JPH01233306A - 歯車の歯当たり測定装置 - 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］ この発明は歯車の歯当たり肺１定装置、特に歯面が曲面
を形成するハイポイドギア等の前進面及び後進面に当た
る凸面及び凹面を同時に測定可能とするものに関する。

［従来の技術］ 従来から、実際装置における歯車の噛み合い状態等を知
るために、歯車の歯当たりの測定が行われている。

即ち、歯当たりの良否は振動や騒音の発生に深く関係し
、歯の損傷にも大きく影響を及ぼすからである。

そして、このような歯車の歯当たり測定方法として、歯
車の南面に塗料を塗布し、歯車を噛み合わせ回転させ、
この歯車の噛み合わせ回転に伴う塗料の剥離、転写の度
合をみるものが知られている。そして、測定方法におい
ては剥離等の度合を人間の目視によって行っていた。

更に、特開昭６０−８２９０５〜７号公報には、ＴＶ左
カメラよって塗料の剥離状態を撮像し、このＴＶ左カメ
ラ得られたデータをコンピュータを処理し、歯車の歯当
たりを測定する方法について提案されている。即ち、こ
れら公報に記載された方法によれば、南面をＴＶ左カメ
ラよって撮影する。そしてこのＴＶ左カメラ得られたビ
デオ信号をデジタル信号に変換し、これをコンピュータ
に人力する。そして、このコンピュータにおいては入力
されたデータの濃淡によって塗料剥離の状態を判定し、
これを画像情報としてモニタ等を出力している。

また、塗料として螢光塗料を用い、光源として赤外線ラ
ンプを用いること、画像情報のデータを演算処理して歯
車精度の合否又は等級判断を行うことも提案されている
。

［発明が解決しようとする課″ａ］ 従来の人間の目視による歯当たりの測定は、そのａｌｌ
定に熟練を要し、また測定者によってその結果が異なる
ことから、客観的な評価を行うことが難しかった。また
、前述の特開昭６０−８２９０５〜７号公報に記載され
た方法においても次のような問題点があった。

（イ）歯車の歯当たりの場合、歯当たり部から歯当たり
のない部分の境界部は濃淡が徐々に変わるようになって
いる。このため、ＴＶ左カメラら見て歯の面全体に等し
い強さで光が照射されていなければならない。即ち、Ｔ
Ｖ左カメラその視野内の濃淡を検出するものであるから
、視野内は本来あるべき状態の濃淡になっていなければ
ならないのである。例えば、歯面における光の照射強度
にむらがあって、歯当たりのない部分が歯当たり部と等
強度でＴＶ左カメラ受光されてしまうと、その両方が歯
当たり面と見なされ、歯当たり形状を誤って認識してし
まい、正しい測定が行えない。

また、照明装置の電蝕電圧の変動や劣化により照射強度
が変動すると、歯当たり部も含め歯面全体の照射強度が
変動してしまう。ここで歯当たり部の認識はある濃淡レ
ベルを境界値として行っているため、同一の歯車の同一
歯当たりでも照射強度の変動に合わせて認識される大き
さが変動することになる。このため、歯当り形状の認識
を正しく行えない。

（ロ）歯車性能にとっては、南の前進面及び後退面の両
方の歯当たりが重要である。従来例の装置では、−度の
計測動作によっていずれ片面しか見ることができなかっ
た。このため、反対の面を計測する場合、ＴＶ左カメラ
照明の設置位置を変更することが必要である。この位置
変更は、７１１１定において非常に重要であり、これに
多大な工数を必要とした。

（ハ）外乱光の遮断や大気中の粉塵対策がなされていな
い。このため、ＴＶ左カメラよって得られた画像はその
精度が低く、正確な歯当たりの測定ができない。

（ニ）更に、南面が曲面で構成されているものに対する
対策がなされていない。このため、曲面に対する照明が
均一に行えず、このような歯車の当たりを正確に測定す
ることができない。

尚、このような南面が曲面で形成されている歯車として
は、例えば第６図に示すようなハイポイドギア１０があ
る。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されて
いたものであって、歯車の前進後退両面の歯当たりを正
確に測定することができる歯車の歯当たり測定装置を提
供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る歯車の歯当たり測定装置は、歯面が曲面
を形成する歯車に塗料を塗布し、他の歯車との噛合わせ
回転によって生じた塗料の剥離等を測定することによっ
て、歯車の歯当たりを測定する装置において、 歯車の凸面に光を照射する凸面用照明装置及びこの凸面
で反射された光を受光する凸面用ＴＶカメラと、 歯車の凹面に光を照射する凹面用照明装置及びこの凹面
で反射された光を受光する凹面用ＴＶカメラと、 上記照明装置からの光を反射し、上記凸面に照射するた
めの凸面照明用の反射板と、 装置全体を覆う光を遮断する覆い部材と、この覆い部材
の一部に設けられた扉と、この扉の近傍に設けられエア
ーを噴出するエアカーテン手段と、 を有することを特徴とする。

［作用］ この発明における歯車の歯当たり測定にあっては、最初
に歯面が曲面を形成するハイポイドギア等の歯車に塗料
を塗布し、他の歯車との噛合わせ回転によって歯当たり
部に剥離等の生じた披Ａｌ１１定歯車を作成する。

そして、この歯車の凹面及び凸面に光を照射する。この
光の照射は、凹面用の照明装置及び凸面用の照明装置に
よって行うが、凸面には照明装置からの光を反射する反
射板からの光も導かれる。

このため、凸面全体に均一な強度で光が照射される。

そこで、凸面及び凹面からの反射光は歯車の歯当たり状
態に正確に対応したものとしてＴＶカメラによって受光
され、その受光強度によって歯車の歯当たりが測定され
る。

ここで、装置全体は、覆い部材で覆われているため、外
乱光の影響を効果的に排除できる。また、覆い部材の一
部に設けられた扉の近傍には、エアカーテン手段が設け
れており、扉開時にはエアを噴出するため、粉塵等によ
る測定への悪影響が排除できる。

このため、歯車の歯当たりを効率的に高精度で測定する
ことができる。

［実施例］ 次に、この発明に係る歯車の歯当たり測定装置について
、図面に基づいて説明する。第１図において、測定対象
であるハイポイドギヤ１０は回転テーブル１２に着脱自
在にセットされる。ここで、このハイポイドギヤ１０は
自動車のディファレンシャルギヤのリングギヤ等に広く
利用されている。

そして、回転テーブル１２はサーボモータ１４によって
、所定の回転が行われるよう制御される。

ＴＶカメラ２０はハイポイドギヤ１０の前進面、すなわ
ち凸状重用のものである。また、ＴＶカメラ２２はハイ
ポイドギヤ１０の後退面、すなわち凹面用のものである
。そして、この実施例においては、両ＴＶカメラ２０．
２２としてＣＣＤカメラ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅ
ｄ　　Ｄｅｖｉｃｅ　）が用いられている。このＣＣＤ
カメラは、その受光面に縦横二次元的に配置された所定
数の光学素子を有しており、その幅ノｊ向、深さ方向の
場所の受光強度に応じた信号を出力する。このため、歯
車の南面全体をカメラの視野に入れると南面全体の反射
光強度を一度に検出することができる。

また、照明装置２４．２６はそれぞれ主にハイポイドギ
ヤ１０の前進面と後退面を照らすものであり、両者から
の光全体によって、前進面と後進面が照らされている。

この実施例の場合、これら照明装置２４．２６としてハ
ロゲンランプを用いている。これはハロゲンランプが劣
化に対し照度低下が少なく、寿命に達した場合には急激
に照度低下を起こすという特性をもつからである。これ
によって照度の変化による測定誤差を減少することがで
きる。

さらに、この照明装置２４．２６の駆動用電源としては
、ドロッパ方式の直流低電圧電源を用いている。このた
め、駆動電圧の変動が小さく照度の変化を最少限とする
ことができる。また、これら照明装置２４．２６の前面
には、すりガラス２４ｇ、２６ａが配置されている。こ
のため、照明装ｆｆ１２４．２６から照射される光線は
すりガラス２４ａ、２６ａによって乱反射され、空間へ
の照射むらを減少することができる。

一方、ＴＶカメラ２０は多関節アーム２８で、ＴＶカメ
ラ２２は多関節アーム３０で架台３２に移動調整自在に
固定されている。

すなわち、これら多関節アーム２８．３０はＴＶカメラ
２０．２２の３次元移動２２の３次元移動を可能として
いる。また、照明装置２４．２６もそれぞれ移動調整可
能な支持装置３４．３６によって架台３２に支持されて
いる。そして、これらＴＶ左カメラ０．２２及び照明装
置２４．２６を所定の方向に向けることによって、被７
１？１定物であるハイポイドギヤ１０の前進面及び後退
面の両方を均一に照射することができる。

更に、この実施例の装置においては、回転テーブル１２
の近傍位置に反射板３４が配置されている。この反射板
３４は照明装置２４．２６から受けた光を反射し、これ
をハイポイドギヤ１０の前面に導くものである。ハイポ
イドギヤ１Ｇはその歯面が曲面状となっており、前面側
が凸面後退側が凹面となっている。このため、凹面側全
体に光を均一に照射するのは容易であるが、凸面側全体
に光を均一に照射するのは難しい。そこで、反射盤３４
からの光によって照明装置２４からの光を補完し、ハイ
ポイドギヤ１０の前面全体に光を均一に照射することが
できる。

尚、照明装置２４．２６もＴＶ左カメラ０，２２と同様
に支持装置３４．３６を含む多関節アームで支持してい
る。そこで、ＴＶ左カメラ０．２２及び照明装置２４．
２６はそれぞれの多関節アームによって前後、左右、上
下と３つの方向を軸として回転ができる。また、全ての
関節にはクランプ装置が付けられているので、ＴＶ左カ
メラ０゜２２及び照明装置２４．２６は任意の位置に移
動し、その位置で固定することができる。これによって
何らかの理由によりＴＶ左カメラ０．２２及び照明装置
２４．２６が動いてしまった時に元の位置へ戻すなど必
要な調整が行える。

尚、通常の計測時には、これらＴＶ左カメラ０゜２２及
び照明装置２４．２６は固定された状態になっている。

ハイポイドギヤ１０は回転テーブル１２の上にセットさ
れるが、これを回転させる場合原点位置が決定されない
。このため、計測の開始前に一度だけ南面を正確にＴＶ
左カメラ０．２２の視野に入れる必要がある。そこで、
所定の割り出し位置検出装置（図示せず）を設はハイポ
イドギヤ１０のピッチ端数原点位置等を決定し、これに
応じて回転テーブル１２の回転を制御する。すなわち、
サーボモータ１４をＮ０３８からの信号により駆動させ
てハイポイドギヤ１０に所定の回転を行わせている。ま
た、ＮＣ３ｇは計測したい南面をカメラ視野内の決めら
れた位置に順次位置決めする制御も行う。

架台３０には、密閉箱状のものでその前面に扉４０を有
している。そして、測定時にこの扉４０を閉じることに
より、外乱光の侵入を防止している。また、卵１′５が
上方に移動し、開いているときにはエア噴出バイブ４２
から真下へ向かってエアを噴射し架台３２と扉４０によ
って形成された測定室４４内に大気中の粉塵が侵入する
のを防止している。

次に、第２図に基づいて画像処理及び回転テーブル１２
の回転制御について説、明する。画像処理コンピュータ
５０は、ＴＶ左カメラ０．２２からのビデオ信号をＡ／
Ｄ、変換して得られるデジタル信号を基に、歯当たりの
抽出などを行うものである。

すなわち、歯当たり部の抽出及び歯当たりの各種幾何形
状計算、さらには計算結果に基づく歯当たりの良否判定
を行う。また、計算結果及び良否判定結果をホストコン
ピュータ５２に出力するとともに、計算結果良否判定結
果、ＴＶ左カメラ０゜２２の生画像、さらには、処理画
像のモニタ画面をビデオプリンタ５４へ出力する。また
、この画像処理コンピュータ５０はプログラマブルコン
トローラ５６との間でＴＶ左カメラ０．２２からのビデ
オ信号のサンプリングタイミングについての情報交換を
行っている。

ホストコンピュータ５２は画像処理コンピュータ５０か
らの情報をフロッピーディスク５８ａ又は固定ディスク
５８ｂまたはバブルカセットやＩＣカード６０等の外部
記憶装置５８へ出力できるようになっている。また、必
要に応じてプリタバッファ６２を介しプリンタ６４に出
力したり、モニタ６６に表示したりすることもできる。

更に、画像処理コンピュータ５０が取り扱う各種画像処
理条件の設定や記憶並びにこれらの転送を行う。

プログラマブルコントローラ５６は本装置全体のシーケ
ンスを管理するものであって、ＮＣ６８や各種周辺装置
７０とのやりとりを行っている。

測定室４４内の全てのものの表面には艶消しの黒の塗装
を施し、照明装置２４．２６から照射される光が反射し
てＴＶ左カメラ０．２２に直接入射するのを防止する。

副操作盤７２は、ハイポイドギヤ１０とこれに噛み合わ
せ駆動されるドライブピニオン（図示せず）との端数の
比である（ギヤ１いを選定するためのものである。すな
わち、この副操作ａ！ｔ？２により割り出し角度などの
違う段数のギヤ比のハイポイドギヤ１０に対応した計Δ
ｐ１が行える。

なお、操作盤８０は、装置全体の電力供給各種部材の状
態表示、指令入力などを行うものである。

第３図にＴＶ左カメラ０．２２のセット状態を示す。

すなわち、画像の歪みを極力小さくするためには、次の
２つの条件を満足することが必要である。

（イ）山形方向については、隣りの歯が邪魔にならない
ぎりぎりの位置にＴＶ左カメラ０．２２を配置すること
。

（ロ）歯すじ方向については、歯面中央付近でＴＶ左カ
メラ０．２２の配置方向が歯すじ方向に対しほぼ直角に
なること。

そこで、第３図のように歯すじに直角で角度αがなるべ
く大きくなる位置にＴＶカメラ２Ｇ、２２を配置してい
る。

また、歯の前進面と後退面とが等倍率になることが必要
であり、また精度向上のために作業性を損なわない範囲
で曲率倍率が大きくなる位置にセットする必要がある。

そこで、南面からの距離が等しく、周辺機器との関係を
考慮した中で、なるべく近い位置にＴＶ左カメラ０．２
２を配置している。

次に、第４図に照明装置のセット条件を示す。

２つの照明装置２４．２６を同時に付けた状態において
、前述したセット位置にあるＴＶ左カメラ０．２２で前
後歯面について等反射率の歯車の歯面をみた場合、その
反射光強度が全て等しくならなければならない。そこで
、照明装置２４．２６の位置を調整して反射光強度が前
進面で等しくなるような位置にセットする。しかし、南
面がハイポイド曲面であるため、照明装置２４．２６の
みでは前進面で反射光強度を等しくすることはできない
。しかしながら、本実施例によれば、反射板３４を存し
ているため、この反射板の調整によって前進面における
反射光強度を正確に等しくすることができる。

すなわち、第４図（Ｂ）に示すように南面の高さ方向の
所定の位置における反射光強度Ａｔ。

Ａ２．・・・Ａｎがその幅方向で等しいこと及びＡＩ。

Ａ２．・・・Ａｎｔｌｌ互間での大きさも等しいことが
達成できる。

次に第５図に基づいて本装置における南面の歯当たり測
定の手順について説明する。

まず、ハイポイドギヤＩＯを回転テーブル１２にセット
する。そして、起動ボタン（図示せず）を押すと扉４０
か閉口し、測定室４４が密閉される。また、歯車の割り
出し位置決めにより、ＴＶ左カメラ０．２２の視野に最
初に計４−１する歯が入れられる。

次に、ハイポイドギア１０の前進部用のＴＶ左カメラ０
が選択される。そして、このＴＶ左カメラ０によって得
られる画像を画像処理用コンピュータ５０に供給する。

画像処理用コンピュータ５０は供給されたハイポイドギ
ア１０の前進面の画像のデータを取り込み、歯当たりを
抽出する。そして、歯当たりの幾何形状計算及びその計
算結果に基づ＜ＯＫ／ＮＧの判定を行う。ここで、歯当
たり形状の認識としては、割れ、凹凸、重心位置、傾き
、大きさなどの定量的な認識が行われる。次に、南面数
の認識によって後退重用のＴＶカメラ２２を選択し、同
様の画像瑣り込み及び画像処理を行う。

このようにして１つの歯についての計計１が終わると、
＃ｒｉｐｔシたい南面を順次割り出しながらＮＣ６８に
よってサーボモータ１４を駆動し、それぞれの歯につい
て順次計１４ＦＩを行う。そして、全ての歯面を計測し
終わると、計Ａ＄３結果の数値データ、処理結果映像、
判定結果を各種周辺装置に出力する。そして、原点復帰
後扉４０を開き一連の動作を終了する。尚、これらの動
作は全自動で行われる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明にかかる歯車の歯当たり
測定装置によれば、南面が曲面を形成する歯１Ｆにおけ
る歯当たりをその凸面及び凹面両者の測定を同時に行う
ことができる。

また、反射板を有するため、凸面に対する光の照射を均
一なものとできる。更に、装置全体を覆い部材で覆い、
扉の近傍にはエアーカーテンを設けたため、外乱光及び
粉塵の影響を除去することができ歯車の歯当たりａ１１
定の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる歯車の歯当たり測定装置の一
実施例を示す構成図、 第２図は同実施例におけるデータ処理機構を示すブロッ
ク図、 第３図はＴＶ右カメラ０．２２の配置を示す説明図、 第４図は歯面での反射光強度を示す特性図、第５図は同
実施例における動作を説明するためのフローチャート図
、 第６図はハイポイドギア１０の一例を示す外観図である
。 １０・・・ハイポイドギヤ ２０．２２−ＴＶｆＪｌう ２４．２６・・・照明装置 ３２・・・架台（覆い部材） ３４・・・反射板 ４０・・・扉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯面が曲面を形成する歯車に塗料を塗布し、他の
   歯車との噛合わせ回転によって生じた塗料の剥離等を測
   定することによって、歯車の歯当たりを測定する装置に
   おいて、 歯車の凸面に光を照射する凸面用照明装置及びこの凸面
   で反射された光を受光する凸面用ＴＶカメラと、 歯車の凹面に光を照射する凹面用照明装置及びこの凹面
   で反射された光を受光する凹面用ＴＶカメラと、 上記照明装置からの光を反射し、上記凸面に照射するた
   めの凸面照明用の反射板と、 装置全体を覆う光を遮断する覆い部材と、 この覆い部材の一部に設けられた扉と、 この扉の近傍に設けられエアーを噴出するエアカーテン
   手段と、 を有することを特徴とする歯車の歯当たり測定装置。