JPH0625707B2 - 歯車の歯振れ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自動車のエンジンや変速機などに使用する
歯車の歯振れ測定装置についてのものである。

歯車の良否を判定するための項目にはＯＢＤ、歯振れ、
打痕値などがあるが、この発明はかみ合い試験法により
歯振れを測定する装置についてのものである。

［従来の技術］ 次に、従来技術による歯車のかみ合い試験の構成を第５
図により説明する。

第５図の１は親歯車、２は親歯車１の回転軸、１１はワ
ーク、１２はワーク１１の回転軸、１７は変位センサ、
１８は近接スイッチ、１９は測定手段である。

被測定物であるワーク１１に歯振れがない、すなわち、
形状的に均一に加工された親歯車１を押し当ててワーク
１１を１回転させる。

ワーク１１の回転軸１２と親歯車１の回転軸２間の距離
の変化を変位センサ１７で読み取る。

次に、変位センサ１７で読み取った回転軸１２と回転軸
２の軸間距離の変化を第６図により説明する。

第６図の波形変動はワーク１１の形状が理想の形状と違
ったときに生ずるものであり、このときの波形の最大値
−最小値が歯振れである。

ただし、第６図の波形は説明図のため、ワーク１１の歯
振れ成分だけを抜き出し、親歯車１の歯振れのない波形
図である。

次に、回転軸１２と回転軸２の軸間距離の変化量を第７
図により説明する。

第７図から明らかなように、ワーク１１と親歯車１とを
かみ合わせて試験するため、ワーク１１と親歯車１の歯
振れの和になる。

したがって、ワーク１１の歯振れを正確に測定するには
親歯車１の歯振れをなくす必要がある。

このため、親歯車１には十分な精度が要求され、慎重に
管理されなければならない。

［発明が解決しようとする課題］ かみ合い試験では、軸間距離の変化を変位センサで読み
取り、このデータを処理しているため、軸間距離にはワ
ークの良否だけでなく親歯車の形状にも左右されるの
で、親歯車には十分な精度が要求されるためコストが高
くなるのと、慎重に管理しなければならない。

また、近年、歯車の要求精度も高くなつてきており、こ
れに見合った精密な親歯車を製作するには限界がある。

［課題を解決するための手段］ １歯以上歯数の違うワーク１１にかみ合せ、第１のワー
クの歯数以上を回転する親歯車１と、第１のワークの第
１の回転軸１２と親歯車１の第２回転軸との間の軸間距
離を検出する変位センサ３と、親歯車１の回転に応じ１
歯ごとのタイミング信号を発生する近接スイッチ４と、
親歯車１の回転角度に応じた位置を検出する位置検出器
５と、変位センサ３の変位信号７、近接スイッチ４のタ
イミング信号８、位置検出器５の位置検出信号９を入力
とする測定手段６と、親歯車１を回転させるモータ１０
とを備え、第１のワーク１１の歯振れと親歯車１の歯振
れの和を第１のワーク１１の歯数×親歯車１の歯数組以
上を求め、親歯車１の各歯ごとの歯振れ値を求め、第１
のワーク１１を任意の歯数の第２のワーク１１Ａに変え
て、第１の回転軸１２Ａと第２の回転軸２の軸間距離を
測定し、各変位から親歯車１の歯振れ値分を補正し、第
２のワーク１１Ａの歯振れ成分だけを取り出す。

次に、この発明による歯車の歯振れ測定装置の構成図を
第１図と第２図により説明する。

第１図は側面図であり、第２図は正面図である。

第１図・第２図の３は変位センサ、４は近接スイッチ、
５は位置検出器、６は測定手段、７は変位信号、８はタ
イミング信号、９は位置検出信号、１０はモータ、１３
は台、１４は移動台、１５はばね、１６はシリンダであ
る。

回転軸２は回転軸１２と平行に並んでおり、回転軸２は
移動する。また、回転軸２はモータ１０により一定速度
で回転する。

３は変位センサであり、回転軸２の移動量である変位信
号７を出す。

４は歯信号発生器などによる近接スイッチであり、親歯
車１の回転に伴い歯に対応したタイミング信号８を発性
する。

５はロータリエンコーダなどによる親歯車１の位置検出
器であり、親歯車１のかみ合っている回転角度に対応し
た位置検出信号９を出す。

６は測定手段であり、変位センサ３の変位信号７、近接
スイッチ４のタイミング信号８および位置検出器５の位
置検出信号９を読み込ませ、次のように動作する。

台１３には回転軸１２を取り付け、移動台１４には回転
軸２を取り付ける。

移動台１４は台１３上をスライドできる構造になってお
り、ばね１５で台１３側に押されている。

親歯車１を移動台１４から外すときは、シリンダ１６で
ばね１５ごと移動台１４をシリンダ１６側に移動させ、
親歯車１とワーク１１の連結を外す。

［作用］ 次に、第１図と第２図の作用を説明する。

まず、親歯車１の歯振れの値分を得るために、親歯車１
と親歯車１より１枚歯数の少ないワーク１１をかみ合わ
せて、モータ１０により回転させる。

このとき、近接スイッチ４で親歯車１の歯の有無を確認
し、歯があると、位置検出器５で親歯車１の歯位置を求
め、その歯位置の回転軸１２と回転軸２との軸間距離を
変位センサ３で測定し、この軸間距離をＬ_1iとし、 ワーク１１の歯数×親歯車１の歯数個の軸間距離Ｌ_1iが
求められる。

前述のように、Ｌ_1iは親歯車１の歯振れの値分Ｍ_j とワ
ーク１１の歯振れの値分Ｗ_1kの和である。

すなわち、次式のとおりとなる。

Ｌ_1i＝Ｍ_j＋Ｗ_1k……………………………(1) ｉ、ｊ、ｋはそれぞれの位置を示す番号である。

例えば、ワーク１１の歯数を２枚 （１≦ｋ≦２）、親歯車１の歯数を３枚 （１≦ｊ≦３）とすると、２×３＝６の６通りとなり、
６通りの軸間距離Ｌ_1iは、次のように表わすことができ
る。

Ｌ₁₁＝Ｍ₁＋Ｗ₁₁ Ｌ₁₂＝Ｍ₂＋Ｗ₁₂ Ｌ₁₃＝Ｍ₃＋Ｗ₁₁ Ｌ₁₄＝Ｍ₁＋Ｗ₁₂ Ｌ₁₅＝Ｍ₂＋Ｗ₁₁ Ｌ₁₆＝Ｍ₃＋Ｗ₁₂ この式群から、親歯車２の歯振れ値分Ｍ_j をそれぞれ求
めると、 Ｍ_１、 Ｍ_２＝Ｍ_１＋（Ｌ₁₅−Ｌ₁₁）、 Ｍ_３＝Ｍ_１＋（Ｌ₁₃−Ｌ₁₁）、 となり、測定手段６に記憶しておく。

次に、ワーク１１の変わりに他の任意の歯数のワーク１
１Ａを測定する。

ワーク１１Ａは、前述のワーク１１を測定するときと同
じように、近接スイッチ４と位置検出器５の信号により
変位センサ３の変位検出信号９を押歯車２の各歯ごとに
読み、Ｌ_2iを得る。

Ｌ_2iでも、Ｌ_1iと同じように、 Ｌ_2i＝Ｍ_j+Ｗ_2k………………………………(2) より Ｗ_2k＝Ｌ_2i−Ｍ_j ……………………………(3) である。

したがって、Ｌ_1iで記憶されている親歯車１の歯振れの
値分Ｍ_j を差し引いてワーク１１Ａの歯振れの成分だけ
を求める。

以上をワーク１１Ａが１回転するまで操作する。例え
ば、ワーク１１と同じように、 １≦ｋ≦２、１≦ｊ≦３とすると、 Ｗ₂₁＝Ｌ₂₁−Ｍ_１ Ｗ₂₂＝Ｌ₂₂−Ｍ_２ となる。

そこで、Ｗ_2kの最大値とＷ_2kの最小値から、歯振れ値は
次式で求められる。

ワーク１１Ａの歯振れ値 ＝Ｗ_2kの最大値−Ｗ_2kの最小値……………(4) すなわち、軸間距離の変化量は親歯車とワークの変位に
和になることから、予め前もって親歯車分を求めて記憶
しておき、ワークを測定するときこれを補正することに
より、親歯車の形状に影響されないで測定できるように
するものである。

このとき、親歯車分の値はそれぞれの位置において固有
の値になるので、親歯車の位置を検出する検出器を設
け、これにより管理し、記憶する。

次に、第１図の変位信号７とタイミング信号８、位置検
出信号９の関係を第３図により説明する。

第３図は、ワーク１１と親歯車１をかみ合わせたとき、
変位センサ３で読んだ軸間距離の変化Ｌ_1iを求め、親歯
車１の回転軸２の変化Ｍ_j とワーク１１の回転軸１２の
変化Ｗ_1kを計算で求めた時である。

次に、第１図の動作を第４図のフローチャートで説明す
る。

第４図(ア) はワーク１１を測定した場合のフローチャー
トである。

最初に、ステップ２１では、近接スイッチ４で読んだタ
イミング信号８の有無、すなわち、親歯車１の歯の有無
を確認する。

タイミング信号８があれば、ステップ２２に進み、位置
検出器５の位置検出信号９を読む。タイミング信号８が
なければ、該歯車１の歯を見つけるまで親歯車１を回転
させる。

ステップ２３では、位置検出信号９より親歯車１の歯の
位置を求める。

ステップ２４では、変位センサ３で回転軸１２と回転軸
２間の軸間距離を読む。

ステップ２５は、ステップ２４で読んだ軸間距離の値を
測定手段６に格納する。

ステップ２６は、ステップ２５で測定手段６に格納した
軸間距離の値がワーク１１の歯数×親歯車１の歯数個得
たかを確認し、あれば、次のステップ２７に進み、なけ
れば、はじめにもどる。

ステップ２７は親歯車１の各位置の歯振れ値を演算し、
測定手段６で記憶する。

次に、ワーク１１Ａを測定したときのフローチャトを第
４図(イ) で説明する。

はじめに、ステップ３１は、近接スイッチ４で読んだタ
イミング信号８の抜無を確認する。

タイミング信号８があれば、ステップ３２に進み、位置
検出器５位置検出信号９を読む。

ステップ３３では、位置検出信号９より親歯車１の歯の
位置を求める。

ステップ３４では、変位センサ３で回転軸１２Ａと回転
軸２の間の軸間距離を読む。

ステップ３５は、ステップ２７で記憶している親歯車１
の歯振れ値を使って、ワーク１１Ａの回転軸１２Ａの変
化分の値を演算する。

ステップ３６は、ステップ３５で演算した回転軸１２Ａ
変化分の値がワーク１１Ａの歯数個得たかを確認し、あ
れば、次のステップ３７に進み、なければ、はじめにも
どる。

ステップ３７は、ワーク１１Ａの回転軸１２Ａの変化分
の最大値と最小値を求める。

ステップ３８は、回転軸２１Ａの変化分の最大値から最
小値を引き、これをワーク１１Ａの歯振れ値となる。

なお、この発明では、位置検出器５にはロータリエンコ
ーダを用いたが、原点スイッチと歯信号発生器４とカウ
ンタを使用し、該歯車１の位置信号７が得られるように
すれば同じような効果が得られる。

［発明の効果］ この発明によれば、次のような効果がある。

(ア) 親歯車は精度の低いものでも高精度な測定ができ、
安価な振れ測定装置を供給することができる。

(イ) 親歯車に摩耗等の形状変化が現れても、再較正する
ことにより精度の高い測定ができるので、親歯車の寿命
が永くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による歯車の歯振れ測定装置の側面
図、第２図は第１図の正面図、第３図は第１図の変位信
号７とタイミング信号８、位置検出信号９の関係を示す
図、第４図は第１図の動作を説明するフローチャート、
第５図は従来技術による構成図、第６図は変位センサ１
３で読み取った回転軸１２と回転軸２Ａの軸間距離の変
化を示す波形図、第７図はワーク１１と親歯車１歯振れ
の波形図である。 １……親歯車、２……親歯車１の回転軸、３……変位セ
ンサ、４……近接スイッチ、５……位置検出器、６……
測定手段、７……変位信号、８……タイミング信号、９
……位置検出信号、１０……モータ、１１……ワーク、
１１Ａ……ワーク、１２Ａ……回転軸、１３……台、１
４……移動台、１５……ばね、１６……シリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１歯以上歯数の違うワーク(11)にかみ合
   せ、第１のワーク(11)の歯数以上を回転する親歯車(1)
   と、 第１のワーク(11)の第１の回転軸(12)と親歯車(1) の第
   ２の回転軸(2) との間の軸間距離を検出する変位センサ
   (3) と、 親歯車(1) の回転に応じ１歯ごとのタイミング信号を発
   生する近接スイッチ(4) と、 親歯車(1) の回転角度に応じた位置を検出する位置検出
   器(5) と、 変位センサ(3) の変位信号(7) 、近接スイッチ(4) のタ
   イミング信号(8) 、位置検出器(5) の位置検出信号(9)
   を入力とする測定手段(6) と、 親歯車(1) を回転させるモータ(10)とを備え、 第１のワーク(11)の歯振れと親歯車(1) の歯振れの和を
   第１のワーク(11)の歯数×親歯車(1) の歯数組以上を求
   め、親歯車(1) の各歯ごとの歯振れ値を求め、第１のワ
   ーク(11)を任意の歯数の第２のワーク(11A) に変えて、
   第１の回転軸(12A) と第２の回転軸(2) の軸間距離を測
   定し、各変位から親歯車(1) の歯振れ値分を補正し、第
   ２のワーク(11A) の歯振れ成分だけを取り出すことを特
   徴とする歯車の歯振れ測定装置。