JP2021081258A - 歯車の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨加工を終了した歯車を撮像情報に基づき自動検査することができる歯車の検査装置及び検査方法提供する。【解決手段】研削加工を終了したヘリカルギヤＧの歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像するカメラ３４と、撮像対象領域に光を照射可能なパネル状照明３３と、カメラ３４が撮像した撮像情報に基づき歯の片側面の状態を判定するコントローラ２とを備え、照明３３が、撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部３３ｅと、遮光部３３ｅの上側及び下側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部３３ｂ，３３ｈと、遮光部３３ｅの右側及び左側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部３３ｄ，３３ｆと、照明３３の四隅領域であって照射光の透過が制限されない全透過部３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉとを有する。【選択図】 図２

Description

本発明は、撮像手段と照明手段とを用いて歯車の歯の片側面の状態を判定する歯車の検査装置及び検査方法に関する。

従来より、自動車用変速機に用いられるヘリカルギヤ等の歯車は、強度や静粛性等が要求されることから、鍛造された歯車素材の外周を切削加工して外周歯を形成する歯切工程と、バリを除去する面取工程と、歯車表面に残留圧縮応力を付与するために焼入れを行う熱処理工程と、熱処理に伴う熱歪（焼入れ歪）を除去すると共に歯面を仕上加工する研磨工程と、寸法や形状等をチェックする検査工程等の手順に従って製作されている。そして、最終の検査工程では、歯車の大きさ、打痕、及び軸偏心に起因した振れを判定する寸法検査、及び研磨工程における酸化被膜（黒皮）の削り残し（荒残り）を判定する荒残り検査が行われる。

作業者が、歯車の検査工程を全項目行う場合、サイクルタイムが長期化する上、判定基準に個人差が生じる虞がある。そこで、検査工程の自動化技術が提案されている。
特許文献１の検査装置は、歯車の歯先に形成された面取り部に正対するように対向配置されたカメラ（撮像手段）と、平行光を面取り部に垂直に照射する照射部（照明手段）と、カメラによる撮像画像と欠陥のない正常な面取り部の画像との比較に基づき歯車の欠陥を判定する判定部とを有している。面取り部に正対する方向から対象領域を撮像するため、判定画像中に欠陥がないにも拘らず暗くなる領域の発生を回避している。

特開２０１４−１１５２２２号公報

特許文献１の検査装置は、ヘリカルギヤのように歯筋がつるまき線状であっても、判定画像から暗くなる領域を排除することができ、欠陥の誤検出を回避することができる。
歯車の欠陥検査と同様に、荒残り検査についても画像処理技術を適用して自動化を図ることが考えられる。しかし、荒残り検査に上記のような画像処理技術を適用した場合、製造工程上、歯に残留する荒残りと歯先と歯端の面取り部に形成された酸化被膜との識別が懸念される。

図８（ａ）に示すように、歯筋がつるまき線状に形成されているヘリカルギヤＧは、歯面に対向する方向から照明手段によって光が照射された場合、図８（ｂ）に示すように、撮像対象領域中の歯面の歯端部に隣り合う歯が映り込み、影部Ａ２が形成される。
また、通常、研磨工程では、歯先と歯端の面取り部は研磨されないため、研磨工程が終了されても、面取り部に相当する部分には酸化被膜Ａ１が残留している。

図９（ａ）〜図９（ｃ）に、赤色光を照射したヘリカルギヤＧの歯面状態を示す。尚、（ａ）は、撮像画像、（ｂ）は、領域設定画像、（ｃ）は、判定画像である。
図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、撮像画像中には、歯面に残る荒残り部Ａ３に加えて面取り部の酸化被膜Ａ１及び歯端部に映り込んだ影部Ａ２の存在が認識される。
それ故、図９（ｃ）に示すように、画像処理された判定画像中に黒色の酸化被膜Ａ１が黒色の荒残り部Ａ３と同時に存在することから、判定画像中から所定の評価基準値を用いて荒残り部Ａ３のみを抽出することは難しく、歯面の良否判定の自動化は困難である。
即ち、研磨加工終了後、撮像手段と照明手段を用いた歯車の自動検査は容易ではない。

本発明の目的は、研磨加工を終了した歯車の荒残り部を自動検査可能な歯車の検査装置及び検査方法等を提供することである。

請求項１の歯車の検査装置は、研削加工を終了した歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像可能な撮像手段と、前記撮像対象領域に対向して配設され且つ前記撮像対象領域に光を照射可能なパネル状照明手段と、前記撮像手段が撮像した撮像情報に基づき前記歯車の歯の片側面の状態を判定する判定手段とを備えた歯車の検査装置において、前記パネル状照明手段が、前記撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心直交方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部と、前記パネル状照明手段の四隅領域であって照射光の透過が制限されない全透過部とを有することを特徴としている。

この歯車の検査装置では、前記パネル状照明手段が、前記撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心直交方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部とを有するため、パネル状照明手段と撮像対象領域との距離に比例して照射光の透過量を制限することができ、歯の片側面に存在する荒残り部に生じるハレーションを抑制しつつ、歯の片側面に形成された面取り部の酸化被膜に生じるハレーションを積極的に促進することができる。パネル状照明手段が、前記パネル状照明手段の四隅領域であって照射光の透過が制限されない全透過部を有するため、影部を形成することなく歯端部に照射光を到達させることができる。
これにより、撮像画像を２値化した判定画像から面取り部の酸化被膜及び影部を除去することができ、荒残り部のみを自動で判定することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記撮像手段は、歯車の歯の片側面を含む一側撮像対象領域を撮像可能な一側撮像手段と、歯車の歯の他側面を含む他側撮像対象領域を撮像可能な他側撮像手段とを有し、前記パネル状照明手段は、赤色光を照射可能な赤色フラット照明と、前記遮光部と第１，第２減光部を有する十字状のマスク部とを備え、前記赤色フラット照明における前記歯車回転軸心方向一端部分及び他端部分に夫々配設され且つ前記赤色フラット照明の照射光を反射可能な１対の反射板を設けたことを特徴としている。
この構成によれば、撮像手段が、一側撮像手段と他側撮像手段とを有するため、歯車の歯の片側面及び他側面を同時に撮像することができ、サイクルタイムを短縮化することができる。パネル状照明手段が、赤色フラット照明であり、十字状のマスク部を備えているため、歯面の正常部分と黒色の荒残り部とのコントラストを協調することができ、簡単な構成で荒残り部のハレーションを抑制しながら面取り部のハレーションを促進することができる。また、赤色フラット照明の照射光を反射可能な１対の反射板を設けたため、反射板からの反射光を隣り合う歯を避けて上下方向から歯端部の両側部分に到達させることができ、確実に歯端部の影部を消去することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第１，第２減光部は、前記全透過部の２／３〜３／４の照射光を透過させることを特徴としている。
この構成によれば、確実に荒残り部のハレーションを抑制しながら面取り部のハレーションを促進することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記歯車を前記回転軸心回りに回転させながら歯車の大きさ、打痕、歯振れのうち少なくとも１つを検査するギヤ試験手段を有し、前記撮像手段は、前記ギヤ試験手段の作動中に撮像することを特徴としている。
この構成によれば、寸法検査と荒残り検査を並行して実行でき、一層サイクルタイムを短縮化することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記歯車がヘリカルギヤであることを特徴としている。
この構成によれば、ヘリカルギヤにおいて、歯面の撮像画像を２値化した判定画像から面取り部の酸化被膜及び影部を除去することができ、荒残りのみを自動で判定することができる。

請求項６の歯車の検査装置は、研削加工を終了した歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像可能な撮像手段と、前記撮像対象領域に対向して配設され且つ前記撮像対象領域に光を照射可能なパネル状照明手段とを用いて前記歯車の歯の片側面の状態を判定する歯車の検査方法において、前記撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心直交方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部とを有するマスク部が配設された赤色フラット照明を準備するステップと、前記赤色フラット照明によって前記歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像するステップと、前記撮像された撮像情報に基づき前記歯車の歯の片側面の状態を判定するステップと、を有することを特徴としている。

この歯車の検査方法では、前記撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心直交方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部とを有するマスク部が配設された赤色フラット照明を準備するステップを有するため、正常部分と黒色の荒残りとのコントラストを協調することができ、簡単な構成で荒残り部のハレーションを抑制しながら面取り部のハレーションを促進することができる。前記赤色フラット照明によって前記歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像するステップと、前記撮像された撮像情報に基づき前記歯車の歯の片側面の状態を判定するステップと、を有するため、撮像画像を２値化した判定画像から面取り部の酸化被膜及び影部を除去することができ、荒残り部のみを自動で判定することができる。

本発明の歯車の検査装置及び検査方法によれば、面取り部の酸化被膜をハレーションを用いて除去することにより、研磨加工を終了した歯車の荒残り部を撮像情報に基づき自動検査することができる。

実施形態１に係るヘリカルギヤの製造方法のステップチャートである。 へリカルギヤの検査装置の斜視図である。 レフ板を省略した検査装置の平面図である。 レフ板を省略した検査装置の側面図である。 照明手段の正面図である。 実施形態１に係る撮像画像、領域設定画像及び判定画像を示す図である。 検査工程に係る処理手順のステップチャートである。 ヘリカルギヤに係る課題の説明図である。 従来技術に係る撮像画像、領域設定画像及び判定画像を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

以下、本発明の実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。
歯車の検査装置及び検査方法の説明に先立ち、図１に基づき、ヘリカルギヤＧ（図８（ａ）参照）の製造方法について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各工程を示すステップである。

図１に示すように、完成品（最終製品）であるヘリカルギヤＧは、歯切工程Ｓ１と、面取工程Ｓ２と、熱処理工程Ｓ３と、研磨工程Ｓ４と、検査工程Ｓ５を経て製造される。
歯切工程Ｓ１では、歯車素材に完成品における歯の寸法形状を形成する。
歯車素材は、焼入用合金鋼（機械構造用炭素鋼）であり、例えば、クロム鋼(ＳＣＲ４２０ＨＺ)である。歯は、ホブ盤によるホブ切り、或いはピニオンカッタ等を用いた歯切りによって切削加工される。ホブの回転と共に一定比率で歯車素材を回転させ、同時にホブをギヤ軸方向に送り出すことで創成歯切りが行われる

面取工程Ｓ２では、被削歯車の歯端に形成されたバリ部を切削する。
ホブ盤により歯車素材から粗歯切りされた被削歯車は、歯端部にバリ部が存在するため、歯端部をフレージングカッタ等の面取り加工装置（図示略）を用いて面取加工を行う。また、面取加工と合せて、シェービング加工装置（図示略）を用いて歯面をシェービング加工しても良い。

熱処理工程Ｓ３では、被削歯車の浸炭焼入れを行う。
面取工程Ｓ２を終えた被削歯車を、例えば、９００〜９５０℃の温度範囲に加熱し、１．５〜４時間保持して浸炭及び拡散処理を行う。その後、８５０℃まで温度を下げて所定時間温度を保持した後、２００〜２５０℃のソルトバスに所定時間浸漬させて焼入れを行う。
この熱処理工程Ｓ３の終了後、被削歯車の表面には一様に酸化被膜（黒皮）が形成されている。

研磨工程Ｓ４では、被削歯車の歯面を仕上げ加工する。
歯車状に形成された研削工具と被削歯車をそれら回転軸線が交差するように配置し、研削工具を被削歯車に沿って転動させる。歯面研削加工終了後、被削歯車は洗浄され、完成品のヘリカルギヤＧとして検査工程Ｓ５に送られる。

検査工程Ｓ５では、ヘリカルギヤＧの寸法や形状等を評価基準値と比較する。
この検査工程Ｓ５では、歯車の寸法を判定するマスタギヤｇとの噛み合わせ検査と、研磨工程における酸化被膜の削り残し（荒残り）を判定する荒残り検査とが行われる。評価基準値を満足するヘリカルギヤＧは、良品として後工程の組立工程に搬送され、評価基準値を満足しないヘリカルギヤＧは、不良品として手直し工程に搬送される。

次に、図２〜図５に基づき、検査工程Ｓ５で使用される検査装置１について説明する。
図３，図４に示すように、検査装置１は、検査対象のヘリカルギヤＧを鉛直軸回りに回転可能に保持するギヤ保持機構１０と、寸法検査用マスタギヤｇを鉛直軸回りに回転可能に保持するマスタギヤ保持機構２０と、ヘリカルギヤＧを撮像する撮像機構３０と、撮像機構３０が撮像した撮像画像の画像処理、各種作動機器の制御、及び検査結果を判定するコントローラ２（判定手段）と、検査結果を表示するモニタ３等を備えている。
以下、図において、矢印Ｆ方向を前方、矢印Ｌ方向を左方、矢印Ｕ方向を上方として説明する。

まず、ギヤ保持機構１０について説明する。
図２〜図４に示すように、ギヤ保持機構１０は、基台４に固定された下側支持部１１と、この下側支持部１１と協働してヘリカルギヤＧの回転軸心を挟持可能な上側支持部１２とを備えている。下側支持部１１は、ヘリカルギヤＧの回転軸心に対して下側から嵌合可能に形成され、頂部にヘリカルギヤＧを載置した状態で鉛直軸回りに回転可能に構成されている。上側支持部１２は、下側支持部１１の前側近傍位置に上方に延びる支柱５に昇降可能に設けられている。

上側支持部１２は、ヘリカルギヤＧの回転軸心に対して上側から嵌合可能に形成され、下側支持部１１と協働してヘリカルギヤＧを挟持する。それ故、下側支持部１１から所定距離上方である初期位置に待機した上側支持部１２は、ヘリカルギヤＧを下側支持部１１にセット後、駆動モータ（図示略）により下降移動される。下降移動した上側支持部１２は、ヘリカルギヤＧの回転軸心を下側支持部１１と協働して挟持した状態で鉛直軸線回りに回転駆動される。

次に、マスタギヤ保持機構２０について説明する。
検査装置１は、噛み合わせ検査を行う際、正規寸法及び歯面を備えたマスタギヤｇをヘリカルギヤＧと噛合駆動させる。それ故、マスタギヤｇは、マスタギヤ保持機構２０によって、ヘリカルギヤＧから離隔した初期位置と、ヘリカルギヤＧと噛合駆動する作動位置との間を移動する。マスタギヤ保持機構２０は、ギヤ試験手段の主要構成要素の１つである。

図３，図４に示すように、マスタギヤ保持機構２０は、第１可動テーブル２１と、この第１可動テーブル２１を左右方向に移動させる第１アクチュエータ２２と、第１可動テーブル２１に固定され且つマスタギヤｇを保持可能なマスタギヤ支持部２３等を備えている。
左右に延びるように前後１対のガイド２４が基台４上に配設されている。第１可動テーブル２１は、１対のガイド２４に対して摺動可能に構成されている。第１アクチュエータ２２のロッドが伸長したとき、マスタギヤｇは作動位置（噛合位置）に配置され、第１アクチュエータ２２のロッドが収縮したとき、マスタギヤｇは初期位置に配置される。
マスタギヤ支持部２３は、頂部に保持されたマスタギヤｇを、例えば２０ｒｐｍの回転速度で回転駆動するモータ２３ａを有している。

次に、撮像機構３０について説明する。
撮像機構３０は、第２可動テーブル３１と、この第２可動テーブル３１を前後方向に移動する第２アクチュエータ３２と、第２可動テーブル３１に固定され且つヘリカルギヤＧの撮像対象領域を照射可能な照明３３（照明手段）と、第２可動テーブル３１に固定され且つヘリカルギヤＧの撮像対象領域を撮像可能な左右１対のカメラ３４（撮像手段）と、照明３３を挟んで上下に配設された上下１対のレフ板３５（反射板）等を備えている。
撮像対象領域は、マスタギヤｇとヘリカルギヤＧとの噛合領域に対してヘリカルギヤＧの回転軸心回りに９０°移行した部分に設定されている。

前後に延びるようにガイド３６が基台４上に配設されている。第２可動テーブル３１は、ガイド３６に対して摺動可能に構成されている。第２アクチュエータ３２により第２可動テーブル３１が前進したとき、撮像機構３０はヘリカルギヤＧを撮像可能な作動位置に配置され、第２アクチュエータ３２により第２可動テーブル３１が後退したとき、撮像機構３０はヘリカルギヤＧから所定距離（例えば、１５０ｍｍ）離隔した初期位置に配置される。

図２〜図５に示すように、照明３３は、波長の長い赤色光をヘリカルギヤＧの撮像対象領域に照射可能な略矩形状のバックライト式赤色フラット照明によって構成されている。
作動位置に移動された照明３３は、ギヤ保持機構１０に保持されたヘリカルギヤＧの撮像対象領域に後方から対向（正対）するように配置されている。
撮像対象領域の歯の歯端部に影部を形成させないため、照明３３の上下寸法は、ヘリカルギヤＧの幅（回転軸心方向寸法）の略３〜１０倍に設定することが好ましい。本実施形態では、略９倍に設定している。

図２，図５に示すように、照明３３の表面には、十字状のマスク部３７が設けられている。照明３３は、マスク部３７によって９つの正方形状の領域に分けられ、これら９つの領域は、照射光の透過が略禁止された遮光部３３ｅと、照射光の透過が一部制限された第１，第２減光部３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈと、照射光の透過が制限されない全透過部３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉの３つに分類されている。

遮光部３３ｅは、ヘリカルギヤＧの撮像対象領域に最も近接した照明３３の中心領域に形成されている。これにより、照射光による荒残り部のハレーションを防止している。
第１減光部３３ｂ，３３ｈは、遮光部３３ｅの上部及び下部に夫々隣接形成され、第２減光部３３ｄ，３３ｆは、遮光部３３ｅの右部及び左部に夫々隣接形成されている。第１，第２減光部３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈは、ヘリカルギヤＧの撮像対象領域に対して鉛直及び水平方向から直線距離にて比較的近接した領域に設定されている。

全透過部３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉは、マスク部３７が配置されない領域、所謂照明３３の四隅部分に対応しているため、照射光が斜め方向から直接歯端部に到達する。
第１，第２減光部３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈは、全透過部３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉの２／３〜３／４の照射光を透過するように構成されている。これにより、荒残り部Ａ３のハレーションを抑制しながら面取り部の酸化被膜Ａ１のハレーションを積極的に誘発している（図６参照）。

１対のカメラ３４は、照明３３を左右から挟んでヘリカルギヤＧの後方に配設され、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）によって夫々構成されている。一方のカメラ３４は、ヘリカルギヤＧの撮像対象領域内に存在する歯の片側面を撮像し、同時に、他方のカメラ３４は、ヘリカルギヤＧの撮像対象領域内に存在する別の歯の他側面を撮像しているため、一方のカメラ３４がヘリカルギヤＧの歯の片側面について全て撮像を終えたタイミングで他方のカメラ３４がヘリカルギヤＧの歯の他側面について全て撮像を終える。１対のカメラ３４が撮像した画像信号は、コントローラ２に出力される。本実施形態では、噛み合わせ検査として行われる寸法検査において、ヘリカルギヤＧが回転駆動されているタイミングに同期してカメラ３４による撮像を行っている。

図２に示すように、１対のレフ板３５は、作動位置に移動された照明３３からヘリカルギヤＧの撮像対象領域に対応した位置に亙って夫々配設されている。下側レフ板３５は、基台４に固定され、上側レフ板３５は、上側支持部１２に固定されて昇降可能に構成されている。これらレフ板３５は、照明３３からの拡散光を反射してヘリカルギヤＧの歯面に上方或いは下方から照射光を到達させている。これにより、歯端部に隣接する歯による影部Ａ２を形成することなく、歯端の影部を解消している。

コントローラ２は、画像処理部を備えている。
画像処理部では、１対のカメラ３４から入力された対象領域の撮像画像（図６（ａ）参照）から検査領域に対応した領域設定画像（図６（ｂ）参照）を抽出する。
抽出された領域設定画像の画像信号を２５６階調の濃度（輝度）に分けて濃淡画像を作成し、この濃淡画像を所定輝度に基づき二値化して二値化画像を作成する。
コントローラ２は、荒残り部Ａ３等の黒色部分が白色表示されると共に白色部分が黒色表示される判定画像（図６（ｃ）参照）を作成し、作成された判定画像中の白色領域（荒残り部Ａ３）と予め設定された評価基準値（良否判定用面積値）とを比較している。白色領域が評価基準値未満の場合、良判定され、白色領域が評価基準値以上の場合、不良判定される。

モニタ３は、コントローラ２から出力された各種画像情報及び各種判定結果を表示可能に構成されている。判定画像が表示される場合には、荒残り部Ａ３に相当する白色領域と評価基準値との比較結果とが表示されている。

次に、図７に基づき、ヘリカルギヤＧの検査工程の処理手順について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１１，１２…）は各工程を示すステップである。

まず、評価基準値等検査条件に係る各種情報を取得する（Ｓ１１）。
予め、十字状マスク部３７が配設された赤色フラット照明３３等を準備し、検査工程の開始前に、検査対象であるヘリカルギヤＧを下側支持部１１にセットすると共に、マスタギヤｇをマスタギヤ支持部２３にセットする。
Ｓ１１の終了後、第２可動テーブル３１がヘリカルギヤＧに接近するように前進移動する（Ｓ１２）。具体的には、照明３３の遮光部３３ｅがヘリカルギヤＧの撮像対象領域から水平方向直線距離で８０ｍｍ離隔して対向する地点まで前進する

次に、上側支持部１２が初期位置から下降移動する（Ｓ１３）。上側支持部１２は、下側支持部１１と協働してヘリカルギヤＧを挟持する位置で停止する。
Ｓ１３の終了後、第１可動テーブル２１が右方向に移動する（Ｓ１４）。第１可動テーブル２１は、マスタギヤｇの歯がヘリカルギヤＧの歯に噛合い、一定の力で押し付けられた状態でヘリカルギヤＧの回転駆動を開始する（Ｓ１５）。マスタギヤ支持部２３のモータ２３ａが、２０ｒｐｍの回転速度で回転する。

次に、寸法検査（Ｓ１６）と荒残り検査（Ｓ１７）とが並行して実行される。
Ｓ１６では、ヘリカルギヤＧの大きさ、歯面の打痕、回転軸の偏心を検出する。これらの検査結果は、モニタ３に順次出力される。

Ｓ１７では、研磨工程Ｓ４が終了したにも拘らず看過できない荒残り部Ａ３が歯面に存在するか否かを検査する。Ｓ１７は、照明３３によってヘリカルギヤＧの歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像するステップと、撮像された撮像情報に基づきヘリカルギヤＧの歯の片側面の状態を判定するステップから構成される。
ヘリカルギヤＧの外周（歯）全域を網羅する複数の撮像対象領域が設定され、カメラ３４が各々の撮像対象領域を撮像する。各撮像対象領域の撮像画像は、領域設定画像を経て判定画像に処理され、評価基準値を用いた判定が行われる。これらの判定結果は、モニタ３に順次出力される。

Ｓ１６及びＳ１７の終了後、歯当り検査結果及び荒残り検査結果を表示する（Ｓ１８）。
モニタ３は、コントローラ２から出力された検査結果をオペレータの要求に応じて表示する。例えば、所定の撮像対象領域について、撮像画像の表示が指示された場合、検査結果と合せて図６（ａ）の画像を表示し、判定画像の表示が指示された場合、検査結果と合せて図６（ｃ）の画像を表示する。

Ｓ１８の終了後、マスタギヤ支持部２３のモータ２３ａが停止され、第１，第２可動テーブル２１，３１及び上側支持部１２が初期位置に復帰して検査工程を終了する（Ｓ１９）。

次に、上記歯車の検査装置及び検査方法の作用、効果について説明する。
この検査装置によれば、照明３３が、撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部３３ｅと、遮光部３３ｅに対してヘリカルギヤＧの回転軸心方向である上側及び下側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部３３ｂ，３３ｈと、遮光部３３ｅに対してヘリカルギヤＧの回転軸心直交方向である右側及び左側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部３３ｄ，３３ｆとを有するため、照明３３と撮像対象領域との距離に比例して照射光の透過量を制限することができ、歯の片側面に存在する荒残り部Ａ３に生じるハレーションを抑制しつつ、歯の片側面に形成された面取り部の酸化被膜Ａ１に生じるハレーションを積極的に促進することができる。照明３３が、照明３３の四隅領域であって照射光の透過が制限されない全透過部３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉを有するため、影部Ａ２を形成することなく歯端部に照射光を到達させることができる。これにより、撮像画像を２値化した判定画像から面取り部の酸化被膜Ａ１及び影部Ａ２を除去することができ、荒残り部Ａ３のみを自動で判定することができる。

撮像手段は、ヘリカルギヤＧの歯の片側面を含む一側撮像対象領域を撮像可能な左側カメラ３４と、ヘリカルギヤＧの歯の他側面を含む他側撮像対象領域を撮像可能な右側カメラ３４とを有するため、ヘリカルギヤＧの歯の片側面及び他側面を同時に撮像することができ、サイクルタイムを短縮化することができる。照明３３は、赤色光を照射可能な赤色フラット照明と、遮光部３３ｅと第１，第２減光部３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈを有する十字状のマスク部３７とを備えているため、歯面の正常部分と黒色の荒残り部Ａ３とのコントラストを協調することができ、簡単な構成で荒残り部Ａ３のハレーションを抑制しながら面取り部のハレーションを促進することができる。また、赤色フラット照明の上端部分及び下端部分に夫々配設され且つ赤色フラット照明の照射光を反射可能な１対のレフ板３５を設けたため、レフ板３５からの反射光を隣り合う歯を避けて上下方向から歯端部の両側部分に到達させることができ、確実に歯端部の影部Ａ２を消去することができる。

第１，第２減光部３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈは、全透過部３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉの２／３〜３／４の照射光を透過させるため、確実に荒残り部Ａ３のハレーションを抑制しながら面取り部のハレーションを促進することができる。

ヘリカルギヤＧを回転軸心回りに回転させながらヘリカルギヤＧの大きさ、打痕、歯振れを検査するマスタギヤ保持機構２０を有し、カメラ３４は、マスタギヤ保持機構２０の作動中に撮像するため、寸法検査と荒残り検査を並行して実行でき、一層サイクルタイムを短縮化することができる。

歯車がヘリカルギヤＧであるため、ヘリカルギヤＧにおいて、歯面の撮像画像を２値化した判定画像から面取り部の酸化被膜Ａ１及び影部Ａ２を除去することができ、荒残り部Ａ３のみを自動で判定することができる。

上記歯車の検査方法によれば、撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部３３ｅと、遮光部３３ｅに対してヘリカルギヤＧの回転軸心方向である上側及び下側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部３３ｂ，３３ｈと、遮光部３３ｅに対してヘリカルギヤＧの回転軸心直交方向である右側及び左側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部３３ｄ，３３ｆとを有するマスク部３７が配設された赤色フラット照明３３を準備するステップを有するため、正常部分と黒色の荒残り部Ａ３とのコントラストを協調することができ、簡単な構成で荒残り部Ａ３のハレーションを抑制しながら面取り部のハレーションを促進することができる。赤色フラット照明３３によってヘリカルギヤＧの歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像するステップと、前記撮像された撮像情報に基づき前記歯車の歯の片側面の状態を判定するステップと、を有するため、撮像画像を２値化した判定画像から面取り部の酸化被膜Ａ１及び影部Ａ２を除去することができ、荒残り部Ａ３のみを自動で判定することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、ヘリカルギヤＧの歯面を検査する例を説明したが、対象歯車は、平歯車、やまば歯車、かさ歯車等何れの歯車にも適用することが可能である。

２〕前記実施形態においては、ギヤ試験手段が、寸法検査にてヘリカルギヤＧの大きさ、打痕、及び歯振れを検出する例を説明したが、少なくとも大きさ、打痕、及び歯振れのうち何れか１つを検出できれば良い。また、大きさ、打痕、及び歯振れのうち２つを検査可能にしても良い。

３〕前記実施形態においては、ヘリカルギヤＧの回転軸を上下方向に支持する検査装置１の例を説明したが、ヘリカルギヤＧの回転軸を水平方向に支持する検査装置であっても良い。また、照明３３が、単一光源である赤色フラット照明に十字状マスク部３７を設けた例を説明したが、少なくとも、撮像対象領域に対向する部分を避けて周りに配置された８つの光源を準備し、これらの光源の照光量を調節しても良い。

４〕前記実施形態においては、撮像対象領域が、マスタギヤｇとヘリカルギヤＧとの噛合領域に対してヘリカルギヤＧの回転軸回りに９０°移行した部分に設定された例を説明したが、撮像対象領域は、マスタギヤｇとヘリカルギヤＧとの噛合領域以外であれば何処に設定しても良い。

５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ 検査装置
２ コントローラ
２０ マスタギヤ保持機構
３３ 照明
３３ａ，３３ｃ，３３ｇ，３３ｉ 全透過部
３３ｂ，３３ｈ 第１減光部
３３ｄ，３３ｆ 第２減光部
３３ｅ 遮光部
３４ カメラ
３５ レフ板
３７ マスク部
Ｇ ヘリカルギヤ

Claims (6)

1. 研削加工を終了した歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像可能な撮像手段と、前記撮像対象領域に対向して配設され且つ前記撮像対象領域に光を照射可能なパネル状照明手段と、前記撮像手段が撮像した撮像情報に基づき前記歯車の歯の片側面の状態を判定する判定手段とを備えた歯車の検査装置において、
   前記パネル状照明手段が、前記撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心直交方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部と、前記パネル状照明手段の四隅領域であって照射光の透過が制限されない全透過部とを有することを特徴とする歯車の検査装置。
2. 前記撮像手段は、歯車の歯の片側面を含む一側撮像対象領域を撮像可能な一側撮像手段と、歯車の歯の他側面を含む他側撮像対象領域を撮像可能な他側撮像手段とを有し、
   前記パネル状照明手段は、赤色光を照射可能な赤色フラット照明と、前記遮光部と第１，第２減光部を有する十字状のマスク部とを備え、
   前記赤色フラット照明における前記歯車回転軸心方向一端部分及び他端部分に夫々配設され且つ前記赤色フラット照明の照射光を反射可能な１対の反射板を設けたことを特徴とする請求項１に記載の歯車の検査装置。
3. 前記第１，第２減光部は、前記全透過部の２／３〜３／４の照射光を透過させることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車の検査装置。
4. 前記歯車を前記回転軸心回りに回転させながら歯車の大きさ、打痕、歯振れのうち少なくとも１つを検査するギヤ試験手段を有し、
   前記撮像手段は、前記ギヤ試験手段の作動中に撮像することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の歯車の検査装置。
5. 前記歯車がヘリカルギヤであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の歯車の検査装置。
6. 研削加工を終了した歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像可能な撮像手段と、前記撮像対象領域に対向して配設され且つ前記撮像対象領域に光を照射可能なパネル状照明手段とを用いて前記歯車の歯の片側面の状態を判定する歯車の検査方法において、
   前記撮像対象領域に対向する領域であって照射光の透過が禁止された遮光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第１減光部と、前記遮光部に対して前記歯車の回転軸心直交方向一方側及び他方側に夫々配設され且つ照射光の透過が一部制限された１対の第２減光部とを有するマスク部が配設された赤色フラット照明を準備するステップと、
   前記赤色フラット照明によって前記歯車の歯の片側面を含む撮像対象領域を撮像するステップと、
   前記撮像された撮像情報に基づき前記歯車の歯の片側面の状態を判定するステップと、
   を有することを特徴とする歯車の検査方法。

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