JP3005948B2

JP3005948B2 - 歯車検査装置

Info

Publication number: JP3005948B2
Application number: JP4221091A
Authority: JP
Inventors: 健郎八杉
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH0663820A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査歯車であるワー
ク歯車の歯面打痕や歯溝振れなどの歯面の異常を、検査
基準となるマスター歯車を使って検査する歯車検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯車は、歯切り盤による削り出し加工、
シェービングカッタによるシェービング加工等を経て製
作されるが、これら加工工程において歯面に不測に打痕
ができたり、加工誤差により歯溝に振れが生じたりする
場合がある。そこで製作された歯車は、検査工程におい
て、歯面の打痕、歯溝振れの大きさが測定され、規定値
を越える打痕又は歯溝振れのある製品は不良品としてラ
インから除去するようにしている。

【０００３】上記歯車の検査装置は、詳しくは図７に示
す如く、固定された定盤（14）上に略Ｌ形の揺動レバー
（4）を縦に設置している。揺動レバー（4）の略中央の
屈曲部（4ｂ）が、ベアリング内蔵の軸受（30）で図面
左右に揺動可能に支持され、軸受（30）は定盤（14）上
にボルト（31）で固定されている。

【０００４】軸受（30）から上に延びる揺動レバー
（4）の先端部（4ａ）に、検査基準となる高精度のマス
ター歯車（3）が回転可能に結合されている。マスター
歯車（3）に、定位置で回転可能に配置された被検査歯
車であるワーク歯車（1）が弾圧的に噛合し、このワー
ク歯車（1）は、定盤（14）上に設置された歯車駆動機
構（2）に取換え自在に支持されている。

【０００５】軸受（30）から横に延びる揺動レバー
（4）の後端部（4ｃ）に変位検出手段、例えば差動変圧
器（7）と、レバー付勢手段（32）が設置されている。
差動変圧器（7）は、揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）
の上面に常時接触する測子（7'）を有し、揺動レバー
（4）が軸受（30）を支点に揺動回転したときの後端部
（4ｃ）の上下の変位を電圧値で検出する。この差動変
圧器（7）は、定盤（14）から上方に延びる支持アーム
（36）の先端部に固定されている。

【０００６】レバー付勢手段（32）は、揺動レバー
（4）を付勢するもので、定盤（14）上にボルト（37）
で固定された支持ブラケット（38）に取付けられた、圧
縮バネ（33）とエアーシリンダ（34）を備える。

【０００７】圧縮バネ（33）は、揺動レバー（4）の後
端部（4ｃ）を常時上方に弾圧力を付勢して、マスター
歯車（3）をワーク歯車（1）に弾圧噛合させる。エアー
シリンダ（34）は、揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）の
上方に設置され、ワーク歯車（1）の検査完了時にピス
トンロッド（35）を下げて揺動レバー（4）の後端部（4
ｃ）を圧縮バネ（33）のバネ力に抗して下げ、マスター
歯車（3）をワーク歯車（1）から離す。エアーシリンダ
（34）は、ワーク歯車（1）の検査が完了する毎に１回
作動し、ワーク歯車（1）の検査中はピストンロッド（3
5）を揺動レバー（4）から離反する定位置に保持する。

【０００８】図７の歯車検査装置は、ワーク歯車（1）
を次のように検査する。エアーシリンダ（34）を作動さ
せて揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）を押し下げる。歯
車駆動機構（2）でワーク歯車（1）を定位置にセットす
る。エアーシリンダ（34）の作動を停止させて、揺動レ
バー（4）の後端部（4ｃ）を圧縮バネ（33）で弾圧し、
マスター歯車（3）をワーク歯車（1）に弾圧噛合させ
る。

【０００９】ワーク歯車（1）を回転させ、これにマス
ター歯車（3）を従属回転させることにより、ワーク歯
車（1）とマスター歯車（3）の間の中心距離の変位で、
揺動レバー（4）が軸受（30）を中心に微小に揺動し、
その後端部（4ｃ）の変位が差動変圧器（7）で検出され
る。

【００１０】差動変圧器（7）の出力は、例えば図８の
ように波形のグラフとして表示される。ワーク歯車
（1）とマスター歯車（3）との中心距離Ｄが、基準より
も大きい部分が基準点の上側に表示され、小さい部分が
下側に表示される。グラフの大きなうねりｗはＯＢＤの
変動を表す。微小な波ｄｘは異常ではなく、歯面のイン
ボリュート面によるものである。マスター歯車（3）が
ワーク歯車（1）の歯面打痕及び歯溝の振れ部分と噛合
すると、揺動レバー（4）が大きく揺れて突出波ｄｘ’
が現われる。この突出波ｄｘ’を基準レベルと比較する
ことにより、ワーク歯車（1）の歯面打痕、歯溝振れが
基準内か否かが判別される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】歯車検査時にワーク歯
車（1）の歯面異常で揺動レバー（4）が大きく振れたと
きの、揺動レバー（4）の揺動角度は極めて小さく、か
つ、瞬間的である。このため、揺動レバー（4）が大き
く振れたときの圧縮バネ（33）の戻し力が十分に機能せ
ず、図８に示す如く実際の歯面打痕の大きさに対応した
突出波ｄｘ’よりも大きな突出波ｄｘ''が現われること
がある。これでは歯面打痕の大小判定を正確に行うこと
ができず、歯面打痕が実際は微小で合格範囲内であって
も、歯面打痕が不合格な大きさであると誤判定すること
があり、歯車検査の信頼性が悪かった。

【００１２】以上のことから本発明者は、揺動レバー
（4）の後端部（4ｃ）に圧縮バネ（33）と、一般的なバ
ネ使用のショックアブソーバ（図示せず）を取付け、揺
動レバー（4）の振れ過ぎをショックアブソーバで抑制
することを試みた。しかし、ショックアブソーバによる
揺動レバー（4）の振れ過ぎの抑制効果は、ほとんど無
いことが分かった。

【００１３】本発明者は、ワーク歯車とマスター歯車の
中心距離の変位に揺動レバーを追従性良く揺動させて、
ワーク歯車の歯面打痕などの検査を高精度、高信頼度で
行える歯車検査装置を目的にし、この目的を達成する次
なる装置を開発した。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、定位置に回転
可能に設置されたワーク歯車に、略中央部が定位置に回
転可能に支持された揺動レバーの一端部に回転可能に支
持された検査基準となるマスター歯車を弾圧的に噛合さ
せるレバー付勢手段を、揺動レバーの端部近くに固定配
置されたエアーシリンダと、そのピストンロッドと揺動
レバーの端部を連結するフローティングジョイントを備
えた構成にし、エアーシリンダのピストンロッドを付勢
するエアー圧制御で、揺動レバーの端部を弾圧的に支持
することを特徴とする。

【００１５】

【作用】揺動レバーのマスター歯車と反対の端部を、エ
アーシリンダのピストンロッドで弾圧的に支持し、この
支持の弾圧力でマスター歯車を定位置のワーク歯車に弾
圧噛合させると、揺動アームは、エアーシリンダの背圧
絞りのエアー圧で両歯車の中心距離の変位に追従性良く
揺動し、歯面打痕箇所での揺動アームの振れ過ぎが確実
に抑制される。また、エアーシリンダは、揺動レバーの
従来のレバー付勢手段における歯車分離用のエアーシリ
ンダを改造して使用可能で、これにより従来の圧縮バネ
を省略できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１乃至
図６を参照して説明する。なお、同図の実施例に示され
る歯車検査装置の、図７検査装置と同一、又は相当部分
には同一符号が付してある。

【００１７】図１乃至図３に示される歯車検査装置は、
Ｌ形の揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）に設置されるレ
バー付勢手段（8）に、エアーシリンダ（9）とフローテ
ィングジョイント（11）を使用したことを特徴とする。
エアーシリンダ（9）は、揺動レバー（4）の後端部（4
ｃ）の真上に下向きに固定配置され、そのピストンロッ
ド（10）の下端部と揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）が
フローティングジョイント（11）で連結される。

【００１８】エアーシリンダ（9）は、ピストンロッド
（10）を退入（上昇）させるエアー圧で揺動レバー
（4）の後端部（4ｃ）を弾圧保持して、マスター歯車
（3）をワーク歯車（1）に弾圧噛合させる。１回の歯車
検査後、エアーシリンダ（9）はピストンロッド（10）
を所定ストローク下降させて、揺動レバー（4）の後端
部（4ｃ）を押し下げ、マスター歯車（3）をワーク歯車
（1）から離し、ワーク歯車（1）の交換を可能にする。

【００１９】フローティングジョイント（11）は、図６
に示すように、ピストンロッド（10）の下端部と揺動レ
バー（4）の後端部（4ｃ）に球面自在継手（18）で結合
されたもので、揺動レバー（4）が傾斜してもピストン
ロッド（10）の上下運動が無理なく揺動レバー（4）に
伝達される。

【００２０】レバー付勢手段（8）は、例えば定盤（1
4）上にボルト（20）で固定された取付ブラケット（1
2）に取付けられる。取付ブラケット（12）は、定盤（1
4）に設置される座板（12ａ）と、その上に突設された
一対の対向する垂直壁（12ｂ）と、垂直壁（12ｂ）の上
端部に横架された天板（12ｃ）を備え、天板（12ｃ）に
エアーシリンダ（9）が固定される。

【００２１】取付ブラケット（12）の一対の垂直壁（12
ｂ）の一端部内側に揺動レバー（4）の屈曲部（4ｂ）が
配置されて、回転可能に支持されている。例えば、図３
に示すように、一対の垂直壁（12ｂ）の内面の対向する
２箇所に円錐状のピボットヒンジ（6）を突設し、この
一対のピボットヒンジ（6）を揺動レバー（4）の屈曲部
（4ｂ）の両側面中央に形成した円錐穴（17）に嵌着し
て、揺動レバー（4）が支持されている。

【００２２】このように揺動レバー（4）の屈曲部（4
ｂ）の両側２箇所をピボットヒンジ（6）で２点支持し
たことにより、図３に示されるマスター歯車（3）の回
転中心Ｐと、２つのピボットヒンジ（6）が二等辺三角
形の配置となり、回転中心Ｐの剛性が高度に維持され
る。また、ピボットヒンジ（6）を揺動レバー（4）の円
錐穴（17）に押圧するため、両者間にガタ付きが無く、
揺動レバー（4）の小さな回転角にも精度良く追従する
構造となる。その結果、揺動レバー（4）の支持機構を
主とする歯車検査装置の機械的精度、剛性が高くでき
る。

【００２３】取付ブラケット（12）にはまた差動変圧器
（7）が取付けられている。このように取付ブラケット
（12）に、揺動レバー（4）とその変位検出手段である
差動変圧器（7）、揺動レバー（4）の揺動を制動するレ
バー付勢手段（8）の各構成部品を組付けておいて、取
付ブラケット（12）を定盤（14）に取付けるようにする
と、各構成部品の組付けを定盤（14）と離れた場所で作
業性良く行え、また、各構成部品が高精度な相対寸法関
係で組立てられる。その結果、歯車検査装置の機械的精
度がより高くなり、後述するワーク歯車（1）のＯＢＤ
（Over BallDiameter）測定も可能となる。

【００２４】なお、取付ブラケット（12）は、定盤（1
4）上に複数の調整ネジ（21）で位置調整して取付けら
れている。複数の調整ネジ（21）は、定盤（14）上の取
付ブラケット（12）の座板（12ａ）を囲む箇所に設置さ
れ、定盤（14）上に座板（12ａ）が置かれると、座板
（12ａ）の四方から調整ネジ（21）を締め付けて、定盤
（14）上で座板（12ａ）を位置決めして固定する。

【００２５】次に、上記実施例におけるワーク歯車
（1）の歯車駆動機構（2）を含む概略構成を図４に、そ
の歯車検査回路の概略を図５に示し、同図を参照して歯
車検査の動作原理を説明する。

【００２６】エアー源（22）から電磁弁（23）を介して
エアーシリンダ（9）にエアーを供給し、マスター歯車
（3）をワーク歯車（1）に弾圧噛合させる。電磁弁（2
3）は、制御部（26）からの制御信号で開閉駆動制御さ
れる。モータ（27）で軸受（29）に支持されたワーク歯
車（1）を回転させ、その１ピッチ回転毎にロータリエ
ンコーダ（28）でサンプリングパルスを計測部（25）に
出力する。制御部（26）から計測部（25）に計測スター
ト指令信号を出力して、計測部（25）で差動変圧器
（7）から増幅器（24）を介して入力された、図８の中
心距離Ｄの変化波形に相当する信号を演算処理する。

【００２７】計測部（25）は、ロータリエンコーダ（2
8）からのサンプリングパルスで、ワーク歯車（1）の歯
の１ピッチ回転毎の中心距離Ｄの変化の誤差成分ｄｘを
サンプリングし、記憶し、基準レベルと比較して、ワー
ク歯車（1）の歯面打痕、歯溝振れを測定する。また、
計測部（25）は基準点の大きさ及び基準点を中心とする
波ｄｘのうねりｗのプラス・マイナスの振れの大きさを
測定して、ワーク歯車（1）のＯＢＤが基準範囲になっ
ているか否かを判別し、これら全ての検査結果からワー
ク歯車（1）の良、不良を判定する。

【００２８】上記検査時において、ワーク歯車（1）の
歯面打痕のある歯がマスター歯車（3）に噛合した時点
で揺動レバー（4）が瞬間的に大きく振れ、図８の実線
波形の突出波ｄｘ'に示すように中心距離Ｄが大きく振
れて、ワーク歯車（1）の歯面打痕の大きさが測定され
る。このときの揺動レバー（4）の振れ過ぎは、エアー
シリンダ（9）の背圧絞りのエアー抵抗により抑制され
て、図８の鎖線で示す突出波ｄｘ''のように実際の打痕
の大きさ以上に大きく振れることはない。

【００２９】例えば、エアーシリンダ（9）のシリンダ
圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ²で、揺動レバー（4）の後端部
（4ｃ）を１４ｋｇの引張力で保持すると、揺動レバー
（4）は中心距離Ｄに追従性良く揺動し、差動変圧器
（7）で検出される中心距離Ｄの変化は図８の実線波形
のように理想に近くなることが分かった。

【００３０】ところで、ワーク歯車（1）のＯＢＤ測定
を高精度に行うには、その繰り返し精度が安定すること
が要求され、そのためには歯車検査装置の機械的精度に
極めて高度なものが要求される。図７の従来の歯車検査
装置は、揺動レバー（4）を支持する軸受（30）での微
小なガタ付きや剛性低下があり、また、各構成部品間の
相対寸法精度を高くして組立ることが難しいこともあっ
て、上記ＯＢＤ測定を高精度で行うための要求を満たす
ことができず、事実上ＯＢＤ測定が不可能であった。

【００３１】ところが、図１の実施例のように、揺動レ
バー（4）をピボット支持し、各構成部品を取付ブラケ
ット（12）に組付けてユニット化したものを定盤（14）
に取付けた歯車検査装置においては、その機械的精度が
高くでき、上記要求を満たすことができる。実際、図１
実施例の歯車検査装置は、ワーク歯車（1）の歯面打
痕、歯溝振れのみならず、ＯＢＤ測定をも高精度で行う
ことが確認された。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、揺動レバーのマスター
歯車を定位置のワーク歯車に弾圧噛合させるエアーシリ
ンダは、背圧絞りのエアー圧制御で歯車間の中心距離の
変位に揺動レバーを追従性良く揺動させ、かつ、ワーク
歯車の歯面打痕による揺動レバーの振れ過ぎを確実に抑
制して、歯車検査の信頼性を一段と向上させる。また、
エアーシリンダは、歯車検査時の揺動レバーの制動と共
に、歯車検査後のワーク歯車とマスター歯車の分離手段
を兼用できて、レバー付勢手段の部品点数を低減させ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す部分断面を含む正面図

【図２】図１の歯車検査装置の左側面図

【図３】図１の歯車検査装置の部分断面を含む右側面図

【図４】図１の歯車検査装置の構成の概略を示すブロッ
ク図

【図５】図１の歯車検査装置の検査回路の概略を示すブ
ロック図

【図６】図１の歯車検査装置のレバー付勢手段における
フローティングジョイントの拡大図で、（ａ）は揺動レ
バー平常時、（ｂ）は揺動レバー変位時の正面図

【図７】従来の歯車検査装置の正面図

【図８】図７の歯車検査装置による歯車検査原理を説明
するためのワーク歯車とマスター歯車の中心距離変化の
波形図

【符号の説明】

1 ワーク歯車 3 マスター歯車 4 揺動レバー 7 変位検出手段（差動変圧器） 8 レバー付勢手段 9 エアーシリンダ 10 ピストンロッド 11 フローティングジョイント

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】定位置に回転可能に設置されたワーク歯
車に、略中央部が定位置に回転可能に支持された揺動レ
バーの一端部に回転可能に支持された検査基準となるマ
スター歯車を、揺動レバーのマスター歯車と反対の端部
に結合されたレバー付勢手段による弾圧力で弾圧的に噛
合させ、ワーク歯車とマスター歯車を回転させたときの
マスター歯車の変位に応じて揺動する揺動レバーの変位
量からワーク歯車の歯面異常を検査する装置であって、前記レバー付勢手段は、揺動レバーの端部近くに固定配
置されたエアーシリンダと、そのピストンロッドと揺動
レバーの端部を連結するフローティングジョイントを備
え、エアーシリンダのピストンロッドを付勢するエアー
圧制御で、揺動レバーの端部を弾圧的に支持することを
特徴とする歯車検査装置。