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JP2007286017A - Gear meshing state evaluation method and apparatus - Google Patents

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JP2007286017A
JP2007286017A JP2006116894A JP2006116894A JP2007286017A JP 2007286017 A JP2007286017 A JP 2007286017A JP 2006116894 A JP2006116894 A JP 2006116894A JP 2006116894 A JP2006116894 A JP 2006116894A JP 2007286017 A JP2007286017 A JP 2007286017A
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Japan
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power spectrum
gear
meshing state
tooth surface
tooth
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Application number
JP2006116894A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Matsuoka
勝己 松岡
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】実際に歯車を噛合して回転駆動した場合の騒音との相関が高く、定量的な評価が可能な歯車の噛合状態評価方法、および歯車の噛合状態評価装置を提供する。
【解決手段】歯車の噛合状態評価方法は、駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状をそれぞれ計測する歯面形状計測工程S100と、駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することによりパワースペクトルを作成するパワースペクトル作成工程S200と、駆動歯車11および被駆動歯車12のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成工程S300と、差分パワースペクトルに基づいて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を判定する噛合状態判定工程S400と、を具備する。
【選択図】図9
A gear meshing state evaluation method and a gear meshing state evaluation device are provided that have a high correlation with noise when the gears are actually meshed and rotationally driven and can be quantitatively evaluated.
A gear meshing state evaluation method includes a tooth surface shape measuring step S100 for measuring a three-dimensional shape of a tooth surface 11a of a driving gear 11 and a three-dimensional shape of a tooth surface 12a of a driven gear 12, and a driving gear 11 A power spectrum creating step S200 for creating a power spectrum by performing two-dimensional Fourier transform on the three-dimensional shape of the tooth surface 11a and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12, and each of the driving gear 11 and the driven gear 12 A difference power spectrum creating step S300 for creating a difference power spectrum by calculating a difference between the power spectra of the two, and a meshing state determining step S400 for judging a meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 based on the difference power spectrum; Are provided.
[Selection] Figure 9

Description

本発明は、歯車の噛合状態を評価する方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for evaluating the meshing state of gears.

従来、歯車の噛合状態は当該歯車が噛合しつつ回転する際に発生する騒音や振動と密接な関係を有することが知られており、歯車を具備する装置等の駆動時の騒音や振動を低減する目的で歯車の噛合状態を評価する方法が検討されている。   Conventionally, it is known that the meshing state of a gear has a close relationship with the noise and vibration generated when the gear rotates while meshing, and the noise and vibration during driving of a device equipped with the gear is reduced. For this purpose, methods for evaluating the meshing state of gears have been studied.

このような評価方法としては、実際に歯車を噛合して回転駆動し、歯車から発生する騒音や振動、その他の情報に基づいて歯車の噛合状態を評価する方法が行われている。
例えば、特許文献1に記載の如くである。
As such an evaluation method, a method of actually engaging and rotating the gear and evaluating the meshing state of the gear based on noise and vibration generated from the gear and other information is performed.
For example, as described in Patent Document 1.

特許文献1に記載の方法は、入力軸に嵌設された歯車および出力軸に嵌設された歯車を噛合して実際に回転駆動しつつ入力軸および出力軸に設けられたロータリーエンコーダで伝達誤差信号を検出し、当該検出された伝達誤差信号をフーリエ変換することにより伝達誤差信号から雑音成分を除去して歯車の噛合状態を評価するものである。   In the method described in Patent Document 1, a transmission error is caused by a rotary encoder provided on an input shaft and an output shaft while meshing a gear fitted on an input shaft and a gear fitted on an output shaft and actually rotating the gear. A signal is detected, and a noise component is removed from the transmission error signal by Fourier-transforming the detected transmission error signal, and the meshing state of the gear is evaluated.

しかし、この方法は通常、実際に専用の装置に一対の歯車を相互に噛合した状態で回転可能にセットし、これらを回転駆動しなければならないために作業性が悪く、多数の歯車を高速かつ精度良く評価する用途には適さないという問題がある。   However, this method usually has a low workability because a pair of gears is actually set in a state of being engaged with each other in a state where they are meshed with each other, and these must be driven to rotate. There is a problem that it is not suitable for the purpose of evaluating with high accuracy.

上記方法とは別の方法として、歯車の歯面の形状を接触式または非接触式の形状測定装置により計測し、計測結果を基準となる歯面の形状と比較することにより歯車の噛合状態を評価する方法が検討されている。非接触式の形状測定装置により計測する方法としては特許文献2に記載の方法が挙げられる。
このような方法の最も簡便な例としては歯車の歯面の特定部分をプローブまたはレーザ光で一回走査して形状を計測する方法があるが、この場合、一回走査しただけの計測結果が歯車の歯面の全体形状を反映しているとは言い難く、当該計測結果と実際に歯車を回転駆動したときの騒音や振動との相関も高くない。
As a method different from the above method, the meshing state of the gear is determined by measuring the shape of the tooth surface of the gear with a contact or non-contact shape measuring device and comparing the measurement result with the shape of the reference tooth surface. Evaluation methods are being considered. As a method of measuring with a non-contact type shape measuring apparatus, the method described in Patent Document 2 can be cited.
As the simplest example of such a method, there is a method of measuring a shape by scanning a specific part of the tooth surface of the gear once with a probe or a laser beam, but in this case, the measurement result obtained by scanning only once is obtained. It is difficult to say that it reflects the overall shape of the tooth surface of the gear, and the correlation between the measurement result and the noise and vibration when the gear is actually driven to rotate is not high.

そこで、プローブまたはレーザ光を用いて歯車の歯面を歯丈方向に走査する作業を歯方向に少しづつずらして複数回行うことにより、歯車の歯面全体の立体形状を計測し、当該歯車の歯面全体の立体形状と基準となる歯面の立体形状と比較することにより歯車の噛合状態を評価する方法が検討されている。   Therefore, the operation of scanning the tooth surface of the gear in the tooth height direction using a probe or laser light is performed a plurality of times while slightly shifting in the tooth direction, thereby measuring the three-dimensional shape of the entire gear tooth surface. A method for evaluating the meshing state of the gear by comparing the solid shape of the entire tooth surface with the solid shape of the reference tooth surface has been studied.

しかし、この方法で良品であると判定される歯車は、当該基準となる歯面との間では誤差が所定の範囲にあるが、これらの歯車同士が噛合したときの相対的な形状の誤差は組み合わせによっては大きくなる場合がある。そして、このような場合には歯車の噛合状態の評価結果と実際に歯車を噛合したときの騒音や振動の測定結果との間の相関が低く、結果的に歯車の噛合状態の評価結果の信頼性が高くないという問題がある。
特開平1−199132号公報 特開平7−71942号公報
However, the gear determined to be non-defective by this method has an error within a predetermined range from the reference tooth surface, but the relative shape error when these gears mesh with each other is Some combinations may be larger. In such a case, the correlation between the evaluation result of the gear meshing state and the measurement result of noise and vibration when the gear is actually meshed is low, and as a result, the reliability of the evaluation result of the gear meshing state is reliable. There is a problem that the nature is not high.
JP-A-1-199132 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-71942

本願発明は以上の如き状況に鑑み、実際に歯車を噛合して回転駆動した場合の騒音や振動との相関が高く、定量的な評価が可能な歯車の噛合状態評価方法、および歯車の噛合状態評価装置を提供するものである。   In view of the situation as described above, the present invention has a high correlation with noise and vibration when the gear is actually meshed and rotationally driven, and a gear meshing state evaluation method capable of quantitative evaluation and a gear meshing state. An evaluation apparatus is provided.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、
一対の歯車の歯面の立体形状をそれぞれ計測する歯面形状計測工程と、
前記歯面形状計測工程において計測された一対の歯車の歯面の立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することによりパワースペクトルを作成するパワースペクトル作成工程と、
前記パワースペクトル作成工程において作成された一対の歯車のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成工程と、
前記差分パワースペクトル作成工程において作成された差分パワースペクトルに基づいて前記一対の歯車の噛合状態を判定する噛合状態判定工程と、
を具備するものである。
That is, in claim 1,
Tooth surface shape measuring step for measuring the three-dimensional shape of the tooth surfaces of the pair of gears,
A power spectrum creating step for creating a power spectrum by two-dimensional Fourier transform for each of the three-dimensional shapes of the tooth surfaces of the pair of gears measured in the tooth surface shape measuring step;
A differential power spectrum creating step of creating a differential power spectrum by calculating a difference in power spectrum for each of the pair of gears created in the power spectrum creating step;
An engagement state determination step of determining an engagement state of the pair of gears based on the difference power spectrum created in the difference power spectrum creation step;
It comprises.

請求項2においては、
前記噛合状態判定工程において、
差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分が所定の強度以上となった場合に噛合状態が悪いと判定するものである。
In claim 2,
In the meshing state determination step,
When the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum becomes a predetermined intensity or more, it is determined that the meshing state is bad.

請求項3においては、
一対の歯車の歯面の立体形状をそれぞれ計測する歯面形状計測手段と、
前記歯面形状計測手段により計測された一対の歯車の歯面の立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することにより、パワースペクトルを作成するパワースペクトル作成手段と、
前記パワースペクトル作成手段により作成された一対の歯車のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成手段と、
前記差分パワースペクトル作成手段により作成された差分パワースペクトルに基づいて前記一対の歯車の噛合状態を判定する噛合状態判定手段と、
を具備するものである。
In claim 3,
Tooth surface shape measuring means for measuring the three-dimensional shape of the tooth surfaces of the pair of gears,
A power spectrum creating means for creating a power spectrum by performing two-dimensional Fourier transform on each of the three-dimensional shapes of the tooth surfaces of the pair of gears measured by the tooth surface shape measuring means;
Differential power spectrum creating means for creating a difference power spectrum by calculating a difference in power spectrum for each of the pair of gears created by the power spectrum creating means;
Meshing state determining means for determining the meshing state of the pair of gears based on the differential power spectrum created by the differential power spectrum creating means;
It comprises.

請求項4においては、
前記噛合状態判定手段は、
差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分が所定の強度以上となった場合に噛合状態が悪いと判定するものである。
In claim 4,
The meshing state determining means includes
When the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum becomes a predetermined intensity or more, it is determined that the meshing state is bad.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、一対の歯車の噛合状態を定量的に評価することが可能である。   In Claim 1, it is possible to evaluate quantitatively the meshing state of a pair of gears.

請求項2においては、一対の歯車の噛合状態を定量的に評価することが可能である。   In Claim 2, it is possible to evaluate quantitatively the meshing state of a pair of gears.

請求項3においては、一対の歯車の噛合状態を定量的に評価することが可能である。   In claim 3, it is possible to quantitatively evaluate the meshing state of the pair of gears.

請求項4においては、一対の歯車の噛合状態を定量的に評価することが可能である。   In Claim 4, it is possible to evaluate quantitatively the meshing state of a pair of gears.

以下では図1を用いて本発明に係る歯車の噛合状態評価装置の実施の一形態である評価装置1について説明する。
評価装置1は一対の歯車である駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を評価するための装置であり、主として形状計測装置20、制御装置30等を具備する。
Below, the evaluation apparatus 1 which is one Embodiment of the meshing state evaluation apparatus of the gear which concerns on this invention using FIG. 1 is demonstrated.
The evaluation device 1 is a device for evaluating the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 that are a pair of gears, and mainly includes a shape measuring device 20, a control device 30, and the like.

駆動歯車11および被駆動歯車12は本発明に係る一対の歯車の実施の一形態であり、互いに噛合可能な一対のハスバ歯車である。
なお、本発明に係る歯車は本実施例の駆動歯車11および被駆動歯車12の如きハスバ歯車に限定されず、平歯車、内歯歯車、ラック、直歯傘歯車、ハスバ傘歯車、冠歯車、フェース歯車、ゼロールベベルギア、スパイラルベベルギア、ハイポイドギア、ネジ歯車、ウォーム歯車等の種々の歯車に適用可能である。
The driving gear 11 and the driven gear 12 are an embodiment of a pair of gears according to the present invention, and are a pair of helical gears that can mesh with each other.
The gear according to the present invention is not limited to the helical gear such as the driving gear 11 and the driven gear 12 of the present embodiment, but is a spur gear, an internal gear, a rack, a straight bevel gear, a Hasuba bevel gear, a crown gear, The present invention can be applied to various gears such as a face gear, a zero roll bevel gear, a spiral bevel gear, a hypoid gear, a screw gear, and a worm gear.

形状計測装置20は本発明に係る歯面形状計測手段の実施の一形態であり、駆動歯車11および被駆動歯車12の立体形状、より厳密には駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状をそれぞれ計測するものである。
形状計測装置20は接触式の形状計測装置であり、プローブ21を具備する。
形状計測装置20は、プローブ21を駆動歯車11の歯面11aおよび被駆動歯車12の歯面12aに接触させつつ走査することにより、歯面11aおよび歯面12aの凹凸、すなわち歯面11aおよび歯面12aの歯面形状のプロファイルを取得する。
このとき、図2の(a)に示す如く形状計測装置20はプローブ21を歯丈方向(歯車の歯の高さ方向)に走査する作業を歯幅方向(歯車の歯の幅方向)に少しづつずらして複数回行い、図2の(b)に示す如く歯幅方向の座標が異なる複数の歯面形状のプロファイルを取得する。
このようにして、形状計測装置20は、歯幅方向の座標が異なる複数の歯面形状のプロファイルを取得するという形で歯面11aおよび歯面12aの立体形状を計測する。
The shape measuring device 20 is an embodiment of the tooth surface shape measuring means according to the present invention, and more specifically, the three-dimensional shape of the driving gear 11 and the driven gear 12, more precisely, the three-dimensional shape and the surface of the tooth surface 11 a of the driving gear 11. The three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the drive gear 12 is measured.
The shape measuring device 20 is a contact-type shape measuring device and includes a probe 21.
The shape measuring device 20 scans the probe 21 while making contact with the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the tooth surface 12a of the driven gear 12, so that the tooth surface 11a and the unevenness of the tooth surface 12a, that is, the tooth surface 11a and the tooth surface. The profile of the tooth surface shape of the surface 12a is acquired.
At this time, as shown in FIG. 2 (a), the shape measuring device 20 slightly scans the probe 21 in the tooth height direction (the gear tooth height direction) in the tooth width direction (the gear tooth width direction). A plurality of tooth profile profiles having different coordinates in the tooth width direction are obtained as shown in FIG.
In this way, the shape measuring apparatus 20 measures the three-dimensional shapes of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a by acquiring a plurality of tooth surface shape profiles having different coordinates in the tooth width direction.

なお、本実施例の形状計測装置20は接触式の形状計測装置であり、歯幅方向の座標が異なる複数の歯面形状のプロファイルを取得するという形で歯面11aおよび歯面12aの立体形状を計測する構成であるが、本発明に係る歯面形状計測手段はこれに限定されず、歯車の歯面の立体形状を計測可能であれば他の構成でも良い。
本発明に係る歯面形状計測手段の他の構成としては、非接触式の三次元形状測定装置、例えばレーザ光を照射する等の光学的手法を用いるもの、あるいは歯面に格子模様等を投影してカメラ等の撮像手段により撮像した画像を処理することにより歯面の三次元形状を計測するもの等が挙げられる。
The shape measuring device 20 of the present embodiment is a contact-type shape measuring device, and the three-dimensional shape of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a is obtained by acquiring a plurality of tooth surface shape profiles having different coordinates in the tooth width direction. However, the tooth surface shape measuring means according to the present invention is not limited to this, and any other structure may be used as long as the three-dimensional shape of the tooth surface of the gear can be measured.
Other configurations of the tooth surface shape measuring means according to the present invention include a non-contact type three-dimensional shape measuring device, for example, using an optical method such as laser light irradiation, or projecting a lattice pattern or the like onto the tooth surface. In addition, there is an apparatus that measures a three-dimensional shape of a tooth surface by processing an image captured by an imaging unit such as a camera.

制御装置30は評価装置1の種々の動作を制御するための装置である。制御装置30は制御部31、入力部32、表示部33等を具備する。   The control device 30 is a device for controlling various operations of the evaluation device 1. The control device 30 includes a control unit 31, an input unit 32, a display unit 33, and the like.

制御部31は、実体的には、評価装置1の動作を行うためのプログラム(動作制御プログラム)、後述する歯面11aおよび歯面12aのパワースペクトルの作成に係るプログラム(パワースペクトル作成プログラム)、後述する差分パワースペクトルの作成に係るプログラム(差分パワースペクトル作成プログラム)、後述する歯面11aおよび歯面12aの噛合状態の判定に係るプログラム(噛合状態判定プログラム)等を格納する格納手段、これらのプログラム等を展開する展開手段、これらのプログラム等に従って所定の演算を行う演算手段、パワースペクトルや評価結果等を記憶する記憶手段等を具備する。制御部31は、より具体的にはCPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
また、制御部31は専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
The control unit 31 is essentially a program (operation control program) for performing the operation of the evaluation apparatus 1, a program (power spectrum creation program) related to creation of power spectra of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a described later, Storage means for storing a program (difference power spectrum creation program) relating to creation of a differential power spectrum, which will be described later, a program (meshing state judgment program) relating to determination of the meshing state of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a, which will be described later, and the like An expansion means for expanding a program or the like, an operation means for performing a predetermined operation in accordance with these programs, a storage means for storing a power spectrum, an evaluation result, and the like are provided. More specifically, the control unit 31 may be configured such that a CPU, ROM, RAM, HDD, or the like is connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
The control unit 31 may be a dedicated product, but can also be achieved by using a commercially available personal computer or workstation.

制御部31は形状計測装置20に接続され、形状計測装置20を動作するための信号を送信することが可能であるとともに、形状計測装置20により計測された歯面11aおよび歯面12aの立体形状に係る情報を取得することが可能である。
制御部31の詳細については後述する。
The control unit 31 is connected to the shape measuring device 20, can transmit a signal for operating the shape measuring device 20, and has a three-dimensional shape of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a measured by the shape measuring device 20. It is possible to acquire the information concerning.
Details of the control unit 31 will be described later.

入力部32は、作業者等が評価装置1の動作や評価結果に係るデータ等を制御部31に入力するものである。
入力部32は専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
The input unit 32 is used by an operator or the like to input data relating to the operation of the evaluation apparatus 1 and the evaluation result to the control unit 31.
The input unit 32 may be a dedicated product, but can be achieved using a commercially available keyboard, touch panel, or the like.

表示部33は、入力部32により入力されたデータや評価結果等を表示するものである。
表示部33は専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
The display unit 33 displays data input by the input unit 32, evaluation results, and the like.
The display unit 33 may be a dedicated product, but can also be achieved using a commercially available monitor, liquid crystal display, or the like.

以下では、制御部31の詳細について説明する。
制御部31は、記憶部31a、動作制御部31b、パワースペクトル作成部31c、差分パワースペクトル作成部31d、噛合状態判定部31eを具備する。
Below, the detail of the control part 31 is demonstrated.
The control unit 31 includes a storage unit 31a, an operation control unit 31b, a power spectrum creation unit 31c, a differential power spectrum creation unit 31d, and a meshing state determination unit 31e.

記憶部31aは駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態の評価結果等の種々のデータを記憶するものである。
本実施例では、制御部31の記憶手段(HDD等)に上記種々のデータが記憶されることにより、記憶部31aとしての機能を果たす。
The storage unit 31a stores various data such as the evaluation result of the meshing state of the driving gear 11 and the driven gear 12.
In the present embodiment, the various data is stored in the storage means (HDD or the like) of the control unit 31, thereby fulfilling the function as the storage unit 31a.

動作制御部31bは評価装置1の動作を制御するものである。
本実施例では、制御部31の格納手段に格納された評価装置1の動作を行うためのプログラム(動作制御プログラム)が実行されることにより、動作制御部31bとしての機能を果たす。
The operation control unit 31b controls the operation of the evaluation device 1.
In the present embodiment, a function (operation control program) for performing the operation of the evaluation device 1 stored in the storage unit of the control unit 31 is executed, thereby functioning as the operation control unit 31b.

パワースペクトル作成部31cは本発明に係るパワースペクトル作成手段の実施の一形態であり、形状計測装置20により計測された駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換し、図3および図4に示す如き歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルを作成するものである。
本実施例では、制御部31の格納手段に格納された歯面11aおよび歯面12aのパワースペクトルの作成に係るプログラム(パワースペクトル作成プログラム)が実行されることにより、パワースペクトル作成部31cとしての機能を果たす。
The power spectrum creation unit 31 c is an embodiment of the power spectrum creation means according to the present invention, and the three-dimensional shape of the tooth surface 11 a of the driving gear 11 and the tooth surface 12 a of the driven gear 12 measured by the shape measuring device 20. The three-dimensional shape is subjected to two-dimensional Fourier transform, and power spectra in the tooth height direction and the tooth width direction as shown in FIGS. 3 and 4 are created.
In the present embodiment, a program (power spectrum creation program) related to creation of the power spectrum of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a stored in the storage means of the control unit 31 is executed, so that the power spectrum creation unit 31c Fulfills the function.

パワースペクトル作成部31cは、駆動歯車11の歯面11aの立体形状に係る情報、すなわち歯面11aの歯面形状のプロファイルの集合体を二次元フーリエ変換し、図3に示す駆動歯車11の歯面11aについてのパワースペクトルを作成する。   The power spectrum creation unit 31c performs two-dimensional Fourier transform on the information related to the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the drive gear 11, that is, the aggregate of the tooth surface shape profile of the tooth surface 11a, and generates the tooth of the drive gear 11 shown in FIG. A power spectrum for the surface 11a is created.

ここで、「二次元フーリエ変換」は、画像処理等の分野で用いられる情報処理方法の一つであり、一般的には互いに直交する三つの軸であるX軸、Y軸、Z軸が設定された三次元座標系において、Z軸方向に振動しつつXY平面上を進む三次元波の周波数特性を、当該三次元波をXZ平面に投影した二次元波の周波数特性および当該三次元波をYZ平面に投影した二次元波の周波数特性を合成したものとして求めるものである。
なお、二次元フーリエ変換の手法についてはFFT(Fast Fourier Transform)等、既知の手法を採用することが可能である。
「周波数特性」は、ある周波数を有する正弦波と対象となる波との一致度合い(強度)を表すものである。
また、「パワースペクトル」は、二次元フーリエ変換の振動方向(Z軸方向)に垂直な二つの方向(X軸方向およびY軸方向)の周波数をそれぞれ縦軸および横軸とする平面上に、X軸方向の周波数およびY軸方向の周波数の組み合わせと三次元波との一致度合い(強度)との関係を表したものである。
Here, “two-dimensional Fourier transform” is one of information processing methods used in the field of image processing and the like, and generally three axes that are orthogonal to each other, the X axis, the Y axis, and the Z axis are set. In the generated three-dimensional coordinate system, the frequency characteristics of the three-dimensional wave traveling on the XY plane while vibrating in the Z-axis direction, the frequency characteristics of the two-dimensional wave obtained by projecting the three-dimensional wave on the XZ plane, and the three-dimensional wave It is obtained as a combination of the frequency characteristics of the two-dimensional wave projected on the YZ plane.
As a two-dimensional Fourier transform technique, a known technique such as FFT (Fast Fourier Transform) can be employed.
“Frequency characteristics” represents the degree of coincidence (intensity) between a sine wave having a certain frequency and a target wave.
In addition, the “power spectrum” is on a plane whose vertical and horizontal axes represent the frequencies in two directions (X-axis direction and Y-axis direction) perpendicular to the vibration direction (Z-axis direction) of the two-dimensional Fourier transform, respectively. It represents the relationship between the combination of the frequency in the X-axis direction and the frequency in the Y-axis direction and the degree of coincidence (intensity) between the three-dimensional wave.

本実施例の場合、パワースペクトル作成部31cは、図2に示す如く、歯丈方向をX軸方向、歯幅方向をY軸方向、歯面方向をZ軸方向とし、駆動歯車11の歯面11aの立体形状を三次元波として捉え、歯面11aの立体形状の周波数特性を求める。
次に、歯面11aの立体形状の周波数特性に基づいて、図3に示す如き駆動歯車11の歯面11aについてのパワースペクトルを作成する。
図3に示す如く、本実施例の駆動歯車11の場合、歯丈方向、歯幅方向とも低周波数成分の強度がやや大きいことが分かる。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the power spectrum generator 31 c sets the tooth height direction as the X-axis direction, the tooth width direction as the Y-axis direction, and the tooth surface direction as the Z-axis direction. The three-dimensional shape of 11a is captured as a three-dimensional wave, and the frequency characteristics of the three-dimensional shape of the tooth surface 11a are obtained.
Next, based on the frequency characteristics of the three-dimensional shape of the tooth surface 11a, a power spectrum for the tooth surface 11a of the drive gear 11 as shown in FIG. 3 is created.
As shown in FIG. 3, in the case of the drive gear 11 of this embodiment, it can be seen that the intensity of the low frequency component is slightly large in both the tooth height direction and the tooth width direction.

同様にして、パワースペクトル作成部31cは、被駆動歯車12の歯面12aの立体形状を三次元波として捉え、歯面12aの立体形状の周波数特性を求める。
次に、歯面12aの立体形状の周波数特性に基づいて、図4に示す如き被駆動歯車12の歯面12aについてのパワースペクトルを作成する。
図4に示す如く、本実施例の被駆動歯車12の場合、歯丈方向、歯幅方向とも低周波数成分の強度がやや大きいが、先の駆動歯車11の低周波数成分の強度と比べると小さいことが分かる。
Similarly, the power spectrum creation unit 31c captures the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12 as a three-dimensional wave, and obtains the frequency characteristics of the three-dimensional shape of the tooth surface 12a.
Next, based on the three-dimensional frequency characteristics of the tooth surface 12a, a power spectrum for the tooth surface 12a of the driven gear 12 as shown in FIG. 4 is created.
As shown in FIG. 4, in the case of the driven gear 12 of the present embodiment, the strength of the low frequency component is slightly large in both the tooth height direction and the tooth width direction, but is smaller than the strength of the low frequency component of the previous driving gear 11. I understand that.

差分パワースペクトル作成部31dは本発明に係る差分パワースペクトル作成手段の実施の一形態であり、パワースペクトル作成部31cにより作成された駆動歯車11の歯面11aおよび被駆動歯車12の歯面12aのそれぞれについての歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルの差分を算出することにより図5に示す如き差分パワースペクトルを作成するものである。
本実施例では、制御部31の格納手段に格納された差分パワースペクトルの作成に係るプログラム(差分パワースペクトル作成プログラム)が実行されることにより、差分パワースペクトル作成部31dとしての機能を果たす。
The differential power spectrum creation unit 31d is an embodiment of the differential power spectrum creation unit according to the present invention, and the tooth surface 11a of the drive gear 11 and the tooth surface 12a of the driven gear 12 created by the power spectrum creation unit 31c. The difference power spectrum as shown in FIG. 5 is created by calculating the difference between the power spectra in the tooth height direction and the tooth width direction for each.
In the present embodiment, the function as the differential power spectrum creation unit 31d is achieved by executing a program (differential power spectrum creation program) related to creation of the differential power spectrum stored in the storage unit of the control unit 31.

差分パワースペクトル作成部31dは、駆動歯車11の歯面11aについての歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルから被駆動歯車12の歯面12aについての歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルを引く、すなわち、対応する周波数の組み合わせについてそれぞれ一致度合いの値の差を算出する。
次に、差分パワースペクトル作成部31dは、当該算出された一致度合いの差を、歯丈方向の周波数を縦軸、歯幅方向の周波数を横軸とする平面上に表すことにより、図5に示す差分パワースペクトルを作成する。
図5に示す如く、本実施例の駆動歯車11および被駆動歯車12の組み合わせの場合、歯丈方向、歯幅方向とも低周波数成分の強度が大きく、特に歯丈方向の低周波数成分の強度が大きいことが分かる。
The difference power spectrum creation unit 31d subtracts the power spectrum in the tooth height direction and the tooth width direction for the tooth surface 12a of the driven gear 12 from the power spectrum in the tooth height direction and the tooth width direction for the tooth surface 11a of the drive gear 11. That is, the difference in the degree of coincidence is calculated for each corresponding frequency combination.
Next, the difference power spectrum creation unit 31d represents the difference in the calculated degree of coincidence on a plane with the frequency in the tooth height direction as the vertical axis and the frequency in the tooth width direction as the horizontal axis, as shown in FIG. Create the differential power spectrum shown.
As shown in FIG. 5, in the case of the combination of the driving gear 11 and the driven gear 12 of the present embodiment, the strength of the low frequency component is large in both the tooth height direction and the tooth width direction, and particularly the strength of the low frequency component in the tooth height direction. You can see that it ’s big.

噛合状態判定部31eは本発明に係る噛合状態判定手段の実施の一形態であり、差分パワースペクトル作成部31dにより作成された差分パワースペクトルに基づいて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を判定するものである。
本実施例では、制御部31の格納手段に格納された歯面11aおよび歯面12aの噛合状態の判定に係るプログラム(噛合状態判定プログラム)が実行されることにより、噛合状態判定部31eしての機能を果たす。
噛合状態判定部31eは、より具体的には、差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分、特に差分パワースペクトルの歯丈方向の低周波数成分が所定の強度以上となった場合に駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態が悪いと判定し、差分パワースペクトルの歯丈方向の低周波数成分が所定の強度未満となった場合に駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態が良いと判定する。
The meshing state determination unit 31e is an embodiment of the meshing state determination unit according to the present invention, and the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 is determined based on the differential power spectrum created by the differential power spectrum creation unit 31d. Judgment.
In the present embodiment, the engagement state determination unit 31e is executed by executing a program (engagement state determination program) related to determination of the engagement state of the tooth surface 11a and the tooth surface 12a stored in the storage unit of the control unit 31. Fulfills the function.
More specifically, the meshing state determination unit 31e determines whether the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum, in particular, the low frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum is greater than or equal to a predetermined intensity. When it is determined that the meshing state of the driven gear 12 is poor and the low frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum is less than a predetermined strength, it is determined that the meshing state of the driving gear 11 and the driven gear 12 is good. .

以下では図6乃至図8を用いて駆動歯車11および被駆動歯車12の差分パワースペクトルと噛合状態との関係について説明する。   Hereinafter, the relationship between the differential power spectrum of the driving gear 11 and the driven gear 12 and the meshing state will be described with reference to FIGS.

まず、四個の駆動歯車11・11・11・11および一個の被駆動歯車12を用意する。このとき、四個の駆動歯車11・11・11・11については、歯面11aの立体形状がそれぞれ異なるものが予め用意される。以下、四個の駆動歯車11・11・11・11をそれぞれ駆動歯車A・B・C・Dとする。また、一個の被駆動歯車12を被駆動歯車Eとする。   First, four drive gears 11, 11, 11, 11 and one driven gear 12 are prepared. At this time, four drive gears 11, 11, 11, 11 are prepared in advance with different three-dimensional shapes of the tooth surfaces 11 a. Hereinafter, the four drive gears 11, 11, 11, and 11 are referred to as drive gears A, B, C, and D, respectively. One driven gear 12 is referred to as a driven gear E.

次に、駆動歯車A・B・C・Dおよび被駆動歯車Eについて評価装置1を用いて歯面11a(12a)の立体形状を計測し、それぞれについてのパワースペクトルを作成する。
続いて、評価装置1を用いて駆動歯車Aと被駆動歯車Eの組み合わせ、駆動歯車Bと被駆動歯車Eの組み合わせ、駆動歯車Cと被駆動歯車Eの組み合わせ、および駆動歯車Dと被駆動歯車Eの組み合わせ、についての差分パワースペクトルをそれぞれ作成する。
最後に、駆動歯車Aと被駆動歯車Eの組み合わせ、駆動歯車Bと被駆動歯車Eの組み合わせ、駆動歯車Cと被駆動歯車Eの組み合わせ、および駆動歯車Dと被駆動歯車Eの組み合わせ、についてそれぞれ実際に噛合させつつ回転駆動したときに発生する音を計測する。
Next, the three-dimensional shape of the tooth surface 11a (12a) is measured using the evaluation device 1 for the driving gears A, B, C, and D and the driven gear E, and a power spectrum is created for each.
Subsequently, using the evaluation apparatus 1, the combination of the driving gear A and the driven gear E, the combination of the driving gear B and the driven gear E, the combination of the driving gear C and the driven gear E, and the driving gear D and the driven gear A differential power spectrum for each of the combinations of E is created.
Finally, a combination of the driving gear A and the driven gear E, a combination of the driving gear B and the driven gear E, a combination of the driving gear C and the driven gear E, and a combination of the driving gear D and the driven gear E, respectively. Measures the sound that is generated when it is rotationally driven while actually engaging.

図6はこれらの差分パワースペクトルのうち、歯幅方向の周波数が最も低い部分における歯丈方向の周波数成分(図5に示す差分パワースペクトルの上下略中央部における左右方向のラインの一致度合い)を示す。   FIG. 6 shows the frequency component in the tooth height direction at the lowest frequency in the tooth width direction of these differential power spectra (the degree of coincidence of the lines in the left and right directions at the substantially vertical center of the differential power spectrum shown in FIG. 5). Show.

図6より、駆動歯車Aと被駆動歯車Eの組み合わせは、特に低周波数成分(図6において楕円で囲んだ部分)の強度が他の組み合わせよりも大きい。   From FIG. 6, the combination of the driving gear A and the driven gear E has particularly higher strength of the low frequency component (portion surrounded by an ellipse in FIG. 6) than the other combinations.

図7はこれらの差分パワースペクトルのうち、歯丈方向の周波数が最も低い部分における歯幅方向の周波数成分(図5に示す差分パワースペクトルの左右略中央部における上下方向のラインの一致度合い)を示す。   FIG. 7 shows the frequency component in the tooth width direction in the portion where the frequency in the tooth height direction is the lowest among these difference power spectra (the degree of coincidence of the vertical lines in the left and right central portions of the difference power spectrum shown in FIG. 5). Show.

図7より、駆動歯車Dと被駆動歯車Eの組み合わせは低周波数成分から高周波数成分にわたって強度が大きく、駆動歯車Bと被駆動歯車Eの組み合わせは低周波数成分から高周波数成分にわたって強度が小さい。
また、駆動歯車Aと被駆動歯車Eの組み合わせ、および駆動歯車Cと被駆動歯車Eの組み合わせは、低周波数成分において強度が高いが高周波成分において強度が低くなる。
From FIG. 7, the combination of the driving gear D and the driven gear E has a high strength from the low frequency component to the high frequency component, and the combination of the driving gear B and the driven gear E has a low strength from the low frequency component to the high frequency component.
In addition, the combination of the driving gear A and the driven gear E and the combination of the driving gear C and the driven gear E have high strength at the low frequency component but low strength at the high frequency component.

図8は駆動歯車Aと被駆動歯車Eの組み合わせ、駆動歯車Bと被駆動歯車Eの組み合わせ、駆動歯車Cと被駆動歯車Eの組み合わせ、および駆動歯車Dと被駆動歯車Eの組み合わせ、についてそれぞれ実際に噛合させつつ回転駆動したときに発生する音の計測結果を示す。
図8より、駆動歯車Aと被駆動歯車Eの組み合わせが実際に噛合させつつ回転駆動したときに発生する音(音圧)が広い周波数にわたって他の組み合わせよりも大きい。
また、図6、図7および図8より、実際に噛合させつつ回転駆動したときに発生する音の大きさ(図8)は、歯丈方向の差分スペクトルのうち、歯丈方向の周波数成分、特に低周波成分の強度(図6中の楕円で囲まれた部分)と強い相関があることが分かる。
FIG. 8 shows a combination of the driving gear A and the driven gear E, a combination of the driving gear B and the driven gear E, a combination of the driving gear C and the driven gear E, and a combination of the driving gear D and the driven gear E. The measurement result of the sound generated when it is rotationally driven while actually engaging is shown.
From FIG. 8, the sound (sound pressure) generated when the combination of the drive gear A and the driven gear E is rotationally driven while actually engaging is larger than the other combinations over a wide frequency range.
Further, from FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8, the magnitude of the sound (FIG. 8) that is generated when actually rotating while meshing is the frequency component in the tooth height direction of the difference spectrum in the tooth height direction, In particular, it can be seen that there is a strong correlation with the intensity of the low frequency component (the part surrounded by an ellipse in FIG. 6).

図6乃至図8より、差分パワースペクトルのうち歯丈方向の周波数成分、特に低周波数成分の強度(一致度合い)が所定の強度以上となるか否か(所定の閾値を超えているか否か)を判定することにより、駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態の評価、すなわち、駆動歯車11および被駆動歯車12を実際に噛合して回転駆動した場合に騒音が大きいか否かの判定、を精度良く行うことが可能である。
上記「所定の強度(所定の閾値)」は、評価装置1により作成された駆動歯車11および被駆動歯車12の差分パワースペクトルと、駆動歯車11および被駆動歯車12の実際の回転駆動時の音圧と、を比較する実験を繰り返し行うことにより、予め求められる。
6 to 8, whether or not the intensity (degree of coincidence) of the frequency component in the tooth height direction, particularly the low frequency component, of the differential power spectrum is equal to or greater than a predetermined intensity (whether it exceeds a predetermined threshold). By determining the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12, that is, whether the noise is large when the drive gear 11 and the driven gear 12 are actually meshed and rotationally driven, Can be performed with high accuracy.
The “predetermined strength (predetermined threshold)” is the difference power spectrum created by the evaluation device 1 between the driving gear 11 and the driven gear 12 and the sound during actual rotational driving of the driving gear 11 and the driven gear 12. It is obtained in advance by repeatedly conducting an experiment for comparing the pressure.

なお、本実施例では差分パワースペクトルのうち、歯丈方向の周波数成分を用いて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態の評価を行う構成としたが、本発明に係る歯車の噛合状態評価装置はこれに限定されず、歯車の形状や種類に応じて差分パワースペクトルの他の要素を用いて評価することも可能である。
例えば、歯幅方向の周波数成分を用いて、あるいは歯丈方向の周波数成分および歯幅方向の周波数成分を総合的に判断することによって、一対の歯車の噛合状態の評価を行うことが可能である。
また、本実施例ではパワースペクトルの周波数特性を見る方向を歯丈方向と歯幅方向の二方向としたが、本発明に係る歯車の噛合状態評価装置はこれに限定されず、歯車の形状や種類等に応じてパワースペクトルの周波数特性を見る方向を変えても良い。
例えば、パワースペクトルの周波数特性を見る方向の一つに歯車の噛み合い進行方向(一対の歯車が噛合しつつ回転駆動されるときに当該一対の歯車の歯面同士の接触部位の移動する方向)を含む構成としても良い。
In the present embodiment, the mesh state of the drive gear 11 and the driven gear 12 is evaluated using the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum. However, the mesh state evaluation of the gear according to the present invention is performed. An apparatus is not limited to this, It is also possible to evaluate using the other element of a difference power spectrum according to the shape and kind of gear.
For example, it is possible to evaluate the meshing state of a pair of gears by using the frequency component in the tooth width direction or by comprehensively determining the frequency component in the tooth height direction and the frequency component in the tooth width direction. .
Further, in this embodiment, the direction of viewing the frequency characteristics of the power spectrum is two directions of the tooth height direction and the tooth width direction, but the gear meshing state evaluation device according to the present invention is not limited to this, and the shape of the gear and The direction of viewing the frequency characteristics of the power spectrum may be changed according to the type and the like.
For example, one of the directions for viewing the frequency characteristics of the power spectrum is the meshing traveling direction of the gears (the direction in which the contact portions of the tooth surfaces of the pair of gears move when the pair of gears are rotationally driven while meshing). It is good also as a structure including.

本実施例の評価装置1はパワースペクトル作成部31c、差分パワースペクトル作成部31dおよび噛合状態判定部31eを一体とする構成としたが、本発明に係る歯車の噛合状態評価装置はこれに限定されず、パワースペクトル作成部31c、差分パワースペクトル作成部31dおよび噛合状態判定部31eをそれぞれ別体としても良い。   The evaluation device 1 of the present embodiment is configured such that the power spectrum creation unit 31c, the difference power spectrum creation unit 31d, and the meshing state determination unit 31e are integrated, but the gear meshing state evaluation device according to the present invention is not limited thereto. Instead, the power spectrum creation unit 31c, the difference power spectrum creation unit 31d, and the meshing state determination unit 31e may be separate from each other.

以下では、図9を用いて本発明に係る歯車の噛合状態評価方法の実施の一形態について説明する。   Below, one Embodiment of the meshing state evaluation method of the gear which concerns on this invention is described using FIG.

本発明に係る歯車の噛合状態評価方法の実施の一形態は評価装置1を用いて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を評価する方法であり、主として歯面形状計測工程S100、パワースペクトル作成工程S200、差分パワースペクトル作成工程S300、噛合状態判定工程S400を具備する。   One embodiment of the gear meshing state evaluation method according to the present invention is a method for evaluating the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 using the evaluation device 1, mainly the tooth surface shape measurement step S100, power spectrum. A creation step S200, a differential power spectrum creation step S300, and a meshing state determination step S400 are provided.

歯面形状計測工程S100は駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状をそれぞれ計測する工程である。
歯面形状計測工程S100において、形状計測装置20はプローブ21を駆動歯車11の歯面11aおよび被駆動歯車12の歯面12aに接触させつつ、歯丈方向に走査する作業を歯幅方向に少しづつずらして複数回行い、歯幅方向の座標が異なる複数の歯面形状のプロファイルを取得することにより、駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状をそれぞれ計測する。
歯面形状計測工程S100が終了したらパワースペクトル作成工程S200に移行する。
The tooth surface shape measuring step S100 is a step of measuring the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the drive gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12.
In the tooth surface shape measurement step S <b> 100, the shape measuring device 20 slightly scans in the tooth width direction while making the probe 21 contact the tooth surface 11 a of the drive gear 11 and the tooth surface 12 a of the driven gear 12. The three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12 are obtained by shifting a plurality of times and acquiring profiles of a plurality of tooth surface shapes having different coordinates in the tooth width direction. Measure each.
If tooth surface shape measurement process S100 is complete | finished, it will transfer to power spectrum creation process S200.

パワースペクトル作成工程S200は歯面形状計測工程S100において計測された駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換し、歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルを作成する工程である。
パワースペクトル作成工程S200において、パワースペクトル作成部31cは歯丈方向をX軸方向、歯幅方向をY軸方向、歯面方向をZ軸方向とし、駆動歯車11の歯面11aの立体形状を三次元波として捉え、歯面11aの立体形状の周波数特性を求める。
次に、パワースペクトル作成部31cは歯面11aの立体形状の周波数特性に基づいて、駆動歯車11の歯面11aについてのパワースペクトルを作成する。
同様に、パワースペクトル作成部31cは、被駆動歯車12の歯面12aの立体形状を三次元波として捉え、歯面12aの立体形状の周波数特性を求める。
次に、パワースペクトル作成部31cは歯面12aの立体形状の周波数特性に基づいて、被駆動歯車12の歯面12aについてのパワースペクトルを作成する。
パワースペクトル作成工程S200が終了したら差分パワースペクトル作成工程S300に移行する。
The power spectrum creation step S200 performs two-dimensional Fourier transform on the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12 measured in the tooth surface shape measuring step S100, respectively. This is a step of creating a power spectrum in the tooth width direction.
In the power spectrum creation step S200, the power spectrum creation unit 31c sets the tooth height direction as the X-axis direction, the tooth width direction as the Y-axis direction, and the tooth surface direction as the Z-axis direction. The frequency characteristic of the three-dimensional shape of the tooth surface 11a is obtained by capturing the original wave.
Next, the power spectrum creation unit 31c creates a power spectrum for the tooth surface 11a of the drive gear 11 based on the three-dimensional frequency characteristics of the tooth surface 11a.
Similarly, the power spectrum creation unit 31c captures the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12 as a three-dimensional wave, and obtains the frequency characteristics of the three-dimensional shape of the tooth surface 12a.
Next, the power spectrum creation unit 31c creates a power spectrum for the tooth surface 12a of the driven gear 12 based on the three-dimensional frequency characteristics of the tooth surface 12a.
When the power spectrum creation step S200 ends, the process proceeds to the differential power spectrum creation step S300.

差分パワースペクトル作成工程S300はパワースペクトル作成工程S200において作成された駆動歯車11および被駆動歯車12のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する工程である。
差分パワースペクトル作成工程S300において、差分パワースペクトル作成部31dは、駆動歯車11の歯面11aについての歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルから被駆動歯車12の歯面12aについての歯丈方向および歯幅方向のパワースペクトルを引く、すなわち、対応する周波数の組み合わせについてそれぞれ一致度合いの値の差を算出し、当該算出された一致度合いの差を、歯丈方向の周波数を縦軸、歯幅方向の周波数を横軸とする平面上に表すことにより差分パワースペクトルを作成する。
差分パワースペクトル作成工程S300が終了したら噛合状態判定工程S400に移行する。
The difference power spectrum creation step S300 is a step of creating a difference power spectrum by calculating the difference between the power spectra for each of the drive gear 11 and the driven gear 12 created in the power spectrum creation step S200.
In the differential power spectrum creation step S300, the differential power spectrum creation unit 31d uses the power spectrum in the tooth height direction and the tooth width direction for the tooth surface 11a of the drive gear 11 and the tooth height direction for the tooth surface 12a of the driven gear 12 and The power spectrum in the tooth width direction is subtracted, that is, the difference in the degree of coincidence is calculated for each combination of the corresponding frequencies, and the difference in the degree of coincidence calculated is the frequency in the tooth height direction as the vertical axis and the tooth width direction. A differential power spectrum is created by expressing the frequency on a plane having the horizontal axis.
When the differential power spectrum creation step S300 is completed, the process proceeds to the meshing state determination step S400.

噛合状態判定工程S400は差分パワースペクトル作成工程S300において作成された差分パワースペクトルに基づいて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を判定する工程である。
噛合状態判定工程S400において、噛合状態判定部31eは、差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分、特に差分パワースペクトルの歯丈方向の低周波数成分が所定の強度以上となった場合に駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態が悪いと判定し、差分パワースペクトルの歯丈方向の低周波数成分が所定の強度未満となった場合に駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態が良いと判定する。
噛合状態判定工程S400が終了したら、本発明に係る歯車の噛合状態評価方法の実施の一形態が終了する。
The meshing state determination step S400 is a step of determining the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 based on the differential power spectrum created in the differential power spectrum creation step S300.
In the meshing state determination step S400, the meshing state determination unit 31e drives the drive gear 11 when the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum, in particular, the low frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum becomes equal to or greater than a predetermined intensity. When the low-frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum is less than a predetermined strength, it is determined that the meshing state of the driving gear 11 and the driven gear 12 is good. To do.
When the meshing state determination step S400 is finished, the embodiment of the gear meshing state evaluation method according to the present invention is finished.

以上の如く、本発明に係る歯車の噛合状態評価方法の実施の一形態は、
駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状をそれぞれ計測する歯面形状計測工程S100と、
歯面形状計測工程S100において計測された駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することによりパワースペクトルを作成するパワースペクトル作成工程S200と、
パワースペクトル作成工程S200において作成された駆動歯車11および被駆動歯車12のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成工程S300と、
差分パワースペクトル作成工程S300において作成された差分パワースペクトルに基づいて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を判定する噛合状態判定工程S400と、
を具備するものである。
このように構成することにより、実際に駆動歯車11および被駆動歯車12を噛合させて回転駆動しなくても、駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を定量的に評価することが可能である。言い換えると、実際に駆動歯車11および被駆動歯車12を噛合させて回転駆動した場合に騒音が大きいか否かを精度良く判定することが可能である。
特に、従来の評価方法の如く、基準となる歯車と比較すると許容範囲内にあると判定された歯車同士を実際に噛合して回転駆動した場合に大きな騒音や振動が発生するという事態を効果的に防止することが可能である。
As described above, one embodiment of the gear meshing state evaluation method according to the present invention is as follows.
A tooth surface shape measuring step S100 for measuring the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12, and
A power spectrum creation step of creating a power spectrum by performing two-dimensional Fourier transform on the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12 measured in the tooth surface shape measurement step S100. S200,
A differential power spectrum creation step S300 for creating a differential power spectrum by calculating a difference in power spectrum for each of the drive gear 11 and the driven gear 12 created in the power spectrum creation step S200;
An engagement state determination step S400 for determining the engagement state of the drive gear 11 and the driven gear 12 based on the difference power spectrum created in the difference power spectrum creation step S300;
It comprises.
With this configuration, it is possible to quantitatively evaluate the meshing state of the driving gear 11 and the driven gear 12 without actually driving the driving gear 11 and the driven gear 12 to be engaged and rotating. is there. In other words, when the drive gear 11 and the driven gear 12 are actually meshed and rotationally driven, it is possible to accurately determine whether or not the noise is large.
In particular, as in the conventional evaluation method, it is effective to generate a large noise or vibration when the gears determined to be within the allowable range compared to the reference gear are actually meshed and driven to rotate. It is possible to prevent.

また、本発明に係る歯車の噛合状態評価方法の実施の一形態は、
噛合状態判定工程S400において、
差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分が所定の強度以上となった場合に噛合状態が悪いと判定するものである。
このように構成することにより、駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を容易かつ精度良く評価することが可能である。
An embodiment of the gear meshing state evaluation method according to the present invention is as follows:
In the meshing state determination step S400,
When the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum becomes a predetermined intensity or more, it is determined that the meshing state is bad.
With this configuration, the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 can be easily and accurately evaluated.

また、本発明に係る歯車の噛合状態評価装置の実施の一形態である評価装置1は、
駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状をそれぞれ計測する形状計測装置20と、
形状計測装置20により計測された駆動歯車11の歯面11aの立体形状および被駆動歯車12の歯面12aの立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することにより、パワースペクトルを作成するパワースペクトル作成部31cと、
パワースペクトル作成部31cにより作成された駆動歯車11および被駆動歯車12のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成部31dと、
差分パワースペクトル作成部31dにより作成された差分パワースペクトルに基づいて駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を判定する噛合状態判定部31eと、
を具備するものである。
このように構成することにより、実際に駆動歯車11および被駆動歯車12を噛合させて回転駆動しなくても、駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を定量的に評価することが可能である。言い換えると、実際に駆動歯車11および被駆動歯車12を噛合させて回転駆動した場合に騒音が大きいか否かを精度良く判定することが可能である。
特に、従来の評価方法の如く、基準となる歯車と比較すると許容範囲内にあると判定された歯車同士を実際に噛合して回転駆動した場合に大きな騒音や振動が発生するという事態を効果的に防止することが可能である。
Moreover, the evaluation apparatus 1 which is one embodiment of the gear meshing state evaluation apparatus according to the present invention includes:
A shape measuring device 20 for measuring the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12;
A power spectrum creation unit 31c that creates a power spectrum by performing two-dimensional Fourier transform on the three-dimensional shape of the tooth surface 11a of the driving gear 11 and the three-dimensional shape of the tooth surface 12a of the driven gear 12 measured by the shape measuring device 20. When,
A difference power spectrum creation unit 31d that creates a difference power spectrum by calculating a difference in power spectrum for each of the drive gear 11 and the driven gear 12 created by the power spectrum creation unit 31c;
An engagement state determination unit 31e that determines the engagement state of the drive gear 11 and the driven gear 12 based on the difference power spectrum generated by the difference power spectrum generation unit 31d;
It comprises.
With this configuration, it is possible to quantitatively evaluate the meshing state of the driving gear 11 and the driven gear 12 without actually driving the driving gear 11 and the driven gear 12 to be engaged and rotating. is there. In other words, when the drive gear 11 and the driven gear 12 are actually meshed and rotationally driven, it is possible to accurately determine whether or not the noise is large.
In particular, as in the conventional evaluation method, it is effective to generate a large noise or vibration when the gears determined to be within the allowable range compared to the reference gear are actually meshed and driven to rotate. It is possible to prevent.

また、評価装置1の噛合状態判定部31eは、
差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分が所定の強度以上となった場合に噛合状態が悪いと判定するものである。
このように構成することにより、駆動歯車11および被駆動歯車12の噛合状態を容易かつ精度良く評価することが可能である。
The meshing state determination unit 31e of the evaluation device 1 is
When the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum becomes a predetermined intensity or more, it is determined that the meshing state is bad.
With this configuration, the meshing state of the drive gear 11 and the driven gear 12 can be easily and accurately evaluated.

本発明に係る歯車の噛合状態評価装置の実施の一形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of the meshing state evaluation apparatus of the gear which concerns on this invention. 歯車の歯面形状のプロファイルを示す図。The figure which shows the tooth surface profile of a gearwheel. 一方の歯車の歯面のパワースペクトルを示す図。The figure which shows the power spectrum of the tooth surface of one gearwheel. 他方の歯車の歯面のパワースペクトルを示す図。The figure which shows the power spectrum of the tooth surface of the other gearwheel. 差分パワースペクトルを示す図。The figure which shows a difference power spectrum. 差分パワースペクトルにおける歯丈方向の周波数成分と強度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the frequency component and the intensity | strength of the tooth height direction in a differential power spectrum. 差分パワースペクトルにおける歯幅方向の周波数成分と強度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the frequency component of the tooth width direction in a difference power spectrum, and intensity | strength. 一対の歯車の組み合わせと回転駆動時の音圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the combination of a pair of gears, and the sound pressure at the time of rotational drive. 本発明に係る歯車の噛合状態評価方法の実施の一形態を示すフロー図。The flowchart which shows one Embodiment of the meshing state evaluation method of the gearwheel which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 評価装置(歯車の噛合状態評価装置)
11 駆動歯車(歯車)
11a 歯面
12 被駆動歯車(歯車)
12a 歯面
20 形状計測装置(歯面形状計測手段)
31c パワースペクトル作成部(パワースペクトル作成手段)
31d 差分パワースペクトル作成部(差分パワースペクトル作成手段)
31e 噛合状態判定部(噛合状態判定手段)
1 Evaluation device (gear meshing state evaluation device)
11 Drive gear (gear)
11a Tooth surface 12 Driven gear (gear)
12a tooth surface 20 shape measuring device (tooth surface shape measuring means)
31c Power spectrum creation unit (power spectrum creation means)
31d Difference power spectrum creation unit (difference power spectrum creation means)
31e meshing state determination unit (meshing state determination unit)

Claims (4)

一対の歯車の歯面の立体形状をそれぞれ計測する歯面形状計測工程と、
前記歯面形状計測工程において計測された一対の歯車の歯面の立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することによりパワースペクトルを作成するパワースペクトル作成工程と、
前記パワースペクトル作成工程において作成された一対の歯車のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成工程と、
前記差分パワースペクトル作成工程において作成された差分パワースペクトルに基づいて前記一対の歯車の噛合状態を判定する噛合状態判定工程と、
を具備することを特徴とする歯車の噛合状態評価方法。
Tooth surface shape measuring step for measuring the three-dimensional shape of the tooth surfaces of the pair of gears,
A power spectrum creating step for creating a power spectrum by two-dimensional Fourier transform for each of the three-dimensional shapes of the tooth surfaces of the pair of gears measured in the tooth surface shape measuring step;
A differential power spectrum creating step of creating a differential power spectrum by calculating a difference in power spectrum for each of the pair of gears created in the power spectrum creating step;
An engagement state determination step of determining an engagement state of the pair of gears based on the difference power spectrum created in the difference power spectrum creation step;
A method for evaluating the meshing state of a gear.
前記噛合状態判定工程において、
差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分が所定の強度以上となった場合に噛合状態が悪いと判定することを特徴とする請求項1に記載の歯車の噛合状態評価方法。
In the meshing state determination step,
The gear meshing state evaluation method according to claim 1, wherein when the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum is equal to or greater than a predetermined intensity, it is determined that the meshing state is bad.
一対の歯車の歯面の立体形状をそれぞれ計測する歯面形状計測手段と、
前記歯面形状計測手段により計測された一対の歯車の歯面の立体形状についてそれぞれ二次元フーリエ変換することにより、パワースペクトルを作成するパワースペクトル作成手段と、
前記パワースペクトル作成手段により作成された一対の歯車のそれぞれについてのパワースペクトルの差分を算出することにより差分パワースペクトルを作成する差分パワースペクトル作成手段と、
前記差分パワースペクトル作成手段により作成された差分パワースペクトルに基づいて前記一対の歯車の噛合状態を判定する噛合状態判定手段と、
を具備することを特徴とする歯車の噛合状態評価装置。
Tooth surface shape measuring means for measuring the three-dimensional shape of the tooth surfaces of the pair of gears,
A power spectrum creating means for creating a power spectrum by performing two-dimensional Fourier transform on each of the three-dimensional shapes of the tooth surfaces of the pair of gears measured by the tooth surface shape measuring means;
Differential power spectrum creating means for creating a difference power spectrum by calculating a difference in power spectrum for each of the pair of gears created by the power spectrum creating means;
Meshing state determining means for determining the meshing state of the pair of gears based on the differential power spectrum created by the differential power spectrum creating means;
A gear meshing state evaluation device comprising:
前記噛合状態判定手段は、
差分パワースペクトルの歯丈方向の周波数成分が所定の強度以上となった場合に噛合状態が悪いと判定することを特徴とする請求項3に記載の歯車の噛合状態評価装置。
The meshing state determining means includes
The gear meshing state evaluation device according to claim 3, wherein when the frequency component in the tooth height direction of the differential power spectrum becomes equal to or greater than a predetermined intensity, the meshing state is determined to be bad.
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