JPS60260803A - 歯車測定装置 - 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、歯車測定装置であって、ケーシングが変位可
能な走査ビームを内部に保持してお勺、走査ビームが一
方の端部に走査先端をかつ他方の端部に測定機構を有し
ており、走査ビームのための旋回支承装置がケーシング
に取付けられ走査ビームの変位量の増大と供に増大する
反力を生せしめる形式のものに関する。

従来の技術 前記形式の公知の歯車測定装置（西独国特許第２１６４
９１８号明細書）は、旋回支承装置として互いに直角に
配置された２つの板ばねから成るクロスばねヒンジを有
している。このような歯車測定装置を用いては常に左側
若しくは右側の歯面しか走査されず、このために歯車測
定装置が所定のストッパ方向でプレロードをかけられね
ばならず、このために傾斜面を有し扁平ばねに作用し歯
車測定装置を一方若しくは他方の端部へ押す回転可能な
リングが設けられている。

検査しようとする歯面が逆方向に走査先端に押付けられ
ると、走査ビームは変位面で一方の扁平ばねのばね力に
抗して中立位置の方向への旋回運動を行う。この位置゛
は測定機構によって検出される。

公知の歯車測定装置は手動操作によって、検査しようと
する左側若しくは右側の歯面へ切換えられねばならない
ので、自動的な歯車測定機械に使用され得ない。扁平ば
ねにプレロードをかけるために設けられた調節リングに
遠隔制御可能な駆動装置を備えることは考えられるが、
これはスペースの理由から不可能である。さらに、公知
の測定装置においては走査ビームの中立位置からの測定
は行われない。それというのは、クロスばねヒンジの板
ばね及び扁平ばねは中立位置ではＯでかつ変位量の増大
と供に一第１図の破線の特性曲線Ｋによって示すように
−増大する力を生ぜしめるか・らである。全く再現可能
な測定結果を得るために歯車測定装置は中立位置からま
ず一方若しくは他方の方向に所定のプレロードで変位さ
せられねばならない。特性曲線には走査先端の接触圧力
が変位距離に強く関連していることを示している。変動
する接触圧力を用いた測定は、精度を１μｍで行いたい
場合特にあらい歯面において著しい誤差を生せしめる。

変位量の増大と供に増大する測定圧力に基づき、公知の
歯車測定装置はそれぞれ較正曲線及び類似のものを用い
て解読されねばならない比較値を生ぜしめる。このよう
な測定法はコンピュータを用いて測定の評価を行う自動
的な歯車測定機械のためには適していない。それという
のはコンピュータにはできるだけ絶対値が供給されねば
ならないからである。

歯車測定装置はできるだけ一様な測定圧力で作動させる
必要がある。公知の歯車測定装置においてはさらに規定
された中点位置が容易に得られない。それというのは走
査ビームの終端位置が弾性的なストッパによって規定さ
れるからである。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の歯車測定装置を改
善して、右側／左側の歯面への切換なしに一定の中立位
置から測定距離全体にわたって一定の測定圧力で測定で
きるようにすることである。

問題点を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明の手段では、測定機構
を有する走査ビーム端部内に隣接する区分で走査ビーム
の変位面内で走査ビームの互いに逆向きの側部に配置し
た２つの旋回ビームを設け、旋回ビームがそれぞれスト
ッパ及び旋回支承部を用いてケーシングと走査ビームと
の間に支承され走査ビームをその中立位置に保持してお
り、走査ビームの変位に際し一方の旋回ビームが走査ビ
ームによって連行されるのに対して他方の旋回ビームは
その出発位置に維持され、かつ逆に他方の旋回ビームが
走査ビームによって連行されるのに対して一方の旋回ビ
ームはその出発位置に維持されるようになっておシ、２
つの磁石が走査ビーム若しくは旋回ビームに取付け、ら
れていて反力と逆向きの引張力を磁石と向かい合うビー
ムに生ぜしめるようになっている。

発明の作用・効果 扁平はねはもはや存在しておらず、板ばねから成る旋回
支承装置は走査ビームの変位量の増大と供に増大する反
力を生ぜしめる。出発位置で両方の磁石は磁石と向き合
うビームに同じ大きさの引張力を生ぜしめ、この引張力
はストッパを介して旋回ビームを出発位置に、ひいては
走査ビームを正確に規定された中立位置に保持する。走
査ビームが変位すると、旋回支承装置によって生せしめ
られる反力は増大するが、走査ビームと変位の際に出発
位置に維持される旋　、回ビームとの間で有効な磁力の
引張力は減少し、その結果増大する反力と減少する引張
力とを加算した力は変位距離にわたって一定である。方
間の関係は第１図に示してロシ、符号Ｍは磁石の引張力
でかつ符号Ｒは合成の力である。特性、曲線Ｋ及びＭは
理想化して示してちる。実際には力と距離との間に二次
的な関係が生じる。しかしながら全体的な結果としては
、第２図に示す測定結果のように走査先端の変位距離に
わたる一定の接触圧力が得られる。さらに、測定結果は
中立位置からほぼ５４ｍのわずかな変位の後にすでに一
定の測定圧力の得られることを示している。

本発明の有利な実施態様が特許請求の範囲第２項以下に
記載しである。

特許請求の範囲第３項記載の実施態様においては、スペ
ーサによって磁石と磁石に対向するビームとの間の所定
の間隔が正確に維持され、特性面ａＭにすでに最小の変
位に際して完全な測定圧力を生ぜしめる所定の出発点が
選ばれる。

特許請求の範囲８４項から第６項の実施態様ではスペー
サとして磁場に影響を及＃丁さず所定の間隔を極めて正
確に維持する非磁化性の球若しくはぎンが選ばれる。

特許請求の範囲第７項若しくは第９項に記載の実施態様
では、調節ねじを用いて走査ビームの中立位置が極めて
正確に場合によっては後から調節される。

特許請求の範囲！１１ｆＪ４に記載の実施態様では、板
ばねによって生ぜしめられる反力が十分でない場合に、
減少する引張力を変位に際して補償するために付加的な
反力を生ぜしめこれによって変位距離にわたって接触圧
力の第２図に示す経過を生せしめる補償磁石が設けられ
ている。

実施例 第６図に示す実施例において、走査ビーム１０は測定機
構１２の運動可能な部分を保持している。測定機構は西
独国特許第２３６４９１８号若しくは第３３０２０１６
号明細書から公知の構造を有している。測定機構の構成
はここでは重要ではないのでその詳説は省略する。測定
機構は走査先端１４の一方への変位に際し１つの記号を
備えた出力信号を、かつ、他方への変位に際し逆の記号
を備えた出力信号を発生させ、これによって測定過程中
に左側の歯面が走査されるか右側の歯面が走査されるか
容易にわかる。

第３図の走査ビーム１０は、西独間特許第２３６４９　
ｆ８号明細書から公知のクロスばねヒンジ１６の形の旋
回支承装置を備えている。

走査ビー、ム１０は第６図では中立位置で示してあシ、
この位置から水平面内で旋回可能である（すなわち第３
図の図平面で上方及び下方へ）。

走査ビーム１００両側で旋回平面内に旋回ビーム１８，
１８ａが設けられている。旋回ビームは出発位置で示し
てあり、走査ビーム１０をその中立位置に保持している
。歯車測定装置の構造は、走査ビームの中心軸線を通っ
て延び図平面に対して垂直な面に対して対称的であるの
で、第６図で上側の部分についてのみ詳説する。

歯車測定装置は、保護スリーブ２２に取囲まれたケーシ
ング２０を有しており、ケーシングは走査ビーム１０に
対し間隔を有しかつクロスばねヒンジ１６を保持してお
シ、その結果走査ビーム１０がケーシング内でクロスば
ねヒンジを中心として旋回可能である。旋回ビーム１８
はクロスばねヒンジ１６と測定機構１２との間の範囲に
配置され、プリズム形支承部２４を備えている。プリズ
ム形支承部２４はケーシング２０内に形成された横断面
Ｖ字状の２つのノツチの形の！リズム部分を有しておシ
、このプリズム部分内に歯車測定装置の長手方向に対し
て横方向に軸２４ｄが支承されておシ、この軸に旋回ビ
ーム１８が取付けられており、その結果旋回ビーム１８
は走査先端１４が逆時計口シ方・向で変位すると反時計
回り方向に旋回可能である。板はねとして構成された押
付けばね２３が一方の端部でケーシングにねじ固定して
あり、かつ他方の端部で軸２４ｄの上側から旋回ビーー
ム１８を押えている。時計回り方向への旋回ビーム１８
の旋回運動はストッパによって制限されておシ、ストッ
パはここではケーシング２０内にねじ込まれた調節ねじ
２６から成っている。

この調節ねじ２６．２６＆を用いて旋回ビーム１８．１
８ａの出発位置が走査ビームを正確にその中立位置に規
定するように調節される。調節ねじ２６ａは旋回ビーム
１８ａの時計回シ方向の旋回を許しかつ反時計回多方向
の旋回を阻止する。走査♂−ムは、旋回ビーム１８，１
８ａの調節ねじ２６，２６ａと逆の端部の範囲に２つの
磁石２５．２５ａを保持しておシ、磁石はここでは永久
磁石であるが、電磁石であってもよい。磁石２５，２５
ａは袋孔２８，２８ａ内に簡単にはめ込み接着されかつ
走査ビームの表面を越えてそれぞれ同゛じ寸法で突出し
ている。

磁石２５，２５ａに対向して旋回ビーム１８゜１８ａに
袋孔が設けてあシ、この袋孔内には非磁化性の球３０，
３０ａが配置され、かつ所定の寸法で旋回ビームの表面
を越えて突出している。球は非磁化性の鋼から成る研摩
された球若しくはセラミック球である。調節ねじ２６．
２６＆の、旋回ビームと接触する端部３１．３１ａは同
じく球形に構成され若しくは鋼球又はセラミック球を備
えている。

球３０．３０ａの、旋回ビームの表面から突出している
部分の寸法は、磁石２５，２５ａが鉄から成る旋回ぎ−
ム１Ｂ、１８ａに引張力を生ぜじめ、この引張力とクロ
スばねヒンジ１６の反力との加算によって変位距離にわ
たって一定の力Ｒ（第１図及び第゛２図参照）がすでに
走査ビームの中立位置からの最小の変位の後に生じるよ
うに選ばれている。歯車測定装置の運転中、走査先端１
４が第３図で上方へ変位すると、旋回ビーム１８ａが走
査ビームによって磁石２５ａを介して時計回り方向に旋
回させられる。

すなわち、旋回ビーム１８ａが走査ビームによって走査
ビームの変位に際して連行されるのに対して、旋回ビー
ム１８は出発位置を維持する。

従って、磁石２５は旋回ビーム１８から離れ、旋回ビー
ム１８への引張力を減少させる。この引張力の経過は第
１図の特性曲線Ｍで示しである。クロスばねヒンジ１６
を中心とした走査ビーム１０の旋回量の増大と供に、ク
ロスばねヒンジ１６によって生ぜしめられる反力が増大
する。磁石２５，２５ａの適当な選択及びクロスばねヒ
ンジによって生ぜしめられる反力を考慮した出発位置で
の旋回ビーム１８．１８ａＫ対する間隔の選択によって
、特性臼ｊｌｌＲ％’すなわち変位距離にわたって走査
先端１４と歯面との一定な接触圧をもたらす力のバラン
スが得られる。

第６図の実施例では磁石２５，２５ａが走査ビーム１０
にかつ球３０，３０ａが旋回ビーム１８．１８ａに取付
けられているが、磁石が旋回ビームにかつ球が走査ビー
ムに取付けられていても同じ作用が得られる。この場合
には旋回ビーム１８．１８ａを非磁化性の材料（例えば
黄銅・）から製作しかつ走査ビームを非磁化性の材料の
代シに鉄から製作若しくは磁石の作用する区分に鉄材料
を備える必要がある。

第４図に示す歯車測定装置の実施例においては、走査ビ
ームのための旋回支承装置としてクロスばねヒンジの代
シに構成部分１１０と１２０との間の相対運動を許す板
ばね１６０，１６０ａを備えた平行運動機構が設けられ
ている。説明を簡単にするために、構成部分１１０は走
査ビームの、測定機構（図示せず）Ｋ隣接する端部を成
しく走査先端は第４図で下側に存在し同じく゛図示して
いない）かつ構成部分１２０はケーシングの一部分に相
当し不動であると仮定する。

板ばね１６０，１６０ａと走査ビーム１１０及びケーシ
ング１２０との４つの゛結合点は旋回ヒンジ１１６，１
１６ａを形成しておシ、旋回ヒンジは図示の中立位置か
らの走査ビームの変位に際してわずかな反力を生ぜしめ
る。

走査♂−ム１１θは同じく非磁化性の材料（例えば黄銅
）から成っていて、図示の端部に切欠き１４０を有して
おシ、切欠きの両側の側壁１４２，１４２ａに磁石１２
５，１２５ａが対角線方向で互いに向き合うように取付
けられている。旋回ビーム１１８．１１８ａは下方の端
部で旋回支承部としての板ばね１２４，１２４＆を用い
て走査ぎ−ム１１ｎに取付けられておシ、旋回ビームの
旋回に′際して板ばね１２４，１２４＆が同じく反力を
生せしめ、との反力は旋回ヒンジ１１６，１１６ａ内に
生じる反力に加算される。

第４１図の実施例においては、第６図の球３０゜３０ａ
の代９に非磁化性のピア１３０，１３０ａが設けられて
お９、ねじピン１２６，１２６ａが旋回ビーム１１８，
１１８ａにねじ込まれかつケーシング１２０に支持され
ている。

第４図の実施例において測定運転中、走査先端（図示せ
ず）が反時計回シ方向若しくは右側へ変位せしめられる
５と、走査ビーム１１０は旋回ヒンジ１１６，１ｉ６ａ
に基づき変位運動を生せしめる。この場合、磁石１２５
と旋回ビーム１１８との間の間隔は変動しない。それと
いうのは走査ビーム１１０がピン１３０を介して磁石１
２５に支持された旋回ビーム１１８を連行するからであ
る。これに対して旋回ビーム１１８ａは出発位置を維持
する。それというのはねじ−ン（調節ねじ）　１２．６
　＆が端部１３１ａでケーシング１２０に支持されてい
るからである。磁石１２５ａは旋回ビーム１１８ａから
離れる。磁石１２５ａに゛よって、旋回ビーム１１８ａ
に生ぜしめられる引張力は変位量の増大と倶に減少し、
その結果第６図の実施例と同じ力のバランスが得られる
。

旋回支承装置１１６，１１６ａ及び板ばね１２４．１２
４ａによって生せしめられる反力が、一方若しくは他方
の磁石１２５，１２５’ａの引張力を加算することによ
って走査ビームの変位範囲にわたる一定の接触力を生ぜ
しめるために小さすぎる場合には、補償磁石１６１が両
方の磁石１２５，１２５ａ間に設けられている。

補償磁石１６１は黄銅若し−くは別の非磁化性の材料か
ら成る保持体１６２に取付けられておシ、保持体はケー
シング１２０に固定されたレール１６４に沿って移動可
能であってかつ固定ねじ１６６によってロック可能であ
る。補償磁石１６１は磁石１２５，１２５ａとそれぞれ
同じ極で向き合うように配置されている（図示の実施例
では左から右へ５Ｎ−Ｎ’Ｓ−８Ｎ）。

第４図の実施例において走査先端が反時計回シ方向に変
位すると、磁石１２５ａが旋回ビーム１１８ａから離れ
、旋回♂−ム１１８ａに生ぜしめられる引張力が変位量
の増大と供に減少する。同時に磁石１２５ａは補償磁石
１６０に接近し、これによって補償力若しくは反力が生
ぜしめられる。この補償力若しくは反力は旋回ヒンジ１
１６，１１６ａ及び板ばね１２４．１２４ａの反力に加
算され、磁石及びその相互間の間隔の適渦な選択によっ
て走査先端の変位範囲にわたる一定の接解力を生せしめ
る。

第４図の歯車測定装置は、構成部分１２０を運動可能に
構成して走査フィンガに結合しかつ構成部分１１０を不
動に構成した場合にも同じ形式で作動する。

第２図に示す測定結果は第６図の歯車測定装置で得られ
たものでアシ、この場合直径６羽及び厚さ１．５龍の”
　ＶａＣＯｍａＸ　２００”の磁石１８゜１８ａ並びに
”　ＳＲＯ”−セラミック球３０゜３０ａが用いられて
いる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は歯
車測定装置の力の関連を示す特性曲線図、第２図は変位
距離に関連した特性曲線図、第６図は第１実施例の縦断
面図、第４図は第２実施例の縦断面図である。 １０・・・走査ビーム、１２・・・測定機構、１４・・
・走査先端、１６・・・クロスばねヒンジ、１８・・・
旋回ビーム、２０・・・ケーシング、２２・・・保護ス
リープ、２３・・・押付けばね、２４・・・プリズム形
支承部、２４ｂ・・・軸、２６・・・調節ねじ、２８・
・・袋孔、３０・・・球、３１・・・端部、１１０・・
・走査ビーム、１１６・・・旋回ヒンジ、１１８・・・
旋回ビーム、１２０・・・ケーシング、１２４・・・板
ばね、１２５・・・磁石、１２６・・・ねじピン、１３
０・・・ピン、１３１・・・端部、１４０・・・切欠き
、１６０・・・板ばね、１６１・・・補償磁石、１６２
・・・保持体、１６４・・・レール、１６６・・・固定
ねじ １認歌 ６　ンと ロー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｍ車測定装置であって、ケーシング（２０；１２０
   ）が変位可能な走査ビーム（１０：１１０）を内部に保
   持しておシ、走査ビームが一方の端部に走査先端（１４
   ）をかつ他方の端部に測定機構（１２）を有してお夕、
   走査ビームのための旋回支承装置（１６：　１１６゜１
   １６ａ）がケーシングに取付けられ走査ビームの変位量
   の増大と供に増大する圧力を生せしめる形式のものにお
   いて、測定機構（１２）を有する走査ビーム端部へに隣
   接する区分で走査ビーム（１０：１１０）の変位面内で
   走査ビーム（１０；１１０）の互いに逆向きの側部に配
   置した２つの旋回ビーム（１８゜１８ａ；１１８，１１
   ８ａ）を設け、旋回ビーム（１８，１８ａ：１１８，１
   １８ａ）がそれぞれストッパ（２６，２６ａ；１２６゜
   １２６ａ）及び旋回支承部（２４，２４ａ；１２４．１
   ２４＆）を用いてケーシング（２０；１２０）と走査♂
   −ムとの間に支承され走査ビームをその中立位置に保持
   しており、走査ビームの変位に際し一方の旋回ビームが
   走査ビームによって連行されるのに対して他方の旋回ビ
   ームはその出発位置に維持され、かつ逆に他方の旋回ビ
   ームが走査ｔ−ムによって連行されるのに対して一方の
   旋回ビームはその出発位置に維持されるようになってお
   シ、２つの磁石（２５，２５ａ；１２５．“１２５ａ）
   が走査ビーム若しくは旋回ビームに取付けられていて反
   力（Ｋ）と逆向きの引張力（Ｍ）を磁石と向かい合うビ
   ームに生ぜしめるようになっていることを特徴とする歯
   車測定装置。 ２、磁石（２５，２５ａ；１２５，１２５ａ）が走査ビ
   ーム（１０：１１０）に取付けられておシ、旋回ビーム
   （１８，１８ａ；１１８゜１１８ａ）の少なくとも磁石
   に隣接する部分が鉄材料から成っている特許請求の範囲
   第１項記載の歯車測定装置。 ３．旋回ビーム（１８、−１８ａ　；　１１．８，１１
   ８ａ）がスペーサ（３０，３０ａ　：　１３０．１３０
   ａ）を保持しておシ、スペーサが磁石（２５，２５：１
   ２５．１２５ａ）と旋回ビームとの間を出発位置でそれ
   ぞれわずかな間隔に保っている特許請求の範囲第２項記
   載の歯車測定装置。 ４、スペーサ（３０，３０＆）が非磁化性の球である特
   許請求の範囲第３項記載の歯車測定装置。− ５、スペーサ（１３０，１３０ａ）が非磁化性のピンで
   ある特許請求の範囲第６項記載の歯車測定装置。 ６、　スペーｔがセラミックから成っている特許請求の
   範囲第４項又は第５項記載の歯車測定装置。 Ｚ　ストッパ（１２６，１２６ａ）が調節ねじから成っ
   ておフ、調節ねじが一方の端部を以って所属の旋回ビー
   ム（１１８，１１８ａ）にねじ込まれかつ他方の端部（
   ｉ３１，１３１ａ）を以って出発位置でケーシングに接
   触している特許請求の範囲第１項から第６項までのいず
   れか１項記載の歯車測定装置。 ８、旋回ビームＣ１１８，１１８ａ）の旋回支承部（１
   ２４，１２４ａ）が板ばねから成っており、板ばねが旋
   回ビームの調節ねじと逆の端部を走査ビーム（１１０）
   Ｋ弾性的に結合している特許請求の範囲第７項記載の歯
   車測定装置。 ９　ストッパ（２６，２６ａ）が調節ねじがら成ってお
   シ、調節ねじが一方の端部を以ってケーシング（２０）
   にねじ込まれかつ他方の端部を以って出発位置に存在す
   る所属の旋回ビーム（１８１１８ａ）に接触している特
   許請求の範囲第１項から第６項までの歯車測定装置。 １０　旋回ビーム（１８，１８＆）の旋回支承部（２４
   ，２４＆）がそれぞれフ０リズム支承部から成っておシ
   、プリズム支承部がケーシング（２０）に形成されたプ
   リズム部分、（２４に＋１２４Ｃ）を有しておシ、プリ
   ズム部分に旋回ビームと結合された軸（２４ｄ、２４ｅ
   ）が支承されかつ押付けばね（２，３，２３ａ）によっ
   て確保されている特許請求の範囲第１項から第６項まで
   のいずれか１項記載の歯車測定装置。 １１、走査ビーム（１１０）の測定機構（１２）に−隣
   接した端部が切欠き（１４０）を備えておシ、両方の磁
   石（１２５，１２５ａ）が切欠きの相対する壁（１４２
   ，１４２ａ）内゛に異なる極を互いに向き合わせるよう
   に配置されておシ、ケーシング（１２０）に調節可能に
   取付けられた補償磁石（１６１）が両方の磁石（１２５
   ，１２５ａ）間に磁石に対して距離を置いてかつ同じ極
   で互いに向き合うように配置されている特許請求の範囲
   第２項から第８項までのめずれか１項記載の歯車測定装
   置。