JPS60157009A - 歯面の表面粗さを検出するための歯形測定装置に使用される測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、歯面の表面粗さを検出するために歯形測定装
置に使用される測定器であって、ケーシング内に旋回可
能に支承された測定器アームを有し、この測定器アーム
が一方の端部に歯面を走査するだめの測定器先端部を備
えており、測定器先端部の変位に相応する信号を発信し
、評価回路に送信する測定系と、測定先端部の接触力を
調節するために測定器アームに係合する装置とを有して
いる形式のもめに関する。

従来技術 ＭＡ＆Ｇ社のパンフレット八−６２−Ｄ３．８１［新し
い歯車測定機ＰＨ−４０Ｊの第５ページと第１７ページ
によれば、歯形測定装置において通常は歯面のインボリ
ュー）・形を検査するだめの測定器を受容する測定器往
復台の測定器受容部に前述の表面粗さ測定器を緊締する
ことが公知である。表面粗さを測定するためには表面粗
さ測′定器の測定器先端部（通常はダイヤモンド先端部
）が歯面に当てられる。測定器先端部は歯面を走査する
。表面粗さにより惹起される測定器先端部の変位は測定
系により捉えられる。

この測定系は評価回路を介して表示装置と接続されてい
る。この公知の表面粗さ測定器においては圧電式の測定
系が使用されている。この測定系では測定器先端部の変
位に基づくセラミックバーの機械的な変形により圧電電
圧の形で信号が発信される。発信される圧電電圧はセラ
ミックバーの変形速度に関連するので、このような圧電
式の測定系は評価回路において費用のかかる特別な処置
を講じなければ緩慢な測定運動を受け取ることができな
いという欠点を有している。

さらに、圧電式の測定系の代りに誘導式の搬送周波系が
使用されている表面粗さ測定器が公知である。このよう
力公知の表面粗さ測定器は第２図に示されている。全体
として符号１０で示されたケーシング内には全体として
符号１２で示された測定器アームが十字ばね継手１４で
支承されているので、測定器アームは第２図の断面で旋
回点Ｍを中心として旋回可能である。

測定アーム１２は第２図で見て左側の端部に、図示され
ていない歯車の歯面を走査するだめの測定器先端部１６
を保持している。ケージング１０内に固定された保持体
１８にはシェル形のフェライトコアＦ８１若しくはＦＳ
２を有する２つのコイルＳ１と８２が固定的に取付けら
れ、これらのコイルＳ１と８２に向き合ってそれぞれ１
つのフェライトコアＦ１若しくはＦ２が測定器アーム１
２に固定的に取付けられている。コイルＳ１と８２は導
線Ｌ１若しくはＬ２を介して、概略的にしか示されてい
ない評価回路２０と接続され、この評価回路２０には表
示装置２２が接続されている。第２図においては表面粗
さ測定器は誇張されて示されている。実際にはコイルは
約３閣の外径を有しているにすぎない。評価回路２０の
内部の構造は詳細には図示されていない。例数ならば搬
送周波系は一般的に公知であるからである。第２図に示
された形式の搬送周波系の評価回路は搬送周波オシレー
タを有している。

この搬送周波オシレータはコイルｓ１．ｓ２に供給され
る搬送周波電圧を生せしめる。両方のコイルは評価回路
に配置された搬送周波ブリッジ系のダイヤゴナ〜ルに位
置している。測定器アーム１２が変位すると一方のコイ
ルとそのフェライトコアとの間の空隙りが拡大され、他
方のコイルとそのフェライトコアとの間の空隙が縮小さ
れ、これによってブリッジが離調させられ、相応の信号
が生ぜしめられる。第２図に示された形式の誘導式の測
定系を使用した場合の問題は、代替可能な回、路費用で
ある程度正確な系を製作しようとすれば、極めて簡単に
上方の限界周波に達することである。公知の測定器にお
いてはコイルは２０　ＫＨｚの搬送周波で働かされる。

これは理論的には２ＫＨｚの信号周波、すなわち０から
２ＫＨｚまでの周波数特性を達成できるようにする。

前述の表面粗さ測定器においては測定器先端部の接触力
を調節する形式によっても問題が生じる。測定器先端部
が常に規定された接触力を有しているためには、測定器
先端部は被測定面に対するバイアスがかけられていなけ
ればならない。このためには公知の測定器においては、
十字ばね継手１４の両方の水平なばね板の固定ねじＢが
弛緩され、測定器アーム１２が前方に向かって測定器先
端部１６の方向で移動させられ、その際に十字ばね継手
１４の垂直なばね板が前方へ曲げられる。この垂直々ば
ね板は固定ねじＢを再び締め付けたときにこの位置に留
まり、測定器アーム１２、ひいては測定器先端部１６に
バイアスを生せしめる。バイアス又は接触力を前記形式
で調節する場合の欠点は、このためしてみることによっ
てしか見い出されないので、調節作業は費用のかかる作
業行程を成す。

さらにこの場合の問題は、空隙りの大きさをできるだけ
規定し、これに極めて小さ々値を与え、できるだけ大き
な励振が行なわれるようにしたい場合には一層困難にな
る。これは公知の測定器の場合には理論的にしか可能で
はない。

接触力のための一般的な値は１．６Ｐである。この接触
力を達成するためには十字ばね継手に少なくとも３０〜
５０倍の大きさのバイアスが生せしめられなければなら
ない。このために必要な十字ばね継手の著しい緊張力は
測定器アームの運動性を著しく減少させる。これは後で
述べる理由から極めて不都合である。

さらにコイル系の代シに圧電式の系を有しているが、そ
の他の点では誘導式の測定器とほぼ同じ機械的な構造を
有している他の前述の公知の表面粗さ測定器においては
、歯面に接触する測定器先端部をモータで往復運動させ
るために特別な送り装置が使用されている。この送り装
置は小型モータと交換可能なベルカーブとを有している
。この場合には送シ速度は測定器アームの運動性が十分
であるように選択される。しかしながらこのような測定
器が送り装置なしで前述の測定器受容部に配置され、歯
形試験のために既に歯形測定装置に存在している測定駆
動装置と同じ測定駆動装置が用いられると、測定器アー
ムの運動性が十分ではなくなるという問題が生じる。す
なわち、測定器先端部が歯元と歯頭との間で歯面を走査
すると、歯車が測定の間一定の速度で回転するのにも拘
らず、はぼ１：４の比の速度変化が生じる。付加的に測
定速度は測定中の歯車の迅速な回転によって１：２０の
比でも変化する。これは公知の表面粗さ測定器に、送り
装置なしでは全く充たすことができない高い要求が周波
数特性、ひいては運動性に関して課すことを意味する。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は歯面の表面粗さを測定するために歯形測
定装置に用いられる測定器を接触力の調節値が調節過程
の間に既にコントロールすることができ、簡単な機械的
な構造と著しく僅かな回路費用とが得られるようにする
ことである。

問題点を解決するだめの手段 本発明の特徴は冒頭に述べた４式の測定器において、測
定系がホールセンサと静的な磁界発生器とを有し、この
ホールセンサと静的な磁界発生器とが相対運動可能に配
置されかつケーシング若しくは測定アームに固定されて
おり、測定器先端部の接触力を調節するだめの装置が測
定アームの旋回点から距離をおいて配置されていること
である。

発明の効果 本発明の測定器においてはコイル系の代りに静的な磁界
に配置された市販のホールセンサが利用される。この場
合には測定器先端部の変位によってホールセンサと静的
な磁界発生器との間に測定信号を生せしめる相対運動が
与えられる。一般的な誘導式又は圧電式の系の代シにホ
ールセンサを使用することによって一方では周波数特性
が著しく改善され、問題なく０から１０ＫＨ２までが励
振範囲として与えられ、他方では評価回路を実現するだ
めの電気的な費用が著しく減少される。何故ならば最も
簡単な場合には評価回路としてはホールセンサの後ろに
ただ演算増幅器が接続されていれば十分である（”Ｈａ
ｌｌ　Ｂｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、ｌｌ−
１ｏ　ｔｏ　ａｐｐｌｙｔｈｅｍ　ａＳ　５ｅｎｓｏｒ
ｙ”、　ＭＩＣＲＯ５ＷＩＴＣＨ，ａＨｏｎｅ　−ｙｗ
ｅｌｌ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ、Ｆｒｅｅｐｏｒｔ、ｌ１ｌ
ｉｎｏｉｓ　６１０３２゜ＵＳＡ、　１９８２　、　Ｓ
　、　８７、Ｆｉｇ、４−３７参照。この本には本発明
で使用できるホールセンサも若干記載されている。）本
発明の測定器は測定器アームを旋回可能に支承するため
に十字はね継手を有しているが、この十字ばね継手は接
触力を生せしめるために緊張させられる必要はなくなる
。何故ならば接触力を生せしめるためには別の装置が測
定器アームの旋回点から間隔をおいて設けられているか
らである。これによって測定器アームの運動性は改善さ
れ、接触力は既に調節過程の間に測定される。この結果
として測定器の簡単な構造が達成されるだけではなく、
市販のホールセンサが既に併合された増幅器と相応の電
圧安定器を備えており、製造と調整に多大の費用がかか
るコイル系の使用を回避できるために、ホールセンサの
使用によっても測定器の簡単な構造が得られる。

実施態様 特許請求の範囲第２項と第３項とに記載された実施態様
においては、静的な磁界発生器は２つの永久磁石から成
り、この永久磁石の間でホールセンサがケーシング内に
固定的に取付けられている。この永久磁石が同極互いに
向き合っているか又は異極で互いに向き合っているか匠
応じて、測定器先端部の接触力を調節するための装置が
、永久磁石によって測定器アームに生ぜしめられた力を
補償するために測定器アームの旋回点のいずれか片側に
配置された引張ばね又は押しばねでアシ、そのばね力が
調節可能であると有利である。

さらに特許請求の範囲第４項に記載された構成によれば
ホールセンサの励振を励振範囲の端部の近くで規定する
ことができる。この規定された励振は測定器アームに固
定された永久磁石の最小の運動によって変化させること
ができるので全体として極めて大きな出力信号が得られ
る。

特許請求の範囲第５項の構成によれば、測定器先端部の
接触力を調節するだめの装置は、２つの永久磁石から成
っている。この永久磁石の間の空隙は、この永久磁石に
よって生せしめられた力によって、静的な磁界発生器に
よって生せしめられた力が補償されるように調節されて
いる、静的な磁界発生器によって生ぜしめられた力が永
久磁石の間の空隙を適当に調節することによって過補償
されることによって、測定器先端部の選択可能な接触力
が簡単な形式で調節される。この実施態様では接触力が
磁界によって生せしめられ、すべての機械的な緩慢性が
排除され、かつ十字はね継手が接触力を牛せしめるため
に緊張させられる必要はないために、公知の表面粗さ測
定器の場合よシもいずれにしても大きい運動性を有する
測定器に特に大きな運動性が与えられるようになる。

特許請求の範囲第６項に記載された構成では、静的な磁
界発生器の永久磁石と、測定器先端部の接触力を調節す
る装置の永久磁石とは、それぞれ同極で向き合わされて
いる。これによってホールセンサは特に良好に規定され
て励振可能である。

実施例 第１図に示された本発明の測定器と第２図に示された公
知の測定器との相違は、既に述べたように、主として測
定系と評価回路２０と測定器先端部の接触力を調節する
だめの装置との構成にある。

第１図においては全体として符号３０で示されたホール
センサと、静的磁界を生せしめる直径方向でホールセン
サの両側に配置された永久磁石Ｄ１とＤ２と、評価回路
２０とから測定系が構成されている。この評価回路は図
示の測定器では冒頭に述べたように簡単な演算増幅器か
ら構成できるので、これについて詳述することは省略す
る。

ホールセンサ３０は市販の構成部材、すなわちセラミッ
ク板にの上に纒められた回路である。

この回路は　真鍮キャップ３２で覆われておシ、ホール
発電器と電圧調整器と増幅器とを有している。セラミッ
ク板にの上に配置された電気的な回路は導線りを介して
評価回路２０と接続されている。上方の永久磁石Ｄ１　
は真鍮キャップ３２の上に直接的に例えば接着によって
固定されている。セラミック板には保持体１８を介して
ケーシングに、列えは接着されている。セラミック板に
の、永久磁石Ｄ１　とは反対側には保持体１８に切欠き
３４が設けられている。測定−器アーム１２の、前記切
欠き３４と向き合った部分には、ねじ孔３６が設けられ
ている。このねじ孔３６内には磁石ホルダ３８がねじ込
まれている。この磁石ホルダ３８はセラミック板■く区 と向き合った側袋孔４０を有し、との袋孔４゜内に永久
磁石Ｄ２が接着されている。磁石ホルダ３８は反対側の
端面にスリット４２を翁し、このスリット４２内にはド
ライバの先端がスリット４２の下に設けられたケーシン
グ開口４４ｄを介して導入可能であり、永久磁石ｌ）１
とＤ２との相互間隔が容易に調節できる。この実施列に
おいては両方の永久磁石Ｄ１とＤ２は同極が向き合うよ
うに配置されている。従って永久磁石Ｄ１Ｄ２は、測定
器先端部１６が変位した場合に永久磁石Ｄ２がホールセ
ンサに近づくか又はこれから離れると測定器先端部１６
の変位に相応する信号をホールセンサ３０に生せしめる
静的な磁界を発生させるだけではなく、測定器アーム１
２を時計回シに回動させようとする突放し力を生せしめ
る。従ってこの突放し力は補償されなければならない。

本発明によればこの突放し力は補償されるだけではなく
、測定器先端部１６の接触力を調節する装置によって過
補償されているので測定器先端部の接触力は細かく調整
されて調節される。

測定器先端部１６の接触力を調節するために適した装置
は、最も簡単な場合には第１図に概略的にしか示されて
いない機械的なはね装置４４である。永久磁石Ｄ１．Ｄ
２の同極が向き合っている実施ソリの場合にはばね装置
４４は引張ばねから構成される。この引張ばねは一方の
端部で測定器アーム１２と結合されたアーム４４ａに固
定され、他方の端部で調節ねじ４４ｂの下端部に回転運
動可能に掛止されている。従って調節ねじ４４ｂを所属
のねじ孔４４ｃ内で回動させることによってばねの力が
開口４４ｄ′を介して導入されたドライバによって容易
に調節される。

永久磁石ＤＩ、Ｄ２が異極で向き合っている場合には押
しばねが使用される。各ばね装置４４は適当な形式で測
定器アーム１２の旋回点Ｍの反対側に配置することもで
きる。この場合には引張ばねは押しばねにかつ押しばね
は引張ばねに置換えられる。しかしこのばね装置４４は
測定器先端部１６の接触力を調節するだめの機械的な装
置の１例であるに過ぎない。有利には前記目的のために
は、第２図に全体として符号４４０で示され、以下に記
述する磁石装置が用いられる。

測定器先端部１６を調節するだめの磁石装置４４０は、
永久磁石ｏ１．ｏ２と同じような材料から成る２つの永
久磁石４４１．４４２を有している。上方の永久磁石４
４１は雄ねじ山を備えたコツプ形の磁石ホルダ４４０ａ
内に接着されている。磁石ホルダ４４０ａはねじ孔４４
０（内にねじ込まれている。下方の永久磁石４４２はね
じ孔４４０ｃに向き合って測定器アーム１２内に設けら
れた袋孔内に接着されている。永久磁石４４１．４４２
は同極が向き合わされている図示の実施例では突放し力
を生せしめる。この突放し力は測定器アーム１２を逆時
計口りに回動させようとする。この突放し力の大きさは
永久磁石４４１．４４２の間の間隔を調節することによ
って調節される。このためには磁石ホルダ４４０ａは上
側にスリット４２０を備え、このスリット４２０内にド
ライバの先端が係合させられる。このドライバはケーシ
ング内に設けられた開口４４０ｄを通して差込まれる。

永久磁石Ｄ１とＤ２若しくは４４１と４４２との間の間
隔を適当な並目ねじて調節する代りに、各永久磁石対の
一方の永久磁石を他方の永久磁石に対して調節可能な規
定された位置に保持するために適した他の調節装置を用
いることもできる。

磁石装置４４０は磁石ホルダ４４０ａを回動させること
によって、磁石装置４４０が測定器アーム１２に次のよ
うな大きさの力を生せしめるように調節される。すなわ
ち、前記力は永久磁石ｏ１．　Ｄ２によって生ぜしめら
れた力を補償するために必要な力よりもいくらか大きく
、余剰力は測定器先端部１６を歯面に押し付ける接触力
を生せしめる。調節しようとする所望の接触力は調節過
程の間に正確に調整され、例えばレーコードプレヤにお
いてピックアップの接触力を測定するために使用される
ような一般的な装置で測定される。

第１図に示された測定器に於ては接触力は旋回点Ｍの外
でばね装置４４又は磁石装置４４０で調節されるので、
旋回点Ｍにおける十字ばね継手１４の不都合な緊張は生
じなくなる。これは第１図と第２図とを比較した場合に
第１図では十字ばね継手１４の鉛直なばね板が旋回点Ｍ
の範囲で屈曲点を有していないことから明らかである。

第１図の測定器は第２図の測定器よりも著しく小さい機
械的な緩慢性しか有しておらず、ひいては大きな運動性
を有している。何故ならば接触力は十字ばね継手１４を
緊張させる代りに磁界だけによって生ぜしめられるから
である。

ケーシング１０のケーシング部分１０ａは外部からの妨
害を回避する遮蔽部材として働く鋼シリンダとして構成
されている。永久磁石Ｄ１をホールセンサ３０に直接的
に固定することにΩ よって、ホールセンサ励振度をすでに励損範囲端部の近
くに規定することができる。この励振度は、歯面の表面
粗さに基づいて測定器先端部１６が変位させられると、
第２の永久磁石Ｄ２の小さな運動によって変化させられ
、従って全体として大きな信号が達成される。保持体１
８はアルミニュームから成っていると磁界には影響を及
ぼさない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の測定器の縦断面図、第２図は公知の測
定器の縦断面図である。 １０・・・ケーシング、１２・・・測定器アーム、１４
・・・十字ばね継手、１６・・・測定器先端部、１８・
・・保持体、２０・・・評価回路、２２・・・表示器、
３０・・・ホールセンサ、３２−・・真鍮キャップ、３
４・・・切欠き、３６・・・ねじ孔、３８・・・磁石ホ
ルダ、４０．・・袋孔、４２・・・スリット、４４・・
・ばね装置、４４ａ・・・アーム、４４ｂ・・・調節ね
じ、４４ｃ・・・ねじ孔、４２０・・・スリット、４４
ｄ・・・開口、４４ｄ’・・・開口、４４０・・・磁石
装置、４４０ａ・・・磁石ホルダ、４４０ｃ・・・ねじ
孔、４４０ｄ・・・開口、４４１・・・永久磁石、４４
２・・・永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、　歯面の表面粗さを検出するために歯形測定装置に
   使用される測定器であって、ケーシング内に旋回可能に
   支承された測定器アーム゛を有し、この測定器アームが
   一方の端部に歯面を走査するための測定器先端部を備え
   ており、測定器先端部の変位に相応する信号を発信し、
   評価回路に送信する測定系と、測定器先端部の接触力を
   調節するために測定器アームに作用する装置とを有して
   いる形式のものに於て、測定系がホールセンサ（３０）
   と静的な磁界発生器（Ｄ２）とを有し、このホールセン
   サ（３０）と静的な磁界発生器ＣＤ２Ｊとが相対運動可
   能に配置されかつケーシング（１０〕若しくは測定器ア
   ーム（１２］に固定されておシ、測定器先端部の接触力
   を調節するための装置（４４゜４４０）が測定器アーム
   （１２）の旋回点（Ｍ）から距離をおいて配置されてい
   ることを特徴とする。歯面の表面粗さを検出するために
   歯形測定装置に使用される測定器。 ２　静的な磁界発生器が測定器アーム（１２）に調節可
   能に固定された少なくとも１つの永久磁石（Ｄ２）から
   構成されている、特許請求の範囲第１項記載の測定器。 ３　静的な磁界発生器がケーシング（１０）内で測定器
   アーム（１２）とは反対側でホールセンサ（３０）に固
   定的に取付けられた第２の永久磁石（Ｄ１〕を有してい
   る、特許請求の範囲第２項記載の測定器。 ４、　第２の永久磁石（Ｄｌ）がホールセンサ（３０］
   の上に直接的に固定されている、特許請求の範囲第３項
   記載の測定器。 ５　測定器先端部の接触力を調節するだめの装置が２つ
   の永久磁石（４４１，４４２）を有し、一方の永久磁石
   がケーシング（１０）と結合され、他方の永久磁石が測
   定器アーム（１２）と結合されており、両方の永久磁石
   の相互間隔が調節可能である、特許請求の範囲第１項か
   ら第４項までのいずれか１つの項に記載の測定器。 ６　静的な磁界発生器の両方の永久磁石（Ｄ、。 Ｄ２）と測定器先端部（１２）の接触力を調節するため
   の装置の両方の永久磁石（４４１，４４２）とがそれぞ
   些同極が向き合うように配置されている、特許請求の範
   囲第５項記載の測定器。