歯車測定装置の校正方法
【課題】機械的な基準部材を用いることなく、測定子の位置の校正をする。
【解決手段】基礎円の接線方向走査方法により歯車の歯形を求めこのときの歯形こう配誤差α１と、基礎円の接線方向以外の走査方法により歯車の歯形を求めこのときの歯形こう配誤差α２との偏差である、歯形こう配誤差の差Δαを求める。歯形こう配誤差の差Δαと歯車の諸元を用いて、位置誤差Δｘを求め、位置誤差Δｘに応じて測定子の位置の校正をする。
【解決手段】基礎円の接線方向走査方法により歯車の歯形を求めこのときの歯形こう配誤差α１と、基礎円の接線方向以外の走査方法により歯車の歯形を求めこのときの歯形こう配誤差α２との偏差である、歯形こう配誤差の差Δαを求める。歯形こう配誤差の差Δαと歯車の諸元を用いて、位置誤差Δｘを求め、位置誤差Δｘに応じて測定子の位置の校正をする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車測定装置の校正方法に関し、基準ブロック等の機械的な基準部材を使用することなく、測定子の位置を校正することができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車加工機械は被加工歯車を加工する機械であり、具体的には、切削加工により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械により、小型の被加工歯車を量産加工する場合には、加工した初品の被加工歯車に対して、歯形測定や歯厚測定をした後、その精度を確認し、精度が良好である場合には残りの未加工ロットを加工し、精度が不良である場合には加工精度の修正を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。歯車測定機能を持たない歯車加工機械では、またぎ歯厚、オーバーピン径の確認しかできないために、初品は精度不良になることがある。
【０００３】
また、加工する被加工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、加工と測定とを数回繰り返し、最終的な加工精度を確認した後に、仕上加工を行うようにしている。加工と測定を繰り返すためには、歯車加工機械と歯車測定機の間で大型歯車の付け替え作業が必要であるため、長い作業時間を要している。
【０００４】
被加工歯車に対する歯形測定や歯厚測定は、測定子（プローブ）を具備した測定器を備えた歯車測定装置により行われている。
このような歯車測定装置は、従前では、歯車加工機械とは別体の装置として構成することが一般的であった。歯車測定装置を歯車加工機械とは別体とした場合には、被加工歯車を、歯車加工機械から歯車測定装置に付け替える作業が必要である。
一方、近年では上記の付け替え作業を省略し作業性の向上を図ることを目的として、加工後の被加工歯車に対して、機上で歯形測定や歯厚測定ができるように、歯車測定装置を一体として備えた歯車加工機械が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
歯車加工機械と一体であっても別体であっても、歯車測定装置では、測定器の測定子（プローブ）を被加工歯車に接触させると、測定子が被加工歯車に接触した位置を示す位置信号が、測定器から出力される。測定子を被加工歯車に接触させる位置を変化していき、各位置での位置信号を演算処理することにより、歯形や歯厚を測定することができる。
【０００６】
この場合、測定子が基準位置に位置しているときに、この基準位置を正確に示す位置信号が出力されれば、他の位置の測定をする場合でも正確な位置測定ができる。
しかし、周囲の温度や被加工歯車の加工時に発生する熱等により、測定器を含む歯車測定装置に熱変形が生じると、測定子が測定器に対しては基準位置に位置していたとしても、被加工歯車に対する位置に対して誤差が生じ、測定時の測定位置がずれてしまうことがある。
【０００７】
このような測定子の位置誤差が発生すると、歯形測定や歯厚測定をした場合に測定精度が低下してしまう。特に、歯厚を測定する場合に測定誤差が大きくなる。
【０００８】
そのため、測定に際して、測定子の位置を校正（キャリブレーション）することが行われている。
ここで、従来の校正方法を、図８を参照して説明する。
【０００９】
図８は、小形または中形の歯車の測定をする歯車測定装置１である。同図に示すように、この歯車測定装置１の基台２には、Ｘ軸方向に沿い延在したガイドレール３と、回転テーブル４と、サポートコラム５が配置されている。
移動体６は、ガイドレール３に沿いＸ軸方向に沿い移動することができる。移動体６にはＹ軸方向（図８では紙面に垂直方向）に延在したガイドレール７が配置されており、移動体８はＹ軸方向に沿い移動することができる。移動体８にはＺ軸方向に沿い延在したガイドレール９が配置されており、移動体１０はＺ軸方向に沿い移動することができる。
測定子３１を具備した測定器３０は、移動体１０に取り付けられている。
【００１０】
従来では、校正をするために、予め決めた基準位置に、機械的な基準部材である、基準ブロック２１、テストバー２２、マスターワーク２３のうちのいずれか一つを設置している。
基準ブロック２１は、サポートコラム５のサポートアーム部に設置しており、この場合には、基準ブロック２１を設置した位置を基準位置としている。
テストバー２２は、回転テーブル４の上面に同軸に設置しており、この場合には、テストバー２２を設置した位置を基準位置としている。
マスターワーク２３は、回転テーブル４の上面に同軸に設置しており、この場合には、マスターワーク２３を設置した位置を基準位置としている。
【００１１】
測定子３１の位置の校正をする場合には、測定子３１を、基準位置に設置した機械的な基準部材（基準ブロック２１、テストバー２２、マスターワーク２３のうちのいずれか一つ）に接触させ、このとき測定器３０から出力される位置信号を検査する。そして、この位置信号が基準位置を示していない場合には、このときに出力される位置信号が基準位置を示すように校正をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−１１１８５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図８に示すように、機械的な基準部材を用いて校正をする場合には、機械的な基準部材（基準ブロック２１、テストバー２２、マスターワーク２３）が必要になると共に、基準部材を取り付けたり取り外したりするという作業時間を要するという問題があった。
【００１４】
また、大形の歯車を測定する歯車測定装置においては、上記の問題のみならず、次に説明するような更なる問題があった。
図９は、大形の歯車の測定をする歯車測定装置１１である。同図において、１２は基台、１３，１７，１９はそれぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に沿い延在したガイドレール、１４は回転テーブル、１６，１８，２０はそれぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に沿い移動することができる移動体、３０は移動体２０に取り付けられている測定器、３１は測定子である。
なお、この歯車測定装置１１では、設置スペースを削減するためサポートコラムは備えられていない。
【００１５】
図９に示すような歯車測定装置１１では、サポートコラムがないため、基準ブロックを設置することは困難である。また、サポートアームがあった場合でも、歯車が大形であるため、測定子３１を基準ブロックへ接触させるため歯車測定装置１１を移動させた場合、歯車測定装置１１が大形の歯車に衝突する恐れがある。
また、測定子３１を回転テーブル１４の中心までストロークすることができないので、テストバー２２ａとしては、大きなものが必要である。
また、マスターワーク２３ａとしては、大きなものが必要である。
このようにテストバー２２ａやマスターワーク２３ａとして大きなものを用意しておかなければならないため、その作製費用や保管費用が大きくなるという問題及び校正を実施するたびにテストバー２２ａやマスターワーク２３ａを取り付けたり取り外したりする作業時間を要するという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、機械的な基準部材がなくても、測定子の位置の校正をすることができる歯車測定装置の校正方法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】
【００１７】
上記課題を解決する本発明は、測定子を被測定歯車の歯面に接触させると、前記測定子が前記被測定歯車に接触した位置を示す位置信号を出力すると共に、三次元方向の各方向に沿い駆動される測定器と、
前記位置信号を演算処理することにより、前記被測定歯車の測定をする演算手段とを有する歯車測定装置において、
前記測定子を基礎円の接線方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α１）を求める工程と、
前記測定子を基礎円の接線方向以外の方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α２）を求める工程と、
前記歯形こう配誤差（α１）と前記歯形こう配誤差（α２）との差である歯形こう配誤差の差（Δα）を算出する工程と、
前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程と、
前記位置誤差（Δｘ）を基に、前記測定子の位置を校正する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程では
次式を用いて位置誤差（Δｘ）を求めることを特徴とする歯車測定装置の校正方法。
Δｘ＝Δα／｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝
但し、αＡは歯先計測オフセット角度、αＢは歯元計測オフセット角度であり、
被測定歯車の基礎円直径をＤｇ、外径をＤｏ、歯底直径をＤｒ、測定子のボール径をｄとしたときに、
α２１＝tan-1〔（Ｄｏ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕
α２２＝tan-1〔（Ｄｒ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕である。
なお、歯先計測オフセット角度αＡ、歯元計測オフセット角度αＢは、図７に示す角度である。
また、測定子を基礎円の接線方向以外の方向に移動させる方向として、半径方向とした場合は、αＡ＝０、αＢ＝０になる（図６参照）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、２つの工程で得られる、歯形測定の歯形こう配誤差の差から演算処理により測定子の位置を校正することができ、さらに、２つの工程で、同じ歯を計測すれば、歯形形状誤差の要因をキャンセルできるので、被加工歯車を使用しての校正も候補になる。被加工歯車を使用して校正することができれば、機械的な基準部材（基準ブロック，テストバー、マスターワーク）を使用する必要が無くなり、また、機械的な基準部材の取り付け・取り外しのための時間を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明方法を適用した歯車測定装置を示す構成図。
【図２】ワーク（被測定歯車、被加工歯車）の一部を示す斜視図。
【図３】歯形測定をする第１の手法（基礎円の接線方向走査方式）を示す図。
【図４】歯形測定をする第２の手法（半径方向走査方式）を示す図。
【図５】本発明方法の動作を示すフローチャート。
【図６】ワークの歯車諸元を示す特性図。
【図７】ワークの歯車諸元、歯先計測オフセット角度、歯元計測オフセット角度を示す特性図。
【図８】従来技術に係る歯車測定装置を示す構成図。
【図９】従来技術に係る歯車測定装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明方法を適用した歯車測定装置１０１を示す。同図に示すように、この歯車測定装置１０１の基台１０２には、Ｘ軸方向に沿い延在したガイドレール１０３と、回転テーブル１０４が配置されている。
回転テーブル１０４は、回転軸Ｃ周りに回転することができる。
【００２３】
移動体１０６は、ガイドレール１０３に沿いＸ軸方向に沿い移動することができる。移動体１０６にはＹ軸方向（図１では紙面に垂直方向）に延在したガイドレール１０７が配置されており、移動体１０８はＹ軸方向に沿い移動することができる。移動体１０８にはＺ軸方向（鉛直方向）に沿い延在したガイドレール１０９が配置されており、移動体１１０はＺ軸方向に沿い移動することができる。
【００２４】
測定子１３１を具備した測定器１３０は、移動体１１０に取り付けられている。回転テーブル１０４の上面には、研削後の大形のワーク（被測定歯車、被加工歯車）Ｗ（図２参照）が同軸に載置される。
測定器１３０（測定子１３１）は、移動体１０６，１０８，１１０がそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に沿い駆動されることにより、三次元の各方向に沿い駆動（移動）される。測定器１３０は、測定子１３１がワークＷに接触すると、接触した位置を示す位置信号を出力する。
【００２５】
制御演算装置１４０は、歯車測定装置１０１全体を統合的に制御すると共に、位置信号を演算処理する装置である。
即ち、制御演算装置１４０は、予め設定・記憶されている、ワークＷの歯車諸元や、測定子１３１の位置（座標）、歯形測定位置及び歯厚測定位置に基づいて、移動体１０６，１０８，１１０のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を制御して測定器１３０（測定子１３１）のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を制御し、また、ワークＷが載置された回転テーブル１０４の回転軸Ｃ周りの回転を制御する。
更に、制御演算装置１４０は、測定器１３０から出力された位置信号を基に、歯形や歯厚を測定すると共に、測定子１３１の位置の校正をする。
【００２６】
次に、この歯車測定装置１０１を用いて、ワークＷの歯形測定をする２つの手法と、ワークＷの歯厚測定をする手法と、測定子１３１の位置の校正をする方法を順に説明する。
【００２７】
まず最初に、ワークＷの歯形測定をする第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）を、図３を参照して説明する。なお図３において、Ｌは基礎円に対する接線を示す。走査方向とする基礎円の接線方向は、通常の歯車測定機は水平方向にするが、斜め方向としても良く、本図は斜め方向で作図している。
【００２８】
第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）によりワークＷの歯形測定を行う場合には、図３に示すように、まずワークＷを回転軸Ｃ周りに僅かに回転させて、ワークＷの歯溝を測定器１３０に対向させた後、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、その測定子１３１をワークＷの歯面上における歯元円との交点に接触させる。即ち、この交点が歯面における測定開始位置♯１となる。
【００２９】
続いて、測定子１３１を測定開始位置♯１に接触させた状態から、測定子１３１を基礎円の接線Ｌに沿い移動させるように測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸方向に駆動するのと同期して、回転テーブル１０４を駆動してワークＷを回転軸Ｃ周りで回転させる。
測定子１３１がアナログ式のプローブである場合には測定子１３１をワークＷの歯面に連続的に接触しつつ、また、測定子１３１がデジタル式（オンオフ式）である場合には測定子１３１をワークＷの歯面に間欠的に接触しつつ、測定子１３１が基礎円の接線Ｌに沿い移動していくことで、ワークＷの歯面と基礎円の接線Ｌとが交差する各位置を示す位置信号が、測定器１３０から出力される。
【００３０】
そして、測定子１３１が、ワークＷの歯面上における歯先円との交点に到達したところで、歯形測定が終了する。即ち、この交点が歯面における測定終了位置♯２となる。
【００３１】
制御演算装置１４０は、測定子１３１が測定開始位置♯１から測定終了位置♯２にまで移動していったときに、測定器１３０から出力される位置信号を演算処理することにより、ワークＷの歯形を求めることができる。そして、演算して求めた歯形を基に、ワークＷの歯形こう配誤差α１を求めることができる。
【００３２】
なお、測定開始位置♯１における接触角をα１２、測定終了位置♯２における接触角をα１１とし、更に、測定子１３１に位置誤差がありその位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）をΔｘとした場合、歯形こう配誤差α１の計測誤差ｅ１は次式（１）により表される。
ｅ１＝Δｘ（tanα１１−tanα１２） ・・・（１）
【００３３】
第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）によるワークＷの歯形測定においては、ワークＷの歯面と測定子１３１との接触角はほぼ変化しないので、つまりα１１とα１２がほぼ等しいので、位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがあったとしても、歯形こう配誤差α１の計測誤差ｅ１はほとんど生じないという特性がある。
【００３４】
次に、ワークＷの歯形測定をする第２の手法（基礎円の接線方向以外の方向の走査方法）を、図４を参照して説明する。ここでは、基礎円の接線方向以外の方向として、半径方向とした場合について説明する。
【００３５】
第２の手法（半径方向走査方法）によりワークＷの歯形測定を行う場合には、図４に示すように、まずワークＷを回転軸Ｃ周りに僅かに回転させて、ワークＷの歯溝を測定器１３０に対向させた後、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、その測定子１３１をワークＷの歯面上における歯元円との交点に接触させる。即ち、この交点が歯面における測定開始位置♯３となる。
【００３６】
続いて、測定子１３１を測定開始位置♯３に接触させた状態から、測定子１３１を半径方向（Ｘ軸方向）に移動させるように測定器１３０をＸ軸方向に駆動するのと同期して、回転テーブル１０４を駆動してワークＷを回転軸Ｃ周りに回転させる。
測定子１３１がアナログ式のプローブである場合には測定子１３１をワークＷの歯面に連続的に接触しつつ、また、測定子１３１がデジタル式（オンオフ式）である場合には測定子１３１をワークＷの歯面に間欠的に接触しつつ、測定子１３１が半径方向（Ｘ軸方向）に移動していくことで、ワークＷの歯面とＸ軸（測定子１３１の移動軌跡）とが交差する各位置を示す位置信号が、測定器１３０から出力される。
【００３７】
そして、測定子１３１が、ワークＷの歯面上における歯先円との交点に到達したところで、歯形測定が終了する。即ち、この交点が歯面における測定終了位置♯４となる。
【００３８】
制御演算装置１４０は、測定子１３１が測定開始位置♯３から測定終了位置♯４にまで移動していったときに、測定器１３０から出力される位置信号を演算処理することにより、ワークＷの歯形を求めることができる。そして、演算して求めた歯形を基に、ワークＷの歯形こう配誤差α２を求めることができる。
【００３９】
なお、測定開始位置♯３における接触角をα２２、測定終了位置♯４における接触角をα２１とし、更に、測定子１３１に位置誤差がありその位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）をΔｘとした場合、歯形こう配誤差α２の計測誤差ｅ２は次式（２）により表される。
ｅ２＝Δｘ（tanα２１−tanα２２） ・・・（２）
【００４０】
第２の手法（半径方向走査方法）によるワークＷの歯形測定においては、ワークＷの歯面と測定子１３１との接触角が変化するので、つまりα２１とα２２が異なるので、位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがあった場合には、歯形こう配誤差α２の計測誤差ｅ２は、第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）における計測誤差ｅ１に比べて、大きくなるという特性がある。
【００４１】
次に、ワークＷの歯厚測定の手法を図２を参照して説明する。
歯厚測定をするには、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、測定子１３１を、ワークＷの右歯面ＷＲ上においてピッチ円と交差する交点に接触させる。このとき測定器１３０から出力される位置信号を制御演算装置１４０が演算処理して、このときの位置を検出する。
【００４２】
続いて、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、測定子１３１を、ワークＷの左歯面ＷＬ上においてピッチ円と交差する交点に接触させる。このとき測定器１３０から出力される位置信号を制御演算装置１４０が演算処理して、このときの位置を検出する。
【００４３】
そして、右歯面ＷＬ上の交点位置と、左歯面ＷＲ上の交点の位置を基に、ワークＷの歯厚を計測することができる。
【００４４】
この場合、測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがあった場合には、歯厚の計測誤差は大きくなってしまうという特性がある。
【００４５】
次に、本発明方法に係る歯車測定装置の校正方法により、測定子１３１の位置を校正する方法を、図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４６】
制御演算装置１４０は、前述したワークＷの歯形測定の第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）を用いてワークＷの歯形を求め、演算して求めたワークＷの歯形からワークＷの歯形こう配誤差α１を求める（ステップＳ１）。
なお、測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがある場合には、求めた歯形こう配誤差α１には計測誤差ｅ１が含まれる。ここで、α１＝αｗ１+ｅ１（αｗ１は歯形こう配誤差の真値）とする。
【００４７】
制御演算装置１４０は、前述したワークＷの歯形測定の第２の手法（半径方向走査方法）を用いてワークＷの歯形を求め、演算して求めたワークＷの歯形からワークＷの歯形こう配誤差α２を求める（ステップＳ２）。
なお、測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがある場合には、求めた歯形こう配誤差α２には計測誤差ｅ２が含まれる。ここで、α２＝αｗ２+ｅ２（αｗ２は歯形こう配誤差の真値）とする。
【００４８】
なお、ステップＳ１とステップＳ２の順番を逆にしてもよい。
【００４９】
次に制御演算装置１４０は、ステップＳ１により求めた歯形こう配誤差α１と、ステップＳ２により求めた歯形こう配誤差α２との差である、歯形こう配誤差の差Δαを算出する（ステップＳ３）。
この歯形こう配誤差の差Δαは、次式（３）により表される。
Δα＝α２−α１＝（αｗ１+ｅ１）−（αｗ２+ｅ２） ・・・（３）
つまり、歯形こう配誤差の差Δαは、「歯形こう配誤差α２」と「歯形こう配誤差α１」の差を示すものとなる。
ここで、ステップ１とステップ２で、同じ歯面を計測すれば、αｗ１＝αｗ２になること、ｅ１はほとんど生じない（ｅ１≒0）ことを考慮すれば、
Δα≒ｅ２＝Δｘ（tanα２１−tanα２２） ・・・（４）
とすることができる。
【００５０】
次に制御演算装置１４０は、測定子１３１の位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘを、式（４）を変形した、次式（５）を用いて演算する（ステップＳ４）。
Δｘ＝Δα／（tanα２１−tanα２２） ・・・（５）
ここにおいて、ワークＷの基礎円直径をＤｇ、外直径をＤｏ、歯底直径をＤｒ、測定子のボール径をｄとすると（図６参照）、式（４）におけるα２１とα２２は、次式（６），（７）により与えられる値（即ち、歯車諸元により与えられる値）である。
α２１＝tan-1〔（Ｄｏ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕 ・・・（６）
α２２＝tan-1〔（Ｄｒ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕 ・・・（７）
【００５１】
制御装置１４０は、上記（５）式により測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘを算出したら、検出器１３０から出力される位置信号に、位置誤差Δｘに対応する値が含まれていると判定する。
そして、制御装置１４０は、位置誤差Δｘの値に応じて、記憶されている測定子１３１の位置（座標）に対して校正をする（ステップＳ５）。これにより検出子１３１の位置を校正することができる。
【００５２】
このような校正をした後に測定を行った場合には、検出器１３０から出力される位置信号は、位置誤差を含まない正確な位置を示すものとなるため、この校正後に歯厚測定をすれば、正確な歯厚測定をすることができる（ステップＳ６）。
【００５３】
このように本発明に係る歯車測定装置の校正方法は、第２の手法（半径方向走査方法）により求めた歯形こう配誤差α２に含まれる計測誤差ｅ２は大きく、第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）により求めた歯形こう配誤差α１に含まれる計測誤差ｅ１は殆ど無く、２つの手法で、同じ歯面を計測すれば、歯車自身の歯形こう配誤差の影響をキャンセルできるという特性を利用して、歯形こう配誤差α２と歯形こう配誤差α１の差である歯形こう配誤差の差Δαがある場合には、測定子１３１の位置に位置誤差Δｘがあると判定する。
このようにして位置誤差があると判定した場合には、歯形こう配誤差の差Δαを基に、測定子１３１の位置誤差Δｘを演算し、演算した位置誤差Δｘが無くなるように校正する。
歯形こう配誤差α１、α２の演算において、歯形形状の影響を受けることに対しては、２つの手法で測定する歯面を同じ歯面とすれば、影響が同じになるので、これも式（３）の演算においてキャンセルさせることができる。よって、校正に必要な歯車はマスターギヤのような高精度なものは必要ではなく、加工途中の歯車も使用できる。
【００５４】
このように演算処理のみにより測定子１３１の位置の校正をすることができるので、機械的な基準部材を使用する必要が無くなり、また、機械的な基準部材の取り付け・取り外しのための時間を無くすことができる。
【００５５】
第２の手法（基礎円の接線方向以外の方向の走査方法）の走査方向は半径以外としても良く、以下に示す方法によれば、さらに校正の精度を高めることができる。
式（５）より、測定子１３１の位置誤差Δｘに対する歯形こう配誤差の差Δαの感度は、
Δα／Δｘ＝（tanα２１−tanα２２）である。
α２１とα２２は式（６）、（７）により歯車諸元で決まる値であるが、（tanα２１−tanα２２）は、測定子１３１とワークＷの接触角の差を意味する。感度を高めるには、測定子１３１とワークＷの接触角の差を大きくすれば良い。
【００５６】
そこで、図７に示すように歯先測定位置と歯元測定位置をオフセットすれば、測定子１３１とワークＷの接触角の差を大きくすることができる。すなわち、αＡを歯先計測オフセット角度、αＢを歯元計測オフセット角度として、tanα２１を（tanα２１＋αＡ）に増やし、tanα２２を（tanα２２―αＢ）に減らして、感度を｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝に増やす。
【００５７】
これにより、感度（Δα／Δｘ）は次式（８）に示すようになり、測定子１３１の位置誤差Δｘは次式（９）に示すようになり、図6に示す半径方向に走査した場合よりも感度を高めることができ、校正精度を上げることができる。
（Δα／Δｘ）＝｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝ ・・・（８）
Δｘ＝Δα／｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝ ・・・（９）
【００５８】
ちなみに、測定子１３１を基礎円の接線方向以外の方向に走査移動させる方向として、半径方向とした場合は、αＡ＝０、αＢ＝０となり、この場合には、位置誤差Δｘは前述した式（５）のようになる。
つまり、式（９）は位置誤差Δｘを示す一般式であり、式（５）は測定子１３１の移動方向を半径方向に特定したときの位置誤差Δｘを示す特定式である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１１，１０１ 歯車測定装置
２，１２，１０２ 基台
３，７，９，１３，１７，１９，１０３，１０７，１０９ ガイドレール
４，１４，１０４ 回転テーブル
５ サポートコラム
６，８，１９，１６，１８，２０，１０６，１０８，１１０ 移動体
２１ 基準ブロック
２２ テストバー
２３ マスターワーク
３０，１３０ 測定器
３１，１３１ 測定子
１４０ 制御演算装置
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車測定装置の校正方法に関し、基準ブロック等の機械的な基準部材を使用することなく、測定子の位置を校正することができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車加工機械は被加工歯車を加工する機械であり、具体的には、切削加工により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械により、小型の被加工歯車を量産加工する場合には、加工した初品の被加工歯車に対して、歯形測定や歯厚測定をした後、その精度を確認し、精度が良好である場合には残りの未加工ロットを加工し、精度が不良である場合には加工精度の修正を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。歯車測定機能を持たない歯車加工機械では、またぎ歯厚、オーバーピン径の確認しかできないために、初品は精度不良になることがある。
【０００３】
また、加工する被加工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、加工と測定とを数回繰り返し、最終的な加工精度を確認した後に、仕上加工を行うようにしている。加工と測定を繰り返すためには、歯車加工機械と歯車測定機の間で大型歯車の付け替え作業が必要であるため、長い作業時間を要している。
【０００４】
被加工歯車に対する歯形測定や歯厚測定は、測定子（プローブ）を具備した測定器を備えた歯車測定装置により行われている。
このような歯車測定装置は、従前では、歯車加工機械とは別体の装置として構成することが一般的であった。歯車測定装置を歯車加工機械とは別体とした場合には、被加工歯車を、歯車加工機械から歯車測定装置に付け替える作業が必要である。
一方、近年では上記の付け替え作業を省略し作業性の向上を図ることを目的として、加工後の被加工歯車に対して、機上で歯形測定や歯厚測定ができるように、歯車測定装置を一体として備えた歯車加工機械が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
歯車加工機械と一体であっても別体であっても、歯車測定装置では、測定器の測定子（プローブ）を被加工歯車に接触させると、測定子が被加工歯車に接触した位置を示す位置信号が、測定器から出力される。測定子を被加工歯車に接触させる位置を変化していき、各位置での位置信号を演算処理することにより、歯形や歯厚を測定することができる。
【０００６】
この場合、測定子が基準位置に位置しているときに、この基準位置を正確に示す位置信号が出力されれば、他の位置の測定をする場合でも正確な位置測定ができる。
しかし、周囲の温度や被加工歯車の加工時に発生する熱等により、測定器を含む歯車測定装置に熱変形が生じると、測定子が測定器に対しては基準位置に位置していたとしても、被加工歯車に対する位置に対して誤差が生じ、測定時の測定位置がずれてしまうことがある。
【０００７】
このような測定子の位置誤差が発生すると、歯形測定や歯厚測定をした場合に測定精度が低下してしまう。特に、歯厚を測定する場合に測定誤差が大きくなる。
【０００８】
そのため、測定に際して、測定子の位置を校正（キャリブレーション）することが行われている。
ここで、従来の校正方法を、図８を参照して説明する。
【０００９】
図８は、小形または中形の歯車の測定をする歯車測定装置１である。同図に示すように、この歯車測定装置１の基台２には、Ｘ軸方向に沿い延在したガイドレール３と、回転テーブル４と、サポートコラム５が配置されている。
移動体６は、ガイドレール３に沿いＸ軸方向に沿い移動することができる。移動体６にはＹ軸方向（図８では紙面に垂直方向）に延在したガイドレール７が配置されており、移動体８はＹ軸方向に沿い移動することができる。移動体８にはＺ軸方向に沿い延在したガイドレール９が配置されており、移動体１０はＺ軸方向に沿い移動することができる。
測定子３１を具備した測定器３０は、移動体１０に取り付けられている。
【００１０】
従来では、校正をするために、予め決めた基準位置に、機械的な基準部材である、基準ブロック２１、テストバー２２、マスターワーク２３のうちのいずれか一つを設置している。
基準ブロック２１は、サポートコラム５のサポートアーム部に設置しており、この場合には、基準ブロック２１を設置した位置を基準位置としている。
テストバー２２は、回転テーブル４の上面に同軸に設置しており、この場合には、テストバー２２を設置した位置を基準位置としている。
マスターワーク２３は、回転テーブル４の上面に同軸に設置しており、この場合には、マスターワーク２３を設置した位置を基準位置としている。
【００１１】
測定子３１の位置の校正をする場合には、測定子３１を、基準位置に設置した機械的な基準部材（基準ブロック２１、テストバー２２、マスターワーク２３のうちのいずれか一つ）に接触させ、このとき測定器３０から出力される位置信号を検査する。そして、この位置信号が基準位置を示していない場合には、このときに出力される位置信号が基準位置を示すように校正をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−１１１８５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図８に示すように、機械的な基準部材を用いて校正をする場合には、機械的な基準部材（基準ブロック２１、テストバー２２、マスターワーク２３）が必要になると共に、基準部材を取り付けたり取り外したりするという作業時間を要するという問題があった。
【００１４】
また、大形の歯車を測定する歯車測定装置においては、上記の問題のみならず、次に説明するような更なる問題があった。
図９は、大形の歯車の測定をする歯車測定装置１１である。同図において、１２は基台、１３，１７，１９はそれぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に沿い延在したガイドレール、１４は回転テーブル、１６，１８，２０はそれぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に沿い移動することができる移動体、３０は移動体２０に取り付けられている測定器、３１は測定子である。
なお、この歯車測定装置１１では、設置スペースを削減するためサポートコラムは備えられていない。
【００１５】
図９に示すような歯車測定装置１１では、サポートコラムがないため、基準ブロックを設置することは困難である。また、サポートアームがあった場合でも、歯車が大形であるため、測定子３１を基準ブロックへ接触させるため歯車測定装置１１を移動させた場合、歯車測定装置１１が大形の歯車に衝突する恐れがある。
また、測定子３１を回転テーブル１４の中心までストロークすることができないので、テストバー２２ａとしては、大きなものが必要である。
また、マスターワーク２３ａとしては、大きなものが必要である。
このようにテストバー２２ａやマスターワーク２３ａとして大きなものを用意しておかなければならないため、その作製費用や保管費用が大きくなるという問題及び校正を実施するたびにテストバー２２ａやマスターワーク２３ａを取り付けたり取り外したりする作業時間を要するという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、機械的な基準部材がなくても、測定子の位置の校正をすることができる歯車測定装置の校正方法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】
【００１７】
上記課題を解決する本発明は、測定子を被測定歯車の歯面に接触させると、前記測定子が前記被測定歯車に接触した位置を示す位置信号を出力すると共に、三次元方向の各方向に沿い駆動される測定器と、
前記位置信号を演算処理することにより、前記被測定歯車の測定をする演算手段とを有する歯車測定装置において、
前記測定子を基礎円の接線方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α１）を求める工程と、
前記測定子を基礎円の接線方向以外の方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α２）を求める工程と、
前記歯形こう配誤差（α１）と前記歯形こう配誤差（α２）との差である歯形こう配誤差の差（Δα）を算出する工程と、
前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程と、
前記位置誤差（Δｘ）を基に、前記測定子の位置を校正する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程では
次式を用いて位置誤差（Δｘ）を求めることを特徴とする歯車測定装置の校正方法。
Δｘ＝Δα／｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝
但し、αＡは歯先計測オフセット角度、αＢは歯元計測オフセット角度であり、
被測定歯車の基礎円直径をＤｇ、外径をＤｏ、歯底直径をＤｒ、測定子のボール径をｄとしたときに、
α２１＝tan-1〔（Ｄｏ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕
α２２＝tan-1〔（Ｄｒ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕である。
なお、歯先計測オフセット角度αＡ、歯元計測オフセット角度αＢは、図７に示す角度である。
また、測定子を基礎円の接線方向以外の方向に移動させる方向として、半径方向とした場合は、αＡ＝０、αＢ＝０になる（図６参照）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、２つの工程で得られる、歯形測定の歯形こう配誤差の差から演算処理により測定子の位置を校正することができ、さらに、２つの工程で、同じ歯を計測すれば、歯形形状誤差の要因をキャンセルできるので、被加工歯車を使用しての校正も候補になる。被加工歯車を使用して校正することができれば、機械的な基準部材（基準ブロック，テストバー、マスターワーク）を使用する必要が無くなり、また、機械的な基準部材の取り付け・取り外しのための時間を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明方法を適用した歯車測定装置を示す構成図。
【図２】ワーク（被測定歯車、被加工歯車）の一部を示す斜視図。
【図３】歯形測定をする第１の手法（基礎円の接線方向走査方式）を示す図。
【図４】歯形測定をする第２の手法（半径方向走査方式）を示す図。
【図５】本発明方法の動作を示すフローチャート。
【図６】ワークの歯車諸元を示す特性図。
【図７】ワークの歯車諸元、歯先計測オフセット角度、歯元計測オフセット角度を示す特性図。
【図８】従来技術に係る歯車測定装置を示す構成図。
【図９】従来技術に係る歯車測定装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明方法を適用した歯車測定装置１０１を示す。同図に示すように、この歯車測定装置１０１の基台１０２には、Ｘ軸方向に沿い延在したガイドレール１０３と、回転テーブル１０４が配置されている。
回転テーブル１０４は、回転軸Ｃ周りに回転することができる。
【００２３】
移動体１０６は、ガイドレール１０３に沿いＸ軸方向に沿い移動することができる。移動体１０６にはＹ軸方向（図１では紙面に垂直方向）に延在したガイドレール１０７が配置されており、移動体１０８はＹ軸方向に沿い移動することができる。移動体１０８にはＺ軸方向（鉛直方向）に沿い延在したガイドレール１０９が配置されており、移動体１１０はＺ軸方向に沿い移動することができる。
【００２４】
測定子１３１を具備した測定器１３０は、移動体１１０に取り付けられている。回転テーブル１０４の上面には、研削後の大形のワーク（被測定歯車、被加工歯車）Ｗ（図２参照）が同軸に載置される。
測定器１３０（測定子１３１）は、移動体１０６，１０８，１１０がそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に沿い駆動されることにより、三次元の各方向に沿い駆動（移動）される。測定器１３０は、測定子１３１がワークＷに接触すると、接触した位置を示す位置信号を出力する。
【００２５】
制御演算装置１４０は、歯車測定装置１０１全体を統合的に制御すると共に、位置信号を演算処理する装置である。
即ち、制御演算装置１４０は、予め設定・記憶されている、ワークＷの歯車諸元や、測定子１３１の位置（座標）、歯形測定位置及び歯厚測定位置に基づいて、移動体１０６，１０８，１１０のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を制御して測定器１３０（測定子１３１）のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を制御し、また、ワークＷが載置された回転テーブル１０４の回転軸Ｃ周りの回転を制御する。
更に、制御演算装置１４０は、測定器１３０から出力された位置信号を基に、歯形や歯厚を測定すると共に、測定子１３１の位置の校正をする。
【００２６】
次に、この歯車測定装置１０１を用いて、ワークＷの歯形測定をする２つの手法と、ワークＷの歯厚測定をする手法と、測定子１３１の位置の校正をする方法を順に説明する。
【００２７】
まず最初に、ワークＷの歯形測定をする第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）を、図３を参照して説明する。なお図３において、Ｌは基礎円に対する接線を示す。走査方向とする基礎円の接線方向は、通常の歯車測定機は水平方向にするが、斜め方向としても良く、本図は斜め方向で作図している。
【００２８】
第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）によりワークＷの歯形測定を行う場合には、図３に示すように、まずワークＷを回転軸Ｃ周りに僅かに回転させて、ワークＷの歯溝を測定器１３０に対向させた後、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、その測定子１３１をワークＷの歯面上における歯元円との交点に接触させる。即ち、この交点が歯面における測定開始位置♯１となる。
【００２９】
続いて、測定子１３１を測定開始位置♯１に接触させた状態から、測定子１３１を基礎円の接線Ｌに沿い移動させるように測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸方向に駆動するのと同期して、回転テーブル１０４を駆動してワークＷを回転軸Ｃ周りで回転させる。
測定子１３１がアナログ式のプローブである場合には測定子１３１をワークＷの歯面に連続的に接触しつつ、また、測定子１３１がデジタル式（オンオフ式）である場合には測定子１３１をワークＷの歯面に間欠的に接触しつつ、測定子１３１が基礎円の接線Ｌに沿い移動していくことで、ワークＷの歯面と基礎円の接線Ｌとが交差する各位置を示す位置信号が、測定器１３０から出力される。
【００３０】
そして、測定子１３１が、ワークＷの歯面上における歯先円との交点に到達したところで、歯形測定が終了する。即ち、この交点が歯面における測定終了位置♯２となる。
【００３１】
制御演算装置１４０は、測定子１３１が測定開始位置♯１から測定終了位置♯２にまで移動していったときに、測定器１３０から出力される位置信号を演算処理することにより、ワークＷの歯形を求めることができる。そして、演算して求めた歯形を基に、ワークＷの歯形こう配誤差α１を求めることができる。
【００３２】
なお、測定開始位置♯１における接触角をα１２、測定終了位置♯２における接触角をα１１とし、更に、測定子１３１に位置誤差がありその位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）をΔｘとした場合、歯形こう配誤差α１の計測誤差ｅ１は次式（１）により表される。
ｅ１＝Δｘ（tanα１１−tanα１２） ・・・（１）
【００３３】
第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）によるワークＷの歯形測定においては、ワークＷの歯面と測定子１３１との接触角はほぼ変化しないので、つまりα１１とα１２がほぼ等しいので、位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがあったとしても、歯形こう配誤差α１の計測誤差ｅ１はほとんど生じないという特性がある。
【００３４】
次に、ワークＷの歯形測定をする第２の手法（基礎円の接線方向以外の方向の走査方法）を、図４を参照して説明する。ここでは、基礎円の接線方向以外の方向として、半径方向とした場合について説明する。
【００３５】
第２の手法（半径方向走査方法）によりワークＷの歯形測定を行う場合には、図４に示すように、まずワークＷを回転軸Ｃ周りに僅かに回転させて、ワークＷの歯溝を測定器１３０に対向させた後、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、その測定子１３１をワークＷの歯面上における歯元円との交点に接触させる。即ち、この交点が歯面における測定開始位置♯３となる。
【００３６】
続いて、測定子１３１を測定開始位置♯３に接触させた状態から、測定子１３１を半径方向（Ｘ軸方向）に移動させるように測定器１３０をＸ軸方向に駆動するのと同期して、回転テーブル１０４を駆動してワークＷを回転軸Ｃ周りに回転させる。
測定子１３１がアナログ式のプローブである場合には測定子１３１をワークＷの歯面に連続的に接触しつつ、また、測定子１３１がデジタル式（オンオフ式）である場合には測定子１３１をワークＷの歯面に間欠的に接触しつつ、測定子１３１が半径方向（Ｘ軸方向）に移動していくことで、ワークＷの歯面とＸ軸（測定子１３１の移動軌跡）とが交差する各位置を示す位置信号が、測定器１３０から出力される。
【００３７】
そして、測定子１３１が、ワークＷの歯面上における歯先円との交点に到達したところで、歯形測定が終了する。即ち、この交点が歯面における測定終了位置♯４となる。
【００３８】
制御演算装置１４０は、測定子１３１が測定開始位置♯３から測定終了位置♯４にまで移動していったときに、測定器１３０から出力される位置信号を演算処理することにより、ワークＷの歯形を求めることができる。そして、演算して求めた歯形を基に、ワークＷの歯形こう配誤差α２を求めることができる。
【００３９】
なお、測定開始位置♯３における接触角をα２２、測定終了位置♯４における接触角をα２１とし、更に、測定子１３１に位置誤差がありその位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）をΔｘとした場合、歯形こう配誤差α２の計測誤差ｅ２は次式（２）により表される。
ｅ２＝Δｘ（tanα２１−tanα２２） ・・・（２）
【００４０】
第２の手法（半径方向走査方法）によるワークＷの歯形測定においては、ワークＷの歯面と測定子１３１との接触角が変化するので、つまりα２１とα２２が異なるので、位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがあった場合には、歯形こう配誤差α２の計測誤差ｅ２は、第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）における計測誤差ｅ１に比べて、大きくなるという特性がある。
【００４１】
次に、ワークＷの歯厚測定の手法を図２を参照して説明する。
歯厚測定をするには、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、測定子１３１を、ワークＷの右歯面ＷＲ上においてピッチ円と交差する交点に接触させる。このとき測定器１３０から出力される位置信号を制御演算装置１４０が演算処理して、このときの位置を検出する。
【００４２】
続いて、測定器１３０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動させて、測定子１３１を、ワークＷの左歯面ＷＬ上においてピッチ円と交差する交点に接触させる。このとき測定器１３０から出力される位置信号を制御演算装置１４０が演算処理して、このときの位置を検出する。
【００４３】
そして、右歯面ＷＬ上の交点位置と、左歯面ＷＲ上の交点の位置を基に、ワークＷの歯厚を計測することができる。
【００４４】
この場合、測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがあった場合には、歯厚の計測誤差は大きくなってしまうという特性がある。
【００４５】
次に、本発明方法に係る歯車測定装置の校正方法により、測定子１３１の位置を校正する方法を、図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４６】
制御演算装置１４０は、前述したワークＷの歯形測定の第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）を用いてワークＷの歯形を求め、演算して求めたワークＷの歯形からワークＷの歯形こう配誤差α１を求める（ステップＳ１）。
なお、測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがある場合には、求めた歯形こう配誤差α１には計測誤差ｅ１が含まれる。ここで、α１＝αｗ１+ｅ１（αｗ１は歯形こう配誤差の真値）とする。
【００４７】
制御演算装置１４０は、前述したワークＷの歯形測定の第２の手法（半径方向走査方法）を用いてワークＷの歯形を求め、演算して求めたワークＷの歯形からワークＷの歯形こう配誤差α２を求める（ステップＳ２）。
なお、測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘがある場合には、求めた歯形こう配誤差α２には計測誤差ｅ２が含まれる。ここで、α２＝αｗ２+ｅ２（αｗ２は歯形こう配誤差の真値）とする。
【００４８】
なお、ステップＳ１とステップＳ２の順番を逆にしてもよい。
【００４９】
次に制御演算装置１４０は、ステップＳ１により求めた歯形こう配誤差α１と、ステップＳ２により求めた歯形こう配誤差α２との差である、歯形こう配誤差の差Δαを算出する（ステップＳ３）。
この歯形こう配誤差の差Δαは、次式（３）により表される。
Δα＝α２−α１＝（αｗ１+ｅ１）−（αｗ２+ｅ２） ・・・（３）
つまり、歯形こう配誤差の差Δαは、「歯形こう配誤差α２」と「歯形こう配誤差α１」の差を示すものとなる。
ここで、ステップ１とステップ２で、同じ歯面を計測すれば、αｗ１＝αｗ２になること、ｅ１はほとんど生じない（ｅ１≒0）ことを考慮すれば、
Δα≒ｅ２＝Δｘ（tanα２１−tanα２２） ・・・（４）
とすることができる。
【００５０】
次に制御演算装置１４０は、測定子１３１の位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘを、式（４）を変形した、次式（５）を用いて演算する（ステップＳ４）。
Δｘ＝Δα／（tanα２１−tanα２２） ・・・（５）
ここにおいて、ワークＷの基礎円直径をＤｇ、外直径をＤｏ、歯底直径をＤｒ、測定子のボール径をｄとすると（図６参照）、式（４）におけるα２１とα２２は、次式（６），（７）により与えられる値（即ち、歯車諸元により与えられる値）である。
α２１＝tan-1〔（Ｄｏ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕 ・・・（６）
α２２＝tan-1〔（Ｄｒ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕 ・・・（７）
【００５１】
制御装置１４０は、上記（５）式により測定子１３１の位置に位置誤差（Ｘ軸方向の位置ずれ）Δｘを算出したら、検出器１３０から出力される位置信号に、位置誤差Δｘに対応する値が含まれていると判定する。
そして、制御装置１４０は、位置誤差Δｘの値に応じて、記憶されている測定子１３１の位置（座標）に対して校正をする（ステップＳ５）。これにより検出子１３１の位置を校正することができる。
【００５２】
このような校正をした後に測定を行った場合には、検出器１３０から出力される位置信号は、位置誤差を含まない正確な位置を示すものとなるため、この校正後に歯厚測定をすれば、正確な歯厚測定をすることができる（ステップＳ６）。
【００５３】
このように本発明に係る歯車測定装置の校正方法は、第２の手法（半径方向走査方法）により求めた歯形こう配誤差α２に含まれる計測誤差ｅ２は大きく、第１の手法（基礎円の接線方向走査方法）により求めた歯形こう配誤差α１に含まれる計測誤差ｅ１は殆ど無く、２つの手法で、同じ歯面を計測すれば、歯車自身の歯形こう配誤差の影響をキャンセルできるという特性を利用して、歯形こう配誤差α２と歯形こう配誤差α１の差である歯形こう配誤差の差Δαがある場合には、測定子１３１の位置に位置誤差Δｘがあると判定する。
このようにして位置誤差があると判定した場合には、歯形こう配誤差の差Δαを基に、測定子１３１の位置誤差Δｘを演算し、演算した位置誤差Δｘが無くなるように校正する。
歯形こう配誤差α１、α２の演算において、歯形形状の影響を受けることに対しては、２つの手法で測定する歯面を同じ歯面とすれば、影響が同じになるので、これも式（３）の演算においてキャンセルさせることができる。よって、校正に必要な歯車はマスターギヤのような高精度なものは必要ではなく、加工途中の歯車も使用できる。
【００５４】
このように演算処理のみにより測定子１３１の位置の校正をすることができるので、機械的な基準部材を使用する必要が無くなり、また、機械的な基準部材の取り付け・取り外しのための時間を無くすことができる。
【００５５】
第２の手法（基礎円の接線方向以外の方向の走査方法）の走査方向は半径以外としても良く、以下に示す方法によれば、さらに校正の精度を高めることができる。
式（５）より、測定子１３１の位置誤差Δｘに対する歯形こう配誤差の差Δαの感度は、
Δα／Δｘ＝（tanα２１−tanα２２）である。
α２１とα２２は式（６）、（７）により歯車諸元で決まる値であるが、（tanα２１−tanα２２）は、測定子１３１とワークＷの接触角の差を意味する。感度を高めるには、測定子１３１とワークＷの接触角の差を大きくすれば良い。
【００５６】
そこで、図７に示すように歯先測定位置と歯元測定位置をオフセットすれば、測定子１３１とワークＷの接触角の差を大きくすることができる。すなわち、αＡを歯先計測オフセット角度、αＢを歯元計測オフセット角度として、tanα２１を（tanα２１＋αＡ）に増やし、tanα２２を（tanα２２―αＢ）に減らして、感度を｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝に増やす。
【００５７】
これにより、感度（Δα／Δｘ）は次式（８）に示すようになり、測定子１３１の位置誤差Δｘは次式（９）に示すようになり、図6に示す半径方向に走査した場合よりも感度を高めることができ、校正精度を上げることができる。
（Δα／Δｘ）＝｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝ ・・・（８）
Δｘ＝Δα／｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝ ・・・（９）
【００５８】
ちなみに、測定子１３１を基礎円の接線方向以外の方向に走査移動させる方向として、半径方向とした場合は、αＡ＝０、αＢ＝０となり、この場合には、位置誤差Δｘは前述した式（５）のようになる。
つまり、式（９）は位置誤差Δｘを示す一般式であり、式（５）は測定子１３１の移動方向を半径方向に特定したときの位置誤差Δｘを示す特定式である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１１，１０１ 歯車測定装置
２，１２，１０２ 基台
３，７，９，１３，１７，１９，１０３，１０７，１０９ ガイドレール
４，１４，１０４ 回転テーブル
５ サポートコラム
６，８，１９，１６，１８，２０，１０６，１０８，１１０ 移動体
２１ 基準ブロック
２２ テストバー
２３ マスターワーク
３０，１３０ 測定器
３１，１３１ 測定子
１４０ 制御演算装置
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定子を被測定歯車の歯面に接触させると、前記測定子が前記被測定歯車に接触した位置を示す位置信号を出力すると共に、三次元方向の各方向に沿い駆動される測定器と、
前記位置信号を演算処理することにより、前記被測定歯車の測定をする演算手段とを有する歯車測定装置において、
前記測定子を基礎円の接線方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α１）を求める工程と、
前記測定子を基礎円の接線方向以外の方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α２）を求める工程と、
前記歯形こう配誤差（α１）と前記歯形こう配誤差（α２）との差である歯形こう配誤差の差（Δα）を算出する工程と、
前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程と、
前記位置誤差（Δｘ）を基に、前記測定子の位置を校正する工程と、
を有することを特徴とする歯車測定装置の校正方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程では、
次式を用いて位置誤差（Δｘ）を求めることを特徴とする歯車測定装置の校正方法。
Δｘ＝Δα／｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝
但し、αＡは歯先計測オフセット角度、αＢは歯元計測オフセット角度であり、
被測定歯車の基礎円直径をＤｇ、外径をＤｏ、歯底直径をＤｒ、測定子のボール径をｄとしたときに、
α２１＝tan-1〔（Ｄｏ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕
α２２＝tan-1〔（Ｄｒ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕である。
【請求項１】
測定子を被測定歯車の歯面に接触させると、前記測定子が前記被測定歯車に接触した位置を示す位置信号を出力すると共に、三次元方向の各方向に沿い駆動される測定器と、
前記位置信号を演算処理することにより、前記被測定歯車の測定をする演算手段とを有する歯車測定装置において、
前記測定子を基礎円の接線方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α１）を求める工程と、
前記測定子を基礎円の接線方向以外の方向に移動させるのと同期して前記被測定歯車をその回転軸周りで回転させていくことにより、前記被測定歯車の歯面に前記測定子が接触したときに出力される位置信号を演算処理して前記被測定歯車の歯形を求め、この歯形から前記被測定歯車の歯形こう配誤差（α２）を求める工程と、
前記歯形こう配誤差（α１）と前記歯形こう配誤差（α２）との差である歯形こう配誤差の差（Δα）を算出する工程と、
前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程と、
前記位置誤差（Δｘ）を基に、前記測定子の位置を校正する工程と、
を有することを特徴とする歯車測定装置の校正方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記測定子の位置誤差（Δｘ）を、前記歯形こう配誤差の差（Δα）と前記被測定歯車の歯車諸元を用いて求める工程では、
次式を用いて位置誤差（Δｘ）を求めることを特徴とする歯車測定装置の校正方法。
Δｘ＝Δα／｛tan（α２１＋αＡ）−tan（α２２−αＢ）｝
但し、αＡは歯先計測オフセット角度、αＢは歯元計測オフセット角度であり、
被測定歯車の基礎円直径をＤｇ、外径をＤｏ、歯底直径をＤｒ、測定子のボール径をｄとしたときに、
α２１＝tan-1〔（Ｄｏ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕
α２２＝tan-1〔（Ｄｒ2−Ｄｇ2）0.5＋ｄ〕／Ｄｇ〕である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１５０９０（Ｐ２０１１−２１５０９０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５６６１（Ｐ２０１０−８５６６１）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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