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JPH0551082B2 - - Google Patents
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JPH0551082B2 - - Google Patents

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JPH0551082B2
JPH0551082B2 JP61126309A JP12630986A JPH0551082B2 JP H0551082 B2 JPH0551082 B2 JP H0551082B2 JP 61126309 A JP61126309 A JP 61126309A JP 12630986 A JP12630986 A JP 12630986A JP H0551082 B2 JPH0551082 B2 JP H0551082B2
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JP
Japan
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tooth
curve
tooth profile
trace
error
Prior art date
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JP61126309A
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Jiro Ishikawa
Makoto Kajitani
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TPR Osaka Seimitsu Kikai Co Ltd
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Osaka Seimitsu Kikai Co Ltd
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、歯車の歯面の歯形および歯すじ誤差
の評価方法および装置に関する。
(従来の技術) 歯車の歯面の歯形および歯すじ誤差の測定装置
では、理論的な正しいイボリユート歯形曲線と実
際の歯形曲線との差や、理論的な歯すじ曲線と実
際の歯すじ曲線との差を検出して、歯形誤差曲線
や歯すじ誤差曲線として表示するが、この誤差曲
線を使つて歯車の良否を区分したり、等級を定め
るなどのいわゆる評価を行なう場合の評価方法や
評価基準は別に定められている。例えばJIS規格
のB1702では、第10図に示すように、測定され
た歯形誤差曲線aの歯形検査範囲eに対して、ピ
ツチ点を通る基準線sから正(+)側の誤差の最
大値と負(−)側の誤差の最大値の和を歯形誤差
Eと定義し、この歯形誤差Eによつて歯車の等級
を定めている。なお、歯面に圧力角誤差がある
と、歯形誤差曲線aは基準線sに対して傾くの
で、歯形誤差曲線aに平均直線mを引いて、その
傾きから計算によつて圧力角誤差を決定するよう
に定めている。そして、この評価方法は、基準と
なる歯形が理論的に正確なインボリユート歯形で
あることを前提としているので、基準線sや平均
直線mは直線である。
一方、近年歯車工学の進歩によつて設計歯形
は、正規のインボリユート歯形を修正した修正歯
形が使用されるようになり、歯車の用途、諸元な
どにより歯車によつて任意に決定されていること
から多種多様な修正歯形パターンが用いられる。
しかも、修正歯形の形状は、第11図に示すよう
に、正規のインボリユート歯形に対する修正パタ
ーンの図として与えられるが、数式では与えられ
ない。このように、設計歯形がインボリユートを
修正した任意の形状の場合、実際の歯形と設計歯
形を比較して、実際の歯車の歯形誤差を決める方
法はJIS規格でも規定されていない(ISO規格で
もまだ検討中)。
また、DIN規格では、第12図に示すように、
設計歯形曲線dと測定した実際の歯形誤差曲線a
の差が最も小さくなるようにして、設計歯形曲線
dを紙面上で移動や回転させて平均歯形曲線mを
描き、その平均歯形曲線mを基準に、平均歯形曲
線mをy軸方向に移動させて歯形誤差曲線aの最
も(+)側で接する場合と最も(−)側で接する
場合の間隔を歯形形状誤差ff〓として求め、平均歯
形曲線mのy軸方向の差を圧力誤差fH〓として求
め、そして、歯形誤差Fαを、 Fα=√f2H2 で定義する方法を採用している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述のDIN規格の方法で実際
上最も困難な問題は、平均歯形曲線mを求めるこ
とである。DIN規格にもその具体的方法は示さ
れていない。
そのため、実際の歯形誤差曲線aが描かれた記
録紙の上に、設計歯形曲線dが描かれた透明な紙
を重ね、評価者が実際の歯形誤差曲線aと設計歯
形曲線dを適当に重ねて比較しながら平均歯形曲
線mを求めていた。
従つて、平均歯形曲線を求めるのに評価者の主
観が入り、個人差も大きく、信頼性のある評価が
不可能で、しかも、手間がかかる問題があつた。
以上の記述は歯すじ誤差についても全く同様に
当てはまる。
本発明は、上述のような点に鑑みなされたもの
で、平均歯形曲線または平均歯すじ曲線を正確か
つ容易に求めることができ、その正確な平均歯形
曲線または平均歯すじ曲線を基準として歯形誤差
曲線または歯すじ誤差曲線を評価する評価方法
と、自動的に平均歯形曲線または平均歯すじ曲線
を正確に求め、その平均歯形曲線または平均歯す
じ曲線を基準として歯形誤差曲線または歯すじ誤
差曲線を評価する評価装置を提供することを目的
とするものである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明の歯車の歯形および歯すじ誤差の評価方
法は、評価対象の歯車の1つの歯の歯面の歯底か
ら歯先方向の歯形または歯面とピツチ面との交線
である歯すじの設計形状を定めた設計データから
その設計形状に当てはまる回帰直線を最小二乗法
によつて求め、評価対象の歯車の評価を行なう1
つの歯の歯面の歯形または歯すじの実際の歯形誤
差曲線または歯すじ誤差曲線に当てはまる回帰直
線を最小二乗法によつて求め、上記設計歯形曲線
または設計歯すじ曲線の回帰直線と上記実際の歯
形誤差曲線または歯すじ誤差曲線の回帰直線とが
一致するように設計歯形曲線または設計歯すじ曲
線を移動させたときの設計歯形曲線または設計歯
すじ曲線を平均歯形曲線または平均歯すじ曲線と
し、この平均歯形曲線または平均歯すじ曲線を基
準に実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差曲線を
評価するものである。
本発明の歯車の歯形および歯すじ誤差の評価装
置は、評価対象の歯車の1つの歯の歯面の歯底か
ら歯先方向の歯形や歯面とピツチ面との交線であ
る歯すじの設計形状を定めた設計データを入力す
る設計データ入力手段4と、評価対象の歯車の評
価を行なう1つの歯の歯面の歯形または歯すじの
実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差曲線のデー
タを入力する誤差曲線データ入力手段5と、上記
設計データ入力手段4にて入力される設計歯形曲
線または設計歯すじ曲線の回帰直線と上記誤差曲
線データ入力手段5にて入力される実際の歯形誤
差曲線または歯すじ誤差曲線の回帰直線をそれぞ
れ最小二乗法によつて求め、その両回帰直線が一
致するように設計歯形曲線または設計歯すじ曲線
の回帰直線の座標変換を行なつて平均歯形曲線ま
たは平均歯すじ曲線を求め、その平均歯形曲線ま
たは平均歯すじ曲線を基準に実際の歯形誤差曲線
または歯すじ誤差曲線を評価する演算制御手段6
とを具備するものである。
(作用) 本発明の歯車の歯形および歯すじ誤差の評価方
法は、設計歯形曲線または設計歯すじ曲線から最
小二乗法によつて回帰直線を求め、実際の歯形誤
差曲線または歯すじ誤差曲線から最小二乗法によ
つて回帰直線を求め、その両回帰直線が一致する
ように設計歯形曲線または設定歯すじ曲線の座標
変換を行なつて平均歯形曲線または平均歯すじ曲
線を求め、この平均歯形曲線または平均歯すじ曲
線を基準に実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差
曲線を評価する。
本発明の歯車の歯形および歯すじ誤差の評価装
置は、演算制御手段6によつて、設計データ入力
手段4にて入力される設計歯形曲線または設計歯
すじ曲線から最小二乗法によつて回帰直線を求
め、誤差曲線データ入力手段5にて入力される実
際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差曲線から最小
二乗法によつて回帰直線を求め、その両回帰直線
が一致するように設計歯形曲線または設定歯すじ
曲線の座標変換を行なつて平均歯形曲線または平
均歯すじ曲線を自動的に求め、そして、この平均
歯形曲線または平均歯すじ曲線を基準に実際の歯
形誤差曲線または歯すじ誤差曲線を評価する。
(実施例) 以下、本発明の一実施例の構成を第1図ないし
第7図を参照して説明する。
第1図は評価装置の構成を示し、コンピユータ
システム1と、このコンピユータシステム1に接
続されたキーボード2およびデジタイザ3とから
構成され、そして、そのキーボード2またはデジ
タイザ3が、評価対象の歯車の1つの歯の歯面の
歯底から歯先方向の歯形または歯面とピツチ面と
の交線の歯すじの設計形状を定めた設計データを
入力する設計データ入力手段4、評価対象の歯車
の評価を行なう1うの歯の歯面の歯形または歯す
じの実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差曲線の
データを入力する誤差曲線データ入力手段5とし
て構成され、また、コンピユータシステム1が入
力された各データを元に演算を行なつて歯形誤差
曲線または歯すじ誤差曲線を評価する演算制御手
段6として構成される。
次に、この評価装置による評価方法を説明す
る。
評価対象の歯車の歯面の歯形の設計形状を定め
た設計歯形曲線dの図をデジタイザ3によつてデ
ジタル化した座標値としてコンピユータシステム
1に入力する(第2図に示す)。
そして、コンピユータシステム1は、設計歯形
曲線dに当てはまる回帰直線Ldを最小二乗法を
使つたプログラムに基づいて求める(第2図に示
す)。
また、評価対象の歯車の歯面の歯形を一般の歯
形測定機で測定して記録紙に描かれた歯形誤差曲
線aの図をデジタイザ3によつてデジタル化した
座標値としてコンピユータシステム1に入力する
(第3図に示す)。
そして、コンピユータシステム1は、歯形誤差
曲線aに当てはまる回帰直線Laを最小二乗法を
使つたプログラムに基づいて求める(第3図に示
す)。
次に、コンピユータシステム1は、回帰直線
Ldを回帰直線Laに一致させるために必要な回帰
直線Ldの座標変換の値(y軸方向への平行移動
量と回転角)を求める。
そして、座標変換の値に基づいて設計歯形曲線
dの座標変換を行ない、その座標変換した座標の
設計歯形曲線dを平均歯形曲線mとして記憶する
(第4図に示す)。
このようにして求めた平均歯形曲線mをy軸方
向に平行移動させ、歯形誤差曲線aの最も(+)
側で接する場合と、最も(−)側で接する場合の
間隔を歯形形状誤差ff〓として求める(第5図に示
す)。
回帰直線Ldと回帰直線Laの傾きの差を圧力角
誤差fH〓として求める(第6図に示す)。
そして、歯形誤差Fαを、 Fα=√f2H2で計算して、この歯形誤差Fα
の大きさによつて歯形を評価し、歯車の良否を検
査する。
上述の平均歯形曲線mを求めるためのコンピユ
ータシステム1のプログラムのフローチヤートを
第7図に示す。
初期設定を行ない、修正歯形であるかどうかを
判定し、YESであればc=0、d=0とし、NO
であれば、設計歯形データ{xi、yi}(i=1〜
n)の入力により、回帰直線Ldを次の式から求
める。
ycx+d Σg0(xi)=Zs、ΣIg0(xi)=Zss c=6〔2Zss−(n+1)Zs〕/Δx(n−1)・n
(n+1) d=1/n{Zs−3/n+1〔2Zss−(n+1)Zs〕
} 次に、歯形誤差曲線のデータ{xi、yi}(i=
1〜n)の入力により、回帰直線Laを次の式か
ら求める。
y=ax+b Σyi=Ys、Σiyi=Yss a=6〔2Yss−(n+1)Ys〕/Δx(n−1)・n
(n+1) b=1/n{Ys−3/n+1〔2Yss−(n+1) Ys〕} 次に、回帰直線Ldを回帰直線Laに重ねるため
に必要な回帰直線Ldのy軸方向の平行移動量δ、
回転角θを求める。
δ=b−d θ=tan-1a−tan-1c 次に、平均歯形曲線mの座標を計算する。これ
は、設計歯形曲線dの座標{xi、g0(xi)}をθだ
け回転させるとともに、y軸方向にδだけ平行移
動させた平均歯形曲線mの座標 {xi′、g(xi′)}を計算する。
xi′=xicosθ+g0(xi)sinθ g(xi′)=−xisinθ+g0(xi)cosθ+δ 以上、歯形誤差について説明したが歯すじ誤差
についても同様である。
なお、設計歯形曲線dや歯形誤差曲線aが座標
値のデータとして与えられる場合には、上記実施
例のようにデジタイザ3によらず、キーボード2
から直接入力することができる。
また、第8図に示すように、アナログ式の歯形
測定機7で測定された歯形誤差に比例した電圧
(または電流)をA−D変換器8によつて一定の
サンプリング間隔でサンプリングしてデジタル化
し、それを直接コンピユータシステム1に入力し
て記憶させるようにしてもよく、この場合には、
上記実施例のように測定した歯形誤差曲線をデジ
タイザ3による入力の手間を省くことができる。
なお、この場合、歯形測定機7およびA−D変換
器8が誤差曲線データ入力手段5として構成され
る。
また、第9図に示すように、コンピユータを備
えて自動的に歯車の歯面を測定するような測定機
の場合には、上記第1図および第8図の各実施例
で示したコンピユータシステムや各入力機器を共
用して、測定機能とともに評価機能を持たせるこ
とができる。なお、この測定機は、本出願人によ
つて提案(特開昭59−150304号公報)されたもの
で、測定歯車11に接触する測定子12の動きを
検出するA/D軸デテクタ13、測定歯車11の
回転角を検出するθ軸ロータリーエンコーダ1
4、測定歯車11の軸方向の移動量を検出するA
軸リニアエンコーダ15、測定歯車11の接線方
向の移動量を検出するT軸リニアエンコーダ1
6、測定歯車11の放射方向の移動量を検出する
R軸リニアエンコーダ17からのデジタル信号が
インターフエース18を介してCPU19に入力
され、このCPU19からインターフエース18
およびサーボ駆動装置20,20を介して、θ軸
サーボモータ21、A軸サーボモータ22、T軸
サーボモータ23、R軸サーボモータ24を駆動
する。また、CPU19には、X−Yプロツタ2
5、データタイプライタ26、フロツピーデイス
ク27、ダブレツト28が接続されている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、設計歯形曲線または設計歯す
じ曲線から最小二乗法によつて回帰直線を求め、
実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差曲線から最
小二乗法によつて回帰直線を求め、その両回帰直
線が一致するように設計歯形曲線または設定歯す
じ曲線の座標変換を行なつて平均歯形曲線または
平均歯すじ曲線を求めるので、平均歯形曲線また
は平均歯すじ曲線を正確かつ簡単に求めることが
でき、そして、この平均歯形曲線または平均歯す
じ曲線を基準に実際の歯形誤差曲線または歯すじ
誤差曲線を評価するため、評価する評価人の熟練
度や個人差がなくなり、手間もかからず容易に評
価できる。
またさらに、演算制御手段によつて、平均歯形
曲線または平均歯すじ曲線を自動的に求めるの
で、評価時間が速く、評価に手間がかからない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の歯車の歯形および歯すじ誤差
の評価方法および装置の一実施例を示す構成図、
第2図ないし第6図はその作用を示す説明図、第
7図はそのプログラムのフローチヤート、第8図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第9図は本
発明のさらに他の実施例を示す構成図、第10図
はインボリユート歯形の歯車における歯形誤差の
説明図、第11図は修正歯形パターンの説明図、
第12図は修正歯形の歯車における歯形誤差の説
明図である。 4……設計データ入力手段、5……誤差曲線デ
ータ入力手段、6……演算制御手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 評価対象の歯車の1つの歯の歯面の歯底から
    歯先方向の歯形または歯面とピツチ面との交線で
    ある歯すじの設計形状を定めた設計データからそ
    の設計形状に当てはまる回帰直線を最小二乗法に
    よつて求め、 評価対象の歯車の評価を行なう1つの歯の歯面
    の歯形または歯すじの実際の歯形誤差曲線または
    歯すじ誤差曲線に当てはまる回帰直線を最小二乗
    法によつて求め、 上記設計歯形曲線または設計歯すじ曲線の回帰
    直線と上記実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差
    曲線の回帰直線とが一致するように設計歯形曲線
    または設計歯すじ曲線を移動させたときの設計歯
    形曲線または設計歯すじ曲線を平均歯形曲線また
    は平均歯すじ曲線とし、 この平均歯形曲線または平均歯すじ曲線を基準
    に実際の歯形誤差曲線または歯すじ誤差曲線を評
    価する ことを特徴とする歯車の歯形および歯すじ誤差の
    評価方法。 2 評価対象の歯車の1つの歯の歯面の歯底から
    歯先方向の歯形や歯面とピツチ面との交線である
    歯すじの設計形状を定めた設計データを入力する
    設計データ入力手段と、 評価対象の歯車の評価を行なう1つの歯の歯面
    の歯形または歯すじの実際の歯形誤差曲線または
    歯すじ誤差曲線のデータを入力する誤差曲線デー
    タ入力手段と、 上記設計データ入力手段にて入力される設計歯
    形曲線または設計歯すじ曲線の回帰直線と上記誤
    差曲線データ入力手段にて入力される実際の歯形
    誤差曲線または歯すじ誤差曲線の回帰直線をそれ
    ぞれ最小二乗法によつて求め、その両回帰直線が
    一致するように設計歯形曲線または設計歯すじ曲
    線の回帰直線の座標変換を行なつて平均歯形曲線
    または平均歯すじ曲線を求め、その平均歯形曲線
    または平均歯すじ曲線を基準に実際の歯形誤差曲
    線または歯すじ誤差曲線を評価する演算制御手段
    と、 を具備したことを特徴とする歯車の歯形および歯
    すじ誤差の評価装置。
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