JP4354934B2

JP4354934B2 - 歯車の伝達誤差測定装置

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Publication number: JP4354934B2
Application number: JP2005191875A
Authority: JP
Inventors: 耕作大野; 直行田中
Original assignee: Hitachi Nico Transmission Co Ltd
Current assignee: Hitachi Nico Transmission Co Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP2007010493A

Description

本発明は、噛み合いながら回転する駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定する歯車の伝達誤差測定装置に係わり、特に、実働状態における駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定する歯車の伝達誤差測定装置に関する。

噛み合いながら回転する駆動歯車及び従動歯車を有する歯車装置においては、駆動歯車に対する従動歯車の伝達誤差（遅れ進み）を計測する噛み合い試験が一般的に行われる。この試験用装置として、従来、例えば、駆動歯車及び従動歯車の回転軸にそれぞれ連結され回転パルスを生成するロータリエンコーダと、これらロータリエンコーダから入力された回転パルスの周期を分割した分割パルス（分割パルス信号）に変換する分周回路と、駆動歯車及び従動歯車の回転開始時期から各回の分割パルスの立ち上がり時期までの分割パルスの数をカウントする分割パルスカウンタと、クロックパルスを発生するクロックパルス発生回路と、駆動歯車及び従動歯車の回転開始時期から各回の分割パルスの立ち上がり時期までのクロックパルスの数をカウントするクロックパルスカウンタと、分割パルスカウンタ及びクロックパルスカウンタから入力した分割パルス数及びクロックパルス数に基づき、駆動歯車及び従動歯車の伝達誤差（回転誤差）を演算するコンピュータとを備えた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、コンピュータは、クロックパルス数とその周期（固定値）との積により分割パルスの立ち上がり時期を算出し、分割パルス数と１パルス当たりの微小回転角（固定値）との積により分割パルスの立ち上がり時期までに回転した角度を算出し、これによって駆動歯車及び従動歯車の回転角を時間に関係づけて算出するようになっている。そして、同時刻における駆動歯車及び従動歯車の回転角により、その伝達誤差を演算するようになっている。

特開平６−２２９８８０号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
産業機械用の歯車装置等において、実働状態（製品に組み込まれた状態）における駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定したいという要望がある。ところが、構造上の制約から、駆動歯車及び従動歯車の回転軸端部にカップリング等を介しロータリエンコーダ等の回転検出器を連結できない場合がしばしある。詳しく説明すると、例えばターボ型の空気圧縮機における増速用歯車装置では、回転軸両端部にコンプレッサが設けられているため、ロータリエンコーダを連結固定することが困難となる。そこで、これに対応するため、回転軸の外周側（例えばすべり軸受のジャーナル面等でもよい）に当接し回転可能なローラを備え、このローラの回転に応じてパルス信号を生成する回転検出器（いわゆるローラエンコーダ）を用いる方法が考えられる。ところが、例えばローラエンコーダを用いた場合、ローラと回転軸との間でわずかながらもすべりが生じ、回転誤差が生じて測定精度が低下する可能性がある。

一方、例えば駆動歯車及び従動歯車の回転軸端部にロータリエンコーダ等を連結できる場合においても、エンコーダ軸の軸心位置と回転軸の軸心位置とを正確に位置合わせして連結する必要がある。すなわち、エンコーダ軸の軸心位置が回転軸の軸心位置からずれてしまうと、偏心による回転誤差が生じて測定精度が低下する。

本発明の目的は、測定精度を向上することができる歯車の伝達誤差測定装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、噛み合いながら回転する駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定する歯車の伝達誤差測定装置において、前記駆動歯車の回転軸の外周側に当接し回転可能なローラを備え、このローラの回転に応じて駆動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器と、前記従動歯車の回転軸の外周側に当接し回転可能なローラを備え、このローラの回転に応じて従動側パルス信号を生成する従動側回転検出器と、前記駆動側回転検出器からの駆動側パルス信号及び前記従動側回転検出器からの従動側パルス信号の経時データをそれぞれ記憶する記憶手段と、前記駆動歯車の所定角度の回転に対応した駆動側基準パルス信号を生成する駆動側基準回転検出器と、前記駆動側基準回転検出器からの駆動側基準パルス信号に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記駆動側パルス信号の経時データにおける１パルス当たりの回転角を演算する駆動側パルス角演算手段と、前記駆動側パルス角演算手段で演算した１パルス当たりの回転角に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記駆動側パルス信号の経時データから前記駆動歯車の回転角の経時変化を演算する駆動側回転角演算手段と、前記従動歯車の所定角度の回転に対応した従動側基準パルス信号を生成する従動側基準回転検出器と、前記従動側基準回転検出器からの従動側基準パルス信号に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記従動側パルス信号の経時データにおける１パルス当たりの回転角を演算する従動側パルス角演算手段と、前記従動側パルス角演算手段で演算した１パルス当たりの回転角に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記従動側パルス信号の経時データから前記従動歯車の回転角の経時変化を演算する従動側回転角演算手段と、前記駆動側回転角演算手段で演算した前記駆動歯車の回転角の経時変化及び前記従動側回転角演算手段で演算した前記従動歯車の回転角の経時変化により、前記駆動歯車と前記従動歯車の伝達誤差の経時変化を演算する伝達誤差演算手段とを備える。

本発明においては、例えば実働状態における駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定することを目的として、駆動歯車及び従動歯車の回転軸の外周側にそれぞれ当接するローラの回転に応じて駆動側パルス信号及び従動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器及び従動側回転検出器（いわゆるローラエンコーダ）を設ける。これにより、例えば駆動歯車及び従動歯車の回転軸端部にカップリング等を介しロータリエンコーダ等の回転検出器を連結できない場合にも対応することができる。しかしながら、このとき、駆動側回転検出器及び従動側回転検出器のローラと回転軸との間でわずかながらもすべりが生じ、回転誤差が生じる可能性がある。

そこで本発明においては、例えば駆動歯車及び従動歯車の回転軸の外周側に、駆動歯車及び従動歯車の所定角度の回転（例えば１回転）にそれぞれ対応した駆動側基準パルス信号及び従動側基準パルス信号を生成する駆動側基準回転検出器及び従動側基準回転検出器を設ける。そして、駆動側パルス角演算手段は、この駆動側基準回転検出器からの駆動側基準パルス信号に基づいて、信号バッファ等の記憶手段に記憶した駆動側パルス信号の経時データにおける例えば駆動歯車の１回転当たりのパルス数を演算し、その逆数として１パルス当たりの回転角を演算し、駆動側回転角演算手段は、この１パルス当たりの回転角に基づいて、駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車の回転角の経時変化を演算する。同様に、従動側パルス角演算手段は、従動側基準回転検出器からの従動側基準パルス信号に基づいて、信号バッファ等の記憶手段に記憶した従動側パルス信号の経時データにおける例えば従動歯車の１回転当たりのパルス数を演算し、その逆数として１パルス当たりの回転角を演算し、従動側回転角演算手段は、この１パルス当たりの回転角に基づいて、従動側パルス信号の経時データから従動歯車の回転角の経時変化を演算する。そして、これらの演算結果より、駆動歯車と従動歯車の伝達誤差の経時変化を伝達誤差演算手段で演算する。このように本発明においては、駆動側パルス信号及び従動側パルス信号における１パルス当たりの回転角を正確に得ることができ、これによって駆動歯車と従動歯車の伝達誤差の測定精度を向上することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記駆動側基準回転検出器及び従動側回転検出器は、前記駆動歯車及び従動歯車の回転軸の外周側にそれぞれ設けた反射板からの反射光を検知するものである。

（３）上記目的を達成するために、また本発明は、噛み合いながら回転する駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定する歯車の伝達誤差測定装置において、前記駆動歯車の回転軸の軸心位置に位置合わせが可能な位置合わせ機構及び前記駆動歯車の回転軸端部に連結するための磁石固定手段を備え、前記駆動歯車の回転に応じて駆動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器と、前記従動歯車の回転軸の軸心位置に位置合わせが可能な位置合わせ機構及び前記従動歯車の回転軸端部に連結するための磁石固定手段を備え、前記従動歯車の回転に応じて従動側パルス信号を生成する従動側回転検出器と、前記駆動側回転検出器からの駆動側パルス信号及び前記従動側回転検出器からの従動側パルス信号の経時データをそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した前記駆動側パルス信号の経時データから前記駆動歯車の回転角の経時変化を演算する駆動側回転角演算手段と、前記記憶手段に記憶した前記従動側パルス信号の経時データから前記従動歯車の回転角の経時変化を演算する従動側回転角演算手段と、前記駆動側回転角演算手段で演算した前記駆動歯車の回転角の経時変化及び前記従動側回転角演算手段で演算した従動歯車の回転角の経時変化により、前記駆動歯車と従動歯車の伝達誤差の経時変化を演算する伝達誤差演算手段とを備える。

本発明においては、位置合わせ機構により駆動歯車の回転軸の軸心位置に位置合わせしながら、磁力固定手段で駆動側回転検出器（例えばロータリエンコーダ等）を駆動歯車の回転軸端部に連結する。同様に、位置置合わせ機構により従動歯車の回転軸の軸心位置に位置合わせしながら、磁力固定手段で従動側回転検出器（例えばロータリエンコーダ等）を従動歯車の回転軸端部に連結する。これにより、駆動側回転検出器及び従動側回転検出器を回転軸端部に精度よく連結することができ、偏心によって生じる回転誤差を低減することができる。そして、駆動側回転角演算手段は、例えば予め設定記憶した１パルス当たりの回転角に基づいて、信号バッファ等の記憶手段に記憶した駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車の回転角の経時変化を演算し、従動側回転角演算手段は、例えば予め設定記憶した１パルス当たりの回転角に基づいて、信号バッファ等の記憶手段に記憶した駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車の回転角の経時変化を演算し、これらの演算結果より、駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を伝達誤差演算手段で演算する。したがって、駆動歯車と従動歯車の伝達誤差の測定精度を向上することができる。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記位置合わせ機構は、前記駆動歯車又は従動歯車の回転軸端部に形成されたセンタ穴に嵌合する円錐状のセンタと、前記センタを回転軸端部側に付勢する弾性体とで構成する。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記駆動側回転角演算手段及び従動側回転角演算手段は、前記駆動側パルス信号及び従動側パルス信号の経時データに対し、パルス間を内挿して回転角の経時変化を演算する。

これにより、駆動側回転検出器及び従動側回転検出器における分解能（１回転当たりのパルス数）に依らず、駆動歯車及び従動歯車の回転角の経時変化を得ることができる。

本発明によれば、歯車の伝達誤差の測定精度を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１の実施形態を図１により説明する。
図１は、本実施形態による歯車の伝達誤差測定装置の構成を表す概略図である。なお、この図１では、噛み合いながら回転する駆動歯車１Ａの回転軸２Ａ及び従動歯車１Ｂの回転軸２Ｂが平行である場合を例にとって図示するが、これに限られず、例えば回転軸２Ａ，２Ｂが交わるような場合でもよい。

図１において、本実施形態による歯車の伝達誤差測定装置は、駆動歯車１Ａの回転軸（駆動軸）２Ａの外周側に当接して回転可能なローラ３Ａａを備え、このローラ３Ａａの回転に応じて駆動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器３Ａと、駆動軸２Ａの外周側一部に設けられた反射板４Ａと、この反射板４Ａからの反射光を検知することにより、駆動軸２Ａの例えば１回転に対応した駆動側基準パルス信号を生成する駆動側基準回転検出器５Ａと、駆動側回転検出器３Ａから出力された駆動側パルス信号を量子化（デジタル変換）するＡ／Ｄ変換器６Ａと、このＡ／Ｄ変換器６Ａで量子化された駆動側パルス信号の経時データを記憶格納する信号バッファ７Ａと、駆動側基準回転検出器５Ａから出力された駆動側基準パルス信号を量子化するＡ／Ｄ変換器８Ａと、このＡ／Ｄ変換器８Ａで量子化された駆動側基準パルス信号の経時データを記憶格納する信号バッファ９Ａとを備えている。

また同様に、従動歯車１Ｂの回転軸（従動軸）２Ｂの外周側に当接して回転するローラ３Ｂａを備え、このローラ３Ｂａの回転に伴って従動側パルス信号を生成する従動側回転検出器３Ｂと、従動軸２Ｂの外周側一部分に設けられた反射板４Ｂと、この反射板４Ｂからの反射光を検知することにより、従動軸２Ｂの例えば１回転に対応した従動側基準パルス信号を生成する従動側基準回転検出器５Ｂと、従動側回転検出器３Ｂから出力された駆動側パルス信号を量子化するＡ／Ｄ変換器６Ｂと、このＡ／Ｄ変換器６Ｂで量子化された従動側パルス信号の経時データを記憶格納する信号バッファ７Ｂと、従動側基準回転検出器５Ｂから出力された駆動側基準パルス信号を量子化するＡ／Ｄ変換器８Ｂと、このＡ／Ｄ変換器８Ｂで量子化された従動側基準パルス信号の経時データを記憶格納する信号バッファ９Ｂとを備えている。

駆動側回転検出器３Ａ及び従動側回転検出器３Ｂは、例えばこの種のものとして公知のローラエンコーダであり、詳細は図示しないが、上記ローラ３Ａａ又は３Ｂａにエンコーダ軸等を介し連結され回転可能に設けられ、複数のスリットが等間隔で形成された信号円板と、この信号円板のスリットを挟んで設けられた発光素子及び受光素子と、これらを収納するケーシングと、このケーシングを固定するための廻り止め固定具３Ａｂ又は３Ｂｂとを備えている。そして、ローラ３Ａａ又は３Ｂａの回転に伴い信号円板が回転すると、発光素子から出た光が信号円板のスリットによって通過したり遮られたりして明暗を繰り返し、この明暗を受光素子で取り出しパルス信号（電気信号）として出力するようになっている。

そして、上記信号バッファ７Ａ，９Ａ，７Ｂ，９Ｂにそれぞれ格納した駆動側パルス信号、駆動側基準パルス信号、従動側パルス信号、及び従動側基準パルス信号の経時データを読み込んで、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δを演算する演算装置１０が設けられている。

演算装置１０は、例えば、上記信号バッファ７Ａ，９Ａ，７Ｂ，９Ｂから駆動側パルス信号、駆動側基準パルス信号、従動側パルス信号、及び従動側基準パルス信号をそれぞれ取り込んで一時的に記憶する演算用メモリ１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂと、駆動側基準パルス信号の１パルス（すなわち、駆動歯車１Ａの１回転）に対応する駆動側パルス信号のパルス数Ｐ_１（すなわち、駆動歯車１Ａの１回転当たりのパルス数）を演算する駆動側パルス計数器１３Ａと、この駆動歯車１Ａの１回転当たりのパルス数Ｐ_１の逆数により１パルス当たりの駆動側歯車１Ａの回転角を演算し、これに基づいて駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車１Ａの回転角θ_１の経時変化を演算する駆動側回転角演算器１４Ａと、従動側基準パルス信号の１パルス（すなわち、従動歯車の１回転）に対応する従動側パルス信号のパルス数Ｐ_２（すなわち、従動歯車１Ｂの１回転当たりのパルス数）を演算する従動側パルス計数器１３Ｂと、この従動歯車１Ｂの１回転当たりのパルス数Ｐ_２の逆数により１パルス当たりの従動歯車１Ｂの回転角を演算し、これに基づいて従動側パルス信号の経時データから従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化を演算する従動側回転角演算器１４Ｂと、これら演算した駆動歯車１Ａの回転角θ_１の経時変化及び従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化により、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δの経時変化を演算する伝達誤差演算器１５とで構成されている。

駆動側回転角演算器１４Ａ及び従動側回転角演算器１４Ｂは、１パルス当たりの回転角に基づいて、駆動側パルス信号及び従動側パルス信号の経時データにおけるパルス周期毎の回転角の経時変化を演算するとともに、パルス間は例えば線形補正演算等により内挿して回転角の経時変化を演算するようになっている。これにより、駆動側回転検出器３Ａ及び従動側回転検出器３Ｂによる分解能（１回転当たりのパルス数）に依らず、駆動歯車１Ａの回転角θ_１及び従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化が得られるようになっている。

駆動歯車１Ａ及び従動歯車１Ｂが図１に示すように平行軸歯車の場合は、駆動歯車１Ａ及び従動歯車１Ｂの噛み合いをベルト伝導のように取り扱える。すなわち、駆動歯車１Ａの回転角θ_１と駆動歯車１Ａの基礎円半径ｒ_ｇ１との積が駆動歯車１Ａが送り出したベルトの長さとみなし、従動歯車１Ｂの回転角θ_２と従動歯車１Ｂの基礎円半径ｒ_ｇ２との積が従動歯車１Ｂが送り出したベルトの長さとみなし、これらの差分により伝達誤差を求めることが可能である。そこで、伝達誤差演算器１５は、駆動側回転角演算器１４Ａで演算した駆動歯車１Ａの回転角θ_１と予め設定記憶された駆動歯車１Ａの基礎円半径ｒ_ｇ１（又はピッチ円半径）との積から、従動側回転角演算器１４Ｂで演算した従動歯車１Ｂの回転角θ_２と予め設定記憶された従動歯車１Ｂの基礎円半径ｒ_ｇ２（又はピッチ円半径）との積を差し引くことにより、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δを演算するようになっている。

なお、上記において、信号バッファ７Ａ，９Ａ，７Ｂ，９Ｂは、特許請求の範囲記載の駆動側回転検出器からの駆動側パルス信号、駆動側基準回転検出器からの駆動側基準パルス信号、従動側回転検出器からの従動側パルス信号、及び従動側基準回転検出器からの従動側基準パルス信号の経時データをそれぞれ記憶する記憶手段を構成する。

また、演算装置１０の駆動側パルス計数器１３Ａ及び駆動側回転角演算器１４Ａは、駆動側基準回転検出器からの駆動側基準パルス信号に基づいて、記憶手段に記憶した駆動側パルス信号の経時データにおける１パルス当たりの回転角を演算する駆動側パルス角演算手段を構成し、演算装置１０の駆動側回転角演算器１４Ａは、駆動側パルス角演算手段で演算した１パルス当たりの回転角に基づいて、記憶手段に記憶した駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車の回転角の経時変化を演算する駆動側回転角演算手段を構成する。また、演算装置１０の従動側パルス計数器１３Ｂ及び従動側回転角演算器１４Ｂは、従動側基準回転検出器からの従動側基準パルス信号に基づいて、記憶手段に記憶した従動側パルス信号の経時データにおける１パルス当たりの回転角を演算する従動側パルス角演算手段を構成し、演算装置１０の従動側回転角演算器１４Ｂは、従動側パルス角演算手段で演算した１パルス当たりの回転角に基づいて、記憶手段に記憶した従動側パルス信号の経時データから従動歯車の回転角の経時変化を演算する従動側回転角演算手段を構成する。また、演算装置１０の伝達誤差演算器１５は、駆動側回転角演算手段で演算した駆動歯車の回転角の経時変化及び従動側回転角演算手段で演算した従動歯車の回転角の経時変化により、駆動歯車と従動歯車の伝達誤差の経時変化を演算する伝達誤差演算手段を構成する。

次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。

例えばターボ型の空気圧縮機等に組みまれた駆動歯車１Ａ及び従動歯車１Ｂの伝達誤差を測定する場合、駆動歯車１Ａの回転に伴って、駆動軸２Ａに当接するローラ３Ａａが回転して駆動側回転検出器３Ａから駆動側パルス信号が出力され、この駆動側パルス信号をＡ／Ｄ変換器６Ａを介し信号バッファ７Ａに記憶格納する。また、駆動軸２Ａの反射板４Ａが回転し、この反射板４Ａの１回転に対応して駆動側基準回転検出器５Ａから駆動側基準パルス信号が出力され、この駆動側基準パルス信号をＡ／Ｄ変換器８Ａを介し信号バッファ９Ａに記憶格納する。同様に、従動歯車１Ｂの回転に伴って、従動軸２Ｂに当接するローラ３Ｂａが回転して従動側回転検出器３Ｂから従動側パルス信号が出力され、この従動側パルス信号をＡ／Ｄ変換器６Ｂを介し信号バッファ７Ｂに記憶格納する。また、従動軸２Ｂの反射板３Ｂが回転し、この反射板３Ｂの１回転に対応して従動側基準回転検出器３Ｂから従動側基準パルス信号が出力され、この従動側基準パルス信号をＡ／Ｄ変換器８Ｂを介し信号バッファ９Ｂに記憶格納する。

そして、演算装置１０は、信号バッファ７Ａ，９Ａ，７Ｂ，９Ｂにそれぞれ格納された駆動側パルス信号、駆動側基準パルス信号、従動側パルス信号、及び従動側基準パルス信号の経時データを読み込んで、演算用メモリ１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂに一時的に記憶する。そして、演算装置１０の駆動側パルス計数器１３Ａは、駆動側基準パルス信号に基づいて、駆動側パルス信号の経時データにおける駆動歯車１Ａの１回転当たりのパルス数Ｐ_１を演算し、駆動側回転角演算器１４Ａは、その逆数として１パルス当たりの駆動歯車１Ａの回転角を演算し、これに基づいて駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車１Ａの回転角θ_１の経時変化を演算する。同様に、演算装置１０の従動側パルス計数器１３Ａは、従動側基準パルス信号に基づいて、従動側パルス信号の経時データにおける従動歯車１Ｂの１回転当たりのパルス数Ｐ_２を演算し、従動側回転角演算器１４Ａは、その逆数として１パルス当たりの従動歯車１Ｂの回転角を演算し、これに基づいて従動側パルス信号の経時データから従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化を演算する。そして、演算装置１０の伝達誤差演算器１５は、駆動側回転角演算器１４Ａで演算した駆動側歯車１Ａの回転角θ_１の経時変化及び従動側回転角演算器１４Ｂで演算した従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化より、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δの経時変化を演算する。

このように本実施形態においては、駆動側回転検出器３Ａ及び従動側回転検出器３Ｂとして、いわゆるローラエンコーダを設けることにより、駆動軸２Ａ及び従動軸２Ｂの端部にカップリング等を介しロータリエンコーダ等を連結できない場合にも対応することができる。また本実施形態においては、駆動側基準回転検出器５Ａの駆動側基準パルス信号及び従動側基準回転検出器５Ｂの従動側基準パルス信号に基づいて、従動側駆動側回転検出器３Ａの駆動側パルス信号及び従動側回転検出器３Ｂの従動側パルス信号における１パルス当たりの回転角を得ることができる。これにより、駆動側回転検出器３Ａのローラ３Ａａと駆動軸２Ａとの間で生じるすべり、及び従動側回転検出器３Ｂのローラ３Ｂａと従動軸２Ｂとの間で生じるすべりの影響を解消し、駆動歯車１Ａの回転角θ_１及び従動歯車１Ｂの回転角θ_２をより正確に得ることができ、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δの測定精度を向上することができる。

本発明の第２実施形態を図２及び図３により説明する。本実施形態は、例えば駆動軸２Ａ及び従動軸２Ｂの端部に十分な設置スペースがある場合であり、駆動軸２Ａの端部に駆動側回転検出器を連結し、従動軸２Ｂの端部に従動側回転検出器を連結する実施形態である。

図２は、本実施形態による歯車の伝達誤差測定装置の構成を表す概略図であり、図３は、本実施形態による歯車の伝達誤差測定装置を構成する駆動側回転検出器及び従動側回転検出器の詳細構造を表す断面図である。これら図２及び図３において、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態による歯車の伝達誤差測定装置は、駆動軸２Ａの端部に連結され、駆動軸２Ａの回転に応じて駆動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器１６Ａと、この駆動側回転検出器１６Ａから出力された駆動側パルス信号を量子化する上記Ａ／Ｄ変換器６Ａと、このＡ／Ｄ変換器６Ａで量子化された駆動側パルス信号の経時データを記憶格納する上記信号バッファ７Ａと、従動軸２Ｂの端部に連結され、駆動軸２Ｂの回転に応じて従動側パルス信号を生成する従動側回転検出器１６Ｂと、この駆動側回転検出器１６Ｂから出力された駆動側パルス信号を量子化する上記Ａ／Ｄ変換器６Ｂと、このＡ／Ｄ変換器６Ｂで量子化された駆動側パルス信号の経時データを記憶格納する上記信号バッファ７Ｂと、信号バッファ７Ａ，７Ｂにそれぞれ格納した駆動側パルス信号及び従動側パルス信号の経時データをそれぞれ読み込んで上記演算用メモリ１１Ａ，１１Ｂに一時記憶し、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δを演算する演算装置１７とを備えている。

駆動側回転検出器１６Ａ及び従動側回転検出器１６Ｂは、例えばロータリエンコーダであり、ケーシング１８と、ケーシング１８内に軸受１９，２０を介し回転可能に設けられたエンコーダ軸２１と、このエンコーダ軸２１の軸方向中央に設けられ、複数のスリット（図示せず）が等間隔で形成された信号円板２２と、この信号円板２２のスリットを挟んで設けられた発光素子２３及び受光素子２４と、ケーシング１８を固定するための廻り止め固定具２５と、ケーシング１８がら突出したエンコーダ軸２１の軸方向一方側（図３中左側）に設けられ、駆動軸２Ａ又は従動軸２Ｂの端部に連結固定するための例えば円柱形状の連結固定具２６とを備えている。

本実施形態の大きな特徴である駆動側回転検出器１６Ａの連結固定具２６（又は従動側回転検出器１６Ｂの連結固定具２６、以降かっこ内対応同じ）は、位置合わせ機構として、駆動軸２Ａの端部に形成されたセンタ穴２７Ａ（又は従動軸２Ｂの端部に形成されたセンタ穴２７Ｂ）に嵌合するセンタ２８と、このセンタ２８を駆動軸２Ａ側（又は従動軸２Ｂ側、図３中左側）に付勢する押しバネ２９（弾性体）とを備えている。また、磁力固定手段として、駆動軸２Ａの端部（又は従動軸２Ｂの端部）に連結固定するための例えば円環状の磁石３０を備えている。なお、磁石３０に代えて、電磁石等としてもよい。

そして、例えば駆動側回転検出器１６Ａを駆動軸２Ａの端部に連結固定する場合は、まずセンタ２８の略円錐状の先端２８ａを駆動軸２Ａのセンタ穴２７Ａに位置合わせし（すなわち、駆動側回転検出器１６Ａの連結固定具２６及びエンコーダ軸２１を駆動軸２Ａの軸心位置に位置合わせし）、この状態のまま押しバネ２９の付勢力に逆らいながら連結固定具２６を駆動軸２Ａの端部に近づけ、磁石３０の磁力によって連結固定するようになっている。同様に、例えば従動側回転検出器１６Ｂを従動軸２Ｂの端部に連結固定する場合は、まずセンタ２８の略円錐状の先端２８ａを従動軸２Ｂのセンタ穴２７Ｂに位置合わせし（すなわち、従動側回転検出器１６Ｂの連結固定具２６及びエンコーダ軸２１を従動軸２Ｂの軸心位置に位置合わせし）、この状態のまま押しバネ２９の付勢力に逆らいながら連結固定具２６を従動軸２Ｂ端部に近づけ、磁石３０の磁力によって連結固定するようになっている。

これにより、駆動側回転検出器１６Ａを駆動軸２Ａ端部に精度よく連結することができ、従動側回転検出器１６Ｂを従動歯車２Ｂの従動軸２Ｂ端部に精度よく連結することができる。また、センタ２８で位置合わせしながら磁石３０の磁力によって固定するので、例えばボルト等で固定する場合に比べ、作業性を向上することができ、作業時間を短縮することができる。

また、本実施形態においては、駆動側回転検出器１６Ａ及び従動側回転検出器１６Ｂを駆動軸２Ａ及び従動軸２Ｂに偏心することなく連結固定することができるので、回転誤差はないものとして取り扱うことができる。すなわち、演算装置１７の駆動側回転角演算器１４Ａは、予め設定記憶された１パルス当たりの駆動歯車１Ａの回転角に基づいて、駆動側パルス信号の経時データから駆動歯車１Ａの回転角θ_１の経時変化を演算し、従動側回転角演算器１４Ｂは、予め設定記憶された１パルス当たりの従動歯車１Ｂの回転角に基づいて、従動側パルス信号の経時データから従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化を演算する。そして、演算装置１７の伝達誤差演算器１５は、これら演算した駆動側歯車１Ａの回転角θ_１の経時変化及び従動歯車１Ｂの回転角θ_２の経時変化より、駆動歯車１Ａと従動歯車１Ｂの伝達誤差Δの経時変化を演算する。以上のように実施形態においては、駆動側回転検出器１６Ａ及び従動側回転検出器１６Ｂの取付け誤差による回転誤差を低減することができ、測定精度を向上することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、回転検出器３Ａ，３Ｂ（又は１６Ａ，１６Ｂ）は、スリット付き信号円板等を備えた光学式エンコーダを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば歯付き円板を備えた磁場式エンコーダ等としてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、演算装置１０（又は１７）は、回転角演算器１４Ａ，１４Ｂ及び伝達誤差演算器１５等を備えた構成（言い換えれば、ハードロジック構成）を例にとって説明したが、これに限られず、例えばソフトウェア構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の歯車の伝達誤差測定装置の第１の実施形態の構成を表す概略図である。本発明の歯車の伝達誤差測定装置の第２の実施形態の構成を表す概略図である。本発明の歯車の伝達誤差測定装置の第２の実施形態を構成する駆動側回転検出器及び従動側回転検出器の詳細構造を表す断面図である。

符号の説明

１Ａ駆動歯車
１Ｂ従動歯車
２Ａ駆動軸（駆動歯車の回転軸）
２Ｂ従動軸（従動歯車の回転軸）
３Ａ駆動側回転検出器
３Ａａローラ
３Ｂ従動側回転検出器
３Ｂａローラ
４Ａ反射板
４Ｂ反射板
５Ａ駆動側基準回転検出器
５Ｂ従動側基準回転検出器
７Ａ信号バッファ（記憶手段）
７Ｂ信号バッファ（記憶手段）
１０演算装置（駆動側パルス角演算手段、駆動側回転角演算手段、従動側パルス角演算手段、従動側回転角演算手段、伝達誤差演算手段）
１６Ａ駆動側回転検出器
１６Ｂ従動側回転検出器
１７演算装置（駆動側回転角演算手段、従動側回転角演算手段、伝達誤差演算手段）
２８センタ
２９押しバネ（弾性体）
３０磁石（磁石固定手段）

Claims

噛み合いながら回転する駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定する歯車の伝達誤差測定装置において、
前記駆動歯車の回転軸の外周側に当接し回転可能なローラを備え、このローラの回転に応じて駆動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器と、
前記従動歯車の回転軸の外周側に当接し回転可能なローラを備え、このローラの回転に応じて従動側パルス信号を生成する従動側回転検出器と、
前記駆動側回転検出器からの駆動側パルス信号及び前記従動側回転検出器からの従動側パルス信号の経時データをそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記駆動歯車の所定角度の回転に対応した駆動側基準パルス信号を生成する駆動側基準回転検出器と、
前記駆動側基準回転検出器からの駆動側基準パルス信号に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記駆動側パルス信号の経時データにおける１パルス当たりの回転角を演算する駆動側パルス角演算手段と、
前記駆動側パルス角演算手段で演算した１パルス当たりの回転角に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記駆動側パルス信号の経時データから前記駆動歯車の回転角の経時変化を演算する駆動側回転角演算手段と、
前記従動歯車の所定角度の回転に対応した従動側基準パルス信号を生成する従動側基準回転検出器と、
前記従動側基準回転検出器からの従動側基準パルス信号に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記従動側パルス信号の経時データにおける１パルス当たりの回転角を演算する従動側パルス角演算手段と、
前記従動側パルス角演算手段で演算した１パルス当たりの回転角に基づいて、前記記憶手段に記憶した前記従動側パルス信号の経時データから前記従動歯車の回転角の経時変化を演算する従動側回転角演算手段と、
前記駆動側回転角演算手段で演算した前記駆動歯車の回転角の経時変化及び前記従動側回転角演算手段で演算した前記従動歯車の回転角の経時変化により、前記駆動歯車と前記従動歯車の伝達誤差の経時変化を演算する伝達誤差演算手段とを備えたことを特徴とする歯車の伝達誤差測定装置。
請求項１記載の歯車の伝達誤差測定装置において、前記駆動側基準回転検出器及び従動側回転検出器は、前記駆動歯車及び従動歯車の回転軸の外周側にそれぞれ設けた反射板からの反射光を検知するものであることを特徴とする歯車の伝達誤差測定装置。
噛み合いながら回転する駆動歯車と従動歯車の伝達誤差を測定する歯車の伝達誤差測定装置において、
前記駆動歯車の回転軸の軸心位置に位置合わせが可能な位置合わせ機構及び前記駆動歯車の回転軸端部に連結するための磁石固定手段を備え、前記駆動歯車の回転に応じて駆動側パルス信号を生成する駆動側回転検出器と、
前記従動歯車の回転軸の軸心位置に位置合わせが可能な位置合わせ機構及び前記従動歯車の回転軸端部に連結するための磁石固定手段を備え、前記従動歯車の回転に応じて従動側パルス信号を生成する従動側回転検出器と、
前記駆動側回転検出器からの駆動側パルス信号及び前記従動側回転検出器からの従動側パルス信号の経時データをそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した前記駆動側パルス信号の経時データから前記駆動歯車の回転角の経時変化を演算する駆動側回転角演算手段と、
前記記憶手段に記憶した前記従動側パルス信号の経時データから前記従動歯車の回転角の経時変化を演算する従動側回転角演算手段と、
前記駆動側回転角演算手段で演算した前記駆動歯車の回転角の経時変化及び前記従動側回転角演算手段で演算した従動歯車の回転角の経時変化により、前記駆動歯車と従動歯車の伝達誤差の経時変化を演算する伝達誤差演算手段とを備えたことを特徴とする歯車の伝達誤差測定装置。
請求項３記載の歯車の伝達誤差測定装置において、前記位置合わせ機構は、前記駆動歯車又は従動歯車の回転軸端部に形成されたセンタ穴に嵌合するセンタと、前記センタを回転軸端部側に付勢する弾性体とで構成したことを特徴とする歯車の伝達誤差測定装置。
請求項１〜４のいずれか１項記載の歯車の伝達誤差測定装置において、前記駆動側回転角演算手段及び従動側回転角演算手段は、前記駆動側パルス信号及び従動側パルス信号の経時データに対し、パルス間を内挿して回転角の経時変化を演算することを特徴とする歯車の伝達誤差測定装置。