JP2003240064A - Device and method for supporting gear design, and storage medium - Google Patents

Device and method for supporting gear design, and storage medium

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JP2003240064A
JP2003240064A JP2002034817A JP2002034817A JP2003240064A JP 2003240064 A JP2003240064 A JP 2003240064A JP 2002034817 A JP2002034817 A JP 2002034817A JP 2002034817 A JP2002034817 A JP 2002034817A JP 2003240064 A JP2003240064 A JP 2003240064A
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eccentricity
shaft
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for supporting design of a gear, and a storage medium capable of checking problems regarding a gear mechanism system in advance by providing basic items and driving conditions of the gear so as to estimate transmission characteristics of the gear mechanism system under an approximately actual operating condition. <P>SOLUTION: When this gear design supporting device models the gear transmission mechanism system installed between a driving shaft and a driven shaft to analyze and calculate kinetic behaviors of the driven shaft to the action of the drive shaft, it gives item information and driving conditions information as basic items of the gear, and information on shape error such as tooth shape error of the gear and tooth trace error and eccentric error between a basic circle center and a rotary shaft center, so as to find an action line changing according to the eccentricity of the basic circle center and the rotary shaft center of the gear. A power balance formula is set for every pair of teeth contacting together on the action line, so as to create an equation of motion for time-serially solving the equation of motion. Then, the action results of the driving shaft and the driven shaft are outputted (Steps S101 to S107). Accordingly, a transmission characteristic of the gear mechanism system can be estimated in an approximately actual operating condition. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車設計支援装
置、歯車設計支援方法及び記録媒体に関し、詳細には、
歯車の持つ基本諸元と駆動条件を与えることで、実稼動
に近い状態での歯車機構系の伝達特性を推定して、事前
に歯車機構系に関する問題がないか確認できる歯車設計
支援装置、歯車設計支援方法及び記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gear design support device, a gear design support method, and a recording medium.
A gear design support device that can estimate the transmission characteristics of a gear mechanism system in a state close to actual operation by checking the basic specifications of gears and driving conditions, and check in advance whether there are any problems related to the gear mechanism system. The present invention relates to a design support method and a recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】歯車機構の設計においては、歯車の偏心
を考慮した設計が必要であり、このような偏心を考慮す
るのに、計算方法を簡略化して多段歯車に対応した従来
技術としては、例えば、少なくとも入力歯車と出力歯車
とを含む複数個の歯車を噛み合わせて構成される歯車駆
動列に使用される該歯車の各々の製造における偏心公差
決定方法にして、相互に噛み合う歯車間の噛合位置にお
ける回転半径を余弦定理によって近似して相互に噛み合
う歯車の回転角度比を求め、かかる回転角度比を変数分
離型の微分方程式として解くことに基いて、該入力歯車
に対する該出力歯車の最大回転誤差を求め、該最大回転
誤差が所定値以下になるように該歯車の各々の製造にお
ける偏心公差を決定する歯車駆動列における偏心公差決
定方法が提案されている(特開2000−18370号
公報参照)。
2. Description of the Related Art In designing a gear mechanism, it is necessary to consider the eccentricity of the gear, and in order to consider such eccentricity, the conventional technique corresponding to a multistage gear by simplifying the calculation method is as follows. For example, a method for determining an eccentricity tolerance in the manufacture of each gear used for a gear drive train configured by meshing a plurality of gears including at least an input gear and an output gear, and meshing between the gears meshing with each other. The maximum rotation of the output gear with respect to the input gear is based on solving the rotation angle ratio of the gears meshing with each other by approximating the radius of gyration at the position by the cosine theorem, and solving the rotation angle ratio as a variable separation type differential equation. An eccentricity tolerance determination method in a gear drive train has been proposed which determines an error and determines an eccentricity tolerance in manufacturing each of the gears so that the maximum rotation error is equal to or less than a predetermined value. Are (see JP 2000-18370).

【0003】すなわち、この従来技術は、歯車の偏心に
よって変化する噛合い半径を近似式で求め、微分方程式
を解いて回転特性(歯車の回転誤差)を求めている。
That is, in this prior art, the meshing radius that changes due to the eccentricity of the gear is obtained by an approximate expression and the differential equation is solved to obtain the rotation characteristic (rotational error of the gear).

【0004】偏心以外に形状誤差によっても歯車の回転
誤差は変化するが、この解析技術としては、歯面同士が
接触する作用線上に固定座標系を設け、形状誤差を考慮
して歯の力の釣合いから歯車の回転特性を算出してい
る。
The rotation error of the gear changes due to a shape error other than the eccentricity. As a technique for this analysis, a fixed coordinate system is provided on the action line where the tooth surfaces contact each other, and the force of the tooth is taken into consideration in consideration of the shape error. The rotation characteristics of the gear are calculated from the balance.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の歯車設計技術にあっては、歯車の実際の挙動
を考慮した設計を簡単に行う上で、改良の必要があっ
た。
However, in such a conventional gear design technique, there is a need for improvement in order to simplify the design in consideration of the actual behavior of the gear.

【0006】すなわち、上記従来公報記載の技術にあっ
ては、歯車の形状誤差に応じて歯対剛性を変化させて解
析して、形状誤差を考慮した解析を行おうしているが、
偏心の影響を幾何学的に解析しているもので、偏心以外
の誤差(歯車形状誤差;歯形誤差等)等が考慮されてい
ないめ、偏心以外の形状誤差の影響で解析精度が低下す
るという問題があった。
That is, in the technique described in the above-mentioned conventional publication, the tooth-pair rigidity is changed according to the shape error of the gear, and the analysis is performed in consideration of the shape error.
Since the effect of eccentricity is analyzed geometrically, errors other than eccentricity (gear shape error; tooth profile error, etc.) are not taken into consideration, and the accuracy of analysis decreases due to the effect of shape errors other than eccentricity. There was a problem.

【0007】また、この従来技術にあっては、形状誤差
を考慮して作用線上での力の釣り合いから算出する方法
として、歯面同士が接触する作用線上に固定座標系を設
け、形状誤差を考慮して歯の力の釣合いから歯車の回転
特性を算出しているため、偏心がない歯車では問題ない
が、偏心がある場合には、その分、解析精度が低下する
という問題があった。
Further, in this prior art, as a method of calculating from the balance of forces on the action line in consideration of the shape error, a fixed coordinate system is provided on the action line where the tooth surfaces contact each other, and the shape error is eliminated. Since the gear rotation characteristics are calculated from the balance of the tooth forces in consideration, there is no problem with gears without eccentricity, but when there is eccentricity, there is a problem in that the analysis accuracy decreases accordingly.

【0008】さらに、従来、偏心分の歯車歯面位置変化
を累積ピッチ誤差に加算して対応する方法もあるが、偏
心により作用線位置が変化しているため、歯面の接触位
置が実際と異なること、また、これにより歯形誤差の値
も実際と異なる結果となるという問題があった。また、
作用線上に発生する歯面同志の力の方向も異なることで
解析精度が低下し、また、駆動歯車と従動歯車でそれぞ
れの累積ピッチ誤差に偏心分のデータを加算する作業
が、煩わしい(特に歯車数が多い多段になったとき)と
いう問題があった。
Further, conventionally, there is also a method of responding by adding a change in the gear tooth surface position for the eccentricity to the cumulative pitch error, but since the action line position is changed due to the eccentricity, the contact position of the tooth surface is different from the actual position. There is a problem that the result is different and the value of the tooth profile error is also different from the actual result. Also,
The accuracy of analysis decreases due to the difference in the direction of the force of the tooth surfaces generated on the line of action, and the work of adding eccentricity data to the cumulative pitch error of the drive gear and the driven gear is troublesome (especially for gears). There was a problem) when there were many stages.

【0009】そこで、請求項1記載の発明は、駆動軸と
被駆動軸間に設置された歯車伝達機構系をモデル化し
て、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・
算出するに際して、基本入力手段から歯車の基本諸元で
ある諸元情報及び駆動条件情報を与え、誤差入力手段か
ら歯車の歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の
振れ等の形状誤差と当該歯車の基礎円中心と回転軸中心
との偏心誤差の情報を与え、これらの与えられた情報か
ら式導出手段で、歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏
心によって変化する作用線を求め、当該作用線上で接触
している歯対毎に力の釣り合い式を設定して運動方程式
を生成し、計算手段で、時系列的に運動方程式を解い
て、当該計算した駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力手
段から出力することにより、従来のように作用線を固定
した解析よりも、噛合い力の方向と歯車形状誤差の設定
の面で、実稼動に近い状態での歯車機構系の伝達特性を
推定し、事前に歯車機構系に関する問題がないか確認で
きるようにして、歯車駆動系を試作し評価するといった
作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行
うことのできる歯車設計支援装置を提供することを目的
としている。
Therefore, the invention according to claim 1 models the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft to analyze the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft.
At the time of calculation, the basic information of the gears such as the specification information and the driving condition information are given from the basic input means, and the error of the tooth profile error of the gear, the tooth trace error, the accumulated pitch error, the tooth groove deviation, etc. And the information of the eccentricity error between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis, and from the given information, the formula derivation means is used to determine the line of action that changes due to the eccentricity between the center of the gear basic circle and the center of the rotation axis. Then, a balance equation of force is set for each tooth pair contacting on the line of action to generate a motion equation, and the calculation means solves the motion equation in time series to calculate the calculated driving shaft and driven By outputting the shaft operation result from the output means, the gear mechanism in a state closer to actual operation in terms of the direction of the meshing force and the setting of the gear shape error, as compared with the conventional analysis in which the line of action is fixed. Estimate the transfer characteristics of the system and use the gears in advance. To provide a gear design support device capable of confirming whether there is a problem related to the structure, eliminating the work of trial manufacture and evaluation of a gear drive system, and capable of supporting gear design easily with high accuracy. Has an aim.

【0010】請求項2記載の発明は、駆動軸と被駆動軸
間に設置された歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸
の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出するに
際して、歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情
報を与える基本入力工程処理と、歯形誤差、歯筋誤差、
累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の歯車の形状誤差と基礎
円中心と回転軸中心との偏心誤差の情報を与える誤差入
力工程処理と、基本入力工程処理と誤差入力工程処理で
与えられた情報から歯車の基礎円中心と回転軸中心との
偏心によって変化する作用線を求め、当該作用線上で接
触している歯対毎に力の釣り合い式を設定して運動方程
式を生成する式導出工程処理と、時系列的に運動方程式
を解く計算工程処理と、当該計算工程処理で算出された
駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力する出力工程処理
と、を行うことにより、従来のように作用線を固定した
解析よりも、噛合い力の方向と歯車形状誤差の設定の面
で、実稼動に近い状態での歯車機構系の伝達特性を推定
し、事前に歯車機構系に関する問題がないか確認できる
ようにして、歯車駆動系を試作し評価するといった作業
を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うこ
とのできる歯車設計支援方法を提供することを目的とし
ている。
According to a second aspect of the present invention, the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft is modeled to analyze and calculate the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. Basic input process processing that gives specifications information and driving condition information that are the basic specifications of gears, tooth profile error, tooth trace error,
Error input process processing that gives information about gear shape errors such as cumulative pitch error and tooth groove runout, and eccentricity error between the center of the basic circle and the center of the rotation axis, and the information given by the basic input process and error input process From the formula, a line of action that changes due to the eccentricity between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotating shaft is obtained, and a force balance formula is set for each tooth pair that is in contact on the line of action to generate a motion equation. By performing the calculation process processing for solving the equation of motion in time series and the output process processing for outputting the operation result of the driving axis and the driven axis calculated by the calculation processing process, the conventional operation is performed. Rather than an analysis with fixed lines, in terms of meshing force direction and gear shape error settings, estimate the transmission characteristics of the gear mechanism system in a state close to actual operation, and check beforehand if there is a problem with the gear mechanism system. So that you can check Eliminating the tasks such that a prototype system evaluation, and its object is to provide a gear design support method which can be performed on and easily gear design support high accuracy.

【0011】請求項3記載の発明は、歯車伝達機構系
を、回転体ドラムを駆動する回転体ドラム駆動用の歯車
伝達機構系とし、出力工程処理で、駆動軸と被駆動軸の
動作結果を出力するに際して、被駆動軸の出力に回転体
ドラムの半径を乗じて、当該回転体ドラム表面上の位置
ずれに換算して出力することにより、回転体ドラム表面
上の位置ずれ予測と噛合い周期での速度変動と軸受け反
力(振動)の予測を、歯車の偏心と形状誤差による影響
を同時に解析し、例えば、カラー出力時の色合わせ判定
に必要な低周波数の位置ずれと濃度ムラの判定に必要な
高周波数(噛合い周波数)での速度ムラと軸受け加振力
を直接的に得て、実際に画像が形成される回転体ドラム
表面上の位置誤差の重要な設計情報を得ることのできる
歯車設計支援方法を提供することを目的としている。
According to a third aspect of the present invention, the gear transmission mechanism system is a gear transmission mechanism system for driving a rotary drum that drives a rotary drum, and the operation result of the drive shaft and the driven shaft is output in the output process. When outputting, the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the rotating drum to convert it into the positional deviation on the surface of the rotating drum, and the result is output. Predicts speed fluctuation and bearing reaction force (vibration) at the same time, and analyzes the effects of gear eccentricity and shape error at the same time, for example, the determination of low-frequency misregistration and density unevenness necessary for color matching determination at color output It is possible to directly obtain the speed unevenness and the bearing excitation force at the high frequency (meshing frequency) required to obtain the important design information of the position error on the surface of the rotating drum on which the image is actually formed. How to support gear design It is intended to be subjected.

【0012】請求項4記載の発明は、出力工程処理で、
駆動軸と被駆動軸の動作結果を回転体ドラム表面上に換
算する際に、当該回転体ドラムの偏心量の影響を加えて
出力することにより、歯車の偏心だけでなく、従動軸と
回転体ドラムの組付け偏心の影響を加味した解析を行っ
て、回転体ドラム表面上の位置誤差や速度変動を、より
精度良く算出し、より一層高精度な歯車設計支援を行う
ことのできる歯車設計支援方法を提供することを目的と
している。
The invention according to claim 4 is the output process,
When converting the operation results of the drive shaft and the driven shaft onto the surface of the rotating drum, by outputting with the influence of the eccentricity of the rotating drum, not only the eccentricity of the gear but also the driven shaft and the rotating body Gear design support that enables more accurate calculation of position errors and speed fluctuations on the surface of the rotating drum by performing analysis that takes into account the effect of eccentricity of the drum assembly It is intended to provide a way.

【0013】請求項5記載の発明は、誤差入力工程処理
で、形状誤差の代わりに、指定された歯車の等級が与え
られ、当該与えられた歯車の等級に合わせて自動的に形
状誤差を生成することにより、任意の等級における形状
誤差を擬似的に生成し、またそのパターンも1次成分か
ら高次成分まで自由に設定して、設計者が歯数分の形状
誤差を設定して入力するような煩わしい作業をなくし、
手軽に形状誤差データの設定(等級指定)とその解析結
果を得ることのできる歯車設計支援方法を提供すること
を目的としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the error input step processing, a grade of a designated gear is given instead of the shape error, and a shape error is automatically generated in accordance with the given grade of the gear. By doing so, a shape error in an arbitrary grade is artificially generated, and the pattern is freely set from the first-order component to the higher-order component, and the designer sets and inputs the shape error corresponding to the number of teeth. Eliminates such troublesome work,
It is an object of the present invention to provide a gear design support method capable of easily setting shape error data (designating a grade) and obtaining the analysis result.

【0014】請求項6記載の発明は、誤差入力工程処理
で、形状誤差の代わりに、指定された歯車の加工法、材
質等が与えられ、当該与えられた歯車の加工法、材質等
に合わせて自動的に形状誤差を生成することにより、任
意の等級における形状誤差を擬似的に生成し、また、そ
のパターンもリブの数やゲートの数に合わせて自由に設
定して、設計者が歯数分の形状誤差を設定して入力する
ような煩わしい作業をなくし、手軽に形状誤差データの
設定(加工条件)とその形跡結果を得ることのできる歯
車設計支援方法を提供することを目的としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the error input process, a specified gear machining method, material, etc. is given instead of the shape error, and the specified gear machining method, material etc. are matched. By automatically generating the shape error by automatically generating the shape error in any grade, the pattern can be freely set according to the number of ribs and the number of gates, and the designer It is an object of the present invention to provide a gear design support method that can easily set the shape error data (processing conditions) and obtain the trace result without the troublesome work of setting and inputting the shape error for several minutes. .

【0015】請求項7記載の発明は、誤差入力工程処理
で、偏心誤差の代わりに、指定された歯車の穴径公差と
軸径公差が与えられ、当該与えられた歯車の穴径公差と
軸径公差から自動的に偏心量を設定することにより、任
意の公差に対応した偏心量を自動的に解析モデルにセッ
ティングして、設計者が偏心量の値を計算をして入力す
るような煩わしい作業をなくし、手軽に形状誤差データ
の設定(加工条件)とその形跡結果を得ることができ、
特に、歯車が沢山噛合うような多段歯車の場合等に好適
な歯車設計支援を行うことのできる歯車設計支援方法を
提供することを目的としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the error input process, the specified hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance of the gear are given instead of the eccentricity error, and the given hole diameter tolerance and shaft of the gear are given. By automatically setting the eccentricity amount from the diameter tolerance, the eccentricity amount corresponding to an arbitrary tolerance is automatically set in the analysis model, and it is troublesome for the designer to calculate and input the value of the eccentricity amount. It is possible to easily set the shape error data (processing conditions) and obtain the trace result without any work.
In particular, it is an object of the present invention to provide a gear design support method capable of performing suitable gear design support in the case of a multistage gear in which many gears mesh with each other.

【0016】請求項8記載の発明は、誤差入力工程処理
で与えられた歯車の形状誤差に対して、当該歯車の偏心
量とその位相を自動的に調整して、従動軸上での最良値
となる偏心量とその位相を求める偏心調整工程処理を行
い、当該偏心調整工程処理で求めた偏心量とその位相の
情報を前記出力工程処理で出力することにより、歯車形
状誤差の影響を低減するための偏心量と位相方向を得る
ことができ、あるいは、調整可能な偏心量に応じた最低
限の歯車形状精度が得ることができ、歯車を調整組付け
したときの効果が解析によって予測できて、必要以上に
形状誤差精度を高くすることなく、歯車部品コストを低
減することのできる歯車設計支援方法を提供することを
目的としている。
According to an eighth aspect of the present invention, the eccentric amount of the gear and its phase are automatically adjusted with respect to the gear shape error given in the error input process, and the best value on the driven shaft is obtained. The eccentricity adjustment process process for obtaining the eccentricity amount and its phase is performed, and the information of the eccentricity amount and its phase obtained in the eccentricity adjustment process process is output in the output process process, thereby reducing the influence of the gear shape error. To obtain the eccentricity and the phase direction, or to obtain the minimum gear shape accuracy according to the adjustable eccentricity, and the effect of adjusting and assembling the gears can be predicted by analysis. An object of the present invention is to provide a gear design support method capable of reducing gear component cost without increasing the shape error accuracy more than necessary.

【0017】請求項9記載の発明は、偏心調整工程処理
で、軸と歯車の組み付けを外径中心と内径中心の異なる
偏心調整部材を介して行うものとし、当該偏心調整部材
寸法を求め、当該求めた偏心調整部材寸法を前記出力工
程処理で出力することにより、組立時の偏心調整に手間
取ることなく、部品同志を単純に組み合わせることで、
所定の偏心組みつけを行え、調整組付けしているにも関
わらず、組立時間の増加は少なく、組立コストを抑える
ことができるとともに、熟練者でなくても作業を行える
ようにし、新人の作業者でも作業することができ、か
つ、組立人件費も抑制することのできる歯車設計支援方
法を提供することを目的としている。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eccentricity adjusting process, the shaft and the gear are assembled through the eccentricity adjusting members having different outer diameter centers and inner diameter centers. By outputting the obtained eccentricity adjusting member dimensions in the output process, by simply combining parts together without taking time and effort to adjust eccentricity during assembly,
Despite the prescribed eccentric assembly and adjustment assembly, the assembly time does not increase, the assembly cost can be suppressed, and even non-experts can perform the work, and the work of a new employee can be performed. It is an object of the present invention to provide a gear design support method which enables a person to work and also suppresses assembly labor costs.

【0018】請求項10記載の発明は、駆動軸と被駆動
軸間に設置された歯車伝達機構系をモデル化して、駆動
軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出する
歯車設計支援方法のプログラムとして、請求項2から請
求項9のいずれかに記載の歯車設計支援方法のプログラ
ムを記録することにより、コンピュータ等の情報処理装
置にインストールされることで、歯車に偏心と形状誤差
が存在する場合であっても、歯車間の力を伝達する作用
線を逐次求めて解析して、従来のように作用線を固定し
た解析よりも高精度で解析し、実稼動に近い状態での歯
車機構系の伝達特性を推定することができるとともに、
記録媒体を種々の場所に持ち運んで、様々な場所でシミ
ュレーションを行い、事前に歯車機構系に関する問題が
ないか確認して、歯車駆動系を試作して評価するといっ
た作業を無くすことのできる記録媒体を提供することを
目的としている。
According to a tenth aspect of the present invention, a gear design for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft to analyze and calculate the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. By recording the program of the gear design support method according to any one of claims 2 to 9 as a program of the support method, the program is installed in an information processing device such as a computer, so that the gear has eccentricity and shape error. Even if there is a line of action, the line of action that transmits the force between the gears is sequentially obtained and analyzed, and the analysis is performed with higher accuracy than the conventional analysis in which the line of action is fixed. It is possible to estimate the transmission characteristics of the gear mechanism system of
A recording medium that can eliminate the work of carrying a recording medium to various places, performing simulations at various places, checking in advance whether there are any problems related to the gear mechanism system, and then trial-producing the gear drive system for evaluation. Is intended to provide.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の歯
車設計支援装置は、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯
車伝達機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対す
る前記被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支
援装置において、前記歯車の基本諸元である諸元情報及
び駆動条件情報を与える基本入力手段と、前記歯車の歯
形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の形
状誤差と当該歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心誤
差の情報を与える誤差入力手段と、前記基本入力手段と
前記誤差入力手段で与えられた情報から前記歯車の基礎
円中心と回転軸中心との偏心によって変化する作用線を
求め、当該作用線上で接触している歯対毎に力の釣り合
い式を設定して運動方程式を生成する式導出手段と、時
系列的に運動方程式を解く計算手段と、当該計算手段の
計算した前記駆動軸と前記被駆動軸の動作結果を出力す
る出力手段と、を備えることにより、上記目的を達成し
ている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gear design assisting apparatus, wherein a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft is modeled, and the gear drive mechanism for the operation of the drive shaft is modeled. In a gear design support device for analyzing and calculating the dynamic behavior of a drive shaft, basic input means for giving specification information and drive condition information, which are the basic specifications of the gear, and tooth profile error, tooth trace error, cumulative From the information given by the basic input means and the error input means, an error input means for giving information on a pitch error, a shape error such as a tooth groove deflection, and an eccentricity error between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis Formula derivation means for obtaining a line of action that changes due to eccentricity between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis, and setting a force balance formula for each tooth pair in contact on the line of action to generate a motion equation. , Exercise schedule in chronological order By providing a calculating means for solving, and output means for outputting the operation result of said driven shaft and calculated the drive shaft of the calculating means, and has achieved the above objects.

【0020】上記構成によれば、駆動軸と被駆動軸間に
設置された歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸の動
作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出するに際し
て、基本入力手段から歯車の基本諸元である諸元情報及
び駆動条件情報を与え、誤差入力手段から歯車の歯形誤
差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の形状誤
差と当該歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心誤差の
情報を与え、これらの与えられた情報から式導出手段
で、歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心によって変
化する作用線を求め、当該作用線上で接触している歯対
毎に力の釣り合い式を設定して運動方程式を生成し、計
算手段で、時系列的に運動方程式を解いて、当該計算し
た駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力手段から出力する
ので、従来のように作用線を固定した解析よりも、噛合
い力の方向と歯車形状誤差の設定の面で、実稼動に近い
状態での歯車機構系の伝達特性を推定することができ、
事前に歯車機構系に関する問題がないか確認できるよう
にして、歯車駆動系を試作し評価するといった作業を無
くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うことが
できる。
According to the above construction, when the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft is modeled and the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft is analyzed and calculated, the basic input is used. From the means, the specification information and driving condition information, which are the basic specifications of the gear, are given, and from the error input means, the tooth profile error of the gear, the tooth trace error, the cumulative pitch error, the shape error such as the runout of the tooth groove, and the basic circle of the gear. Information about the eccentricity error between the center and the center of the rotation axis is given, and from this given information, the formula derivation means is used to find the line of action that changes due to the eccentricity between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis. A force balance equation is set for each tooth pair in contact to generate a motion equation, the calculation means solves the motion equation in time series, and the calculated operation result of the drive shaft and the driven shaft is output. Since it is output from the means, as in the past Than analysis of fixing the use line, in terms of setting the direction and the gear shape error of meshing force, it is possible to estimate the transfer characteristics of the gear mechanism based on a state close to actual operation,
By making it possible to confirm in advance whether there is a problem related to the gear mechanism system, it is possible to easily and highly accurately support the gear design by eliminating the work of trial-making and evaluating the gear drive system.

【0021】請求項2記載の発明の歯車設計支援方法
は、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機構系を
モデル化して、前記駆動軸の動作に対する前記被駆動軸
の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援方法におい
て、前記歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情
報を与える基本入力工程処理と、歯形誤差、歯筋誤差、
累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の歯車の形状誤差と基礎
円中心と回転軸中心との偏心誤差の情報を与える誤差入
力工程処理と、前記基本入力工程処理と前記誤差入力工
程処理で与えられた情報から前記歯車の基礎円中心と回
転軸中心との偏心によって変化する作用線を求め、当該
作用線上で接触している歯対毎に力の釣り合い式を設定
して運動方程式を生成する式導出工程処理と、時系列的
に運動方程式を解く計算工程処理と、当該計算工程処理
で算出された前記駆動軸と前記被駆動軸の動作結果を出
力する出力工程処理と、を含むことにより、上記目的を
達成している。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a gear design support method, wherein a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft is modeled, and a dynamic behavior of the driven shaft with respect to an operation of the drive shaft. In the gear design support method for analyzing and calculating the above, a basic input step process for giving specification information and driving condition information, which are the basic specifications of the gear, a tooth profile error, a tooth trace error,
It is given in the error input process that gives information about the accumulated pitch error, gear shape error such as tooth groove runout, and eccentric error between the center of the basic circle and the center of the rotation axis, and the basic input process and the error input process. Formula for generating the equation of motion by setting the force balance equation for each tooth pair in contact on the line of action, by obtaining the line of action that changes due to the eccentricity between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis from the information By including a derivation process process, a calculation process process for solving the equation of motion in time series, and an output process process for outputting the operation result of the drive shaft and the driven shaft calculated in the calculation process process, It has achieved the above objectives.

【0022】上記構成によれば、駆動軸と被駆動軸間に
設置された歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸の動
作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出するに際し
て、歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情報を
与える基本入力工程処理と、歯形誤差、歯筋誤差、累積
ピッチ誤差、歯溝の振れ等の歯車の形状誤差と基礎円中
心と回転軸中心との偏心誤差の情報を与える誤差入力工
程処理と、基本入力工程処理と誤差入力工程処理で与え
られた情報から歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心
によって変化する作用線を求め、当該作用線上で接触し
ている歯対毎に力の釣り合い式を設定して運動方程式を
生成する式導出工程処理と、時系列的に運動方程式を解
く計算工程処理と、当該計算工程処理で算出された駆動
軸と被駆動軸の動作結果を出力する出力工程処理と、を
行うので、従来のように作用線を固定した解析よりも、
噛合い力の方向と歯車形状誤差の設定の面で、実稼動に
近い状態での歯車機構系の伝達特性を推定することがで
き、事前に歯車機構系に関する問題がないか確認できる
ようにして、歯車駆動系を試作し評価するといった作業
を無くして、高精度にかつ容易に歯車設計支援を行うこ
とができる。
According to the above construction, when the gear transmission mechanism system installed between the driving shaft and the driven shaft is modeled and the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the driving shaft is analyzed and calculated, Basic input process processing that gives specification information and drive condition information, which are basic specifications, and gear shape errors such as tooth profile error, tooth trace error, cumulative pitch error, tooth groove runout, and basic circle center and rotation axis center Error input process processing that gives information on the eccentricity error of the The formula derivation process process that sets the force balance formula for each tooth pair in contact on the line to generate the equation of motion, the calculation process process that solves the equation of motion in time series, and the calculation process process Driving and driven shaft movement An output step process for outputting the results, since the, than analyzes of fixing the line of action as in the prior art,
In terms of the direction of the meshing force and the setting of the gear shape error, the transfer characteristics of the gear mechanism system in a state close to actual operation can be estimated, and it is possible to confirm in advance whether there are any problems with the gear mechanism system. Therefore, it is possible to easily and highly accurately support gear design by eliminating the work of trial-making and evaluating a gear drive system.

【0023】この場合、例えば、請求項3に記載するよ
うに、前記歯車伝達機構系は、回転体ドラムを駆動する
回転体ドラム駆動用の歯車伝達機構系であり、前記出力
工程処理で、前記駆動軸と前記被駆動軸の動作結果を出
力するに際して、前記被駆動軸の出力に前記回転体ドラ
ムの半径を乗じて、当該回転体ドラム表面上の位置ずれ
に換算して出力してもよい。
In this case, for example, as described in claim 3, the gear transmission mechanism system is a rotation drum driving gear transmission mechanism system for driving a rotation drum, and in the output step processing, When outputting the operation result of the drive shaft and the driven shaft, the output of the driven shaft may be multiplied by the radius of the rotating drum to be converted into a positional deviation on the surface of the rotating drum and output. .

【0024】上記構成によれば、歯車伝達機構系を、回
転体ドラムを駆動する回転体ドラム駆動用の歯車伝達機
構系とし、出力工程処理で、駆動軸と被駆動軸の動作結
果を出力するに際して、被駆動軸の出力に回転体ドラム
の半径を乗じて、当該回転体ドラム表面上の位置ずれに
換算して出力するので、回転体ドラム表面上の位置ずれ
予測と噛合い周期での速度変動と軸受け反力(振動)の
予測を、歯車の偏心と形状誤差による影響を同時に解析
することができ、例えば、カラー出力時の色合わせ判定
に必要な低周波数の位置ずれと濃度ムラの判定に必要な
高周波数(噛合い周波数)での速度ムラと軸受け加振力
を直接的に得て、実際に画像が形成される回転体ドラム
表面上の位置誤差の重要な設計情報を得ることができ
る。
According to the above construction, the gear transmission mechanism system is a gear transmission mechanism system for driving the rotary drum that drives the rotary drum, and the operation result of the drive shaft and the driven shaft is output in the output process. At this time, since the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the rotating drum to convert it into the positional deviation on the surface of the rotating drum, and the output is performed, the predicted positional deviation on the surface of the rotating drum and the speed at the meshing period Prediction of fluctuations and bearing reaction force (vibration) can be analyzed simultaneously with the effects of gear eccentricity and shape error. For example, low-frequency misregistration and density unevenness required for color matching determination during color output can be determined. It is possible to directly obtain the speed unevenness and the bearing excitation force at the high frequency (meshing frequency) required for, and to obtain the important design information of the position error on the surface of the rotating drum where the image is actually formed. it can.

【0025】また、例えば、請求項4に記載するよう
に、前記歯車設計支援方法は、前記出力工程処理で、前
記駆動軸と前記被駆動軸の動作結果を前記回転体ドラム
表面上に換算する際に、当該回転体ドラムの偏心量の影
響を加えて出力してもよい。
Further, for example, as described in claim 4, in the gear design support method, in the output process, the operation result of the drive shaft and the driven shaft is converted into the surface of the rotary drum. At this time, the output may be performed by adding the influence of the eccentric amount of the rotary drum.

【0026】上記構成によれば、出力工程処理で、駆動
軸と被駆動軸の動作結果を回転体ドラム表面上に換算す
る際に、当該回転体ドラムの偏心量の影響を加えて出力
するので、歯車の偏心だけでなく、従動軸と回転体ドラ
ムの組付け偏心の影響を加味した解析を行って、回転体
ドラム表面上の位置誤差や速度変動を、より精度良く算
出することができ、より一層高精度な歯車設計支援を行
うことができる。
According to the above configuration, when converting the operation results of the drive shaft and the driven shaft onto the surface of the rotary drum in the output process, the result is added with the influence of the eccentricity of the rotary drum. , Not only the eccentricity of the gear, but also the influence of the mounting eccentricity of the driven shaft and the rotary drum can be analyzed, and the position error and speed fluctuation on the rotary drum surface can be calculated more accurately. It is possible to support gear design with higher accuracy.

【0027】さらに、例えば、請求項5に記載するよう
に、前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工程処理
で、前記形状誤差の代わりに、指定された歯車の等級が
与えられ、当該与えられた歯車の等級に合わせて自動的
に形状誤差を生成してもよい。
Further, for example, as described in claim 5, in the gear design support method, a grade of a designated gear is given instead of the shape error in the error input process, and the given grade is given. The shape error may be automatically generated according to the grade of the gear.

【0028】上記構成によれば、誤差入力工程処理で、
形状誤差の代わりに、指定された歯車の等級が与えら
れ、当該与えられた歯車の等級に合わせて自動的に形状
誤差を生成するので、任意の等級における形状誤差を擬
似的に生成することができ、またそのパターンも1次成
分から高次成分まで自由に設定して、設計者が歯数分の
形状誤差を設定して入力するような煩わしい作業をなく
すことができ、手軽に形状誤差データの設定(等級指
定)とその解析結果を得ることができる。
According to the above arrangement, in the error input process,
Since the specified grade of the gear is given instead of the form error and the form error is automatically generated according to the given grade of the gear, it is possible to artificially generate the form error in any grade. Moreover, the pattern can be freely set from the first-order component to the higher-order component, and the troublesome work of the designer setting and inputting the shape error for the number of teeth can be eliminated. Setting (grade designation) and its analysis result can be obtained.

【0029】また、例えば、請求項6に記載するよう
に、前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工程処理
で、前記形状誤差の代わりに、指定された歯車の加工
法、材質等が与えられ、当該与えられた歯車の加工法、
材質等に合わせて自動的に形状誤差を生成してもよい。
Further, for example, as described in claim 6, in the gear design support method, in the error input step process, a designated machining method, material, etc. of the gear are given instead of the shape error. , The processing method of the given gear,
The shape error may be automatically generated according to the material and the like.

【0030】上記構成によれば、誤差入力工程処理で、
形状誤差の代わりに、指定された歯車の加工法、材質等
が与えられ、当該与えられた歯車の加工法、材質等に合
わせて自動的に形状誤差を生成するので、任意の等級に
おける形状誤差を擬似的に生成することができ、また、
そのパターンもリブの数やゲートの数に合わせて自由に
設定して、設計者が歯数分の形状誤差を設定して入力す
るような煩わしい作業をなくすことができ、手軽に形状
誤差データの設定(加工条件)とその形跡結果を得るこ
とができる。
According to the above configuration, in the error input process,
Instead of the shape error, the specified gear processing method, material, etc. are given, and the shape error is automatically generated according to the given gear processing method, material, etc. Can be pseudo-generated, and
The pattern can be freely set according to the number of ribs and the number of gates to eliminate the troublesome work of the designer to set and input the shape error for the number of teeth and to easily obtain the shape error data. Settings (processing conditions) and their trace results can be obtained.

【0031】さらに、例えば、請求項7に記載するよう
に、前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工程処理
で、前記偏心誤差の代わりに、指定された歯車の穴径公
差と軸径公差が与えられ、当該与えられた歯車の穴径公
差と軸径公差から自動的に偏心量を設定してもよい。
Further, for example, as described in claim 7, in the gear design support method, in the error input step processing, instead of the eccentricity error, a specified gear hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance are given. The given amount of eccentricity may be automatically set from the given hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance of the gear.

【0032】上記構成によれば、誤差入力工程処理で、
偏心誤差の代わりに、指定された歯車の穴径公差と軸径
公差が与えられ、当該与えられた歯車の穴径公差と軸径
公差から自動的に偏心量を設定するので、任意の公差に
対応した偏心量を自動的に解析モデルにセッティングし
て、設計者が偏心量の値を計算をして入力するような煩
わしい作業をなくことができ、手軽に形状誤差データの
設定(加工条件)とその形跡結果を得ることができ、特
に、歯車が沢山噛合うような多段歯車の場合等に好適な
歯車設計支援を行うことのできる歯車設計支援方法を提
供することができる。
According to the above configuration, in the error input process processing,
Instead of the eccentricity error, the specified gear hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance are given, and the eccentricity amount is automatically set from the given gear hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance. The corresponding eccentricity amount is automatically set in the analysis model, and the troublesome work of the designer calculating and inputting the value of the eccentricity amount can be eliminated, and the setting of shape error data (processing conditions) can be done easily. It is possible to provide a gear design support method capable of providing suitable gear design support particularly in the case of a multistage gear in which gears mesh with each other.

【0033】また、例えば、請求項8に記載するよう
に、前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工程処理で
与えられた前記歯車の形状誤差に対して、当該歯車の偏
心量とその位相を自動的に調整して、前記従動軸上での
最良値となる偏心量とその位相を求める偏心調整工程処
理を行い、当該偏心調整工程処理で求めた偏心量とその
位相の情報を前記出力工程処理で出力してもよい。
Further, for example, as described in claim 8, in the gear design support method, the eccentricity amount of the gear and its phase are determined with respect to the shape error of the gear given in the error input process. Automatically adjusting, the eccentricity adjustment step process for obtaining the eccentricity amount and its phase on the driven shaft to be the best value, and the eccentricity amount and the phase information obtained in the eccentricity adjustment process process are output step. It may be output by processing.

【0034】上記構成によれば、誤差入力工程処理で与
えられた歯車の形状誤差に対して、当該歯車の偏心量と
その位相を自動的に調整して、従動軸上での最良値とな
る偏心量とその位相を求める偏心調整工程処理を行い、
当該偏心調整工程処理で求めた偏心量とその位相の情報
を前記出力工程処理で出力するので、歯車形状誤差の影
響を低減するための偏心量と位相方向を得ることがで
き、あるいは、調整可能な偏心量に応じた最低限の歯車
形状精度が得ることができ、歯車を調整組付けしたとき
の効果が解析によって予測できて、必要以上に形状誤差
精度を高くすることなく、歯車部品コストを低減するこ
とができる。
According to the above construction, the eccentricity amount of the gear and its phase are automatically adjusted with respect to the shape error of the gear given in the error input process to obtain the best value on the driven shaft. Perform eccentricity adjustment process processing to obtain the eccentricity amount and its phase,
Since the information of the eccentricity amount and its phase obtained in the eccentricity adjustment step process is output in the output step process, the eccentricity amount and the phase direction for reducing the influence of the gear shape error can be obtained or adjustable. The minimum gear shape accuracy according to the eccentricity can be obtained, the effect of adjusting and assembling the gear can be predicted by analysis, and the cost of gear parts can be reduced without increasing the shape error accuracy more than necessary. It can be reduced.

【0035】さらに、例えば、請求項9に記載するよう
に、前記歯車設計支援方法は、前記偏心調整工程処理
で、軸と歯車の組み付けを外径中心と内径中心の異なる
偏心調整部材を介して行うものとし、当該偏心調整部材
寸法を求め、当該求めた偏心調整部材寸法を前記出力工
程処理で出力してもよい。
Further, for example, as described in claim 9, in the gear design support method, in the eccentricity adjusting step processing, the shaft and the gear are assembled by using eccentricity adjusting members having different outer diameter centers and inner diameter centers. Alternatively, the dimension of the eccentricity adjustment member may be obtained, and the obtained dimension of the eccentricity adjustment member may be output in the output process.

【0036】上記構成によれば、偏心調整工程処理で、
軸と歯車の組み付けを外径中心と内径中心の異なる偏心
調整部材を介して行うものとし、当該偏心調整部材寸法
を求め、当該求めた偏心調整部材寸法を前記出力工程処
理で出力するので、組立時の偏心調整に手間取ることな
く、部品同志を単純に組み合わせることで、所定の偏心
組みつけを行うことができ、調整組付けしているにも関
わらず、組立時間の増加は少なく、組立コストを抑える
ことができるとともに、熟練者でなくても作業を行える
ようにし、新人の作業者でも作業することができ、か
つ、組立人件費も抑制することができる。
According to the above arrangement, in the eccentricity adjustment process,
Since the assembly of the shaft and the gear is performed through eccentricity adjusting members having different outer diameter centers and inner diameter centers, the dimension of the eccentricity adjusting member is obtained, and the obtained dimension of the eccentricity adjusting member is output in the output step process. It is possible to perform a predetermined eccentric assembly by simply combining parts together without time-consuming adjustment of eccentricity.Despite the adjustment assembly, the assembly time does not increase and assembly cost is reduced. In addition to being able to suppress the work, it is possible to perform the work even if it is not an expert, so that even a new worker can perform the work, and the labor cost for assembling can be suppressed.

【0037】請求項10記載の発明の記録媒体は、駆動
軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機構系をモデル化
して、前記駆動軸の動作に対する前記被駆動軸の動的挙
動を解析・算出する歯車設計支援方法のプログラムを記
録する記録媒体であって、前記請求項2から請求項9の
いずれかに記載の歯車設計支援方法のプログラムが記録
されていることにより、上記目的を達成している。
In the recording medium of the tenth aspect of the present invention, a gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft is modeled to analyze the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. A recording medium for recording a program of a gear design support method to be calculated, and the above object is achieved by recording the program of the gear design support method according to any one of claims 2 to 9. is doing.

【0038】上記構成によれば、駆動軸と被駆動軸間に
設置された歯車伝達機構系をモデル化して、駆動軸の動
作に対する被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設
計支援方法のプログラムとして、請求項2から請求項9
のいずれかに記載の歯車設計支援方法のプログラムを記
録しているので、コンピュータ等の情報処理装置にイン
ストールされることで、歯車に偏心と形状誤差が存在す
る場合であっても、歯車間の力を伝達する作用線を逐次
求めて解析して、従来のように作用線を固定した解析よ
りも高精度で解析することができ、実稼動に近い状態で
の歯車機構系の伝達特性を推定することができるととも
に、記録媒体を種々の場所に持ち運んで、様々な場所で
シミュレーションを行うことができ、事前に歯車機構系
に関する問題がないか確認して、歯車駆動系を試作して
評価するといった作業を無くすことができる。
According to the above structure, a gear design support method for modeling the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft to analyze and calculate the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. The program of claim 2 to claim 9
Since the program of the gear design support method according to any one of 1 above is recorded, even if the gears have eccentricity and shape error by being installed in an information processing device such as a computer, It is possible to analyze the line of action that transmits force sequentially and analyze it with higher accuracy than the conventional fixed line of action, and estimate the transmission characteristics of the gear mechanism system in a state close to actual operation. In addition to being able to carry the recording medium to various places, it is possible to perform simulations at various places, check in advance whether there are any problems related to the gear mechanism system, and evaluate and prototype the gear drive system. Such work can be eliminated.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and therefore have various technically preferable limitations. However, the scope of the present invention refers to the present invention particularly in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these embodiments.

【0040】図1〜図10は、本発明の歯車設計支援装
置、歯車設計支援方法及び記録媒体の第1の実施の形態
を示す図であり、図1は、本発明の歯車設計支援装置、
歯車設計支援方法及び記録媒体の第1の実施の形態を適
用した歯車設計支援装置1のブロック構成図である。
1 to 10 are views showing a first embodiment of a gear design support device, a gear design support method and a recording medium of the present invention, and FIG. 1 is a gear design support device of the present invention,
1 is a block configuration diagram of a gear design support device 1 to which the first embodiment of a gear design support method and a recording medium is applied.

【0041】図1において、歯車設計支援装置1は、C
PU(Central Processing Unit )2、RAM(Random
Access Memory)3、CRT(陰極線管:Cathode Ray
Tube)4、キーボード5、マウス6、プリンタ7、デー
タ入出力部8及びハードディスク(HDD:Hard Disk
Drive )9等を備えており、上記主要各部は、バス10
により接続されている。
In FIG. 1, the gear design support device 1 is C
PU (Central Processing Unit) 2, RAM (Random
Access Memory) 3, CRT (Cathode Ray Tube: Cathode Ray)
Tube) 4, keyboard 5, mouse 6, printer 7, data input / output unit 8 and hard disk (HDD: Hard Disk)
Drive) 9 and the like, and each of the above main parts is a bus 10
Connected by.

【0042】ハードディスク9内には、OS(Operatin
g System )20や設計支援プログラム21が格納さ
れ、この設計支援プログラム21は、当該設計支援プロ
グラム21の記録されたフロッピーディスク(登録商
標)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory
)、CD−R/RW(Compact Disc Recordable/Rewr
itable )等の可搬性の記録媒体11をデータ入出力部
8に挿入して、当該記録媒体11から設計支援プログラ
ムをハードディスク9に導入するようにしてもよいし、
予めハードディスク9内に導入されていてもよい。
In the hard disk 9, the OS (Operatin
g System) 20 and a design support program 21 are stored. The design support program 21 includes a floppy disk (registered trademark) and a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) in which the design support program 21 is recorded.
), CD-R / RW (Compact Disc Recordable / Rewr
It is also possible to insert a portable recording medium 11 such as itable) into the data input / output unit 8 and introduce the design support program from the recording medium 11 into the hard disk 9.
It may be installed in the hard disk 9 in advance.

【0043】したがって、歯車設計支援装置1は、パー
ソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いることがで
き、ハードディスク9内に設計支援プログラムを導入す
ることで、構築される。
Therefore, the gear design support device 1 can use an information processing device such as a personal computer and is constructed by installing the design support program in the hard disk 9.

【0044】データ入出力部8は、上述のような可搬性
の記録媒体11が着脱可能に装着され、当該データ入出
力部8に装着される記録媒体11としては、上記設計支
援プログラム21が記録された記録媒体11だけでな
く、後述する設計支援処理に使用する誤差データの記録
された記録媒体11が挿入される。
The portable recording medium 11 as described above is detachably mounted in the data input / output unit 8, and the design support program 21 records as the recording medium 11 mounted in the data input / output unit 8. In addition to the recorded recording medium 11, the recording medium 11 in which error data used in the design support process described later is recorded is inserted.

【0045】CPU(式導出手段、計算手段)2は、ハ
ードディスク9のOS上で設計支援プログラム21を動
作させ、RAM3をワークメモリとして利用して、歯車
設計支援装置1の各部を制御して、設計支援処理を実行
する。
The CPU (expression derivation means, calculation means) 2 operates the design support program 21 on the OS of the hard disk 9, uses the RAM 3 as a work memory, and controls each part of the gear design support apparatus 1. Performs design support processing.

【0046】CRT(出力手段)4は、CPU2の制御
下で、表示情報、特に、設計支援処理を行う際に必要な
各種情報を表示出力する。
Under the control of the CPU 2, a CRT (output means) 4 displays and outputs display information, in particular, various kinds of information necessary for performing design support processing.

【0047】キーボード5は、各種情報の入力操作、特
に、設計支援処理に必要な各種命令の入力操作や歯車の
基本諸元である諸元情報及び駆動条件情報及び歯車の歯
形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の形
状誤差と当該歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心誤
差の情報の入力操作が行われる。
The keyboard 5 is used for inputting various kinds of information, particularly for inputting various commands necessary for design support processing, and specification information and driving condition information, which are basic specifications of gears, and tooth profile errors and tooth trace errors of gears. An input operation is performed for information on a cumulative pitch error, a shape error such as a tooth groove deflection, and an eccentricity error between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis.

【0048】マウス6は、CRT4に表示される各種ポ
イント情報をポイント操作して、歯車設計支援装置1に
各種動作を指示操作や歯車の基本諸元である諸元情報及
び駆動条件情報及び歯車の歯形誤差、歯筋誤差、累積ピ
ッチ誤差、歯溝の振れ等の形状誤差と当該歯車の基礎円
中心と回転軸中心との偏心誤差の情報の入力操作に使用
される。
The mouse 6 point-operates various point information displayed on the CRT 4 to instruct the gear design support device 1 to perform various operations, specification information as basic specifications of the gear, driving condition information, and gear information. It is used for input operation of information on shape error such as tooth profile error, tooth trace error, cumulative pitch error, tooth groove runout, and eccentricity error between the center circle of the gear and the center of the rotation axis.

【0049】これらキーボード5及びマウス6は、歯車
の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情報を与え、ま
た、歯車の歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝
の振れ等の形状誤差と当該歯車の基礎円中心と回転軸中
心との偏心誤差の情報を与える基本入力手段及び誤差入
力手段として機能している。
The keyboard 5 and the mouse 6 give the specification information and the driving condition information which are the basic specifications of the gear, and the shape of the gear tooth profile error, tooth trace error, cumulative pitch error, tooth groove runout, etc. It functions as a basic input means and an error input means for giving information on the error and the eccentricity error between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis.

【0050】プリンタ(出力手段)7は、例えば、電子
写真方式またはインク噴射方式等のものが使用されてお
り、CPU2による歯車設計支援処理の処理結果、例え
ば、解析結果等を用紙に記録出力する。
As the printer (output means) 7, for example, an electrophotographic system or an ink jet system is used, and the processing result of the gear design support processing by the CPU 2, for example, the analysis result is recorded and output on paper. .

【0051】なお、上記説明では、歯車設計支援装置1
は、ハードディスク9が内蔵されたものとしているが、
ハードディスク9は、内蔵されているのもに限るもので
はなく、例えば、図2に示すように、歯車設計支援装置
1を、ハードディスク9を内蔵する代わりに、HDD
I/F31を備えたものとし、このHDD I/F31
に着脱可能に可搬性のハードディスク32を接続したも
のとしてもよい。
In the above description, the gear design support device 1
Assumes that the hard disk 9 is built in,
The hard disk 9 is not limited to the one having the built-in hard disk 9 and, for example, as shown in FIG.
This HDD I / F31 is assumed to have an I / F31.
The removable hard disk 32 may be connected to the.

【0052】このようにすると、データ入力部8に設計
支援プログラム21の記録された記録媒体11を挿入し
て、ハードディスク32に設計支援プログラム21を導
入することなく、予め設計支援プログラム21の導入さ
れている可搬性のハードディスク32をパーソナルコン
ピュータ等の情報処理装置である歯車設計支援装置1の
HDD I/F31に接続することで、当該情報処理装
置を歯車設計支援装置1として構築することができる。
なお、当然のことであるが、ハードディスク32に予め
設計支援プログラム21が導入されていなときには、設
計支援プログラム21の記録された記録媒体11をデー
タ入力部8に挿入して、当該機録媒体11からハードデ
ィスク32に設計支援プログラム21を導入してもよ
い。
In this way, the design support program 21 is preliminarily installed without inserting the design support program 21 into the hard disk 32 by inserting the recording medium 11 in which the design support program 21 is recorded into the data input unit 8. By connecting the portable hard disk 32 to the HDD I / F 31 of the gear design support device 1 which is an information processing device such as a personal computer, the information processing device can be constructed as the gear design support device 1.
As a matter of course, when the design support program 21 is not installed in the hard disk 32 in advance, the recording medium 11 in which the design support program 21 is recorded is inserted into the data input unit 8 and the recording medium 11 is recorded. The design support program 21 may be installed in the hard disk 32 from.

【0053】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態の歯車設計支援装置1は、CPU2が、ハー
ドディスク21のOS20上で、ハードディスク21の
設計支援プログラム21を読み出して、当該設計支援プ
ログラム21を起動することで、構築され、歯車の設計
に必要な解析処理を行う。
Next, the operation of this embodiment will be described. The gear design support apparatus 1 according to the present embodiment is constructed by the CPU 2 reading the design support program 21 of the hard disk 21 on the OS 20 of the hard disk 21 and activating the design support program 21 to design the gear. Perform the necessary analysis processing.

【0054】歯車設計支援装置1は、この解析手順とし
て、図3に示すように、まず、対象となる歯車の基本諸
元情報とその駆動条件情報を入力する基本入力工程処理
を行う(ステップS101)。この基本諸元情報とは、
歯車の歯数、モジュール、圧力角、ねじれ角、歯幅、材
質、慣性モーメント、軸間距離等であり、また、駆動条
件情報とは、例えば、駆動歯車の初期角度(どの歯から
噛合うのか)と駆動歯車に与える駆動トルク、従動歯車
に加わる負荷トルクである。
As shown in FIG. 3, the gear design support device 1 first performs basic input process processing for inputting basic specification information of a target gear and its driving condition information as this analysis procedure (step S101). ). This basic specification information is
The number of teeth of the gear, the module, the pressure angle, the helix angle, the tooth width, the material, the moment of inertia, the distance between the shafts, etc.The driving condition information is, for example, the initial angle of the driving gear (from which tooth is meshed). ) And the drive torque applied to the drive gear, and the load torque applied to the driven gear.

【0055】歯車設計支援装置1は、次に、歯車の形状
誤差(歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振
れ)と偏心誤差(ピッチ円中心と回転軸中心の距離)の
情報を与える誤差入力工程処理を行い(ステップS10
2)、これらのデータを与えた後、解析条件として、歯
車駆動系の解析対象動作期間と解析ステップ(解析時間
間隔)等を設定する(ステップS103)。
The gear design support device 1 then receives information on the gear shape error (tooth profile error, tooth trace error, cumulative pitch error, tooth groove runout) and eccentricity error (distance between pitch circle center and rotation axis center). The error input process is performed (step S10
2) After giving these data, the analysis target operation period of the gear drive system, the analysis step (analysis time interval), etc. are set as analysis conditions (step S103).

【0056】すなわち、歯車機構は、駆動側の歯と従動
側の歯を噛み合わせて動力を伝達しており、この歯の噛
合いは、それぞれの回転角度に応じて常に変化してい
る。動力伝達に関わる接触力は、接触剛性(歯対剛性)
値とたわみ量の積として求められる。歯車形状誤差の影
響は、歯面位置が形状誤差のない場合に比べて、接触す
る位置(作用線上の位置)をオフセットさせることで対
応することができる。
That is, the gear mechanism transmits power by meshing the teeth on the driving side and the teeth on the driven side, and the meshing of the teeth constantly changes according to the respective rotation angles. The contact force related to power transmission is contact rigidity (tooth-to-rigidity)
It is calculated as the product of the value and the amount of deflection. The influence of the gear shape error can be dealt with by offsetting the contact position (position on the line of action) as compared with the case where the tooth surface position has no shape error.

【0057】すなわち、図4に示すように、歯車40と
歯車41が噛み合う場合、歯面位置に形状誤差がないと
きには、基礎円40a、41aの接線方向に延びる作用
線上で歯車が噛み合う。ところが、噛み合う歯車40と
歯車41が偏心していた場合、図5に示すように、歯面
同志の接触力を伝える方向である作用線(接触位置の推
移も作用線上にある)は、その偏心位相と回転角によっ
て常に変化することになる。
That is, as shown in FIG. 4, when the gear 40 and the gear 41 mesh with each other, the gears mesh with each other on the action line extending in the tangential direction of the base circles 40a and 41a when there is no shape error in the tooth surface position. However, when the meshing gear 40 and the gear 41 are eccentric, as shown in FIG. 5, the action line (the transition of the contact position is also on the action line) that is the direction in which the contact force between the tooth surfaces is transmitted is the eccentric phase. And will always change depending on the rotation angle.

【0058】そこで、歯車設計支援装置1は、次に、こ
の作用線位置を逐次算出して、算出した作用線上で歯面
同志の力の釣り合いを表す運動方程式を導出する運動方
程式導出工程処理(式導出工程処理)を行い(ステップ
S104)、導出した運動方程式を時系列的に解く計算
工程処理を行って(ステップS105)、解析終了時間
であるかチェックして(ステップS106)、解析終了
時間でないときには、ステップS104に戻って、同様
に処理することで、解析終了時間まで、運動方程式の導
出と時系列的に解析する処理を行う。
Therefore, the gear design support device 1 then sequentially calculates the action line position and derives a motion equation representing the balance of forces between the tooth surfaces on the calculated action line. Formula derivation process processing) is performed (step S104), calculation process processing for solving the derived motion equation in time series is performed (step S105), and it is checked whether the analysis end time is reached (step S106). If not, by returning to step S104 and performing the same process, the process of deriving the motion equation and performing the time-series analysis is performed until the analysis end time.

【0059】この作用線位置の算出では、駆動歯車と従
動歯車の各基礎円に接する直線を幾何学的に導き出す。
すなわち、図6に示すように、任意の歯車の回転方向θ
と並進方向(x,y)において、運動方程式をたてる
と、次式(1)のようになる。
In the calculation of the action line position, straight lines tangent to the basic circles of the drive gear and the driven gear are geometrically derived.
That is, as shown in FIG. 6, the rotation direction θ of an arbitrary gear
In the translational direction (x, y), the equation of motion is constructed as shown in the following equation (1).

【0060】[0060]

【数1】 [Equation 1]

【0061】ただし、mは、歯車の質量、Jは、歯車の
慣性モーメント、θは、回転角、cは、粘性計数、rb
は、基礎円半径、Ftは、噛み合い接触力、Tは、駆動
トルクや負荷トルク、Ogは、基礎円中心(歯車重
心)、Ojは、回転軸、Fjx、Fjyは、軸受反力、α
wは、噛み合い圧力角、φは、偏心角、εは、偏心量、
tは、接触剛性(歯対剛性)、ξは、歯面同志の接触
位置、nは、噛み合っている歯数、iは、その何番目か
を示す値、ψは、作用線方向の歯面変形量、eは、噛み
合っている歯面位置での駆動側と従動側の形状誤差の和
である。
Here, m is the mass of the gear, J is the moment of inertia of the gear, θ is the rotation angle, c is the viscosity coefficient, and r b
Is base radius, F t is meshing contact force, T is the driving torque and the load torque, O g is the base circle center (wheel center of gravity), O j, rotating shaft, F jx, F jy the bearing Reaction force, α
w is the meshing pressure angle, φ is the eccentric angle, ε is the amount of eccentricity,
Kt is the contact rigidity (tooth-to-rigidity), ξ is the contact position between the tooth surfaces, n is the number of meshed teeth, i is the value indicating the order of the teeth, and ψ is the tooth in the direction of the action line. The surface deformation amount, e, is the sum of the shape errors on the driving side and the driven side at the meshing tooth surface positions.

【0062】この式(1)において、偏心して回転する
場合に変化する歯面変形量Ψ、噛み合い圧力角αw を逐
次求めて運動方程式を修正し、時系列的に解いていく。
In this equation (1), the tooth surface deformation amount Ψ and the meshing pressure angle α w that change when eccentrically rotated are sequentially obtained, and the equation of motion is corrected and solved in time series.

【0063】この場合、歯面変形量Ψは、駆動歯車と従
動歯車の噛み合っている歯面の移動量の差分から求める
ことができ、この歯面の移動量は、図7に示すように、
偏心回転運動をする場合、回転運動と並進運動の和で表
されるので、歯車の回転角から回転量を算出し、また、
作用線の移動量から並進量を算出して求めることができ
る。
In this case, the tooth surface deformation amount Ψ can be obtained from the difference in the amount of movement of the tooth surface in mesh between the drive gear and the driven gear, and the amount of movement of the tooth surface is as shown in FIG.
When performing eccentric rotary motion, it is represented by the sum of rotary motion and translational motion, so the amount of rotation is calculated from the rotation angle of the gear, and
The translation amount can be calculated and calculated from the movement amount of the action line.

【0064】そして、複数の歯車で構成された機構系で
は、これらの運動方程式を連立させて解くことで対応す
ることができる。この運動方程式(微分方程式)の数値
解法としては、一般的なオイラー法、ルンゲクッタ法及
びニューマークβ法等を用いることができる。
In a mechanical system composed of a plurality of gears, these equations of motion can be dealt with by solving them simultaneously. As a numerical solution method of this equation of motion (differential equation), a general Euler method, a Runge-Kutta method, a Newmark β method, or the like can be used.

【0065】そして、ステップS106で、解析時間が
終了すると、歯車設計支援装置1は、いままで時系列に
ステップ時間毎にハードディスク9に蓄積してきた解析
結果(駆動軸と従動軸の時間に対する角度変化、角速度
変化)をグラフや表としてCRT4やプリンタ7に出力
する出力行程処理を行う(ステップS107)。
Then, when the analysis time ends in step S106, the gear design support device 1 stores the analysis results (angle changes of the drive shaft and the driven shaft with respect to time) accumulated in the hard disk 9 for each step time in time series. , Angular velocity change) is output to the CRT 4 or the printer 7 as a graph or table (step S107).

【0066】この解析結果は、例えば、回転角度誤差
(Rotation Error)は、図8のように示すことができ、
回転速度誤差は、図9のように示すことができ、また、
従動歯車軸受反力は、図10のように示すことができ
る。
As a result of this analysis, for example, the rotation angle error (Rotation Error) can be shown as shown in FIG.
The rotation speed error can be shown as in FIG. 9, and
The driven gear bearing reaction force can be shown as in FIG.

【0067】そして、これらのデータから、歯車の回転
角伝達誤差と速度振動の周期及びそのレベル、また、軸
受加振力を求めることができる。
From these data, the rotation angle transmission error of the gear, the cycle of velocity vibration and its level, and the bearing exciting force can be obtained.

【0068】このように、本実施の形態の歯車設計支援
装置1は、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機
構系をモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の
動的挙動を解析・算出するに際して、歯車の基本諸元で
ある諸元情報と駆動条件情報及び歯車の歯形誤差、歯筋
誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の形状誤差と当該
歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心誤差の情報を与
え、これらの与えられた情報からCPU2で、歯車の基
礎円中心と回転軸中心との偏心によって変化する作用線
を求め、当該作用線上で接触している歯対毎に力の釣り
合い式を設定して運動方程式を生成し、時系列的に運動
方程式を解いて、当該計算した駆動軸と被駆動軸の動作
結果をCRT4やプリンタ7から出力している。
As described above, the gear design support device 1 of the present embodiment models the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft, and determines the dynamic of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. When analyzing and calculating the behavior, the basic information of the gear, such as the specification information and driving condition information, the tooth profile error of the gear, the tooth trace error, the cumulative pitch error, the shape error such as the runout of the tooth groove, and the basic circle of the gear. Information about the eccentricity error between the center and the center of the rotation axis is given, and from this information, the CPU 2 finds an action line that changes due to the eccentricity between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis, and makes contact on the action line. The force balance equation is set for each tooth pair, the equation of motion is generated, the equation of motion is solved in time series, and the calculated operation results of the driving axis and the driven axis are output from the CRT 4 or the printer 7. ing.

【0069】したがって、従来のように作用線を固定し
た解析よりも、噛合い力の方向と歯車形状誤差の設定の
面で、実稼動に近い状態での歯車機構系の伝達特性を推
定することができ、事前に歯車機構系に関する問題がな
いか確認できるようにして、歯車駆動系を試作し評価す
るといった作業を無くして、高精度にかつ容易に歯車設
計支援を行うことができる。
Therefore, rather than the conventional analysis in which the line of action is fixed, it is necessary to estimate the transfer characteristic of the gear mechanism system in a state close to actual operation in terms of the direction of the meshing force and the setting of the gear shape error. By making it possible to confirm in advance whether or not there is a problem related to the gear mechanism system, it is possible to easily and highly accurately support the gear design without the work such as trial manufacture and evaluation of the gear drive system.

【0070】図11は、本発明の歯車設計支援装置、歯
車設計支援方法及び記録媒体の第2の実施の形態の歯車
設計支援装置、歯車設計支援方法を適用した回転ドラム
駆動用の歯車伝達機構系50の要部側面図である。
FIG. 11 shows a gear design support device, a gear design support method, and a gear design support device of a second embodiment of a recording medium according to the present invention, and a gear transmission mechanism for driving a rotary drum to which the gear design support method is applied. It is a principal part side view of the system 50.

【0071】なお、本実施の形態は、上記第1の実施の
形態の歯車設計支援装置1と同様の歯車設計支援装置に
適用したものであり、本実施の形態の説明においては、
必要に応じて、上記第1の実施の形態で用いた符号をそ
のまま用いて説明する。
Note that this embodiment is applied to a gear design support device similar to the gear design support device 1 of the first embodiment, and in the description of this embodiment,
If necessary, the same reference numerals used in the first embodiment will be used for the description.

【0072】図11において、回転ドラム駆動用の歯車
伝達機構系50は、基体51に、駆動モータ52が取り
付けられており、駆動モータ52の駆動軸52aに、駆
動歯車(駆動ギヤ)53が取り付けられている。駆動歯
車53には、ドラム用歯車(ドラム用ギヤ)54が歯合
しており、ドラム用歯車54は、感光体ドラム55の回
転軸(被駆動軸)55aが連結されている。回転軸55
aは、基体51に固定された歯車軸受56に回転可能に
支持されている。
In FIG. 11, in the gear transmission mechanism system 50 for driving the rotary drum, a drive motor 52 is attached to a base body 51, and a drive gear (drive gear) 53 is attached to a drive shaft 52a of the drive motor 52. Has been. A drum gear (drum gear) 54 is meshed with the drive gear 53, and a rotary shaft (driven shaft) 55a of the photosensitive drum 55 is connected to the drum gear 54. Rotating shaft 55
A is rotatably supported by a gear bearing 56 fixed to the base body 51.

【0073】本実施の形態の歯車設計支援装置1は、図
11のような駆動用の歯車伝達機構系50に対して歯車
設計支援処理を行う場合、図3のステップS107の出
力工程処理で、歯車53、54の1回転周期の感光体ド
ラム55の表面上の位置ずれと歯車歯噛合い周期の感光
体ドラム55の表面上の速度ムラと歯車軸受56の反力
を出力する。
When the gear design support apparatus 1 of the present embodiment performs the gear design support processing for the driving gear transmission mechanism system 50 as shown in FIG. 11, the output step processing of step S107 of FIG. The positional deviation of the gears 53, 54 on the surface of the photosensitive drum 55 in one rotation cycle, the speed unevenness on the surface of the photosensitive drum 55 in the gear tooth meshing cycle, and the reaction force of the gear bearing 56 are output.

【0074】この場合、感光体ドラム55の表面上の位
置ずれは、ドラム用歯車54の回転軸55a上の回転角
誤差に感光体ドラム55の半径を乗することで得られ
る。また、感光体ドラム55の表面上の速度ムラは、同
様に、ドラム用歯車54の回転軸55a上の回転速度誤
差に感光体ドラム55の半径を乗することで得られる。
さらに、歯車軸受56の反力は、駆動モータ52の駆動
軸52aと従動軸である回転軸55aで発生するため、
それぞれについて出力する。
In this case, the positional deviation on the surface of the photoconductor drum 55 can be obtained by multiplying the rotation angle error on the rotation shaft 55a of the drum gear 54 by the radius of the photoconductor drum 55. Similarly, the speed unevenness on the surface of the photosensitive drum 55 can be obtained by multiplying the rotational speed error on the rotation shaft 55a of the drum gear 54 by the radius of the photosensitive drum 55.
Further, since the reaction force of the gear bearing 56 is generated by the drive shaft 52a of the drive motor 52 and the rotary shaft 55a that is a driven shaft,
Output about each.

【0075】これらの情報に基づいて、感光体ドラム5
5の表面上での歯車駆動による性能を予測することがで
きる。
Based on these information, the photosensitive drum 5
The performance with gear drive on the surface of No. 5 can be predicted.

【0076】また、この場合、感光体ドラム55自身の
偏心を考慮した解析を行ってもよい。
In this case, the analysis may be performed in consideration of the eccentricity of the photosensitive drum 55 itself.

【0077】すなわち、図12に示すように、感光体ド
ラム55に偏心がない場合(図12(a))には、感光
体ドラム55の作業位置での半径rは、r=r0となっ
て、一定値(r0)であり、感光体ドラム55の表面移
動量Lθは、Lθ=r・θで与えられる。
That is, as shown in FIG. 12, when the photosensitive drum 55 has no eccentricity (FIG. 12A), the radius r at the working position of the photosensitive drum 55 is r = r 0. Is a constant value (r 0 ), and the surface movement amount L θ of the photosensitive drum 55 is given by L θ = r · θ.

【0078】ところが、感光体ドラム55に偏心がある
場合(図12(b))には、偏心量をεd、回転角θと
偏心量εdの位相角をφとすると、感光体ドラム55の
作業位置での半径rは、次式で与えられる。
However, when the photoconductor drum 55 has eccentricity (FIG. 12B), if the eccentricity amount is ε d and the phase angle between the rotation angle θ and the eccentricity amount ε d is φ, the photoconductor drum 55 is assumed. The radius r at the working position of is given by the following equation.

【0079】r=r0+εd・sin(θ+φ) φ=Asin〔{(r0 2−εd 21/2−r0}/εd〕 そして、感光体ドラム55の表面の移動量Lθは、回転
角θで変化する半径に依存するため、CPU2は、微小
回転角dθ当りの移動量dLθを次式のように算出す
る。
R = r 0 + ε d · sin (θ + φ) φ = A sin [{(r 0 2 −ε d 2 ) 1/2 −r 0 } / ε d ], and the amount of movement of the surface of the photosensitive drum 55. the L theta, since it depends on varying radius at a rotation angle theta, CPU 2 calculates a movement amount dLθ per minute rotation angle d theta as follows.

【0080】 dLθ=〔r0+ε・sin(θ+φ)〕・dθ この算出した移動量dLθを、次式(2)で示すように
積分することで、感光体ドラム55の表面の移動量Lθ
を求めることができる。
DL θ = [r 0 + ε · sin (θ + φ)] · d θ The calculated movement amount dL θ is integrated as shown in the following equation (2) to move the surface of the photoconductor drum 55. Quantity L θ
Can be asked.

【0081】[0081]

【数2】 [Equation 2]

【0082】歯車設計支援装置1は、このようにして、
算出した感光体ドラム55の表面の移動量Lθに基づい
て、歯車53、54の1回転周期の感光体ドラム55の
表面上の位置ずれと歯車歯噛合い周期の感光体ドラム5
5の表面上の速度ムラと歯車軸受56の反力の補正を行
って、補正結果を、図3のステップS107の出力工程
処理で、出力する。
In this way, the gear design support device 1
Based on the calculated movement amount L θ of the surface of the photoconductor drum 55, the positional deviation of the gears 53 and 54 on the surface of the photoconductor drum 55 for one rotation cycle and the photoconductor drum 5 for the gear tooth meshing cycle.
The speed irregularity on the surface of No. 5 and the reaction force of the gear bearing 56 are corrected, and the correction result is output in the output process of step S107 of FIG.

【0083】なお、上記説明では、感光体ドラム55の
歯車伝達機構系50について適用した場合について説明
したが、回転ドラムの歯車駆動系としては、感光体ドラ
ム55の歯車伝達機構系50に限るものではなく、例え
ば、印刷用のドラムや画像形成用のドラムの歯車伝達駆
動系についても同様に適用することができる。
In the above description, the case where the gear transmission mechanism system 50 of the photosensitive drum 55 is applied is explained, but the gear drive system of the rotary drum is limited to the gear transmission mechanism system 50 of the photosensitive drum 55. Instead, for example, the invention can be similarly applied to a gear transmission drive system of a printing drum or an image forming drum.

【0084】このように、本実施の形態の歯車設計支援
装置1は、歯車伝達機構系を、回転体ドラムである感光
体ドラム55を駆動する回転体ドラム(感光体ドラム5
5)駆動用の歯車伝達機構系50とし、駆動軸52aと
被駆動軸55aの動作結果を出力するに際して、被駆動
軸55aの出力に感光体ドラム55の半径を乗じて、当
該感光体ドラム55表面上の位置ずれに換算して出力し
ている。
As described above, in the gear design support device 1 of the present embodiment, the gear transmission mechanism system is used to drive the photoconductor drum 55, which is a rotary drum, to rotate the rotary drum (photosensitive drum 5).
5) When the gear transmission mechanism system 50 for driving is used and the operation result of the drive shaft 52a and the driven shaft 55a is output, the output of the driven shaft 55a is multiplied by the radius of the photosensitive drum 55 to generate the photosensitive drum 55. The output is converted to the position shift on the surface.

【0085】したがって、感光体ドラム55表面上の位
置ずれ予測と噛合い周期での速度変動と軸受け反力(振
動)の予測を、歯車の偏心と形状誤差による影響を同時
に解析することができ、例えば、カラー出力時の色合わ
せ判定に必要な低周波数の位置ずれと濃度ムラの判定に
必要な高周波数(噛合い周波数)での速度ムラと軸受け
加振力を直接的に得て、実際に画像が形成される感光体
ドラム55表面上の位置誤差の重要な設計情報を得るこ
とができる。
Accordingly, it is possible to simultaneously analyze the influence of the eccentricity of the gear and the shape error in the prediction of the positional deviation on the surface of the photosensitive drum 55 and the prediction of the speed fluctuation and the bearing reaction force (vibration) in the meshing period. For example, it is possible to directly obtain the speed deviation and the bearing excitation force at the high frequency (meshing frequency) necessary for the color misregistration judgment and the density unevenness judgment and the density unevenness judgment. It is possible to obtain important design information of the positional error on the surface of the photoconductor drum 55 on which the image is formed.

【0086】また、本実施の形態の歯車設計支援装置1
は、駆動軸52aと被駆動軸55aの動作結果を感光体
ドラム55表面上に換算する際に、当該感光体ドラム5
5の偏心量の影響を加えて出力している。
Further, the gear design support device 1 of the present embodiment
When converting the operation results of the drive shaft 52a and the driven shaft 55a on the surface of the photosensitive drum 55, the photosensitive drum 5
The eccentric amount of 5 is added for output.

【0087】したがって、歯車53、54の偏心だけで
なく、従動軸55aと感光体ドラム55の組付け偏心の
影響を加味した解析を行って、感光体ドラム55表面上
の位置誤差や速度変動を、より精度良く算出することが
でき、より一層高精度な歯車設計支援を行うことができ
る。
Therefore, not only the eccentricity of the gears 53 and 54 but also the influence of the mounting eccentricity of the driven shaft 55a and the photosensitive drum 55 is analyzed, and the position error and the speed fluctuation on the surface of the photosensitive drum 55 are analyzed. Therefore, it is possible to calculate with higher accuracy, and it is possible to support gear design with higher accuracy.

【0088】図13は、本発明の歯車設計支援装置、歯
車設計支援方法及び記録媒体の第3の実施の形態の歯車
設計支援装置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処
理を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flow chart showing a gear design support process by the gear design support apparatus, gear design support method, and gear design support apparatus and gear design support method of the third embodiment of the present invention.

【0089】なお、本実施の形態は、上記第1の実施の
形態の歯車設計支援装置1と同様の歯車設計支援装置に
適用したものであり、本実施の形態の説明においては、
必要に応じて、上記第1の実施の形態で用いた符号をそ
のまま用いて説明する。
Note that this embodiment is applied to a gear design support device similar to the gear design support device 1 of the first embodiment, and in the description of this embodiment,
If necessary, the same reference numerals used in the first embodiment will be used for the description.

【0090】本実施の形態の歯車設計支援装置1は、設
計者が歯車の形状誤差のレベル(等級)を指定すること
で、当該指定した歯車の等級に合わせて自動的に形状誤
差を生成する。
In the gear design support apparatus 1 of the present embodiment, the designer designates the level (grade) of the gear shape error, so that the shape error is automatically generated in accordance with the designated gear class. .

【0091】すなわち、歯車の形状誤差のレベルを示す
指標としては、JISの等級等があり、この等級による
と、歯車の各形状誤差の許容値が決められていて、この
等級を参考に設計者が歯車の精度を図面上に設定する。
That is, as an index showing the level of the shape error of the gear, there are JIS grades and the like. According to this grade, the allowable value of each shape error of the gear is determined, and the designer refers to this grade. Sets the accuracy of the gear on the drawing.

【0092】そこで、本実施の形態の歯車設計支援装置
1は、ユーザによりキーボード5等から等級が入力され
ると、歯形誤差や歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振
れ誤差の項目に関して、自動的に生成する。
Therefore, in the gear design support device 1 of this embodiment, when the grade is input by the user from the keyboard 5 or the like, regarding the items of the tooth profile error, the tooth trace error, the cumulative pitch error, and the tooth groove runout error, Generate automatically.

【0093】すなわち、歯車設計支援装置1は、図13
に示すように、まず、対象となる歯車の基本諸元情報と
その駆動条件情報を入力する基本入力工程処理を行う
(ステップS201)。この基本諸元情報とは、上記第
1の実施の形態と同様に、歯車の歯数、モジュール、圧
力角、ねじれ角、歯幅、材質、慣性モーメント、軸間距
離等であり、また、駆動条件情報とは、例えば、駆動歯
車の初期角度(どの歯から噛合うのか)と駆動歯車に与
える駆動トルク、従動歯車に加わる負荷トルクである。
That is, the gear design support device 1 is shown in FIG.
As shown in (1), first, basic input process processing for inputting basic specification information of a target gear and its driving condition information is performed (step S201). Similar to the first embodiment, the basic specification information is the number of teeth of the gear, the module, the pressure angle, the helix angle, the tooth width, the material, the moment of inertia, the axial distance, and the like. The condition information is, for example, the initial angle of the drive gear (which tooth is engaged), the drive torque applied to the drive gear, and the load torque applied to the driven gear.

【0094】歯車設計支援装置1は、次に、偏心量と上
記歯車等級の情報を与える誤差入力工程処理を行い(ス
テップS202)、偏心量と歯車等級の情報が与えられ
ると、形状誤差、すなわち、歯形誤差や歯筋誤差、累積
ピッチ誤差、歯溝の振れ誤差の項目に関して、自動的に
生成する形状誤差自動生成工程処理を行う(ステップS
203)。この形状誤差自動生成においては、各誤差項
目毎にその等級毎の最大値が決められているため、この
範囲内で値を設定する方法を用いることができ、その
際、歯車の歯毎に乱数的に設定する方法、1回転周期で
変化する1次成分方法、0.5回転周期で変化する2次
成分方法、さらに、高次化させて設定する方法等を用い
ることができる。
Next, the gear design support device 1 performs an error input process process for giving information on the eccentricity amount and the gear grade (step S202). When the information on the eccentricity amount and the gear grade is given, the shape error, that is, , The tooth profile error, the tooth trace error, the cumulative pitch error, and the runout error of the tooth groove are subjected to automatic shape error generation process processing (step S).
203). In this automatic shape error generation, the maximum value for each grade is determined for each error item, so a method of setting a value within this range can be used, in which case a random number is set for each tooth of the gear. Method, a first-order component method that changes in one rotation cycle, a second-order component method that changes in 0.5 rotation cycle, and a method of setting it in a higher order can be used.

【0095】歯車設計支援装置1は、形状誤差自動生成
工程処理を行うと、解析条件として、歯車駆動系の解析
対象動作期間と解析ステップ(解析時間間隔)等を設定
し(ステップS204)、上記第1の実施の形態の場合
と同様に、作用線位置を逐次算出して、算出した作用線
上で歯面同志の力の釣り合いを表す運動方程式を導出す
る運動方程式導出工程処理(式導出工程処理)を行う
(ステップS205)。
The gear design support device 1 sets the analysis target operation period of the gear drive system, the analysis step (analysis time interval), and the like as the analysis conditions after performing the shape error automatic generation process process (step S204). Similar to the case of the first embodiment, a motion equation deriving process process (equation deriving process process) for sequentially calculating the action line position and deriving a motion equation representing the balance of forces of the tooth surfaces on the calculated action line. ) Is performed (step S205).

【0096】次に、歯車設計支援装置1は、導出した運
動方程式を時系列的に解く計算工程処理を行って(ステ
ップS206)、解析終了時間であるかチェックし(ス
テップS207)、解析終了時間でないときには、ステ
ップS205に戻って、同様に処理することで、解析終
了時間まで、運動方程式の導出と時系列的に解析する処
理を行う。
Next, the gear design support device 1 performs a calculation step process for solving the derived equation of motion in time series (step S206), and checks whether it is the analysis end time (step S207). If not, the process returns to step S205 and the same process is performed to perform the derivation of the equation of motion and the time series analysis until the analysis end time.

【0097】ステップS207で、解析時間が終了する
と、歯車設計支援装置1は、いままで時系列にステップ
時間毎にハードディスク9に蓄積してきた解析結果(駆
動軸と従動軸の時間に対する角度変化、角速度変化)を
グラフや表としてCRT4やプリンタ7に出力する出力
行程処理を行う(ステップS208)。
When the analysis time is finished in step S207, the gear design support device 1 stores the analysis result (angle change with time of the drive shaft and the driven shaft, angular velocity with respect to time of the drive shaft and the driven shaft) which has been accumulated in the hard disk 9 for each step time in time series. The output process is performed to output the (change) as a graph or table to the CRT 4 or the printer 7 (step S208).

【0098】このように、本実施の形態の歯車設計支援
装置1は、形状誤差の代わりに、指定された歯車の等級
(レベル)が与えられ、当該与えられた歯車の等級(レ
ベル)に合わせて自動的に形状誤差を生成している。
As described above, in the gear design support device 1 of the present embodiment, the designated gear grade (level) is given instead of the shape error, and the given gear grade (level) is applied. Shape error is automatically generated.

【0099】したがって、任意の等級における形状誤差
を擬似的に生成することができ、またそのパターンも1
次成分から高次成分まで自由に設定して、設計者が歯数
分の形状誤差を設定して入力するような煩わしい作業を
なくすことができ、手軽に形状誤差データの設定(等級
指定)とその解析結果を得ることができる。
Therefore, a shape error in an arbitrary grade can be artificially generated, and its pattern is 1
By freely setting the next component to the higher component, the designer can eliminate the troublesome work of setting and inputting the shape error for the number of teeth, and easily setting the shape error data (specifying the grade). The analysis result can be obtained.

【0100】図14は、本発明の歯車設計支援装置、歯
車設計支援方法及び記録媒体の第4の実施の形態の歯車
設計支援装置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処
理を示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flow chart showing a gear design support device, a gear design support method, and a gear design support method according to the fourth embodiment of the recording medium, according to the present invention.

【0101】なお、本実施の形態は、上記第1の実施の
形態の歯車設計支援装置1と同様の歯車設計支援装置に
適用したものであり、本実施の形態の説明においては、
必要に応じて、上記第1の実施の形態で用いた符号をそ
のまま用いて説明する。
Note that this embodiment is applied to a gear design support device similar to the gear design support device 1 of the first embodiment, and in the description of this embodiment,
If necessary, the same reference numerals used in the first embodiment will be used for the description.

【0102】本実施の形態の歯車設計支援装置1は、設
計者が指定した歯車の加工法や材質とその形状に合わせ
て自動的に形状誤差を生成する。
The gear design support apparatus 1 of the present embodiment automatically generates a shape error according to the gear machining method and material specified by the designer and the shape thereof.

【0103】すなわち、歯車の加工法としては、金属歯
車等のホブ加工によるものと、樹脂歯車のように成形に
よるものとに大きく分類できる。前者の場合には、比較
的高精度な加工が可能となるため、形状誤差自体も小さ
い値となり、また、加工機自体が持っている加工誤差が
そのまま歯車形状に伝わるため、そのデータを予めセッ
トしておことで、形状誤差の設定を簡単に行うことがで
きる。また、後者の樹脂による成形歯車の場合には、樹
脂を流入するゲートの数や強度を持たせるためのリブの
数によって形状誤差が周期的になるため、この周期を考
慮した誤差設定が可能となり、また、成形条件(射出圧
力、樹脂温度等)によって歯形誤差や歯筋誤差に特徴が
現れる。
That is, the method of machining a gear can be roughly classified into a method of hobbing a metal gear or the like and a method of molding such as a resin gear. In the former case, since relatively high-precision machining is possible, the shape error itself becomes a small value, and the machining error that the processing machine itself has is transmitted to the gear shape as it is, so that data is set in advance. By doing so, it is possible to easily set the shape error. Also, in the case of the latter molded gear made of resin, the shape error becomes periodic depending on the number of gates that flow in the resin and the number of ribs to give strength, so it is possible to set the error considering this period. Further, a feature appears in the tooth profile error and the tooth trace error depending on the molding conditions (injection pressure, resin temperature, etc.).

【0104】そして、本実施の形態の歯車設計支援装置
1は、図14に示すように、まず、対象となる歯車の基
本諸元情報とその駆動条件情報を入力する基本入力工程
処理を行う(ステップS301)。この基本諸元情報と
は、上記第1の実施の形態と同様に、歯車の歯数、モジ
ュール、圧力角、ねじれ角、歯幅、材質、慣性モーメン
ト、軸間距離等であり、また、駆動条件情報とは、例え
ば、駆動歯車の初期角度(どの歯から噛合うのか)と駆
動歯車に与える駆動トルク、従動歯車に加わる負荷トル
クである。
Then, as shown in FIG. 14, the gear design support device 1 of the present embodiment first performs basic input process processing for inputting the basic specification information of the target gear and its driving condition information ( Step S301). Similar to the first embodiment, the basic specification information is the number of teeth of the gear, the module, the pressure angle, the helix angle, the tooth width, the material, the moment of inertia, the axial distance, and the like. The condition information is, for example, the initial angle of the drive gear (which tooth is engaged), the drive torque applied to the drive gear, and the load torque applied to the driven gear.

【0105】歯車設計支援装置1は、次に、偏心量と上
記歯車加工法や材質材質とその形状の情報を与える誤差
入力工程処理を行い(ステップS302)、偏心量と歯
車加工法や材質材質とその形状の情報が与えられると、
形状誤差を自動的に生成する形状誤差自動生成工程処理
を行う(ステップS303)。
Next, the gear design support device 1 performs an error input process for giving information on the amount of eccentricity, the gear machining method and the material and its shape (step S302), and the eccentricity and the gear machining method and material. And given its shape information,
A shape error automatic generation process process for automatically generating a shape error is performed (step S303).

【0106】歯車設計支援装置1は、形状誤差自動生成
工程処理を行うと、解析条件として、歯車駆動系の解析
対象動作期間と解析ステップ(解析時間間隔)等を設定
し(ステップS304)、上記第1の実施の形態の場合
と同様に、作用線位置を逐次算出して、算出した作用線
上で歯面同志の力の釣り合いを表す運動方程式を導出す
る運動方程式導出工程処理(式導出工程処理)を行う
(ステップS305)。
After performing the shape error automatic generation process, the gear design support device 1 sets the analysis target operation period of the gear drive system, the analysis step (analysis time interval), etc. as analysis conditions (step S304), and Similar to the case of the first embodiment, a motion equation deriving process process (equation deriving process process) for sequentially calculating the action line position and deriving a motion equation representing the balance of forces of the tooth surfaces on the calculated action line. ) Is performed (step S305).

【0107】次に、歯車設計支援装置1は、導出した運
動方程式を時系列的に解く計算工程処理を行って(ステ
ップS306)、解析終了時間であるかチェックし(ス
テップS307)、解析終了時間でないときには、ステ
ップS305に戻って、同様に処理することで、解析終
了時間まで、運動方程式の導出と時系列的に解析する処
理を行う。
Next, the gear design support device 1 performs a calculation step process for solving the derived equation of motion in time series (step S306), and checks whether it is the analysis end time (step S307). If not, the process returns to step S305 and the same process is performed to perform the process of deriving the motion equation and performing the time series analysis until the analysis end time.

【0108】ステップS307で、解析時間が終了する
と、歯車設計支援装置1は、いままで時系列にステップ
時間毎にハードディスク9に蓄積してきた解析結果(駆
動軸と従動軸の時間に対する角度変化、角速度変化)を
グラフや表としてCRT4やプリンタ7に出力する出力
行程処理を行う(ステップS308)。
When the analysis time ends in step S307, the gear design support device 1 stores the analysis results (angle change, angular velocity with respect to time of the drive shaft and the driven shaft) accumulated in the hard disk 9 for each step time in time series. The output process is executed to output the (change) as a graph or table to the CRT 4 or the printer 7 (step S308).

【0109】このように、本実施の形態の歯車設計支援
装置1は、形状誤差の代わりに、指定された歯車の加工
法、材質等が与えられ、当該与えられた歯車の加工法、
材質等に合わせて自動的に形状誤差を生成している。
As described above, the gear design support apparatus 1 according to the present embodiment is provided with a designated gear machining method, material, etc., instead of the shape error, and the given gear machining method,
The shape error is automatically generated according to the material.

【0110】したがって、任意の等級における形状誤差
を擬似的に生成することができ、また、そのパターンも
リブの数やゲートの数に合わせて自由に設定して、設計
者が歯数分の形状誤差を設定して入力するような煩わし
い作業をなくすことができ、手軽に形状誤差データの設
定(加工条件)とその形跡結果を得ることができる。図
15は、本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方法
及び記録媒体の第5の実施の形態の歯車設計支援装置、
歯車設計支援方法による歯車設計支援処理を示すフロー
チャートである。
Therefore, it is possible to artificially generate a shape error in any grade, and the pattern can be freely set in accordance with the number of ribs and the number of gates so that the designer can obtain the shape corresponding to the number of teeth. The troublesome work of setting and inputting the error can be eliminated, and the setting (machining condition) of the shape error data and its trace result can be easily obtained. FIG. 15 shows a gear design support device, a gear design support method, and a gear design support device according to a fifth embodiment of a recording medium of the present invention.
It is a flowchart which shows the gear design support process by the gear design support method.

【0111】なお、本実施の形態は、上記第1の実施の
形態の歯車設計支援装置1と同様の歯車設計支援装置に
適用したものであり、本実施の形態の説明においては、
必要に応じて、上記第1の実施の形態で用いた符号をそ
のまま用いて説明する。
Note that this embodiment is applied to a gear design support device similar to the gear design support device 1 of the first embodiment, and in the description of this embodiment,
If necessary, the same reference numerals used in the first embodiment will be used for the description.

【0112】本実施の形態の歯車設計支援装置1は、歯
車の偏心量を自動的に算出して生成する。
The gear design support apparatus 1 of the present embodiment automatically calculates and produces the eccentricity of the gear.

【0113】すなわち、歯車偏心の要因としては、歯車
自体の偏心(歯面位置からみたの中心と歯車部品の軸穴
位置との差;穴位置の偏心)と組付け時に発生する軸と
歯車部品穴のハメアイによる偏心がある。前者の歯車自
体の偏心は、一体で加工したり成形したりするため、偏
心量としては小さいが、後者の組付け時に発生する軸と
歯車部品穴のハメアイによる偏心は、組立性の面で極端
に小さくすることはできないのが実状であり、この偏心
は軽視することができない。
That is, the factors of the gear eccentricity include the eccentricity of the gear itself (the difference between the center as seen from the tooth flank position and the shaft hole position of the gear part; the eccentricity of the hole position) and the shaft and gear part generated during assembly. There is eccentricity due to the hole eye. The former eccentricity of the gear itself is small because it is machined or molded integrally, but the latter eccentricity due to the hame eye of the shaft and gear part hole that occurs during assembly is extremely easy to assemble. The reality is that it cannot be made extremely small, and this eccentricity cannot be neglected.

【0114】そして、本実施の形態の歯車設計支援装置
1は、図15に示すように、まず、対象となる歯車の基
本諸元情報とその駆動条件情報を入力する基本入力工程
処理を行う(ステップS401)。この基本諸元情報と
は、上記第1の実施の形態と同様に、歯車の歯数、モジ
ュール、圧力角、ねじれ角、歯幅、材質、慣性モーメン
ト、軸間距離等であり、また、駆動条件情報とは、例え
ば、駆動歯車の初期角度(どの歯から噛合うのか)と駆
動歯車に与える駆動トルク、従動歯車に加わる負荷トル
クである。
Then, as shown in FIG. 15, the gear design support device 1 of the present embodiment first performs basic input process processing for inputting the basic specification information of the target gear and its driving condition information ( Step S401). Similar to the first embodiment, the basic specification information is the number of teeth of the gear, the module, the pressure angle, the helix angle, the tooth width, the material, the moment of inertia, the axial distance, and the like. The condition information is, for example, the initial angle of the drive gear (which tooth is engaged), the drive torque applied to the drive gear, and the load torque applied to the driven gear.

【0115】歯車設計支援装置1は、次に、歯車穴公
差、軸公差の情報及び歯車形状誤差の情報を与える誤差
入力工程処理を行い(ステップS402)、歯車穴公
差、軸公差の情報及び歯車形状誤差の情報が与えられる
と、偏心量を自動的に生成して設定する偏心量自動設定
工程処理を行う(ステップS403)。
Next, the gear design support device 1 carries out an error input process for giving information on the gear hole tolerance, the shaft tolerance and the gear shape error (step S402), and the information on the gear hole tolerance, the shaft tolerance and the gear. When the information on the shape error is given, the eccentricity amount automatic setting step process of automatically generating and setting the eccentricity amount is performed (step S403).

【0116】歯車設計支援装置1は、偏心量自動設定工
程処理を行うと、解析条件として、歯車駆動系の解析対
象動作期間と解析ステップ(解析時間間隔)等を設定し
(ステップS404)、上記第1の実施の形態の場合と
同様に、作用線位置を逐次算出して、算出した作用線上
で歯面同志の力の釣り合いを表す運動方程式を導出する
運動方程式導出工程処理(式導出工程処理)を行う(ス
テップS405)。
When the gear design support apparatus 1 performs the eccentricity amount automatic setting process, it sets the analysis target operation period of the gear drive system and the analysis step (analysis time interval) as analysis conditions (step S404). Similar to the case of the first embodiment, a motion equation deriving process process (equation deriving process process) for sequentially calculating the action line position and deriving a motion equation representing the balance of forces of the tooth surfaces on the calculated action line. ) Is performed (step S405).

【0117】次に、歯車設計支援装置1は、導出した運
動方程式を時系列的に解く計算工程処理を行って(ステ
ップS406)、解析終了時間であるかチェックし(ス
テップS407)、解析終了時間でないときには、ステ
ップS405に戻って、同様に処理することで、解析終
了時間まで、運動方程式の導出と時系列的に解析する処
理を行う。
Next, the gear design support device 1 performs a calculation step process for solving the derived equation of motion in time series (step S406), and checks whether it is the analysis end time (step S407). If not, the process returns to step S405 and the same process is performed to perform the derivation of the equation of motion and the time series analysis until the analysis end time.

【0118】ステップS407で、解析時間が終了する
と、歯車設計支援装置1は、いままで時系列にステップ
時間毎にハードディスク9に蓄積してきた解析結果(駆
動軸と従動軸の時間に対する角度変化、角速度変化)を
グラフや表としてCRT4やプリンタ7に出力する出力
行程処理を行う(ステップS408)。
When the analysis time ends in step S407, the gear design support apparatus 1 stores the analysis results (angle change, angular velocity of the drive shaft and the driven shaft with respect to time, which have been accumulated in the hard disk 9 for each step time in time series so far. The output process is executed to output the (change) as a graph or table to the CRT 4 or the printer 7 (step S408).

【0119】このように、本実施の形態の歯車設計支援
装置1は、偏心誤差の代わりに、指定された歯車の穴径
公差と軸径公差が与えられ、当該与えられた歯車の穴径
公差と軸径公差から自動的に偏心量を設定している。
As described above, in the gear design support device 1 of the present embodiment, the specified hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance of the gear are given instead of the eccentricity error, and the given hole diameter tolerance of the gear is given. And the eccentricity is set automatically from the shaft diameter tolerance.

【0120】したがって、任意の公差に対応した偏心量
を自動的に解析モデルにセッティングして、設計者が偏
心量の値を計算をして入力するような煩わしい作業をな
くことができ、手軽に形状誤差データの設定(加工条
件)とその形跡結果を得ることができ、特に、歯車が沢
山噛合うような多段歯車の場合等に好適な歯車設計を提
供することができる。
Therefore, the eccentricity amount corresponding to an arbitrary tolerance can be automatically set in the analysis model, and the troublesome work of the designer calculating and inputting the value of the eccentricity amount can be eliminated, which is easy. It is possible to obtain the setting (machining condition) of the shape error data and the trace result thereof, and it is possible to provide a gear design suitable especially in the case of a multistage gear in which gears mesh with each other.

【0121】図16は、本発明の歯車設計支援装置、歯
車設計支援方法及び記録媒体の第6の実施の形態の歯車
設計支援装置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処
理を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flow chart showing the gear design support process by the gear design support apparatus, gear design support method and gear design support apparatus and gear design support method of the sixth embodiment of the present invention.

【0122】なお、本実施の形態は、上記第1の実施の
形態の歯車設計支援装置1と同様の歯車設計支援装置に
適用したものであり、本実施の形態の説明においては、
必要に応じて、上記第1の実施の形態で用いた符号をそ
のまま用いて説明する。
Note that this embodiment is applied to a gear design support device similar to the gear design support device 1 of the first embodiment, and in the description of this embodiment,
If necessary, the same reference numerals used in the first embodiment will be used for the description.

【0123】本実施の形態の歯車設計支援装置1は、歯
車の形状誤差(累積ピッチ誤差や波溝の振れ等)と歯車
の偏心量と位相関係を自動調整して、従動軸上での最良
値とそのときの偏心量と位相を出力工程で出力する。
The gear design support apparatus 1 of the present embodiment automatically adjusts the gear shape error (cumulative pitch error, wave groove runout, etc.), gear eccentricity, and phase relationship to obtain the best result on the driven shaft. The value, the eccentricity amount and the phase at that time are output in the output step.

【0124】すなわち、回転角度誤差は、歯車偏心と形
状誤差の位相関係によって大きく変化する。これは偏心
の周期(歯車1回転周期)と同じ、もしくは近い周期の
形状誤差である累積ピッチ誤差や歯溝のふれによるもの
であり、これらの影響が重なり合うためである。
That is, the rotation angle error largely changes depending on the phase relationship between the gear eccentricity and the shape error. This is due to a cumulative pitch error that is a shape error having a cycle that is the same as or close to the cycle of eccentricity (one rotation cycle of the gear) or runout of the tooth groove, and these effects overlap.

【0125】そして、偏心量と位相方向は、歯車と軸の
組付け方によって変化するため、調整組付けすること
で、形状誤差の影響を軽減することができる。
Since the amount of eccentricity and the phase direction change depending on how the gear and shaft are assembled, the influence of the shape error can be reduced by adjusting and assembling.

【0126】そこで、本実施の形態の歯車設計支援装置
1は、様々な位相関係で組付けられた場合を想定して、
解析を実行し、その中の最良値とその時の偏心量と位相
を求めて、出力工程で出力して設計者に提示する。
Then, assuming that the gear design support device 1 of the present embodiment is assembled in various phase relationships,
The analysis is executed, and the best value among them, the eccentricity amount and the phase at that time are obtained, and output in the output step and presented to the designer.

【0127】この位相を調整する方法としては、形状誤
差側(歯車位置)を固定し、偏心位相側である歯車の軸
受け座標位置を変えることで変更することができる。
The method of adjusting the phase can be changed by fixing the shape error side (gear position) and changing the bearing coordinate position of the gear on the eccentric phase side.

【0128】そして、本実施の形態の歯車設計支援装置
1は、図16に示すように、まず、対象となる歯車の基
本諸元情報とその駆動条件情報を入力する基本入力工程
処理を行う(ステップS501)。この基本諸元情報と
は、上記第1の実施の形態と同様に、歯車の歯数、モジ
ュール、圧力角、ねじれ角、歯幅、材質、慣性モーメン
ト、軸間距離等であり、また、駆動条件情報とは、例え
ば、駆動歯車の初期角度(どの歯から噛合うのか)と駆
動歯車に与える駆動トルク、従動歯車に加わる負荷トル
クである。
Then, as shown in FIG. 16, the gear design support device 1 of the present embodiment first performs basic input process processing for inputting the basic specification information of the target gear and its driving condition information ( Step S501). Similar to the first embodiment, the basic specification information is the number of teeth of the gear, the module, the pressure angle, the helix angle, the tooth width, the material, the moment of inertia, the axial distance, and the like. The condition information is, for example, the initial angle of the drive gear (which tooth is engaged), the drive torque applied to the drive gear, and the load torque applied to the driven gear.

【0129】歯車設計支援装置1は、次に、歯車偏心誤
差及び歯車形状誤差の情報を与える誤差入力工程処理を
行い(ステップS502)、歯車偏心誤差及び歯車形状
誤差の情報が与えられると、解析条件として、歯車駆動
系の解析対象動作期間と解析ステップ(解析時間間隔)
等を設定する(ステップS503)。
Next, the gear design support device 1 performs an error input process for giving information on the gear eccentricity error and the gear shape error (step S502). When the information on the gear eccentricity error and the gear shape error is given, the analysis is performed. As conditions, the analysis target operation period of the gear drive system and the analysis step (analysis time interval)
Etc. are set (step S503).

【0130】歯車設計支援装置1は、解析条件の設定を
行うと、偏心量と位相を自動設定して、形状誤差側(歯
車位置)を固定して、偏心位相側である歯車の軸受け座
標位置を調整する偏心量と位相の自動設定工程処理を行
い(ステップS504)、上記第1の実施の形態の場合
と同様に、作用線位置を逐次算出して、算出した作用線
上で歯面同志の力の釣り合いを表す運動方程式を導出す
る運動方程式導出工程処理(式導出工程処理)を行う
(ステップS505)。
When the analysis conditions are set, the gear design support device 1 automatically sets the eccentricity amount and phase, fixes the shape error side (gear position), and sets the bearing coordinate position of the gear on the eccentricity phase side. A step of automatically setting the eccentricity amount and the phase for adjusting (step S504) is performed, and similarly to the case of the first embodiment, the action line positions are sequentially calculated, and the tooth flank positions are calculated on the calculated action line. A motion equation deriving process process (formula deriving process process) for deriving a motion equation representing the balance of forces is performed (step S505).

【0131】次に、歯車設計支援装置1は、導出した運
動方程式を時系列的に解く計算工程処理を行って(ステ
ップS506)、解析終了時間であるかチェックし(ス
テップS507)、解析終了時間でないときには、ステ
ップS505に戻って、同様に処理することで、解析終
了時間まで、運動方程式の導出と時系列的に解析する処
理を行う。
Next, the gear design support device 1 performs a calculation step process for solving the derived equation of motion in time series (step S506), and checks whether it is the analysis end time (step S507). If not, the process returns to step S505 and the same process is performed to perform the derivation of the equation of motion and the time series analysis until the analysis end time.

【0132】ステップS507で、解析時間が終了する
と、歯車設計支援装置1は、偏心調整が終了したかチェ
ックし(ステップS508)、偏心調整が終了していな
いときには、ステップS504に戻って、偏心量と位相
の自動設定工程処理から上記同様に処理する(ステップ
S504〜S508)。
When the analysis time ends in step S507, the gear design support device 1 checks whether or not the eccentricity adjustment is completed (step S508). If the eccentricity adjustment is not completed, the process returns to step S504 to determine the eccentricity amount. And the phase automatic setting process is performed in the same manner as described above (steps S504 to S508).

【0133】ステップS508で、偏心調整が終了する
と、歯車設計支援装置1は、いままで時系列にステップ
時間毎にハードディスク9に蓄積してきた解析結果(駆
動軸と従動軸の時間に対する角度変化、角速度変化)を
グラフや表としてCRT4やプリンタ7に出力する出力
行程処理を行う(ステップS509)。
When the eccentricity adjustment is completed in step S508, the gear design support device 1 causes the gear design support apparatus 1 to accumulate the analysis results (angle change with time and angular velocity of the drive shaft and the driven shaft with respect to time, which have been accumulated in the hard disk 9 for each step time in time series. The output process is performed to output the (change) as a graph or table to the CRT 4 or the printer 7 (step S509).

【0134】このように、本実施の形態の歯車設計支援
装置1は、与えられた歯車の形状誤差に対して、当該歯
車の偏心量とその位相を自動的に調整して、従動軸上で
の最良値となる偏心量とその位相を求める偏心調整工程
処理を行い、当該偏心調整工程処理で求めた偏心量とそ
の位相の情報を前記出力工程処理で出力している。
As described above, the gear design support device 1 of the present embodiment automatically adjusts the eccentricity amount of the gear and its phase with respect to the given shape error of the gear, and then, on the driven shaft. The eccentricity adjustment process process for obtaining the eccentricity amount and the phase thereof that are the best values of the eccentricity is performed, and the information of the eccentricity amount and the phase obtained in the eccentricity adjustment process process is output in the output process process.

【0135】したがって、歯車形状誤差の影響を低減す
るための偏心量と位相方向を得ることができ、あるい
は、調整可能な偏心量に応じた最低限の歯車形状精度が
得ることができ、歯車を調整組付けしたときの効果が解
析によって予測できて、必要以上に形状誤差精度を高く
することなく、歯車部品コストを低減することができ
る。
Therefore, the eccentricity amount and the phase direction for reducing the influence of the gear shape error can be obtained, or the minimum gear shape accuracy corresponding to the adjustable eccentricity amount can be obtained, and the gear The effect of adjustment and assembly can be predicted by analysis, and the gear component cost can be reduced without increasing the shape error accuracy more than necessary.

【0136】そして、上記歯車の偏心調整においては、
軸と歯車の組み付けを外形中心と内径中心が異なる偏心
用調整部材を介して行うようにして、その調整部材寸法
を出力工程処理で提示するようにしてもよい。
In adjusting the eccentricity of the gear,
The assembly of the shaft and the gear may be performed through the eccentricity adjusting member whose outer shape center and inner diameter center are different, and the adjusting member size may be presented in the output process.

【0137】すなわち、成形品等の歯車は、金型や成形
条件等の加工条件によって形状誤差がおおむね決まって
くるが、この形状誤差の影響を軽減するために、形状誤
差の影響をうち消す方向となる偏心量と位相を、上記図
16の処理で算出することができる。そして、この偏心
組み付けの作業性を向上させるために、予め算出した偏
心量に応じた調整部材を用意し、この調整部材を介して
軸と歯車の締結を行う。
That is, the shape error of a gear such as a molded product is largely determined by the processing conditions such as the mold and the molding conditions. In order to reduce the effect of the shape error, the direction of eliminating the effect of the shape error is considered. The eccentricity amount and the phase can be calculated by the process of FIG. Then, in order to improve the workability of this eccentric assembly, an adjusting member is prepared according to the eccentricity amount calculated in advance, and the shaft and the gear are fastened via this adjusting member.

【0138】例えば、図17は、偏心調整量が小さい場
合の歯車組み付け用穴60と偏心調整部材61と歯車用
軸62を示しており、図17に矢印で示すように、歯車
用軸62を偏心調整部材61に形成された穴61a内に
挿入し、偏心調整部材61を歯車組み付け用穴60内に
挿入することで、偏心の調整を行う。
For example, FIG. 17 shows the gear mounting hole 60, the eccentricity adjusting member 61, and the gear shaft 62 when the amount of eccentricity adjustment is small. As shown by the arrow in FIG. The eccentricity is adjusted by inserting the eccentricity adjusting member 61 into the hole 61a formed in the eccentricity adjusting member 61 and inserting the eccentricity adjusting member 61 into the gear assembly hole 60.

【0139】また、図18は、偏心調整量が大きい場合
の歯車組み付け用の穴60と偏心調整部材63と歯車用
軸62を示しており、図18に矢印で示すように、歯車
用軸62を偏心調整部材63に形成された穴63a内に
挿入し、偏心調整部材63を歯車組み付け用穴60内に
挿入することで、偏心の調整を行う。
FIG. 18 shows a gear mounting hole 60, an eccentricity adjusting member 63, and a gear shaft 62 when the eccentricity adjustment amount is large. As shown by the arrow in FIG. 18, the gear shaft 62 is shown. Is inserted into the hole 63a formed in the eccentricity adjustment member 63, and the eccentricity adjustment member 63 is inserted into the gear assembly hole 60, thereby adjusting the eccentricity.

【0140】このようにすると、組立時の偏心調整に手
間取ることなく、部品同志を単純に組み合わせること
で、所定の偏心組みつけを行うことができ、調整組付け
しているにも関わらず、組立時間の増加は少なく、組立
コストを抑えることができるとともに、熟練者でなくて
も作業を行えるようにし、新人の作業者でも作業するこ
とができ、かつ、組立人件費も抑制することができる。
In this way, the predetermined eccentric assembly can be performed by simply combining the parts without any troublesome adjustment of the eccentricity during assembly, and the assembly is performed despite the adjustment assembly. The increase in time is small, the assembling cost can be suppressed, the work can be performed even by an unskilled worker, and even a new worker can perform the work, and the assembling labor cost can also be suppressed.

【0141】なお、図17及び図18においては、歯車
組み付け用の穴60と偏心調整部材61、63の組み付
け角度(位相関係)を平面で限定しているが、歯車組み
付け用の穴60と偏心調整部材61、63の組み付け角
度(位相関係)の限定は、これに限るものではなく、例
えば、歯車と調整部材の表面に目印を設けたり、キー溝
等を設けて行ってもよい。
17 and 18, the assembly angle (phase relationship) between the gear mounting hole 60 and the eccentricity adjusting members 61, 63 is limited to a plane, but the gear mounting hole 60 and the eccentricity are limited. The limitation of the assembly angle (phase relationship) of the adjusting members 61 and 63 is not limited to this, and for example, a mark may be provided on the surface of the gear and the adjusting member, or a key groove or the like may be provided.

【0142】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0143】[0143]

【発明の効果】請求項1記載の発明の歯車設計支援装置
によれば、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機
構系をモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の
動的挙動を解析・算出するに際して、基本入力手段から
歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情報を与
え、誤差入力手段から歯車の歯形誤差、歯筋誤差、累積
ピッチ誤差、歯溝の振れ等の形状誤差と当該歯車の基礎
円中心と回転軸中心との偏心誤差の情報を与え、これら
の与えられた情報から式導出手段で、歯車の基礎円中心
と回転軸中心との偏心によって変化する作用線を求め、
当該作用線上で接触している歯対毎に力の釣り合い式を
設定して運動方程式を生成し、計算手段で、時系列的に
運動方程式を解いて、当該計算した駆動軸と被駆動軸の
動作結果を出力手段から出力するので、従来のように作
用線を固定した解析よりも、噛合い力の方向と歯車形状
誤差の設定の面で、実稼動に近い状態での歯車機構系の
伝達特性を推定することができ、事前に歯車機構系に関
する問題がないか確認できるようにして、歯車駆動系を
試作し評価するといった作業を無くして、高精度にかつ
容易に歯車設計支援を行うことができる。
According to the gear design support apparatus of the first aspect of the present invention, the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft is modeled, and the movement of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft is modeled. When analyzing and calculating the dynamic behavior, the basic input means is used to give the specification information and drive condition information, which are the basic specifications of the gear, and the error input means is used to input the tooth profile error of the gear, the tooth trace error, the cumulative pitch error, and the tooth groove gap. Information on the shape error such as runout and the eccentricity error between the center circle of the gear concerned and the center of the rotation axis is given. Find the line of action that changes,
A force balance equation is set for each tooth pair contacting on the line of action to generate a motion equation, and the calculation means solves the motion equation in time series to calculate the calculated drive shaft and driven shaft. Since the operation result is output from the output means, the transmission of the gear mechanism system in a state close to actual operation in terms of the direction of the meshing force and the setting of the gear shape error, as compared to the conventional analysis in which the line of action is fixed. The characteristics can be estimated and it is possible to confirm in advance whether there are any problems related to the gear mechanism system, eliminating the work of trial-producing and evaluating the gear drive system, and providing high-accuracy and easy gear design support. You can

【0144】請求項2記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機構
系をモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動
的挙動を解析・算出するに際して、歯車の基本諸元であ
る諸元情報及び駆動条件情報を与える基本入力工程処理
と、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ
等の歯車の形状誤差と基礎円中心と回転軸中心との偏心
誤差の情報を与える誤差入力工程処理と、基本入力工程
処理と誤差入力工程処理で与えられた情報から歯車の基
礎円中心と回転軸中心との偏心によって変化する作用線
を求め、当該作用線上で接触している歯対毎に力の釣り
合い式を設定して運動方程式を生成する式導出工程処理
と、時系列的に運動方程式を解く計算工程処理と、当該
計算工程処理で算出された駆動軸と被駆動軸の動作結果
を出力する出力工程処理と、を行うので、従来のように
作用線を固定した解析よりも、噛合い力の方向と歯車形
状誤差の設定の面で、実稼動に近い状態での歯車機構系
の伝達特性を推定することができ、事前に歯車機構系に
関する問題がないか確認できるようにして、歯車駆動系
を試作し評価するといった作業を無くして、高精度にか
つ容易に歯車設計支援を行うことができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 2, the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft is modeled, and the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft is modeled. When analyzing and calculating, the basic input process processing that provides the specifications information and driving condition information that are the basic specifications of the gear, and the gear shape error such as tooth profile error, tooth trace error, accumulated pitch error, and tooth groove runout. The error input process that gives information about the eccentricity error between the center of the basic circle and the center of the rotation axis, and the eccentricity between the center of the basic circle of the gear and the center of the rotation axis from the information given in the basic input process and the error input process An equation derivation process process that obtains a changing action line and sets a force balance formula for each tooth pair contacting on the action line to generate a motion equation, and a calculation process process that solves the motion equation in time series , Calculated by the calculation process Since the output process processing that outputs the operation results of the driven shaft and driven shaft that are performed is performed, in terms of the setting of the direction of the meshing force and the gear shape error compared to the analysis in which the line of action is fixed as in the past. , It is possible to estimate the transmission characteristics of the gear mechanism system in a state close to actual operation, and to confirm in advance whether there are any problems related to the gear mechanism system, eliminating the work of trial manufacturing and evaluating the gear drive system. Therefore, the gear design support can be performed with high accuracy and easily.

【0145】請求項3記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、歯車伝達機構系を、回転体ドラムを駆動する回
転体ドラム駆動用の歯車伝達機構系とし、出力工程処理
で、駆動軸と被駆動軸の動作結果を出力するに際して、
被駆動軸の出力に回転体ドラムの半径を乗じて、当該回
転体ドラム表面上の位置ずれに換算して出力するので、
回転体ドラム表面上の位置ずれ予測と噛合い周期での速
度変動と軸受け反力(振動)の予測を、歯車の偏心と形
状誤差による影響を同時に解析することができ、例え
ば、カラー出力時の色合わせ判定に必要な低周波数の位
置ずれと濃度ムラの判定に必要な高周波数(噛合い周波
数)での速度ムラと軸受け加振力を直接的に得て、実際
に画像が形成される回転体ドラム表面上の位置誤差の重
要な設計情報を得ることができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 3, the gear transmission mechanism system is a gear transmission mechanism system for driving the rotary drum for driving the rotary drum, and the drive shaft is used in the output process. When outputting the operation result of the driven axis,
Since the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the rotary drum, it is converted into a positional deviation on the surface of the rotary drum and output.
The effects of gear eccentricity and shape error can be analyzed at the same time for the prediction of positional deviation on the surface of the rotating drum and the prediction of speed fluctuation and bearing reaction force (vibration) in the meshing period. Rotation at which an image is actually formed by directly obtaining the low-frequency positional deviation required for color matching determination and the high-speed (meshing frequency) speed irregularity and bearing excitation force required for density irregularity determination. It is possible to obtain important design information of the position error on the body drum surface.

【0146】請求項4記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、出力工程処理で、駆動軸と被駆動軸の動作結果
を回転体ドラム表面上に換算する際に、当該回転体ドラ
ムの偏心量の影響を加えて出力するので、歯車の偏心だ
けでなく、従動軸と回転体ドラムの組付け偏心の影響を
加味した解析を行って、回転体ドラム表面上の位置誤差
や速度変動を、より精度良く算出することができ、より
一層高精度な歯車設計支援を行うことができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 4, when converting the operation results of the drive shaft and the driven shaft onto the surface of the rotary drum in the output process, the eccentricity of the rotary drum is concerned. Since the output is performed with the influence of the amount, not only the eccentricity of the gear but also the influence of the assembly eccentricity of the driven shaft and the rotary drum is taken into account to analyze the position error and speed fluctuation on the rotary drum surface. It is possible to calculate with higher accuracy, and it is possible to support gear design with even higher accuracy.

【0147】請求項5記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、誤差入力工程処理で、形状誤差の代わりに、指
定された歯車の等級が与えられ、当該与えられた歯車の
等級に合わせて自動的に形状誤差を生成するので、任意
の等級における形状誤差を擬似的に生成することがで
き、またそのパターンも1次成分から高次成分まで自由
に設定して、設計者が歯数分の形状誤差を設定して入力
するような煩わしい作業をなくすことができ、手軽に形
状誤差データの設定(等級指定)とその解析結果を得る
ことができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 5, the grade of the designated gear is given instead of the shape error in the error input process, and the grade of the given gear is matched. Since the shape error is automatically generated, it is possible to artificially generate the shape error in any grade, and the pattern can be freely set from the first-order component to the higher-order component, and the designer can set the number of teeth. It is possible to eliminate the troublesome work of setting and inputting the shape error of, and easily obtaining the shape error data (specification of grade) and the analysis result thereof.

【0148】請求項6記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、誤差入力工程処理で、形状誤差の代わりに、指
定された歯車の加工法、材質等が与えられ、当該与えら
れた歯車の加工法、材質等に合わせて自動的に形状誤差
を生成するので、任意の等級における形状誤差を擬似的
に生成することができ、また、そのパターンもリブの数
やゲートの数に合わせて自由に設定して、設計者が歯数
分の形状誤差を設定して入力するような煩わしい作業を
なくすことができ、手軽に形状誤差データの設定(加工
条件)とその形跡結果を得ることができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 6, in the error input process, the specified gear machining method, material, etc. are given instead of the shape error, and the given gear Since the shape error is automatically generated according to the processing method, material, etc., it is possible to artificially generate the shape error in any grade, and the pattern can be freely adjusted according to the number of ribs and the number of gates. By setting to, the troublesome work of the designer setting and inputting the shape error for the number of teeth can be eliminated, and the setting of the shape error data (processing conditions) and its trace result can be easily obtained. .

【0149】請求項7記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、誤差入力工程処理で、偏心誤差の代わりに、指
定された歯車の穴径公差と軸径公差が与えられ、当該与
えられた歯車の穴径公差と軸径公差から自動的に偏心量
を設定するので、任意の公差に対応した偏心量を自動的
に解析モデルにセッティングして、設計者が偏心量の値
を計算をして入力するような煩わしい作業をなくことが
でき、手軽に形状誤差データの設定(加工条件)とその
形跡結果を得ることができ、特に、歯車が沢山噛合うよ
うな多段歯車の場合等に好適な歯車設計支援を行うこと
のできる歯車設計支援方法を提供することができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 7, in the error input process, the specified hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance of the gear are given instead of the eccentricity error, and the given values are given. Since the eccentricity amount is automatically set from the gear hole diameter tolerance and the shaft diameter tolerance, the eccentricity amount corresponding to the desired tolerance is automatically set in the analysis model, and the designer calculates the value of the eccentricity amount. It is possible to eliminate the troublesome work of inputting by inputting, to easily obtain the shape error data setting (processing conditions) and the trace result, and it is especially suitable for the case of multi-stage gears where many gears mesh. It is possible to provide a gear design support method capable of performing various gear design support.

【0150】請求項8記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、誤差入力工程処理で与えられた歯車の形状誤差
に対して、当該歯車の偏心量とその位相を自動的に調整
して、従動軸上での最良値となる偏心量とその位相を求
める偏心調整工程処理を行い、当該偏心調整工程処理で
求めた偏心量とその位相の情報を前記出力工程処理で出
力するので、歯車形状誤差の影響を低減するための偏心
量と位相方向を得ることができ、あるいは、調整可能な
偏心量に応じた最低限の歯車形状精度が得ることがで
き、歯車を調整組付けしたときの効果が解析によって予
測できて、必要以上に形状誤差精度を高くすることな
く、歯車部品コストを低減することができる。
According to the gear design support method of the invention described in claim 8, the eccentric amount of the gear and its phase are automatically adjusted with respect to the gear shape error given in the error input process, Since the eccentricity adjustment process process for obtaining the eccentricity amount and its phase on the driven shaft is performed, and the information of the eccentricity amount and its phase obtained in the eccentricity adjustment process process is output in the output process process, the gear shape It is possible to obtain the amount of eccentricity and the phase direction to reduce the influence of error, or to obtain the minimum gear shape accuracy according to the amount of eccentricity that can be adjusted. Can be predicted by analysis, and the gear component cost can be reduced without increasing the shape error accuracy more than necessary.

【0151】請求項9記載の発明の歯車設計支援方法に
よれば、偏心調整工程処理で、軸と歯車の組み付けを外
径中心と内径中心の異なる偏心調整部材を介して行うも
のとし、当該偏心調整部材寸法を求め、当該求めた偏心
調整部材寸法を前記出力工程処理で出力するので、組立
時の偏心調整に手間取ることなく、部品同志を単純に組
み合わせることで、所定の偏心組みつけを行うことがで
き、調整組付けしているにも関わらず、組立時間の増加
は少なく、組立コストを抑えることができるとともに、
熟練者でなくても作業を行えるようにし、新人の作業者
でも作業することができ、かつ、組立人件費も抑制する
ことができる。
According to the gear design support method of the invention as defined in claim 9, in the eccentricity adjusting process, the shaft and the gear are assembled through the eccentricity adjusting members having different outer diameter centers and inner diameter centers, and the eccentricity is concerned. Since the size of the adjusting member is calculated and the calculated size of the eccentricity adjusting member is output in the output process, the predetermined eccentric assembling can be performed by simply combining the parts without any trouble in adjusting the eccentricity during assembly. Despite the adjustment and assembly, the assembly time does not increase and the assembly cost can be suppressed.
The work can be performed even by an unskilled person, a new worker can perform the work, and the labor cost for assembling can be suppressed.

【0152】請求項10記載の発明の記録媒体によれ
ば、駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達機構系を
モデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙
動を解析・算出する歯車設計支援方法のプログラムとし
て、請求項2から請求項9のいずれかに記載の歯車設計
支援方法のプログラムを記録しているので、コンピュー
タ等の情報処理装置にインストールされることで、歯車
に偏心と形状誤差が存在する場合であっても、歯車間の
力を伝達する作用線を逐次求めて解析して、従来のよう
に作用線を固定した解析よりも高精度で解析することが
でき、実稼動に近い状態での歯車機構系の伝達特性を推
定することができるとともに、記録媒体を種々の場所に
持ち運んで、様々な場所でシミュレーションを行うこと
ができ、事前に歯車機構系に関する問題がないか確認し
て、歯車駆動系を試作して評価するといった作業を無く
すことができる。
According to the recording medium of the tenth aspect of the present invention, the gear transmission mechanism system installed between the drive shaft and the driven shaft is modeled to analyze the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. Since the program of the gear design support method according to any one of claims 2 to 9 is recorded as the program of the gear design support method to be calculated, by installing it in an information processing device such as a computer, Even if the gears have eccentricity and shape error, the lines of action that transmit the forces between the gears should be sequentially calculated and analyzed with higher accuracy than the conventional analysis with fixed lines of action. In addition to being able to estimate the transmission characteristics of the gear mechanism system in a state close to actual operation, it is possible to carry the recording medium to various places and perform simulations at various places. Make sure there are no problems related to 構系, it is possible to eliminate the work, such as to evaluate a prototype gear drive system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方法
及び記録媒体の第1の実施の形態を適用した歯車設計支
援装置のブロック構成図。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a gear design support device, a gear design support method, and a gear design support device to which a first embodiment of a recording medium of the present invention is applied.

【図2】図1の歯車設計支援装置の他の例のブロック構
成図。
FIG. 2 is a block configuration diagram of another example of the gear design support device in FIG.

【図3】図1または図2の歯車設計支援装置による歯車
設計支援処理を示すフローチャート。
3 is a flowchart showing a gear design support process by the gear design support device of FIG. 1 or FIG.

【図4】歯車が噛み合う場合の歯車の基礎円と作用線を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a basic circle of a gear and an action line when the gear meshes with each other.

【図5】噛み合う歯車と歯車が偏心している場合の歯車
の回転角と作用線位置の変化を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the rotation angle and the action line position of the gear when the gear and the gear that mesh with each other are eccentric.

【図6】図3の歯車の運動方程式の算出の説明図。6 is an explanatory diagram of calculation of a motion equation of the gear of FIG.

【図7】歯車の偏心回転運動が回転運動と並進運動の和
で表されることを示す図。
FIG. 7 is a diagram showing that the eccentric rotary motion of the gear is represented by the sum of rotary motion and translational motion.

【図8】図3の歯車設計支援処理で解析された回転角度
誤差の一例を示す図。
8 is a diagram showing an example of a rotation angle error analyzed by the gear design support process of FIG.

【図9】図3の歯車設計支援処理で解析された回転速度
誤差の一例を示す図。
9 is a diagram showing an example of a rotation speed error analyzed in the gear design support process of FIG.

【図10】図3の歯車設計支援処理で解析された従動歯
車軸受反力の一例を示す図。
10 is a view showing an example of a driven gear bearing reaction force analyzed by the gear design support process of FIG.

【図11】本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方
法及び記録媒体の第2の実施の形態を適用した歯車設計
支援装置の適用される回転ドラム駆動用の歯車伝達機構
系の要部側面図。
FIG. 11 is a side view of a main part of a gear transmission mechanism system for driving a rotary drum to which the gear design support device, the gear design support method, and the gear design support device according to the second embodiment of the present invention are applied. Fig.

【図12】図11の歯車伝達機構系の感光体ドラムの偏
心がない場合(a)と偏心がある場合(b)の模式図。
12A and 12B are schematic diagrams of a case where the photosensitive drum of the gear transmission mechanism system of FIG. 11 has no eccentricity and a case where there is eccentricity (b).

【図13】本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方
法及び記録媒体の第3の実施の形態の歯車設計支援装
置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処理を示すフ
ローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing gear design support processing by the gear design support apparatus, the gear design support method, and the gear design support apparatus and the gear design support method according to the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方
法及び記録媒体の第4の実施の形態の歯車設計支援装
置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処理を示すフ
ローチャート。
FIG. 14 is a flowchart showing gear design support processing by the gear design support apparatus, gear design support method, and gear design support apparatus and gear design support method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方
法及び記録媒体の第5の実施の形態の歯車設計支援装
置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処理を示すフ
ローチャート。
FIG. 15 is a flowchart showing a gear design support process by the gear design support apparatus, the gear design support method, and the gear design support apparatus and the gear design support method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の歯車設計支援装置、歯車設計支援方
法及び記録媒体の第6の実施の形態の歯車設計支援装
置、歯車設計支援方法による歯車設計支援処理を示すフ
ローチャート。
FIG. 16 is a flowchart showing gear design support processing by the gear design support apparatus, gear design support method, and gear design support apparatus and gear design support method according to the sixth embodiment of the present invention.

【図17】図16の歯車設計支援処理で偏心調整部材を
用いて歯車の偏心調整を行う際の偏心調整量が小さい場
合の歯車組み付け用の穴と偏心調整部材と歯車用軸の関
係を示す図。
FIG. 17 shows the relationship between the gear mounting hole, the eccentricity adjusting member, and the gear shaft when the eccentricity adjusting amount is small when the eccentricity adjusting member is used to adjust the eccentricity in the gear design support process of FIG. Fig.

【図18】図16の歯車設計支援処理で偏心調整部材を
用いて歯車の偏心調整を行う際の偏心調整量が大きい場
合の歯車組み付け用の穴と偏心調整部材と歯車用軸の関
係を示す図。
18 shows the relationship between the gear mounting hole, the eccentricity adjusting member, and the gear shaft when the eccentricity adjusting amount is large when the eccentricity adjusting member is used to adjust the eccentricity in the gear design support process of FIG. Fig.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 歯車設計支援装置 2 CPU 3 RAM 4 CRT 5 キーボード 6 マウス 7 プリンタ 8 データ入出力部 9 ハードディスク 10 バス 11 記録媒体 20 OS 21 設計支援プログラム 31 HDD I/F 32 ハードディスク 40 歯車 41 歯車 40a、41a 基礎円 50 歯車伝達機構系 51 基体 52 駆動モータ 52a 駆動軸 53 駆動歯車 54 ドラム用歯車 55 感光体ドラム 55a 回転軸 56 歯車軸受 60 歯車組み付け用穴 61 偏心調整部材 61a 穴 62 歯車用軸 63 偏心調整部材 63a 穴 1 Gear design support device 2 CPU 3 RAM 4 CRT 5 keyboard 6 mice 7 printer 8 Data input / output section 9 hard disk 10 bus 11 recording media 20 OS 21 Design Support Program 31 HDD I / F 32 hard disk 40 gears 41 gears 40a, 41a Basic circle 50 gear transmission system 51 base 52 Drive motor 52a drive shaft 53 Drive gear 54 gears for drums 55 Photosensitive drum 55a rotating shaft 56 gear bearings 60 Gear mounting hole 61 Eccentricity adjustment member 61a hole 62 Gear shaft 63 Eccentricity adjustment member 63a hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G06F 17/60 106 G06F 17/60 106 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // G06F 17/60 106 G06F 17/60 106

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達
機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対する前記
被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援装置
において、前記歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動
条件情報を与える基本入力手段と、前記歯車の歯形誤
差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の形状誤
差と当該歯車の基礎円中心と回転軸中心との偏心誤差の
情報を与える誤差入力手段と、前記基本入力手段と前記
誤差入力手段で与えられた情報から前記歯車の基礎円中
心と回転軸中心との偏心によって変化する作用線を求
め、当該作用線上で接触している歯対毎に力の釣り合い
式を設定して運動方程式を生成する式導出手段と、時系
列的に運動方程式を解く計算手段と、当該計算手段の計
算した前記駆動軸と前記被駆動軸の動作結果を出力する
出力手段と、を備えていることを特徴とする歯車設計支
援装置。
1. A gear design support apparatus for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft to analyze and calculate a dynamic behavior of the driven shaft with respect to an operation of the drive shaft, Basic input means for giving specifications information and driving condition information, which are the basic specifications of the gear, a tooth profile error of the gear, a tooth trace error, a cumulative pitch error, a shape error such as a runout of a tooth groove, and a basic circle of the gear. An error inputting means for giving information of an eccentricity error between the center and the center of the rotating shaft, and an action which changes from the information given by the basic inputting means and the error inputting means by the eccentricity between the center circle of the gear and the rotating shaft center. An equation derivation unit that obtains a line and sets a force balance equation for each tooth pair that is in contact on the line of action to generate a motion equation, a calculation unit that solves the motion equation in time series, and a calculation unit of the calculation unit. Calculated drive axis and front Gear design support apparatus characterized by comprising output means for outputting the operation result of the driven shaft, a.
【請求項2】駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝達
機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対する前記
被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援方法
において、前記歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動
条件情報を与える基本入力工程処理と、歯形誤差、歯筋
誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れ等の歯車の形状誤差
と基礎円中心と回転軸中心との偏心誤差の情報を与える
誤差入力工程処理と、前記基本入力工程処理と前記誤差
入力工程処理で与えられた情報から前記歯車の基礎円中
心と回転軸中心との偏心によって変化する作用線を求
め、当該作用線上で接触している歯対毎に力の釣り合い
式を設定して運動方程式を生成する式導出工程処理と、
時系列的に運動方程式を解く計算工程処理と、当該計算
工程処理で算出された前記駆動軸と前記被駆動軸の動作
結果を出力する出力工程処理と、を含むことを特徴とす
る歯車設計支援方法。
2. A gear design support method for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft to analyze and calculate a dynamic behavior of the driven shaft with respect to an operation of the drive shaft, Basic input process processing that gives specification information and driving condition information that are the basic specifications of the gear, gear shape error such as tooth profile error, tooth trace error, cumulative pitch error, tooth groove runout, and basic circle center and rotation An error input process that gives information about an eccentricity error with respect to the shaft center, and an action that changes from the information given in the basic input process and the error input process depending on the eccentricity between the center circle of the gear and the center of the rotation axis. An equation derivation step process of obtaining a line and setting a force balance equation for each tooth pair contacting on the action line to generate a motion equation,
Gear design support characterized by including a calculation step process for solving a motion equation in time series, and an output step process for outputting operation results of the drive shaft and the driven shaft calculated in the calculation step process. Method.
【請求項3】前記歯車伝達機構系は、回転体ドラムを駆
動する回転体ドラム駆動用の歯車伝達機構系であり、前
記出力工程処理で、前記駆動軸と前記被駆動軸の動作結
果を出力するに際して、前記被駆動軸の出力に前記回転
体ドラムの半径を乗じて、当該回転体ドラム表面上の位
置ずれに換算して出力することを特徴とする請求項2記
載の歯車設計支援方法。
3. The gear transmission mechanism system is a gear transmission mechanism system for driving a rotary drum that drives a rotary drum, and outputs the operation result of the drive shaft and the driven shaft in the output process. 3. The gear design support method according to claim 2, wherein the output of the driven shaft is multiplied by the radius of the rotary drum, and the output is converted into a positional deviation on the surface of the rotary drum.
【請求項4】前記歯車設計支援方法は、前記出力工程処
理で、前記駆動軸と前記被駆動軸の動作結果を前記回転
体ドラム表面上に換算する際に、当該回転体ドラムの偏
心量の影響を加えて出力することを特徴とする請求項2
記載の歯車設計支援方法。
4. The gear design support method, wherein in the output step processing, when converting the operation results of the drive shaft and the driven shaft onto the surface of the rotary drum, the eccentric amount of the rotary drum is calculated. The output is performed by adding an influence.
The gear design support method described.
【請求項5】前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工
程処理で、前記形状誤差の代わりに、指定された歯車の
等級が与えられ、当該与えられた歯車の等級に合わせて
自動的に形状誤差を生成することを特徴とする請求項2
から請求項4のいずれかに記載の歯車設計支援方法。
5. The gear design support method, wherein in the error input process, a grade of a designated gear is given instead of the shape error, and the grade is automatically adjusted according to the given grade of the gear. 3. The method according to claim 2, wherein an error is generated.
5. The gear design support method according to claim 4.
【請求項6】前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工
程処理で、前記形状誤差の代わりに、指定された歯車の
加工法、材質等が与えられ、当該与えられた歯車の加工
法、材質等に合わせて自動的に形状誤差を生成すること
を特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の
歯車設計支援方法。
6. The gear design support method, wherein, in the error input process, a specified gear machining method, material, etc. is given instead of the shape error, and the given gear machining method, material is given. The gear design support method according to any one of claims 2 to 4, wherein a shape error is automatically generated in accordance with the above.
【請求項7】前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工
程処理で、前記偏心誤差の代わりに、指定された歯車の
穴径公差と軸径公差が与えられ、当該与えられた歯車の
穴径公差と軸径公差から自動的に偏心量を設定すること
を特徴とする請求項2から請求項6のいずれかに記載の
歯車設計支援方法。
7. The gear design support method, wherein in the error input process, a specified gear hole diameter tolerance and shaft diameter tolerance are given instead of the eccentricity error, and the given gear hole diameter is given. 7. The gear design support method according to claim 2, wherein the eccentricity amount is automatically set based on the tolerance and the shaft diameter tolerance.
【請求項8】前記歯車設計支援方法は、前記誤差入力工
程処理で与えられた前記歯車の形状誤差に対して、当該
歯車の偏心量とその位相を自動的に調整して、前記従動
軸上での最良値となる偏心量とその位相を求める偏心調
整工程処理を行い、当該偏心調整工程処理で求めた偏心
量とその位相の情報を前記出力工程処理で出力すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の歯車設計
支援方法。
8. The gear design support method automatically adjusts the eccentricity amount of the gear and its phase with respect to the shape error of the gear given in the error input step processing, and adjusts the driven shaft on the driven shaft. The eccentricity adjustment step process for obtaining the eccentricity amount and the phase thereof which are the best values in, and the information of the eccentricity amount and the phase obtained in the eccentricity adjustment step process are output in the output step process. The gear design support method according to any one of 1 to 7.
【請求項9】前記歯車設計支援方法は、前記偏心調整工
程処理で、軸と歯車の組み付けを外径中心と内径中心の
異なる偏心調整部材を介して行うものとし、当該偏心調
整部材寸法を求め、当該求めた偏心調整部材寸法を前記
出力工程処理で出力することを特徴とする請求項8記載
の歯車設計支援方法。
9. The gear design support method, wherein in the eccentricity adjusting step process, the shaft and the gear are assembled through eccentricity adjusting members having different outer diameter centers and inner diameter centers, and the eccentricity adjusting member dimensions are obtained. 9. The gear design support method according to claim 8, wherein the obtained eccentricity adjustment member size is output in the output process.
【請求項10】駆動軸と被駆動軸間に設置された歯車伝
達機構系をモデル化して、前記駆動軸の動作に対する前
記被駆動軸の動的挙動を解析・算出する歯車設計支援方
法のプログラムを記録する記録媒体であって、前記請求
項2から請求項9のいずれかに記載の歯車設計支援方法
のプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒
体。
10. A program for a gear design support method for modeling a gear transmission mechanism system installed between a drive shaft and a driven shaft to analyze and calculate a dynamic behavior of the driven shaft with respect to an operation of the drive shaft. And a program for the gear design support method according to any one of claims 2 to 9, wherein the program is recorded.
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