JP2013221845A - Device and method for gear inspection - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for gear inspection capable of inspecting the surface condition of a tooth of a gear of the inspection target with high accuracy without preparing a master gear having a tooth form with higher accuracy than that of the gear of the inspection target.SOLUTION: A gear inspection device includes: a tooth form curve calculation part 36 for calculating a tooth form curve which represents an outer shape of an inspection target tooth; a basic data storage part 38 for storing basic data which represents relation among an irradiation angle, an irradiation distance and a reflectance amount in the sampling position of a basic data acquiring tooth 52 of a basic data acquiring gear 50 having the same degree of surface roughness and surface color as the inspection target gear 10; an approximate value calculation part 40 for calculating the approximate value of an intensity profile based on the tooth form curve and the basic data; and a theoretical value calculating part 89 for calculating the theoretical value of the intensity profile by correcting the approximate value of the intensity profile according to the influence of the adjoining tooth adjacent to the inspection target tooth 12.

Description

本発明は、歯車検査装置及び方法に関する。   The present invention relates to a gear inspection apparatus and method.

近年の機械製品の飛躍的発展により、機械製品にはこれまで以上の高精度化と各製品特有の設計が求められ、多品種生産が行われている。他品種生産を行う現場では、全数検査を行うことは煩雑であり困難であった。
また、各種歯車装置を有する機械製品においては、震災等で生じる設計時の想定を超える負荷に対する安全性確保の観点から、歯車装置の保守管理の要求が高まっている。 Due to the rapid development of machine products in recent years, machine products are required to have higher precision and design unique to each product, and various types of products are produced. At the site where other varieties are produced, it is complicated and difficult to conduct a complete inspection.
Further, in mechanical products having various gear devices, there is an increasing demand for maintenance and management of gear devices from the viewpoint of ensuring safety against loads exceeding design assumptions caused by an earthquake or the like.

吉田ら（非特許文献１参照）や大上ら（非特許文献２参照）は、歯車箱の振動加速度などの計測値をウェーブレット変換することで、歯車の損傷の診断を行う技術を報告している。この技術では、歯車本体の振動を計測するのは困難であるため、歯車箱や軸受部の振動や近接音の計測値から損傷診断を行っている。しかし、振動や近接音といった情報はあくまで装置や空気を伝播してきた間接的な情報である。このため、これらの情報に基づいた場合、歯車の損傷が大きく進行してからでないと診断をすることが困難であり、歯車の損傷の発見が遅れる可能性がある。   Yoshida et al. (See Non-Patent Document 1) and Ooue et al. (See Non-Patent Document 2) have reported a technique for diagnosing gear damage by wavelet transforming measured values such as vibration acceleration of a gear box. Yes. In this technique, since it is difficult to measure the vibration of the gear body, damage diagnosis is performed from the measured values of the vibration of the gear box and the bearing portion and the proximity sound. However, information such as vibration and proximity sound is indirect information that has propagated through the device and air. For this reason, when it is based on such information, it is difficult to make a diagnosis only after the damage of the gear has progressed greatly, and the discovery of the damage of the gear may be delayed.

歯車の損傷を早期に発見できる可能性が高い手法として次の２つがあげられる。
藤尾ら（非特許文献３参照）は、高解像度ＣＣＤイメージセンサを用いて斜入射レーザ干渉法による歯車歯面形状偏差の測定手法の開発を行っている。この手法によって、従来の触針式の歯形・リード試験機と同程度の精度で、歯車歯面形状を測定可能であることが明らかとなっている。 The following two methods are highly likely to detect gear damage early.
Fujio et al. (See Non-Patent Document 3) has developed a measurement method of gear tooth surface shape deviation by oblique incidence laser interferometry using a high-resolution CCD image sensor. It has been clarified that this method can measure the gear tooth surface shape with the same accuracy as a conventional stylus type tooth profile / lead testing machine.

永田ら（非特許文献４参照）は、近赤外線カメラと赤外線ライトを利用して撮影した近赤外線画像を画像処理することで、歯当たり部分を明確化し、自動的に歯当たり箇所を特定する手法について検討している。
ただし藤尾らや永田らの手法は、比較的高額で大きな装置を必要とする。また、これらの手法を用いる場合、計測時には歯車を停止させる必要があり、計測に要する時間も比較的長い。 Nagata et al. (See Non-Patent Document 4) is a technique for clarifying a tooth contact part and automatically specifying a tooth contact part by performing image processing on a near infrared image captured using a near infrared camera and an infrared light. Are considering.
However, the method of Fujio et al. And Nagata et al. Requires a relatively expensive and large apparatus. When these methods are used, it is necessary to stop the gear during measurement, and the time required for measurement is relatively long.

一方、レーザレンジセンサ（株式会社キーエンス製 高精度２次元レーザ変位計ＬＪ−Ｇシリーズ等）を使用すれば、歯面形状を、２次元断面の凹凸形状として容易に測定することができる。しかし、２次元計測可能なこの種のレーザレンジセンサを含むシステムを用いた場合、コストが高額になるとともに計測に時間を要する。   On the other hand, if a laser range sensor (Keyence Co., Ltd. high-precision two-dimensional laser displacement meter LJ-G series or the like) is used, the tooth surface shape can be easily measured as an uneven shape of a two-dimensional cross section. However, when a system including this type of laser range sensor capable of two-dimensional measurement is used, the cost is high and the measurement takes time.

上述した歯車損傷診断技術を機械装置の全数検査に適用することや機械装置内に組み込むことは、現実的には困難であるため、本発明者らは、特許文献１に記載された発明を提案している。
同発明は、歯車の歯面等の損傷検知方法及び装置に係るものであり、歯面に対してレーザ光を照射し、その反射の様子を調べるものである。同発明によれば、消しゴム程度に小形で数万円程度のレーザセンサ１つで容易に歯面状況を把握できる。 Since it is practically difficult to apply the gear damage diagnosis technique described above to 100% inspection of a mechanical device or to incorporate it into the mechanical device, the present inventors have proposed the invention described in Patent Document 1. doing.
The present invention relates to a method and an apparatus for detecting damage to a tooth surface of a gear, and irradiates the tooth surface with a laser beam and examines its reflection state. According to the present invention, the tooth surface condition can be easily grasped with one laser sensor which is as small as an eraser and is approximately tens of thousands of yen.

具体的には、同発明で使用するレーザセンサは、一定の出射角度でレーザ光を出射し、歯面におけるレーザ光の照射幅は、照射距離に比例する。レーザセンサは、歯面で反射したレーザ光の反射光の受光量（反射光量）を計測することができる。レーザセンサは、レーザ光の照射幅が歯筋方向に一致するように、歯面に対して斜めにレーザ光を照射し、歯車の回転に合わせて全ての歯の片歯面および歯先について、１歯ごとに反射光量を計測する。   Specifically, the laser sensor used in the present invention emits laser light at a constant emission angle, and the irradiation width of the laser light on the tooth surface is proportional to the irradiation distance. The laser sensor can measure the amount of received light (the amount of reflected light) of the reflected laser light reflected from the tooth surface. The laser sensor irradiates the laser beam obliquely with respect to the tooth surface so that the irradiation width of the laser beam coincides with the tooth trace direction, and on the single tooth surface and the tooth tip of all teeth according to the rotation of the gear, The amount of reflected light is measured for each tooth.

この際、歯面が完全な鏡面の場合、斜めに照射されたレーザ光は全反射するが、歯面にピッチング等の凹凸が生じていると、乱反射が発生する。乱反射したレーザ光の光量に応じてレーザセンサの出力電圧値が変化するため、レーザセンサの出力電圧値を測定することで、歯面状態を非接触のまま把握することが可能となる。従って、同発明によれば、反射光量の差に基づいて歯車の歯面状態の変化を診断することができる。   At this time, when the tooth surface is a perfect mirror surface, the obliquely irradiated laser light is totally reflected, but irregularities such as pitching occur on the tooth surface. Since the output voltage value of the laser sensor changes according to the amount of the irregularly reflected laser light, it is possible to grasp the tooth surface state without contact by measuring the output voltage value of the laser sensor. Therefore, according to the invention, it is possible to diagnose a change in the tooth surface state of the gear based on the difference in the amount of reflected light.

しかし、同じ歯車でも歯ごとに反射光量の強弱のばらつきがあり、反射光量の差に基づく診断が難しい場合があり、そして、診断するための反射光量の基準データを事前に取得しておく必要があるなど、同発明を使用できる条件が限定されていた。   However, even with the same gear, there are variations in the amount of reflected light for each tooth, making diagnosis based on the difference in reflected light amount may be difficult, and it is necessary to obtain the reference data of the reflected light amount for diagnosis in advance. For example, the conditions under which the invention can be used were limited.

そこで、本発明者らは、特許文献２に係る発明を提案した。同発明では、１つの歯の反射光量計測結果を連続ウェーブレット変換することによって、反射光量に比例した出力電圧値と回転角度の２変数で表される計測結果を、回転角度、周波数、及び、強度の３変数で表す。そして、それぞれ変換後の計測結果と基準強度曲線データの差を比較し、特定の周波数の信号が発生する範囲を傷として確認するだけで、反射光量の強弱のばらつきに影響されずに損傷の有無が検知できる。   Therefore, the present inventors have proposed the invention according to Patent Document 2. In the present invention, the measurement result represented by two variables of the output voltage value and the rotation angle proportional to the reflected light amount is obtained by performing continuous wavelet transform on the reflected light amount measurement result of one tooth. The three variables are used. Then, compare the difference between the measurement result after conversion and the reference intensity curve data, and just check the range where a signal of a specific frequency is generated as a scratch. Can be detected.

一方、本発明者らは、基準データを理論的に導出する手法を提案している（非特許文献５参照）。同手法では、歯形曲線の方程式と、反射光量の照射角度及び照射距離依存性とに基づいて、基準データ（理論歯形）を算出する。照射角度及び照射距離依存性は、歯車ではなく板状の金属片に対し、照射角度及び照射距離を変化させながらレーザ光を照射したときの反射光量を測定することによって取得される（非特許文献６参照）。   On the other hand, the present inventors have proposed a method for theoretically deriving reference data (see Non-Patent Document 5). In this method, reference data (theoretical tooth profile) is calculated based on the equation of the tooth profile curve and the dependency of the reflected light amount on the irradiation angle and irradiation distance. Irradiation angle and irradiation distance dependence is acquired by measuring the amount of reflected light when a laser beam is irradiated to a plate-shaped metal piece instead of a gear while changing the irradiation angle and irradiation distance (Non-Patent Document). 6).

特開２００７−２３２６６０号公報JP 2007-232660 A 特願２０１１−０９６１９４号明細書Japanese Patent Application No. 2011-096194

吉田彰、大上祐司、外４名，「ウェーブレット変換を用いた歯車動的性能変化による歯面損傷診断（歯面損傷診断に対するウェーブレット変換の有用性）」，日本機械学会論文集，Ｃ（１９９９），６５−６３６，ｐｐ．３３６２−３３６７Akira Yoshida, Yuji Oue, and 4 others, "Diagnosis of tooth surface damage by changing gear dynamic performance using wavelet transform (usefulness of wavelet transform for tooth surface damage diagnosis)", Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C (1999) ), 65-636, pp. 3362-3367 大上祐司・吉田彰，「歯車歯面損傷に関する故障診断」，日本機械学会評価・診断に関するシンポジウム講演論文集，２００２年１２月５日，講演番号２０８，１０２−１０７頁，Yuji Oue, Akira Yoshida, “Failure Diagnosis on Gear Tooth Surface Damage”, Proceedings of Symposium on Evaluation and Diagnosis of the Japan Society of Mechanical Engineers, December 5, 2002, Nos. 208, 102-107, 藤尾博重、外６名，「ＣＣＤイメージセンサを用いたレーザ干渉法による歯車の歯面形状精度の測定」，日本機械学会論文集，Ｃ（１９９６），６２−５９８，ｐｐ．２４２２−２４３０Hiroshige Fujio, 6 others, “Measurement of gear tooth shape accuracy by laser interferometry using CCD image sensor”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C (1996), 62-598, pp. 2422-2430 Ｍ． Ｎａｇａｔａｅｔ ａｌ．，「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ Ｔｏｏｔｈ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ＩｎｆｒａｒｅｄＲａｙ Ｉｍａｇｅｒｙ」，Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＭＰＴ２００９−Ｓｅｎｄａｉ，ｐｐ．１６９−１７４M.M. Nagata et al. "Optimization Of Method For Application Of Tooth Contact Evaluation Using Infrared Ray Imagery", Proc. of MPT2009-Sendai, pp. 169-174 大久保一弘・田中英一郎・岡部一成・和田諭・根本良三，「レーザ光を利用した簡易歯車歯面損傷診断手法の提案」，日本設計工学会秋期研究発表講演会平成２２年度秋期大会研究発表講演論文集，（２０１０），ｐｐ．８９−９２Kazuhiro Okubo, Eiichiro Tanaka, Kazunari Okabe, Satoshi Wada, Ryozo Nemoto, "Proposal of a simple gear tooth surface damage diagnosis method using laser light", Japanese Society for Design Engineering Fall Research Presentation Lecture Presentation Fall 2010 Proceedings, (2010), pp. 89-92 田中英一郎、外４名，「レーザ光による歯車歯面損傷診断技術の開発」，日本機械学会論文集，Ｃ（２００７），７３−７２９，ｐｐ．１５４５−１５５１Eiichiro Tanaka, 4 others, “Development of Gear Tooth Surface Damage Diagnosis Technology Using Laser Light”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C (2007), 73-729, pp. 1545-1551

特許文献２に記載された発明によれば、全歯計測結果の平均値よりテンプレートを作成し、テンプレートを基準強度曲線データとして使用すれば、事前に損傷前の基準強度曲線データを取得しておくことは必要ない。しかしながらこの場合、もし、全ての歯に損傷や製造誤差があると、損傷や製造誤差を含む歯面からの反射光量に基づいて基準強度曲線データが作成されるので、これらの損傷や製造誤差を異常として検出することができない。   According to the invention described in Patent Document 2, if a template is created from the average value of all tooth measurement results and the template is used as reference strength curve data, reference strength curve data before damage is acquired in advance. It is not necessary. However, in this case, if all teeth have damage or manufacturing errors, the reference intensity curve data is created based on the amount of reflected light from the tooth surface including the damage and manufacturing errors. It cannot be detected as an abnormality.

また、特許文献２に記載された発明では、傷固有の周波数を確認するので、傷の有無については容易且つ確実に確認できるが、その周波数での強度にばらつきがあるため、損傷範囲の特定精度が低下し、誤検知する可能性がある。
このため、特許文献２が開示する発明においても、全ての歯に損傷や製造誤差がある場合に高精度に歯面状態を診断するためには、損傷前の理想的な状態の歯車、すなわちマスター歯車で測定された基準強度曲線データを用いるのが望ましい。
しかしながら、マスター歯車を全ての機械製品について用意することは、多品種生産の状況下では困難である。 In addition, in the invention described in Patent Document 2, since the frequency unique to the scratch is confirmed, the presence or absence of the scratch can be easily and reliably confirmed. May fall and cause false detection.
For this reason, even in the invention disclosed in Patent Document 2, in order to diagnose the tooth surface state with high accuracy when all teeth have damage or manufacturing errors, the gear in an ideal state before the damage, that is, the master It is desirable to use reference strength curve data measured with gears.
However, it is difficult to prepare a master gear for all machine products under the situation of multi-product production.

一方、非特許文献５に記載された手法で基準強度曲線データ（理論値）を算出した場合、ある程度までは実測値を再現できるが、場合によっては、縦軸（計測電圧）のレンジ（ゲイン）やオフセット量を調整せねばならず、更なる精度の向上が望まれている。   On the other hand, when the reference intensity curve data (theoretical value) is calculated by the method described in Non-Patent Document 5, the actual measurement value can be reproduced to some extent, but depending on the case, the range (gain) of the vertical axis (measurement voltage) In addition, the offset amount must be adjusted, and further improvement in accuracy is desired.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、検査対象の歯車よりも高精度の歯形を有するマスター歯車を用意せずとも、検査対象の歯車の歯の表面状態を高精度にて検査可能な歯車検査装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to inspect the surface condition of the tooth of the gear to be inspected with high accuracy without preparing a master gear having a tooth profile with higher accuracy than the gear to be inspected. An object of the present invention is to provide a simple gear inspection apparatus and method.

上述した目的を達成するために、本発明の一態様によれば、検査対象歯車の検査対象歯の表面からの反射光量と前記検査対象歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値と、前記強度プロファイルの理論値とを比較して、前記検査対象歯の表面状態を判定する歯車検査装置であって、前記検査対象歯車の諸元に基づいて、前記検査対象歯の外形形状を表す歯形曲線を演算する歯形曲線演算部と、前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置における、照射角度と照射距離と反射光量との関係を表す基礎データを記憶する基礎データ記憶部と、前記歯形曲線及び前記基礎データに基づいて、前記強度プロファイルの概算値を演算する、概算値演算部と、前記強度プロファイルの概算値を、前記検査対象歯に隣接する隣接歯の影響に応じて補正して前記強度プロファイルの理論値を演算する理論値演算部とを備えることを特徴とする歯車検査装置が提供される。   In order to achieve the above-described object, according to one aspect of the present invention, an actually measured value of an intensity profile representing a relationship between the amount of reflected light from the surface of the inspection target tooth of the inspection target gear and the rotation angle of the inspection target gear; A gear inspection device that compares the theoretical value of the strength profile to determine the surface state of the inspection target tooth, and represents the outer shape of the inspection target tooth based on the specifications of the inspection target gear Irradiation angle, irradiation distance, and reflection at the sampling position of the tooth for basic data acquisition of the tooth profile curve calculation unit for calculating the tooth profile curve and the basic data acquisition gear having the same surface roughness and surface color as the gear to be inspected A basic data storage unit that stores basic data representing a relationship with the amount of light; an approximate value calculation unit that calculates an approximate value of the intensity profile based on the tooth profile curve and the basic data; A gear inspection apparatus comprising: a theoretical value calculation unit that corrects an approximate value of a strength profile according to an influence of an adjacent tooth adjacent to the inspection target tooth and calculates a theoretical value of the strength profile. Provided.

一態様の歯車検査装置によれば、歯形曲線及び基礎データに基づいて強度プロファイルの概算値が算出される。そして、強度プロファイルの概算値が隣接歯の影響に応じて補正され、これにより強度プロファイルの理論値が算出される。
この歯車検査装置によれば、強度プロファイルの概算値を隣接歯の影響に応じて補正することで、得られる強度プロファイルの理論値が高精度である。このため、強度プロファイルの理論値を実測値と比較すれば、検査対象歯車の歯面の状態を高精度にて判定することができ、損傷を早期に確実に発見することができる。 According to the gear inspection apparatus of one aspect, the approximate value of the strength profile is calculated based on the tooth profile curve and the basic data. Then, the approximate value of the intensity profile is corrected according to the influence of the adjacent teeth, and thereby the theoretical value of the intensity profile is calculated.
According to this gear inspection apparatus, the theoretical value of the obtained strength profile is highly accurate by correcting the approximate value of the strength profile according to the influence of adjacent teeth. For this reason, if the theoretical value of the strength profile is compared with the actual measurement value, the state of the tooth surface of the gear to be inspected can be determined with high accuracy, and damage can be detected reliably at an early stage.

そして、この歯車検査装置は、検査対象歯車と同一の諸元を有する未使用の歯車を必ずしも必要とせず、強度プロファイルの理論値を演算により求めることができ、高い汎用性を有する。
また、この歯車検査装置は、検査対象歯車の諸元に基づいて歯形曲線を演算するので、複数種類の検査対象歯車を迅速に検査することができる。よって、この歯車検査装置は、他品種生産の全数検査に適している。 This gear inspection device does not necessarily require an unused gear having the same specifications as the gear to be inspected, and can obtain the theoretical value of the strength profile by calculation, and has high versatility.
Moreover, since this gear inspection apparatus calculates a tooth profile curve based on the specification of the gear to be inspected, a plurality of types of gears to be inspected can be inspected quickly. Therefore, this gear inspection device is suitable for 100% inspection of other types of production.

更に、この歯車検査装置では、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車を用いて測定された基礎データに基づいて、強度プロファイルの概算値を演算し、概算値を隣接歯の影響に応じて補正して理論値を演算している。
この結果、強度プロファイルの実測値と理論値との間で、反射光量の最大値と最小値との差（レンジ）が高精度にて一致し、反射光量のオフセット量、即ちバックグランドの高低のみを調整すれば、実測値と理論値とを比較することができる。つまり、実測値と理論値とを比較する際に、レンジを調整する必要がない。このため、この歯車検査装置では、理論値のレンジを任意に調整する必要がなく、実測値と理論値とを客観的に比較することができ、判定を的確に行うことができる。 Furthermore, this gear inspection device calculates an approximate value of the strength profile based on the basic data measured using the basic data acquisition gear having the same surface roughness and surface color as the gear to be inspected. The theoretical value is calculated by correcting the value according to the influence of adjacent teeth.
As a result, the difference (range) between the maximum value and the minimum value of the reflected light amount matches between the measured value and the theoretical value of the intensity profile with high accuracy, and only the offset amount of the reflected light amount, that is, the background level. By adjusting, the measured value and the theoretical value can be compared. That is, it is not necessary to adjust the range when comparing the measured value and the theoretical value. For this reason, in this gear inspection apparatus, it is not necessary to arbitrarily adjust the range of the theoretical value, the measured value and the theoretical value can be objectively compared, and the determination can be performed accurately.

一方、基礎データ取得用歯車は、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、検査対象歯車よりも高い加工精度を有するマスター歯車である必要はない。
マスター歯車を準備することは、特注品などの一品物や少量生産品では困難であるが、基礎データ取得用歯車は、加工精度に関していえば検査対象歯車と同程度の歯車であればよく、且つ、傷が無い歯車であればよい。このため、基礎データ取得用歯車を準備することは容易であり、基礎データを低コストで容易に求めることができる。
また、基礎データを求めた後には、基礎データ取得用歯車を製品として用いることもできる。 On the other hand, the basic data acquisition gear only needs to have the same surface roughness and surface color as the inspection target gear, and does not necessarily need to be a master gear having higher processing accuracy than the inspection target gear.
It is difficult to prepare a master gear for a single item such as a custom-made product or a small-quantity product. However, the basic data acquisition gear may be a gear similar to the gear to be inspected in terms of processing accuracy, and Any gear with no scratches may be used. For this reason, it is easy to prepare a gear for acquiring basic data, and basic data can be easily obtained at low cost.
In addition, after obtaining the basic data, the basic data acquisition gear can be used as a product.

好ましくは、歯車検査装置は、前記隣接歯の影響を表す近似関数を演算するための近似関数演算部を更に備え、前記近似関数演算部は、前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯有歯車の隣接歯有歯の表面からの反射光量と前記隣接歯有歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値と、隣接歯が存在しない隣接歯無歯を有する点において前記隣接歯有歯車とは異なる隣接歯無歯車の前記隣接歯無歯の表面からの反射光量と前記隣接歯無歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値との差を演算し、そして、前記差を近似することによって前記近似関数を演算する。   Preferably, the gear inspection apparatus further includes an approximate function calculation unit for calculating an approximate function representing the influence of the adjacent teeth, and the approximate function calculation unit has a surface roughness and a surface comparable to those of the inspection target gear. The measured value of the intensity profile representing the relationship between the amount of light reflected from the surface of the adjacent toothed gear of the adjacent toothed gear having a color and the rotation angle of the adjacent toothed gear, and the adjacent tooth undulated teeth where no adjacent tooth exists. The difference between the reflected light quantity from the surface of the adjacent toothless tooth of the adjacent toothless gear different from the adjacent toothed gear at the point and the measured value of the intensity profile indicating the relationship between the rotation angle of the adjacent toothless gear is calculated. Then, the approximation function is calculated by approximating the difference.

この構成によれば、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車を用いて近似関数が求められる。隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車は、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、検査対象歯車よりも高い加工精度を有するマスター歯車である必要はない。
そして、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車は、加工精度に関していえば検査対象歯車と同程度であればよく、且つ、傷が無い歯車であればよい。このため、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車を準備することは容易であり、近似関数も低コストで容易に求めることができる。
また、近似関数を求めた後には、隣接歯有歯車を製品として用いることもできる。 According to this configuration, the approximate function is obtained using the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear. The adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear need only have the same surface roughness and surface color as the inspection target gear, and need not necessarily be a master gear having a higher processing accuracy than the inspection target gear. Absent.
The adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear may be the same as the gear to be inspected in terms of processing accuracy, and may be a gear that is not damaged. For this reason, it is easy to prepare the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear, and the approximate function can be easily obtained at low cost.
Moreover, after calculating | requiring an approximate function, an adjacent toothed gear can also be used as a product.

更に、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車は、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車のモジュールや歯数が検査対象歯車のモジュールや歯数と一致している必要はない。つまり、近似関数は、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車やモジュールや歯数が異なる検査対象歯車の検査に汎用的に用いることができる。
この結果、この構成の歯車検査装置は汎用性が更に高く、他品種生産の全数検査に適している。 Further, the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear need only have the same surface roughness and surface color as the gear to be inspected, and the adjacent toothed gear and adjacent toothless gear modules and the number of teeth are not necessarily required. Does not need to match the module or number of teeth of the gear to be inspected. In other words, the approximate function can be used for inspection of adjacent toothed gears, adjacent toothless gears, modules, and inspection target gears having different numbers of teeth.
As a result, the gear inspection device with this configuration is more versatile and suitable for 100% inspection of other types of production.

好ましくは、歯車検査装置は、前記基礎データを取得する基礎データ取得用ユニットを更に備え、前記基礎データ取得用ユニットは、前記基礎データ取得用歯車を固定するステージと、前記基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置を回転中心として周方向及び径方向に移動可能に設けられ、前記サンプリング位置に向けて光を照射する出射部及び前記サンプリング位置からの反射光を受光する受光部を有するレーザセンサと、を有する。
この構成では、サンプリング位置を回転中心として周方向及び径方向に移動可能にレーザセンサが設けられているので、迅速且つ高精度にて基礎データを取得することができる。 Preferably, the gear inspection device further includes a basic data acquisition unit for acquiring the basic data, wherein the basic data acquisition unit includes a stage for fixing the basic data acquisition gear, and the basic data acquisition gear. A light emitting unit for irradiating light toward the sampling position and a light receiving unit for receiving reflected light from the sampling position are provided so as to be movable in the circumferential direction and the radial direction around the sampling position of the tooth for acquiring basic data. A laser sensor.
In this configuration, since the laser sensor is provided so as to be movable in the circumferential direction and the radial direction with the sampling position as the rotation center, basic data can be acquired quickly and with high accuracy.

また、上述した目的を達成するために、本発明の一態様によれば、検査対象歯車の検査対象歯の表面からの反射光量と前記検査対象歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値と、前記強度プロファイルの理論値とを比較して、前記検査対象歯の表面状態を判定する歯車検査方法であって、前記検査対象歯車の諸元に基づいて、前記検査対象歯の外形形状を表す歯形曲線を演算する歯形曲線演算工程と、前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置における、照射角度と照射距離と反射光量との関係を表す基礎データを記憶する基礎データ記憶工程と、前記歯形曲線及び前記基礎データに基づいて、前記強度プロファイルの概算値を演算する、概算値演算工程と、前記強度プロファイルの概算値を、前記検査対象歯に隣接する隣接歯の影響に応じて補正して前記強度プロファイルの理論値を演算する理論値演算工程と、を備えることを特徴とする歯車検査方法が提供される。   In order to achieve the above-described object, according to one aspect of the present invention, an actual measurement of an intensity profile representing the relationship between the amount of reflected light from the surface of the inspection target tooth of the inspection target gear and the rotation angle of the inspection target gear. Is a gear inspection method for determining the surface state of the inspection target tooth by comparing a value with a theoretical value of the strength profile, and based on the specifications of the inspection target gear, the outer shape of the inspection target tooth A tooth profile curve calculating step for calculating a tooth profile curve representing an irradiation angle, and an irradiation angle and an irradiation distance at a sampling position of a basic data acquisition tooth of a basic data acquisition gear having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear A basic data storage step for storing basic data representing the relationship between the amount of reflected light and the reflected light amount, and an approximate value for calculating an approximate value of the intensity profile based on the tooth profile curve and the basic data A calculation step, and a theoretical value calculation step of calculating a theoretical value of the intensity profile by correcting an approximate value of the intensity profile according to an influence of an adjacent tooth adjacent to the tooth to be inspected. A gear inspection method is provided.

一態様の歯車検査方法によれば、歯形曲線及び基礎データに基づいて強度プロファイルの概算値が算出される。そして、強度プロファイルの概算値が隣接歯の影響に応じて補正され、これにより強度プロファイルの理論値が算出される。
この歯車検査方法によれば、強度プロファイルの概算値を隣接歯の影響に応じて補正することで、得られる強度プロファイルの理論値が高精度である。このため、強度プロファイルの理論値を実測値と比較すれば、検査対象歯車の歯面の状態を高精度にて判定することができ、損傷を早期に確実に発見することができる。 According to the gear inspection method of one aspect, the approximate value of the strength profile is calculated based on the tooth profile curve and the basic data. Then, the approximate value of the intensity profile is corrected according to the influence of the adjacent teeth, and thereby the theoretical value of the intensity profile is calculated.
According to this gear inspection method, the theoretical value of the obtained strength profile is highly accurate by correcting the approximate value of the strength profile according to the influence of adjacent teeth. For this reason, if the theoretical value of the strength profile is compared with the actual measurement value, the state of the tooth surface of the gear to be inspected can be determined with high accuracy, and damage can be detected reliably at an early stage.

そして、この歯車検査方法は、検査対象歯車と同一の諸元を有する未使用の歯車を必ずしも必要とせず、強度プロファイルの理論値を演算により求めることができ、高い汎用性を有する。
また、この歯車検査方法は、検査対象歯車の諸元に基づいて歯形曲線を演算するので、複数種類の検査対象歯車を迅速に検査することができる。よって、この歯車検査方法は、他品種生産の全数検査に適している。 This gear inspection method does not necessarily require an unused gear having the same specifications as the gear to be inspected, and can obtain the theoretical value of the strength profile by calculation, and has high versatility.
Moreover, since this gear inspection method calculates a tooth profile curve based on the specifications of the gear to be inspected, a plurality of types of gears to be inspected can be inspected quickly. Therefore, this gear inspection method is suitable for 100% inspection of other types of production.

更に、この歯車検査方法では、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車を用いて測定された基礎データに基づいて、強度プロファイルの概算値を演算し、概算値を隣接歯の影響に応じて補正して理論値を演算している。
この結果、強度プロファイルの実測値と理論値との間で、反射光量の最大値と最小値との差（レンジ）が高精度にて一致し、反射光量のオフセット量、即ちバックグランドの高低のみを調整すれば、実測値と理論値とを比較することができる。つまり、実測値と理論値とを比較する際に、レンジを調整する必要がない。このため、この歯車検査装置では、理論値のレンジを任意に調整する必要がなく、実測値と理論値とを客観的に比較することができ、判定を的確に行うことができる。 Furthermore, in this gear inspection method, an approximate value of the strength profile is calculated based on the basic data measured using the basic data acquisition gear having the same surface roughness and surface color as the gear to be inspected, and the approximate value is calculated. The theoretical value is calculated by correcting the value according to the influence of adjacent teeth.
As a result, the difference (range) between the maximum value and the minimum value of the reflected light amount matches between the measured value and the theoretical value of the intensity profile with high accuracy, and only the offset amount of the reflected light amount, that is, the background level. By adjusting, the measured value and the theoretical value can be compared. That is, it is not necessary to adjust the range when comparing the measured value and the theoretical value. For this reason, in this gear inspection apparatus, it is not necessary to arbitrarily adjust the range of the theoretical value, the measured value and the theoretical value can be objectively compared, and the determination can be performed accurately.

一方、基礎データ取得用歯車は、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、検査対象歯車よりも高い加工精度を有するマスター歯車である必要はない。
マスター歯車を準備することは、特注品などの一品物や少量生産品では困難であるが、基礎データ取得用歯車は、加工精度に関していえば検査対象歯車と同程度の歯車であればよく、且つ、傷が無い歯車であればよい。このため、基礎データ取得用歯車を準備することは容易であり、基礎データを低コストで容易に求めることができる。
また、基礎データを求めた後には、基礎データ取得用歯車を製品として用いることもできる。 On the other hand, the basic data acquisition gear only needs to have the same surface roughness and surface color as the inspection target gear, and does not necessarily need to be a master gear having higher processing accuracy than the inspection target gear.
It is difficult to prepare a master gear for a single item such as a custom-made product or a small-quantity product. However, the basic data acquisition gear may be a gear similar to the gear to be inspected in terms of processing accuracy, and Any gear with no scratches may be used. For this reason, it is easy to prepare a gear for acquiring basic data, and basic data can be easily obtained at low cost.
In addition, after obtaining the basic data, the basic data acquisition gear can be used as a product.

好ましくは、歯車検査方法は、前記隣接歯の影響を表す近似関数を演算する近似工程を更に備え、前記近似工程は、前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯有歯車の隣接歯有歯の表面からの反射光量と前記隣接歯有歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値である隣接歯有歯車実測値を取得する、隣接歯有歯車実測値取得工程と、前記隣接歯有歯に隣接する隣接歯が除去されている点において前記隣接歯有歯車とは異なる隣接歯無歯車の隣接歯有歯の表面からの反射光量と前記隣接歯無歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値である隣接歯無歯車実測値を取得する隣接歯無歯車実測値取得工程と、前記隣接歯有歯車実測値と前記隣接歯無歯車実測値の差を演算し、そして、前記差を近似することによって前記近似関数を演算する近似工程とを有する。   Preferably, the gear inspection method further includes an approximation step of calculating an approximation function representing the influence of the adjacent teeth, and the approximation step includes adjacent teeth having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear. Acquire adjacent toothed gear actual measurement value, which is an actual measured value of the intensity profile representing the relationship between the amount of reflected light from the surface of the adjacent toothed gear of the gear and the rotation angle of the adjacent toothed gear. And the amount of light reflected from the surface of the adjacent toothed gear of the adjacent toothless gear different from the adjacent toothed gear in that the adjacent tooth adjacent to the adjacent toothed tooth is removed. An adjacent toothless gear actual measurement value acquisition step for acquiring an adjacent toothless gear actual measurement value that is an actual value of an intensity profile representing a relationship with a rotation angle, and a difference between the adjacent toothed gear actual measurement value and the adjacent toothless gear actual measurement value And the difference is approximated And a approximation step of calculating said approximated function by.

この構成によれば、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車を用いて近似関数が求められる。隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車は、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、検査対象歯車よりも高い加工精度を有するマスター歯車である必要はない。   According to this configuration, the approximate function is obtained using the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear. The adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear need only have the same surface roughness and surface color as the inspection target gear, and need not necessarily be a master gear having a higher processing accuracy than the inspection target gear. Absent.

そして、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車は、加工精度に関していえば検査対象歯車と同程度であればよく、且つ、傷が無い歯車であればよい。このため、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車を準備することは容易であり、近似関数も低コストで容易に求めることができる。
また、近似関数を求めた後には、隣接歯有歯車を製品として用いることもできる。 The adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear may be the same as the gear to be inspected in terms of processing accuracy, and may be a gear that is not damaged. For this reason, it is easy to prepare the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear, and the approximate function can be easily obtained at low cost.
Moreover, after calculating | requiring an approximate function, an adjacent toothed gear can also be used as a product.

更に、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車は、検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車のモジュールや歯数が検査対象歯車のモジュールや歯数と一致している必要はない。つまり、近似関数は、隣接歯有歯車及び隣接歯無歯車とはモジュールや歯数が異なる検査対象歯車の検査に汎用的に用いることができる。
この結果、この構成の歯車検査方法は汎用性が更に高く、他品種生産の全数検査に適している。 Further, the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear need only have the same surface roughness and surface color as the gear to be inspected, and the adjacent toothed gear and adjacent toothless gear modules and the number of teeth are not necessarily required. Does not need to match the module or number of teeth of the gear to be inspected. That is, the approximate function can be used for inspection of a gear to be inspected having a different module and number of teeth from the adjacent toothed gear and the adjacent toothless gear.
As a result, the gear inspection method with this configuration is more versatile and is suitable for 100% inspection of other types of production.

好ましくは、歯車検査方法は、前記基礎データを取得する基礎データ取得工程を更に備え、前記基礎データ取得工程は、前記基礎データ取得用歯車をステージに固定するとともに、前記基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置を中心として周方向位置及び径方向位置を変化可能に、前記サンプリング位置に向けて光を照射する出射部及び前記サンプリング位置からの反射光を受光する受光部を有するレーザセンサを配置する基礎データ取得用歯車配置工程と、前記サンプリング位置に対する前記センサの回転方向位置及び径方向位置を段階的に変化させながら、各段階において、前記レーザセンサの出射部から前記サンプリング位置に向けて光を照射する一方、前記レーザセンサの受光部にて前記サンプリング位置からの反射光を受光する測定工程とを有する。   Preferably, the gear inspection method further includes a basic data acquisition step of acquiring the basic data, wherein the basic data acquisition step fixes the basic data acquisition gear to a stage, and the basic data acquisition gear is based on the basic data acquisition gear. A laser having a light emitting portion that emits light toward the sampling position and a light receiving portion that receives reflected light from the sampling position so that the circumferential position and the radial position can be changed around the sampling position of the data acquisition tooth The basic data acquisition gear arrangement step for arranging the sensor and the rotational position and radial position of the sensor with respect to the sampling position are changed stepwise, and from each laser sensor emission part to the sampling position at each stage. While irradiating light toward the sampling position at the light receiving part of the laser sensor And a measuring step of receiving the reflected light.

この構成では、サンプリング位置を回転中心として周方向及び径方向に移動可能にレーザセンサが設けられているので、迅速且つ高精度にて基礎データを取得することができる。   In this configuration, since the laser sensor is provided so as to be movable in the circumferential direction and the radial direction with the sampling position as the rotation center, basic data can be acquired quickly and with high accuracy.

本発明によれば、検査対象の歯車よりも高精度の歯形を有するマスター歯車を用意せずとも、検査対象の歯車の歯の表面状態を高精度にて検査可能な歯車検査装置及び方法が提供される。   According to the present invention, there is provided a gear inspection device and method capable of inspecting the surface condition of the tooth of the gear to be inspected with high accuracy without preparing a master gear having a tooth profile with higher accuracy than the gear to be inspected. Is done.

本発明の一実施形態の歯車検査装置の構成を検査対象の歯車とともに概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the composition of the gear inspection device of one embodiment of the present invention with the gear to be examined. 図１の歯車検査装置における検査対象歯車に対するレーザセンサの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the laser sensor with respect to the test object gearwheel in the gear inspection apparatus of FIG. 図１の歯車検査装置の歯形曲線演算部で演算された歯形曲線を示す概略的な図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a tooth profile curve calculated by a tooth profile curve calculation unit of the gear inspection device of FIG. 1. 図１の歯車検査装置で用いられる基礎データの測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the basic data used with the gear inspection apparatus of FIG. 図４の測定方法に用いられるユニットの概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the unit used for the measuring method of FIG. 図４に示す測定方法で測定された基礎データを概略的に示す三次元グラフである。It is a three-dimensional graph which shows roughly the basic data measured with the measuring method shown in FIG. （ａ）は、図１の歯車検査装置で用いられる隣接歯有歯車実測値の測定方法を説明するための図であり、（ｂ）は、図１の歯車検査装置で用いられる隣接歯無歯車実測値の測定方法を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the measuring method of the adjacent toothed gear actual value used with the gear inspection apparatus of FIG. 1, (b) is the adjacent toothless gear used with the gear inspection apparatus of FIG. It is a figure for demonstrating the measuring method of an actual value. 図７（ａ）及び（ｂ）に示す測定方法で測定された隣接歯有歯車実測値及び隣接歯無歯車実測値を示すグラフである。It is a graph which shows the adjacent toothed gear actual value measured by the measuring method shown to Fig.7 (a) and (b), and an adjacent toothless gear actual value. 図８の隣接歯有歯車実測値と隣接歯無歯車実測値の差を３つの歯について示すとともに、これらの差の平均値を示すグラフである。It is a graph which shows the average value of these differences while showing the difference of the adjacent toothed gear measured value of FIG. 8 and the adjacent toothless gear measured value about three teeth. 図９の平均値から求められた近似関数を規格化した規格化影響関数を示すグラフである。It is a graph which shows the normalization influence function which normalized the approximation function calculated | required from the average value of FIG. 隣接歯有歯車実測値、隣接歯無歯車実測値、概算値及び理論値を示すグラフである。It is a graph which shows an adjacent toothed gear measured value, an adjacent toothless gear measured value, an approximate value, and a theoretical value. 図１の歯車検査装置に用いられる歯車検査方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the schematic procedure of the gear inspection method used for the gear inspection apparatus of FIG. 図１２の歯車検査方法で用いられる基礎データの取得方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the schematic procedure of the acquisition method of the basic data used with the gear inspection method of FIG. 図１２の歯車検査方法で用いられる規格化影響関数の取得方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the schematic procedure of the acquisition method of the normalization influence function used with the gear test | inspection method of FIG. （ａ）は、実施例の理論値と検査対象歯車の実測値を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例の理論値と検査対象歯車の実測値を示すグラフである。(A) is a graph which shows the theoretical value of an Example, and the actual value of an inspection object gear, (b) is a graph which shows the theoretical value of a comparative example, and the actual value of an inspection object gear. （ａ）は、モジュールが４（ｍ＝４）で歯数が２８（ｚ＝２８）の検査対象歯車の実測値と理論値とを３つの検査対象歯に渡って示すグラフであり、（ｂ）は、モジュールが５（ｍ＝５）で歯数が２０（ｚ＝２０）の検査対象歯車の実測値と、図１６（ａ）の理論値で用いられたのと同じ規格化影響関数を用いて補正された理論値とを連続する３つの検査対象歯１２に渡って示すグラフである。(A) is a graph showing measured values and theoretical values of a gear to be inspected having a module of 4 (m = 4) and the number of teeth of 28 (z = 28) over three inspected teeth (b) ) Shows the same normalized influence function as that used in the actual measurement value of the gear to be inspected with the module of 5 (m = 5) and the number of teeth of 20 (z = 20) and the theoretical value of FIG. It is a graph which shows the theoretical value corrected using it over three continuous test object teeth 12. FIG.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.

以下、本発明の一実施形態に係る歯車検査装置について図面を参照して説明する。
図１は、歯車検査装置の概略構成とともに、検査対象の歯車（以下、検査対象歯車ともいう）１０を示している。検査対象歯車１０は例えば平歯車であり、検査対象歯車１０の外周には周方向にて等間隔で複数の歯１２が形成されている。各歯１２は、検査対象歯車１０の回転軸と平行に延びている。つまり、検査対象歯車１０の歯筋は回転軸と平行に延びている。歯車検査装置にとって、各歯１２が検査対象の歯（検査対象歯）であり、歯車検査装置は、各検査対象歯１２の表面状態を判定することができる。
なお、検査対象歯車１０は、はすば歯車や転位歯車であってもよい。 A gear inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a gear 10 to be inspected (hereinafter also referred to as an inspection target gear) 10 together with a schematic configuration of the gear inspection apparatus. The inspection target gear 10 is a spur gear, for example, and a plurality of teeth 12 are formed on the outer periphery of the inspection target gear 10 at equal intervals in the circumferential direction. Each tooth 12 extends parallel to the rotation axis of the gear 10 to be inspected. In other words, the tooth trace of the inspection target gear 10 extends in parallel with the rotation axis. For the gear inspection apparatus, each tooth 12 is a tooth to be inspected (inspection target tooth), and the gear inspection apparatus can determine the surface state of each inspection target tooth 12.
The inspection target gear 10 may be a helical gear or a shift gear.

歯車検査装置は、レーザセンサ２０を有し、レーザセンサ２０は、照射部（発光部）２２及び受光部２４を有する。照射部２２は、検査対象歯車１０に向けてレーザ光を照射し、検査対象歯１２の表面でレーザ光が乱反射されて生成した反射光成分が受光部２４によって受光される。レーザセンサ２０は、受光部２４が受光した反射光成分の強度に比例する計測電圧を出力する。   The gear inspection apparatus includes a laser sensor 20, and the laser sensor 20 includes an irradiation unit (light emitting unit) 22 and a light receiving unit 24. The irradiation unit 22 irradiates the inspection target gear 10 with laser light, and the reflected light component generated by the irregular reflection of the laser light on the surface of the inspection target tooth 12 is received by the light receiving unit 24. The laser sensor 20 outputs a measurement voltage proportional to the intensity of the reflected light component received by the light receiving unit 24.

図２に示したように、照射部２２からのレーザ光の出射角度は、検査対象歯１２の歯筋方向に広がりを有する一方、歯筋方向と直交して検査対象歯１２の表面に沿う歯形方向には狭い。従って、検査対象歯１２の表面におけるレーザ光の照射範囲は、歯筋方向に延びる長軸を有する略楕円形状又は略長方形形状である。
また、レーザ光の照射角度は、検査対象歯車１０の回転軸と直交する面に対して傾斜しており、検査対象歯車１０が回転しても、検査対象歯１２の表面に対してレーザ光が垂直に入射することはない。このため、受光部２４によって検出されるのは、常に、正反射光ではなく乱反射光である。 As shown in FIG. 2, the emission angle of the laser light from the irradiation unit 22 spreads in the tooth trace direction of the inspection target tooth 12, while the tooth profile along the surface of the inspection target tooth 12 orthogonal to the tooth trace direction. Narrow in direction. Therefore, the irradiation range of the laser light on the surface of the inspection target tooth 12 is a substantially elliptical shape or a substantially rectangular shape having a long axis extending in the tooth trace direction.
Further, the irradiation angle of the laser light is inclined with respect to a surface orthogonal to the rotation axis of the inspection target gear 10, and even if the inspection target gear 10 rotates, the laser light is applied to the surface of the inspection target tooth 12. There is no normal incidence. For this reason, what is detected by the light receiving unit 24 is always irregular reflection light, not regular reflection light.

例えば、検査対象歯車１０が平歯車の場合、斜め２０度程度から、歯元の基礎円相当部分周辺にレーザ光が照射可能なように、平歯車に対するレーザセンサ２０の配置が決定される。
また、検査対象歯車１０がはすば歯車の場合、基礎円筒ねじれ角に沿ってレーザ光を照射可能なように、レーザセンサ２０を傾けて配置する。この場合、はすば歯車に対するレーザセンサの位置と姿勢は、適当な方程式を解くことにより求めることができる。 For example, when the inspection target gear 10 is a spur gear, the arrangement of the laser sensor 20 with respect to the spur gear is determined so that the laser beam can be irradiated around the portion corresponding to the basic circle of the tooth base from about 20 degrees obliquely.
Further, when the inspection target gear 10 is a helical gear, the laser sensor 20 is inclined and arranged so that laser light can be irradiated along the basic cylindrical torsion angle. In this case, the position and orientation of the laser sensor with respect to the helical gear can be obtained by solving an appropriate equation.

再び図１を参照すると、レーザセンサ２０は、レーザセンサ２０の駆動装置である測定装置２６に電気的に接続されている。レーザセンサ２０の照射部２２は、測定装置２６から電力供給を受けてレーザ光を出射し、受光部２４が出力した計測電圧は測定装置２６に入力される。   Referring again to FIG. 1, the laser sensor 20 is electrically connected to a measuring device 26 that is a driving device of the laser sensor 20. The irradiation unit 22 of the laser sensor 20 receives power supply from the measurement device 26 to emit laser light, and the measurement voltage output by the light receiving unit 24 is input to the measurement device 26.

検査対象歯車１０は、検査時に、図１に矢印Ｒで示した回転方向にて所定速度で回転させられ、検査対象歯車１０の回転に伴い、レーザ光の照射位置は検査対象歯１２の表面に沿って変化する。つまり、レーザ光は、検査対象歯１２の歯形方向にて走査され、受光部２４は、検査対象歯１２の各位置からの反射光成分を受光する。測定装置２６は、レーザセンサ２０によって入力された計測電圧を、ロータリエンコーダ等の回転角度検出手段によって検出された検査対象歯車１０の回転角度と対応付けて実測値として記憶し、そして、実測値を外部に出力することができる。
なお、検査対象歯車１０の回転速度が一定であれば、回転角度と回転時間との関係に基づいて回転角度を求めることができる。この場合、角度検出手段としてのロータリエンコーダは不要である。 The inspection target gear 10 is rotated at a predetermined speed in the rotation direction indicated by an arrow R in FIG. 1 at the time of inspection, and the irradiation position of the laser light is brought to the surface of the inspection target tooth 12 as the inspection target gear 10 rotates. Change along. That is, the laser light is scanned in the tooth profile direction of the inspection target tooth 12, and the light receiving unit 24 receives reflected light components from each position of the inspection target tooth 12. The measuring device 26 stores the measurement voltage input by the laser sensor 20 as an actual measurement value in association with the rotation angle of the gear 10 to be inspected detected by the rotation angle detection means such as a rotary encoder, and the actual measurement value. Can be output externally.
If the rotation speed of the inspection target gear 10 is constant, the rotation angle can be obtained based on the relationship between the rotation angle and the rotation time. In this case, a rotary encoder as an angle detection means is not necessary.

測定装置２６は、判定装置２８に電気的に接続されている。判定装置２８は、例えばコンピュータによって構成され、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、記憶装置、及び、入出力装置等からなる。
図１は、判定装置２８の機能的な構成を示しており、判定装置２８は、測定装置２６から入力された検査対象歯車１０の実測値を記憶する検査対象歯車実測値記憶部３０を有する。 The measuring device 26 is electrically connected to the determination device 28. The determination device 28 is constituted by a computer, for example, and includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, a storage device, an input / output device, and the like.
FIG. 1 shows a functional configuration of the determination device 28, and the determination device 28 includes an inspection target gear actual value storage unit 30 that stores actual values of the inspection target gear 10 input from the measurement device 26.

また、判定装置２８は、歯車諸元記憶部３２、歯形曲線方程式記憶部３４及び歯形曲線演算部３６を有する。
歯車諸元記憶部３２は、検査対象の検査対象歯車１０の諸元を記憶している。例えば、歯車諸元記憶部３２は、歯車１０の諸元として、モジュール、カッタ歯先丸み半径ｅ、圧力角α、歯先幅中心角度ζｋ、転位係数χ、及び、歯数ｚを記憶している。検査対象歯車１０の諸元は、例えば検査の担当者によって判定装置２８に入力される。 The determination device 28 includes a gear specification storage unit 32, a tooth profile curve equation storage unit 34, and a tooth profile curve calculation unit 36.
The gear specification storage unit 32 stores specifications of the inspection target gear 10 to be inspected. For example, the gear specification storage unit 32 stores the module, the cutter tip radius radii e, the pressure angle α, the tip width center angle ζ k , the dislocation coefficient χ, and the number of teeth z as the specifications of the gear 10. ing. The specifications of the inspection target gear 10 are input to the determination device 28 by a person in charge of inspection, for example.

歯形曲線方程式記憶部３４は、検査対象歯１２の２次元的な外形形状、即ち、検査対象歯車１０の周方向（歯形方向）での歯１２の表面の起伏を表す方程式（以下、歯形曲線方程式ともいう）を記憶している。歯形曲線方程式は、例えば検査の担当者によって判定装置２８に入力される。   The tooth profile curve equation storage unit 34 is an equation (hereinafter referred to as a tooth profile curve equation) representing the two-dimensional outer shape of the inspection target tooth 12, that is, the undulation of the surface of the tooth 12 in the circumferential direction (tooth profile direction) of the inspection target gear 10. (Also called). The tooth profile curve equation is input to the determination device 28 by a person in charge of inspection, for example.

具体的には、歯形曲線方程式は、非特許文献５に記載されているように、インボリュート曲線、隅肉曲線、及び、歯先・セミトッピング部の方程式からなる。インボリュート曲線、隅肉曲線、及び、歯先・セミトッピング部の方程式をそれぞれ以下に示す。   Specifically, as described in Non-Patent Document 5, the tooth profile curve equation includes an involute curve, a fillet curve, and an equation of a tooth tip / semi-topping portion. The equations for the involute curve, fillet curve, and tooth tip / semi-topping part are shown below.

インボリュート曲線方程式：
Ｘ＝ｒｂｃｏｓθ＋ｒｂθｃｏｓαｓｉｎ（θ＋α）
Ｙ＝ｒｂｓｉｎθ＋ｒｂθｃｏｓαｃｏｓ（θ＋α） Involute curve equation:
X = r b cosθ + r b θcosαsin (θ + α)
Y = r b sin θ + r b θ cos α cos (θ + α)

隅肉曲線方程式：
Ｘ＝（ｒｂ＋ｘ１）ｃｏｓθ＋（ｒｂθ−ｙ１）ｓｉｎθ−ｅｃｏｓ（θ＋β）
Ｙ＝（ｒｂ＋ｘ１）ｓｉｎθ−（ｒｂθ−ｙ１）ｓｉｎθ−ｅｓｉｎ（θ＋β）
ただし、
ｘ１＝（χ−１．２５）ｍ＋ｅ
ｙ１＝ｘ１ｔａｎα−ｅ／ｃｏｓα
β＝ｔａｎ−１（（ｒｂθ−ｙ１）／（−ｘ１）） Fillet curve equation:
X = (r b + x 1 ) cos θ + (r b θ−y 1 ) sin θ−e cos (θ + β)
Y = (r b + x 1 ) sin θ− (r b θ−y 1 ) sin θ−esin (θ + β)
However,
x 1 = (χ−1.25) m + e
y 1 = x 1 tan α−e / cos α
β = tan −1 ((r b θ−y 1 ) / (− x 1 ))

歯先・セミトッピング部の方程式：
ζｋ＝（π＋４χｔａｎα）／ｚ−２（ｉｎｖαｋ−ｉｎｖα）
ただし、
αｋ＝ｃｏｓ−１（ｄ０ｃｏｓα／ｄｋ）
なお式中、ｒｂは基準ピッチ円半径であり、ｄｋは歯先円直径である。 Tooth tip / semi-topping equation:
ζ k = (π + 4χ tan α) / z−2 (invα k −invα)
However,
α k = cos −1 (d 0 cos α / d k )
Incidentally wherein, r b is the reference pitch circle radius, d k is the addendum circle diameter.

歯形曲線演算部３６は、歯車諸元記憶部３２に記憶されている検査対象歯車１０の諸元と、歯形曲線方程式記憶部３４に記憶されている歯形曲線方程式とに基づいて、検査対象歯１２の二次元の外形形状を表す歯形曲線を演算する。つまり、歯車諸元記憶部３２に記憶されている歯車１０の諸元は、歯形曲線方程式に基づいて歯形曲線を求めるための情報であり、諸元の項目のうち他の項目から計算により導出できるものについては、歯形曲線方程式記憶部３４に記憶させる必要はない。歯形曲線の一例を図３に示す。   The tooth profile curve calculation unit 36 is based on the specifications of the inspection target gear 10 stored in the gear specification storage unit 32 and the tooth profile curve equation stored in the tooth profile curve equation storage unit 34. The tooth profile curve representing the two-dimensional outer shape is calculated. That is, the specifications of the gear 10 stored in the gear specification storage unit 32 are information for obtaining a tooth profile curve based on the tooth profile curve equation, and can be derived by calculation from other items among the items of the specifications. It is not necessary to store the thing in the tooth profile curve equation storage unit 34. An example of a tooth profile curve is shown in FIG.

更に、判定装置２８は、基礎データ記憶部３８及び概算値演算部４０を有する。基礎データ記憶部３８は、基礎データを記憶している。基礎データは、図４に示すように、基礎データ取得用歯車５０の基礎データ取得用歯５２のピッチ点にレーザ光を照射したときの、レーザ光の照射角度θと、照射距離Ｌと、反射光量との関係を表すデータである。
なお、基礎データ取得用歯５２における、基礎データを測定するときにレーザ光を照射する位置（サンプリング位置）は、ピッチ円と歯面とが交わるピッチ点であるのが好ましいが、ピッチ点から多少離れていてもよい。 Further, the determination device 28 includes a basic data storage unit 38 and an approximate value calculation unit 40. The basic data storage unit 38 stores basic data. As shown in FIG. 4, the basic data includes the irradiation angle θ of the laser light, the irradiation distance L, and the reflection when the pitch light of the basic data acquisition tooth 52 of the basic data acquisition gear 50 is irradiated with the laser light. This data represents the relationship with the amount of light.
It should be noted that the position (sampling position) at which the basic data acquisition tooth 52 irradiates the laser beam when measuring the basic data is preferably a pitch point where the pitch circle and the tooth surface intersect. May be separated.

基礎データ取得用歯車５０の基礎データ取得用歯５２は、検査対象歯車１０の検査対象歯１２と同程度の表面粗さ及び表面色を有する。このように、表面粗さ及び表面色が同程度であることを要求しているのは、検査対象歯車１０と全く同じ構成を有する未使用の歯車と基礎データ取得用歯車５０との間で、同一の照射角度θ及び照射距離Ｌにおける反射光量を比べたときに、反射光量の差が数％以内になるようにするためである。
基礎データ取得用歯車５０の基礎データ取得用歯５２の表面には損傷が無いのが望ましいため、基礎データ取得用歯車５０は未使用であるのが望ましい。 The basic data acquisition tooth 52 of the basic data acquisition gear 50 has the same surface roughness and surface color as the inspection target tooth 12 of the inspection target gear 10. As described above, the surface roughness and the surface color are required to be approximately the same between the unused gear having the same configuration as the inspection target gear 10 and the basic data acquisition gear 50. This is because when the amount of reflected light at the same irradiation angle θ and irradiation distance L is compared, the difference in the amount of reflected light is within several percent.
Since it is desirable that the surface of the basic data acquisition tooth 52 of the basic data acquisition gear 50 is not damaged, the basic data acquisition gear 50 is preferably unused.

基礎データ取得用歯車５０の表面色が検査対象歯車１０と同程度になるように、基礎データ取得用歯車５０の材料の種類は、検査対象歯車１０の材料の種類と同一である。材料の種類が同一であるとは、ステンレス鋼ならばステンレス鋼、ニッケル鋼ならばニッケル鋼、プラスチックならばプラスチックというように、主成分が同一であるという程度の意味である。
また、表面粗さが同程度であるとは、精密仕上げならば精密仕上げ、上仕上げならば上仕上げ、並仕上げならば並仕上げ、荒仕上げならば荒仕上げというように、仕上げレベルが同一であるという程度の意味である。 The material type of the basic data acquisition gear 50 is the same as the material type of the inspection target gear 10 so that the surface color of the basic data acquisition gear 50 is approximately the same as that of the inspection target gear 10. The same type of material means that the main components are the same, such as stainless steel for stainless steel, nickel steel for nickel steel, and plastic for plastic.
Also, the same level of surface roughness means that the finishing level is the same, such as precision finishing for precision finishing, top finishing for top finishing, normal finishing for normal finishing, and rough finishing for rough finishing. It means that.

具体的には、基礎データ取得用歯車５０は、検査対象歯車１０と同様の加工（切削のみ、シェービング、研磨等）条件、表面処理（浸炭焼入れ、高周波焼入れ等）条件、材質（鋼、ステンレス、プラスチック等）を用いて作製することができる。   Specifically, the basic data acquisition gear 50 has the same processing (cutting only, shaving, polishing, etc.) conditions, surface treatment (carburization quenching, induction hardening, etc.) conditions, materials (steel, stainless steel, For example, plastic).

図５は、基礎データの測定に好適な基礎データ測定用のユニット６０を示している。
ユニット６０は平坦なステージ６２を有し、ステージ６２上には、基礎データ取得用歯車５０の軸孔に挿入される歯車固定軸６４が立設されている。ステージ６２上における歯車固定軸６４の位置は、ステージ６２に沿う一の方向（Ｙ方向）にて調整可能である。
ステージ６２に隣接してスライダー６６が設けられ、スライダー６６の位置は、Ｙ方向と直交するＸ方向にて調整可能である。スライダー６６には回転ピン６８を介してアーム７０が相対回転可能に連結されている。歯車固定軸６４及び回転ピン６８はＸＹ平面に直交しており、アーム７０はＸＹ平面に沿って回転する。 FIG. 5 shows a basic data measuring unit 60 suitable for measuring basic data.
The unit 60 has a flat stage 62, and a gear fixed shaft 64 that is inserted into the shaft hole of the basic data acquisition gear 50 is erected on the stage 62. The position of the gear fixing shaft 64 on the stage 62 can be adjusted in one direction (Y direction) along the stage 62.
A slider 66 is provided adjacent to the stage 62, and the position of the slider 66 can be adjusted in the X direction orthogonal to the Y direction. An arm 70 is connected to the slider 66 via a rotation pin 68 so as to be relatively rotatable. The gear fixing shaft 64 and the rotation pin 68 are orthogonal to the XY plane, and the arm 70 rotates along the XY plane.

回転ピン６８とは反対側のアーム７０の先端にはホルダ７２が固定され、ホルダ７２はレーザセンサ２０を保持している。ホルダ７２は、レーザ光の出射角度がＸＹ平面に対して傾斜するように、レーザセンサ２０を保持している。また、ホルダ７２におけるレーザセンサ２０の位置は、アーム７０の長手方向即ち回転ピン６８の径方向にて調整可能である。   A holder 72 is fixed to the tip of the arm 70 opposite to the rotating pin 68, and the holder 72 holds the laser sensor 20. The holder 72 holds the laser sensor 20 so that the laser beam emission angle is inclined with respect to the XY plane. Further, the position of the laser sensor 20 in the holder 72 can be adjusted in the longitudinal direction of the arm 70, that is, in the radial direction of the rotary pin 68.

ユニット６０を用いて基礎データを測定する場合、基礎データ取得用歯車５０の基礎データ取得用歯５２のピッチ点が、回転ピン６８の軸線上に位置するように、ステージ６２に対する歯車固定軸６４及びスライダー６６の位置が調整される。そして、アーム７０の回転角度及びホルダ７２におけるレーザセンサ２０の位置を段階的に変化させことによって、照射角度θ及び照射距離Ｌを段階的に変化させながら、反射光量を測定することによって、基礎データを測定する。図６は、基礎データの一例を表す３次元のグラフであり、縦軸は、反射光量に対応するレーザセンサ２０の計測電圧を表している。
なお、ユニット６０の歯車固定軸６４に検査対象歯車１０を固定し、図示しない回転機構で検査対象歯車１０を回転させれば、検査対象歯車実測値を測定することもできる。 When the basic data is measured using the unit 60, the gear fixed shaft 64 and the stage 62 are arranged so that the pitch point of the basic data acquisition tooth 52 of the basic data acquisition gear 50 is positioned on the axis of the rotation pin 68. The position of the slider 66 is adjusted. Then, by changing the irradiation angle θ and the irradiation distance L stepwise by changing the rotation angle of the arm 70 and the position of the laser sensor 20 in the holder 72 stepwise, the basic data is obtained. Measure. FIG. 6 is a three-dimensional graph representing an example of basic data, and the vertical axis represents the measurement voltage of the laser sensor 20 corresponding to the amount of reflected light.
Note that if the inspection target gear 10 is fixed to the gear fixed shaft 64 of the unit 60 and the inspection target gear 10 is rotated by a rotation mechanism (not shown), the actual inspection target gear value can be measured.

概算値演算部４０は、歯形曲線演算部３６によって演算された歯形曲線と、基礎データ記憶部３８に記憶されている基礎データとに基づいて、強度プロファイルの概算値を演算する。強度プロファイルとは、検査対象歯車１０の回転角度と反射光量との関係を表すものであり、換言すれば、検査対象歯車１０の回転角度と受光部２４の計測電圧との関係を表すものである。   The approximate value calculation unit 40 calculates an approximate value of the intensity profile based on the tooth profile curve calculated by the tooth profile curve calculation unit 36 and the basic data stored in the basic data storage unit 38. The intensity profile represents the relationship between the rotation angle of the inspection target gear 10 and the amount of reflected light, in other words, the relationship between the rotation angle of the inspection target gear 10 and the measurement voltage of the light receiving unit 24. .

具体的には、検査対象歯車１０及びレーザセンサ２０の幾何学的な位置関係と、検査対象歯１２の外形形状が既知であるとき、検査対象歯車１０の回転角度毎に、レーザ光の照射角度θ及び照射距離Ｌの計算値を求めることができる。そして、照射角度θ及び照射距離Ｌの計算値に対応する計測電圧を基礎データから読み出せば、強度プロファイルの概算値を得ることができる。   Specifically, when the geometric positional relationship between the inspection target gear 10 and the laser sensor 20 and the outer shape of the inspection target tooth 12 are known, the irradiation angle of the laser beam for each rotation angle of the inspection target gear 10. Calculated values of θ and irradiation distance L can be obtained. And if the measurement voltage corresponding to the calculated value of irradiation angle (theta) and irradiation distance L is read from basic data, the approximate value of an intensity profile can be obtained.

一方、判定装置２８は、隣接歯有歯車実測値記憶部７４、隣接歯無歯車実測値記憶部７６、隣接歯有無差演算部７８、近似関数演算部８０、規格化影響関数演算部８２、及び、規格化影響関数記憶部８４を有する。   On the other hand, the determination device 28 includes an adjacent toothed gear actual measurement value storage unit 74, an adjacent toothless gear actual measurement value storage unit 76, an adjacent tooth presence / absence difference calculation unit 78, an approximate function calculation unit 80, a normalized influence function calculation unit 82, and The standardization influence function storage unit 84 is included.

隣接歯有歯車実測値記憶部７４は、図７（ａ）に示したように、検査対象歯車１０の実測値と同様にして測定された、隣接歯有歯車８６の反射光量の実測値を記憶している。隣接歯有歯車８６は、基準データ取得用歯車５０と同様に、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有する。また、隣接歯有歯車８６は、歯の表面に損傷が無いように、未使用の歯車である。   The adjacent toothed gear measured value storage unit 74 stores the measured value of the reflected light amount of the adjacent toothed gear 86 measured in the same manner as the measured value of the inspection target gear 10 as shown in FIG. doing. Similar to the reference data acquisition gear 50, the adjacent toothed gear 86 has the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10. The adjacent toothed gear 86 is an unused gear so that the tooth surface is not damaged.

隣接歯無歯車実測値記憶部７６は、図７（ｂ）に示したように、検査対象歯車１０の実測値と同様にして測定された、隣接歯無歯車８７の隣接歯無歯８８の反射光量の実測値を記憶している。隣接歯無歯車８７は、隣接歯無歯８８に隣接する一つ以上の歯が除去されている以外は、隣接歯有歯車８６と同じ構成を有する。
なお、隣接歯無歯車８７は、隣接歯有歯車８６の一つ以上の歯を除去することによって製造することができる。 As shown in FIG. 7B, the adjacent toothless gear actual measurement value storage unit 76 reflects the adjacent toothless gear 88 of the adjacent toothless gear 87 measured in the same manner as the actual measurement value of the inspection target gear 10. The actual measured value of light intensity is stored. The adjacent toothless gear 87 has the same configuration as the adjacent toothed gear 86 except that one or more teeth adjacent to the adjacent toothless gear 88 are removed.
The adjacent toothless gear 87 can be manufactured by removing one or more teeth of the adjacent toothed gear 86.

隣接歯有無差演算部７８は、隣接歯有歯車実測値と隣接歯無歯車実測値との差（隣接歯有無差）、即ち、隣接歯無歯車実測値から隣接歯有歯車実測値を引いた値を演算する。図８は、隣接歯有歯車実測値及び隣接歯無歯車実測値の一例を示している。図９は、同一の隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７について、隣接歯有歯車実測値及び隣接歯無歯車実測値をそれぞれ３回測定したときの隣接歯有無差の３つの例（ｎ＝１〜３）とそれらの平均値を示している。   The adjacent tooth presence / absence difference calculating unit 78 subtracts the adjacent toothed gear actual measured value from the difference between the adjacent toothed gear actual measured value and the adjacent toothless gear actual measured value (adjacent tooth presence / absence difference). Calculate the value. FIG. 8 shows an example of the adjacent toothed gear actual measurement value and the adjacent toothless gear actual measurement value. FIG. 9 shows three examples (n) of adjacent tooth presence / absence differences when the adjacent toothed gear actual measurement value and the adjacent toothless gear actual measurement value are measured three times for the same adjacent toothed gear 86 and adjacent toothless gear 87. = 1 to 3) and their average values.

近似関数演算部８０は、隣接歯有無差の平均値を例えば一次関数で近似して近似関数を演算する。
規格化影響関数演算部８２は、近似関数演算部８０によって演算された近似関数を、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７とはモジュール及び歯数の異なる検査対象歯車１０に適用可能にするために規格化し、これにより規格化影響関数を求める。 The approximate function calculation unit 80 calculates the approximate function by approximating the average value of the adjacent tooth presence / absence difference with, for example, a linear function.
The standardization influence function calculation unit 82 allows the approximation function calculated by the approximation function calculation unit 80 to be applied to the inspection target gear 10 having a module and a number of teeth different from those of the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87. Therefore, the normalization influence function is obtained.

図１０は、規格化影響関数の一例を示している。近似関数演算部８０によって演算された近似関数は、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７の回転角度と計測電圧の差との関係を近似して表すものであるが、規格化影響関数は、位相と規格化割合との関係を表すものとなっている。
位相は、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７の１つの歯に相当する回転角度を１周期として、回転角度の位置を１周期における位置として表すものである。
規格化割合は、隣接歯有無差を、隣接歯有歯車８６の歯面部における実測値の最大値と最小値との差（歯面計測電圧レンジ）で除した値を百分率で示すものである。
規格化影響関数は、ピッチ点付近で傾きが変化している。 FIG. 10 shows an example of the normalization influence function. The approximate function calculated by the approximate function calculation unit 80 approximates the relationship between the rotation angle of the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 and the measured voltage, but the normalized influence function is The relationship between the phase and the normalized ratio is expressed.
The phase represents the rotation angle corresponding to one tooth of the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 as one cycle, and the position of the rotation angle as a position in one cycle.
The normalization ratio indicates a value obtained by dividing the difference between adjacent tooth presence / absence by the difference (tooth surface measurement voltage range) between the maximum value and the minimum value of the actual measurement value at the tooth surface portion of the adjacent toothed gear 86.
The normalization influence function has a slope that changes near the pitch point.

規格化影響関数記憶部８４は、規格化影響関数記憶部８２で演算された規格化影響関数を記憶する。
そして、判定装置２８は、理論値演算部８９、実測値理論値差演算部９０、判定部９１及び出力部９２を有する。
理論値演算部８９は、概算値演算部４０で演算された概算値を、規格化影響関数記憶部８４に記憶されている規格化影響関数を用いて補正することによって、隣接歯の影響まで考慮した強度プロファイルの理論値を演算する。 The standardization influence function storage unit 84 stores the standardization influence function calculated by the standardization influence function storage unit 82.
The determination device 28 includes a theoretical value calculation unit 89, an actual measurement value theoretical value difference calculation unit 90, a determination unit 91, and an output unit 92.
The theoretical value calculator 89 corrects the approximate value calculated by the approximate value calculator 40 using the standardization influence function stored in the standardization influence function storage unit 84, thereby taking into account the influence of adjacent teeth. The theoretical value of the measured intensity profile is calculated.

図１１は、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７の強度プロファイルの実測値とともに、検査対象歯車１０としての隣接歯有歯車８６の強度プロファイルの概算値及び理論値を示している。なおこの場合、検査対象歯車１０と隣接歯有歯車８６との間でモジュール及び歯数を含む全ての諸元が一致するので、規格化を省略してもよく、概算値から近似関数を引き算することによって、理論値を求めてもよい。   FIG. 11 shows an approximate value and a theoretical value of the strength profile of the adjacent toothed gear 86 as the inspected gear 10 together with the actual measurement values of the strength profiles of the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87. In this case, since all the specifications including the module and the number of teeth match between the inspection target gear 10 and the adjacent toothed gear 86, normalization may be omitted, and the approximate function is subtracted from the approximate value. The theoretical value may be obtained.

実測値理論値差演算部９０は、理論値演算部８９によって演算された強度プロファイルの理論値と、検査対象歯車実測値記憶部３０に記憶されている検査対象歯車１０の強度プロファイルの実測値との差（実測値理論値差）を演算する。   The actual measurement value theoretical value difference calculation unit 90 includes the theoretical value of the strength profile calculated by the theoretical value calculation unit 89, and the actual measurement value of the strength profile of the inspection target gear 10 stored in the inspection target gear actual value storage unit 30. Difference (actual value theoretical value difference) is calculated.

判定部９１は、実測値理論値差演算部９０によって演算された実測値理論値差に基づいて、検査対象歯１２の表面状態を判定する。例えば、判定部９１は、実測値理論値差を所定の閾値と比較し、出力部実測値理論値差が閾値を超えた場合、表面状態が異常であると判定し、出力部実測値理論値差が閾値以下である場合、表面状態が異常であると判定する。   The determination unit 91 determines the surface state of the inspection target tooth 12 based on the actual measurement theoretical value difference calculated by the actual measurement theoretical value difference calculation unit 90. For example, the determination unit 91 compares the measured value theoretical value difference with a predetermined threshold value, and determines that the surface state is abnormal when the output unit measured value theoretical value difference exceeds the threshold value. If the difference is less than or equal to the threshold, it is determined that the surface condition is abnormal.

出力部９２は、例えばモニタやスピーカ等によって構成され、判定部９１の判定結果を検査の担当者に視覚又は聴覚にて認知可能な態様にて報知する。   The output unit 92 is configured by, for example, a monitor, a speaker, or the like, and notifies the determination result of the determination unit 91 to the person in charge of inspection in a manner that can be recognized visually or auditorily.

以下、上述した歯車検査装置を用いた歯車検査方法について説明する。
図１２は、歯車検査方法の概略的な手順を示すフローチャートである。なお、図１２の歯車検査方法の実施の前に、検査対象歯車１０の諸元、歯形曲線方程式、基礎データ、及び、規格化影響関数は、判定装置２８に記憶されているものとする。
歯車検査方法では、まず、検査対象歯車１０の検査対象歯１２について、強度プロファイルの実測値を測定する（検査対象歯車実測値測定工程Ｓ１０）。 Hereinafter, a gear inspection method using the above-described gear inspection apparatus will be described.
FIG. 12 is a flowchart showing a schematic procedure of the gear inspection method. It should be noted that the specifications, the tooth profile curve equation, the basic data, and the normalized influence function of the inspection target gear 10 are stored in the determination device 28 before the gear inspection method of FIG.
In the gear inspection method, first, an actual value of the strength profile is measured for the inspection target tooth 12 of the inspection target gear 10 (inspection target gear actual value measurement step S10).

一方、検査対象歯車１０の諸元及び歯形曲線方程式に基づいて歯形曲線が演算され（歯形曲線演算工程Ｓ１２）、演算された歯形曲線と基礎データに基づいて強度プロファイルの概算値が演算される（概算値演算工程Ｓ１４）。そして、演算された概算値が規格化影響関数を用いて補正されて、強度プロファイルの理論値が演算される（理論値演算工程Ｓ１６）。   On the other hand, a tooth profile curve is calculated based on the specifications of the gear 10 to be inspected and the tooth profile curve equation (tooth profile curve calculation step S12), and an approximate value of the strength profile is calculated based on the calculated tooth profile curve and basic data ( Approximate value calculation step S14). Then, the calculated approximate value is corrected using the normalized influence function, and the theoretical value of the intensity profile is calculated (theoretical value calculation step S16).

それから、強度プロファイルの実測値と理論値との差（実測値理論値差）が演算され（実測値理論値差演算工程Ｓ１８）、実測値理論値差に基づいて、検査対象歯車１０の検査対象歯１２の表面状態が判定される（判定工程Ｓ２０）。そして、最後に、判定結果が出力され（出力工程Ｓ２２）、歯車検査方法が終了する。   Then, a difference (actual value theoretical value difference) between the actually measured value and the theoretical value of the intensity profile is calculated (actual value theoretical value difference calculating step S18), and the inspection target gear 10 is inspected based on the actual value theoretical value difference. The surface state of the tooth 12 is determined (determination step S20). Finally, the determination result is output (output step S22), and the gear inspection method ends.

次に、上述した歯車検査方法に用いられる基礎データの取得方法について説明する。
図１３は、基礎データ取得方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
基礎データ取得方法では、まず、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車５０が準備される（基礎データ取得用歯車準備工程Ｓ３０）。 Next, a basic data acquisition method used for the gear inspection method described above will be described.
FIG. 13 is a flowchart showing a schematic procedure of the basic data acquisition method.
In the basic data acquisition method, first, a basic data acquisition gear 50 having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10 is prepared (basic data acquisition gear preparation step S30).

それから、基礎データ取得用歯車５０をユニット６０のステージ６２に固定する。この際、レーザ光の照射位置がピッチ点に合うように、即ち、ピッチ点が回転ピン６８の軸線上に位置するように、基礎データ取得用歯車５０を配置する（基礎データ取得用歯車配置工程Ｓ３１）。   Then, the basic data acquisition gear 50 is fixed to the stage 62 of the unit 60. At this time, the basic data acquisition gear 50 is arranged so that the irradiation position of the laser light matches the pitch point, that is, the pitch point is located on the axis of the rotary pin 68 (basic data acquisition gear arrangement step). S31).

この後、レーザセンサ２０の周方向位置及び径方向位置を調整して、照射角度θ及び照射距離Ｌを所定の値に設定する（照射角度θ・照射距離Ｌ設定工程Ｓ３２）。そして、この設定下で反射光量を測定し（反射光量測定工程Ｓ３４）、照射角度θ及び照射距離Ｌの全範囲について測定が終了したかを判定する（全範囲測定判定工程Ｓ３６）。
従って、全範囲の測定が終了するまで、照射位置が一定のまま、照射角度θ及び照射距離Ｌが段階的に変更され、各段階において反射光量が測定される。そして、全範囲の測定が終了すると、基礎データの取得が終了する。 Thereafter, the circumferential position and the radial position of the laser sensor 20 are adjusted, and the irradiation angle θ and the irradiation distance L are set to predetermined values (irradiation angle θ / irradiation distance L setting step S32). Then, the reflected light amount is measured under this setting (reflected light amount measurement step S34), and it is determined whether the measurement has been completed for the entire range of the irradiation angle θ and the irradiation distance L (full range measurement determination step S36).
Therefore, the irradiation angle θ and the irradiation distance L are changed stepwise while the irradiation position remains constant until the measurement of the entire range is completed, and the amount of reflected light is measured at each step. And when the measurement of the whole range is complete | finished, acquisition of basic data is complete | finished.

次に、上述した歯車検査方法に用いられる規格化影響関数の取得方法について説明する。
図１４は、規格化影響関数取得方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
規格化影響関数取得方法では、まず、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯有歯車８６が準備される（隣接歯有歯車準備工程Ｓ４０）。そして、隣接歯有歯車８６について、強度プロファイルの実測値が測定される（隣接歯有歯車実測値測定工程Ｓ４２）。 Next, a method for obtaining a normalized influence function used in the gear inspection method described above will be described.
FIG. 14 is a flowchart showing a schematic procedure of a standardization influence function acquisition method.
In the normalized influence function acquisition method, first, an adjacent toothed gear 86 having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10 is prepared (adjacent toothed gear preparation step S40). And the actual value of an intensity profile is measured about the adjacent toothed gear 86 (adjacent toothed gear actual value measurement process S42).

一方、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯無歯車８７が準備され（隣接歯無歯車準備工程Ｓ４４）、隣接歯無歯車８７について、強度プロファイルの実測値が測定される（隣接歯無歯車実測値測定工程Ｓ４６）。
そして、隣接歯有歯車８６の実測値と隣接歯無歯車８７の実測値の差（隣接歯有無差）が演算され（隣接歯有無差演算工程Ｓ４８）、隣接歯有無差が一次関数で多項式近似され、近似関数が演算される（近似関数演算工程Ｓ５０）。
それから、近似関数が規格化されて、規格化影響関数が演算され（規格化影響関数演算工程Ｓ５２）、規格化影響関数が取得される。 On the other hand, the adjacent toothless gear 87 having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10 is prepared (adjacent toothless gear preparation step S44), and the measured value of the strength profile is measured for the adjacent toothless gear 87. (Adjacent toothless gear actual measurement value measurement step S46).
Then, the difference between the actual measured value of the adjacent toothed gear 86 and the actual measured value of the adjacent toothless gear 87 (adjacent tooth presence / absence difference) is calculated (adjacent tooth presence / absence difference calculating step S48). Then, an approximate function is calculated (approximate function calculation step S50).
Then, the approximate function is normalized, the normalized influence function is calculated (standardized influence function calculation step S52), and the normalized influence function is acquired.

上述した一実施形態の歯車検査装置及び検査方法によれば、歯形曲線及び基礎データに基づいて強度プロファイルの概算値が算出される。そして、強度プロファイルの概算値が隣接歯の影響に応じて補正され、これにより強度プロファイルの理論値が算出される。
この歯車検査装置及び検査方法によれば、強度プロファイルの概算値を隣接歯の影響に応じて補正することで、得られる強度プロファイルの理論値が高精度である。このため、強度プロファイルの理論値を実測値と比較すれば、検査対象歯車１０の歯面の状態を高精度にて判定することができ、損傷を早期に確実に発見することができる。 According to the gear inspection apparatus and the inspection method of the embodiment described above, the approximate value of the strength profile is calculated based on the tooth profile curve and the basic data. Then, the approximate value of the intensity profile is corrected according to the influence of the adjacent teeth, and thereby the theoretical value of the intensity profile is calculated.
According to the gear inspection device and the inspection method, the theoretical value of the strength profile obtained is highly accurate by correcting the approximate value of the strength profile according to the influence of the adjacent teeth. For this reason, if the theoretical value of the strength profile is compared with the actual measurement value, the state of the tooth surface of the gear 10 to be inspected can be determined with high accuracy, and damage can be detected reliably at an early stage.

また、図１１において、理論値は滑らかな曲線を描いているが、隣接歯有歯車８６では、複数の歯に渡って再現性のあるうねりがその曲線を中心として発生しており、このうねりは、歯面の誤差を表している。このうねりに基づいて、検査対象歯車１０の歯形誤差を簡易的に判定できる可能性もある。   In FIG. 11, the theoretical value depicts a smooth curve. However, in the adjacent toothed gear 86, a reproducible undulation over a plurality of teeth occurs around the curve, and this undulation is Represents the error of the tooth surface. There is a possibility that the tooth profile error of the inspection target gear 10 can be easily determined based on this undulation.

そして、この歯車検査装置及び検査方法は、検査対象歯車１０と同一の諸元を有する未使用の歯車を必ずしも必要とせず、強度プロファイルの理論値を演算により求めることができ、高い汎用性を有する。
また、この歯車検査装置及び検査方法は、検査対象歯車１０の諸元に基づいて歯形曲線を演算するので、複数種類の検査対象歯車１０を迅速に検査することができる。よって、この歯車検査装置及び検査方法は、製造現場における品質管理用途に適しており、特に、精度未達の製品や損傷等のある製品を容易に選別できるので、他品種生産の全数検査に適している。 The gear inspection device and inspection method do not necessarily require an unused gear having the same specifications as the gear 10 to be inspected, and can obtain the theoretical value of the strength profile by calculation, and has high versatility. .
Further, since the gear inspection device and the inspection method calculate the tooth profile curve based on the specifications of the inspection target gear 10, a plurality of types of inspection target gears 10 can be inspected quickly. Therefore, this gear inspection device and inspection method are suitable for quality control applications at the manufacturing site, and particularly suitable for 100% inspection of production of other varieties because products that have not achieved accuracy and products with damages can be easily selected. ing.

更に、この歯車検査装置及び検査方法では、板状の金属片ではなく、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車５０を用いて測定された基礎データに基づいて、強度プロファイルの概算値を演算し、概算値を隣接歯の影響に応じて補正して理論値を演算している。   Further, in this gear inspection apparatus and inspection method, the basic data measured using the basic data acquisition gear 50 having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10 is used instead of the plate-like metal piece. Based on this, an approximate value of the intensity profile is calculated, and the approximate value is corrected according to the influence of the adjacent tooth to calculate the theoretical value.

この結果、強度プロファイルの実測値と理論値との間で、反射光量の最大値と最小値との差（レンジ）が高精度にて一致し、反射光量のオフセット量、即ちバックグランドの高低のみを調整すれば、実測値と理論値とを比較することができる。つまり、実測値と理論値とを比較する際に、レンジを調整する必要がない。このため、この歯車検査装置及び検査方法では、理論値のレンジを任意に調整する必要がなく、実測値と理論値とを客観的に比較することができ、判定を的確に行うことができる。   As a result, the difference (range) between the maximum value and the minimum value of the reflected light amount matches between the measured value and the theoretical value of the intensity profile with high accuracy, and only the offset amount of the reflected light amount, that is, the background level. By adjusting, the measured value and the theoretical value can be compared. That is, it is not necessary to adjust the range when comparing the measured value and the theoretical value. For this reason, in this gear inspection apparatus and inspection method, it is not necessary to arbitrarily adjust the range of the theoretical value, the measured value and the theoretical value can be objectively compared, and the determination can be performed accurately.

ここで、図１５（ａ）は、基礎データ取得用歯車５０を用いて測定された基礎データを用いて演算された実施例の理論値と、検査対象歯車１０の実測値とを示している。図１５（ａ）に示したように、実施例の理論値と検査対象歯車１０の実測値との間では、レンジが調整しなくても略一致している。
一方、図１５（ｂ）は、板状の金属片を用いて測定された基礎データを用いて演算された比較例の理論値と、検査対象歯車１０の実測値とを示している。図１５（ｂ）に示したように、比較例の理論値と検査対象歯車１０の実測値との間では、レンジが大きく異なっている。 Here, FIG. 15A shows the theoretical value of the example calculated using the basic data measured using the basic data acquisition gear 50 and the actual measurement value of the inspection target gear 10. As shown in FIG. 15A, the theoretical value of the example and the actually measured value of the inspection target gear 10 are substantially the same even if the range is not adjusted.
On the other hand, FIG. 15B shows a theoretical value of a comparative example calculated using basic data measured using a plate-shaped metal piece and an actual measurement value of the inspection target gear 10. As shown in FIG. 15 (b), the range is greatly different between the theoretical value of the comparative example and the actually measured value of the inspection target gear 10.

なお、標準データを取得するための試料を板状の金属片から基礎データ取得用歯車５０に変更したことによりレンジ調整が不要となった理由として、（１）検査対象歯車１０の検査対象歯１２の歯面は曲面である一方でレーザ光の照射範囲は歯たけ方向に厚さがあること、（２）指定表面粗さと現状の表面粗さに違いがあること、及び、（３）歯切り特有の切削痕が存在すること等がレンジに与える影響が軽減又は取り除かれたためと考えられる。   The reason why the range adjustment is not required by changing the sample for acquiring the standard data from the plate-shaped metal piece to the basic data acquisition gear 50 is as follows. (1) The inspection target tooth 12 of the inspection target gear 10 While the tooth surface is curved, the laser light irradiation range has a thickness in the toothpaste direction, (2) there is a difference between the specified surface roughness and the current surface roughness, and (3) gear cutting This is considered to be because the influence on the range due to the presence of a specific cutting mark has been reduced or removed.

一方、基礎データ取得用歯車５０は、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、検査対象歯車１０よりも高い加工精度を有するマスター歯車である必要はない。
マスター歯車を準備することは、特注品などの一品物や少量生産品では困難であるが、基礎データ取得用歯車５０は、加工精度に関していえば検査対象歯車と同程度の歯車であればよく、且つ、傷が無い歯車であればよい。つまり、製品の中から損傷などのない歯車を基礎データ取得用歯車５０として選出すればよい。このため、基礎データ取得用歯車５０を準備することは容易であり、基礎データを低コストで容易に求めることができる。
また、基礎データを求めた後には、基礎データ取得用歯車５０を製品として用いることもできる。 On the other hand, the basic data acquisition gear 50 only needs to have the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10, and is necessarily a master gear having higher processing accuracy than the inspection target gear 10. There is no.
Although it is difficult to prepare a master gear in a single item such as a custom-made product or a small-volume product, the basic data acquisition gear 50 may be the same as the gear to be inspected in terms of processing accuracy. And what is necessary is just a gear without a crack. That is, a gear that is not damaged may be selected from the products as the basic data acquisition gear 50. For this reason, it is easy to prepare the basic data acquisition gear 50, and the basic data can be easily obtained at low cost.
In addition, after obtaining basic data, the basic data acquisition gear 50 can be used as a product.

そして、上述した一実施形態の歯車検査装置及び方法によれば、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７を用いて近似関数が求められる。隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７は、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、検査対象歯車１０よりも高い加工精度を有するマスター歯車である必要はない。   And according to the gear inspection apparatus and method of one embodiment mentioned above, an approximate function is calculated using the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87. The adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 need only have the same surface roughness and surface color as the inspection target gear 10, and the master gear necessarily has a higher processing accuracy than the inspection target gear 10. Need not be.

隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７は、加工精度に関していえば検査対象歯車１０と同程度であればよく、且つ、傷が無い歯車であればよい。つまり、製品の中から損傷などのない歯車を隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７として選出すればよい。このため、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７を準備することは容易であり、近似関数も低コストで容易に求めることができる。
また、近似関数を求めた後には、隣接歯有歯車８６を製品として用いることもできる。 The adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 may be the same as the inspection target gear 10 in terms of processing accuracy, and may be a gear that is not damaged. That is, it is only necessary to select gears that are not damaged from the product as the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87. For this reason, it is easy to prepare the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87, and the approximate function can be easily obtained at low cost.
Further, after obtaining the approximate function, the adjacent toothed gear 86 can be used as a product.

更に、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７は、検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有していればよく、必ずしも、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７のモジュールや歯数が検査対象歯車１０のモジュールや歯数と一致している必要はない。つまり、近似関数は、規格化影響関数に変換することで、隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７やモジュールや歯数が異なる検査対象歯車１０の検査に汎用的に用いることができる。
この結果、この構成の歯車検査装置及び検査方法は汎用性が更に高く、他品種生産の全数検査に適している。 Furthermore, the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 need only have the same surface roughness and surface color as the inspected gear 10, and are not necessarily limited to the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87. The number of modules and the number of teeth need not match the number of modules and the number of teeth of the inspection object gear 10. That is, the approximate function can be used for a general purpose inspection of the adjacent toothed gear 86, the adjacent toothless gear 87, the module or the inspection target gear 10 having a different number of teeth by converting it into a normalized influence function.
As a result, the gear inspection apparatus and inspection method with this configuration are more versatile and suitable for 100% inspection of other types of production.

ここで、図１６（ａ）は、モジュールが４（ｍ＝４）で歯数が２８（ｚ＝２８）の検査対象歯車１０の実測値と理論値とを３つの検査対象歯１２に渡って示しており、図１６（ｂ）は、モジュールが５（ｍ＝５）で歯数が２０（ｚ＝２０）の検査対象歯車１０の実測値と理論値とを連続する３つの検査対象歯１２に渡って示している。そして、図１６（ａ）の検査対象歯車１０と図１６（ｂ）の検査対象歯車１０は、同程度の表面粗さ及び表面色を有する。   Here, FIG. 16A shows the measured value and the theoretical value of the inspection target gear 10 having a module of 4 (m = 4) and the number of teeth of 28 (z = 28) over the three inspection target teeth 12. FIG. 16B shows three inspection target teeth 12 in which the measured value and the theoretical value of the inspection target gear 10 having a module of 5 (m = 5) and the number of teeth of 20 (z = 20) are continuous. It shows over. The inspection target gear 10 in FIG. 16A and the inspection target gear 10 in FIG. 16B have the same surface roughness and surface color.

一方、図１６（ａ）及び（ｂ）の理論値は、それぞれモジュールが４（ｍ＝４）で歯数が２８（ｚ＝２８）であり、図１６（ａ）の検査対象歯車１０と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７を用いて演算された規格化影響関数を用いて補正されたものである。
図１６（ａ）及び（ｂ）から、規格化影響関数は、検査対象歯車１０とはモジュール及び歯数が異なる隣接歯有歯車８６及び隣接歯無歯車８７を用いて演算されたものであっても、検査対象歯車１０の検査に適用可能であることがわかる。 On the other hand, the theoretical values in FIGS. 16 (a) and 16 (b) are the same as the gear 10 to be inspected in FIG. 16 (a), where the module is 4 (m = 4) and the number of teeth is 28 (z = 28). It is corrected using the normalized influence function calculated using the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 having a surface roughness and a surface color of a certain degree.
16 (a) and 16 (b), the normalized influence function is calculated using the adjacent toothed gear 86 and the adjacent toothless gear 87 having a module and the number of teeth different from those of the inspection target gear 10. It can also be seen that the present invention is applicable to the inspection of the inspection object gear 10.

更に、上述した一実施形態の歯車検査装置及び方法に適用される基礎データ測定用のユニット６０によれば、サンプリング位置を回転中心として周方向及び径方向に移動可能にレーザセンサ２０が設けられているので、迅速且つ高精度にて基礎データを取得することができる。   Furthermore, according to the basic data measurement unit 60 applied to the gear inspection apparatus and method of the above-described embodiment, the laser sensor 20 is provided so as to be movable in the circumferential direction and the radial direction with the sampling position as the rotation center. Therefore, basic data can be acquired quickly and with high accuracy.

本発明は上述した一実施形態に限定されることはなく、一実施形態に変更を加えた形態も含む。例えば、歯車検査装置は、歯車装置を有する機械製品に内蔵されていてもよい。この場合、歯車装置の動作中に、歯車の状態を低コストで遠隔にて診断することができる。
また、歯車検査装置及び検査方法を適用する機械製品は、歯車装置を有していればよく、特に限定されることはない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a form obtained by modifying the embodiment. For example, the gear inspection device may be incorporated in a mechanical product having the gear device. In this case, the state of the gear can be diagnosed remotely at low cost during the operation of the gear device.
In addition, the mechanical product to which the gear inspection device and the inspection method are applied is not particularly limited as long as it has a gear device.

１０ 検査対象歯車
１２ 検査対象歯
２０ レーザセンサ
２２ 照射部
２４ 受光部
２６ 測定装置
２８ 判定装置
３６ 歯形曲線演算部
３８ 基礎データ記憶部
４０ 概算値演算部
５０ 基礎データ取得用歯車
５２ 基礎データ取得用歯
６０ 基礎データ測定用のユニット
６２ ステージ
６６ スライダー
６８ 回転ピン
７０ アーム
７２ ホルダ
７８ 隣接歯有無差演算部
８０ 近似関数演算部
８２ 規格化影響関数演算部
８６ 隣接歯有歯車
８７ 隣接歯無歯車
８８ 隣接歯無歯
８９ 理論値演算部
９１ 判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inspection object gear 12 Inspection object tooth 20 Laser sensor 22 Irradiation part 24 Light receiving part 26 Measuring apparatus 28 Judgment apparatus 36 Tooth profile curve calculation part 38 Basic data storage part 40 Approximate value calculation part 50 Gear for basic data acquisition 52 Basic data acquisition tooth 52 60 Basic data measurement unit 62 Stage 66 Slider 68 Rotating pin 70 Arm 72 Holder 78 Adjacent tooth presence / absence difference calculating unit 80 Approximate function calculating unit 82 Standardized influence function calculating unit 86 Adjacent toothed gear 87 Adjacent toothless gear 88 Adjacent tooth Toothless 89 Theoretical value calculation part 91 Judgment part

Claims (6)

検査対象歯車の検査対象歯の表面からの反射光量と前記検査対象歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値と、前記強度プロファイルの理論値とを比較して、前記検査対象歯の表面状態を判定する歯車検査装置であって、
前記検査対象歯車の諸元に基づいて、前記検査対象歯の外形形状を表す歯形曲線を演算する歯形曲線演算部と、
前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置における、照射角度と照射距離と反射光量との関係を表す基礎データを記憶する基礎データ記憶部と、
前記歯形曲線及び前記基礎データに基づいて、前記強度プロファイルの概算値を演算する、概算値演算部と、
前記強度プロファイルの概算値を、前記検査対象歯に隣接する隣接歯の影響に応じて補正して前記強度プロファイルの理論値を演算する理論値演算部と
を備えることを特徴とする歯車検査装置。 The measured value of the intensity profile representing the relationship between the amount of light reflected from the surface of the inspection target tooth of the inspection target gear and the rotation angle of the inspection target gear is compared with the theoretical value of the intensity profile, A gear inspection device for determining a surface state,
Based on the specifications of the gear to be inspected, a tooth profile curve calculation unit that calculates a tooth profile curve representing the outer shape of the tooth to be inspected,
Stores basic data representing the relationship between the irradiation angle, irradiation distance, and amount of reflected light at the sampling position of the basic data acquisition tooth of the basic data acquisition gear having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear. A basic data storage unit;
An approximate value calculation unit that calculates an approximate value of the intensity profile based on the tooth profile curve and the basic data;
A gear inspection apparatus comprising: a theoretical value calculation unit that calculates a theoretical value of the intensity profile by correcting an approximate value of the intensity profile according to an influence of an adjacent tooth adjacent to the inspection target tooth. 前記隣接歯の影響を表す近似関数を演算するための近似関数演算部を更に備え、
前記近似関数演算部は、
前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯有歯車の隣接歯有歯の表面からの反射光量と前記隣接歯有歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値と、隣接歯が存在しない隣接歯無歯を有する点において前記隣接歯有歯車とは異なる隣接歯無歯車の前記隣接歯無歯の表面からの反射光量と前記隣接歯無歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値との差を演算し、そして、前記差を近似することによって前記近似関数を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車検査装置。 An approximate function calculation unit for calculating an approximate function representing the influence of the adjacent teeth;
The approximate function calculation unit includes:
Measured value of the intensity profile representing the relationship between the amount of reflected light from the surface of the adjacent toothed gear of the adjacent toothed gear having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear and the rotation angle of the adjacent toothed gear. And the amount of reflected light from the surface of the adjacent toothless tooth of the adjacent toothless gear different from the adjacent toothed gear in that the adjacent toothless gear has no adjacent tooth and the rotation angle of the adjacent toothless gear. The gear inspection apparatus according to claim 1, wherein a difference from an actually measured value of an intensity profile representing a relationship is calculated, and the approximation function is calculated by approximating the difference. 前記基礎データを取得する基礎データ取得用ユニットを更に備え、
前記基礎データ取得用ユニットは、
前記基礎データ取得用歯車を固定するステージと、
前記基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置を回転中心として周方向及び径方向に移動可能に設けられ、前記サンプリング位置に向けて光を照射する出射部及び前記サンプリング位置からの反射光を受光する受光部を有するレーザセンサと、
を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車検査装置。 A basic data acquisition unit for acquiring the basic data;
The basic data acquisition unit is:
A stage for fixing the basic data acquisition gear;
Reflecting from the sampling position of the basic data acquisition gear provided to be movable in the circumferential direction and the radial direction around the sampling position of the basic data acquisition teeth of the basic data acquisition gear, and to irradiate light toward the sampling position A laser sensor having a light receiving portion for receiving light;
The gear inspection device according to claim 1, wherein the gear inspection device is provided. 検査対象歯車の検査対象歯の表面からの反射光量と前記検査対象歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値と、前記強度プロファイルの理論値とを比較して、前記検査対象歯の表面状態を判定する歯車検査方法であって、
前記検査対象歯車の諸元に基づいて、前記検査対象歯の外形形状を表す歯形曲線を演算する歯形曲線演算工程と、
前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置における、照射角度と照射距離と反射光量との関係を表す基礎データを記憶する基礎データ記憶工程と、
前記歯形曲線及び前記基礎データに基づいて、前記強度プロファイルの概算値を演算する、概算値演算工程と、
前記強度プロファイルの概算値を、前記検査対象歯に隣接する隣接歯の影響に応じて補正して前記強度プロファイルの理論値を演算する理論値演算工程と、
を備えることを特徴とする歯車検査方法。 The measured value of the intensity profile representing the relationship between the amount of light reflected from the surface of the inspection target tooth of the inspection target gear and the rotation angle of the inspection target gear is compared with the theoretical value of the intensity profile, A gear inspection method for determining a surface state,
A tooth profile curve calculating step for calculating a tooth profile curve representing the external shape of the inspection target tooth based on the specifications of the inspection target gear;
Stores basic data representing the relationship between the irradiation angle, irradiation distance, and amount of reflected light at the sampling position of the basic data acquisition tooth of the basic data acquisition gear having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear. A basic data storage process;
An approximate value calculating step of calculating an approximate value of the intensity profile based on the tooth profile curve and the basic data;
A theoretical value calculation step of calculating the theoretical value of the intensity profile by correcting the approximate value of the intensity profile according to the influence of adjacent teeth adjacent to the inspection target tooth;
A gear inspection method comprising: 前記隣接歯の影響を表す近似関数を演算する近似工程を更に備え、
前記近似工程は、
前記検査対象歯車と同程度の表面粗さ及び表面色を有する隣接歯有歯車の隣接歯有歯の表面からの反射光量と前記隣接歯有歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値である隣接歯有歯車実測値を取得する、隣接歯有歯車実測値取得工程と、
前記隣接歯有歯に隣接する隣接歯が除去されている点において前記隣接歯有歯車とは異なる隣接歯無歯車の隣接歯有歯の表面からの反射光量と前記隣接歯無歯車の回転角度との関係を表す強度プロファイルの実測値である隣接歯無歯車実測値を取得する隣接歯無歯車実測値取得工程と、
前記隣接歯有歯車実測値と前記隣接歯無歯車実測値の差を演算し、そして、前記差を近似することによって前記近似関数を演算する近似工程と
を有することを特徴とする請求項４に記載の歯車検査方法。 An approximation step of calculating an approximation function representing the influence of the adjacent teeth;
The approximation step includes
Measured value of the intensity profile representing the relationship between the amount of reflected light from the surface of the adjacent toothed gear of the adjacent toothed gear having the same surface roughness and surface color as the inspection target gear and the rotation angle of the adjacent toothed gear. The adjacent toothed gear actual measurement value acquisition step of acquiring the adjacent toothed gear actual measurement value,
The amount of light reflected from the surface of the adjacent toothed tooth of the adjacent toothless gear different from the adjacent toothed gear in that the adjacent tooth adjacent to the adjacent toothed tooth is removed, and the rotation angle of the adjacent toothless gear Adjacent toothless gear actual measurement value acquisition step of acquiring an adjacent toothless gear actual measurement value that is an actual measurement value of a strength profile representing the relationship of
5. An approximation step of calculating a difference between the measured value of the adjacent toothed gear and the measured value of the adjacent toothless gear, and calculating the approximate function by approximating the difference. The gear inspection method described. 前記基礎データを取得する基礎データ取得工程を更に備え、
前記基礎データ取得工程は、
前記基礎データ取得用歯車をステージに固定するとともに、前記基礎データ取得用歯車の基礎データ取得用歯のサンプリング位置を中心として周方向位置及び径方向位置を変化可能に、前記サンプリング位置に向けて光を照射する出射部及び前記サンプリング位置からの反射光を受光する受光部を有するレーザセンサを配置する基礎データ取得用歯車配置工程と、
前記サンプリング位置に対する前記センサの回転方向位置及び径方向位置を段階的に変化させながら、各段階において、前記レーザセンサの出射部から前記サンプリング位置に向けて光を照射する一方、前記レーザセンサの受光部にて前記サンプリング位置からの反射光を受光する測定工程と
を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の歯車検査方法。 Further comprising a basic data acquisition step of acquiring the basic data;
The basic data acquisition step includes:
The basic data acquisition gear is fixed to the stage, and the circumferential position and the radial position can be changed around the sampling position of the basic data acquisition tooth of the basic data acquisition gear, and the light is directed toward the sampling position. A basic data acquisition gear arrangement step of arranging a laser sensor having an emission section for irradiating and a light receiving section for receiving reflected light from the sampling position;
While changing the rotational direction position and the radial direction position of the sensor with respect to the sampling position in stages, light is emitted from the emission part of the laser sensor toward the sampling position in each stage, while the laser sensor receives light. The gear inspection method according to claim 4, further comprising: a measuring step of receiving reflected light from the sampling position at a part.
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