WO2011077792A1

WO2011077792A1 - 歯車測定方法

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Publication number: WO2011077792A1
Application number: PCT/JP2010/065912
Authority: WO
Inventors: 陽子廣野; 隆英東川; 直洋大槻; 喜博能勢
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2011-06-30
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Also published as: US20120247199A1; BR112012013065A2; EP2518435A4; JP2011133237A; JP5439157B2; US8991246B2; CN102639957A; CN102639957B; TW201131140A; EP2518435A1; TWI425186B

Abstract

　本発明はタッチ式プローブを用いて多点式連続測定ができ、従来の方法に比べて測定時間を短縮することができる歯車測定方法を提供することを目的とする。そのため、例えば、タッチ式プローブの測定子を、測定子の移動及びワーク（歯車）の回転を制御しワークＷの理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、前記ベース動作中に、測定子をワークの歯面に当接させてタッチ式プローブからの第１信号（ＯＮ信号又はＯＦＦ信号）を受け取った後、測定子がワークの歯面に対し離間する方向へタッチ式プローブを移動させてタッチ式プローブからの第２信号（ＯＦＦ信号又はＯＮ信号）を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なう。

Description

歯車測定方法

　本発明は歯車の歯形や歯すじを測定する歯車測定方法に関する。

　歯車加工機には、切削加工によって歯車を作製する歯車形削り盤やホブ盤、焼き入れ後の歯車を研削する歯車研削盤などがある。
　このような歯車加工機によって歯車を加工する場合には、加工済みのロット中から抜き出した少なくとも１つの歯車に対し、歯車測定装置によって歯形や歯すじなどの歯車測定をした後、その加工精度を確認して、加工精度が良好である場合には引き続き歯車加工機で残りの未加工ロットを加工し、加工精度が不良である場合には歯車加工機の加工精度を修整してから、残りの未加工ロットを加工するようにしている。また、歯車が大形である場合には、不良品を出すことができないため、取り代を残しながら、歯車加工機による歯車加工と歯車測定装置による歯車測定とを数回繰り返し、最終的な精度を確認した後、仕上げ加工を行なうようにしている。

　従前の歯車測定装置は歯車加工機と別体のものが一般的であったが、この場合には加工後の歯車を歯車加工機から歯車測定装置へ付け替える作業が必要になる。これに対し、近年では、歯車の付け替え作業を省いて作業性の向上を図ることを目的として、歯車測定装置を一体的に備えた歯車加工機が種々提案されている。

　一方、歯車測定装置に用いられる測定プローブには、連続スキャン式プローブとタッチ式プローブがある。連続スキャン式プローブはアナログ式の測定プローブであり、測定子が歯車の歯面に連続的に接触しつつ移動し、このときの測定子の変位量に基づいて歯面測定を行なうものである。これに対してタッチ式プローブはデジタル式（ＯＮ・ＯＦＦ式）の測定プローブである。タッチ式プローブは連続スキャン式プローブに比べて、耐湿性や耐塵性などの耐環境性に優れているため、歯車測定装置を歯車加工機上に設ける場合に特に有用である。また、タッチ式プローブは連続スキャン式プローブに比べて安価であるため、歯車加工機のコスト低減の観点からも非常に有用である。

　図１１に基づいて説明すると、タッチ式プローブ１は、通常、測定子２が図中に実線で示す状態に保持されるようになっている。このタッチ式プローブ１の測定子２が、矢印Ａの如く歯車３の歯面３ａに近づき、図１１中に一点鎖線で示すように歯面３ａに当接して、プリトラベル量Δ（例えば数十μｍ程度）だけ変位すると、タッチ式プローブ１はＯＮ（内部のスイッチがａ接点の場合、ｂ接点の場合にはＯＦＦ）になる。そして、このＯＮ（又はＯＦＦ）したときの各駆動軸の座標などに基づいて、歯形や歯すじが測定される。

　従って、次の測定点を測定する際には、測定子２を矢印Ｂの如く歯面３ａから離間する方向に移動させて、又は、歯面３ａを測定子２に対し離間する方向へ移動させて、タッチ式プローブ１を、一旦、ＯＦＦ（内部のスイッチがａ接点の場合、ｂ接点の場合にはＯＮ）させる必要がある。

　図１２に基づいて説明すると、例えば歯面３ａの測定点Ｐ１～Ｐ４を測定する場合、まず、タッチ式プローブ１をＸ軸方向に移動させて測定子２を１番目の測定点Ｐ１に対応する位置にセットした後、測定子２をＹ軸方向へ移動又は歯車３をＣ軸（歯車３の回転中心）回りに回転させることにより、矢印Ａの如く測定子２を歯面３ａに近づけ、測定点Ｐ１に当接させてタッチ式プローブ１をＯＮ（ここではａ接点の場合について説明する）させる。続いて、測定子２をＹ軸の逆方向へ移動又は歯車３をＣ軸回り逆回転させることにより、矢印Ｂの如く測定子２を歯面３ａから離してタッチ式プローブ１をＯＦＦさせ、元のセット位置へ戻す。その後、測定子２をＸ軸方向に矢印Ｄの如く移動させて２番目の測定点Ｐ２に対応する位置にセットする。これ以降、同様の動作を、測定点Ｐ２～Ｐ４に対して繰り返す。

特開平０５－１１１８５１号公報

　上記の如く、従来の歯車測定方法では、測定子２を測定点に対応する位置へセットし、測定子２を測定点（歯面）へ当接させてタッチ式プローブ１をＯＮさせ、測定子２を測定点（歯面）から離してタッチ式プローブ１をＯＦＦさせるという断続的な動作を、各測定点ごとに繰り返す必要があるため、測定時間がかかる。しかも、測定点の間隔を短くして測定精度を上げるためには測定点数を増やす必要があるが、測定点数を増やすと、多大な測定時間を要することとなる。即ち、測定点数（測定精度）と測定時間がトレードオフの関係になっている。

　従って本発明は上記の事情に鑑み、タッチ式プローブを用いて多数の測定点を連続的に測定すること（多点式連続測定）ができ、従来の方法に比べて測定時間を短縮することができる歯車測定方法を提供することを課題とする。

　上記課題を解決する第１発明の歯車測定方法は、タッチ式プローブを用いて歯車の歯形又は歯すじの測定を行なう歯車測定方法において、
　前記タッチ式プローブの測定子を、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し前記歯車の理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させる、又は、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し若しくは前記測定子の移動を制御し前記歯車の理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、
　前記ベース動作中に、前記測定子を前記歯車の歯面に当接させて前記タッチ式プローブからの第１信号を受け取った後、前記測定子が前記歯車の歯面に対し離間する方向へ前記タッチ式プローブを移動させて前記タッチ式プローブからの第２信号を受け取るためのオシレーション動作、又は、前記歯車の歯面を前記測定子に当接させて前記タッチ式プローブからの第１信号を受け取った後、前記歯車の歯面を前記測定子に対し離間する方向へ移動させて前記タッチ式プローブからの第２信号を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なうこと、
を特徴とする。

　また、第２発明の歯車測定方法は、第１発明の歯車測定方法において、
　前記歯車の歯形測定に関するものであり、
　前記測定子を前記理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して垂直なＸ軸方向、及び、前記Ｘ軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なＹ軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なＣ軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、
　前記オシレーション動作は、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れか１つに対して実施すること、
を特徴とする。

　また、第３発明の歯車測定方法は、第２発明の歯車測定方法において、
　前記ベース動作では、前記Ｘ軸方向への前記測定子の移動量又は前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動量を０とし、
　前記オシレーション動作は、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、
を特徴とする。

　また、第４発明の歯車測定方法は、第１発明の歯車測定方法において、
　前記歯車の歯すじ測定に関するものであり、
　前記測定子を前記理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して平行なＺ軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なＣ軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、或いは、前記Ｚ軸方向、前記回転中心に対して垂直なＸ軸方向、及び、前記Ｘ軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なＹ軸方向への前記測定子の移動を制御することにより、実施し、
　前記オシレーション動作は、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、或いは、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れか１つに対して実施すること、
を特徴とする。

　本発明の歯車測定方法によれば、タッチ式プローブを用いて歯車の歯形又は歯すじの測定を行なう歯車測定方法において、前記タッチ式プローブの測定子を、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し前記歯車の理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させる、又は、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し若しくは前記測定子の移動を制御し前記歯車の理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、前記ベース動作中に、前記測定子を前記歯車の歯面に当接させて前記タッチ式プローブからの第１信号を受け取った後、前記測定子が前記歯車の歯面に対し離間する方向へ前記タッチ式プローブを移動させて前記タッチ式プローブからの第２信号を受け取るためのオシレーション動作、又は、前記歯車の歯面を前記測定子に当接させて前記タッチ式プローブからの第１信号を受け取った後、前記歯車の歯面を前記測定子に対し離間する方向へ移動させて前記タッチ式プローブからの第２信号を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なうことを特徴としているため、ベース動作を行いつつ、オシレーション動作を行なうことによってタッチ式プローブの第１信号と第２信号の切り換え（ＯＮ・ＯＦＦ切り換え）を連続的に行なうことができる。
　このため、従来の方法に比べて歯形測定又は歯すじ測定に要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に測定点数を増やすことができ、測定点数を増やしても、従来のような多大な測定時間を要することはない。

本発明の実施の形態例に係る歯車測定方法を実施する歯車測定装置の構成図である。前記歯車測定装置によって歯形測定を行う様子を示す図である。前記歯車測定装置によって歯形測定を行う際のタッチ式プローブと歯車（歯面）の動作を示す図である。前記歯車測定装置によって歯形測定を行う際の各駆動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｃ軸）の動作（ベース動作、オシレーション動作）を示す図である。オシレーション動作の振幅に関する説明図である。前記歯車測定装置によって歯形測定を行う際の「Ｘ，Ｙ軸のベース動作＋オシレーション動作の軌道」を示す図である。前記歯車測定装置による歯形測定において、ベース動作を行う駆動軸とオシレーション動作を行う駆動軸の組み合わせ例を示す表である。前記歯車測定装置によって歯すじ測定を行う様子を示す図である。前記歯車測定装置によって歯すじ測定を行う際の各駆動軸（Ｚ軸、Ｙ軸、Ｃ軸）の動作（ベース動作、オシレーション動作）を示す図である。前記歯車測定装置による歯すじ測定において、ベース動作を行う駆動軸とオシレーション動作を行う駆動軸の組み合わせ例を示す表である。タッチ式プローブの説明図である。タッチ式プローブを用いた従来の歯車測定方法の説明図である。

　以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

　＜歯車測定装置の構成＞
　まず、図１に基づき、本発明の実施の形態例に係る歯車測定方法を実施する歯車測定装置１１の構成について説明する。なお、本発明の歯車測定方法は、歯車加工機に一体的に装備された歯車測定装置（機上の歯車測定装置）と、歯車加工機と別体の歯車測定装置の何れにも適用することができるものであるが、耐環境性に優れ且つ安価なタッチ式プローブを用いることから、特に機上の歯車測定装置に適しており、コスト低減を図ることもできる。

　図１に示すように、歯車測定装置１１の基台１２には、水平な駆動軸であるＸ軸の方向に沿って延在するガイドレール１３と、ガイドレール１３の前方に位置する回転テーブル１４とが配設されている。回転テーブル１４は、鉛直方向の回転駆動軸であるＣ軸回りに回転するようになっている。回転テーブル１４の上には歯車であるワークＷが、ワークＷの回転中心と回転テーブル１４のＣ軸とが同軸となるように載置されている。従って、ワークＷも、回転テーブル１４とともにＣ軸（回転中心）回りに回転する。

　移動体１５は、ガイドレール１３に沿って、Ｘ軸方向に直線的に移動することができる。移動体１５には、水平な駆動軸であるＹ軸の方向（図１では紙面に垂直な方向）に沿って延在するようにガイドレール１６が配設されている。移動体１７は、ガイドレール１６に沿って、Ｙ軸方向に直線的に移動することができる。移動体１７には、鉛直な駆動軸であるＺ軸の方向に沿って延在するようにガイドレール１８が配設されている。移動体１９は、ガイドレール１８に沿って、Ｚ軸方向に直線的に移動することができる。
　なお、Ｘ軸方向は、ワークＷの回転中心に対して垂直な方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向に対して垂直で且つワークＷの径方向に対して平行な方向である。Ｚ軸方向は、ワークＷの回転中心（即ちＣ軸）に対して平行な方向である。

　タッチ式プローブ２０は測定子２１を備えており、移動体１９に取り付けられている。従って、タッチ式プローブ２０（測定子２１）は、移動体１５，１７，１９がＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれ移動することにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動して３次元的な動作を行うことができる。
　なお、ここではタッチ式プローブ２０の内部スイッチがａ接点方式のものである場合について説明する。タッチ式プローブ２０の内部スイッチがｂ接点方式のものである場合には、ＯＮとＯＦＦの関係がａ接点方式の場合と逆になる。

　制御演算装置２２は、歯車測定装置１１の各駆動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸）の動作の統合的な制御や、計測信号の演算処理を行う。
　即ち、制御演算装置２２では、予め設定されて記憶しているワークＷの歯車諸元、タッチ式プローブ２０（測定子２１）の位置（座標）、歯形測定位置、歯すじ測定位置などに基づいて、移動体１５，１７，１９のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を制御することにより、タッチ式プローブ２０（測定子２１）のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を制御し、且つ、ワークＷが載置された回転テーブル１４のＣ軸回りの回転を制御する。
　また、制御演算装置２２では、タッチ式プローブ２０からのＯＮ信号（第１信号）及びＯＦＦ信号（第２信号）を受け取り、前記ＯＮ信号を受け取ったときのＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標やＣ軸回りの回転角度を取り込んで演算処理をすることにより、ワークＷの歯形形状や歯すじ形状を求める。

　＜歯形測定＞
　次に、図１～図７に基づき、制御演算装置２２による制御演算の下に、歯車測定装置１１によって歯形測定を実施する場合の方法について説明する。

　図２に示すようにタッチ式プローブ２０を用いた多点式連続測定によって、ワークＷの歯面Ｗａの歯形ＨＧを計測する際には、例えば図３に示すようなベース動作に対して、オシレーション動作を重ね合わせる。

　ここでベース動作とは、タッチ式プローブ２０の測定子２１を、ワークＷの歯面Ｗａの理想歯形ラインに沿って移動させるための動作である。
　また、オシレーション動作とは、タッチ式プローブ２０の測定子２１をオシレーション（振動）させることにより、測定子２１を歯面Ｗａに当接させて（即ち測定子２１を押し込んでプリトラベル量Δだけ変位させて）タッチ式プローブ２０をＯＮさせた後（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＮ信号を受け取った後）、測定子２１が歯面Ｗａに対し離間する方向へタッチ式プローブ２０を移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせること（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＦＦ信号を受け取ること）を連続して行うための動作、又は、ワークＷをオシレーションさせることにより、歯面Ｗａを測定子２１に当接させて（即ち測定子２１を押し込んでプリトラベル量Δだけ変位させて）タッチ式プローブ２０をＯＮさせた後（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＮ信号を受け取った後）、歯面Ｗａを測定子２１に対し離間させる方向へ移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせること（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＦＦ信号を受け取ること）を連続して行うための動作である。
　なお、タッチ式プローブ２０をＯＦＦにする際には、必ずしも測定子２１と歯面Ｗａが離れる必要はない。例えば測定子２１が歯面Ｗａに単に接触しているだけであれば、タッチ式プローブ２０はＯＦＦになる。従って、タッチ式プローブ２０をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えるには、上記の如く、測定子２１が歯面Ｗａに対し離間する方向へタッチ式プローブ２０を移動させるか、又は、歯面Ｗａを測定子２１に対し離間させる方向へ移動させればよい。

　測定手順を図３に基づいて詳述すると、まず、ワークＷをＣ軸回りに回転させてワークＷの歯溝をタッチ式プローブ２０の測定子２１に対向させた後、測定子２１を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させることにより、ワークＷの歯面Ｗａにおける歯元円との交点（歯形測定の開始点）に当接させて、タッチ式プローブ２０をＯＮさせる。即ち、測定子２１を歯形測定の開始点に位置決めする。

　続いて、この状態から、タッチ式プローブ２０の測定子２１を、Ｘ，Ｙ軸方向に移動させることにより、ワークＷの基礎円の接線Ｌ方向に沿って斜めに移動させるのと同期して、ワークＷをＣ軸回りに回転させる（斜め測定方式）。このため、測定子２１はワークＷの理想歯形ライン（目標の歯形形状）に沿って移動するようなベース動作を行う。
　そして、このベース動作中に、測定子２１にはＹ軸方向のオシレーション動作も行わせる。その結果、タッチ式プローブ２０はベース動作を行いつつ、オシレーション動作により各測定点ごとのＯＮ・ＯＦＦの切り換えを連続して行う。

　図４に基づき、このベース動作とオシレーション動作について詳述する。図４（ａ）には、測定子２１が理想歯形ラインに沿って移動するようにするための測定子２１のＸ軸方向の移動（ベース動作）を示す。同図において、縦軸はＸ軸方向の位置（座標）、横軸は時間である。図４（ｂ）には、測定子２２が理想歯形ラインに沿って移動するようにするための測定子２１のＹ軸方向の移動（ベース動作）を示す。同図において、縦軸はＹ軸方向の位置（座標）、横軸は時間である。図４（ｃ）には、測定子２２が理想歯形ラインに沿って移動するようにするためのワークＷのＣ軸回り回転（ベース動作）を示す。同図において、縦軸はＣ軸回りの回転角、横軸は時間である。このような測定子２１のＸ，Ｙ軸方向の移動と、ワークＷのＣ軸回りの回転との合成により、測定子２１は、理想歯形ラインに沿って移動するようなベース動作を行うことになる。

　そして、Ｙ軸方向に関しては、図４（ｂ）のベース動作に対して、図４（ｄ）に示すようなオシレーション動作を重ね合わせる。その結果、測定子２１のＹ軸方向の動作は、図４（ｅ）に実線で示すようにＹ軸方向のベース動作にＹ軸方向のオシレーション動作を重ね合わせた動作となる。なお、図４（ｄ）及び図４（ｅ）において、縦軸はＹ軸方向の位置（座標）、横軸は時間である。

　このようにＹ軸方向のベース動作にオシレーション動作を加えると、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すようにタッチ式プローブ２０は、Ｙ軸方向にベース動作をしつつ、オシレーション動作をして（即ちＹ軸方向の移動速度の増減を繰り返して）、オシレーション動作の周期に応じた周期でＯＮ・ＯＦＦの切り換え動作を繰り返すことになる。即ち、ベース動作中に、測定子２１を歯面Ｗａに当接させてタッチ式プローブ２０をＯＮさせた後（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＮ信号を受け取った後）、測定子２１が歯面Ｗａに対し離間する方向へタッチ式プローブ２０を移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせるため（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＦＦ信号を受け取るため）のオシレーション動作が連続して行なわれる。

　なお、ここではオシレーション動作として、サインカーブ状の周期関数を適用した場合の例を示している。但し、これに限定するものではなく、オシレーション動作の波形は周期的に変化するものであればよく、例えば三角波状のものであってもよい。
　また、歯形測定の精度を高めるために測定点数を増やす場合には、オシレーション動作の周期を短くすればよい。即ち、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に歯形測定のための測定点数を変更することができる。
　更に、オシレーション動作の周期については、必ずしも図示例のサインカーブなどのような一定の周期に限定するものではなく、例えば歯元側と歯先側で異なる周期にするなど、適宜、変化させてもよい。

　また、オシレーション動作の振幅が小さ過ぎると、加工後のワークＷの歯面Ｗａに生じる形状誤差の大きさによっては、オシレーション動作よって、測定子２１を歯面Ｗａに当接させてタッチ式プローブ２０をＯＮさせたり、測定子２１が歯面Ｗａから離間する方向にタッチ式プローブ２０を移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせたりすることを、確実に行うことができなくなる可能性がある。従って、オシレーション動作の振幅は、例えば試験の実施や、ＪＩＳ規格の歯車の精度等級を参考にすることなどにより、加工後のワークＷの歯面Ｗａに生じ得る形状誤差の最大値を予測して、この最大形状誤差よりも大きな値に設定すればよい。

　なお、この場合、ワークＷの研削段階に応じて最大形状誤差の予測値を変更して、オシレーション動作の振幅を設定してもよい。
　例えば、研削前や研削中のワークＷの歯形測定においては、図５（ａ）に示すように試験結果や精度等級などから予測した比較的大きな誤差ε₁よりも大きな（図示例ではε₁の２倍の）振幅δ₁を、オシレーション動作の振幅として設定し、研削後のワークＷの歯形測定においては、図５（ｂ）に示すように試験結果や精度等級などから予測した比較的小さな誤差ε₂よりも大きな（図示例ではε₂の２倍の）振幅δ₂を、オシレーション動作の振幅として設定してもよい。
　前者の場合には図６（ａ）に実線で例示すように、Ｘ，Ｙ軸方向のベース動作にＹ軸方向のオシレーション動作を加えた場合の測定子２１の軌跡が、比較的大きく変動するのに対して、後者の場合には図６（ｂ）に実線で例示すように、Ｘ，Ｙ軸方向のベース動作にＹ軸方向のオシレーション動作を加えた場合の測定子２１の軌跡の変動が、比較的小さくなる。

　また、上記では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への測定子２１の移動と、Ｃ軸回りのワークＷの回転とを制御することにより、測定子２１を理想歯形ラインに沿って移動させるためのベース動作を実施し、Ｙ軸方向への測定子２１の移動に対してオシレーション動作を実施する場合について説明したが、これに限定するものではなく、その他の駆動軸の組み合わせによって、ベース動作とオシレーション動作を行うようにしてもよい。

　図７に基づき、駆動軸の組み合わせについて説明すると、ベース動作を行う駆動軸とオシレーション動作を行う駆動軸の組み合わせとしては、ケース１～７の例がある。ケース１は上記の場合の組み合わせ例である。

　この他、Ｘ，Ｙ，Ｃ軸でベース動作を行う場合には、ケース２，３のような駆動軸によってオシレーション動作を行なうようにしてもよい。ケース２では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への測定子２１の移動（即ち基礎円の接線Ｌ方向への測定子２１の移動）に対して、オシレーション動作を実施する。ケース３では、ワークＷのＣ軸回りの回転に対してオシレーション動作（回転速度の増減の繰り返し動作）を実施する。この場合には、歯面Ｗａを測定子２１に当接させてタッチ式プローブ２０をＯＮさせた後（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＮ信号を受け取った後）、歯面Ｗａを測定子２１に対し離間させる方向へ移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせるため（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＦＦ信号を受け取るため）のオシレーション動作が連続して行なわれる。

　また、ベース動作に関しては、Ｘ軸方向への測定子２１の移動及びＣ軸回りのワークＷの回転を制御することにより、測定子２１を理想歯形ラインに沿って移動させるためのベース動作を実施してもよい。この場合にはタッチ式プローブ２０の測定子２１をＸ軸方向へ移動（ベース動作）させるのと同期して、ワークＷをＣ軸回りに回転（ベース動作）させる（歯丈方向測定方式）。これにより、測定子２１を理想歯形ラインに沿って移動させることができる。
　そして、この場合にはケース４，５のような駆動軸によってオシレーション動作を実施する。ケース４では、Ｙ軸方向への測定子２１の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース５では、Ｃ軸回りのワークＷの回転に対してオシレーション動作を実施する。

　更に、ベース動作に関しては、Ｙ軸方向への測定子２１の移動及びＣ軸回りのワークＷの回転を制御することにより、測定子２１を理想歯形ラインに沿って移動させるためのベース動作を実施してもよい。この場合にはタッチ式プローブ２０の測定子２１をＹ軸方向へ移動（ベース動作）させるのと同期して、ワークＷをＣ軸回りに回転（ベース動作）させる（基礎円接線方向測定方式）。これにより、測定子２１を理想歯形ラインに沿って移動させることができる。
　そして、この場合にはケース６，７のような駆動軸によってオシレーション動作を行なう。ケース６では、Ｙ軸方向への測定子２１の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース７では、Ｃ軸回りのワークＷの回転に対してオシレーション動作を実施する。

　なお、Ｘ，Ｃ軸でベース動作を実施する場合に関しては、Ｘ，Ｙ，Ｃ軸でベース動作を行なう場合において、Ｙ軸方向への測定子２１の移動量を０とした（即ちＹ軸方向へは測定子２１を移動させないようにした）場合であると見做すことができる。また、Ｙ，Ｃ軸でベース動作を実施する場合に関しては、Ｘ，Ｙ，Ｃ軸でベース動作を行なう場合において、Ｘ軸方向への測定子２１の移動量を０とした（即ちＸ軸方向へは測定子２１を移動させないようにした）場合であると見做すことができる。

　また、以上のような歯形測定の方向は、ワークＷがヘリカルギアでも、スパーギアでも適用することができる。

　＜歯すじ測定＞
　次に、図８～図１０に基づき、制御演算装置２２による制御演算の下に、歯車測定装置１１によって歯すじ測定を実施する場合の方法について説明する。

　図８に示すようにタッチ式プローブ２０を用いた多点式連続測定によって、ワークＷの歯面Ｗａの歯すじＨＳを計測する際には、例えばＺ，Ｃ軸でベース動作を行いつつ、Ｙ軸でオシレーション動作を行う。
　ここでベース動作とは、タッチ式プローブ２０の測定子２１を、ワークＷの歯面Ｗａの理想歯すじラインに沿って移動させるための動作である。
　また、オシレーション動作については、上記の歯形測定の場合と同様である。

　測定手順の詳細については、まず、ワークＷをＣ軸回りに回転させてワークＷの歯溝をタッチ式プローブ２０の測定子２１に対向させた後、測定子２１を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させることにより、ワークＷの歯面Ｗａ上の歯すじ測定開始点に当接させて、タッチ式プローブ２０をＯＮさせる。即ち、測定子２１を歯すじ測定の開始点に位置決めする。

　続いて、この状態から、タッチ式プローブ２０の測定子２１をＺ軸方向に移動させるのと同期して、ワークＷをＣ軸回りに回転させる。このため、測定子２１はワークＷの理想歯すじライン（目標の歯すじ形状）に沿って移動するようなベース動作を行う。そして、このベース動作中に、測定子２１にはＹ軸方向のオシレーション動作も行わせる。その結果、タッチ式プローブ２０はベース動作を行いつつ、オシレーション動作により各測定点ごとのＯＮ・ＯＦＦの切り換えを連続して行う。

　図９に基づき、このベース動作とオシレーション動作について詳述する。図９（ａ）には、測定子２２が理想歯すじラインに沿って移動するようにするための測定子２１のＺ軸方向の移動（ベース動作）を示す。同図において、縦軸はＺ軸方向の位置（座標）、横軸は時間である。図９（ｂ）には、測定子２２が理想歯すじラインに沿って移動するようにするためのワークＷのＣ軸回り回転（ベース動作）を示す。同図において、縦軸はＣ軸回りの回転角、横軸は時間である。このような測定子２１のＺ軸方向の移動と、ワークＷのＣ軸回りの回転との合成により、測定子２１は、理想歯すじラインに沿って移動するようなベース動作を行うことになる。

　そして、このＺ軸のベース動作に加えて、図９（ｃ）に示すような測定子２１のＹ軸方向へのオシレーション動作を行う。同図において、縦軸はＹ軸方向の位置（座標）、横軸は時間である。

　このようにベース動作にオシレーション動作を加えると、図９（ｃ）に示すようにタッチ式プローブ２０は、Ｙ軸方向にオシレーション動作をして（即ちＹ軸方向の移動速度の増減を繰り返して）、オシレーション動作の周期に応じた周期でＯＮ・ＯＦＦの切り換え動作を繰り返すことになる。即ち、ベース動作中に、測定子２１を歯面Ｗａに当接させてタッチ式プローブ２０をＯＮさせた後（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＮ信号を受け取った後）、測定子２１が歯面Ｗａに対し離間する方向へタッチ式プローブ２０を移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせるため（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＦＦ信号を受け取るため）のオシレーション動作が連続して行なわれる。

　なお、ここではオシレーション動作として、サインカーブ状の周期関数を適用した場合の例を示している。但し、歯形測定の場合と同様に歯すじ測定でも、オシレーション動作の波形はサインカーブに限定するものではなく、周期的に変化するものであればよく、例えば三角波状のものであってもよい。
　また、歯すじ測定の精度を高めるために測定点数を増やす場合には、オシレーション動作の周期を短くすればよい。即ち、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に歯すじ測定のための測定点数を変更することができる。
　オシレーション動作の周期については、必ずしも図示例のサインカーブなどのような一定の周期に限定するものではなく、適宜、変化させてもよい。
　更に、オシレーション動作の振幅に関しては、歯すじ測定においても、上記の歯形測定の場合と同様に設定すればよい（図５（ａ），（ｂ）を参照）。

　また、上記では、Ｚ軸方向への測定子２１の移動と、Ｃ軸回りのワークＷの回転とを制御することにより、測定子２１を理想歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を実施し、Ｙ軸方向への測定子２１の移動に対してオシレーション動作を実施する場合について説明したが、これに限定するものではなく、その他の駆動軸の組み合わせによって、ベース動作とオシレーション動作を行うようにしてもよい。

　図１０に基づき、駆動軸の組み合わせについて説明すると、ベース動作を行う駆動軸とオシレーション動作を行う駆動軸の組み合わせとしては、ケース１１～１５の例がある。ケース１１は上記の場合の組み合わせ例である。
　この他、Ｚ，Ｃ軸でベース動作を行う場合には、ケース１２のような駆動軸によってオシレーション動作を行なうようにしてもよい。ケース１２では、ワークＷのＣ軸回りの回転に対してオシレーション動作（回転速度の増減の繰り返し）を実施する。この場合には、歯面Ｗａを測定子２１に当接させてタッチ式プローブ２０をＯＮさせた後（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＮ信号を受け取った後）、歯面Ｗａを測定子２１に対し離間させる方向へ移動させてタッチ式プローブ２０をＯＦＦさせるため（即ちタッチ式プローブ２０からのＯＦＦ信号を受け取るため）のオシレーション動作が連続して行なわれる。

　また、ベース動作に関しては、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への測定子２１の移動を制御することにより、測定子２１を理想歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を実施してもよい。即ち、測定子２１を、Ｚ，Ｘ，Ｙ軸方向へベース動作させることにより、理想歯すじラインに沿って移動させてもよい。
　そして、この場合にはケース１３～１５のような駆動軸によってオシレーション動作を行なう。ケース１３では、Ｙ軸方向への測定子２１の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース１４では、Ｘ，Ｙ軸方向への測定子２１の移動に対してオシレーション動作を実施する。ケース１５では、Ｃ軸回りのワークＷの回転に対してオシレーション動作を実施する。

　なお、上記では図８に示すようにワークＷがヘリカルギアである場合の歯すじ測定について説明したが、本発明はスパーギアの歯すじ測定にも適用することができる。ワークＷがスパーギアである場合、ベース動作に関しては、タッチ式プローブ２０の測定子２１をＺ軸方向に移動（ベース動作）させるだけで理想歯すじラインに沿うように移動させることができ、オシレーション動作に関しては、ヘリカルギアの場合と同様にＹ軸方向への測定子２１の移動、又は、Ｘ，Ｙ軸方向への測定子２１の移動、又は、Ｃ軸回りのワークＷの回転に対して、オシレーション動作を行えばよい。

　以上のように、本実施の形態例の歯車測定方法によれば、タッチ式プローブ２０を用いてワークＷの歯形又は歯すじの測定を行なう歯車測定方法において、タッチ式プローブ２０の測定子２１を、測定子２１の移動及びワークＷの回転を制御しワークＷの理想歯形ラインに沿って移動させる、又は、測定子２１の移動及びワークＷの回転を制御し若しくは測定子２１の移動を制御しワークＷの理想歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、前記ベース動作中に、測定子２１をワークＷの歯面Ｗａに当接させてタッチ式プローブ２０からの第１信号（ＯＮ信号又はＯＦＦ信号）を受け取った後、測定子２１がワークＷの歯面Ｗａに対し離間する方向へタッチ式プローブ２０を移動させてタッチ式プローブ２０からの第２信号（ＯＦＦ信号又はＯＮ信号）を受け取るためのオシレーション動作、又は、ワークＷの歯面Ｗａを測定子２１に当接させてタッチ式プローブ２０からの第１信号（ＯＮ信号又はＯＦＦ信号）を受け取った後、ワークＷの歯面Ｗａを測定子２１に対し離間する方向へ移動させてタッチ式プローブ２０からの第２信号（ＯＦＦ信号又はＯＮ信号）を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なうことを特徴としているため、ベース動作を行いつつ、オシレーション動作を行なうことによってタッチ式プローブの第１信号と第２信号の切り換え（ＯＮ・ＯＦＦ切り換え）を連続的に行なうことができる。
　このため、従来の方法に比べて歯形測定又は歯すじ測定に要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、オシレーション動作の周期を変更するだけで容易に測定点数を増やすことができ、測定点数を増やしても、従来のような多大な測定時間を要することはない。

　なお、上記では理想の歯形／歯すじラインに沿った移動をベース動作としているが、必ずしもこれに限定するものではなく、演算によって求められた歯形／歯すじラインに沿う移動をベース動作としてもよい。
　即ち、ベース動作は、必ずしも理想の歯形／歯すじラインに沿う移動であるとは限らず、パソコンなどの演算装置によって求められた任意の歯形／歯すじラインに沿う移動をベース動作とし、理想の歯形／歯すじラインとは異なる軌跡で測定子を動かすこともある。
　例えば、歯車を測定する前に、シミュレーションなどによって、歯形／歯すじ形状に一定量の傾きがあることが予め分っているときなどは、その傾き分だけ理想の歯形／歯すじラインに対して傾斜させた歯形／歯すじラインに沿う動作（移動）を、ベース動作として与えることもある。
　この場合にも、理想の歯形／歯すじラインの場合と同様の効果が得られる。即ち、演算によって求められた歯形／歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作に加えて、このベース動作中に、オシレーション動作を連続して行なうことより、ベース動作を行いつつ、タッチ式プローブの第１信号と第２信号の切り換え（ＯＮ・ＯＦＦ切り換え）を連続的に行なうことができる。

　本発明は歯車測定方法に関するものであり、タッチ式プローブを用いて歯車の歯形測定や歯すじ測定を行なう場合に適用して有用なものである。

　１１　歯車測定装置、　１２　基台、　１３　ガイドレール、　１４　回転テーブル、　１５　移動体、　１６　ガイドレール、　１７　移動体、　１８　ガイドレール、　１９　移動体、　２０　タッチ式プローブ、　２１　測定子、　２２　制御演算装置、　ＨＧ　歯形、　ＨＳ　歯すじ、　Ｗ　ワーク（歯車）、　Ｗａ　歯面

Claims

　タッチ式プローブを用いて歯車の歯形又は歯すじの測定を行なう歯車測定方法において、
　前記タッチ式プローブの測定子を、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し前記歯車の理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させる、又は、前記測定子の移動及び前記歯車の回転を制御し若しくは前記測定子の移動を制御し前記歯車の理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるためのベース動作を行なうことに加えて、
　前記ベース動作中に、前記測定子を前記歯車の歯面に当接させて前記タッチ式プローブからの第１信号を受け取った後、前記測定子が前記歯車の歯面に対し離間する方向へ前記タッチ式プローブを移動させて前記タッチ式プローブからの第２信号を受け取るためのオシレーション動作、又は、前記歯車の歯面を前記測定子に当接させて前記タッチ式プローブからの第１信号を受け取った後、前記歯車の歯面を前記測定子に対し離間する方向へ移動させて前記タッチ式プローブからの第２信号を受け取るためのオシレーション動作を連続して行なうこと、
を特徴とする歯車測定方法。
　請求項１に記載の歯車測定方法において、
　前記歯車の歯形測定に関するものであり、
　前記測定子を前記理想歯形ライン、又は、演算によって求められた歯形ラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して垂直なＸ軸方向、及び、前記Ｘ軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なＹ軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なＣ軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、
　前記オシレーション動作は、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れか１つに対して実施すること、
を特徴とする歯車測定方法。
　請求項２に記載の歯車測定方法において、
　前記ベース動作では、前記Ｘ軸方向への前記測定子の移動量又は前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動量を０とし、
　前記オシレーション動作は、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、
を特徴とする歯車測定方法。
　請求項１に記載の歯車測定方法において、
　前記歯車の歯すじ測定に関するものであり、
　前記測定子を前記理想歯すじライン、又は、演算によって求められた歯すじラインに沿って移動させるための前記ベース動作は、前記歯車の回転中心に対して平行なＺ軸方向への前記測定子の移動と、前記回転中心と同軸なＣ軸回りの前記歯車の回転とを制御することにより、実施し、或いは、前記Ｚ軸方向、前記回転中心に対して垂直なＸ軸方向、及び、前記Ｘ軸方向に対して垂直で且つ前記歯車の径方向に対して平行なＹ軸方向への前記測定子の移動を制御することにより、実施し、
　前記オシレーション動作は、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れかに対して実施すること、或いは、前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向への前記測定子の移動と、前記Ｃ軸回り前記歯車の回転の何れか１つに対して実施すること、
を特徴とする歯車測定方法。