JP2009139234A - Roughness measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粗さ測定装置、特に、歯車における歯面粗さの測定に用いて好適な粗さ測定装置に関する。 The present invention relates to a roughness measuring device, and more particularly to a roughness measuring device suitable for use in measuring tooth surface roughness in a gear.
従来、駆動力の伝達に用いられる歯車には、円滑な動力伝達を行うために、歯車同士の噛み合いがよいことが求められていた。この噛み合い状態は、歯当りを測定することにより得られる歯面の粗さ等の情報に基づいて判断されていた。 Conventionally, gears used for transmission of driving force have been required to have good meshing between the gears in order to perform smooth power transmission. This meshing state has been determined based on information such as tooth surface roughness obtained by measuring the tooth contact.
上述の歯当り測定方法としては、歯面に塗布したカーボンを紙に転写し、転写されたカーボンの像から歯当りを推定する方法や、光を用いて直接歯面の粗さを計測し、得られた歯面の粗さに基づいて判断する方法などが知られている(例えば、特許文献1および2参照。)。
しかしながら、例えば、船舶のスクリューの駆動系に用いられる歯車は取り外しが困難なため、歯車が駆動系に組み込まれた状態で、つまり船上で歯当りを測定する必要があった。このように駆動系に組み込まれた状態の歯車においては、上述の測定方向による歯当りの測定が困難、または、歯当りの判断に熟練が必要になるという問題があった。 However, for example, since it is difficult to remove a gear used for a ship's screw drive system, it is necessary to measure the tooth contact with the gear incorporated in the drive system, that is, on the ship. In such a gear incorporated in the drive system, there is a problem that it is difficult to measure the tooth contact in the above-described measurement direction, or skill is required to determine the tooth contact.
つまり、歯面に塗布したカーボンを紙に転写する方法では、船上での歯当りの測定は可能であるが、歯面へのカーボンの塗布などに熟練を要するため、歯当りの判断が容易でないという問題があった。さらに、歯当たりを定量的に計測できないという問題があった。 In other words, with the method of transferring the carbon applied to the tooth surface to paper, it is possible to measure the tooth contact on the ship, but it is not easy to judge the tooth contact because it requires skill in applying the carbon to the tooth surface. There was a problem. Furthermore, there is a problem that the tooth contact cannot be measured quantitatively.
一方、光を用いて直接歯面の粗さを計測する方法により、船上での歯当りの測定する場合には、光学系を備えた計測部を歯車の歯面に沿って移動させて歯面の粗さを計測することになる。すると、マイクロメータ単位の精度が要求される粗さ計測の結果に、計測部の移動による計測部と歯面との間隔の変動(例えば、ミリメータ単位の変動)が含まれ、正確な歯面の粗さが計測できないという問題があった。 On the other hand, when measuring the tooth contact on a ship by directly measuring the tooth surface roughness using light, the tooth surface is moved by moving the measuring unit equipped with an optical system along the tooth surface of the gear. Will be measured. Then, the result of roughness measurement that requires accuracy in micrometer units includes fluctuations in the distance between the measurement part and the tooth surface due to movement of the measurement part (for example, fluctuations in millimeters). There was a problem that roughness could not be measured.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、歯車の歯面に沿って移動しながら歯面粗さの測定を行うことができる粗さ測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a roughness measuring apparatus capable of measuring tooth surface roughness while moving along the tooth surface of a gear. And
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の粗さ測定装置は、歯車における歯面の粗さおよび前記歯面との間の距離の変動の和を測定する測定光学系と、前記歯面と前記測定光学系との間の距離の変動を検出する変動検出光学系と、前記測定光学系および前記変動検出光学系を、前記歯面に沿って導くガイド部と、が設けられたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The roughness measuring device of the present invention includes a measuring optical system that measures the sum of the roughness of the tooth surface in the gear and the variation in the distance between the tooth surface, and the distance between the tooth surface and the measuring optical system. And a guide portion for guiding the measurement optical system and the variation detection optical system along the tooth surface.
本発明によれば、ガイド部により測定光学系および変動検出光学系は、歯車の歯面に沿って移動される。このとき、測定光学系により歯面の粗さおよび歯面までの距離の変動の和が計測され、変動検出光学系により歯面と測定光学系との間の距離の変動が検出される。測定光学系により計測された歯面の粗さおよび歯面までの距離の変動の和の測定値から、変動検出光学系により検出された歯面と測定光学系との間の距離の変動値を差し引くことにより、測定光学系の移動による影響を除去した歯面の粗さが得られる。
特に、歯車が、平歯車と比較して測定光学系および変動検出光学系を歯面に沿って移動させにくい、はすば歯車の場合であっても、ガイド部が設けられていることにより、測定光学系および変動検出光学系を歯面に沿って容易に移動させることができる。
According to the present invention, the measuring optical system and the fluctuation detecting optical system are moved along the tooth surface of the gear by the guide portion. At this time, the sum of the roughness of the tooth surface and the variation in the distance to the tooth surface is measured by the measurement optical system, and the variation in the distance between the tooth surface and the measurement optical system is detected by the variation detection optical system. From the measured value of the sum of the roughness of the tooth surface measured by the measurement optical system and the distance variation to the tooth surface, the variation value of the distance between the tooth surface detected by the variation detection optical system and the measurement optical system is calculated. By subtracting, the roughness of the tooth surface from which the influence of the movement of the measuring optical system is removed can be obtained.
In particular, even if the gear is a helical gear that is difficult to move the measurement optical system and the fluctuation detection optical system along the tooth surface as compared with the spur gear, the guide portion is provided. The measurement optical system and the fluctuation detection optical system can be easily moved along the tooth surface.
上記発明においては、前記歯車の径方向中心側に向けて伝播する前記測定光学系および前記変動検出光学系の少なくとも一方に用いられる光を、前記歯車の周方向に向けて反射させて前記歯面に導く反射部が設けられていることが望ましい。 In the above invention, the tooth surface is reflected by reflecting light used in at least one of the measurement optical system and the variation detection optical system propagating toward the radial center side of the gear toward the circumferential direction of the gear. It is desirable to provide a reflecting portion that leads to
本発明によれば、測定光学系および変動検出光学系の少なくとも一方において、測定や検出に用いられる光を、歯車における周方向から歯車の歯の側面である歯面に入射させることができる。例えば、歯車における径方向から歯面に光を入射させる方法と比較して、単位面積当たりに照射される光の照度を上げることができ、より正確な測定や検出を行うことができる。 According to the present invention, in at least one of the measurement optical system and the fluctuation detection optical system, light used for measurement and detection can be incident on the tooth surface that is the side surface of the gear tooth from the circumferential direction of the gear. For example, as compared with a method in which light is incident on the tooth surface from the radial direction of the gear, the illuminance of light irradiated per unit area can be increased, and more accurate measurement and detection can be performed.
上記発明においては、前記ガイド部は、前記歯車における各歯の形状に合わせて形成された凹凸を有するスライド部であることが望ましい。 In the said invention, it is desirable that the said guide part is a slide part which has the unevenness | corrugation formed according to the shape of each tooth | gear in the said gearwheel.
本発明によれば、ガイド部を各歯の形状に合わせて形成されたスライド部とすることで、測定光学系および変動検出光学系を滑らかに歯面に沿って移動させることができる。例えば、ガイド部が各歯の間を走行する車輪である場合と比較して、スライド部は各歯の形状に合わせた凹凸形状を有するため、歯面に対して交差する方向への移動を抑えつつ、測定光学系および変動検出光学系を歯面に沿って移動させることができる。 According to the present invention, the measurement optical system and the variation detection optical system can be smoothly moved along the tooth surface by using the guide portion as a slide portion formed in accordance with the shape of each tooth. For example, compared with the case where the guide portion is a wheel that travels between the teeth, the slide portion has a concave and convex shape that matches the shape of each tooth, and thus suppresses movement in the direction intersecting the tooth surface. Meanwhile, the measurement optical system and the fluctuation detection optical system can be moved along the tooth surface.
上記発明においては、前記ガイド部は、前記歯車における各歯の間を走行する複数の車輪であって、該複数の車輪の少なくとも1つにロータリエンコーダが設けられていることが望ましい。 In the above invention, the guide portion is preferably a plurality of wheels that travel between the teeth of the gear, and at least one of the plurality of wheels is preferably provided with a rotary encoder.
本発明によれば、車輪を各歯の間に配置して輪転させることにより、測定光学系および変動検出光学系を、歯面に沿って移動させることができる。さらに、ロータリエンコーダにより車輪の回転位相を測定することにより、測定光学系および変動検出光学系の歯面に対する移動距離を把握することができる。 According to the present invention, the measurement optical system and the fluctuation detection optical system can be moved along the tooth surface by arranging the wheel between the teeth and rotating the wheel. Furthermore, by measuring the rotational phase of the wheel with a rotary encoder, it is possible to grasp the movement distance of the measurement optical system and the fluctuation detection optical system with respect to the tooth surface.
上記発明においては、前記測定光学系により測定された測定値、および、前記変動検出光学系により検出された検出値を記憶するデータ記憶部が設けられていることが望ましい。 In the above invention, it is desirable that a data storage unit is provided for storing the measurement value measured by the measurement optical system and the detection value detected by the variation detection optical system.
本発明によれば、測定された測定値、および、検出された検出値をデータ記憶部に記憶させることができるため、これら測定値および検出値に基づいて演算を行うパーソナルコンピュータなどの演算部と、本発明の粗さ測定装置とを別々の構成とすることができる。言い換えると、本発明の粗さ測定装置に携帯性を持たせることができ、例えば、船舶に取付けられた状態の歯車や、や、歯車を加工する工作機械上で加工中または加工後の歯車などの歯面の粗さを測定できる。 According to the present invention, since the measured measurement value and the detected detection value can be stored in the data storage unit, the calculation unit such as a personal computer that performs the calculation based on the measurement value and the detection value; The roughness measuring apparatus of the present invention can be configured separately. In other words, the roughness measuring device of the present invention can be made portable, for example, a gear attached to a ship, a gear that is being processed on a machine tool that processes the gear, or a gear that has been processed. The roughness of the tooth surface can be measured.
本発明の粗さ測定装置によれば、ガイド部により歯車の歯面に沿って移動される測定光学系によって計測された歯面の粗さの測定値から、変動検出光学系により検出された歯面と測定光学系との間の距離の変動値を差し引くことにより、測定光学系の移動による影響を除去した歯面の粗さが得られる。そのため、歯車の歯面に沿って移動しながら歯面粗さの測定を行うことができるという効果を奏する。 According to the roughness measuring apparatus of the present invention, the tooth detected by the fluctuation detecting optical system from the measured value of the tooth surface roughness measured by the measuring optical system moved along the tooth surface of the gear by the guide unit. By subtracting the fluctuation value of the distance between the surface and the measurement optical system, the roughness of the tooth surface from which the influence of the movement of the measurement optical system is removed can be obtained. Therefore, the tooth surface roughness can be measured while moving along the tooth surface of the gear.
この発明の一実施形態に係る歯面粗さ計測装置について、図1から図19を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る歯面粗さ計測装置の構成を説明する概略図である。
歯面粗さ計測装置(粗さ測定装置)1は、歯車における各歯の側面である歯面、つまり、歯当たりする面の粗さを計測するものである。
A tooth surface roughness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a tooth surface roughness measuring apparatus according to the present embodiment.
A tooth surface roughness measuring device (roughness measuring device) 1 measures the roughness of a tooth surface that is a side surface of each tooth in a gear, that is, a surface that contacts a tooth.
歯面粗さ計測装置1には、図1に示すように、歯面の粗さを計測するセンサ部2と、センサ部2に電力などを供給するとともに、センサ部2により計測等されたデータに処理を施すソースボックス3と、ソースボックス3において処理されたデータを記憶するデータ記憶部4と、が設けられ、データ記憶部4に記憶された各種のデータに基づいて歯面の粗さを算出するパーソナルコンピュータなどの演算部5がさらに別個に設けられている。
As shown in FIG. 1, the tooth surface
このように、センサ部2と接続されたデータ記憶部4と、演算部5とを別々に設けることにより、センサ部2などに携帯性を持たせることができ、例えば、船舶に取り付けられた歯車の歯面粗さを船舶上で測定することや、歯車を加工する工作機械上で加工中または加工後の歯車の歯面粗さ測定を容易に行うことができる。
なお、上述のようにデータ記憶部4と演算部5とを別個に設けてもよいし、データ記憶部4と演算部5とを一体に設けてもよく、特に限定するものではない。
Thus, by providing the
As described above, the
図2は、図1のセンサ部の構成を説明する模式図である。図3は、図2のセンサ部の構成を説明する斜視図である。
センサ部2は、歯車の上に配置され、歯車における歯の歯面に沿って移動しつつ当該歯面の粗さを計測するものである。
センサ部2には、図1から図3に示すように、センサ部2の外枠を構成する筐体11と、歯面の粗さおよび歯面までの距離の変動の和を計測するスタイラス光学系(測定光学系)12Sと、歯面とセンサ部2との間の距離の変動を検出するスキッド光学系(変動検出光学系)12Dと、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dに係るレーザ光を歯面に導く対物光学系13Tと、センサ部2を歯面に沿って導くガイド部15と、センサ部2の移動距離を検出するロータリエンコーダ16と、が設けられている。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the sensor unit in FIG. FIG. 3 is a perspective view illustrating the configuration of the sensor unit of FIG.
The
As shown in FIGS. 1 to 3, the
筐体11は、内部にスタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを収納するとともに、筐体11の周囲にガイド部15およびロータリエンコーダ16が配置されたものである。
The
図4は、図2のスタイラス光学系およびスキッド光学系の構成を説明する模式図である。
スタイラス光学系12Sは、対物光学系13Tとともに歯車における歯面の粗さおよび歯面までの距離の和を非接触で計測する光学測定系である。
スタイラス光学系12Sには、図2および図4に示すように、レーザ光を出射する光源部21Sと、レーザ光のうちのP偏光を透過するとともにS偏光を反射する偏光ビームスプリッタ(以後、PBSと表記する)22Sと、歯面上に焦点が合わされた対物レンズ系23Sと、歯面から反射されたレーザ光を2つに分割するキュービックビームスプリッタ(以後、CBSと表記する)24Sと、分割されたレーザ光がそれぞれ入射される臨界角プリズム25SA,25SBと、臨界角プリズム25SAから出射されたレーザ光が入射される光センサ26SA,26SBと、臨界角プリズム25SBから出射されたレーザ光が入射される光センサ26SC,26SDと、が設けられている。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the stylus optical system and the skid optical system in FIG.
The stylus
2 and 4, the stylus
光源部21Sは、歯面の粗さおよび歯面までの距離の変動の和の計測に用いられるレーザ光を出射するものであって、例えばレーザダイオードが用いられたものである。光源部21Sから出射されるレーザ光の波長は、歯面に沿う方向に関して求められる分解能に基づいて定めることができ、特に限定するものではない。
光源部21Sには、ソースボックス3から電力を供給する配線が接続され、供給された電力によりレーザ光が出射される。光源部21Sは、出射されるレーザ光がPBS22Sに入射されるように配置されている。
The
A wiring for supplying power from the source box 3 is connected to the
PBS22Sは、光源部21Sから出射されたレーザ光のうち、S偏光を対物レンズ系23Sに向けて反射してP偏光を透過するとともに、歯面から反射して対物レンズ系23Sを介して入射するP偏光のレーザ光を透過してCBS24Sに導くものである。
The
対物レンズ系23Sは、PBS22Sにより反射されたレーザ光が入射される位置に配置されたレンズ群であって、レーザ光が照射される歯面に焦点が合わされた光学系である。
The
CBS24Sは、光センサ26SA,26SB,26SC,26SDとともにレーザ光が照射される歯面の傾きによる影響を補正するために用いられるものである。CBS24Sは、歯面において反射されPBS22Sを透過したレーザ光が入射する位置に配置され、入射したレーザ光の約50%を透過し、残りの約50%を反射するものである。
The
臨界角プリズム25SA,25SBは、光センサ26SA,26SB,26SC,26SDとともにレーザ光が照射された歯面の粗さを計測するために用いられるものである。臨界角プリズム25SAは、CBS24Sにより反射されたレーザ光が入射する位置に配置され、臨界角プリズム25SBは、CBS24Sを透過したレーザ光が入射する位置に配置されている。
The critical angle prisms 25SA and 25SB are used for measuring the roughness of the tooth surfaces irradiated with the laser light together with the optical sensors 26SA, 26SB, 26SC, and 26SD. The critical angle prism 25SA is disposed at a position where the laser light reflected by the
光センサ26SA,26SB、および、光センサ26SC,26SDは、臨界角プリズム25SA,25SBとともにレーザ光が照射された歯面の粗さを測定し、かつ、CBS24Sとともにレーザ光が照射された歯面の傾きによる影響を補正するものである。
光センサ26SA,26SBは、臨界角プリズム25SAの他の反射面29SDにより反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。同様に、光センサ26SC,26SDは、臨界角プリズム25SBの他の反射面29SDにより反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。
光センサ26SA,26SB、および、光センサ26SC,26SDには、各センサにより検出されたレーザ光の検出信号をソースボックス3に出力する信号線が接続されている。
The optical sensors 26SA and 26SB and the optical sensors 26SC and 26SD measure the roughness of the tooth surfaces irradiated with the laser light together with the critical angle prisms 25SA and 25SB, and the tooth surfaces irradiated with the laser light together with the
The optical sensors 26SA and 26SB are arranged at positions where the laser light reflected by the other reflecting surface 29SD of the critical angle prism 25SA is incident. Similarly, the optical sensors 26SC and 26SD are arranged at positions where the laser light reflected by the other reflecting surface 29SD of the critical angle prism 25SB is incident.
A signal line for outputting a detection signal of the laser beam detected by each sensor to the source box 3 is connected to the optical sensors 26SA and 26SB and the optical sensors 26SC and 26SD.
光センサ26SA,26SBは、互いに隣接する位置であって、光センサ26SA,26SBの中間線上に臨界角プリズム25SAから出射されたレーザ光の像の中心が結像される位置に配置されている。光センサ26SC,26SDについても同様に、互いに隣接する位置であって、光センサ26SC,26SDの中間線上に臨界角プリズム25SBから出射されたレーザ光の像の中心が結像される位置に配置されている。 The optical sensors 26SA and 26SB are arranged at positions adjacent to each other, and on the intermediate line of the optical sensors 26SA and 26SB, the center of the image of the laser light emitted from the critical angle prism 25SA is formed. Similarly, the optical sensors 26SC and 26SD are also arranged at positions adjacent to each other and at the position where the center of the image of the laser beam emitted from the critical angle prism 25SB is formed on the intermediate line of the optical sensors 26SC and 26SD. ing.
スキッド光学系12Dは、対物光学系13Tとともに歯車とセンサ部2との間の距離の変動、特に、歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離の変動を非接触で検出する光学測定系である。
スキッド光学系12Dには、図2および図4に示すように、レーザ光を出射する光源部21Dと、光源部21Dから入射されたレーザ光を発散させる発散光学系27Dと、P偏光を透過するとともにS偏光を反射するPBS22Dと、歯面からセンサ部2側に離れた位置に焦点が合わされた対物レンズ系23Dと、歯面から反射されたレーザ光を2つに分割するCBS24Dと、分割されたレーザ光が入射される臨界角プリズム25DA,25DBと、臨界角プリズム25DAから出射されたレーザ光が入射される光センサ26DA,26DBと、臨界角プリズム25DBから出射されたレーザ光が入射される光センサ26DC,26DDと、が設けられている。
The skid
As shown in FIGS. 2 and 4, the skid
光源部21Dは、歯車とセンサ部2との間の距離変動の検出に用いられるレーザ光を出射するものであって、例えばレーザダイオードが用いられたものである。
光源部21Dには、光源部21Sと同様に、ソースボックス3から電力を供給する配線が接続され、光源部21Sは、出射されるレーザ光がPBS22Sに入射されるように配置されている。
The light source unit 21 </ b> D emits a laser beam used to detect a change in distance between the gear and the
Similarly to the
発散光学系27Dは、光源部21Dから出射されたレーザ光を発散光に変換し、PBS22Dに入射させるものである。発散光学系27Dとしては、凹レンズを挙げることができるが、特に凹レンズに限定するものではない。
The diverging
PBS22Dは、光源部21Dから出射されたレーザ光のうち、S偏光を対物レンズ系23Dに向けて反射してP偏光を透過するとともに、歯面から反射して対物レンズ系23Dを介して入射するP偏光のレーザ光を透過してCBS24Dに導くものである。
The
対物レンズ系23Dは、PBS22Dにより反射されたS偏光のレーザ光が入射される位置に配置されたレンズ群であって、レーザ光が照射される歯面よりも対物レンズ系23D側に焦点が設定された光学系である。
The
CBS24Dは、光センサ26DA,26DB,26DC,26DDとともにレーザ光が照射される歯面の傾きによる影響を補正するために用いられるものである。CBS24Dは、歯面から反射してPBS22Dを透過するレーザ光が入射する位置に配置され、入射したレーザ光の約50%を透過し、残りの約50%を反射するものである。
The
臨界角プリズム25DA,25DBは、光センサ26DA,26DB,26DC,26DDとともにレーザ光が照射された歯面とセンサ部2との間の距離の変動を検出するために用いられるものである。臨界角プリズム25DAは、CBS24Dにより反射されたレーザ光が入射する位置に配置され、臨界角プリズム25DBは、CBS24Dを透過したレーザ光が入射する位置に配置されている。
The critical angle prisms 25DA and 25DB are used to detect a change in the distance between the tooth surface irradiated with the laser light and the
上述の臨界角プリズム25SA,25SBおよび臨界角プリズム25DA,25DBには、空気との境界面であって、所定条件下において入射されたレーザ光を全反射する一対の反射面29SDが形成されている。一の反射面29SDは、臨界角プリズム25SA,25SBおよび臨界角プリズム25DA,25DBに入射したレーザ光が入射する位置に配置され、他の反射面29SDは、一の反射面29SDにおいて反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。 The critical angle prisms 25SA and 25SB and the critical angle prisms 25DA and 25DB described above are formed with a pair of reflecting surfaces 29SD that are boundary surfaces with air and totally reflect the incident laser light under a predetermined condition. . One reflection surface 29SD is arranged at a position where the laser light incident on the critical angle prisms 25SA and 25SB and the critical angle prisms 25DA and 25DB is incident, and the other reflection surface 29SD is a laser beam reflected by the one reflection surface 29SD. It is arranged at a position where light enters.
さらに、反射面29SDは、入射するレーザ光の入射角が略臨界角となるように配置されている。ここで、臨界角とはスネルの法則により求められる角度であって、反射面29SDに入射したレーザ光が全反射を起こす最小の入射角度である。そのため、レーザ光が臨界角よりも小さな入射角で反射面29SDに入射した場合には、レーザ光の一部が反射面29SDを透過し、残りが反射面29SDにより反射される。 Further, the reflecting surface 29SD is arranged so that the incident angle of the incident laser beam becomes a substantially critical angle. Here, the critical angle is an angle obtained by Snell's law, and is the minimum incident angle at which the laser light incident on the reflecting surface 29SD causes total reflection. Therefore, when the laser light is incident on the reflecting surface 29SD at an incident angle smaller than the critical angle, a part of the laser light is transmitted through the reflecting surface 29SD and the rest is reflected by the reflecting surface 29SD.
光センサ26DA,26DB、および、光センサ26DC,26DDは、臨界角プリズム25DA,25DBとともにレーザ光が照射された歯面とセンサ部2との間の距離の変動を検出し、かつ、CBS24Dとともにレーザ光が照射された歯面の傾きによる影響を補正するものである。光センサ26DA,26DBは、臨界角プリズム25DAの他の反射面29SDにより反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。同様に、光センサ26DC,26DDは、臨界角プリズム25DBの他の反射面29SDにより反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。
光センサ26DA,26DB、および、光センサ26DC,26DDには、各センサにより検出されたレーザ光の検出信号をソースボックス3に出力する信号線が接続されている。
The optical sensors 26DA and 26DB and the optical sensors 26DC and 26DD detect a variation in the distance between the tooth surface irradiated with the laser light together with the critical angle prisms 25DA and 25DB and the laser together with the
The optical sensors 26DA and 26DB and the optical sensors 26DC and 26DD are connected to signal lines for outputting a laser beam detection signal detected by each sensor to the source box 3.
光センサ26DA,26DBは、光センサ26SA,26SBと同様に、互いに隣接する位置であって、光センサ26DA,26DBの中間線上に臨界角プリズム25DAから出射されたレーザ光の像の中心が結像される位置に配置されている。光センサ26DC,26DDについても同様に、互いに隣接する位置であって、光センサ26DC,26DDの中間線上に臨界角プリズム25DBから出射されたレーザ光の像の中心が結像される位置に配置されている。 Similarly to the optical sensors 26SA and 26SB, the optical sensors 26DA and 26DB are adjacent to each other, and the center of the image of the laser beam emitted from the critical angle prism 25DA is formed on the intermediate line of the optical sensors 26DA and 26DB. It is arranged at the position. Similarly, the optical sensors 26DC and 26DD are arranged at positions adjacent to each other, and on the intermediate line of the optical sensors 26DC and 26DD, at a position where the center of the image of the laser light emitted from the critical angle prism 25DB is formed. ing.
対物光学系13Tは、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dのそれぞれから出射されたレーザ光を歯車の歯面に導くとともに、歯面から反射した各レーザ光をそれぞれスタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dに導くものである。
The objective
対物光学系13Tには、図2および図4に示すように、スキッド光学系12Dに係るレーザ光の偏光方位を約90°回転させる第1のλ/4波長板31TDおよび第2のλ/4波長板32TDと、第1のλ/4波長板31TDおよび第2のλ/4波長板32TDの間に配置された第1直角プリズム33TDと、スタイラス光学系12Sに係るレーザ光の偏光方位を約90°回転させるλ/4波長板34TSと、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dに係るレーザ光の光路を合成または分離するCBS35Tと、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dに係るレーザ光を歯車の歯面に導く第2直角プリズム36Tおよびガラススティック37Tと、が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the objective
第1のλ/4波長板31TDは、入射したレーザ光の偏光方位を約90°回転させるものであって、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
第1のλ/4波長板31TDは、対物レンズ系23Dから出射されたレーザ光が入射する位置であって、第1のλ/4波長板31TDから出射されたレーザ光が第1直角プリズム33TDに入射する位置に配置されている。
The first λ / 4 wavelength plate 31TD rotates the polarization direction of the incident laser light by about 90 °, and a known one can be used and is not particularly limited.
The first λ / 4 wavelength plate 31TD is a position where the laser beam emitted from the
第1直角プリズム33TDは、第1のλ/4波長板31TDから入射されたレーザ光を第2のλ/4波長板32TDに向けて反射するものである。
なお、上述のように、対物光学系13Tに第1直角プリズム33TDを設けて、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを並列に配置し、センサ部2の小型化を図ってもよいし、第1直角プリズム33TDを用いずに対物光学系13Tを構成してもよく、特に限定するものではない。
The first right-angle prism 33TD reflects the laser light incident from the first λ / 4 wavelength plate 31TD toward the second λ / 4 wavelength plate 32TD.
As described above, the first optical prism 13TD may be provided in the objective
第2のλ/4波長板32TDは、入射したレーザ光の偏光方位を約90°回転させるものであって、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
第2のλ/4波長板32TDは、第1直角プリズム33TDから反射されたレーザ光が入射する位置であって、第2のλ/4波長板32TDから出射されたレーザ光がCBS35Tに入射する位置に配置されている。
The second λ / 4 wavelength plate 32TD rotates the polarization direction of the incident laser light by about 90 °, and a known one can be used and is not particularly limited.
The second λ / 4 wavelength plate 32TD is a position where the laser beam reflected from the first right-angle prism 33TD is incident, and the laser beam emitted from the second λ / 4 wavelength plate 32TD is incident on the
λ/4波長板34TSは、入射したレーザ光の偏光方位を約90°回転させるものであって、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
λ/4波長板34TSは、対物レンズ系23Sから出射されたレーザ光が入射する位置であって、λ/4波長板34TSから出射されたレーザ光がCBS35Tに入射する位置に配置されている。
The λ / 4 wavelength plate 34TS rotates the polarization direction of the incident laser light by about 90 °, and a known one can be used and is not particularly limited.
The λ / 4 wavelength plate 34TS is disposed at a position where the laser light emitted from the
CBS35Tは、第2のλ/4波長板32TDから出射されたスキッド光学系Dに係るレーザ光、および、λ/4波長板34TSから出射されたスタイラス光学系12Sに係るレーザ光が入射される位置に配置されている。
具体的には、CBS35Tは、第2のλ/4波長板32TDから出射されたレーザ光が入射する位置であって、入射した当該レーザ光のうちCBS35Tを透過するレーザ光が第2直角プリズム36Tに入射する位置に配置されている。同時に、CBS35Tは、λ/4波長板34TSから出射されたレーザ光が入射する位置であって、入射した当該レーザ光のうち、CBS35Tに反射されたレーザ光が第2直角プリズム36Tに入射する位置に配置されている。
The
Specifically, the
つまり、CBS35Tは、CBS35Tを透過したスキッド光学系Dに係るレーザ光と、CBS35Tに反射されたスタイラス光学系12Sに係るレーザ光とが重畳されて、第2直角プリズム36Tに向けて出射される位置に配置されている。
That is, the
第2直角プリズム36Tは、CBS35Tから重畳して出射されたスキッド光学系Dに係るレーザ光とスタイラス光学系12Sに係るレーザ光とを、ガラススティック37Tに向けて反射するものである。
The second right-
図5は、図4の対物光学系におけるガラススティックの構成を説明する模式図である。
ガラススティック37Tは、図4および図5に示すように、センサ部2から歯車に向けて延びるガラスから形成された略円柱状の部材であって、スキッド光学系Dに係るレーザ光とスタイラス光学系12Sに係るレーザ光とを歯車の歯面に導くものである。
ガラススティック37Tのサイズとしては、直径が約2mmから約3mm、長さが約10mmから約20mmの略円柱形状を例示することができるが、計測対象の歯車に応じて選定されるものであるため、特に上述のサイズに限定するものではない。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the glass stick in the objective optical system of FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5, the
The size of the
ガラススティック37Tには、歯車側の端部に形成された反射面(反射部)38Tと、歯車側の端部近傍の円周面に形成された出射部39Tとが設けられている。
反射面38Tは、略円柱状のガラススティック37Tの端部を斜めに切断して形成された傾斜面であって、当該傾斜面に銀(Ag)を蒸着させた鏡面である。なお、反射面38Tに蒸着させる材料は、上述の銀であってもよいし、金(Au)であってもよいし、アルミニウム(Al)であってもよく、特に限定するものではない。
出射部39Tは、ガラススティック37Tの円周面における反射面38Tと対向する位置に形成された平面部である。出射部39Tは、例えば、ガラススティック37Tの円周面を削って形成されている。
The
The
The emitting
図6は、図3のセンサ部におけるガイド部の構成を説明する斜視図である。
ガイド部15は、センサ部2を歯車の歯面に沿って移動させるものである。
ガイド部15には、図6に示すように、センサ部2を保持する枠部41と、センサ部2と枠部41との間の相対位置であって、歯車における径方向(図6の上下方向)の相対位置を調節する第1調節部42および周方向(図6の左右方向)の相対位置を調節する第2調節部43と、センサ部2を歯面に沿って移動させるスライド部44と、が設けられている。
FIG. 6 is a perspective view illustrating the configuration of the guide portion in the sensor portion of FIG.
The
As shown in FIG. 6, the
枠部41は、図6に示すように、ガイド部15における筐体11の周囲に配置され、第1調節部42および第2調節部43を介してガイド部15を保持するものである。
As shown in FIG. 6, the
第1調節部42は、枠部41と第2調節部43との間に配置され、センサ部2と枠部41との間の相対位置であって、歯車における径方向、より具体的には歯車における歯の高さ方向の相対位置を調節するものである。
第1調節部42には、枠部41から径方向に延びる柱部51と、柱部51に沿って径方向に移動可能に配置された第1調節体52と、第1調節体52に対して径方向に移動可能に螺合された第1ネジ53と、が設けられている。
第1調節体52には、柱部51が挿通される貫通孔が設けられており、径方向に沿って移動可能とされている。
第1ネジ53における枠部41側の端部は枠部41と接触し、第1ネジ53を回転させることにより、枠部41と第1調節体52との相対位置が調節される。
The
The
The
The end portion of the
第2調節部43は、第1調節部42とセンサ部2との間に配置され、センサ部2と枠部41との間の相対位置であって、歯車における周方向、より具体的には歯面に対して略垂直方向の相対位置を調節するものである。
第2調節部43には、第1調節体52に固定される台部61と、歯面に対して略垂直方向に移動可能に構成された移動部62と、台部61に対して上述の略垂直方向移動可能に螺合された第2ネジ63と、センサ部2を保持する保持部64と、が設けられている。
第2ネジ63における移動部62側の端部は移動部62と接触し、第2ネジ63を回転させることにより、台部61と移動部62との相対位置が調節される
The
The
The end of the
スライド部44は、図3に示すように、センサ部2における歯車と対向する面に配置され、センサ部2を歯面に沿って移動させるものである。スライド部44は、歯車における歯の形状に沿って形成されたものである。
As shown in FIG. 3, the
スライド部44は、例えば、測定対象である歯車を型として、樹脂により形成されたものを例示することができる。なお、型とする歯車は、測定対象そのものの歯車であってもよいし、当該歯車と同じ形式の歯車であってもよく、特に限定するものではない。さらに、歯車を型として用いてスライド部44を形成するほかに、歯車の設計図に基づいてスライド部44を形成してもよく、特に限定するものではない。
Examples of the
ロータリエンコーダ16は、センサ部2と歯面との相対移動距離を検出するものであって、図1に示すように、ソースボックス3と接続されたものである。ロータリエンコーダ16としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
次に、上記の構成からなる歯面粗さ計測装置1による歯車における歯面の粗さ測定について説明する。
最初に、ガイド部15のスライド部44を歯車における歯に合わせて配置し、歯車の歯面とセンサ部2との相対位置を調節する。
具体的には、図6に示すように、第1調節部42の第1ネジ53を回転させることにより、センサ部2を歯車の径方向、つまり、歯車における歯の高さ方向に移動させる。これにより、ガラススティック37Tにおける反射面38Tを、歯面における測定領域と対向する位置に移動させる。さらに、一対の第1調節部42をそれぞれ調節することにより、センサ部2の傾きも調節される。
Next, the measurement of the tooth surface roughness of the gear by the tooth surface
First, the
Specifically, as shown in FIG. 6, by rotating the
同時に、第2調節部43の第2ネジ63を回転させることにより、センサ部2を歯車の径方向、つまり、歯車における歯面と略垂直な方向に移動させる。これにより、ガラススティック37Tにおける反射面38Tを、歯面に対して接近および離間させる。
なお、本実施形態では、第1ネジ53および第2ネジ63は手動で回転させるものに適用して説明する。
At the same time, by rotating the
In the present embodiment, the
図7は、図2のスタイラス光学系による測定値を説明する模式図である。図8は、図2のスキッド光学系による検出値を説明する模式図である。
歯面とセンサ部2との相対位置が調整されたら、センサ部2を歯面に沿って移動させながら、歯面の粗さ測定が行われる。
具体的には、スタイラス光学系12Sにより、図7に示すように、歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離変動値、つまり、歯面粗さの値と、歯面とセンサ部2との間の距離の変動値が含まれた値が測定される。同時に、スキッド光学系12Dにより、図8に示すように、歯面とセンサ部2との間の距離の変動値が検出される。
なお、スタイラス光学系12Sにおける測定方法、および、スキッド光学系12Dにおける検出方法の詳細は後述する。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining measured values by the stylus optical system of FIG. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining detection values obtained by the skid optical system of FIG.
When the relative position between the tooth surface and the
Specifically, as shown in FIG. 7, the stylus
Details of the measurement method in the stylus
スタイラス光学系12Sによる測定値に関する信号、および、スキッド光学系12Dによる検出値に関する信号は、図1に示すように、ソースボックス3に出力される。ソースボックス3に入力された両信号は、データ記憶部4に記憶可能な形式であって、演算部5おいて演算に利用可能なデータ形式に変換される。変換後のデータは、データ記憶部4に出力され、データ記憶部4に記憶される。
A signal related to the measurement value by the stylus
さらに、ロータリエンコーダ16により歯面に対するセンサ部2の移動距離が検出される。
具体的には、図1に示すように、ソースボックス3からロータリエンコーダ16に電力が供給され、ロータリエンコーダ16により検出された移動距離に関する信号は、ソースボックス3に出力される。ソースボックス3に入力された信号は、データ記憶部4に記憶可能な形式であって、演算部5おいて演算に利用可能なデータ形式に変換される。変換されたデータは、データ記憶部4に出力され、データ記憶部4に記憶される。
Further, the moving distance of the
Specifically, as shown in FIG. 1, power is supplied from the source box 3 to the
上述のような歯面粗らの計測を各歯の歯面に対して行うとともに、ガラススティック37Tにおける反射面38Tと、歯面との相対位置を変更しつつ計測を行い、歯面における所定領域の粗さ計測を行う。
The measurement of the roughness of the tooth surface as described above is performed on the tooth surface of each tooth, the measurement is performed while changing the relative position between the
図9は、演算により得られた歯面の粗さを説明する模式図である。
歯面の粗さ計測が終了すると、データ記憶部4に記憶された各種のデータを演算部5に入力し、歯面の粗さが算出される。
具体的には、スタイラス光学系12Sに係るデータから、スキッド光学系12Dに係るデータを減算することより、スタイラス光学系12Sに係るデータに含まれる歯面とセンサ部2との間の距離の変動値を取り除き、歯面の粗さのみの値が得られる。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the tooth surface roughness obtained by the calculation.
When the measurement of the tooth surface roughness is completed, various data stored in the
Specifically, by subtracting the data related to the skid
次に、センサ部2におけるスタイラス光学系12Sによる測定方法について説明する。
スタイラス光学系12Sにより測定が行われる場合には、図1および図4に示すように、ソースボックス3から光源部21Sに電力が供給される。
光源部21Sは電力が供給されるとレーザ光をPBS22Sに向けて出射する。光源部21Sから出射されるレーザ光は、様々な偏光が含まれる無偏光なレーザ光である。
Next, a measurement method using the stylus
When measurement is performed by the stylus
When power is supplied, the
PBS22Sに入射したレーザ光のうち、S偏光は対物レンズ系23Sに向けて反射され、歯面の粗さ計測に用いられる。一方、P偏光はPBS22Sを透過する。対物レンズ系23Sを透過したS偏光のレーザ光は、λ/4波長板34TSに入射し、例えば右回り円偏光のレーザ光に変換され、CBS35Tに向けて出射される。
CBS35Tに入射されたレーザ光は、約50%が第2直角プリズム36Tに向けて反射され、歯面の粗さ計測に用いられる。一方、残りの約50%に係るレーザ光はCBS35Tを透過する。
Of the laser light incident on the
About 50% of the laser light incident on the
第2直角プリズム36Tに入射したレーザ光をガラススティック37Tに向けて反射され、ガラススティック37T内を反射面38Tに向かって伝播する。反射面38Tに入射したレーザ光は、歯面に向かって反射され、ガラススティック37Tの出射部39Tを介して歯面に向かって照射される。
なお、照射されるレーザ光は、対物レンズ系23Sにより歯面に焦点が合わされている。
The laser light incident on the second right-
The irradiated laser light is focused on the tooth surface by the
照射されたレーザ光は歯面から反射し、出射部39Tからガラススティック37Tの内部に入射する。入射したレーザ光は、反射面38Tにより第2直角プリズム36Tに向けて反射され、第2直角プリズム36Tに入射する。
第2直角プリズム36Tに入射したレーザ光はCBS24Sに向けて反射され、CBS24Sに入射する。CBS24Sに入射したレーザ光のうち約50%は、λ/4波長板34TSに向けて反射され、歯面の粗さ計測に用いられる。一方、残りの約50%に係るレーザ光は、CBS24Sを透過する。
The irradiated laser light is reflected from the tooth surface, and enters the inside of the
The laser light incident on the second right-
λ/4波長板34TSに入射したレーザ光は、P偏光に変換され対物レンズ系23Sに出射される。対物レンズ系23Sを透過したP偏光のレーザ光は、PBS22Sに入射してPBS22Sも透過する。
PBS22Sを透過したレーザ光はCBS24Sに入射し、入射したレーザ光のうち約50%は反射され臨界角プリズム25SAに入射する。残りの約50%に係るレーザ光はCBS24Sを透過して臨界角プリズム25SBに入射する。
The laser light incident on the λ / 4 wavelength plate 34TS is converted into P-polarized light and emitted to the
The laser light transmitted through the
臨界角プリズム25SAに入射したレーザ光は、一の反射面29SDに入射して他の反射面29SDに向けて反射され、他の反射面29SDに入射したレーザ光は光センサ26SA,26SBに向けて反射される。光センサ26SA,26SBは、入射したレーザ光の光量を検出し、光量に応じた検出信号、つまり、歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離変動値を出力する。
臨界角プリズム25SBにおいても同様に、入射したレーザ光が反射され、光センサ26SC,26SDに入力される。光センサ26SC,26SDは歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離変動値を出力する。
The laser light incident on the critical angle prism 25SA is incident on one reflecting surface 29SD and reflected toward the other reflecting surface 29SD, and the laser light incident on the other reflecting surface 29SD is directed toward the optical sensors 26SA and 26SB. Reflected. The optical sensors 26SA and 26SB detect the amount of incident laser light, and output a detection signal corresponding to the amount of light, that is, a distance fluctuation value between the tooth surface and the stylus
Similarly, in the critical angle prism 25SB, the incident laser light is reflected and input to the optical sensors 26SC and 26SD. The optical sensors 26SC and 26SD output a distance variation value between the tooth surface and the stylus
ここで、歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離変動の測定について説明する。
図10および図11は、歯面とスタイラス光学系との間の距離変動の測定について説明する図であって、歯面に焦点が合わされている場合を説明する模式図である。
なお、図10および図11においては、説明を容易にするためスタイラス光学系12Sの構成を簡略化して、臨界角プリズム25SAおよび光センサ26SA,26SBについてのみ示している。さらに、臨界角プリズム25SBおよび光センサ26SC,26SDについては、臨界角プリズム25SAおよび光センサ26SA,26SBの作用と同様な作用を示すため、その説明を省略する。
Here, measurement of distance variation between the tooth surface and the stylus
10 and 11 are diagrams for explaining the measurement of the distance variation between the tooth surface and the stylus optical system, and are schematic diagrams for explaining the case where the tooth surface is focused.
In FIGS. 10 and 11, only the critical angle prism 25SA and the optical sensors 26SA and 26SB are shown by simplifying the configuration of the stylus
スタイラス光学系12Sでは、図10に示すように、光源部21Sから略平行なレーザ光が出射されており、PBS22Sにより反射されたS偏光のレーザ光も略平行な光である。ここで、歯面の上に対物レンズ系23Sの焦点が結ばれている場合には、図10および図11に示すように、歯面から反射したレーザ光であって、対物レンズ系23Sを透過したレーザ光も略平行光となる。
In the stylus
この平行光であるレーザ光が臨界角プリズム25SAに入射すると、レーザ光は反射面29SDに対して臨界角で入射する。臨界角で入射したレーザ光は、例えば、光センサ26SA,26SBに向かって全反射する。
なお、図10および図11では、説明を容易にするために反射面29SDが1つの場合について説明しているが、本実施形態のスタイラス光学系12Sでは、反射面29SDを2つ備えたものとして説明している。
When this parallel laser beam is incident on the critical angle prism 25SA, the laser beam is incident on the reflecting surface 29SD at a critical angle. The laser light incident at the critical angle is totally reflected toward the optical sensors 26SA and 26SB, for example.
10 and 11, the case where there is one reflecting surface 29SD is described for ease of explanation. However, in the stylus
図12は、図11の光センサに入射されたレーザ光の照射領域を説明する模式図である。
上述のように反射面29SDで全反射されたレーザ光は、図12に示すように、光センサ26SA,26SBに照射される。このとき、光センサ26SA,26SBにおけるレーザ光の照射領域は略等しく、かつ、レーザ光の照度も略等しくなっている。そのため、光センサ26SA,26SBから出力される検出信号も略等しい値の検出信号となる。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the irradiation region of the laser light incident on the optical sensor of FIG.
As described above, the laser light totally reflected by the reflecting surface 29SD is irradiated to the optical sensors 26SA and 26SB as shown in FIG. At this time, the laser light irradiation areas in the optical sensors 26SA and 26SB are substantially equal, and the illuminance of the laser light is also substantially equal. Therefore, the detection signals output from the optical sensors 26SA and 26SB are also detection signals having substantially the same value.
次に、歯面が対物レンズ系23Sの焦点よりもスタイラス光学系12Sに近づいた場合について説明する。
図13は、図10のスタイラス光学系において歯面が対物レンズ系の焦点よりもスタイラス光学系に近づいた場合を説明する模式図である。
図13に示すように、歯面がスタイラス光学系12Sに近づいた場合には、歯面から反射したレーザ光は、対物レンズ系23Sを通過すると、臨界角プリズム25SAに向かって発散する発散光となる。
Next, a case where the tooth surface is closer to the stylus
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a case where the tooth surface approaches the stylus optical system rather than the focal point of the objective lens system in the stylus optical system of FIG.
As shown in FIG. 13, when the tooth surface approaches the stylus
臨界角プリズム25SAにおける反射面29SDのうち、対物レンズ系23Sに近い領域(図13における上側半部)に入射するレーザ光は、臨界角よりも大きな入射角で反射面29SDに入射する。そのため、当該近い領域の反射面29SDに入射するレーザ光は透過するレーザ光と、反射されるレーザ光とに分かれる。
一方、反射面29SDのうち、対物レンズ系23Sから遠い領域(図13における下側半部)に入射するレーザ光は、臨界角よりも小さな入射角で反射面29SDに入射し、その略全てが反射面29SDにおいて反射される。
Of the reflecting surface 29SD in the critical angle prism 25SA, the laser light incident on the region close to the
On the other hand, laser light that enters a region far from the
図14は、図13の光センサに入射されたレーザ光の照射領域を説明する模式図である。
対物レンズ系23Sに近い領域に係る反射面29SDにより反射されたレーザ光は、光センサ26SAに入射し、遠い領域に係る反射面29SDにより反射されたレーザ光は、光センサ26SBに入射する。
このとき、光センサ26SA,26SBにおけるレーザ光の照射領域は略等しいが、光センサ26SAにおけるレーザ光の照度は、光センサ26SBにおけるレーザ光の照度よりも低くなる。そのため、光センサ26SAから出力される検出信号は、光センサ26SBから出力される検出信号よりも小さな値の検出信号となる。
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the irradiation region of the laser light incident on the optical sensor of FIG.
The laser light reflected by the reflecting surface 29SD related to the region close to the
At this time, the irradiation areas of the laser light in the optical sensors 26SA and 26SB are substantially equal, but the illuminance of the laser light in the optical sensor 26SA is lower than the illuminance of the laser light in the optical sensor 26SB. Therefore, the detection signal output from the optical sensor 26SA is a detection signal having a smaller value than the detection signal output from the optical sensor 26SB.
次に、歯面が対物レンズ系23Sの焦点よりもスタイラス光学系12Sから離れた場合について説明する。
図15は、図10のスタイラス光学系において歯面が対物レンズ系の焦点よりもスタイラス光学系に近づいた場合を説明する模式図である。
図13に示すように、歯面がスタイラス光学系12Sから離れた場合には、歯面から反射したレーザ光は、対物レンズ系23Sを通過すると、臨界角プリズム25SAに向かって収束する収束光となる。
Next, a case where the tooth surface is further away from the stylus
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a case where the tooth surface of the stylus optical system in FIG. 10 is closer to the stylus optical system than the focal point of the objective lens system.
As shown in FIG. 13, when the tooth surface is separated from the stylus
臨界角プリズム25SABにおける反射面29SDのうち、対物レンズ系23Sに近い領域(図15における上側半部)に入射するレーザ光は、臨界角よりも小さな入射角で反射面29SDに入射し、その略全てが反射面29SDにおいて反射される。
一方、反射面29SDのうち、対物レンズ系23Sから遠い領域(図15における下側半部)に入射するレーザ光は、臨界角よりも大きな入射角で反射面29SDに入射する。そのため、当該近い領域の反射面29SDに入射するレーザ光は透過するレーザ光と、反射されるレーザ光とに分かれる。
Of the reflecting surface 29SD of the critical angle prism 25SAB, laser light incident on a region close to the
On the other hand, laser light that is incident on a region of the reflecting surface 29SD that is far from the
図16は、図15の光センサに入射されたレーザ光の照射領域を説明する模式図である。
対物レンズ系23Sに近い領域に係る反射面29SDにより反射されたレーザ光は、光センサ26SAに入射し、遠い領域に係る反射面29SDにより反射されたレーザ光は、光センサ26SBに入射する。
このとき、光センサ26SA,26SBにおけるレーザ光の照射領域は略等しいが、光センサ26SAにおけるレーザ光の照度は、光センサ26SBにおけるレーザ光の照度よりも高くなる。そのため、光センサ26SAから出力される検出信号は、光センサ26SBから出力される検出信号よりも大きな値の検出信号となる。
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the irradiation region of the laser light incident on the optical sensor of FIG.
The laser light reflected by the reflecting surface 29SD related to the region close to the
At this time, the irradiation areas of the laser light in the optical sensors 26SA and 26SB are substantially equal, but the illuminance of the laser light in the optical sensor 26SA is higher than the illuminance of the laser light in the optical sensor 26SB. For this reason, the detection signal output from the optical sensor 26SA is a detection signal having a larger value than the detection signal output from the optical sensor 26SB.
このようにして、光センサ26SA,26SBから出力される検出信号の大小関係を測定することにより、歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離変動が測定される。
In this way, by measuring the magnitude relationship between the detection signals output from the optical sensors 26SA and 26SB, the variation in distance between the tooth surface and the stylus
次に、歯面とスキッド光学系12Dとの間の距離変動の測定について説明する。
図17は、歯面とスキッド光学系との間の距離変動の測定について説明する図である。
なお、図17においては、説明を容易にするためスキッド光学系12Dの構成を簡略化して、臨界角プリズム25DAおよび光センサ26DA,26DBについてのみ示している。さらに、臨界角プリズム25DBおよび光センサ26DC,26DDについては、臨界角プリズム25DAおよび光センサ26DA,26DBの作用と同様な作用を示すため、その説明を省略する。
Next, the measurement of the distance variation between the tooth surface and the skid
FIG. 17 is a diagram for explaining the measurement of the variation in distance between the tooth surface and the skid optical system.
In FIG. 17, for ease of explanation, the configuration of the skid
スキッド光学系12Dでは、図17に示すように、光源部21Dから出射されたレーザ光は発散光学系27Dにより、PBS22Dに向かって発散する発散光とされる。発散光であるレーザ光は、PBS22DにおいてS偏光のみが反射され、対物レンズ系23Sに入射する。
In the skid
対物レンズ系23Sに入射したレーザ光は、歯車の歯面に向かって集光され、所定の領域に照射される。歯面に照射されたレーザ光は、対物レンズ系23Dに向かって反射し、対物レンズ系23Dに入射する。このうち、対物レンズ系23Dの焦点を通過したレーザ光は、対物レンズ系23Dにより臨界角プリズム25DAに向かう平行光とされる。
The laser light incident on the
以後の、臨界角プリズム25DAにおける作用、および、光センサ26DA,26DBにおける作用は、スタイラス光学系12Sにおける臨界角プリズム25SAおよび光センサ26SA,26SBにおける作用と同様であるので、その説明を省略する。
さらに、歯面がスキッド光学系12Dに近づいた場合、および、離れた場合における作用についてもスタイラス光学系12Sにおける作用と同様であるのでその説明を省略する。
Subsequent operations at the critical angle prism 25DA and operations at the optical sensors 26DA and 26DB are the same as the operations at the critical angle prism 25SA and the optical sensors 26SA and 26SB in the stylus
Furthermore, since the operation when the tooth surface approaches the skid
このように、発散光学系27Dを用いることで、スタイラス光学系12Sと比較して広い所定領域にレーザ光を照射することができるため、当該所定領域に係る歯面とスキッド光学系12Dとの間の距離を測定することができる。
As described above, by using the diverging
次に、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dにおける歯面の傾きの影響を取り除く方法について説明する。
図18は、スタイラス光学系およびスキッド光学系における歯面の傾きの影響除去について説明する模式図である。
なお、図18においては、説明を容易にするためスタイラス光学系12Sの構成を簡略化して示している。さらに、スキッド光学系12Dにおける傾きの影響の除去方法は、スタイラス光学系12Sにおける傾きの影響の除去方法と同様であるので、その説明を省略する。
Next, a method of removing the influence of the tooth surface inclination in the stylus
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the removal of the influence of tooth surface inclination in the stylus optical system and the skid optical system.
In FIG. 18, the configuration of the stylus
歯車の歯面に傾きがない場合には、図18の点線で示すように、歯面で反射されたレーザ光は対物レンズ系23Sを通過して、CBS24Sにより2つに分割され光センサ26SA,26SBおよび光センサ26SC,26SDに入射する。
一方、歯車の歯面に傾きがある場合には、図18の実線で示すように、反射されたレーザ光の光路は、傾きの影響により平行移動する。
When the tooth surface of the gear is not inclined, the laser beam reflected by the tooth surface passes through the
On the other hand, when the tooth surface of the gear has an inclination, the optical path of the reflected laser light moves in parallel due to the influence of the inclination, as shown by the solid line in FIG.
ここでは、歯面の傾きが、対物レンズ系23Sを通過後のレーザ光の光路が平行移動したものとして取り扱うことができる程度に小さい場合について説明する。
Here, a case will be described in which the inclination of the tooth surface is small enough to handle the optical path of the laser light after passing through the
レーザ光の光路が平行移動すると、例えば、光センサ26SA,26SDにおけるレーザ光の照射面積が増え、光センサ26SB,26SCにおけるレーザ光の照射面積が減少する。すると、光センサ26SA,26SDから出力される検出信号の値が増加し、光センサ26SB,26SCから出力される検出信号の値が減少する。
これらの検出信号の変化に基づいて、歯面の傾きによる誤差が補正される。なお、補正方法としては公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。
When the optical path of the laser light moves in parallel, for example, the laser light irradiation area in the optical sensors 26SA and 26SD increases, and the laser light irradiation area in the optical sensors 26SB and 26SC decreases. Then, the value of the detection signal output from the optical sensors 26SA and 26SD increases, and the value of the detection signal output from the optical sensors 26SB and 26SC decreases.
Based on the change of these detection signals, the error due to the inclination of the tooth surface is corrected. In addition, a well-known method can be used as a correction method, and it does not specifically limit.
上記の構成によれば、ガイド部15によりスタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dは、歯車の歯面に沿って移動され、このときに、スタイラス光学系12Sにより歯面の粗さが計測されるとともに、スキッド光学系12Dにより歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離の変動が検出される。このようにして、スタイラス光学系12Sにより計測された歯面の粗さの測定値から、スキッド光学系12Dにより検出された歯面とスタイラス光学系12Sとの間の距離の変動値を差し引くことにより、スタイラス光学系12Sの移動による影響を除去した歯面の粗さが得られる。つまり、歯車の歯面に沿って移動しながら歯面粗さの測定を行うことができる。
According to the above configuration, the stylus
特に、歯車が、平歯車と比較してスタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを歯面に沿って移動させ難い、はすば歯車の場合であっても、ガイド部15が設けられていることにより、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを歯面に沿って容易に移動させることができる。
In particular, it is difficult for the gear to move the stylus
ガラススティック37Tに反射面38Tを設けることにより、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dの少なくとも一方において、測定や検出に用いられる光を、歯車における周方向から歯車の歯の側面である歯面に入射させることができる。例えば、歯車における径方向から歯面に光を入射させる方法と比較して、単位面積当たりに照射される光の照度を上げることができ、より正確な測定や検出を行うことができる。
By providing the reflecting
ガイド部15に各歯の形状に合わせて形成されたスライド部44を設けることで、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを滑らかに歯面に沿って移動させることができる。例えば、ガイド部15が各歯の間を走行する車輪を有する場合と比較して、スライド部44は各歯の形状に合わせた凹凸形状を有するため、歯面に対して交差する方向への移動を抑えつつ、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを歯面に沿って移動させることができる。
By providing the
図19は、図6のガイド部の別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、ガイド部15にスライド部44を設けた構成であってもよいし、図19に示すように、ガイド部15に複数、例えば6つの車輪144を設けた構成であってもよく、特に限定するものではない。
図19に示す構成では、真ん中に配置された車輪にロータリエンコーダ16が設けられていることが望ましい。
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the guide portion of FIG.
In addition, the structure which provided the
In the configuration shown in FIG. 19, it is desirable that the
このようにすることで、車輪144を各歯の間に配置して輪転させることにより、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dを、歯面に沿って移動させることができる。さらに、ロータリエンコーダ16により車輪144の回転位相を測定することにより、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dの歯面に対する移動距離を把握することができる。
Thus, the stylus
具体的には、片側に車輪144を3つ並べることにより、歯車における歯面の端部までセンサ部2を移動させても、少なくとも4つの車輪144でセンサ部2を支持することができる。さらに、3つ並べた車輪144の中央の車輪144にロータリエンコーダ16を設けることで、歯車における歯面の端部までセンサ部2を移動させても、スタイラス光学系12Sおよびスキッド光学系12Dの歯面に対する移動距離を把握することができる。
Specifically, by arranging three
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、船舶に用いられる歯車の歯面粗さを測定するものに適用して説明したが、この船舶に用いられる歯車の歯面粗さを測定するに限られることなく、その他各種の歯車の歯面粗さを測定するものに適用することができるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the description is applied to the measurement of the tooth surface roughness of the gear used in the ship, but the invention is limited to the measurement of the tooth surface roughness of the gear used in the ship. However, the present invention can be applied to a device for measuring the tooth surface roughness of various other gears.
1 歯面粗さ計測装置(粗さ測定装置)
12S スタイラス光学系(測定光学系)
12D スキッド光学系(変動検出光学系)
15 ガイド部
38T 反射面(反射部)
144 車輪
1 Tooth surface roughness measuring device (roughness measuring device)
12S stylus optical system (measuring optical system)
12D skid optical system (variation detection optical system)
15
144 wheels
Claims (5)
前記歯面と前記測定光学系との間の距離の変動を検出する変動検出光学系と、
前記測定光学系および前記変動検出光学系を、前記歯面に沿って導くガイド部と、
が設けられたことを特徴とする粗さ測定装置。 A measuring optical system that measures the sum of the roughness of the tooth surface in the gear and the variation in the distance to the tooth surface;
A variation detection optical system for detecting a variation in the distance between the tooth surface and the measurement optical system;
A guide portion for guiding the measurement optical system and the variation detection optical system along the tooth surface;
A roughness measuring device characterized in that is provided.
該複数の車輪の少なくとも1つにロータリエンコーダが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の粗さ測定装置。 The guide portion is a plurality of wheels that travel between the teeth of the gear,
The roughness measuring device according to claim 1, wherein a rotary encoder is provided on at least one of the plurality of wheels.
Priority Applications (1)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0378609A (en) * | 1989-08-23 | 1991-04-03 | Brother Ind Ltd | Optical skid-type apparatus for measuring surface roughness |
JP2002107142A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Japan Gear Manufactures Association | Gear-measuring machine |
JP2005201695A (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Tooth face shape measuring device |
JP2007232660A (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Hiroshima Univ | Damage detection method and device of gear's tooth surface of gear or rolling contact surface of bearing |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0378609A (en) * | 1989-08-23 | 1991-04-03 | Brother Ind Ltd | Optical skid-type apparatus for measuring surface roughness |
JP2002107142A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Japan Gear Manufactures Association | Gear-measuring machine |
JP2005201695A (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Tooth face shape measuring device |
JP2007232660A (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Hiroshima Univ | Damage detection method and device of gear's tooth surface of gear or rolling contact surface of bearing |
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