JPS6170401A - 歯厚自動計測方法 - Google Patents

歯厚自動計測方法

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JPS6170401A
JPS6170401A JP19290084A JP19290084A JPS6170401A JP S6170401 A JPS6170401 A JP S6170401A JP 19290084 A JP19290084 A JP 19290084A JP 19290084 A JP19290084 A JP 19290084A JP S6170401 A JPS6170401 A JP S6170401A
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JP
Japan
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gear
steel ball
distance
measured
tooth thickness
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Application number
JP19290084A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Yamada
良一 山田
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/14Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G01B5/16Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures between a succession of regularly spaced objects or regularly spaced apertures
    • G01B5/166Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures between a succession of regularly spaced objects or regularly spaced apertures of gear teeth

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は歯車のマタギ歯厚を自動的に測定するーための
歯厚自動計測方法に関する。
〔従来技術〕
近年、歯車を切削加工するホブ盤には数値制御されたも
のが出現しており(以下NCホブ盤と称す)、高い精度
の歯車を多数加工することを容易にしていた。し力)し
、このようなNCホブ盤でも加工工程途中で行うマタギ
歯厚の測定およびこのマタギ歯厚にもとづいて行うホブ
の切込量の調整を人手に頼っており、これらの事柄が障
害となって歯車加工の無人自動化は実現しなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、平行測定片
で何枚かの歯をまたいで測ったときの歯厚(マタギ歯厚
)を、平行測定片を用いずに自動的に測定する歯厚自動
計測方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明では
、軸支した歯車から所定距離を離して予め配置しておい
た所定直径の鋼球を直線的lこ該歯車の中心に向けて移
行して該歯車の歯面に押圧し、該歯車を回動することに
よって該鋼球が該歯車の歯と歯の間の最も奥に入ったと
きの該鋼球さと、該鋼球の所定直径と、予め定めた基礎
円半径、歯数、マタギ歯数、基準圧力角、モジュールと
から該歯車のマタギ歯厚を算出するようlこしている。
したがりて、例えばNCホブ盤と組み合わせ、NCホブ
盤で荒加工の後、上記マタギ歯厚を測定し、このマタギ
歯厚と予め定めたマタギ歯厚の目標値とを比較して、仕
上げ加工におけるホブの切込み量を算出することにより
ホブの切込み景を自動調整することができ、NCホブ盤
での歯車切削工程を無人自動化することができる。
し実施例〕 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
第1図は本発明の歯厚自動計測方法を適用したNCホブ
盤の一実施例を示すブロック図である。
この実施例のNCホブ盤ではホブ盤21の制御をNCコ
ントローラ27ζこよって行っており、歯車15を取り
付けた支持体23を所定速度で回動し、これに連動して
ホブ22を回動しかつ歯車15の切削位置に移行し、歯
車15を切削して歯を形成する。
そして、切削工程の途中例えば仕上工程で歯車15の検
査を行う場合は、ホブ22を歯車15から離し、支持体
23の回動を停止したのち、本発明に係る歯厚自動測定
方法にもとづいて歯厚を測定する。
上記歯厚測定は計測装置25を用いて行われる。
第2図はこの計測装置25の構造を示しており、鋼球1
は直径が歯車15のピンチの1/2にほぼ等しく、この
鋼球1とスタイラス2 とガラススケール13とが一体
化している。このスタイラス13はポールブツシュ3を
多数設けた穴に挿入されて滑らかに左右方向に移行する
。ガラススケール13は目盛が形成され、また支柱6が
固定されており、ローラガイド8によって摺動可能に支
持されている。支柱6の上部には糸7が係止され、糸7
は滑車4.9.10に張設されている。滑車10はトル
クモータ11の軸1こ固定されており、トルクモータ1
1が回動すると、糸7は引っばられて左右方向いずれか
に移行し、糸7の移行にともなって支柱6、ガラススケ
ール13、スタイラス2、鋼球1が移行する。このとき
、ローラガイド8に固定した発光ダイオード12は発光
しており、この光はガラススケール13を介してローラ
ガイド8に固定しられた回数を受光ダイオード5の出力
信号の変化にもとづいて計数することによって、ガラス
スケール13が移行した距離を測定することができる。
すなわち、計測装置25は鋼球1を直線的に移行すると
ともにこの移行した距離を測定する。なお、この計測装
置25は、鋼球1を最も引き込んだときの鋼球中心位置
と歯車中心位置とが距離りだけ離間し、かつ鋼球1の移
動方向が歯車の法線方向と一致するようにホブ盤21に
設置されている。
次に、第3図に示すフローチャートおよび第4図に示す
歯厚測定時における鋼球1と歯車15との位置関係を示
す図を参照しなからマタギ歯厚の計測方法を説明する。
まず、歯車15のマタギ歯厚の計測に際し、マイクロコ
ンピュータ26から計測開始指令が計測装置25に加え
られるとともに、図示しない記憶装置から後述の計算で
用いる諸係数、すなわち目標のマタギ刃厚Srt+、基
礎円の半径rg、基準圧力角α。、対数Z、マタギ歯数
Zm、モジー−ルm等を入力する(第3図ステップ10
1,102に示す)。この計測装置25は、マイクロコ
ンピュータ26からの前記指令を入力すると、第4図■
に示すように鋼球1を計測装置25に最も引き込んで鋼
球1の中心と歯車15の中心位置との間隔が予しめ設定
した距離りである状態から、トルクモータ11を回動し
て鋼球1を歯車15の方に移行し、第4図■に示すよう
1こ鋼球1を歯車15の歯面の点Poに所定圧力で押圧
する(ステップ103)。なお、ここでトルクモータ1
1のトルクは一定に維持されるので、鋼球1の所定圧力
も維持される。このとき、鋼球1が移行した距離はyo
であり、計測装置25は距離y。を示す信号をマイクロ
コンピュータ26へ伝送し、マイクロコンピュータ26
はこの信号を入力すると(ステップ104)、歯車15
を正転することを示す信号をNCコントロール27に伝
送する。NCコントロール27はこの信号を入力すると
、ホブ盤21に歯車15の正転駆動を示す信号を伝送し
、ホブ盤21はこの信号を入力すると、支持体23を正
転して歯車15を正転する(ステップ105)。
このとき、第4図■ζこ示すように鋼球1は歯車15の
正転にともなりて距離y1まで移行し、計測装置25は
この距離Y+を示す信号をマイクロコンi      
e−−y26+ca送し、フイ、。、7ピーー、26は
この信号を入力すると(ステップ106)、距1?I 
y I と第3図ステップ104に示した距離y。
の比較を行い(ステップ107)、距myoが距離y1
よりも大きい場合はNCコントローラ27に歯車15を
正転から逆転に切換える信号を伝送しくステップ108
)、距[Y oが距離y1よりも小さい場合は歯車15
の正転を持続するのでNCコントローラ27に信号を伝
送しない。すなわち、鋼球1が歯車15の歯と歯の間の
奥の方に移行すると歯車15の正転を持続し、鋼球1が
計測装置25に近くなるように移行すると歯車15を逆
転して、鋼球1を歯車15の歯と歯の間の奥の方に移行
するようにする。ここで、第4図■に示す場合は歯車1
5を矢印方向に正転すると、鋼球1は歯車15の歯と歯
の間の奥の方に移行するので、これlこより歯車15の
正転を持続する。そして、鋼球1は移行し続け、計測装
e25は鋼球1の移行した距離y3を示す信号をマイク
ロコンピュータ26に伝送し、マイクロコンピュータ2
6はこの信号を入力する(ステップ109)。次1ζ、
計測装置25は鋼球1のさらに移行した距離y4を示す
信号をマイクロコンピュータ26に伝送し、マイクロコ
ンピュータ26はこの信号を入力する(ステップ110
)。さらに、マイクロコンピュータ26は第3図ステッ
プ109に示した距離y3と第3図ステップ110に示
した距M1y 4との比較を行い(ステップ112)、
距離y4が距m y sよりも大きい場合は距離y4を
距離y3に置き換えて(ステップ111)、計測装置2
5が伝送してきだ鋼球1のさらに移行した新たな距離y
4を示す信号を入力しくステップ110)、この新たな
距離y4と第3図ステップ111に示した距離y3との
比較を行う(ステップ112)。したがって、距離y4
が距離y3よりも大きい限りは第3図ステップ110、
ステップ112、ステップ111を繰り返し続ける。ま
た、距離y4が距離y3よりも小さくなった場合は鋼球
1は第4図■に示すように歯車15の歯と歯の奥に入っ
て両歯面の点Pm、Pm’に同時1こ接した後、第4図
■に示すように計測装置25に接近しつつあることにな
る。したがって、距41 y 3は最大値である(ステ
ップ113)。このように距1’il Y 3が最大と
なりたとき、鋼球1中心と歯車15の中心位置との距離
L′は最小値となり、マイクロコンビエータ26は距離
L′=距離り一距離y3の演算を行って、距離L′を算
出する。また、マイクロコンビエータ26は鋼球lを引
き込むことを示す信号を計測装置251こ伝送し、同時
に、歯車15の回転を停止することを示す信号をNCコ
ントローラ27に伝送する。計測装置25は鋼球1を引
き込むことを示す信号を入力すると、第4図■に示すよ
うに鋼球1を引き込み、また、NCコントロー227は
歯車15の回転を停止することを示す信号を入力すると
、ホブ盤21に支持体23の回転を停止することを示す
信号を伝送し、ホブ盤21はこの信号を入力すると、支
持体23の回転を停止して歯車15の回転を停止する(
ステップ114)。さらに、マイクロコンピュータ26
は算出した鋼球1中心と歯車15の中心16との距離L
′、第3図ステップ102で示した目標のマタギ歯厚S
m、基礎円の半径r g 、基礎圧力角α。、刃数Z、
マタギ歯数Zm、モジールn1、鋼球工の直径dから歯
車15のマタギ歯厚Sm′と歯車15を目標のマタギ歯
厚Smに加工するためのホブの切込みttとを算出する
(ステップ116)。
ここで、これらのマタギ歯厚Sm’、ホブの切込みit
を算出するための演算方法を次に述べる。
すなわち、第5図に示すように半径rgの基礎円と歯車
15の歯面とが交わる点B、歯車15の中心を示す点O
1鋼球1中心と歯車15中心との距離がL′のときの鋼
球1の中心を示す点01によって形成された BOOl
(=ψ)はホブの切込み量1こ対応して変化するもので
ある。この角度ψを算出した後、この角度ψにもとづい
てマタギ歯厚Sm′とホブの切込みitを算出すること
ができる。まず、歯車15の歯はインボリュート曲線に
もとづいて形成されているので、マタギ歯厚Sm′を示
す点Pm、Qを結ぶ直線と基礎円が接する点Aと、鋼球
1と歯とが接する点Pmとを結ぶ線分A P mは次の
(1)式で表わせる。
三角形A00.は直角三角形であるから、となる。線分
AO,は絆分A P mと線分0 、 P亀の和である
したがって、式(2) 、 (3ンよりとなる。式(4
)より乙AOB(=φ)を求めると、g となる。一方、 AOI = r g tan (φ+ψ’)     
 −・・(6)なので、 となり、さらに、 となる。
この(8)式で求めた角度ψを次の一般式(9)に代入
すると歯車15の転位係数Xを算出することができる。
ただし、Zは歯数、α0は基準圧力角である。そして、
この転位係数Xを次の一般式(10)に代入すると歯車
15のマタギ歯厚Sm′を算出することができる。
8 m’ =−mcosa(、(rr (Zm−Q、5
 ) +Z(tanα0−αo )、) + 2m x
sinα0    ・・・・・・(1■ただし、mはモ
ジー−ル、Zmはマタギ歯数である。そこで、マタギ歯
厚の目標値をSmとするとホブが切削する切込みitは
次の一般式(11)でこのよう番こして、マイクロコン
ピュータ26は歯車15のマタギ歯厚Sm’とホブの切
込み量tを算出した後、これらのマタキ附厚8 m’ 
と切込みfjを図示しない表示装置に表示する(ステッ
プ116)とともに切込み量tを示す信号をNCコント
ローラ27に伝送する。NCコントローラ27はこの信
号を入力すると、前記切込み17ctにもとづいた制御
信号を形成してこれをホブ盤21(こ伝送する。ホブ盤
21はこの信号を入力すると、ホブ22を該切込みit
に対応して移行するとともにホブ22と支持体23を回
動して歯車15の切削を行う。こうして、歯車15の仕
上工程を終了する(ステップ117)。なお、繰り返し
第3図に示したフローチャートに従って歯車15の測定
および切削を行ってもよく、この場合は予めマタギ歯厚
の許容範囲を定めておき、マタギ歯厚がこの許容範囲に
入るようζこする。また、計測装置25の鋼球1は所望
に応じて取り換ることができるようにしておけば、歯車
のピッチがどのようであっても対応することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、両歯面に接触した
ときの鋼球の中心と歯車中心位置との距離を自動的に測
定することができ、この測定した距離から歯車のマタギ
歯厚を算出てきる。しだがって、この方法を例えばNC
ホブ盤に適用すれば、NCホブ盤での歯車の切削工程を
無人自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の歯厚自動測定方法を適用したNCホブ
盤の一実施例を示すブロック図、第2図は第1図に示し
た実施例の部分図、第3図は第1図ζこ示した実施例を
説明するためのフローチャート、第4図、第5図は第1
図に示した実施例を説明するための概略図である。 ■・・・銅球、2・・スタイラス、3・・・ポールブツ
シュ、4・・・滑車、5・・・受光ダイオード、6・・
・支柱、7・・・糸、8・・・ローラガイド、9,10
・・・?W車、11・・・トルクモータ、12・・・発
光ダイオード、13・・ガラススケール、15・・・歯
車、21・・・ホブ盤、221     ・・・ホブ、
23・・・支持体、25・・・計測装置、26・・・マ
イクロコンビエータ、27・、、 N C’コントロー
ラ第1図 第2図 第 3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 先端に所定直径の鋼球が設けられたスタイラスを直動さ
    せ該鋼球の中心位置を検出する手段を、軸支した被測定
    歯車の中心位置に対して前記鋼球の検出基準位置が既知
    の距離離間し、かつ前記鋼球の移動方向が該被測定歯車
    の法線方向と一致するように配置し、前記スタイラスを
    直動させ鋼球を被測定歯車の歯面に所定の圧力で押し当
    てるとともに、被測定歯車を回動させ、前記鋼球が同時
    に両歯面に接触したときの該鋼球の中心位置を検出し、
    この検出位置に基づいて被測定歯車の中心位置と鋼球の
    中心位置との距離を算出し、この算出した距離および鋼
    球の所定直径と、被測定歯車の基礎円半径、歯数、マタ
    ギ歯数、基準圧力角、モジュールとから被測定歯車のマ
    タギ歯厚を算出することを特徴とする歯厚自動計測方法
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