JP2011133237A - 歯車測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】例えば、タッチ式プローブの測定子を、測定子の移動及びワーク(歯車)の回転を制御しワークWの理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、前記ベース動作中に、測定子をワークの歯面に当接させてタッチ式プローブからの第1信号(ON信号又はOFF信号)を受け取った後、測定子がワークの歯面に対し離間する方向へタッチ式プローブを移動させてタッチ式プローブからの第2信号(OFF信号又はON信号)を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なう。
【選択図】図4
Description
このような歯車加工機によって歯車を加工する場合には、加工済みのロット中から抜き出した少なくとも1つの歯車に対し、歯車測定装置によって歯形や歯すじなどの歯車測定をした後、その加工精度を確認して、加工精度が良好である場合には引き続き歯車加工機で残りの未加工ロットを加工し、加工精度が不良である場合には歯車加工機の加工精度を修整してから、残りの未加工ロットを加工するようにしている。また、歯車が大形である場合には、不良品を出すことができないため、取り代を残しながら、歯車加工機による歯車加工と歯車測定装置による歯車測定とを数回繰り返し、最終的な精度を確認した後、仕上げ加工を行なうようにしている。
前記タッチ式プローブの測定子を、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し前記歯車の理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させる、又は、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し若しくは前記測定子の移動を制御し前記歯車の理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、
前記ベース動作中に、前記測定子を前記歯車の歯面に当接させて前記タッチ式プローブからの第1信号を受け取った後、前記測定子が前記歯車の歯面に対し離間する方向へ前記タッチ式プローブを移動させて前記タッチ式プローブからの第2信号を受け取るためのオシレーション動作、又は、前記歯車の歯面を前記測定子に当接させて前記タッチ式プローブからの第1信号を受け取った後、前記歯車の歯面を前記測定子に対し離間する方向へ移動させて前記タッチ式プローブからの第2信号を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なうこと、
を特徴とする。
前記歯車の歯形測定に関するものであり、
前記測定子を前記理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して垂直なX軸方向、及び、前記X軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なY軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なC軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、
前記オシレーション動作は、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記X軸方向及び前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れか1つに対して実施すること、
を特徴とする。
前記ベース動作では、前記X軸方向への前記測定子の移動量又は前記Y軸方向への前記測定子の移動量を0とし、
前記オシレーション動作は、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、
を特徴とする。
前記歯車の歯すじ測定に関するものであり、
前記測定子を前記理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して平行なZ軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なC軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、或いは、前記Z軸方向、前記回転中心に対して垂直なX軸方向、及び、前記X軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なY軸方向への前記測定子の移動を制御することにより、実施し、
前記オシレーション動作は、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、或いは、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記X軸方向及び前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れか1つに対して実施すること、
を特徴とする。
このため、従来の方法に比べて歯形測定又は歯形測定に要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に測定点数を増やすことができ、測定点数を増やしても、従来のような多大な測定時間を要することはない。
まず、図1に基づき、本発明の実施の形態例に係る歯車測定方法を実施する歯車測定装置1の構成について説明する。なお、本発明の歯車測定方法は、歯車加工機に一体的に装備された歯車測定装置(機上の歯車測定装置)と、歯車加工機と別体の歯車測定装置の何れにも適用することができるものであるが、耐環境性に優れ且つ安価なタッチ式プローブを用いることから、特に機上の歯車測定装置に適しており、コスト低減を図ることもできる。
なお、X軸方向は、ワークWの回転中心に対して垂直な方向である。Y軸方向は、X軸方向に対して垂直で且つワークWの径方向に対して平行な方向である。Z軸方向は、ワークWの回転中心(即ちC軸)に対して平行な方向である。
なお、ここではタッチ式プローブ20の内部スイッチがa接点方式のものである場合について説明する。タッチ式プローブ20の内部スイッチがb接点方式のものである場合には、ONとOFFの関係がa接点方式の場合と逆になる。
即ち、制御演算装置22では、予め設定されて記憶しているワークWの歯車諸元、タッチ式プローブ20(測定子21)の位置(座標)、歯形測定位置、歯すじ測定位置などに基づいて、移動体15,17,19のX,Y,Z軸方向の移動を制御することにより、タッチ式プローブ20(測定子21)のX,Y,Z軸方向の移動を制御し、且つ、ワークWが載置された回転テーブル14のC軸回りの回転を制御する。
また、制御演算装置22では、タッチ式プローブ20からのON信号(第1信号)及びOFF信号(第2信号)を受け取り、前記ON信号を受け取ったときのX,Y,Z軸の座標やC軸回りの回転角度を取り込んで演算処理をすることにより、ワークWの歯形形状や歯すじ形状を求める。
次に、図1〜図7に基づき、制御演算装置22による制御演算の下に、歯車測定装置11によって歯形測定を実施する場合の方法について説明する。
また、オシレーション動作とは、タッチ式プローブ20の測定子21をオシレーション(振動)させることにより、測定子21を歯面Waに当接させて(即ち測定子21を押し込んでプリトラベル量Δだけ変位させて)タッチ式プローブ20をONさせた後(即ちタッチ式プローブ20からのON信号を受け取った後)、測定子21が歯面Waに対し離間する方向へタッチ式プローブ20を移動させてタッチ式プローブ20をOFFさせること(即ちタッチ式プローブ20からのOFF信号を受け取ること)を連続して行うための動作、又は、ワークWをオシレーションさせることにより、歯面Waを測定子21に当接させて(即ち測定子21を押し込んでプリトラベル量Δだけ変位させて)タッチ式プローブ20をONさせた後(即ちタッチ式プローブ20からのON信号を受け取った後)、歯面Waを測定子21に対し離間させる方向へ移動させてタッチ式プローブ20をOFFさせること(即ちタッチ式プローブ20からのOFF信号を受け取ること)を連続して行うための動作である。
なお、タッチ式プローブ20をOFFにする際には、必ずしも測定子21と歯面Waが離れる必要はない。例えば測定子21が歯面Waに単に接触しているだけであれば、タッチ式プローブ20はOFFになる。従って、タッチ式プローブ20をON状態からOFF状態へ切り換えるには、上記の如く、測定子21が歯面Waに対し離間する方向へタッチ式プローブ20を移動させるか、又は、歯面Waを測定子21に対し離間させる方向へ移動させればよい。
そして、このベース動作中に、測定子21にはY軸方向のオシレーション動作も行わせる。その結果、タッチ式プローブ20はベース動作を行いつつ、オシレーション動作により各測定点ごとのON・OFFの切り換えを連続して行う。
また、歯形測定の精度を高めるために測定点数を増やす場合には、オシレーション動作の周期を短くすればよい。即ち、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に歯形測定のための測定点数を変更することができる。
更に、オシレーション動作の周期については、必ずしも図示例のサインカーブなどのような一定の周期に限定するものではなく、例えば歯元側と歯先側で異なる周期にするなど、適宜、変化させてもよい。
例えば、研削前や研削中のワークWの歯形測定においては、図5(a)に示すように試験結果や精度等級などから予測した比較的大きな誤差ε1よりも大きな(図示例ではε1の2倍の)振幅δ1を、オシレーション動作の振幅として設定し、研削後のワークWの歯形測定においては、図5(b)に示すように試験結果や精度等級などから予測した比較的小さな誤差ε2よりも大きな(図示例ではε2の2倍の)振幅δ2を、オシレーション動作の振幅として設定してもよい。
前者の場合には図6(a)に実線で例示すように、X,Y軸方向のベース動作にY軸方向のオシレーション動作を加えた場合の測定子21の軌跡が、比較的大きく変動するのに対して、後者の場合には図6(b)に実線で例示すように、X,Y軸方向のベース動作にY軸方向のオシレーション動作を加えた場合の測定子21の軌跡の変動が、比較的小さくなる。
そして、この場合にはケース4,5のような駆動軸によってオシレーション動作を実施する。ケース4では、Y軸方向への測定子21の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース5では、C軸回りのワークWの回転に対してオシレーション動作を実施する。
そして、この場合にはケース6,7のような駆動軸によってオシレーション動作を行なう。ケース6では、Y軸方向への測定子21の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース7では、C軸回りのワークWの回転に対してオシレーション動作を実施する。
次に、図8〜図10に基づき、制御演算装置22による制御演算の下に、歯車測定装置11によって歯すじ測定を実施する場合の方法について説明する。
ここでベース動作とは、タッチ式プローブ20の測定子21を、ワークWの歯面Waの理想歯すじラインに沿って移動させるための動作である。
また、オシレーション動作については、上記の歯形測定の場合と同様である。
また、歯すじ測定の精度を高めるために測定点数を増やす場合には、オシレーション動作の周期を短くすればよい。即ち、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に歯すじ測定のための測定点数を変更することができる。
オシレーション動作の周期については、必ずしも図示例のサインカーブなどのような一定の周期に限定するものではなく、適宜、変化させてもよい。
更に、オシレーション動作の振幅に関しては、歯すじ測定においても、上記の歯形測定の場合と同様に設定すればよい(図5(a),(b)を参照)。
この他、Z,C軸でベース動作を行う場合には、ケース12のような駆動軸によってオシレーション動作を行なうようにしてもよい。ケース12では、ワークWのC軸回りの回転に対してオシレーション動作(回転速度の増減の繰り返し)を実施する。この場合には、歯面Waを測定子21に当接させてタッチ式プローブ20をONさせた後(即ちタッチ式プローブ20からのON信号を受け取った後)、歯面Waを測定子21に対し離間させる方向へ移動させてタッチ式プローブ20をOFFさせるため(即ちタッチ式プローブ20からのOFF信号を受け取るため)のオシレーション動作が連続して行なわれる。
そして、この場合にはケース13〜15のような駆動軸によってオシレーション動作を行なう。ケース13では、Y軸方向への測定子21の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース14では、X,Y軸方向への測定子21の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース15では、C軸回りのワークWの回転に対してオシレーション動作を実施する。
このため、従来の方法に比べて歯形測定又は歯形測定に要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に測定点数を増やすことができ、測定点数を増やしても、従来のような多大な測定時間を要することはない。
即ち、ベース動作は、必ずしも理想の歯形/歯すじラインに沿う移動であるとは限らず、パソコンなどの演算装置によって求められた任意の歯形/歯すじラインに沿う移動をベース動作とし、理想の歯形/歯すじラインとは異なる軌跡で測定子を動かすこともある。
例えば、歯車を測定する前に、シミュレーションなどによって、歯形/歯すじ形状に一定量の傾きがあることが予め分っているときなどは、その傾き分だけ理想の歯形/歯すじラインに対して傾斜させた歯形/歯すじラインに沿う動作(移動)を、ベース動作として与えることもある。
この場合にも、理想の歯形/歯すじラインの場合と同様の効果が得られる。即ち、演算によって求められた歯形/歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作に加えて、このベース動作中に、オシレーション動作を連続して行なうことより、ベース動作を行いつつ、タッチ式プローブの第1信号と第2信号の切り換え(ON・OFF切り換え)を連続的に行なうことができる。
12 基台
13 ガイドレール
14 回転テーブル
15 移動体
16 ガイドレール
17 移動体
18 ガイドレール
19 移動体
20 タッチ式プローブ
21 測定子
22 制御演算装置
HG 歯形
HS 歯すじ
W ワーク(歯車)
Wa 歯面
Claims (4)
- タッチ式プローブを用いて歯車の歯形又は歯すじの測定を行なう歯車測定方法において、
前記タッチ式プローブの測定子を、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し前記歯車の理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させる、又は、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し若しくは前記測定子の移動を制御し前記歯車の理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、
前記ベース動作中に、前記測定子を前記歯車の歯面に当接させて前記タッチ式プローブからの第1信号を受け取った後、前記測定子が前記歯車の歯面に対し離間する方向へ前記タッチ式プローブを移動させて前記タッチ式プローブからの第2信号を受け取るためのオシレーション動作、又は、前記歯車の歯面を前記測定子に当接させて前記タッチ式プローブからの第1信号を受け取った後、前記歯車の歯面を前記測定子に対し離間する方向へ移動させて前記タッチ式プローブからの第2信号を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なうこと、
を特徴とする歯車測定方法。 - 請求項1に記載の歯車測定方法において、
前記歯車の歯形測定に関するものであり、
前記測定子を前記理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して垂直なX軸方向、及び、前記X軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なY軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なC軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、
前記オシレーション動作は、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記X軸方向及び前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れか1つに対して実施すること、
を特徴とする歯車測定方法。 - 請求項2に記載の歯車測定方法において、
前記ベース動作では、前記X軸方向への前記測定子の移動量又は前記Y軸方向への前記測定子の移動量を0とし、
前記オシレーション動作は、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、
を特徴とする歯車測定方法。 - 請求項1に記載の歯車測定方法において、
前記歯車の歯すじ測定に関するものであり、
前記測定子を前記理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して平行なZ軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なC軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、或いは、前記Z軸方向、前記回転中心に対して垂直なX軸方向、及び、前記X軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なY軸方向への前記測定子の移動を制御することにより、実施し、
前記オシレーション動作は、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、或いは、前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記X軸方向及び前記Y軸方向への前記測定子の移動と、前記C軸回り前記歯車の回転の何れか1つに対して実施すること、
を特徴とする歯車測定方法。
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