JP7529607B2 - Gear phase gear inspection device and phase difference measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、同一軸に少なくとも2個取り付けられた歯車間の位相差を測定する位相歯車検査装置および位相差測定方法に係り、特に取り付けられる歯車が斜歯歯車の場合に好適な位相歯車検査装置および位相差測定方法に関する。 The present invention relates to a phase gear inspection device and a phase difference measurement method for measuring the phase difference between at least two gears attached to the same shaft, and in particular to a phase gear inspection device and a phase difference measurement method suitable for when the attached gears are helical gears.
同一軸に同一径または異なる径の歯車を少なくとも2個、例えば2個取り付けた歯車軸が、変速機や差動歯車装置等の各種歯車機構で用いられる。その中で、同一軸に取り付けた2つの歯車が同時に噛み合う位相歯車を有する歯車装置では、各歯車の噛み合いが支障なく行えるように、それぞれの歯車の歯の周方向位置、すなわち位相を所定位相に揃える必要がある。 Gear shafts with at least two gears, for example two, of the same or different diameters attached to the same shaft are used in various gear mechanisms such as transmissions and differential gear devices. Among these, in gear devices with phase gears in which two gears attached to the same shaft mesh simultaneously, the circumferential positions of the teeth of each gear, i.e., the phases, must be aligned to a specified phase so that the gears can mesh without any problems.
なお、歯車装置では、噛み合う2つの歯車のそれぞれの歯の噛み合い時に生じる振動・騒音や歯車の摩耗等を低減するために、各歯車の歯筋方向が軸に平行な直線から軸に対して傾いた線となる斜歯歯車を用いることもある。斜歯歯車を用いると、歯筋が軸に平行ではないから各歯車の歯幅方向の位置に応じて位相が変化する。そのため、測定のための準備時間を短縮した効率的な位相の検出・調整方法が求められる。 In gear devices, in order to reduce vibrations, noise, and gear wear that occur when the teeth of two meshing gears mesh, helical gears are sometimes used, in which the tooth trace direction of each gear is a line that is inclined relative to the axis rather than a straight line parallel to the axis. When helical gears are used, the tooth trace is not parallel to the axis, so the phase changes depending on the position of each gear in the tooth width direction. For this reason, an efficient method of detecting and adjusting the phase that shortens the preparation time for measurement is required.
特許文献1には、同一軸に直歯の大小の歯車を取り付けた位相歯車において、短い測定時間でかつ加工中に測定可能な歯車用測定器を実現するために、大歯車の歯にダイヤルゲージを当接させ、小歯車に先端部形状が球状のプローブを当接させている。プローブとダイヤルゲージは、一体化された部材に移動可能に保持されており、これにより、大歯車と小歯車の位相差を検出している。 In Patent Document 1, in order to realize a gear measuring instrument that can measure in a short time during processing in a phase gear consisting of large and small straight gears attached to the same axis, a dial gauge is placed on the teeth of the large gear and a probe with a spherical tip is placed on the pinion. The probe and dial gauge are movably held by an integrated member, thereby detecting the phase difference between the large gear and the pinion.
特許文献2には、歯車の強度を評価するために、先端が球状に構成された1対の球体を歯幅方向に間隔をおいて歯溝に挿入する構成が開示されている。球体内部には温度センサが埋め込まれており、球体の球径は隣り合う歯先とは先の間を通過するが、歯底に到達する前に歯面に接触する外径に設定されている。これにより、球体の歯間における位置が規定され、球体の中心が歯底の中心に一致する。 Patent Document 2 discloses a configuration in which a pair of spheres with spherical tips are inserted into the tooth grooves at a distance in the tooth width direction in order to evaluate the strength of a gear. A temperature sensor is embedded inside the sphere, and the diameter of the sphere is set to an outer diameter that passes between the tips of adjacent teeth but contacts the tooth surface before reaching the tooth base. This defines the position of the sphere between the teeth, and the center of the sphere coincides with the center of the tooth base.
特許文献3には、歯車のピッチおよびまたは同芯度を測定するセンサの動きを、歯車の回転に同期させる方法が開示されている。この公報では、1対のセンサが回転している歯車の歯間に挿入されて測定され、次の歯間の隙間が回ってくる前にセンサを歯の間から引き込めるようにしている。また、特許文献4には、歯車が斜歯歯車の場合に、機械中心に対する転がり工程の始点を正確に求めるために、機械中心により起動される補正計数器において、探触子半径とねじれ角に基づく計数値が所定値になったら、補正計数器を起動させることが開示されている。 Patent document 3 discloses a method of synchronizing the movement of a sensor that measures the pitch and/or concentricity of a gear with the rotation of the gear. In this publication, a pair of sensors are inserted between the teeth of a rotating gear to perform measurements, and the sensors are retracted from between the teeth before the next gap between the teeth rotates. In addition, patent document 4 discloses that in the case of a helical gear, in order to accurately determine the start point of the rolling process relative to the machine center, a correction counter that is activated by the machine center is activated when a count value based on the probe radius and helix angle reaches a predetermined value.
上記特許文献1に記載の位相歯車の測定器においては、同一軸に取り付けた小歯車の歯間に歯筋方向に移動可能な球状のプローブを当接させ、大歯車の歯面にこのプローブと同一線上に配置したダイヤルゲージ付インジケータを当接させる。そして大歯車と小歯車の位相差を検出する場合には、予め高精度に作成されたマスタの大歯車と小歯車の組で、インジケータとプローブの位置を調整し、調整された状態で試験する大歯車と小歯車の歯面にそれぞれが当接するように設定する。その後、マスタでのインジケータの読みと試験歯車でのインジケータの読みの差から位相差を求めている。 In the phase gear measuring device described in Patent Document 1, a spherical probe that can move in the tooth trace direction is placed between the teeth of a pinion attached to the same shaft, and an indicator with a dial gauge arranged on the same line as the probe is placed on the tooth surface of the gear. When detecting the phase difference between the gear and pinion, the positions of the indicator and probe are adjusted for a master gear and pinion set that have been created with high precision in advance, and set so that they are placed in contact with the tooth surfaces of the gear and pinion to be tested in the adjusted state. The phase difference is then found from the difference between the indicator reading on the master and the indicator reading on the test gear.
この公報に記載の測定器では大歯車も小歯車も直歯であるから、歯幅方向のどの位置で測定しても大歯車と小歯車の位相差はほぼ同一になる。したがって、マスタでの測定状態を試験対象の歯車に設定する際に、再現性における位相面での複雑さはない。これに対して本発明で対象とする斜歯歯車においては、歯幅方向で位相が変化するので、歯幅方向位置をも正確に再現させないと、斜歯のねじれ角分の影響が生じる。このような複雑な設定が必要ないにもかかわらず特許文献1の測定器では測定に時間を要しており、斜歯歯車であっても短時間で測定できることが求められている。さらに、インジケータがダイヤルゲージ式で手動で測定しているので、測定者の個人差が測定結果に含まれがちである。それとともに測定の最小単位が1/100mm程度になるので、測定の精度が十分ではない。 In the measuring device described in this publication, both the gear and the pinion are straight teeth, so the phase difference between the gear and the pinion is almost the same no matter where the measurement is performed in the tooth width direction. Therefore, when setting the measurement state of the master to the gear to be tested, there is no complexity in terms of phase in terms of reproducibility. In contrast, in the helical gears that are the subject of this invention, the phase changes in the tooth width direction, so if the tooth width direction position is not accurately reproduced, the influence of the helical tooth's twist angle will occur. Even though such complicated settings are not required, the measuring device in Patent Document 1 takes time to measure, and it is required to be able to measure even helical gears in a short time. Furthermore, since the indicator is a dial gauge type and measurements are performed manually, the measurement results tend to include personal differences between the measurers. In addition, the minimum unit of measurement is about 1/100 mm, so the measurement accuracy is not sufficient.
特許文献2には、歯車の隣り合う2つの歯間に球状のプローブを挿入して両歯の歯面にプローブを当接させることが記載されている。この装置は、2個のプローブを同一の直歯歯車の歯筋方向に間隔を置いて配置して、それにより歯車の強度評価が可能になっているが、2つの異なる歯車について同時に歯車測定することはできない。同一軸に複数の歯車が取り付けられた位相歯車の位相差の測定では、同時に複数の歯車の計測が必要である。 Patent Document 2 describes inserting a spherical probe between two adjacent teeth of a gear and abutting the probe against the tooth surfaces of both teeth. This device places two probes at an interval in the tooth trace direction of the same straight gear, making it possible to evaluate the strength of the gear, but it is not possible to measure two different gears simultaneously. When measuring the phase difference of a phase gear in which multiple gears are attached to the same shaft, it is necessary to measure multiple gears at the same time.
特許文献3には、同一の歯車の異なる歯面に2つのプローブを歯車の回転に同期して当接させて、歯車のピッチ誤差を検出している。この装置では各球状のプローブを同一の歯車の異なる歯の一方の歯面、すなわち異なる2か所にだけ当接させてピッチ誤差を自動で計測している。しかし、同一の歯車における異なる2か所での測定であり、異なる歯車を同時に測定することにより歯車間の位相差を測定することは考慮されていない。 In Patent Document 3, two probes are brought into contact with different tooth surfaces of the same gear in synchronization with the rotation of the gear to detect the gear pitch error. In this device, each spherical probe is brought into contact with only one tooth surface of a different tooth of the same gear, i.e., only two different locations, to automatically measure the pitch error. However, this is measurement at two different locations on the same gear, and does not take into consideration the possibility of measuring the phase difference between gears by measuring different gears simultaneously.
また、特許文献4には、斜歯歯車をデジタル計測することが記載されている。具体的には、歯筋に沿って球状の探触子を動かし、斜歯歯車の周方向移動量である角度に対して探触子の移動量をデジタル化して高精度に斜歯のねじれ角等を求めている。この公報に記載の測定装置は斜歯歯車の位相を測定するものではあるが、同時に2個の斜歯歯車の位相を測定するためには、装置が2個必要となるとともに装置相互の関係を予め求める必要がある。 Patent Document 4 also describes digital measurement of helical gears. Specifically, a spherical probe is moved along the tooth trace, and the amount of movement of the probe is digitized relative to the angle that is the circumferential movement of the helical gear to determine the helical angle of the helical teeth with high precision. The measuring device described in this publication measures the phase of a helical gear, but in order to simultaneously measure the phases of two helical gears, two devices are required and the relationship between the devices must be determined in advance.
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、同一の軸に取り付けられた2つの斜歯歯車間の位相のずれを、高精度および短時間で測定可能にすることを目的とする。本発明の他の目的は、上記目的に加え、同一の軸に取り付けられた2つの斜歯歯車の位相差を、流れ作業やバッチ作業等で連続的に自動測定可能にすることにある。 The present invention was developed in consideration of the above-mentioned problems of the conventional technology, and aims to make it possible to measure the phase shift between two helical gears attached to the same shaft with high accuracy and in a short time. In addition to the above-mentioned objectives, another object of the present invention is to make it possible to continuously and automatically measure the phase difference between two helical gears attached to the same shaft in assembly line production, batch production, etc.
上記目的を達成する本発明の特徴は、同一の軸に少なくとも2個の歯車が取り付けられた歯車軸が有する2個の歯車間の位相差を測定する位相歯車検査装置において、測定対象の2個の前記歯車の内の一方の歯車の歯間に出入可能で先端部に球状の第1の接触子を有する第1のプローブと、この前記第1のプローブとともに測定対象の前記歯車の内の他方の歯車の歯間に出入可能で先端部に球状の第2の接触子を有する第2のプローブと、これら第1、第2のプローブの接触子の動きをそれぞれの異なる2方向の変位量に変換する第1~第4のリンクと、前記第1~第4のリンクにそれぞれ接続した第1~第4の検出手段を備え、前記第1~第4の検出手段の出力に基づいて前記一方の歯車と前記他方の歯車の間の位相差を演算する演算・制御装置を備えることにある。 The feature of the present invention for achieving the above object is that in a phase gear inspection device for measuring the phase difference between two gears on a gear shaft having at least two gears attached to the same shaft, the device comprises a first probe having a spherical first contact at its tip that can move in and out between the teeth of one of the two gears to be measured, a second probe having a spherical second contact at its tip that can move in and out together with the first probe between the teeth of the other of the gears to be measured, first to fourth links that convert the movement of the contacts of the first and second probes into displacement amounts in two different directions, and first to fourth detection means connected to the first to fourth links, respectively, and a calculation and control device that calculates the phase difference between the one gear and the other gear based on the output of the first to fourth detection means.
そしてこの特徴において、前記一方および他方の歯車が斜歯歯車であり、前記第1~第4の検出手段がすべて電気マイクロメータであることが好ましい。また、前記第1、第2のプローブを駆動するエアバイブレータを設け、前記エアバイブレータを駆動用リンクを介して前記第1、第2のプローブに接続し、前記演算・制御装置は前記駆動用リンクを介して、前記第1の接触子を前記一方の斜歯歯車の隣り合う両歯面に当接させ、および前記第2の接触子を前記他方の斜歯歯車の隣り合う両歯面に当接させることが望ましい。 In this feature, it is preferable that the one and the other gears are helical gears, and the first to fourth detection means are all electric micrometers. It is also preferable that an air vibrator is provided to drive the first and second probes, the air vibrator is connected to the first and second probes via a drive link, and the calculation and control device abuts the first contactor against both adjacent tooth surfaces of the one helical gear and the second contactor against both adjacent tooth surfaces of the other helical gear via the drive link.
上記特徴において、前記異なる2方向は、前記歯車軸の軸方向に直交する平面内における直交する2方向であることが望ましく、前記第1、第2の接触子の直径は、それぞれの接触子が当接する前記一方または前記他方の斜歯歯車の歯底における歯間の周方向隙間より大きく歯先における歯間の周方向隙間以下であることがさらに望ましい。 In the above features, it is preferable that the two different directions are two perpendicular directions in a plane perpendicular to the axial direction of the gear shaft, and it is further preferable that the diameters of the first and second contacts are greater than the circumferential gap between the teeth at the tooth base of the one or the other helical gear with which the respective contacts abut, and are equal to or smaller than the circumferential gap between the teeth at the tooth tip.
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、同一の軸に取り付けられた2個の歯車間の位相差を測定する位相差測定方法において、前記2個の歯車について予め位相が一致する位置を求め、求めた位置においてリンク機構を介して、前記2個の歯車の内の一方の歯車の歯間に球状の第1の接触子を有する第1のプローブを出入させて隣り合う両歯面に当接させるとともに、前記2個の歯車の内の他方の歯車の歯間に球状の第2の接触子を有する第2のプローブを出入させて隣り合う両歯面に当接させ、前記リンク機構の動きに変換された前記第1、第2の接触子のそれぞれの異なる2方向の変位量を前記リンク機構に連接された第1~第4の電気マイクロメータが検出し、前記第1~第4の電気マイクロメータの出力に基づいて前記一方の歯車と前記他方の歯車の間の位相差を演算・制御装置が演算することにある。 Another feature of the present invention that achieves the above object is that in a phase difference measurement method for measuring the phase difference between two gears attached to the same shaft, a position where the phases of the two gears coincide is determined in advance, and at the determined position, a first probe having a spherical first contact is moved in and out between the teeth of one of the two gears via a link mechanism so as to abut against both adjacent tooth surfaces, and a second probe having a spherical second contact is moved in and out between the teeth of the other of the two gears so as to abut against both adjacent tooth surfaces, and the displacement amounts in two different directions of the first and second contacts converted into the movement of the link mechanism are detected by first to fourth electric micrometers connected to the link mechanism, and a calculation and control device calculates the phase difference between the one gear and the other gear based on the outputs of the first to fourth electric micrometers.
そしてこの特徴において、検査する前記一方および前記他方の歯車とほぼ同一に製作された2個の歯車を備えるマスタ歯車において前記第1、第2のプローブを各歯車間に出入させて各歯車の隣り合う両歯面に前記接触子を当接させ、マスタに当接したときの前記第1~第4の電気マイクロメータの変位量を記憶し、検査対象の2個の歯車について前記第1~第4の電気マイクロメータが検出した変位量と、記憶されたマスタの変位量との差を求め、求めた前記第1~第4の電気マイクロメータの検出量の差から試験対象の前記一方の歯車と他方の歯車の位相差を前記演算・制御装置が演算することが好ましく、前記一方および他方の歯車がともに斜歯歯車であることが望ましい。 In this feature, it is preferable that the first and second probes are inserted and removed between the gears of a master gear having two gears manufactured almost identically to the one and the other gears to be inspected, the contacts are brought into contact with both adjacent tooth surfaces of each gear, the displacement amounts of the first to fourth electric micrometers when the contacts with the master are stored, the difference between the displacement amounts detected by the first to fourth electric micrometers for the two gears to be inspected and the stored displacement amount of the master is calculated, and the calculation and control device calculates the phase difference between the one and the other gears to be tested from the difference between the detected amounts of the first to fourth electric micrometers, and it is preferable that both the one and the other gears are helical gears.
本発明によれば、同一の軸に取り付けられた2つの斜歯歯車間の軸への取付け位相を、リンク機構の先端に設けた球状の接触子をそれぞれの歯車の歯間に出入させ、隣り合う歯のそれぞれの歯面に当接させて検出するようにしたので、同一の軸に取り付けられた2つの斜歯歯車間の位相のずれを、高精度に測定することが可能になる。また、接触子の動きをリンク機構を介して制御装置が制御するので、同一の軸に取り付けられた2つの斜歯歯車の位相差を、流れ作業やバッチ作業であっても、連続的に自動測定可能になる。 According to the present invention, the mounting phase between two helical gears attached to the same shaft is detected by moving a spherical contactor attached to the tip of a link mechanism in and out between the teeth of each gear and abutting against the tooth surface of each adjacent tooth, making it possible to measure the phase shift between two helical gears attached to the same shaft with high precision. In addition, because the movement of the contactor is controlled by a control device via the link mechanism, the phase difference between two helical gears attached to the same shaft can be measured automatically and continuously, even in assembly line or batch production.
以下、本発明に係る位相歯車検査装置の実施例を、図面を用いて説明する。図1は、位相歯車検査装置100の概略図である。位相歯車検査装置は、大別して、ワークWが搭載される被検査部と被検査部の近傍に配置され後述する複数の電気マイクロメータ260を含む検査部とから構成される。ワークWは、同一の軸に固定して取り付けられた大小2個の斜歯歯車30、20を有する歯車軸であり、本実施例では垂直軸であり、小歯車20が上側に、大歯車30が下側に配置されている。大、小歯車30、20は、ともに歯筋が軸方向から傾いた斜歯歯車であり、大歯車30の下方に延びる軸12(図2A(b)参照)が、中央に穴が形成された保持ベース42に嵌合保持されている。保持ベース42は、ベース44に載置されており、ベース44の一方側面には治具52が立設されている。治具52には心出し棒50が配設されており、大歯車30の歯先を位置決め、保持する。これらは被検査部を構成する。 Hereinafter, an embodiment of the phase gear inspection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of the phase gear inspection device 100. The phase gear inspection device is roughly divided into an inspection section on which the workpiece W is mounted and an inspection section that is arranged near the inspection section and includes a plurality of electric micrometers 260 (described later). The workpiece W is a gear shaft having two helical gears, one large and one small, fixedly attached to the same shaft, which is a vertical shaft in this embodiment, with the pinion gear 20 on the upper side and the large gear 30 on the lower side. The large and small gears 30 and 20 are both helical gears with teeth inclined from the axial direction, and the shaft 12 (see FIG. 2A (b)) extending below the large gear 30 is fitted and held by a holding base 42 having a hole formed in the center. The holding base 42 is placed on a base 44, and a jig 52 is erected on one side of the base 44. A centering rod 50 is arranged on the jig 52 to position and hold the tooth tip of the large gear 30. These constitute the part to be inspected.
一方、検査部には、大、小歯車30、20の歯間に出入可能な第1、第2のプローブ310、310が移動可能に設けられている。第1、第2のプローブ310、310は、先端部に球状の第1、第2の接触子(コンタクトボール)312、314を有し、小歯車20の歯に当接する接触子312と大歯車30の歯に当接する接触子314があり、それぞれの接触子の直径(外径)φd1、φd2は、小歯車および大歯車を構成する歯のモジュールmに応じて決定される。しかしながら、接触子312、314が左右に隣り合う歯の両歯面に同時に接触する必要があるので、φd1、φd2は、各歯車20、30の歯底における歯溝幅(周方向溝幅)より大きく、歯先における歯溝の幅(周方向溝幅)より小さいことが、幾何学的に要請される。 On the other hand, the inspection unit is provided with first and second probes 310, 310 that can move between the teeth of the large and small gears 30, 20. The first and second probes 310, 310 have spherical first and second contacts (contact balls) 312, 314 at their tips, with the contact 312 coming into contact with the teeth of the small gear 20 and the contact 314 coming into contact with the teeth of the large gear 30, and the diameters (outer diameters) φd1 , φd2 of the respective contacts are determined according to the module m of the teeth that constitute the small gear and the large gear. However, since the contacts 312, 314 need to come into contact with both tooth surfaces of the left and right adjacent teeth at the same time, it is geometrically required that φd1, φd2 are larger than the tooth groove width (circumferential groove width) at the tooth bottom of each gear 20, 30 and smaller than the tooth groove width (circumferential groove width) at the tooth tip.
歯数およびモジュールは、この位相歯車の設計により変化するが、例えば小歯車20と大歯車30の歯数は公約数となるように設定される。小歯車20と大歯車30の歯数が公約数を有すると、周方向の複数個所で大、小歯車30、20の位相が同一状態になる。本位相歯車検査装置100ではこの性質を利用して、位相差測定の基準位置を設定する。 The number of teeth and module vary depending on the design of the phase gear, but for example, the number of teeth of the pinion gear 20 and the large gear 30 are set to be a common divisor. When the number of teeth of the pinion gear 20 and the large gear 30 have a common divisor, the phases of the large and small gears 30 and 20 are the same at multiple points in the circumferential direction. This phase gear inspection device 100 utilizes this property to set the reference position for measuring the phase difference.
小歯車20の位相を検出する第1のプローブ310の反接触子側には、複数のリンク部材を含む第1、第2のリンク322、324が接続されている。同様に大歯車30の位相を検出する第2のプローブ310の反接触子側には、第3、第4のリンク326、328が接続されている。これら第1~第4のリンク322~328は、互いに干渉することがないように、空間的に複雑に折れ曲がって形成されている。ただし、小歯車用の接触子312と大歯車用の接触子314は、ワークWの軸10を含む面内に含まれるように、初期位置決めされている。つまり初期状態では、ワークWの軸心と接触子312、314の中心とは、実質的に同一平面内にある。 First and second links 322, 324, each including a plurality of link members, are connected to the opposite contact side of the first probe 310, which detects the phase of the pinion 20. Similarly, third and fourth links 326, 328 are connected to the opposite contact side of the second probe 310, which detects the phase of the gear 30. These first to fourth links 322-328 are formed with complex spatial bends so as not to interfere with each other. However, the pinion contact 312 and the gear contact 314 are initially positioned so as to be included in a plane including the axis 10 of the workpiece W. In other words, in the initial state, the axis of the workpiece W and the centers of the contacts 312, 314 are substantially in the same plane.
リンク機構を構成する第1~第4のリンク322~328の変位は、測定部200が有する、後述する電気マイクロメータ260(図2A、2B参照)で各プローブ310、310における異なる2方向成分に分けられた、具体的には第1、第2のプローブ310、310が出入または進退するx方向と、それに直交するy方向の変位成分に分けられた電気信号に変換され、図示しない制御・演算部に送信される。制御・演算部では、送信された電気マイクロメータ260の変位信号から、大、小歯車30、20の位相差を演算する。 The displacement of the first to fourth links 322 to 328 that make up the link mechanism is converted into electrical signals by an electric micrometer 260 (see Figures 2A and 2B) in the measuring unit 200, which will be described later, into two different directional components for each probe 310, 310, specifically into a displacement component in the x direction in which the first and second probes 310, 310 move in and out or forward and backward, and a y direction perpendicular thereto, and transmitted to a control and calculation unit (not shown). The control and calculation unit calculates the phase difference between the large and small gears 30, 20 from the displacement signal of the electric micrometer 260 transmitted.
なお、第1、第2のプローブ310、310を大、小歯車30、20の歯間に挿入するために、第1、第2のプローブ310、310には駆動用のリンク330の各リンク332、334が接続されており、これらのリンク332、334はエアバイブレータ336に接続されている。エアバイブレータ336は、第1、第2のプローブ310、310を数(N:ニュートン)の力で大、小歯車30、20の歯面に当接させる。 In order to insert the first and second probes 310, 310 between the teeth of the large and small gears 30, 20, the first and second probes 310, 310 are connected to the links 332, 334 of the drive link 330, and these links 332, 334 are connected to an air vibrator 336. The air vibrator 336 abuts the first and second probes 310, 310 against the tooth surfaces of the large and small gears 30, 20 with a force of a number (N: Newtons).
次に、第1~第4のリンク322~328の動作の詳細を、図2の模式図を用いて説明する。図2A(a)は、本位相歯車検査装置100の主要部の上面模式図であり、y変位を検出する部分を抜き出した図である。図2A(b)は位相歯車検査装置100の主要部の正面模式図であり、x変位を検出する部分を明確にした図である。図2Bは、各リンク322~328の相互関係を示すブロック図である。 Next, the details of the operation of the first to fourth links 322 to 328 will be explained using the schematic diagram in Figure 2. Figure 2A (a) is a schematic top view of the main parts of the phase gear inspection device 100, showing the part that detects y displacement. Figure 2A (b) is a schematic front view of the main parts of the phase gear inspection device 100, showing the part that detects x displacement. Figure 2B is a block diagram showing the interrelationships between the links 322 to 328.
初めに、図2A(b)を主として用いてx変位の検出について説明する。図2A(b)では、図の左右方向は一般的に半径方向(r方向)であるが、以下に記載の例ではx方向としている。x方向は、第1、第2のプローブ310、310が小大歯車20、30に出入または進退する方向であり、図中両矢印方向で示されている。x方向に直交する方向がy方向である(図2A(a)参照)。上述したように、第1のプローブ310の先端には直径φd1(本実施例ではφ2)の硬質の球状の接触子312が取り付けられている。第2のプローブ310の先端にも、同様に直径φd2(本実施例ではφ2)の硬質の球状の接触子312が取り付けられている。図1に示した測定部200のケース202内にリンク機構を含む検出手段が格納されている。 First, detection of x-displacement will be described mainly with reference to FIG. 2A(b). In FIG. 2A(b), the left-right direction of the figure is generally the radial direction (r direction), but in the example described below, it is the x direction. The x direction is the direction in which the first and second probes 310, 310 enter and exit the small gears 20, 30 or advance and retreat, and is indicated by the double-headed arrow in the figure. The direction perpendicular to the x direction is the y direction (see FIG. 2A(a)). As described above, a hard spherical contactor 312 with a diameter φd 1 (φ2 in this embodiment) is attached to the tip of the first probe 310. Similarly, a hard spherical contactor 312 with a diameter φd 2 (φ2 in this embodiment) is attached to the tip of the second probe 310. A detection means including a link mechanism is stored in the case 202 of the measurement unit 200 shown in FIG. 1.
上側の第1のプローブ310の側面には、x変位検出用の第1のリンク322の一端部が接続されている。第1のリンク322は、第3のリンク326と重なるため一部図示を省略しているが、複数のリンク部材
242、272、274等を直角に折れ曲がる形で接続して構成される。なお、リンク部材272は、y変位検出用の第2のリンク324のリンク部材244と共通である。同様に、第2のプローブ310の側面には、x変位検出用の第3のリンク326の一端部が接続されている。第3のリンク326は、複数のリンク部材222、282、284等を直角に折れ曲がる形で接続して構成される。リンク部材282は、y変位検出用の第4のリンク328のリンク部材224と共通である。以下の説明では、大歯車用の第2のプローブ310について説明する。第1のプローブ310も同様の構成であり、同様に作用する。
One end of a first link 322 for detecting x displacement is connected to a side surface of the upper first probe 310. The first link 322 is partially omitted from the illustration because it overlaps with the third link 326, but is configured by connecting a plurality of link members 242, 272, 274, etc. in a manner that bends at a right angle. The link member 272 is common to the link member 244 of the second link 324 for detecting y displacement. Similarly, one end of a third link 326 for detecting x displacement is connected to a side surface of the second probe 310. The third link 326 is configured by connecting a plurality of link members 222, 282, 284, etc. in a manner that bends at a right angle. The link member 282 is common to the link member 224 of the fourth link 328 for detecting y displacement. In the following description, the second probe 310 for a large gear will be described. The first probe 310 has a similar configuration and operates in a similar manner.
縦に延びるリンク部材284の中間部は、支点292により、支点292周りに回動できるように構成されている。すなわち、例えば、第2のプローブ310が大歯車30の歯間に進入すると、リンク部材284の支点292より上方の部分はその動きとともに図で左側に移動する。一方、先端にカウンタウェイトとして作用するカウンタプローブ286が取り付けられたリンク部材284の支点292より下方の部分は、図で右方向に移動する。 The middle part of the vertically extending link member 284 is configured so that it can rotate around the fulcrum 292. That is, for example, when the second probe 310 enters between the teeth of the gear wheel 30, the part of the link member 284 above the fulcrum 292 moves to the left in the figure along with the movement. On the other hand, the part of the link member 284 below the fulcrum 292, to which the counter probe 286 that acts as a counterweight is attached at its tip, moves to the right in the figure.
カウンタプローブ286の先端にはカウンタ接触子288が設けられている。カウンタ接触子288は、図内の左右方向にほとんど摩擦なく移動可能な棒状の移動部材(スライド駒)258に当接する。カウンタプローブ286のx方向の動きに応じて移動部材258もx方向に移動する。移動部材258のカウンタ接触子288が当接する側面とは反対の側面には、電気マイクロメータ260の当接部262が当接している。したがって、カウンタプローブ286のx方向の移動は、移動部材258の移動を介して電気マイクロメータ260の当接部262の変位量として電気マイクロメータ260に検出される。ここで、第2のプローブ310の接触子314の変位量と電気マイクロメータ260の当接部262の変位量(出力電圧)の関係は、予め既知の手段を用いて校正しているので、接触子314のx方向変位だけがy方向変位から切り離して、電気マイクロメータ260で検出される。 A counter contact 288 is provided at the tip of the counter probe 286. The counter contact 288 abuts against a rod-shaped moving member (slide piece) 258 that can move in the left-right direction in the figure with almost no friction. The moving member 258 also moves in the x direction in response to the movement of the counter probe 286 in the x direction. The abutting portion 262 of the electric micrometer 260 abuts against the side of the moving member 258 opposite to the side on which the counter contact 288 abuts. Therefore, the movement of the counter probe 286 in the x direction is detected by the electric micrometer 260 as the displacement of the abutting portion 262 of the electric micrometer 260 via the movement of the moving member 258. Here, the relationship between the displacement of the contact 314 of the second probe 310 and the displacement (output voltage) of the abutting portion 262 of the electric micrometer 260 is calibrated in advance using a known means, so only the x-direction displacement of the contact 314 is detected by the electric micrometer 260 separately from the y-direction displacement.
次に上記x方向に直交するy方向の変位検出について、図2A(a)、(b)を用いて説明する。第1のプローブ310の側面には、y変位検出用の第2のリンク324の一端部が接続されている。第2のリンク324は、複数のリンク部材242、244、284、246、248、250等を直角に折れ曲がる形で接続して、構成されている。なお本実施例では、リンク部材242、244、284は、x変位検出用の第1のリンク322のリンク部材242、272、284と共通であるが、別個に設けてもよい。同様に、第2のプローブ310の側面には、y変位検出用の第4のリンク328の一端部が接続されている。第4のリンク328は、複数のリンク部材222、224、226、228とリンク部材(y方向フィンガ)230等を直角に折れ曲がる形で接続して構成されている。なお本実施例では、リンク部材222、224は、x変位検出用の第3のリンク326のリンク部材222、282と共通であるが、別個に設けてもよい。 Next, the detection of displacement in the y direction perpendicular to the x direction will be described with reference to Figures 2A (a) and (b). One end of a second link 324 for detecting y displacement is connected to the side of the first probe 310. The second link 324 is configured by connecting a plurality of link members 242, 244, 284, 246, 248, 250, etc. in a manner that bends at a right angle. In this embodiment, the link members 242, 244, 284 are common to the link members 242, 272, 284 of the first link 322 for detecting x displacement, but may be provided separately. Similarly, one end of a fourth link 328 for detecting y displacement is connected to the side of the second probe 310. The fourth link 328 is configured by connecting a plurality of link members 222, 224, 226, 228 and a link member (y-direction finger) 230, etc. in a manner that bends at a right angle. In this embodiment, the link members 222 and 224 are common to the link members 222 and 282 of the third link 326 for detecting x-displacement, but they may be provided separately.
次に、大歯車30の歯間に出入する第2にプローブ310のy変位検出機構について詳述する。図2A(a)において、第2のプローブ310の紙面上下方向の動きであるy方向変位は、第4のリンク328が有し、縦方向に配置されたリンク部材284の紙面上下方向(y方向)の動きを介して、紙面左右方向(x方向)に配置されたリンク部材226を上下に移動させる。 Next, the y-displacement detection mechanism of the second probe 310 that moves in and out between the teeth of the gear wheel 30 will be described in detail. In FIG. 2A(a), the y-direction displacement, which is the movement of the second probe 310 in the vertical direction on the paper, moves the link member 226 arranged in the left-right direction on the paper (x direction) up and down via the movement of the link member 284 arranged vertically, which is possessed by the fourth link 328, in the vertical direction on the paper (y direction).
リンク部材226がリンク部材284へ接続する側とは反対端部には、紙面上下方向(y方向)に延びるリンク部材228の長手方向中間部が接続されている。リンク部材228の一端部は、縦方向に延びるリンク部材230の長手方向中間部に接続されており、他端部には当接板232が取り付けられている。 The end of link member 226 opposite to the end where it is connected to link member 284 is connected to a longitudinal middle portion of link member 228 extending in the vertical direction (y direction) of the paper. One end of link member 228 is connected to a longitudinal middle portion of link member 230 extending vertically, and an abutment plate 232 is attached to the other end.
当接板232には、電気マイクロメータ260が有する当接部262が当接しており、第2のプローブ310のy方向変位は、第4のリンク328のy方向変位を介して当接板232のy方向の変位として、電気マイクロメータ260の支点264周りの回動量に変換されて検出される。ここで、第2のプローブ310のy方向変位と電気マイクロメータ260の当接板232の回動量との関係は、既知の方法で予め校正されている。 The abutment plate 232 is abutted by the abutment portion 262 of the electric micrometer 260, and the y-direction displacement of the second probe 310 is converted into the amount of rotation of the electric micrometer 260 about the fulcrum 264 and detected as the y-direction displacement of the abutment plate 232 via the y-direction displacement of the fourth link 328. Here, the relationship between the y-direction displacement of the second probe 310 and the amount of rotation of the abutment plate 232 of the electric micrometer 260 is calibrated in advance by a known method.
小歯車20の歯間に出入する第1のプローブ310のy方向変位は、第2のリンク324のリンク部材274のy方向の動きを介して、リンク部材246を上下に移動させる。リンク部材246がリンク部材274へ接続する側とは反対端部には、リンク部材248の長手方向中間部が接続されている。リンク部材248の一端部は、縦方向に延びるリンク部材(y方向フィンガ)250の長手方向中間部に接続されており、他端部には当接板252が取り付けられている。第1のプローブ310のy方向変位は、第2のリンク324のy方向変位を介して当接板252のy方向の変位として、電気マイクロメータ260で検出される。ここで、第1のプローブ310のy方向変位と電気マイクロメータ260の当接部262の回動量との関係は、既知の方法で予め校正されている。この校正については、第2のプローブ310の場合も同様である。 The y-direction displacement of the first probe 310 moving in and out between the teeth of the pinion 20 moves the link member 246 up and down through the y-direction movement of the link member 274 of the second link 324. The longitudinal middle part of the link member 248 is connected to the end opposite to the side where the link member 246 is connected to the link member 274. One end of the link member 248 is connected to the longitudinal middle part of the link member (y-direction finger) 250 extending vertically, and the other end is attached to the abutment plate 252. The y-direction displacement of the first probe 310 is detected by the electric micrometer 260 as the y-direction displacement of the abutment plate 252 through the y-direction displacement of the second link 324. Here, the relationship between the y-direction displacement of the first probe 310 and the amount of rotation of the abutment part 262 of the electric micrometer 260 is calibrated in advance by a known method. This calibration is similar to the case of the second probe 310.
なお、第2のプローブ310のy方向変位量を検出するのに用いる第4のリンク328は、x方向変位と切り離してy方向変位を検出可能としている。そのため、図2A(b)に示すように、x方向変位検出用の各部材が、y方向に移動できるようになっている。すなわち、x方向変位検出用の移動部材(スライド駒)258は、上下方向に配置された支柱296、290間に板バネ294を介装してx方向に移動可能に設けられている。それとともに、板バネ294の間を図中表裏方向(y方向)に滑るように移動可能になっている。そのため、y変位検出用の支点(ベース)270が、下側の支柱290に接続しており、ベース270を支点としてx方向変位を検出する第3のリンク326が全体として、y方向に変位する。なお、この動きを確実にするために、縦方向に延びるリンク部材(y方向フィンガ)230と支柱296がy方向フィンガフォルダ298で接続されている。本図では、大歯車30の変位検出用の機構と重なるため図示を省略したが、この構成および関係は、小歯車20のy方向変位を検出する第2のリンク324とx方向変位を検出する第1のリンク322についても、同様である。 The fourth link 328 used to detect the y-direction displacement of the second probe 310 is capable of detecting the y-direction displacement separately from the x-direction displacement. Therefore, as shown in FIG. 2A(b), each member for detecting the x-direction displacement is capable of moving in the y direction. That is, the moving member (slide piece) 258 for detecting the x-direction displacement is provided so as to be movable in the x direction with a leaf spring 294 interposed between the vertically arranged supports 296 and 290. At the same time, it is capable of moving so as to slide between the leaf springs 294 in the front-to-back direction (y direction) in the figure. Therefore, the fulcrum (base) 270 for detecting the y-displacement is connected to the lower support 290, and the third link 326 for detecting the x-direction displacement is displaced in the y direction as a whole with the base 270 as the fulcrum. In order to ensure this movement, the link member (y-direction finger) 230 extending vertically and the support 296 are connected by a y-direction finger folder 298. In this figure, the mechanism for detecting the displacement of the large gear 30 is omitted because it overlaps with the mechanism, but this configuration and relationship is the same for the second link 324 that detects the displacement of the small gear 20 in the y direction and the first link 322 that detects the displacement in the x direction.
以上の関係を図2Bにブロック図で示す。小歯車20の歯間に第1のプローブ310の接触子312を差し込み、隣り合う歯の互いの歯面に接触子312を当接させたときに、接触子312が基準位置から変位した変位量を計測する。x変位検出用のリンクである第1のリンク322とy変位検出用のリンクである第2のリンク324には、それぞれ電気マイクロメータ260が接続されており、それぞれの出力は位相歯車検査装置100が有する制御・演算部110で変位に換算される。同様に、大歯車30の歯間に第2のプローブ310の接触子314を差し込み、隣り合う歯の互いの歯面に接触子314を当接させたときに、接触子314が基準位置から変位した変位量を計測する。x変位検出用のリンクである第3のリンク326とy変位検出用のリンクである第4のリンク328には、それぞれ電気マイクロメータ260が接続されており、それぞれの出力は制御・演算部110で変位に換算される。 The above relationship is shown in a block diagram in FIG. 2B. The contact 312 of the first probe 310 is inserted between the teeth of the pinion 20, and the amount of displacement of the contact 312 from the reference position is measured when the contact 312 is brought into contact with the tooth surfaces of the adjacent teeth. An electric micrometer 260 is connected to the first link 322, which is a link for detecting x-displacement, and the second link 324, which is a link for detecting y-displacement, and the output of each is converted into a displacement by the control/calculation unit 110 of the phase gear inspection device 100. Similarly, the contact 314 of the second probe 310 is inserted between the teeth of the gear 30, and the amount of displacement of the contact 314 from the reference position is measured when the contact 314 is brought into contact with the tooth surfaces of the adjacent teeth. An electric micrometer 260 is connected to the third link 326, which is a link for detecting x-displacement, and the fourth link 328, which is a link for detecting y-displacement, and the output of each is converted to displacement by the control/calculation unit 110.
制御・演算部では、各接触子312、314のx方向変位およびy方向変位から、後述する関係式に基づいて、小歯車20と大歯車30の位相差が所定範囲以内であるか否かを判断する。所定範囲外であれば不合格とし、修正を施すか廃棄する。所定範囲内であれば、合格品として次工程に進む。 The control and calculation unit uses the x- and y-directional displacements of each contactor 312, 314 to determine whether the phase difference between the pinion 20 and the gear 30 is within a specified range, based on the relational equation described below. If it is outside the specified range, it is deemed a failure and is either corrected or discarded. If it is within the specified range, it is deemed an acceptable product and proceeds to the next process.
なお、第1、第2のプローブを同期してまたは個別に小、大の歯車20、30内に挿入させる駆動源として、エアバイブレータ336が設けられており、駆動用の各リンク332、334を介して第1、第2のプローブ310、310を駆動する。エアバイブレータ336は制御・演算部110にも接続されており、制御・演算部110の指令により第1、第2のプローブ310、310を小、大歯車20、30の歯間に進入させる。 An air vibrator 336 is provided as a drive source for inserting the first and second probes synchronously or individually into the small and large gears 20 and 30, and drives the first and second probes 310 and 310 via the drive links 332 and 334. The air vibrator 336 is also connected to the control and calculation unit 110, and causes the first and second probes 310 and 310 to enter between the teeth of the small and large gears 20 and 30 in response to a command from the control and calculation unit 110.
図3および図4を用いて、基準位置からの位相のずれを判断する方法を説明する。図3は、小歯車20または大歯車30の隣り合う歯間に接触子312(314)を挿入して両歯面に当接した状態を示す図であり、実線が基準状態の図であり、破線が実際の歯車20(30)の設置状態を示す図である。 A method for determining the phase shift from the reference position will be explained using Figures 3 and 4. Figure 3 shows the state in which a contact 312 (314) is inserted between adjacent teeth of the pinion 20 or the gear 30 and abuts against both tooth surfaces, with the solid line showing the reference state and the dashed line showing the actual installation state of the gear 20 (30).
図3において、マスタで検査する位置である基準状態では、直径φd1の接触子312が、小歯車20の隣り合う2つの歯に、歯面上の接触点34a1、34b1で接している。この時の接触子312の中心はO1である。しかしながら、実際の接触子312の中心位置は、基準の中心O1の位置からx方向にdx、y方向にdyだけずれたO2に移動し、小歯車20の歯面との接触点も24a2、24b2に変化する。大歯車30についても、同様であり直径φd2の接触子314の接触点が34a1、34b1から34a2、34b2に変化する。この時の位相角の差は、歯車20(30)の中心と接触子の中心O1、O2を結ぶ線のなす角dθとなる。 In Fig. 3, in the reference state, which is the position for inspection by the master, the contact 312 with a diameter of φd1 is in contact with two adjacent teeth of the pinion 20 at contact points 34a1 and 34b1 on the tooth surface. The center of the contact 312 at this time is O1 . However, the actual center position of the contact 312 moves to O2 , which is shifted by dx in the x direction and dy in the y direction from the reference center O1 position, and the contact points with the tooth surface of the pinion 20 also change to 24a2 and 24b2 . The same is true for the gear 30, where the contact points of the contact 314 with a diameter of φd2 change from 34a1 and 34b1 to 34a2 and 34b2 . The difference in phase angle at this time is the angle dθ formed by the lines connecting the center of the gear 20 (30) and the centers O1 and O2 of the contacts.
大歯車30と小歯車20を実際に組み合わせた場合の位相の関係を図4に示す。図4は、小歯車20と大歯車30の組についての上面図であり、基準状態からのずれを示している。本図では、基準状態を示すマスタの小、大歯車20、30の位置を省いているが、小、大歯車20、30の中心Oを含み、接触子312の中心位置OG1と接触子314の中心位置OH1を結ぶ線は、基準状態におけるx方向を示す。 The phase relationship when the large gear 30 and the pinion 20 are actually combined is shown in Fig. 4. Fig. 4 is a top view of the set of the pinion 20 and the large gear 30, and shows the deviation from the reference state. In this figure, the positions of the master small and large gears 20 and 30, which indicate the reference state, are omitted, but the line including the center O of the small and large gears 20 and 30 and connecting the center position OG1 of the contact 312 and the center position OH1 of the contact 314 indicates the x direction in the reference state.
図4において、接触子312は、小歯車20の隣り合う2つの歯20a、20b間に挿入されており、それぞれの歯20a、20bの歯面上の接触点24a、24bで当接している。この時、接触子312の中心は基準状態時のOG1の位置からOG2に軌跡22上を移動している。この時の位相角の変化は、接触子312の中心位置OG1、OG2がそれぞれ小歯車20の中心Oと結ぶ線のなす偏差角ΔθGで表される。同様に大歯車30においても、接触子314が大歯車30の隣り合う2つの歯30a、30b間に挿入されており、歯面上の点34a、34bで当接する。接触子314の中心は、基準状態時のOH1の位置からOH2に軌跡32上を移動し、位相角は、接触子312の中心位置OH1、OH2が大歯車30の中心Oと結ぶ線のなす偏差角ΔθHだけ変化する。 In Fig. 4, the contact 312 is inserted between two adjacent teeth 20a , 20b of the pinion gear 20, and comes into contact with the teeth 20a , 20b at contact points 24a , 24b on the tooth flanks. At this time, the center of the contact 312 moves along a locus 22 from a position OG1 in the reference state to OG2 . The change in phase angle at this time is represented by a deviation angle ΔθG formed by lines connecting the center positions OG1 , OG2 of the contact 312 with the center O of the pinion gear 20. Similarly, in the gear 30, the contact 314 is inserted between two adjacent teeth 30a , 30b of the gear 30, and comes into contact with the teeth 34a , 34b on the tooth flanks. The center of the contact 314 moves on a locus 32 from the position O H1 in the reference state to O H2 , and the phase angle changes by a deviation angle Δθ H of a line connecting the center positions O H1 and O H2 of the contact 312 and the center O of the gear 30.
OG1の座標を(xg、yg)とし、OG2の座標を(xg+dxg、yg+dyg)とする。同様にOH1の座標を(xh、yh)とし、OH2の座標を(xh+dxh、yh+dyh)とする。この時ΔθGおよびΔθHはそれぞれ次式で表される。
ΔθG=tan-1{(yg+dyg)/(xg+dxg)}
ΔθH=tan-1{(yh+dyh)/(xh+dxh)}
したがって、大、小歯車30、20のマスタからの位相の偏差(角)Δθは、
Δθ=|ΔθG-ΔθH| となる。
この偏差角Δθが所定角度より大きければ、その小、大歯車20、30の組み合わせは不適であり、修正または廃棄せざるを得ない。本実施例では、偏差角Δθの閾値を0.2°としている。
The coordinates of O G1 are (xg, yg) and the coordinates of O G2 are (xg+dxg, yg+dyg). Similarly, the coordinates of O H1 are (xh, yh) and the coordinates of O H2 are (xh+dxh, yh+dyh). In this case, Δθ G and Δθ H are respectively expressed by the following equations.
Δθ G = tan -1 {(yg+dyg)/(xg+dxg)}
Δθ H =tan −1 {(yh+dyh)/(xh+dxh)}
Therefore, the phase deviation (angle) Δθ of the large and small gears 30 and 20 from the master is given by:
Δθ=|Δθ G −Δθ H |.
If the deviation angle Δθ is larger than a predetermined angle, the combination of the small and large gears 20, 30 is not suitable and must be corrected or discarded. In this embodiment, the threshold value of the deviation angle Δθ is set to 0.2°.
以上の検査方法をまとめて、図5にフローチャートで示す。図5では記載を省略したが、初めに被検査対象の大、小歯車30、20と同一仕様を有するマスタを製作し、マスタ歯車軸に取り付ける。このマスタ歯車の組では、大小歯車の歯数の組み合わせが互いに素でなければ、1以外の最大公約数が存在するので、それに基づき位相が合致している点を検査位置にする。もしくは、接触子312、314が隣り合う歯間に抵抗なく挿入できる位置に各接触子312、314の周方向位置を定める。この位置は、以後の検査において不変位置である。 The above inspection method is summarized in a flowchart in Figure 5. Although not shown in Figure 5, first a master with the same specifications as the large and small gears 30, 20 to be inspected is manufactured and attached to the master gear shaft. In this set of master gears, if the combination of the number of teeth of the large and small gears is not mutually prime, there will be a greatest common divisor other than 1, and based on this, the point where the phase matches is determined as the inspection position. Alternatively, the circumferential positions of each contact 312, 314 are determined at positions where the contacts 312, 314 can be inserted between adjacent teeth without resistance. This position remains unchanged in subsequent inspections.
なお、被検査対象の歯車が斜歯歯車なので、図1に示すように各歯車20、30を設定した場合、接触子312、314の高さ方向位置が異なると検査結果に誤差を生じる。そのため、検査対象高さは、常に一定になるように定める。これは、例えば図1において、検査部を固定位置にして、被検査部をベース44ごと移動するようにして対応できる。ベース44と位相歯車軸を保持する保持ベース42に対して検査対象の位相歯車軸が所定位置に収まるので、検査対象の位相歯車軸は常に一定高さ位置での検査が可能になる。 Since the gear to be inspected is a helical gear, if the gears 20, 30 are set as shown in Figure 1, differences in the height direction positions of the contacts 312, 314 will cause errors in the inspection results. For this reason, the height of the inspection target is set to be constant at all times. This can be achieved, for example, by fixing the inspection part in a fixed position in Figure 1 and moving the part to be inspected together with the base 44. The phase gear shaft to be inspected fits into a predetermined position relative to the holding base 42 that holds the base 44 and the phase gear shaft, so the phase gear shaft to be inspected can always be inspected at a constant height position.
このように設定したマスタ歯車において、小歯車に係る接触子312の中心座標OG1(xg、yg)と大歯車に係る接触子314の中心座標OH1(xh、yh)を測定し、それを制御・演算部110が備える記憶手段に記憶する。このような準備作業を経た後、ワークWである大、小歯車30、20を備える位相歯車軸を、例えばロボットハンドで搬送し、保持ベース42の穴に軸部を嵌合させて保持する。その状態でベース44ごと検査位置まで移動する。これでワークWが検査位置に設定される(ステップS510)。 In the master gear thus set, the central coordinates O G1 (xg, yg) of the contact 312 relating to the pinion and the central coordinates O H1 (xh, yh) of the contact 314 relating to the large gear are measured and stored in a memory means provided in the control/calculation unit 110. After such preparation work, the phase gear shaft including the large and small gears 30, 20, which is the workpiece W, is transported, for example, by a robot hand and held by fitting the shaft portion into a hole in the holding base 42. In this state, it is moved together with the base 44 to the inspection position. The workpiece W is now set at the inspection position (step S510).
マスタで検査した位置を再現するために、上下の歯車20、30の周方向位置をマスタ検査時に合わせる。これで検査位置が設定される(ステップS520)。次にエアバイブレータ336を制御・演算部110が制御して、両プローブ310、310の先端に設けた上下の接触子312、314を小、大歯車20、30の隣り合う両歯間に挿入し、それぞれの歯面に当接させる(ステップS530)。 To reproduce the positions inspected by the master, the circumferential positions of the upper and lower gears 20, 30 are aligned to the time of the master inspection. This sets the inspection position (step S520). Next, the control and calculation unit 110 controls the air vibrator 336 to insert the upper and lower contacts 312, 314 at the tips of the probes 310, 310 between the adjacent teeth of the small and large gears 20, 30 and bring them into contact with the respective tooth surfaces (step S530).
小、大歯車20、30の歯面に両プローブ310の接触子312、314が接触したので、小、大歯車20、30の周方向位置ずれ(変位)である接触子312、314の周方向変位を、直交する2成分(x、y)に分けて、電気マイクロメータ260で検出する(ステップS540)。 As the contacts 312, 314 of both probes 310 come into contact with the tooth surfaces of the small and large gears 20, 30, the circumferential displacement of the contacts 312, 314, which is the circumferential positional deviation (displacement) of the small and large gears 20, 30, is separated into two orthogonal components (x, y) and detected by the electric micrometer 260 (step S540).
検出した各接触子312、314のx、y方向変位から、各接触子312、314の位相角の偏差角ΔθG、ΔθHを上式から求める。求めた偏差角ΔθG、ΔθHから、上下2つの歯車20、30間の偏差角Δθ(=|ΔθG-ΔθH)として、制御・演算部110が演算する(ステップS550)。 The phase deviation angles Δθ G and Δθ H of the contacts 312, 314 are calculated from the detected displacements of the contacts 312, 314 in the x and y directions using the above formula. The control and calculation unit 110 calculates the deviation angle Δθ (=|ΔθG-ΔθH) between the upper and lower gears 20, 30 from the calculated deviation angles Δθ G and Δθ H (step S550).
偏差角Δθが所定角度以下か否かを、ステップS560で判断する。本実施例の場合は所定角度は0.2°である。偏差角が0.2°以下であれば、上下2つの歯車20、30が同時に噛み合っても、摩耗や騒音の発生が抑制されることが実際的に得られている。偏差角Δθが0.2°以下であれば合格(ステップS570)として、ロボットハンド等を用いて次工程へ搬送する。偏差角Δθが0.2°を超えると、上下2つの歯車20、30が同時噛み合いをしたときに、摩耗や騒音を発生する虞があるので不合格(ステップS580)として、修正工程に進むかまたは廃棄する、 In step S560, it is determined whether the deviation angle Δθ is equal to or less than a predetermined angle. In this embodiment, the predetermined angle is 0.2°. If the deviation angle is equal to or less than 0.2°, it has been practically achieved that wear and noise generation is suppressed even when the upper and lower gears 20, 30 mesh simultaneously. If the deviation angle Δθ is equal to or less than 0.2°, it is deemed to have passed (step S570) and is transported to the next process using a robot hand or the like. If the deviation angle Δθ exceeds 0.2°, there is a risk of wear and noise generation when the upper and lower gears 20, 30 mesh simultaneously, so it is deemed to have failed (step S580) and is either advanced to a correction process or discarded.
偏差角Δθの判定が済んだら、検査対象の次のワークWがあるか否かをステップS590で判断し、もし次に検査するワークWがあればステップS510に進み、以下ステップS510からS590を繰り返す。無ければ、終了する。 After the deviation angle Δθ has been determined, step S590 determines whether there is a next workpiece W to be inspected. If there is a next workpiece W to be inspected, the process proceeds to step S510, and steps S510 to S590 are repeated. If there is no next workpiece W to be inspected, the process ends.
以上のように構成した本実施例では、同一の軸に2個の斜歯歯車を取り付けた位相歯車軸の位相差を、自動で測定することが可能になり、測定者に起因する測定誤差を低減できる。また、電気マイクロメータを使用しているので、μm程度までの高精度な検査が可能になる。 In this embodiment, which is configured as described above, it is possible to automatically measure the phase difference between phase gear shafts, which have two helical gears attached to the same shaft, reducing measurement errors caused by the person making the measurement. In addition, since an electric micrometer is used, high-precision inspections up to the μm level are possible.
10、12…軸、20…(小)歯車(上歯車)、20a、20b…(歯車の)歯、22…軌跡、24、24a、24b、24a1~24b2…接触点、30…(大)歯車(下歯車)、30a、30b…歯、32…軌跡、34、34a、34b、34a1~34b2…接触点、42…保持ベース、44…ベース、50…心出し棒、52…治具、100…位相歯車検査装置、110…制御・演算部、200…測定部、202…ケース、222~228…リンク部材、230…リンク部材(y方向フィンガ)、232…当接板、242~248…リンク部材、250…リンク部材(y方向フィンガ)、252…当接板、260…電気マイクロメータ、258…移動部材(スライド駒)、262…当接部、264…支点、270…ベース(支点)、272~284…リンク部材、286…カウンタプローブ、288…カウンタ接触子、290…支柱、292…支点、294…板バネ、296…支柱、298…y方向フィンガフォルダ、310…プローブ、312…(第1の)接触子(コンタクトボール)、314…(第2の)接触子(コンタクトボール)、322…(第1の)リンク(x変位リンク)、324…(第2の)リンク(y変位リンク)、326…(第3の)リンク(x変位リンク)、328…(第4の)リンク(y変位リンク)、330…(駆動用の)リンク、332…リンク(小歯車用)、334…リンク(大歯車用)、336…エアバイブレータ、d1、d2…(接触子)直径、O…歯車中心、O1、O2…接触子中心、OG1、OG2、OH1、OH2…接触子中心、W…ワーク、Δθ、ΔθG、ΔθH…偏差(角) 10, 12...shaft, 20...(small) gear (upper gear), 20a , 20b ...(gear) teeth, 22...path, 24, 24a , 24b , 24a1 to 24b2 ...contact point, 30...(large) gear (lower gear), 30a , 30b ...teeth, 32...path, 34, 34a , 34b , 34a1 to 34b2 ...contact point, 42...holding base, 44...base, 50...centering rod, 52...jig, 100...phase gear inspection device, 110...control/calculation unit, 200...measurement unit, 202...case, 222-228...link member, 230...link member (y-direction finger), 232...contact plate, 242-248...link member, 250...link member (y-direction finger), 252...contact plate, 260...electric micrometer, 258...moving member (slide piece), 262...contact portion, 264...fulcrum, 270...base (fulcrum), 272-284...link member, 286...counter probe, 288...case counter contact, 290...support, 292...fulcrum, 294...leaf spring, 296...support, 298...y-direction finger holder, 310...probe, 312...(first) contact (contact ball), 314...(second) contact (contact ball), 322...(first) link (x-displacement link), 324...(second) link (y-displacement link), 326...(third) link (x-displacement link), 328...(fourth) link (y-displacement link), 330...(driving) link, 332...link (for pinion), 334...link (for large gear), 336...air vibrator, d 1 , d2 ...(contact) diameter, O...gear center, O1, O2 ...contact center , OG1 , OG2 , OH1 , OH2 ...contact center, W...workpiece, Δθ, ΔθG , ΔθH ...deviation (angle)
Claims (8)
測定対象の2個の前記歯車の内の一方の歯車の歯間に出入可能で先端部に球状の第1の接触子を有する第1のプローブと、この前記第1のプローブとともに測定対象の前記歯車の内の他方の歯車の歯間に出入可能で先端部に球状の第2の接触子を有する第2のプローブと、これら第1、第2のプローブの接触子の動きをそれぞれの異なる2方向の変位量に変換する第1ないし第4のリンクと、前記第1ないし第4のリンクにそれぞれ接続した第1ないし第4の検出手段を備え、前記第1ないし第4の検出手段の出力に基づいて前記一方の歯車と前記他方の歯車の間の位相差を演算する演算・制御装置を備えることを特徴とする位相歯車検査装置。 A phase gear inspection device for measuring a phase difference between two gears of a gear shaft having at least two gears attached to the same shaft,
a first probe having a spherical first contact at its tip and capable of moving in and out between the teeth of one of the two gears to be measured; a second probe having a spherical second contact at its tip and capable of moving in and out together with the first probe between the teeth of the other of the gears to be measured; first through fourth links that convert the movements of the contactors of the first and second probes into displacement amounts in two different directions; and first through fourth detection means connected to the first through fourth links, respectively, and a calculation and control device that calculates a phase difference between the one gear and the other gear based on outputs of the first through fourth detection means.
前記2個の歯車について予め位相が一致する位置を求め、求めた位置においてリンク機構を介して、前記2個の歯車の内の一方の歯車の歯間に球状の第1の接触子を有する第1のプローブを出入させて隣り合う両歯面に当接させるとともに、前記2個の歯車の内の他方の歯車の歯間に球状の第2の接触子を有する第2のプローブを出入させて隣り合う両歯面に当接させ、前記リンク機構の動きに変換された前記第1、第2の接触子のそれぞれの異なる2方向の変位量を前記リンク機構に連接された第1ないし第4の電気マイクロメータが検出し、前記第1ないし第4の電気マイクロメータの出力に基づいて前記一方の歯車と前記他方の歯車の間の位相差を演算・制御装置が演算することを特徴とする位相差測定方法。 A phase difference measuring method for measuring the phase difference between two gears attached to the same shaft, comprising the steps of:
a first probe having a spherical first contactor is moved in and out between the teeth of one of the two gears at the determined position via a link mechanism so as to come into contact with both adjacent tooth flanks, and a second probe having a spherical second contactor is moved in and out between the teeth of the other of the two gears so as to come into contact with both adjacent tooth flanks, first to fourth electric micrometers connected to the link mechanism detect amounts of displacement in two different directions of the first and second contactors converted into movements of the link mechanism, and a calculation/control device calculates a phase difference between the one gear and the other gear based on outputs of the first to fourth electric micrometers.
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