JPH0743606Y2 - 内歯車を測定するための装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は内歯車を測定するための装置に係り、更に詳し
くは、内歯車の噛み合い誤差測定や歯形ピッチ測定、或
いは歯すじ測定を行う測定装置に関するものである。

［従来技術］ 歯車の噛み合い誤差等を測定するために、歯車測定装置
が使用されている。内歯車の精度測定は、外歯車を主な
対象にした測定機によるかまたはCNC三次元測定機等に
よって行なわれている。

［従来技術の課題点］ 外歯車を主な対象にした測定機の場合は、測定子は外側
から歯面に接触する構造となるため、そのままでは内歯
車の歯面は測定できない。

そこで測定機本体から内歯車をまたぐ測定アームを介し
て測定アーム先端に設けた測定子を内歯車の歯面に接触
させる構造とならざるを得ない。このように測定アーム
が歯車をまたぐため、測定アームが邪魔になって測定箇
所が見にくい。また、測定子と測定機本体との間に介在
する部品が多くなるとそれだけ誤差が累積され、測定精
度が低下する。

また、前記した測定機の場合は、測定子が歯車の周りを
回る構造ではなく、スピンドルに固定した歯車が回る構
造である。ところが、内歯車は、遊星歯車装置等では外
歯車より径が大きく、重量も重い。したがって測定する
歯車が大きくなると慣性も大きくなり、円滑に動きにく
い。

更には、内歯車兼用型とすると歯車取付台等の装置がど
うしても大きくならざるを得ず、歯車測定装置自体が内
歯車の大きさよりも数倍大型になるという課題がある。

また、内歯車を測定する他の装置として、CNC三次元測
定機がある。

しかし、この測定器は測定対象が歯車だけでなく広範囲
にわたるため、それに対応する構造となるので、上記と
同様に機械は大型となり価格も高い。

［考案の目的］ 本考案は、装置自体を小型化でき、価格的にも低く抑え
ることができる内歯車用の測定装置を提供することを目
的とする。

［考案の構成］ 上記問題点を解決し、目的を達成するために講じた本考
案の構成は次の通りである。

即ち本考案は、内歯車を測定するための装置であって、
この装置は、回転可能に立設されており、内歯車の中心
に設置される主軸と、当該主軸の回転角度を検出する検
出手段と、上記主軸に三次元方向に移動可能に設けてあ
り、歯車の歯と接触する測定子と、当該測定子の座標検
出手段と、上記主軸及び測定子の駆動手段と、当該駆動
手段を制御する制御手段と、歯車の偏心を検出する偏心
検出手段と、備えている、内歯車を測定するための装置
である。

固定テーブルは、内歯車を固定する固定具を有する。固
定具は、内歯車を正確に固定できればその構造は特に限
定しない。例えば各爪が同時に同じストロークで動く三
爪スクロールチャックが使用される。主軸の作動はコン
ピュータで制御され、回転角度は検出手段によって検出
され理論値との差が誤差として出力される。

測定子はＸ軸,Y軸,Z軸の三次元方向に移動可能である。
測定子の作動はコンピュータで制御され、座標は検出手
段によって検出され理論値との差が誤差として出力され
る。

測定子の構造は特に限定しないが、通常はテコ式電気マ
イクロメータが用いられる。また、測定誤差を出来るだ
け小さくするために、取り付けた歯車の偏心を検出する
偏心検出器を備えて、測定値を補正するようにしてい
る。

本考案の測定原理は、以下の通りである。

歯形の測定 内歯車の歯数が比較的多いこと及び測定動作を簡単にす
るため直線基準方式を採用している。

第５図は、直線基準方式の測定原理を示す説明図であ
る。測定子の移動方向（インボリュート曲線が歯先円、
歯底円を横切るａ点、ｆ点を結ぶ直線上）と平行にＸ軸
をとれば、理論歯形上のｐ点の座標は、次式で表わされ
る。

Xp＝xpcos φ＋ypsin φ Yp＝ypcos φ−xpsin φ ただし、 実際の歯形は、歯面に接触した測定子先端のＸ座標と、
直線基準からのＹ方向の変位より求めたＹ座標で表わさ
れる。歯形誤差は、実際の歯形と理論歯形との差として
求められる。

円ピッチの測定 角度測定法を採用した。測定子が歯面に所定の量（100
μｍ）だけ接触した時の回転角より求める。歯形誤差線
図を累積ピッチ誤差及び法線ピッチだけずらして重ね合
わせれば、任意の軸直角断面のかみあい誤差線図が求め
られる。

［実施例］ 本考案を図面に示した実施例に基づき更に詳細に説明す
る。

第１図は、一実施例の要部を示す一部を破断した斜視
図、第２図は固定テーブルの平面図である。

図において台枠（図示省略）には、測定体１が設けてあ
る。台枠の上部には、この測定体１を囲んで円環状の固
定テーブル２が設けてある。固定テーブル２には、各爪
が同時に同ストロークで出入りする三爪スクロールチャ
ック22が設けられており、主軸３を中心として固定テー
ブル２に載置された内歯車Ｇを固定できるようにしてあ
る。

第２図を参照する。固定テーブル２には、後で説明する
検出部451の座標の検出の基準とする基準点が設けられ
ている。即ち、固定テーブル２には基準溝24が形成され
ており、基準溝24と交差して縦溝23が設けられている。
各縦溝23内には鋼球231が固定されている。鋼球231は、
端部が基準溝24の基準面241と面一になるように固着さ
れている。そして鋼球231の突端部が基準座標となる。

固定テーブル２を貫通して設けてある測定体１は、主軸
３を有している。

主軸３は、台枠に回転できるように立設されており、内
歯車Ｇの中心を軸として水平回転する。主軸３の下部に
は、検出手段であり、主軸の回転角度を電気的に検出す
る回転形デジタルスケールD1が設けてあり、回転角は１
秒単位で測定できる。デジタルスケールD1下部にはギヤ
32が固着してある。ギヤ32は、減速機33の駆動ギヤ35と
噛み合っている。したがって主軸３は、駆動手段である
ステッピングモータM1によって駆動される。

主軸３の上部には、三軸移動装置４が取り付けてある。
三軸移動装置４は、測定子45を備えており、測定子45
は、リニアベアリング機構によってＸ軸,Y軸,Z軸の各方
向に移動できる。測定子45については、後で説明する。
リニアベアリング機構は、固定ガイド台41、移動ガイド
台42、43及び移動台44からなる。

固定ガイド台41は、主軸３の上端に水平に固定してあ
る。その上面には、二本のガイド突条411、412が設けあ
る。固定ガイド台41には、移動ガイド台42が移動可能に
装着してある。移動ガイド台42の下面には走行部421、4
22が設けられており、固定ガイド台41のガイド411、412
と係合している。移動ガイド台42は、主軸３に設けられ
た駆動手段であるステッピングモータM2によってＸ軸方
向に駆動される。移動ガイド台42には、座標検出手段で
あり、移動ガイド台42の移動量を電気的に検出できるデ
ジタルスケールD2が備えてあり、移動量が検出される。

また、移動ガイド台42には、移動ガイド台43を駆動する
駆動手段であるステッピングモータM3が設けてある。

前記移動ガイド台42の上面には、ガイド424が、ガイド
突条411、412と直角に交差して設けてある。このガイド
424には、下部の走行部431を係合して移動ガイド台43が
装着してある。移動ガイド台43は、ステッピングモータ
M3によりＹ軸方向に行動駆動される。移動ガイド台43下
部には、座標検出手段であり、移動ガイド台43の移動量
を電気的に検出できるデジタルスケールD3を備えてお
り、移動量が検出される。

移動ガイド台43は四角柱状に形成され、その側面にはＺ
軸方向（高さ方向）にガイド突条432が設けてある。ガ
イド突条432には、走行部441を係合して移動台44が装着
されている。移動ガイド台43の上部には、駆動手段であ
るステッピングモータM4が装着してあり、移動台44の駆
動は、ステッピングモータM4によって行われる。移動ガ
イド台43内には、座標検出手段であり、移動台44の移動
量を電気的に検出できるデジタルスケールD4が内蔵され
ており、移動量が検出される。

移動台44には、アーム452を介して測定子45が取り付け
られている。測定子45は、てこ式電気マイクロメータ検
出器（１μｍ読み、測定力0.098N｛10gf｝）を用いてい
る。

測定アーム450の先端部は、検出部451となっている。こ
の測定子45の位置は、デジタルスケールによって１μｍ
単位で読み込まれる。

移動台44には、アーム461を介して、偏心検出手段であ
る偏心検出器46が取り付けられている。偏心検出器46
は、内歯車Ｇの外周の形状と偏心量を測定するもので、
内歯車Ｇを挟んで内歯車の直径上で検出部451と相対向
するように配置してある。

前記した移動ガイド台42、43及び移動台44は、ボールネ
ジ（図示省略）を介して各ステッピングモータM2、M3、
M4と連結しており、各ステッピングモータM1、M2、M3、
M4は、コンピュータＣによって制御される。そして、各
デジタルスケールD1、D2、D3、D4及び測定子451によっ
て得られた測定結果は、コンピュータＣに入力され、演
算処理された後、誤差線図がプロッタに出力される。そ
の際、偏心検出器46で検出された偏心量は、測定結果に
影響しないよう自動的に補正される。

作用 本考案に係る装置を使用して内歯車を測定する方法を説
明する。

第３図は測定時の検出部の動きを示す説明図、第４図は
測定方法の流れ図である。

（１） 固定テーブル２に三爪スクロールチャック22に
よって内歯車Ｇを取り付ける。

（２） コンピュータＣに内歯車の仕様（モジュール、
歯数、圧力角、歯先円径、歯底円径等）を入力し、プロ
グラムを実行すると歯形の理論値（インボリュート曲線
の座標等）が計算されてコンピュータＣの画面に表示さ
れる。

（３） 固定テーブル２の鋼球231及び基準面241を基準
として測定子45の検出部451の座標を設定する。その際
に主軸３を回転させ、偏心検出器46で偏心量を検出して
コンピュータＣに入力しておく。

（Ａ） 噛み合い誤差測定の場合 コンピュータＣからの命令によってステッピングモ
ータM2が作動し、三軸移動装置４はＸ軸方向に駆動さ
れ、測定子45の検出部451は、歯たけのほぼ中央まで前
進する（第３図参照）。

次に、ステッピングモータM1が作動し、主軸３を回
転させて検出部451を歯面に接触させる。このときの回
転角は、デジタルスケールD1によって測定されコンピュ
ータＣに入力される。

ステッピングモータM2が作動し、検出部451を歯元
まで前進させる。

歯面をなぞりながら測定子45を歯先側へ直線的に移
動させて、検出部451が描く軌跡を分割して検出する。

歯形誤差、累積ピッチ誤差を計算し、検出値を噛み
合い誤差線図として出力する。

測定が終ったら主軸３は、測定する次の歯溝迄回転し、
から迄の作動を歯数だけ繰り返す。これらの一連の
作動は、制御手段としてのコンピュータＣによって制御
される。

（Ｂ） 歯形測定の場合 歯形測定の場合は、（Ａ）の場合と略同様にして測定さ
れるが、検出部451が描く軌跡を分割して検出するとき
の分割数は、上記した噛み合い誤差測定の場合に比較し
て多くなっており、より精密に測定される点及び検出値
を歯形誤差線図として出力する点において異なる。

なお、本考案は図示の実施例に限定されるものではな
く、歯切盤上に設置することもできる等、実用新案登録
請求の範囲の記載内において種々の変形が可能である。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案によれば、歯車
をまたぐ測定アームがない。したがって、測定アームが
邪魔になって測定箇所が見にくいということがない。ま
た、測定アームがない分部品が少なくなり、誤差の累積
を防止でき測定精度が確保できる。

また、測定子が歯車の内周りを回る構造であって歯車は
固定されて動かない。したがって測定する歯車を動かす
駆動手段が不必要であり、また、歯車が大きくなっても
慣性の問題は生じない。

更には、内歯車の中に測定体が配置される構成であるの
で、歯車測定装置自体は小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の構造を示す説明図、 第２図は固定テーブルの平面図、 第３図は測定時の検出部の動きを示す説明図、 第４図は測定方法の流れ図、 第５図は測定原理を示す説明図である。 1:内歯車測定装置 2:固定テーブル 22:三爪スクロールチャック 3:主軸 4:三軸移動装置 45:測定子 D1、D2、D3、D4:デジタルスケール M1、M2、M3、M4:ステッピングモータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内歯車を測定するための装置であって、こ
   の装置は、 回転可能に立設されており、内歯車の中心に設置される
   主軸（３）と、 当該主軸（３）の回転角度を検出する検出手段と、 上記主軸（３）に三次元方向に移動可能に設けてあり、
   歯車の歯と接触する測定子（45）と、 当該測定子（45）の座標検出手段と、 上記主軸（３）及び測定子（45）の駆動手段と、 当該駆動手段を制御する制御手段と、 歯車の偏心を検出する偏心検出手段と、 を備えている、 内歯車を測定するための装置。