齒輪的嚙合角度檢測方法及裝置的制作方法

專利名稱：齒輪的嚙合角度檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種齒輪的嚙合角度檢測方法及裝置。
背景技術：
通過滾齒機床等切齒機床被切齒加工出的齒輪進一步通過齒輪磨 床等齒輪精加工機械被精加工。
在該齒輪的精加工中，在實際開始精加工(磨削)前，需要進行 "嚙合"工序，使螺紋狀磨石等磨削工具的齒(頂底)與工作齒輪(例 如滾刀切割、淬火后的齒輪)的齒(頂底)變為可嚙合的旋轉相位關 系。
并且，在該嚙合工序中，需要求得安裝在工作臺軸上的工作齒輪 的嚙合角度，作為求得該嚙合角度的方法，在現有技術中包括以下方 法通過作為接觸式傳感器的接觸探針、或作為非接觸式傳感器的接 近傳感器，檢測出工作齒輪的齒(頂底)的位置，根據該檢測信號通 過NC裝置求得嚙合角度。
例如在使用接近傳感器時，如圖15所示，在將作為接近傳感器的 檢測部的接近傳感頭4配置在工作臺軸1上所安裝的工作齒輪2的齒3 的附近后，通過未圖示的電機，如箭頭A所示，使工作齒輪2與工作 臺軸1同時旋轉，并通過接近傳感頭4檢測出工作齒輪2的左右兩個 齒面6、 7，將該檢測信號通過作為接近傳感器的信號處理部的接近傳 感放大器5輸出到NC裝置。
此外，作為與齒輪的嚙合相關的現有技術文獻還包括以下專利文獻l:特開2004-25333號公報 專利文獻2:特許第3132740號公報 專利文獻3:特開2000-326141號公報
近些年來，為了實現汽車用傳動齒輪等的低噪音化、低振動化， 對齒輪的加工精度的要求越來越高，為了滿足該要求，需要進行高精 度的齒輪的精加工。并且，為了進行這種高精度的精加工，要求在嚙 合工序中進行最佳嚙合角度的檢測，即要求可消除左右兩個齒面的累 積齒距誤差、且防止左右兩個齒面的任意一個產生磨削殘留、并可盡 量減少左右兩個齒面的磨削量的最佳嚙合角度的檢測方法。
并且，淬火的齒輪中產生熱應變，該熱應變體現在齒輪精度中的 累積齒距誤差、及齒槽的偏差這樣的數值上，當該值較大時，易于產 生齒輪噪音等問題。因此，為了進一步實現高精度化，并可去除上述 熱應變，希望對淬火后的齒輪進行精加工。這種情況下，為了減小累 積齒距誤差，不僅需要檢測出工作齒輪的有限個數的齒，而且檢測出 全齒(整周)的左右兩個齒面的位置(角度)，根據該檢測值求得上 述最佳嚙合角度。并且為了提高生產效率，最好盡量使該與實際加工 沒有直接關系的"嚙合"時間縮短。
與之相對，在接觸探針等接觸式傳感器中，檢測需要時間，因此 難于滿足短時間內進行全部齒檢測，高精度地求得嚙合角度的要求。 并且，在使用接近傳感器時，還由于以下原因，求得嚙合角度較為消 耗時間，因此難于滿足上述要求。
(1) 因接近傳感器響應速度慢，無法使工作齒輪2高速旋轉。因 此左右兩個齒面6、 7的檢測耗時。
(2) 在接近傳感器中，由于響應差的影響，只能使用靠近一側的 信號。因此，僅通過一個方向的旋轉無法檢測出工作齒輪2的左右兩 個齒面6、 7，需要如圖16 (a)的箭頭A1所示，正向旋轉工作齒輪2 進行左齒面6的檢測后，如圖16 (b)的箭頭A2所示，反向旋轉工作
齒輪2，進行右齒面7的檢測。因此左右兩個齒面6、 7的檢測消耗時 間。
(3)通過NC裝置處理來自傳感器等的外部信號時，在NC裝置 中信號間隔(輸入時間)存在限制，因此無法進行高速處理。

發明內容
因此，本發明正是鑒于以上問題而產生的，其目的在于提供一種 齒輪的嚙合角度檢測方法及裝置，其可檢測出可消除左右兩個齒面的 累積齒距誤差、防止左右兩個齒面的任意一個產生磨削殘留、并可盡 量減少左右兩個齒面的磨削量的最佳嚙合角度，進而可在短時間內進 行全部齒的檢測以求得上述嚙合角度。
用于解決上述課題的第一發明的齒輪的嚙合角度檢測方法中，檢 測安裝在工作旋轉軸上的工作齒輪的嚙合角度，其特征在于具有以下 處理
第1處理，對上述工作齒輪的全部齒求得從上述工作旋轉軸的原 點開始的左齒面角度和右齒面角度；
第2處理，根據上述左齒面角度和上述右齒面角度，求得相對于 全部齒的左齒面累積齒距誤差和右齒面累積齒距誤差；
第3處理，以上述工作齒輪的右轉方向為正向，根據上述左齒面
累積齒距誤差和上述右齒面累積齒距誤差，求得左齒面最大累積齒距
誤差和右齒面最小累積齒距誤差；
第4處理，根據上述左齒面角度和上述右齒面角度，求得基準齒 槽的角度；
第5處理，將上述左齒面最大累積齒距誤差和上述右齒面最小累 積齒距誤差平均化，求得上述基準齒槽的角度校正值；和
第6處理，以上述校正值校正上述基準齒槽角度，求得嚙合角度。
并且，第二發明的齒輪的嚙合角度檢測方法的特征是，在第一發
明的齒輪的嚙合角度檢測方法中，使用
增量式的旋轉編碼器，與上述工作旋轉軸一起向一個方向旋轉， 輸出Z相脈沖、A相脈沖及B相脈沖；和
位移傳感器，使上述工作齒輪與上述工作旋轉軸一起向上述一個 方向旋轉時，檢測上述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，
在上述第1處理中，以上述旋轉編碼器的Z相為上述工作旋轉軸 的原點，從上述旋轉編碼器輸出上述Z相脈沖后，計數從上述旋轉編
碼器輸出的上述A相脈沖及上述B相脈沖的脈沖數，將該計數值由上
述位移傳感器的上述左齒面位置檢測信號及上述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從上述工作旋轉軸的原點開始的上述左齒面角度和上 述右齒面角度。
并且，第三發明的齒輪的嚙合角度檢測方法的特征是，在第一發
明的齒輪的嚙合角度檢測方法中，使用
原點檢測單元，使上述工作旋轉軸向一個方向旋轉時，檢測出上 述工作旋轉軸的原點，輸出原點檢測信號；
時鐘，輸出時鐘脈沖；和
位移傳感器，使上述工作齒輪與上述工作旋轉軸一起向上述一個 方向旋轉時，檢測上述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，
在上述第1處理中，從上述原點檢測單元輸出上述原點檢測信號 后，計數從上述時鐘輸出的上述時鐘脈沖的脈沖數，將該計數值由上 述位移傳感器的上述左齒面位置檢測信號及上述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從上述工作旋轉軸的原點開始的上述左齒面角度和上 述右齒面角度。
并且，第四發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置中，檢測安裝在工作 旋轉軸上的工作齒輪的嚙合角度，其特征在于具有以下單元
第1單元，對上述工作齒輪的全部齒求得從上述工作旋轉軸的原 點開始的左齒面角度和右齒面角度；
第2單元，根據上述左齒面角度和上述右齒面角度，求得相對于 全部齒的左齒面累積齒距誤差和右齒面累積齒距誤差；
第3單元，以上述工作齒輪的右轉方向為正向，根據上述左齒面 累積齒距誤差和上述右齒面累積齒距誤差，求得左齒面最大累積齒距 誤差和右齒面最小累積齒距誤差；
第4單元，根據上述左齒面角度和上述右齒面角度，求得基準齒 槽的角度；
第5單元，將上述左齒面最大累積齒距誤差和上述右齒面最小累 積齒距誤差平均化，求得上述基準齒槽的角度校正值；和
第6單元，以上述校正值校正上述基準齒槽角度，求得嚙合角度。
并且，第五發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置的特征在于，在第四 發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置中，具有
增量式的旋轉編碼器，與上述工作旋轉軸一起向一個方向旋轉， 輸出Z相脈沖、A相脈沖及B相脈沖；和
位移傳感器，使上述工作齒輪與上述工作旋轉軸一起向上述一個 方向旋轉時，檢測上述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，
在上述第l單元中，以上述旋轉編碼器的Z相為上述工作旋轉軸 的原點，從上述旋轉編碼器輸出上述Z相脈沖后，計數從上述旋轉編 碼器輸出的上述A相脈沖及上述B相脈沖的脈沖數，將該計數值由上 述位移傳感器的上述左齒面位置檢測信號及上述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從上述工作旋轉軸的原點開始的上述左齒面角度和上 述右齒面角度。
并且，第六發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置的特征在于，在第四 發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置中，具有
原點檢測單元，使上述工作旋轉軸向一個方向旋轉時，檢測出上
述工作旋轉軸的原點，輸出原點檢測信號； 時鐘，輸出時鐘脈沖；和
位移傳感器，使上述工作齒輪與上述工作旋轉軸一起向上述一個 方向旋轉時，檢測上述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，
在上述第1單元中，從上述原點檢測單元輸出上述原點檢測信號 后，計數從上述時鐘輸出的上述時鐘脈沖的脈沖數，將該計數值由上 述位移傳感器的上述左齒面位置檢測信號及上述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從上述工作旋轉軸的原點開始的上述左齒面角度和上 述右齒面角度。
并且，第七發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置的特征在于，在第五 或第六發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置中， 具有嚙合專用電路基板，
上述第1單元、上述第2單元、上述第3單元、上述第4單元、 上述第5單元及上述第6單元是由搭載于上述嚙合專用電路基板的處 理器執行的計算處理程序，且在上述嚙合專用電路基板上搭載時鐘頻 率可與上述位移傳感器的響應速度對應的時鐘。
發明效果
根據第一發明的齒輪的嚙合角度檢測方法或第四發明的齒輪的嚙 合角度檢測裝置，其特征在于具有第1處理(單元)，對上述工作
齒輪的全部齒求得從上述工作旋轉軸的原點開始的左齒面角度和右齒
面角度；第2處理(單元)，根據上述左齒面角度和上述右齒面角度， 求得相對于全部齒的左齒面累積齒距誤差和右齒面累積齒距誤差；第3 處理(單元)，以上述工作齒輪的右轉方向為正向，根據上述左齒面
累積齒距誤差和上述右齒面累積齒距誤差，求得左齒面最大累積齒距 誤差和右齒面最小累積齒距誤差；第4處理(單元)，根據上述左齒 面角度和上述右齒面角度，求得基準齒槽的角度；第5處理(單元)， 將上述左齒面最大累積齒距誤差和上述右齒面最小累積齒距誤差平均 化，求得上述基準齒槽的角度校正值；和第6處理(單元)，以上述 校正值校正上述基準齒槽角度，求得嚙合角度。S卩，根據最易產生磨
削殘留的、具有最大累積齒距誤差(右轉方向為正向時)的左齒面、 及具有最小累積齒距誤差(右轉方向為正向時)的右齒面，求得校正 值，通過該校正值校正基準齒槽角度，由此求得工作齒輪的嚙合角度， 因此可以求得可消除左右兩個齒面的累積齒距誤差、且防止左右兩個 齒面的任意一個產生磨削殘留、還可盡量減少左右兩個齒面的磨削量 的最佳嚙合角度。
并且，根據第二發明的齒輪的嚙合角度檢測方法或第五發明的齒 輪嚙合角度檢測裝置，其特征在于，在上述第1處理(單元)中，以 上述旋轉編碼器的Z相為上述工作旋轉軸的原點，從上述旋轉編碼器
輸出上述Z相脈沖后，計數從上述旋轉編碼器輸出的上述A相脈沖及 上述B相脈沖的脈沖數，將該計數值由上述位移傳感器的上述左齒面 位置檢測信號及上述右齒面位置檢測信號閂鎖，從而求得從上述工作 旋轉軸的原點開始的上述左齒面角和上述右齒面角度。因此可高精度 且高速地檢測出全部齒的左齒面角度和右齒面角度。
并且，根據第三發明的齒輪的嚙合角度檢測方法或第六發明的齒 輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于，在上述第1處理(單元)中， 從上述原點檢測單元輸出上述原點檢測信號后，計數從上述時鐘輸出 的上述時鐘脈沖的脈沖數，將該計數值由上述位移傳感器的上述左齒 面位置檢測信號及上述右齒面位置檢測信號閂鎖，從而求得從上述工 作旋轉軸的原點開始的上述左齒面角度和上述右齒面角度，因此可高 精度且高速地檢測出全部齒的左齒面角度和右齒面角度。
并且，根據第七發明的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于， 上述第1單元、上述第2單元、上述第3單元、上述第4單元、上述 第5單元及上述第6單元是由搭載于上述嚙合專用電路基板的處理器 執行的計算處理程序，且在上述嚙合專用電路基板上搭載時鐘頻率可 與上述位移傳感器的響應速度對應的時鐘。因此，可最大限度地利用 位移傳感器的良好的響應速度(采樣速度)非常高速地檢測全部齒的
左齒面角度和右齒面角度。


圖1是表示搭載了本發明的實施例涉及的齒輪的嚙合角度檢測裝 置的齒輪磨床等齒輪精加工機械的主要部分的構造的透視圖。
圖2是表示上述嚙合角度檢測裝置的構造的框圖。
圖3 (a)是可通過NC裝置處理的信號間隔(輸入時間)的說明
圖，(b)是位移傳感放大器的響應速度(采樣速度)的說明圖。
圖4是表示位移傳感頭的檢測信號和位移傳感放大器的信號處理
的概要的說明圖。
圖5是表示嚙合角度檢測處理流程的流程圖。 圖6是表示嚙合角度檢測處理流程的流程圖。 圖7是對旋轉編碼器的脈沖信號和位移傳感器的ON-OFF信號的
關系進行示例的說明圖。
圖8是和左齒面的角度求出方法相關的說明圖。
圖9是和右齒面的角度求出方法相關的說明圖。
圖IO是和基準齒槽的角度求出方法相關的說明圖。
圖11是和基準齒槽角度的校正方法相關的說明圖。
圖12 (a)表示利用時鐘脈沖求得左右兩個齒面的角度時的齒輪的
嚙合角度檢測裝置的構造的框圖，(b)是對原點檢測傳感器的原點檢
測信號和時鐘脈沖及位移傳感器的ON-OFF信號的關系的進行示例的
說明圖。
圖13是表示高速嚙合專用電路基板的電路構造的概要的框圖。 圖14是表示上述高速嚙合專用電路基板的狀態變化的概要的圖。 圖15是表示使用接近傳感器時的現有例的圖。 圖16是表示使用接近傳感器時的現有例的圖。
具體實施例方式
以下根據附圖詳細說明本發明的實施例。
(構造)
圖1是表示搭載了本發明的實施例涉及的齒輪的嚙合角度檢測裝 置的齒輪磨床等齒輪精加工機械的主要部分的構造的透視圖，圖2是
表示上述嚙合角度檢測裝置的構造的框圖。并且，圖3 (a)是可通過 NC裝置處理的信號間隔(輸入時間)的說明圖，圖3 (b)是位移傳感 放大器的響應速度(采樣速度)的說明圖，圖4是表示位移傳感頭的 檢測信號和位移傳感放大器的信號處理的概要的說明圖。圖5及圖6 是表示嚙合角度檢測處理流程的流程圖。圖7是對旋轉編碼器的脈沖 信號和位移傳感器的ON-OFF信號的關系進行示例的說明圖，圖8是 和左齒面的角度求出方法相關的說明圖，圖9是和右齒面的角度求出 方法相關的說明圖，圖IO是和基準齒槽的角度求出方法相關的說明圖， 圖11是和基準齒槽角度的校正方法相關的說明圖。
圖12 (a)表示利用時鐘脈沖求得左右兩個齒面的角度時的齒輪的 嚙合角度檢測裝置的構造的框圖，圖12 (b)是對原點檢測傳感器的原 點檢測信號和時鐘脈沖及位移傳感器的ON-OFF信號的關系的進行示 例的說明圖。并且，圖13是表示高速嚙合專用電路基板的電路構造的 概要的框圖，圖14是表示上述高速嚙合專用電路基板的狀態變化的概 要的圖。
如圖1所示，齒輪磨床等齒輪精加工機械具有主軸ll、作為工作 旋轉軸的工作臺軸12 (稱為C軸)。主軸11上安裝有磨削工具(在圖 示示例中為螺紋狀磨石)13，在工作臺軸12上，安裝被滾齒機床等切 齒機床切齒并淬火后的作為工件的齒輪14。磨削工具13如箭頭A3所 示，通過主軸用電機15與主軸11一起被旋轉驅動，工作齒輪14如箭 頭A4所示，通過工作臺軸用電機16與工作臺軸12—起被旋轉驅動。
并且，雖然省略了圖示，但齒輪精加工機械上還設置用于將磨 削工具13如箭頭A5所示進行軸向傳送的Z軸驅動部；用于將磨削工 具13如箭頭A6所示進行移位傳送的Y軸驅動部；用于使磨削工具13
如箭頭A7所示接近/離開工作齒輪14的X軸驅動部等。工作齒輪14 的精加工(磨削)通過各個軸的驅動部的動作，在使磨削工具13的齒 17 (頂底)和工作齒輪14的齒18 (頂底)嚙合的狀態，通過使磨削工 具13及工作齒輪14旋轉而實施。
并且，在開始這種實際的精加工前，存在"嚙合"工序，用于使 磨削工具13的齒17 (頂底)和工作齒輪14的齒18 (頂底)變為可嚙 合的旋轉相位關系，在該嚙合工序中，需要檢測安裝在工作臺軸12的 工作齒輪14的嚙合角度。根據圖2說明該嚙合角度檢測裝置的構造。
如圖2所示，本實施例的嚙合角度檢測裝置具有渦電流式位移傳 感器(位移傳感頭21、位移傳感放大器22)、增量式的旋轉編碼器23、 高速嚙合專用電路基板24。
如圖l及圖2所示，旋轉編碼器23通過工作臺軸用電機16的旋 轉軸25連接到工作臺軸12，與工作臺軸12 (工作齒輪14) 一起旋轉， 輸出Z相、A相及B相的脈沖信號。如圖7所示，Z相脈沖旋轉1次 輸出1個脈沖，A相脈沖及B相脈沖彼此具有90度的相位差，旋轉l 次輸出預定的脈沖數。
如圖2所示，位移傳感器(間隙傳感器)由檢測部的位移傳感頭 21、及信號處理部的位移傳感放大器22構成。位移傳感器和現有的接 近傳感器相比，具有較好的采樣速度、重復精度，因此可高速且高精 度地檢測出工作齒輪14的左右兩個齒面位置，并且由于沒有響應差的 影響，因此可僅通過一個方向的旋轉同時檢測出工作齒輪14的左右兩 個齒面位置。
位移傳感頭21例如安裝在未圖示的旋轉機構等移動機構上，在檢 測嚙合角度時，通過上述移動機構，如圖2所示，向工作臺軸12上安 裝的工作齒輪14的齒18的附近移動(靠近)而與齒18相對配置，而
當嚙合角度檢測結束后，通過上述移動機構向不會妨礙磨削工具13的
精加工的回避位置移動。位移傳感放大器22使用可同時處理從位移傳 感頭21輸出的模擬信號(間隙值)和數字信號(對閾值的高-低判斷輸
出)的傳感器。
位移傳感器的檢測信號不像以往那樣輸出到NC裝置26，而是輸 出到高速嚙合專用電路基板24，通過該高速嚙合專用電路基板24求得 的嚙合角度輸出到NC裝置26。 NC裝置26用于進行主軸11、工作臺 軸12等各個軸的數值控制等。
如圖3 (a)所例示，NC裝置的連續高速跳躍功能中，對來自外 部的輸入信號進行ON—OFF或OFF—ON的信號更新例如需要24msec 以上。另一方面，如圖3 (b)所例示，從位移傳感器最短可以25y sec 的間隔(采樣速度)進行ON—OFF信號的輸出。因此，在位移傳感器 和NC裝置的組合中，在NC裝置一側可處理的信號間隔(輸入時間) 有限制，所以需要降低工作齒輪的旋轉速度來進行左右兩個齒面位置 的檢測，結果無法最大限度地利用位移傳感器良好的響應速度(采樣 速度)。
因此，在本實施例中，開發、制造了可高速地處理檢測信號并計 算嚙合角度的嚙合專用電路基板24，將位移傳感器的檢測信號 (ON/OFF信號)輸出到該高速嚙合專用電路基板24。在該高速嚙合 專用電路基板24中，對應于位移傳感器的25y sec的響應速度(采樣 速度)，搭載時鐘頻率為40kHz以上的時鐘(參照圖13的時鐘部57)， 通過使高速嚙合專用電路基板24上搭載的處理器(參照圖13的處理 器部49)的計算速度高速化，來最大限度地利用位移傳感器一側的能 力。
在此根據圖4說明位移傳感頭21的檢測信號和位移傳感放大器 22的信號處理。圖4 (a)中圖示了將工作齒輪14的齒18及齒槽27
的一部分展開的圖。與之相對，如圖2的箭頭A4所示，通過工作臺軸 用電機16使工作臺軸12 (工作齒輪14)以規定的旋轉速度旋轉時， 從位移傳感頭21輸出如圖4 (b)所示的和工作齒輪14的齒18及齒槽 27的形狀對應的檢測信號。即，位移傳感頭21檢測出從位移傳感頭 21開始到齒18及齒槽27為止的距離(間隙)。位移傳感頭21的檢測 信號(間隙值)例如是一5 + 5V的模擬信號。當該檢測信號(模擬 信號)從位移傳感頭21輸出到位移傳感放大器22時，在位移傳感放 大器22中，如圖4 (b)所示，比較上述檢測信號和預先設定的觸發電 平(閾值)，當上述檢測信號越過上述觸發電平時，輸出高或低的 ON-OFF信號。
在圖示例的位移傳感放大器22中，設定如下當上述檢測信號從
比上述觸發電平小的狀態向比較大的狀態越過上述觸發電平時，輸出
0V的OFF信號(低信號)，當上述檢測信號從比上述觸發電平大的狀 態向比較小的狀態越過上述觸發電平時，輸出5V的ON信號(高信號)。 即，在圖示例(參照圖2、圖4)中，ON信號(高信號)是工作齒輪 14的左齒面28的位置檢測信號，OFF信號(低)信號是工作齒輪14 的右齒面29的位置檢測信號。
此外，上述觸發電平在上述檢測信號的最大值和最小值的范圍內 時，可以設定為任意的值。并且，與此相反，也可使左齒面28的位置 檢測信號為OFF信號(低信號)，使左齒面29的位置檢測信號為ON 信號(高信號)。
并且，從位移傳感放大器22輸出的ON-OFF信號輸入到高速嚙合 專用電路基板24，在高速嚙合專用電路基板24中，根據該ON-OFF信 號等求得工作齒輪14的嚙合角度。
參照圖5及圖6的流程圖說明高速嚙合專用電路基板24及NC裝 置的嚙合角度檢測處理的流程。圖5記載的(*A)與圖6記載的(*A)接續。此外，對高速嚙合專用電路基板24的電路構造的概要及狀態變
換的概要稍后論述(參照圖13、圖14)。
如圖5所示，通過NC裝置26對上述移動機構的控制，使位移傳 感頭21靠近工作齒輪14而變為如圖2所示的狀態，進行對高速嚙合 專用電路基板24的電源供給等，完成嚙合角度檢測處理的準備時，開 始嚙合角度檢測處理(步驟S1)，通過NC裝置26使工作臺軸用電機 16開始動作，從而開始工作臺軸12 (工作齒輪14)的旋轉(步驟S2)。
在旋轉開始附近、旋轉停止附近，由于工作臺軸12(工作齒輪14) 的旋轉速度不是一定的，因此工作臺軸12(工作齒輪14)旋轉超過360 度。例如使工作臺軸12 (工作齒輪14)的旋轉量如下所示為360±50 度(步驟S3)。
—一50度(工作臺軸旋轉開始)
—0度(檢測開始)
—360度(檢測結束)
—410度(工作臺軸旋轉結束)
此外，切斷電源并再度接通電源時，NC裝置26不清楚工作臺軸 12的原點位置(旋轉編碼器23的Z相位置)，因此在進行用于檢測齒 面位置的工作臺軸旋轉(步驟S2)前，進行用于恢復原點的工作臺軸 旋轉。進行用于恢復原點的工作臺軸旋轉時，通過由旋轉編碼器23輸 出的Z相脈沖(原點信號)，確認旋轉編碼器23的Z相位置、即工作 臺軸12的原點位置。在NC裝置26中，如果掌握工作臺軸12的原點 位置，則可在工作臺軸12開始旋轉50度的時刻(O度時刻)或到達其 附近的時刻，從旋轉編碼器23輸出Z相脈沖，其結果是，在工作臺軸 12的旋轉速度穩定的范圍(上述0度 360度的范圍)內，可切實進行 齒面位置檢測。
并且，在高速嚙合專用電路基板24中，開始用于NC裝置26的 齒面位置檢測的工作臺軸旋轉(步驟S2、 S3)，如圖7所示，當從旋 轉編碼器23輸出Z相脈沖時，以該Z相脈沖(原點信號)為基準，求 得左右兩個齒面28、 29的角度(d、 C2、 C3、 C4、…、C2z-!、 C2Z)(步 驟S4)。
艮口，從Z相脈沖(原點信號)輸出開始、到輸出位移傳感器(位 移傳感放大器22)的ON信號(左齒面位置檢測信號)及OFF信號(右 齒面位置檢測信號)為止的期間內，計數從旋轉編碼器23輸出的A相 脈沖及B相脈沖的脈沖數。并且，將該計數值根據預定的旋轉編碼器 23的脈沖數和旋轉角度的關系，變換為左右兩個齒面28、 29的角度， 從而求得圖8所示的從Z相(原點)開始的全部齒18的左齒面28的 角度(d、 C3、…、C2z-》、及圖9所示的從Z相(原點)開始的全
部齒18的右齒面29的角度(C2、 C4.....C2Z)(步驟S4) 。 g卩，在
本實施例中，步驟S4是第1處理(單元)。即，使旋轉編碼器23的Z 相為工作臺軸12 (工作旋轉軸)的原點，從旋轉編碼器23輸出Z相脈 沖后，計數從旋轉編碼器23輸出的A相脈沖及B相脈沖的脈沖數，將 該計數值由位移傳感器(位移傳感頭21、位移傳感放大器22)的 ON-OFF信號(左齒面位置檢測信號及右齒面位置檢測信號)閂鎖(保 持)，求得從工作臺軸12 (工作旋轉軸)的原點開始的左齒面角度及 右齒面角度。此外，A相脈沖及B相脈沖的脈沖數的計數方法例如可 使用4倍乘法(4通倍法)(參照圖7的"測定齒距")等。
并且，存儲在此求得的全部齒18的左右兩個齒面角度(d、 C2、
C3、 C4.....C2w、 C2Z)，并輸入工作齒輪14的齒數Z (例如操作者
通過未圖示的輸入裝置輸入)，設定全部右齒面29的累積齒距誤差 ARi的最小值ARmin的初始值(0)、及全部左齒面28的累積齒距誤 差ALi的最大值ALmax的初始值(0)(步驟S4)。
接著，對于作為用于求得累積齒距誤差的基準的齒面角度，設左 齒面28為d、右齒面29為C2，分別通過下式求出第i (i=2，3,4,...，Z)
個齒18的左齒面28的累積齒距誤差ALi、及右齒面29的累積齒距誤 差ARi。在下式中，(C2w-d)如圖8所示是左齒面28的累積齒距(實 測值)，(C2l-C2)如圖9所示是右齒面29的累積齒距(實測值)，
(360/Z) (i-l)是理想的(沒有誤差)累積齒距。并且，根據該計算 結果，求得全部左齒面28的累積齒距誤差ALi中的最大值ALmax、及 全部右齒面29的累積齒距誤差ARi中的最小值ARmin。
ALi= (C2i—廣C》一 (360/Z) (i—1) (i=2，3,4，.."Z) ARi= (C2i-C2) — (360/Z) (i—1) (i=2,3,4，...，Z)
艮P，根據圖6的流程圖進行說明的話，首先，設i為2(步驟S5)。 接著，對左齒面28比較C2w的值和Q的值(步驟S6)，當C^的值 大于Q的值時，將該C^的值原樣設定為C2w的值(步驟S7)，當 的值小于等于d的值時，將(C^+360)的值設定為Qw的值(步 驟S8)。
并且，根據d的值和在步驟S7或S8中設定的的值，通過上 述ALi的計算公式計算出左齒面28的累積齒距ALi (步驟S9)。
接著，比較步驟S9求得的ALi的值和ALmax的值(步驟S10)， 如果ALi的值小于ALmax的值時，ALmax的值不變(步驟S12)，如 果ALi的值大于等于ALmax的值，則將該ALi的值設定為ALmax的 值(步驟Sll)。
對右齒面29比較&的值和C2的值(步驟S13)，當C2i的值大
于C2的值時，將該C2i的值原樣設定為C2j的值(步驟S14)，當C2l
的值小于等于C2的值時，將(C2i+360)的值設定為C2i的值(步驟S15)。
并且，根據C2的值和在步驟S14或S15中設定的C2i的值，通過 上述ARi的計算公式計算出左齒面28的累積齒距ARi (步驟S16)。
此外，考慮到累積齒距誤差，(C2w-d)及(C2l-C2)的值必須是
正值(參照圖8、圖9)。因此，如果左齒面角度C2w-d或C2i的值超 過360度成為從0度開始的值時，(C^-d)或(C2l-C2)的值變為負 的，因此在步驟S6中，當判斷C2w的值小于等于d的值時、及在步 驟S13中判斷C2i的值小于等于C2的值時，通過進行步驟S8、 S15的 處理，在步驟S9、 S16中使(C2i-廣d) 、 (C2i-C2)的值一定為正值。
接著，比較在步驟S16中求得的ARi的值和ARmin的值(步驟 S17)，當ARi的值大于等于ARmin的值時，使ALmax的值原樣不變 (步驟S18)，如果ARi的值小于ARmin的值，則將該ARi的值設定 為ARmin的值(步驟S19)。
接著，使i的值為(i+l)(步驟S20),直到i的值達到齒數Z 的值為止(步驟S21),重復上述步驟S6 S12及步驟S13-S19的處理。 從而求得全部左齒面28的累積齒距誤差的最大值ALmax、及全部右齒 面29的累積齒距誤差的最小值ARmin。在本實施例中，步驟S5 步驟 S21是第2處理(單元)及第3處理(單元)。
接著，通過下式求得圖8及圖9所示的基準齒槽27的位置(角度) eo(步驟S22)。在本實施例中，步驟S22是第4處理(單元)。如 圖10所示，從齒18的頂點(寬度方向的中央部)到鄰近的齒18的頂 點(寬度方向的中央部)為止的角度通過使360度除以齒數Z來求得， 進一步其1/2成為相鄰的二個齒18的頂點和頂點之間位置、即基準齒 槽27的位置(從齒18的頂點到基準齒槽27的角度)。并且，從Z相
(原點)到齒18的頂點為止的角度可通過(Cl+C2) /2求得。因此， 通過下式可求得從Z相(原點)到基準齒槽27的角度eo。 0 0= (Cl + C2) /2+ (360/Z) /2
接著，通過下式計算基準齒槽角度e o的校正值s e (步驟s23)。
在本實施例中，步驟S23是第5處理(單元)。 S 9 = (ARmin+ALmax) /2
為了消除左右兩個齒面28、 29的累積齒距誤差、且防止左右兩個 齒面28、 29的磨削殘留、盡量減少左右兩個齒面28、 29的磨削量，
需要校正基準齒槽角度eo。
滿足這一要求的校正量S 9可通過以下方法求得如圖11所示， 以箭頭A10的方向、即工作齒輪14的右轉(在各齒18中右齒面29先 行的旋轉方向)方向為正向時，通過上式使左齒面28的最大累積齒距 誤差ALmax (正向上最大的誤差)、及右齒面29的最小累積齒距誤差 ARmin (和箭頭A10相反的負向上最大的誤差絕對值最大)平均化， 并使這些累積齒距誤差ALmax、 ARmin左右均等。
在圖11中，虛線表示假設是沒有累積齒距誤差的理想狀態下的基 準齒槽27的左右兩側的齒面28、 29，實線表示將全部齒面28、 29中 的具有最大累積齒距誤差ALmax的左齒面28、及具有最小累積齒距誤 差ARmin的右齒面29假想地與上述虛線的齒面28、 29重合的情況， 在該虛擬狀態下，左右兩個齒面28、 29成為離開最大的狀態。之所以 根據具有最大累積齒距誤差ALmax的左齒面28、及具有最小累積齒距 誤差ARmin的右齒面29求得校正量S 9 ，是因為考慮到在這些左齒面 28或右齒面29中最易于產生磨削殘留。
并且，最終要求得的最佳嚙合角度e通過下式進行計算(步驟 S24)，并將該嚙合角度e輸出到NC裝置26 (步驟S25)，結束處理 (步驟S26)。在本實施例中，步驟S24是第5處理(單元)。 9 = 60+5 9
并且，在NC裝置26中，根據來自旋轉編碼器23的檢測信號(脈 沖信號)控制工作臺軸用電機16的旋轉，使彼此同步旋轉的磨削工具 13 (主軸11)和工作齒輪14 (工作臺軸12)的旋轉相位如圖11所示，
以校正量S 9校正。從而使磨削工具13 (主軸11)和工作齒輪14 (工 作臺軸12)的旋轉相位變為最佳，在該狀態下對工作齒輪14的齒18 (頂底)，和現有技術同樣地控制各軸驅動部，從而與磨削工具13的 齒(頂底)嚙合。這樣一來，嚙合完成，開始實際的精加工。
此外，以上說明了使工作齒輪14正向旋轉(圖2、圖8、圖9所 示的箭頭A4方向的旋轉)以檢測出嚙合角度的情況，當然，使工作齒 輪14反向旋轉時，省略其具體說明，但也可通過和上述所示的處理，
求得將基準齒槽角度e o以校正值s e校正的最佳嚙合角度e 。
并且，以上根據旋轉編碼器23的脈沖信號求得左右兩個齒面角度 (d、 C2、 C3、 C4、…、C2u、 C2Z)，但不限于此，也可根據從高速 嚙合專用電路基板24上裝備的內部時鐘發送的時鐘脈沖，求得左右兩
個齒面角度(C!、 C2、 C3、 C4.....C2Z.！、 C2Z)。這種情況下，需要
原點檢測單元，用以輸出原點信號而取代旋轉編碼器23的Z相脈沖。
作為這種情況下的原點檢測單元，只要是可檢測出工作臺軸12(工 作旋轉軸)的原點的裝置即可，例如可以是圖12所示的構造。如圖12 (a)所示，在工作臺軸12的外周面的一處設置表示工作臺軸12的原 點的原點突起31，通過接近傳感器、位移傳感器等適當的原點檢測傳 感器32檢測出該原點突起31。在原點檢測傳感器32中，將原點突起 31的檢測信號轉出到高速嚙合專用電路基板24。即，原點檢測傳感器 32的原點檢測信號取代旋轉編碼器23的Z相脈沖。此外，原點突起 31如圖示例所示，不限于直接設置在工作臺軸12上，也可設置在與工 作臺軸連接的其他旋轉軸上。即，當設置了連接到工作臺軸12并與工 作臺軸12—起旋轉的其他旋轉軸時，也可在該其他旋轉軸的外周面的 一處設置表示工作臺軸12的原點的原點突起31。
在高速嚙合專用電路基板24中，如圖12 (b)所示，當原點檢測 信號從原點檢測傳感器32輸出(旋轉l次輸出l次)時，以該原點檢
測信號為基準，求得左右兩個齒面28、 29的角度(d、 C2、 C3、 C4.....
C2z-l、 C2Z)。
艮口，在原點檢測信號輸出開始到輸出了位移傳感器(位移傳感放
大器22)的ON信號、OFF信號為止的期間內，計數從上述時鐘輸出 的時鐘脈沖的脈沖數。并且，使該計數值根據上述時鐘脈沖的脈沖數 和旋轉角度的關系(時鐘頻率和工作臺軸12的旋轉速度的關系)，變 換為左右兩個齒面28、 29的角度，從而與圖8同樣求得從原點開始的 全部齒18的左齒面28的角度(d、 C3、 ...、 Cm.!)，與圖9同樣求得
從原點開始的全部齒18的右齒面29的角度(C2、 C4.....C2Z)。艮P，
以工作齒輪14的旋轉速度一定為前提，從原點檢測傳感器32等原點 檢測單元輸出原點檢測信號后，計數從內部時鐘輸出的時鐘脈沖(基 準脈沖)的脈沖數，將該計數值用位移傳感器22的ON-OFF信號(左 齒面位置檢測信號及右齒面位置檢測信號)閂鎖(保持)，求得始自 工作臺軸12 (工作旋轉軸)的原點的左齒面角度和右齒面角度。此外， 使用時鐘脈沖時，可使工作臺軸12 (工作齒輪14)的旋轉速度的設定 例如在低速模式和高速模式之間切換，低速模式是使工作齒輪14以低 速的一定旋轉速度旋轉的模式，高速模式是使工作齒輪14以高速的一 定旋轉速度旋轉的模式。
其之后的求得嚙合角度6的處理內容和使用上述旋轉編碼器23 時的處理相同(參照圖6)，因此省略其說明。
在此根據圖13說明高速嚙合專用電路基板24的電路構造的概要。
如圖13所示，高速嚙合專用電路基板24具有由連接器等構成 的輸入連接部41、 42、 43、 44;由動作輸入晶體管、電阻、電容等構 成的編碼器信號輸入IF電路部45;由光電耦合器、晶體管、電阻、電 容等構成的NC/原點檢測信號輸入IF電路部46;由光電耦合器、晶體 管、電阻、電容等構成的位移傳感器輸入IF電路部47;由ROMIC、
電阻、電容等構成的ROM部48;由微處理器、電容等構成的處理器
部49;由DCDC變換器、電容等構成的DCDC變換部50;由D電源、 電容等構成的電源24V部51;由端子臺等構成的電源輸入端子臺部52; 由開關等構成的復位開關部53;由開關、電阻等構成的DIPSW部54; 由LED等構成的LED顯示部55;由晶體管、電阻、電容等構成的LED 驅動部56;由時鐘IC等構成的時鐘部57;由SRAM等構成的SRAM 部58;由光電耦合器、晶體管、電阻、電容等構成的輸出IF部59;由 連接器等構成的輸出連接部60。
對各部分進行概要說明，外部輸入配線連接到輸入連接部41、 42、 43、 44。在編碼信號輸入IF電路部45中，將來自旋轉編碼器23的輸 入信號的電平變換為處理器輸入用的信號電平(從5V變換為3.3V)。 在NC/原點檢測信號輸入IF電路部46中，將來自NC裝置26或原點 檢測傳感器32的輸入信號的電平變換為處理器輸入用信號電平(從5V 變換為3.3V)。在位移傳感器輸入IF電路部47中，將來自位移傳感 放大器22的輸入信號的電平變換為處理器輸入用信號電平(從5V變 換為3.3V)。在ROM部48中，存儲程序(嚙合角度的計算程序等)， 將該程序下載到處理器中。在處理器部49中，根據上述程序進行圖14 所示的處理。在DCDC變換部50中，向3.3V類的晶體管提供3.3V的 電源。
在電源24V部51中，接受24V電壓，將5V電壓提供到5V類晶 體管。在電源輸入端子臺部52中，進行外部電源(DC24V)的布線連 接。在復位開關53中，進行處理器的復位。DIPSW部54用于設定處 理器。在LED顯示部55中，以7區LED顯示高速嚙合專用電路基板 24的動作狀態。在LED驅動部56中，驅動來自處理器的顯示信號以 用于LED。在時鐘部57中，產生處理器的基準時鐘脈沖。該時鐘脈沖 如上所述，也用于求得左右兩個齒面28、 29的角度。在SRAM部58 中，存儲測定數據。在輸出IF部中，將處理器的輸出信號電平從3.3V 變換為24V。將外部輸出布線連接到輸出連接部60。
接著，根據圖14概要說明高速嚙合專用電路基板24的狀態轉換。
在圖14中，在電源ON61中，從外部電源供電，對NC裝置26 進行READY輸出。在初始化62清除內部變量。在空轉狀態63下，等 待來自NC裝置26的指令，轉換為與來自NC裝置26的指令對應的狀 態。在數據設定64中，識別設定數據的種類，設定和種類對應的數據 (齒數Z等)，并且對于部分數據(齒數Z等)檢査是否為規格范圍 內，如果超過規格范圍，則輸出錯誤。在對NC裝置的數據輸出65中， 根據NC裝置26的要求，將累積齒距誤差的最大值及最小值、高速嚙 合專用電路基板24的時鐘頻率等輸出到NC裝置26，并且檢査要求數 據的種類是否為規格范圍內，如果是規格范圍外則輸出錯誤。在計算 處理66中，進行如圖5及圖6所示的計算處理等，并且檢査累積齒距 誤差是否過大，如果過大則進行錯誤輸出。在錯誤輸出67中，向NC 裝置26進行錯誤信息通知。在基準脈沖計數值取得68中，當選擇了 編碼器模式時，計數旋轉編碼器23的A相脈沖及B相脈沖，當選擇了 低速/高速模式時，計數時鐘脈沖。在顯示69中，根據高速嚙合專用電 路基板24的DIPSW，顯示各數據、錯誤信息。
(作用效果)
如上所述，根據本實施例的齒輪嚙合角度檢測裝置，其特征在于 具有第1單元，對工作齒輪14的全部齒18求得從工作臺軸12的原 點開始的左齒面角度(C!、 C3、…、C2Z-。和右齒面角度(C2、 C4、…、 C2Z);第2單元，根據左齒面角度(d、 C3、…、C2z—i)和右齒面角
度(C2、 C4.....C2Z)，求得相對于全部齒18的左齒面累積齒距誤差
ALi和右齒面累積齒距誤差ARi;第3單元，以工作齒輪14的右轉方 向為正向，根據左齒面累積齒距誤差ALi和右齒面累積齒距誤差ARi， 求得左齒面最大累積齒距誤差ALmax和右齒面最小累積齒距誤差
ARmin;第4單元，根據左齒面角度(d、 C3.....Cu.!)和右齒面角
度(C2、 C4.....C2Z)，求得基準齒槽27的角度9 0;第5單元，將左齒面最大累積齒距誤差ALmax和右齒面最小累積齒距誤差ARmin 平均化，求得基準齒槽角度eo的校正值s e;第6單元，以校正值S e校正基準齒槽角度eo，求得嚙合角度e。 S卩，根據最易產生磨削殘
留的、具有最大累積齒距誤差ALmax (右轉為正向時)的左齒面28、 及具有最小累積齒距誤差ARmin (右轉為正向時)的右齒面29，求得
校正值s e，由該校正值s e校正基準齒槽角度eo，從而求得工作齒
輪14的嚙合角度e ,因此求得可消除左右兩個齒面28、 29的累積齒 距誤差、且防止左右兩個齒面28、 29的任意一個產生磨削殘留、進而 可盡量減少左右兩個齒面28、 29的磨削量的最佳嚙合角度e 。
并且，根據本實施例的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于， 在第1處理(單元)中，以旋轉編碼器23的Z相為工作臺軸12 (工作 旋轉軸)的原點，從旋轉編碼器23輸出Z相脈沖后，計數從旋轉編碼 器輸出的A相脈沖及B相脈沖的脈沖數，將該計數值由位移傳感器(位 移傳感頭21、位移傳感放大器22)的ON-OFF信號(左齒面位置檢測 信號及右齒面位置檢測信號)閂鎖(保持)，求得從工作臺軸12 (工
作旋轉軸)的原點開始的左齒面角度(C!、 C3.....C2Z.。和右齒面角
度(C2、 C4.....C2Z)。因此可高精度且高速地檢測出全部齒18的左
右兩個齒面角度(q、 C2、 C3、 C4.....C2z-,、 C2Z)。
并且，根據本實施例的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于， 在第l處理(單元)中，從原點傳感器32等原點檢測單元輸出原點檢 測信號后，計數從內部時鐘輸出的時鐘脈沖(基準脈沖)的脈沖數， 將該計數值由位移傳感器22的ON-OFF信號(左齒面位置檢測信號及 右齒面位置檢測信號)閂鎖(保持)，從而求得從工作臺軸12 (工作
旋轉軸)的原點開始的左齒面角度(d、 C3.....C2Z.》和右齒面角度
(C2、 C4.....C2Z)。因此可高精度且高速地檢測出全部齒18的左右
兩個齒面角度(C!、 C2、 C3、 C4.....C2Z)。
并且，根據本實施例的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于，上述第1單元、第2單元、第3單元、第4單元、第5單元及第6單 元是由搭載于高速嚙合專用電路基板24的處理器(處理器部49)執行 的計算處理程序，且在高速嚙合專用電路基板24上搭載時鐘頻率可與 位移傳感器的響應速度對應的時鐘(時鐘部57)。因此，可最大限度 地利用位移傳感器的良好的響應速度(采樣速度)來非常高速地檢測 全部齒18左右兩個齒面角度(d、 C2、 C3、 C4、…、C2n、 C2Z)。
本發明涉及到齒輪的嚙合角度檢測方法及裝置，例如適用于齒輪 磨床等齒輪精加工機械中高速且高精度地進行嚙合并進行高精度的齒 輪精加工的情況。
權利要求
1.一種齒輪的嚙合角度檢測方法，檢測安裝在工作旋轉軸上的工作齒輪的嚙合角度，其特征在于，具有以下處理第1處理，對所述工作齒輪的全部齒求得從所述工作旋轉軸的原點開始的左齒面角度和右齒面角度；第2處理，根據所述左齒面角度和所述右齒面角度，求得相對于全部齒的左齒面累積齒距誤差和右齒面累積齒距誤差；第3處理，以所述工作齒輪的右轉方向為正向，根據所述左齒面累積齒距誤差和所述右齒面累積齒距誤差，求得左齒面最大累積齒距誤差和右齒面最小累積齒距誤差；第4處理，根據所述左齒面角度和所述右齒面角度，求得基準齒槽的角度；第5處理，將所述左齒面最大累積齒距誤差和所述右齒面最小累積齒距誤差平均化，求得所述基準齒槽的角度校正值；和第6處理，以所述校正值校正所述基準齒槽角度，求得嚙合角度。
2. 根據權利要求1所述的齒輪的嚙合角度檢測方法，其特征在于， 使用增量式的旋轉編碼器，與所述工作旋轉軸一起向一個方向旋轉， 輸出Z相脈沖、A相脈沖及B相脈沖；和位移傳感器，使所述工作齒輪與所述工作旋轉軸一起向所述一個 方向旋轉時，檢測所述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，在所述第1處理中，以所述旋轉編碼器的Z相為所述工作旋轉軸 的原點，從所述旋轉編碼器輸出所述Z相脈沖后，計數從所述旋轉編 碼器輸出的所述A相脈沖及所述B相脈沖的脈沖數，將該計數值由所 述位移傳感器的所述左齒面位置檢測信號及所述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從所述工作旋轉軸的原點開始的所述左齒面角度和所 述右齒面角度。
3. 根據權利要求1所述的齒輪的嚙合角度檢測方法，其特征在于，使用原點檢測單元，使所述工作旋轉軸向一個方向旋轉時，檢測出所 述工作旋轉軸的原點，輸出原點檢測信號； 時鐘，輸出時鐘脈沖；和位移傳感器，使所述工作齒輪與所述工作旋轉軸一起向所述一個 方向旋轉時，檢測所述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，在所述第1處理中，從所述原點檢測單元輸出所述原點檢測信號 后，計數從所述時鐘輸出的所述時鐘脈沖的脈沖數，將該計數值由所 述位移傳感器的所述左齒面位置檢測信號及所述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從所述工作旋轉軸的原點開始的所述左齒面角度和所 述右齒面角度。
4. 一種齒輪的嚙合角度檢測裝置，檢測安裝在工作旋轉軸上的工作齒輪的嚙合角度，其特征在于，具有以下單元第1單元，對所述工作齒輪的全部齒求得從所述工作旋轉軸的原 點開始的左齒面角度和右齒面角度；第2單元，根據所述左齒面角度和所述右齒面角度，求得相對于 全部齒的左齒面累積齒距誤差和右齒面累積齒距誤差；第3單元，以所述工作齒輪的右轉方向為正向，根據所述左齒面 累積齒距誤差和所述右齒面累積齒距誤差，求得左齒面最大累積齒距 誤差和右齒面最小累積齒距誤差；第4單元，根據所述左齒面角度和所述右齒面角度，求得基準齒 槽的角度；第5單元，將所述左齒面最大累積齒距誤差和所述右齒面最小累 積齒距誤差平均化，求得所述基準齒槽的角度校正值；和第6單元，以所述校正值校正所述基準齒槽角度，求得嚙合角度。
5. 根據權利要求4所述的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于， 具有-增量式的旋轉編碼器，與所述工作旋轉軸一起向一個方向旋轉，輸出Z相脈沖、A相脈沖及B相脈沖；和位移傳感器，使所述工作齒輪與所述工作旋轉軸一起向所述一個 方向旋轉時，檢測所述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，在所述第1單元中，以所述旋轉編碼器的Z相為所述工作旋轉軸 的原點，從所述旋轉編碼器輸出所述Z相脈沖后，計數從所述旋轉編 碼器輸出的所述A相脈沖及所述B相脈沖的脈沖數，將該計數值由所 述位移傳感器的所述左齒面位置檢測信號及所述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從所述工作旋轉軸的原點開始的所述左齒面角度和所 述右齒面角度。
6. 根據權利要求4所述的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征在于，具有原點檢測單元，使所述工作旋轉軸向一個方向旋轉時，檢測出所述工作旋轉軸的原點，輸出原點檢測信號； 時鐘，輸出時鐘脈沖；和位移傳感器，使所述工作齒輪與所述工作旋轉軸一起向所述一個 方向旋轉時，檢測所述工作齒輪的全部齒的左齒面及右齒面的位置， 輸出左齒面位置檢測信號和右齒面位置檢測信號，在所述第1單元中，從所述原點檢測單元輸出所述原點檢測信號 后，計數從所述時鐘輸出的所述時鐘脈沖的脈沖數，將該計數值由所 述位移傳感器的所述左齒面位置檢測信號及所述右齒面位置檢測信號 閂鎖，從而求得從所述工作旋轉軸的原點開始的所述左齒面角度和所 述右齒面角度。
7. 根據權利要求5或6所述的齒輪的嚙合角度檢測裝置，其特征 在于， 具有嚙合專用電路基板，所述第l單元、所述第2單元、所述第3單元、所述第4單元、 所述第5單元及所述第6單元是由搭載于所述嚙合專用電路基板的處 理器執行的計算處理程序，且在所述嚙合專用電路基板上搭載時鐘頻 率可與所述位移傳感器的響應速度對應的時鐘。
全文摘要
提供一種齒輪的嚙合角度檢測方法及裝置，其可檢測出可消除左右兩個齒面的累積齒距誤差、防止左右兩個齒面的任意一個產生磨削殘留、并可盡量減少左右兩個齒面的磨削量的最佳嚙合角度，而且可在短時間內進行全部齒的檢測及其信號處理以求得所述嚙合角度，其中，根據最易產生磨削殘留的、具有最大累積齒距誤差ALmax(右轉方向為正向時)的左齒面(28)、及具有最小累積齒距誤差ARmin(右轉方向為正向時)的右齒面(29)，求得用于消除這些累積齒距誤差、抑制磨削后的累積齒距誤差的校正值δθ，并通過利用該校正值δθ校正基準齒槽角度θo，求得工作齒輪(14)的嚙合角度θ，此外，利用位移傳感器和高速嚙合專用電路基板(24)，實現短時間內的全部齒檢測及信號處理。
文檔編號G01D5/12GK101173864SQ20071016799
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月31日 優先權日2006年10月31日
發明者石井浩, 菊池壽真 申請人:三菱重工業株式會社