JPH02120604A

JPH02120604A - 歯当り測定装置

Info

Publication number: JPH02120604A
Application number: JP27467488A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishiguro; 石黒　整
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-08
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2560455B2

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］本発明は、歯当り７１Ｐ１定装置、特に歯当りの良否を
検出判定する光学系の特性変動対策に関する。

［従来の技術］加工工程の完了した製品歯車が装置に組み込まれた時の
噛合い状態を知るためのシミュレーションとして歯車の
歯当り測定が製品の完成段階における重要な試験として
広く実行されている。

歯当りの良否は、それが組み込まれた装置の作動時にお
ける振動や騒音の発生に深く関与し、また当該歯車その
ものの摩耗や損傷にも著しく大きな影響を及ぼす。

こうした歯車の歯当り測定手法として、歯車の歯面に塗
料を付着させ、これと他の歯車とを噛合わせ回転させた
ときに生じる塗料の剥離や、転写の度合いを検出測定す
る装置が開発されており、本出願人は先にこの剥離等の
度合いを光学的に検出測定する歯車の歯当り測定装置に
ついての出願を行った（特願昭６３−６１６６７号）。

この測定装置は、歯面に塗料が塗布された製品歯車と、
他の歯車との噛合わせ回転によって生じる爾当り部のｉ
ｌ＋離等を光学的に撮影し、画像解析によって歯車の歯
当りの良否を判定するものである。

［発明か解決しようとする課題］こうした光学的手段を用いる南当り測定装置は原理的に
極めて高い検出精度を誇るのであるが、それは塗料の剥
離状態検出作用を果たす光学系が安定に機能していると
いう前提に基づく。

従って、例えば次のような現象が光学系に生じ、そのま
ま何らの措置が施されることなく放置されれば直接的に
検出精度の低下に結びつくことになる。

（１）照明ランプの寿命による照度低下。

（２）照明用すりガラスの汚れ。

（３）照明に供給される電源電圧変動。

（４）カメラ出力の温度ドリフト。

（５）カメラレンズの汚れ。

（６）カメラの絞り変動。

（７）照明セット位置のずれ。

こうした状況下では１１当り部を正確に抽出することは
できず、正確な幾何形状計算も実行不可能な事態に陥る
。これらは検出測定精度に対して極めて大きな悪影響を
及ぼす要因となることが明らかであり、製品山車の品質
低下を引き起こす一因となっていた。

従来において、光学系の測定性能面における改善例とし
ては、実願昭６３−３９３４２号に光源から被検体に向
けて照射される光量を一定値に保持する機構が開示され
ているが、実際に光学系に生じている特性変動を確実に
把握１７得る装置はいまだ提案されていなかった。

本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、そ
の目的は光学系の特性劣化を確実に発見して製品歯車の
歯当り良否測定検査に及ぼす悪影響を未然に回避し得る
歯当り測定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］」二足目的を達成するために、本発明は、歯面に塗料が
塗布された製品歯車と他の歯車との噛み合わせ回転によ
り生じた塗料の剥離等から生じる濃淡状態を検出して歯
当りの良否を判定する爾当り化１定装置において、表面
に一様の濃淡状態が形成された歯ｉｌｊり用マスタと、
前記マスタに対して光を照射すると共にその表面濃淡状
態を画像として取り込む光学系と、前記光学系からの出
力に基づきマスタ表面の濃淡を定量化する手段と、前記
定量化手段からの出力値を予め設定された規格値と比較
し、該比較結果に括づき前記光学系の特性変動の有無を
判定する手段と、を含むことを特徴とする。

形成されているため、表面に光が照射されることにより
、マスタの画像に生じた濃淡状態の変化はそのまま光学
系の特性変動発生を意味する。

前記マスタ表面の濃淡状態を表わす前記光学系からの出
力は定温化演算を受け、それぞれの値が予め設定された
規格値と比較され、所定の許容範囲を越えているときに
光学系に正常な南当り良否の測定を妨げる変動要因が発
生しているものと判断される。

以−１−の工程を製品山車の１ね当り４１す定サイクル
中で定期的に行うことによって光学系の変動を常時監視
状態におくことができ、製品歯車の品質低下を未然に防
止することかできる。

［作用コ以上のごとく構成される本発明によれば、製品歯車の歯
当り、０１定作業中定期的に、表面に一様の濃淡状態を
形成した歯当り用マスタへ検知光が照射される。

そして、前記マスタには均一な濃淡状態が予め［実施例
コ以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図に本発明に係る歯当り測定装置の全体構成を示す
。

測定対象であるハイポイドギヤ１１は回転テ−プル１２
に着脱自在にセットされ、その歯面に塗料が塗布された
状態で第２図に示すようにピニオン１３との噛合作用を
受け、この結果生じる歯面の塗料剥離状態を画像解析す
ることにより歯当りの良否が判定される。

ここで、このハイポイドギヤ１１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左カメラ１
はハイポイドギヤ１１の前進面、すなわち凸状重用のも
のである。

また、ＴＶ左カメラ２はハイポイドギヤ１１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２１．２２としてＣＣＤカメラ（
Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｌｃｅ　）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、
その幅方向、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、歯車の歯面全体をカメラの視野に
入れると歯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
ア１１の前進面と後退面を照らすものであり、両者から
の完全体によって、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２４ａ、２６ａが配置されている。こ
のため、照明装置２４．２６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左カメラ１は多関節アーム２８で、ＴＶ左カ
メラ２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左カメ
ラ１．２２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１．２２及び照明装
置２４．２６を所定の方向に向けることによって、被測
定物であるハイポイドギア１１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。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
ギア１１の前面に導くものである。ハイポイドギア１１
はその２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１．２２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１．２２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１．２
２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１゜２２及
び照明装置２４．２６は固定された状態になっている。

ハイポイドギア１１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ｉ４１の開始前に一度だけ歯面を正確に
ＴＶ左カメラ１．２２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
イポイドギア１１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ＮＣ３ｇからの信号により駆動
させてハイポイドギヤ１１に所定の回転を行わせている
。また、ＮＣ３８は計測したい歯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、扉１５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。

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、ハイポイドギア１１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右カメラ１゜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右カメラ１゜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、Ｆ
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右カ
メラ１．２２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右カメラ１゜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右カメラ１゜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１１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
右カメラ１．２２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１１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ＮＣ３８からの信号により駆動させ
てハイポイドギア１１に所定の回転を行わせている。ま
た、ＮＣ３８は計測したい歯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。

第３図に本発明に係る歯当り測定装置に用いられるマス
タ歯車の構成図を示す。

第３図において、マスタ歯車の基台には曲状歯面を有す
るハイポイドギアが用いられ、それ自体は製品歯車と同
等の形態を呈している。

この歯車における−の山型両歯面」−にセラミックス層
２０が形成されており、このセラミックス層２０は所定
の厚みを持った固体セラミックス板を貼着しても、ある
いは液体又は半固体セラミックスを塗布しても良い。

そして、このセラミックス層２０は、前述したごとく光
学系の変動を検知するために該光学系から照射される光
量の分布に忠実に呼応した表面の濃淡状態が生成されな
ければならない。

ところが、通常のセラミックス層は特に紫外線の影響に
より表面濃淡状態が変動しやすいという傾向を持つ。こ
のため本実施例においては、セラミックス層２０の表面
は実際の使用に先だって予め十分に紫外線を照射してそ
の表面濃淡状態を変化させきっておき、濃淡状態か固定
されて外部光による影響を受けぬための処理か施されて
いる。

本発明において、第３図に示されるようにセラミックス
層２０は単一の山型歯の両斜面−Ｌに２個形成されてな
り、これによって前進時の歯当りｆｌｌｌｌ定検出用光
学系と後進時の南当り測定検知用光学系双方の変動検出
作用を果たし得る。

以上のごとく構成されるマスタ歯車が製品歯車の南当り
測定サイクル途上で定期的に光照射を受けることとなり
、これによって定期的に検査対象が製品歯車から光学系
と切り替わり、光学系の特性変動に起因する爾当り測定
誤差の発生を未然に防止することができる。

以下、本発明装置の作用を第４図に係るフローチャート
を参照しつつ説明する。

まず、歯当り測定装置における起動ボタンの抑圧操作（
１０１）によって前記第１図に示す扉４０が閉止しく１
０２）　、チエツクモードか否かすなわち検出光の照射
対象が製品歯車であるかマスタ歯車判定を行う（１０３
）。Ｎｏであれば製品歯車の歯当り計測モードであるこ
とを意味し、ステップ１０３゛に入って所定の検出測定
処理が進められる。

ＹＥＳであれば光学系変動の検査モードに入り、まずマ
スタ歯車における前記セラミックス層２０が装着されて
いるマスタ部側出し及び位置決め作用が為される（１０
４）。

この後、まず２枚装着されているセラミ・ソクス層のう
ち前進側を対象とし、これに相応するテレビカメラを選
択する（１０５）。

この状態から前記前進側セラミックス層に対して光学系
から光の照射が為され、セラミックス層を表面に生じる
濃淡状態が画像として取り込まれる（１０６）。

その後、画像データ側から前記前進側セラミックス板の
表面濃淡が撮影された画像を抽出しく１０７）、その表
面濃淡の定量化及び重心位置計算がそれぞれ所定の対応
手段にて実行される（１０８）。

そして、これら定温化処理結果及び重心位置算出値がそ
れぞれ予め設定されている規格値との比較を受け、所定
の許容範囲内に収まっていればＯＫ、そして許容範囲を
越えるものである場合にはＮＧの判定が下される（１０
９）。なお、重心位置演算はｎ１定精度も高める意味で
有効であるが、これを省いて表面の濃淡の定量化処理の
みを採用してもよい。

以上で一方のセラミックス層を用いた前進面側光学系の
変動有無検査が完了し、次にステ・ンブ１１０にて後退
面側光学系の変動検査が終わっているか否かを調べる。

ＹＥＳであれば前記判定結果を所定の表示器などに出力
しく１１２）　、原点復帰（１１３）又は扉の開放（１
１４）を経て全ての処理が終了する（１１５）。

他方、歯面数が２でない場合すなわち後退面側光学系の
変動検出が為されていない場合には後退テレビが切替選
択され（１１１）　、ステップ（１０６）に戻って上記
と同様の処理工程が進められていくことになる。

このように、本実施例においては、製品歯車と同等の歯
車の歯面上にセラミックスを形成するという極めて簡単
な構造からなるマスタ歯車及び所定の演算処理手段とを
もって光学系が本来の機能を果たしているか否かを確実
容易に把握可能である。

［発明の効果コ以上、本発明によれば、簡単な構成で検出精度の高い歯
車の爾当り測定用光学系の変動監視システムを実現した
ので、光学系の変動が製品歯車の爾当り測定結果に悪影
響を及ぼす前にその異常発生を確実に検知警告させるこ
とで、優れた歯当り検出精度を保持することができ、信
頼性の高い歯当りＡｌｌｌ装定を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成図、第２図は製品歯車と他の歯車との噛合作用を示す説明図
、第３図は本発明に係るマスタ歯車の構成図、第４図は本
発明装置の動作を示すフローチャート図である。１０　・・・　マスタ歯車２０　・・・　セラミックス層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）歯面に塗料が塗布された製品歯車と他の歯車との
噛み合わせ回転により生じた塗料の剥離等から生じる濃
淡状態を検出して歯当りの良否を判定する歯当り測定装
置において、表面に一様の濃淡状態が形成された歯当り用マスタと、前記マスタに対して光を照射すると共にその表面濃淡状
態を画像として取り込む光学系と、前記光学系からの出
力に基づきマスタ表面の濃淡を定量化する手段と、前記定量化手段からの出力値を予め設定された規格値と
比較し、該比較結果に基づき前記光学系の特性変動の有
無を判定する手段と、を含むことを特徴とする歯当り測
定装置。