JPH0820243B2 - 歯車位置ずれ量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、二つの歯車を適正な歯当りで噛合させる
べく、基準相対位置と適正相対位置との位置ずれ量を求
める場合に用いられる歯車位置ずれ量検出装置に関する
ものである。

（従来の技術） 上述の如き場合としては例えば、自動車の動力伝達機
構のうちのファイナルライブの、ドライブシャフトに結
合されるハイポイド歯車であるドライブピニオンと、デ
ィファレンシャルギヤ機構に結合されるハイポイド歯車
であるドライブギヤとをファイナルドライブ組立て状態
で適正な歯当りで噛合させるべく、それらの歯車とベア
リングとの間に介装して基準組立て位置から適正相対位
置までそれらの歯車を移動させるシムの厚さを求める場
合があり、かかる場合に従来は、一方の歯車の歯面に塗
料としての光明丹を塗布し、それらの歯車を基準組立て
位置で噛合させて回転させた後、歯面の光明丹の剃げ落
ち状態、すなわち歯当り状態を作業者が目視で観察し、
剃げ落ち部分の、歯面中央位置からのずれ量をみて歯車
の相対位置を微少距離移動させ、その後その相対位置で
上記手順を繰返すということを光明丹の剃げ落ち部分が
歯面の中央位置に来るまで、すなわち適正な歯当りとな
るまで行い、その適正相対位置と基準組立て位置との位
置ずれ量からシム厚さを求めていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる従来の方法では、適正相対位置
を探し出すまでに長時間を要し、しかも、光明丹の剃げ
落ち状態を作業者が目視で観察するという工程が介在す
るため作業者の主観が入ることから、作業者が不慣れな
場合や作業者の体調、精神状態が良好でない場合には適
正相対位置の誤差、ひいてはシム厚さの誤差が大きくな
るという問題があった。

この発明は、上述の問題点を有利に解決した装置を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の歯車位置ずれ量検出装置は、一方に塗料を
塗布した二つのハイポイド歯車を基準相対位置で互いに
噛合させて回転させる歯車回転手段と、 前記歯車の歯面を撮像して画像信号を出力するカメラ
と、 前記カメラからの画像信号を画像処理して、前記歯面
に塗布した塗料の状態から歯面の対角線方向に関する歯
当り状態を検知する歯当り状態検知手段と、 前記歯当り状態検知手段が検知した歯当り状態を、あ
らかじめ入力された歯当り状態と歯車位置ずれ量との関
係に基づき、適正な歯当りとなる適正相対位置からの前
記両歯車の組付け距離方向の位置ずれ量およびハイポイ
ドオフセット方向の位置ずれ量に変換する歯当り状態−
位置ずれ量変換手段と、 前記歯当り状態−位置ずれ量変換手段が求めた二種類
の位置ずれ量に基づき、前記両歯車の相対位置を調節す
るシムの、前記両歯車を前記適正相対位置に配置するた
めの厚さを出力するシム厚さ出力手段と、を具えてな
る。

（作用） かかる装置にあっては、歯車回転手段が、一方の歯車
には塗料を塗布した二つのハイポイド歯車を基準相対位
置に配置することで互いに噛合させるとともにそれらの
歯車の一方を駆動することにて回転させ、その回転によ
って部分的に塗料が剃げ落ちた歯面もしくは塗料が移っ
た歯面をカメラが撮像して画像信号を出力し、歯当り状
態検知手段がその画像信号を画像処理して塗料の剃げ落
ち状態、例えば剃げ落ち部分の重心位置や形状を検知
し、歯当り状態−位置ずれ量変換手段が実験結果あるい
は熟練した作業者の経験に基づく、塗料の剃げ落ち状態
すなわち歯当り状態と歯車の適正相対位置からの位置ず
れ量との関係を表すあらかじめ与えられた表もしくは関
係式を用いて上記塗料の剃げ落ち状態から両歯車の組付
け距離方向の位置ずれ量およびハイポイドオフセット方
向の位置ずれ量に変換し、そしてシム厚さ出力手段がそ
れら二種類の位置ずれ量に基づき、両歯車の相対位置を
調節するシムの、両歯車を上記適正相対位置に配置する
ための厚さを出力する。

従ってこの装置によれば、歯車に一度だけ塗料を塗布
して歯当り状態を検知するのみで、両歯車を適正相対位
置に配置するためのシム厚さが自動的に出力されるの
で、短時間で容易に、しかも作業者の目視観察を介する
ことによる誤差を排除し得ることから高精度に、作業者
が直接利用可能な、ハイポイド歯車を適正相対位置に配
置するためのシム厚さを求めることができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。

第１図はこの発明の歯車位置ずれ量検出装置をシム厚
さ選択装置に適用した一実施例を示す構成図であり、図
中１および２は、前述した自動車のファイナルドライブ
に用いられるドライブピニオンおよびドライブギヤを、
また３は、歯車回転手段としての歯車回転装置をそれぞ
れ示す。

ここにおける歯車回転装置３は、図示しない回転駆動
機構に結合されるとともに、ドライブピニオン１を把持
可能な図示しないチャックを有する駆動軸3aと、図示し
ない負荷機構に結合されるとともに、ドライブギヤ２を
把持可能な図示しないチャックを有する従動軸3bとを具
えてなり、ここで駆動軸3aおよび従動軸3bの位置関係
は、ドライブピニオン１およびドライブギヤ２をそれぞ
れチャックの所定位置にセットしてそれらのチャックに
把持させるとそれらの歯車が基準相対位置、例えばここ
では、実質的に設計寸法に等しい基準歯車同士がファイ
ナルドライブ組立て状態で適正な歯当りで噛合するよう
に定めた基準組立て位置に位置して噛合するような位置
関係とされており、さらに、従動軸3bには、その回転位
置を検出する図示しないロータリエンコーダが結合され
ている。

かかる歯車回転装置３によれば、駆動軸3aおよび従動
軸3bにドライブピニオン１およびドライブギヤ２をそれ
ぞれ固定して回転駆動機構を作動させることにて、それ
らの歯車1,2を上記基準相対位置で噛合させて回転させ
ることができ、しかも負荷機構によりドライブギヤ２に
負荷を与えて、実際の使用状態に近い歯当りを得ること
ができ、さらに、ロータリエンコーダによりドライブギ
ヤ２の回転位置を検出することができる。

ここでは、この歯車回転装置３の従動軸3bの近傍に、
例えば固体撮像素子を用いた二次元カメラ４を固定し、
そのカメラ４と、歯車回転装置３のロータリエンコーダ
とを、歯当り状態検知手段としての、通常の画像処理装
置５に接続する。

そしてここではさらに、その画像処理装置５を、歯当
り−位置ずれ量変換手段としての、CPU、メモリおよび
インタフェースを有する通常のマイクロコンピュータ６
に接続し、このマイクロコンピュータ６にはまた、ラン
プの選択的な点灯によりシムの厚さを表示するシム厚さ
表示装置７を接続する。

第２図は、上述したシム厚さ選択装置の作動手順を示
すフローチャートであり、ここでは先ず、ドライブギヤ
２の歯面に塗料、例えば光明丹や、より好ましくは歯面
との明るさの差がさらに大きい螢光塗料を塗布し、この
ドライブギヤ２と、塗料を塗布していないドライブピニ
オン１とを歯車回転装置３の従動軸3bと駆動軸3aとにそ
れぞれ固定し、これによって互いに基準相対位置で噛合
した両歯車1,2を、前記回転駆動機構により回転させ
る。

かかる噛合状態下の回転によりここでは、ドライブギ
ヤ２の歯面上の塗料がドライブピニオン１の歯面と摺接
して、第３図に示すように、塗料８のうちのその摺接部
分が剃げ落ち、部分的にドライブギヤ２の歯面が露出す
る。この塗料の剃げ落ち部分8aは両歯車1,2の歯当り位
置を示しており、その歯当り位置は通常、両歯車1,2の
相対位置が変化すると歯面の中央の適正歯当り位置から
移動し、その移動の方向は、第３図中Ａで示す、前進時
に主に歯当りが生ずる前進側歯面と、図中Ｂで示す、後
退時に主に歯当りが生ずる後退側歯面とで異なる。

すなわち、ドライブピニオン１をその軸線上でドライ
ブギヤ２に対し離間する方向へ移動させる場合を＋Ｈ、
逆方向へ移動させる場合を−Ｈ、またドライブギヤ２を
その軸線と直角でかつドライブピニオン１の軸線とも直
角な方向で両歯車1,2の軸線が離間する方向へ移動させ
る場合を＋Ｖ、逆方向へ移動させる場合を−Ｖとすれ
ば、前進側歯面Ａについては第４図（ａ）に示すよう
に、また後退側歯面Ｂについては第４図（ｂ）に示すよ
うに、上記歯車1,2の±Ｈ方向および±Ｖ方向への相対
移動によって歯当り位置がそれぞれ歯面の異なった対角
線方向へ移動する。

従って、上記歯当り位置、すなわち塗料の剃げ落ち部
分8aの位置の、歯面中央からの移動量を求めれば歯車1,
2の相対位置を検出することができ、この原理に基づい
てここでは、第２図中ステップ101にて、カメラ４でド
ライブギヤ２の歯面の塗料状態を撮像し、その画像信号
を画像処理装置５に取込む。尚、撮像した画像中には多
数の歯面が入り込むため、剃げ落ち部分8aの後述する認
識に適した充分に広く見える歯面を選択し得るよう、画
像信号の取込みに際しては、その認識に適した歯面が画
像全体の内の所定位置に位置するように前記ロータリエ
ンコーダからの信号を用いてタイミングを取る。

そしてここでは、引続くステップ102〜105にて、画像
処理装置５により、取込んだ画像信号から塗料状態、す
なわち塗料の剃げ落ち部分8aの移動量を求める。具体的
には、ステップ102で、取込んだ濃淡画像信号を適当な
しきい値を用いて二値化し、ステップ103で、その二値
化画像信号から再現される画像に、その全体の内で剃げ
落ち部分8aの認識に適した前記充分広く見える歯面の輪
郭線を含まない部分のみが出るようにマスクをかけ、ス
テップ104で、その輪郭線を含まない塗装された歯面の
画像中の孤立点をフィルタリングにより除去し、ステッ
プ105で、上記処理によって認識した剃げ落ち部分8aの
重心の、歯面中心から前記±Ｈ方向および±Ｖ方向への
移動量を検出する。

このようにして求めた剃げ落ち部分8aの移動量はマイ
クロコンピュータ６に入力し、ここではステップ106に
示すように、その移動量を、あらかじめマイクロコンピ
ュータ６のメモリに記憶させておいた、塗料の剃げ落ち
部分8aの重心位置の歯面中心からの移動量および方向と
両歯車の適正相対位置からの位置ずれ量との関係を表す
数表を用いて両歯車の位置ずれ量に変換し、その量をシ
ム厚さ表示装置７に与える。ここで、上記数表は、前記
基準歯車を用いて、それらの相対位置を微少距離づつ段
階的に変化させるとともにその相対位置毎に重心位置の
歯面中心からの移動量を求めるという試験をあらかじめ
行い、その結果をまとめたものを用いる。

その後ここでは、ステップ107にて、シム厚さ表示装
置７により、上記両歯車の位置ずれ量に対応するシム厚
さを、ランプの選択的な点灯によって表示する。

かかる装置によれば、一度ドライブギヤ２に塗料を塗
布して歯車回転装置３に両歯車1,2をセットするのみ
で、自動的に短時間で位置ずれ量、さらにはシムの厚さ
を求めることができ、しかも、作業者の目視観察を介す
ることなく位置ずれ量が求まるので、位置ずれ量および
シムの厚さを高精度に求めることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上記例
に限定されるものでなく、例えば、歯車としては他の種
類のものにも適用可能であり、また画像処理の方法も、
濃淡画像から偏微分処理によって剃げ落ち部分の輪郭形
状を求めるようにしても良く、さらに、数表の代りに試
験あるいは経験則から導いた関係式を用い、それをフィ
ルタ化して重心位置から一義的に位置ずれ量を求めるよ
うにしても良い。

（発明の効果） かくしてこの発明の装置によれば、歯車に一度だけ塗
料を塗布して歯当り状態を検知するのみで、両歯車を適
正相対位置に配置するためのシム厚さが自動的に出力さ
れるので、短時間で容易に、しかも作業者の目視観察を
介することによる誤差を排除し得ることから高精度に、
作業者が直接利用可能な、ハイポイド歯車を適正相対位
置に配置するためのシム厚さを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の歯車位置ずれ量検出装置の一実施例
を示す構成図、 第２図は上記装置の作動手順を示すフローチャート、 第３図および第４図は歯車の塗料の状態を示す説明図で
ある。 １……ドライブピニオン、２……ドライブギヤ ３……歯車回転装置、４……カメラ ５……画像処理装置 ６……マイクロコンピュータ ７……シム厚さ表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−82906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−46228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−82905（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方に塗料を塗布した二つのハイポイド歯
   車（1,2）を基準相対位置で互いに噛合させて回転させ
   る歯車回転手段（３）と、 前記歯車の歯面を撮像して画像信号を出力するカメラ
   （４）と、 前記カメラからの画像信号を画像処理して、前記歯面に
   塗布した塗料の状態から歯面の対角線方向に関する歯当
   り状態を検知する歯当り状態検知手段（５）と、 前記歯当り状態検知手段が検知した歯当り状態を、あら
   かじめ入力された歯当り状態と歯車位置ずれ量との関係
   に基づき、適正な歯当りとなる適正相対位置からの前記
   両歯車の組付け距離方向の位置ずれ量（Ｈ）およびハイ
   ポイドオフセット方向の位置ずれ量（Ｖ）に変換する歯
   当り状態−位置ずれ量変換手段（６）と、 前記歯当り状態−位置ずれ量変換手段が求めた二種類の
   位置ずれ量（H,V）に基づき、前記両歯車の相対位置を
   調節するシムの、前記両歯車を前記適正相対位置に配置
   するための厚さを出力するシム厚さ出力手段（７）と、
   を具えてなる、歯車位置ずれ量検出装置。