WO2015097919A1

WO2015097919A1 - オーバーボール径測定装置

Info

Publication number: WO2015097919A1
Application number: PCT/JP2013/085357
Authority: WO
Inventors: 正年勇崎
Original assignee: 株式会社東京テクニカル
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-02
Also published as: JPWO2015097919A1; JP5860553B2

Abstract

　計測値の再現性が高いオーバーボール径測定装置を提供する。　オーバーボール径測定装置（１）を、一対の測定子（２Ｕ，２Ｌ）をＸ軸に対して直交方向に同調して往復道させるＹ軸を備えるように構成して、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合に、θ軸を所定量ほど回転させるとともに、Ｙ軸を歯車軸の中心線から所定量ほどずらすことで、奇数歯のオーバーボール径を計測する。

Description

オーバーボール径測定装置

　この発明は、歯車のオーバーボール径（オーバーピン径ともいう）を計測する装置に関し、特に、計測値の再現性が高いオーバーボール径測定装置に関する。

　オーバーボール径の計測は、歯溝にボールやピンを入れて、平歯車やはすば歯車であればその外側寸法を、内歯車であればその内側寸法を測るものである。

　オーバーボール径測定装置は、手動でオーバーボール径を計測する器具としては、測定工具本体の両側定面に精密鋼球が取り付けられた、いわゆるボール付き歯車マイクロメーターが広く知られている。

　このボール付き歯車マイクロメーターは、偶数歯の場合は相対する歯溝に、奇数歯の場合は１８０°／歯数だけ片寄った歯溝に、ボールを入れてその外側寸法や内側寸法を測るものである。

　また、自動でオーバーボール径を計測する装置としては、ボール（特許文献１において当接部という）を相対する歯溝に挿通して当接させたときに歯溝の幅方向に対する動作が許容されるように構成することで、当接部が隣接する歯面のそれぞれに当接した、規定の計測状態になり、計測誤差を抑制し、装置の信頼性を向上させることができるオーバーボール径測定装置（特許文献１においてオーバーピン径計測装置という）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　このオーバーピン径計測装置では、奇数歯の場合は当接部を相対する歯溝に当接させながらワークを回転させて計測することで、オーバーボール径のピーク値を計測し、そのピーク値に基づきオーバーボール径を計測している。

特開２００７−２４０４８９（段落００３１，００４７、図９）

　しかしながら、前記ボール付き歯車マイクロメーターでは、手動で操作するために測定値に誤差が生じやすく、計測できる最小表示、いわゆる目量は０．０１ｍｍである。そのために、前記ボール付き歯車マイクロメーターは、簡易的な検査手段として用いられている。また、前記ボール付き歯車マイクロメーターでは、手動で操作するために、計測作業者の熟練の度合いによって、また同じ計測作業者でも計測のたびに、計測値に誤差が生じやすく、いわゆる計測値の再現性に欠ける。特に、前記ボール付き歯車マイクロメーターでは、奇数歯を計測する場合には、相対する歯溝を結ぶ直線が歯車の中心から外れることから、ボールを１８０°／歯数だけ片寄った歯溝に入れることになる。このとき、前記ボール付き歯車マイクロメーターでは、ボールを隣接する歯面に等しい力で当接するように入れにくく、より計測値に誤差が生じやすい。

　前記特許文献１に係るオーバーピン径計測装置では、相対する歯溝に挿通して当接させたときに歯溝の幅方向に対する動作が許容されるように構成することで、当接部を相対する歯溝に当接させながらワークを回転させて計測することで奇数歯も計測できるようにしているものの、オーバーボール径のピーク値を計測し、そのピーク値に基づきオーバーボール径を計測しているため、直接的にオーバーボール径を計測するものではない。

　そもそも、前記特許文献１に係るオーバーピン径計測装置では、相対する歯溝に挿通して当接させたときに歯溝の幅方向に対する動作が許容されるように構成することで、当接部を歯溝にならって微妙に動作させるものであるから、一定の計測誤差を内在している。

　ここで、手動か自動かにかかわらず、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合には、相対する歯溝を結ぶ直線が歯車の中心から外れることから、いずれか一方のボールを１８０°／歯数だけ片寄った歯溝に入れられるように、ボールを移動させている。そのために、ボールを隣接する歯面に等しい力で当接するように入れにくく、計測値に誤差が生じやすい。また、自動であれば、いずれか一方のボールを移動させるために、計測装置の構造が複雑になり、計測値にも誤差が生じやすい。

　そこで、この発明では、前記した課題を解決し、計測値の再現性が高いオーバーボール径測定装置を提供することを目的とする。

　前記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、オーバーボール径測定装置を、被測定物を歯車軸を中心に回転させるθ軸と、一対の測定子を歯車軸に接近又は離隔方向に同調して往復動させるＸ軸と、一対の測定子を歯車軸と平行方向に同調して往復道させるＺ軸と、一対の測定子をＸ軸に対して直交方向に同調して往復道させるＹ軸とを備えるように構成した。

　請求項１に係る発明によれば、オーバーボール径測定装置を、一対の測定子を歯車軸と平行方向に同調して往復道させるＺ軸を備えるように構成したので、Ｚ軸を動かすことで、シャフトギアなどの軸付き歯車、特に複数の歯車からなる段付き歯車について、各歯車のオーバーボール径を連続して計測することができる。

　また、請求項１に係る発明によれば、オーバーボール径測定装置を、一対の測定子をＸ軸に対して直交方向に同調して往復道させるＹ軸を備えるように構成したので、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合に、θ軸を所定量ほど回転させるとともに、Ｙ軸を歯車軸の中心線から所定量ほどずらす（オフセットともいう）ことで、奇数歯のオーバーボール径を計測することができる。

　ここで、請求項１に係る発明によれば、Ｙ軸を一対の測定子が同調して動くように構成したので、各測定子を隣接する歯面に等しい力で当接するように歯溝に入れることができる。そのため、計測値に誤差が生じにくくなり、計測値の再現性を高くすることができる。また、手動のボール付き歯車マイクロメーターでは、目量が０．０１ｍｍ（マイクロメートルに換算すると１０μｍ）であるところ、請求項１に係る発明によれば、軸をコンピューター数値制御（ＣＮＣともいう）することで、目量を１μｍに、分解能としては０．１μｍにすることができる。

　さらに、請求項１に係る発明によれば、オーバーボール径測定装置を、θ軸とＸ軸とＺ軸とＹ軸との４軸を備えるように構成したので、測定子を歯幅方向にも動かすことができる。そのため、歯筋のクラウニング量や歯溝の振れも計測することができる。

オーバーボール径測定装置の斜視図である。オーバーボール径測定装置の正面図である。オーバーボール径測定装置の側面図である。オーバーボール径測定装置の計測原理図のうち、偶数歯のオーバーボール径を計測する場合を示す図である。オーバーボール径測定装置の計測原理図のうち、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合を示す図である。（ａ）は常識とされる奇数歯のオーバーボール径の計測状態を示す図であり、（ｂ）はこの発明に係るオーバーボール径測定装置で行う奇数歯のオーバーボール径の計測状態を示す図である。

　まず、この発明の創作の基礎となる事項について簡単に説明する。発明者は、シャフトギアなどの軸付き歯車についても歯車のオーバーボール径を計測したいという要望があることに着目し、軸付き歯車について自動でオーバーボール径を計測することを試みた。その試みの中で、シャフトギアなどの軸付き歯車、特に複数の歯車からなる段付き歯車については、その歯数が奇数のことが多いことから、奇数歯についても自動でオーバーボール径を計測できるオーバーボール径測定装置が求められていると考えた。しかしながら、奇数歯のオーバーボール径を計測する方法、具体的には一方のボールを１８０°／歯数だけずらし、１８０°／歯数だけ片寄った歯溝にボールを入れてその外側寸法や内側寸法を測る方法では、ボールを隣接する歯面に等しい力で当接するように入れにくいために、計測値に誤差が生じやすいことから、目量を小さくすることや計測値の再現性を高めることは困難であると判断した。

　そこで、発明者は、奇数歯のオーバーボール径を計測する方法として一方のボールを１８０°／歯数だけずらして計測することが常識であるところ、段付き歯車を歯車軸を中心に所定量ほど回転させるとともに、一対のボールを歯車軸の中心線から所定量ほど同調させてずらす（オフセットともいう）と、奇数歯のオーバーボール径を計測することができることを見いだし、この発明を創作するに至ったものである。すなわち、この発明は、奇数歯のオーバーボール径は一方のボールを１８０°／歯数だけずらして計測するといった常識を覆し、歯車軸を中心に所定量ほど回転させるとともに、一対のボールを歯車軸の中心線から所定量ほど同調させてずらすして計測するといった新しい考え方に基づき、自動で計測できるオーバーボール径測定装置を創作するに至ったものである。

　次に、この発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。第１図は、実施形態に係るオーバーボール径測定装置の斜視図である。

　第１図に示すように、オーバーボール径測定装置１は、被測定歯車、ここでは段付き歯車Ｇを歯車軸を中心に回転させるθ軸と、一対の測定子、ここでは一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸に接近又は離隔方向に同調して往復動させるＸ軸、ここではボール２Ｕを歯車軸の上方から歯車軸に接近又は離隔方向に同調して往復動させるＸＵ軸とボール２Ｌを歯車軸の下方から歯車軸に接近又は離隔方向に同調して往復動させるＸＬ軸と、一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸と平行方向に同調して往復動させるＺ軸と、一対のボール２Ｕ，２ＬをＸ軸に対して直交方向に同調して往復動させるＹ軸とを備えている。

　第２図は、オーバーボール径測定装置１の正面図であり、この図面を参照しながら段付き歯車Ｇのオーバーボール径を計測するときのオーバーボール径測定装置１の動き、特にＺ軸の動きについて説明する。第２図に示すように、Ｚ軸は、一対のボール２Ｕ（第１図参照），２Ｌを歯車軸と平行方向に同調して往復動させるさせるように構成されている。

　第２図に示すように、Ｚ軸は、測定始めの状態では、二点鎖線で示す段付き歯車Ｇの一端の歯車、ここでは右端の歯車に位置している。そして、第２図に示すように、Ｚ軸は、右端の歯車の位置から、左隣の歯車の位置へと移動する。このように、オーバーボール径測定装置１ではＺ軸を歯車軸と平行方向に往復道させ、一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸と平行方向に同調して往復道させることで、段付き歯車Ｇについて各歯車のオーバーボール径を連続して計測する。

　第３図は、オーバーボール径測定装置１の側面図であり、この図面を参照しながらオーバーボール径測定装置１、特にＸ軸とＹ軸について説明する。第３図に示すように、Ｘ軸は、ボール２Ｕを歯車軸の上方から歯車軸に接近又は離隔方向にボール２Ｌに同調して往復動させるＸＵ軸と、ボール２Ｌを歯車軸の下方から歯車軸に接近又は離隔方向にボール２Ｕに同調して往復動させるＸＬ軸とから構成されている。

　また、第３図に示すように、Ｙ軸は、一対のボール２Ｕ，２ＬをＸ軸、ここではＸＵ軸とＸＬ軸に対して直交方向に互いに同調させて往復動させるように構成されている。

　第４図は、オーバーボール径測定装置１の計測原理図のうち、偶数歯のオーバーボール径を計測する場合を示す図である。第４図に示すように、オーバーボール径測定装置１は、一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸に接近又は離隔方向に同調して往復動させるＸ軸、ここではＸＵ軸とＸＬ軸を備えている。そして、オーバーボール径測定装置１では、ＸＵ軸とＸＬ軸を歯車軸に近づくように動かして一対のボール２Ｕ，２Ｌを相対する歯溝に入れ、ボール２Ｕ，２Ｌ間の距離を測る。なお、この測定原理は、常識とされる測定原理と同じものである。

　第５図は、オーバーボール径測定装置１の計測原理図のうち、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合を示す図である。第５図の（ａ）は常識とされる奇数歯のオーバーボール径の計測状態を示す図であり、第５図の（ｂ）はこの発明に係るオーバーボール径測定装置１で行う奇数歯のオーバーボール径の計測状態を示す図である。

　この発明に係るオーバーボール径測定装置１の測定原理は、第５図の（ａ）に示すように、一方のボール２Ｌを１８０°／歯数だけずらして計測することが常識とされるところ、第５図の（ｂ）に示すように、段付き歯車Ｇを歯車軸を中心に所定量ほど回転させるとともに、一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸の中心線から所定量ほどずらす（オフセットともいう）といったものである。

　第５図の（ｂ）に示すように、この発明に係るオーバーボール径測定装置１は、Ｘ軸のほかに、段付き歯車Ｇを歯車軸を中心に回転させるθ軸と、一対のボール２Ｕ，２ＬをＸ軸に対して直交方向に同調して往復道させるＹ軸を備えている。この発明に係るオーバーボール径測定装置１では、段付き歯車Ｇを歯車軸を中心に所定量ほど回転させるとともに、一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸の中心線から所定量ほどずらす。そして、一対のボール２Ｕ，２Ｌを、歯車軸の中心線から所定量ほどずれた位置において相対する歯溝に入れ、ボール２Ｕ，２Ｌ間の距離を測る。

　ここで、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合について、この発明に係るオーバーボール径測定装置１の測定原理と常識とされる測定原理を比較する。第５図の（ａ）に示すように、常識とされる測定原理では、一方のボール２Ｌを１８０°／歯数だけずれた歯溝の入れることから、ボール２Ｕとボール２Ｌとを隣接する歯面に等しい力で当接するように入れにくい。一方、第５図の（ｂ）に示すように、この発明に係るオーバボール径測定装置１では、一対のボール２Ｕ，２Ｌを歯車軸の中心線から所定量ほどずれた位置において相対する歯溝に入れることから、ボール２Ｕとボール２Ｌは隣接する歯面に等しい力で当接する。

　このように、この発明に係るオーバーボール径測定装置１では、奇数歯のオーバーボール径を計測する場合においても、偶数歯のオーバーボール径を計測する場合と同様に、一対のボール２Ｕ，２Ｌを隣接する歯面に等しい力で当接させられるため、計測値に誤差が生じにくく、繰り返して計測、例えば製造元と納品先で繰り返して計測しても計測値に誤差が生じにくいやすい。

　さらに、このように構成されるオーバーボール径測定装置１では、θ軸とＸ軸とＺ軸とＹ軸との４軸を備えることから、一対のボール２Ｕ，２Ｌを段付き歯車Ｇの歯幅方向にも動かせる。そのため、オーバーボール径測定装置１では、歯車のオーバーボール径のほかにも、歯筋のクラウニング量や歯溝の振れも自動で計測できる。

　以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は前記実施形態には限定されない。例えば、この発明の実施形態では段付き歯車Ｇを水平に取り付けるように各軸を構成しているが、段付き歯車Ｇを垂直に取り付けるように各軸を構成してもかまわない。

　１　オーバーボール径測定装置
　２Ｕ，２Ｌ　測定子（ボール）
　Ｇ　被測定歯車（段付き歯車）

Claims

　被測定物の外周面又は内周面に形成された歯の相対する歯溝に一対の測定子を当接させて歯車のオーバーボール径を計測するオーバーボール径測定装置であって、
　前記被測定物を、歯車軸を中心に回転させるθ軸と、
　前記一対の測定子を、前記歯車軸に接近又は離隔方向に同調して往復動させるＸ軸と、
　前記一対の測定子を、前記歯車軸と平行方向に同調して往復道させるＺ軸と、
　前記一対の測定子を、Ｘ軸に対して直交方向に同調して往復道させるＹ軸とを備えることを特徴とするオーバーボール径測定装置。