JPH02649B2

JPH02649B2 -

Info

Publication number: JPH02649B2
Application number: JP54098829A
Authority: JP
Inventors: Shigemitsu Koike; Takashi Tanno
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1979-08-02
Publication date: 1990-01-09
Also published as: JPS5622926A; US4276700A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、歯車の歯当り判別方法に関する。

一般に、歯車の精造工程は厳密に管理されてい
るが、焼入れ条件等の微妙な相異等々によつてロ
ツトごとにバラツキがあり、製造された歯車は、
ロツト単位で検査し、判別する必要がある。

とくに、高速駆動される歯車の噛合いでは、歯
当り面の管理が完全でないと、切損等を生ずるの
みならず、騒音が発生する問題がある。

従来、歯車の当り面は、ペンキ等を塗布した基
準歯車（ギヤテスタ）を検査すべき歯車に噛合
せ、ペンキ等の付着度合を目視することにより検
査する方法が一般に行なわれている。

しかしながら、この方法は、基準歯車の精度、
ペンキの濃淡等により歯当りが微妙に変化するた
め、充分正確な精度が得られない問題があつた。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので
あつて、実際に噛合わせるべき２つの歯車の歯面
相互の噛合い状態を問題とし、噛合わせるべき２
つの各々の歯面形状を、歯面が有すべき理論歯形
と多数の測定点について比較して理論歯形に対す
る相対高さとして求めたうえで、相対応する測定
点ごとに、互いに噛合う歯面間の相対距離を求
め、相対距離が予め設定した距離範囲内にある測
定点どうしの組合わせの数を算出し、その組合わ
せの数が測定点どうしの全ての組合わせ数に対し
て予め設定した所定値以上存在するか否かを判定
し、所定値以上の場合には、噛合いが良好である
歯車の組合わせと判定するものである。

なお、本明細書中で使用している各測定点の高
さとは、理論歯形の歯面に対する実際の歯面上の
測定点の出入り高さ（相対高さ）をいう。

本発明に係る歯車の歯当り判別方法は、使用時
における相互の噛合い状態を直接的に判定するこ
とができるので例えば、ある製造ロツトＡの歯車
と、これと噛合せるべき製造ロツトＢの歯車とは
噛合いが悪いとしても、いま一つの製造ロツトＣ
の歯車と噛合せれば、良い噛合せが得られるとい
つたように、噛合せるべき歯車相互の噛合い性を
も有効に管理することができ、歯車の良否を単独
に判定する判別方法に比して判別の精密化を図る
ことができるのみならず歯車の歩留りを向上させ
ることができる。

本発明に係る第２の判別方法は、歯車相互の噛
合い性判断に先立つて、歯車の最も標準的な歯面
を検出すべく予備測定を行うものであつて、予備
測定によつて設定した歯面について、相互の噛合
い性を判断することを特徴とするものである。

かかる意味で、本願に係る第２の発明は、第１
の発明を要部とする発明である。

したがつて、第２の発明方法を用いれば、検出
した歯面についての相互の噛合い性を判断するこ
とができるので、噛合い性判断の精度を下げるこ
となしに、判断操作の簡略化、能率化を図ること
ができる。

上記本願発明は、とくに騒音が問題となる変速
機用歯車等の自動車用歯車に有利に適用すること
ができるが、これに限定されるものではない。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明をよ
り具体的に説明する。

第１図および第２図において、１は検査すべき
平歯車、２は平歯車１の半径方向内向きに伸びて
歯形に先端が接触する検出端子である。

上記平歯車１は、その内径部を貫通した軸３に
同軸に支持し、軸３は軸方向に対向した芯出軸
４，５間に芯出しして挾持し、一方の芯出軸５の
軸端に同軸に固定した駆動ギヤ６をパルスモータ
７でギヤ駆動することにより、平歯車１を一定の
微小ピツチで回転させることができるようにして
いる。平歯車１の回転角θは、芯出軸５の途中に
同軸に固定した基準円板８に対して設けたロータ
リエンコーダ９により、デイジタルパルスとして
検出する。

一方、上記検出端子２は、第１図に示すＸ方向
送り機構１０と、第２図に示すＹ方向送り機構２
０とを実際には組合わせて互いに相直交するＸ−
Ｙ両方向に検出端子２を一定の微小ピツチで夫々
変位させることができるＸ−Ｙ移動機構（具体的
には図示せず）にデテクタ３０を介して支持す
る。

Ｘ、Ｙ方向送り機構１０，２０は、互いに相直
交するねじ軸１１，２１を各々パルスモータ１
２，２２で駆動することにより、検出端子２の支
持体４０を夫々Ｘ方向、Ｙ方向に独立に移動させ
ることができるようにしたものである。

検出端子２のＸ方向の移動量ｘ、より具体的に
は、第１図に示すように、検出端子２の先端を基
礎円Op上に位置させた基準点Ｑにおいて基礎円
Opに対して引いた接線Ｔに平行な方向の移動量
ｘは、上記支持体４０に設けたＸ方向のロツド４
１に対して設けたリニアエンコーダ１３によりデ
イジタルパルスとして検出する。また、検出端子
２のＹ方向の移動量ｙ、換言すれば、平歯車１の
軸に平行な方向の移動量ｙは、第２図に示すよう
に、支持体４０に設けたＹ方向のロツド４３に対
して設けたリニアエンコーダ２３によりデイジタ
ルパルスとして検出する。

なお、上記デテクタ３０は、検出端子２の基部
を、検出端子２の先端が歯面に接触するように、
付勢して支持し、検出端子２の振れ量（振れ角）
をアナログ信号として出力し、これにより検出端
子２の先端の実位置を検出しうるようにしてい
る。

実際の測定に際しては、例えば軸直角歯形を測
定する場合、歯車回転用のパルスモータ７および
Ｘ方向送り用パルスモータ１２を制御装置５１に
より同期駆動し、平歯車１は第１図の時針廻りに
所定ピツチで駆動する一方、検出端子２をＸ方向
にピツチ駆動する。そして、平歯車１の回転角θ
はロータリエンコーダ９の出力をカウンタ５２で
計数することにより検出し、インターフエース６
０を介してコンピユータ６１に計数信号を入力す
る。また、Ｘ方向の移動量ｘは、リニアエンコー
ダ１３のデイジタルパルスをカウンタ５３で計数
することにより検出し、インターフエース６０を
介してコンピユータ６１に計数信号を入力する。
なお、理論歯形に対しては、Ｘ方向の移動量ｘ
と、回転角θとの関係は、基礎円Opの半径をＲ
として、ｘ＝Ｒ・θで与えられる。

一方、検出端子２の先端の実位置は、デテクタ
３０からのアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ５４
でデイジタル信号に変換したうえで、インターフ
エース６０を介してコンピユータ６１に入力す
る。

なお、図中、５５はＹ方向のリニアエンコーダ
２３に対するカウンタ、６２，６３はコンピユー
タ６１の出力装置としてのプリンタ、XYプロツ
タである。

次に、上記歯形測定装置を用いた歯当り判別方
法について説明する。

() 測定歯面の選出（予備測定） (a) 歯車の抜取まず、相互に噛合せるべき歯車の製造ロツ
トごとに、任意の歯車を抜取り、これを各製
造ロツトを代表する歯車とする。

なお、以下では、相互に噛合せるべき歯車
の一方をＦ系列の歯車、他方をＧ系列の歯車
として、両者を区別する。

(b) 歯の選出抜取つたＦ、Ｇ系列の歯車は、夫々、例え
ば、第３図に示すように、90゜毎に計４個の
歯を選出する。

(c) 予備測定選出した歯の各々は、第４図に示すよう
に、歯車１の基礎円Opと歯面との交線Ａ上
に等間隔に設定した測定点a₁，……，a_nおよ
び歯面の噛合い中心線Ｂ上に等間隔に設定し
た測定点b₁，……，b_oについて、検出端子２
の先端位置を測定する。

これら各測定点の測定データは、コンピユ
ータ６１に入力され、各測定点における理論
歯形の高さを演算したうえで、各測定点にお
ける理論歯形と比較し理論歯形に対する各測
定点における相対高さｈ（a₁），……，ｈ
（a_n），ｈ（b₁），……，ｈ（b_o）を算出する。

このようにして得た各測定点の理論歯形に
対する相対高さは、上記交線Ａ上の測定点
a₁，……，a_n、噛合い中心線Ｂ上の測定点
b₁，……，b_oごとにその平均高さを求める。

(d) 測定歯面の設定上記(b)で選出した計４個の歯面について、
予備測定を行つて求めた平均高さに対し、最
も近似した測定点高さを有する歯面を、平均
自乗誤差等の適当な手法で求め、その歯面を
本測定用歯面として設定する。

() 本測定 (a) 測定点の設定本測定に際しては、Ｆ系列、Ｇ系列の歯車
についてそれぞれ、第５図に示すように、上
記予備測定によつて設定した歯面を、上記基
礎円と歯面との交線Ａに平行で等ピツチの直
線群と、歯面の噛合い中心線Ｂに等ピツチで
平行な曲線群とで形成された格子の各格子点
Cij（ｉ＝１、……、ｍ；ｊ＝１、……、ｎ）
を測定点として設定し、計ｍ×ｎ点の測定点
Cijについて検出端子２をＸ方向、Ｙ方向に
移動させて、上記した如く、Ｆ系列、Ｇ系列
の歯車についてそれぞれ測定を行う。

(b) 各測定点における相対高さの算定Ｘ方向、Ｙ方向の直線変位により、Ｆ系
列、Ｇ系列の歯車の各測定点Cij，C′ijについ
て得たデータは、前述と同様コンピユータ６
１により、各測定点Cij，C′ijにおける理論歯
形と比較し、各測定点Cij，C′ijの実際の高さ
と理論歯形の対応する高さとの差即ち相対高
さhij，h′ijを、第６図ａ，ｂに示すように、
算出する。

(c) 噛合い性の良否の判断噛合い性の良否の判断は、原理的には、以
下の通りに行う。

まず、第７図に示すように、Ｆ系列、Ｇ系
列の歯車どうし（例えばG₁とF₁）の歯面デ
ータを理論歯形の歯面を展開して平行に、か
つ、任意に定めた距離l₀をへだてて対面さ
せ、両歯面の測定点Cij，C′ijにおける出入り
高さhij，h′ijから対応する測定点どうしの全
ての組合わせについて相対距離δij（＝l₀−hij
−h′ij）を演算により求める。

そして、求めた全ての相対距離δijの中か
らその最小値即ち最短距離δを求める。

そのうえで、条件 δ≦δij≦δ＋Δ を満足するδijの数ｋを求める。なお、Δは
噛合当り面の範囲を決めるため、予め与えた
数であり、自動車用歯車の場合には、２（μ）
とするのが最適である。

上記条件を満たすδijの数Ｋ、換言すれば、
相対応する測定点の組合わせCij，C′ijの数ｋ
は、これを相対応する測定点の全組合わせ数
Ｎ（Ｎ＝ｍ×ｎ）と比較し、その比ｑ（ｑ＝
ｋ／Ｎ）が予め設定した所定値αに等しい
か、それより大きい場合には、これを噛合い
“良好”とし、所定値αより小さい場合には、
これを噛合い“不良”と判定する。

この方法を応用して、例えば、Ｆ系列の歯
車F₁、F₂、F₃……とＧ系列の歯車G₁、G₂、
G₃、……との組合わせ（F₁、G₁）、（F₁、
G₂）、（F₁、G₃）、………を考えると、例えば
（F₁、G₁）の噛合い性は、“不良”であるが、
（F₁、G₃）の噛合い性が“良好”であるとい
うように、相手歯車によつては噛合い性を
“良好”なものとすることができるため、歯
車の歩留りは大巾に向上する。

なお、上記の判定基準としたΔ、αは、歯
車の材質、使用目的等に応じて、種々に設定
しうるが、例えば自動車用、とくに変速機に
使用する場合には、Δ≒2μ、α≒50％を基
準とすることが好ましい。

さらに、上記実施例では、平歯車について
その歯当り面の判別方法について説明した
が、本発明方法は平歯車に限られるものでは
なく、種々の歯車の歯当りの管理に適用しう
ることはいうまでもない。

また、上記実施例では、１本の検出端子を
用いた場合について説明したが、検出端子を
複数本として、一度に複数の測定点について
測定を行なえるようにしてもよい。

なお、測定点の密度は、密度を高めれば高
めるほど、より正しい歯当りの判別が行える
が、測定時間、測定精度等との相互関係で、
使用目的に応じて最適に設定することができ
る。

以上詳細に説明したことから明らかなように、
本発明は、噛合う２つの歯車についてそれぞれあ
る歯面を測定歯面として、測定歯面上に規則的に
多数の測定点を定めて理論歯形に対する各測定点
の高さを検出し、噛合う２つの歯車の相対応する
測定点どうしの相対距離を演算して求め、最短距
離の値を基準として所定の距離の範囲に入る相対
応した測定点どうしの組合わせの数を計数し、全
組合わせに対する上記組合わせの割合が所定値以
上である歯車の組合わせを検出することを特徴と
する歯車の歯当り判別方法を提供するものであ
る。

本発明によれば、相手歯車との噛合い性を正確
に検出することができ、その良否の判定を極めて
正確なものとすることができ、歯車の歯当り判別
を実際的なものとすることができる。

また、本願に係る第２の発明は、上記第１の発
明方法を実施するに先立つて、予備測定を行い、
予備測定で検査すべき歯面を設定し、その後に、
その歯面について、第１の発明方法を実施し、そ
の歯車、ひいてはロツトの相手歯車との噛合い性
の良否を判定するようにしたことを特徴とするも
のであつて、１つの歯車の標準の歯面を設定する
ようにしているため、複数の歯面について歯当り
の測定を行うことなしに、高い確率で歯車の歯当
り判別を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる測定装置の軸方向
の正面概略説明図、第２図は上記測定装置の平面
概略説明図、第３図は歯車の選出歯面を示す正面
説明図、第４図は予備測定点を示す歯の斜視図、
第５図は本測定の測定点を示す歯の斜視図、第６
図ａ，ｂは、一つの直線上での理論歯形に対する
相対高さの分布を、噛合う２つの歯車について
夫々示すグラフ、第７図は噛合い性の良否の判断
に用いられる諸量の関係を示すグラフである。１……歯車、２……検出端子、Cij，C′ij……歯
面上の相対応する測定点、hij，h′ij……理論歯形
に対する測定点の相対高さ、Δ……範囲の判定に
ついての基準値、α……割合の判定についての基
準値。

Claims

【特許請求の範囲】１噛合う２つの歯車についてそれぞれ任意の歯
面を測定歯面として、測定歯面上に規則的に多数
の測定点を定めて理論歯形に対する各測定点の高
さを検出し、噛合う２つの歯車の相対応する測定
点どうしの相対距離を演算して求め、最短距離の
値を基準にして所定の距離の範囲に入る相対応し
た測定点どうしの組合わせの数を計数し、全組合
わせに対する上記組合わせの割合が所定値以上で
ある歯車の組合わせを検出することを特徴とする
歯車の歯当り判別方法。２測定点を歯面の縦横方向において各々等間隔
となるように設定したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の歯車の歯当り判別方法。３歯車を自動車用歯車とし、最短距離の差が
2μ以内にある相対応した測定点どうしの組合わ
せの数を計数するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の歯車の歯当り判別方
法。４歯当り面の割合の所定値を50％としたことを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の歯車の歯
当り判別方法。５噛合う２つの歯車について、それぞれ、まず
任意の複数の歯面を予備測定歯面として、各予備
測定歯面について規則的に複数の測定点を定めて
理論歯形に対する各測定点の高さを検出し、これ
ら測定点における平均高さを計算し、計算した平
均高さに近似する高さを有する測定点が設定数以
上である歯面を検出して測定歯面とし、該測定歯
面上に規則的に多数の測定点を定めて理論歯形に
対する各測定点の高さを検出し、噛合う２つの歯
車の相対応する測定点どうしの相対距離を演算し
て求め、最短距離の値を基準にして所定の距離の
範囲に入る相対応した測定点どうしの組合わせの
数を計数し、全組合わせに対する上記組合わせの
割合が所定値以上であるか否かを判別することを
特徴とする歯車の歯当り判別方法。６噛合う２つの歯車はそれぞれ別々の製造ロツ
トから抜き取つた歯車であることを特徴とする特
許請求の範囲第５項記載の歯車の歯当り判別方
法。７測定点を歯車の縦横方向において各々等間隔
となるように設定したことを特徴とする特許請求
の範囲第５項記載の歯車の歯当り判別方法。８歯車を自動車用歯車とし、最短距離の差が
2μ以内にある相対応した測定点どうしの組合わ
せの数を計数するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第７項記載の歯車の歯当り判別方
法。９歯当り面の割合の所定値を50％としたことを
特徴とする特許請求の範囲第８項記載の歯車の歯
当り判別方法。