齒輪的相位計算裝置、齒輪的相位計算方法以及齒輪加工裝置的制造方法
【專利摘要】本發明的目的在于進一步提高齒輪的相位計算精度。本發明的計算齒數Z的齒輪的相位的方法，其特征在于，具有：齒輪振幅信號獲得步驟，其獲得所述齒輪至少旋轉一圈的齒輪振幅信號S(c)，該齒輪振幅信號S(c)將所述齒輪的角度c和與該角度c的齒輪的外周的凹凸相應的值進行關聯；相位計算步驟，其在將齒輪振幅信號S(c)進行頻率分析時，計算與齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相位B；以及嚙合角度計算步驟，其基于利用相位計算部檢測出的相位B，計算嚙合調整角度。
【專利說明】
齒輪的相位計算裝置、齒輪的相位計算方法以及齒輪加工 裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及一種齒輪的相位計算裝置、齒輪的相位計算方法以及齒輪加工裝置， 尤其是齒輪的相位計算裝置及方法、以及基于使用該裝置和方法檢測出的齒輪的相位對齒 輪進行加工的齒輪加工裝置。
【背景技術】
[0002] 為了降低齒輪聲音等，利用切齒刀盤實施過切齒加工的齒輪會通過研磨精加工來 修正切齒誤差，研磨精加工中，必須計算并調整工件齒輪的齒的峰谷的相位，使螺紋砂輪等 研磨工具的齒以規定相位與工件齒輪嚙合。
[0003] 作為這種齒輪的峰谷相對于工件齒輪的基準方向的相位的計算方法，例如在專利 文獻1中公開了利用位移傳感器檢測左齒面和右齒面，并基于從位移傳感器輸出的傳感器 信號調整齒輪的相位的方法。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本專利特開2008-110445號公報
【發明內容】
[0007] 發明要解決的問題
[0008] 此處，進一步詳細說明引用文獻1中記載的方法。根據引用文獻1中記載的方法，首 先，基于從位移傳感器輸出的傳感器信號，計算工件齒輪的各齒的左齒面角度和右齒面角 度。另外，將工件齒輪的齒數設為Z，并作為齒號j(0~Z-1)識別各齒。此外，由于齒數為Z，所 以鄰接的齒的左齒面之間的角度和右齒面之間的角度理論上都為360/Z。
[0009] 然后，計算各齒的左齒面角度及右齒面角度與以齒號0的齒為基準計算出的理論 上的左齒面角度及右齒面角度的差即累計間距誤差e[k]。如果將齒號j的左齒面的角度設 為C[2j]，將右齒面的角度設為C[2j+1]，則能夠根據下式計算出累計間距誤差e[k]。
[0010] C[2j]=C[0]+j*360/Z+e[2j]
[0011] C[2j+l]=C[l]+j*360/Z+e[2j+l]
[0012] 接著，計算上述計算出的左齒面的累計間距誤差e[2j]的最大值即max(e[2j])和 右齒面的累計間距誤差e[2j+l]的最小值min(e[2j+l])(絕對值為最大的累計間距誤差）。
[0013] 然后，根據下式計算出工件齒輪的相位。
[0014] 齒的相位[deg] = (C[0]+C[l])/2+(max(e[2j])+min(e[2j+l])/2
[0015] 另外，（C[0]+C[l])/2表示第1齒的中央相對于基準方向的角度。
[0016] 但是，上述計算出的齒的相位[deg]是基于齒號1的齒的左齒面的角度、齒號1的齒 的右齒面的角度、左齒面的累計間距誤差為最大的齒的左齒面最大累計間距誤差以及右齒 面的累計間距誤差為最小的齒的右齒面最小累計間距誤差來計算的。也就是說，不論齒輪 的數量為多少，都依據4個齒面的角度計算齒的相位。
[0017] 相對于此，近年來，人們要求用于汽車的齒輪等降低噪音，并希望更高精度地加工 齒輪，因此必須提高齒的相位的計算精度。
[0018] 本發明為解決上述問題開發而成，其目的在于進一步提高齒輪的相位的計算精 度。
[0019] 技術方案
[0020] 本發明的齒輪的相位計算方法是計算齒數Z的齒輪的相位的方法，其特征在于，具 有:齒輪振幅信號獲得步驟，其獲得齒輪至少旋轉一圈的齒輪振幅信號S(c)，該齒輪振幅信 號S(c)將齒輪的角度c和與該角度c的齒輪的外周的凹凸相應的值進行關聯；相位計算步 驟，其在將齒輪振幅信號S(c)進行頻率分析時，計算與齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相 位B;以及嚙合角度計算步驟，其基于利用相位計算部檢測出的相位B，計算嚙合調整角度。
[0021] 根據如此構成的本發明，對齒輪振幅信號S(c)實施頻率分析，計算頻率分析出的 齒輪振幅信號中與齒數Z相應的角度間距所對應的相位，因此可實質上基于所有前方齒面 和后方齒面的角度計算相位，能夠更高精度地計算相位。
[0022] 本發明中，優選在相位計算步驟中，使各齒的前后齒面的累計間距誤差與前后齒 面的累計間距誤差的所有齒的平均值的差近似為〇,計算與齒數Z相應的齒輪的角度間距P 的相位B，該各齒的前后齒面的累計間距誤差為以規定的齒的前后齒面為基準決定的各齒 的前后齒面的理論上的角度位置與基于齒輪振幅信號決定的各齒的前后齒面的角度位置 的差。
[0023] 此外，本發明中，優選在相位計算步驟中，基于規定的齒的前后齒面的角度位置與 前后齒面的累計間距誤差的所有齒的平均值，計算相位B。
[0024] 此外，本發明中，優選在齒輪振幅信號獲得步驟中，獲得在角度c相當于齒輪的齒 的兩齒面之間時為規定值，并且在角度c相當于鄰接的齒的齒面之間時為〇的齒輪振幅信號 S(c)，在相位計算步驟中，將相位設為B、將用來識別各齒的齒號設為j(j = 0~Z-1)、將齒號 j的齒面的前方和后方的角度設為C[2j]、C[2j+l]時，基于下式計算相位B。
[0025] [數學式1]
[0026] C[2j]=C[0]+j*360/Z+e[2j]
[0027] C[2j+l]=C[l]+j*360/Z+e[2j+l]
[0030] BN(C[0]+C[l]+Ea[0]+Ea[l])/2
[0031] 根據此種構成的本發明，通過實施近似計算，能夠減少計算相位時所需的計算次 數，能夠更高速地計算相位。
[0032] 此外，本發明中，優選在相位計算步驟中，將齒輪振幅信號S(c)實施傅里葉變換， 計算與齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相位B。
[0033] 此外，本發明中，優選在相位計算步驟中，將相位設為B、將齒輪的齒數設為Z時，基 于下式計算相位B。
[0034][數學式2]
[0038] 根據此種本發明，通過使用傅里葉分析，能夠進一步提高相位的計算精度。
[0039] 此外，本發明的齒輪的相位檢測出裝置，其是檢測齒數Z的齒輪的相位的裝置，其 特征在于，具有:齒輪振幅信號獲得機構，其獲得齒輪至少旋轉一圈的齒輪振幅信號S(c)， 該齒輪振幅信號S(c)將齒輪的角度c和與該角度c的工件齒輪的外周的凹凸對應的值進行 關聯;相位計算機構，其將齒輪振幅信號S(c)進行頻率分析時，檢測與齒數Z相應的齒輪的 角度間距P的相位；以及嚙合角度計算機構，其基于利用相位計算部檢測出的相位，計算嚙 合調整角度。
[0040] 此外，本發明的齒輪的加工裝置，其特征在于，具有上述齒輪的相位計算裝置、以 及加工裝置，該加工裝置基于利用齒輪的相位計算裝置檢測出的齒輪的相位，調整齒輪的 位置并加工齒輪。
[0041 ] 有益效果
[0042]根據本發明，能夠進一步提高齒輪的相位的檢測精度。
【附圖說明】
[0043]圖1是顯示第1實施方式的齒輪加工裝置的加工齒輪的部位的立體圖。
[0044]圖2是顯示圖1的齒輪加工裝置中相位計算裝置的構成的概略圖。
[0045]圖3是用來說明將傳感器振幅信號轉換為脈沖信號的方法的圖。
[0046] 圖4是顯示輸入至測量單元的角度信號與0N-0FF信號的關系的圖。
[0047] 圖5是用來說明齒輪振幅信號S(c)以及該齒輪振幅信號S(c)與工件齒輪的齒面的 關系的圖，(A)表示工件齒輪，（B)表示齒輪振幅信號S(c)。
[0048]圖6是顯示對齒數31的工件齒輪進行測定時的累計間距誤差的圖表。
[0049]圖7是顯示對齒數208的工件齒輪進行測定時的累計間距誤差的圖表。
[0050] 圖8是模擬的累計間距誤差的數據。
【具體實施方式】
[0051] 以下，參照附圖詳細說明本發明的齒輪加工裝置的第1實施方式。
[0052] 圖1是顯示第1實施方式的齒輪加工裝置的加工齒輪的部位的立體圖。如圖所示， 第1實施方式的齒輪加工裝置1是用來對利用滾齒機等切齒刀盤實施過切齒的工件齒輪6進 行精加工的裝置，具有支撐工件齒輪6的齒輪支撐機構2以及研磨工件齒輪6的齒輪研磨機 構4〇
[0053] 齒輪支撐機構2具有可通過未圖示的旋轉驅動裝置進行旋轉驅動的旋轉軸8。在旋 轉軸8的前端部固定著經切齒刀盤切齒后的工件齒輪6。此外，為了調整齒輪6相對于齒輪研 磨機構4的位置，齒輪支撐機構2還可向前后上下左右任一方向移動。
[0054] 齒輪研磨機構4具有可通過未圖示的旋轉驅動裝置進行旋轉的旋轉軸10以及安裝 在旋轉軸1 〇的前端的研磨構件12。作為研磨構件12，例如可使用螺紋砂輪。齒輪研磨機構4 的旋轉軸10設置為與齒輪支撐機構2的旋轉軸8正交。
[0055] 本實施方式的齒輪加工裝置1首先利用下述相位計算裝置檢測工件齒輪6的相位， 并基于檢測出的相位，將工件齒輪6的齒與研磨構件12的齒進行嚙合(角度調整）。然后，通 過在將齒輪研磨機構4的研磨構件12的研磨齒與工件齒輪6的齒進行組合的狀態下，使齒輪 支撐機構2和齒輪研磨機構4的旋轉驅動裝置同步旋轉，實施工件齒輪的精加工。
[0056] 以下，詳細說明本實施方式的齒輪加工裝置中相位計算裝置的構成。
[0057]圖2是顯示圖1所示的齒輪加工裝置中相位計算裝置20的構成的概略圖。如該圖所 示，相位計算裝置20具有位移傳感器22、與位移傳感器22連接的放大器24、編碼器26以及與 放大器24和編碼器26連接的測量單元28。
[0058]編碼器26例如為增量形式的旋轉編碼器，安裝在齒輪支撐機構2的旋轉軸8上。編 碼器26在齒輪支撐機構2的旋轉軸8旋轉時，會輸出Z相、A相以及B相的脈沖信號。每當旋轉 軸8旋轉360°時，Z相的脈沖信號會輸出1脈沖。A相和B相的脈沖信號是相位相差90°的信號， 旋轉軸8旋轉360°時，會分別輸出規定的脈沖數。這些Z相、A相以及B相的脈沖信號（以下稱 為角度信號)會輸入至測量單元28。
[0059]位移傳感器22能夠使用例如光學式測距計等，測距方向朝向工件齒輪6的中心。位 移傳感器22測定從位移傳感器22至工件齒輪6的齒面的距離，并輸出與該距離相應的信號 (即與工件齒輪的外周的凹凸相應的信號，以下稱為傳感器振幅信號）。如此輸出的傳感器 振幅信號會輸入至放大器24。
[0060]放大器24將所輸入的傳感器振幅信號轉換為脈沖信號。圖3是用來說明將傳感器 振幅信號轉換為脈沖信號的方法的圖。放大器24預先設定了閾值，當齒輪振幅信號超過該 閾值時，會輸出值為1的信號，當齒輪振幅信號為該閾值以下時，會輸出值為〇的信號。因此， 圖3(A)所示的自位移傳感器22輸出的齒輪振幅信號會轉換為圖3(B)所示的脈沖信號（以下 稱為0N-0FF信號）。
[00611測量單元28將角度信號和0N-0FF信號進行A-D轉換，轉化為數字角度信號和0N-0FF數字信號。測量單元28基于這些數字角度信號和0N-0FF數字信號，生成以輸出Z相脈沖 的角度位置為基準(0°)的0~360°的角度中的數字齒輪振幅信號S(c)。然后，將數字齒輪振 幅信號S(c)進行傅里葉變換，計算傅里葉變換后的數字齒輪振幅信號S(c)的間距P = 360/Z 的成分的相位，并基于該相位，計算嗤合角度。
[0062]以下，說明測量單元28計算嚙合角度的原理。另外，雖然以下說明中說明的是齒輪 振幅信號S(c)為模擬信號(連續函數)的情況，但數字信號(離散函數)時也能夠同樣地進行 計算。此外，雖然以下說明中說明的是將以輸出Z相脈沖的角度位置為基準(0°)的0~360° 的角度中的傳感器振幅信號轉換為由1或〇這兩個值構成的0N-0FF信號后的信號用作齒輪 振幅信號S(c)的情況，但并不限定于此，也可將以輸出Z相脈沖的角度位置為基準(0°)的0 ~360°的角度中的傳感器振幅信號用作齒輪振幅信號S(c)。
[0063]圖4是顯示輸入至測量單元28的角度信號與0N-0FF信號的關系的圖。以Z相中出現 脈沖時為基準角度即0°，以Z相中再次出現脈沖時為360°。接著，基于A相和B相的脈沖數，計 算各時間點相對于基準角度的角度。然后，通過將如此計算出的相對于基準角度的角度與 ON-OFF信號進行聯系，生成0°~360°的角度范圍中的齒輪振幅信號S(c)。
[0064] 圖5是用來說明如此生成的齒輪振幅信號S(c)以及該齒輪振幅信號S(c)與工件齒 輪6的齒面的關系的圖，（A)表示工件齒輪，（B)表示齒輪振幅信號S(c)。如該圖所示，齒輪振 幅信號S(c)的首個脈沖上升的角度C(l)相當于以工件齒輪6的基準角度算起在工件齒輪的 旋轉方向A的反方向（以下稱為測定方向）上首個齒(設為齒號0)的測定方向前側的齒面(左 齒面)的角度。此外，齒輪振幅信號S(c)的首個脈沖為0的角度C(l)相當于從工件齒輪6的基 準角度算起在測定方向上首個齒(齒號〇)的測定方向后側的齒面(右齒面)的角度。以下，同 樣地自基準角度開始在測定方向上將各齒的齒號設為〇~Z-1時，齒號j的齒的前方側齒面 的角度為C[2j]，后方側齒面的角度為C[2j+1]。
[0065] 此外，工件齒輪6的加工無誤差時，鄰接的前方齒面之間（或后方齒面之間）的角度 為360/Z[deg]。然后，各齒面中，假設工件齒輪6的加工無誤差，則以C[0]和C[l]為基準，各 前方和后方的齒面的理論上的齒面的角度位置C'[k]為(：'[2」]=(：[0]+，360/2且(：'[2」+1] = C[l]+j*360/Z。該理論上的齒面的角度位置C'[k]與實際的齒面的角度位置的差（以下稱 為累計間距誤差)為e[k](k = 0~2z-l)時，下式成立。另外，e[0]和e[l]為0。
[0066] [數學式3] r n fl C|2jj<C<C|2j + l|
[0067] S(c) = [ {)其池
[0068] C[2j]=C[0]+j*360/Z+e[2j]
[0069] C[2j+l]=C[l]+j*360/Z+e[2j+l]
[0070]另外，式中，j為齒號（j = 0~z-1)，c為要測定的齒輪的角度(deg)，C[k]為齒面角 度(deg)，e[k]為累計間距誤差(deg)。
[0071]齒輪振幅信號S(c)與工件齒輪無關，為360°間距的間距函數。因此，將該齒輪振幅 信號S(c)進行傅里葉展開時，如下所示。
[0072] 「數學式41
[0076]此處，工件齒輪的角度間距（間距)P = 360/Z的成分為n = Z(齒數）的項，該成分的 相位為工件齒輪的齒的相位。將間距P = 360/Z的成分的振幅設為A，將相位設為B時，能夠通 過
[0077][數學式5]
[0078] 間距P的成分
[0079] 來表示。
[0080] 并且，上式還能夠如下變形。
[0081 ][數學式6]
[0083] 因此，齒的相位B[deg]能夠通過下式來進行計算。
[0084] [數學式7]
[0088]另外，齒的相位B[deg]為0°時，從編碼器輸出Z相脈沖時的基準角度與工件齒輪的 齒的中央的角度一致。
[0089] 如此，將齒輪振幅信號S(c)進行傅里葉變換，計算實施過傅里葉變換的齒輪振幅 信號的間距P = 360/Z的成分的相位，并基于該相位，能夠計算出嚙合角度，使工件齒輪的谷 底部與齒輪研磨機構4的研磨構件12的峰頂部一致。
[0090] 以下，說明利用第1實施方式的齒輪加工裝置對工件齒輪6進行精加工的方法。另 外，相位計算裝置20中預先設定了工件齒輪6的齒數Z。
[0091] 首先，將工件齒輪6安裝至齒輪支撐機構2的旋轉軸8的前端部。然后，利用齒輪支 撐機構2使工件齒輪6旋轉。
[0092] 利用齒輪支撐機構2使工件齒輪6旋轉時，編碼器26會生成角度信號，該角度信號 會輸入至測量單元28。此外，位移傳感器22會同時輸出與其至工件齒輪6的外周的距離相應 的齒輪振幅信號。另外，齒輪支撐機構2使工件齒輪6旋轉某角度，該角度為角度信號的Z相 的脈沖信號中含有至少2個脈沖的角度以上。
[0093]從位移傳感器22輸出的齒輪振幅信號會輸入至放大器24。放大器24在齒輪振幅信 號為預先設定的閾值以上時輸出值為1的0N-0FF信號，在齒輪振幅信號為閾值以下時輸出 值為〇的0N-0FF信號。從放大器24輸出的振幅脈沖信號會輸入至測量單元28。
[0094]測量單元28將角度信號和0N-0FF信號進行A-D轉換，獲得數字角度信號和數字0N-0FF信號。然后，如參照圖4的說明所示，測量單元28基于數字角度信號和數字0N-0FF信號， 生成以輸出Z相脈沖的角度位置為基準(0°)的0~360°的角度中的數字齒輪振幅信號S(c) (齒輪振幅信號獲得步驟）。
[0095]接著，測量單元28將數字齒輪振幅信號S(c)進行快速傅里葉變換(FFT)。然后，測 量單元28獲得實施過FFT后的數字齒輪振幅信號S(c)的間距P = 360/Z的成分的相位(相位 計算步驟）。然后，基于該相位計算嚙合角度，使工件齒輪的峰與研磨構件12的谷一致(嚙合 角度計算步驟）。
[0096]然后，齒輪支撐機構2使工件齒輪6旋轉所計算出的嚙合角度，并在該狀態下使齒 輪研磨機構4的研磨構件12向工件齒輪6接近。然后，通過在該狀態下利用齒輪支撐機構2的 旋轉驅動裝置使工件齒輪6旋轉，并且與其同步地利用齒輪研磨機構4的旋轉驅動裝置使研 磨構件12旋轉，實施工件齒輪的精加工。
[0097]如以上說明所示，根據本實施方式，利用傅里葉變換對齒輪振幅信號S(c)實施頻 率分析，并計算實施過傅里葉變換的齒輪振幅信號中與齒數Z相應的角度間距所對應的相 位。因此，可實質上基于所有前方齒面和后方齒面的角度計算相位，能夠更高精度地計算相 位。
[0098] 此處，根據第1實施方式中說明的方法，利用傅里葉展開(FFT)計算工件齒輪的相 位，并基于該相位計算嚙合角度，因此測量單元28的計算量會增多，并且嚙合所需時間會增 加。
[0099] 因此，
【申請人】提出了一種高精度且計算量少的嚙合角度的計算方法。另外，本實施 方式中，將以輸出Z相脈沖的角度位置為基準(0°)的0~360°的角度中的傳感器振幅信號轉 換為由1或0這兩個值構成的0N-0FF信號后的信號用作齒輪振幅信號S(c)。
[0100] 首先，說明第2實施方式中工件齒輪的相位的計算方法的原理。
[0101] 如上所述，齒輪振幅信號s(c)在(：[2」]<(：<(：[2」+1]的范圍內為1，其他情況為0， 因此上述數學式7的a(n)、b(n)能夠如下改寫。
[0102][數學式8]
[0105] 將數學式8展開后，如下所示。
[0106] [數學式9]
[0109]此處，將旋轉方向前方齒面的累計間距誤差的所有齒的平均設為Ea[0]，將旋轉方 向后方齒面的累計間距誤差的所有齒的平均設為EatlLEatO]和Ea[l]如下所示。
[0110][數學式 10]
[0113]然后，其與各齒面的累計間距誤差的差如下所示。
[0114] 8[2j]=e[2j]-Ea[0]
[0115] 8[2j+l]=e[2j+l]-Ea[l]
[0116] 因此，上述數學式8能夠如下改寫。
[0117][數學式 11]
[0120] 此處，|C[0]+C[l]+Ea[0]+Ea[l] |>>|S[2j+l]+S[2j] |，因此S[2j]N〇并且S[2j+1] NO時，上述式可如下改寫。
[0121] [數學式 12]
[0124] 因此，齒的相位B[deg]能夠通過下式來進行計算。
[0125] [數學式 13]
[0128] 解開后，如下所示。
[0129] [數學式 14]
[0131] 因此，如下計算Ea[0]、Ea[l]時，相位B基于齒號1的前后齒面的角度位置C[0]、C
[1]以及前方齒面和后方齒面的累計間距誤差的所有齒的平均Ea[0]、E[l]，能夠近似為BN (C[0]+C[l]+Ea[0]+Ea[l])/2〇
[0132] [數學式 15]
[0135] 如此第2實施方式中，在計算齒輪振幅信號S(c)的工件齒輪的間距（間距)P = 360/ Z的頻率成分時，使各齒面的累計間距誤差與平均累計間距誤差的差近似為0,計算相位。因 此，可更容易地計算工件齒輪的間距（間距)P = 360/Z的頻率成分。
[0136] 以下，說明利用第2實施方式的齒輪加工裝置對工件齒輪6進行精加工的方法。另 外，第2實施方式的齒輪加工裝置中僅利用測量單元28計算相位的方法存在不同，其他構成 與第1實施方式相同。
[0137] 相位計算裝置20中預先設定了工件齒輪6的齒數Z。
[0138] 首先，將工件齒輪6安裝至齒輪支撐機構2的旋轉軸8的前端部。然后，利用齒輪支 撐機構2使工件齒輪6旋轉。
[0139] 利用齒輪支撐機構2使工件齒輪6旋轉時，編碼器26會生成角度信號，該角度信號 會輸入至測量單元28。此外，位移傳感器22會同時輸出與其至工件齒輪6的外周的距離相應 的齒輪振幅信號。另外，齒輪支撐機構2使工件齒輪6旋轉某角度，該角度為角度信號的Z相 的脈沖信號中含有至少2個脈沖的角度以上。
[0M0]從位移傳感器22輸出的齒輪振幅信號會輸入至放大器24。放大器24在齒輪振幅信 號為預先設定的閾值以上的時輸出規定值的0N-0FF信號，在齒輪振幅信號為閾值以下時輸 出值為〇的0N-0FF信號。從放大器24輸出的振幅脈沖信號會輸入至測量單元28。
[0141] 測量單元28將角度信號和0N-0FF信號進行A-D轉換，獲得數字角度信號和數字0N-0FF信號。然后，如參照圖3的說明所示，測量單元28基于數字角度信號和數字0N-0FF信號， 生成以輸出Z相脈沖的角度位置為基準(0°)的0~360°的角度中的數字齒輪振幅信號S(c) (齒輪振幅信號獲得步驟）。
[0142] 接著，測量單元28基于數字齒輪振幅信號S(c)計算累計間距誤差。另外，累計間距 誤差能夠基于下式進行計算。
[0143] C[2j]=C[0]+j*360/Z+e[2j]
[0144] C[2j+l]=C[l]+j*360/Z+e[2j+l]
[0145] 接著，測量單元28依據下式計算旋轉方向前方齒面的平均累計間距誤差Ea[l]以 及旋轉方向后方齒面的平均累計間距誤差Ea[0]。
[0146] [數學式 16]
[0149] 接著，測量單元28根據BN(C[0]+C[l]+Ea[0]+Ea[l])/2,近似地計算相位B(相位 計算步驟）。然后，基于該相位計算嚙合角度，使工件齒輪的峰與研磨構件12的谷一致(嚙合 角度計算步驟）。
[0150]然后，齒輪支撐機構2使工件齒輪6旋轉所計算出的嚙合角度，并在該狀態下使齒 輪研磨機構4的研磨構件12向工件齒輪6接近。然后，通過在該狀態下利用齒輪支撐機構2的 旋轉驅動裝置使工件齒輪6旋轉，并且與其同步地利用齒輪研磨機構4的旋轉驅動裝置使研 磨構件12旋轉，實施工件齒輪的精加工。
[0151]根據本實施方式，通過使各齒面的累計間距誤差與累計間距誤差的平均值的差S 近似為0,計算與齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相位，能夠減少相位的計算次數，并且能 夠減少相位的計算時間。
[0152] 另外，雖然在上述各實施方式中，說明了將相位計算裝置用作對齒輪實施精加工 的加工裝置的情況，并不限定于此，只要是需要嚙合齒輪的裝置，則能夠使用本發明的相位 計算裝置。
[0153] 此處，
【發明人】等對于第1和第2實施方式的相位計算方法以及以往的計算方法(專 利文獻1中記載的方法)的計算精度進行了比較研究，說明如下。
[0154] 本研究中，首先，利用第1實施方式的方法（以下稱為"實施例1"）、第2實施方式的 方法（以下稱為"實施例2"）以及以往的計算方法（以下稱為"比較例"），對齒數31和齒數208 的工件齒輪計算了相位。圖6是顯示對齒數31的工件齒輪進行測定時的累計間距誤差的圖 表，圖7是顯示對齒數208的工件齒輪進行測定時的累計間距誤差的圖表。如這些圖表所示， 齒數31和齒數208的工件齒輪的累計間距誤差的值都小。
[0155] 利用實施例1、2以及比較例的方法，對這些齒數31和齒數208的工件齒輪計算出的 相位如表1所示。
[0156] [表 1]
[0158]如表1所示，實施例1、2中計算出的相位都是與比較例非常接近的值。
[0159]并且，
【發明人】等對從位移傳感器輸出的信號施加大噪音，模擬所計算出的累計間 距誤差增大的情況，對利用實施例1、2以及比較例的方法計算出的相位與在模擬的基礎上 設定的齒輪的相位進行比較。圖8是模擬的累計間距誤差的數據。如圖8所示，本研究中，模 擬了因噪音的影響對累計間距誤差施加部分大噪音的狀態。
[0160] 模擬時預測的相位與利用比較例、實施例1以及實施例2的方法計算出的相位如表 2所示。
[0161] [表 2]
[0163]如表2所示，比較例中相對于本來的相位產生了 1.2°的差。相對于此，實施例1的方 法中，相對于本來的相位的差為0.0086°，是非常小的值。此外，實施例2的方法中，相對于本 來的相位的差為0.06°，與比較例相比，是非常小的值。
[0164] 如上所述，根據本研究能夠確認，通過第1實施方式和第2實施方式中說明的方法， 能夠以遠高于以往的精度計算工件齒輪的相位。
[0165] 符號說明
[0166] 1齒輪加工裝置
[0167] 2齒輪支撐機構
[0168] 4齒輪研磨機構
[0169] 6工件齒輪
[0170] 8旋轉軸
[0171] 10旋轉軸
[0172] 12研磨構件
[0173] 20相位計算裝置
[0174] 22位移傳感器
[0175] 24放大器
[0176] 26編碼器
[0177] 28測量單元
【主權項】
1. 一種齒輪的相位計算方法，所述方法是計算齒數Z的齒輪的相位的方法，其特征在 于，具有： 齒輪振幅信號獲得步驟，所述齒輪振幅信號獲得步驟獲得所述齒輪至少旋轉一圈的齒 輪振幅信號S(C)，所述齒輪振幅信號S(C)將所述齒輪的角度c和與所述角度c的所述齒輪的 外周的凹凸相應的值進行關聯； 相位計算步驟，所述相位計算步驟在將所述齒輪振幅信號S(C)進行頻率分析時，計算 與齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相位B;以及 嗤合角度計算步驟，所述嗤合角度計算步驟基于在所述相位計算步驟中計算出的相位 B，計算嚙合調整角度。2. 根據權利要求1所述的齒輪的相位計算方法，其特征在于， 在所述相位計算步驟中，使各齒的前后齒面的累計間距誤差與所述前后齒面的累計間 距誤差的所有齒的平均值的差近似為0,計算與齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相位B，所 述各齒的前后齒面的累計間距誤差為以規定的齒的前后齒面為基準決定的各齒的前后齒 面的理論上的角度位置與基于齒輪振幅信號決定的各齒的前后齒面的角度位置的差。3. 根據權利要求1所述的齒輪的相位計算方法，其特征在于， 在所述相位計算步驟中，基于規定的齒的前后齒面的角度位置與各齒的前后齒面的累 計間距誤差的所有齒的平均值，計算所述相位B。4. 根據權利要求1所述的齒輪的相位計算方法，其特征在于，在所述齒輪振幅信號獲得 步驟中，獲得在角度c相當于所述齒輪的齒的兩齒面之間時為規定值，并且在角度c相當于 鄰接的齒的齒面之間時為0的齒輪振幅信號S(C)， 在所述相位計算步驟中，將相位設為B、將用來識別各齒的齒號設為j(j = 0~Z-1)、將 齒號j的齒面的前方和后方的角度設為C[2j]、C[2j+l]時，基于下式計算相位B。 [數學式1]BN(C[0]+C[l]+Ea[0]+Ea[l])/25. 根據權利要求1所述的齒輪的相位計算方法，其特征在于， 在所述相位計算步驟中，將所述齒輪振幅信號S(C)實施傅里葉變換，計算與所述齒數Z 相應的齒輪的角度間距P的相位B。6. 根據權利要求1所述的齒輪的相位計算方法，其特征在于，在所述相位計算步驟中， 將所述相位設為B、將所述齒輪的齒數設為Z時，基于下式計算相位B。 [數學式2]一 wsr祀的wm?測出裝置，所還相位檢測出裝置是檢測齒數z的齒輪的相位的裝 置，其特征在于，具有： 齒輪振幅信號獲得機構，所述齒輪振幅信號獲得機構獲得所述齒輪至少旋轉一圈的齒 輪振幅信號S(C)，所述齒輪振幅信號S(C)將所述齒輪的角度c和與所述角度c的所述齒輪的 外周的凹凸對應的值進行關聯； 相位計算機構，所述相位計算機構將所述齒輪振幅信號S(C)進行頻率分析時，檢測與 齒數Z相應的齒輪的角度間距P的相位;以及 嗤合角度計算機構，所述嗤合角度計算機構基于利用所述相位計算機構計算出的相 位，計算嚙合調整角度。8. -種齒輪的加工裝置，其特征在于，具有： 根據權利要求7所述的齒輪的相位計算裝置;和 加工裝置，所述加工裝置基于利用所述齒輪的相位計算裝置檢測出的齒輪的相位，調 整所述齒輪的位置并加工所述齒輪。
【文檔編號】B23F5/04GK106029273SQ201580009353
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年3月16日
【發明人】石井浩
【申請人】三菱重工工作機械株式會社