JPH0663819A - 歯車検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査されるワーク歯車の歯面打痕、歯溝振
れ、ＯＢＤの各検査を、同時に高精度で連続かつ自動的
に行える歯車検査装置を提供すること。 【構成】 Ｌ形の揺動レバー（4）の屈曲部（4ｂ）の両
側を一対のピボットヒンジ（6）で回転可能に支持す
る。ピボットヒンジ（6）は取付ブラケット（12）に取
付けられる。取付ブラケット（12）に揺動レバー（4）
の変位を検出する差動変圧器（7）と、揺動レバー（4）
の後端部（4ｃ）を常時上方に弾圧保持するエアーシリ
ンダ（9）を取付けて歯車検査ユニット（13）を構成
し、これを定盤（14）に位置決め固定して、歯車検査装
置が組立てられる。揺動レバー（4）の先端部（4ａ）に
回転可能に支持されたマスター歯車（3）が、エアーシ
リンダ（9）の背圧絞りによるエアー圧で、定位置で回
転するワーク歯車（1）に弾圧噛合する。作動変圧器
（7）の出力から歯車の異常を調べる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検歯車であるワーク
歯車の歯面の打痕と歯溝の振れの大きさの測定、及びＯ
ＢＤ（Over Ball Diameter）の測定を、検査基準となる
マスター歯車を使って同時に行える歯車検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】歯車は、歯切り盤による削り出し加工、
シェービングカッタによるシェービング加工等を経て製
作されるが、これら加工工程において歯面に不測に打痕
ができたり、加工誤差により歯溝に振れが生じたりする
場合がある。そこで製作された歯車は、検査工程におい
て、歯面の打痕、歯溝振れの大きさが測定され、規定値
を越える打痕又は歯溝振れのある製品は不良品としてラ
インから除去するようにしている。

【０００３】また歯車の検査項目としては、他にＯＢＤ
(Over Ball Diameter)がある。これは歯車の中心と歯面
との間の距離に関するもので、例えばシェービング未加
工の歯車ではＯＢＤが基準値を越え、シェービング未加
工であることが判別される。

【０００４】歯面の打痕、歯溝振れの大きさを測定する
歯車検査装置としては、従来、図８に示す装置が使用さ
れてきた。同装置は、固定された定盤（14）上に略Ｌ形
の揺動レバー（4）を縦に設置し、この揺動レバー（4）
の略中央の屈曲部（4ｂ）を、定盤（14）上にボルト（3
1）で固定されたベアリング内蔵の軸受（30）により揺
動可能に支持している。

【０００５】軸受（30）から上方に延びる揺動レバー
（4）の先端部（4ａ）に、検査基準となる高精度のマス
ター歯車（3）が回転可能に軸支されている。マスター
歯車（3）は、定位置で回転可能に配置された被検歯車
であるワーク歯車（1）に対して、圧縮バネ（33）によ
って弾圧的に噛合している。ワーク歯車（1）は、定盤
（14）上に設置された歯車駆動機構（2）により交換可
能に支持されている。なお歯車駆動機構（2）は、ワー
ク歯車（1）の搬入搬出機構（図示せず。）を備えてい
る。

【０００６】軸受（30）から横に延びる揺動レバー
（4）の後端部（4ｃ）に、変位検出手段としての差動変
圧器（7）と、レバー付勢手段（32）が設置されてい
る。差動変圧器（7）は、定盤（14）から上方に延びる
支持アーム（36）の先端部に固定され、その測定子
（7'）が、揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）の上面に常
時接触して、揺動レバー（4）が軸受（30）の中心を支
点に揺動回転したときの後端部（4ｃ）の上下方向の変
位を、電圧値で検出するように構成されている。

【０００７】レバー付勢手段（32）は、揺動レバー
（4）の揺動を制御するもので、圧縮バネ（33）とエア
ーシリンダ（34）とを備えている。圧縮バネ（33）とエ
アーシリンダ（34）は、定盤（14）上にボルト（37）で
固定された支持ブラケット（38）に取付けられ、圧縮バ
ネ（33）は、揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）を常時上
方に弾圧して、マスター歯車（3）をワーク歯車（1）に
弾圧噛合させ、またエアーシリンダ（34）は、揺動レバ
ー（4）の後端部（4ｃ）の上方に設置され、そのピスト
ンロッド（35）が、エアーシリンダ（34）作動時に圧縮
バネ（33）に抗して揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）を
押し下げ、マスター歯車（3）をワーク歯車（1）から離
間させる。エアーシリンダ（34）は、ワーク歯車（1）
の検査が完了する毎に１回作動し、ワーク歯車（1）の
検査時はピストンロッド（35）を揺動レバー（4）の後
端部（4ｃ）から離間した後退位置に保持する。

【０００８】図８の歯車検査装置は、ワーク歯車（1）
を次のように検査する。定位置にワーク歯車（1）をセ
ットし、これにマスター歯車（3）を弾圧噛合させる。
ワーク歯車（1）を回転させて、これにマスター歯車
（3）を従属回転させると、ワーク歯車（1）の歯面の打
痕、歯溝振れの大きさに応じて、揺動レバー（4）が軸
受（30）を中心に微小に揺動変位し、この変位の量が差
動変圧器（7）により検出される。

【０００９】差動変圧器（7）の出力は例えば図９のよ
うに波形のグラフとして表示される。ワーク歯車（1）
とマスター歯車（3）との中心距離Ｄが基準よりも大き
い部分が基準点の上側に表示され、小さい部分が下側に
表示される。グラフの大きなうねりｗはＯＢＤの変動を
表す。微小な波ｄｘは異常ではなく、歯面のインボリュ
ート面によるものである。マスター歯車（3）がワーク
歯車（1）の歯面打痕及び歯溝の振れ部分と噛合する
と、揺動レバー（4）が大きく振れて突出波ｄｘ’が現
われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す従来の歯車
検査装置では、ＯＢＤの測定が事実上不可能であった。
これは、ワーク歯車（1）の歯面打痕、歯溝振れの検査
では、異常箇所で突出波ｄｘ’がはっきりと現われるの
で、装置が高精度でなくても比較的検査が容易であるの
に対し、ＯＢＤ測定では基準点の絶対値と緩やかなうね
りｗの上下幅を測定する関係上、装置自体の精度の甘さ
がそのまま測定値の誤差となって影響してくるためであ
る。従って、ワーク歯車（1）のＯＢＤ測定を高精度で
行うためには、装置自体の剛性が高く、繰り返し測定し
ても測定精度が安定していることが必須である。

【００１１】しかし、従来の装置は図８に示されるよう
に、揺動レバー（4）を軸受（30）のベアリングで支持
していたため、軸受（30）での比較的大きなガタ付きを
避けることができず、誤差が大き過ぎるため事実上ＯＢ
Ｄ測定が不可能であった。

【００１２】また、定盤（14）上に取付けた軸受（30）
や、差動変圧器（7）、レバー付勢手段（32）の相対的
な位置関係の微妙なズレも、ＯＢＤ測定を不可能にする
誤差原因の一部になっていた。

【００１３】このため、従来はＯＢＤ測定は図８のよう
な歯車検査装置を使用せずに、歯面打痕、歯溝振れの検
査とは別工程で、一つずつ殆ど手作業で行なっていた。

【００１４】本発明の目的は、ワーク歯車の歯面打痕、
歯溝振れ、及びＯＢＤの検査を同時に高精度で連続かつ
自動的に行える歯車検査装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、定位置に回転
可能に設置されたワーク歯車に、略中央部がレバー支持
手段で回転可能に支持された揺動レバーの一端部に回転
可能に支持された検査基準となるマスター歯車を弾圧的
に噛合させ、ワーク歯車とマスター歯車を回転させたと
きのマスター歯車の変位に応じて揺動する揺動レバーの
変位量から、ワーク歯車の歯面異常を検査する装置であ
って、前記レバー支持手段に、揺動レバーの略中央部の
両側２点を回転可能に支持する一対のピボットヒンジを
使用することにより、上記目的を達成するものである。

【００１６】また、本発明は上記目的をより効果的に達
成するため、揺動レバーを支持するレバー支持手段と、
揺動レバーの変位量を検出する変位検出手段と、マスタ
ー歯車をワーク歯車に弾圧噛合させるレバー付勢手段の
各構成部品を取付ブラケットに組付けて歯車検査ユニッ
トを組立て、この歯車検査ユニットの取付ブラケットを
定盤上に固定したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】揺動レバーを回転可能に支持する一対のピボッ
トヒンジは、揺動レバーをガタ付き無く、しかも、揺動
レバーの小さな揺動角にも精度良く追従して支持する。
また、ピボットヒンジは、高剛性を維持して、揺動レバ
ーをより安定に支持する。その結果、揺動レバーは、ワ
ーク歯車とマスター歯車の中心距離変動に正確に追従揺
動して、歯面打痕及び歯振れと共に、ワーク歯車の高精
度なＯＢＤ測定を可能にする。

【００１８】また、取付ブラケットに揺動レバーのレバ
ー支持手段や変位検出手段、レバー付勢手段を組付けて
歯車検査ユニットを構成し、これを定盤に設置するよう
にすると、揺動レバーのレバー支持手段や変位検出手
段、レバー付勢手段の相対的な寸法位置関係を高精度に
することが容易になり、ワーク歯車のＯＢＤ測定がより
高精度に行えるようになるし、定盤上への歯車検査装置
の組立作業性が良くなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１乃至
図７を参照して説明する。なお、同図の実施例に示され
る歯車検査装置の、図８の検査装置と同一、又は相当部
分には同一符号が付してある。

【００２０】図１および図２に示される歯車検査装置
は、Ｌ形の揺動レバー（4）の屈曲部（4ｂ）を回転可能
に支持するレバー支持手段（5）に、一対のピボットヒ
ンジ（6）を使用したことを特徴とする。

【００２１】また、同歯車検査装置は、図３に示される
ように、揺動レバー（4）とそのレバー支持手段（5）、
揺動レバー（4）の変位検出手段である差動変圧器
（7）、揺動レバー（4）を付勢しマスター歯車をワーク
歯車に弾圧噛合させるレバー付勢手段（8）の各構成部
品を、１つの取付ブラケット（12）に組付けた歯車検査
ユニット（13）を制作して、この歯車検査ユニット（1
3）を定盤（14）上に取付けた構造を特徴とする。

【００２２】具体的に説明すると、取付ブラケット（1
2）は、定盤（14）に固定される水平な座板（12ａ）
と、座板（12ａ）上に一体に立設され互いに対向する一
対の垂直壁（12ｂ）と、垂直壁（12ｂ）の上端部に横架
された天板（12ｃ）を有する。垂直壁（12ｂ）の端部に
は取付穴（16）が形成され、ここにピボットヒンジ
（6）を前面に突設したヒンジ固定体（15）が嵌挿され
る。

【００２３】レバー支持手段（5）の一対のピボットヒ
ンジ（6）に対応して、図４に示すように、揺動レバー
（4）の屈曲部（4ｂ）の両側面中央に円錐穴（17）が形
成されている。取付ブラケット（12）の一対の垂直壁
（12ｂ）の端部間に揺動レバー（4）の屈曲部（4ｂ）を
挿入し、垂直壁（12ｂ）の取付穴（16）にヒンジ固定体
（15）を挿入して、そのピボットヒンジ（6）を揺動レ
バー（4）の円錐穴（17）に嵌挿すると、ピボットヒン
ジ（6）と円錐穴（17）が自動調芯されて、ピボットヒ
ンジ（6）で揺動レバー（4）の屈曲部（4ｂ）が位置決
め支持される。この状態でヒンジ固定体（15）が垂直壁
（12ｂ）に固定される。

【００２４】取付ブラケット（12）の垂直壁（12ｂ）の
一部に変位検出手段の差動変圧器（7）が取付けられ、
天板（12ｃ）にレバー付勢手段（8）が取付けられてい
る。差動変圧器（7）は、その測子（7'）の先端が揺動
レバー（4）の後端部（4ｃ）上面に常時接触するように
垂直壁（12ｂ）に固定されている。

【００２５】レバー付勢手段（8）は、図８の従来装置
と同様な構成でもよいが、図１に示すように、１つのエ
アーシリンダ（9）と、そのピストンロッド（10）と揺
動レバー（4）を連結するフローティングジョイント（1
1）で構成することにより、後に詳述するように、歯面
打痕などの検出時の揺動レバー（4）の跳ね返りが防止
される。エアーシリンダ（9）は、取付ブラケット（1
2）の天板（12ｃ）上に固定され、天板（12ｃ）を貫通
して下方に延びるピストンロッド（10）の下端部と揺動
レバー（4）の後端部（4ｃ）とがフローティングジョイ
ント（11）で連結されている。

【００２６】フローティングジョイント（11）は、図５
に示すように、ピストンロッド（10）の下端部と揺動レ
バー（4）の後端部（4ｃ）に球面自在継手（18）で結合
されたもので、図５に示す如く揺動レバー（4）の傾斜
に伴いピストンロッド（10）に無理な力が作用するのを
防止する。

【００２７】エアーシリンダ（9）は、図８の従来装置
における圧縮バネ（33）とエアーシリンダ（34）の相反
する２つの作用を揺動レバー（4）に対して及ぼす。

【００２８】詳しくは、取付ブラケット（12）に揺動レ
バー（4）、レバー支持手段（5）、レバー付勢手段
（8）、差動変圧器（7）を取付けた歯車検査ユニット
（13）を作成し、これの取付ブラケット（12）の座板
（12ａ）を定盤（14）上にボルト（20）で位置決め固定
する。エアーシリンダ（9）に背圧絞りのエアー圧を供
給し、ピストンロッド（10）によりフローティングジョ
イント（11）を介して揺動レバー（4）の後端部（4ｃ）
に上方の弾力を付勢し、これによりマスター歯車（3）
を定位置のワーク歯車（1）に弾圧噛合させている。こ
の噛合時の弾圧力は、図８の検査装置における圧縮バネ
（33）による弾圧力に相当する。

【００２９】マスター歯車（3）に噛合したワーク歯車
（1）を回転させ、マスター歯車（3）の変位による揺動
レバー（4）の変位を差動変圧器（7）で検出して、ワー
ク歯車（1）の検査を終了すると、エアーシリンダ（9）
でピストンロッド（10）を押し出し、揺動レバー（4）
の後端部（4ｃ）を下げる。この動作で揺動レバー（4）
が図１で反時計方向に回転して、マスター歯車（3）が
ワーク歯車（1）から離れる。

【００３０】図１の歯車検査装置は、ワーク歯車（1）
の歯面打痕、歯溝振れの有無、大小の測定のみならず、
ＯＢＤ測定も高精度で行うことが可能である。

【００３１】すなわち、揺動レバー（4）の屈曲部（4
ｂ）の両側２箇所をピボットヒンジ（6）で２点支持し
たことにより、図２に示されるマスター歯車（3）の回
転中心Ｐと、２つのピボットヒンジ（6）が二等辺三角
形の配置となり、回転中心Ｐの剛性が高度に維持され
る。かつ、ピボットヒンジ（6）を揺動レバー（4）の円
錐穴（17）に押圧するため、両者間にガタ付きが無く、
揺動レバー（4）の小さな回転角にも精度良く追従する
構造となる。その結果、揺動レバー（4）の支持機構を
主とする歯車検査装置の機械的精度、剛性が高くでき
て、ワーク歯車（1）のＯＢＤ測定を高精度に行うため
の条件を満たすことができる。

【００３２】さらに、揺動レバー（4）などの主構成部
品を取付ブラケット（12）に取付けた歯車検査ユニット
（13）を定盤（14）に取付けることにより、歯車検査ユ
ニット（13）の組立が定盤（14）から離れた場所で、定
盤（14）に邪魔されること無く、したがって、作業性良
く行えるうえ。取付ブラケット（12）に対して、レバー
支持手段（5）や差動変圧器（7）、レバー付勢手段
（8）の各構成部品を、その相互の位置精度を高度に保
って取付けることが可能となり、ワーク歯車（1）のＯ
ＢＤ測定精度を向上できることが確認された。

【００３３】なお、高精度に制作された歯車検査ユニッ
ト（13）の定盤（14）上での取付けは、図１および図２
に示すように、定盤（14）上に設置した複数の調整ネジ
（21）で位置調整して行えばよい。複数の調整ネジ（2
1）は、定盤（14）上の取付ブラケット（12）の座板（1
2ａ）を囲む箇所に設置され、定盤（14）上に座板（12
ａ）が置かれると、座板（12ａ）の四方から調整ネジ
（21）を締め付けて、定盤（14）上で座板（12ａ）を位
置決めして固定する。

【００３４】図１の実施例におけるワーク歯車（1）の
歯車駆動機構（2）を含む概略構成を図６に、その歯車
検査回路の概略を図７に示し、同図を参照して歯車検査
の動作原理を説明する。

【００３５】エアー源（22）から電磁弁（23）を介して
エアーシリンダ（9）にエアーを供給し、マスター歯車
（3）をワーク歯車（1）に弾圧噛合させる。電磁弁（2
3）は、制御部（26）からの制御信号で開閉駆動制御さ
れる。モータ（27）で軸受（29）に支持されたワーク歯
車（1）を回転させ、その１ピッチ回転毎にロータリエ
ンコーダ（28）でサンプリングパルスを計測部（25）に
出力する。制御部（26）から計測部（25）に計測スター
ト指令信号を出力して、計測部（25）で差動変圧器
（7）からアンプ（24）を介して入力された、図９の中
心距離Ｄの変化波形に相当する信号を演算処理する。

【００３６】計測部（25）は、ロータリエンコーダ（2
8）からのサンプリングパルスで、ワーク歯車（1）の歯
の１ピッチ回転毎の中心距離Ｄの変化（波ｄｘ）をサン
プリングし、記憶し、基準レベルと比較して、普通の波
ｄｘよりも異常に大きな突出波ｄｘ’の場合は、ワーク
歯車（1）に歯面打痕、歯溝振れがあるとの判定がなさ
れる。同時に、計測部（25）は中心距離Ｄの大きなうね
りｗの上下限を測定し、これからワーク歯車（1）のＯ
ＢＤがプラス・マイナスで基準範囲にあるか否かが判定
され、歯面打痕、歯溝振れの全ての検査結果からワーク
歯車（1）の良、不良を判定する。

【００３７】上記検査時において、ワーク歯車（1）の
歯面打痕のある歯がマスター歯車（3）に噛合した瞬
間、揺動レバー（4）が大きく振れて、図９の突出波ｄ
ｘ'に示すように、中心距離Ｄが瞬間的に増大する。こ
の突出波ｄｘ'の大きさを検知することで、ワーク歯車
（1）の歯面打痕の有無、大きさが測定される。かかる
揺動レバー（4）の大振れは、エアーシリンダ（9）の抵
抗によるショックアブソーバ効果で吸収されて、揺動レ
バー（4）は正常な振れに戻る。

【００３８】ところで、揺動レバー（4）の後端部（4
ｃ）を、図８の圧縮バネ（33）だけで弾圧保持している
場合では、上記揺動レバー（4）の振れが小さく、か
つ、瞬間的なものであるため、この振れに対する圧縮バ
ネ（33）のショックアブソーバ効果が薄く、揺動レバー
（4）が慣性で不必要に大きく振れることがある。その
ため、図９の中心距離Ｄの大振れを示す突出波ｄｘ'の
波形の振れが、必要以上に大きく振れて、ワーク歯車
（1）の歯の実際の歯面打痕が微小で合格範囲内であっ
ても、歯面打痕が不合格な大きさであると誤判定するこ
とがある。

【００３９】ところが、揺動レバー（4）の後端部（4
ｃ）を圧縮バネ（33）に代わりエアーシリンダ（9）で
弾圧保持すると、揺動レバー（4）の大振れ時の慣性が
エアーシリンダ（9）のエアー圧抵抗で効果的に吸収さ
れて、揺動レバー（4）が不必要に大きく振れる心配が
無くなり、検査の信頼性が良くなる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、揺動レバーを回転可能
に支持する一対のピボットヒンジは、揺動レバーをガタ
付き無く、揺動レバーの小さな揺動角にも精度良く追従
して、かつ、高い剛性を維持して支持するため、揺動レ
バーはワーク歯車とマスター歯車の中心距離変動に正確
に追従揺動して、ワーク歯車の歯面打痕、歯溝振れの検
査のみならず、ＯＢＤ測定をも同時に高精度になし得る
歯車検査装置を提供でき、ワーク歯車が所定の寸法に仕
上がっているか否かを同一の検査工程で確認できる。

【００４１】また、取付ブラケットに揺動レバーのレバ
ー支持手段や変位検出手段、レバー付勢手段を組付けて
歯車検査ユニットを構成し、これを定盤に設置するよう
にしたので、定盤上への歯車検査装置の組立作業性が良
くなると共に、揺動レバーのレバー支持手段や変位検出
手段、レバー付勢手段の相対的な寸法位置関係が高精度
にでき、ワーク歯車のＯＢＤ測定がより高精度に行える
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す部分断面を含む正面図

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図

【図３】図１の歯車検査装置の組立時の側面図

【図４】図１の歯車検査装置における揺動レバーとレバ
ー支持手段の結合部分の組立時の拡大断面図

【図５】図１の歯車検査装置における揺動レバーとレバ
ー付勢手段の部分拡大正面図で、（ａ）は揺動レバー平
常時、（ｂ）は揺動レバー変位時の正面図

【図６】図１の歯車検査装置の構成の概略を示すブロッ
ク図

【図７】図１の歯車検査装置の検査回路の概略を示すブ
ロック図

【図８】従来の歯車検査装置の正面図

【図９】図８の歯車検査装置による歯車検査原理を説明
するためのワーク歯車とマスター歯車の中心距離変化の
波形図

【符号の説明】

1 ワーク歯車 3 マスター歯車 4 揺動レバー 5 レバー支持手段 6 ピボットヒンジ 7 変位検出手段（差動変圧器） 8 レバー付勢手段 12 取付ブラケット 13 歯車検査ユニット 14 定盤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定位置に回転可能に設置されたワーク歯
   車に、略中央部がレバー支持手段に回転可能に支持され
   た揺動レバーの一端部に回転可能に支持された検査基準
   となるマスター歯車を弾圧的に噛合させ、ワーク歯車と
   マスター歯車を回転させたときのマスター歯車の変位に
   応じて揺動する揺動レバーの変位量からワーク歯車の歯
   面異常を検査する装置であって、 前記レバー支持手段を、揺動レバーの略中央部の両側２
   点を回転可能に支持する一対のピボットヒンジで構成し
   たことを特徴とする歯車検査装置。
2. 【請求項２】 定位置に回転可能に設置されたワーク歯
   車に、略中央部がレバー支持手段に回転可能に支持され
   た揺動レバーの一端部に回転可能に支持された検査基準
   となるマスター歯車を、揺動レバーに付設されたレバー
   付勢手段を介して弾圧的に噛合させ、ワーク歯車とマス
   ター歯車を回転させたときのマスター歯車の変位に応じ
   て揺動する揺動レバーの変位量を変位検出手段で検出し
   て、その検出値からワーク歯車の歯面異常を検査する装
   置であって、 前記揺動レバーを支持するレバー支持手段、揺動レバー
   の変位量を検出する変位検出手段、マスター歯車をワー
   ク歯車に弾圧噛合させるレバー付勢手段の各構成部品
   を、取付ブラケットに組付けて歯車検査ユニットを構成
   し、該歯車検査ユニットを前記取付ブラケットにより定
   盤上に固定してなる歯車検査装置。