偏心測定装置
【課題】測定子を径方向とこれと垂直な方向の２方向に移動可能とすることでポケットギアも検査可能な偏心測定装置を提供する。また、歯溝の平行度を検査可能な偏心測定装置を提供する。
【解決手段】偏心測定装置５０によれば、測定子３４を径方向（Ｘ軸方向）とこれと垂直な方向（Ｚ軸方向）の２方向に移動する。これにより、歯溝の外側に外壁が形成されたポケットギアの検査も問題なく行うことができる。また、測定子３４が２方向に移動するため、歯溝の平行度の検査と偏心度の検査とを一つの測定子３４で連続して行うことができる。
【解決手段】偏心測定装置５０によれば、測定子３４を径方向（Ｘ軸方向）とこれと垂直な方向（Ｚ軸方向）の２方向に移動する。これにより、歯溝の外側に外壁が形成されたポケットギアの検査も問題なく行うことができる。また、測定子３４が２方向に移動するため、歯溝の平行度の検査と偏心度の検査とを一つの測定子３４で連続して行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の軸孔の偏心度を検査する偏心測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から化石燃料への依存度が低い電気自動車やハイブリット車等が注目されている。しかしながら、このような電気モータを動力とする機械設備では、歯車等の機械部品の加工精度によりその消費電力が左右される。従って、従来は抜き取り検査が主流であった歯車に対しても全数検査の実施が求められている。ここで、下記［特許文献１］には、従来手作業で行っていた歯車の偏心量を自動で測定する真円度測定方法に関する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、［特許文献１］のように歯車の径方向から測定子を差入れる従来の検査装置では、歯溝の外側に外壁が形成されたポケットギアの検査を行うことができない。また、測定子が径方向にしか移動しないため歯溝の平行度、即ち歯溝のテーパ度を検査することはできない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、測定子を径方向とこれと垂直な方向の２方向に移動可能とすることでポケットギアも検査可能な偏心測定装置を提供することを目的とする。また、歯溝の平行度を検査可能な偏心測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
（１）歯車（ワーク５）を保持する保持部３０と、前記歯車を回転する回転部３２と、前記歯車の歯溝７に押圧することで歯溝７の底の位置を測定する測定子３４と、前記測定子３４の測定端３４ａを保持する軸体部３４ｂと、前記測定子３４を歯溝７の底方向に移動させる第１の移動手段３６と、を有する偏心測定装置において、
歯車の回転軸をＺ軸としたときに、前記測定子３４をＺ軸方向に移動させる第２の移動手段３８を更に備え、前記軸体部３４ｂがＺ軸方向と略平行であるとともに、第２の移動手段３８が前記測定端３４ａを歯溝７近傍に位置させた後に、第１の移動手段３６が前記回転部３２と連動して前記測定端３４ａを歯溝７の底に押圧することを特徴とする偏心測定装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）第２の移動手段３８が測定端を歯溝７の底の両端近傍に位置させ、当該両端近傍でそれぞれ取得される第１の距離データＬａと第２の距離データＬｂとから歯溝のＺ軸方向に対する平行度を検査することを特徴とする上記（１）記載の偏心測定装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定子が径方向とこれと垂直な方向の２方向に移動可能なためポケットギアの偏心度の検査も行うことができる。また、歯溝の平行度の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る偏心測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る偏心測定装置の検査開始位置の認識動作を説明する図である。
【図３】本発明に係る偏心測定装置の検査動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る偏心測定装置について図面に基づいて説明する。図１に示す本発明に係る偏心測定装置５０は、検査対象である歯車（ワーク５）を保持する保持部３０と、保持部３０を回転することでワーク５を回転させる回転部３２と、ワーク５の歯溝７に押圧することで歯溝７の底の位置を測定する測定子３４と、測定子３４を歯溝７の底方向（径方向）に移動させる第１の移動手段３６と、ワーク５の回転軸をＺ軸としたときに測定子３４をＺ軸方向に移動させる第２の移動手段３８と、を有している。
【００１０】
また、偏心測定装置５０は各部の動作を制御する制御部２０と、作業者等が偏心測定装置５０を操作するための操作部２２と、偏心測定装置５０の操作内容や動作状況を表示する液晶ディスプレイ等の表示部２６と、ワーク５の測定データ等を記録する記録部２４と、を有している。
【００１１】
偏心測定装置５０の保持部３０は、例えば径が外側に拡張してワーク５の軸孔を内側から保持する周知のチャック等が用いられる。尚、保持部３０にチャックを用いる場合には、複数の径のチャックを段状に形成し軸孔の径が異なる種々のワーク５に対応可能とすることが好ましい。
【００１２】
測定子３４は、略球形の測定端３４ａと当該測定端３４ａを保持する軸体部３４ｂとで主に構成されている。そして、軸体部３４ｂはＺ軸方向と平行となるように測定アーム１０に固定される。尚、測定子３４は検査するワーク５に応じて交換可能としても良い。
【００１３】
測定アーム１０はスライドレール１２により可動な状態でベース部１４に設置されており、ベース部１４には第１の移動手段３６と第２の移動手段３８とが設置されている。そして、ベース部１４はこの第１の移動手段３６の動作により歯溝７の底の方向（Ｘ軸方向とする）に移動する。また、第２の移動手段３８の動作によりＸ軸方向と略垂直なＺ軸方向に移動する。そして、このベース部１４の移動に伴い測定アーム１０及び測定子３４もＸ軸方向及びＺ軸方向に移動する。第１の移動手段３６、第２の移動手段３８及び前述の回転部３２としては、制御部２０の制御により回転動作する周知のサーボモータなどが用いられる。
【００１４】
また、測定アーム１０とベース部１４の間にはコイルばね等の周知の弾性部材１８が設置され、検査時に測定子３４をワーク５の方向に押圧する。尚、図１では弾性部材１８として引っ張りばねを設置した例を示しているが、特にこの構成に限定されるものではない。さらに、測定アーム１０は測定板１６を有している。そして、測定板１６と対向するベース部１４には距離測定手段４０が設置される。この距離測定手段４０は測定板１６までの距離を測定することで間接的に測定端３４ａの位置、即ち歯溝７の底の位置を取得し、距離データとして制御部２０に出力する。距離測定手段４０としては接触、非接触を問わず周知の距離測定装置を用いることができる。ただし、図１に示すように、測定による摩耗が生じない非接触式のレーザ距離測定装置を用いることが特に好ましい。この場合、測定板１６はレーザ光を反射する反射板となる。
【００１５】
また、ベース部１４にはワーク５の検査開始位置を認識する測定位置認識手段４２が設置される。測定位置認識手段４２としては、距離測定手段４０と同様に周知のレーザ距離測定装置を用いることが好ましい。
【００１６】
次に、本発明に係る偏心測定装置５０の動作を説明する。尚、偏心測定装置５０ではワーク５の検査動作開始前にキャリブレーションを行い、キャリブレーションデータを予め取得しておくことが好ましい。このキャリブレーションデータは、保持部３０及び回転部３２自体の偏心度のデータであり検査時の距離データの補正に使用する。尚、キャリブレーションデータの取得は基本的に偏心測定装置５０の立上げ時に一度行えば良い。ここでキャリブレーションデータの取得方法の好適な一例を以下に示す。先ず、高い寸法精度で作製された円筒状のキャリブレーション治具を保持部３０に装着し、後述の偏心度の検査と同様の動作を行う。これによりキャリブレーション治具の全周の距離差データＬｎ’を取得する。次に、制御部２０は取得された距離差データＬｎ’を回転部３２の位置と対応させ、これをキャリブレーションデータとする。
【００１７】
次に、作業者は操作部２２を介して検査を行うワーク５の品種情報を設定する。ワーク５の品種情報とは、例えば、歯数、ピッチ、歯溝の長さ（ワーク５の高さ）、歯先円の径、歯底円の径等である。この品種情報の設定は作業者がその都度入力しても良いが、複数の歯車の品種情報を予め記録部２４等に記録しておき、作業者が検査するワーク５（歯車）の品種情報を一覧から選択して行うことが好ましい。ワーク５の品種情報が入力されると、制御部２０はこの品種情報に基づいて、以後の第１の移動手段３６、第２の移動手段３８、回転部３２等の移動量を制御する。
【００１８】
次に、作業者は保持部３０に検査するワーク５の軸孔を嵌める。このときベース部１４は原点位置にある。次に、作業者は操作部２２を介して検査開始指示を行う。尚、偏心測定装置５０がワーク搬入搬出装置と連携して動作する場合には、ワーク搬入搬出装置がワーク５を保持部３０に装着し検査開始指示を行う。検査開始指示が入力すると、制御部２０は保持部３０を拡張動作させワーク５を保持する。
【００１９】
次に、制御部２０は検査開始位置の設定を行う。検査開始位置の設定は以下のようにして行う。先ず、制御部２０は品種情報に基づいて第１の移動手段３６を動作させ、測定位置認識手段４２のレーザ光が図２の破線で示す歯溝７の略中央部分に照射されるようベース部１４を移動する。次に、制御部２０は測定位置認識手段４２を動作させるとともに、回転部３２を制御してワーク５を所定のピッチ分回転させる。これにより、測定位置認識手段４２は例えば図２の破線で示すラインをスキャンして、この距離データを制御部２０に出力する。制御部２０は取得した距離データから図２の黒丸で示す歯と歯溝７の境界位置を認識する。次に、制御部２０はこの境界位置のデータからスキャンライン上の歯溝７の幅を算出し、この歯溝７の幅の１／２の位置をこのワーク５の検査開始位置として設定する。このときの測定位置認識手段４２によるスキャン動作は複数の歯溝７に対して行い、これら複数の歯溝７の幅の平均値の１／２の位置に基づいて検査開始位置を設定することが誤差低減の面から好ましい。このようにして設定された検査開始位置はワーク５をＺ軸方向から見たときの歯溝７の底の位置と略一致する。そして、制御部２０は回転部３２を制御してＸ軸上にワーク５の検査開始位置を位置させる。これにより、保持部３０の中心（ワーク５の軸孔の中心）と検査開始位置と測定端３４ａとがＸ軸上に並ぶこととなる。以上が偏心測定装置５０における検査開始位置設定の好適な一例である。
【００２０】
次に、制御部２０は第１の移動手段３６を動作させ、測定子３４をベース部１４ごと所定の待機位置に移動させる。特にワーク５がポケットギアの場合には、図３の位置Ａに示すように、測定子３４（測定端３４ａ）を歯部と外壁５ａとの間に位置させる。尚、現段階では測定子３４はワーク５の上方に位置しているため、第１の移動手段３６の動作により測定子３４が外壁５ａに接触することはない。
【００２１】
次に、偏心測定装置５０は歯溝７のＺ軸方向に対する平行度（歯溝のテーパ）を検査する。尚、歯溝７の平行度の検査は、以下の例に示すように１つのワーク５に対して１回行っても良いし、全ての歯溝７に対して行っても良い。また、偏心度の検査の前後もしくは途中で４５°、６０°、９０°、１８０°等の所定の角度ごと、もしくは所定のピッチごとに行っても良い。
【００２２】
歯溝７の平行度の検査は以下のようにして行う。先ず、制御部２０は品種情報に基づいて第２の移動手段３８を動作させ、測定子３４の測定端３４ａを歯溝７の底の一端（図３中では上端）近傍の位置Ｂ１に降下させる。これにより、ワーク５がポケットギアの場合、測定端３４ａが外壁５ａの内側に位置する。
【００２３】
次に、制御部２０は品種情報に基づいて第１の移動手段３６を動作させ、ベース部１４を歯溝７の底方向（Ｘ軸方向）に一定量移動させる。このときのベース部１４の移動量は位置Ｂ１から歯溝７の底の位置Ｂ２までの距離よりも若干長い距離とする。この第１の移動手段３６の動作により測定子３４の測定端３４ａも歯溝７の底方向に移動する。ただし、測定端３４ａは歯溝７の底の位置Ｂ２に当接してここで停止し、スライドレール１２の介在によりこれ以上はベース部１４の移動に追従しない。そして、測定端３４ａはこの際の弾性部材１８の弾性力によって歯溝７の底に押圧される。
【００２４】
距離測定手段４０はこのときの測定板１６までの距離を測定し、第１の距離データＬａとして制御部２０に出力する。制御部２０は第１の距離データＬａを記録部２４に記録する。
【００２５】
次に、制御部２０は第１の移動手段３６を同量逆動作させる。これにより、測定端３４ａは位置Ｂ１に戻る。次に、制御部２０は品種情報に基づいて第２の移動手段３８を動作させ、測定端３４ａを歯溝７の底の他端（図３中では下端）近傍の位置Ｃ１に降下させる。次に、制御部２０は位置Ｂ１の時と同様に第１の移動手段３６を動作させ、測定子３４を歯溝７の底方向に移動させる。この第１の移動手段３６の動作により、測定端３４ａは歯溝７の底の位置Ｃ２に当接して停止する。また、弾性部材１８の弾性力によって歯溝７の底に押圧される。
【００２６】
距離測定手段４０はこのときの測定板１６までの距離を測定し第２の距離データＬｂとして制御部２０に出力する。制御部２０は第２の距離データＬｂと記録部２４に記録された第１の距離データＬａとの差を算出し、この差が予め設定された上限値及び下限値の範囲内にあるか否かを判定する。ここで、第１の距離データＬａは歯溝７の底の上端近傍のＢ２の位置を間接的に示し、第２の距離データＬｂは歯溝７の底の下端近傍のＣ２の位置を間接的に示している。よって、第２の距離データＬｂと第１の距離データＬａとの差は、歯溝７のＺ軸方向に対する平行度に相当する。従って、制御部２０は、第２の距離データＬｂと第１の距離データＬａとの差が上限値及び下限値の範囲内にあれば、ワーク５の平行度は適正範囲内と判定し、このまま連続して偏心度の検査に移行する。また、この差が上限値もしくは下限値を超えている場合、制御部２０はワーク５を平行度不良と判定し、作業者に報知するとともにベース部１４を原点位置に戻す。また、保持部３０によるワーク５の保持を解除する。作業者は不良と判定されたワーク５を取り外し、次のワーク５を保持部３０に設置した上で検査開始指示を行う。また、偏心測定装置５０がワーク搬入搬出装置と連携して動作する場合、ワーク搬入搬出装置が不良と判定されたワーク５を搬出して良品とは別のルートに送るとともに、次のワーク５を保持部３０に装着し検査開始指示を行う。
【００２７】
ワーク５の平行度が適正範囲内と判定された場合、偏心測定装置５０は平行度の検査に引き続いてワーク５の偏心度の検査を行う。偏心測定装置５０による偏心度の検査は以下のようにして行う。先ず、制御部２０は品種情報に基づいて第２の移動手段３８を動作させ、測定端３４ａを歯溝７の底の略中央近傍の位置Ｄ１に移動させる。次に、制御部２０は品種情報に基づいて第１の移動手段３６を動作させ、測定端３４ａを歯溝７の底方向に一定量移動させる。このときの移動量は基本的に平行度の検査時と同量である。この第１の移動手段３６の動作により、測定端３４ａは歯溝７の底の位置Ｄ２に当接し停止する。また、弾性部材１８の弾性力によって歯溝７の底に押圧される。
【００２８】
距離測定手段４０はこのときの測定板１６までの距離を測定し、距離データＬ０として制御部２０に出力する。制御部２０はこの距離データＬ０を先に取得したキャリブレーションデータで補正し基準距離データＬ０として記録部２４に記録する。次に、制御部２０は第１の移動手段３６を同量逆動作させる。これにより、測定端３４ａは位置Ｄ１に戻る。
【００２９】
次に、制御部２０は品種情報に基づいて回転部３２を動作させ、ワーク５を１ピッチ分回転させる。これにより、測定端３４ａのＸ軸方向にはワーク５の次の歯溝７の底が位置する。次に、制御部２０は基準距離データＬ０取得時と同様の制御を行い、次の歯溝７の距離データＬ１を取得する。そして、取得した距離データＬ１をキャリブレーションデータで補正した上で記録部２４に記録された基準距離データＬ０との差をとり、距離差データＬ１’として記録部２４に記録する。
【００３０】
次に、制御部２０は回転部３２を動作させ、ワーク５をさらに１ピッチ分回転させる。そして上記の動作を繰り返し各歯溝７の底の距離データＬｎを取得し、上記と同様の手順で距離差データＬｎ’を算出し記録部２４に記録する。この際、表示部２６に距離差データＬｎ’を、数値もしくはグラフで随時表示するようにしても良い。また、距離測定手段４０からの距離データＬｎを一旦記録部２４に記録し、測定終了後に一括して基準距離データＬ０との差を算出するようにしても良い。
【００３１】
ワーク５が一回転して全ての歯溝７の距離差データＬｎ’が取得されると、制御部２０はベース部１４を原点位置に戻すとともに、全ての距離差データＬｎ’が予め設定された上限値及び下限値の範囲内であるか否かを判定する。
【００３２】
ここで、各距離差データＬｎ’は、ワーク５の軸孔を中心としたときの各歯溝７の底の位置ばらつきに相当する。そして、距離差データＬｎ’が連続的に増加もしくは減少している場合、軸孔はワーク５の中心に位置しておらず偏心していることを意味している。そして、距離差データＬｎ’の最大値及び最小値はこの偏心の度合いと相関する。よって制御部２０は全ての距離差データＬｎ’が上限値及び下限値の範囲内にある場合、ワーク５の偏心度は適正範囲内にあるとしてこのワーク５を良品と判定する。そして、これを作業者等に報知するとともにワーク５の保持を解除する。また、制御部２０は距離差データＬｎ’が１つでも上限値及び下限値を超えた場合、このワーク５を不良品と判定する。そして、これを作業者等に報知するとともにワーク５の保持を解除する。尚、本構成によれば、１つの距離差データＬｎ’のみが異常値を示す例えば歯溝７の加工不良等も同時に選別することができる。
【００３３】
ワーク５の良否判定が終了すると、作業者もしくはワーク搬入搬出装置は検査終了したワーク５を取り外し、偏心測定装置５０の良否判定に従って分別する。この際、作業者の人為的ミスによる不良品の混入を防止するため、不良判定時には特別な操作を行わないと次のワーク５の検査動作に移行しない構成としても良い。特別な操作とは、例えば不良品回収ボックスの開閉や、不良確認ボタンの押下、特殊なボタン操作等が挙げられる。
【００３４】
上記のようにして、あるワーク５に対する平行度の検査及び偏心度の検査が終了すると、作業者もしくはワーク搬入搬出装置は次のワーク５を保持部３０に装着し検査開始指示を行う。これにより、偏心測定装置５０は次のワーク５の検査を検査開始位置の設定から行う。このようにして、ワーク５の平行度と偏心度の全数検査が進行する。
【００３５】
尚、偏心測定装置５０は検査履歴の保存等のため、検査した全てのワーク５の距離差データＬｎ’を記録しておくことが好ましい。この場合の記録部２４としては、半導体メモリに加え大容量のハードディスクを備えていることが好ましい。
【００３６】
また、上記の説明ではワーク５の全ての歯溝７の距離差データＬｎ’を取得した上で偏心度の良否判定を行う例を示したが、距離差データＬｎ’の取得時に随時良否判定を行い、不良品と判定された時点でそのワーク５の検査を終了するようにしても良い。
【００３７】
以上のように、本発明に係る偏心測定装置５０によれば、測定子３４を径方向（Ｘ軸方向）とこれと垂直な方向（Ｚ軸方向）の２方向に移動する。これにより、歯溝７の外側に外壁５ａが形成されたポケットギアの検査も問題なく行うことができる。また、測定子３４が２方向に移動するため、歯溝７の平行度の検査と偏心度の検査とを一つの測定子３４で連続して行うことができる。これにより、検査時間（タクトタイム）の短縮を図ることができる。また、測定子３４が一つであるためこれに関連する装置、部材も一つで良く、装置コストの低減と制御部２０の演算処理及び制御処理の簡略化、高速化を図ることができる。
【００３８】
尚、前述のように本発明に係る偏心測定装置５０の各部の構成、形状、動作、機構、検査開始位置の設定手順、平行度の検査手順、偏心度の検査手順等は特に上記の例に限定されるものではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
５ ワーク（歯車）
７ 歯溝
３０ 保持部
３２ 回転部
３４ 測定子
３４ａ 測定端
３４ｂ 軸体部
３６ 第１の移動手段
３８ 第２の移動手段
５０ 偏心測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の軸孔の偏心度を検査する偏心測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から化石燃料への依存度が低い電気自動車やハイブリット車等が注目されている。しかしながら、このような電気モータを動力とする機械設備では、歯車等の機械部品の加工精度によりその消費電力が左右される。従って、従来は抜き取り検査が主流であった歯車に対しても全数検査の実施が求められている。ここで、下記［特許文献１］には、従来手作業で行っていた歯車の偏心量を自動で測定する真円度測定方法に関する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、［特許文献１］のように歯車の径方向から測定子を差入れる従来の検査装置では、歯溝の外側に外壁が形成されたポケットギアの検査を行うことができない。また、測定子が径方向にしか移動しないため歯溝の平行度、即ち歯溝のテーパ度を検査することはできない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、測定子を径方向とこれと垂直な方向の２方向に移動可能とすることでポケットギアも検査可能な偏心測定装置を提供することを目的とする。また、歯溝の平行度を検査可能な偏心測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
（１）歯車（ワーク５）を保持する保持部３０と、前記歯車を回転する回転部３２と、前記歯車の歯溝７に押圧することで歯溝７の底の位置を測定する測定子３４と、前記測定子３４の測定端３４ａを保持する軸体部３４ｂと、前記測定子３４を歯溝７の底方向に移動させる第１の移動手段３６と、を有する偏心測定装置において、
歯車の回転軸をＺ軸としたときに、前記測定子３４をＺ軸方向に移動させる第２の移動手段３８を更に備え、前記軸体部３４ｂがＺ軸方向と略平行であるとともに、第２の移動手段３８が前記測定端３４ａを歯溝７近傍に位置させた後に、第１の移動手段３６が前記回転部３２と連動して前記測定端３４ａを歯溝７の底に押圧することを特徴とする偏心測定装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）第２の移動手段３８が測定端を歯溝７の底の両端近傍に位置させ、当該両端近傍でそれぞれ取得される第１の距離データＬａと第２の距離データＬｂとから歯溝のＺ軸方向に対する平行度を検査することを特徴とする上記（１）記載の偏心測定装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定子が径方向とこれと垂直な方向の２方向に移動可能なためポケットギアの偏心度の検査も行うことができる。また、歯溝の平行度の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る偏心測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る偏心測定装置の検査開始位置の認識動作を説明する図である。
【図３】本発明に係る偏心測定装置の検査動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る偏心測定装置について図面に基づいて説明する。図１に示す本発明に係る偏心測定装置５０は、検査対象である歯車（ワーク５）を保持する保持部３０と、保持部３０を回転することでワーク５を回転させる回転部３２と、ワーク５の歯溝７に押圧することで歯溝７の底の位置を測定する測定子３４と、測定子３４を歯溝７の底方向（径方向）に移動させる第１の移動手段３６と、ワーク５の回転軸をＺ軸としたときに測定子３４をＺ軸方向に移動させる第２の移動手段３８と、を有している。
【００１０】
また、偏心測定装置５０は各部の動作を制御する制御部２０と、作業者等が偏心測定装置５０を操作するための操作部２２と、偏心測定装置５０の操作内容や動作状況を表示する液晶ディスプレイ等の表示部２６と、ワーク５の測定データ等を記録する記録部２４と、を有している。
【００１１】
偏心測定装置５０の保持部３０は、例えば径が外側に拡張してワーク５の軸孔を内側から保持する周知のチャック等が用いられる。尚、保持部３０にチャックを用いる場合には、複数の径のチャックを段状に形成し軸孔の径が異なる種々のワーク５に対応可能とすることが好ましい。
【００１２】
測定子３４は、略球形の測定端３４ａと当該測定端３４ａを保持する軸体部３４ｂとで主に構成されている。そして、軸体部３４ｂはＺ軸方向と平行となるように測定アーム１０に固定される。尚、測定子３４は検査するワーク５に応じて交換可能としても良い。
【００１３】
測定アーム１０はスライドレール１２により可動な状態でベース部１４に設置されており、ベース部１４には第１の移動手段３６と第２の移動手段３８とが設置されている。そして、ベース部１４はこの第１の移動手段３６の動作により歯溝７の底の方向（Ｘ軸方向とする）に移動する。また、第２の移動手段３８の動作によりＸ軸方向と略垂直なＺ軸方向に移動する。そして、このベース部１４の移動に伴い測定アーム１０及び測定子３４もＸ軸方向及びＺ軸方向に移動する。第１の移動手段３６、第２の移動手段３８及び前述の回転部３２としては、制御部２０の制御により回転動作する周知のサーボモータなどが用いられる。
【００１４】
また、測定アーム１０とベース部１４の間にはコイルばね等の周知の弾性部材１８が設置され、検査時に測定子３４をワーク５の方向に押圧する。尚、図１では弾性部材１８として引っ張りばねを設置した例を示しているが、特にこの構成に限定されるものではない。さらに、測定アーム１０は測定板１６を有している。そして、測定板１６と対向するベース部１４には距離測定手段４０が設置される。この距離測定手段４０は測定板１６までの距離を測定することで間接的に測定端３４ａの位置、即ち歯溝７の底の位置を取得し、距離データとして制御部２０に出力する。距離測定手段４０としては接触、非接触を問わず周知の距離測定装置を用いることができる。ただし、図１に示すように、測定による摩耗が生じない非接触式のレーザ距離測定装置を用いることが特に好ましい。この場合、測定板１６はレーザ光を反射する反射板となる。
【００１５】
また、ベース部１４にはワーク５の検査開始位置を認識する測定位置認識手段４２が設置される。測定位置認識手段４２としては、距離測定手段４０と同様に周知のレーザ距離測定装置を用いることが好ましい。
【００１６】
次に、本発明に係る偏心測定装置５０の動作を説明する。尚、偏心測定装置５０ではワーク５の検査動作開始前にキャリブレーションを行い、キャリブレーションデータを予め取得しておくことが好ましい。このキャリブレーションデータは、保持部３０及び回転部３２自体の偏心度のデータであり検査時の距離データの補正に使用する。尚、キャリブレーションデータの取得は基本的に偏心測定装置５０の立上げ時に一度行えば良い。ここでキャリブレーションデータの取得方法の好適な一例を以下に示す。先ず、高い寸法精度で作製された円筒状のキャリブレーション治具を保持部３０に装着し、後述の偏心度の検査と同様の動作を行う。これによりキャリブレーション治具の全周の距離差データＬｎ’を取得する。次に、制御部２０は取得された距離差データＬｎ’を回転部３２の位置と対応させ、これをキャリブレーションデータとする。
【００１７】
次に、作業者は操作部２２を介して検査を行うワーク５の品種情報を設定する。ワーク５の品種情報とは、例えば、歯数、ピッチ、歯溝の長さ（ワーク５の高さ）、歯先円の径、歯底円の径等である。この品種情報の設定は作業者がその都度入力しても良いが、複数の歯車の品種情報を予め記録部２４等に記録しておき、作業者が検査するワーク５（歯車）の品種情報を一覧から選択して行うことが好ましい。ワーク５の品種情報が入力されると、制御部２０はこの品種情報に基づいて、以後の第１の移動手段３６、第２の移動手段３８、回転部３２等の移動量を制御する。
【００１８】
次に、作業者は保持部３０に検査するワーク５の軸孔を嵌める。このときベース部１４は原点位置にある。次に、作業者は操作部２２を介して検査開始指示を行う。尚、偏心測定装置５０がワーク搬入搬出装置と連携して動作する場合には、ワーク搬入搬出装置がワーク５を保持部３０に装着し検査開始指示を行う。検査開始指示が入力すると、制御部２０は保持部３０を拡張動作させワーク５を保持する。
【００１９】
次に、制御部２０は検査開始位置の設定を行う。検査開始位置の設定は以下のようにして行う。先ず、制御部２０は品種情報に基づいて第１の移動手段３６を動作させ、測定位置認識手段４２のレーザ光が図２の破線で示す歯溝７の略中央部分に照射されるようベース部１４を移動する。次に、制御部２０は測定位置認識手段４２を動作させるとともに、回転部３２を制御してワーク５を所定のピッチ分回転させる。これにより、測定位置認識手段４２は例えば図２の破線で示すラインをスキャンして、この距離データを制御部２０に出力する。制御部２０は取得した距離データから図２の黒丸で示す歯と歯溝７の境界位置を認識する。次に、制御部２０はこの境界位置のデータからスキャンライン上の歯溝７の幅を算出し、この歯溝７の幅の１／２の位置をこのワーク５の検査開始位置として設定する。このときの測定位置認識手段４２によるスキャン動作は複数の歯溝７に対して行い、これら複数の歯溝７の幅の平均値の１／２の位置に基づいて検査開始位置を設定することが誤差低減の面から好ましい。このようにして設定された検査開始位置はワーク５をＺ軸方向から見たときの歯溝７の底の位置と略一致する。そして、制御部２０は回転部３２を制御してＸ軸上にワーク５の検査開始位置を位置させる。これにより、保持部３０の中心（ワーク５の軸孔の中心）と検査開始位置と測定端３４ａとがＸ軸上に並ぶこととなる。以上が偏心測定装置５０における検査開始位置設定の好適な一例である。
【００２０】
次に、制御部２０は第１の移動手段３６を動作させ、測定子３４をベース部１４ごと所定の待機位置に移動させる。特にワーク５がポケットギアの場合には、図３の位置Ａに示すように、測定子３４（測定端３４ａ）を歯部と外壁５ａとの間に位置させる。尚、現段階では測定子３４はワーク５の上方に位置しているため、第１の移動手段３６の動作により測定子３４が外壁５ａに接触することはない。
【００２１】
次に、偏心測定装置５０は歯溝７のＺ軸方向に対する平行度（歯溝のテーパ）を検査する。尚、歯溝７の平行度の検査は、以下の例に示すように１つのワーク５に対して１回行っても良いし、全ての歯溝７に対して行っても良い。また、偏心度の検査の前後もしくは途中で４５°、６０°、９０°、１８０°等の所定の角度ごと、もしくは所定のピッチごとに行っても良い。
【００２２】
歯溝７の平行度の検査は以下のようにして行う。先ず、制御部２０は品種情報に基づいて第２の移動手段３８を動作させ、測定子３４の測定端３４ａを歯溝７の底の一端（図３中では上端）近傍の位置Ｂ１に降下させる。これにより、ワーク５がポケットギアの場合、測定端３４ａが外壁５ａの内側に位置する。
【００２３】
次に、制御部２０は品種情報に基づいて第１の移動手段３６を動作させ、ベース部１４を歯溝７の底方向（Ｘ軸方向）に一定量移動させる。このときのベース部１４の移動量は位置Ｂ１から歯溝７の底の位置Ｂ２までの距離よりも若干長い距離とする。この第１の移動手段３６の動作により測定子３４の測定端３４ａも歯溝７の底方向に移動する。ただし、測定端３４ａは歯溝７の底の位置Ｂ２に当接してここで停止し、スライドレール１２の介在によりこれ以上はベース部１４の移動に追従しない。そして、測定端３４ａはこの際の弾性部材１８の弾性力によって歯溝７の底に押圧される。
【００２４】
距離測定手段４０はこのときの測定板１６までの距離を測定し、第１の距離データＬａとして制御部２０に出力する。制御部２０は第１の距離データＬａを記録部２４に記録する。
【００２５】
次に、制御部２０は第１の移動手段３６を同量逆動作させる。これにより、測定端３４ａは位置Ｂ１に戻る。次に、制御部２０は品種情報に基づいて第２の移動手段３８を動作させ、測定端３４ａを歯溝７の底の他端（図３中では下端）近傍の位置Ｃ１に降下させる。次に、制御部２０は位置Ｂ１の時と同様に第１の移動手段３６を動作させ、測定子３４を歯溝７の底方向に移動させる。この第１の移動手段３６の動作により、測定端３４ａは歯溝７の底の位置Ｃ２に当接して停止する。また、弾性部材１８の弾性力によって歯溝７の底に押圧される。
【００２６】
距離測定手段４０はこのときの測定板１６までの距離を測定し第２の距離データＬｂとして制御部２０に出力する。制御部２０は第２の距離データＬｂと記録部２４に記録された第１の距離データＬａとの差を算出し、この差が予め設定された上限値及び下限値の範囲内にあるか否かを判定する。ここで、第１の距離データＬａは歯溝７の底の上端近傍のＢ２の位置を間接的に示し、第２の距離データＬｂは歯溝７の底の下端近傍のＣ２の位置を間接的に示している。よって、第２の距離データＬｂと第１の距離データＬａとの差は、歯溝７のＺ軸方向に対する平行度に相当する。従って、制御部２０は、第２の距離データＬｂと第１の距離データＬａとの差が上限値及び下限値の範囲内にあれば、ワーク５の平行度は適正範囲内と判定し、このまま連続して偏心度の検査に移行する。また、この差が上限値もしくは下限値を超えている場合、制御部２０はワーク５を平行度不良と判定し、作業者に報知するとともにベース部１４を原点位置に戻す。また、保持部３０によるワーク５の保持を解除する。作業者は不良と判定されたワーク５を取り外し、次のワーク５を保持部３０に設置した上で検査開始指示を行う。また、偏心測定装置５０がワーク搬入搬出装置と連携して動作する場合、ワーク搬入搬出装置が不良と判定されたワーク５を搬出して良品とは別のルートに送るとともに、次のワーク５を保持部３０に装着し検査開始指示を行う。
【００２７】
ワーク５の平行度が適正範囲内と判定された場合、偏心測定装置５０は平行度の検査に引き続いてワーク５の偏心度の検査を行う。偏心測定装置５０による偏心度の検査は以下のようにして行う。先ず、制御部２０は品種情報に基づいて第２の移動手段３８を動作させ、測定端３４ａを歯溝７の底の略中央近傍の位置Ｄ１に移動させる。次に、制御部２０は品種情報に基づいて第１の移動手段３６を動作させ、測定端３４ａを歯溝７の底方向に一定量移動させる。このときの移動量は基本的に平行度の検査時と同量である。この第１の移動手段３６の動作により、測定端３４ａは歯溝７の底の位置Ｄ２に当接し停止する。また、弾性部材１８の弾性力によって歯溝７の底に押圧される。
【００２８】
距離測定手段４０はこのときの測定板１６までの距離を測定し、距離データＬ０として制御部２０に出力する。制御部２０はこの距離データＬ０を先に取得したキャリブレーションデータで補正し基準距離データＬ０として記録部２４に記録する。次に、制御部２０は第１の移動手段３６を同量逆動作させる。これにより、測定端３４ａは位置Ｄ１に戻る。
【００２９】
次に、制御部２０は品種情報に基づいて回転部３２を動作させ、ワーク５を１ピッチ分回転させる。これにより、測定端３４ａのＸ軸方向にはワーク５の次の歯溝７の底が位置する。次に、制御部２０は基準距離データＬ０取得時と同様の制御を行い、次の歯溝７の距離データＬ１を取得する。そして、取得した距離データＬ１をキャリブレーションデータで補正した上で記録部２４に記録された基準距離データＬ０との差をとり、距離差データＬ１’として記録部２４に記録する。
【００３０】
次に、制御部２０は回転部３２を動作させ、ワーク５をさらに１ピッチ分回転させる。そして上記の動作を繰り返し各歯溝７の底の距離データＬｎを取得し、上記と同様の手順で距離差データＬｎ’を算出し記録部２４に記録する。この際、表示部２６に距離差データＬｎ’を、数値もしくはグラフで随時表示するようにしても良い。また、距離測定手段４０からの距離データＬｎを一旦記録部２４に記録し、測定終了後に一括して基準距離データＬ０との差を算出するようにしても良い。
【００３１】
ワーク５が一回転して全ての歯溝７の距離差データＬｎ’が取得されると、制御部２０はベース部１４を原点位置に戻すとともに、全ての距離差データＬｎ’が予め設定された上限値及び下限値の範囲内であるか否かを判定する。
【００３２】
ここで、各距離差データＬｎ’は、ワーク５の軸孔を中心としたときの各歯溝７の底の位置ばらつきに相当する。そして、距離差データＬｎ’が連続的に増加もしくは減少している場合、軸孔はワーク５の中心に位置しておらず偏心していることを意味している。そして、距離差データＬｎ’の最大値及び最小値はこの偏心の度合いと相関する。よって制御部２０は全ての距離差データＬｎ’が上限値及び下限値の範囲内にある場合、ワーク５の偏心度は適正範囲内にあるとしてこのワーク５を良品と判定する。そして、これを作業者等に報知するとともにワーク５の保持を解除する。また、制御部２０は距離差データＬｎ’が１つでも上限値及び下限値を超えた場合、このワーク５を不良品と判定する。そして、これを作業者等に報知するとともにワーク５の保持を解除する。尚、本構成によれば、１つの距離差データＬｎ’のみが異常値を示す例えば歯溝７の加工不良等も同時に選別することができる。
【００３３】
ワーク５の良否判定が終了すると、作業者もしくはワーク搬入搬出装置は検査終了したワーク５を取り外し、偏心測定装置５０の良否判定に従って分別する。この際、作業者の人為的ミスによる不良品の混入を防止するため、不良判定時には特別な操作を行わないと次のワーク５の検査動作に移行しない構成としても良い。特別な操作とは、例えば不良品回収ボックスの開閉や、不良確認ボタンの押下、特殊なボタン操作等が挙げられる。
【００３４】
上記のようにして、あるワーク５に対する平行度の検査及び偏心度の検査が終了すると、作業者もしくはワーク搬入搬出装置は次のワーク５を保持部３０に装着し検査開始指示を行う。これにより、偏心測定装置５０は次のワーク５の検査を検査開始位置の設定から行う。このようにして、ワーク５の平行度と偏心度の全数検査が進行する。
【００３５】
尚、偏心測定装置５０は検査履歴の保存等のため、検査した全てのワーク５の距離差データＬｎ’を記録しておくことが好ましい。この場合の記録部２４としては、半導体メモリに加え大容量のハードディスクを備えていることが好ましい。
【００３６】
また、上記の説明ではワーク５の全ての歯溝７の距離差データＬｎ’を取得した上で偏心度の良否判定を行う例を示したが、距離差データＬｎ’の取得時に随時良否判定を行い、不良品と判定された時点でそのワーク５の検査を終了するようにしても良い。
【００３７】
以上のように、本発明に係る偏心測定装置５０によれば、測定子３４を径方向（Ｘ軸方向）とこれと垂直な方向（Ｚ軸方向）の２方向に移動する。これにより、歯溝７の外側に外壁５ａが形成されたポケットギアの検査も問題なく行うことができる。また、測定子３４が２方向に移動するため、歯溝７の平行度の検査と偏心度の検査とを一つの測定子３４で連続して行うことができる。これにより、検査時間（タクトタイム）の短縮を図ることができる。また、測定子３４が一つであるためこれに関連する装置、部材も一つで良く、装置コストの低減と制御部２０の演算処理及び制御処理の簡略化、高速化を図ることができる。
【００３８】
尚、前述のように本発明に係る偏心測定装置５０の各部の構成、形状、動作、機構、検査開始位置の設定手順、平行度の検査手順、偏心度の検査手順等は特に上記の例に限定されるものではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
５ ワーク（歯車）
７ 歯溝
３０ 保持部
３２ 回転部
３４ 測定子
３４ａ 測定端
３４ｂ 軸体部
３６ 第１の移動手段
３８ 第２の移動手段
５０ 偏心測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車を保持する保持部と、
前記歯車を回転する回転部と、
前記歯車の歯溝に押圧することで歯溝の底の位置を測定する測定子と、
前記測定子の測定端を保持する軸体部と、
前記測定子を歯溝の底方向に移動させる第１の移動手段と、を有する偏心測定装置において、
歯車の回転軸をＺ軸としたときに、前記測定子をＺ軸方向に移動させる第２の移動手段を更に備え、前記軸体部がＺ軸方向と略平行であるとともに、第２の移動手段が前記測定端を歯溝近傍に位置させた後に、第１の移動手段が前記回転部と連動して前記測定端を歯溝の底に押圧することを特徴とする偏心測定装置。
【請求項２】
第２の移動手段が測定端を歯溝の底の両端近傍に位置させ、当該両端近傍でそれぞれ取得される第１の距離データと第２の距離データとから歯溝のＺ軸方向に対する平行度を検査することを特徴とする請求項１記載の偏心測定装置。
【請求項１】
歯車を保持する保持部と、
前記歯車を回転する回転部と、
前記歯車の歯溝に押圧することで歯溝の底の位置を測定する測定子と、
前記測定子の測定端を保持する軸体部と、
前記測定子を歯溝の底方向に移動させる第１の移動手段と、を有する偏心測定装置において、
歯車の回転軸をＺ軸としたときに、前記測定子をＺ軸方向に移動させる第２の移動手段を更に備え、前記軸体部がＺ軸方向と略平行であるとともに、第２の移動手段が前記測定端を歯溝近傍に位置させた後に、第１の移動手段が前記回転部と連動して前記測定端を歯溝の底に押圧することを特徴とする偏心測定装置。
【請求項２】
第２の移動手段が測定端を歯溝の底の両端近傍に位置させ、当該両端近傍でそれぞれ取得される第１の距離データと第２の距離データとから歯溝のＺ軸方向に対する平行度を検査することを特徴とする請求項１記載の偏心測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６１２５６（Ｐ２０１３−６１２５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００１０８（Ｐ２０１１−２００１０８）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３１１０１３１５５）システムセイコー株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３１１０１３１５５）システムセイコー株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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