JPH0463323B2 - - Google Patents

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JPH0463323B2
JPH0463323B2 JP56199036A JP19903681A JPH0463323B2 JP H0463323 B2 JPH0463323 B2 JP H0463323B2 JP 56199036 A JP56199036 A JP 56199036A JP 19903681 A JP19903681 A JP 19903681A JP H0463323 B2 JPH0463323 B2 JP H0463323B2
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JP
Japan
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coordinate system
measured
theoretical
gear
tooth surface
Prior art date
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JP56199036A
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Japanese (ja)
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Ryoichi Yamada
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Komatsu Ltd
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Publication of JPH0463323B2 publication Critical patent/JPH0463323B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/28Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B7/283Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures of gears

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、歯車の歯形のうち、特に歯面の形状
を検査する歯車の歯形検査方法及び装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gear tooth profile inspection method and apparatus for inspecting the tooth profile of a gear, particularly the shape of a tooth surface.

従来のインボリユート曲線を有する歯車の歯形
検査手段の一例を、第1図A,Bに示す。この図
において、被測定歯車24の仕様により決定され
る基礎円直径と同一の直径を有する円板(以下
「基礎円板」という)23は、所定のシヤフト2
5の下部センタに挿通固定されるとともに、被測
定歯車24も、同様に上下センタに挾持されてシ
ヤフト25に挿通固定される。更に、前記基礎円
板23の図の上方には、直定規28が圧着されて
おり、この直定規28は、矢印27方向に移動可
能な測定台21に固定されている。そして例え
ば、被測定歯車24の右歯面についてその歯形を
測定する場合には、歯車24及び基礎円板23を
時計方向へ回動させつつ、直定規28を右方向に
移動させ、逆に被測定歯車24の左歯面について
その歯形を測定する場合には、歯車24及び基礎
円板23を反時計方向へ回動させつつ、直定規2
8を左方向に移動させる。また、測定台21に
は、歯形検査用の測定子22が図の如く固定され
ている。この測定子22が通常、その支点(上端
の丸部)が直定規28に固定されるとともに、他
方の先端部が自由端として、上述した歯車24や
基礎円板23の回動並びに直定規28の移動に伴
い、被測定歯面に接触された状態で(実際にはバ
ネ機構等によつて歯面側に押し付けられた状態
で)同歯面に追従するようになることは、「基礎
円板方式」として、こうした歯車の歯形検査分野
においてはよく知られている(例えば、昭和37年
11月30日初版発行、日刊工業新聞社「歯車便覧」
歯車便覧編集委員会編を参照)。
An example of a conventional tooth profile inspection means for a gear having an involute curve is shown in FIGS. 1A and 1B. In this figure, a disk 23 (hereinafter referred to as "base disk") having the same diameter as the basic circle diameter determined by the specifications of the gear to be measured 24 is connected to a predetermined shaft 2.
The gear to be measured 24 is similarly inserted and fixed to the shaft 25 while being held between the upper and lower centers. Further, a straightedge 28 is crimped above the base disk 23 in the drawing, and this straightedge 28 is fixed to a measuring table 21 movable in the direction of an arrow 27. For example, when measuring the tooth profile of the right tooth flank of the gear to be measured 24, while rotating the gear 24 and the base disk 23 clockwise, move the straight edge 28 to the right, and vice versa. When measuring the tooth profile of the left tooth surface of the measurement gear 24, while rotating the gear 24 and the base disk 23 counterclockwise, use the straight edge 2.
Move 8 to the left. Further, a measuring stylus 22 for tooth profile inspection is fixed to the measuring table 21 as shown in the figure. The measuring tip 22 is normally fixed at its fulcrum (the rounded part at the upper end) to the straightedge 28, and at the same time has the other tip as a free end, which allows it to rotate the gear 24 and the base disk 23 as well as the straightedge 28. As the tooth surface moves, it follows the tooth surface while in contact with the tooth surface to be measured (actually, it is pressed against the tooth surface by a spring mechanism, etc.). The plate method is well known in the field of gear tooth profile inspection (for example,
First edition published on November 30th, Nikkan Kogyo Shimbun “Gear Handbook”
(Refer to the Gear Handbook Editorial Committee).

インボリユート曲線は、第1図Bに示すよう
に、基礎円板23の外周に対して、弧(F1・F2)
が線分(F3・F2)に等しくなるような点F3の軌
跡であるから、前記直定規28と基礎円板23の
接点が、測定台21の矢印27方向への移動によ
つて基礎円板23から離れてゆくことにより描く
軌跡は、理論インボリユート曲線となる。他方、
測定子22の先端は、測定対象である歯面の曲線
を検出するので、両者から歯形誤差を得ることが
でき、レコーダ26に記録される。なおこの第1
図に示される装置において、シヤフト25には通
常、適宜の回転角計測手段(図示せず)が設けら
れ、その計測される被測定歯車24並びに基礎円
板23についての回転角情報がレコーダ26に対
して伝達される。
As shown in FIG. 1B, the involute curve is an arc (F1/F2)
Since the locus of point F3 is such that is equal to the line segment (F3・F2), the point of contact between the straightedge 28 and the base disc 23 is moved to the base disc by the movement of the measuring table 21 in the direction of the arrow 27. The trajectory drawn by moving away from 23 becomes a theoretical involute curve. On the other hand,
Since the tip of the tracing stylus 22 detects the curve of the tooth surface to be measured, the tooth profile error can be obtained from both and recorded on the recorder 26. Note that this first
In the apparatus shown in the figure, the shaft 25 is usually provided with an appropriate rotation angle measuring means (not shown), and the rotation angle information about the gear to be measured 24 and the base disk 23 to be measured is sent to the recorder 26. transmitted to.

しかしながら、以上のような従来の歯形検査手
段においては、被測定歯車に対応する基礎円板を
あらかじめ用意する必要があるとともに、当該歯
車及び基礎円板を装置にセツトしなければなら
ず、かかる作業あるいは測定データの解析には特
別の技能を必要とし、熟練した技術者に頼らざる
を得ないという不都合があつた。
However, in the conventional tooth profile inspection means as described above, it is necessary to prepare in advance a base disk corresponding to the gear to be measured, and the gear and base disk must be set in the device, which requires such work. Another disadvantage is that analysis of the measurement data requires special skills, making it necessary to rely on skilled engineers.

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善し
て、測定対象となる歯車を、この歯車が使用され
る機械装置に取付けたまま測定を行うことを可能
にして、測定装置へのセツテイング作業を除去す
るとともに、何ら特別の技術を要することなく簡
便かつ良好なる測定を行うことができ、更には、
測定データの記録、保存を良好に行うことができ
る安価な歯車の歯形検査方法及び装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to improve the drawbacks of the prior art described above, and to make it possible to perform measurements while the gear to be measured is attached to the mechanical device in which the gear is used, thereby reducing the setting work on the measuring device. In addition to eliminating the
It is an object of the present invention to provide an inexpensive gear tooth profile inspection method and device that can record and store measurement data well.

すなわち本発明は、被測定歯面の実際の形状は
測定装置においてあらかじめ適宜定められた測定
座標系に基づいて測定し、他方、当該歯面の理論
的な形状は、当該歯面の歯車上の位置に対応して
定めた理論座標系に基づいて算出し、この算出さ
れた理論値と前記測定値とを、歯車の適宜歯溝に
各々当接される一対の測定具の位置によつて定め
られる他の座標系を基礎とする座標変換によつて
同一の座標系で表現し直し、これによつて理論値
と測定値とを比較することにより歯車の歯形誤差
を求めようとするものである。
In other words, in the present invention, the actual shape of the tooth flank to be measured is measured based on a measurement coordinate system that is appropriately determined in advance in a measuring device, while the theoretical shape of the tooth flank is The calculated theoretical value and the measured value are calculated based on a theoretical coordinate system determined corresponding to the position, and the calculated theoretical value and the measured value are determined based on the positions of a pair of measuring instruments that are respectively brought into contact with the appropriate tooth grooves of the gear. This method attempts to calculate the tooth profile error of a gear by reexpressing it in the same coordinate system through coordinate transformation based on another coordinate system, and then comparing the theoretical value and the measured value. .

以下、本発明の一実施例を第2図乃至第7図に
示す一実施例に従つて詳細に説明する。なお、以
下に述べる実施例は、歯車の歯面がインボリユー
ト曲線で表わされる場合を例としたものである。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail according to one embodiment shown in FIGS. 2 to 7. Note that the embodiments described below are based on an example in which the tooth surface of a gear is represented by an involute curve.

理論的なインボリユート曲線の値(以下「理論
インボリユート値」という)と実測値とを比較す
るためには、両者の値を同一の座標系で表現する
必要がある。しかし、理論インボリユート値は、
一般に当該歯車の基礎円を基準として定められ、
他方、実測値は測定装置において任意に定められ
るものである。従つて両者を同一の座標で表わす
ためには、理論インボリユート値の表わされる座
標系及び実測値の表わされる座標系のいずれにも
対応する他の座標系を定め、これによつて適宜座
標変換すればよい。そこで、本発明においては、
第2図に示す測定具であるローラR1,R2によ
つて定められる座標系を導入し、これによつて前
記座標変換を行うものとする。第2図においてロ
ーラR1,R2の中心位置は、ローラR1,R2
外周上の任意のn個の点の座標A1i(x1i,y1i),
A2i(x2i,y2i)を読みとり(例えば後に第6図に
示す装置においては、プローブPBをこれらロー
ラR1及びR2の位置まで移動させてその外周の
一部をトレースする:因みに第6図においては、
図示の都合上、ポジシヨニングテーブル4のx方
向の幅がこれらローラR1及びR2間の距離より
も狭いが如く図示しているが、該ポジシヨニング
テーブル4の実際の幅はこれらローラR1及びR
2間の距離よりも広く、上記プローブPBはこれ
らローラR1及びR2の位置まで移動可能になつ
ている)、最小自乗法により円近似して求める。
なお、座標(x,y)は、原点が0〔x,y〕で
あり、測定装置において適宜定められるものであ
る。このようにして、まず、ローラR1の中心の
座標P1(u1,v1)は、 となる。ここで、 Sk=Σ(x1i−1)Uk(y1i−1)U 1=1/nΣx1i,1=1/nΣy1i である。同様にして、ローラR2についても中心
の座標P2(u2,v2)を求めることができる。ま
た因みに、これらローラRj(j=1,2)の半径
は、これをrjとするとき、次式 にて求めることができる。ただし実際には、これ
らローラR1及びR2の径は実測され、その実測
された値が後に(6)式或いは(7)式において用いられ
る。
In order to compare the theoretical involute curve value (hereinafter referred to as "theoretical involute value") and the measured value, it is necessary to express both values in the same coordinate system. However, the theoretical involute value is
Generally, it is determined based on the base circle of the gear,
On the other hand, the actual measured value is arbitrarily determined by the measuring device. Therefore, in order to express both using the same coordinates, it is necessary to define another coordinate system that corresponds to both the coordinate system in which the theoretical involute value is expressed and the coordinate system in which the measured value is expressed, and then perform coordinate transformation as appropriate. Bye. Therefore, in the present invention,
Let us introduce a coordinate system determined by rollers R1 and R2, which are measuring tools shown in FIG. 2, and use this to perform the coordinate transformation. In FIG. 2, the center positions of rollers R1 and R2 are
Coordinates A1i (x1i, y1i) of any n points on the outer circumference,
A2i (x2i, y2i) is read (for example, in the device shown later in FIG. 6, the probe PB is moved to the position of these rollers R1 and R2 and a part of the outer circumference is traced; by the way, in FIG. 6,
For convenience of illustration, the width of the positioning table 4 in the x direction is shown to be narrower than the distance between these rollers R1 and R2, but the actual width of the positioning table 4 is smaller than the distance between these rollers R1 and R2. R
(the probe PB is movable to the positions of these rollers R1 and R2), and is determined by circular approximation using the method of least squares.
Note that the coordinates (x, y) have an origin at 0 [x, y] and are appropriately determined by the measuring device. In this way, first, the coordinates P1 (u 1 , v 1 ) of the center of roller R1 are becomes. Here, S k =Σ(x1i-1) Uk (y1i-1) U1 = 1 /nΣx1i, 1 = 1/nΣy1i. Similarly, the center coordinates P2 (u 2 , v 2 ) of the roller R2 can also be determined. Incidentally, the radius of these rollers Rj (j = 1, 2) is calculated by the following formula, where rj is It can be found at However, in reality, the diameters of these rollers R1 and R2 are actually measured, and the measured values are later used in equation (6) or equation (7).

なお、ローラR1,R2によつて定められる座標
系は、前述した理論インボリユート値と実測値と
の座標変換ができれば任意に定めてよいが、ここ
では説明のため、中心P1、P2を結ぶ線分の中点
Mを中心とする座標系を用いて説明することとす
る。
Note that the coordinate system determined by rollers R 1 and R 2 may be determined arbitrarily as long as the coordinates can be converted between the theoretical involute value and the measured value described above, but here, for the sake of explanation, the coordinate system that connects the centers P1 and P2 will be used. The description will be made using a coordinate system centered on the midpoint M of the line segment.

前述の如く求めたローラR1,R2の中心座標
P1(u1,v1)、P2(u2,v2)から、P1、P2を結ぶ線
分の中点Mの座標M(u,v)を求め、マトリク
スによつて表わすと、 となる。さらに、前記線分と、座標軸xとのなす
角βは、 β=tanU-1(v1−v2/u1−u2) ……(3) で表わされる。
Center coordinates of rollers R1 and R2 obtained as described above
From P1 (u 1 , v 1 ) and P2 (u 2 , v 2 ), find the coordinates M (u, v) of the midpoint M of the line segment connecting P1 and P2 and express it in a matrix. becomes. Furthermore, the angle β between the line segment and the coordinate axis x is expressed as β=tan U-1 (v 1 −v 2 /u 1 −u 2 ) (3).

次に理論インボリユート値は、一般に基礎円
BCを基準として表わされるため、ここで後述す
る座標変換に必要とされる諸量の関係をあらかじ
め求めておく。なお、本実施例においては、ロー
ラR1,R2間に存在する歯数が奇数であるか
ら、中央に位置する歯CTが存在し、以下これを
検査の対象として上記諸量の関係を求めることと
する。なお、あらかじめ検査対象となる歯を設定
し、これに合せてローラR1,R2の位置を決め
るようにしてもよい。
Next, the theoretical involute value is generally the base circle
Since it is expressed based on BC, the relationships among the various quantities required for the coordinate transformation described later are determined in advance. In this example, since the number of teeth existing between the rollers R1 and R2 is an odd number, there is a tooth CT located in the center, and hereinafter, this will be used as the object of inspection to find the relationship between the above various quantities. do. Note that the teeth to be inspected may be set in advance, and the positions of the rollers R1 and R2 may be determined accordingly.

歯車Gのモジユールをm,歯数をZ、ピツチ点
上の圧力角をα。とすると、第3図に示す基礎円
BCの半径RCは、 RC=mZ/2cosα。 ……(4) となる。一方、歯CTの歯面(正確にはその延長
線)と基礎円BCの交点PCと、歯車中心OGとを
結んだ線分並びに前記中点Mと歯車中心OGとを
結んだ線分のなす角Ψは、 Ψ=x+4Wtanα0/2Z+tanα0−α0 ……(5) となる。但し、Wは転位係数である。
The module of gear G is m, the number of teeth is Z, and the pressure angle on the pitch point is α. Then, the basic circle shown in Figure 3
The radius RC of BC is RC=mZ/2cosα. ...(4) becomes. On the other hand, a line segment connecting the intersection point PC of the tooth surface of the tooth CT (more precisely, its extension line) and the base circle BC and the gear center OG, as well as a line segment connecting the midpoint M and the gear center OG, The angle Ψ is Ψ=x+4Wtanα 0 /2Z+tanα 0 −α 0 (5). However, W is a dislocation coefficient.

次に、歯CPの歯面とローラR1の交点におけ
る圧力角をαpとすると、この正接tanαpは、図中
の角θpすなわち、当該交点と歯車中心OGによる
線分並びに当該交点から前記基礎円BCへの接線
の接点と歯車中心による線分のなす角は、方程式 tan=(θp+x/2−Ψ)=θp+D/2RC ……(6) を解くことにより求めることができる。但し、D
はローラR1の直径である。従つて、歯車中心
OGと、ローラR1の中心P1との距離Rは、 で表わすことができる。
Next, if the pressure angle at the intersection of the tooth surface of the tooth CP and the roller R1 is α p , then this tangent tanα p is the angle θ p in the figure, that is, the line segment between the intersection and the gear center OG, and the line segment from the intersection to the The angle between the tangent to the base circle BC and the line segment at the gear center can be found by solving the equation tan=(θ p +x/2−Ψ)=θ p +D/2RC (6) . However, D
is the diameter of roller R1. Therefore, gear center
The distance R between OG and the center P1 of roller R1 is It can be expressed as

他方、前記Rと、歯車中心OG及び中点Mによ
る線分とのなす角φは、 φ=πZk/Z ……(8) となる。ここで、Zkは、ローラR1,R2間に存
在する歯数を表わす。従つて、中点Mと歯車中心
OGとの距離は、 =Rcosφ ……(9) となる。
On the other hand, the angle φ formed between the R and the line segment defined by the gear center OG and the midpoint M is as follows: φ=πZ k /Z (8). Here, Z k represents the number of teeth existing between rollers R1 and R2. Therefore, the midpoint M and the gear center
The distance from OG is =Rcosφ...(9).

ところで、前述したように理論インボリユート
値と、実測値とを比較するためには、両者の値
を、同一の座標系を基準として表わす必要があ
る。後述する第4図に示すように、理論インボリ
ユート値は、歯CTの歯面(正確にはその延長線)
と基礎円BCとの交点PCと、歯車中心OGを結ぶ
座標軸Y及びこの座標軸Yと歯車中心OGにおい
て直交する座標軸Xから成り歯車中心OGを原点
0〔X,Y〕とする座標系(以下「理論座標系」
という)(X,Y)を基準にして表わされる。従
つて、例えば実測値を、この理論座標系(X,
Y)で表わせば、両者は同一の座標系で表わされ
ることとなり、比較が可能となる。以下、この座
標変換について説明する。
By the way, as described above, in order to compare the theoretical involute value and the actually measured value, it is necessary to express both values using the same coordinate system as a reference. As shown in Figure 4, which will be described later, the theoretical involute value is the tooth surface of the tooth CT (more precisely, its extension line).
A coordinate system (hereinafter referred to as " Theoretical coordinate system
) (X, Y) as a reference. Therefore, for example, actual measured values can be expressed in this theoretical coordinate system (X,
Y), both will be expressed in the same coordinate system and can be compared. This coordinate transformation will be explained below.

まず、第5図に示すプローブPBの座標(以下
「測定座標系」という)(x,y)を、第4図の如
く、ローラR1,R2の中心P1、P2を結ぶ線分
をx′軸とし、これと中点Mで直交し歯車中心OG
を通るy′軸から成り、原点を0〔x′,y′〕とする
座標系(x′,y′)に変換すると、 x y=cosβ−sinβ sinβ cosβ−x′ −y′+u v ……(10) 従つて、 x′ y′=cosβ sinβ −sinβ cosβ−(x−u) −(y−v) ……(11) となる。
First, the coordinates (x, y) of the probe PB shown in Fig. 5 (hereinafter referred to as "measurement coordinate system") are expressed as and the gear center OG is perpendicular to this at the midpoint M.
When converted to a coordinate system (x', y') consisting of the y'-axis passing through and whose origin is 0 [x', y'], x y = cosβ-sinβ sinβ cosβ-x'-y'+u v ... ...(10) Therefore, x′ y′=cosβ sinβ −sinβ cosβ−(x−u) −(y−v)……(11)

次に、前記座標系(x′,y′)の原点0〔x′,y′〕
を、歯車中心OGに平行移動し、この座標系を
(X′,Y′)、原点0〔X′,Y′〕とすると、 X′ Y′=x′ y′+Y=x′ y′+O Y ……(12) となる。さらに、この座標系(X′,Y′)を、前
記角Ψだけ回転させると、理論座標系(X,Y)
となるので、 X′ Y′=cosΨ−sinΨ sinΨ cosΨX Y(13) となり、これからさらに、 X Y=cosΨ sinΨ −sinΨ cosΨX′ Y′ ……(14) となる。すなわち、この(14)式に、(12)式、
(11)式を逐次代入すれば X Y=cosΨ sinΨ −sinΨ cosΨcosβ sinβ −sinβcosβ−(x−u) −(y−v)+O Y ……(15) となり、測定座標系(x,y)が、理論座標系
(X,Y)に変換し得ることとなる。なお、この
(15)式中、Ψは(5)式に基づいて歯車Gが定まる
ことにより求めることができ、βは(1)、(3)式に基
づいてローラR1,R1の中心座標P1(u1,v1)、
P2(u2,v2)により求めることができ、同様にu,
vは(2)式により求めることができ、Yは(6)乃至(9)
式から求めることができる。
Next, the origin 0 [x', y'] of the coordinate system (x', y')
is translated to the gear center OG, and if this coordinate system is (X', Y') and the origin is 0 [X', Y'], then X'Y'=x'y'+Y=x'y'+O Y...(12) becomes. Furthermore, if this coordinate system (X', Y') is rotated by the angle Ψ, the theoretical coordinate system (X, Y)
Therefore, X′ Y′=cosΨ−sinΨ sinΨ cosΨX Y(13), and from this, further, X Y=cosΨ sinΨ −sinΨ cosΨX′ Y′ ...(14). In other words, in this equation (14), equation (12),
By successively substituting equation (11), we get: , can be converted to the theoretical coordinate system (X, Y). In this equation (15), Ψ can be determined by determining the gear G based on equation (5), and β can be determined by determining the center coordinates P of rollers R1 and R1 based on equations (1) and (3). 1 (u 1 , v 1 ),
P 2 (u 2 , v 2 ), and similarly u,
v can be determined using equation (2), and Y can be obtained using equations (6) to (9).
It can be obtained from the formula.

以上の計算式により、同一の理論座標軸(X,
Y)を基準として、理論インボリユート値と実測
値とを比較できるのであるが、第5図に示すよう
に、プローブPBによつて実測されるのは、プロ
ーブPBと歯CTの歯面との接点の座標ではなく、
図の矢印Fに示すように、プローブPBの中心OP
の座標(Xp,Yp)である。(なお「Xp」、「Yp
は、理論座標系(X,Y)における値を表わす)
他方、理論インボリユート値は、一般に極座標で
表わされるので、この極座標と、前記(Xp,Yp
との関係を求める必要がある。この変換の計算式
を以下に述べる。
Using the above calculation formula, the same theoretical coordinate axes (X,
The theoretical involute value and the measured value can be compared using Y) as a reference, but as shown in Figure 5, what is actually measured by the probe PB is the contact point between the probe PB and the tooth surface of the tooth CT. rather than the coordinates of
As shown by arrow F in the figure, the center OP of probe PB
The coordinates (X p , Y p ) of (Note that "X p ", "Y p "
represents the value in the theoretical coordinate system (X, Y))
On the other hand, the theoretical involute value is generally expressed in polar coordinates, so this polar coordinate and the above (X p , Y p )
It is necessary to seek a relationship with The calculation formula for this conversion is described below.

第5図において、点ITの座標系(X,Y)に
おける理論インボリユート値IT(Xt,Yt)は、 Xt Yt=sinθ−cosθ cosθ sinθRC RC・θ ……(16) となる。但し、θは圧力角αに対して、θ=
tanαの関係により求められる。この状態におけ
るプローブPBの中心OPの座標(Xp,Yp)は、 となる。但しdはプローブPBの先端球の直径で
ある。この(17)式に、(16)式を代入すると、 となる。この式によつて、極座標で表わされた理
論インボリユート値が座標(Xp,Yp)に変換さ
れる。この(18)式の値と、(15)式によつて求
められる実測値とを比較することにより、歯形誤
差を求めることができる。以上が本発明の基本的
な原理である。
In FIG. 5, the theoretical involute value IT (Xt, Yt) in the coordinate system (X, Y) of point IT is Xt Yt=sinθ−cosθ cosθ sinθRC RC·θ (16). However, θ is relative to the pressure angle α, and θ=
It is determined by the relationship of tanα. The coordinates (X p , Y p ) of the center OP of the probe PB in this state are: becomes. However, d is the diameter of the tip sphere of the probe PB. Substituting equation (16) into equation (17), we get becomes. This formula converts the theoretical involute value expressed in polar coordinates into coordinates (X p , Y p ). By comparing the value of this equation (18) with the measured value obtained by equation (15), the tooth profile error can be determined. The above is the basic principle of the present invention.

次に、本発明にかかる歯車の歯形検査装置の一
構成例を第6図に従つて説明する。
Next, a configuration example of a gear tooth profile inspection device according to the present invention will be explained with reference to FIG.

この第6図において、前述したプローブPBは、
測定座標系(x,y)のうちx方向に移動可能な
ポジシヨニングテーブル4上に配置固定されると
ともに、y方向の位置を検出するプランジヤタイ
プのデイジタル測長器(以下「y測長器」とい
う)7に接続され、測定時には図示しないバネ機
構によつて図の下方向への押圧習性が与えられる
ようになつている。前記ポジシヨニングテーブル
4には、デイジタル測長器(以下「x測長器」と
いう)5,6が備えられており、x方向の位置を
検出できるようになつている。
In this FIG. 6, the probe PB mentioned above is
A plunger-type digital length measuring device (hereinafter referred to as ``y length measuring device'') is placed and fixed on a positioning table 4 movable in the x direction of the measurement coordinate system (x, y), and detects the position in the y direction. 7), and a spring mechanism (not shown) applies downward pressure during measurement. The positioning table 4 is equipped with digital length measuring devices (hereinafter referred to as "x length measuring devices") 5 and 6, so that the position in the x direction can be detected.

他方、前記ポジシヨニングテーブル4の移動
は、制御装置であるx,y方向のコントローラ
1,2によつてステツピングモータ3を駆動する
ことにより行う。x測長器5,6の出力は、カウ
ンタ8に入力されて、ここでxの値が計測される
ようになつており、またy測長器7の出力は、同
様にカウンタ9に入力されている。これらカウン
タ8,9の出力は、入力用インターフエイス1
0,11,12によつて適宜の信号に調整された
後、演算装置13に入力されるようになつてい
る。なお、この演算装置13には、上述した(1)乃
至(18)式が入力・記憶されているとともに、測
定対象の歯車Gに関する歯数Z、モジユールm等
の情報並びにローラR1,R2の位置情報が適宜
の手段によつて入力・記憶されており、装置全体
の制御も行う。
On the other hand, the positioning table 4 is moved by driving the stepping motor 3 by controllers 1 and 2 in the x and y directions, which are control devices. The outputs of the x-length measuring devices 5 and 6 are input to a counter 8, where the x value is measured, and the output of the y-length measuring device 7 is similarly input to a counter 9. ing. The outputs of these counters 8 and 9 are input to the input interface 1.
After being adjusted to an appropriate signal by signals 0, 11, and 12, the signal is input to the arithmetic unit 13. Note that the above-mentioned equations (1) to (18) are input and stored in the calculation device 13, and information such as the number of teeth Z and module m regarding the gear G to be measured and the positions of the rollers R1 and R2 are also input and stored in the calculation device 13. Information is input and stored by appropriate means, and the entire device is also controlled.

前記演算装置13の出力は、出力用インタフエ
イス14を介して出力装置であるX−Yプロツタ
15に出力表示されるようになつている。
The output of the arithmetic unit 13 is output and displayed on an X-Y plotter 15, which is an output device, via an output interface 14.

次に、上記実施例の全体的動作を説明する。ま
ず、プローブPBを、コントローラ1,2によつ
て第5図に示す歯CTの歯先Qの位置に設定する。
この位置における圧力角αkは、歯先直径、すなわ
ち第5図において、点Qを通り、歯車中心OG
(第4図参照)を中心とする円の直径 dk={Z+
2(W+1)}mに対して、 αk=cosU-1(2RC/dk) ……(19) で表わされ、この正接が(18)式のθに該当す
る。この位置からプローブPBを歯底の方向に移
動させると、圧力角αは、αkから除々に減少して
ゆくこととなる。そこで、適宜設定した微小角△
αの正接である△θ=tan△αを逐次前記αkに対
応するθk(第5図の点Qにおける同図中の“θ”
の値)=tanαkから減算することによりサンプリン
グを行う。すなわち、θ1=θk、θ2=θk−△θ、θ3
=θk−2△θ……θN=θk−(N−1)△θ(以下
「θi」とする)のN個の点でサンプリングを行う。
Next, the overall operation of the above embodiment will be explained. First, the probe PB is set by the controllers 1 and 2 to the position of the tip Q of the tooth CT shown in FIG.
The pressure angle α k at this position is the tooth tip diameter, that is, in FIG. 5, it passes through point Q and the gear center OG
(See Figure 4) Diameter of a circle centered at d k = {Z+
2(W+1)}m, it is expressed as α k =cos U-1 (2RC/d k ) (19), and this tangent corresponds to θ in equation (18). When the probe PB is moved toward the tooth bottom from this position, the pressure angle α gradually decreases from α k . Therefore, we set the minute angle △ as appropriate.
The tangent of α, △θ=tan△α, is sequentially calculated by θk corresponding to α k (“θ” in the figure at point Q in Figure 5).
Sampling is performed by subtracting from k) = tanα k . That is, θ 1 = θ k , θ 2 = θ k −△θ, θ 3
Sampling is performed at N points: =θ k -2Δθ...θ Nk -(N-1)Δθ (hereinafter referred to as "θ i ").

他方、歯面の法線方向の歯形誤差εiは、前記θi
に対して、εi=(Yi−Ypi)sinθi ……(20) で表わされる。これを第8図に示す。ここで、
Yiは、実測値を(15)式によつて変換した値で
あり、Ypiは(18)式による理論インボリユート
値である。そこで、第7図に示すように、ポジシ
ヨニングテーブル4をx方向に移動して、θiの位
置に設定するときに、実測値Xiと、理論インボ
リユート値Xpiとを比較しながら行い、Xi=Xpi
となつたら、y測長器7の値をカウンタ9、入力
用インタフエース10,12を介して演算装置1
3に入力し、(15)式に従つてYiを計算する。こ
れとともに、Yiに対応するθiに基づいて(18)式
によりYpiを計算する。これらYi、Ypiから
(20)式に基づいてεiを計算する。以上の動作を
各θiに対して行うことにより、歯形誤差曲線をX
−Yプロツタ15に出力することができる。
On the other hand, the tooth profile error εi in the normal direction of the tooth surface is equal to the above θi
εi=(Yi−Ypi)sinθi...(20) This is shown in FIG. here,
Yi is a value obtained by converting the measured value using equation (15), and Ypi is a theoretical involute value using equation (18). Therefore, as shown in FIG. 7, when moving the positioning table 4 in the x direction and setting it at the position θi, the actual measurement value Xi is compared with the theoretical involute value Xpi, and Xi= Xpi
Then, the value of the y length measuring device 7 is sent to the arithmetic unit 1 via the counter 9 and the input interfaces 10 and 12.
3 and calculate Yi according to formula (15). At the same time, Ypi is calculated using equation (18) based on θi corresponding to Yi. εi is calculated from these Yi and Ypi based on equation (20). By performing the above operations for each θi, the tooth profile error curve is
- It can be output to the Y plotter 15.

一般に、歯形誤差曲線は、横軸にカミアイ長さ
をとる。第5図に示す歯先Qを原点として、歯面
上の任意の点までのカミアイ長さeiを求めると、 ei=RC(θi−θk) ……(21) となる。すなわち、各θiに対してεiをプロツト
するかわりに、(21)式からeiを求め、このeiに
対してεiをプロツトするのである。この作図のた
めに必要な演算は、前記演算装置13によつて行
われる。
Generally, the tooth profile error curve takes the kamiai length on the horizontal axis. The kami-eye length ei from the tooth tip Q shown in Fig. 5 as the origin to any point on the tooth surface is determined as follows: ei=RC(θi− θk ) (21). That is, instead of plotting εi for each θi, ei is obtained from equation (21) and εi is plotted against this ei. The computations necessary for this plotting are performed by the arithmetic unit 13.

以上の演算の結果が、出力用インターフエイス
14によつて適宜に調整された後、X−Yプロツ
タ15に出力され、歯形誤差曲線が作図される。
この歯形誤差曲線の一例を第9図及び第10図に
示す。いずれも同一の測定対象について作図した
ものであるが、第9図は、第1図に示した従来の
手段によつて測定したもので、第10図は本発明
によつて測定したものである。なお、被測定歯車
は、外歯、モジユールm=6、歯数Z=48、圧力
角α=20°、標準、ホブ切り加工のものである。
両者は、歯スジ方向の測定位置が異なるため、単
純に比較することはできないものの、近似した結
果となつている。歯形誤差は、一般に歯面あらさ
に起因する細かい凹凸を除いた状態で解析する
が、本発明による装置においては演算によるフイ
ルタを通すことにより、かかる作業を容易に行う
ことが可能となる。
The results of the above calculations are appropriately adjusted by the output interface 14 and then output to the X-Y plotter 15 to plot a tooth profile error curve.
An example of this tooth profile error curve is shown in FIGS. 9 and 10. Both plots were drawn for the same object to be measured, but Fig. 9 is the one measured by the conventional means shown in Fig. 1, and Fig. 10 is the one measured by the present invention. . The gear to be measured has external teeth, module m=6, number of teeth Z=48, pressure angle α=20°, standard, and hobbed.
Although the two cannot be simply compared because the measurement positions in the tooth line direction are different, the results are similar. Tooth profile errors are generally analyzed after removing fine irregularities caused by tooth surface roughness, but in the device according to the present invention, such work can be easily performed by passing the data through a filter using calculations.

なお、上記実施例は、測定対象が、外歯車の左
歯面で且つローラR1,R2間に存在する歯数が
奇数の場合の例であるが、(15)、(18)式等を適
宜変更することにより、例えば内歯車の右歯面で
且つローラR1,R2間の歯数が偶数の場合でも
同様に測定を行うことができる。更に(18)式を
適宜変更することにより、歯面がインボリユート
曲線の場合のみならず、他の形状となつている場
合でも、同様に測定を行うことができ、本発明
は、何ら上記実施例に限定されるものではない。
また、理論インボリユート値を測定座標系に変換
するようにしてもよく、実測値と同一の座標系で
あれば他の座標系でもよい。
Note that the above embodiment is an example in which the object to be measured is the left tooth surface of an external gear and the number of teeth existing between rollers R1 and R2 is an odd number. By making this change, it is possible to perform measurements in the same way, for example, even when the right tooth surface of the internal gear and the number of teeth between the rollers R1 and R2 is an even number. Furthermore, by appropriately changing equation (18), measurements can be made in the same way not only when the tooth surface is an involute curve but also when the tooth surface has other shapes. It is not limited to.
Further, the theoretical involute value may be converted to the measurement coordinate system, and any other coordinate system may be used as long as it is the same as the actual measurement value.

以上述べたように本発明によれば、測定装置と
被測定歯車との位置関係を全く考慮するこなく該
歯車が使用される機械装置に該歯車を取り付けた
まま測定を行うことが可能となつて測定装置への
セツテイング作業を除去することができるととも
に、何ら特別の技術を要することなく簡便かつ良
好なる測定を行うことができ、更には記憶装置を
備えることにより測定データの記録・保存を良好
に行うことができ、しかも安価に提供できるとい
うすぐれた効果を有する。
As described above, according to the present invention, it is possible to perform measurements while the gear is attached to the mechanical device in which the gear is used, without considering the positional relationship between the measuring device and the gear to be measured. It is possible to eliminate the work of setting up the measuring device, and it is possible to perform simple and good measurements without requiring any special technology.Furthermore, by being equipped with a storage device, it is possible to record and save measurement data easily. It has excellent effects in that it can be carried out at a low cost and can be provided at a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図Aは従来の歯形検査手段の概要を示す説
明図、第1図Bはインボリユート曲線を示す線
図、第2図は座標変換のための位置関係を示す説
明図、第3図は歯車上における座標変換に必要な
量の関係を示す説明図、第4図は座標変換の様子
を示す説明図、第5図は歯面上のプローブの位置
関係を示す説明図、第6図は本発明にかかる歯形
検査装置の一構成例を示すブロツク図、第7図は
歯形誤差を算出する手順を示す概略のフローチヤ
ート、第8図は歯形誤差と歯面との関係を表わす
線図、第9図は従来の手段による測定例を示す線
図、第10図は本発明による測定例を示す線図で
ある。 G……歯車、CT……被測定歯面を有する歯、
x,y……測定座標系、x′,y′……座標変換の基
礎となる座標系、X,Y……理論座標系、R1,
R2……測定具であるローラ、PB……プローブ、
1,2……コントローラ、5,6,7……測定器
である測長器、8,9……カウンタ、13……演
算装置、15……出力装置であるX−Yプロツ
タ。
Fig. 1A is an explanatory diagram showing an overview of a conventional tooth profile inspection means, Fig. 1B is a diagram showing an involute curve, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the positional relationship for coordinate transformation, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing a gear. Fig. 4 is an explanatory drawing showing the relationship between the quantities required for the coordinate transformation shown above, Fig. 4 is an explanatory drawing showing the state of the coordinate transformation, Fig. 5 is an explanatory drawing showing the positional relationship of the probe on the tooth surface, and Fig. 6 is an explanatory drawing showing the relationship between the quantities required for the coordinate transformation. FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the tooth profile inspection device according to the invention, FIG. 7 is a schematic flowchart showing the procedure for calculating the tooth profile error, FIG. FIG. 9 is a diagram showing an example of measurement using conventional means, and FIG. 10 is a diagram showing an example of measurement according to the present invention. G...gear, CT...teeth having the tooth surface to be measured,
x, y...measurement coordinate system, x', y'...coordinate system that is the basis of coordinate transformation, X, Y...theoretical coordinate system, R1,
R2...roller which is a measuring tool, PB...probe,
1, 2... Controller, 5, 6, 7... Length measuring device which is a measuring device, 8, 9... Counter, 13... Arithmetic device, 15... X-Y plotter which is an output device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被測定歯車の歯車中心を座標の原点とする理
論座標系を基準にして、被測定歯車の基礎円と同
歯車の被測定歯面との交点を基点とした当該被測
定歯面の理論的な形状を算出する工程と、 前記理論座標系とは別途の任意の測定座標系を
基準にして、前記被測定歯面に追従するよう移行
するプローブの変位量に基づいて同被測定歯面の
実際の形状を測定する工程と、 前記理論座標系及び前記測定座標系に共に対応
するよう、当該被測定歯車の前記被測定歯面のあ
る歯溝以外の歯溝に各々当接される一対の測定具
の位置によつて定められる第3の座標系を導入す
る工程と、 この導入した第3の座標系に基づいて前記理論
座標系から前記測定座標系へ、若しくは前記測定
座標系から理論座標系への座標変換演算を行い、
該変換した座標系を基準にして前記被測定歯面に
ついての前記理論的な形状と前記実際の形状との
形状誤差を求める工程と、 を具える歯車の歯形検査方法。 2 被測定歯車の歯車中心を座標の原点とする理
論座標系を基準にして、被測定歯車の基礎円と同
歯車の被測定歯面との交点を基点とした当該被測
定歯面の理論的な形状を算出する第1の演算手段
と、 前記被測定歯面に追従して2次元的に変位する
プローブを有し、前記理論座標系とは別途の任意
の測定座標系を基準にして、該プローブの変位量
に基づく前記被測定歯面の実際の形状を測定する
歯面形状測定手段と、 前記被測定歯車の前記被測定歯面のある歯溝以
外の歯溝に各々当接される一対の測定具と、 該測定具の配設位置によつて定まる第3の座標
系と前記理論座標系との関係、及び同第3の座標
系と前記測定座標系との関係が記憶される記憶手
段と、 これら記憶された第3の座標系と前記理論座標
系及び前記測定座標系との各関係に基づいて前記
理論座標系から前記測定座標系へ、若しくは前記
測定座標系から理論座標系への座標変換演算を行
い、該変換した座標系を基準にして前記被測定歯
面についての前記理論的な形状と前記実際の形状
との形状誤差を求める第2の演算手段と、 を具える歯車の歯形検査装置。
[Scope of Claims] 1. Based on a theoretical coordinate system in which the center of the gear of the gear to be measured is the origin of the coordinates, a step of calculating a theoretical shape of the tooth surface to be measured; and a step of calculating the theoretical shape of the tooth surface to be measured, based on the amount of displacement of the probe that moves to follow the tooth surface to be measured, based on an arbitrary measurement coordinate system separate from the theoretical coordinate system. a step of measuring the actual shape of the tooth surface to be measured; and a step of measuring the actual shape of the tooth surface to be measured; a step of introducing a third coordinate system determined by the positions of the pair of measuring instruments brought into contact; and a step of changing from the theoretical coordinate system to the measurement coordinate system based on the introduced third coordinate system; Perform coordinate transformation calculations from the measured coordinate system to the theoretical coordinate system,
A method for inspecting a tooth profile of a gear, comprising: determining a shape error between the theoretical shape and the actual shape of the tooth surface to be measured based on the converted coordinate system. 2 Based on a theoretical coordinate system with the gear center of the gear to be measured as the origin of the coordinates, the theoretical coordinate of the tooth surface to be measured with the intersection of the base circle of the gear to be measured and the tooth surface to be measured of the same gear as the base point. a first calculation means for calculating a shape; and a probe that is two-dimensionally displaced following the tooth surface to be measured, and with an arbitrary measurement coordinate system different from the theoretical coordinate system as a reference, tooth flank shape measuring means for measuring the actual shape of the tooth flank to be measured based on the amount of displacement of the probe; A pair of measuring tools, a relationship between a third coordinate system determined by the installation position of the measuring tools and the theoretical coordinate system, and a relationship between the third coordinate system and the measurement coordinate system are stored. a storage means; and a storage means, based on each relationship between the stored third coordinate system, the theoretical coordinate system, and the measurement coordinate system, from the theoretical coordinate system to the measurement coordinate system, or from the measurement coordinate system to the theoretical coordinate system. a second calculation means for calculating a shape error between the theoretical shape and the actual shape of the tooth surface to be measured based on the transformed coordinate system; Gear tooth profile inspection device.
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