JPH01136008A - 歯車位置ずれ量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、二つの歯車を適正な歯当りで噛合させるべ
く、基準相対位置と適正相対位置との位置ずれ量を求め
る場合に用いられる歯車位置ずれ量検出装置に関するも
のである。

（従来の技術） 上述の如き場合としては例えば、自動車の動力伝達機構
のうちのファイナルライブの、ドライブシャフトに結合
されるハイポイド歯車であるドライブピニオンと、ディ
ファレンシャルギヤ機構に結合されるハイポイド歯車で
あるドライブギヤとをファイナルドライブ組立て状態で
適正な歯当りで噛合させるべく、それらの歯車とベアリ
ングとの間に介装して基準組立て位置から適正相対位置
までそれらの歯車を移動させるシムの厚さを求める場合
があり、かかる場合に従来は、一方の歯車の歯面に塗料
としての光明丹を塗布し、それらの歯車を基準組立て位
置で噛合させて回転させた後、歯面の光明丹の剃げ落ち
状態、すなわち歯当り状態を作業者が目視で観察し、剃
げ落ち部分の、歯面中央位置からのずれ量をみて歯車の
相対位置を微少距離移動させ、その後その相対位置で上
記手順を繰返すということを光明丹の剃げ落ち部分が歯
面の中央位置に来るまで、すなわち適正な歯当りとなる
まで行い、その適正相対位置と基準組立て位置との位置
ずれ量からシム厚さを求めていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる従来の方法では、適正相対位置を
探し出すまでに長時間を要し、しがち、光明丹の剃げ落
ち状態を作業者が目視で観察するという工程が介在する
ため作業者の主観が入ることから、作業者が不慣れな場
合や作業者の体調、精神状態が良好でない場合には適正
相対位置の誤差、ひいてはシム厚さの誤差が大きくなる
という問題があった。

この発明は、上述の問題点を有利に解決した装置を提供
するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の歯車位置ずれ量検出装置は、一方に塗料を塗
布した二つの歯車を基準相対位置で互いに噛合させて回
転させる歯車回転手段と、前記歯車の歯面を撮像して画
像信号を出力するカメラと、前記カメラからの画像信号
を画像処理して、前記、歯面に塗布した塗料の状態から
歯当り状態を検知する歯当り状態検知手段と、前記歯当
り状態検知手段が検知した歯当り状態を、あらかじめ入
力された、歯当り状態と歯車位置ずれ量との関係に基づ
き、適正な歯当りとなる適正相対位置からの位置ずれ量
に変換する歯当り状態−位置ずれ全変換手段とを具えて
なる。

（作　用） かかる装置にあっては、歯車回転手段が、一方の歯車に
は塗料を塗布した二つの歯車を基準相対位置に配置する
ことにて互いに噛合させるとともにそれらの歯車の一方
を駆動することにて回転させ、その回転によって部分的
に塗料が剃げ落ちた歯面もしぐは塗料が移った歯面をカ
メラが撮像して画像信号を出力し、歯当り状態検知手段
がその画像信号を画像処理して塗料の剃げ落ち状態、例
えば剃げ落ち部分の重心位置や形状を検知し、そして歯
当り状態−位置ずれ全変換手段が、実験結果あるいは熟
練した作業者の経験に基づく、塗料の剃げ落ち状態、す
なわち歯当り状態と歯車の適正相対位置からの位置ずれ
量との関係を表すあらかじめ与えられた表もしくは関係
式を用いて上記塗料の剃げ落ち状態から二つの歯車の位
置ずれ量を求め、その量を出力する。

従ってこの装着によれば、−度塗料を塗布して歯当り状
態を検知するのみで、しかも作業者の目視観察を介する
ことなく位置ずれ量を求めることができるので、適正相
対位置に対する基準相対位置の位置ずれ量、ひいてはそ
の補正のためのシムの厚さを短時間で高精度に求めるこ
とができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の歯車位置ずれ量検出装置をシム厚さ
選択装置に適用した一実施例を示す構成図であり、図中
１および２は、前述した自動車のファイナルドライブに
用いられるドライブピニオンおよびドライブギヤを、ま
た３は、歯車回転手段としての歯車回転装置をそれぞれ
示す。

ここにおける歯車回転装置３は、図示しない回転駆動機
構に結合されるとともに、ドライブピニオンｌを把持可
能な図示しないチャックを有する駆動軸３ａと、図示し
ない負荷機構に結合されるとともに、ドライブギヤ２を
把持可能な図示しないチャックを有する従動軸３ｂとを
具えてなり、ここで駆動軸３ａおよび従動軸３ｂの位置
関係は、ドライブピニオン１およびドライブギヤ２をそ
れぞれチャックの所定位置にセットしてそれらのチャッ
クに把持させるとそれらの歯車が基準相対位置、例えば
ここでは、実質的に設計寸法に等しい基準歯車同士がフ
ァイナルドライブ組立て状態で適正な歯当りで噛合する
ように定めた基準組立て位置に位置して噛合するような
位置関係とされており、さらに、従動軸３ｂには、その
回転位置を検出する図示しないロータリエンコーダが結
合されている。

かかる歯車回転装置３によれば、駆動軸３ａおよび従動
軸３ｂにドライブピニオン１およびドライブギヤ２をそ
れぞれ固定して回転駆動機構を作動させることにて、そ
れらの歯車１．２を上記基準相対位置で噛合させて回転
させることができ、しかも負荷機構によりドライブギヤ
２に負荷を与えて、実際の使用状態に近い歯当りを得る
ことができ、さらに、ロークリエンコーダによりドライ
ブギヤ２の回転位置を検出することができる。

ここでは、この歯車回転装置３の従動軸３ｂの近傍に、
例えば固体撮像素子を用いた二次元カメラ４を固定し、
そのカメラ４と、歯車回転装置３のロータリエンコーダ
とを、歯当り状態検知手段としての、通常の画像処理装
置５に接続する。

そしてここではさらに、その画像処理装置５を、歯当り
一位置ずれ量変換手段としての、ＣＰＵ、メモリおよび
インタフェースを有する通常のマイクロコンピュータ６
に接続し、このマイクロコンピュータ６にはまた、ラン
プの選択的な点灯によリシムの厚さを表示するシム厚さ
表示装置７を接続する。

第２図は、上述したシム厚さ選択装置の作動手順を示す
フローチャートであり、ごこでは先ず、ドライブギヤ２
の歯面に塗料、例えば光明丹や、より好ましくは歯面と
の明るさの差がさらに大きい螢光塗料を塗布し、そのド
ライブギヤ２と、塗料を塗布していないドライブピニオ
ン１とを歯車回転装置３の従動軸３ｂと駆動軸３ａとに
それぞれ固定し、これによって互いに基準相対位置で噛
合した両歯車１，２を、前記回転駆動機構により回転さ
せる。

かかる噛合状態下の回転によりここでは、ドライブギヤ
２の歯面上の塗料がドライブピニオン１の歯面と摺接し
て、第３図に示すように、塗料８のうちのその摺接部分
が剃げ落ち、部分的にドライブギヤ２の歯面が露出する
。この塗料の剃げ落ち部分８ａは両歯車１．２の歯当り
位置を示しており、その歯当り位置は通常、両歯車１，
２の相対位置が変化すると歯面の中央の適正歯当り位置
から移動し、その移動の方向は、第３図中Ａで示す、前
進時に主に歯当りが生ずる前進側歯面と、図中Ｂで示す
、後退時に主に歯当りが生ずる後退側歯面とで異なる。

すなわち、ドライブピニオンｌをその軸線上でドライブ
ギヤ２に対し離間する方向へ移動させる場合を＋Ｈ１逆
方向へ移動させる場合を−Ｈ１またドライブギヤ２をそ
の軸線と直角でかつドライブピニオン１の軸線とも直角
な方向で両歯車１゜２の軸線が離間する方向へ移動させ
る場合を＋■、逆方向へ移動させる場合を一■とすれば
、前進側歯面Ａについては第４図（ａ）に示すように、
また後退側歯面Ｂについては第４図℃）に示すように、
上記歯車１，２の±Ｈ力方向よび士■方向への相対移動
によって歯当り位置がそれぞれ歯面の異なった対角線方
向へ移動する。

従って、上記歯当り位置、すなわち塗料の剃げ落ち部分
８ａの位置の、歯面中央からの移動量を求めれば歯車１
．２の相対位置を検出することができ、この原理に基づ
いてここでは、第２図中ステップｌＯ１にて、カメラ４
でドライブギヤ２の歯面の塗料状態を撮像し、その画像
信号を画像処理装置５に取込む。尚、撮像した画像中に
は多゛数の歯面が入り込むため、剃げ落ち部分８ａの後
述する認識に適した充分に広く見える歯面を選択し得る
よう、画像信号の取込みに際しては、その認識に適した
歯面が画像全体の内の所定位置に位置するように前記ロ
ータリエンコーダからの信号を用いてタイミングを取る
。

そしてここでは、引続くステップ１０２〜１０５にて、
画像処理装置５により、取込んだ画像信号から塗料状態
、すなわち塗料の剃げ落ち部分８ａの移動量を求める。

具体的には、ステップ１０２で、取込んだ濃淡画像信号
を適当なしきい値を用いて二値化し、ステップ１０３で
、その二値化画像信号から再現される画像に、その全体
の内で剃げ落ち部分８ａの認識に適した前記充分法く見
える歯面の輪郭線を含まない部分のみが出るようにマス
クをかけ、ステップ１０４で、その輪郭線を含まない塗
装された歯面の画像中の孤立点をフィルタリングにより
除去し、ステップ１０５で、上記処理によって認識した
剃げ落ち部分８ａの重心の、歯面中心から前記±Ｈ力方
向よび士■方向への移動量を検出する。

このようにして求めた剃げ落ち部分８ａの移動量はマイ
クロコンピュータ６に入力し、ここではステップ１０６
に示すように、その移動量を、あらかじめマイクロコン
ピュータ６のメモリに記憶させておいた、塗料の剃げ落
ち部分８ａの重心位置の歯面中心からの移動量および方
向と両歯車の適正相対位置からの位置ずれ量との関係を
表す数表を用いて両歯車の位置ずれ量に変換し、その量
をシム厚さ表示装置７に与える。ここで、上記数表は、
前記基準歯車を用いて、それらの相対位置を微少距離づ
つ段階的に変化させるとともにその相対位置毎に重心位
置の歯面中心からの移動量を求めるという試験をあらか
じめ行い、その結果をまとめたものを用いる。

その後ここでは、ステップ１０７にて、シム厚さ表示装
置７により、上記両歯車の位置ずれ量に対応するシム厚
さを、ランプの選択的な点灯によって表示する。

かかる装置によれば、−度ドライブギヤ２に塗料を塗布
して歯車回転装置３に両歯車１．２をセットするのみで
、自動的に短時間で位置ずれ量、さらにはシムの厚さを
求めることができ、しかも、作業者の目視観察を介する
ことなく位置ずれ量が求まるので、位置ずれ量およびシ
ムの厚さを高精度に求めることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上記例に
限定されるものでなく、例えば、歯車としては他の種類
のものにも適用可能であり、また画像処理の方法も、濃
淡画像から偏微分処理によって剃げ落ち部分の輪郭形状
を求めるようにしても良く、さらに、数表の代りに試験
あるいは経験則から導いた関係式を用い、それをフィル
タ化して重心位置から一義的に位置ずれ量を求めるよう
にしても良い。

（発明の効果） かくしてこの発明の装置によれば、−度塗料を塗布して
歯当り状態を検知するのみで、しかも作業者の目視観察
を介することなく位置ずれ量を求めることができるので
、適正相対位置に対する基準相対位置の位置ずれ量、ひ
いてはその補正のためのシムの厚さを短時間で高精度に
求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の歯車位置ずれ量検出装置の一実施例
を示す構成図、 第２図は上記装置の作動手順を示すフローチャート、 第３図および第４図は歯車の塗料の状態を示す説明図で
ある。 ｌ・・・ドライブピニオン　　２・・・ドライブギヤ３
・・・歯車回転装置　　　　４・・・カメラ５・・・画
像処理装置 ６・・・マイクロコンピュータ ７・・・シム厚さ表示装置 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方に塗料を塗布した二つの歯車（１、２）を基準
   相対位置で互いに噛合させて回転させる歯車回転手段（
   ３）と、 前記歯車の歯面を撮像して画像信号を出力するカメラ（
   ４）と、 前記カメラからの画像信号を画像処理して、前記歯面に
   塗布した塗料の状態から歯当り状態を検知する歯当り状
   態検知手段（５）と、 前記歯当り状態検知手段が検知した歯当り状態を、あら
   かじめ入力された、歯当り状態と歯車位置ずれ量との関
   係に基づき、適正な歯当りとなる適正相対位置からの位
   置ずれ量に変換する歯当り状態−位置ずれ量変換手段（
   ６）とを具えてなる歯車位置ずれ量検出装置。