JP2006250625A

JP2006250625A - Method and device for measuring gear tooth shape, and measuring master gear used for the device

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Publication number: JP2006250625A
Application number: JP2005065592A
Authority: JP
Inventors: Teru Hayashi; 輝林; Hiromi Ogasawara; 宏臣小笠原
Original assignee: OGASAWARA PREC ENGINEERING KK; OGASAWARA PRECISION ENGINEERING KK
Current assignee: OGASAWARA PREC ENGINEERING KK; OGASAWARA PRECISION ENGINEERING KK
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring gear tooth shape and a measuring master gear used for the device, capable of not only measuring efficiently a tooth shape error of a gear but also measuring even a gear having a small module. <P>SOLUTION: This device has a rotation holding mechanism 62 for holding rotatably special master gears (SMG) 33, 36, 51 having respectively a shape formed by removing alternate teeth from a high-precision involute gear and test gears (G) 34, 75 whose tooth shapes are to be measured, and holding rotatably the special master gears (SMG) and the test gears (G) in the mutually engaged state; and a detection device 64 for measuring each rotation angle of the special master gears (SMG) and each rotation angle of the test gears (G) when the special master gears (SMG) and the test gears (G) are rotated in the mutually engaged state, and determining a deviation of the rotation angle between both gears, to thereby detect each tooth shape of the test gears (G). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、測定用親歯車と被測定歯車を噛み合わせて回転するだけで、容易に歯形の測定を行うことができる歯形測定方法、歯形測定装置およびこの歯形測定装置に使用する測定用親歯車に関する。 The present invention relates to a tooth profile measuring method, a tooth profile measuring device, and a measuring master gear used in this tooth profile measuring device, which can easily measure a tooth profile simply by meshing and rotating the measuring master gear and the gear to be measured. About.

精密機械はもとより、自動車、重機械、ＯＡ機器、ロボット等、多くの分野で歯車は使われており、近年ではコスト削減や軽量化の為、樹脂材料を用いた歯車も増えてきている。歯車産業で特に問題になるのが歯車の精度であり、それにともなって生じる振動・騒音に関するノイズ問題の改善が急がれている。歯車の測定・評価の目的は、生産する歯車の精度を管理し歯車の運転性能を予測することにある。 Gears are used in many fields such as automobiles, heavy machinery, OA equipment, robots, etc. as well as precision machines. In recent years, gears using resin materials are increasing for cost reduction and weight reduction. The accuracy of gears is a particular problem in the gear industry, and there is an urgent need to improve noise problems related to vibration and noise. The purpose of measuring and evaluating gears is to manage the accuracy of the gears to be produced and to predict the driving performance of the gears.

歯車の測定は、歯形、歯すじ、ピッチ、歯溝の振れ等の個別誤差測定と、片歯面かみあい試験、両歯面かみあい試験、歯あたり検査等の総合誤差測定があり、それらの測定から得られた結果を各精度等級と対比し評価している。 Gear measurement includes individual error measurement such as tooth profile, tooth trace, pitch, tooth gap runout, etc., and total error measurement such as single tooth face contact test, both tooth face contact test, tooth contact inspection, etc. The results obtained are evaluated against each accuracy grade.

一般に、歯車の個別誤差（歯形、ピッチ、歯すじ、歯溝のフレ）の評価は、市販されている歯車歯形測定機／試験機で行われている。この歯車歯形測定機は、接触式の測定子（プローブ）と、測定対象の歯車を保持する回転軸を持つ三次元測定機である。 In general, evaluation of individual gear errors (tooth profile, pitch, tooth trace, tooth gap flare) is performed by a commercially available gear tooth profile measuring / testing machine. This gear tooth profile measuring machine is a three-dimensional measuring machine having a contact type probe (probe) and a rotating shaft that holds a gear to be measured.

この測定機にて歯形測定をする場合は、三次元空間内で１歯ずつ測定子を測定対象歯車の歯溝に入れ、歯車の基礎円径に位置決めする必要がある。このため、測定子の位置決め作業が複雑であり、プログラム化されていても、連続して歯車の全ての歯の歯形誤差を測定するには、非常に時間も掛かり効率も悪い。そのため、歯車の歯形測定を、歯車の歯数に関わらず、およそ９０°間隔で４つの歯のみを抜き取り検査的に歯形測定をし、精度管理としているのが一般的に歯車生産工場で行われている実情である。また、接触式の測定子が一般的であるため、測定子の先をいかに細く針状にしても、モジュールの小さい歯車（およそモジュール０．３以下）は測定できない。 When measuring the tooth profile with this measuring machine, it is necessary to place the measuring element one tooth at a time in the tooth gap of the gear to be measured in the three-dimensional space and position it on the basic circle diameter of the gear. For this reason, the positioning operation of the probe is complicated, and even if programmed, it is very time consuming and inefficient to continuously measure the tooth profile errors of all the teeth of the gear. For this reason, the gear tooth profile is generally measured at the gear production plant by measuring only four teeth at approximately 90 ° intervals and measuring the tooth profile in an inspected manner regardless of the number of gear teeth. It is the actual situation. In addition, since a contact-type measuring element is common, no matter how thin the tip of the measuring element is in the shape of a needle, a small gear of the module (approximately 0.3 or less module) cannot be measured.

また、歯車の角度伝達誤差、それに伴う振動・騒音の原因をつきとめ改善をおこなうためには、片歯面かみあい試験が有効であり、さらに詳細を調べるためには歯形検査が必要になる。しかしながら、この２つの試験は別々の試験機を用いておこなうため、時間的にも労力的にも、そして測定精度の面でも無駄が多かった。 Further, in order to identify and improve the cause of the gear angle transmission error and the accompanying vibration and noise, the one-tooth contact test is effective, and a tooth profile inspection is required to check further details. However, since these two tests are performed using different test machines, there is a lot of waste in terms of time, labor, and measurement accuracy.

本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであって、歯車の歯形誤差を効率よく測定することがきるばかりでなく、モジュールの小さな歯車でも測定可能な歯車歯形測定方法、歯車歯形測定装置およびこの歯車歯形測定装置に使用する測定用親歯車を提供することをその目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and not only can efficiently measure the tooth profile error of a gear, but also a gear tooth profile measuring method and gear tooth profile measurement capable of measuring even a small gear of a module. It is an object of the present invention to provide a measuring gear used for the apparatus and the gear tooth profile measuring apparatus.

上記課題を解決すべく本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と、歯形形状を測定しようとする被測定歯車を回転可能に保持するとともに、前記測定用親歯車を前記被測定歯車に噛み合わせつつ回転するように保持する回転保持機構と、前記測定用親歯車と前記被測定歯車とが噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と、前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を検出する検出装置とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention rotatably holds a measuring parent gear having a shape obtained by removing every other tooth from a high-precision involute gear and a gear to be measured whose tooth profile shape is to be measured. And a rotation holding mechanism that holds the measurement parent gear so as to rotate while meshing with the gear to be measured, and when the measurement parent gear and the gear to be measured rotate while meshing with each other, the measurement parent gear And a detection device that detects a tooth profile of the gear to be measured by measuring a rotation angle of the gear and a rotation angle of the gear to be measured, and obtaining a deviation of the rotation angles of both gears. To do.

また本発明は、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、その噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the meshing ratio of the measuring master gear and the gear to be measured is less than 1, and the measuring master gear and the gear to be measured have a pair of teeth that mesh with each other after the involute meshing is completed. While engaging with the distant contact, the pair of teeth to be engaged next starts to engage with the close contact, and then performs involute engagement.

また本発明は、前記保持機構は、前記被測定歯車を前記測定用親歯車と噛み合いながら１回転以上するように回転保持することを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the holding mechanism rotates and holds the gear to be measured so as to make one or more rotations while meshing with the measuring parent gear.

また本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that it has a shape obtained by removing every other tooth from the high-precision involute gear.

また本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させ、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定することを特徴とする。 In addition, the present invention rotates a measuring parent gear having a shape obtained by removing every other tooth of a high-precision involute gear and a gear to be measured whose tooth profile shape is to be measured. When the gear rotates while meshing, the rotation angle of the measurement main gear and the rotation angle of the gear to be measured are measured, and the tooth profile shape of the gear to be measured is obtained by calculating the deviation of the rotation angles of both gears. It is characterized by measuring.

また本発明は、前記測定用親歯車と前記被測定歯車はその噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the meshing ratio of the measuring master gear and the gear to be measured is less than 1, and the measuring master gear and the gear to be measured have a pair of teeth that mesh with each other after the involute meshing is completed. While engaging by contact, a pair of teeth to be engaged next starts engaging by close contact, and then performs involute engagement.

また、本発明は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させる手順と、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定する手順と、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定する手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴としている。 In addition, the present invention provides a procedure for rotating a measuring parent gear having a shape obtained by removing every other tooth from a high-precision involute gear and a gear to be measured to be measured in mesh with the gear to be measured. When the two gears rotate while meshing with each other, a procedure for measuring the rotation angle of the measurement master gear and the rotation angle of the gear to be measured, and calculating the deviation of the rotation angles of the gears to be measured are measured. It is a program for causing a computer to execute a procedure for measuring the tooth profile of a gear.

本発明にあっては、歯車の歯形誤差を、全ての歯について容易な段取りで効率よく測定でき、ノイズ問題等、歯車の性能向上の指針が得られる。また、測定子を必要としないため、モジュールの小さい歯車でもそれとかみあう歯車があれば、歯形誤差が測定できる。 In the present invention, the tooth profile error of the gear can be efficiently measured with easy setup for all the teeth, and a guideline for improving the performance of the gear such as a noise problem can be obtained. In addition, since no measuring element is required, the tooth profile error can be measured if there is a gear that meshes with a small gear of the module.

本発明は、従来の歯車歯形測定装置のように、測定子（センサー、またはプローブ）を使って歯車の歯の表面を１枚１枚なぞってセンシングする手法とは全く違い、歯車同士のかみあいにより歯車の歯形誤差を測定する方法の発明であり、それを成立させる親歯車、特殊マスターギヤ（ＳＭＧ）についての発明である。 The present invention is completely different from the conventional method of sensing the tooth surface of a gear by using a probe (sensor or probe) like a conventional gear tooth profile measuring device. It is an invention of a method for measuring a tooth profile error of a gear, and is an invention of a master gear and a special master gear (SMG) that establishes it.

本発明の特殊マスターギア（ＳＭＧ）による歯車の歯形誤差測定が成立するには、特殊マスターギア（ＳＭＧ）が後述する所定の形状を有すること、測定対象となるテストギア（Ｇ）と特殊マスターギア（ＳＭＧ）とが連続してかみあうこと、測定時、テストギア（Ｇ）は特殊マスターギア（ＳＭＧ）とかみあいながら必ず１回転もしくは１回転以上すること、という条件が必要であり、特殊マスターギアはこの条件を満たす幾何学形状を持つ。 In order to establish the gear tooth profile error measurement by the special master gear (SMG) of the present invention, the special master gear (SMG) has a predetermined shape to be described later, the test gear (G) to be measured and the special master gear. (SMG) must be continuously meshed with each other, and during measurement, the test gear (G) must be rotated one or more times while engaging with the special master gear (SMG). It has a geometric shape that satisfies this condition.

測定機は、歯車かみあい回転角伝達誤差測定機（または歯車片歯面かみあい試験機、以下かみあい試験機）もしくは、それと同様の機能を果たす測定装置を用い、かみあい時の親歯車、特殊マスターギア（ＳＭＧ）と測定対象となるテストギア（Ｇ）の各々の回転軸の回転角度を計測する。かみあい試験機は、１対の歯車をモータなどの動力を用いて回転させて噛合わせ、おもに歯車の幾何学的誤差に起因する歯車噛合い伝達角度の遅れ進みを測定する装置である。一般的なかみあい試験機は、駆動側、従動側の回転角度をロータリーエンコーダで読み、そのデータより伝達角度誤差を計測する。本発明では、かみあい試験機の駆動側に特殊マスターギア（ＳＭＧ）を取り付け、動力の無い従動側にテストギア（Ｇ）を取り付け、幾何学条件より得られる互いの歯がかみあう位置に軸間を固定して回転させ、駆動軸、従動軸の回転角度の遅れ進み（角度伝達誤差）を測定し、そのかみあいデータに理論定義された演算をし、歯車の歯形誤差を取り出すシステムである。本発明は、インボリュートカーブを持つ歯車に対して効果があるものである。 The measuring machine is a gear meshing rotation angle transmission error measuring machine (or a gear single tooth face meshing tester, hereinafter referred to as a meshing tester) or a measuring device that performs the same function. The rotation angle of each rotation shaft of the test gear (G) to be measured and SMG) is measured. The meshing tester is a device that rotates a pair of gears using a power of a motor or the like and meshes the gears, and mainly measures the delay of the gear meshing transmission angle caused by the geometric error of the gears. A general mesh testing machine reads the rotation angle on the driving side and the driven side with a rotary encoder, and measures the transmission angle error from the data. In the present invention, a special master gear (SMG) is attached to the drive side of the meshing tester, a test gear (G) is attached to the driven side without power, and the shafts are positioned so that the teeth of each other can be obtained from geometric conditions. It is a system that rotates fixedly, measures the lag and advance (angle transmission error) of the rotation angle of the drive shaft and the driven shaft, performs a theoretically defined operation on the mesh data, and extracts the tooth profile error of the gear. The present invention is effective for a gear having an involute curve.

「特殊マスターギア（ＳＭＧ）の説明と定義」
歯数Ｚ＝１２の通常の平歯車を図１に示す。この歯車Ｇから歯を一つ置きに取り除いた特殊マスターギア（ＳＭＧ）を図２に示す。この特殊マスターギア（ＳＭＧ）は作用線上の全かみあい長さが法線ピッチの２倍以下でかみあう特殊ギヤで、主な形状は、通常の歯車の歯を１歯おきに歯を取り除いてある歯車、もしくは、それに相当する形状を持つギヤである。 "Description and definition of special master gear (SMG)"
A normal spur gear with the number of teeth Z = 12 is shown in FIG. A special master gear (SMG) in which every other tooth is removed from the gear G is shown in FIG. This special master gear (SMG) is a special gear that meshes when the total meshing length on the action line is less than twice the normal pitch, and the main shape is a gear that has every other tooth removed from a normal gear. Or, it is a gear having a shape corresponding to it.

これら図１、図２において、符号１１は外径、符号１３はピッチ円直径、符号１５は基礎円直径、符号１７は歯底径を示す。 1 and 2, reference numeral 11 indicates an outer diameter, reference numeral 13 indicates a pitch circle diameter, reference numeral 15 indicates a basic circle diameter, and reference numeral 17 indicates a root diameter.

この図２の特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、親歯車の精度規格に相当する精度で製作されており、精度が良く、検査用親円筒歯車（マスターギヤ）の精度規格（例、ＪＩＳＢ１７５１−１９７６）相当の歯車精度を持つものである。以下欠け歯特殊マスターギヤという。 The special master gear (SMG) in FIG. 2 is manufactured with an accuracy corresponding to the accuracy standard of the parent gear, and has a high accuracy, and the accuracy standard of the inspection master cylindrical gear (master gear) (eg, JIS B 1751-). 1976) It has a gear accuracy equivalent to that. Hereinafter referred to as a missing tooth special master gear.

図２の特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、歯数Ｚ＝１２の歯車から、一つ置きに歯を取り除いているので、基準歯数Ｚ_ｂ＝１２、実歯数Ｚ_ｒ＝６と定義される。 The special master gear (SMG) in FIG. 2 is defined as a reference tooth number Z _b = 12 and an actual tooth number Z _r = 6 because every other tooth is removed from the gear with the tooth number Z = 12. .

また、図３の特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、基準歯数Ｚ_ｂ＝１３、実歯数Ｚ_ｒ＝７、図４のＳＭＧは、基準歯数Ｚ_ｂ＝１５、実歯数Ｚ_ｒ＝９である。 Further, the special master gear (SMG) in FIG. 3 has a reference tooth number Z _b = 13 and an actual tooth number Z _r = 7, and the SMG in FIG. 4 has a reference tooth number Z _b = 15 and an actual tooth number Z _r = 9. It is.

また、図３、図４にある符号１９の歯は、この特殊マスターギア（ＳＭＧ）によるかみあい測定では測定対象の歯車の歯形誤差量を特定するのに機能しない歯である。したがって、図３、図４の特殊マスターギア（ＳＭＧ）において、符号１９が付されていない両隣に歯が無い位置の歯を有効歯、符号１９が付されている両隣もしくは片側に歯がある位置にある歯を無効歯と定義する。 Further, the tooth 19 in FIGS. 3 and 4 is a tooth that does not function to specify the tooth profile error amount of the gear to be measured in the meshing measurement by the special master gear (SMG). Therefore, in the special master gear (SMG) shown in FIGS. 3 and 4, the tooth in the position where there is no tooth on both sides not marked with the reference numeral 19 is the effective tooth, and the position where the tooth is located on both sides or one side marked with the sign 19 The teeth in are defined as invalid teeth.

「発明が成立することの証明１」
インボリュート歯車の歯面は、インボリュート曲線を目指して製作される。歯形誤差測定は、歯車の歯形がどれだけ正確にインボリュート曲線になっているかを測ることで、理論インボリュート曲線からの偏差を示す。 "Proof 1 that the invention is realized"
The tooth surface of the involute gear is manufactured with the aim of an involute curve. Tooth profile error measurement shows the deviation from the theoretical involute curve by measuring how accurately the gear tooth profile is an involute curve.

一般的に、インボリュート歯車の歯形測定を図５に示す。この図において、基礎円２１上にプローブ２３のフィーラー球２５を配置させ、プローブ２３はＸ方向へΔＸ、歯車は時計回りにΔθ回転すると考える。
このとき、ΔＸとΔθが、下記のようにＲ_ｂを定数とする比例同期移動をする。
ΔＸ＝Δθ・Ｒ_ｂ
もし、歯形が完全なインボリュート曲線Ｉならば、プローブ２３は変位を検出しない。もし、インボリュート曲線に対して誤差を持っていれば、そのインボリュート曲線からの変位分をプローブが検出することになる。 In general, the tooth profile measurement of an involute gear is shown in FIG. In this figure, the feeler sphere 25 of the probe 23 is arranged on the basic circle 21, and the probe 23 is assumed to be rotated ΔX in the X direction and the gear is rotated Δθ clockwise.
At this time, ΔX and Δθ perform proportional synchronous movement with R _b as a constant as described below.
ΔX = Δθ · R _b
If the tooth profile is a complete involute curve I, the probe 23 does not detect displacement. If there is an error with respect to the involute curve, the probe detects the amount of displacement from the involute curve.

この歯形誤差測定の関係を、歯車同士のかみあいと照らし合わせたものが図６図７、図８、図９である。図６は、図５においてプローブ２３が位置Ａにある状態を示し、図７は図６に対応する歯車同士の噛み合いを示す。図８は図５においてプローブ２３が位置Ｂにある状態を示し、図９は図８に対応する歯車同士の噛み合いを示す。図７、図９で、歯車の一方が精度が高い（精度保証のえられた）親歯車（マスターギヤ）であるならば、その親歯車を駆動歯車として回転させることで、親歯車の歯形誤差を精度基準にしたもう一方の歯車の歯形誤差を回転角の差として検出が可能となる。 6, 7, 8, and 9 show the relationship between the measurement of the tooth profile error and the meshing between the gears. 6 shows a state in which the probe 23 is at the position A in FIG. 5, and FIG. 7 shows meshing of gears corresponding to FIG. 8 shows a state in which the probe 23 is at the position B in FIG. 5, and FIG. 9 shows meshing of gears corresponding to FIG. 7 and 9, if one of the gears is a master gear (master gear) with high accuracy (accuracy guaranteed), the tooth profile error of the master gear can be obtained by rotating the master gear as a drive gear. It is possible to detect the tooth profile error of the other gear based on the accuracy as a difference in rotation angle.

「発明が成立することの証明２」
特殊マスターギア（ＳＭＧ）の条件図１０
歯車対の１歯のみのかみあいを考える。 "Proof 2 that the invention is realized"
Special master gear (SMG) conditions Fig. 10
Consider the meshing of only one tooth of a gear pair.

図１０に駆動側歯車（回転角θ１）と従動側歯車（回転角θ２）の１歯のみのかみあいを示す。この図１０、図１１、図１２において符号は以下のように定義する。
θ_１：駆動側特殊マスターギア（ＳＭＧ）の回転角
θ_２：従動側Ｇの回転角
α：かみあい圧力角
α_ｋ１，α_ｋ２：歯先圧力角
ｒ_ｂ１，ｒ_ｂ２：基礎円半径
ｉｎｖα＝ｔａｎα−α（インボリュート関数）
ｒ_ｋ１，ｒ_ｋ２：歯先円半径
測定時は駆動側を特殊マスターギヤ（ＳＭＧ）、従動側を測定対象となるテストギヤ（Ｇ）でおこなう。インボリュート歯車対のかみあい点は、常に歯面法線方向の作用線上を移動する。 FIG. 10 shows the meshing of only one tooth of the driving gear (rotation angle θ1) and the driven gear (rotation angle θ2). In FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12, the symbols are defined as follows.
θ ₁ : Rotation angle of drive side special master gear (SMG) θ ₂ : Rotation angle of driven side G α: Meshing pressure angle α _k1 , α _k2 : Tip pressure angle r _b1 , r _b2 : Basic circle radius invα = tan α -Α (involute function)
r _k1 , r _k2 : Tooth circle radius During measurement, the driving side is a special master gear (SMG) and the driven side is a test gear (G) to be measured. The engagement point of the involute gear pair always moves on the line of action in the tooth surface normal direction.

図１０より、

が一般的な定義である。 From FIG.

Is a general definition.

幾何学で１歯のみの歯の接触を考えると、特殊マスターギア（ＳＭＧ）の歯先がＢ点を越えるとＧの歯先が特殊マスターギア（ＳＭＧ）の歯面をこすり始め、Ａ点からインボリュートかみあいに入り、ピッチ点Ｐを通過してＲ点でインボリュートかみあいが終わる。それ以後は特殊マスターギア（ＳＭＧ）の歯先がテストギヤの歯をこすり始め、Ｃ点で離れる。 Considering the contact of only one tooth in geometry, when the tooth tip of the special master gear (SMG) exceeds point B, the tooth tip of G begins to rub the tooth surface of the special master gear (SMG). The involute meshing is entered, passes through the pitch point P, and the involute meshing ends at the R point. After that, the tip of the special master gear (SMG) begins to rub the teeth of the test gear and leaves at point C.

かみあい率が１以上の歯車対のかみあいでは、接触点がＡＲ間にあるとき、次の歯同士がかみあいを始めるため、ＢＡ間および、ＲＣ間では歯先がこするかみあいにはならない。 In the case of a gear pair having a meshing rate of 1 or more, when the contact point is between the ARs, the next teeth start to mesh with each other, so that the tooth tip does not rub between the BA and the RC.

特殊マスターギヤによる歯形誤差測定は、ＡＲ間では１歯対のインボリュートかみあいがなされ、ＲＣ間に移りこすり接触になっている時に、ＢＡ間で特殊マスターギヤの次の歯とテストギヤの１つ飛びに位置する歯が接触を始める関係になっていれば、歯車対は連続して回転を続けることが出来る。 Tooth profile error measurement using a special master gear is performed when one tooth pair is involute meshed between the ARs, and when there is a sliding contact between the RCs, the next tooth of the special master gear and one of the test gears are skipped between the BAs. If the teeth that are positioned are in contact, the gear pair can continue to rotate continuously.

通常、かみあい率は

（法線ピッチ＝ｍ・π・ｃｏｓα（歯車の歯面直角方向におけるピッチ））
であるが、これは全かみあい長さ（もしくは作用線）上に、同時に何枚の歯がかみあうことが出来るかの条件である。
本特許の特殊マスター・ギヤは、かみあい率を１未満（インボリュートかみあいを行うＡＲ間では１歯のかみあいを行う）で且つ、連続して回転することが出来るように、作為的に歯車の歯を切り欠いた（取り払った）形状に仕上げた歯車である。 Usually the meshing rate is

(Normal pitch = m · π · cos α (pitch in the direction perpendicular to the tooth surface of the gear))
However, this is a condition of how many teeth can be engaged at the same time on the total meshing length (or action line).
The special master gear of this patent has a gear ratio of less than 1 (one tooth is engaged between ARs that perform involute meshing), and the gear teeth are artificially designed so that they can rotate continuously. This is a gear finished in a notched (removed) shape.

遠のき接触におけるかみあい偏差図１１
遠のきかみあいにおけるこすり接触域ＲＣ間での偏差を考える。特殊マスターギヤの回転角をピッチ点における歯の位置を基準にθ_１、同様にテストギヤの回転角をθ_２と表記する。 Contact deviation in distant contact Fig. 11
Consider the deviation between the rubbing contact areas RC in the distant contact. The rotation angle of the special master gear is expressed as θ ₁ on the basis of the tooth position at the pitch point, and similarly the rotation angle of the test gear is expressed as θ ₂ .

インボリュートかみあい点を越え、こすり接触に変わるθ_１の領域は式（１）で表せる。

The region of θ ₁ that exceeds the involute meshing point and changes to the rubbing contact can be expressed by equation (1).

この範囲におけるθ_１が与えられるとき、θ_２は次式となる。

When θ ₁ in this range is given, θ ₂ is given by

したがって、法線方向の偏差は歯形誤差成分であり、その量は式（３）で得られる。

Therefore, the deviation in the normal direction is a tooth profile error component, and the amount is obtained by Equation (3).

近寄り接触におけるかみあい偏差図１２
近寄りかみあいにおけるこすり接触域ＢＡ間での偏差を考える。近寄りかみあいは、前項で述べた事象の正反対を考えればよい。インボリュートかみあいを行う前の、こすり接触域におけるθ_２の範囲とθ_１は次式で与えられる。

Contact deviation in close contact Fig. 12
Consider the deviation between the rubbing contact areas BA in the close contact. For close engagement, consider the exact opposite of the event described in the previous section. The range of θ ₂ and θ ₁ in the rubbing contact area before involute meshing are given by the following equations.

近寄りかみあいであっても基準は駆動側である特殊マスターギヤであるので、法線方向の偏差は次式で与えられる。

Since the reference is the special master gear on the drive side even in the close engagement, the deviation in the normal direction is given by the following equation.

計算例図１３
前項で述べた幾何条件より、特殊マスターギヤＳＭＧとテストギヤＧをかみあわせたときの偏差を回転角伝達誤差の理論曲線として図１３に示す。この曲線から分かるように、かみあい試験による測定波形から特殊マスターギヤＳＭＧとテストギヤＧが１歯かみあいをしている領域を取り出し評価すればよい。図１３は以下の諸元を用いて試算した結果である。
特殊マスターギヤＳＭＧ歯数ｚ_１＝４７を１歯おきに除去（基準歯数４７実歯数２４）
テストギヤ（Ｇ）歯数ｚ_２＝４５
共にｍ＝１．０，α＝２０°，標準並歯
なお、片歯車かみあい試験機では角度で従動側歯車Ｇの回転伝達誤差を検出する。これを歯形誤差（長さ単位）に変化するには、基礎円半径をかける。すなわち、
歯形誤差＝ｒ_ｂ２・Δθ_２（Δθ_２：回転角伝達誤差）
とする。このようにして、図１３の縦軸の偏差（deviation）を求める。 Calculation example FIG.
FIG. 13 shows the deviation when the special master gear SMG and the test gear G are meshed with each other based on the geometric conditions described in the previous section as a theoretical curve of the rotation angle transmission error. As can be seen from this curve, the region where the special master gear SMG and the test gear G are engaged with one tooth may be extracted and evaluated from the measurement waveform obtained by the engagement test. FIG. 13 shows the result of trial calculation using the following specifications.
Special master gear SMG tooth number z ₁ = 47 is removed every other tooth (reference tooth number 47 actual tooth number 24)
Test gear (G) number of teeth z ₂ = 45
Both m = 1.0, α = 20 °, standard parallel teeth Note that the single gear meshing tester detects the rotation transmission error of the driven gear G by the angle. To change this to a tooth profile error (length unit), multiply the base circle radius. That is,
Tooth profile error = r _b2 · Δθ ₂ (Δθ ₂ : rotation angle transmission error)
And In this way, the deviation of the vertical axis in FIG. 13 is obtained.

「ＳＧの歯数設定パターンについて」
図１４（ａ）に一般的なインボリュート歯車のかみあい例を示す。
下を駆動側歯車３１、上を従動側歯車３２とする。例として、歯車３１の歯数Ｚ１＝１２枚、歯車３２の歯数Ｚ２＝１２枚、とした。歯車１がθ１の方向に時計回りで回転するとき、歯車２はθ２だけ、逆時計回りに回転する。
θ２＝θ１・γ
γ＝Ｚ１／Ｚ２＝１２／１２：歯数比、加減速比
かみあう歯番号の組み合わせは、
歯車１回転の回数１２３・・
１−Ａ１−Ａ
２−Ｂ２−Ｂ
３−Ｃ３−Ｃ
４−Ｄ４−Ｄ
５−Ｅ５−Ｅ
６−Ｆ・
７−Ｇ・
８−Ｈ・
９−Ｉ・
１０−Ｊ
１１−Ｋ
１２−Ｌ
となる。歯数比が違う場合は、当然かみあう歯はずれていく。 “SG tooth number setting pattern”
FIG. 14A shows an example of meshing of a general involute gear.
The lower side is the driving side gear 31 and the upper side is the driven side gear 32. As an example, the number of teeth Z1 of the gear 31 is 12, and the number of teeth Z2 of the gear 32 is 12. When the gear 1 rotates clockwise in the direction of θ1, the gear 2 rotates counterclockwise by θ2.
θ2 = θ1 · γ
γ = Z1 / Z2 = 12/12: Tooth number ratio, accelerating / decelerating ratio tooth number combination
Number of rotations of one gear 1 2 3
1-A 1-A
2-B 2-B
3-C 3-C
4-D 4-D
5-E 5-E
6-F
7-G ・
8-H ・
9-I ・
10-J
11-K
12-L
It becomes. If the ratio of teeth is different, the teeth that are naturally engaged will shift.

次に、偶数特殊マスターギア（ＳＭＧ）と偶数テストギア（Ｇ）の場合について図１４（ｂ）を参照して説明する。 Next, the case of the even special master gear (SMG) and the even test gear (G) will be described with reference to FIG.

図１４（ａ）の歯車３１の歯を１歯おきに除去した場合を図１４（ｂ）に示す。特殊マスターギア（ＳＭＧ）歯車３３の歯数は半分になるので６枚で欠け歯歯車となり、歯数１２枚のテストギア（Ｇ）３４と１歯おきにかみあうことになる。
かみあう歯番号は、
ＳＭＧ回転回数１２３４・・
１−Ａ１−Ａ１−Ａ・
２−Ｃ２−Ｃ２−Ｃ・
３−Ｅ３−Ｅ３−Ｅ・
４−Ｇ４−Ｇ４−Ｇ・
５−Ｉ５−Ｉ５−Ｉ
６−Ｋ６−Ｋ６−Ｋ
という組み合わせで、重なりかみあいが生じないで１歯かみあいをする。基本的な速比は１項のγ＝１２／１２と変わらない。 FIG. 14B shows a case where every other tooth of the gear 31 in FIG. 14A is removed. Since the number of teeth of the special master gear (SMG) gear 33 is halved, six gears become chipped gears, and mesh with the test gear (G) 34 having 12 teeth every other tooth.
The tooth number to bite is
Number of SMG rotations 1 2 3 4
1-A 1-A 1-A
2-C 2-C 2-C ・
3-E 3-E 3-E ・
4-G 4-G 4-G ・
5-I 5-I 5-I
6-K 6-K 6-K
With this combination, one tooth meshes without overlapping meshing. The basic speed ratio is the same as 1 term γ = 12/12.

テストギア（Ｇ）３４の歯のなかで、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊ、Ｌは、特殊マスターギア（ＳＭＧ）とかみあわない。このように、偶数歯数の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３と偶数歯数のテストギア（Ｇ）３４のかみあいでは、歯数が異なり速比が変わって特殊マスターギア（ＳＭＧ）を何回転させても、マスターギア（Ｇ）の１歯おきの歯はかみあうことはない。このＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊ、Ｌの歯を特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３とかみ合わせるには、図１（ｂ）の歯の位置からテストギア（Ｇ）３４の歯を１歯ずらした位置でかみあわせる必要がある。 Among the teeth of the test gear (G) 34, B, D, F, H, J, and L do not mesh with the special master gear (SMG). In this way, when the special master gear (SMG) 33 having an even number of teeth and the test gear (G) 34 having an even number of teeth are engaged, the number of teeth is different and the speed ratio is changed so that how many times the special master gear (SMG) is rotated. However, every other tooth of the master gear (G) does not mesh. In order to mesh these B, D, F, H, J, and L teeth with the special master gear (SMG) 33, the tooth of the test gear (G) 34 is shifted by one tooth from the position of the teeth in FIG. It is necessary to engage with each other.

次いで、偶数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）と奇数歯のテストギア（Ｇ）の場合について説明する。図１４（ｃ）は、６枚歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３３と１３枚歯のテストギア（Ｇ）３５のかみあいをしめす。ここでのかみあいの組み合わせは、
ＳＭＧ回転回数１２３４５６・
１−Ａ１−Ｍ１−Ｌ１−Ｋ１−Ｊ１−Ｉ
２−Ｃ２−Ｂ２−Ａ２−Ｍ２−Ｌ２−Ｋ
３−Ｅ３−Ｄ３−Ｃ３−Ｂ３−Ａ３−Ｍ
４−Ｇ４−Ｆ４−Ｅ４−Ｄ４−Ｃ４−Ｂ
５−Ｉ５−Ｈ５−Ｇ５−Ｆ５−Ｅ５−Ｄ
６−Ｋ６−Ｊ６−Ｉ６−Ｈ６−Ｇ６−Ｆ
となり、かみあう歯がずれるため、複数回転させることによって必ずテストギア（Ｇ）の全ての歯が特殊マスタギア（ＳＭＧ）３３とかみあう。 Next, the case of the even-numbered special master gear (SMG) and the odd-numbered tooth test gear (G) will be described. FIG. 14C shows the meshing between the 6-tooth special master gear (SMG) 33 and the 13-tooth test gear (G) 35. The combination here is
Number of SMG rotations 1 2 3 4 5 6
1-A 1-M 1-L 1-K 1-J 1-I
2-C 2-B 2-A 2-M 2-L 2-K
3-E 3-D 3-C 3-B 3-A 3-M
4-G 4-F 4-E 4-D 4-C 4-B
5-I 5-H 5-G 5-F 5-E 5-D
6-K 6-J 6-I 6-H 6-G 6-F
Since the meshing teeth are shifted, all the teeth of the test gear (G) always mesh with the special master gear (SMG) 33 by rotating a plurality of times.

また、奇数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）と偶数歯のテストギア（Ｇ）の場合について説明する。図１４（ｄ）は奇数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６と偶数歯のテストギア（Ｇ）３４のかみあいを示す。特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６は歯数１３枚の歯を１歯おきに６枚除去し最後の歯（７番）を残してある状態の７枚。ここで７番を除去してしまうと、１番と６番の間が２歯分も開くため、歯数によると回転が止まってしまう場合もある。 The case of the odd-numbered special master gear (SMG) and the even-numbered tooth test gear (G) will be described. FIG. 14D shows the meshing between the odd-numbered special master gear (SMG) 36 and the even-numbered tooth test gear (G) 34. The special master gear (SMG) 36 has seven teeth with 13 teeth removed every other tooth, leaving the last tooth (No. 7). If No. 7 is removed here, two teeth are opened between No. 1 and No. 6, and rotation may stop depending on the number of teeth.

この例のかみあいの組み合わせは特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６が７枚、テストギア（Ｇ）３４が１２枚で
ＳＭＧ回転回数１２３４５６・
１−Ａ１−Ｂ１−Ｃ１−Ｄ１−Ｅ１−Ｆ
２−Ｃ２−Ｄ２−Ｅ２−Ｆ２−Ｇ２−Ｈ
３−Ｅ３−Ｆ３−Ｇ３−Ｈ３−Ｉ３−Ｊ
４−Ｇ４−Ｈ４−Ｉ４−Ｊ４−Ｋ４−Ｌ
５−Ｉ５−Ｊ５−Ｋ５−Ｌ５−Ａ５−Ｂ
６−Ｋ６−Ｌ６−Ａ６−Ｂ６−Ｃ６−Ｄ
７−Ａ７−Ｂ７−Ｃ７−Ｄ７−Ｅ７−Ｆ
となり、条件を満たさず、重なりかみ合いとする１番と７番以外とかみあう以外の歯のみ、１歯かみあいとして評価できる。しかし、複数回転することにより、必ずテストギア（Ｇ）３４の全ての歯が特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６と１歯かみあいをする。 In this example, the combination of meshes is 7 special master gears (SMG) 36 and 12 test gears (G) 34, and the number of SMG rotations 1 2 3 4 5 6
1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 1-F
2-C 2-D 2-E 2-F 2-G 2-H
3-E 3-F 3-G 3-H 3-I 3-J
4-G 4-H 4-I 4-J 4-K 4-L
5-I 5-J 5-K 5-L 5-A 5-B
6-K 6-L 6-A 6-B 6-C 6-D
7-A 7-B 7-C 7-D 7-E 7-F
Therefore, only the teeth that do not satisfy the conditions and are engaged with other than the first and seventh, which are overlapped, can be evaluated as one-tooth engagement. However, by rotating a plurality of times, all the teeth of the test gear (G) 34 always mesh with the special master gear (SMG) 36.

次いで、奇数歯の特殊マスターギア（ＳＭＧ）と奇数歯のテストギア（Ｇ）の場合について説明する。
特殊マスターギア（ＳＭＧ）は、図１４（ｄ）中の特殊マスターギア（ＳＭＧ）３６を使用し、テストギア（Ｇ）の歯数を変えた場合について考える。図は省略する。両方奇数の場合は、歯数の組み合わせにより、１歯かみあいが行われる歯を把握しておかなければ、評価できない。特殊マスターギア（ＳＭＧ）７枚とテストギア（Ｇ）１３枚のように、必ず同じ歯のみかみあう組み合わせもあるが、その組み合わせだけさせれば、複数回転させることによりテストギア（Ｇ）の全部の歯について１歯かみあいが評価できる。
ＳＭＧ７枚、Ｇ１１枚の場合
ＳＭＧ回転回数１２３４５６・
１−Ａ１−Ｃ１−Ｅ１−Ｇ１−Ｉ１−Ｋ
２−Ｃ２−Ｅ２−Ｇ２−Ｉ２−Ｋ２−Ｂ
３−Ｅ３−Ｇ３−Ｉ３−Ｋ３−Ｂ３−Ｄ
４−Ｇ４−Ｉ４−Ｋ４−Ｂ４−Ｄ４−Ｆ
５−Ｉ５−Ｋ５−Ｂ５−Ｄ５−Ｆ５−Ｈ
６−Ｋ６−Ｂ６−Ｄ６−Ｆ６−Ｈ６−Ｊ
７−Ｂ７−Ｄ７−Ｆ７−Ｈ７−Ｊ７−Ａ
ＳＭＧ７枚、Ｇ１３枚の場合
ＳＭＧ回転回数１２３４５６・
１−Ａ１−Ａ１−Ａ１−Ａ１−Ａ１−Ａ
２−Ｃ２−Ｃ２−Ｃ２−Ｃ２−Ｃ２−Ｃ
３−Ｅ３−Ｅ３−Ｅ３−Ｅ３−Ｅ３−Ｅ
４−Ｇ４−Ｇ４−Ｇ４−Ｇ４−Ｇ４−Ｇ
５−Ｉ５−Ｉ５−Ｉ５−Ｉ５−Ｉ５−Ｉ
６−Ｋ６−Ｋ６−Ｋ６−Ｋ６−Ｋ６−Ｋ
７−Ｍ７−Ｍ７−Ｍ７−Ｍ７−Ｍ７−Ｍ
・ＳＭＧ７枚、Ｇ１５枚の場合
ＳＭＧ回転回数１２３４５６・
１−Ａ１−Ｎ１−Ｌ１−Ｊ１−Ｈ１−Ｆ
２−Ｃ２−Ａ２−Ｎ２−Ｌ２−Ｊ２−Ｈ
３−Ｅ３−Ｃ３−Ａ３−Ｎ３−Ｌ３−Ｊ
４−Ｇ４−Ｅ４−Ｃ４−Ａ４−Ｎ４−Ｌ
５−Ｉ５−Ｇ５−Ｅ５−Ｃ５−Ａ５−Ｎ
６−Ｋ６−Ｉ６−Ｇ６−Ｅ６−Ｃ６−Ａ
７−Ｍ７−Ｋ７−Ｉ７−Ｇ７−Ｅ７−Ｃ
このように、歯数の組み合わせは無数に挙げられるが、上述のパターンを考慮して、測定対象となるテストギア（Ｇ）の仕様より、最適な設計を施せばよい。 Next, the case of an odd-tooth special master gear (SMG) and an odd-tooth test gear (G) will be described.
Consider the case where the special master gear (SMG) uses the special master gear (SMG) 36 in FIG. 14D and the number of teeth of the test gear (G) is changed. Illustration is omitted. In the case where both are odd numbers, it is impossible to evaluate unless the number of teeth to be engaged is grasped by the combination of the number of teeth. There are combinations such as 7 special master gears (SMG) and 13 test gears (G) that always engage only the same teeth, but if only that combination is used, all of the test gears (G) can be rotated by multiple rotations. One tooth can be evaluated for teeth.
For SMG 7 and G11 sheets SMG rotations 1 2 3 4 5 6 ・
1-A 1-C 1-E 1-G 1-I 1-K
2-C 2-E 2-G 2-I 2-K 2-B
3-E 3-G 3-I 3-K 3-B 3-D
4-G 4-I 4-K 4-B 4-D 4-F
5-I 5-K 5-B 5-D 5-F 5-H
6-K 6-B 6-D 6-F 6-H 6-J
7-B 7-D 7-F 7-H 7-J 7-A
For SMG7 and G13, the number of SMG rotations 1 2 3 4 5 6
1-A 1-A 1-A 1-A 1-A 1-A
2-C 2-C 2-C 2-C 2-C 2-C
3-E 3-E 3-E 3-E 3-E 3-E
4-G 4-G 4-G 4-G 4-G 4-G
5-I 5-I 5-I 5-I 5-I 5-I
6-K 6-K 6-K 6-K 6-K 6-K
7-M 7-M 7-M 7-M 7-M 7-M
・ In case of 7 SMGs and 15 GMGs, SMG rotations 1 2 3 4 5 6
1-A 1-N 1-L 1-J 1-H 1-F
2-C 2-A 2-N 2-L 2-J 2-H
3-E 3-C 3-A 3-N 3-L 3-J
4-G 4-E 4-C 4-A 4-N 4-L
5-I 5-G 5-E 5-C 5-A 5-N
6-K 6-I 6-G 6-E 6-C 6-A
7-M 7-K 7-I 7-G 7-E 7-C
In this way, there are an infinite number of combinations of the number of teeth. However, in consideration of the above-described pattern, an optimal design may be applied based on the specification of the test gear (G) to be measured.

次に、歯車歯形測定装置６０（歯車かみあい回転角伝達誤差測定装置）について、図１５を参照して説明する。 Next, the gear tooth profile measuring device 60 (gear meshing rotation angle transmission error measuring device) will be described with reference to FIG.

一般的に、歯車のかみあい回転角伝達誤差Ｆは次の通りである。
Ｆ＝Δθ＝θ_２−（Ｚ_１/Ｚ_２）θ_１
θ_１＝２πＣ_１/Ｒ_１
θ_２＝２πＣ_２/Ｒ_２
ここで、
θ_１：駆動側歯車（特殊マスターギア）の回転角
Ｚ_１：駆動側歯車（特殊マスターギア）の歯数
Ｒ_１：駆動側ロータリーエンコーダの分解能
Ｃ_１：駆動側ロータリーエンコーダの出力パルス
θ_２：従動側歯車（テストギア）の回転角
Ｚ_２：従動側歯車（テストギア）の歯数
Ｒ_２：従動側ロータリエンコーダの分解能
Ｃ_２：従動側ロータリエンコーダの出力パルス
なお、歯形誤差ΔＬは、
ΔＬ＝Δθγ_ｂ２（γ_ｂ２は従動側歯車Ｇの基礎円半径）
図１５において、符号６２は回転保持機構を示す。この回転保持機構は駆動軸構成部材４１を有している。この駆動軸構成部材４１には駆動軸４３が軸受け４５を介して軸支されており、この駆動軸４３にはアーバー保持部４７を介して駆動軸側アーバ４９が連結されている。この駆動軸側アーバ４９には、特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１が保持されている。この特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１は、駆動軸側アーバに確実に保持されて、空回りすることなく回転されなければならない。 Generally, the gear meshing rotation angle transmission error F is as follows.
F = Δθ = θ ₂ − (Z ₁ / Z ₂ ) θ ₁
θ ₁ = 2πC ₁ / R ₁
θ ₂ = 2πC ₂ / R ₂
here,
θ ₁ : Rotation angle of drive side gear (special master gear) Z ₁ : Number of teeth of drive side gear (special master gear) R ₁ : Resolution of drive side rotary encoder C ₁ : Output pulse of drive side rotary encoder θ ₂ : Rotation angle of driven gear (test gear) Z ₂ : Number of teeth of driven gear (test gear) R ₂ : Resolution of driven rotary encoder C ₂ : Output pulse of driven rotary encoder Tooth profile error ΔL is
ΔL = Δθγ _b2 (γ _b2 is the basic circle radius of the driven gear G)
In FIG. 15, reference numeral 62 denotes a rotation holding mechanism. This rotation holding mechanism has a drive shaft constituting member 41. A drive shaft 43 is supported on the drive shaft constituting member 41 via a bearing 45, and a drive shaft side arbor 49 is connected to the drive shaft 43 via an arbor holding portion 47. This drive shaft side arbor 49 holds a special master gear (SMG) 51. The special master gear (SMG) 51 must be securely held by the drive shaft side arbor and rotated without idling.

前記駆動軸４３の他端には、ジョイント部材５３を介してパルスモータ５５のモータシャフト５７が連結されている。このジョイント部材５３は、駆動軸４３とモータシャフト５７に芯ずれが生じていても回転を正確に伝達できるようになっている。モータシャフト５７の他端には、ジョイント部材５９を介して駆動軸側ロータリエンコーダ６１が接続されている。この駆動軸側ロータリエンコーダ６１はハウジング６３を介してパルスモータ５５に装着されている。 A motor shaft 57 of a pulse motor 55 is connected to the other end of the drive shaft 43 via a joint member 53. The joint member 53 can accurately transmit the rotation even when the drive shaft 43 and the motor shaft 57 are misaligned. The drive shaft side rotary encoder 61 is connected to the other end of the motor shaft 57 via a joint member 59. The drive shaft side rotary encoder 61 is attached to the pulse motor 55 through the housing 63.

一方、前記駆動軸構成部材４１の反対側には、従動軸構成部材６５が配設されている。この従動軸構成部材６５には、軸受６７を介して従動軸６９が軸支されている。この従動軸６９には、連結用部材７１を介して従動側アーバ７３が連結されている。そして、このアーバ７３には、前記特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１に噛み合った状態のテストギア（Ｇ）７５が保持されている。 On the other hand, a driven shaft constituting member 65 is disposed on the opposite side of the drive shaft constituting member 41. A driven shaft 69 is supported on the driven shaft constituting member 65 via a bearing 67. A driven arbor 73 is connected to the driven shaft 69 via a connecting member 71. The arbor 73 holds a test gear (G) 75 engaged with the special master gear (SMG) 51.

前記従動軸６９の他端にはジョイント部材７７を介して従動軸側ロータリエンコーダ７９が接続されている。 A driven shaft side rotary encoder 79 is connected to the other end of the driven shaft 69 via a joint member 77.

この従動軸側ロータリエンコーダ７９と前記駆動軸側ロータリエンコーダ６１とには、コンピュータに内蔵されるカウンターボードからなるパルス検出器８１が接続されており、このパルス検出器８１には、モータ制御とデータ取り込み保存を兼ねるコンピュータからなるメインシステム８３が接続されている。このメインシステム８３には、コンピュータに内蔵されるモータコントロールボードであるパルスジェネレータ８５が接続されいる。そして、このパルスジェネレータ８５は、モータアンプ８７を介してパルスモータ５５に接続されている。なお、メインシステム８３には、データ出力用のプリンタ８９が接続されている。なお、ロータリエンコーダ６１、ロータリエンコーダ７９は検出装置６４を構成する。 The driven shaft side rotary encoder 79 and the drive shaft side rotary encoder 61 are connected to a pulse detector 81 formed of a counter board built in a computer. The pulse detector 81 includes motor control and data. A main system 83 composed of a computer also serving as a capture and storage is connected. The main system 83 is connected to a pulse generator 85 that is a motor control board built in the computer. The pulse generator 85 is connected to the pulse motor 55 via a motor amplifier 87. Note that a printer 89 for data output is connected to the main system 83. The rotary encoder 61 and the rotary encoder 79 constitute a detection device 64.

このような構成において、上記コンピュータからなるメインシステム８３は、高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させる手順と、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定する手順と、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定する手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムを有しており、このプログラムにしたがい歯車歯形測定装置６０を作動させる。 In such a configuration, the main system 83 including the computer includes a measuring master gear having a shape obtained by removing every other tooth from the high-precision involute gear and a gear to be measured for measuring the tooth profile. A procedure for rotating in a meshed state, a procedure for measuring a rotation angle of the measuring master gear and a rotation angle of the gear to be measured when the two gears rotate while meshing, and a rotation angle of the two gears. A program for causing a computer to execute a procedure for measuring the tooth profile shape of the gear to be measured by obtaining the deviation of the gear to be measured, and the gear tooth profile measuring device 60 is operated according to this program.

具体的には、メインシステム８３は、パルスジェネレータ８５、モータアンプ８７を介してパルスモータ５５を駆動する。すると、駆動軸４３を介して駆動軸側アーバ４９が回転し、特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１が回転する。そして、この特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１に噛み合っているテストギア（Ｇ）７５が回転する。このテストギア（Ｇ）７５の回転角は、従動側アーバ７３、従動軸６９を介して従動軸側ロータリエンコーダ７９に伝達され、パルス検出器８１を経てメインシステム８３に伝えられる。一方、特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１の回転角も駆動軸側ロータリエンコーダ６１を介してパルス検出器８１に伝達され、メインシステム８３に伝えられる。このようにしてメインシステム８３に伝達された特殊マスターギア（ＳＭＧ）５１の回転角とテストギア７５の回転角からその偏差が検出され、プリンタ８９に出力される。
次に、上記歯形誤差測定装置による測定例を示す。 Specifically, the main system 83 drives the pulse motor 55 via the pulse generator 85 and the motor amplifier 87. Then, the drive shaft side arbor 49 rotates via the drive shaft 43, and the special master gear (SMG) 51 rotates. Then, the test gear (G) 75 meshed with the special master gear (SMG) 51 rotates. The rotation angle of the test gear (G) 75 is transmitted to the driven shaft side rotary encoder 79 through the driven side arbor 73 and the driven shaft 69, and is transmitted to the main system 83 through the pulse detector 81. On the other hand, the rotation angle of the special master gear (SMG) 51 is also transmitted to the pulse detector 81 via the drive shaft side rotary encoder 61 and is transmitted to the main system 83. The deviation is detected from the rotation angle of the special master gear (SMG) 51 and the rotation angle of the test gear 75 transmitted to the main system 83 in this way, and is output to the printer 89.
Next, an example of measurement by the tooth profile error measuring device will be shown.

測定例１
特殊マスターギアＳＭＧは、ｍ＝１．０，α＝２０°，標準並歯，歯数はｚ_１＝４７から１歯おきに歯を取り除いてあるものを製作し、かみあい試験機でＧ（テストギヤ）ｍ＝１．０，α＝２０°，ｚ_２＝４５とかみあわせた測定結果を図１６に示す。測定範囲は、テストギヤＧのほぼ全ての歯の歯形誤差を得るため、テストギヤ２回転分のデータを取得した。かみあい試験機のロータリーエンコーダ最小分解能は１［秒］、歯形誤差１歯分を評価するのに４００点のサンプリングでデータを得た。 Measurement example 1
A special master gear SMG is manufactured with m = 1.0, α = 20 °, standard parallel teeth, and the number of teeth is z ₁ = 47, with every other tooth removed. FIG. 16 shows the measurement results obtained by meshing with m = 1.0, α = 20 °, and z ₂ = 45. For the measurement range, in order to obtain tooth profile errors of almost all teeth of the test gear G, data for two rotations of the test gear was acquired. The minimum resolution of the rotary encoder of the meshing tester was 1 [second], and data was obtained by sampling 400 points to evaluate the tooth profile error for one tooth.

図１７は図１６の横軸を拡大し、例として任意の５歯分の歯形誤差が確認できるよう抜き出しプロットしたものである。 FIG. 17 is a graph in which the horizontal axis of FIG. 16 is enlarged and extracted as an example so that tooth profile errors for any five teeth can be confirmed.

さらに、図１８に市販されている歯形試験機によるテストギヤの歯形誤差測定結果を示す。特殊マスターギアＳＭＧにも当然製作誤差があるため完全に歯形誤差が一致しているわけではないが、誤差傾向はよく一致しており、かみあい試験より歯形誤差が測定できうることがわかる。 Further, FIG. 18 shows the measurement result of the tooth profile error of the test gear using a commercially available tooth profile tester. Since the special master gear SMG naturally has manufacturing errors, the tooth profile errors do not completely match, but the error tendencies agree well, and it can be seen from the meshing test that the tooth profile errors can be measured.

測定例２
図１９に、特殊マスターギアＳＭＧと同程度の製作精度に仕上げたテストギヤＧ（ｍ＝１．０，α＝２０°，ｚ_２＝５０，標準並歯）とかみあわせた測定結果を、５歯分の歯形誤差が確認できるようプロットした。 Measurement example 2
FIG. 19 shows the measurement results obtained by meshing with the test gear G (m = 1.0, α = 20 °, z ₂ = 50, standard parallel teeth) finished with the same manufacturing accuracy as the special master gear SMG. The plot was made so that the tooth profile error could be confirmed.

ピッチ誤差の影響による勾配は見られるが、図１３で示した理論曲線に近い結果が得られている。 Although a gradient due to the influence of the pitch error is seen, a result close to the theoretical curve shown in FIG. 13 is obtained.

さらに応用として、微小モジュールの部類に入れられるｍ＝０．１５の特殊マスターギヤ（α＝２０°，標準並歯，歯数はｚ₁＝３１７から１歯おきに歯を取り除いてある）とテストギヤを製作し、測定を試みた。結果を図２０に示す。 Furthermore, as an application, a special master gear of m = 0.15 (α = 20 °, standard parallel teeth, the number of teeth is z ₁ = 317, every other tooth is removed) and a test gear that can be put into a small module category. And tried to measure. The results are shown in FIG.

以上説明したように、特殊マスターギヤを用いることで、かみあい試験機により歯形誤差を評価することが出来た。また、一般的に市販の歯車歯形試験機では難しいとされている微小モジュールの歯形誤差を測定できたことで、今後の微小モジュール歯車の精度管理にこの方法の活用が期待できる。 As explained above, using a special master gear, the tooth profile error could be evaluated by a meshing tester. In addition, since the tooth profile error of a micro module, which is generally considered difficult with a commercially available gear tooth profile tester, can be measured, this method can be expected to be used for accuracy control of micro module gears in the future.

一般の歯車歯形試験機で微小モジュール歯車を測定しようとしても、測定子（フィーラー）が歯車の歯溝に入らず測定が難しい（一般にモジュール０．３〜０．４以下）。 Even when trying to measure a minute module gear with a general gear tooth test machine, it is difficult to measure because the measuring element (feeler) does not enter the gear tooth gap (generally, module 0.3 to 0.4 or less).

この特殊マスターギアによる方式は、上記以下のモジュールの歯形誤差が測定可能であり、またその微小モジュールの特殊マスターギアは、１歯おきに歯を取り除いてあるため、一般の歯形試験機の測定子でも歯溝に入り易く、限界はあるものの、歯形試験機でのマスターギアの精度が保証できるという利点もある。 This special master gear method can measure the tooth profile error of the following modules, and the special master gear of the minute module has teeth removed every other tooth, so the measuring element of a general tooth profile tester However, there is an advantage that the accuracy of the master gear in the tooth profile tester can be guaranteed although it is easy to enter the tooth gap and there is a limit.

通常の平歯車を示す正面図である。It is a front view which shows a normal spur gear. 図１に示す平歯車から歯を１つおきに取り除いた歯車を示す正面図。The front view which shows the gearwheel which removed every other tooth | gear from the spur gear shown in FIG. 奇数の歯を有する平歯車から歯を１つおきに取り除いた歯車を示す正面図。The front view which shows the gearwheel which removed every other tooth | gear from the spur gear which has an odd number of teeth. 奇数の歯を有する平歯車から歯を１つおきに取り除いた歯車の他の例を示す正面図。The front view which shows the other example of the gearwheel which removed every other tooth | gear from the spur gear which has an odd number of teeth. 一般的なインボリュート歯車の歯形測定を示す図。The figure which shows the tooth profile measurement of a general involute gear. 図５中プローブがＡ点にある場合を示す図。The figure which shows the case where a probe exists in A point in FIG. プローブの替わりに高精度親歯車を使用して図６に示す測定を行う状態を示す図。The figure which shows the state which performs the measurement shown in FIG. 6 using a high precision main gear instead of a probe. 図５中プローブがＢ点にある場合を示す図。The figure which shows the case where a probe exists in the B point in FIG. プローブの替わりに高精度親歯車を使用して図８に示す測定を行う状態を示す図。The figure which shows the state which performs the measurement shown in FIG. 8 using a high precision parent gear instead of a probe. 駆動側歯車と従動側歯車との噛み合いを示す図。The figure which shows meshing | engagement with a drive side gearwheel and a driven side gearwheel. 遠のき接触における噛み合いを示す図。The figure which shows the mesh | engagement in a distant contact. 近寄り接触における噛み合いを示す図。The figure which shows the meshing | engagement in close contact. ＳＭＧによるかみあい理論曲線を示す図。The figure which shows the meshing theory curve by SMG. 駆動歯車と従動歯車との噛み合いパターンを示す図であって、（ａ）は両歯車の歯数が１２のときの状態を示す図、（ｂ）は、歯数１２の歯車から１歯おきに歯を除去した駆動歯車に歯数１２の従動歯車を噛み合わせた状態を示す図、（ｃ）は、歯数１２の歯車から１歯おきに歯を除去した駆動歯車に歯数１３の従動歯車を噛み合わせた状態を示す図、（ｄ）は、歯数１３の歯車から１歯おきに歯を除去した駆動歯車に歯数１２の従動歯車を噛み合わせた状態を示す図である。It is a figure which shows the meshing pattern of a drive gear and a driven gear, Comprising: (a) is a figure which shows a state when the number of teeth of both gears is 12, and (b) is every other tooth from the gear of 12 teeth. The figure which shows the state which meshed | engaged the drive gear of 12 teeth with the drive gear which removed the tooth | gear, (c) is the drive gear of 13 teeth with the drive gear which removed every other tooth from the gear of 12 teeth. (D) is a diagram showing a state in which a driven gear having 12 teeth is meshed with a driving gear in which every other tooth is removed from a gear having 13 teeth. 歯車かみあい試験機を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows a gear meshing testing machine. 本発明の歯形測定装置による歯形測定の結果を示す図。The figure which shows the result of the tooth profile measurement by the tooth profile measuring apparatus of this invention. 図１６に示すグラフの横軸を拡大してプロットした歯形測定の結果を示す図。The figure which shows the result of the tooth profile measurement which expanded and plotted the horizontal axis of the graph shown in FIG. 従来の歯形試験機による測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result by the conventional tooth form testing machine. 特殊マスターギアと同程度の精度に仕上げたテストギアと噛み合わせた場合の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result at the time of meshing | engaging with the test gear finished to the same precision as the special master gear. 微小モジュールの特殊マスターギアとテストギアについの測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result about the special master gear and test gear of a micro module.

符号の説明Explanation of symbols

３３特殊マスターギア（ＳＭＧ）
３６特殊マスターギア（ＳＭＧ）
４９駆動軸側アーバ
５１特殊マスターギア（ＳＭＧ）
６１ロータリーエンコーダ
６４検出装置
７３従動側アーバ
７５テストギア（Ｇ）
７９ロータリーエンコーダ
８１パルス検出器
８３メインシステム 33 Special Master Gear (SMG)
36 Special Master Gear (SMG)
49 Drive shaft side arbor 51 Special master gear (SMG)
61 Rotary encoder 64 Detector 73 Driven arbor 75 Test gear (G)
79 Rotary encoder 81 Pulse detector 83 Main system

Claims

高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と、
歯形形状を測定しようとする被測定歯車を回転可能に保持するとともに、前記測定用親歯車を前記被測定歯車に噛み合わせつつ回転するように保持する回転保持機構と、
前記測定用親歯車と前記被測定歯車とが噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と、前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を検出する検出装置と、
を備えたことを特徴とする歯車歯形測定装置。 A measuring master gear having a shape obtained by removing every other tooth from a high-precision involute gear;
A rotation holding mechanism for rotatably holding a gear to be measured whose tooth profile is to be measured, and for rotating the gear while meshing with the gear to be measured;
When the measurement master gear and the gear to be measured rotate while meshing with each other, the rotation angle of the measurement master gear and the rotation angle of the gear to be measured are measured, and the deviation between the rotation angles of both gears is measured. A detection device for detecting the tooth profile of the gear to be measured by
A gear tooth profile measuring device comprising:

前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、その噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする請求項１に記載の歯車歯形測定装置。 The meshing ratio of the measuring master gear and the gear to be measured is less than 1, and the measuring master gear and the gear to be measured are meshed by a pair of teeth that mesh with each other by distant contact after the involute meshing is completed. 2. The gear tooth profile measuring device according to claim 1, wherein a pair of teeth to be engaged next starts engaging by close contact, and then involute engagement is performed.

前記保持機構は、前記被測定歯車を前記測定用親歯車と噛み合いながら１回転以上するように回転保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車歯形測定装置。 The gear tooth profile measuring device according to claim 1 or 2, wherein the holding mechanism rotates and holds the gear to be measured so as to make one or more rotations while meshing with the measuring parent gear.

高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有することを特徴とする測定用親歯車。 A measuring master gear having a shape obtained by removing every other tooth from a high-precision involute gear.

高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させ、これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定し、これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定することを特徴とする歯車歯形測定方法。 The high-precision involute gear is rotated in a state in which a measuring parent gear having a shape in which every other tooth is removed and a gear to be measured whose tooth profile shape is to be measured are meshed with each other, and these gears rotate while meshing with each other. When measuring, the tooth profile of the gear to be measured is measured by measuring the rotation angle of the measuring gear and the rotation angle of the gear to be measured, and obtaining a deviation between the rotation angles of both gears. A gear tooth profile measuring method.

前記測定用親歯車と前記被測定歯車はその噛み合い率が１未満であり、前記測定用親歯車と前記被測定歯車は、互いに噛み合う１対の歯がインボリュート噛み合い終了後の遠のき接触による噛み合いをしている間に、次に噛み合うべき１対の歯が近寄り接触による噛み合い開始し、その後インボリュート噛み合いを行うようになされていることを特徴とする請求項５に記載の歯車歯形測定方法。 The meshing ratio of the measuring parent gear and the gear to be measured is less than 1, and the measuring gear and the gear to be measured are meshed by a pair of teeth that mesh with each other by distant contact after the involute meshing is completed. 6. The gear tooth profile measuring method according to claim 5, wherein a pair of teeth to be meshed next starts meshing by approaching contact and then performs involute meshing.

高精度のインボリュート歯車のうち１つおきの歯を取り除いた形状を有する測定用親歯車と歯形形状を測定しようとする被測定歯車とを噛み合わせた状態で回転させる手順と、
これら両歯車が噛み合いながら回転する際に、前記測定用親歯車の回転角と前記被測定歯車の回転角とを測定する手順と、
これら両歯車の回転角の偏差を求めることによって前記被測定歯車の歯形形状を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A step of rotating a measuring parent gear having a shape obtained by removing every other tooth of a high-precision involute gear and a gear to be measured to be measured in tooth shape;
A procedure for measuring the rotation angle of the measuring gear and the rotation angle of the gear to be measured when the two gears rotate while meshing;
A procedure for measuring the tooth profile of the gear to be measured by calculating the deviation of the rotation angles of these gears;
A program that causes a computer to execute.