JPH0340815B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歯車の歯当たりの測定方法に係り、と
くに測定する歯車またはこの歯車と噛合う歯車に
塗料を塗布し、上記一対の歯車の回転に伴なう塗
料の剥離あるいは転写の度合をTVカメラで撮像
して歯当たりを測定するようにした方法に関す
る。

歯車はトルクの伝達を行なうための機械要素で
あつて、各種の機械装置に広く用いられている。
このような歯車の歯面の加工精度が低い場合や、
あるいは適切な組立が行なわれず、このために噛
合が良好でない場合には、互に噛合う歯車が振動
や騒音を生じ、あるいはまた歯車の損傷等の原因
ともなる。従つて歯車の製造段階において、ある
いはまた歯車の組立段階において、歯車の歯当た
りの測定を行なうことが重要な意味を持つてい
る。

従来より一般に用いられていた歯車の歯当たり
の測定は、互に噛合う一対の歯車の内の一方の歯
面に塗料、例えば光明丹を塗布し、この光明丹が
上記一対の歯車の回転に伴なつて剥離あるいは転
写される度合から、歯車の歯当たりを知るもので
あつた。そしてこの判定は人間の目視判断によつ
て行なわれていたために、判断のためにかなりの
熟練と技能とを必要とするという欠点があつた。
また人間の目視判断による測定であるから、その
測定結果は同一の人であつてもバラツキを生じ、
あるいはまた複数の人が行なつた場合にはそれぞ
れにバラツキを生ずるという欠点があつた。また
このような測定結果をデータとして蓄積するため
には計測手段によつて計測して記録を行なわなけ
ればならず、このためにさらに多くの工数を必要
とするという欠点があつた。

このような問題点を解決するために有力な方法
は、上記塗料の剥離あるいは転写の度合をTVカ
メラで撮像し、このTVカメラで得られるビデオ
信号を処理して歯当たりを測定するものである。
そして上記のTVカメラで得られるビデオ信号を
処理する手段としてコンピユータを用いることに
より、リアルタイムでオンラインの画像測定を行
なうことが可能になる。このような場合において
最も重要なことは、安定した画像が得られるか否
かということであつて、歯当たりの測定に使用す
る塗料の違いによつて画像に大きな影響を及ぼ
す。

従来より歯当たりの測定に広く用いられている
塗料は上述の如く光明丹であるが、光明丹では歯
当たりの画像にあまり高いコントラストを得るこ
とができないという欠点を持つている。一方で
JISには、歯当たりの測定に用いる塗料の厚さは、
普通10μ程度とされている。従つて10μで十分な
輝度レベルを持つとともに、１〜10μで大きく輝
度が立上がるものを用いることが好ましい。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、安定した画像が得られ、これによつ
て歯当たりの測定が自動的に行なわれるととも
に、信頼性の高い結果が得られるようにした歯当
たりの測定方法を提供することを目的とするもの
である。

以下本発明を図示の一実施例につき説明する。
第１図および第２図は本発明の一実施例を示すも
のであつて、測定しようとするテストギヤ１は回
転軸２の先端部に固着されて取付けられるように
なつている。なお回転軸２は軸受３によつて回転
可能に支持されている。そして回転軸２の他端に
はブレーキデイスク４が固着されるとともに、こ
のブレーキデイスク４の端面にはブレーキシユー
５が接触している。ブレーキシユー５はスプリン
グ６によつてブレーキデイスクに圧着されるよう
になつており、これによつてテストギヤ１に負荷
を与えるようになつている。そして上記テストギ
ヤ１はドライブギヤ７と噛合つている。ドライブ
ギヤ７はモータ８の出力軸に固着されるようにな
つている。

上記テストギヤ１とドライブギヤ７の内の一方
の歯面には、螢光塗料が塗布されるようになつて
おり、この状態においてモータ８によつてドライ
ブギヤ７を介してテストギヤ１を回転駆動する
と、上記の塗料がテストギヤ１の歯面から剥離さ
れ、あるいはこのテストギヤ１の歯面に転写され
ることになる。この塗料の剥離あるいは転写の度
合を、TVカメラ９によつて撮像して歯当たりに
関する画像情報を得るようにしている。TVカメ
ラ９はＡ／Ｄ変換器１０と接続されており、この
変換器１０によつて２値化し、画像情報を画像メ
モリ１１に蓄えるようにしている。コンピユータ
１２はこのメモリ１１に蓄えられた画像情報を処
理し、あるいはまたこの画像情報を読取つてＸ−
Ｙプロツタ１３によつて出力するようになつてい
る。

上記テストギヤ１またはドライブギヤ７の歯面
に塗布された塗料は、螢光塗料であつて、ここで
は化成オプトニクス株式会社製の極光螢光体、
LA−GN（商標）が使用されている。このような
螢光塗料を用いることによつて高いコントラスト
が得られるようになつている。また螢光塗料は一
様に塗ることが可能で、しかも容易に落すことが
できるのでオンラインで使用可能であるから、歯
車の製造ラインあるいは組立ラインで利用でき
る。

さらにこのような螢光塗料を用いることによつ
て、歯面の表面粗さに影響されず、しかも10μ程
度の厚さで十分な輝度が得られることが判明して
いる。第３図はこのような試験結果を示すもので
あつて、同図においてＡで示すのが、螢光塗料を
用いたときの塗膜の厚みに対する明るさの変化を
示している。なお同図において比較例として示す
Ｂ、Ｃ、Ｄの特性は、光明丹、ホワイトグリス、
およびシリコンゴムをそれぞれ歯面に塗布したと
きの明るさの変化を示している。なおこのときの
歯面の最大表面粗さは0.3μである。この結果から
明らかなように、歯当たりに用いる塗料として螢
光塗料を用いた場合には、10μの厚さで十分な輝
度レベルを持つようになり、０〜10μで大きく立
上がるような好ましい特性を示している。

つぎに第４図は、最大表面粗さが16μの場合の
塗料の厚みに対する明るさの変化を測定した結果
を示すものであつて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれ
の特性は、第３図と同じ塗料を用いたときの結果
である。この第４図の結果から明らかなように、
螢光塗料を用いたときのＡの特性以外は、とくに
０〜10μでの傾きが小さく、十分な立上がりを持
つていないために、歯当たりの測定のための塗料
としての使用が難しいことが理解される。さらに
第３図と第４図とを比較すれば明らかなように、
螢光塗料を用いることによつて、表面粗さに影響
を受けないで歯当たりの測定を行なうことが可能
になる。ちなみにシリコンゴムを塗料として用い
た場合のＤで示す特性によれば、第３図に示すよ
うに表面粗さが小さい場合には可視光線の下で歯
当たりを測定することが可能であるが、表面粗さ
が大きい場合には第４図に示すように歯当たりの
測定を正確に行なうことが難しい。

さらにここでは第２図に示すように、光源とし
て紫外線ランプ１５を用いるようにしており、こ
のランプ１５によつてテストギヤ１の歯面を照明
し、このときの塗料の剥離あるいは転写の度合を
上記TVカメラ９で撮像するようにしている。な
お紫外線ランプ１０は、例えば松下電工株式会社
製、ブラツクランプ、FL15（商標）を用いるよう
にしている。このように紫外線を照明として使用
することにより、散乱光をTVカメラ９がとらえ
ることがなく、このために安定した画像を期待で
きることになる。

つぎに以上のような螢光塗料を用いる歯当たり
の測定の方法をさらに詳細に説明すると、この測
定は第５図に示すフローチヤートに基いて行なわ
れる。まず測定の最初に、テストギヤ１の歯面の
歯すじ長さおよび歯たけ長さを測つておく。そし
てこの後は塗料が塗布された歯面から剥離した塗
料あるいは歯面に転写された塗料の度合をTVカ
メラ９によつて画像として取込む。そしてTVカ
メラ９によつて取込まれた画像であつてアナログ
信号から成る画像信号を２値化するとともに、画
像メモリ１１に取込む。そしてこの画像メモリ１
１に取込まれた画像をコンピユータ１２によつて
画像処理する。この処理は後述する９画素移動平
均処理および穴埋め処理である。そして画像処理
を行なつた後に、特徴抽出を行ない、この特徴抽
出に基いて歯当たりを測定する。以上のような操
作をテストギヤ１の全歯について繰返す。そして
この後に判定を行なうようにしている。

それぞれの歯についての歯当たりの測定は、ま
ず近接スイツチ１４によつてテストギヤ１の歯面
の割出しを行ない、TVカメラ９による画像の取
込みのタイミングを得る。そしてこのタイミング
でTVカメラ９は歯車の撮像を行なう。このとき
のTVカメラ９による映像信号はアナログ信号で
あるから、第６図に示すように、適当なしきい値
を設定してアナログ信号をデジタル信号に変換す
る。こ処理がＡ／Ｄ変換器１０によつてなされ
る。そしてデジタル化された画像情報が画像メモ
リ１１に蓄えられることになる。

このようにして得られた画像情報は、上記しき
い値如何によつてノイズの影響を受け、第７図に
示すように、その周囲の部分が複雑な形状になる
とともに、周囲には小さな島状部分を有してい
る。また中央部であつて大陸状の部分には、その
内部に多数の穴が存在することになる。大陸の周
囲の複雑な形状、周囲の小さな島状部分、および
大陸の内部の穴は何れも中心位置の判定等に誤差
を及ぼす可能性がある。

そこでこのようなデータをそのまま使うことな
く、コンピユータ１２を用いて画像処理を行な
う。すなわちまず９画素移動平均を行なう。この
操作は、画像情報のＸ方向およびＹ方向にそれぞ
れ３画素ずつの正方形内の９画素の平均をとり、
その中心の画素の値とする９画素平均の処理を歯
面のエリア内の総ての画素について行なうもので
ある。換言すれば、その画素の２値化された情報
をそのまま用いることなく、その画素を中心にＸ
方向およびＹ方向の３画素ずつ、すなわち９画素
の１の合計を行なう。そして９画素の内５画素以
上が１の場合にはその中心の画素を１とする。こ
れに対して１の画素が４画素以下の場合には、中
心の値の画素を０とする。

このような９画素移動平均の処理を行なうこと
によつて、大陸状部分の周囲の複雑な形状を単純
化することができる。また大陸の周囲に離ればな
れに存在する島状部分が消える。またこのような
９画素移動平均によつて大陸状部分の中の小さな
穴を埋めることができる。ところが大陸状部分の
中に残つている大きな穴は埋めることができな
い。そして大きな穴は歯当たりの中心を求める場
合に結果に影響を及ぼすので、穴埋め処理をコン
ピユータ１２によつて行なう。

なお歯面に塗布される塗料の種類や物性によつ
ては、大陸状部分の中に小さな穴がほとんど生じ
ない場合がある。このような場合には穴埋め処理
を必要としない。また歯車の歯面に実際に凹凸が
あり、このような凹凸によつて大陸状部分の中に
穴が生ずる。この穴は塗料の転写の不良に基く穴
ではなくて、歯当たりそれ自体を反映する穴なの
で、穴埋め処理を行なわないで後述の評価のため
の演算処理を行なうことが好ましい。

このような穴埋め処理によつて画像の処理を行
なつた後に、コンピユータ１２を通してＸ−Ｙプ
ロツタ１３によつて画像情報を打出すことによ
り、第８図に示すような歯当たりに関する画像情
報が得られることになる。そしてさらにこの画像
情報を基にして、歯当たりの面積比や、歯当たり
の歯すじ方向あるいは歯たけ方向の長さ比、ある
いは歯当たりの歯すじ方向および歯たけ方向の中
心位置をそれぞれコンピユータ１２によつて計算
することができる。さらに必要であれば、歯すじ
方向および歯たけ方向の歯当たりの最大長さ、歯
すじ方向および歯たけ方向の重心偏差等の計算を
行なうことができる。

以上本発明を図示の一実施例につき述べたが、
本発明は上記実施例によつて限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が
可能である。例えば上記実施例は第２図に示すよ
うに平歯車１の歯当たりの測定に関するものであ
るが、本発明は円筒歯車、かさ歯車、円筒ウオー
ムギヤ等各種の歯車の歯当たりの測定に適用可能
である。また上記実施例においては、Ｘ−Ｙプロ
ツタ１３によつて画像情報を打出すことにより、
歯当たりの状態を知るようにしているが、コンピ
ユータ１２によつて歯当たりに関する各種の項目
の演算を行ない、この演算結果に基づいて歯車の
歯当たりの合格あるいは不合格の判定や、あるい
はまた歯車の歯面の等級の判別を行なうようにす
ることも可能である。

以上に述べたように本発明は、螢光塗料を歯面
に塗布し、この螢光塗料の剥離あるいは転写の度
合をTVカメラで撮像し、このTVカメラで得ら
れるビデオ信号をデジタル信号に変換し、各画素
につき複数画素の移動平均処理を施して歯当たり
を測定するようにしたものである。従つて本発明
によれば、塗料の厚さの影響をを受けることな
く、高いコントラストの安定した映像を得ること
が可能となり、このためにオンラインの画像測定
が可能となる。さらに本発明において紫外線を照
明として使用することにより、散乱光の影響を受
けることなく歯当たりの測定を行なうことが可能
となる。しかもデジタル化した後に複数画素の移
動平均処理を施しているために、画像の周囲のギ
ザギザがとれ、ノイズによる誤差を除去すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る歯車の歯当た
りの測定を示すブロツク図、第２図は同要部斜視
図、第３図はこの測定に用いられる螢光塗料の特
性を示すグラフ、第４図は表面粗さを変えた場合
の第３図と同様のグラフ、第５図はこの実施例の
測定方法の全体を示すフローチヤート、第６図は
２値化の方法を示すグラフ、第７図はコンピユー
タによる画像処理を行なう前の画像情報を示す線
図、第８図はコンピユータによる画像処理を終つ
た画像を示す線図である。 なお図面に用いた符号において、１……テスト
ギヤ、７……ドライブギヤ、８……モータ、９…
…TVカメラ、１０……Ａ／Ｄ変換器、１１……
画像メモリ、１２……コンピユータ、１３……Ｘ
−Ｙプロツタ、１５……紫外線ランプである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定する歯車またはこの歯車と噛合う歯車に
   塗料を塗布し、前記一対の歯車の回転に伴なう前
   記塗料の剥離あるいは転写の度合をTVカメラで
   撮像し、このTVカメラで得られるビデオ信号を
   処理して歯当たりを測定するようにした方法にお
   いて、前記塗料として螢光塗料を用いるととも
   に、前記TVカメラで得られるビデオ信号をデジ
   タル信号に変換し、各画素につき複数の画素の移
   動平均処理を施すことを特徴とする歯車の歯当た
   りの測定方法。 ２ 前記撮像の際の光源として紫外線ランプを用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の歯車の歯当たりの測定方法。