特許 6897785 ギヤ位置決め装置、応力測定システム、ギヤ位置決め方法及び応力測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6897785

(24)【登録日】2021年6月14日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】ギヤ位置決め装置、応力測定システム、ギヤ位置決め方法及び応力測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/021 20190101AFI20210628BHJP

   G01N 23/20008 20180101ALI20210628BHJP

   G01L 1/25 20060101ALI20210628BHJP

【ＦＩ】

   G01M13/021

   G01N23/20008

   G01L1/25

【請求項の数】23

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2019-544479(P2019-544479)

(86)(22)【出願日】2018年9月3日

(86)【国際出願番号】JP2018032617

(87)【国際公開番号】WO2019065107

(87)【国際公開日】20190404

【審査請求日】2020年7月14日

(31)【優先権主張番号】特願2017-191139(P2017-191139)

(32)【優先日】2017年9月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(74)【代理人】

【識別番号】100211052

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】松田 一徳

(72)【発明者】

【氏名】神山 拓哉

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１７４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１１３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１８９４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２２２３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／０２

Ｇ０１Ｌ １／２５

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４、１１／００−１３／２４、１７／００−１７／０８

Ｇ０１Ｎ ２３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ギヤを保持するチャックと、
所定の回転軸線を中心に前記ギヤが回転するように、前記チャックを回転駆動する回転駆動機構と、
前記ギヤを回転させながら、前記ギヤの外方に位置する基準点と前記ギヤの外周面との間の距離を表す測定値を連続的又は周期的に取得する変位計と、
前記ギヤの回転角度と前記測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、前記ギヤの外周面の一部を測定対象部として設定し、該測定対象部が基準位置に配置されるように前記回転駆動機構を制御する制御装置と、
を備えるギヤ位置決め装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときの前記ギヤの回転角度を取得し、取得した前記ギヤの回転角度に基づいて前記測定対象部が基準位置に配置されるように前記回転駆動機構を制御する、請求項１に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの基準値は複数の基準値を含み、
前記制御装置は、
前記ギヤの回転角度と前記測定値との関係を示す相関データから前記ギヤの回転に応じて前記測定値が増加した後に減少する第１の区間を抽出し、前記第１の区間内の前記測定値と前記複数の基準値との間の複数の一致点のうち前記測定値が最も大きい第１の一致点に基づいて前記ギヤの歯底を特定し、前記歯底の一部が前記基準位置に配置されるように前記回転駆動機構を制御する第１の制御モードと、
前記相関データから前記ギヤの回転に応じて前記測定値が減少した後に増加する第２の区間を抽出し、前記第２の区間内の前記測定値と前記複数の基準値との間の複数の一致点のうち前記測定値が最も小さい第２の一致点に基づいて前記ギヤの歯先を特定し、前記歯先の一部が前記基準位置に配置されるように前記回転駆動機構を制御する第２の制御モードと、
の少なくとも何れか一方の制御モードを含む、請求項１又は２に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第１の制御モードを含み、
前記第１の制御モードでは、前記第１の一致点に対応する前記歯底上の位置が前記基準位置に配置されるように、前記制御装置が前記回転駆動機構を制御する、請求項３に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第１の制御モードを含み、
前記第１の区間は、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が増加する第１の領域、及び、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が減少する第２の領域を含み、
前記第１の制御モードでは、前記制御装置が、前記第１の領域内の前記第１の一致点に対応する前記ギヤの第１の回転角度と、前記第２の領域内の前記第１の一致点に対応する前記ギヤの第２の回転角度とを特定し、前記第１の回転角度と前記第２の回転角度との中間の回転角度に対応する前記歯底上の位置が前記基準位置に配置されるように前記回転駆動機構を制御する、
請求項３に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記第２の制御モードを含み、
前記第２の制御モードでは、前記第２の一致点に対応する前記歯先上の位置が前記基準位置に配置されるように、前記制御装置が前記回転駆動機構を制御する、請求項３に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項7】

前記制御装置は、前記第２の制御モードを含み、
前記第２の区間は、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が減少する第３の領域、及び、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が増加する第４の領域を含み、
前記第２の制御モードでは、前記制御装置が、前記第３の領域内の前記第２の一致点に対応する前記ギヤの第３の回転角度と、前記第４の領域内の前記第２の一致点に対応する前記ギヤの第４の回転角度とを特定し、前記第３の回転角度と前記第４の回転角度との中間の回転角度に対応する前記歯先上の位置が前記基準位置に配置されるように前記回転駆動機構を制御する、
請求項３に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項8】

前記変位計は、前記ギヤの外方に位置する基準点と前記ギヤの外周面との間の距離を非接触で測定する変位計である、請求項１〜７の何れか一項に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項9】

前記変位計が、渦電流式の変位センサである、請求項１〜８の何れか一項に記載のギヤ位置決め装置。

【請求項10】

請求項１〜９の何れか一項に記載のギヤ位置決め装置と、
前記ギヤの外周面の残留応力を測定する応力測定装置と、
を備え、
前記応力測定装置は、
前記基準位置に配置された前記ギヤの外周面の一部に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を第１の検出位置で検出する第１の検出素子と、
前記ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を前記第１の検出位置とは異なる第２の検出位置で検出する第２の検出素子と、
を含む、応力測定システム。

【請求項11】

前記Ｘ線照射部、前記第１の検出素子及び前記第２の検出素子が、直線状に配列されており、
前記応力測定システムは、前記ギヤの歯すじの方向と、前記Ｘ線照射部、前記第１の検出素子及び前記第２の検出素子の配列方向とが一致するように、前記応力測定装置及び前記チャックの少なくとも何れか一方を回転させる回転機構を更に備える、
請求項１０に記載の応力測定システム。

【請求項12】

前記基準位置が、前記Ｘ線照射部に対面する位置である、請求項１０又は１１に記載の応力測定システム。

【請求項13】

ギヤをチャックに取り付ける工程と、
所定の回転軸線を中心に前記ギヤが回転するように、前記チャックを回転駆動する工程と、
前記ギヤを回転させながら、前記ギヤの外方に位置する基準点と前記ギヤの外周面との間の距離を表す測定値を連続的又は周期的に取得する工程と、
前記ギヤの回転角度と前記測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、前記ギヤの外周面の一部を測定対象部として設定し、該測定対象部が基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度を調整する工程と、
を含む、ギヤ位置決め方法。

【請求項14】

前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときの前記ギヤの回転角度を取得し、取得した前記ギヤの回転角度に基づいて前記測定対象部が基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度を調整する、請求項１３に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つの基準値は複数の基準値を含み、
前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記ギヤの回転角度と前記測定値との関係を示す相関データから前記ギヤの回転に応じて前記測定値が増加した後に減少する第１の区間を抽出し、前記第１の区間内の前記測定値と前記複数の基準値との間の複数の一致点のうち前記測定値が最も大きい第１の一致点に基づいて前記ギヤの歯底を特定し、前記歯底の一部が前記基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度を調整する、請求項１４に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項16】

前記少なくとも１つの基準値は複数の基準値を含み、
前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記ギヤの回転角度と前記測定値との関係を示す相関データから前記ギヤの回転に応じて前記測定値が減少した後に増加する第２の区間を抽出し、前記第２の区間内の前記測定値と前記複数の基準値との間の複数の一致点のうち前記測定値が最も小さい第２の一致点に基づいて前記ギヤの歯先を特定し、前記歯先の一部が前記基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度を調整する、請求項１４に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項17】

前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記第１の一致点に対応する前記歯底上の位置が前記基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度が調整される、請求項１５に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項18】

前記第１の区間は、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が増加する第１の領域、及び、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が減少する第２の領域を含み、
前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記第１の領域内の前記第１の一致点に対応する前記ギヤの第１の回転角度と、前記第２の領域内の前記第１の一致点に対応する前記ギヤの第２の回転角度とを特定し、前記第１の回転角度と前記第２の回転角度との中間の回転角度に対応する前記歯底上の位置が前記基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度が調整される、請求項１５に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項19】

前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記第２の一致点に対応する前記歯先上の位置が前記基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度が調整される、請求項１６に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項20】

前記第２の区間は、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が減少する第３の領域、及び、前記ギヤの回転に応じて前記測定値が増加する第４の領域を含み、
前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記第３の領域内の前記第２の一致点に対応する前記ギヤの第３の回転角度と、前記第４の領域内の前記第２の一致点に対応する前記ギヤの第４の回転角度とを特定し、前記第３の回転角度と前記第４の回転角度との中間の回転角度に対応する前記歯先上の位置が前記基準位置に配置されるように前記ギヤの回転角度が調整される、請求項１６に記載のギヤ位置決め方法。

【請求項21】

ギヤの外周面の一部に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、前記ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を第１の検出位置で検出する第１の検出素子と、前記ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を前記第１の検出位置とは異なる第２の検出位置で検出する第２の検出素子と、を備える応力測定装置を用いて、前記ギヤの外周面の残留応力を測定する応力測定方法であって、
前記ギヤをチャックに取り付ける工程と、
所定の回転軸線を中心に前記ギヤが回転するように、前記チャックを回転駆動する工程と、
前記ギヤを回転させながら、前記ギヤの外方に位置する基準点と前記ギヤの外周面との間の距離を表す測定値を連続的又は周期的に取得する工程と、
前記ギヤの回転角度と前記測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、前記ギヤの外周面の一部を測定対象部として設定し、該測定対象部が前記Ｘ線照射部に対面する位置に配置されるように前記ギヤの回転角度を調整する工程と、
前記測定対象部に向けて前記Ｘ線照射部からＸ線を照射する工程と、
前記第１の検出素子及び前記第２の検出素子によって、前記測定対象部において回折されたＸ線を検出する工程と、
前記第１の検出素子及び前記第２の検出素子の検出値に基づいて、前記測定対象部の残留応力を測定する工程と、
を含む、応力測定方法。

【請求項22】

前記ギヤの回転角度を調整する工程では、前記測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときの前記ギヤの回転角度を取得し、取得した前記ギヤの回転角度に基づいて前記測定対象部が前記Ｘ線照射部に対面する位置に配置されるように前記ギヤの回転角度を調整する、請求項２１に記載の応力測定方法。

【請求項23】

前記Ｘ線照射部、前記第１の検出素子及び前記第２の検出素子が、直線状に配列されており、
前記Ｘ線を照射する工程よりも前に、前記ギヤの歯すじの方向と、前記Ｘ線照射部、前記第１の検出素子及び前記第２の検出素子の配列方向とが一致するように、前記応力測定装置及び前記チャックの少なくとも何れか一方を回転させる工程を更に含む、
請求項２１又は２２に記載の応力測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ギヤ位置決め装置、応力測定システム、ギヤ位置決め方法及び応力測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物の位置決めや位置調整を行う装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、ドリルの溝に沿って研磨材を吹き付けるために、ドリルの回転角度及び軸方向の位置を関連付けながら制御する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２２２９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ギヤの外周面の位置決めを自動で行うことについてのニーズがある。しかしながら、ギヤの外周面の位置決めを自動で行うものは知られていない。

【0005】

本開示は、ギヤの外周面の位置決めを自動で行うことができるギヤ位置決め装置、応力測定システム、ギヤ位置決め方法及び応力測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一側面に係るギヤ位置決め装置は、ギヤを保持するチャックと、所定の回転軸線を中心にギヤが回転するように、チャックを回転駆動する回転駆動機構と、ギヤを回転させながら、ギヤの外方に位置する基準点とギヤの外周面との間の距離を表す測定値を連続的又は周期的に取得する変位計と、ギヤの回転角度と測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、ギヤの外周面の一部を測定対象部として設定し、該測定対象部が基準位置に配置されるように回転駆動機構を制御する制御装置と、を備える。

【0007】

上記一側面に係るギヤ位置決め装置では、ギヤの回転角度と測定値と基準値との関係から、ギヤの外周面の一部が測定対象部として設定され、当該測定対象部が基準位置に配置されるように回転駆動機構が制御される。したがって、測定対象部を自動で基準位置に配置することができる。

【0008】

一実施形態では、制御装置は、測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときのギヤの回転角度を取得し、取得したギヤの回転角度に基づいて前記ギヤの外周面の一部が基準位置に配置されるように回転駆動機構を制御してもよい。

【0009】

上記実施形態では、測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときのギヤの回転角度から、ギヤの外周面の一部が基準位置に配置される。これにより、ギヤの測定対象部を自動で基準位置に配置することができる。

【0010】

一実施形態では、少なくとも１つの基準値は複数の基準値を含み、制御装置は、ギヤの回転角度と測定値との関係を示す相関データからギヤの回転に応じて測定値が増加した後に減少する第１の区間を抽出し、第１の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も大きい第１の一致点に基づいてギヤの歯底を特定し、歯底の一部が基準位置に配置されるように回転駆動機構を制御する第１の制御モードと、相関データからギヤの回転に応じて測定値が減少した後に増加する第２の区間を抽出し、第２の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も小さい第２の一致点に基づいてギヤの歯先を特定し、歯先の一部が基準位置に配置されるように回転駆動機構を制御する第２の制御モードと、の少なくとも何れか一方の制御モードを含んでいてもよい。

【0011】

上記実施形態の第１の制御モードでは、第１の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も大きい第１の一致点に基づいてギヤの歯底を特定することで、ギヤの回転中心が偏心している場合であっても、歯底を高い精度で特定することができる。同様に、第２の制御モードでは、第２の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も小さい第２の一致点に基づいてギヤの歯先を特定することで、ギヤの回転中心が偏心している場合であっても、歯先を高い精度で特定することができる。

【0012】

一実施形態では、制御装置は、第１の制御モードを含み、第１の制御モードでは、第１の一致点に対応する歯底上の位置が基準位置に配置されるように、制御装置が回転駆動機構を制御してもよい。この実施形態では、歯底の歯面側の領域を基準位置に配置することができる。

【0013】

一実施形態では、制御装置は、第１の制御モードを含み、第１の区間は、ギヤの回転に応じて測定値が増加する第１の領域、及び、ギヤの回転に応じて測定値が減少する第２の領域を含み、第１の制御モードでは、制御装置が、第１の領域内の第１の一致点に対応するギヤの第１の回転角度と、第２の領域内の第１の一致点に対応するギヤの第２の回転角度とを特定し、第１の回転角度と第２の回転角度との中間の回転角度に対応する歯底上の位置が基準位置に配置されるように回転駆動機構を制御してもよい。この実施形態では、歯底の中央領域を基準位置に配置することができる。

【0014】

一実施形態では、制御装置は、第２の制御モードを含み、第２の制御モードでは、第２の一致点に対応する歯先上の位置が基準位置に配置されるように、制御装置が回転駆動機構を制御してもよい。この実施形態では、歯先の歯面側の領域を基準位置に配置することができる。

【0015】

一実施形態では、制御装置は、第２の制御モードを含み、第２の区間は、ギヤの回転に応じて測定値が減少する第３の領域、及び、ギヤの回転に応じて測定値が増加する第４の領域を含み、第２の制御モードでは、制御装置が、第３の領域内の第２の一致点に対応するギヤの第３の回転角度と、第４の領域内の第２の一致点に対応するギヤの第４の回転角度とを特定し、第３の回転角度と第４の回転角度との中間の回転角度に対応する歯先上の位置が基準位置に配置されるように回転駆動機構を制御してもよい。この実施形態では、歯先の中央領域を基準位置に配置することができる。

【0016】

一実施形態では、変位計は、ギヤの外方に位置する基準点とギヤの外周面との間の距離を非接触で測定する変位計であってもよい。例えば、変位計は、渦電流式の変位センサであってもよい。非接触式の変位計を用いることによって、ギヤと変位計との接触に起因する位置ずれを防止することができる。

【0017】

一側面では、上記ギヤ位置決め装置と、ギヤの外周面の残留応力を測定する応力測定装置とを備える応力測定システムが提供される。本応力測定装置は、基準位置に配置されたギヤの外周面の一部に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を第１の検出位置で検出する第１の検出素子と、ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を第１の検出位置とは異なる第２の検出位置で検出する第２の検出素子と、を含む。

【0018】

上記一側面に係る応力測定装置では、ギヤ位置決め装置によって基準位置に配置されたギヤの外周面の一部に対してＸ線が照射され、第１の検出位置及び第２の検出位置で回折Ｘ線が検出される。これにより、ギヤの外周面の一部の残留応力を測定することができる。

【0019】

一実施形態では、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子が、直線状に配列されており、応力測定システムは、ギヤの歯すじの方向と、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子の配列方向とが一致するように、応力測定装置及びチャックの少なくとも何れか一方を回転させる回転機構を更に備えていてもよい。このように、ギヤの歯すじの方向と、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子の配列方向とを一致させることで、残留応力の測定精度を高めることができる。

【0020】

一実施形態では、基準位置が、Ｘ線照射部に対面する位置であってもよい。これにより、上記ギヤ位置決め装置によって位置決めされたギヤの一部の残留応力を測定することができる。

【0021】

一側面に係るギヤ位置決め方法は、ギヤをチャックに取り付ける工程と、所定の回転軸線を中心にギヤが回転するように、チャックを回転駆動する工程と、ギヤを回転させながら、ギヤの外方に位置する基準点とギヤの外周面との間の距離を表す測定値を連続的又は周期的に取得する工程と、ギヤの回転角度と測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、ギヤの外周面の一部を測定対象部として設定し、該測定対象部が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度を調整する工程と、を含む。

【0022】

上記一側面に係るギヤ位置決め方法では、ギヤの回転角度と測定値と基準値との関係から、ギヤの外周面の一部が測定対象部として設定される。したがって、測定対象部を自動で基準位置に配置することができる。

【0023】

一実施形態に係るギヤの回転角度を調整する工程では、測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときのギヤの回転角度を取得し、取得したギヤの回転角度に基づいてギヤの外周面の一部が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度を調整してもよい。

【0024】

上記実施形態では、測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときのギヤの回転角度から、ギヤの外周面の一部が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度が調整される。これにより、ギヤの測定対象部を自動で基準位置に配置することができる。

【0025】

一実施形態では、少なくとも１つの基準値は複数の基準値を含み、ギヤの回転角度を調整する工程では、ギヤの回転角度と測定値との関係を示す相関データからギヤの回転に応じて測定値が増加した後に減少する第１の区間を抽出し、第１の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も大きい第１の一致点に基づいてギヤの歯底を特定し、歯底の一部が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度を調整してもよい。

【0026】

上記実施形態では、第１の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も大きい第１の一致点に基づいてギヤの歯底を特定することで、ギヤの回転中心が偏心している場合であっても、歯底を高い精度で特定することができる。

【0027】

一実施形態では、少なくとも１つの基準値は複数の基準値を含み、ギヤの回転角度を調整する工程では、ギヤの回転角度と測定値との関係を示す相関データからギヤの回転に応じて測定値が減少した後に増加する第２の区間を抽出し、第２の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も小さい第２の一致点に基づいてギヤの歯先を特定し、歯先の一部が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度を調整してもよい。

【0028】

上記実施形態では、第２の区間内の測定値と複数の基準値との間の複数の一致点のうち測定値が最も小さい第２の一致点に基づいてギヤの歯先を特定することで、ギヤの回転中心が偏心している場合であっても、歯先を高い精度で特定することができる。

【0029】

一実施形態のギヤの回転角度を調整する工程では、第１の一致点に対応する歯底上の位置が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度が調整されてもよい。この実施形態では、歯底の歯面側の領域を基準位置に配置することができる。

【0030】

一実施形態では、第１の区間は、ギヤの回転に応じて測定値が増加する第１の領域、及び、ギヤの回転に応じて測定値が減少する第２の領域を含み、ギヤの回転角度を調整する工程では、第１の領域内の第１の一致点に対応するギヤの第１の回転角度と、第２の領域内の第１の一致点に対応するギヤの第２の回転角度とを特定し、第１の回転角度と第２の回転角度との中間の回転角度に対応する歯底上の位置が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度が調整されてもよい。この実施形態では、歯底の中央領域を基準位置に配置することができる。

【0031】

一実施形態のギヤの回転角度を調整する工程では、第２の一致点に対応する歯先上の位置が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度が調整されてもよい。この実施形態では、歯先の歯面側の領域を基準位置に配置することができる。

【0032】

一実施形態では、第２の区間は、ギヤの回転に応じて測定値が減少する第３の領域、及び、ギヤの回転に応じて測定値が増加する第４の領域を含み、ギヤの回転角度を調整する工程では、第３の領域内の第２の一致点に対応するギヤの第３の回転角度と、第４の領域内の第２の一致点に対応するギヤの第４の回転角度とを特定し、第３の回転角度と第４の回転角度との中間の回転角度に対応する歯先上の位置が基準位置に配置されるようにギヤの回転角度が調整されてもよい。この実施形態では、歯先の中央領域を基準位置に配置することができる。

【0033】

一側面では、ギヤの外周面の一部に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を第１の検出位置で検出する第１の検出素子と、ギヤの外周面の一部で回折されたＸ線を第１の検出位置とは異なる第２の検出位置で検出する第２の検出素子と、を備える応力測定装置を用いて、ギヤの外周面の残留応力を測定する応力測定方法が提供される。この方法は、ギヤをチャックに取り付ける工程と、所定の回転軸線を中心にギヤが回転するように、チャックを回転駆動する工程と、ギヤを回転させながら、ギヤの外方に位置する基準点とギヤの外周面との間の距離を表す測定値を連続的又は周期的に取得する工程と、ギヤの回転角度と測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、ギヤの外周面の一部を測定対象部として設定し、該測定対象部がＸ線照射部に対面する位置に配置されるようにギヤの回転角度を調整する工程と、測定対象部に向けてＸ線照射部からＸ線を照射する工程と、第１の検出素子及び第２の検出素子によって、測定対象部において回折されたＸ線を検出する工程と、第１の検出素子及び第２の検出素子の検出値に基づいて、測定対象部の残留応力を測定する工程とを含む。

【0034】

上記一側面に係る方法では、ギヤ位置決め装置によって基準位置に配置されたギヤの外周面の一部に対してＸ線が照射され、第１の検出位置及び第２の検出位置で回折Ｘ線が検出される。これにより、ギヤの外周面の一部の残留応力を測定することができる。

【0035】

一実施形態のギヤの回転角度を調整する工程では、測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときのギヤの回転角度を取得し、取得したギヤの回転角度に基づいてギヤの外周面の一部がＸ線照射部に対面する位置に配置されるようにギヤの回転角度を調整してもよい。

【0036】

上記実施形態では、測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とが一致したときのギヤの回転角度から、ギヤの外周面の一部がＸ線照射部に対面する位置に配置される。これにより、測定対象部を自動でＸ線照射部に対面する位置に配置し、当該測定対象部の応力を測定することができる。

【0037】

一実施形態では、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子が、直線状に配列されており、Ｘ線を照射する工程よりも前に、ギヤの歯すじの方向と、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子の配列方向とが一致するように、応力測定装置及びチャックの少なくとも何れか一方を回転させる工程を更に含んでいてもよい。このように、ギヤの歯すじの方向と、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子の配列方向とを一致させることで、残留応力の測定精度を高めることができる。

【発明の効果】

【0038】

本発明の一側面及び種々の実施形態によれば、ギヤの位置決めを自動で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】一実施形態に係るギヤ位置決め装置を示す正面図である。

【図2】一実施形態に係る応力測定システムを示す平面図である。

【図3】一実施形態に係る応力測定システムの側面図である。

【図4】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な断面図である。

【図5】変位計の測定値とギヤの回転角度との関係を示すグラフである。

【図6】変位計の測定値とギヤの回転角度との関係を示すグラフである。

【図7】一実施形態に係るギヤ位置決め方法を示すフローチャートである。

【図8】一実施形態に係る応力測定方法を示すフローチャートである。

【図9】変形例に係る応力測定システムを概略的に示す側面図である。

【図10】はすば歯車の歯すじの方向、及び、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子の延在方向を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。図１は、一実施形態に係るギヤ位置決め装置１０を示す正面図である。図２は、一実施形態に係る応力測定システム２０を示す平面図である。図３は、一実施形態に係る応力測定システム２０を示す側面図である。図１〜３では、水平方向をＸ方向及びＹ方向、鉛直方向をＺ方向で図示している。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な断面図である。

【0041】

（応力測定システムの構成）
図１に示すように、ギヤ位置決め装置１０は、チャック１２、回転駆動機構１４及びスライド機構１５を備えている。チャック１２は、ギヤＷを保持するための部材であり、軸線ＣＬを中心に回転可能に構成されている。チャック１２に保持されるギヤＷは、軸線ＣＬに一致する回転軸線を有している。図２に示すように、ギヤＷの外周面には、歯底Ｗｚ及び歯先Ｗａが交互に形成されており、歯底Ｗｚ及び歯先Ｗａは、歯面Ｗｓを介して互いに接続されている。ギヤＷの径方向の中心位置には、軸線ＣＬ方向にギヤＷを貫通する貫通孔が形成されていてもよい。

【0042】

チャック１２は、円柱状又は円板状をなしており、その上面には、軸線ＣＬの周方向に沿って配列された複数の爪部１２Ａが設けられている。図２に示す実施形態では、チャック１２は、３つの爪部１２Ａを有している。これらの爪部１２Ａは、軸線ＣＬの径方向に移動可能に構成されている。一実施形態では、チャック１２は、圧縮空気によって爪部１２Ａの位置をチャック１２の径方向に移動させるエアチャックであってもよい。この場合には、チャック１２には、ホースを介してコンプレッサが接続される。チャック１２の上面には、ギヤＷの回転軸線と軸線ＣＬとが一致するようにギヤＷが支持される。例えば、ギヤＷの貫通孔には、爪部１２Ａが挿入され、これらの爪部１２Ａが径方向外側に移動することによって、ギヤＷがチャック１２に固定される。なお、チャック１２としては、エアチャックとは異なる任意の種類のチャックを利用することができる。また、一実施形態では、爪部１２Ａの径方向の位置を検出するセンサ、及び、当該センサに接続する配線１３が設けられてもよい。なお、説明の便宜上、図２では、ギヤＷの一部を透過してチャック１２を図示している。

【0043】

回転駆動機構１４は、軸線ＣＬを中心にギヤＷが回転するように、チャック１２を回転駆動させる装置である。回転駆動機構１４は、回転シャフト１４Ａ及びケース１４Ｂを備えている。回転シャフト１４Ａは、軸線ＣＬ方向、即ちギヤ位置決め装置１０の上下方向に沿って延びており、その上端はチャック１２に接続されている。回転シャフト１４Ａの下端は、ケース１４Ｂ内に設けられた軸受に接続されている。この軸受は、回転シャフト１４Ａを回転可能に支持している。また、ケース１４Ｂ内には、モータ１４Ｍが設けられている。モータ１４Ｍは、駆動力伝達機構を介して回転シャフト１４Ａに駆動力を付与する。回転シャフト１４Ａは、モータ１４Ｍからの駆動力によって軸線ＣＬを中心に回転する。回転シャフトの１４Ａの回転力はチャック１２に伝達され、チャック１２及びギヤＷが軸線ＣＬを中心に回転する。モータ１４Ｍは、制御装置１８に電気的に接続されており、制御装置１８からの制御信号を受けて作動が制御される。

【0044】

後述するように、制御装置１８は、ギヤＷの回転角度が所望の回転角度になるように回転駆動機構１４のモータ１４Ｍを制御する。例えば、制御装置１８は、所定の単位角度だけギヤＷを回転させる制御を複数回実行することによって、ギヤＷの回転角度を所望の回転角度になるように制御する。なお、一実施形態では、回転駆動機構１４は、ギヤＷの回転角度を検出する回転角度検出センサ１４Ｓを更に備えていてもよい。回転角度検出センサ１４Ｓは、回転シャフト１４Ａの回転角度からギヤＷの回転角度を検出し、検出した回転角度を示す情報を後述する制御装置１８に送信する。

【0045】

なお、一実施形態では、配線１３が回転シャフト１４Ａに絡むのを避けるため、チャック１２の回転角度は、予め設定された回転角度の範囲内に制限されていてもよい。また、回転駆動機構１４の回転シャフト１４Ａは、軸線ＣＬに対して時計回り及び反時計回りの両方の方向に回動可能に構成されている。

【0046】

スライド機構１５は、電動シリンダ１５Ａを備えている。電動シリンダ１５Ａは、例えばモータの回転によってシリンダの伸縮を制御することで、回転駆動機構１４をＸ方向に沿って移動させる。

【0047】

図４に示すように、ギヤ位置決め装置１０は、基台１１上に立設された支柱１７を更に備えている。支柱１７は、基台１１から上方に延びており、その上端部に変位計１６が固定されている。この変位計１６は、チャック１２に保持されるギヤＷの外方に配置されている。変位計１６は、ギヤＷの外方に位置する基準点１６Ｘを有しており、当該基準点１６ＸとギヤＷの外周面との間の距離Ｌを表す測定値を取得する（図２参照）。なお、変位計１６は、測定値を連続的に取得してもよいし、予め定められた時間間隔で測定値を周期的に取得してもよい。一実施形態では、変位計１６は、基準点１６Ｘと外周面との間の距離Ｌを非接触で測定する非接触型の変位計であってもよい。非接触型の変位計としては、レーザー式の変位センサ、及び、渦電流式変位計が例示される。渦電流式変位計は、ギヤＷの外周面に光を照射しないで基準点１６ＸからギヤＷの外周面までの間の距離Ｌを検出する非光学式の変位計である。なお、変位計１６は、距離Ｌではなく、基準となる位置からの変位を測定してもよい。変位計１６は、後述の制御装置１８に電気的に接続されている。

【0048】

ギヤ位置決め装置１０は、制御装置１８を更に備えている。制御装置１８は、プロセッサ、記憶部等を備えるコンピュータであり、応力測定システム２０の各部を制御する。制御装置１８は、回転駆動機構１４及び変位計１６に接続されている。制御装置１８は、ギヤＷが軸線ＣＬを中心に回転するように回転駆動機構１４に制御信号を送出する。また、制御装置１８は、ギヤＷを軸線ＣＬを中心に回転させながら、距離Ｌを表す測定値を変位計１６から取得する。そして、ギヤＷの回転角度と、変位計１６の測定値と予め定められた少なくとも１つの基準値とに基づいて、ギヤＷの外周面の一部を測定対象部として設定する。より具体的には、制御装置１８は、変位計１６から取得した測定値と予め定められた基準値とが一致したときのギヤＷの回転角度を取得し、取得したギヤＷの回転角度に基づいてギヤＷの外周面の一部を測定対象部として設定する。また、制御装置１８は、設定した測定対象部が基準位置ＲＬに配置されるよう回転駆動機構１４を制御する。

【0049】

制御装置１８には、操作装置１９が接続されている。操作装置１９は、表示装置及び入出力装置を備えており、オペレータが後述する複数の基準値を入力可能となっている。さらに、操作装置１９は、オペレータによって選択された制御モードを受け付け、選択された制御モードでギヤ位置決め装置１０が動作するように制御装置１８に信号を送出する。

【0050】

図５及び図６を参照して、変位計１６の測定値について説明する。図５及び図６は、ギヤＷの回転角度と変位計１６の測定値との関係を示す相関データを表すグラフであり、横軸はギヤＷの回転角度を示し、縦軸は基準点１６ＸとギヤＷの外周面との間の距離Ｌを示している。これらのグラフは、例えば、制御装置１８が、ギヤＷの回転角度を所定の単位角度ずつ変化させながら、基準点１６ＸとギヤＷの外周面との間の距離Ｌを表す測定値を変位計１６から取得することで生成される。図５は、測定対象として回転中心が軸線ＣＬに対して偏心していないギヤＷを用いたときの測定値の一例であり、図６は、測定対象として回転中心が軸線ＣＬに対して偏心しているギヤＷを用いたときの測定値の一例である。なお、図５及び図６に示す測定値では、歯底Ｗｚ及び歯先Ｗａに対応する位置で測定値がフラットになる区間が含まれているが、測定対象のギヤＷの形状によってはフラットな区間が存在しない場合もあり得る。図５及び図６に示す実施形態では、複数の基準値として、基準値Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７（以下、「基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７」と称する）が設定されている。

【0051】

一実施形態では、制御装置１８は、第１の制御モード及び第２の制御モードを有し得る。制御装置１８は、第１の制御モード及び第２の制御モードのうち、オペレータによって選択された制御モードでギヤ位置決め装置１０の動作を制御することが可能である。

【0052】

まず、第１の制御モードについて説明する。第１の制御モードでは、ギヤＷの歯底Ｗｚが特定され、歯底Ｗｚの一部が基準位置ＲＬに配置されるようにギヤＷの回転角度が制御される。第１の制御モードでは、制御装置１８は、図５及び図６に示す相関データから、ギヤＷの回転に応じて測定値が増加した後に減少する第１の区間Ｄ１，Ｄａを抽出する。次いで、制御装置１８は、第１の区間Ｄ１，Ｄａ内の測定値と複数の基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７との複数の一致点を抽出し、当該複数の一致点のうち測定値が最も大きな第１の一致点を特定する。ここで、一致点とは、相関データにおいて測定値と基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７とが等しくなる点である。言い換えれば、一致点とは測定値と基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７との交点を意味している。なお、制御装置１８は、測定値と基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７とが完全に等しくなる点だけでなく、測定値と基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７との差異が所定の閾値よりも小さくなる点を一致点として特定してもよい。図５の例では、第１の区間Ｄ１内の測定値に対して基準値Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ｂ５、Ｂ６及びＢ７が一致点を有している。これらの一致点のうち、基準値が最も大きい一致点は、第１の区間Ｄ１内の測定値と基準値Ａ５との一致点ｂ１１、ｂ１２である。したがって、制御装置１８は、一致点ｂ１１、ｂ１２を第１の一致点として設定する。同様に、図６の例では第１の区間Ｄａ内の測定値と複数の基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７との複数の一致点のうち測定値の最も大きい一致点ｂ２１、ｂ２２を第１の一致点として設定する。制御装置１８は、第１の一致点ｂ１１及びｂ１２に対応するギヤＷの回転角度を取得し、当該回転角度から歯底Ｗｚの範囲を特定する。同様に、制御装置１８は、第１の一致点ｂ２１及びｂ２２に対応するギヤＷの回転角度を取得し、当該回転角度から歯底Ｗｚの範囲を特定する。そして、制御装置１８は、特定した歯底Ｗｚの一部を測定対象部として設定し、当該測定対象部が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。

【0053】

第１の制御モードにおいて、特定対象部を決定する手法についてより詳細に説明する。第１の制御モードでは、特定対象部を決定するための手法として、後述する第１の手法又は第２の手法が用いられる。第１の手法では、制御装置１８は、第１の区間Ｄ１のうち測定値が増加する第１の領域Ｒ１内に位置する第１の一致点ｂ１１に対応する第１の回転角度θ１と、第１の区間Ｄ１のうち測定値が減少する第２の領域Ｒ２内に位置する第１の一致点ｂ１２に対応する第２の回転角度θ２を特定する（図５参照）。次いで、制御装置１８は、第１の回転角度θ１と第２の回転角度θ２の中間の回転角度α１を得る。制御装置１８は、回転角度α１に対応する歯底Ｗｚ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。同様に、制御装置１８は、第１の区間Ｄａのうち測定値が増加する第１の領域Ｒ１内に位置する第１の一致点ｂ２１に対応する第１の回転角度θ１’と、第１の区間Ｄａのうち測定値が減少する第２の領域Ｒ２内に位置する第１の一致点ｂ２２に対応する第２の回転角度θ２’を特定する（図６参照）。次いで、制御装置１８は、第１の回転角度θ１’と第２の回転角度θ２’の中間の回転角度α１’を得る。制御装置１８は、回転角度α１’に対応する歯底Ｗｚ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。この第１の手法では、歯底Ｗｚの中央領域が基準位置ＲＬに配置されることとなる。

【0054】

特定対象部を決定するための第２の手法では、第１の一致点ｂ１１に対応する第１の回転角度θ１及び第１の一致点ｂ１２に対応する第２の回転角度θ２を特定し、第１の回転角度θ１及び第２の回転角度θ２の何れか一方に対応する歯底Ｗｚ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。同様に、第１の一致点ｂ２１に対応する第１の回転角度θ１’及び第１の一致点ｂ２２に対応する第２の回転角度θ２’を特定し、第１の回転角度θ１’及び第２の回転角度θ２’の何れか一方に対応する歯底Ｗｚ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。この第２の手法では、歯底Ｗｚの歯面Ｗｓ側の領域が基準位置ＲＬに配置されることとなる。

【0055】

次いで、第２の制御モードについて説明する。第２の制御モードでは、ギヤＷの歯先Ｗａが特定され、歯先Ｗａの一部が基準位置ＲＬに配置されるようにギヤＷの回転角度が制御される。第２の制御モードでは、制御装置１８は、図５及び図６に示す相関データから、ギヤＷの回転に応じて測定値が減少した後に増加する第２の区間Ｄ２，Ｄｂを抽出する。次いで、制御装置１８は、第２の区間Ｄ２，Ｄｂ内の測定値と複数の基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７との複数の一致点（交点）を抽出し、当該複数の一致点のうち測定値が最も小さい第２の一致点を特定する。図５の例では、第２の区間Ｄ２内の測定値に対して基準値Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ｂ５、Ｂ６及びＢ７が一致点を有している。これらの一致点のうち、基準値が最も小さい一致点は、第２の区間Ｄ２内の測定値と基準値Ｂ５との一致点ｓ１１、ｓ１２である。したがって、制御装置１８は、一致点ｓ１１、ｓ１２を第２の一致点として設定する。同様に、図６の例では、第２の区間Ｄｂ内の測定値と複数の基準値Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７との複数の一致点のうち測定値の最も小さい一致点ｓ２１、ｓ２２を第２の一致点として設定する。制御装置１８は、第２の一致点ｓ１１及びｓ１２に対応するギヤＷの回転角度を取得し、当該回転角度から歯先Ｗａの範囲を特定する。同様に、制御装置１８は、第２の一致点ｓ２１及びｓ２２に対応するギヤＷの回転角度を取得し、当該回転角度から歯先Ｗａの範囲を特定する。そして、制御装置１８は、特定した歯先Ｗａの一部を測定対象部として設定し、当該測定対象部が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。

【0056】

第２の制御モードにおいて、特定対象部を決定する手法についてより詳細に説明する。第２の制御モードでは、特定対象部を決定するための手法として、後述する第３の手法又は第４の手法が用いられる。第３の手法では、制御装置１８は、第２の区間Ｄ２のうち測定値が減少する第３の領域Ｒ３内に位置する第２の一致点ｓ１１に対応する第３の回転角度θ３と、第２の区間Ｄ２のうち測定値が増加する第４の領域Ｒ４内に位置する第２の一致点ｓ１２に対応する第４の回転角度θ４を特定する（図５参照）。次いで、制御装置１８は、第３の回転角度θ３と第４の回転角度θ４の中間の回転角度α２を得る。制御装置１８は、回転角度α２に対応する歯先Ｗａ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。同様に、制御装置１８は、第２の区間Ｄｂのうち測定値が減少する第３の領域Ｒ３内に位置する第２の一致点ｓ２１に対応する第３の回転角度θ３’と、第２の区間Ｄｂのうち測定値が増加する第４の領域Ｒ４内に位置する第２の一致点ｓ２２に対応する第４の回転角度θ４’を特定する（図６参照）。次いで、制御装置１８は、第３の回転角度θ３’と第４の回転角度θ４’の中間の回転角度α２’を得る。制御装置１８は、回転角度α２’に対応する歯先Ｗａ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する。この第３の手法では、歯先Ｗａの中央領域が基準位置ＲＬに配置されることとなる。

【0057】

特定対象部を決定するための第４の手法では、第２の一致点ｓ１１に対応する第３の回転角度θ３及び第２の一致点ｓ１２に対応する第４の回転角度θ４を特定し、第３の回転角度θ３及び第４の回転角度θ４の何れか一方に対応する歯先Ｗａ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する（図５参照）。同様に、第２の一致点ｓ２１に対応する第３の回転角度θ３’及び第２の一致点ｓ２２に対応する第４の回転角度θ４’を特定し、第３の回転角度θ３’及び第４の回転角度θ４’の何れか一方に対応する歯先Ｗａ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４を制御する（図６参照）。この第４の手法では、歯先Ｗａの歯面Ｗｓ側の領域が基準位置ＲＬに配置されることとなる。

【0058】

次に、図３を参照して、応力測定システム２０について説明する。

【0059】

応力測定システム２０は、上述したギヤ位置決め装置１０及び応力測定装置２２を備えている。応力測定装置２２は、ギヤＷの外周面の残留応力を測定するための装置であり、チャック１２に保持されるギヤＷの外方に配置されている。

【0060】

応力測定装置２２は、Ｘ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８を備えている。Ｘ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８は、応力測定装置２２の前面２２Ｆに設けられている。Ｘ線照射部２４は、検査対象となるギヤＷの外側面に向けてＸ線を照射する装置である。より具体的には、Ｘ線照射部２４は、ギヤＷの測定対象部に対してＸ線を照射する。すなわち、Ｘ線照射部２４と基準位置ＲＬとは互いに対面する位置に設けられている。第１の検出素子２６は、ギヤＷの外側面で回折した回折Ｘ線を第１の検出位置で検出する装置である。第２の検出素子２８は、ギヤＷの外側面で回折した回折Ｘ線を第１の検出位置とは異なる第２の検出位置で検出する装置である。一実施形態では、Ｘ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８は直線状に並ぶように配列されていてもよい（図１０（Ａ）参照）。なお、特開２０１７−００９３５６号公報に公知の残留応力測定装置が開示されており、本開示では残留応力測定装置の詳細説明を省略する。

【0061】

（ギヤ位置決め方法）
次に、一実施形態に係るギヤ位置決め方法について説明する。

【0062】

図７は、一実施形態のギヤ位置決め方法ＭＴ１を示すフローチャートである。方法ＭＴ１では、まず工程ＳＴ１において、複数の基準値が設定される。複数の基準値は、オペレータによって設定された値であってもよいし、基準点１６ＸとギヤＷの外周面との距離Ｌに基づいて自動的に生成された値であってもよい。例えば、制御装置１８は、基準点１６ＸとギヤＷの歯底Ｗｚとの間の距離よりも若干小さな値を基準値Ａ１として設定する。次いで、基準値Ａ（ｎ＋１）（ｎ＝１、２、３・・・）を、以下の式（１）から求めてもよい。
Ａ（ｎ＋１）＝Ａ１＋Ｃ・ｎ ・・・（１）

【0063】

同様に、制御装置１８は、基準点１６ＸとギヤＷの歯先Ｗａとの間の距離よりも若干小さな値を基準値Ｂ１として設定する。次いで、基準値Ｂ（ｎ＋１）（ｎ＝１、２、３・・・）を、以下の式（２）から求めてもよい。
Ｂ（ｎ＋１）＝Ｂ１＋Ｃ・ｎ ・・・（２）

【0064】

なお、上記の式（１）及び（２）において、Ｃは定数を表している。すなわち、複数の基準値Ａｎ，Ｂｎは、所定の定数Ｃ刻みで設定された値である。

【0065】

また、複数の基準値は、次のように設定されてもよい。まず、制御装置１８は、チャック１２に保持されたギヤＷを回転させながら、変位計１６によって基準点１６ＸとギヤＷの外周面との間の距離Ｌを連続的又は周期的に測定する。次いで、制御装置１８は、基準点１６ＸからギヤＷの歯先Ｗａまでの距離の値を複数記録し、その平均値又は最小値を求め、当該平均値又は最小値を最小の基準値にする。また、制御装置１８は、基準点１６ＸからギヤＷの歯底Ｗｚまでの距離の値を複数記録し、その平均値又は最大値を求め、当該平均値又は最大値を最大の基準値にする。そして、最小の基準値から最大の基準値までの間に複数の（一例として２０個前後の）基準値を均等に割り当ててもよい。

【0066】

方法ＭＴ１では、次いで工程ＳＴ２が行われる。工程ＳＴ２では、ギヤＷがチャックに取り付けられる。例えば、工程ＳＴ２では、ギヤＷの回転軸線が軸線ＣＬに一致した状態で、ギヤＷがチャック１２の上に載置される。次いで、チャック１２の爪部１２ＡがギヤＷの径方向外側へ移動され、ギヤＷがチャック１２上に固定される。なお、工程ＳＴ２では、スライド機構１５によって回転駆動機構１４がＸ方向に移動されてから、ギヤＷの取り付けが行われてもよい。次いで、工程ＳＴ３では、軸線ＣＬを中心にギヤＷが回転するように、チャック１２が回転駆動される。

【0067】

次いで、工程ＳＴ４が行われる。工程ＳＴ４では、ギヤＷが回転している状態で、ギヤＷの外方に位置する基準点１６ＸとギヤＷの外周面との間の距離Ｌを表す測定値が変位計１６によって取得される。この測定は、連続的に行われてもよいし、所定の時間間隔で周期的に行われてもよい。

【0068】

次いで、工程ＳＴ５が行われる。工程ＳＴ５では、変位計１６の測定値と基準値Ａ１〜Ａ７及びＢ１〜Ｂ７とが一致したときのギヤＷの回転角度から、ギヤＷの外周面の一部が測定対象部として設定される。工程ＳＴ５では、制御装置１８が上述した第１の制御モード又は第２の制御モードで動作することによって、ギヤＷの外周面の一部が測定対象部として設定される。続く工程ＳＴ６では、ギヤＷの測定対象部が基準位置ＲＬ、例えばＸ線照射部２４に対面する位置に停止するように回転駆動機構１４が制御される。

【0069】

なお、制御装置１８が、第１の制御モードで動作する場合には、工程ＳＴ６において、歯底Ｗｚの一部が基準位置ＲＬに配置されるようにギヤＷの回転角度が制御される。図５に示す測定値を例として説明すると、第１の制御モードの第１の手法では、回転角度α１に対応する歯底Ｗｚ上の位置が基準位置ＲＬに配置される。また、第１の制御モードの第２の手法では、第１の回転角度θ１及び第２の回転角度θ２の何れか一方に対応する歯底Ｗｚ上の位置が基準位置ＲＬに配置される。

【0070】

また、制御装置１８が、第２の制御モードで動作する場合には、工程ＳＴ６において、歯先Ｗａの一部が基準位置ＲＬに配置されるようにギヤＷの回転角度が制御される。図５に示す測定値を例として説明すると、第２の制御モードの第３の手法では、回転角度α２に対応する歯先Ｗａ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４が制御される。また、第２の制御モードの第４の手法では、第３の回転角度θ３及び第４の回転角度θ４の何れか一方に対応する歯先Ｗａ上の位置が基準位置ＲＬに配置されるように回転駆動機構１４が制御される。なお、制御装置１８は、ギヤＷの測定対象部を基準位置ＲＬに移動させるために、回転シャフト１４Ａの回転方向を逆転させてもよい。

【0071】

（応力測定方法）
次に、一実施形態の応力測定方法について説明する。

【0072】

図８は、一実施形態に係る応力測定方法ＭＴ２を示すフローチャートである。方法ＭＴ２は、上述した応力測定システム２０を用いて実施される。方法ＭＴ２では、まず工程ＳＴ１１〜工程ＳＴ１６が行われる。工程ＳＴ１１〜工程ＳＴ１６は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１〜工程ＳＴ６と同様であるので、説明を省略する。

【0073】

方法ＭＴ２では、次いで工程ＳＴ１７が行われる。工程ＳＴ１７では、工程ＳＴ１６において基準位置ＲＬに配置されたギヤＷの測定対象部に向けてＸ線照射部２４からＸ線が照射される。次いで、工程ＳＴ１８では、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８によって、ギヤＷの測定対象部において回折された回折Ｘ線が検出される。次いで、工程ＳＴ１９では、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８によって検出されたＸ線の強度から、ギヤＷの測定対象部の残留応力が測定される。このようにして、一実施形態に係る応力測定方法では、ギヤＷの測定対象部の残留応力が測定される。

【0074】

上述した一側面及び種々の実施形態では、ギヤＷの測定対象部を基準位置に自動で位置決めすることができる。したがって、オペレータの手作業によらず、ギヤＷの測定対象部の応力測定を行うことが可能となる。これにより、ギヤＷの位置決めに要する時間も短縮することができる。

【0075】

また、上記実施形態では、第１の区間Ｄ１，Ｄａ内の測定値と複数の基準値との第１の一致点からギヤＷの歯底Ｗｚの範囲を特定している。同様に、上記実施形態では、第２の区間Ｄ２，Ｄｂ内の測定値と複数の基準値との第２の一致点からギヤＷの歯先Ｗａの範囲を特定している。このように、測定値と複数の基準値との第１の一致点及び第２の一致点を用いることによって、ギヤＷの回転中心が軸線ＣＬに対して偏心している場合であっても歯底Ｗｚ及び歯先Ｗａの範囲を高精度で特定することができる。よって、ギヤＷの位置決め精度を向上することができる。

【0076】

また、上記実施形態では、複数の基準値を用いているので、寸法、歯先間隔、形状等が異なるギヤＷの位置決めを高精度で行うことができる。

【0077】

さらに、上記実施形態では、非接触型の変位計１６を用いて距離Ｌを表す測定値を取得しているので、ギヤと変位計１６との接触に起因する位置ずれを防止することができると共に、ギヤＷの材質又は温度等の影響によって測定誤差が生じることを防止することができる。変位計１６として、渦電流式変位計を使用した場合には、レーザー型の変位計と異なり、測定時に光が乱反射することがないので、光の乱反射に起因する誤作動を防止することができる。

【0078】

以上、種々の実施形態に係るギヤ位置決め装置、応力測定システム、ギヤ位置決め方法及び応力測定方法について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。以下、応力測定システムの変形例について説明する。

【0079】

（第１の変形例）
以下、図９（Ａ）及び図１０を参照して、第１の変形例に係る応力測定システムについて説明する。図９（Ａ）は、第１の変形例に係る応力測定システム３０を模式的に示す側面図である。なお、以下では、上述の実施形態と実質的に同一の要素については説明を省略し、相違点について主に説明する。

【0080】

図９（Ａ）に示されるように、応力測定システム３０は、応力測定装置２２を軸線３２Ｘを中心に回転させるための回転機構３２を備えている。軸線３２Ｘは、応力測定装置２２の前面２２Ｆに垂直な方向に延びている。回転機構３２は、回転シャフト３２Ａ及びケース３２Ｂを備えている。回転シャフト３２Ａの一端は応力測定装置２２に接続されており、回転シャフト３２Ａの他端はケース３２Ｂ内に設けられた軸受に回転可能に支持されている。ケース３２Ｂ内には、モータが設けられている。モータは、駆動力伝達機構を介して回転シャフト３２Ａに駆動力を付与する。回転シャフト３２Ａは、モータからの駆動力によって軸線３２Ｘを中心に回転する。回転シャフト３２Ａの回転力は応力測定装置２２に伝達され、応力測定装置２２を軸線３２Ｘを中心に回転させる。モータは、制御装置１８に電気的に接続されており、制御装置１８からの制御信号を受けて作動が制御される。

【0081】

本変形例では、図１０に示すように、検査対象であるギヤが、はすば歯車Ｗ１である場合について説明する。はすば歯車Ｗ１は、歯すじが回転軸線に対して斜めに延びている歯車である。回転機構３２は、図１０（Ａ）に示すように、Ｘ方向から見たときに、はすば歯車Ｗ１の歯すじの方向（図１０（Ａ）及び（Ｂ）の矢印Ｔ参照）とＸ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８の配列方向（図１０（Ａ）及び（Ｂ）の矢印２２Ｌ参照）とが交差する配置から、図１０（Ｂ）に示すように、Ｘ方向から見たときに、はすば歯車Ｗ１の歯すじの方向とＸ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８の配列方向とが一致した配置になるように、応力測定装置２２を軸線３２Ｘを中心に回転させる。

【0082】

一実施形態では、回転機構３２は、はすば歯車Ｗ１の外周面にＸ線照射部２４からＸ線を照射する前に応力測定装置２２を軸線３２Ｘを中心に回転させることができる。

【0083】

上述のように、第１の変形例では、はすば歯車Ｗ１の外周部側の残留応力を測定する前に、図１０（Ｂ）に示されるように、はすば歯車Ｗ１の歯すじの方向とＸ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８の配列方向とが一致するように、応力測定装置２２を回転させる。これにより、残留応力の測定精度を高めることができる。

【0084】

（第２の変形例）
次に、図９（Ｂ）及び図１０を参照して、第２の変形例に係る応力測定システムについて説明する。図９（Ｂ）は、第２の変形例に係る応力測定システム４２を模式的に示す側面図である。なお、以下では、上述の実施形態と実質的に同一の要素については説明を省略し、相違点について主に説明する。

【0085】

図９（Ｂ）に示すように、応力測定システム４２は、ギヤ位置決め装置１０に代えてギヤ位置決め装置４０を備えている。ギヤ位置決め装置４０は、本体ユニット４０Ｈ及び回転機構４６を備えている。本体ユニット４０Ｈは、チャック１２、回転駆動機構１４、基台４４、支柱４５及び変位計１６を備えている。基台４４の上面には、回転駆動機構１４が支持されている。基台４４には、支柱４５が立設されており、支柱４５の上端部には変位計１６が固定されている。図４に示す実施形態と同様に、変位計１６は、ギヤＷの外方に配置されている。

【0086】

回転機構４６は、Ｘ方向に延在する軸線４６Ｘを中心に本体ユニット４０Ｈを回転させる装置であり、回転シャフト４６Ａ及びケース４６Ｂを備えている。回転シャフト４６Ａの一端は本体ユニット４０Ｈに接続されており、回転シャフト４６Ａの他端はケース４６Ｂ内に設けられた軸受に回転可能に支持されている。ケース４６Ｂ内には、モータが設けられている。モータは、駆動力伝達機構を介して回転シャフト４６Ａに駆動力を付与する。回転シャフト４６Ａは、モータからの駆動力によって軸線４６Ｘを中心に回転する。回転シャフトの４６Ａの回転力は本体ユニット４０Ｈに伝達され、本体ユニット４０Ｈを軸線４６Ｘを中心に回転させる。モータは、制御装置１８に電気的に接続されており、制御装置１８からの制御信号を受けて作動が制御される。

【0087】

回転機構４６は、図１０（Ａ）に示すように、Ｘ方向から見たときに、はすば歯車Ｗ１の歯すじの方向とＸ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８の配列方向とが交差する配置から、図１０（Ｂ）に示すように、Ｘ方向から見たときに、はすば歯車Ｗ１の歯すじの方向とＸ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８の配列方向とが一致した配置になるように、本体ユニット４０Ｈを軸線４６Ｘを中心に回転させる。

【0088】

さらに、図９（Ｂ）に示すように、ギヤ位置決め装置４０は、ロボシリンダ４８を更に備えている。ロボシリンダ４８は、回転機構４６に接続されている。ロボシリンダ４８は、回転機構４６を、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させる。すなわち、ロボシリンダ４８は、回転機構４６をＸ方向、Ｙ方向及びＸ方向にそれぞれ移動させるための第１シリンダ機構、第２シリンダ機構及び第３シリンダ機構を有している。なお、ロボシリンダ４８の構成は公知であるので、ロボシリンダ４８の詳細の説明は省略する。このロボシリンダ４８は、制御装置１８に接続され、制御装置１８からの制御信号によって動作が制御される。

【0089】

上述のように、第２の変形例では、はすば歯車Ｗ１の外周面の残留応力を測定する前に、図１０（Ｂ）に示されるように、はすば歯車Ｗ１の歯すじの方向とＸ線照射部２４、第１の検出素子２６及び第２の検出素子２８の配列方向とが一致するように、本体ユニット４０Ｈを軸線４６Ｘを中心に回転させる。これにより、残留応力の測定精度を高めることができる。一実施形態では、はすば歯車Ｗ１の外周面の残留応力を測定する前に、ロボシリンダ４８を用いて本体ユニット４０ＨのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の位置を調整することによって、Ｘ線照射部２４とはすば歯車Ｗ１の測定対象部との離間距離を調整するようにしてもよい。

【0090】

第２の変形例では、ロボシリンダ４８を用いてチャック１２のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の位置を移動させることができるので、種々のサイズのギヤＷの位置決め及び応力測定を行うことができる。

【0091】

第２の変形例によっても、応力測定装置２２は、ギヤの歯すじの方向と、Ｘ線照射部、第１の検出素子及び第２の検出素子の配列方向とを一致させることで、残留応力の測定精度を高めることができる。

【0092】

なお、上述した種々の実施形態及び変形例は、矛盾のない範囲で組み合わせることができる。例えば、第２の変形例に第１の変形例の回転機構３２を追加することも可能である。この場合には、はすば歯車Ｗ１の外周面の残留応力を測定する前に、応力測定装置２２及びはすば歯車Ｗ１の双方を回転させることができる。

【0093】

（実施形態の補足説明）
なお、上述の実施形態では、変位計１６の測定値と複数の基準値との一致点を特定しているが、基準値は１つであってもよい。

【0094】

例えば、基準点１６ＸとギヤＷの歯底Ｗｚまでの距離よりも若干小さい値が１つの基準値として設定されてもよい。その場合は、制御装置１８は、第１の区間Ｄ１，Ｄａ内の測定値と当該１つの基準値との一致点に対応するギヤＷの回転角度からギヤの歯底Ｗｚを特定し、歯底Ｗｚの一部が基準位置ＲＬに配置されるようにギヤＷの回転角度を制御してもよい。

【0095】

別の例では、基準点１６ＸとギヤＷの歯先Ｗａまでの距離よりも若干大きい値を１つの基準値として設定してもよい。その場合は、制御装置１８は、第２の区間Ｄ２，Ｄｂ内の測定値と当該１つの基準値との一致点に対応するギヤＷの回転角度からギヤの歯先Ｗａを特定し、歯先Ｗａの一部が基準位置ＲＬに配置されるようにギヤＷの回転角度を制御してもよい。

【0096】

上記実施形態では、制御装置１８は第１の制御モード及び第２の制御モードを有しているが、制御装置１８は少なくとも何れか一方の制御モードを有していればよい。

【0097】

上記実施形態では、変位計１６は非接触式の変位計であるが、接触式の変位計を利用してもよい。

【0098】

上記実施形態では、ギヤ位置決め装置１０が応力測定システム２０の一部とされているが、ギヤ位置決め装置は、独立して利用されてもよく、応力測定装置以外の検出装置と組み合わせて利用されてもよい。また、図１に示す実施形態では、回転駆動機構１４がギヤＷの回転角度を検出する回転角度検出センサ１４Ｓを備えているが、回転駆動機構１４は回転角度検出センサ１４Ｓを備えていなくてもよい。この場合には、例えば制御装置１８が、所定の単位角度だけギヤＷを回転させる制御を実行した回数からギヤＷの回転角度を取得してもよい。

【符号の説明】

【0099】

１０，４０…ギヤ位置決め装置、１２…チャック、１４…回転駆動機構、１４Ｓ…回転角度検出センサ、１６…変位計、１６Ｘ…基準点、１８…制御装置、２０，３０，４２…応力測定システム、２２…応力測定装置、２４…Ｘ線照射部、２６…第１の検出素子、２８…第２の検出素子、３２，４６…回転機構、ｂ１１，ｂ１２，ｂ２１，ｂ２２，ｓ１１，ｓ１２，ｓ２１，ｓ２２…一致点、ＣＬ…軸線、Ｄ１，Ｄａ…第１の区間、Ｄ２，Ｄｂ…第２の区間、Ｌ…距離、Ｒ１…第１の領域、Ｒ２…第２の領域、Ｒ３…第３の領域、Ｒ４…第４の領域、ＲＬ…基準位置、Ｗ，Ｗ１…ギヤ、Ｗａ…歯先、Ｗｓ…歯面、Ｗｚ…歯底、θ１…第１の回転角度、θ２…第２の回転角度、θ３…第３の回転角度、θ４…第４の回転角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】