JP2852174B2 - Optical gear automatic sorting method and apparatus - Google Patents

Optical gear automatic sorting method and apparatus

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JP2852174B2
JP2852174B2 JP5219944A JP21994493A JP2852174B2 JP 2852174 B2 JP2852174 B2 JP 2852174B2 JP 5219944 A JP5219944 A JP 5219944A JP 21994493 A JP21994493 A JP 21994493A JP 2852174 B2 JP2852174 B2 JP 2852174B2
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順平 辻内
捷夫 本田
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Osaka Seimitsu Kikai Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、現在の生産工程中で2
歯面噛合測定を応用して行なっている歯車選別方法に代
えて、光学的に非接触で歯面を高速で測定して自動選別
する光学的歯車自動選別方法およびその装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in a production process.
The present invention relates to an optical gear automatic selection method and an apparatus for automatically selecting and automatically selecting a tooth surface at a high speed without optically contacting, instead of a gear selection method using tooth surface meshing measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車に使用される歯車は、大量
生産にもかかわらず、極めて高い精度が要求される。加
工方法も近年着々と進歩し、従来のシェービング方法に
加えて、熱処理後、ハード・フィニッシュをする方法も
開発され、それにともなって、歯面粗さを改善するホー
ニングも採用されるようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, gears used in automobiles are required to have extremely high precision despite mass production. In recent years, the processing method has been steadily advanced, and in addition to the conventional shaving method, a method of performing hard finish after heat treatment has been developed, and accordingly, honing to improve tooth surface roughness has been adopted. Have been.

【0003】これらの歯車の歯面は、静粛運転を可能に
するため、極めて巧妙な修正が加えられている。この量
産品の歯車の品質管理には、短時間に高精度の測定をす
ることが求められる。
[0003] The tooth surfaces of these gears have been very subtly modified to enable quiet operation. Quality control of mass-produced gears requires high-precision measurement in a short time.

【0004】図10は従来の2歯面噛合法による選別の
原理を示し、この2歯面噛合法を応用した選別機が従来
の生産加工ライン上で使用されている。この従来の2歯
面噛合方式は、基準歯車(マスタギア)30を基準歯車駆
動装置31にセットし、被測定歯車32を台車上に回転自在
に軸支し、基準歯車30と被測定歯車32とを圧着ばね33に
より押付けて回転し、形状の不具合のため両歯車の中心
間距離が変動する機械的量を中心間距離検出器34により
測定し、そのデータに基づき被測定歯車32の良否を判別
して選別装置35で選別するようにしている。
FIG. 10 shows the principle of sorting by a conventional two-tooth meshing method. A sorting machine to which the two-tooth meshing method is applied is used on a conventional production processing line. In this conventional two-tooth meshing method, a reference gear (master gear) 30 is set on a reference gear driving device 31, and a measured gear 32 is rotatably supported on a bogie. Is pressed and rotated by a compression spring 33, and the mechanical amount at which the center distance between the two gears fluctuates due to a shape defect is measured by a center distance detector 34, and the quality of the measured gear 32 is determined based on the data. Then, sorting is performed by the sorting device 35.

【0005】図11に示されるように、この方法では被
測定歯車32の左右歯面が相手の基準歯車30と噛合うが、
形状誤差があれば両歯車の中心間距離が変動しながら回
転することを応用している。しかし、両歯車の噛合は実
際には図12に示されるように、両歯車間に適当なバッ
クラッシュjを維持して回転するものであるので、この
方式は実際の運動状況と異なる。
As shown in FIG. 11, in this method, the left and right tooth surfaces of the measured gear 32 mesh with the mating reference gear 30.
It is applied that if there is a shape error, the gears rotate while the distance between the centers of both gears fluctuates. However, since the meshing of the two gears actually rotates while maintaining an appropriate backlash j between the two gears as shown in FIG. 12, this method is different from the actual motion situation.

【0006】一方、特公平2−17044号公報には光
学的形状誤差検出法を歯車の歯面に適用する例が示唆さ
れている。すなわち、図13に示されるように、レーザ
光源1から照射されたレーザ光で被測定歯車32の歯面を
照射し、その正反射光より歯面情報を得るもので、基準
は特殊光学素子(ホログラム等)であって基準歯車を必
要とせず、被測定歯車単体で測定できる。この場合、デ
ータの処理・解析方法は、図14に示されるように歯面
に形状誤差があると、正反射光の進行方向が変り、その
結果、特殊光学素子7(ホログラム光学素子)より出る
光線の方向が変り、誤差に応じて、2次元光センサアレ
ー11の検出面での光強度分布パターンが変化する現象を
利用する。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 2-17044 suggests an example in which an optical shape error detection method is applied to a tooth surface of a gear. That is, as shown in FIG. 13, the tooth surface of the gear 32 to be measured is irradiated with the laser light emitted from the laser light source 1, and the tooth surface information is obtained from the specularly reflected light. Hologram, etc.), and does not require a reference gear, and can be measured with the gear to be measured alone. In this case, in the data processing / analysis method, as shown in FIG. 14, if there is a shape error in the tooth surface, the traveling direction of the specularly reflected light changes, and as a result, it comes out of the special optical element 7 (hologram optical element). The phenomenon that the direction of the light beam changes and the light intensity distribution pattern on the detection surface of the two-dimensional optical sensor array 11 changes according to the error is used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の加工ライン上で
稼動する歯車自動選別機においては、基準歯車30と被測
定歯車32を2歯面噛合させて、両歯車の中心間距離の変
動から良否を判定する方法は、互いの左右歯面がバック
ラッシュなしに同時に相手歯車と噛合うので正常な噛合
状態といえない。すなわち、実際には、両歯車の軸間は
ベアリングでしっかり固定されているので、この変動す
る噛合はアブノーマルな状態である。
In a conventional automatic gear sorter that operates on a processing line, a reference gear 30 and a measured gear 32 are meshed with two tooth surfaces, and the quality of the gear is determined based on a change in the center-to-center distance between the two gears. In the method of determining, the left and right tooth surfaces simultaneously mesh with the mating gear without backlash, so that it cannot be said that a normal meshing state is obtained. That is, in practice, the shafts of the two gears are firmly fixed by bearings, so that this fluctuating meshing is in an abnormal state.

【0008】また、この中心間距離の変動から得られる
誤差は、左右歯面の誤差の相対的な量になるので、左右
それぞれの面の解析ができない。すなわち、機械的な面
と面の接触なので、歯面上にある凹部は測定されず、デ
ータに現れない。
Further, since the error obtained from the variation of the center-to-center distance is a relative amount of the error of the left and right tooth surfaces, it is not possible to analyze the left and right surfaces. That is, because of the mechanical surface-to-surface contact, the concave portion on the tooth surface is not measured and does not appear in the data.

【0009】したがって、従来の検出項目は、噛合中心
距離の機械的変化から歯車の大きさおよび左右歯面の影
響による偏心量、打傷等を検出する点に止まり、高度な
歯面情報を解明して選別すること、さらにはその結果を
生産加工ラインにフィードバックして、適切なコントロ
ールをすることは不可能であった。
Therefore, the conventional detection items are limited to detecting the eccentric amount and the damage due to the influence of the gear size and the right and left tooth surfaces from the mechanical change of the meshing center distance, and elucidate advanced tooth surface information. It was not possible to perform appropriate control by selecting and sorting the results and feeding back the results to the production processing line.

【0010】さらに、従来は歯車生産加工ライン上から
数十個に1個程度サンプリングした歯車についてのみ、
歯形、歯すじを1個につき4〜50分を費して歯形・歯
すじ等の個別誤差を測定し管理しているが、大量に生産
される高性能の例えば自動車向けの減速機等に使用され
る歯車を管理するには不十分である。
[0010] Further, conventionally, only a gear sampled about one in several tens from the gear production processing line,
It spends 4 to 50 minutes per tooth profile and tooth trace to measure and manage individual errors of tooth profile and tooth trace, but it is used for high-performance mass-produced gearboxes for automobiles, for example. Is not enough to manage the gears that are used.

【0011】一方、特公平2−17044号公報にて示
唆された光学的形状誤差検出法は、従来の問題点を一挙
に解決し得る可能性を秘めたものであるが、そのままで
は歯車の自動選別には使うことができない。
On the other hand, the optical shape error detection method suggested in Japanese Patent Publication No. 2-17044 has the potential to solve the conventional problems at once. It cannot be used for sorting.

【0012】そこで、歯車の大きさ(ホブ等による切込
量の多少)、打傷の有無および偏心量が簡単な装置で検
出できること、他に短時間に全部の歯車をチェックする
適当な方法が見当らないことのため、従来の2歯面噛合
方法が数多く利用されているのが現状である。
[0012] Therefore, there is an appropriate method for checking the size of the gears (the amount of cutting by a hob or the like), the presence or absence of a flaw, and the amount of eccentricity with a simple device. At present, many conventional two-tooth meshing methods are used because they cannot be found.

【0013】本発明は、基準歯車を使用せず、被測定歯
車の品質管理上で要求される歯面精度を光学的に瞬時に
検出して、歯車の良否を自動的に選別できる光学的歯車
自動選別方法およびその装置を提供することを目的とす
るものである。
According to the present invention, there is provided an optical gear capable of automatically detecting the tooth surface accuracy required for quality control of a measured gear without using a reference gear, and automatically selecting the quality of the gear. It is an object of the present invention to provide an automatic sorting method and an apparatus therefor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の光
学的歯車自動選別方法は、上述の目的に鑑みて、本発明
の出願人が既に提案済みの特公平2−17044号公報
に示された光学的形状誤差検出法を歯車の自動選別に適
用したものであり、予め、レーザ光学系によって測定で
きるはずの被測定歯車の歯面の誤差パターンをデータベ
ースに記憶しておき、レーザ光学系による測定時は、こ
の誤差パターンを検索し比較することによって被測定歯
車の良否を判定する光学的歯車自動選別方法において、
測定データのパターン解析プログラムと、選別基準を決
定するプログラムとを別々に作成し、被測定歯車の選別
に必要な選別項目の組合せおよび選別基準値を選択し
て、被測定歯車を選別するものである。
The light according to the first aspect of the present invention .
In view of the above-mentioned object, the present invention has applied an optical shape error detection method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-17044, which has been already proposed by the present applicant, in view of the above-mentioned object. The error pattern of the tooth surface of the gear to be measured, which should be measurable by the laser optical system, is stored in a database in advance, and at the time of measurement by the laser optical system, the error pattern is searched for and compared. the quality of the measurement wheel in an optical gear automatic sorting method for determine a constant,
Determine a pattern analysis program for measurement data and selection criteria
And a gear to be measured are selected separately.
Select the combination of selection items required for
Thus, the gear to be measured is selected .

【0015】請求項2記載の発明は、請求項1記載の光
学的歯車自動選別方法において、2系統のレーザ光学系
により被測定歯車の左右歯面を個別にかつ同時に測定す
る選別方法である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for automatically selecting an optical gear according to the first aspect, wherein the left and right tooth surfaces of the gear to be measured are individually and simultaneously measured by two laser optical systems.

【0016】請求項3記載の発明は、請求項1記載の光
学的歯車自動選別方法において、被測定歯車の歯面の誤
差パターンを三次元的歯面の誤差パターンとし、被測定
歯車の良否を三次元の面として判定する方法である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the optical gear automatic sorting method according to the first aspect, wherein the tooth surface of the gear to be measured is erroneously selected.
Measure the difference pattern as a three-dimensional tooth surface error pattern and measure
This is a method of determining the quality of a gear as a three-dimensional surface .

【0017】請求項4記載の発明の光学的歯車自動選別
方法は、予め、レーザ光学系によって測定できるはずの
被測定歯車の歯面の誤差パターンをデータベースに記憶
しておき、レーザ光学系による測定時は、この誤差パタ
ーンを検索し比較することによって被測定歯車の良否を
判定する光学的歯車自動選別方法において、レーザ光学
系の光センサアレーが感知する輝度パターンのピークが
位置する部位と、その輝度と、測定データから計算され
る累積ピッチおよび偏心量とを、コンピュータ内のプロ
グラムにより設定された選別基準と比較して、被測定歯
車の合否を判定する方法である。
The automatic sorting of the optical gear according to the fourth aspect of the present invention.
The method should be able to measure in advance by laser optics
Stores the error pattern of the tooth surface of the gear to be measured in the database
In addition, when measuring with the laser optical system, this error pattern
The quality of the measured gear by searching and comparing
In the optical gear automatic selection method for determination, a portion where a peak of a luminance pattern detected by an optical sensor array of a laser optical system is located, the luminance, an accumulated pitch and an eccentric amount calculated from measurement data are stored in a computer. Is compared with a sorting criterion set by the program No. 1 to determine whether the gear to be measured is acceptable or not.

【0018】請求項5記載の発明の光学的歯車自動選別
方法は、予め、レーザ光学系によって測定できるはずの
被測定歯車の歯面の誤差パターンをデータベースに記憶
しておき、レーザ光学系による測定時は、この誤差パタ
ーンを検索し比較することによって被測定歯車の良否を
判定する光学的歯車自動選別方法において、被測定歯車
の歯面性能に関する測定データを歯車生産加工ラインに
フィードバックする方法である。
The automatic sorting of the optical gear according to the fifth aspect of the present invention.
The method should be able to measure in advance by laser optics
Stores the error pattern of the tooth surface of the gear to be measured in the database
In addition, when measuring with the laser optical system, this error pattern
The quality of the measured gear by searching and comparing
This is a method of feeding back measured data relating to the tooth surface performance of the gear to be measured to the gear production processing line in the optical gear automatic sorting method for determination.

【0019】請求項6記載の発明の光学的歯車自動選別
装置は、被測定歯車を嵌着した状態で回転されるととも
に回転角度検出用のエンコーダを装備した測定軸と、こ
の測定軸に嵌着された被測定歯車の歯面にレーザ光を深
い入射角で斜入射する物体光の光学系、ホログラム撮影
のために使用される参照光の光学系、被測定歯車の歯面
で反射された物体光を収束しやすい光波面に変換するホ
ログラム光学素子およびこのホログラム光学素子による
プラス1次回折光を2次元光強度分布として検出する光
センサアレーからなる、被測定歯車の2歯面に対応する
2系統のレーザ光学系と、このレーザ光学系を被測定歯
車のねじれ角に対応して回転する回転機構と、レーザ光
学系を被測定歯車のピッチ円半径に対応して被測定歯車
に対し進退する移動機構とを有する測定装置と、測定装
置から取出された被測定歯車を測定結果に基づき所定の
位置に仕分ける仕分装置と、生産加工ラインから歯車搬
入ライン上に供給された新たな被測定歯車を取上げて測
定軸に装着する一方のグリップと、測定軸にて測定終了
した被測定歯車を取外して仕分装置上に置換える他方の
グリップとを有する歯車移載装置と、被測定歯車の回転
に従って連続的に1回転の左右歯面のデータを取込み、
全歯面のデータをパターン解析器によりデータベースの
予め知られているパターンと比較し、許容しうる誤差か
破棄すべき誤差かを選別判定し、その選別信号により前
記仕分装置を駆動するとともにデータを生産加工ライン
にフィードバックするコンピュータを中心とする制御系
とを具備したものである。
The automatic selection of an optical gear according to the present invention.
The device is rotated with the gear to be measured fitted.
Measurement axis equipped with a rotation angle detection encoder
Laser light on the tooth surface of the gear to be measured fitted on the measuring shaft of
Optical system for object light obliquely incident at a large incident angle, hologram photography
System of reference light used for the tooth surface of the gear to be measured
To convert the object light reflected by the
Program optical element and this hologram optical element
Light for detecting plus first-order diffracted light as a two-dimensional light intensity distribution
Consists of a sensor array, corresponding to two tooth surfaces of the gear to be measured
Two systems of laser optical system and this laser optical system
A rotating mechanism that rotates according to the torsion angle of the car, and a laser beam
The gear to be measured must correspond to the pitch circle radius of the gear to be measured.
A measuring device having a moving mechanism for moving back and forth with respect to
The gear to be measured taken out of the
Sorting device to sort by position and gear transfer from production processing line
Pick up a new gear to be measured supplied on the
Measurement is completed with one grip attached to the fixed axis and the measurement axis
Remove the gear to be measured and replace it on the sorting device.
Gear transfer device having grip and rotation of gear to be measured
The data of the left and right tooth surfaces of one rotation are continuously taken in accordance with
The data of all tooth surfaces is stored in a database using a pattern analyzer.
Compared to a known pattern, is it an acceptable error?
Screening judgment is made as to whether the error should be discarded, and the previous
A processing line that drives the sorting device and produces data
Computer-based control system that feeds back to the computer
Is provided .

【0020】請求項7記載の発明は、請求項6記載の光
学的歯車自動選別装置において、コンピュータは、歯面
の測定データをパターン解析器に記憶されているデータ
ベースの三次元的歯面の誤差パターンと比較し、許容し
うる誤差か破棄すべき誤差かを三次元の面として判定す
ものである。
The invention according to claim 7 provides the light according to claim 6
Computer in the automatic gear sorter,
Data stored in the pattern analyzer
Compared with the error pattern of the base three-dimensional tooth surface,
Judge whether the error is a possible error or an error to be discarded as a three-dimensional surface
It is those that.

【0021】[0021]

【作用】請求項1記載の発明は、レーザ光学系によって
とらえられるはずの被測定歯車の歯面の誤差パターンを
予めデータベースに記憶しておき、このデータベースを
もとにレーザ光学系による測定で得られた歯面の誤差パ
ターンを検索し、比較することによって良否を判定す
る。そして、測定データのパターン解析プログラムと、
選別基準を決定するプログラムとを別々に作成し、被測
定歯車に必要な選別項目および選別基準値を選択して、
被測定歯車を選別する。
According to the first aspect of the present invention, the error pattern of the tooth surface of the gear to be measured, which is to be captured by the laser optical system, is stored in a database in advance, and is obtained by measurement by the laser optical system based on this database. A pass / fail is determined by searching and comparing the obtained tooth surface error patterns. And a pattern analysis program of the measurement data,
Create a separate program to determine the selection criteria and
Select the sorting item and sorting reference value required for the fixed gear,
Sort the gear to be measured.

【0022】請求項2記載の発明は、被測定歯車の左右
歯面を二つのレーザ光学系により個別にかつ同時に測定
する。
According to a second aspect of the present invention, the right and left tooth surfaces of the gear to be measured are individually and simultaneously measured by two laser optical systems.

【0023】請求項3記載の発明は、レーザ光学系によ
ってとらえられるはずの被測定歯車の三次元的歯面の誤
差パターンを予めデータベースに記憶しておき、このデ
ータベースをもとにレーザ光学系による測定で得られた
三次元的歯面の誤差パターンを検索し、比較することに
よって良否を判定する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser optical system.
Of the three-dimensional tooth surface of the gear to be measured
The difference pattern is stored in a database in advance, and
Obtained by measurement with laser optics based on database
To search and compare three-dimensional tooth surface error patterns
Therefore, to determine the quality.

【0024】請求項4記載の発明は、光センサアレーが
感知する輝度パターンのピークが位置する部位と、その
輝度と、測定データから計算される累積ピッチおよび偏
心量とを、コンピュータ内のプログラムにより設定され
た選別基準と比較して、被測定歯車の合否を判定する。
According to a fourth aspect of the present invention, a portion where the peak of the luminance pattern detected by the optical sensor array is located, its luminance, the accumulated pitch and the amount of eccentricity calculated from the measurement data are determined by a program in a computer. The pass / fail of the gear to be measured is determined by comparing with the set sorting criterion.

【0025】請求項5記載の発明は、測定データが歯面
の性能に関する情報なので、生産加工システムのホスト
・コンピュータにおくって、生産加工ラインの制御のデ
ータとする。
According to the fifth aspect of the present invention, since the measurement data is information relating to the performance of the tooth surface, the measured data is sent to the host computer of the production processing system and used as control data of the production processing line.

【0026】請求項6記載の発明は、歯車搬入ライン22
から歯車移載装置23によって被測定歯車18が測定装置25
に取り込まれ測定軸19に設置されると、回転機構により
予め歯車データに基づいてねじれ角が調整・設定されて
いるレーザ光学系が、移動機構によりピッチ円半径に応
じた位置まで前進して、歯面をレーザ光29a ,29b で照
射する。レーザ光は左右歯面に同時に斜入射するように
2系統をもっており、この左右歯面でそれぞれ反射され
た正反射光は、集光レンズ6a,6bを経てホログラム光学
素子7a,7bに至り、ここで収束しやすい光波面に変換さ
れる。
[0026] According to a sixth aspect of the invention, the gear carrying-in line 22
The gear 18 to be measured is moved by the gear transfer device 23 from the measuring device 25
And installed on the measuring shaft 19, the rotation mechanism
The torsion angle is adjusted and set in advance based on the gear data.
Laser optics is adjusted to the pitch circle radius by the movement mechanism.
The tooth surface with laser beams 29a and 29b.
Shoot. So that the laser beam is obliquely incident on the left and right teeth
It has two systems, each of which is reflected by these left and right tooth surfaces.
The specularly reflected light passes through condenser lenses 6a and 6b,
The light reaches the elements 7a and 7b, where it is converted into a light wavefront that is easy to converge.
It is.

【0027】このホログラム光学素子7a,7bは、実際に
基準歯車(マスタギア)を製作し、その物体光による像
と参照光とを干渉させてホログラム撮影して作成する
か、または歯車の仕様に基づき、コンピュータによって
別な装置で描かれた回折格子、いわゆる計算ホログラム
等が使用される。
The hologram optical elements 7a and 7b actually
A reference gear (master gear) is manufactured, and an image of the object light
Create a hologram by interfering with the reference light
Or by computer based on gear specifications
Diffraction grating drawn by another device, so-called computational hologram
Etc. are used.

【0028】ホログラム光学素子7a,7bによるプラス1
次回折光は、結像レンズ9a,9bによって絞られ、ピンホ
ール10a ,10b を通過して左右の光センサアレー11a ,
11b(CCDカメラまたは集積アレーのような光センサ
ー)によってとらえられる。このプラス一次回折光は、
特公平2−17044号公報にあるように結像レンズ9
a,9bによって1点に収束されるが、誤差にしたがって
広がる。
+1 by the hologram optical elements 7a and 7b
The second-order diffracted light is converged by the imaging lenses 9a and 9b,
Right and left optical sensor arrays 11a, 11a,
11b (optical sensor like CCD camera or integrated array
ー). This plus first order diffracted light is
As described in JP-B-2-17044, an imaging lens 9
a, 9b converges to one point, but according to the error
spread.

【0029】その広がりの状態を、2次元光強度分布と
して予め知られている誤差傾向と比較し、許容しうる誤
差か破棄すべき誤差かをコンピュータ27によって判定さ
せる。この測定は左右歯面について同時に行なわれ、被
測定歯車18の1回転で連続的に全歯の左右歯面のデータ
がコンピュータ27に取込まれ、全体の歯面精度がチェッ
クされる。左右歯面のデータから計算によって歯厚、偏
心量および累積ピッチに相当する誤差量も判定される。
The state of the spread is defined as a two-dimensional light intensity distribution.
And compare it with a known error trend
The computer 27 determines whether it is a difference or an error to be discarded.
Let This measurement is performed simultaneously on the left and right tooth surfaces,
Data of left and right tooth surfaces of all teeth continuously with one rotation of measuring gear 18
Is loaded into the computer 27, and the overall tooth surface accuracy is checked.
Clicked. Tooth thickness and deviation are calculated from left and right tooth flank data.
An error amount corresponding to the center amount and the accumulated pitch is also determined.

【0030】また、歯面上の打傷、バリ等もチェックさ
れる。但し、歯の面としてのデータなので、従来の線ま
たは点として測定される個別誤差量(すなわち歯形誤
差、歯すじ誤差、ピッチ誤差等)とは異なるが、より実
情にあった精度がチェックされる。結果は、生産加工ラ
インにフィードバックされ、工具の調整、加工条件の変
更等、従来の選別機では不可能であった生産加工ライン
のシステムと有機的なプログラムによってデータ交換を
行う。
Also check for dents and burrs on the tooth surface.
It is. However, since the data is for tooth surfaces,
Or the amount of individual error measured as a point (ie
Differences, tooth errors, pitch errors, etc.)
The accuracy that is appropriate for the situation is checked. The result is
Feedback to the tool adjustment and changes in machining conditions.
Production processing line that was impossible with conventional sorting machines
Data exchange with existing systems and organic programs
Do.

【0031】上記作用を詳記すると、まず光学系では、
一つまたは二つのレーザ光源1a,1b(左右歯面のために
2系統の光学系が必要であり、レーザ光源が一つの場合
は、ハーフミラー等によって2系統に分けて使用する)
が用意される。このレーザ光源1a,1bから発車されたレ
ーザ光は、ハーフミラー3a,3b(あるいは偏光ビーム・
スプリッタ)によって、物体光29a ,29b と参照光28a
,28b とに分けられる。通常は物体光29a ,29b のみ
を使用し、参照光28a ,28b はホログラム光学素子7a,
7bにホログラム撮影を行う際に使用される。
The above operation will be described in detail. First, in the optical system,
One or two laser light sources 1a, 1b (for left and right tooth surfaces
When two optical systems are required and one laser light source is used
Is divided into two systems by a half mirror etc.)
Is prepared. Lasers emitted from these laser light sources 1a and 1b
The laser light is transmitted to the half mirrors 3a and 3b (or
By the splitter, the object beams 29a and 29b and the reference beam 28a
, 28b. Normally only the object beams 29a and 29b
And the reference beams 28a and 28b are used as hologram optical elements 7a and
Used when performing hologram photography on 7b.

【0032】物体光29a ,29b はプリズム(ミラーでも
よい)5a,5bを経て、歯面に深い(大きな)入射角で斜
入射される。特公平2−17044号公報に記載されて
いるように、粗い歯面から干渉に必要な正反射光を得る
には、このように深い入射角が必要であると同時に、被
測定歯車18の歯面は谷のようになっているので、歯面を
照射するためにも、斜めからレーザ光をいれるのが好都
合である。
The object beams 29a and 29b are prisms (even mirrors).
Good) After passing through 5a and 5b, it is oblique at deep (large) angle of incidence on the tooth surface
Incident. It is described in Japanese Patent Publication No. 2-17044.
To obtain the specular light required for interference from a rough tooth surface
Need such a deep angle of incidence,
Since the tooth surface of the measuring gear 18 is shaped like a valley,
For irradiation, it is convenient to insert laser light obliquely.
It is.

【0033】歯面からの物体光29a ,29b の正反射光
は、集光レンズ6a,6bを経てホログラム光学素子7a,7b
に導かれる。ここで物体光29a ,29b は回折され、その
プラス1次回折光は撮像方向に曲る。ホログラム光学素
子7a,7bによってプラス1次回折光の回折角度が決まる
ので、回折方向に結像レンズ(撮像レンズ)9a,9bとそ
の焦点にピンホール10a ,10b 、その後に光センサアレ
ー11a ,11b を配置する。光センサアレー11a ,11b か
らのデータはパターン解析器27a ,27b に導かれる。
Specularly reflected light of object light 29a, 29b from tooth surface
Are hologram optical elements 7a and 7b through condensing lenses 6a and 6b.
It is led to. Here, the object beams 29a and 29b are diffracted,
The plus first-order diffracted light is bent in the imaging direction. Hologram optical element
The diffraction angles of the plus first-order diffracted light are determined by the elements 7a and 7b
Therefore, the imaging lenses (imaging lenses) 9a and 9b and the
Pinholes 10a and 10b at the focal point of the
-Place 11a and 11b. Optical sensor array 11a, 11b
These data are guided to pattern analyzers 27a and 27b.

【0034】歯面の像が理論像と一致していれば、決像
レンズ9a,9bによってプラス1次回折光は光センサアレ
ー11a ,11b 上の一点に収斂する。歯面に歯形誤差、或
いは90度方向の異なる歯すじ誤差があれば、その誤差
に従って正反射光の方向が変り、かつ1点に収斂しない
ので、検出面上での光強度の分布は、いろいろなパター
ンを示す。このパターンおよび輝度によって、歯面の性
質を知ることができる。このためには予め、正反射光に
よる正しい設計歯面の干渉パターンを測定して分類解析
し、データベースを製作しておかなければならない。
If the image of the tooth surface matches the theoretical image,
Due to the lenses 9a and 9b, the plus first-order diffracted light is
-Converge to one point on 11a and 11b. Tooth profile error on the tooth surface, or
Or if there is a different tooth trace error in the 90 degree direction, that error
The direction of the specularly reflected light changes and does not converge at one point
Therefore, the distribution of light intensity on the detection surface
To indicate This pattern and brightness allows the tooth surface
You can know the quality. For this purpose, the specular
Classification analysis by measuring the interference pattern of the correct design tooth surface according to
And a database must be created.

【0035】光センサアレー11a ,11b で検出されるパ
ターンは、3×3、または5×5のように選択できる
が、精密かつ複雑になれば、1個の被測定歯車18の選別
に要する時間は、より長くなる。
The paths detected by the optical sensor arrays 11a and 11b
Turns can be selected as 3x3 or 5x5
However, if it becomes more precise and complicated, one gear under test 18 can be selected.
Takes longer.

【0036】被測定歯車18が取付けられた測定軸19に
は、回転角度を検出するエンコータ21が取付けられてお
り、その信号によって被測定歯車18の回転にしたがっ
て、連続的にサンプリングされる光センサアレー11a ,
11b からのデータは1歯ずつ区切られ、パターン解析器
27a ,27b に取込まれてそのデータベースのパターンと
比較される。輝度のピークのある部位とその輝度によっ
て選別基準を設定する。
On the measuring shaft 19 to which the gear 18 to be measured is attached,
Is equipped with an encoder 21 for detecting the rotation angle.
The rotation of the gear 18 to be measured is
And continuously sampled optical sensor array 11a,
The data from 11b is segmented one tooth at a time
27a, 27b and the pattern of the database
Be compared. Depending on the location of the peak brightness and the brightness
To set sorting criteria.

【0037】エンコーダ21による歯分割信号と、データ
のピーク点のずれΔeは、割出し誤差すなわち累積ピッ
チ誤差としてとらえられる。1回転終了後の各歯のデー
タの集積から、その被測定歯車18の回転特性である、左
右歯面の累積ピッチ、偏心量等が求められ、選別のデー
タに付加される。歯面上に生じた打傷、加工残りのバリ
も検出され、それらとの総合データより、良否の判定が
下される。打傷等の後で手直しできるものは、別に仕分
けられる。
The tooth division signal by the encoder 21 and the data
The deviation Δe of the peak point of
H error. Data of each tooth after one rotation
From the accumulation of data, the left rotation characteristic of the gear 18 to be measured is
The cumulative pitch and eccentricity of the right tooth flank are determined, and the data for
Data. Blemish on the tooth surface, residual burr
Are also detected, and the pass / fail judgment is
Is given. Items that can be repaired after a bum etc. are sorted separately
Be killed.

【0038】これらの情報は、生産加工ラインのシステ
ムし連係を取り、工具の調整、交換時期、加工状態の
適、不適等、適切なフィードバックを行う。
These information are stored in the system of the production processing line.
The tool adjustment, replacement time, and machining condition.
Providing appropriate and inappropriate feedback.

【0039】全体の装置としては、光学系を保持する測
定台15は、被測定歯車18に向って前進または被測定歯車
18から後退できるよう、測定台移動サーボモータ17によ
って駆動され、被測定歯車18を測定軸19に装着する際は
後退しており、装着終了で前進して歯面照射位置で停止
する。
As a whole device, a measuring device holding an optical system is used.
The pedestal 15 moves forward toward the gear 18 to be measured or the gear
Use the servo motor 17 to move the measuring table
When the gear 18 to be measured is mounted on the measuring shaft 19,
Retracted, advanced at the end of mounting and stopped at the tooth surface irradiation position
I do.

【0040】一方、歯車移載装置23は、一方のグリップ
23a で歯車搬入ライン22上から新たな被測定歯車18a を
取上げ、同時に他方のグリップ23b で測定終了した被測
定歯車18を取外し、移動して一方のグリップ23a で新た
な被測定歯車18a を測定軸19に装着するとともに、他方
のグリップ23b で測定終了した被測定歯車18を仕分装置
24に置く。仕分装置24は、コンピュータ27からの選別信
号に従って被測定歯車18を所定の位置に仕分ける。
On the other hand, the gear transfer device 23 has one grip
At 23a, a new gear 18a to be measured is
Picked up, measured at the same time with the other grip 23b
Remove the fixed gear 18, move it and use one of the grips 23a
The measured gear 18a is mounted on the measuring shaft 19,
Sorts the measured gear 18 that has been measured with the grip 23b
Put on 24. The sorting device 24 receives the sorting signals from the computer 27.
The measured gear 18 is sorted into predetermined positions according to the numbers.

【0041】請求項7記載の発明は、歯面の測定データ
をパターン解析器のデータベースに記憶されている三次
元的歯面の誤差パターンと比較することにより、許容し
うる誤差か破棄すべき誤差かを三次元の面として判定で
きる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided measurement data of tooth surfaces.
The tertiary stored in the pattern analyzer database
By comparing with the original tooth flank error pattern,
Whether it is a possible error or an error to be discarded as a three-dimensional surface
Wear.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明を図1乃至図9に示す実施例を
参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in FIGS.

【0043】図1および図2は本発明に係るシステム構
成を示し、測定装置25を中心として右側に歯車搬入ライ
ン22が配置され、上側に歯車移載装置としてのマニピュ
レータ23が配置され、左側に仕分装置24が配置され、さ
らに搬出装置26が配置されている。
1 and 2 show a system configuration according to the present invention. A gear carry-in line 22 is arranged on the right side around a measuring device 25, a manipulator 23 as a gear transfer device is arranged on the upper side, and a left side on the left side. A sorting device 24 is provided, and an unloading device 26 is further provided.

【0044】マニピュレータ23は、歯車搬入ライン22上
から取上げた新たな被測定歯車18aを測定軸19に装着す
る一方のグリップ23a と、測定軸19にて測定終了した被
測定歯車18を取外して仕分装置24上に置換える他方のグ
リップ23b とを移動部23c に取付け、両グリップ23a ,
23b を水平移動自在かつ垂直移動自在としたものであ
る。
The manipulator 23 separates a grip 23a for mounting a new gear 18a to be measured picked up from the gear carry-in line 22 to the measuring shaft 19 and a gear 18 to be measured which has been measured by the measuring shaft 19, and sorts the same. The other grip 23b to be replaced on the device 24 is attached to the moving part 23c, and both grips 23a,
23b is freely movable horizontally and vertically.

【0045】仕分装置24は、図2に示されるように被測
定歯車18を受取る傾斜受台が、歯車搬入ライン22および
マニピュレータ23の方向と直交する方向へ移動自在に設
けられ、その移動量により複数の歯車収納部(OK、N
G1 〜NG5 )を選択するものである。
In the sorting device 24, as shown in FIG. 2, an inclined receiving table for receiving the gear 18 to be measured is provided so as to be movable in a direction orthogonal to the direction of the gear carry-in line 22 and the manipulator 23. Multiple gear storage units (OK, N
G1 to NG5).

【0046】測定装置25の詳細は後で説明するが、この
測定装置25で測定されたデータは、ラインL1,L2を経て
コンピュータ27のパターン解析器27a ,27b に転送され
る。このパターン解析器27a ,27b を経た信号は、イン
ターフェース27c を経て加工ラインへフィードバックさ
れるとともに、NC駆動装置27d よりラインL3を経てマ
ニピュレータ23へワーク取付および取外指令として出力
され、ラインL4を経て仕分装置24へ選別指令として出力
され、ラインL5を経て測定装置25へ装置駆動指令として
出力される。
Although the details of the measuring device 25 will be described later, the data measured by the measuring device 25 is transferred to the pattern analyzers 27a and 27b of the computer 27 via the lines L1 and L2. The signals that have passed through the pattern analyzers 27a and 27b are fed back to the machining line via the interface 27c, and are output from the NC drive device 27d via the line L3 to the manipulator 23 as work attachment and removal instructions, and via the line L4. It is output as a sorting command to the sorting device 24 and is output as a device driving command to the measuring device 25 via the line L5.

【0047】図3および図4は本発明に係る測定装置25
を示し、レーザ光源1a,1b、ミラー2、ハーフミラー3
a,3b、ミラー4a,4b、プリズム5a,5b、集光レンズ6
a,6b、特殊光学素子(ホログラム光学素子)7a,7b、
プリズム8a,8b、結像レンズ9a,9b、ピンホール10a ,
10b および光センサアレー11a ,11b から構成される光
学装置が、光学装置台(光学定盤)12に設けられてい
る。
FIGS. 3 and 4 show a measuring device 25 according to the present invention.
And the laser light sources 1a, 1b, mirror 2, half mirror 3
a, 3b, mirrors 4a, 4b, prisms 5a, 5b, condenser lens 6
a, 6b, special optical elements (hologram optical elements) 7a, 7b,
Prisms 8a, 8b, imaging lenses 9a, 9b, pinholes 10a,
An optical device including an optical sensor array 11b and optical sensor arrays 11a and 11b is provided on an optical device base (optical surface plate) 12.

【0048】光学装置台12は回転機構により回転され
る。この回転機構は、レーザ光学系を被測定歯車18のね
じれ角θに対応して回転するもので、光学装置台12を円
筒形のねじれ角設定用回転胴体13に取付け、この回転胴
体13を測定台15に回転自在に取付け、ねじれ角設定サー
ボモータ14により減速機構を介しx−x´軸のまわりに
回転する。
The optical device base 12 is rotated by a rotation mechanism. This rotation mechanism rotates the laser optical system in accordance with the torsion angle θ of the gear 18 to be measured. The optical device base 12 is mounted on a cylindrical torsion angle setting rotary body 13 and the rotary body 13 is measured. It is rotatably mounted on a table 15 and is rotated around a xx 'axis by a torsion angle setting servomotor 14 via a speed reduction mechanism.

【0049】測定台15は移動機構により被測定歯車18に
対し進退移動される。この移動機構は、レーザ光学系を
被測定歯車18のピッチ円半径に対応して被測定歯車18に
対し進退するもので、測定台15を固定台16の上面に移動
自在に設け、測定台移動サーボモータ17によりスクリュ
ー17a を回転し、このスクリュー17a と螺合する部分15
a を介し測定台15を移動する。
The measuring table 15 is moved forward and backward with respect to the gear 18 to be measured by the moving mechanism. The moving mechanism moves the laser optical system forward and backward with respect to the measured gear 18 in accordance with the pitch circle radius of the measured gear 18, and the measuring table 15 is provided movably on the upper surface of the fixed table 16 to move the measuring table. The screw 17a is rotated by the servomotor 17, and a portion 15 screwed with the screw 17a
The measuring table 15 is moved via a.

【0050】測定台15の前進方向には被測定歯車18の測
定軸19が配置され、この測定軸19の下部にはウォームギ
ヤによる測定軸駆動機構20と、回転角度検出手段として
のロータリエンコーダ21とが設けられている。
A measuring shaft 19 of the gear 18 to be measured is arranged in the forward direction of the measuring table 15, and a measuring shaft driving mechanism 20 using a worm gear and a rotary encoder 21 as a rotation angle detecting means are provided below the measuring shaft 19. Is provided.

【0051】図5はコンピュータ(EWS)27を中心と
する制御関係を示し、一方のレーザ光源1aおよび光セン
サアレー11a に接続されたパターン解析器27a と、他方
のレーザ光源1bおよび光センサアレー11b に接続された
パターン解析器27b と、インターフェース27c と、NC
駆動装置27d と、モニタ(CRT)27e と、記憶装置27
f と、プリンタ27g とにより構成されている。
FIG. 5 shows a control relationship centering on a computer (EWS) 27, in which a pattern analyzer 27a connected to one laser light source 1a and an optical sensor array 11a, and another laser light source 1b and an optical sensor array 11b. , A pattern analyzer 27b, an interface 27c,
A driving device 27d, a monitor (CRT) 27e, and a storage device 27
f and a printer 27g.

【0052】以上のような基本構成において、さらに各
部の機能を詳細に説明する。
In the above basic configuration, the function of each section will be further described in detail.

【0053】光学装置を載せた光学装置台12は回転でき
る円筒形の回転胴体13に載っており、図4に示される被
測定歯車18のねじれ角θに対応して、ねじれ角設定サー
ボモータ14により光学装置台12を時計方向または反時計
方向にx−x´軸のまわりに回転する。回転胴体13はさ
らに前進・後退できる測定台15に載っており、測定台移
動サーボモータ17によって固定台16の上を被測定歯車18
の半径方向に移動して、図3に示される軸心から決めら
れた距離dに歯面照射位置を設定する。
The optical device base 12 on which the optical device is mounted is mounted on a rotatable cylindrical rotary body 13, and the torsion angle setting servo motor 14 corresponding to the torsion angle θ of the gear 18 to be measured shown in FIG. Rotates the optical device base 12 clockwise or counterclockwise around the xx 'axis. The rotating body 13 is mounted on a measuring table 15 which can be further moved forward and backward.
In the radial direction, and sets the tooth surface irradiation position at a distance d determined from the axis shown in FIG.

【0054】図3に示されるように回転胴体13の内部に
は、左右歯面を照射する2台のレーザ光源1a,1bがある
が、これはもとより、一つのレーザ光をハーフミラーで
1/2ずつ左右用に分割しても差支えない。ここでは左
右別々の場合を示す。
As shown in FIG. 3, inside the rotating body 13, there are two laser light sources 1a and 1b for irradiating the left and right tooth surfaces. It can be divided into two for left and right. Here, the left and right cases are shown separately.

【0055】レーザ光源1a,1bは、ミラー2、ハーフミ
ラー3a,3bのビームスプリッタによってそれぞれ物体光
29a ,29b 、参照光28a ,28b に分割される。参照光28
a ,28b はホログラムの撮影時に使用され、選別の場合
は物体光29a ,29b のみを使用する。
The laser light sources 1a and 1b are respectively subjected to the object light by the beam splitters of the mirror 2 and the half mirrors 3a and 3b.
29a and 29b are divided into reference beams 28a and 28b. Reference beam 28
a and 28b are used at the time of photographing the hologram. In the case of sorting, only the object beams 29a and 29b are used.

【0056】図4に示されるように物体光29a ,29b
は、プリズム5a,5bによって被測定歯車18の歯面18R ,
18L に深い入射角で斜めより導かれる。歯面に斜入射し
た物体光29a ,29b は、反射され集光レンズ6a,6bによ
って特殊光学素子7a,7bに至る。特殊光学素子7a,7b
は、基準歯車をもとに予めホログラム撮影されたホログ
ラム光学素子か、計算ホログラム光学素子が取付けられ
ている。
As shown in FIG. 4, the object lights 29a and 29b
Are the tooth surfaces 18R, 18R,
It is guided obliquely at a deep incident angle to 18L. The object lights 29a and 29b obliquely incident on the tooth surface are reflected and reach the special optical elements 7a and 7b by the condenser lenses 6a and 6b. Special optical elements 7a, 7b
Is equipped with a hologram optical element that has been photographed in advance using a reference gear or a calculated hologram optical element.

【0057】一方、参照光28a ,28b は、ホログラムの
撮影時にミラー4a,4bおよびプリズム8a,8bによって同
じく特殊光学素子(ホログラム光学素子)7a,7bを照射
できるようになっている。
On the other hand, the reference beams 28a and 28b can also irradiate the special optical elements (hologram optical elements) 7a and 7b by the mirrors 4a and 4b and the prisms 8a and 8b at the time of photographing the hologram.

【0058】ここで、測定時の物体光29a ,29b は特殊
光学素子7a,7bによって回折し、そのプラス1次回折光
は結像レンズ9a,9bによってピンホール10a ,10b に集
光され、このピンホールを通過してCCDカメラまたは
集積アレーのような光センサアレー11a ,11b に至る。
Here, the object lights 29a and 29b at the time of measurement are diffracted by the special optical elements 7a and 7b, and the plus first-order diffracted light is condensed on the pinholes 10a and 10b by the imaging lenses 9a and 9b. Passing through the hole, it reaches an optical sensor array 11a, 11b such as a CCD camera or an integrated array.

【0059】図1に示されるように、被測定歯車18は、
マニピュレータ23によって測定軸19に取付け、取外しさ
れる。同軸上にロータリエンコーダ21が取付けてあり、
光センサアレー11a ,11b より取込んだデータと歯数に
従った分割信号とを比較できるようになっている。
As shown in FIG. 1, the gear 18 to be measured is
It is attached to the measuring shaft 19 by the manipulator 23 and detached. The rotary encoder 21 is mounted on the same axis,
The data acquired from the optical sensor arrays 11a and 11b can be compared with the divided signals according to the number of teeth.

【0060】この光センサアレー11a ,11b よりサンプ
リングされたデータは、まずパターン解析器27a ,27b
に送られる。このパターンは歯面の形状誤差によって分
布状況が決まっているので、予め解析されてパターン解
析器27a ,27b 内に記憶されているデータベースと比較
され分類されて、測定データとしてコンピュータ(EW
S)27に送られる。コンピュータ27は、双方の総合デー
タから、予め設定されている条件にしたがって良否を判
定する。すなわち、歯面の像が理論像と一致していれ
ば、結像レンズ9a,9bによってプラス1次回折光は光セ
ンサアレー11a ,11b 上の一点に収斂する。歯面に歯形
誤差、或いは90度方向の異なる歯すじ誤差があれば、
その誤差に従って正反射光の方向が変り、かつ1点に収
斂しないので、検出面上での光強度の分布は、いろいろ
なパターンを示す。このパターンおよび輝度によって、
歯面の性質を知ることができる。このためには、予め、
正反射光による正しい設計歯面の干渉パターンを測定し
て誤差パターンとして分類解析し、データベースを製作
しておかなければならない。このデータベースの一例
は、図7に基づき後で説明する。
The data sampled from the optical sensor arrays 11a and 11b are firstly transmitted to the pattern analyzers 27a and 27b.
Sent to Since the distribution of this pattern is determined by the shape error of the tooth surface, it is analyzed in advance, compared with a database stored in the pattern analyzers 27a and 27b, classified, and measured by a computer (EW).
S) Sent to 27. The computer 27 determines pass / fail according to preset conditions from the total data of both. That is, if the tooth surface image matches the theoretical image
For example, the plus first-order diffracted light is converted into light beams by the imaging lenses 9a and 9b.
Converge at one point on the sensor arrays 11a and 11b. Tooth profile on tooth surface
If there is an error, or a different tooth trace error in the 90 degree direction,
The direction of the specularly reflected light changes according to the error and is collected at one point.
Since it does not converge, the distribution of light intensity on the detection surface may vary.
Shows a simple pattern. With this pattern and brightness,
You can know the properties of the tooth surface. To do this,
Measure interference pattern of correct design tooth surface by specular reflection light
Classify and analyze as error patterns to create a database
Must be kept. An example of this database
Will be described later with reference to FIG.

【0061】例えば、左右歯面のうち、駆動に参画する
歯面のみで判定するとか、歯形誤差を重視し、歯すじ誤
差は許容値を大きくとる等、歯車の使用目的、精度、等
級等によって選別項目の組合せおよび選別基準値が決め
られる。パターン解析器27a,27b は、単にデータベー
スによる解析のみを受持ち、良否判定の種々の条件の組
合せはコンピュータ27のプログラムを利用する。
For example, of the left and right tooth surfaces, determination is made only on the tooth surface that participates in driving, or tooth profile error is emphasized, and tooth lead error is set to a large allowable value. A combination of selection items and a selection reference value are determined. The pattern analyzers 27a and 27b are solely responsible for the analysis based on the database, and use a program of the computer 27 for the combination of various conditions for quality determination.

【0062】歯車を高速で回転させる場合、データ処理
時間との兼合があり、パターンを単純化したり、高速の
コンピュータを使用する等によって、選別機のサイクル
タイムがきまるが、被測定歯車を1回転して全歯面の測
定に要する時間は約10秒程度である。
When the gear is rotated at a high speed, the cycle time of the sorter is determined by simplification of the pattern and use of a high-speed computer, etc., depending on the data processing time. The time required for rotation and measurement of all tooth surfaces is about 10 seconds.

【0063】図1に示されるマニピュレータ23は、一方
のグリップ23a と他方のグリップ23b とによる二つ取り
で、歯車搬入ライン22上から新しい被測定歯車18a を取
上げると同時に、測定軸19から測定終了した被測定歯車
18を取上げ、さらに、両グリップ23a ,23b の設けられ
た移動部23c を移動して、新しい被測定歯車18a を測定
軸19に取付けると同時に、測定終了の被測定歯車18を仕
分装置24に移載する一連の動きを行なう。
The manipulator 23 shown in FIG. 1 picks up a new gear 18a to be measured from the gear carry-in line 22 with two grips by one grip 23a and the other grip 23b, and finishes the measurement from the measuring shaft 19. Measured gear
Then, the moving part 23c provided with both grips 23a and 23b is moved to mount the new gear 18a to be measured on the measuring shaft 19, and at the same time, the measured gear 18 whose measurement has been completed is moved to the sorting device 24. Perform a series of movements.

【0064】図2に示される仕分装置24は、被測定歯車
18を受取る受台が歯車搬入ライン22およびマニピュレー
タ23の方向と直交する方向へ移動自在に設けられ、その
移動量により歯車搬入ライン22上の歯車の品質管理上の
仕様にしたがって、良否のみならず実際に組付けられる
相手歯車との相関を考慮して、組分け選別をすることが
可能である。これらの搬送関係の機器は、さまざまな形
式のものが、歯車の形状(穴付き、軸付き等)にしたが
って用意されている。
The sorting device 24 shown in FIG.
A receiving stand for receiving 18 is provided so as to be movable in a direction orthogonal to the direction of the gear carry-in line 22 and the manipulator 23. Sorting and sorting can be performed in consideration of the correlation with the mating gear actually mounted. These transport-related devices are provided in various types according to the shape of the gear (with holes, with shafts, etc.).

【0065】次に、データの処理・解析方法は、図14
にも示されているように、歯面に形状誤差があると正反
射光の進行方向が変り、その結果、特殊光学素子7(ホ
ログラム光学素子)より出る光線の方向が変り、誤差に
応じて、光センサアレー11の検出面での光強度分布パタ
ーンが変化する。
Next, the data processing / analysis method is described in FIG.
As shown in FIG. 2, if there is a shape error in the tooth surface, the traveling direction of the specularly reflected light changes, and as a result, the direction of the light beam emitted from the special optical element 7 (hologram optical element) changes, and according to the error, Then, the light intensity distribution pattern on the detection surface of the optical sensor array 11 changes.

【0066】例えば、図6に示される被測定歯車18、特
殊光学素子7、結像レンズ9、ピンホール10および光セ
ンサアレー11から構成される光学系において、光センサ
アレー11がX−Y座標系の場合、図7(A)(B)
(C)および(D)に示すような三次元的歯面の形状誤
差がある場合には、それぞれ座標基準面の上で図7
(a)(b)(c)および(d)のような輝度出力の誤
差パターンになる。(A)(a)は基準歯面の場合で、
一点に収斂している。(B)(b)は歯形誤差をもつ歯
面の場合、(C)(c)は歯すじ誤差をもつ歯面の場
合、(D)(d)はクラウニング歯面の場合を示す。
For example, in the optical system shown in FIG. 6 including the gear 18 to be measured, the special optical element 7, the imaging lens 9, the pinhole 10, and the optical sensor array 11, the optical sensor array 11 has XY coordinates. In the case of the system, FIGS. 7A and 7B
When there is a three-dimensional tooth surface shape error as shown in FIGS.
(A) Error in luminance output as in (b), (c) and (d)
It becomes a difference pattern . (A) (a) is the case of the reference tooth surface,
Has converged to one point. (B) and (b) show the case of a tooth surface with a tooth profile error, (C) and (c) show the case of a tooth surface with a tooth streak error, and (D) and (d) show the case of a crowning tooth surface.

【0067】図7(a´)(b´)(c´)および(d
´)は図7(A)(B)(C)および(D)に対応する
それぞれ9分割された2次元光センサアレー11a ,11b
上の輝度状態を示す三次元的歯面の誤差パターンであ
。これは25分割でも、あるいは歯面の形状誤差の分
布状況で5×3のようなピクセルも対応可能である。こ
の例では、ピクセル番号5が中心になっているが、解析
にあたって、各部位のピクセルの輝度が強いか弱いかに
よって、解析時OK、NGの選別の組合せをすることが
できる。即ち、歯形誤差の許容値と歯すじ誤差の許容値
に差をあたえる或いは重みの掛けかたを変えることが可
能である。打傷、バリ等があれば、歯車のエッジ付近に
集中しているので、特定のパターンとなり、救済可能の
選別信号を出して選り分ける。
FIGS. 7 (a '), (b'), (c ') and (d)
') Shows two-dimensional optical sensor arrays 11a and 11b divided into nine parts corresponding to FIGS. 7A, 7B, 7C and 7D, respectively.
It is a three-dimensional tooth surface error pattern showing the upper brightness state.
You . This can be applied to 25 pixels or 5 × 3 pixels depending on the distribution of the tooth surface shape error. In this example, the pixel number 5 is the center, but in the analysis, a combination of OK and NG can be selected at the time of analysis depending on whether the brightness of the pixel of each part is strong or weak. That is, it is possible to give a difference between the allowable value of the tooth profile error and the allowable value of the tooth lead error, or to change the weighting method. If there is a flaw, a burr, or the like, since it is concentrated near the edge of the gear, the pattern becomes a specific pattern, and a selection signal for rescue is issued to select.

【0068】すなわち、CCDカメラ等の光センサアレ
ーは、通常0〜256段階(28 )の輝度に対する感度
をもっており、例えば左歯面のデータで、パターンの輝
度が120以上の場合は、ピークが部位5にあれば合格
(以下、OKとする)、ピークが部位2にあればOK、
ピークが部位3にあればOK、ピークが部位6にあれば
OK、ピークが部位1にあれば不合格(以下、NGとす
る)、ピークが部位4にあればNG、ピークが部位7に
あればNG、ピークが部位8にあればNG、ピークが部
位9にあればNGである。また、パターンの輝度が12
0未満であれば、ピークがどの部位にあってもNGであ
る。
That is, an optical sensor array such as a CCD camera usually has sensitivity to luminance of 0 to 256 levels (2 8 ). For example, when data of the left tooth surface and the luminance of the pattern is 120 or more, a peak is generated. If it is at site 5, it is acceptable (hereinafter, referred to as OK), if the peak is at site 2, it is OK,
If the peak is at site 3, it is OK; if the peak is at site 6, it is OK; if the peak is at site 1, it is rejected (NG); if the peak is at site 4, it is NG; If the peak is at site 8, it is NG, and if the peak is at site 9, it is NG. In addition, the luminance of the pattern is 12
If it is less than 0, the peak is NG at any position.

【0069】以上は直接測定されるものであるが、デー
タから計算される項目として、累積ピッチが35以上の
場合はNGであり、また、偏心量が16以上の場合はN
Gである。
The above is directly measured, but the items calculated from the data are NG if the cumulative pitch is 35 or more, and N if the eccentricity is 16 or more.
G.

【0070】右歯面は、左歯面と対象になり、また、例
えば動力伝達面でないのでパターンの輝度は100以上
でOKとする。
The right tooth flank is symmetric with the left tooth flank. For example, since the right flank is not a power transmission surface, the luminance of the pattern is set to 100 or more and OK.

【0071】上述は一つの例であるが、部位が二つにま
たがるような設定を行なうとか、3×3のパターンを5
×5にすることによって、より精密でより細かい選別基
準を設けることができる。これはコンピュータ27内のプ
ログラムにより変更、組合せ等が行なえる。ただコンピ
ュータ27の性能によって、歯車1個当りの選別時間が左
右される。
Although the above is one example, setting such that a region extends over two portions or changing a 3 × 3 pattern into five
By setting to × 5, a more precise and finer selection criterion can be provided. This can be changed, combined, etc. by a program in the computer 27. However, the sorting time per gear depends on the performance of the computer 27.

【0072】次に、ロータリエンコーダ21よりの1歯毎
の分割信号と輝度ピーク時の角度信号を合せて考える
と、図8(A)(B)に示されたように、中央部位5に
ついてデータをサンプリングすると、歯面のピッチ誤差
Δeが検出される。この誤差は、歯面の総合的な誤差な
ので、いわゆるJIS規格におけるピッチ誤差等とは異
なる。光センサアレー11a ,11b の両方のデータの全体
的なレベルから、歯車の大きさ、即ち加工時の条件、切
削量、研削量の過不足が、また図8(C)のように歯車
の偏心量が検出される。
Next, considering the division signal for each tooth from the rotary encoder 21 and the angle signal at the time of the luminance peak together, as shown in FIGS. Is sampled, a pitch error Δe of the tooth surface is detected. Since this error is a total error of the tooth surface, it differs from the pitch error in the so-called JIS standard. From the overall level of the data of both the optical sensor arrays 11a and 11b, the size of the gear, that is, the processing condition, the amount of cutting, the excess or deficiency of the grinding amount, and the eccentricity of the gear as shown in FIG. The amount is detected.

【0073】これらの情報は、要すればコンピュータ27
より歯車生産加工ラインのホスト・コンピュータにフィ
ードバック情報として送られる。
These information can be stored in the computer 27 if necessary.
It is sent as feedback information to the host computer of the gear production processing line.

【0074】図9に示されたパターンは、修正無しの歯
面を基準にして、本来のホログラフィック干渉を直接カ
メラでとらえた図であって、(A)は歯形誤差を示し、
(B)は歯形修正を示し、(C)は歯すじ誤差を示し、
(D)は歯すじクラウニングを示し、(E)は歯形誤差
とクラウニングを示す。
The pattern shown in FIG. 9 is a view in which the original holographic interference is directly captured by the camera with reference to the tooth surface without correction, and (A) shows the tooth profile error.
(B) shows the tooth shape correction, (C) shows the tooth lead error,
(D) shows tooth line crowning, and (E) shows tooth profile error and crowning.

【0075】この図9のホログラフィック干渉例におい
て縞の間隔は、斜入射のためレーザ光の波長が、あたか
も長くなったような効果を生じて実効波長は3μm程度
になっており、縞のつまっている場所ほど誤差は大き
く、面の傾斜は激しい。これらのプラス1次回折光が今
回使用され、結像レンズ9a,9bで集光すると、縞が少な
いほど即ち精度の高いほど1点に集約する。基準ホログ
ラムが修正無しの歯面でなく、設計にもとずく修正歯形
であれば、縞は更に少なくなるので、プラス1次回折光
のピークは大きな値になり、選別しやすくなる。
In the example of the holographic interference shown in FIG. 9, the interval between the stripes is such that the wavelength of the laser beam becomes longer as a result of oblique incidence, and the effective wavelength is about 3 μm. The greater the location, the greater the error, and the more steep the surface. When these plus first-order diffracted lights are used this time and are condensed by the imaging lenses 9a and 9b, the fewer the fringes, that is, the higher the accuracy, the more the light is concentrated on one point. If the reference hologram is not a tooth surface without correction but a corrected tooth profile based on the design, the number of fringes is further reduced, and the peak of the plus first-order diffracted light has a large value, which facilitates selection.

【0076】次に、図1乃至図4を参照して測定の手順
を説明すると、歯車搬入ライン22上にあるマーカのバー
コードからコンピュータ27内の歯車仕様が呼び出され、
光学装置台12は歯車のねじれ角θだけ回転して停止す
る。特殊光学素子7a,7bは図3および図4に示された位
置にセットされる。マニピュレータ23が、歯車搬入ライ
ン22より被測定歯車18a を1個だけ取上げ、搬送して測
定軸19に取付け、その後原点に復帰する。測定台15が前
進し、図3のように歯面照射半径dで停止する。
Next, the measurement procedure will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The gear specification in the computer 27 is called from the bar code of the marker on the gear carry-in line 22.
The optical device stand 12 rotates by the torsion angle θ of the gear and stops. The special optical elements 7a and 7b are set at the positions shown in FIGS. The manipulator 23 picks up only one gear 18a to be measured from the gear carry-in line 22, transports it, attaches it to the measuring shaft 19, and then returns to the origin. The measuring table 15 moves forward and stops at the tooth surface irradiation radius d as shown in FIG.

【0077】測定プログラムがスタートし、歯車は測定
軸駆動機構20によって滑らかに回転する。歯面からの反
射光は断続的に光センサアレー11a ,11b に入る。ロー
タリエンコーダ21から、歯数に従って分割パルスが出
て、測定データのピーク点との差が測定・記録される。
The measuring program is started, and the gear is smoothly rotated by the measuring shaft driving mechanism 20. Light reflected from the tooth surface intermittently enters the optical sensor arrays 11a and 11b. Divided pulses are output from the rotary encoder 21 according to the number of teeth, and the difference from the peak point of the measurement data is measured and recorded.

【0078】歯車が1回転して左右全歯面のデータがサ
ンプリングされると、コンピュータ27に記憶され、演算
されて、基準精度と比較され、良否が判定される。この
結果は、仕分装置24に送られる。
When the gear rotates once and the data of all the right and left tooth surfaces is sampled, it is stored in the computer 27, operated, compared with the reference accuracy, and the quality is judged. This result is sent to the sorting device 24.

【0079】測定終了信号によって、再びマニピュレー
タ23は、新しい被測定歯車18a と測定終了した被測定歯
車18を同時に持上げ、搬送して新歯車18a を測定軸19に
セットすると同時に、測定済の歯車18を仕分装置24に置
く。このとき、コンピュータ27から選別信号を受取って
いる仕分装置24は、NG、OKのしかるべきストック枠
上に被測定歯車18を置くよう、移動してマニピュレータ
23を待つ。以上のようなサイクルで自動的にライン上の
歯車を取込んで選別していく。終了のマーカーのバーコ
ードがライン上に現れれば、選別は終了する。
In response to the measurement end signal, the manipulator 23 again lifts and conveys the new measured gear 18a and the measured gear 18 whose measurement has been completed simultaneously, sets the new gear 18a on the measurement shaft 19, and simultaneously sets the measured gear 18a. Is placed in the sorting device 24. At this time, the sorting device 24 receiving the sorting signal from the computer 27 moves the manipulator so as to place the gear 18 to be measured on the appropriate stock frame of NG or OK.
Wait for 23. In the above cycle, the gears on the line are automatically taken in and sorted. If the barcode of the end marker appears on the line, the sorting ends.

【0080】以上は全自動方式の例であるが、歯車搬入
ライン22がない場合は、マニピュレータ23が歯車を取上
げる位置に手動で歯車を置き、自動的にローディングし
て測定し、マニピュレータが選別位置に置かれた測定終
了の歯車を、モニタの指す選別結果にしたがって、項目
別に仕分けするような半自動方式も本発明の光学的歯車
自動選別方法に含まれる。
Although the above is an example of the fully automatic system, when there is no gear carry-in line 22, the gear is manually placed at a position where the manipulator 23 picks up the gear, automatically loaded and measured, and the manipulator is moved to the sorting position. The semi-automatic method of sorting the gears whose measurement has been completed and placed on the basis of items according to the sorting result indicated by the monitor is also included in the automatic optical gear sorting method of the present invention.

【0081】[0081]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、歯車の歯
面の情報を光学的にとらえて、予めデータベースに記憶
された歯面の誤差パターンをもとに、被測定歯車の良否
を従来の機械式選別方式よりも的確かつ迅速に判定して
選別でき、大量に生産される高性能の歯車の品質管理
でき、全歯の歯面精度についての連続測定を基準歯車を
用いることなく被測定歯車単体で測定でき、誤差パター
ンよりいわゆる歯形誤差、歯すじ誤差等の歯車の個別誤
差量を把握できるとともに、測定データから演算される
累積ピッチ、偏心量等の精度情報、さらには打傷、バリ
等の歯面情報も全て把握して選別できる光学的歯車自動
選別方法において、測定データのパターン解析プログラ
ムと選別基準決定プログラムとを別にしたため、パター
ン解析されたデータの中から必要な選別項目および基準
値を自在に選択して選別基準の多様性に対応できる。
According to the first aspect of the present invention, the information on the tooth surface of the gear is optically captured and measured based on the tooth surface error pattern previously stored in the database. the quality of the gear can be selected by accurately and quickly determine the constant than conventional mechanical sorting method, the quality control of high performance gears produced in large quantities
Can, can measured by the measurement gear alone without using the reference gear of the continuous measurement of the tooth surface accuracy of all teeth, the so-called tooth profile error from the error pattern, it is possible to grasp the individual errors of gears such as tooth trace error, cumulative pitch is calculated from the measurement data, the accuracy information of the eccentricity or the like, may bruise, optical gear automatic that can be screened to understand also all tooth surface information of burrs
In the selection method, a pattern analysis program
System and the selection criteria determination program
Selection items and criteria required from the analyzed data
Values can be freely selected to respond to the variety of sorting criteria.

【0082】請求項2記載の発明によれば、被測定歯車
の左右歯面を二つのレーザ光学系により同時に測定する
から、測定および選別を短時間で能率良く行なうことが
できる。
According to the second aspect of the present invention, since the left and right tooth surfaces of the gear to be measured are simultaneously measured by the two laser optical systems, the measurement and the sorting can be performed efficiently in a short time.

【0083】請求項3記載の発明によれば、歯車の三次
元的歯面の情報を光学的にとらえて、予めデータベース
に記憶された三次元的歯面の誤差パターンをもとに、被
測定歯車の良否を従来の機械式選別方式よりも的確かつ
迅速に三次元の面として判定して選別でき、大量に生産
される高性能の歯車の品質管理ができる。
According to the third aspect of the present invention, the tertiary gear
Optically captures original tooth surface information and pre-databases
Based on the three-dimensional tooth surface error pattern stored in the
Measuring gear quality is more accurate than conventional mechanical sorting
Quickly judge and sort as a 3D surface, mass production
Quality control of high-performance gears .

【0084】請求項4記載の発明によれば、光センサア
レーが感知する輝度パターンのピークが位置する部位
と、その輝度と、測定データから計算される累積ピッチ
および偏心量とから、比較簡単に合否判断を行なうこと
ができる。
According to the fourth aspect of the present invention, a portion where the peak of the luminance pattern sensed by the optical sensor array is located, its luminance, and the accumulated pitch and eccentricity calculated from the measurement data can be easily compared. A pass / fail decision can be made.

【0085】請求項5記載の発明によれば、被測定歯車
の歯面性能に関する測定結果を歯車生産加工ラインにフ
ィードバックするから、歯車選別のために得られた情報
を歯車生産加工ラインにおける生産工程の適正化、合理
化、省力化にも役立てることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the measurement result regarding the tooth surface performance of the gear to be measured is fed back to the gear production processing line, the information obtained for the gear selection is used for the production process in the gear production processing line. It can also help to optimize, rationalize, and save labor.

【0086】請求項6記載の発明によれば、請求項1乃
至請求項5に記載された歯車自動選別方法を実施する上
で必要な装置を提供できる。また、測定装置の光学系お
よび機械系の構成をコンパクトにまとめることができ
る。さらに、回転機構および移動機構により被測定歯車
のねじれ角およびピッチ円半径の変更に容易に対応でき
る。
According to the invention described in claim 6, according to claim 1
The method for automatically selecting a gear according to claim 5 is performed.
Can provide the necessary equipment. In addition, the optical system and
And the configuration of mechanical systems can be
You. Furthermore, the gear to be measured is
The change of the torsion angle and the pitch circle radius can be easily handled.

【0087】請求項7記載の発明によれば、歯車の性能
に関する三次元的な誤差情報が的確に把握でき、信頼性
の高い品質管理を行なえる。
According to the seventh aspect of the present invention, the performance of the gear
3D error information can be accurately grasped and reliability
Ru performed with high quality management.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学的歯車自動選別方法に係るシステ
ム構成の正面図である。
FIG. 1 is a front view of a system configuration according to an optical gear automatic sorting method of the present invention.

【図2】同上選別方法に係るシステム構成の平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of a system configuration according to the sorting method.

【図3】同上選別方法に使用される測定装置の正面図で
ある。
FIG. 3 is a front view of a measuring device used in the sorting method according to the first embodiment.

【図4】同上測定装置における光学装置台の正面図であ
る。
FIG. 4 is a front view of an optical device base in the measuring device.

【図5】同上選別方法に係る制御系のブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram of a control system according to the sorting method.

【図6】同上選別方法に係るレーザ光学系の座標系を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a coordinate system of a laser optical system according to the sorting method.

【図7】同上選別方法に係る歯面の形状誤差と輝度状態
との関係を示す図であり、(A)は基準歯面、(B)は
歯形誤差をもつ歯面、(C)は歯すじ誤差をもつ歯面、
(D)はクラウニング歯面を示し、(a)(b)(c)
および(d)は(A)(B)(C)および(D)に対応
する座標基準面上の輝度出力を示し、(a´)(b´)
(c´)および(d´)は(A)(B)(C)および
(D)に対応する2次元光センサアレー上の輝度状態を
示す。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a tooth surface shape error and a brightness state according to the above-described sorting method, (A) is a reference tooth surface, (B) is a tooth surface having a tooth profile error, and (C) is a tooth. Tooth surface with streak error,
(D) shows the crowning tooth surface, and (a), (b) and (c)
And (d) show the luminance output on the coordinate reference plane corresponding to (A), (B), (C) and (D), and (a ') (b')
(C ') and (d') show the luminance states on the two-dimensional photosensor array corresponding to (A), (B), (C) and (D).

【図8】(A)は同上選別方法に係る右歯面の輝度変化
を示すデータサンプリング例、(B)は左歯面の輝度変
化を示すデータサンプリング例、(C)は偏心量を示す
データサンプリング例である。
8A is a data sampling example showing a change in luminance of the right tooth surface according to the above-described selection method, FIG. 8B is a data sampling example showing a change in luminance of the left tooth surface, and FIG. It is a sampling example.

【図9】ホログラフィック干渉をカメラでとらえた図で
あって、(A)は歯形誤差を示し、(B)は歯形修正を
示し、(C)は歯すじ誤差を示し、(D)は歯すじクラ
ウニングを示し、(E)は歯形誤差とクラウニングを示
す。
9A and 9B are diagrams in which holographic interference is captured by a camera, wherein FIG. 9A shows a tooth profile error, FIG. 9B shows a tooth profile correction, FIG. 9C shows a tooth trace error, and FIG. (E) shows tooth profile error and crowning.

【図10】従来の歯車選別法(2歯面噛合法)に使用さ
れる測定装置の正面図である。
FIG. 10 is a front view of a measuring device used in a conventional gear selecting method (two-tooth meshing method).

【図11】従来の基準歯車と被測定歯車との2歯面噛合
状態を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory view showing a conventional two-tooth meshing state of a reference gear and a gear to be measured.

【図12】従来の2歯面噛合法におけるバックラッシュ
を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing backlash in a conventional two-tooth meshing method.

【図13】公知例に示された光学的形状誤差検出法を示
す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an optical shape error detection method shown in a known example.

【図14】公知例に示された光学的形状誤差検出法を示
す原理図である。
FIG. 14 is a principle diagram showing an optical shape error detection method shown in a known example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b レーザ光源 2 ミラー 3a,3b ハーフミラー 4a,4b ミラー 5a,5b プリズム 6a,6b 集光レンズ 7a,7b 特殊光学素子(ホログラム光学素子) 8a,8b プリズム 9a,9b 結像レンズ 10a ,10b ピンホール 11a ,11b 光センサアレー 12 光学装置台 13 ねじれ角設定用回転胴体 14 回転機構(ねじれ角設定サーボモータ) 15 測定台 16 固定台 17 移動機構(測定台移動サーボモータ) 18,18a 被測定歯車 19 測定軸 20 測定軸駆動機構 21 回転角度検出手段(ロータリエンコーダ) 22 歯車搬入ライン 23 歯車移載装置(マニピュレータ) 23a ,23b グリップ 24 仕分装置 25 測定装置 26 搬出装置 27 コンピュータ(EWS) 27a ,27b パターン解析器 27c インターフェース 27d NC駆動装置 27e モニタ(CRT) 27f 記憶装置 27g プリンタ 28a ,28b 参照光 29a ,29b 物体光 1a, 1b Laser light source 2 Mirror 3a, 3b Half mirror 4a, 4b Mirror 5a, 5b Prism 6a, 6b Condensing lens 7a, 7b Special optical element (hologram optical element) 8a, 8b Prism 9a, 9b Imaging lens 10a, 10b Pinholes 11a, 11b Optical sensor array 12 Optical device table 13 Rotating body for setting the torsion angle 14 Rotary mechanism (torsion angle setting servomotor) 15 Measurement table 16 Fixed table 17 Moving mechanism (Measurement table moving servomotor) 18, 18a Gear 19 Measuring axis 20 Measuring axis drive mechanism 21 Rotation angle detecting means (Rotary encoder) 22 Gear loading line 23 Gear transfer device (Manipulator) 23a, 23b Grip 24 Sorting device 25 Measuring device 26 Unloading device 27 Computer (EWS) 27a, 27b Pattern analyzer 27c Interface 27d NC drive 27e Monitor (CRT) 27f Storage device 27g Printer 28a, 28b Reference light 29a, 29b Object light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−240627(JP,A) 特開 平5−157705(JP,A) 特開 平4−265812(JP,A) 特公 平2−17044(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 5-240627 (JP, A) JP 5-157705 (JP, A) JP 4-265812 (JP, A) JP 2-JP 17044 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11/00-11/30

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 予め、レーザ光学系によって測定できる
はずの被測定歯車の歯面の誤差パターンをデータベース
に記憶しておき、レーザ光学系による測定時は、この誤
差パターンを検索し比較することによって被測定歯車の
良否を判定する光学的歯車自動選別方法において、 測定データのパターン解析プログラムと、選別基準を決
定するプログラムとを別々に作成し、被測定歯車の選別
に必要な選別項目の組合せおよび選別基準値を選択し
て、被測定歯車を選別する ことを特徴とする光学的歯車
自動選別方法。
1. An error pattern of a tooth surface of a gear to be measured which should be measurable by a laser optical system is stored in a database in advance, and at the time of measurement by a laser optical system, this error pattern is searched and compared. in optical gear automatic sorting method for determine a constant the quality of the measured gear, and pattern analysis program of the measurement data, determine the selection criteria
And a gear to be measured are selected separately.
Select the combination of selection items required for
And automatically selecting the gear to be measured .
【請求項2】 2系統のレーザ光学系によって被測定歯
車の左右歯面を個別にかつ同時に測定することを特徴と
する請求項1記載の光学的歯車自動選別方法。
2. The method according to claim 1, wherein the right and left tooth surfaces of the gear to be measured are individually and simultaneously measured by two laser optical systems.
【請求項3】 被測定歯車の歯面の誤差パターンを三次
元的歯面の誤差パターンとし、被測定歯車の良否を三次
元の面として判定することを特徴とする請求項1記載の
光学的歯車自動選別方法。
3. An error pattern of a tooth surface of a gear to be measured is tertiary.
Using the original tooth flank error pattern, the quality of the gear to be measured is tertiary
2. The method according to claim 1 , wherein the surface is determined as an original surface .
【請求項4】 予め、レーザ光学系によって測定できる
はずの被測定歯車の歯面の誤差パターンをデータベース
に記憶しておき、レーザ光学系による測定時は、この誤
差パターンを検索し比較することによって被測定歯車の
良否を判定する光学的歯車自動選別方法において、 レーザ光学系の光センサアレーが感知する輝度パターン
のピークが位置する部位と、その輝度と、測定データか
ら計算される累積ピッチおよび偏心量とを、コンピュー
タ内のプログラムにより設定された選別基準と比較し
て、被測定歯車の合否を判定することを特徴とする光
的歯車自動選別方法。
4. It can be measured in advance by a laser optical system.
Database of error patterns of gears to be measured
When making measurements with a laser optical system,
By searching and comparing the difference patterns,
In the optical gear automatic selection method for determining the pass / fail, the site where the peak of the luminance pattern sensed by the optical sensor array of the laser optical system is located, the luminance, and the accumulated pitch and eccentricity calculated from the measurement data, compared with selection criteria that are set by a program in the computer, an optical histological gear automatic sorting way to and judging acceptability of the measured gear.
【請求項5】 予め、レーザ光学系によって測定できる
はずの被測定歯車の歯面の誤差パターンをデータベース
に記憶しておき、レーザ光学系による測定時は、この誤
差パターンを検索し比較することによって被測定歯車の
良否を判定する光学的歯車自動選別方法において、 被測定歯車の歯面性能に関する測定データを歯車生産加
工ラインにフィードバックすることを特徴とする光学的
歯車自動選別方法。
5. The measurement can be performed in advance by a laser optical system.
Database of error patterns of gears to be measured
When making measurements with a laser optical system,
By searching and comparing the difference patterns,
In optical gear automatic sorting method for determining the quality, light histological gear automatic sorting how to characterized by feeding back measurement data relating to the tooth surface performance of the measured gear gear production processing line.
【請求項6】 被測定歯車を嵌着した状態で回転される
とともに回転角度検出用のエンコーダを装備した測定軸
と、この測定軸に嵌着された被測定歯車の歯面にレーザ
光を深い入射角で斜入射する物体光の光学系、ホログラ
ム撮影のために使用される参照光の光学系、被測定歯車
の歯面で反射された物体光を収束しやすい光波面に変換
するホログラム光学素子およびこのホログラム光学素子
によるプラス1次回折光を2次元光強度分布として検出
する光センサアレーからなる、被測定歯車の2歯面に対
応する2系統のレーザ光学系と、このレーザ光学系を被
測定歯車のねじれ角に対応して回転する回転機構と、レ
ーザ光学系を被測定歯車のピッチ円半径に対応して被測
定歯車に対し進退する移動機構とを有する測定装置と、 測定装置から取出された被測定歯車を測定結果に基づき
所定の位置に仕分ける仕分装置と、 生産加工ラインから歯車搬入ライン上に供給された新た
な被測定歯車を取上げて測定軸に装着する一方のグリッ
プと、測定軸にて測定終了した被測定歯車を取外して仕
分装置上に置換える他方のグリップとを有する歯車移載
装置と、 被測定歯車の回転に従って連続的に1回転の左右歯面の
データを取込み、全歯面のデータをパターン解析器によ
りデータベースの予め知られているパターンと比較し、
許容しうる誤差か破棄すべき誤差かを選別判定し、その
選別信号により前記仕分装置を駆動するとともにデータ
を生産加工ラインにフィードバックするコンピュータを
中心とする制御系と を具備したことを特徴とする光学的
歯車自動選別装置。
6. The apparatus is rotated with the gear to be measured fitted.
Measurement axis equipped with encoder for rotation angle detection
And a laser on the tooth surface of the gear to be measured fitted to this measuring shaft.
Hologram, an object light optical system that obliquely enters light at a deep incident angle
Optical system of reference beam used for camera photography, gear to be measured
Converts object light reflected from the tooth surface into a light wavefront that is easy to converge
Hologram optical element and hologram optical element
1st-order diffracted light due to light is detected as a two-dimensional light intensity distribution
A pair of optical sensor arrays
Corresponding two laser optical systems and this laser optical system
A rotating mechanism that rotates according to the torsion angle of the measuring gear,
The user's optical system is measured according to the pitch circle radius of the gear to be measured.
A measuring device having a moving mechanism for moving forward and backward with respect to the fixed gear, and a measured gear taken out of the measuring device are measured based on the measurement result.
A sorting device that sorts to a predetermined position, and a new sorting machine that is supplied from the production processing line to the gear carry-in line.
Pick up the gear to be measured and attach it to the measuring shaft.
And remove the gear to be measured on the measuring shaft.
Gear transfer with the other grip replacing on the separating device
The left and right tooth surfaces of the device and the left and right tooth surfaces that make one continuous rotation
Data is acquired, and the data of all tooth surfaces is
Comparison with a known pattern in the database
Screen and determine whether the error is acceptable or should be discarded.
The sorting device is driven by the sorting signal and data
Computer that feeds back to the production processing line
An automatic optical gear sorting device comprising a central control system .
【請求項7】 コンピュータは、歯面の測定データをパ
ターン解析器に記憶されているデータベースの三次元的
歯面の誤差パターンと比較し、許容しうる誤差か破棄す
べき誤差かを三次元の面として判定することを特徴とす
る請求項6記載の光学的歯車自動選別装置。
7. The computer transmits measured tooth surface data.
The three-dimensional database stored in the turn analyzer
Compare with the error pattern of the tooth surface and discard if it is an acceptable error.
It is characterized by determining whether it is a power error as a three-dimensional surface
The automatic optical gear sorting device according to claim 6 .
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