JP3207458U

JP3207458U - ピッチ測定構造

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Publication number: JP3207458U
Application number: JP2016004253U
Authority: JP
Inventors: 大介池田; 芳皓柿崎
Original assignee: ASANO GEAR CO Ltd
Current assignee: ASANO GEAR CO Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2026-08-31

Abstract

【課題】非接触式のピッチ測定装置において精度を向上させたピッチ測定構造を提供する。【解決手段】ピッチ測定構造（１０）は、回転体（Ｓ）を回転自在に支持する軸部（１１）と、軸部を回転駆動する駆動部（１２）と、軸部とともに回転する回転体に所定の直線軌道を描くレーザスポット光線を連続時間に亘って照射し、回転体からの反射光に基づいて、レーザスポット光線を横切る突起（Ｑ）までの距離を複数回測定して出力するレーザ測距部（１３）と、軸部の回転条件から軸部の角度データを蓄積し、レーザ測距部から出力される距離から角度データに対応する距離データを蓄積し、角度データおよび距離データから複数の突起間のピッチを演算するピッチ演算部（１４）とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、歯車や羽根車のように、歯や羽根といった突起を有する回転体を測定対象とし、歯車の歯や羽根車の羽根といった突起の周方向ピッチを非接触方式で測定するピッチ測定装置に関する。また本考案は、ラックのように歯を有する長尺物や、複数の突起を有する長尺物を測定対象とし、歯や突起の長手方向ピッチを非接触方式で測定するピッチ測定装置に関する。

歯車やねじといった製品の生産工程において、製品の仕上がり具合を測定することは重要である。所定の規格に合格した製品を安価に出荷するためには、生産工程を増やすことなく、短時間で、正確に測定できることが望ましい。かかる要望を実現するために非接触方式の測定方法が考えられる。

歯車の歯やねじのピッチの非接触測定法としては従来、例えば、特許第３９６０６１８号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。特許文献１に記載のピッチ測定方法は、複数の注目形状部が同一の経路上を移動するように注目形状部を回転運動させる。また、固定位置から、経路上の所定位置を通過する注目形状部について、該所定位置に焦点を合わせてカメラで連続的に撮像して記憶する。つぎに記憶した画像データについてＲ，Ｇ，Ｂの輝度レベルのラプラシアンをそれぞれ求め、それらに適当な係数を乗じて足し合わせ、画像のシャープさを合焦評価値として数値化する。次に合焦評価値を縦軸とし、注目形状部の回転角（移動距離）を横軸とし、合焦評価値と回転角の対応関係に基づき、グラフ上で波状に連続する多数の点を得る。そして点群から波状の基準曲線を算出し、基準曲線から合焦評価値のピーク値Ｑ0、Ｑ1、Ｑ2、・・・を求め、隣接するピーク位置間の回転角の差をピッチθ1、θ2、θ3、・・・として算出するというものである。

特許第３９６０６１８号公報

しかし、上記従来のようなピッチ測定方法にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり歯車の歯やねじのピッチの表面には、製造時の肌焼け、焼ムラ、洗浄シミ等を原因とする色味の差異が存在し、反射光の輝度の相違やバラつきが生じる。また製品表面の反射率が高い場合、ハレーションにより測定不能になる。このため歯車の歯やねじのねじ山が同一形状であっても、歯やねじ山の色味が違えば、誤判定により異なる画像データが得られる。そうするとピッチの測定結果が注目形状部の表面状態に影響され、歯やねじ山のピッチを正確に測定することができない。また設置環境（照度）が変化すると、同一の注目形状部であっても異なる画像データが得られてしまい、ピッチを正確に測定することができない。

そこで注目形状部の表面状態に影響されないために、周知の接触式のピッチ測定装置を使用することになるが、接触式のピッチ測定装置で歯車のピッチを測定する場合、測定子を多数存在する歯間に抜き差ししながら歯車を回す必要がある。このため測定作業に長い時間と大きな労力を要する。

また測定子が摩耗するため、測定品質が徐々に変化してしまう他、定期的に交換しなければならない。測定装置のメンテナンス費用は設備投資費用を増大させ、ひいては製品の生産コストの上昇を招く。

本考案は、上述の実情に鑑み、歯やねじの色味による影響を排除して、精度を向上させた非接触式のピッチ測定構造を提供することを目的とする。また生産工程において、工程を増やすことなく、ピッチ誤差を短時間で測定でき、製品の生産コスト低減に寄与するピッチ測定構造を提供することを目的とする。

この目的のため本考案によるピッチ測定構造は、円形の基部と、基部の外周に周方向等間隔に配列される複数の突起とを有する回転体を測定対象とし、回転体を回転自在に支持する軸部と、軸部を回転駆動する駆動部と、軸部とともに回転する回転体に、所定の直線軌道を描くレーザスポット光線を照射し、回転体からの反射光に基づいて、レーザスポット光線を横切る突起までの距離を複数回測定して出力するレーザ測距部と、レーザ測距部から出力される距離データを蓄積し、軸部の回転条件から距離データに対応する角度データを蓄積し、角度データおよび距離データから複数の突起間のピッチを演算するピッチ演算部とを備える。

かかる本考案によれば、レーザスポット光線によって距離を測定することから、先行技術で生じる色味の違いの影響を排除する。したがって回転体外周の突起のピッチを正確に測定することができる。また接触式のピッチ測定装置と比較して、短時間でピッチを測定することができ、しかも耐久性に優れ、測定品質が変化しない。なお円形の基部と、基部の外周に周方向等間隔に配列される複数の突起とを有する回転体とは、傘歯車、平歯車、平行軸歯車、ハイポイドギヤ等の歯車一般、タービンやターボチャージャ用インペラ等の羽根車、またはこれらに類似する形状を有する物をいう。軸部の回転方向は特に限定されず、正方向あるいは逆方向が可能である。本考案は、回転機構を備えるすべての設備に適用可能である。これにより設備投資費用を抑制することができる。例えば歯切り機や、回転体の加工機に本考案を附設可能である。また本考案によれば、歯車の歯のピッチ誤差を測定する場合において、レーザ測距部の取り付け位置を変更することにより歯形方向および歯すじ方向ともに任意の位置で測定可能である。

ピッチはピッチ角度[°]として演算されてもよいし、ピッチ長さ［μm］として演算されてもよい。軸部の回転条件から角度データを出力する構造は特に限定されない。本考案の一実施形態として、軸部の角度を複数回測定しピッチ演算部に出力するエンコーダをさらに備える。かかる実施形態によれば、回転角も測定することからピッチの測定精度が向上する。

分解能は小さい程、細かい測定結果が得られる。好ましい実施形態として、エンコーダが測定する角度の分解能は、ピッチの最大許容誤差の１／１０よりも細かい。具体的には、例えばピッチ円がφ３０［mm］、ピッチ誤差規格が１[μm]の歯車の場合、軸部１回転あたりにエンコーダが出力する信号数は１００万パルス以上である。

あるいは他の実施形態として、駆動部を一定速度で回転させるモータ制御部をさらに備える。かかる実施形態によれば、モータを定速で回転させ、かかる一定速度に基づき時間軸から回転角度データを得ることができ、角度データを出力する構造を簡易なものにすることができる。

ピッチを測定する際、突起の根元で測定するか、あるいは突起の先端で測定するかで測定結果が変化することが考えられる。測定対象が回転体の場合、突起に向かって延びるレーザスポット光線が描く所定の直線軌道は、レーザ測距部の照射口および軸部の回転中心を通過する基準線に対し、例えば鋭角の角度をなす。これによりレーザ測距部は、突起の側方からレーザスポット光線を照射して、突起の先端と根元の間の中間部分を測距することができ、良好な測定結果を得ることができる。あるいは、基準線と直線軌道の角度を０[°]にして、レーザ測距部は突起の先端を測距してもよい。

本考案のさらに好ましい実施形態として、複数の突起は、隣り合って配列される第１突起および第２突起を含み、レーザスポット光線は、軸部を中心として回転移動する第１突起の先端と、第２突起の先端部と根元部を結ぶ中間部分に、この順序、あるいはこの順序と逆の順序で衝突する。かかる実施形態によれば突起の中間部分から先端までを測距して、良好な測定結果を得ることができる。

分解能は小さい程、細かい測定結果が得られる。本考案の好ましい実施形態として、レーザ測距部が測定する距離の分解能は、ピッチの最大許容誤差の１／１０よりも細かい。具体的には、例えばハイポイドギヤの歯のピッチを測定する場合、最低必要な分解能は０．１[μm]である。これにより測定精度を０．１[μm]以下に高めることができる。

本考案は、歯車や羽根車等の回転体のピッチ角を測定可能である他、ねじのねじ山やラックの歯等の長尺物のピッチを測定可能である。このため本考案によるピッチ測定構造は、長手方向に延びる基部と、基部に長手方向等間隔に配列される複数の突起とを有する物を測定対象とし、物を長手方向に変位させる駆動部と、長手方向に対して鋭角をなす所定の直線軌道を規定し、該直線軌道を描くレーザスポット光線を、長手方向に変位する物に照射し、物からの反射光に基づいて、レーザスポット光線を横切る突起までの距離を複数回測定して出力するレーザ測距部と、記レーザ測距部から出力される距離データを蓄積し、駆動部の変位条件から物の距離データに対応する変位データを蓄積し、変位データおよび距離データから複数の突起間のピッチを演算するピッチ演算部とを備える。

このように本考案によれば、歯車の歯のピッチや、羽根車の羽根のピッチを、短時間で正確に測定することができる。したがって噛み合い伝達誤差の少ない歯車を効率良く生産することに寄与できる。

本考案の一実施形態になるピッチ測定構造のシステム構成を示す模式図である。本考案におけるピッチ測定手順を示す作業フローである。本考案が回転体に照射するレーザスポット光線を示す模式図である。１歯当たりの回転角データと距離データの関係を示すグラフである。理想の歯の位置と測定した歯の位置を対比して示す模式図である。接触式のピッチ測定構造が実行する作業フローである。本考案の他の実施形態になるピッチ測定構造のシステム構成を示す模式図である。

以下、本考案の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本考案の一実施形態になるピッチ測定構造の全体のシステム構成を示す模式図である。ピッチ測定構造１０は、軸部１１、モータ１２、レーザ測距部１３、コンピュータ１４、およびモータ制御部１５を備える。

軸部１１にはワーク（以下、回転体Ｓという）が取り付けられる。軸部１１は、一方端１１ａおよび他方端１１ｂを有し、図示しないベアリングで回転自在に軸支され、回転自在とされる。他方端１１ｂは回転軸Ｏ方向に変位可能であり、一方端１１ａおよび他方端１１ｂ間に、測定対象になる回転体Ｓをクランプする。これにより軸部１１は回転体Ｓを回転軸Ｏと同軸に保持する。回転体Ｓは周方向等間隔に配列される複数の突起Ｑを有する。

モータ１２は軸部１１を回転駆動する駆動源である。モータ１２は、モータ制御部１５と電気的に接続し、モータ制御部１５に制御されて、所定の回転条件で回転する。またモータ制御部１５は、モータ１２の回転条件をコンピュータ１４に出力する。例えばモータ制御部１５は、所定の単位時間毎にモータ１２の角度を表すパルス（位相）情報を出力する。あるいは軸部１１にエンコーダ１６を取り付けてもよい。エンコーダ１６は軸部１１の回転角度を所定の単位時間毎に検出してコンピュータ１４に出力する。回転体Ｓが回転軸Ｏを中心として自転運動を行うことにより、複数の突起Ｑは回転軸Ｏを中心として公転するような回転運動を行う。

レーザ測距部１３は、レーザスポット光線を生成して照射する照射部分と、レーザスポット光線が測定対象に衝突して反射するレーザ反射光を受光する受光部分と、レーザ反射光に基づき照射部分から測定対象までの距離信号を出力する出力部分とを有する。レーザ測距部１３は、その測定対象が歯や羽根であることから、分解能の小さな仕様を選定される。またレーザ測距部１３は、測定対象から１０〜５０[mm]の範囲で離れるよう、軸部１１に対し設置固定される。

レーザ測距部１３は軸部１１近傍に設置され、回転体Ｓの突起Ｑにレーザスポット光線を照射して、レーザ測距部１３から回転体Ｓの突起Ｑまでの距離を測定し、コンピュータ１４に出力する。つまり本実施形態のピッチ測定構造１０は、回転体Ｓと接触する測定子を有さず、レーザ光線で回転体Ｓのピッチを測定する非接触式である。レーザ測距部１３は、回転軸Ｏに対し位置およびレーザ照射方向を固定され、回転体Ｓは軸部１１の回転により自転運動を行う。これによりレーザ測距部１３は、回転移動を行うすべての突起Ｑにレーザスポット光線を照射して、すべての突起Ｑの距離を測定する。

コンピュータ１４は、モータ１２の回転条件を受信し、この回転条件から回転体Ｓの回転位置に関する角度データ（単位[°]または[rad]）を作成する。そして受信した距離データから、各角度値に対応する距離値を集積する。角度データと距離データの関係から隣り合う突起Ｑ，Ｑ間のピッチを演算してコンピュータ１４のインターフェースに出力する。なおコンピュータ１４は、市販のパーソナルコンピュータで足りる。１回転を超えて回転体Ｓを回転させることにより、すべての突起Ｑ，Ｑのピッチを演算することができる。

本実施形態は、一例として、回転体Ｓを正方向に回転させて、隣り合う突起Ｑ，Ｑ間のピッチを演算する。好ましくは回転体Ｓを、１回転を超えて回転させて、最初の回転と最後の回転時におけるモータ１２の加減速と、１ピッチ未満の回転に帰属するデータを除去することにより、測定誤差を除去する。

図２はピッチ測定構造１０におけるピッチ測定手順を示す作業フローである。突起Ｑのピッチ測定に際し、まずステップＳ２１で測定対象になるワーク（回転体Ｓ）を軸部１１にクランプする。次のステップＳ２２でモータ１２に通電して軸部１１を回転させると、ワーク（回転体Ｓ）が回転する。次のステップＳ２３でレーザ測距部１３が距離データを出力し、モータ制御部１５の回転条件を出力する。回転条件は、モータ１２の回転速度あるいは軸部１１の角度である。次のステップＳ２４でコンピュータ１４が各突起Ｑの距離データおよび回転条件を照合し、これらのデータを集積して、隣り合う突起Ｑ同士のピッチを出力する。これで作業フローは終了する。

回転体Ｓは例えば図１に示すように、シャフトＵを有する傘歯車である。あるいは回転体Ｓは、平歯車であってもよいし羽根車であってもよい。図３は、回転体としての歯車を示す模式図である。回転体（歯車）Ｓは、回転軸Ｏを中心とする基部Ｐと、基部Ｐの外周に周方向等間隔に設けられる複数の突起、つまり歯Ｑ１、Ｑ２・・・・を備える。なお以下の説明において、歯を区別しない場合、単にＱと称する。この例では、測定対象になる回転体（歯車）Ｓが８個の歯Ｑを有する。

図３に示すようにレーザ測距部１３は、歯Ｑの歯面にレーザスポット光線Ｌを照射する。レーザ測距部１３は所定の連続時間に亘って、例えば０．５[msec]の所定単位時間毎に距離を測定し、測定結果をその都度コンピュータ１４に連続して出力する。レーザ測距部１３は所定の連続時間に亘り、位置及び方向を変えない。

レーザスポット光線Ｌは、所定の直線軌道Ｔを描いて、歯Ｑの歯面に衝突する。直線軌道Ｔから回転軸Ｏまでの距離は、回転体（歯車）Ｓの歯底の半径よりも大きく回転体（歯車）Ｓの歯先の半径よりも小さな範囲で、所定値に保持される。レーザ測距部１３から歯Ｑまでの距離Ｄは、レーザ測距部１３の仕様に応じて適正な範囲とされる。レーザ測距部１３から歯Ｑまでの直線軌道Ｔと、レーザ測距部１３から回転軸Ｏまでの基準線Ｍとがなす角度Ｎは、鋭角になる。

回転体Ｓは図３に矢で示すように一定速度で回転するため、レーザ測距部１３から歯Ｑまでの距離Ｄは変化する。具体的には、歯Ｑ１がレーザ測距部１３から遠ざかるとともに隣の歯Ｑ２がレーザ測距部１３に近づくので、まず歯Ｑ１の歯面までの距離を測距し、次に歯Ｑ２の歯面までの距離を測距する。レーザ測距部１３は、このように各歯の歯面を次々に測距して、すべての歯の歯面を測距すると測定を終了する。

より具体的には、レーザスポット光線Ｌは、歯Ｑ１の歯先面に衝突してこの箇所を測距し、所定単位時間後に前回測距した箇所よりも僅かに歯元側の歯面に衝突してこの箇所を測距し、以降、次々に歯元側の歯面に衝突してこれらの箇所を測距する。次にレーザスポット光線Ｌは、前回測距した箇所よりも僅かに歯先側の歯面に衝突してこの箇所を測距し、以降、次々に歯先側の歯面に衝突してこれらの箇所を測距する。回転軸Ｏを中心として公転する歯Ｑ１の歯先が最初に軌道Ｔを横切り始めてから、最後に軌道Ｔを横切り終えるまで、レーザ測距部１３が歯Ｑ１の歯元面および歯先面における複数個所の距離を測定すると、歯Ｑ１の測距が終了する。

歯Ｑ１が遠ざかるとともに歯Ｑ２が近づくことにより、レーザスポット光線Ｌは、歯Ｑ１に代えて歯Ｑ２に衝突する。以下同様に、歯Ｑ２の歯面における複数個所までの距離を測定すると、歯Ｑ２の測距が終了する。このようにして、各歯の歯面における複数個所までの距離を順次測定する。このため距離データは１個の歯がレーザスポット光線Ｌを横切る度に繰り返し増減する。

本実施形態では、図示しない軸振れ測定装置を併設し、シャフトＵの軸振れも測定するとよい。そしてシャフトの軸振れの角度および距離を測定して、上述のピッチ測定を補正するとよい。

一実施例として図３に示す回転体Ｓ、歯数８個の傘歯車、についてピッチ測定を行った。条件は、モータ１２の回転速度が１５．００[rpm]、サンプリング周波数（測定単位時間）０．２０[msec]、エンコーダ１６の測定単位０．００１[°]、レーザ測距部１３の測定単位０．０１[μm]、データ蓄積数２５０００点、データ蓄積時間５．００[sec]、データ測定範囲４５０[°]である。これは３６０°で８歯になる回転体Ｓに関し、１０歯分のデータを測定するものである。モータ１２を駆動させ、回転体Ｓの回転速度が安定すると、レーザ測距部による測距を開始する。出力される距離は所定の範囲で増減を繰り返す。データ蓄積開始は、設定値（２８．２７９６１[mm]）を超えた時点である。表１は、ある角度における軸部１１と、その時に測距した距離を示すデータである。なおデータ量が厖大であるため、一部省略してある。左列はデータ蓄積数であり、番号１〜２５０００まである。中列は、各番号における軸部１１の測定角度である。右列は角番号における測定距離である。

表１に示す番号１〜２５０００から、番号１〜１５０を抽出して１歯目とする。表２は、１歯目の区間抽出データである。左列は表１に対応する番号であり、この隣列は各番号に対応する測定角度であり、この隣列は各番号に対応する測定距離である。右列は各番号に対応する測定距離を二乗した値である。かかる二乗値を用いて、最小二乗法により２次関数の近似式が得られる。あるいは１次関数の近似式でもよい。なおデータ量が厖大であるため、一部省略してある。図４は、表２および近似式を示すグラフであり、横軸が測定距離、縦軸が角度、点がデータ、実線が近似式を表す。

図４を参照して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における縦軸の読み取り角度を求めると１歯目は１５７４６２７（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

以下、同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号２５０１〜２６５０を抽出して２歯目とする。表３は、２歯目の区間抽出データである。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における縦軸の読み取り角度を求めると２歯目は１６１９６５３（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号５００１〜５１５０を抽出して３歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における縦軸の読み取り角度を求めると３歯目は１６６４７０５（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号７５０１〜７６５０を抽出して４歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における４歯目の縦軸の読み取り角度を求めると４歯目は１７０９７２９（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号１０００１〜１０１５０を抽出して５歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における５歯目の縦軸の読み取り角度を求めると５歯目は１７５４７３０（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号１２５０１〜１２６５０を抽出して６歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における６歯目の縦軸の読み取り角度を求めると６歯目は１７９９６７８（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号１５００１〜１５１５０を抽出して７歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における７歯目の縦軸の読み取り角度を求めると７歯目は１８４４６３３（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号１７５０１〜１７６５０を抽出して８歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における８歯目の縦軸の読み取り角度を求めると８歯目は１８８９６１３（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。

同様に表１に示す番号１〜２５０００から、番号２０００１〜２０１５０を抽出して９歯目とする。同様に近似式を演算して、近似式に基づき、横軸の距離が２８．５０[mm]における９歯目の縦軸の読み取り角度を求めると９歯目は１９３４６２７（小数点以下四捨五入）となった。求めた読み取り角度を表４に記す。なお９歯目は１歯目と同じである。１０歯目データは、モータ減速、モータ停止が混在し、モータ回転速度が１５[rpm]でなくなるため使用しない。

こうして得られた１〜９歯目の読み取り角度を表４に表す。左列は何番目の歯かを示す。この隣列は読み取り角度を示す。この隣列は隣り合う歯同士の角度差を表す。この隣列は各歯の理想値と読み取り角度との位相差をあらわす。図５に二点鎖線で示すように、理想では各歯Ｑが４５[°]で等間隔に並んでいる。しかし実際は、各歯がピッチ誤差Ｆで配列される。隣り合う２つの歯において、ピッチ円に沿って離間する同じ側の歯面の実際のピッチと理論ピッチとの差を単一ピッチ誤差という。

説明を表４に戻すと、位相差の隣列には、位相差を度[°]からラジアン[rad]に変換して示す。各ラジアンに回転体Ｓの所定の半径、この実施例では１９．２７９[mm]、を乗算すると単一ピッチ誤差が算出される。単一ピッチ誤差をラジアンの隣列に示す。所定の半径は、誤差のない理想的な形状の回転体Ｓにおいてレーザ測距部１３から上述した距離２８．５０[mm]だけ離れた歯面が有する半径寸法である。

隣り合う単一ピッチ誤差を累積して足し合わせることにより累積ピッチが算出される。この隣列に示す。累積ピッチの最大値３４．７[μm]と最小値−４．６[μm]の差になる３９．３[μm]が累積ピッチ誤差になる。

本実施形態のピッチ測定構造１０によれば、歯車の歯や羽根車の羽根といった、回転体に周方向等間隔に設けられる突起に関し、各突起のピッチと、単一ピッチ誤差と、累積ピッチ誤差を求めることができる。

参考例として、接触式のピッチ測定装置につき、作業手順のフローを図６に示す。歯車の歯のピッチ測定に際し、まずステップＳ１０１で測定対象になるワーク（歯車）をピッチ測定装置の軸部にクランプする。次のステップＳ１０２でピッチ測定装置の測定子を歯面の溝に挿入する。

次のステップＳ１０３でワーク（歯車）を回転させる。次のステップＳ１０４で測定子がワークと接触する角度を読み取る。次のステップＳ１０５で測定子を歯面の溝から抜き取る。次のステップＳ１０６でワークの歯数に応じてワークを１歯分回転させる割出しを行う。次のステップＳ１０７で全歯の測定が終了したか否か判断する。もし全歯の測定が終了していなければ（ＮＯ）ステップＳ１０２へ戻り、次の歯の位相を読み取る。これに対し全歯の測定が終了していれば（ＹＥＳ）、測定結果を出力して、この作業フローを終了する。

ところで図２に示す本実施形態によれば、図６に示す参考例と比較して、ステップＳ１０２、ステップＳ１０５、およびステップＳ１０６を省略することができる。さらにステップＳ１０２〜ステップＳ１０６の繰り返しが不要になる。したがってピッチ測定に要する時間が頗る短縮し、作業効率が向上する。

また本実施形態によれば、非接触式であるため、測定子が摩耗するという問題が生じない。このためメンテナンスおよび耐久性の観点から有利である。

次に本考案の他の実施形態になるピッチ測定構造を、図７の模式図に沿って説明する。

ピッチ測定構造２０は、駆動部３２と、レーザ測距部３３と、ピッチ演算部３４とを備え、物Ｃの長手方向に配列される突起Ｂのピッチを測定する。

物Ｃは長手方向に延びる基部Ａと、基部Ａに長手方向等間隔に配列される複数の突起Ｂとを有する。物Ｃは例えばラックやねじであり、突起Ｂは例えばラックの歯やねじのねじ山である。駆動部３２は、図７に太い矢印で示すように、物Ｃを長手方向Ｍに変位させる。

レーザ測距部３３は、物Ｃにレーザスポット光線Ｌを連続時間に亘って照射し、物Ｃからの反射光に基づいて物Ｃまでの距離を測定する。レーザスポット光線Ｌは所定の直線軌道Ｔを描き、突起Ｂと衝突する。レーザ測距部３３から突起Ｂに向かって延びる直線軌道Ｔは長手方向Ｍに対して鋭角Ｎをなす。突起Ｂは長手方向Ｍに変位するため、レーザ測距部３３から突起Ｂまでの距離は繰り返し増減する。そこでレーザ測距部３３は、突起Ｂからの反射光に基づいて、レーザスポット光線を横切る突起Ｂまでの距離の増減を測定して出力する。

ピッチ演算部３４は、駆動部３２の変位条件から物Ｃの変位データを蓄積し、レーザ測距部３３から出力される距離の増減から変位データに対応する距離データを蓄積し、変位データおよび距離データから複数の突起Ｂ，Ｂ間のピッチを演算する。

以上、図面を参照してこの考案の実施の形態を説明したが、この考案は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この考案と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この考案になるピッチ測定構造は、自動車、機械、その他の生産工程に有利に利用される。

１０ピッチ測定構造、１１軸部、１２モータ、
１３，３３レーザ測距部、１４コンピュータ、
１５モータ制御部、１６エンコーダ、２０ピッチ測定構造、
３２駆動部、３３レーザ測距部、３４ピッチ演算部。

Claims

円形の基部と、前記基部の外周に周方向等間隔に配列される複数の突起とを有する回転体を測定対象とし、
前記回転体を回転自在に支持する軸部と、
前記軸部を回転駆動する駆動部と、
前記軸部とともに回転する前記回転体に、所定の直線軌道を描くレーザスポット光線を照射し、前記回転体からの反射光に基づいて、前記レーザスポット光線を横切る前記突起までの距離を複数回測定して出力するレーザ測距部と、
前記レーザ測距部から出力される距離データを蓄積し、前記軸部の回転条件から前記距離データに対応する角度データを蓄積し、前記角度データおよび前記距離データから前記複数の突起間のピッチを演算するピッチ演算部とを備える、ピッチ測定構造。
前記軸部の角度を測定し前記ピッチ演算部に出力するエンコーダをさらに備える、請求項１に記載のピッチ測定構造。
前記エンコーダが測定する角度の分解能は、前記ピッチの最大許容誤差の１／１０よりも細かい、請求項２に記載のピッチ測定構造。
前記駆動部を一定速度で回転させるモータ制御部をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のピッチ測定構造。
前記所定の直線軌道は、前記レーザ測距部の照射口および前記軸部の回転中心を通過する基準線に対し、鋭角をなす、請求項１〜４のいずれかに記載のピッチ測定構造。
前記複数の突起は、隣り合って配列される第１突起および第２突起を含み、
前記レーザスポット光線は、前記軸部を中心として回転移動する前記第１突起の先端と、前記第２突起の先端部と根元部を結ぶ中間部分に、この順序、あるいはこの順序と逆の順序で衝突する、請求項５に記載のピッチ測定構造。
前記レーザ測距部が測定する距離の分解能は、ピッチの最大許容誤差の１／１０よりも細かい、請求項１〜６のいずれかに記載のピッチ測定構造。
長手方向に延びる基部と、前記基部に前記長手方向に亘って等間隔に配列される複数の突起とを有する物を測定対象とし、
前記物を前記長手方向に変位させる駆動部と、
前記長手方向に対して鋭角をなす所定の直線軌道を規定し、該直線軌道を描くレーザスポット光線を、前記長手方向に変位する前記物に照射し、前記物からの反射光に基づいて、前記レーザスポット光線を横切る前記突起までの距離を複数回測定して出力するレーザ測距部と、
前記レーザ測距部から出力される距離データを蓄積し、前記駆動部の変位条件から前記物の前記距離データに対応する変位データを蓄積し、前記変位データおよび前記距離データから前記複数の突起間のピッチを演算するピッチ演算部とを備える、ピッチ測定構造。