JPH0911085A - 歯車誤差計測方法及び補正方法並びに計測／補正装置 - Google Patents
歯車誤差計測方法及び補正方法並びに計測／補正装置Info
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- JPH0911085A JPH0911085A JP16110995A JP16110995A JPH0911085A JP H0911085 A JPH0911085 A JP H0911085A JP 16110995 A JP16110995 A JP 16110995A JP 16110995 A JP16110995 A JP 16110995A JP H0911085 A JPH0911085 A JP H0911085A
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- B23F23/1218—Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth
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- Mechanical Engineering (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Gear Processing (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 歯形及び歯厚を加工機上で簡便に計測するこ
とができ作業効率を向上させることのできる歯車誤差計
測／補正方法及び歯車誤差計測／補正装置を提供する。 【構成】 被加工歯車の歯形部分、及び外周部分に対
し、それぞれ接触子２ａを接触させた際のＮＣ駆動軸の
値を計測し、歯形曲線及び歯車外周について任意の座標
系を設定するとともに、被加工歯車３に定められている
歯形諸元に基づいて、座標系内の任意の点から歯形曲線
または歯車外周までの距離を計算し、歯車外周に接触子
２ａを接触させたときの計測点と歯車外周との距離が接
触子の半径になるように、被加工歯車３に設定した座標
系と歯車加工機のＮＣ座標系との関係を計算し、該計算
された座標関係に基づいてＮＣ座標系における被加工歯
車の中心位置を求め、計測した歯形計測データをその中
心位置を基準とする座標系に変換し、歯車中心座標で定
義されている歯形曲線と、変換された歯形計測データと
の距離を計算することにより歯形誤差を求めることを特
徴とする。
とができ作業効率を向上させることのできる歯車誤差計
測／補正方法及び歯車誤差計測／補正装置を提供する。 【構成】 被加工歯車の歯形部分、及び外周部分に対
し、それぞれ接触子２ａを接触させた際のＮＣ駆動軸の
値を計測し、歯形曲線及び歯車外周について任意の座標
系を設定するとともに、被加工歯車３に定められている
歯形諸元に基づいて、座標系内の任意の点から歯形曲線
または歯車外周までの距離を計算し、歯車外周に接触子
２ａを接触させたときの計測点と歯車外周との距離が接
触子の半径になるように、被加工歯車３に設定した座標
系と歯車加工機のＮＣ座標系との関係を計算し、該計算
された座標関係に基づいてＮＣ座標系における被加工歯
車の中心位置を求め、計測した歯形計測データをその中
心位置を基準とする座標系に変換し、歯車中心座標で定
義されている歯形曲線と、変換された歯形計測データと
の距離を計算することにより歯形誤差を求めることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮＣ歯車加工機に関し、
特に加工機上で歯車測定を実施し、その測定値から目標
歯形を加工するための補正加工ＮＣデータを自動作成
し、歯車を加工機から取り外すことなく歯形測定および
仕上げが行なえる歯車誤差計測方法及び補正方法並びに
計測／補正装置に関する。
特に加工機上で歯車測定を実施し、その測定値から目標
歯形を加工するための補正加工ＮＣデータを自動作成
し、歯車を加工機から取り外すことなく歯形測定および
仕上げが行なえる歯車誤差計測方法及び補正方法並びに
計測／補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、歯車研削盤やホブ盤等の歯車加工
機で加工した歯車の精度測定は、歯車加工機とは別の歯
形測定機で行なわれていた。このような測定方法は、被
加工歯車を歯車加工機と歯車測定機との間を移動させた
り、また、取付けの度に加工軸芯出しなどの段取りを必
要とすることから、作業性を低下させるものであった。
これを改善することを目的として、歯車を移動させるこ
となく歯車加工機上において歯形計測を実施できるよう
にして（以下、機上歯形計測と呼ぶ）、作業効率を高め
るための様々な発明がなされてきた。従来の機上歯形計
測に関する発明は、(a) 歯形誤差の計測、(b) 歯厚の計
測を対象としたものに大別される。
機で加工した歯車の精度測定は、歯車加工機とは別の歯
形測定機で行なわれていた。このような測定方法は、被
加工歯車を歯車加工機と歯車測定機との間を移動させた
り、また、取付けの度に加工軸芯出しなどの段取りを必
要とすることから、作業性を低下させるものであった。
これを改善することを目的として、歯車を移動させるこ
となく歯車加工機上において歯形計測を実施できるよう
にして（以下、機上歯形計測と呼ぶ）、作業効率を高め
るための様々な発明がなされてきた。従来の機上歯形計
測に関する発明は、(a) 歯形誤差の計測、(b) 歯厚の計
測を対象としたものに大別される。
【０００３】まず(a) の歯形誤差の計測に関しては、特
開平2-198712号や特開平5-111851号に記載されているよ
うに、ＮＣ付き歯車加工装置の加工具保持台に測定子を
取付け、ＮＣ装置を用いてこの測定子をインボリュート
歯形に対する基礎円転がり運動を行なわせ、歯形誤差を
計測するというものである。また、上記特開平5-111851
号では、測定子を歯形上の複数点に接触させたときのＮ
Ｃ座標値と理論歯形の座標値を比較して歯形誤差を計測
する方法が示されている。
開平2-198712号や特開平5-111851号に記載されているよ
うに、ＮＣ付き歯車加工装置の加工具保持台に測定子を
取付け、ＮＣ装置を用いてこの測定子をインボリュート
歯形に対する基礎円転がり運動を行なわせ、歯形誤差を
計測するというものである。また、上記特開平5-111851
号では、測定子を歯形上の複数点に接触させたときのＮ
Ｃ座標値と理論歯形の座標値を比較して歯形誤差を計測
する方法が示されている。
【０００４】一方、(b) の歯厚の計測に関しては、特公
昭59-8493 号や特開平3-221315号に記載されているよう
に、球形等の接触子を歯形に接触させ、接触子の支持部
に取付けられた変位検出器にて歯車の所定の位置と接触
子との距離を計測する方法が知られている。
昭59-8493 号や特開平3-221315号に記載されているよう
に、球形等の接触子を歯形に接触させ、接触子の支持部
に取付けられた変位検出器にて歯車の所定の位置と接触
子との距離を計測する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(a) の計測方法における基礎円転がり方式を利用する歯
形誤差計測では、ＮＣ装置を用いて測定子先端をインボ
リュート基礎円の接線上に正確に位置決めし、かつ、被
検出歯車の回転運動と同期させてその接線に沿って移動
させる必要がある。そのためには、ＮＣ装置の機械座標
と歯車の回転座標と測定子先端の計測座標との位置関係
を正確に与えなければならない。そのため、特開昭63-1
75714 号は、ＮＣ加工機上ではなく別のスライドテーブ
ル上に測定子を取付け、スライドテーブルを駆動して歯
形計測を行なっている。そして、測定子先端と歯車中心
の座標原点との相対位置関係を正確に与えるために、ス
ライドテーブルの水平面と被測定歯車の水平面を接触さ
せるようにしている。また、特開平2-198712や特開平5-
111851号においても、同様の段取りが必要であることが
予想され、計測のための準備に手間がかかることから、
結果として作業効率の向上が図れないという問題があっ
た。
(a) の計測方法における基礎円転がり方式を利用する歯
形誤差計測では、ＮＣ装置を用いて測定子先端をインボ
リュート基礎円の接線上に正確に位置決めし、かつ、被
検出歯車の回転運動と同期させてその接線に沿って移動
させる必要がある。そのためには、ＮＣ装置の機械座標
と歯車の回転座標と測定子先端の計測座標との位置関係
を正確に与えなければならない。そのため、特開昭63-1
75714 号は、ＮＣ加工機上ではなく別のスライドテーブ
ル上に測定子を取付け、スライドテーブルを駆動して歯
形計測を行なっている。そして、測定子先端と歯車中心
の座標原点との相対位置関係を正確に与えるために、ス
ライドテーブルの水平面と被測定歯車の水平面を接触さ
せるようにしている。また、特開平2-198712や特開平5-
111851号においても、同様の段取りが必要であることが
予想され、計測のための準備に手間がかかることから、
結果として作業効率の向上が図れないという問題があっ
た。
【０００６】さらにまた、上記基礎円転がり方式を利用
する計測では、被検出歯車はＮＣ加工機の回転軸を用い
て回転運動させるようになっているが、機械の偏心等の
要因のために回転軸の軸心は歯車中心と一致しないこと
があり、測定結果に誤差が生じるという問題もあった。
する計測では、被検出歯車はＮＣ加工機の回転軸を用い
て回転運動させるようになっているが、機械の偏心等の
要因のために回転軸の軸心は歯車中心と一致しないこと
があり、測定結果に誤差が生じるという問題もあった。
【０００７】加えて上記基礎円転がり方式では、インボ
リュート歯形曲線の幾何学的特性を利用しているため、
インボリュート歯形以外の歯車には計測を実施すること
ができないという問題がある。この問題に関しては、特
開平5-111851号における第二の発明で解決が行なわれよ
うとしている。すなわち、基礎円転がり運動の代わり
に、測定子を歯形上の複数点に接触させたときのＮＣ座
標値と理論歯形の座標値とを比較して歯形誤差を計測す
ることにより、インボリュート以外の歯形の計測が行な
えるようにしており、この計測方法によれば、歯車の回
転運動を用いないため、計測における誤差の要因も少な
くなる。しかし、測定子先端と歯車中心の座標原点との
相対位置関係を正確に与えるための具体的方法や歯形の
比較方法については示されておらず、従って、計測にお
ける手間は依然として残されたままであり作業効率は改
善されていない。
リュート歯形曲線の幾何学的特性を利用しているため、
インボリュート歯形以外の歯車には計測を実施すること
ができないという問題がある。この問題に関しては、特
開平5-111851号における第二の発明で解決が行なわれよ
うとしている。すなわち、基礎円転がり運動の代わり
に、測定子を歯形上の複数点に接触させたときのＮＣ座
標値と理論歯形の座標値とを比較して歯形誤差を計測す
ることにより、インボリュート以外の歯形の計測が行な
えるようにしており、この計測方法によれば、歯車の回
転運動を用いないため、計測における誤差の要因も少な
くなる。しかし、測定子先端と歯車中心の座標原点との
相対位置関係を正確に与えるための具体的方法や歯形の
比較方法については示されておらず、従って、計測にお
ける手間は依然として残されたままであり作業効率は改
善されていない。
【０００８】また、上記(b) の歯厚の機上計測方法で
は、被計測歯車の歯厚の大きさに応じて球形接触子を交
換しなければならない。このことは、多数の球形接触子
が必要となるだけでなく、接触子を交換する毎に、接触
子の中心と接触子支持部の変位検出器の原点距離を校正
する必要があり、計測のための段取りに長時間費やさな
ければならない。
は、被計測歯車の歯厚の大きさに応じて球形接触子を交
換しなければならない。このことは、多数の球形接触子
が必要となるだけでなく、接触子を交換する毎に、接触
子の中心と接触子支持部の変位検出器の原点距離を校正
する必要があり、計測のための段取りに長時間費やさな
ければならない。
【０００９】また、従来、歯形や歯厚の個別の計測項目
のみから補正加工を行なっているが、実際には両方の計
測結果に基づいた補正加工が必要である。にも拘らず、
歯形誤差と歯厚の両方を測定する場合には、上記した
(a) ，(b) 双方の計測手段と装置を用意しなければなら
ず、この場合、装置が大掛かりになりコストも高くな
る。このことから、歯形と歯厚を同時的に計測してその
結果を補正加工に適用する方法も実現されていない。
のみから補正加工を行なっているが、実際には両方の計
測結果に基づいた補正加工が必要である。にも拘らず、
歯形誤差と歯厚の両方を測定する場合には、上記した
(a) ，(b) 双方の計測手段と装置を用意しなければなら
ず、この場合、装置が大掛かりになりコストも高くな
る。このことから、歯形と歯厚を同時的に計測してその
結果を補正加工に適用する方法も実現されていない。
【００１０】本発明は以上のような従来の歯車誤差計測
方法における課題を考慮してなされたものであり、歯形
及び歯厚誤差を加工機上で簡便に計測することができる
ようにして作業効率を向上させた歯車誤差計測方法及び
補正方法並びに計測／補正装置を提供することを目的と
する。
方法における課題を考慮してなされたものであり、歯形
及び歯厚誤差を加工機上で簡便に計測することができる
ようにして作業効率を向上させた歯車誤差計測方法及び
補正方法並びに計測／補正装置を提供することを目的と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＮＣ歯車加工
機の工具保持台に接触子を有する測定器を取付け、前記
ＮＣ歯車加工機に備え付けられた各部の制御機能を必要
に応じて動作させて、前記ＮＣ歯車加工機上の歯形と外
周部分に接触子を接触させた時のＮＣ駆動軸の値を用い
て、歯形、歯厚等を測定し、かつ、目標歯形に加工する
ための補正加工量を導出し、それにより被加工歯車を加
工機から取り外すことなく歯形測定および仕上げを行な
うことができるようにしたものである。
機の工具保持台に接触子を有する測定器を取付け、前記
ＮＣ歯車加工機に備え付けられた各部の制御機能を必要
に応じて動作させて、前記ＮＣ歯車加工機上の歯形と外
周部分に接触子を接触させた時のＮＣ駆動軸の値を用い
て、歯形、歯厚等を測定し、かつ、目標歯形に加工する
ための補正加工量を導出し、それにより被加工歯車を加
工機から取り外すことなく歯形測定および仕上げを行な
うことができるようにしたものである。
【００１２】本発明の歯形誤差計測方法は、ＮＣ歯車加
工機の工具保持部に接触子を有する測定器を取り付け、
被加工歯車の歯形部分、及び歯車中心から予め与えられ
た位置関係にある歯車部分に対し、それぞれ接触子を接
触させた際のＮＣ駆動軸の値を歯形計測データとして計
測し、被加工歯車における歯形曲線及び歯車部分の輪郭
について任意の座標系を設定するとともに、被加工歯車
に定められている歯車部分の仕様または歯形諸元に基づ
いて、座標系内の任意の点から歯形曲線または歯車部分
の輪郭までの距離を計算し、歯車部分に接触子を接触さ
せたときの計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるよう
に、被加工歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座
標系との関係を計算し、該計算された座標関係に基づい
てＮＣ座標系における被加工歯車の中心位置を求め、計
測した歯形計測データをその中心位置を基準とする座標
系に変換し、歯車中心座標で定義されている歯形曲線
と、変換された歯形計測データとの距離を計算すること
により歯形誤差を求めるものである。
工機の工具保持部に接触子を有する測定器を取り付け、
被加工歯車の歯形部分、及び歯車中心から予め与えられ
た位置関係にある歯車部分に対し、それぞれ接触子を接
触させた際のＮＣ駆動軸の値を歯形計測データとして計
測し、被加工歯車における歯形曲線及び歯車部分の輪郭
について任意の座標系を設定するとともに、被加工歯車
に定められている歯車部分の仕様または歯形諸元に基づ
いて、座標系内の任意の点から歯形曲線または歯車部分
の輪郭までの距離を計算し、歯車部分に接触子を接触さ
せたときの計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるよう
に、被加工歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座
標系との関係を計算し、該計算された座標関係に基づい
てＮＣ座標系における被加工歯車の中心位置を求め、計
測した歯形計測データをその中心位置を基準とする座標
系に変換し、歯車中心座標で定義されている歯形曲線
と、変換された歯形計測データとの距離を計算すること
により歯形誤差を求めるものである。
【００１３】本発明の歯厚計測方法は、ＮＣ歯車加工機
の工具保持部に双方向検出可能な接触子を有する測定器
を取り付け、被加工歯車の左右の歯形部分、及び歯車中
心から予め与えられた位置関係にある歯車部分に対し、
それぞれ接触子を接触させた際のＮＣ駆動軸の値を歯厚
計測データとして計測し、被加工歯車における歯形曲線
及び歯車部分の輪郭について任意の座標系を設定すると
ともに、被加工歯車に定められている歯車部分の仕様ま
たは歯形諸元に基づいて、座標系内の任意の点と歯形曲
線または歯車部分の輪郭までの距離を計算し、歯車部分
に接触子を接触させたときの計測点と歯車部分の輪郭と
を対応させるように、被加工歯車に設定した座標系と歯
車加工機のＮＣ座標系との関係を計算し、該計算された
座標関係に基づいてＮＣ座標系における被加工歯車の中
心位置を求め、計測した左右の歯形計測データをその中
心位置を基準とする座標系に変換し、変換された左右の
歯形計測データを補間することにより左右の歯形曲線を
計算し、所定のピン径からなる仮想円を左右の歯形曲線
に接するように配置することにより、被加工歯車の中心
位置からピン径の中心位置までの距離を計算し、得られ
た結果から歯厚を計算するものである。
の工具保持部に双方向検出可能な接触子を有する測定器
を取り付け、被加工歯車の左右の歯形部分、及び歯車中
心から予め与えられた位置関係にある歯車部分に対し、
それぞれ接触子を接触させた際のＮＣ駆動軸の値を歯厚
計測データとして計測し、被加工歯車における歯形曲線
及び歯車部分の輪郭について任意の座標系を設定すると
ともに、被加工歯車に定められている歯車部分の仕様ま
たは歯形諸元に基づいて、座標系内の任意の点と歯形曲
線または歯車部分の輪郭までの距離を計算し、歯車部分
に接触子を接触させたときの計測点と歯車部分の輪郭と
を対応させるように、被加工歯車に設定した座標系と歯
車加工機のＮＣ座標系との関係を計算し、該計算された
座標関係に基づいてＮＣ座標系における被加工歯車の中
心位置を求め、計測した左右の歯形計測データをその中
心位置を基準とする座標系に変換し、変換された左右の
歯形計測データを補間することにより左右の歯形曲線を
計算し、所定のピン径からなる仮想円を左右の歯形曲線
に接するように配置することにより、被加工歯車の中心
位置からピン径の中心位置までの距離を計算し、得られ
た結果から歯厚を計算するものである。
【００１４】本発明の歯形誤差補正方法は、ＮＣ歯車加
工機の工具保持部に双方向検出可能な接触子を有する測
定器を取り付け、被加工歯車の左右の歯形部分、及び歯
車中心から予め与えられた位置関係にある歯車部分に対
し、それぞれ接触子を接触させた際のＮＣ駆動軸の値を
歯形データとして計測し、被加工歯車における歯形曲線
及び歯車部分の輪郭について任意の座標系を設定すると
ともに、被加工歯車に定められている歯車部分の仕様ま
たは歯形諸元に基づいて、座標系内の任意の点と歯形曲
線または歯車部分の輪郭までの距離を計算し、歯車部分
に接触子を接触させたときの計測点と歯車部分の輪郭と
を対応させるように、被加工歯車に設定した座標系と歯
車加工機のＮＣ座標系との関係を計算し、該計算された
座標関係に基づいてＮＣ座標系における被加工歯車の中
心位置を求め、計測した左右の歯形データをその中心位
置を基準とする座標系に変換し、歯車加工工具に任意の
座標系を設定し、その座標系上で歯車加工工具の加工曲
線を規定し、歯形データと加工曲線との距離が接触子球
の半径になるように、歯車中心座標と加工工具座標との
位置関係を計算し、歯車加工工具の目標位置と実際の位
置を比較することにより、目標歯形を加工するための加
工工具の補正ＮＣデータを計算するものである。
工機の工具保持部に双方向検出可能な接触子を有する測
定器を取り付け、被加工歯車の左右の歯形部分、及び歯
車中心から予め与えられた位置関係にある歯車部分に対
し、それぞれ接触子を接触させた際のＮＣ駆動軸の値を
歯形データとして計測し、被加工歯車における歯形曲線
及び歯車部分の輪郭について任意の座標系を設定すると
ともに、被加工歯車に定められている歯車部分の仕様ま
たは歯形諸元に基づいて、座標系内の任意の点と歯形曲
線または歯車部分の輪郭までの距離を計算し、歯車部分
に接触子を接触させたときの計測点と歯車部分の輪郭と
を対応させるように、被加工歯車に設定した座標系と歯
車加工機のＮＣ座標系との関係を計算し、該計算された
座標関係に基づいてＮＣ座標系における被加工歯車の中
心位置を求め、計測した左右の歯形データをその中心位
置を基準とする座標系に変換し、歯車加工工具に任意の
座標系を設定し、その座標系上で歯車加工工具の加工曲
線を規定し、歯形データと加工曲線との距離が接触子球
の半径になるように、歯車中心座標と加工工具座標との
位置関係を計算し、歯車加工工具の目標位置と実際の位
置を比較することにより、目標歯形を加工するための加
工工具の補正ＮＣデータを計算するものである。
【００１５】本発明の歯形誤差計測装置は、ＮＣ歯車加
工機の工具保持台に取り付けられ、被加工歯車の歯形部
分、及び歯車中心から予め与えられた位置関係にある歯
車部分に球状接触子を接触させて信号を出力する測定器
と、該測定器から出力される信号からＮＣ駆動軸の値を
計測する接触子位置計測手段と、被加工歯車における歯
形曲線及び歯車部分の輪郭について任意の座標系を設定
し、その被加工歯車に定められている歯車部分の仕様ま
たは歯形諸元から、座標系内の任意の点から被加工歯車
の歯形曲線または歯車部分の輪郭までの距離を計算する
位置計算手段と、歯車部分に接触子を接触させたときの
計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるように、被加工
歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座標系の関係
を計算する座標計算手段と、座標関係から、ＮＣ座標系
における被加工歯車の中心位置を計算し、計測した歯形
計測データをその歯車中心位置を基準とする座標系へ変
換する変換手段と、中心座標で定義されている歯形曲線
と、変換された歯形計測データとの距離から歯形誤差を
計算する歯形誤差計算手段と、を備えてなるものであ
る。
工機の工具保持台に取り付けられ、被加工歯車の歯形部
分、及び歯車中心から予め与えられた位置関係にある歯
車部分に球状接触子を接触させて信号を出力する測定器
と、該測定器から出力される信号からＮＣ駆動軸の値を
計測する接触子位置計測手段と、被加工歯車における歯
形曲線及び歯車部分の輪郭について任意の座標系を設定
し、その被加工歯車に定められている歯車部分の仕様ま
たは歯形諸元から、座標系内の任意の点から被加工歯車
の歯形曲線または歯車部分の輪郭までの距離を計算する
位置計算手段と、歯車部分に接触子を接触させたときの
計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるように、被加工
歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座標系の関係
を計算する座標計算手段と、座標関係から、ＮＣ座標系
における被加工歯車の中心位置を計算し、計測した歯形
計測データをその歯車中心位置を基準とする座標系へ変
換する変換手段と、中心座標で定義されている歯形曲線
と、変換された歯形計測データとの距離から歯形誤差を
計算する歯形誤差計算手段と、を備えてなるものであ
る。
【００１６】本発明の歯厚計測装置は、ＮＣ歯車加工機
の工具保持台に双方向検出可能に取り付けられ、被加工
歯車の左右の歯形部分、及び歯車中心から予め与えられ
た位置関係にある歯車部分に球状接触子を接触させて信
号を出力する測定器と、該測定器から出力される信号か
らＮＣ駆動軸の値を計測する接触子位置計測手段と、被
加工歯車における歯形曲線及び歯車部分の輪郭について
任意の座標系を設定し、被加工歯車に定められている歯
車部分の仕様または歯形諸元から座標系内の任意の点と
被加工歯車の歯形曲線または歯車部分との距離を計算す
る位置計算手段と、歯車部分に接触子を接触させたとき
の計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるように、被加
工歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座標系の関
係を計算する座標計算手段と、座標関係から、ＮＣ座標
系における被加工歯車の中心位置を計算し、計測した左
右の歯形計測データをその歯車中心位置を基準とする座
標系へ変換する変換手段と、歯形計測データから歯形曲
線を補間する歯形曲線補間手段と、所定のピン径からな
る仮想円を左右の歯形曲線に接するように配置すること
により、被加工歯車の中心位置からピン径の中心位置ま
での距離を計算し、得られた結果から歯厚を計算する歯
厚計算手段と、を備えてなるものである。
の工具保持台に双方向検出可能に取り付けられ、被加工
歯車の左右の歯形部分、及び歯車中心から予め与えられ
た位置関係にある歯車部分に球状接触子を接触させて信
号を出力する測定器と、該測定器から出力される信号か
らＮＣ駆動軸の値を計測する接触子位置計測手段と、被
加工歯車における歯形曲線及び歯車部分の輪郭について
任意の座標系を設定し、被加工歯車に定められている歯
車部分の仕様または歯形諸元から座標系内の任意の点と
被加工歯車の歯形曲線または歯車部分との距離を計算す
る位置計算手段と、歯車部分に接触子を接触させたとき
の計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるように、被加
工歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座標系の関
係を計算する座標計算手段と、座標関係から、ＮＣ座標
系における被加工歯車の中心位置を計算し、計測した左
右の歯形計測データをその歯車中心位置を基準とする座
標系へ変換する変換手段と、歯形計測データから歯形曲
線を補間する歯形曲線補間手段と、所定のピン径からな
る仮想円を左右の歯形曲線に接するように配置すること
により、被加工歯車の中心位置からピン径の中心位置ま
での距離を計算し、得られた結果から歯厚を計算する歯
厚計算手段と、を備えてなるものである。
【００１７】本発明の歯形誤差補正装置は、ＮＣ歯車加
工機の工具保持台に双方向検出可能に取り付けられ、被
加工歯車における歯形部分、及び歯車中心から予め与え
られた位置関係にある歯車部分に対し、球状接触子を接
触させて信号を出力する測定器と、該測定器から出力さ
れる信号からＮＣ駆動軸の値を計測する接触子位置計測
手段と、被加工歯車における歯形曲線及び歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定し、被加工歯車に定めら
れている歯車部分の仕様または歯形諸元から座標系内の
任意の点と被加工歯車の歯形曲線または歯車部分との距
離を計算する位置計算手段と、歯車部分に接触子を接触
させたときの計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるよ
うに、被加工歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ
座標系の関係を計算する座標計算手段と、座標関係か
ら、ＮＣ座標系における被加工歯車の中心位置を計算
し、計測した左右の歯形計測データをその歯車中心位置
を基準とする座標系へ変換する変換手段と、歯車加工工
具に任意の座標系を設定し、その座標系上で歯車加工工
具の加工曲線を規定し、歯形計測データと加工曲線との
距離が接触子の半径になるように、歯車の中心座標と加
工工具座標との位置関係を計算し、歯車加工工具の目標
位置と実際の位置を比較することにより、目標歯形を加
工するための加工工具の補正ＮＣデータを計算する歯形
誤差補正手段と、を備えてなるものである。
工機の工具保持台に双方向検出可能に取り付けられ、被
加工歯車における歯形部分、及び歯車中心から予め与え
られた位置関係にある歯車部分に対し、球状接触子を接
触させて信号を出力する測定器と、該測定器から出力さ
れる信号からＮＣ駆動軸の値を計測する接触子位置計測
手段と、被加工歯車における歯形曲線及び歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定し、被加工歯車に定めら
れている歯車部分の仕様または歯形諸元から座標系内の
任意の点と被加工歯車の歯形曲線または歯車部分との距
離を計算する位置計算手段と、歯車部分に接触子を接触
させたときの計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるよ
うに、被加工歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ
座標系の関係を計算する座標計算手段と、座標関係か
ら、ＮＣ座標系における被加工歯車の中心位置を計算
し、計測した左右の歯形計測データをその歯車中心位置
を基準とする座標系へ変換する変換手段と、歯車加工工
具に任意の座標系を設定し、その座標系上で歯車加工工
具の加工曲線を規定し、歯形計測データと加工曲線との
距離が接触子の半径になるように、歯車の中心座標と加
工工具座標との位置関係を計算し、歯車加工工具の目標
位置と実際の位置を比較することにより、目標歯形を加
工するための加工工具の補正ＮＣデータを計算する歯形
誤差補正手段と、を備えてなるものである。
【００１８】通常、歯形の計測においては、歯車の回転
中心に対する歯形の位置を計測している。これに対し、
本発明における歯形の計測では、歯車の回転中心を求め
るために、図１５に示すように、歯車中心から予め与え
られた位置関係にある歯車部分、具体的には、歯車外周
部分を計測している。一般に、まず歯車の外周部分を加
工した後、砥石やホブ等を用いて歯形が加工される。す
なわち、本発明では、“歯車の外周円の中心＝歯車の中
心”という仮定を設けている。
中心に対する歯形の位置を計測している。これに対し、
本発明における歯形の計測では、歯車の回転中心を求め
るために、図１５に示すように、歯車中心から予め与え
られた位置関係にある歯車部分、具体的には、歯車外周
部分を計測している。一般に、まず歯車の外周部分を加
工した後、砥石やホブ等を用いて歯形が加工される。す
なわち、本発明では、“歯車の外周円の中心＝歯車の中
心”という仮定を設けている。
【００１９】歯車部分は上記外周部分に限らず、例え
ば、図１６に示すように、歯車中心に対して位置が正確
に与えられた穴等が存在する場合には、外周部分に代え
てその穴の輪郭を計測することにより歯車中心位置を導
出することができる。このように、歯車部分とは、歯車
中心を導き出し得る任意の形状を含むものである。
ば、図１６に示すように、歯車中心に対して位置が正確
に与えられた穴等が存在する場合には、外周部分に代え
てその穴の輪郭を計測することにより歯車中心位置を導
出することができる。このように、歯車部分とは、歯車
中心を導き出し得る任意の形状を含むものである。
【００２０】また、上記歯車部分に接触子を接触させた
ときの計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるようにす
るとは、例えば球状接触子を用いた場合、計測点と歯車
部分の輪郭との距離がその接触子の半径になるようにす
ればよい。このように、計測点と歯車部分の輪郭との位
置関係を計算により特定できるものであれば、接触子の
形状は球状に限らず、円筒状、角柱状、針状等、任意の
ものを使用することができる。
ときの計測点と歯車部分の輪郭とを対応させるようにす
るとは、例えば球状接触子を用いた場合、計測点と歯車
部分の輪郭との距離がその接触子の半径になるようにす
ればよい。このように、計測点と歯車部分の輪郭との位
置関係を計算により特定できるものであれば、接触子の
形状は球状に限らず、円筒状、角柱状、針状等、任意の
ものを使用することができる。
【００２１】
【作用】本発明の歯形誤差計測方法に従えば、基礎円転
がり方式を用いないため、インボリュート歯形以外の歯
形計測が実現できる。また、被加工歯車を固定して計測
するために、被加工歯車の回転に伴う誤差要因がなくな
り、測定精度が向上する。さらに、本発明では、歯車の
外周の測定データを用いて、自動的に歯車中心位置を求
めることを含んでいるため、座標出しのための手間を省
くことが出来る。また、接触子球と歯形曲線との距離を
用いて理想歯形と実際の歯形の比較を行なうことによ
り、従来例では確立されていなかった歯形の比較方法を
実現している。
がり方式を用いないため、インボリュート歯形以外の歯
形計測が実現できる。また、被加工歯車を固定して計測
するために、被加工歯車の回転に伴う誤差要因がなくな
り、測定精度が向上する。さらに、本発明では、歯車の
外周の測定データを用いて、自動的に歯車中心位置を求
めることを含んでいるため、座標出しのための手間を省
くことが出来る。また、接触子球と歯形曲線との距離を
用いて理想歯形と実際の歯形の比較を行なうことによ
り、従来例では確立されていなかった歯形の比較方法を
実現している。
【００２２】本発明の歯厚計測方法に従えば、一つの接
触子で任意の大きさの測定ピン径による歯厚( オーバー
ピン径) の計測を可能にしており、従来の接触子の交換
や、交換に伴う調整作業を省くことができる。
触子で任意の大きさの測定ピン径による歯厚( オーバー
ピン径) の計測を可能にしており、従来の接触子の交換
や、交換に伴う調整作業を省くことができる。
【００２３】本発明の歯形誤差補正方法では、従来は歯
形誤差あるいは歯厚の単一項目の測定結果から間接的に
補正加工量を求めていたのに対し、歯形形状から加工工
具の位置誤差を直接導出するものであるため、歯車の仕
上げ精度を向上させることができる。
形誤差あるいは歯厚の単一項目の測定結果から間接的に
補正加工量を求めていたのに対し、歯形形状から加工工
具の位置誤差を直接導出するものであるため、歯車の仕
上げ精度を向上させることができる。
【００２４】また、本発明の計測装置及び補正装置は、
一つの装置で歯形誤差と歯厚共に計測可能としたもので
あるため、装置を小型化することができ、コストも安く
することができる。
一つの装置で歯形誤差と歯厚共に計測可能としたもので
あるため、装置を小型化することができ、コストも安く
することができる。
【００２５】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。なお、本実施例ではＮＣ歯車研削盤
を用いてインボリュート歯形を成形加工する場合を例に
取り以下に説明する。図１は本実施例の歯形誤差及び歯
厚計測に使用する装置の構成を示したものである。
を詳細に説明する。なお、本実施例ではＮＣ歯車研削盤
を用いてインボリュート歯形を成形加工する場合を例に
取り以下に説明する。図１は本実施例の歯形誤差及び歯
厚計測に使用する装置の構成を示したものである。
【００２６】同図において、ＮＣ歯車加工機としてのＮ
Ｃ歯車研削盤１の研削を妨げない位置に測定器２を取付
ける。この測定器２の先端には球形の接触子２ａが取付
けられている。ＮＣの各軸を動作させることにより、Ｎ
Ｃ歯車研削盤１の加工軸に取付けられた被加工歯車３の
歯形部分および外周部分にこの接触子２ａを接触できる
ようになっている。上記測定器２としては、接触時のオ
ン- オフを検知するタッチセンサや、基準位置からの微
小変位を検出する電気マイクロセンサ等を用いることが
できる。本実施例では、タッチセンサに比べて安価な電
気マイクロセンサを採用することにする。ただし、通常
の電気マイクロセンサは一方向( 正または負の方向) の
変位のみしか計測できないため、本実施例の測定器２
は、図２に示すような測定方向切り換え機構付きの双方
向( 正負方向) 検知可能な構成のものを使用している。
すなわち、上記電気マイクロセンサは接触子２ａ先端の
変位を電圧信号に変換する接触式の距離計測センサとし
て働くものである。そしてこの電気マイクロセンサから
出力される電圧信号は測定器用増幅器４を経由して、Ｎ
Ｃコントローラ５に付随あるいは機能追加された図示し
ないＡ／Ｄ変換ボードを介してそのＮＣコントローラ５
へ取り込まれるようになっている。また、測定器２に対
する測定方向の切り換えは、ＮＣコントローラ５のＩ／
Ｏユニット５ａを介して与えられる切換信号により行な
われる。図中、符号６はＮＣ歯車研削機の工具保持部に
取り付けられた砥石である。
Ｃ歯車研削盤１の研削を妨げない位置に測定器２を取付
ける。この測定器２の先端には球形の接触子２ａが取付
けられている。ＮＣの各軸を動作させることにより、Ｎ
Ｃ歯車研削盤１の加工軸に取付けられた被加工歯車３の
歯形部分および外周部分にこの接触子２ａを接触できる
ようになっている。上記測定器２としては、接触時のオ
ン- オフを検知するタッチセンサや、基準位置からの微
小変位を検出する電気マイクロセンサ等を用いることが
できる。本実施例では、タッチセンサに比べて安価な電
気マイクロセンサを採用することにする。ただし、通常
の電気マイクロセンサは一方向( 正または負の方向) の
変位のみしか計測できないため、本実施例の測定器２
は、図２に示すような測定方向切り換え機構付きの双方
向( 正負方向) 検知可能な構成のものを使用している。
すなわち、上記電気マイクロセンサは接触子２ａ先端の
変位を電圧信号に変換する接触式の距離計測センサとし
て働くものである。そしてこの電気マイクロセンサから
出力される電圧信号は測定器用増幅器４を経由して、Ｎ
Ｃコントローラ５に付随あるいは機能追加された図示し
ないＡ／Ｄ変換ボードを介してそのＮＣコントローラ５
へ取り込まれるようになっている。また、測定器２に対
する測定方向の切り換えは、ＮＣコントローラ５のＩ／
Ｏユニット５ａを介して与えられる切換信号により行な
われる。図中、符号６はＮＣ歯車研削機の工具保持部に
取り付けられた砥石である。
【００２７】なお、本発明の接触子位置計測手段，位置
計測手段，座標関係計算手段，変換手段，歯形誤差計算
手段，歯形曲線補間手段，歯厚計算手段，歯形誤差補正
手段の各処理は上記ＮＣコントローラ５によって実行さ
れるものである。
計測手段，座標関係計算手段，変換手段，歯形誤差計算
手段，歯形曲線補間手段，歯厚計算手段，歯形誤差補正
手段の各処理は上記ＮＣコントローラ５によって実行さ
れるものである。
【００２８】また、図３は、外周を研削したワークに対
して、歯車の１歯目を研削した時の様子である。測定器
２を図３に示すように、外周および歯の部分にあてて、
その時の測定器２の値とＮＣの駆動軸の座標値を計測す
る。この計測データを用いて歯形計測計算を実行し、研
削補正量を導き出すことが本実施例の特徴である。同図
において、Ｙ−ＺはＮＣ研削機の座標系であり、同図に
示すように歯車の外周（Ｃ）および歯（Ｔ）に対し左側
（Ｌ−）、右側（Ｒ−）の方向を定める。以下、計測と
歯形精度/ 補正値の計算手順を説明する。
して、歯車の１歯目を研削した時の様子である。測定器
２を図３に示すように、外周および歯の部分にあてて、
その時の測定器２の値とＮＣの駆動軸の座標値を計測す
る。この計測データを用いて歯形計測計算を実行し、研
削補正量を導き出すことが本実施例の特徴である。同図
において、Ｙ−ＺはＮＣ研削機の座標系であり、同図に
示すように歯車の外周（Ｃ）および歯（Ｔ）に対し左側
（Ｌ−）、右側（Ｒ−）の方向を定める。以下、計測と
歯形精度/ 補正値の計算手順を説明する。
【００２９】手順１：歯車外周と歯形データの採取 図４に示すように、歯形諸元からあらかじめ計算した位
置に接触子の“Ｚ”位置を位置決めし、Ｙ軸を動作させ
て接触子２ａを歯車外周並びに歯形部分に押し当てる。
接触子２ａが接触した状態からさらにＹ軸を駆動させる
と、測定器用増幅器４の出力が“０”になる。この時の
ＮＣ研削機のＹＺ軸の値をＮＣコントローラ５内のメモ
リに記憶する。実際には、図３に示すように、左( 右)
の歯車外周→左( 右) の歯形→右( 左) の歯車外周→右
( 左) の歯形の順番で各々歯車の数箇所に測定子の接触
子２ａを接触させ、測定器２の出力が“０”になるとき
のＮＣ研削機のＹＺ軸データを記憶する。
置に接触子の“Ｚ”位置を位置決めし、Ｙ軸を動作させ
て接触子２ａを歯車外周並びに歯形部分に押し当てる。
接触子２ａが接触した状態からさらにＹ軸を駆動させる
と、測定器用増幅器４の出力が“０”になる。この時の
ＮＣ研削機のＹＺ軸の値をＮＣコントローラ５内のメモ
リに記憶する。実際には、図３に示すように、左( 右)
の歯車外周→左( 右) の歯形→右( 左) の歯車外周→右
( 左) の歯形の順番で各々歯車の数箇所に測定子の接触
子２ａを接触させ、測定器２の出力が“０”になるとき
のＮＣ研削機のＹＺ軸データを記憶する。
【００３０】ここで、右側の外周/ 歯形データであるＹ
Ｚ座標値は、ＮＣ研削機を原点（Ｙ＝Ｚ＝０）に持って
きたときの位置での測定器２の出力が“０”となる接触
子先端位置を原点とする座標系により定義される（図５
の（ａ）参照）。左側の外周/ 歯形データも同様である
（図５の（ｂ）参照）。
Ｚ座標値は、ＮＣ研削機を原点（Ｙ＝Ｚ＝０）に持って
きたときの位置での測定器２の出力が“０”となる接触
子先端位置を原点とする座標系により定義される（図５
の（ａ）参照）。左側の外周/ 歯形データも同様である
（図５の（ｂ）参照）。
【００３１】手順２：歯車中心位置の導出とデータ変換 後述する点−曲線距離フィッティングアルゴリズムによ
り、左右の外周データを用いて、歯車の中心位置を求め
る。具体的には左( 右) 外周データから左( 右) 側座標
系における歯車中心位置を求める。次に、歯車中心位置
を原点とするように各データを変換する（図６参照）。
り、左右の外周データを用いて、歯車の中心位置を求め
る。具体的には左( 右) 外周データから左( 右) 側座標
系における歯車中心位置を求める。次に、歯車中心位置
を原点とするように各データを変換する（図６参照）。
【００３２】手順３：歯形誤差の計算 手順２にて得た歯車中心位置に対する正規インボリュー
ト曲線を、図７に示すように点−曲線距離フィッティン
グアルゴリズムを用いて計測データにフィットさせる。
この時、目標歯形と実際の歯形との差が歯形計測誤差と
して得られることになる。
ト曲線を、図７に示すように点−曲線距離フィッティン
グアルゴリズムを用いて計測データにフィットさせる。
この時、目標歯形と実際の歯形との差が歯形計測誤差と
して得られることになる。
【００３３】手順４：歯厚の計算 歯形部分の計測データから歯形曲線を求める。計測点間
の歯形曲線は、例えば、隣接する２個の接触子球の共通
接線をつなぎあわせるなどして補間を行なう。次に、測
定ピン径の断面円がこの歯形曲線に接する時の中心位置
を計算し、オーバーピン径を計算する（図８参照）。
の歯形曲線は、例えば、隣接する２個の接触子球の共通
接線をつなぎあわせるなどして補間を行なう。次に、測
定ピン径の断面円がこの歯形曲線に接する時の中心位置
を計算し、オーバーピン径を計算する（図８参照）。
【００３４】手順５：研削補正量の計算 歯車の成形研削にはインボリュート形状をした砥石が用
いられている。図９に示すように、砥石によって研削さ
れた歯形の計測データから点−曲線フィッティングアル
ゴリズムを用いて得た中心位置と、左右外周データから
得た歯車中心位置とのずれ量が砥石位置の補正量とな
る。
いられている。図９に示すように、砥石によって研削さ
れた歯形の計測データから点−曲線フィッティングアル
ゴリズムを用いて得た中心位置と、左右外周データから
得た歯車中心位置とのずれ量が砥石位置の補正量とな
る。
【００３５】点−曲線距離フィッティングアルゴリズム 次に、機上歯形計測方法の原理である点−曲線距離フィ
ッティングアルゴリズムに関してまとめる。測定子を用
いてインボリュート歯形などの既知の曲線を複数点計測
する場合を考える。この場合の計測点は、図１０に示す
ように曲線から距離ｄ0 （測定子先端の接触球の半径)
の位置にある。同図のΣB は、接触球中心の位置を定義
するための計測参照座標系であり、具体的にはＮＣ機械
の基準座標系である。
ッティングアルゴリズムに関してまとめる。測定子を用
いてインボリュート歯形などの既知の曲線を複数点計測
する場合を考える。この場合の計測点は、図１０に示す
ように曲線から距離ｄ0 （測定子先端の接触球の半径)
の位置にある。同図のΣB は、接触球中心の位置を定義
するための計測参照座標系であり、具体的にはＮＣ機械
の基準座標系である。
【００３６】また、図１０において曲線ｆ（ｘ，ｙ）＝
０は、曲線座標系ΣC で記述された既知の曲線関数であ
る。点−曲線距離フィッティングとは、計測基準座標系
におけるＮ個の計測点から、計測点と既知の曲線関数の
最短距離が一定になる既知曲線ｆを記述する曲線座標系
の位置を導出するアルゴリズムである。
０は、曲線座標系ΣC で記述された既知の曲線関数であ
る。点−曲線距離フィッティングとは、計測基準座標系
におけるＮ個の計測点から、計測点と既知の曲線関数の
最短距離が一定になる既知曲線ｆを記述する曲線座標系
の位置を導出するアルゴリズムである。
【００３７】２次元座標では、計測基準座標系と曲線座
標系の関係は平行移動ｘC ，ｙC と回転θC で表現され
る。２次元の点- 曲線距離フィッティングは、評価関数
(1)式
標系の関係は平行移動ｘC ，ｙC と回転θC で表現され
る。２次元の点- 曲線距離フィッティングは、評価関数
(1)式
【００３８】
【数１】
【００３９】を最小化するｘC ，ｙC ，θC を求める関
数最適化問題に帰着される。この手法では、接触子球中
心と曲線までの距離情報のみを用いるために、接触子球
と曲線の接触角度などの情報が不要である。任意曲線と
点との距離は収束計算などを用いる必要があるが、円や
インボリュート曲線と点との距離は幾何学的形状を利用
して、次のように簡単に計算することができる。
数最適化問題に帰着される。この手法では、接触子球中
心と曲線までの距離情報のみを用いるために、接触子球
と曲線の接触角度などの情報が不要である。任意曲線と
点との距離は収束計算などを用いる必要があるが、円や
インボリュート曲線と点との距離は幾何学的形状を利用
して、次のように簡単に計算することができる。
【００４０】(a) 円と点との距離 図１１に示すように、半径ｒの円の中心を原点とする座
標系で点（ｐ，ｑ）が定義されているとき、円と点との
距離ｄは、(2) 式
標系で点（ｐ，ｑ）が定義されているとき、円と点との
距離ｄは、(2) 式
【００４１】
【数２】 で与えられる。
【００４２】(b) インボリュート曲線と点との距離 図１２に示すように、インボリュート曲線とは、インボ
リュート基礎円の半径をｒg としたときに、(3) 式
リュート基礎円の半径をｒg としたときに、(3) 式
【００４３】
【数３】 で与えられる。図１２より、(4) 式
【００４４】
【数４】 より、(5) 式
【００４５】
【数５】 であるので、点とインボリュート曲線との距離は、(6)
式
式
【００４６】
【数６】 で与えられる。
【００４７】点- 曲線距離フィッティング 上記した点−曲線距離の関係を用いて、図１０に示した
距離フィッティングを行なう。以下では点を規定する座
標系と曲線を規定する座標系間で座標変換を行なうが、
座標系や点の記述には同次変換を用いる。
距離フィッティングを行なう。以下では点を規定する座
標系と曲線を規定する座標系間で座標変換を行なうが、
座標系や点の記述には同次変換を用いる。
【００４８】図１３において、座標系ΣB ，ΣC は、そ
れぞれ計測データと曲線を規定する座標系である。ΣB
で記述されるｉ番目の計測データ（接触子球中心位置）
を、(7) 式
れぞれ計測データと曲線を規定する座標系である。ΣB
で記述されるｉ番目の計測データ（接触子球中心位置）
を、(7) 式
【００４９】
【数７】 とする。図１３のように、座標系ΣC を並進変換、(8)
式
式
【００５０】
【数８】 したのち回転変換、(9) 式
【００５１】
【数９】 したとき、座標系ΣB からΣC への座標変換行列 BＡC
は、(10)式
は、(10)式
【００５２】
【数１０】 となる。
【００５３】点と曲線の距離は、曲線座標系ΣC で考え
た方が理解しやすい。座標系ΣB で定義された点 Bｘci
を座標ΣC 上の点 cｘciへ座標変換する。(11)式
た方が理解しやすい。座標系ΣB で定義された点 Bｘci
を座標ΣC 上の点 cｘciへ座標変換する。(11)式
【００５４】
【数１１】 要素毎に計算すると、(12)式
【００５５】
【数１２】
【００５６】点 Bｘciと円、インボリュート曲線との距
離は、(12)式の（ cｙci， cｚci）をそれぞれ(2),(6)
式の（ｐ，ｑ) に代入したものとなる。この時、点１か
らＮと曲線との距離の総和が、点−曲線フィッティング
アルゴリズムの評価関数となる。具体的には、円の場合
の評価関数ｈｃは、(13)式
離は、(12)式の（ cｙci， cｚci）をそれぞれ(2),(6)
式の（ｐ，ｑ) に代入したものとなる。この時、点１か
らＮと曲線との距離の総和が、点−曲線フィッティング
アルゴリズムの評価関数となる。具体的には、円の場合
の評価関数ｈｃは、(13)式
【００５７】
【数１３】 インボリュート曲線の場合の評価関数ｈｖは、(14)式
【００５８】
【数１４】
【００５９】で与えられる。ここで、ｒｂは接触子球の
半径である。(13)式あるいは(14)式の評価関数の値が最
小となるように座標変換パラメータｙ，ｚ，φを求めれ
ばよい。パラメータ値の導出には非線形の最小自乗法を
用いる。準備のため、(12)式をｙ，ｚ，φに関して偏微
分する。(15)式
半径である。(13)式あるいは(14)式の評価関数の値が最
小となるように座標変換パラメータｙ，ｚ，φを求めれ
ばよい。パラメータ値の導出には非線形の最小自乗法を
用いる。準備のため、(12)式をｙ，ｚ，φに関して偏微
分する。(15)式
【００６０】
【数１５】 さらに、(13)式,(14) 式の中身を、(16)式
【００６１】
【数１６】 とおいて、それぞれを cｙci， cｚciで偏微分する。円
の場合は、(17)式
の場合は、(17)式
【００６２】
【数１７】 インボリュートの場合は、(18)式
【００６３】
【数１８】 となる。結局、円の場合の偏微分式は、(15)式,(17) 式
より、(19)式
より、(19)式
【００６４】
【数１９】 円の場合は、中心の位置のみが必要であるので、(19)式
の角度成分を省き、(20)式
の角度成分を省き、(20)式
【００６５】
【数２０】
【００６６】となる。同様にインボリュートの場合の偏
微分式は、(15)式,(18) 式より、(21)式
微分式は、(15)式,(18) 式より、(21)式
【００６７】
【数２１】
【００６８】が得られる。手順３の歯形誤差の時には、
(21)式の角度成分のみの微分関係式を用い、手順５の研
削補正量の計算の時にはフルパラメータの微分関係式を
用いる。
(21)式の角度成分のみの微分関係式を用い、手順５の研
削補正量の計算の時にはフルパラメータの微分関係式を
用いる。
【００６９】次に、インボリュート曲線のフルパラメー
タを非線形最小自乗法で導出する手順を以下にまとめ
る。 [1]（ｙ，ｚ，φ）に対する初期値と、反復計算の収束
判定基準ｅ（＞０）を与える。 [2]計測データ（ Bｙci， Bｚci），ｉ＝１,..., Ｎを
用いて、(22)式
タを非線形最小自乗法で導出する手順を以下にまとめ
る。 [1]（ｙ，ｚ，φ）に対する初期値と、反復計算の収束
判定基準ｅ（＞０）を与える。 [2]計測データ（ Bｙci， Bｚci），ｉ＝１,..., Ｎを
用いて、(22)式
【００７０】
【数２２】
【００７１】を計算する。ここで、ｆvi，Ｊvfulliはそ
れぞれ(16)式と(21)式に現在の（ｙ，ｚ，φ）と（ Bｙ
ci， Bｚci）を代入したものである。 [3]ｆviが目標とする値は“０”であるので、目標値と
の差
れぞれ(16)式と(21)式に現在の（ｙ，ｚ，φ）と（ Bｙ
ci， Bｚci）を代入したものである。 [3]ｆviが目標とする値は“０”であるので、目標値と
の差
【００７２】
【数２３】 を計算する。 [4]
【００７３】
【数２４】 なら終了。 [5]Ｊの擬似逆行列を用いて、
【００７４】
【数２５】 が導かれる。
【００７５】
【数２６】
【００７６】として[2] に戻る。円の場合やインボリュ
ートの角度パラメータのみの場合のパラメータ導出も同
様である。上記した本実施例の処理フローを図１４に示
す。
ートの角度パラメータのみの場合のパラメータ導出も同
様である。上記した本実施例の処理フローを図１４に示
す。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の歯形計測方法によれば、基礎円転がり方式を用
いないため、インボリュート歯形以外の歯形計測が実現
できる。また、被加工歯車の回転に伴う誤差要因がなく
なり、測定精度を向上させることができる。さらに、本
発明では、自動的に歯車中心位置を求めるものであるた
め、座標出しのための手間を省くことが出来る。また、
接触子球と歯形曲線との距離を用いて理想歯形と実際の
歯形の比較を行なう構成であるため、従来例では確立さ
れていなかった歯形の比較方法を実施することができ
る。
本発明の歯形計測方法によれば、基礎円転がり方式を用
いないため、インボリュート歯形以外の歯形計測が実現
できる。また、被加工歯車の回転に伴う誤差要因がなく
なり、測定精度を向上させることができる。さらに、本
発明では、自動的に歯車中心位置を求めるものであるた
め、座標出しのための手間を省くことが出来る。また、
接触子球と歯形曲線との距離を用いて理想歯形と実際の
歯形の比較を行なう構成であるため、従来例では確立さ
れていなかった歯形の比較方法を実施することができ
る。
【００７８】本発明の歯厚計測方法によれば、一つの接
触子で任意の大きさの測定ピン径による歯厚( オーバー
ピン径) の計測を可能にしており、従来の接触子の交換
や、交換に伴う調整作業を省く事ができる。
触子で任意の大きさの測定ピン径による歯厚( オーバー
ピン径) の計測を可能にしており、従来の接触子の交換
や、交換に伴う調整作業を省く事ができる。
【００７９】さらに、本発明の歯形誤差補正方法によれ
ば、歯形形状から加工工具の位置誤差を直接導出してい
るため、それにより歯車の仕上げ精度を向上させること
ができる。また、本発明の計測装置及び補正装置は、一
つの装置で歯形誤差と歯厚共に計測可能としたものであ
るため、装置を小型化することができ、コストも安くす
ることができる。
ば、歯形形状から加工工具の位置誤差を直接導出してい
るため、それにより歯車の仕上げ精度を向上させること
ができる。また、本発明の計測装置及び補正装置は、一
つの装置で歯形誤差と歯厚共に計測可能としたものであ
るため、装置を小型化することができ、コストも安くす
ることができる。
【図１】本発明の歯形計測装置の一実施例の構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】図１に示す測定器の構成を示す説明図である。
【図３】実施例に係る歯車外周及び歯形の計測方法を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】実施例に係る接触子を用いた計測方法を示す説
明図である。
明図である。
【図５】実施例に係る歯車の左右外周／歯形の計測方法
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図６】実施例に係る歯車中心位置の導出及びデータ変
換を示す説明図である。
換を示す説明図である。
【図７】実施例に係る歯形誤差の計算方法を示す説明図
である。
である。
【図８】実施例に係る歯厚の計算を示す説明図である。
【図９】実施例に係る研削補正量の計算を示す説明図で
ある。
ある。
【図１０】実施例に係る点−曲線距離フィッティングを
示す説明図である。
示す説明図である。
【図１１】実施例に係る座標変換の第一のステップを示
す説明図である。
す説明図である。
【図１２】実施例に係る座標変換の第二のステップを示
す説明図である。
す説明図である。
【図１３】実施例に係る座標変換の第三のステップを示
す説明図である。
す説明図である。
【図１４】実施例の計算処理を示すフローチャートであ
る。
る。
【図１５】本発明の歯車部分を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図１６】本発明の歯車部分を説明するための模式図で
ある。
ある。
１ ＮＣ歯車研削機 ２ 測定器 ２ａ 接触子 ３ 被加工歯車 ４ 測定器用増幅器 ５ ＮＣコントローラ ５ａ Ｉ／Ｏユニット
Claims (6)
- 【請求項１】 ＮＣ歯車加工機の工具保持部に接触子を
有する測定器を取り付け、被加工歯車の歯形部分、及び
歯車中心から予め与えられた位置関係にある歯車部分に
対し、それぞれ前記接触子を接触させた際のＮＣ駆動軸
の値を歯形計測データとして計測し、 前記被加工歯車における歯形曲線及び前記歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定するとともに、前記被加
工歯車に定められている前記歯車部分の仕様または歯形
諸元に基づいて、前記座標系内の任意の点から前記歯形
曲線または前記歯車部分の輪郭までの距離を計算し、 前記歯車部分に前記接触子を接触させたときの計測点と
前記歯車部分の輪郭とを対応させるように、前記被加工
歯車に設定した座標系と前記歯車加工機のＮＣ座標系と
の関係を計算し、 該計算された座標関係に基づいて前記ＮＣ座標系におけ
る前記被加工歯車の中心位置を求め、前記計測した歯形
計測データをその中心位置を基準とする座標系に変換
し、 歯車中心座標で定義されている歯形曲線と、前記変換さ
れた歯形計測データとの距離を計算することにより歯形
誤差を求めることを特徴とする歯形誤差計測方法。 - 【請求項２】 ＮＣ歯車加工機の工具保持部に双方向検
出可能な接触子を有する測定器を取り付け、被加工歯車
の左右の歯形部分、及び歯車中心から予め与えられた位
置関係にある歯車部分に対し、それぞれ前記接触子を接
触させた際のＮＣ駆動軸の値を歯厚計測データとして計
測し、 前記被加工歯車における歯形曲線及び前記歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定するとともに、前記被加
工歯車に定められている前記歯車部分の仕様または歯形
諸元に基づいて、前記座標系内の任意の点と前記歯形曲
線または前記歯車部分の輪郭までの距離を計算し、 前記歯車部分に前記接触子を接触させたときの計測点と
前記歯車部分の輪郭とを対応させるように、前記被加工
歯車に設定した座標系と前記歯車加工機のＮＣ座標系と
の関係を計算し、 該計算された座標関係に基づいて前記ＮＣ座標系におけ
る前記被加工歯車の中心位置を求め、前記計測した左右
の歯形計測データをその中心位置を基準とする座標系に
変換し、 変換された前記左右の歯形計測データを補間することに
より左右の歯形曲線を計算し、 所定のピン径からなる仮想円を前記左右の歯形曲線に接
するように配置することにより、前記被加工歯車の中心
位置から前記ピン径の中心位置までの距離を計算し、得
られた結果から歯厚を計算することを特徴とする歯厚計
測方法。 - 【請求項３】 ＮＣ歯車加工機の工具保持部に双方向検
出可能な接触子を有する測定器を取り付け、被加工歯車
の左右の歯形部分、及び歯車中心から予め与えられた位
置関係にある歯車部分に対し、それぞれ前記接触子を接
触させた際のＮＣ駆動軸の値を歯形データとして計測
し、 前記被加工歯車における歯形曲線及び前記歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定するとともに、前記被加
工歯車に定められている前記歯車部分の仕様または歯形
諸元に基づいて、前記座標系内の任意の点と前記歯形曲
線または前記歯車部分の輪郭までの距離を計算し、 前記歯車部分に前記接触子を接触させたときの計測点と
前記歯車部分の輪郭とを対応させるように、前記被加工
歯車に設定した座標系と前記歯車加工機のＮＣ座標系と
の関係を計算し、 該計算された座標関係に基づいて前記ＮＣ座標系におけ
る前記被加工歯車の中心位置を求め、前記計測した左右
の歯形データをその中心位置を基準とする座標系に変換
し、 歯車加工工具に任意の座標系を設定し、その座標系上で
前記歯車加工工具の加工曲線を規定し、 前記歯形データと前記加工曲線との距離が前記接触子球
の半径になるように、前記歯車中心座標と加工工具座標
との位置関係を計算し、 前記歯車加工工具の目標位置と実際の位置を比較するこ
とにより、目標歯形を加工するための加工工具の補正Ｎ
Ｃデータを計算することを特徴とする歯形誤差補正方
法。 - 【請求項４】 ＮＣ歯車加工機の工具保持台に取り付け
られ、被加工歯車の歯形部分、及び歯車中心から予め与
えられた位置関係にある歯車部分に球状接触子を接触さ
せて信号を出力する測定器と、 該測定器から出力される信号からＮＣ駆動軸の値を計測
する接触子位置計測手段と、 前記被加工歯車における歯形曲線及び前記歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定し、その被加工歯車に定
められている前記歯車部分の仕様または歯形諸元から、
前記座標系内の任意の点から前記被加工歯車の前記歯形
曲線または前記歯車部分の輪郭までの距離を計算する位
置計算手段と、 前記歯車部分に前記接触子を接触させたときの計測点と
前記歯車部分の輪郭とを対応させるように、前記被加工
歯車に設定した座標系と前記歯車加工機のＮＣ座標系の
関係を計算する座標計算手段と、 前記座標関係から、前記ＮＣ座標系における被加工歯車
の中心位置を計算し、計測した歯形計測データをその歯
車中心位置を基準とする座標系へ変換する変換手段と、 前記中心座標で定義されている歯形曲線と、前記変換さ
れた歯形計測データとの距離から歯形誤差を計算する歯
形誤差計算手段と、 を備えてなることを特徴とする歯形誤差計測装置。 - 【請求項５】 ＮＣ歯車加工機の工具保持台に双方向検
出可能に取り付けられ、被加工歯車の左右の歯形部分、
及び歯車中心から予め与えられた位置関係にある歯車部
分に球状接触子を接触させて信号を出力する測定器と、 該測定器から出力される信号からＮＣ駆動軸の値を計測
する接触子位置計測手段と、 前記被加工歯車における歯形曲線及び前記歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定し、前記被加工歯車に定
められている前記歯車部分の仕様または歯形諸元から前
記座標系内の任意の点と被加工歯車の前記歯形曲線また
は前記歯車部分との距離を計算する位置計算手段と、 前記歯車部分に前記接触子を接触させたときの計測点と
前記歯車部分の輪郭とを対応させるように、前記被加工
歯車に設定した座標系と前記歯車加工機のＮＣ座標系の
関係を計算する座標計算手段と、 前記座標関係から、前記ＮＣ座標系における前記被加工
歯車の中心位置を計算し、計測した左右の歯形計測デー
タをその歯車中心位置を基準とする座標系へ変換する変
換手段と、 前記歯形計測データから歯形曲線を補間する歯形曲線補
間手段と、 所定のピン径からなる仮想円を前記左右の歯形曲線に接
するように配置することにより、前記被加工歯車の中心
位置から前記ピン径の中心位置までの距離を計算し、得
られた結果から歯厚を計算する歯厚計算手段と、を備え
てなることを特徴とする歯厚計測装置。 - 【請求項６】 ＮＣ歯車加工機の工具保持台に双方向検
出可能に取り付けられ、被加工歯車における歯形部分、
及び歯車中心から予め与えられた位置関係にある歯車部
分に対し、球状接触子を接触させて信号を出力する測定
器と、 該測定器から出力される信号からＮＣ駆動軸の値を計測
する接触子位置計測手段と、 前記被加工歯車における歯形曲線及び前記歯車部分の輪
郭について任意の座標系を設定し、前記被加工歯車に定
められている前記歯車部分の仕様または歯形諸元から前
記座標系内の任意の点と前記被加工歯車の歯形曲線また
は前記歯車部分との距離を計算する位置計算手段と、 前記歯車部分に前記接触子を接触させたときの計測点と
前記歯車部分の輪郭とを対応させるように、前記被加工
歯車に設定した座標系と歯車加工機のＮＣ座標系の関係
を計算する座標計算手段と、 前記座標関係から、前記ＮＣ座標系における前記被加工
歯車の中心位置を計算し、計測した左右の歯形計測デー
タをその歯車中心位置を基準とする座標系へ変換する変
換手段と、 歯車加工工具に任意の座標系を設定し、その座標系上で
前記歯車加工工具の加工曲線を規定し、前記歯形計測デ
ータと前記加工曲線との距離が前記接触子の半径になる
ように、前記歯車の中心座標と加工工具座標との位置関
係を計算し、前記歯車加工工具の目標位置と実際の位置
を比較することにより、目標歯形を加工するための加工
工具の補正ＮＣデータを計算する歯形誤差補正手段と、
を備えてなることを特徴とする歯形誤差補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16110995A JP3527565B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 歯車計測方法及びｎｃ歯車加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16110995A JP3527565B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 歯車計測方法及びｎｃ歯車加工機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0911085A true JPH0911085A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3527565B2 JP3527565B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=15728783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16110995A Expired - Lifetime JP3527565B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 歯車計測方法及びｎｃ歯車加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3527565B2 (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-06-27 JP JP16110995A patent/JP3527565B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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