時間で全歯検出を行って高精度に歯合わせ角度を求めるという要求を満足することは困難である。また、近接センサを用いる場合でも、やはり以下のような理由から歯合わせ角度を求めるのに時間がかかるため、前記要求を満足することは困難である。
（１） 近接センサは応答速度が遅いため、ワーク歯車２を高速で回転させることができない。従って左右両歯面６，７の検出に時間がかかる。
（２） 近接センサでは応差の影響により、近寄り側の信号しか利用できない。このため、一方向の回転のみでワーク歯車２の左右両歯面６，７を検出することができず、図１６（ａ）に示すように矢印Ａ１の如くワーク歯車２を正転させて左歯面６の検出を行った後、図１６（ｂ）に示すように矢印Ａ２の如くワーク歯車２を逆転させて右歯面７の検出を行う必要がある。従って左右両歯面６，７の検出に時間がかかる。
（４） センサなどからの外部信号をＮＣ装置で処理する場合、ＮＣ装置では信号間隔（入力時間）に制限があるため、高速処理ができない。

従って本発明は上記の事情に鑑み、左右両歯面の累積ピッチ誤差を打ち消し、且つ、左右両歯面の何れにも研削残りが生じるのを防止し、更には左右両歯面の研削代をできるだけ少なくすることができる最適な歯合わせ角度を検出することができ、更には短時間で全歯検出を行って前記歯合わせ角度を求めることができる歯車の歯合わせ角度検出方法及び装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の歯車の歯合わせ角度検出方法は、ワーク回転軸に取り付けられたワーク歯車の歯合わせ角度を検出する装置であって、
前記ワーク歯車の全歯に対して、前記ワーク回転軸の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める第１の処理と、
前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて、全歯に対する左歯面累積ピッチ誤差と右歯面累積ピッチ誤差とを求める第２の処理と、
前記ワーク歯車の右回り方向をプラス方向として、前記左歯面累積ピッチ誤差と前記右歯面累積ピッチ誤差とから、左歯面最大累積ピッチ誤差と右歯面最小累積ピッチ誤差とを求める第３の処理と、
前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて基準歯溝の角度を求める第４の処理と、
前記左歯面最大累積ピッチ誤差と前記右歯面最小累積ピッチ誤差とを平均化して前記基準歯溝の角度の補正値を求める第５の処理と、
前記基準歯溝角度を前記補正値で補正して歯合わせ角度を求める第６の処理と、
を有してなることを特徴とする。

また、第２発明の歯車の歯合わせ角度検出方法は、第１発明の歯車の歯合わせ角度検出方法において、
前記ワーク回転軸とともに一方向に回転してＺ相パルス、Ａ相パルス及びＢ相パルスを出力するインクリメンタル式のロータリーエンコーダと、
前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサとを用い、
前記第１の処理では、前記ロータリーエンコーダのＺ相を前記ワーク回転軸の原点とし、前記ロータリーエンコーダから前記Ｚ相パルスが出力されてから、前記ロータリーエンコーダから出力される前記Ａ相パルス及び前記Ｂ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする。

また、第３発明の歯車の歯合わせ角度検出方法は、第１発明の歯車の歯合わせ角度検出方法において、
前記ワーク回転軸を一方向に回転させたとき、前記ワーク回転軸の原点を検出して、原点検出信号を出力する原点検出手段と、
クロックパルスを出力するクロックと、
前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサとを用い、
前記第１の処理では、前記原点検出手段から前記原点検出信号が出力されてから、前記クロックから出力される前記クロックパルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする。

また、第４発明の歯車の歯合わせ角度検出装置は、ワーク回転軸に取り付けられたワーク歯車の歯合わせ角度を検出する装置であって、
前記ワーク歯車の全歯に対して、前記ワーク回転軸の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める第１の手段と、
前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて、全歯に対する左歯面累積ピッチ誤差と右歯面累積ピッチ誤差とを求める第２の手段と、
前記ワーク歯車の右回り方向をプラス方向として、前記左歯面累積ピッチ誤差と前記右歯面累積ピッチ誤差とから、左歯面最大累積ピッチ誤差と右歯面最小累積ピッチ誤差とを求める第３の手段と、
前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて基準歯溝の角度を求める第４の手段と、
前記左歯面最大累積ピッチ誤差と前記右歯面最小累積ピッチ誤差とを平均化して前記基準歯溝の角度の補正値を求める第５の手段と、
前記基準歯溝角度を前記補正値で補正して歯合わせ角度を求める第６の手段と、
を有してなることを特徴とする。

また、第５発明の歯車の歯合わせ角度検出装置は、第４発明の歯車の歯合わせ角度検出装置において、
前記ワーク回転軸とともに一方向に回転してＺ相パルス、Ａ相パルス及びＢ相パルスを出力するインクリメンタル式のロータリーエンコーダと、
前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサと備え、
前記第１の手段では、前記ロータリーエンコーダのＺ相を前記ワーク回転軸の原点とし、前記ロータリーエンコーダから前記Ｚ相パルスが出力されてから、前記ロータリーエンコーダから出力される前記Ａ相パルス及び前記Ｂ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする。

また、第６発明の歯車の歯合わせ角度検出装置は、第４発明の歯車の歯合わせ角度検出装置において、
前記ワーク回転軸を一方向に回転させたとき、前記ワーク回転軸の原点を検出して、原点検出信号を出力する原点検出手段と、
クロックパルスを出力するクロックと、
前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサとを備え、
前記第１の手段では、前記原点検出手段から前記原点検出信号が出力されてから、前記クロックから出力される前記クロックパルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする。

また、第７発明の歯車の歯合わせ角度検出装置は、第５又は第６発明の歯車の歯合わせ角度検出装置において、
歯合わせ専用回路基板を備え、
前記第１の手段、前記第２の手段、前記第３の手段、前記第４の手段、前記第５の手段及び前記第６の手段は、前記歯合わせ専用回路基板に搭載されたプロセッサーで実行される計算処理プログラムであり、且つ、前記歯合わせ専用回路基板には前記変位センサの応答速度に対応し得るクロック周波数のクロックが搭載されていることを特徴とする。

第１発明の歯車の歯合わせ角度検出方法又は第４発明の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記ワーク歯車の全歯に対して、前記ワーク回転軸の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める第１の処理（手段）と、前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて、全歯に対する左歯面累積ピッチ誤差と右歯面累積ピッチ誤差とを求める第２の処理（手段）と、前記ワーク歯車の右回り方向をプラス方向として、前記左歯面累積ピッチ誤差と前記右歯面累積ピッチ誤差とから、左歯面最大累積ピッチ誤差と右歯面最小累積ピッチ誤差とを求める第３の処理（手段）と、前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて基準歯溝の角度を求める第４の処理（手段）と、前記左歯面最大累積ピッチ誤差と前記右歯面最小累積ピッチ誤差とを平均化して前記基準歯溝の角度の補正値を求める第５の処理（手段）と、前記基準歯溝角度を前記補正値で補正して歯合わせ角度を求める第６の処理（手段）とを有してなることを特徴とするため、即ち、最も研削残りが生じやすいと考えられる、最大累積ピッチ誤差（右回り方向がプラス方向の場合）を有する左歯面と、最小累積ピッチ誤差（右回り方向がプラス方向の場合）を有する右歯面とに基づいて補正値を求め、この補正値によって基準歯溝角度を補正することにより、ワーク歯車の歯合わせ角度を求めるため、左右両歯面の累積ピッチ誤差を打ち消し、且つ、左右両歯面の何れにも研削残りが生じるのを防止し、更には左右両歯面の研削代をできるだけ少なくすることができる最適な歯合わせ角度を求めることができる。

また、第２発明の歯車の歯合わせ角度検出方法又は第５発明の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記第１の処理（手段）では、前記ロータリーエンコーダのＺ相を前記ワーク回転軸の原点とし、前記ロータリーエンコーダから前記Ｚ相パルスが出力されてから、前記ロータリーエンコーダから出力される前記Ａ相パルス及び前記Ｂ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とするため、全歯の左歯面角度と右歯面角度とを、高精度且つ高速に検出することができる。

また、第３発明の歯車の歯合わせ角度検出方法又は第６発明の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記第１の処理（手段）では、前記原点検出手段から前記原点検出信号が出力されてから、前記クロックから出力される前記クロックパルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とするため、全歯の左歯面角度と右歯面角度とを、高精度且つ高速に検出することができる。

また、第７発明の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記第１の手段、前記第２の手段、前記第３の手段、前記第４の手段、前記第５の手段及び前記第６の手段は、前記歯合わせ専用回路基板に搭載されたプロセッサーで実行される計算処理プログラムであり、且つ、前記歯合わせ専用回路基板には前記変位センサの応答速度に対応し得るクロック周波数のクロックが搭載されていることを特徴とするため、全歯の左歯面角度と右歯面角度とを、変位センサの優れた応答速度（サンプリング速度）を最大限に活用して、非常に高速に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

＜構成＞
図１は本発明の実施の形態例に係る歯車の歯合わせ角度検出装置を搭載する歯車研削盤などの歯車仕上げ機械の要部構成を示す斜視図、図２は前記歯合わせ角度検出装置の構成を示すブロック図である。また、図３（ａ）はＮＣ装置で処理できる信号間隔（入力時間）の説明図、図３（ｂ）は変位センサアンプの応答速度（サンプリング速度）の説明図、図４は変位センサヘッドの検出信号と変位センサアンプの信号処理の概要を示す説明図である。図５及び図６は歯合わせ角度検出処理の流れを示すフローチャート、図７はロータリーエンコーダのパルス信号と変位センサのＯＮ−ＯＦＦ信号の関係を例示する説明図、図８は左歯面の角度の求め方に関する説明図、図９は右歯面の角度の求め方に関する説明図、図１０は基準歯溝の角度の求め方に関する説明図、図１１は基準歯溝角度の補正方法に関する説明図である。

図１２（ａ）はクロックパルスを用いて左右両歯面の角度を求める場合の歯車の歯合わせ角度検出装置の構成を示すブロック図、図１２（ｂ）は原点検出センサの原点検出信号とクロックパルスと変位センサのＯＮ−ＯＦＦ信号の関係を例示する説明図である。また、図１３は高速歯合わせ専用回路基板の回路構成の概要を示すブロック図、図１４は前記高速歯合わせ専用回路基板の状態遷移の概要を示す図である。

図１に示すように、歯車研削盤などの歯車仕上げ機械は主軸１１と、ワーク回転軸としてのテーブル軸１２（Ｃ軸と称する）とを有している。主軸１１には研削工具（図示例ではねじ状砥石）１３が取り付けられており、テーブル軸１２にはボブ盤などの歯切り盤によって歯切りされ、更に焼入れされた後の歯車１４がワークとして取り付けられる。研削工具１３は主軸用モータ１５によって矢印Ａ３の如く主軸１１とともに回転駆動され、ワーク歯車１４はテーブル軸用モータ１６によって矢印Ａ４の如くテーブル軸１２とともに回転駆動されるようになっている。

また、図示は省略するが、歯車仕上げ機械には研削工具１３を矢印Ａ５の如くアキシャル送りするためのＺ軸駆動部、研削工具１３を矢印Ａ６の如くシフト送りするためのＹ軸駆動部、研削工具１３を矢印Ａ７の如くワーク歯車１４に対して接近・離反させるためのＸ軸駆動部なども設けられている。ワーク歯車１４の仕上げ加工（研削）はこれらの各軸の駆動部の作動により、研削工具１３の歯１７（山谷）とワーク歯車１４の歯１８（山谷）とを噛み合わせた状態で研削工具１３と、ワーク歯車１４とを回転させることによって実施される。

そして、このような実際の仕上げ加工を開始する前には研削工具１３の歯１７（山谷）と、ワーク歯車１４の歯１８（山谷）とが噛み合い可能な回転位相関係になるようにするための「歯合わせ」の工程があり、この歯合わせ工程ではテーブル軸１２に取り付けられたワーク歯車１４の歯合わせ角度を検出する必要がある。この歯合わせ角度検出装置の構成を図２に基づいて説明する。

図２に示すように、本実施の形態例の歯合わせ角度検出装置は渦電流式の変位センサ（変位センサヘッド２１，変位センサアンプ２２）と、インクリメンタル式のロータリーエンコーダ２３と、高速歯合わせ専用回路基板２４とを備えた構成となっている。

図１及び図２に示すように、ロータリーエンコーダ２３はテーブル軸用モータ１６の回転軸２５を介してテーブル軸１２に連結されており、テーブル軸１２（ワーク歯車１４）とともに回転してＺ相、Ａ相及びＢ相のパルス信号を出力するものである。図７に示すように、Ｚ相パルスは１回転に１パルスだけ出力され、Ａ相パルスとＢ相パルスは互いに９０度の位相差を有しており、１回転に所定のパルス数だけ出力されるようになっている。

図２に示すように、変位センサ（ギャップセンサ）は検出部の変位センサヘッド２１と、信号処理部の変位センサアンプ２２とから構成されている。変位センサは従来の近接センサに比べてサンプリング速度や繰り返し精度に優れているため、高速且つ高精度にワーク歯車１４の左右両歯面位置を検出することができ、また、応差の影響がないため、一方向の回転のみでワーク歯車１４の左右両歯面位置を同時に検出することができる。

変位センサヘッド２１は例えば図示しない旋回機構などの移動機構に取り付けられており、歯合わせ角度検出するときには前記移動機構によって図２に示すようにテーブル軸１２に取り付けられたワーク歯車１４の歯１８の近傍へと移動（アプローチ）されて歯１８に対向するように配置される一方、歯合わせ角度検出が終了すると前記移動機構によって研削工具１３による仕上げ加工の邪魔にならない待避位置へと移動されるようになっている。変位センサアンプ２２には、変位センサヘッド２１から出力されるアナログ信号（ギャップ値）とデジタル信号（しきい値に対するHigh-Lowの判定出力）とを同時に処理できるものが用いられている。

変位センサの検出信号は、従来のようにＮＣ装置２６へ出力するのではなく、高速歯合わせ専用回路基板２４に出力され、この高速歯合わせ専用回路基板２４で求められる歯合わせ角度が、ＮＣ装置２６へ出力されるようになっている。ＮＣ装置２６は主軸１１やテーブル軸１２などの各軸の数値制御などを行うものである。

図３（ａ）に例示するようにＮＣ装置の連続高速スキップ機能では外部からの入力信号に対しＯＮ→ＯＦＦ又はＯＦＦ→ＯＮの信号更新に例えば２４msec以上を要する。一方、図３（ｂ）に例示するように変位センサからは最短で例えば２５μsecの間隔（サンプリング速度）でＯＮ−ＯＦＦ信号の出力が可能である。従って、変位センサとＮＣ装置の組み合わせでは、ＮＣ装置側で処理できる信号間隔（入力時間）に制限があるため、ワーク歯車の回転速度を落として左右両歯面位置の検出をすることが必要となり、結果的に変位センサの優れた応答速度（サンプリング速度）を最大限に活用することができなくなってしまう。

このため、本実施の形態例では高速で検出信号を処理して歯合わせ角度を演算することができる歯合わせ専用回路基板２４を開発・製作し、この高速歯合わせ専用回路基板２４に変位センサの検出信号（ＯＮ・ＯＦＦ信号）を出力する構成となっている。この高速歯合わせ専用回路基板２４では、変位センサの２５μsecの応答速度（サンプリング速度）に対応してクロック周波数が４０ｋＨｚ以上のクロック（図１３のクロック部５７参照）を搭載して、高速歯合わせ専用回路基板２４に搭載したプロセッサー（図１３のプロセッサー部４９参照）の演算速度を高速化することにより、変位センサ側の能力を最大限に活かせるようになっている。

ここで図４に基づき、変位センサヘッド２１の検出信号と変位センサアンプ２２の信号処理について説明する。図４（ａ）にはワーク歯車１４の歯１８及び歯溝２７の一部を展開した図を示している。これに対し、図２に矢印Ａ４で示す如くテーブル軸用モータ１６によってテーブル軸１２（ワーク歯車１４）を所定の回転速度で回転させると、変位センサヘッド２１からは図４（ｂ）に示すようなワーク歯車１４の歯１８及び歯溝２７の形状に応じた検出信号が出力される。即ち、変位センサヘッド２１は、変位センサヘッド２１から歯１８及び歯溝２７までの距離（ギャップ）を検出する。変位センサヘッド２１の検出信号（ギャップ値）は例えば−５〜＋５Ｖのアナログ信号である。この検出信号（アナログ信号）が変位センサヘッド２１から変位センサアンプ２２へ出力されると、変位センサアンプ２２では、図４（ｂ）に示すように前記検出信号と、予め設定されているトリガレベル（しきい値）とを比較して、前記検出信号が前記トリガレベルをまたいだときにHigh又はLowのＯＮ−ＯＦＦ信号を出力する。

図示例の変位センサアンプ２２では、前記検出信号が前記トリガレベルよりも小さい状態から大きい状態へと前記トリガレベルをまたいだときに０ＶのＯＦＦ信号（Low信号）を出力し、前記検出信号が前記トリガレベルよりも大きい状態から小さい状態へと前記トリガレベルをまたいだときに５ＶのＯＮ信号（High信号）を出力するように設定されている。即ち、図示例（図２，図４参照）では、ＯＮ信号（High信号）がワーク歯車１４の左歯面２８の位置検出信号であり、ＯＦＦ信号（Low信号）がワーク歯車１４の右歯面２９の位置検出信号である。

なお、前記トリガレベルは前記検出信号の最大値と最小値の範囲内であれば任意の値に設定することができる。また、上記とは逆に左歯面２８の位置検出信号をＯＦＦ信号（Low信号）とし、左歯面２９の位置検出信号をＯＮ信号（High信号）とすることもできる。

そして、変位センサアンプ２２から出力されるＯＮ−ＯＦＦ信号は高速歯合わせ専用回路基板２４に入力され、高速歯合わせ専用回路基板２４では、このＯＮ−ＯＦＦ信号などに基づいてワーク歯車１４の歯合わせ角度を求める。

高速歯合わせ専用回路基板２４及びＮＣ装置２６による歯合わせ角度検出処理の流れを、図５及び図６のフローチャートに基づいて説明する。図５に記載の（＊Ａ）は図６に記載（＊Ａ）に続いている。なお、高速歯合わせ専用回路基板２４の回路構成の概要及び状態遷移の概要については後述する（図１３，図１４参照）。

図５に示すように、ＮＣ装置２６による前記移動機構の制御によって変位センサヘッド２１のワーク歯車１４へのアプローチを行って図２に示す状態とし、高速歯合わせ専用回路基板２４への電源供給などを行って歯合わせ角度検出処理の準備が完了すると、歯合わせ角度検出処理が開始され（ステップＳ１）、ＮＣ装置２６によるテーブル軸用モータ１６の作動開始によってテーブル軸１２（ワーク歯車１４）の回転を開始する（ステップＳ２）。

回転開始付近や回転停止付近ではテーブル軸１２（ワーク歯車１４）の回転速度が一定ではないため、テーブル軸１２（ワーク歯車１４）は３６０度よりも余分に回転させる。例えばテーブル軸１２（ワーク歯車１４）の回転量を次のように３６０±５０度とする（ステップＳ３）。
→ −５０度（テーブル軸回転開始）
→ ０度（検出開始）
→ ３６０度（検出終了）
→ ４１０度（テーブル軸回転終了）

なお、電源を切って再度電源を入れた場合、ＮＣ装置２６はテーブル軸１２の原点位置（ロータリーエンコーダ２３のＺ相位置）が分からないため、歯面位置検出のためのテーブル軸回転（ステップＳ２）を行う前に原点復帰のためのテーブル軸回転を行う。原点復帰のためのテーブル軸回転を行ったときにロータリーエンコーダ２３から出力されるＺ相パルス（原点信号）によって、ロータリーエンコーダ２３のＺ相位置、即ちテーブル軸１２の原点位置を確認する。ＮＣ装置２６においてテーブル軸１２の原点位置が把握されていれば、テーブル軸１２が回転開始から５０度回転した時点（０度の時点）又はその近傍に達した時点でロータリーエンコーダ２３からＺ相パルスが出力されるようにすることができ、その結果、テーブル軸１２の回転速度が安定している範囲（上記の０度〜３６０度の範囲）で確実に歯面位置検出を行うことができる。

そして、高速歯合わせ専用回路基板２４では、ＮＣ装置２６による歯面位置検出のためのテーブル軸回転が開始されて（ステップＳ２，Ｓ３）、図７に例示するようにロータリーエンコーダ２３からＺ相パルスが出力されると、このＺ相パルス（原点信号）を基準にして左右両歯面２８，２９の角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を求める（ステップＳ４）。

即ち、Ｚ相パルス（原点信号）が出力されてから、変位センサ（変位センサアンプ２２）のＯＮ信号（左歯面位置検出信号）及びＯＦＦ信号（右歯面位置検出信号）が出力されるまでの間にロータリーエンコーダ２３から出力されるＡ相パルス及びＢ相パルスのパルス数をカウントする。そして、このカウント値を、所定のロータリーエンコーダ２３のパルス数と回転角度との関係に基づいて左右両歯面２８，２９の角度に変換することにより、図８に例示するようなＺ相（原点）からの全歯１８の左歯面２８の角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と、図９に例示するようなＺ相（原点）からの全歯１８の右歯面２９の角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とを求める（ステップＳ４）。即ち、本実施の形態例ではステップＳ４が第１の処理（手段）である。つまり、ロータリーエンコーダ２３のＺ相をテーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点とし、ロータリーエンコーダ２３からＺ相パルスが出力されてから、ロータリーエンコーダ２３から出力されるＡ相パルス及びＢ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、変位センサ（変位センサヘッド２１、変位センサアンプ２２）のＯＮ−ＯＦＦ信号（左歯面位置検出信号及び右歯面位置検出信号）でラッチ（保持）することにより、テーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める。なお、Ａ相パルス及びＢ相パルスのパルス数のカウント方法としては、例えば４逓倍法（図７の「測定ピッチ」参照）など用いることができる。

そして、ここで求めた全歯１８の左右両歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を記憶し、また、ワーク歯車１４の歯数Ｚを入力し（例えばオペレータが図示しない入力装置によって入力する）、全右歯面２９の累積ピッチ誤差ARiの最小値ARminの初期値（０）、及び、全左歯面２８の累積ピッチ誤差ALiの最大値ALmaxの初期値（０）を設定する（ステップＳ４）。

次に、累積ピッチ誤差を求めるための基準となる歯面の角度を、左歯面２８についてはＣ₁とし、右歯面２９についてはＣ₂として、ｉ番目（ｉ＝２，３，４，・・・，Ｚ）の歯１８の左歯面２８の累積ピッチ誤差ALiと、右歯面２９の累積ピッチ誤差ARiとを、それぞれ下式によって求める。下式において（Ｃ_2i-1−Ｃ₁）は図８に例示するように左歯面２８の累積ピッチ（実測値）、（Ｃ_2i−Ｃ₂）は図９に例示するように右歯面２９の累積ピッチ（実測値）、（３６０／Ｚ）（ｉ−１）は理想の（誤差のない）累積ピッチである。そして、この演算結果から、全左歯面２８の累積ピッチ誤差ALiのうちの最大値ALmaxと、全右歯面２９の累積ピッチ誤差ARiのうちの最小値ARminとを求める。
ALi＝(Ｃ_2i-1−Ｃ₁)−(３６０／Ｚ)(ｉ−１) （ｉ＝２，３，４，・・・，Ｚ）
ARi＝(Ｃ_2i−Ｃ₂)−(３６０／Ｚ)(ｉ−１) (ｉ＝２，３，４，・・・，Ｚ）

即ち、図６のフローチャートに基づいて説明すると、まず、ｉを２とする（ステップＳ５）。続いて、左歯面２８に対してはＣ_2i-1の値とＣ₁の値とを比較して（ステップＳ６）、Ｃ_2i-1の値がＣ₁の値よりも大きい場合には当該Ｃ_2i-1の値をそのままＣ_2i-1の値として設定し（ステップＳ７）、Ｃ_2i-1の値がＣ₁の値以下の場合には（Ｃ_2i-1＋３６０）の値をＣ_2i-1の値として設定する（ステップＳ８）。

そして、Ｃ₁の値とステップＳ７又はＳ８で設定したＣ_2i-1の値とに基づき、上記のALiの演算式から、左歯面２８の累積ピッチALiを演算する（ステップＳ９）。

次に、ステップＳ９で求めたALiの値とALmaxの値とを比較し（ステップＳ１０）、ALiの値がALmaxの値よりも小さければALmaxの値はそのままとし（ステップＳ１２）、ALiの値がALmaxの値以上であれば当該ALiの値をALmaxの値として設定する（ステップＳ１１）。

右歯面２９に対してはＣ_2iの値とＣ₂の値とを比較して（ステップＳ１３）、Ｃ_2iの値がＣ₂の値よりも大きい場合には当該Ｃ_2iの値をそのままＣ_2iの値として設定し（ステップＳ１４）、Ｃ_2iの値がＣ₂の値以下の場合には（Ｃ_2i＋３６０）の値をＣ_2iの値として設定する（ステップＳ１５）。

そして、Ｃ₂の値とステップＳ１４又はＳ１５で設定したＣ_2iの値とに基づき、上記のARiの演算式から、左歯面２８の累積ピッチARiを演算する（ステップＳ１６）。

なお、累積ピッチ誤差の考え方からすると、（Ｃ_2i-1−Ｃ₁）及び（Ｃ_2i−Ｃ₂）の値は必ず正の値となる（図８，図９参照）。従って、もし、左歯面角度Ｃ_2i-1もしくは右歯面角度Ｃ_2iの値が３６０度を越えて０度からの値になった場合には（Ｃ_2i-1−Ｃ₁）もしくは（Ｃ_2i−Ｃ₂）の値が負になってしまうため、ステップＳ６でＣ_2i-1の値がＣ₁の値以下であると判定された場合やステップＳ１３でＣ_2iの値がＣ₂の値以下であると判定された場合にはステップＳ８，Ｓ１５の処理を行なうことによって、ステップＳ９，Ｓ１６で（Ｃ_2i-1−Ｃ₁）や（Ｃ_2i−Ｃ₂）の値が必ず正の値となるようにしている。

次に、ステップＳ１６で求めたARiの値とARminの値とを比較し（ステップＳ１７）、ARiの値がARminの値以上であればALmaxの値はそのままとし（ステップＳ１８）、ARiの値がARminの値よりも小さければ当該ARiの値をARminの値として設定する（ステップＳ１９）。

次に、ｉの値を（ｉ＋１）とし（ステップＳ２０）、ｉの値が歯数Ｚの値に達するまで（ステップＳ２１）、上記ステップＳ６〜Ｓ１２及びステップＳ１３〜Ｓ１９の処理を繰り返す。かくして、全左歯面２８の累積ピッチ誤差の最大値ALmaxと、全右歯面２９の累積ピッチ誤差の最小値ARminとが求められる。本実施の形態例ではステップＳ５〜ステップＳ２１が第２の処理（手段）及び第３の処理（手段）である。

続いて、図８及び図９に示す基準歯溝２７の位置（角度）θ₀を、下式によって求める（ステップＳ２２）。本実施の形態例ではステップＳ２２が第４の処理（手段）である。図１０に示すように歯１８の頂点（幅方向の中央部）から隣りの歯１８の頂点（幅方向の中央部）までの角度は３６０度を歯数Ｚで割ることによって求まり、更にその１／２が隣り合う２つの歯１８の頂点と頂点の間の位置、つまり基準歯溝２７の位置（歯１８の頂点から基準歯溝２７までの角度）となる。また、Ｚ相（原点）から歯１８の頂点までの角度は（Ｃ１＋Ｃ２）／２によって求めることができる。従って、下式により、Ｚ相（原点）から基準歯溝２７までの角度θ₀を求めることができる。
θ₀＝（Ｃ１＋Ｃ２）／２＋（３６０／Ｚ）／２

次に、基準歯溝角度θ₀の補正値δθを、下式によって演算する（ステップＳ２３）。本実施の形態例ではステップＳ２３が第５の処理（手段）である。
δθ＝（ARmin＋ALmax）／２

左右両歯面２８，２９の累積ピッチ誤差を打ち消し、且つ、左右両歯面２８，２９の研削残りを防止し、しかも、左右両歯面２８，２９の研削代をできるだけ少なくするためには、基準歯溝角度θ₀を補正する必要がある。

このような要求を満足する補正量δθは、図１１に例示するように矢印Ａ１０方向、即ちワーク歯車１４の右回り（各歯１８において右歯面２９が先行する回転方向）の方向をプラス方向とした場合、左歯面２８の最大累積ピッチ誤差ALmax（プラス方向に最も大きい誤差）と、右歯面２９の最小累積ピッチ誤差ARmin（矢印Ａ１０とは逆のマイナス方向に最も大きい誤差：絶対値最大）とを上式により平均化して、これらの累積ピッチ誤差ALmax，ARminを左右均等化させることにより、求めることができる。

図１１において、点線は累積ピッチ誤差のない理想的なものであると仮定した場合の基準歯溝２７の左右両側の歯面２８，２９を表しており、実線は全歯面２８，２９のうちの最大累積ピッチ誤差ALmaxを有する左歯面２８と、最小累積ピッチ誤差ARminを有する右歯面２９とを、仮想的に前記点線の歯面２８，２９に重ね合わせてみたものであり、この仮想状態において左右両歯面２８，２９が最も離間した状態となる。このように最大累積ピッチ誤差ALmaxを有する左歯面２８と、最小累積ピッチ誤差ARminを有する右歯面２９とに基づいて補正量δθを求める理由は、これらの左歯面２８又は右歯面２９において最も研削残りが生じやすいと考えられるためである。

そして、最終的に求める最適な歯合わせ角度θを、下式によって演算し（ステップＳ２４）、この歯合わせ角度θをＮＣ装置２６へ出力して（ステップＳ２５）、処理を終了する（ステップＳ２６）。本実施の形態例ではステップＳ２４が第５の処理（手段）である。
θ＝θ₀＋δθ

そして、ＮＣ装置２６では、ロータリーエンコーダ２３からの検出信号（パルス信号）に基づいてテーブル軸用モータ１６の回転を制御することにより、互いに同期回転させている研削工具１３（主軸１１）とワーク歯車１４（テーブル軸１２）の回転位相を、図１１に例示するように補正量δθだけ補正する。かくして研削工具１３（主軸１１）とワーク歯車１４（テーブル軸１２）の回転位相が最適なものとなり、この状態でワーク歯車１４の歯１８（山谷）に対して、従来と同様に各軸駆動部を制御することより、研削工具１３の歯（山谷）を噛み合わせる。かくして歯合わせが完了し、実際の仕上げ加工が開始される。

なお、上記ではワーク歯車１４を正転（図２，図８，図９に示す矢印Ａ４方向の回転）させて歯合わせ角度を検出する場合について説明したが、勿論、ワーク歯車１４を逆転させても、詳細な説明は省略するが、上記と同様の処理により、基準歯溝角度θ₀を補正値δθで補正した最適な歯合わせ角度θを求めることができる。

また、上記ではロータリーエンコーダ２３のパルス信号に基づいて左右両歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を求めたが、これに限定するものではなく、高速歯合わせ専用回路基板２４に装備された内部クロックから発信されるクロックパルスに基づいて左右両歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を求めるようにしてもよい。この場合、ロータリーエンコーダ２３のＺ相パルスに代わって原点信号を出力する原点検出手段が必要になる。

この場合の原点検出手段としては、テーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点を検出することができるものであればよく、例えば図１２に示すような構成のものでもよい。図１２（ａ）に示すようにテーブル軸１２の外周面の一箇所にテーブル軸１２の原点を表す原点突起３１を設け、この原点突起３１を近接センサや変位センサなどの適宜の原点検出センサ３２によって検出する。原点検出センサ３２では、原点突起３１の検出信号を高速歯合わせ専用回路基板２４へ出力する。即ち、原点検出センサ３２の原点検出信号が、ロータリーエンコーダ２３のＺ相パルスの代わりになる。なお、原点突起３１は図示例のように直接テーブル軸１２に設ける場合に限らず、テーブル軸に連結された他の回転軸に設けてもよい。即ち、テーブル軸１２に連結されてテーブル軸１２とともに回転する他の回転軸が設けられている場合には、当該他の回転軸の外周面の一箇所にテーブル軸１２の原点を表す原点突起３１を設けることもできる。

高速歯合わせ専用回路基板２４では、図１２（ｂ）に示すように原点検出センサ３２から原点検出信号が出力（１回転に１回出力）されると、この原点検出信号を基準にして左右両歯面２８，２９の角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を求める。

即ち、原点検出信号が出力されてから、変位センサ（変位センサアンプ２２）のＯＮ信号やＯＦＦ信号が出力されるまでの間に前記クロックから出力されるクロックパルスのパルス数をカウントする。そして、このカウント値を、前記クロックパルスのパルス数と回転角度との関係（クロック周波数とテーブル軸１２の回転速度との関係）に基づいて左右両歯面２８，２９の角度に変換することにより、図８と同様に原点からの全歯１８の左歯面２８の角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と、図９と同様に原点からの全歯１８の右歯面２９の角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とを求める。つまり、ワーク歯車１４の回転速度が一定であることを前提とし、原点検出センサ３２などの原点検出手段から原点検出信号が出力されてから、内部クロックから出力されるクロックパルス（基準パルス）のパルス数をカウントして、このカウント値を、変位センサ２２のＯＮ−ＯＦＦ信号（左歯面位置検出信号及び右歯面位置検出信号）でラッチ（保持）することにより、テーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める。なお、クロックパルスを利用する場合、テーブル軸１２（ワーク歯車１４）の回転速度の設定を、例えばワーク歯車１４を低速の一定回転速度で回転させる低速モードと、高速の一定回転速度で回転させる高速モードの２段階に切り替え可能にしてもよい。

これ以降の歯合わせ角度θを求めるまでの処理内容については、上記のロータリーエンコーダ２３を用いた場合の処理と同様であるため（図６参照）、ここでの説明は省略する。

ここで、図１３に基づき、高速歯合わせ専用回路基板２４の回路構成の概要について説明する。

図１３に示すように、高速歯合わせ専用回路基板２４は、コネクタなどからなる入力コネクタ部４１，４２，４３，４４と、作動入力トランジスタ、抵抗、コンデンサなどからなるエンコーダ信号入力ＩＦ回路部４５、フォトカプラ、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどからなるＮＣ・原点検出信号入力ＩＦ回路部４６、フォトカプラ、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどからなる変位センサ入力ＩＦ回路部４７と、ＲＯＭＩＣ、抵抗、コンデンサなどからなるＲＯＭ部４８と、マイクロプロセッサー、コンデンサなどからなるプロセッサー部４９と、ＤＣＤＣコンバータ、コンデンサなどからなるＤＣＤＣ変換部５０と、Ｄ電源、コンデンサなどからなる電源２４Ｖ部５１と、端子台などからなる電源入力端子台部５２と、スイッチなどからなるリセットスイッチ部５３と、スイッチ、抵抗などからなるＤＩＰＳＷ部５４と、ＬＥＤなどからなるＬＥＤ表示部５５と、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどからなるＬＥＤドライブ部５６と、クロックＩＣなどからなるクロック部５７と、ＳＲＡＭなどからなるＳＲＡＭ部５８と、フォトカプラ、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどからなる出力ＩＦ部５９と、コネクタなどからなる出力コネクタ部６０とを有している。

各部の概要について説明すると、入力コネクタ部４１，４２，４３，４４には外部入力配線を接続する。エンコーダ信号入力ＩＦ回路部４５ではロータリーエンコーダ２３からの入力信号のレベルをプロセッサー入力用の信号レベルに変換（５Ｖから３．３Ｖに変換）する。ＮＣ・原点検出信号入力ＩＦ回路部４６ではＮＣ装置２６又は原点検出センサ３２からの入力信号のレベルをプロセッサー入力用の信号レベルに変換（５Ｖから３．３Ｖに変換）する。変位センサ入力ＩＦ回路部４７では変位センサアンプ２２からの入力信号のレベルをプロセッサー入力用の信号レベルに変換（５Ｖから３．３Ｖに変換）する。ＲＯＭ部４８ではプログラム（歯合わせ角度の演算プログラムなど）が記憶されており、このプログラムをプロセッサーにロードする。プロセッサー部４９では前記プログラムに基づいて図１４に示すような処理を行う。ＤＣＤＣ変換部５０では３．３Ｖ系トランジスタに３．３Ｖ電源供給を行う。

電源２４Ｖ部５１では２４Ｖ電圧を受け、５Ｖ電圧を５Ｖ系トランジスタに供給する。電源入力端子台部５２では外部電源（ＤＣ２４Ｖ）の配線接続を行う。リセットスイッチ部５３ではプロセッサーのリセットを行う。ＤＩＰＳＷ部５４はプロセッサーの設定用である。ＬＥＤ表示部５５では、７セグメントＬＥＤ表示で高速歯合わせ専用回路基板２４の動作状態を表示する。ＬＥＤドライブ部５６ではプロセッサーからの表示信号をＬＥＤ用にドライブする。クロック部５７ではプロセッサーの基準クロックパルスを発生する。このクロックパルスは前述のように左右両歯面２８，２９の角度を求めるためにも利用される。ＳＲＡＭ部５８では測定データを記憶する。出力ＩＦ部５９ではプロセッサーの出力信号レベルを３．３Ｖから２４Ｖに変換する。出力コネクタ部６０には外部出力配線を接続する。

続いて、図１４に基づき、高速歯合わせ専用回路基板２４の状態遷移の概要について説明する。

図１４において、電源ＯＮ６１では外部電源から電力が供給され、ＮＣ装置２６へＲＥＡＤＹ出力を行う。初期化６２では内部変数をクリアする。アイドル状態６３では、ＮＣ装置２６からの指令を待ち、ＮＣ装置２６からの指令に応じた状態に移行する。データ設定６４では設定データの種類を識別して、種類に応じたデータ（歯数Ｚなど）を設定し、また、一部のデータ（歯数Ｚなど）について仕様範囲内か否かをチェックし、仕様範囲外であればエラー出力をする。ＮＣ装置へのデータ出力６５ではＮＣ装置２６の要求に応じて累積ピッチ誤差の最大値及び最小値、高速歯合わせ専用回路基板２４のクロック周波数などをＮＣ装置２６へ出力し、また、要求データの種類が仕様範囲内か否かのチェックをし、仕様範囲外であればエラー出力をする。計算処理６６では図５及び図６に示すような計算処理などを行い、また、累積ピッチ誤差が過大か否かをチェックし、過大であればエラー出力をする。エラー出力６７ではＮＣ装置２６へのエラー情報通知を行う。基準パルスカウント値取得６８ではエンコーダモードが選択された場合にはロータリーエンコーダ２３のＡ相パルス及びＢ相パルスをカウントし、低速／高速モードが選択された場合にはクロックパルスをカウントする。表示６９では高速歯合わせ専用回路基板２４のＤＩＰＳＷに応じて、各データ、エラー情報を表示する。

＜作用効果＞
以上のように本実施の形態例の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、ワーク歯車１４の全歯１８に対して、テーブル軸１２の原点からの左歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と右歯面角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とを求める第１の手段と、左歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と右歯面角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とに基づいて、全歯１８に対する左歯面累積ピッチ誤差ALiと右歯面累積ピッチ誤差ARiとを求める第２の手段と、ワーク歯車１４の右回り方向をプラス方向として、左歯面累積ピッチ誤差ALiと右歯面累積ピッチ誤差ARiとから、左歯面最大累積ピッチ誤差ALmaxと右歯面最小累積ピッチ誤差ARminとを求める第３の手段と、左歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と右歯面角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とに基づいて基準歯溝２７の角度θ₀を求める第４の手段と、左歯面最大累積ピッチ誤差ALmaxと右歯面最小累積ピッチ誤差ARminとを平均化して基準歯溝角度θ₀の補正値δθを求める第５の手段と、基準歯溝角度θ₀を補正値δθで補正して歯合わせ角度θを求める第６の手段とを有してなることを特徴とするため、即ち、最も研削残りが生じやすいと考えられる、最大累積ピッチ誤差ALmax（右回り方向がプラス方向の場合）を有する左歯面２８と、最小累積ピッチ誤差ARmin（右回り方向がプラス方向の場合）を有する右歯面２９とに基づいて補正値δθを求め、この補正値δθによって基準歯溝角度θ₀を補正することにより、ワーク歯車１４の歯合わせ角度θを求めるため、左右両歯面２８，２９の累積ピッチ誤差を打ち消し、且つ、左右両歯面２８，２９の何れにも研削残りが生じるのを防止し、更には左右両歯面２８，２９の研削代をできるだけ少なくすることができる最適な歯合わせ角度θを求めることができる。

また、本実施の形態例の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記第１の処理（手段）では、ロータリーエンコーダ２３のＺ相をテーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点とし、ロータリーエンコーダ２３からＺ相パルスが出力されてから、ロータリーエンコーダから出力されるＡ相パルス及びＢ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、変位センサ（変位センサヘッド２１、変位センサアンプ２２）のＯＮ−ＯＦＦ信号（左歯面位置検出信号及び右歯面位置検出信号）でラッチ（保持）することにより、テーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点からの左歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と右歯面角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とを求めることを特徴とするため、全歯１８の左右両歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を、高精度且つ高速に検出することができる。

また、本実施の形態例の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記第１の処理（手段）では、原点検出センサ３２などの原点検出手段から原点検出信号が出力されてから、内部クロックから出力されるクロックパルス（基準パルス）のパルス数をカウントして、このカウント値を、変位センサ２２のＯＮ−ＯＦＦ信号（左歯面位置検出信号及び右歯面位置検出信号）でラッチ（保持）することにより、テーブル軸１２（ワーク回転軸）の原点からの左歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₃，・・・，Ｃ_2Z-1）と右歯面角度（Ｃ₂，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z）とを求めることを特徴とするため、全歯１８の左右両歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を、高精度且つ高速に検出することができる。

また、本実施の形態例の歯車の歯合わせ角度検出装置によれば、前記第１の手段、前記第２の手段、前記第３の手段、前記第４の手段、前記第５の手段及び前記第６の手段は、高速歯合わせ専用回路基板２４に搭載されたプロセッサー（プロセッサー部４９）で実行される計算処理プログラムであり、且つ、高速歯合わせ専用回路基板２４には変位センサの応答速度に十分対応し得るクロック周波数のクロック（クロック部５７）が搭載されていることを特徴とするため、全歯１８の左右両歯面角度（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，・・・，Ｃ_2Z-1，Ｃ_2Z）を、変位センサの優れた応答速度（サンプリング速度）を最大限に活用して、非常に高速に検出することができる。

本発明は歯車の歯合わせ角度検出方法及び装置に関し、例えば歯車研削盤などの歯車仕上げ機械において高速且つ高精度に歯合わせを行って高精度な歯車の仕上げ加工を行う場合に適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例に係る歯車の歯合わせ角度検出装置を搭載する歯車研削盤などの歯車仕上げ機械の要部構成を示す斜視図である。 前記歯合わせ角度検出装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）はＮＣ装置で処理できる信号間隔（入力時間）の説明図、（ｂ）は変位センサアンプの応答速度（サンプリング速度）の説明図である。 変位センサヘッドの検出信号と変位センサアンプの信号処理の概要を示す説明図である。 歯合わせ角度検出処理の流れを示すフローチャートである。 歯合わせ角度検出処理の流れを示すフローチャートである。 ロータリーエンコーダのパルス信号と変位センサのＯＮ−ＯＦＦ信号の関係を例示する説明図である。 左歯面の角度の求め方に関する説明図、図９は右歯面の角度の求め方に関する説明図である。 右歯面の角度の求め方に関する説明図である。 基準歯溝の角度の求め方に関する説明図である。 基準歯溝角度の補正方法に関する説明図である。 （ａ）はクロックパルスを用いて左右両歯面の角度を求める場合の歯車の歯合わせ角度検出装置の構成を示すブロック図、（ｂ）は原点検出センサの原点検出信号とクロックパルスと変位センサのＯＮ−ＯＦＦ信号の関係を例示する説明図である。 高速歯合わせ専用回路基板の回路構成の概要を示すブロック図である。 前記高速歯合わせ専用回路基板の状態遷移の概要を示す図である。 近接センサを用いた場合の従来例を示す図である。 近接センサを用いた場合の従来例を示す図である。

符号の説明

１１ 主軸
１２ テーブル軸
１３ 研削工具
１４ ワーク歯車
１５ 主軸用モータ
１６ テーブル軸用モータ
１７，１８ 歯
２１ 変位センサヘッド
２２ 変位センサアンプ
２３ ロータリーエンコーダ
２４ 高速歯合わせ専用回路基板
２５ 回転軸
２６ ＮＣ装置
２７ 歯溝
２８ 左歯面
２９ 右歯面
３１ 原点突起
３２ 原点検出センサ
４１，４２，４３，４４ 入力コネクタ部
４５ エンコーダ信号入力ＩＦ回路部
４６ ＮＣ・原点検出信号入力ＩＦ回路部
４７ 変位センサ入力ＩＦ回路部
４８ ＲＯＭ部
４９ プロセッサー部
５０ ＤＣＤＣ変換部
５１ 電源２４Ｖ部
５２ 電源入力端子台部
５３ リセットスイッチ部
５４ ＤＩＰＳＷ部
５５ ＬＥＤ表示部
５６ ＬＥＤドライブ部
５７ クロック部
５８ ＳＲＡＭ部
５９ 出力ＩＦ部
６０ 出力コネクタ部

Claims (7)

1. ワーク回転軸に取り付けられたワーク歯車の歯合わせ角度を検出する装置であって、
   前記ワーク歯車の全歯に対して、前記ワーク回転軸の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める第１の処理と、
   前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて、全歯に対する左歯面累積ピッチ誤差と右歯面累積ピッチ誤差とを求める第２の処理と、
   前記ワーク歯車の右回り方向をプラス方向として、前記左歯面累積ピッチ誤差と前記右歯面累積ピッチ誤差とから、左歯面最大累積ピッチ誤差と右歯面最小累積ピッチ誤差とを求める第３の処理と、
   前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて基準歯溝の角度を求める第４の処理と、
   前記左歯面最大累積ピッチ誤差と前記右歯面最小累積ピッチ誤差とを平均化して前記基準歯溝の角度の補正値を求める第５の処理と、
   前記基準歯溝角度を前記補正値で補正して歯合わせ角度を求める第６の処理と、
   を有してなることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出方法。
2. 請求項１に記載の歯車の歯合わせ角度検出方法において、
   前記ワーク回転軸とともに一方向に回転してＺ相パルス、Ａ相パルス及びＢ相パルスを出力するインクリメンタル式のロータリーエンコーダと、
   前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサとを用い、
   前記第１の処理では、前記ロータリーエンコーダのＺ相を前記ワーク回転軸の原点とし、前記ロータリーエンコーダから前記Ｚ相パルスが出力されてから、前記ロータリーエンコーダから出力される前記Ａ相パルス及び前記Ｂ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出方法。
3. 請求項１に記載の歯車の歯合わせ角度検出方法において、
   前記ワーク回転軸を一方向に回転させたとき、前記ワーク回転軸の原点を検出して、原点検出信号を出力する原点検出手段と、
   クロックパルスを出力するクロックと、
   前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサとを用い、
   前記第１の処理では、前記原点検出手段から前記原点検出信号が出力されてから、前記クロックから出力される前記クロックパルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出方法。
4. ワーク回転軸に取り付けられたワーク歯車の歯合わせ角度を検出する装置であって、
   前記ワーク歯車の全歯に対して、前記ワーク回転軸の原点からの左歯面角度と右歯面角度とを求める第１の手段と、
   前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて、全歯に対する左歯面累積ピッチ誤差と右歯面累積ピッチ誤差とを求める第２の手段と、
   前記ワーク歯車の右回り方向をプラス方向として、前記左歯面累積ピッチ誤差と前記右歯面累積ピッチ誤差とから、左歯面最大累積ピッチ誤差と右歯面最小累積ピッチ誤差とを求める第３の手段と、
   前記左歯面角度と前記右歯面角度とに基づいて基準歯溝の角度を求める第４の手段と、
   前記左歯面最大累積ピッチ誤差と前記右歯面最小累積ピッチ誤差とを平均化して前記基準歯溝の角度の補正値を求める第５の手段と、
   前記基準歯溝角度を前記補正値で補正して歯合わせ角度を求める第６の手段と、
   を有してなることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出装置。
5. 請求項４に記載の歯車の歯合わせ角度検出装置において、
   前記ワーク回転軸とともに一方向に回転してＺ相パルス、Ａ相パルス及びＢ相パルスを出力するインクリメンタル式のロータリーエンコーダと、
   前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサと備え、
   前記第１の手段では、前記ロータリーエンコーダのＺ相を前記ワーク回転軸の原点とし、前記ロータリーエンコーダから前記Ｚ相パルスが出力されてから、前記ロータリーエンコーダから出力される前記Ａ相パルス及び前記Ｂ相パルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出装置。
6. 請求項４に記載の歯車の歯合わせ角度検出装置において、
   前記ワーク回転軸を一方向に回転させたとき、前記ワーク回転軸の原点を検出して、原点検出信号を出力する原点検出手段と、
   クロックパルスを出力するクロックと、
   前記ワーク回転軸とともに前記ワーク歯車を前記一方向に回転させたとき、前記ワーク歯車の全歯の左歯面及び右歯面の位置を検出して左歯面位置検出信号と右歯面位置検出信号とを出力する変位センサとを備え、
   前記第１の手段では、前記原点検出手段から前記原点検出信号が出力されてから、前記クロックから出力される前記クロックパルスのパルス数をカウントし、このカウント値を、前記変位センサの前記左歯面位置検出信号及び前記右歯面位置検出信号でラッチすることにより、前記ワーク回転軸の原点からの前記左歯面角度と前記右歯面角度とを求めることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出装置。
7. 請求項５又は６に記載の歯車の歯合わせ角度検出装置において、
   歯合わせ専用回路基板を備え、
   前記第１の手段、前記第２の手段、前記第３の手段、前記第４の手段、前記第５の手段及び前記第６の手段は、前記歯合わせ専用回路基板に搭載されたプロセッサーで実行される計算処理プログラムであり、且つ、前記歯合わせ専用回路基板には前記変位センサの応答速度に対応し得るクロック周波数のクロックが搭載されていることを特徴とする歯車の歯合わせ角度検出装置。

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