JP3085093B2 - Gear transmission error measurement method - Google Patents

Gear transmission error measurement method

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JP3085093B2
JP3085093B2 JP06160514A JP16051494A JP3085093B2 JP 3085093 B2 JP3085093 B2 JP 3085093B2 JP 06160514 A JP06160514 A JP 06160514A JP 16051494 A JP16051494 A JP 16051494A JP 3085093 B2 JP3085093 B2 JP 3085093B2
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transmission error
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rotation
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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】この発明は、差動歯車装置などに
おける歯車の伝達誤差を測定する方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a transmission error of a gear in a differential gear device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】歯車伝動装置は、駆動側の歯車の歯と従
動側の歯車の歯とが互いに噛み合ってトルクを伝達する
ものであって、一対の歯の噛み合いとその離脱とが繰り
返し生じるので、騒音の発生要因となる。歯車伝動装置
で生じる騒音は、そのかみ合い伝達誤差が大きいほど大
きくなる傾向があり、したがって騒音を低減するために
は、その前提として、その歯車伝動装置における伝達誤
差を把握する必要がある。
2. Description of the Related Art In a gear transmission, teeth of a driving gear and teeth of a driven gear mesh with each other to transmit torque, and the meshing and disengagement of a pair of teeth occur repeatedly. , Which is a cause of noise. The noise generated in the gear transmission tends to increase as the mesh transmission error increases. Therefore, in order to reduce the noise, it is necessary to grasp the transmission error in the gear transmission as a precondition.

【0003】ここで伝達誤差とは、入力軸の回転に対す
る出力軸の回転の微小な進みあるいは遅れであり、その
測定装置の一例が、特開平1−305334号公報に記
載されている。この公報に記載された装置は、差動歯車
を対象とした伝達誤差の測定装置であって、入力軸と2
つの出力軸とからそれぞれの回転に伴うパルス列を得、
出力軸についてのパルス列の非同期加算パルス列を形成
するとともに、入力軸についてのパルス列と非同期加算
パルス列とを所定の割合で分周し、その分周出力の位相
差を求めて伝達誤差を測定するように構成されている。
したがって上記従来の測定装置によれば、2つの出力軸
を共に回転させた状態で伝達誤差を測定することができ
るので、一方の出力軸を固定して測定する装置と比較し
て、より正確に伝達誤差を測定することができる。
Here, the transmission error is a minute advance or delay of the rotation of the output shaft with respect to the rotation of the input shaft, and an example of the measuring device is described in JP-A-1-305334. The device described in this publication is a transmission error measuring device for a differential gear, and includes an input shaft and a transmission shaft.
From the two output shafts and the pulse train accompanying each rotation,
As well as forming an asynchronous addition pulse train of the pulse train for the output shaft, dividing the pulse train for the input shaft and the asynchronous addition pulse train by a predetermined ratio, and measuring the transmission error by obtaining the phase difference of the divided output. It is configured.
Therefore, according to the above-described conventional measuring device, the transmission error can be measured while the two output shafts are rotated together, so that the measurement can be performed more accurately as compared with a device in which one output shaft is fixed and measured. Transmission errors can be measured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、歯車伝動装
置における伝達誤差の測定は、基本的には、入力軸にモ
ータ等によって駆動力を与えると同時に、出力軸に適当
な負荷を与え、その状態で入力軸と出力軸との回転位相
差を求めることにより行う。したがってその測定系に
は、モータやロータリーエンコーダ、軸継手などの様々
な機器が介在し、しかもそれらを連結する部材や手段は
完全には剛体ではないから、全体として捩じり振動系を
構成することになる。そのため入力軸と出力軸との回転
位相差には、歯車の伝達誤差による位相差と捩り振動に
起因する位相差とが重ね合わせた状態で現れ、所定の周
波数に共振点がある。
The measurement of the transmission error in the gear transmission is basically performed by applying a driving force to the input shaft by a motor or the like and simultaneously applying an appropriate load to the output shaft. To obtain the rotational phase difference between the input shaft and the output shaft. Therefore, various devices such as a motor, a rotary encoder, and a shaft coupling are interposed in the measurement system, and the members and means for connecting them are not completely rigid, so that a torsional vibration system is configured as a whole. Will be. Therefore, in the rotational phase difference between the input shaft and the output shaft, a phase difference caused by a transmission error of the gear and a phase difference caused by torsional vibration appear in a superimposed state, and there is a resonance point at a predetermined frequency.

【0005】図8はその状態を示しており、縦軸の振幅
比は、測定された回転位相差の振幅比と真の伝達誤差の
振幅との比である。したがってこの振幅比が“1”に近
い安定領域で伝達誤差を測定することにより、共振によ
る影響を可及的に排除している。しかしながらこのよう
にして得た値は、共振による誤差の小さい値であるとし
ても、捩じり振動系の振動を含んでいるから、真のかみ
合い伝達誤差を表していない。
FIG. 8 shows this state. The amplitude ratio on the vertical axis is the ratio between the measured amplitude ratio of the rotational phase difference and the amplitude of the true transmission error. Therefore, by measuring the transmission error in a stable region where the amplitude ratio is close to "1", the influence of resonance is eliminated as much as possible. However, the value obtained in this way does not represent a true meshing transmission error because it includes the vibration of the torsional vibration system even if the error due to resonance is small.

【0006】このように従来では、測定装置の全体とし
ての捩じり振動特性の影響を受けた入出力軸の回転位相
差しか得られないので、歯車伝達装置の真のかみ合い伝
達誤差(かみ合い伝達誤差の絶対値)を知ることができ
ず、ひいては歯車伝達装置の改良あるいは騒音低下のた
めの的確な方策を採り得ない不都合があった。
As described above, in the prior art, since only the rotational phase of the input / output shaft affected by the torsional vibration characteristics of the measuring device can be obtained, the true meshing transmission error (meshing transmission) of the gear transmission device can be obtained. (Absolute value of the error) cannot be known, and as a result, there has been a problem that an accurate measure for improving the gear transmission device or reducing the noise cannot be taken.

【0007】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、歯車のかみ合い伝達誤差を正確に測定することが
でき、また容易に実施することのできる方法を提供する
ことを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a method that can accurately measure a gear transmission error and that can be easily implemented. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、測定手段の捩じり振動特性をも加味
して歯車のかみ合い伝達誤差の真値を求めるようにした
ことを特徴とするものである。具体的には、請求項1に
記載した発明は、回転駆動手段によって駆動歯車を回転
させるとともにその駆動歯車に噛合した従動歯車を回転
させ、駆動歯車の回転状態を検出する第1検出器と従動
歯車の回転を検出する第2検出器との出力値に基づいて
前記駆動歯車と従動歯車とのかみ合い伝達誤差を測定す
る歯車のかみ合い伝達誤差測定方法において、高さが既
知の突起を歯面における同時接触線の中央部に形成した
テスト歯車を、前記駆動歯車もしくは従動歯車として用
いてかみ合い伝達誤差を実測するとともに、前記突起に
よるかみ合い伝達誤差の実測値と該突起の高さとの比率
を求め、供試駆動歯車および従動歯車のかみ合い伝達誤
差の測定結果を前記比率で補正することを特徴とする方
法である。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a true value of a meshing transmission error of a gear is determined in consideration of a torsional vibration characteristic of a measuring means. It is a feature. More specifically, the first aspect of the present invention includes a first detector that detects the rotational state of the drive gear by rotating the drive gear by rotating the drive gear and rotating a driven gear meshed with the drive gear. In the gear transmission error measuring method for measuring the transmission error between the drive gear and the driven gear based on the output value of the second detector that detects the rotation of the gear, a projection having a known height is provided on the tooth surface. A test gear formed at the center of the simultaneous contact line is used as the drive gear or the driven gear to measure the mesh transmission error and determine the ratio between the measured value of the mesh transmission error by the projection and the height of the projection, The method is characterized in that the measurement result of the mesh transmission error of the test drive gear and the driven gear is corrected by the ratio.

【0009】また請求項2に記載した発明は、回転駆動
手段によって駆動歯車を回転させるとともにその駆動歯
車に噛合した従動歯車を回転させ、駆動歯車の回転状態
を検出する第1検出器と従動歯車の回転を検出する第2
検出器との出力値に基づいて前記駆動歯車と従動歯車と
のかみ合い伝達誤差を測定する歯車のかみ合い伝達誤差
測定方法において、予め定めた入力を前記駆動歯車に与
えることにより、少なくとも前記第1検出器から第2検
出器までの動力伝達経路における捩り振動特性値を求
め、その捩り振動特性値と前記各検出器の出力値とに基
づいて前記駆動歯車と従動歯車とのかみ合い伝達誤差を
算出することを特徴とする方法である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first detector and a driven gear for detecting the rotational state of the driving gear by rotating the driven gear by rotating driving means and rotating a driven gear meshed with the driving gear. Of rotation detection
In a gear transmission error measuring method for measuring a transmission error between the driving gear and the driven gear based on an output value from a detector, at least the first detection is performed by giving a predetermined input to the driving gear. The torsional vibration characteristic value in the power transmission path from the detector to the second detector is obtained, and the meshing transmission error between the driving gear and the driven gear is calculated based on the torsional vibration characteristic value and the output value of each detector. A method characterized by the following.

【0010】[0010]

【作用】請求項1に記載した方法では、供試歯車のうち
駆動歯車を強制的に回転させるとともに、これに噛合さ
せた従動歯車を回転させる。その場合、従動歯車に必要
に応じて負荷を与えてもよい。そして駆動歯車の回転が
第1検出器によって検出され、また従動歯車の回転が第
2検出器によって検出され、これらの駆動歯車と従動歯
車とのかみ合い伝達誤差は、基本的には、駆動歯車の回
転に対する従動歯車の回転の遅れ・進みとして求められ
る。一方、それらの駆動歯車あるいは従動歯車に替え
て、テスト歯車を用いてかみ合い誤差の測定を行う。こ
のテスト歯車の歯面には高さの既知の突起が設けてある
ので、その突起に対応して大きなかみ合い伝達誤差が生
じる。そのかみ合い伝達誤差は、高さが既知の突起に起
因するものであるから、実測値と突起の高さとの比率
は、各検出器あるいは各歯車との間の伝動部材を含む測
定手段の捩り振動特性すなわち回転角度に伝達増幅率を
表しており、この比率によって前記駆動歯車と従動歯車
とのかみ合い伝達誤差の測定結果を補正することによ
り、測定手段の影響を排除した真値を得ることができ
る。
According to the first aspect of the present invention, the driving gear among the test gears is forcibly rotated, and the driven gear meshed with the driving gear is rotated. In that case, a load may be applied to the driven gear as needed. Then, the rotation of the driving gear is detected by the first detector, and the rotation of the driven gear is detected by the second detector. The meshing transmission error between the driving gear and the driven gear is basically determined by the driving gear. It is obtained as the delay / advance of the rotation of the driven gear with respect to the rotation. On the other hand, a meshing error is measured by using a test gear instead of the driving gear or the driven gear. Since the tooth surface of the test gear is provided with a projection having a known height, a large mesh transmission error occurs corresponding to the projection. Since the meshing transmission error is caused by a projection whose height is known, the ratio between the measured value and the height of the projection is determined by the torsional vibration of the measuring means including the transmission member between each detector or each gear. The characteristic, that is, the rotation amplification factor is represented by the rotation angle, and the true value excluding the influence of the measuring means can be obtained by correcting the measurement result of the meshing transmission error between the driving gear and the driven gear by this ratio. .

【0011】また請求項2に記載した発明では、駆動歯
車と従動歯車とを噛合させた状態で駆動歯車に回転駆動
力を与えてこれらの歯車を回転させ、その場合の駆動歯
車の回転に対する従動歯車の相対的な回転の遅れ・進み
としてかみ合い伝達誤差が求められる。そしてこの請求
項2の発明においては、周波数やトルクなどのパラメー
タが既知の入力を駆動歯車に与えることにより第1検出
器から第2検出器までの間の動力伝達系統の捩り振動特
性値が求められ、その捩り振動特性値と駆動歯車の回転
に対する従動歯車の回転の遅れ・進みの測定値とに基づ
いてかみ合い伝達誤差が算出され、その結果、測定手段
の影響のないかみ合い伝達誤差の真値を求めることがで
きる。
According to the second aspect of the present invention, the driving gear and the driven gear are meshed with each other to apply a rotational driving force to the driving gear to rotate these gears. The meshing transmission error is determined as the relative rotation delay / advance of the gear. According to the second aspect of the present invention, the input of known parameters such as frequency and torque is applied to the drive gear to determine the torsional vibration characteristic value of the power transmission system from the first detector to the second detector. The meshing transmission error is calculated based on the torsional vibration characteristic value and the measured value of the delay / lead of the rotation of the driven gear with respect to the rotation of the driving gear. As a result, the true value of the meshing transmission error without the influence of the measuring means is calculated. Can be requested.

【0012】[0012]

【実施例】つぎにこの発明を実施例に基づいて説明す
る。先ずかみ合い伝達誤差の測定装置の基本的な構成に
ついて説明すると、図1は、差動歯車機構(ディファレ
ンシャルギヤユニット)を対象とした装置のブロック図
である。回転駆動手段であるモータ1が増減速するため
のギヤボックス2の入力軸に連結され、このギヤボック
ス2の出力軸には、等速ジョイントなどの伝動部3を介
してトルクメータ4が接続されている。さらにこのトル
クメータ4には、軸継手(Ωカップリング)5を介して
回転検出器であるロータリーエンコーダ6が連結され、
そのロータリーエンコーダ6に差動歯車機構7における
駆動歯車8が連結されている。
Next, the present invention will be described based on embodiments. First, a basic configuration of a measuring device for a meshing transmission error will be described. FIG. 1 is a block diagram of a device for a differential gear mechanism (differential gear unit). A motor 1 serving as a rotation driving means is connected to an input shaft of a gear box 2 for increasing and decreasing speed, and a torque meter 4 is connected to an output shaft of the gear box 2 via a transmission unit 3 such as a constant velocity joint. ing. Further, a rotary encoder 6 as a rotation detector is connected to the torque meter 4 via a shaft coupling (Ω coupling) 5.
The drive gear 8 of the differential gear mechanism 7 is connected to the rotary encoder 6.

【0013】一方、駆動歯車8に噛合している従動歯車
(サイドギヤ)9,9には、その回転を検出して信号を
出力する検出器であるロータリーエンコーダ10,10
が連結されている。そして従動歯車9,9に負荷を与え
るために、ロータリーエンコーダ10,10に続けて軸
継手(Ωカップリング)11,11およびギヤボックス
12,12ならびにモータ13,13が連結されてい
る。
On the other hand, driven gears (side gears) 9, 9 meshed with the driving gear 8 are provided with rotary encoders 10, 10 which are detectors for detecting the rotation and outputting a signal.
Are connected. In order to apply a load to the driven gears 9, 9, shaft couplings (Ω couplings) 11, 11, gear boxes 12, 12, and motors 13, 13 are connected to the rotary encoders 10, 10.

【0014】供試歯車である差動歯車機構7に歯形の誤
差や弾性変形あるいはピッチ誤差などの誤差が全くない
とすれば、駆動歯車8をモータ1で回転させた際の駆動
歯車8の回転角度と従動歯車9,9の回転角度との差は
生じないが、現実には歯形の誤差や弾性変形などがある
ために駆動歯車8と従動歯車9,9との間にはかみ合い
伝達誤差が生じる。具体的には、ロータリーエンコーダ
6の出力信号に基づいて得られる駆動歯車8の回転角度
とロータリーエンコーダ10の出力信号に基づいて得ら
れる一方の従動歯車9の回転角度とには差が生じる。
Assuming that the differential gear mechanism 7, which is the test gear, has no errors such as tooth profile error, elastic deformation or pitch error, the rotation of the drive gear 8 when the drive gear 8 is rotated by the motor 1 Although there is no difference between the angle and the rotation angle of the driven gears 9, 9, there is actually a meshing error or an elastic deformation, so that a meshing transmission error occurs between the driving gear 8 and the driven gears 9, 9. Occurs. Specifically, there is a difference between the rotation angle of the drive gear 8 obtained based on the output signal of the rotary encoder 6 and the rotation angle of one driven gear 9 obtained based on the output signal of the rotary encoder 10.

【0015】図2は、ハイポイドギヤからなる差動歯車
機構における駆動歯車と従動歯車との回転角度差をかみ
合い伝達誤差として測定した結果を示している。図2に
おいて測定結果が凸に湾曲した波形状を示しているの
は、歯の歯形の誤差や弾性変形が生じることに起因して
おり、また全体として右上がりとなっているのは、図示
の範囲が、ピッチ誤差が累積して大きくなっている部分
であることによる。また無負荷時、各歯は実線で示して
いる範囲(1ピッチ)では単独で(1枚のみで)噛合
し、負荷が加わると破線で示す範囲では2枚の歯が同時
に噛合している。そして各歯ごとのかみ合い伝達誤差e
は、直線Lからの凸曲線の離隔量で示される。
FIG. 2 shows the result of measuring the rotational angle difference between the driving gear and the driven gear in a differential gear mechanism comprising a hypoid gear as a meshing transmission error. In FIG. 2, the measurement result shows a convexly curved wave shape due to the occurrence of an error in the tooth profile or elastic deformation of the teeth. This is because the range is a portion where the pitch error is cumulatively increased. When no load is applied, each tooth meshes alone (only one tooth) in a range (one pitch) indicated by a solid line, and when a load is applied, two teeth mesh simultaneously in a range indicated by a broken line. And transmission error e for each tooth
Is represented by the amount of separation of the convex curve from the straight line L.

【0016】各ロータリーエンコーダ6,10の出力信
号に基づいて得られる上記のかみ合い伝達誤差eは、図
1に示す測定装置によるロータリーエンコーダ6,10
の出力値をそのまま使用して求めたものであるから、図
1に示す測定装置における固有の弾性変形量(振動)を
含んだものである。すなわちロータリーエンコーダ6,
10は各歯車8,9の回転角度を直接検出しているので
はなく、両者の間にはトルクを伝達するための手段が設
けられているから、そのトルク伝達手段やロータリーエ
ンコーダ6,10の弾性変形量が付加されている。これ
を除去して真値を得るために、以下に述べる補正を行
う。
The above-mentioned meshing transmission error e obtained based on the output signals of the rotary encoders 6, 10 is determined by the rotary encoders 6, 10 by the measuring device shown in FIG.
Is obtained by using the output value of the measurement device as it is, and includes the inherent amount of elastic deformation (vibration) in the measuring apparatus shown in FIG. That is, the rotary encoder 6,
Reference numeral 10 does not directly detect the rotation angles of the gears 8 and 9, but means for transmitting torque is provided between the two. The elastic deformation is added. In order to remove this and obtain a true value, the following correction is performed.

【0017】図3は、そのためのテスト歯車14におけ
る所定の1枚の歯15を示している。このテスト歯車1
4は供試歯車と同様のハイポイドギヤであり、その所定
の1枚の歯15の歯面の中央部には、高さHが既知の突
起16が形成されている。すなわちその歯面は相手歯車
の歯と接触してトルクを伝達する面であり、矢印で示す
方向に沿ってかみ合いが進行する。そして突起16は、
細い帯状に形成され、かみ合い進行方向とほぼ直交する
向き(同時接触線方向)に傾斜して形成されている。な
お、この突起16の幅は、その突起16と相手の歯との
かみ合いが、この突起16を形成してある歯15のみが
相手の歯とかみ合う間に開始しかつ終了する幅に設定さ
れている。
FIG. 3 shows one predetermined tooth 15 of the test gear 14 for that purpose. This test gear 1
Reference numeral 4 denotes a hypoid gear similar to the test gear, and a projection 16 having a known height H is formed at the center of the tooth surface of a predetermined single tooth 15. That is, the tooth surface is a surface that contacts the teeth of the mating gear and transmits torque, and the meshing proceeds in the direction indicated by the arrow. And the projection 16
It is formed in a narrow band shape, and is formed to be inclined in a direction (simultaneous contact line direction) substantially perpendicular to the meshing traveling direction. The width of the projection 16 is set to a width at which the engagement between the projection 16 and the counterpart tooth starts and ends while only the tooth 15 forming the projection 16 engages with the counterpart tooth. I have.

【0018】このテスト歯車14を使用してかみ合い伝
達誤差を測定し、その結果得られたかみ合い伝達誤差の
曲線を図4に示してある。この図4に示すように、突起
16が相手の歯とかみ合った場合には、従動側の歯車の
回転角度が大きくなるので、回転角度差として実測され
たかみ合い伝達誤差は、突起16の形状に応じて大きく
なる。すなわち波形が一時的に大きく変化する。その変
化量Dは、そのテスト歯車14を使用して測定を行った
入力などの条件の下における突起16に対応した変化量
であり、その突起16の高さHと変化量Dとの比率(H
/D=α)は、その条件の下における測定装置の弾性変
形などに起因する特性値(増幅率)である。そこでこの
発明では、供試歯車についてかみ合い伝達誤差の実測値
すなわち図2に示す値を、前記比率αで補正することに
より、かみ合い伝達誤差の真値を同定する。例えば実測
値に前記補正値αを掛け合わせる。このようにして補正
したかみ合い伝達誤差の波形の一例を図2に鎖線で示し
てある。このようにして求められたかみ合い伝達誤差
は、測定手段の弾性変形などの要因を含んでいないか
ら、歯車8,9のかみ合い伝達誤差を正確に表してい
る。
The test gear 14 is used to measure the meshing transmission error, and the resulting meshing transmission error curve is shown in FIG. As shown in FIG. 4, when the projection 16 meshes with the other tooth, the rotation angle of the driven gear increases, and the meshing transmission error actually measured as the rotation angle difference depends on the shape of the projection 16. It will increase accordingly. That is, the waveform temporarily changes greatly. The change amount D is a change amount corresponding to the protrusion 16 under conditions such as an input in which measurement is performed using the test gear 14, and the ratio of the height H of the protrusion 16 to the change amount D ( H
/ D = α) is a characteristic value (amplification factor) caused by elastic deformation of the measuring device under the condition. Therefore, in the present invention, the true value of the meshing transmission error is identified by correcting the actual measured value of the meshing transmission error, that is, the value shown in FIG. For example, the measured value is multiplied by the correction value α. An example of the waveform of the meshing transmission error corrected in this way is shown by a chain line in FIG. Since the transmission error thus obtained does not include factors such as elastic deformation of the measuring means, it accurately represents the transmission error of the gears 8 and 9.

【0019】なお、上記のテスト歯車14を使用して補
正値αを求め、その補正値αで実測値を補正する方法
は、実測とテストとをほぼ同じ条件で行う必要があり、
しかも突起16を圧潰しない程度の低トルクでかつ突起
16に起因する加速度で歯のかみ合いが外れてしまわな
い程度(歯面が離れてしまわない程度)の低回転数とす
る必要がある。そこでより一般的な方法としては以下の
方法が有利である。
In the method of obtaining the correction value α using the test gear 14 and correcting the actual measurement value with the correction value α, the actual measurement and the test need to be performed under substantially the same conditions.
In addition, it is necessary that the rotation speed be low enough not to crush the projection 16 and low enough to prevent the tooth engagement from being disengaged by the acceleration caused by the projection 16 (to the extent that the tooth surface does not separate). Therefore, the following method is advantageous as a more general method.

【0020】前述したように図1に示す測定装置には、
不可避的な弾性変形が生じ、それに起因する捩じり振動
がかみ合い伝達誤差の真値を得られない要因になってい
る。そこで図1に示す測定装置の捩じり振動特性を解析
してみると、以下のようになる。
As described above, the measuring apparatus shown in FIG.
Inevitable elastic deformation occurs, and torsional vibration resulting therefrom is a factor that makes it impossible to obtain a true value of the transmission error. Therefore, an analysis of the torsional vibration characteristics of the measuring device shown in FIG. 1 is as follows.

【0021】図5は、図1に示す測定装置の捩じり振動
モデルであり、駆動用のモータ1から一方の従動歯車9
を経てその負荷としてのモータ13までの動力伝達経路
の振動モデルを示しており、Iはモータや歯車などの慣
性体の慣性モーメント、kは各慣性体の間の伝動経路の
バネ定数、cは同じく減衰係数、θは各慣性体の回転角
度、eは供試歯車である駆動歯車8と従動歯車9との間
のかみ合い伝達誤差をそれぞれ示している。この振動モ
デルにおける運動方程式は、下記の数1によって表され
る。
FIG. 5 shows a torsional vibration model of the measuring device shown in FIG.
, A vibration model of a power transmission path as a load through the motor 13 is shown, I is an inertia moment of an inertia body such as a motor or a gear, k is a spring constant of a transmission path between the inertia bodies, and c is Similarly, the damping coefficient, θ is the rotation angle of each inertial body, and e is the meshing transmission error between the driving gear 8 and the driven gear 9, which are test gears, respectively. The equation of motion in this vibration model is represented by the following Equation 1.

【0022】[0022]

【数1】 なお、数1で一つのドットは1階微分を示し、二つのド
ットは2階微分を示す。
(Equation 1) Note that in equation 1, one dot indicates the first derivative, and two dots indicate the second derivative.

【0023】ところで、かみ合い伝達誤差eの振幅を
E、各慣性体の回転角度の振動振幅をλn 、位相差をφ
n 、角速度をω、時刻をtとすると、かみ合い伝達誤差
eおよび各慣性体の回転角度θは、数2で表される。
Incidentally, the amplitude of the meshing transmission error e is E, the vibration amplitude of the rotation angle of each inertial body is λ n , and the phase difference is φ.
Assuming that n , angular velocity is ω, and time is t, the meshing transmission error e and the rotation angle θ of each inertial body are expressed by Equation 2.

【0024】[0024]

【数2】 これを用いて数1を解くと、かみ合い伝達誤差の振幅E
は、数3のようになる。
(Equation 2) Solving Equation 1 using this gives the amplitude E of the meshing transmission error.
Is as shown in Equation 3.

【0025】[0025]

【数3】 ここでQ,B,MのそれぞれはE=0の時の振動の振幅
比で以下のように表され、またq,b,mはそれぞれE
=0の時の位相差で以下のように表される。
(Equation 3) Here, each of Q, B, and M is represented by the amplitude ratio of the vibration when E = 0, and q, b, and m are E, respectively.
The phase difference when = 0 is expressed as follows.

【0026】Q=λ4 /λ3 B=λ3 /λ2 M=λ4 /λ5 q=φ4 −φ3 b=φ3 −φ2 m=φ4 −φ5 なお、歯車の歯面での減衰は無視できる程度に小さいの
で、C3 =0とすることができ、結局、Eは数4のよう
になる。
Q = .lambda.4 / .lambda.3 B = .lambda.3 / .lambda.2 M = .lambda.4 / .lambda.5 q = .phi.4 -.phi.3 b = .phi.3-.phi.2 m = .phi.4-.phi.5 Since the attenuation on the gear tooth surface is negligibly small, C 3 = 0 can be set, and eventually E becomes as shown in Expression 4.

【0027】[0027]

【数4】 すなわち駆動歯車8および従動歯車9の回転角度および
位相差の実測値λ2 ,λ5 ,(φ2 −φ5 )を測定装置
の特性値で補正して真のかみ合い伝達誤差Eを求めるこ
とになる。そしてその特性値Q,B,M,q,b,mは
一例として以下のようにして求めることができる。
(Equation 4) That is, the actual engagement transmission error E is obtained by correcting the actual measured values λ 2 , λ 5 , (φ 2 −φ 5 ) of the rotation angle and the phase difference of the driving gear 8 and the driven gear 9 with the characteristic values of the measuring device. Become. The characteristic values Q, B, M, q, b, and m can be obtained as follows, for example.

【0028】図6の(a)および(b)は、図1に示す
測定装置についての上記の特性値を求めるための加振実
験の一例を示しており、図6の(a)に示す加振実験で
は、ギヤボックス2の出力側にウェイト17を取り付け
るとともに、トルクメータ4の出力側にトルクおよび周
波数の既知の振動を加える加振器(シェーカー)18を
接続する。この加振器18によって回転振動を与えて駆
動歯車8の角速度や角加速度などの回転状態を加速度セ
ンサー19を使用して検出し、同時に従動歯車9側のロ
ータリーエンコーダ10の角速度や角加速度などの回転
状態を加速度センサー20を使用して検出する。また図
6の(b)に示す加振実験では、加振器18で従動歯車
9に回転振動を与えるとともに、駆動歯車8の角速度や
角加速度などの回転状態を加速度センサー19によって
検出し、また駆動歯車8側のロータリーエンコーダ6の
角速度や角加速度などの回転状態を加速度センサー21
で検出する。
FIGS. 6A and 6B show an example of a vibration experiment for obtaining the above characteristic values for the measuring apparatus shown in FIG. 1, and FIG. In the vibration test, a weight 17 is attached to the output side of the gear box 2, and a shaker (shaker) 18 that applies a known vibration of torque and frequency is connected to the output side of the torque meter 4. Rotational vibration is applied by the vibrator 18 to detect the rotational state of the drive gear 8 such as angular velocity and angular acceleration using an acceleration sensor 19, and at the same time, to detect the angular velocity and angular acceleration of the rotary encoder 10 on the driven gear 9 side. The rotation state is detected using the acceleration sensor 20. In the vibration test shown in FIG. 6B, the driven gear 9 is given rotational vibration by the vibrator 18 and the rotational state of the drive gear 8 such as angular velocity and angular acceleration is detected by the acceleration sensor 19. The rotational state of the rotary encoder 6 on the driving gear 8 side, such as angular velocity and angular acceleration, is measured by an acceleration
To detect.

【0029】したがって図6の(a)に示す加振実験か
らロータリーエンコーダ10の回転角度λ2 および位相
φ2 と、駆動歯車8の回転角度λ4 および位相φ4 とが
得られ、これに基づいて λ4 /λ2 =Q・B φ4 −φ2 =q+b が求められる。また図6の(b)の加振実験からロータ
リーエンコーダ6の回転角度λ5 および位相φ5 と、駆
動歯車8の回転角度λ4 および位相φ4 とが得られ、こ
れに基づいて λ4 /λ5 =M φ4 −φ5 =m が求められる。なお、これらの特性値は、入力される強
制振動の周波数に基づいて異なる値となり、したがって
かみ合い伝達誤差を演算する場合には、以下に述べる測
定試験での周波数と同じ周波数での値を採用することに
なる。
Accordingly, the rotation angle λ 2 and phase φ 2 of the rotary encoder 10 and the rotation angle λ 4 and phase φ 4 of the drive gear 8 are obtained from the vibration experiment shown in FIG. Λ 4 / λ 2 = Q · B φ 4 −φ 2 = q + b 6B, the rotation angle λ 5 and the phase φ 5 of the rotary encoder 6 and the rotation angle λ 4 and the phase φ 4 of the drive gear 8 are obtained, and based on these, λ 4 / λ 5 = M φ 4 −φ 5 = m is obtained. Note that these characteristic values are different values based on the frequency of the input forced vibration. Therefore, when calculating the mesh transmission error, a value at the same frequency as the frequency in the measurement test described below is employed. Will be.

【0030】供試歯車のかみ合い伝達誤差の実測は、図
1に示す測定装置によって行うことができ、その場合、
駆動歯車8と従動歯車9との回転変動を、より正確に測
定するために、図7にブロック図で示す計測装置を使用
することが好ましい。ここで特徴的な構成は、周波数が
一定の基準パルス信号を出力する高精度発信器22を用
いている点であり、駆動歯車8側のロータリーエンコー
ダ6から出力されたパルス信号は高精度発信器22から
出力される基準パルスと位相差計23で比較され、また
従動歯車9側のロータリーエンコーダ10から出力され
たパルス信号は高精度発信器22から出力される基準パ
ルスと位相差計24で比較されるようになっている。そ
して各位相差計23,24からの出力信号が周波数分析
計(高速フーリエ変換器)25に入力されて駆動歯車8
と従動歯車9との回転角度や位相が求められようになっ
ている。したがって図7に示す装置によれば、常時安定
している基準パルスとの比較に基づいて各歯車8,9の
回転角度や位相などが検出されるから、各歯車8,9の
かみ合い伝達誤差の実測値は、測定装置の捩り振動を含
んだものであっても、正確に検出される。
The actual measurement of the meshing transmission error of the test gear can be performed by the measuring device shown in FIG.
In order to more accurately measure the rotational fluctuation between the driving gear 8 and the driven gear 9, it is preferable to use a measuring device shown in a block diagram in FIG. Here, a characteristic configuration is that a high-precision transmitter 22 that outputs a reference pulse signal having a constant frequency is used. The pulse signal output from the rotary encoder 6 on the driving gear 8 side is a high-precision transmitter. The pulse signal output from the rotary encoder 10 on the driven gear 9 side is compared with the reference pulse output from the high precision transmitter 22 by the phase difference meter 24. It is supposed to be. Output signals from the phase difference meters 23 and 24 are input to a frequency analyzer (fast Fourier transformer) 25 and the driving gear 8
The rotation angle and phase of the driven gear 9 and the driven gear 9 are determined. Therefore, according to the apparatus shown in FIG. 7, since the rotation angles and phases of the gears 8 and 9 are detected based on a comparison with a reference pulse that is always stable, the transmission error of the meshing transmission of the gears 8 and 9 is detected. The measured value is accurately detected even if it includes the torsional vibration of the measuring device.

【0031】このようにして数4におけるパラメータの
全てを知ることができ、その値を数4に代入することに
より、かみ合い伝達誤差Eの真値が求められる。その値
は、上述した説明から明らかなように、測定装置の捩じ
り振動に起因する誤差を含まないように補正したもので
あり、したがって各歯車8,9のかみ合い伝達誤差を知
ることができる。また前述した加振実験においては加振
器18から入力するトクルの大きさや周波数に特別な制
限がないから、上述した方法の適用範囲は広くなる。
In this way, all of the parameters in equation (4) can be known, and by substituting the values into equation (4), the true value of the meshing transmission error E can be obtained. As is clear from the above description, the value is corrected so as not to include an error caused by the torsional vibration of the measuring device, and therefore, the meshing transmission error of each gear 8, 9 can be known. . In addition, in the above-described vibration experiment, there is no special restriction on the size and frequency of the torque input from the vibration exciter 18, so that the applicable range of the above-described method is widened.

【0032】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ないのであり、例えば測定装置の特性値を求める手段・
方法は、上述した二つの加振実験に限られないのであっ
て必要に応じて他の手段・方法を採用することができ、
例えば加振器の接続位置は一定であってもよく、また回
転状態を検出するセンサーは加速度センサーに限られ
ず、適宜の変位センサーであってもよい。さらにこの発
明の方法はディファレンシャルギヤのかみ合い伝達誤差
を測定する場合に限らず、広く一般の歯車のかみ合い伝
達誤差を測定する場合に適用することができる。そして
所定の歯に前述した突起を形成する場合、1枚の歯のみ
に突起を形成することに限定されないのであって、複数
枚の歯に突起を形成してもよい。また測定装置の構成は
図1に示す構造に限定されないのであり、回転力を与え
る手段や負荷を与える手段はモータ以外のものであって
もよく、回転を検出する手段はロータリーエンコーダに
限定されない。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, means for determining the characteristic value of the measuring device
The method is not limited to the two vibration experiments described above, and other means and methods can be adopted as necessary.
For example, the connection position of the vibrator may be constant, and the sensor for detecting the rotation state is not limited to the acceleration sensor, but may be an appropriate displacement sensor. Further, the method of the present invention can be applied not only to the measurement of the transmission error of the differential gear but also to the measurement of the transmission error of a general gear. When the above-described protrusion is formed on a predetermined tooth, the protrusion is not limited to forming the protrusion on only one tooth, and the protrusion may be formed on a plurality of teeth. Further, the configuration of the measuring device is not limited to the structure shown in FIG. 1, and the means for applying a rotational force and the means for applying a load may be other than a motor, and the means for detecting rotation is not limited to a rotary encoder.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載した
発明によれば、供試歯車を互いにかみ合わせて回転さ
せ、その際の一方の歯車の相対的な回転の遅れ・進みす
なわちかみ合い伝達誤差を測定する場合、高さの既知の
突起がかみ合うことによる実測結果からかみ合い伝達誤
差の増大率すなわち補正値を求め、その補正値によって
実測値を補正するから、測定装置の弾性変形などの特性
に影響を受けない正確なかみ合い伝達誤差を求めること
ができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the test gears are engaged with each other and rotated, and the relative rotation delay / advance of one of the gears, that is, the mesh transmission error. When measuring the height of the projections with known heights, the rate of increase of the meshing transmission error, i.e., the correction value, is calculated from the measurement results, and the measured value is corrected by the correction value. It is possible to obtain an accurate mesh transmission error which is not affected.

【0034】また請求項2に記載した発明では、測定装
置の弾性に起因する捩じり振動特性値と供試歯車のかみ
合い伝達誤差の実測値とに基づいて演算を行い、かみ合
い伝達誤差の真値を求めるから、実質的にはかみ合い伝
達誤差の実測値を測定装置の特性値により補正すること
になり、したがって測定装置の影響のない正確なかみ合
い伝達誤差を求めることができる。
According to the second aspect of the present invention, the calculation is performed based on the torsional vibration characteristic value caused by the elasticity of the measuring device and the actually measured value of the mesh transmission error of the test gear, and the true value of the mesh transmission error is calculated. Since the value is obtained, the actually measured value of the meshing transmission error is substantially corrected by the characteristic value of the measuring device, so that an accurate meshing transmission error without the influence of the measuring device can be obtained.

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

【図1】この発明の方法を実施する場合に使用するかみ
合い伝達誤差測定装置の一例の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of an example of a meshing transmission error measuring device used when carrying out the method of the present invention.

【図2】1歯ごとの相対的な遅れ・進みをかみ合い伝達
誤差として実測した一例の波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of an example in which relative delay and advance for each tooth are actually measured as meshing transmission errors.

【図3】突起を形成した歯の形状の一例を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the shape of a tooth on which a projection is formed.

【図4】その突起に起因して生じたかみ合い伝達誤差の
実測波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an actually measured waveform of a meshing transmission error caused by the protrusion.

【図5】図1に示す測定装置の捩じり振動モデルを示す
図である。
5 is a diagram showing a torsional vibration model of the measuring device shown in FIG.

【図6】図1に示す装置についての加振実験の方法を説
明するための模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of a vibration experiment on the apparatus shown in FIG. 1;

【図7】供試歯車の回転状態を計測するための装置の一
例を説明するためのブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram for explaining an example of an apparatus for measuring a rotation state of a test gear.

【図8】測定装置の捩じり振動に起因するかみ合い伝達
誤差の共振現象を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a resonance phenomenon of a meshing transmission error caused by torsional vibration of the measuring device.

【符号の説明】 1 モータ 6,10 ロータリーエンコーダ 7 差動歯車機構 8 駆動歯車 9 従動歯車 14 テスト歯車 16 突起 18 加振器 19,20,21 加速度センサー[Description of Signs] 1 Motor 6, 10 Rotary encoder 7 Differential gear mechanism 8 Drive gear 9 Follower gear 14 Test gear 16 Projection 18 Vibrator 19, 20, 21 Acceleration sensor

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−305334(JP,A) 特開 平1−210839(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 13/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-1-305334 (JP, A) JP-A-1-210839 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 13 / 02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 回転駆動手段によって駆動歯車を回転さ
せるとともにその駆動歯車に噛合した従動歯車を回転さ
せ、駆動歯車の回転状態を検出する第1検出器と従動歯
車の回転を検出する第2検出器との出力値に基づいて前
記駆動歯車と従動歯車とのかみ合い伝達誤差を測定する
歯車のかみ合い伝達誤差測定方法において、 高さが既知の突起を歯面におけるかみ合い進行方向の中
央部に形成したテスト歯車を、前記駆動歯車もしくは従
動歯車として用いてかみ合い伝達誤差を実測するととも
に、前記突起によるかみ合い伝達誤差の実測値と該突起
の高さとの比率を求め、供試駆動歯車および従動歯車の
かみ合い伝達誤差の測定結果を前記比率で補正すること
を特徴とする歯車のかみ合い伝達誤差測定方法。
1. A first detector for detecting a rotation state of a driving gear and a second detector for detecting a rotation of the driven gear by rotating a driving gear by rotating driving means and rotating a driven gear meshed with the driving gear. A gear transmission error measuring method for measuring an engagement transmission error between the driving gear and the driven gear based on an output value of a gear, wherein a projection with a known height is formed at a central portion of the tooth surface in the meshing direction. The test gear is used as the drive gear or the driven gear to measure the mesh transmission error and determine the ratio between the measured value of the mesh transmission error due to the projection and the height of the projection to obtain the mesh between the test drive gear and the driven gear. A gear transmission error measuring method, wherein the transmission error measurement result is corrected by the ratio.
【請求項2】 回転駆動手段によって駆動歯車を回転さ
せるとともにその駆動歯車に噛合した従動歯車を回転さ
せ、駆動歯車の回転状態を検出する第1検出器と従動歯
車の回転を検出する第2検出器との出力値に基づいて前
記駆動歯車と従動歯車とのかみ合い伝達誤差を測定する
歯車のかみ合い伝達誤差測定方法において、 予め定めた入力を前記駆動歯車に与えることにより、少
なくとも前記第1検出器から第2検出器までの動力伝達
経路における捩り振動特性値を求め、その捩り振動特性
値と前記各検出器の出力値とに基づいて前記駆動歯車と
従動歯車とのかみ合い伝達誤差を算出することを特徴と
する歯車のかみ合い伝達誤差測定方法。
2. A first detector for detecting the rotation state of the drive gear and a second detector for detecting the rotation of the driven gear, wherein the rotation drive means rotates the drive gear and rotates a driven gear meshed with the drive gear. A gear transmission error measuring method for measuring a mesh transmission error between the drive gear and the driven gear based on an output value from the device, wherein at least the first detector is provided by giving a predetermined input to the drive gear. Calculating the torsional vibration characteristic value in the power transmission path from the to the second detector, and calculating the meshing transmission error between the driving gear and the driven gear based on the torsional vibration characteristic value and the output value of each of the detectors. A gear transmission error measuring method characterized by the following.
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