JP3586997B2

JP3586997B2 - Bevel gear tooth profile evaluation method and apparatus

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Publication number: JP3586997B2
Application number: JP27184296A
Authority: JP
Inventors: 英士阿部; 行俊中田; 武夫坂東
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JPH1096621A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用最終減速歯車（ハイポイドギヤ）など傘歯車（ベベルギヤ）の歯形を評価するような傘歯車の歯形評価方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図１１、図１２に示すようなベベルギヤ１００とピニオンギヤ１０１との傘歯車対のＰＭＤ（ピニオン・マウント・ディスタンス）方向、Ｅ（ピニオンオフセット量）方向の相対位置変化により図１３に示す噛合接触痕（つまり歯当り）１０３が移動することが知られている。
【０００３】
この特性を利用して特定の歯当り形状（スケア歯当り）が歯面のある２点間を移動するのに要した相対位置変化量を求めると歯形（歯当りの形状）を次式により評価することができる。
歯形＝ΔＥ／ΔＰＭＤ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｈ２−Ｈ１）
但し、ΔＥはＥ方向の変化量
ΔＰＭＤはＰＭＤ方向の変化量
Ｈ１，Ｈ２はＰＭＤ方向の配置誤差（図７参照）
Ｖ１，Ｖ２はＥ方向の配置誤差（図７参照）。
【０００４】
しかし、従来、上述のベベルギヤ１００とピニオンギヤ１０１とのセット化された歯形を評価するには、これら両ギヤ１００，１０１が予め一体的に組合わされたものを回転させながら、作業者の目視により評価が実行されていた関係上、正確な評価が不可能で、判定誤差などが多発する問題点があった。
一方、特開平６−２２９８８０号公報に記載の如きかみ合い式歯車回転誤差検出装置が既に発明されているが、この装置は単に歯車伝達誤差を検出するものに過ぎず、歯形の評価を行なうことは不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の請求項１記載の発明は、特定の歯当り形状（スケア歯当り）が所定の第１歯当り位置で得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、次に第１歯当り位置よりも離反した第２歯当り位置にて特定の歯当り形状（スケア歯当り）が得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、各歯当り位置間のＰＭＤ、ピニオンオフセット量の変化量により歯形評価を行なうことで、目視判断を排除して、歯形の全自動定量評価を行なうことができる傘歯車の歯形評価方法の提供を目的とする。
【０００６】
この発明の請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の目的と併せて、上述の第１および第２の各歯当り位置での特定の歯当り形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像処理により得ることで、この画像処理により容易かつ正確に歯当り位置を得ることができる傘歯車の歯形評価方法の提供を目的とする。
【０００７】
この発明の請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明の目的と併せて、特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により得ることで、例えば噛合伝達誤差が最小となるポイントを的確に測定して、特定の歯当りを正確に検出することができる傘歯車の歯形評価方法の提供を目的とする。
【０００８】
この発明の請求項４記載の発明は、ＰＭＤ調整手段、ピニオンオフセット量調整手段、画像処理手段および評価手段を備えることで、従前の目視判断を排除して、歯形の全自動定量評価を行なうことができると共に、第１歯当り位置および第２歯当り位置での特定の形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像処理手段による画像処理にて求めることで、歯当り位置を容易かつ正確に求めることができる傘歯車の歯形評価装置の提供を目的とする。
【０００９】
この発明の請求項５記載の発明は、上記請求項４記載の発明の目的と併せて、上述の特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定による求める噛合伝達誤差測定手段を設けて、この測定手段にて例えば噛合伝達誤差が最小となるポイントを適確に測定して、特定の歯当りを正確に検出することができる傘歯車の歯形評価装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明は、傘歯車の歯形評価方法であって、特定の歯当り形状が所定の第１歯当り位置で得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、次に上記第１歯当り位置より所定位置離れた第２歯当り位置にて特定の歯当り形状が得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、上記第１および第２の各歯当り位置間のＰＭＤ、ピニオンオフセット量の変化量により歯形評価を行なう傘歯車の歯形評価方法であることを特徴とする。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成と併せて、上記各歯当り位置での特定の歯当り形状における歯当り位置を画像処理により得る傘歯車の歯形評価方法であることを特徴とする。
【００１２】
この発明の請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成と併せて、上記特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により得る傘歯車の歯形評価方法であることを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項４記載の発明は、傘歯車の歯形評価装置であって、特定の歯当り形状が所定の第１歯当り位置で得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整すると共に、上記第１歯当り位置より所定位置離れた第２歯当り位置にて特定の歯当り形状が得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整するＰＭＤ調整手段およびピニオンオフセット量調整手段と、第１および第２の各歯当り位置間のＰＭＤ、ピニオンオフセット量の変化量により歯形評価を行なう評価手段と、上記第１および第２の各歯当り位置での特定の歯当り形状における歯当り位置を画像処理により求める画像処理手段とを備えた傘歯車の歯形評価装置であることを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項５記載の発明は、上記請求項４記載の発明の構成と併せて、上記特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により求める噛合伝達誤差測定手段を備えた傘歯車の歯形評価装置であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の作用及び効果】
この発明の請求項１記載の発明によれば、傘歯車の歯形を評価する場合、まず特定の歯当り形状が所定の第１歯当り位置で得られるようにＰＭＤ（ピニオン・マウント・ディスタンス）、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、次に上述の第１歯当り位置よりも所定位置離れた第２歯当り位置にて特定の歯当り形状が得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、次に上述の第１歯当り位置と第２歯当り位置との間のＰＭＤ、ピニオンオフセット量の変化量により歯形評価を行なう。
このため、従前の目視判断を排除して、歯形の全自動定量評価を行なうことができる効果がある。
【００１６】
ここで、上述の歯形はΔＥ／ΔＰＭＤ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｈ２−Ｈ１）で示される。
但し、ΔＥはピニオンオフセット量方向の変化量
ΔＰＭＤはＰＭＤ方向の変化量
Ｈ１，Ｈ２はＰＭＤ方向の配置誤差（図７参照）
Ｖ１，Ｖ２はＥ方向の配置誤差（図７参照）
上式の値が約１．２となることが良好な歯形であると実験結果により認識されており、１．２以上でも１．２未満でも歯当り、ギヤノイズともに悪化することが認識されておるので、上記方法により歯形の自動定量評価を実行することができる。
【００１７】
この発明の請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の各歯当り位置つまり第１歯当り位置と第２歯当り位置での特定の歯当り形状における歯当り位置を画像処理により得るので、この画像処理により容易かつ正確に歯当り位置を得ることができて、歯形評価の自動化を達成することができる効果がある。
【００１８】
この発明の請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により得るので、例えば噛合伝達誤差が最小となるポイントを適確に測定して、特定の歯当りを正確に検出することができる効果がある。
【００１９】
この発明の請求項４記載の発明によれば、上述のＰＭＤ調整手段およびピニオンオフセット量調整手段は、特定の歯当り形状が所定の第１歯当り位置で得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整すると共に、上述の第１歯当り位置よりも所定位置離反した第２歯当り位置にて特定の歯当り形状が得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整する。
【００２０】
また上述の評価手段は第１および第２の各歯当り位置間のＰＭＤ、ピニオンオフセット量の変化量（ΔＰＭＤ、ΔＥ）により歯形評価を行ない、画像処理手段は上述の第１および第２の各歯当り位置での特定の歯当り形状における歯当り位置を画像処理により求める。
この結果、従前の目視判断を排除して、歯形の全自動定量評価を行なうことができると共に、歯当り位置を画像処理手段による画像処理にて求めるので、歯当り位置を容易かつ正確に求めることができる効果がある。
【００２１】
この発明の請求項５記載の発明によれば、上記請求項４記載の発明の効果と併せて、上述の噛合伝達誤差測定手段は、特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により求めるので、この測定手段にて例えば噛合伝達誤差が最小となるポイントを適確に測定して、特定の歯当りを正確に検出することができる効果がある。
【００２２】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
本発明の傘歯車の歯形評価方法の説明に先立って、まず傘歯車の歯形評価装置の構成を図１乃至図４に基づいて説明する。
【００２３】
図１は傘歯車の歯形評価装置を示す側面図で、装置本体１上に２本の平行なガイドレール２，２を介してＰＭＤ方向（Ｈ軸方向）へ移動可能なスライダ３を設け、このスライダ３をＰＭＤ調整手段としてのＰＭＤサーボモータ４でＰＭＤ方向へ移動すべく構成している。具体的にはＰＭＤサーボモータ４の回転軸にスクリュを連結し、スライダ３のネジ孔にスクリュを螺合することで、ＰＭＤサーボモータ４の回転時にスライダ３をＰＭＤ方向へ移動するように構成すると共に、移動量をリニアスケールにて検出して指令値に一致するようにフィードバックすべく構成している。
【００２４】
上述のスライダ３上には図１、図２に示すように一対のガイド部材５，５を離間状に立設し、これら一対のガイド部材５，５間にはＥ方向（ピニオンオフセット両の方向）に移動可能に支持されたギヤアーバコラム６を設け、このギヤアーバコラム６をピニオンオフセット量調整手段としてのサーボモータ７でＥ方向（Ｖ軸方向）へ移動すべく構成している。具体的にはサーボモータ７の回転軸にスクリュ８を連結し、ギヤアーバコラム６のネジ孔にスクリュ８を螺合することで、サーボモータ７の回転時にギヤアーバコラム６をＥ方向へ移動するように構成すると共に、移動量をリニアスケールにて検出して指令値に一致するようにフィードバックすべく構成している。
【００２５】
また上述のギヤアーバコラム６はＥ方向の適宜位置に置いて油圧クランプ装置もしくはエアクランプ装置などのクランプ手段にて解除可能にクランプされる。
【００２６】
上述のギヤアーバコラム６は図１、図４に示すようにモータ９、動力伝達機構１０、ロータリエンコーダ１１、回転軸１２、ギヤ取付部１３を備え、このギヤ取付部１３に傘歯車対の一方としてのベベルギヤ１４を取付ける。
【００２７】
一方、図１においてＰＭＤ方向と直交する横方向（矢印ａ方向）に摺動固定可能なピニオンアーバコラム１５を設けている。このピニオンアーバコラム１５は図１、図４に示すようにモータ１６、動力伝達機構１７、ロータリエンコーダ１８、ピニオンギヤ取付部を備え、このピニオンギヤ取付部にピニオンギヤ１９を取付ける。
【００２８】
上述のギヤアーバコラム６のトップデッキにはＬ字状の支持部材２０等を介してエアシリンダ２１を取付け、このエアシリンダ２１の可動部２２にはＣＣＤカメラ等の撮像手段（以下単にカメラと略記する）２３を取付けて、画像取込み時にのみエアシリンダ２１でカメラ２３を下動（図１の仮想線α参照）させ、このカメラ２３で図３に示す撮像位置βの画像を撮像すべく構成している。
【００２９】
つまり、上述のカメラ２３は、ベベルギヤ１４とピニオンギヤ１９とが噛合した状態下においてベベルギヤ１４の中心から開角θだけオフセットした非噛合部位の画像を撮像する。ここで、上述の開角θは約３０度に設定される。なお、このカメラ２３は図４に示す如くリバース側カメラ２３Ｒとドライブ側カメラ２３Ｄとを備えている。
【００３０】
次に図４を参照して傘歯車の歯形評価装置の制御回路の構成について説明する。
モータ制御部２４はモータ９，１６、サーボモータ４，７を駆動制御するが、ピニオン駆動用のモータ１６は加速時に駆動用として作用し、減速時にブレーキ用として作用する。また負荷付勢用のモータ９は加速時に制動用として作用し、減速時に駆動用として作用する。
【００３１】
ロータリエンコーダ１１，１８は噛合伝達誤差を得るために必要なパルス信号を次段の補正部２５に出力する。
上述の補正部２５は増幅器２６，２７、逓倍部２８．２９、歯数比補正部３０，３１を備え、ピニオンギヤ１９側のロータリエンコーダ１８出力は増幅器２６で増幅された後に、逓倍部２８で逓倍処理され、次の歯数比補正部３０でベベルギヤ１４の歯数Ｚ２の逆数つまり（１／Ｚ２）が乗算される。
【００３２】
ベベルギヤ１４側のロータリエンコーダ１１出力は増幅器２７で増幅された後に、逓倍部２９で逓倍処理され、次の歯数比補正部３１でピニオンギヤ１９の歯数Ｚ１の逆数つまり（１／Ｚ１）が乗算される。
このようにして、パルスが揃えられた信号は位相差演算部３２に入力され、この位相差演算部３２にてピニオン回転角とベベルギヤ回転角との位相差が演算される。
【００３３】
上述の位相差演算部３２の次段にはＦＦＴアナライザ３３（ファースト・フーリエ・トランスファ・アナライザ）が接続され、このＦＦＴアナライザ３３ではモータ１６が一定回転しないことに起因して生ずる噛み合い一次成分をフーリエ変換して、ピニオン回転角に対するベベルギヤ回転角の特性を直線化すべく構成し、このＦＦＴアナライザ３３の出力段に噛合伝達誤差に相当する信号を得る。この噛合伝達誤差の信号はＣＰＵ３４に入力される。
一方、ピニオンギヤ１９の軸の近傍には加速度検出器３５を配置し、その出力を増幅器３６を介してＦＦＴアナライザ３３と打痕演算部３７に出力すべく構成している。
【００３４】
上述のＣＰＵ３４は噛合伝達誤差の信号入力に基づいてプロッタ３８（ｐｌｏｔｔｅｒ、直線グラフ、図形を描く装置）、プリンタ３９を駆動制御すると共に、インタフェース４０を介してモータ制御部２４、Ｖ，Ｈ位置表示部４１、回転数表示部４２、トルク表示部４３を駆動制御する。
【００３５】
また、上述のカメラ２３で撮像された画像信号は画像処理演算部４４に送られ、ここで画像処理演算されたデータはＣＰＵ３４に入力される。一方、カメラ２３昇降用のエアシリンダ２１はシリンダコントロールユニット４５により昇降制御される。
【００３６】
ここで、ＰＭＤ調整手段としてのＰＭＤサーボモータ４およびピニオンオフセット量調整手段としてのサーボモータ７は、特定の歯当り形状（スケア歯当り）が所定の第１歯当り位置ｘ１（図７参照）で得られるようにＰＭＤ、Ｅを変化させて調整すると共に、上述の第１歯当り位置ｘ１より所定位置離れた第２歯当り位置ｘ２（図７参照）にて特定の歯当り形状（スケア歯当り）が得られるようにＰＭＤ、Ｅを変化させて調整する。なおｘ１＝１２〜１５ｍｍ、ｘ２＝２０ｍｍに予め設定する。
【００３７】
また図４に示す各要素１１，１８，２５〜３３で噛合伝達誤差測定手段４６を構成し、この噛合伝達誤差測定手段４６は特定の歯当り（スケア歯当り）におけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により求める。
さらに、上述のＣＰＵ３４は、第１歯当り位置ｘ１および第２歯当り位置ｘ２での特定の歯当り形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像処理により求める画像処理手段（図５に示すフローチャートの第３ステップＳ３および第８ステップＳ８参照）と、
第１歯当り位置ｘ１および第２歯当り位置ｘ２間のＰＭＤ、Ｅの変化量（ΔＰＭＤ、ΔＥ）により歯形評価を行なう評価手段（図５に示すフローチャートの第１０ステップＳ１０参照）とを兼ねる。
【００３８】
次に図５に示すフローチャート、並びに図８に示すフローチャートを参照して、傘歯車の歯形評価方法について説明する。
第１ステップＳ１で、図１、図３に示す如くベベルギヤ１４とピニオンギヤ１９とを装置に取付けて、これら両ギヤ１４，１９を噛合わせる。
【００３９】
次に第２ステップＳ２で、図４の噛合伝達誤差測定手段４６により傘歯車対の噛合伝達誤差（図６参照）を測定し、特定歯当り（スケア歯当り）のＰＭＤつまり噛合伝達誤差が最小となるポイントを得る。
次に第３ステップＳ３で、エアシリンダ２１の可動部２２およびカメラ２３を図１の仮想線α位置に下降させて、カメラ２３で図３の撮像位置βの画像を撮像して、特定歯当り形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像２値化処理により得る（但し、詳細については図８のフローチャートを参照して後述する）。
【００４０】
次に第４ステップＳ４で、特定歯当り形状における歯当り位置が図７に示す特定位置としての第１歯当り位置ｘ１か否かを判定し、ＮＯ判定時には第５ステップＳ５に移行する一方、ＹＥＳ判定時には第１歯当り位置ｘ１におけるＰＭＤ＝Ｈ１、Ｅ＝Ｖ１のデータをＲＡＭ等の記憶手段に記憶させた後に別の第６ステップＳ６に移行する。
【００４１】
上述の第５ステップＳ５で、ＣＰＵ３４はデータベースにより第１歯当り位置ｘ１へのＰＭＤ、Ｅ移動量を算出し、インタフェース４０、モータ制御部２４および各サーボモータ４，７を制御して、傘歯車対を移動させる。この実施例では各サーボモータ４，７によりベベルギヤ１４のみをＰＭＤ方向、Ｅ方向に移動させた後に前述の第２ステップＳ２にリターンする。
【００４２】
一方、上述の第４ステップＳ４で、特定歯当り形状における歯当り位置が第１歯当り位置ｘ１であるとＹＥＳ判定されると次の第６ステップＳ６で、ＣＰＵ３４はデータベースにより特定位置としての第２歯当り位置ｘ２（但し、第１歯当り位置ｘ１より離れた位置）へのＰＭＤ、Ｅ移動量を算出し、インタフェース４０、モータ制御部２４および各サーボモータ４，７を制御してベベルギヤ１４を移動させる。
【００４３】
次に第７ステップＳ７で、図４の噛合伝達誤差測定手段４６により傘歯車対の噛合伝達誤差（図６参照）を測定し、特定歯当り（スケア歯当り）のＰＭＤつまり噛合伝達誤差が最小となるポイントを得る。
次に第８ステップＳ８で、エアシリンダ２１の可動部２２およびカメラ２３を図１の仮想線α位置に再び下降させて、カメラ２３で図３の撮像位置βの画像を撮像して、特定歯当り形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像２値化処理により得る（但し、詳細については図８のフローチャートを参照して後述する）。
【００４４】
次に第９ステップＳ９で特定歯当り形状における歯当り位置が図７に示す特定位置としての第２歯当り位置ｘ２か否かを判定し、ＮＯ判定時には第６ステップＳ６にリターンして各ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８での処理を繰返す一方、ＹＥＳ判定時には第２歯当り位置ｘ２におけるＰＭＤ＝Ｈ２、Ｅ＝Ｖ２のデータをＲＡＭ等の記憶手段に記憶させた後に次の第１０ステップＳ１０に移行する。
【００４５】
この第１０ステップＳ１０で、ＣＰＵ３４は２点ｘ１，ｘ２間の移動に要した相対位置変化量（ΔＥ＝Ｖ２−Ｖ１、ΔＰＭＤ＝Ｈ２−Ｈ１）を算出し、
ΔＥ／ΔＰＭＤ＝（Ｖ２−Ｘ１）／（Ｈ２−Ｈ１）
上式により歯形評価を実行すると共に、上式の計算値を表示する。
【００４６】
次に図８のフローチャートを参照して画像２値化処理について説明する。この図８のフローチャートは先に述べた図５のフローチャートにおける第３ステップＳ３、第８ステップＳ８での処理に相当するサブルーチンである。
第１ステップＳ１１で、ＣＰＵ３４はカメラ２３からの画像の取込みを実行し、次の第２ステップＳ１２で、ＣＰＵ３４はフィルタ処理により濃淡画像のノイズを除去する。
【００４７】
次に第３ステップＳ１３で、ＣＰＵ３４は歯筋方向、歯形方向の形状エッジを抽出する。（図９参照）。
次に第４ステップＳ１４で、ＣＰＵ３４は歯筋方向、歯形方向の基準ラインおよび交点を算出する（図９参照）。この第３、第４ステップＳ１３，Ｓ１４での処理は歯面の位置を画面上で認識するための処理である。
【００４８】
次に第５ステップＳ１５で、ＣＰＵ３４は歯当り検出領域の上限ライン、下限ラインを設定する（図９参照）。
次に第６ステップＳ１６で、ＣＰＵ３４は歯当り抽出用のしきい値算出ウインドを設定する。（図９参照）。
次に第７ステップＳ１７で、ＣＰＵ３４は２値化処理に必要な歯当り抽出用しきい値を算出する。
【００４９】
次に第８ステップＳ１８で、ＣＰＵ３４は上述のしきい値により歯当り部（明部）をハイレベル信号、非歯当り部（暗部）をローレベル信号に２値化し、ノイズを除去すると共に、ラベリング処理を行なって歯当り部ｂ（図９参照）を抽出する。
次に第９ステップＳ１９で、ＣＰＵ３４は特徴量を検出する。具体的には歯当り部ｂの重心位置を計算により求める。
【００５０】
次に第１０ステップＳ２０で、ＣＰＵ３４は重心位置の歯筋、歯形に対する直交距離（トウ部からの距離）を算出することで、図７に示す歯当り位置ｘ１，ｘ２に相当する値が求められる。
この図８に示すサブルーチンでの処理が図５に示すメインルーチンの処理に反映され、第１０ステップＳ１０（図５参照）にて歯形評価が実行される。
【００５１】
なお、図１０に示す工程図を参照して傘歯車の歯切からＯＫ品認定処理までの工程について略記すると、第１工程Ｓ３１で傘歯車が歯切され、第２工程Ｓ３２で傘歯車に熱処理が施され、第３工程Ｓ３３で傘歯車にラップ（ｌａｐｐｉｎｇ）処理が施され、第４工程Ｓ３４で抜き取り検査により傘歯車対の噛合伝達誤差測定チェック、画像処理によるＶ（ピニオンオフセット量），Ｈ（ＰＭＤ）のチェックが実行（図５、図８の各フローチャート参照）され、評価ＯＫ時には第５工程Ｓ３５でＯＫ品であると認定され、評価ＮＧ時には第６工程Ｓ３６で３次元測定器を用いて歯面を測定した後に、第７工程（Ｓ３７）で歯切セッティング修正を行なうか或はラップセッティング修正を行なうかが判定され、ラップ判定時には第３工程Ｓ３３のラッピング処理へフィードバックされ、歯切判定時には第１工程Ｓ３１の歯切処理へフィードバックされる。
【００５２】
以上要するに本実施例の傘歯車の歯形評価方法によれば、傘歯車の歯形を評価する場合、まず特定の歯当り形状（スケア歯当り）が所定の第１歯当り位置ｘ１で得られるようにＰＭＤ（ピニオン・マウント・ディスタンス）、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、次に上述の第１歯当り位置ｘ１よりも所定位置離れた第２歯当り位置ｘ２にて特定の歯当り形状（スケア歯当り）が得られるようにＰＭＤ、ピニオンオフセット量を変化させて調整し、次に上述の第１歯当り位置ｘ１と第２歯当り位置ｘ２との間のＰＭＤ、ピニオンオフセット量の変化量により歯形評価を行なう。
このため、従前の目視判断を排除して、歯形の全自動定量評価を行なうことができる効果がある。
【００５３】
上述の歯形はΔＥ／ΔＰＭＤ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｈ２−Ｈ１）で示される。
【００５４】
上式の値が約１．２となることが良好な歯形であると実験結果により認識されており、１．２以上でも１．２未満でも歯当り、ギヤノイズともに悪化することが認識されておるので、上記方法により歯形の自動定量評価を実行することができる。
【００５５】
また、上述の各歯当り位置つまり第１歯当り位置ｘ１と第２歯当り位置ｘ２での特定の歯当り形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像処理により得るので、この画像処理により容易かつ正確に歯当り位置を得ることができて、歯形評価の自動化を達成することができる効果がある。
【００５６】
さらに、上述の特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により得るので、例えば噛合伝達誤差が最小となるポイントを適確に測定して、特定の歯当りを正確に検出することができる効果がある。
【００５７】
加えて、本実施例の傘歯車の波形評価装置によれば、上述のＰＭＤ調整手段（ＰＭＤサーボモータ４参照）およびピニオンオフセット量調整手段（サーボモータ７参照）は、特定の歯当り形状（スケア歯当り）が所定の第１歯当り位置ｘ１で得られるようにＰＭＤ、Ｅを変化させて調整すると共に、上述の第１歯当り位置ｘ１よりも所定位置離反した第２歯当り位置ｘ２にて特定の歯当り形状（スケア歯当り）が得られるようにＰＭＤ、Ｅを変化させて調整する。
【００５８】
また上述の評価手段Ｓ１０は第１および第２の各歯当り位置ｘ１，ｘ２間のＰＭＤ、Ｅの変化量（ΔＰＭＤ、ΔＥ）により歯形評価を行ない、画像処理手段Ｓ３，Ｓ８は上述の第１および第２の各歯当り位置ｘ１，ｘ２での特定の歯当り形状（スケア歯当り）における歯当り位置を画像処理により求める。
この結果、従前の目視判断を排除して、歯形の全自動定量評価を行なうことができると共に、歯当り位置を画像処理手段Ｓ３，Ｓ８による画像処理にて求めるので、歯当り位置を容易かつ正確に求めることができる効果がある。
【００５９】
しかも、上述の噛合伝達誤差測定手段４６は、特定の歯当りにおけるＰＭＤを噛合伝達誤差の測定により求めるので、この測定手段４６にて例えば噛合伝達誤差が最小となるポイントを適確に測定して、特定の歯当りを正確に検出することができる効果がある。
【００６０】
この発明の構成と、上述の実施例において、
この発明の傘歯車は、実施例のベベルギヤ１４に対応し、
以下同様に、
特定の歯当り形状は、スケア歯当りに対応し、
ＰＭＤ調整手段は、ＰＭＤサーボモータ４に対応し、
ピニオンオフセット量調整手段は、サーボモータ７に対応し、
評価手段は、ＣＰＵ制御による第１０ステップＳ１０に対応し、
画像処理手段は、ＣＰＵ制御による各ステップＳ３，Ｓ８に対応するも
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の傘歯車の歯形評価方法に用いる歯形評価装置の側面図。
【図２】図１の部分斜視図。
【図３】カメラによる画像の撮像部位を示す説明図。
【図４】歯形評価装置の制御回路ブロック図。
【図５】歯形評価を示すフローチャート。
【図６】ＰＭＤと噛合伝達誤差との関係を示す説明図。
【図７】第１歯当り位置と第２歯当り位置とを示す説明図。
【図８】画像２値化処理を示すフローチャート。
【図９】画像２値化処理に必要な各要素の説明図。
【図１０】歯切からＯＫ品認定処理までの工程を示す工程図。
【図１１】ピニオン・マウント・ディスタンスの説明図。
【図１２】ピニオンオフセット量説明図。
【図１３】噛合接触痕の説明図。
【符号の説明】
４…ＰＭＤサーボモータ
７…サーボモータ
１４…ベベルギヤ
４６…噛合伝達誤差測定手段
Ｓ３，Ｓ８…画像処理手段
Ｓ１０…評価手段
ｘ１…第１歯当り位置
ｘ２…第２歯当り位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bevel gear tooth profile evaluation method and apparatus for evaluating the tooth profile of a bevel gear (bevel gear) such as a final reduction gear (hypoid gear) for an automobile.
[0002]
[Prior art]
In general, the meshing contact shown in FIG. 13 by the relative position change of the bevel gear pair of the bevel gear 100 and the pinion gear 101 in the PMD (pinion mount distance) direction and the E (pinion offset amount) direction as shown in FIGS. It is known that the scar (that is, the tooth contact) 103 moves.
[0003]
Using this characteristic, the relative position change amount required for the specific tooth contact shape (scare tooth contact) to move between two points on the tooth surface is calculated, and the tooth shape (the tooth contact shape) is evaluated by the following equation. can do.
Tooth profile = ΔE / ΔPMD = (V2-V1) / (H2-H1)
Where ΔE is the amount of change in the E direction
ΔPMD is the amount of change in the PMD direction
H1 and H2 are arrangement errors in the PMD direction (see FIG. 7).
V1 and V2 are arrangement errors in the E direction (see FIG. 7).
[0004]
However, conventionally, in order to evaluate the set tooth profile of the above-described bevel gear 100 and pinion gear 101, an operator visually inspects the gear while rotating the gear in which these two gears 100 and 101 are integrally combined in advance. However, there has been a problem that accurate evaluation is impossible due to the execution of, and a judgment error or the like frequently occurs.
On the other hand, a meshing type gear rotation error detecting device as described in JP-A-6-229880 has already been invented. However, this device merely detects a gear transmission error, and cannot evaluate the tooth profile. Impossible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the first aspect of the present invention, the PMD and the pinion offset amount are changed and adjusted so that a specific tooth contact shape (scare tooth contact) is obtained at a predetermined first tooth contact position. The PMD and the pinion offset amount are adjusted by changing the PMD and the pinion offset amount so that a specific tooth contact shape (scare tooth contact) is obtained at the second tooth contact position farther from the tooth contact position. An object of the present invention is to provide a bevel gear tooth profile evaluation method capable of performing a fully automatic quantitative evaluation of a tooth profile by performing a tooth profile evaluation based on a change amount of an offset amount, thereby eliminating visual judgment.
[0006]
The invention according to claim 2 of the present invention, in addition to the object of the invention according to claim 1, includes a tooth having a specific tooth contact shape (scare tooth contact) at the first and second tooth contact positions. An object of the present invention is to provide a bevel gear tooth profile evaluation method which can easily and accurately obtain a tooth contact position by obtaining a contact position by image processing.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the object of the first aspect of the present invention, a PMD at a specific tooth contact is obtained by measuring an engagement transmission error, for example, a point at which the engagement transmission error is minimized. It is an object of the present invention to provide a bevel gear tooth profile evaluation method capable of accurately measuring a specific tooth contact and accurately detecting a specific tooth contact.
[0008]
The invention according to claim 4 of the present invention includes a PMD adjustment unit, a pinion offset amount adjustment unit, an image processing unit, and an evaluation unit, thereby performing a full-automatic quantitative evaluation of a tooth profile by eliminating conventional visual judgment. The tooth contact position in a specific shape (scare tooth contact) at the first tooth contact position and the second tooth contact position is determined by image processing by the image processing means, so that the tooth contact position can be easily and accurately determined. It is an object of the present invention to provide a bevel gear tooth profile evaluation device that can be obtained.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the object of the fourth aspect, there is provided an engagement transmission error measuring means for obtaining the above-mentioned PMD per specific tooth by measuring an engagement transmission error. It is an object of the present invention to provide a bevel gear tooth profile evaluation device capable of accurately measuring, for example, a point at which a meshing transmission error is minimized by a measuring means and accurately detecting a specific tooth contact.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention is a method for evaluating a tooth profile of a bevel gear, wherein PMD and pinion offset are changed and adjusted so that a specific tooth contact shape is obtained at a predetermined first tooth contact position. Then, the PMD and the pinion offset amount are changed and adjusted so as to obtain a specific tooth contact shape at a second tooth contact position that is a predetermined position away from the first tooth contact position. This is a bevel gear tooth profile evaluation method that performs tooth profile evaluation based on the amount of change in the PMD and pinion offset between each tooth contact position.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, a tooth profile evaluation of a bevel gear in which a tooth contact position in a specific tooth contact shape at each tooth contact position is obtained by image processing. The method is characterized by:
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, there is provided a bevel gear tooth profile evaluation method for obtaining a PMD at the specific tooth contact by measuring a meshing transmission error. And
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a bevel gear tooth profile evaluation device, wherein the PMD and the pinion offset amount are adjusted so as to obtain a specific tooth contact shape at a predetermined first tooth contact position. In addition, PMD adjustment means and pinion offset amount adjustment means for changing and adjusting the PMD and the pinion offset amount so as to obtain a specific tooth contact shape at a second tooth contact position which is at a predetermined position away from the first tooth contact position. Evaluation means for performing tooth profile evaluation based on the amount of change in the amount of PMD and pinion offset between the first and second tooth contact positions; and a specific tooth contact shape at the first and second tooth contact positions. The present invention is characterized in that the bevel gear tooth profile evaluation device includes image processing means for obtaining a tooth contact position by image processing.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect of the invention, a bevel gear provided with a meshing transmission error measuring means for determining a PMD at the specific tooth contact by measuring a meshing transmission error is provided. It is a tooth profile evaluation device.
[0015]
Function and effect of the present invention
According to the invention of claim 1 of the present invention, when evaluating the tooth profile of a bevel gear, first, a PMD (Pinion Mount Distance) is used so that a specific tooth contact shape is obtained at a predetermined first tooth contact position. The pinion offset amount is changed and adjusted, and then the PMD and the pinion offset amount are changed so that a specific tooth contact shape is obtained at a second tooth contact position that is a predetermined position away from the first tooth contact position. Then, the tooth profile is evaluated based on the change amount of the PMD and the pinion offset amount between the first contact position and the second contact position.
For this reason, there is an effect that a full automatic quantitative evaluation of the tooth profile can be performed without using the conventional visual judgment.
[0016]
Here, the above-mentioned tooth profile is represented by ΔE / ΔPMD = (V2−V1) / (H2−H1).
Where ΔE is the amount of change in the direction of the pinion offset amount.
ΔPMD is the amount of change in the PMD direction
H1 and H2 are arrangement errors in the PMD direction (see FIG. 7).
V1 and V2 are placement errors in the E direction (see FIG. 7).
It has been recognized from experimental results that the value of the above equation is about 1.2, which is a good tooth profile, and it is recognized that tooth contact and gear noise are degraded when the value is 1.2 or more and less than 1.2. Therefore, automatic quantitative evaluation of the tooth profile can be executed by the above method.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, a specific tooth contact at each of the above-mentioned tooth contact positions, that is, the first tooth contact position and the second tooth contact position. Since the tooth contact position in the shape is obtained by image processing, it is possible to easily and accurately obtain the tooth contact position by this image processing, and to achieve an effect of achieving automatic tooth profile evaluation.
[0018]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the PMD at the specific tooth contact is obtained by measuring the meshing transmission error. There is an effect that a specific point can be accurately detected by accurately measuring the point where
[0019]
According to the invention described in claim 4 of the present invention, the PMD adjusting means and the pinion offset amount adjusting means adjust the PMD and the pinion offset amount such that a specific tooth contact shape is obtained at a predetermined first tooth contact position. In addition to the adjustment, the PMD and the pinion offset amount are changed and adjusted so that a specific tooth contact shape is obtained at the second tooth contact position that is separated from the first tooth contact position by a predetermined position.
[0020]
The above-described evaluation means performs tooth profile evaluation based on the change amount (ΔPMD, ΔE) of the PMD and pinion offset between the first and second contact positions, and the image processing means performs the above-described first and second tooth positions. A tooth contact position in a specific tooth contact shape at the tooth contact position is determined by image processing.
As a result, it is possible to perform the full-automatic quantitative evaluation of the tooth profile by eliminating the conventional visual judgment, and to obtain the tooth contact position easily and accurately because the tooth contact position is obtained by image processing by the image processing means. There is an effect that can be.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effect of the fourth aspect, the above-mentioned meshing transmission error measuring means obtains the PMD for a specific tooth contact by measuring the meshing transmission error. This measuring means has an effect that, for example, a point at which the meshing transmission error is minimized is accurately measured, and a specific tooth contact can be accurately detected.
[0022]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
Prior to the description of the bevel gear tooth profile evaluation method of the present invention, first, the configuration of a bevel gear tooth profile evaluation device will be described with reference to FIGS.
[0023]
FIG. 1 is a side view showing a tooth profile evaluation device of a bevel gear. A slider 3 is provided on a device main body 1 via two parallel guide rails 2 and 2 in a PMD direction (H-axis direction). The slider 3 is configured to move in the PMD direction by a PMD servo motor 4 as a PMD adjusting means. Specifically, a screw is connected to a rotation shaft of the PMD servomotor 4 and a screw is screwed into a screw hole of the slider 3 so that the slider 3 moves in the PMD direction when the PMD servomotor 4 rotates. At the same time, the moving amount is detected on a linear scale and fed back so as to match the command value.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of guide members 5 and 5 are erected on the slider 3 as described above, and between the pair of guide members 5 and 5, a direction E (in both directions of the pinion offset) is provided. The gear arbor column 6 is provided so as to be movable so as to move in a direction E (V-axis direction) by a servo motor 7 as a pinion offset amount adjusting means. Specifically, the screw 8 is connected to the rotating shaft of the servomotor 7 and the screw 8 is screwed into the screw hole of the gear arbor column 6 to move the gear arbor column 6 in the E direction when the servomotor 7 rotates. In addition to such a configuration, the moving amount is detected on a linear scale and fed back so as to match the command value.
[0025]
The above-mentioned gear arbor column 6 is placed at an appropriate position in the direction E and is releasably clamped by a clamping means such as a hydraulic clamping device or an air clamping device.
[0026]
1 and 4, the gear arbor column 6 includes a motor 9, a power transmission mechanism 10, a rotary encoder 11, a rotating shaft 12, and a gear mounting portion 13. The gear mounting portion 13 includes one of a pair of bevel gears. Bevel gear 14 is mounted.
[0027]
On the other hand, a pinion arbor column 15 that can be slid and fixed in a lateral direction (direction of arrow a) orthogonal to the PMD direction in FIG. 1 is provided. As shown in FIGS. 1 and 4, the pinion arbor column 15 includes a motor 16, a power transmission mechanism 17, a rotary encoder 18, and a pinion gear mounting portion, and a pinion gear 19 is mounted on the pinion gear mounting portion.
[0028]
An air cylinder 21 is attached to the top deck of the gear arbor column 6 via an L-shaped support member 20 and the like, and a movable portion 22 of the air cylinder 21 has an imaging means such as a CCD camera (hereinafter simply referred to as a camera). The camera 23 is moved downward by the air cylinder 21 (see the imaginary line α in FIG. 1) only at the time of image capture, and the camera 23 captures an image at the imaging position β shown in FIG. ing.
[0029]
That is, the above-described camera 23 captures an image of a non-meshed portion offset by the opening angle θ from the center of the bevel gear 14 in a state where the bevel gear 14 and the pinion gear 19 are meshed. Here, the above-mentioned opening angle θ is set to about 30 degrees. The camera 23 includes a reverse camera 23R and a drive camera 23D as shown in FIG.
[0030]
Next, the configuration of the control circuit of the bevel gear tooth profile evaluation device will be described with reference to FIG.
The motor control unit 24 controls the driving of the motors 9 and 16 and the servomotors 4 and 7, and the motor 16 for driving the pinion functions as a drive for acceleration and a brake for deceleration. The load energizing motor 9 acts as a brake during acceleration and acts as a drive during deceleration.
[0031]
The rotary encoders 11 and 18 output a pulse signal necessary for obtaining an engagement transmission error to the correction unit 25 in the next stage.
The correction unit 25 includes amplifiers 26 and 27, a multiplication unit 28.29, and a gear ratio correction unit 30 and 31. The output of the rotary encoder 18 on the pinion gear 19 side is amplified by the amplifier 26 and then multiplied by the multiplication unit 28. After the processing, the next tooth number ratio correcting unit 30 multiplies the reciprocal of the number of teeth Z2 of the bevel gear 14, that is, (1 / Z2).
[0032]
After the output of the rotary encoder 11 on the side of the bevel gear 14 is amplified by the amplifier 27, the output is multiplied by the multiplication unit 29, and the next tooth ratio correction unit 31 multiplies the reciprocal of the number of teeth Z1 of the pinion gear 19, that is, (1 / Z1). Is done.
The signal in which the pulses are aligned in this manner is input to the phase difference calculator 32, which calculates the phase difference between the pinion rotation angle and the bevel gear rotation angle.
[0033]
An FFT analyzer 33 (fast Fourier transfer analyzer) is connected to the next stage of the above-described phase difference calculating unit 32. In this FFT analyzer 33, a first-order meshing component generated due to the motor 16 not rotating at a constant speed is Fourier-transformed. By converting the characteristic, the characteristic of the bevel gear rotation angle with respect to the pinion rotation angle is linearized, and a signal corresponding to the mesh transmission error is obtained at the output stage of the FFT analyzer 33. The signal of the mesh transmission error is input to the CPU 34.
On the other hand, an acceleration detector 35 is arranged near the axis of the pinion gear 19, and the output of the acceleration detector 35 is output to the FFT analyzer 33 and the dent calculating unit 37 via the amplifier 36.
[0034]
The CPU 34 controls the drive of a plotter 38 (a plotter, a device for drawing a straight line graph or a figure) and a printer 39 based on the signal input of the meshing transmission error, and also displays the motor control unit 24, V and H position display via an interface 40. The drive of the unit 41, the rotation speed display unit 42, and the torque display unit 43 is controlled.
[0035]
The image signal captured by the camera 23 is sent to the image processing operation unit 44, and the data subjected to the image processing operation is input to the CPU 34. On the other hand, the vertical movement of the air cylinder 21 for raising and lowering the camera 23 is controlled by a cylinder control unit 45.
[0036]
Here, the PMD servo motor 4 as the PMD adjusting means and the servo motor 7 as the pinion offset amount adjusting means have a specific tooth contact shape (scare tooth contact) at a predetermined first tooth contact position x1 (see FIG. 7). In addition to changing the PMD and E so as to obtain a specific tooth contact shape (scare tooth contact) at a second tooth contact position x2 (see FIG. 7) that is a predetermined position away from the first tooth contact position x1. ) Is adjusted by changing PMD and E. Note that x1 is set to 12 to 15 mm and x2 is set to 20 mm in advance.
[0037]
The elements 11, 18, 25 to 33 shown in FIG. 4 constitute a meshing transmission error measuring means 46. The meshing transmission error measuring means 46 measures the PMD at a specific tooth contact (scare tooth contact) to measure the meshing transmission error. Ask by
Further, the above-mentioned CPU 34 is an image processing means for obtaining a tooth contact position in a specific tooth contact shape (scare tooth contact) at the first tooth contact position x1 and the second tooth contact position x2 by image processing (flow chart shown in FIG. 5). Of the third step S3 and the eighth step S8),
It also serves as evaluation means (refer to the tenth step S10 in the flowchart shown in FIG. 5) for evaluating the tooth profile based on the amount of change (ΔPMD, ΔE) in PMD and E between the first tooth contact position x1 and the second tooth contact position x2.
[0038]
Next, a method for evaluating the tooth profile of the bevel gear will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 5 and the flowchart shown in FIG.
In the first step S1, the bevel gear 14 and the pinion gear 19 are attached to the device as shown in FIGS. 1 and 3, and these two gears 14, 19 are meshed.
[0039]
Next, in a second step S2, the mesh transmission error (see FIG. 6) of the bevel gear pair is measured by the mesh transmission error measuring means 46 in FIG. 4, and the PMD per specific tooth (per scare tooth), that is, the mesh transmission error is minimized. And get points.
Next, in a third step S3, the movable part 22 of the air cylinder 21 and the camera 23 are lowered to the position of the imaginary line α in FIG. 1, and an image of the imaging position β in FIG. The tooth contact position in the shape (scare tooth contact) is obtained by image binarization processing (however, details will be described later with reference to the flowchart of FIG. 8).
[0040]
Next, in a fourth step S4, it is determined whether or not the tooth contact position in the specific tooth contact shape is the first tooth contact position x1 as the specific position shown in FIG. 7. When the determination is NO, the process proceeds to the fifth step S5. When the determination is YES, the data of PMD = H1 and E = V1 at the first tooth contact position x1 is stored in a storage means such as a RAM, and the process proceeds to another sixth step S6.
[0041]
In the above-described fifth step S5, the CPU 34 calculates the PMD and E movement amounts to the first tooth contact position x1 from the database, controls the interface 40, the motor control unit 24, and the servomotors 4 and 7, and Move the pair. In this embodiment, only the bevel gear 14 is moved in the PMD direction and the E direction by the servomotors 4 and 7, and then the process returns to the above-described second step S2.
[0042]
On the other hand, in the above-described fourth step S4, when it is determined that the tooth contact position in the specific tooth contact shape is the first tooth contact position x1, in the next sixth step S6, the CPU 34 determines the specific position as the specific position by using the database. The amount of PMD and E movement to the two tooth contact position x2 (a position farther from the first tooth contact position x1) is calculated, and the interface 40, the motor control unit 24 and the servomotors 4, 7 are controlled to control the bevel gear 14 To move.
[0043]
Next, in a seventh step S7, the mesh transmission error (see FIG. 6) of the bevel gear pair is measured by the mesh transmission error measuring means 46 of FIG. 4, and the PMD per specific tooth (per scare tooth), that is, the mesh transmission error is minimized. And get points.
Next, in an eighth step S8, the movable part 22 of the air cylinder 21 and the camera 23 are lowered again to the position of the imaginary line α in FIG. 1, and the image of the imaging position β in FIG. The tooth contact position in the contact shape (scare tooth contact) is obtained by image binarization processing (however, details will be described later with reference to the flowchart of FIG. 8).
[0044]
Next, in a ninth step S9, it is determined whether or not the tooth contact position in the specific tooth contact shape is the second tooth contact position x2 as the specific position shown in FIG. 7. When the determination is NO, the process returns to the sixth step S6 to return to each step. While the processing of S6, S7, and S8 is repeated, when YES is determined, the data of PMD = H2 and E = V2 at the second tooth contact position x2 is stored in a storage device such as a RAM, and the process proceeds to the next tenth step S10. I do.
[0045]
In the tenth step S10, the CPU 34 calculates the relative position change amount (ΔE = V2-V1, ΔPMD = H2-H1) required for the movement between the two points x1 and x2,
ΔE / ΔPMD = (V2-X1) / (H2-H1)
The tooth profile evaluation is executed by the above equation, and the calculated value of the above equation is displayed.
[0046]
Next, the image binarization processing will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 8 is a subroutine corresponding to the processing in the third step S3 and the eighth step S8 in the flowchart in FIG. 5 described above.
In a first step S11, the CPU 34 captures an image from the camera 23, and in a next second step S12, the CPU 34 removes noise of the gray image by a filtering process.
[0047]
Next, in a third step S13, the CPU 34 extracts shape edges in the tooth trace direction and the tooth profile direction. (See FIG. 9).
Next, in a fourth step S14, the CPU 34 calculates a reference line and an intersection in the tooth trace direction and the tooth profile direction (see FIG. 9). The processing in the third and fourth steps S13 and S14 is processing for recognizing the position of the tooth surface on the screen.
[0048]
Next, in a fifth step S15, the CPU 34 sets an upper limit line and a lower limit line of the tooth contact detection area (see FIG. 9).
Next, in a sixth step S16, the CPU 34 sets a threshold value calculation window for tooth contact extraction. (See FIG. 9).
Next, in a seventh step S17, the CPU 34 calculates a tooth contact extraction threshold value required for the binarization process.
[0049]
Next, in an eighth step S18, the CPU 34 binarizes the contact portion (bright portion) into a high-level signal and the non-contact portion (dark portion) into a low-level signal based on the above-described threshold value, and removes noise. A tooth contact portion b (see FIG. 9) is extracted by performing a labeling process.
Next, in a ninth step S19, the CPU 34 detects a feature amount. Specifically, the position of the center of gravity of the tooth contact portion b is obtained by calculation.
[0050]
Next, in a tenth step S20, the CPU 34 calculates the orthogonal distance (distance from the toe portion) to the tooth trace and the tooth profile at the center of gravity, thereby obtaining values corresponding to the tooth contact positions x1 and x2 shown in FIG. .
The processing in the subroutine shown in FIG. 8 is reflected in the processing of the main routine shown in FIG. 5, and the tooth profile evaluation is executed in the tenth step S10 (see FIG. 5).
[0051]
The steps from the cutting of the bevel gear to the OK product certification processing are briefly described with reference to the process diagram shown in FIG. 10. The bevel gear is cut in the first step S31, and the bevel gear is heat-treated in the second step S32. In a third step S33, a lapping process is performed on the bevel gear, and in a fourth step S34, a check of the meshing transmission error of the bevel gear pair is performed by sampling inspection, V (pinion offset amount), H by image processing. (PMD) check is executed (see the flowcharts in FIGS. 5 and 8), and when the evaluation is OK, it is determined to be an OK product in the fifth step S35, and when the evaluation is NG, the three-dimensional measuring device is used in the sixth step S36. After the tooth surface is measured, it is determined in the seventh step (S37) whether the gear cutting setting is to be corrected or the lap setting is to be corrected. It is fed back to the lapping process, and is fed back to the gear cutting process in the first step S31 when the gear cutting is determined.
[0052]
In short, according to the bevel gear tooth profile evaluation method of the present embodiment, when the bevel gear tooth profile is evaluated, first, a specific tooth contact shape (scare tooth contact) is obtained at a predetermined first tooth contact position x1. PMD (Pinion Mount Distance), the pinion offset amount is changed and adjusted, and then a specific tooth contact shape (scare) at a second tooth contact position x2 which is a predetermined position away from the first tooth contact position x1. Is adjusted by changing the PMD and the pinion offset amount so as to obtain the tooth contact), and then the PMD and the pinion offset amount between the first tooth contact position x1 and the second tooth contact position x2 are adjusted according to the change amount The tooth profile is evaluated.
For this reason, there is an effect that a full automatic quantitative evaluation of the tooth profile can be performed without using the conventional visual judgment.
[0053]
The above tooth profile is represented by ΔE / ΔPMD = (V2−V1) / (H2−H1).
[0054]
It has been recognized from experimental results that the value of the above equation is about 1.2, which is a good tooth profile, and it is recognized that tooth contact and gear noise are degraded when the value is 1.2 or more and less than 1.2. Therefore, automatic quantitative evaluation of the tooth profile can be executed by the above method.
[0055]
In addition, since the tooth contact position in the specific tooth contact shape (scare tooth contact) at each tooth contact position, that is, the first tooth contact position x1 and the second tooth contact position x2, is obtained by image processing, it is easy to perform this image processing. In addition, it is possible to accurately obtain the tooth contact position, and to achieve an effect of achieving automatic tooth profile evaluation.
[0056]
Furthermore, since the PMD at the specific tooth contact described above is obtained by measuring the mesh transmission error, for example, the point where the mesh transmission error is minimized can be accurately measured, and the specific tooth contact can be accurately detected. There is.
[0057]
In addition, according to the bevel gear waveform evaluation device of the present embodiment, the above-described PMD adjusting means (see the PMD servo motor 4) and the pinion offset amount adjusting means (see the servo motor 7) are provided with a specific tooth contact shape (scare). The PMD and E are changed and adjusted so that the first tooth contact position x1 is obtained at the predetermined first tooth contact position x1, and at the second tooth contact position x2 that is separated from the first tooth contact position x1 by a predetermined position. PMD and E are changed and adjusted so as to obtain a specific tooth contact shape (scare tooth contact).
[0058]
The evaluation means S10 evaluates the tooth profile based on the amount of change (ΔPMD, ΔE) in PMD and E between the first and second contact positions x1 and x2. And the tooth contact position in the specific tooth contact shape (scare tooth contact) at each of the second tooth contact positions x1 and x2 is obtained by image processing.
As a result, the conventional visual judgment can be eliminated and the full automatic quantitative evaluation of the tooth profile can be performed, and the tooth contact position is determined by the image processing by the image processing means S3 and S8. There is an effect that can be sought.
[0059]
Moreover, since the meshing transmission error measuring means 46 determines the PMD for a specific tooth contact by measuring the meshing transmission error, the measuring means 46 accurately measures, for example, a point at which the meshing transmission error is minimized. This has the effect that a specific tooth contact can be accurately detected.
[0060]
In the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The bevel gear of the present invention corresponds to the bevel gear 14 of the embodiment,
Similarly,
The specific tooth contact shape corresponds to the scare tooth contact,
The PMD adjustment means corresponds to the PMD servo motor 4,
The pinion offset amount adjusting means corresponds to the servomotor 7,
The evaluation means corresponds to a tenth step S10 controlled by the CPU,
The image processing means corresponds to each of steps S3 and S8 controlled by the CPU.
The present invention is not limited only to the configuration of the above embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a tooth profile evaluation device used in a bevel gear tooth profile evaluation method of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an image pickup site of an image by a camera.
FIG. 4 is a control circuit block diagram of the tooth profile evaluation device.
FIG. 5 is a flowchart showing tooth profile evaluation.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between PMD and a mesh transmission error.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a first tooth contact position and a second tooth contact position.
FIG. 8 is a flowchart illustrating image binarization processing.
FIG. 9 is an explanatory diagram of each element required for image binarization processing.
FIG. 10 is a process chart showing steps from gear cutting to OK product certification processing.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a pinion mount distance.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a pinion offset amount.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a meshing contact mark.
[Explanation of symbols]
4: PMD servo motor
7 ... Servo motor
14 ... bevel gear
46 ... meshing transmission error measuring means
S3, S8: Image processing means
S10: Evaluation means
x1 ... First tooth contact position
x2: Second tooth contact position

Claims

A bevel gear tooth profile evaluation method,
The PMD and the pinion offset amount are changed and adjusted so that a specific tooth contact shape is obtained at a predetermined first tooth contact position,
Next, the PMD and the pinion offset amount are changed and adjusted so that a specific tooth contact shape is obtained at a second tooth contact position that is a predetermined position away from the first tooth contact position,
A bevel gear tooth profile evaluation method for performing tooth profile evaluation based on the amount of change in the amount of PMD and pinion offset between the first and second tooth contact positions.

2. The bevel gear tooth profile evaluation method according to claim 1, wherein the tooth contact position in the specific tooth contact shape at each tooth contact position is obtained by image processing.

The bevel gear tooth profile evaluation method according to claim 1, wherein the PMD at the specific tooth contact is obtained by measuring a mesh transmission error.

A tooth profile evaluation device for a bevel gear,
The PMD and the pinion offset amount are changed and adjusted so that a specific tooth contact shape is obtained at a predetermined first tooth contact position, and specified at a second tooth contact position that is a predetermined position away from the first tooth contact position. PMD adjustment means and pinion offset amount adjustment means for changing and adjusting the PMD and the pinion offset amount so as to obtain the tooth contact shape,
Evaluation means for evaluating the tooth profile based on the amount of change in the PMD between the first and second tooth contact positions and the pinion offset amount;
A bevel gear tooth profile evaluation device comprising: image processing means for obtaining a tooth contact position in a specific tooth contact shape at each of the first and second tooth contact positions by image processing.

5. The bevel gear tooth profile evaluation device according to claim 4, further comprising a meshing transmission error measuring means for determining the PMD at the specific tooth contact by measuring a meshing transmission error.