JP2010151657A - Evaluation device of a pair of gears, and a pair of gears optimized by the same - Google Patents

Evaluation device of a pair of gears, and a pair of gears optimized by the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation device of a pair of gears for precisely and quantitatively grasping backlash of each kind of gear pair. <P>SOLUTION: In the evaluation device of a pair of gears, an operation section 6 mutually relate respective three-dimensional coordinates data on a gear tooth surface 102G and a pinion tooth surface 102P at a prescribed engagement rotary position for converting to three-dimensional coordinates data in a cylindrical coordinates system with a gear 101G as a reference. By two-dimensional parameters, functions for indicating respective points on the pinion tooth surface 102P are created, and respective points on the pinion tooth surface 102P corresponding to the respective points on the gear tooth surface 102G are computed by a Newton method. Information on gaps between tooth surfaces at drive and coast sides of a tooth surface is obtained by the computations, and backlash information is obtained based on the information on the gaps between the tooth surfaces. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、平歯車や傘歯車或いはハイポイドギヤ等のような外歯歯車対や、アウタロータの内周でインナロータが噛合するトロコイドポンプ等のような内歯歯車対等のような各種歯車対についてのバックラッシュを解析可能な歯車対の評価装置及びこの評価装置を用いて最適化された歯車対に関する。   The present invention relates to various gear pairs such as an external gear pair such as a spur gear, a bevel gear or a hypoid gear, or an internal gear pair such as a trochoid pump in which an inner rotor meshes with the inner periphery of an outer rotor. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gear pair evaluation device capable of analyzing backlash and a gear pair optimized using the evaluation device.

一般に、歯車対においては、その噛合形態が外歯式或いは内歯式であるかに関わらず、歯車間で回転をスムーズに無理なく伝達するためのバックラッシュが必要である。しかしながら、バックラッシュは、大きすぎる場合には振動や騒音等の原因となり、逆に、小さすぎる場合には組付誤差を吸収できずに回転不良や摩耗或いは焼付き等の原因となることがある。従って、歯車対に最適なバックラッシュを付与することは、歯車対の性能を決定する上で重要となる。   In general, in a gear pair, backlash is required to smoothly and easily transmit rotation between gears regardless of whether the meshing form is an external tooth type or an internal tooth type. However, if the backlash is too large, it may cause vibration and noise. On the other hand, if the backlash is too small, the assembly error cannot be absorbed and may cause rotation failure, wear, or seizure. . Therefore, imparting optimal backlash to the gear pair is important in determining the performance of the gear pair.

このため、一般には、歯車対を製造するに際し、バックラッシュは設計段階である程度決定され、その値に応じて歯面加工時の工具の刃厚等が調整される。そして、例えば、ヘリカルギヤからなる歯車対の場合、歯面加工された各歯車の歯厚をまたぎ歯厚法やオーバーピン法等を用いて計測し、計測した歯厚に基づき、非特許文献1に開示された方法を用いてバックラッシュを評価(確認)することが可能となっている。そして、このような評価結果等を工具の刃厚等にフィードバックさせることにより、バックラッシュの最適化を図ることが可能となる。
小原歯車工業(株)、「歯車中級編 4 歯車のバックラッシ」、[平成20年11月6日検索]、インターネットURL<http://www.khkgears.co.jp/gear_technology/intermediate_guide/KHK406_2.html>
For this reason, generally, when manufacturing a gear pair, the backlash is determined to some extent at the design stage, and the blade thickness of the tool at the time of tooth surface processing is adjusted according to the value. And, for example, in the case of a gear pair composed of helical gears, the tooth thickness of each gear whose tooth surface is processed is measured using a straddle tooth thickness method, an overpin method or the like, and based on the measured tooth thickness, Non-Patent Document 1 It is possible to evaluate (confirm) backlash using the disclosed method. Then, it is possible to optimize backlash by feeding back such an evaluation result to the blade thickness of the tool.
Ohara Gear Industry Co., Ltd., “Gear Intermediate Edition 4 Gear Backlash”, [Searched on November 6, 2008], Internet URL <http://www.khkgears.co.jp/gear_technology/intermediate_guide/KHK406_2.html >

しかしながら、上述の非特許文献1に開示されたようなバックラッシュの評価方法は、ヘリカルギヤ等の限られた歯車対以外に適用することが困難である。従って、限られた歯車対以外においては、試験機や実機上でダイヤルゲージ等を用いて人為的にバックラッシュを計測する等の方法が未だに採用されており、人為的誤差のない定量的なバックラッシュの把握が困難であった。   However, it is difficult to apply the backlash evaluation method disclosed in Non-Patent Document 1 described above to a limited gear pair such as a helical gear. Therefore, other than limited gear pairs, methods such as artificially measuring backlash using a dial gauge or the like on test machines and actual machines are still employed, and quantitative backlash without human error is still in use. It was difficult to grasp the rush.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、各種歯車対のバックラッシュを精度よく定量的に把握することができる歯車対の評価装置及びこの評価装置を用いて最適化された歯車対を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a gear pair evaluation device capable of accurately and quantitatively grasping the backlash of various gear pairs and a gear pair optimized using the evaluation device. The purpose is to do.

本発明の歯車対の評価装置は、第1の歯車の歯面上に設定された各格子点での3次元座標データと、上記第1の歯車に噛合する第2の歯車の歯面上に設定された各格子点での3次元座標データとを歯車対の組立諸元を用いて所定の噛合回転位置で互いに関連付け、上記各3次元座標データを上記第1の歯車或いは上記第2の歯車を基準とする円筒座標系上の3次元座標データに変換する座標変換手段と、上記第2の歯車の歯面上に設定した2次元の媒介変数を用い、上記第2の歯車の歯面上の各3次元座標データに基づいて当該第2の歯車の歯面上の点を表す半径座標の関数、軸座標の関数、及び角度座標の関数を作成する関数作成手段と、上記第1の歯車の歯面上の点と上記円筒座標系上で同一周上に存在する上記第2の歯車の歯面上の点を示す上記媒介変数を、上記半径座標の関数及び上記軸座標の関数から演算し、当該演算した媒介変数に基づき、上記第1の歯車の歯面上の点と当該点に対応する上記第2の歯車の歯面上の点との間の隙間を示す相対角度情報を上記角度座標の関数を用いて算出する歯面間隙間情報演算手段と、所定の噛合回転位置において演算される上記第1の歯車と上記第2の歯車とのドライブ歯面側の上記各相対角度情報の中から最小の上記相対角度情報を抽出するとともに、上記所定の噛合回転位置において演算される上記第1の歯車と上記第2の歯車とのコースト歯面側の上記相対角度情報の中から最小の上記相対角度情報を抽出し、ドライブ歯面側の上記相対角度情報の最小値とコースト歯面側の上記相対角度情報の最小値とに基づいて上記所定の噛合回転位置におけるバックラッシュ情報を演算するバックラッシュ情報演算手段と、を備えたことを特徴とする。   The gear pair evaluation apparatus according to the present invention has three-dimensional coordinate data at each lattice point set on the tooth surface of the first gear and the tooth surface of the second gear meshing with the first gear. The set three-dimensional coordinate data at each lattice point is associated with each other at a predetermined meshing rotation position using the assembly specifications of the gear pair, and each of the three-dimensional coordinate data is associated with the first gear or the second gear. On the tooth surface of the second gear, using coordinate conversion means for converting into the three-dimensional coordinate data on the cylindrical coordinate system with reference to the two-dimensional parameter set on the tooth surface of the second gear Function generating means for generating a radial coordinate function, an axial coordinate function, and an angular coordinate function representing a point on the tooth surface of the second gear based on each of the three-dimensional coordinate data; and the first gear A point on the tooth surface of the second gear and the point on the same circumference on the cylindrical coordinate system The parameter shown is calculated from the radial coordinate function and the axial coordinate function, and based on the calculated parameter, the point on the tooth surface of the first gear and the second corresponding to the point. Inter-tooth surface gap information calculating means for calculating relative angle information indicating a gap between points on the tooth surface of the gear using the function of the angle coordinate, and the first calculated at a predetermined meshing rotation position. The minimum relative angle information is extracted from the relative angle information on the drive tooth surface side of the gear and the second gear, and the first gear calculated at the predetermined meshing rotational position and the The minimum relative angle information is extracted from the relative angle information on the coast tooth surface side with the second gear, and the minimum value of the relative angle information on the drive tooth surface side and the relative angle information on the coast tooth surface side are extracted. Based on the minimum value of the predetermined A backlash information calculating means for calculating a backlash information in meshing rotational position, characterized by comprising a.

また、本発明の歯車対は、上記歯車対の評価装置による評価結果を用いて諸元を最適化したことを特徴とする。   Further, the gear pair of the present invention is characterized in that specifications are optimized by using an evaluation result by the gear pair evaluation device.

本発明の歯車対の評価装置によれば、各種歯車対のバックラッシュを精度よく定量的に把握することができる。   According to the gear pair evaluation apparatus of the present invention, it is possible to accurately and quantitatively grasp the backlash of various gear pairs.

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図1は歯車対の評価装置の概略構成図、図2は歯車対の評価装置を実現するためのコンピュータシステムの一例を示す概略構成図、図3は歯車対評価ルーチンを示すフローチャート、図4は歯面間隙間演算サブルーチンを示すフローチャート、図5は包絡面演算サブルーチンを示すフローチャート、図6はバックラッシュ演算サブルーチンを示すフローチャート、図7はハイポイドギヤの斜視図、図8はギヤ及びピニオンの各歯面上の各格子点を規定する円柱座標系を示す説明図、図9はギヤ歯面上の格子点とピニオン歯面上の収束点との関係を示す説明図、図10は曲面座標の計算方法を示す説明図、図11はギヤ歯面を基準とした相対歯面を示す説明図、図12は各ピニオン回転ステップでの相対歯面を示す説明図、図13は図12の各相対歯面を合成した包絡面を示す説明図、図14は歯車対の歯面距離分布を示す説明図、図15は歯面間角度を示す説明図、図16はバックラッシュの解析結果を示す説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gear pair evaluation device, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a computer system for realizing the gear pair evaluation device, and FIG. 3 is a gear configuration. FIG. 4 is a flowchart showing an inter-tooth gap calculation subroutine, FIG. 5 is a flowchart showing an envelope calculation subroutine, FIG. 6 is a flowchart showing a backlash calculation subroutine, and FIG. 7 is a perspective view of a hypoid gear. FIG. 8 is an explanatory view showing a cylindrical coordinate system for defining each lattice point on each tooth surface of the gear and pinion, and FIG. 9 is an explanation showing the relationship between the lattice point on the gear tooth surface and the convergence point on the pinion tooth surface. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of calculating curved surface coordinates, FIG. 11 is an explanatory diagram showing a relative tooth surface based on the gear tooth surface, and FIG. 12 is a diagram showing the relative tooth surface at each pinion rotation step. FIG. 13 is an explanatory diagram showing an envelope surface obtained by synthesizing the respective relative tooth surfaces of FIG. 12, FIG. 14 is an explanatory diagram showing a tooth surface distance distribution of a gear pair, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing an angle between tooth surfaces. FIG. 16 is an explanatory view showing the analysis result of backlash.

図7において、符号100は歯車対を示し、本実施形態において、歯車対100は、例えば、大径をなす一方の歯車である第1の歯車(以下、ギヤともいう)101Gと、小径をなす他方の歯車である第2の歯車(以下、ピニオンともいう)101Pとが互いに噛合するハイポイドギヤである。   In FIG. 7, reference numeral 100 denotes a gear pair. In the present embodiment, the gear pair 100 has a small diameter with, for example, a first gear (hereinafter also referred to as a gear) 101G that is one gear having a large diameter. The other gear is a hypoid gear that meshes with a second gear (hereinafter also referred to as a pinion) 101P.

この歯車対100は、例えば図1に示す評価装置1を用いて評価される。評価装置1は、実際の歯車対100の情報としてギヤ101G及びピニオン101Pの各歯面の3次元座標データ(実測値)やディメンジョンデータ等を入力するための入力部5と、入力された歯車対情報に基づいて各種演算等を行う演算部6と、演算部6で実行される各種プログラムを格納するとともに、入力された歯車対情報や演算部6での演算結果等を適宜記憶する記憶部7と、演算部6での演算結果等を出力する出力部8とを有して構成されている。   This gear pair 100 is evaluated using, for example, the evaluation apparatus 1 shown in FIG. The evaluation device 1 includes an input unit 5 for inputting three-dimensional coordinate data (measured values) and dimension data of each tooth surface of the gear 101G and the pinion 101P as information on the actual gear pair 100, and the input gear pair. A calculation unit 6 that performs various calculations based on the information, and a storage unit 7 that stores various programs executed by the calculation unit 6 and appropriately stores input gear pair information, calculation results by the calculation unit 6, and the like. And an output unit 8 that outputs a calculation result or the like in the calculation unit 6.

具体的に説明すると、評価装置1には、ギヤ101Gの実歯面情報として、例えば、ギヤ101Gの注目する歯面(ギヤ歯面)上に設定したj×i個(例えば、歯丈方向に15個×歯筋方向に15個)の各格子点でそれぞれ計測された3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)が入力される。また、評価装置1には、ピニオン101Pの実歯面情報として、例えば、ピニオン101Pの注目する歯面(ピニオン歯面)上に設定したj×i個(例えば、歯丈方向に15個×歯筋方向に15個)の各格子点でそれぞれ計測された3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)が入力される。より具体的には、評価装置1には、ギヤ101Gの実歯面情報として、ギヤ101Gの注目するドライブ側ギヤ歯面102Gd上に設定したj×i個の各格子点でそれぞれ計測された3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)が入力されるとともに、コースト側ギヤ歯面102Gc上に設定したj×i個の各格子点でそれぞれ計測された3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)が入力される。また、評価装置1には、ピニオン101Pの実歯面情報として、ピニオン101Pの注目するドライブ側ピニオン歯面102Pd上に設定したj×i個の各格子点でそれぞれ計測された3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)が入力されるとともに、コースト側ピニオン歯面102Pc上に設定したj×i個の各格子点でそれぞれ計測された3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)が入力される。なお、以下の説明において、ドライブ側及びコースト側のギヤ歯面102Gd,102Gcを総称してギヤ歯面102Gとも呼ぶ。同様に、ドライブ側及びコースト側のピニオン歯面102Pd,102Pcを総称してピニオン歯面102Pとも呼ぶ。 More specifically, the evaluation device 1 includes, for example, j × i pieces (for example, in the tooth height direction) set on the tooth surface (gear tooth surface) of interest of the gear 101G as actual tooth surface information of the gear 101G. Three-dimensional coordinate data (x Gji , y Gji , z Gji ) measured at each grid point (15 × 15 in the tooth trace direction ) is input. Further, the evaluation device 1 includes, for example, j × i pieces (for example, 15 pieces × tooth in the tooth height direction) set on the tooth surface of interest of the pinion 101P (pinion tooth surface) as the actual tooth surface information of the pinion 101P. The three-dimensional coordinate data (x Pji , y Pji , z Pji ) measured at each lattice point (15 in the muscle direction) are input. More specifically, the evaluation apparatus 1 measures the actual tooth surface information of the gear 101G at each of j × i lattice points set on the drive-side gear tooth surface 102G d of interest of the gear 101G. Three-dimensional coordinate data (x Gji , y Gji , z Gji ) is input, and three-dimensional coordinate data (x is measured at each of j × i lattice points set on the coast side gear tooth surface 102G c. Gji , yGji , zGji ) are input. Further, in the evaluation apparatus 1, as a real tooth surface information of the pinion 101P, 3-dimensional coordinate data measured respectively by the j × i pieces each lattice point of the set in the drive-side pinion tooth surface 102P on d of interest of the pinion 101P (X Pji , y Pji , z Pji ) are input, and three-dimensional coordinate data (x Pji , y Pji) respectively measured at j × i lattice points set on the coast side pinion tooth surface 102P c. , Z Pji ) is input. In the following description, the drive-side and coast-side gear tooth surfaces 102G d and 102G c are also collectively referred to as a gear tooth surface 102G. Similarly, the drive-side and coast-side pinion tooth surfaces 102P d and 102P c are also collectively referred to as a pinion tooth surface 102P.

ここで、ギヤ101Gの実歯面情報として評価装置1に入力される各3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)は、ギヤ101Gの回転軸上に原点Oを持つX−Y−Zの直交座標系で規定される座標データであり、本実施形態において、Z軸はギヤ101Gの回転軸と同軸上に設定されている。同様に、ピニオン101Pの実歯面情報として評価装置1に入力される各3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)は、ピニオン101Pの回転軸上に原点Oを持つX−Y−Zの直交座標系で規定される座標データであり、本実施形態において、Z軸はピニオン101Pの回転軸と同軸上に設定されている。 Here, each of the three-dimensional coordinate data input to the evaluation device 1 as a real tooth surface information of the gear 101G (x Gji, y Gji, z Gji) is, X-Y having the origin O G on the rotation axis of the gear 101G This is coordinate data defined by the orthogonal coordinate system of −Z, and in the present embodiment, the Z axis is set coaxially with the rotation axis of the gear 101G. Similarly, each three-dimensional coordinate data input to the evaluation device 1 as a real tooth surface information of the pinion 101P (x Pji, y Pji, z Pji) is, X-Y having the origin O P on the rotation axis of the pinion 101P This is coordinate data defined by the orthogonal coordinate system of −Z, and in this embodiment, the Z axis is set coaxially with the rotation axis of the pinion 101P.

ここで、本実施形態において、各歯面のドライブ側とコースト側の回転角度の基準を共通化するため、例えば、ドライブ側ピニオン歯面102Pd及びコースト側ピニオン歯面102Pcの各回転角度は、図15(b)に示すように、ピニオン歯溝が与えられる。また、例えば、ドライブ側ギヤ歯面102Gd及びコースト側ギヤ歯面102Gcの各回転角度は、図15(c)に示すように、ギヤ歯厚が与えられる。 Here, in this embodiment, in order to standardize the rotation angle of the drive side and the coast side of each tooth surface, for example, each rotation angle of the drive side pinion tooth surface 102P d and the coast side pinion tooth surface 102P c is: As shown in FIG. 15 (b), a pinion tooth space is provided. Further, for example, the rotation angle of the drive gear tooth surface 102G d and coast side gear tooth surface 102G c, as shown in FIG. 15 (c), the gear tooth thickness is given.

また、評価装置1には、歯車対100のディメンジョンデータとして、ギヤ比ratio、組立諸元(オフセットΕ、交差角Σ)、及び、各デフレクション値δΕ,δΣ,δG,δP等が入力される。ここで、各デフレクション値は歯車対100に所定トルクが加わった際の撓み等に起因するずれ量(組付誤差量)であり、δΕはオフセットΕのずれ量、δΣは交差角Σのずれ量、δGはギヤ101Gの回転軸方向のずれ量、δPはピニオン101Pの回転軸方向のずれ量である(図7参照)。   Further, the gear ratio ratio, the assembly specifications (offset Ε, crossing angle Σ), the respective deflection values δΕ, δΣ, δG, δP, etc. are input to the evaluation device 1 as dimension data of the gear pair 100. . Here, each deflection value is a deviation amount (an assembly error amount) caused by bending or the like when a predetermined torque is applied to the gear pair 100, δΕ is a deviation amount of the offset 、, and δΣ is a deviation of the crossing angle Σ. ΔG is the amount of deviation of the gear 101G in the direction of the rotation axis, and δP is the amount of deviation of the pinion 101P in the direction of the rotation axis (see FIG. 7).

そして、評価装置1は、ギヤ歯面102G上の各3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)と、ピニオン歯面102P上の各3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)とを歯車対100の組立諸元を用いて所定の噛合回転位置で互いに関連付け、これらを、ギヤ101Gを基準とするR−Z−Θの円筒座標系上の3次元座標データ(rGji,zGji,θGji)及び(rPji,zPji,θPji)に変換する(図8参照)。ここで、評価装置1は、ギヤ歯面102G上の各3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)と、ピニオン歯面102P上の各3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)とを互いに関連付ける際に、デフレクション値を用いた補正を行う。 The evaluation device 1, each three-dimensional coordinate data on the gear tooth surface 102G (x Gji, y Gji, z Gji) and each three-dimensional coordinate data on the pinion tooth surface 102P (x Pji, y Pji, z Pji ) Are associated with each other at predetermined meshing rotational positions using the assembly specifications of the gear pair 100, and these are associated with three-dimensional coordinate data (r Gji , RZ -Θ on the cylindrical coordinate system with the gear 101G as a reference ) . z Gji , θ Gji ) and (r Pji , z Pji , θ Pji ) (see FIG. 8). Here, the evaluation apparatus 1, each three-dimensional coordinate data on the gear tooth surface 102G (x Gji, y Gji, z Gji) and each three-dimensional coordinate data on the pinion tooth surface 102P (x Pji, y Pji, z When the Pji ) is associated with each other, correction using the deflection value is performed.

さらに、評価装置1は、ピニオン歯面102P上に、該ピニオン歯面102P上の各格子点の番号と関連付けて2次元の媒介変数(j,i)を設定し、これら媒介変数(j,i)を用い、各3次元座標データ(rPji,zPji,θPji)に基づいて、ピニオン歯面102P上の点を表す半径座標の関数f(j,i)、軸座標の関数f(j,i)、及び角度座標の関数fΘ(j,i)を作成する。 Further, the evaluation device 1 sets a two-dimensional parameter (j, i) on the pinion tooth surface 102P in association with the number of each lattice point on the pinion tooth surface 102P, and sets these parameter (j, i ), A radial coordinate function f R (j, i) representing a point on the pinion tooth surface 102P and an axial coordinate function f Z based on each three-dimensional coordinate data (r Pji , z Pji , θ Pji ). (J, i) and an angular coordinate function f Θ (j, i) are created.

さらに、評価装置1は、R−Z−Θの円筒座標系上において、ギヤ歯面102G上の各格子点と同一の周上に存在するピニオン歯面102P上の各点を示す各媒介変数(j,i)を、関数f(j,i)及びf(j,i)からニュートン法を用いて演算し、演算した各媒介変数(j,i)を用いて関数fΘ(j,i)から得られる角度情報θPjiを基に、所定の噛合回転位置においてギヤ歯面102G上の点(格子点)と当該格子点に対応するピニオン歯面102P上の点との隙間を示す相対角度情報(歯面間角度)を算出する。 Furthermore, the evaluation apparatus 1 includes each parameter (indicating each point on the pinion tooth surface 102P existing on the same circumference as each lattice point on the gear tooth surface 102G on the cylindrical coordinate system of RZ-Θ). j, i) is calculated from the functions f R (j, i) and f Z (j, i) using the Newton method, and the function f Θ (j, i, j) is calculated using the calculated parameters (j, i). Based on the angle information θ Pji obtained from i), a relative value indicating a gap between a point (lattice point) on the gear tooth surface 102G and a point on the pinion tooth surface 102P corresponding to the lattice point at a predetermined meshing rotation position. Angle information (interdental angle) is calculated.

ここで、評価装置1は、ピニオン101Pの1ピッチを所定の分割数で分割した回転角(ピニオン回転角)θ毎に(すなわち、ピニオン回転角θで規定されるギヤ101Gとピニオン101Pの噛合回転位置毎に)、ギヤ歯面102G上の各格子点を基準とする相対歯面情報を演算する。本実施形態において、評価装置1は、噛合回転位置毎に、ドライブ歯面側の各相対歯面情報とコースト歯面側の各相対歯面情報とを演算する。 Here, the evaluation apparatus 1 determines the rotation of the gear 101G and the pinion 101P defined by the pinion rotation angle θ s for each rotation angle (pinion rotation angle) θ s obtained by dividing one pitch of the pinion 101P by a predetermined number of divisions. For each meshing rotation position), relative tooth surface information with respect to each lattice point on the gear tooth surface 102G is calculated. In the present embodiment, the evaluation device 1 calculates each relative tooth surface information on the drive tooth surface side and each relative tooth surface information on the coast tooth surface side for each meshing rotation position.

そして、評価装置1は、各噛合回転位置で演算した相対歯面情報を合成することにより、ギヤ歯面102Gとピニオン歯面102Pとの噛合開始から終了までの相対的な隙間距離を示す包絡面を演算する。さらに、評価装置1は、各噛合回転位置で演算したドライブ歯面側の相対歯面情報とコースト歯面側の相対歯面情報とに基づいて、ギヤ歯面102Gとピニオン歯面102Gとの噛合開始から終了までの各噛合回転位置Mでのバックラッシュ情報として、円筒座標系におけるバックラッシュの角度情報θBL(M)を演算する。 Then, the evaluation device 1 combines the relative tooth surface information calculated at each meshing rotation position to thereby indicate an envelope surface indicating a relative clearance distance from the start to the end of meshing of the gear tooth surface 102G and the pinion tooth surface 102P. Is calculated. Further, the evaluation device 1 engages the gear tooth surface 102G and the pinion tooth surface 102G based on the relative tooth surface information on the drive tooth surface and the relative tooth surface information on the coast tooth surface calculated at each meshing rotational position. As backlash information at each meshing rotational position M from the start to the end, backlash angle information θ BL (M) in the cylindrical coordinate system is calculated.

すなわち、評価装置1の記憶部7には、上述の各種演算等を行うためのプログラムが格納されており、演算部6は、これらのプログラムを実行することにより、座標変換手段、関数作成手段、歯面間隙間情報演算手段、及び、バックラッシュ情報演算手段としての各機能を実現する。   In other words, the storage unit 7 of the evaluation apparatus 1 stores programs for performing the above-described various calculations. The calculation unit 6 executes coordinate programs, function generation units, Each function as a clearance information calculation means and a backlash information calculation means between tooth surfaces is realized.

なお、本実施形態の評価装置1は、例えば図2に示すコンピュータシステム10で実現される。コンピュータシステム10は、例えば、コンピュータ本体11に、キーボード12と、表示手段の一例としてのディスプレイ装置13と、プリンタ14とがケーブル15を介して接続されて要部が構成されている。そして、このコンピュータシステム10において、例えば、コンピュータ本体11に配設された各種ドライブ装置やキーボード12等が入力部15として機能するとともに、コンピュータ本体11に内蔵されたCPU,ROM,RAM等が演算部6として機能する。また、コンピュータ本体11に内蔵されたハードディスク等が記憶部7として機能するとともに、ディスプレイ装置13やプリンタ14等が出力部8として機能する。   In addition, the evaluation apparatus 1 of this embodiment is implement | achieved by the computer system 10 shown, for example in FIG. In the computer system 10, for example, a keyboard 12, a display device 13 as an example of a display unit, and a printer 14 are connected to a computer main body 11 via a cable 15 to constitute a main part. In the computer system 10, for example, various drive devices, a keyboard 12, and the like disposed in the computer main body 11 function as the input unit 15, and a CPU, ROM, RAM, and the like built in the computer main body 11 are arithmetic units. 6 functions. Further, a hard disk or the like built in the computer main body 11 functions as the storage unit 7, and the display device 13, the printer 14, and the like function as the output unit 8.

次に、演算部6で実行される歯車対の解析について、図3に示す歯車対評価ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンがスタートすると、演算部6は、先ず、ステップS101において、ギヤ101Gの歯面102G上の各格子点で計測された3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)、ピニオン101Pの歯面102P上の各格子点で計測された3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)、ギヤ比ratio、オフセットΕ、交差角Σ、各組付誤差量δΕ,δΣ,δG,δP等の歯車対情報を読み込む。 Next, the analysis of the gear pair executed by the calculation unit 6 will be described according to the flowchart of the gear pair evaluation routine shown in FIG. When this routine is started, the calculation unit 6 first, in step S101, the three-dimensional coordinate data (x Gji , y Gji , z Gji ) measured at each lattice point on the tooth surface 102G of the gear 101G, the pinion 101P Three-dimensional coordinate data (x Pji , y Pji , z Pji ) measured at each lattice point on the tooth surface 102P, gear ratio ratio, offset Ε, cross angle Σ, each assembly error amount δΕ, δΣ, δG, δP The gear pair information such as is read.

続くステップS102において、演算部6は、ピニオン101Pの1ピッチ当たりの分割数、及び、1ステップ当りのピニオン回転角θsを、以下の(1)〜(4)式を用いて演算する。
wagl=(2π/n)・Swn …(1)
opn=Round((2π/n)/(Swagl/max(jmax,imax))・chn
…(2)
θs=(2π/n)・(1/opn) …(3)
max=Round(Swagl/θs)+Mα …(4)
ここで、Swaglは噛合い始点−終点間のピニオン回転角度、nはピニオン歯数、Swnは同時噛合い歯数(噛合い率)、opnは1噛合いピッチ当りの角度ステップ数(整数)、Chnはグリッド間隔当りの角度ステップ数、Mαは計算範囲の修正値である。
In subsequent step S102, the calculation unit 6 calculates the number of divisions per pitch of the pinion 101P and the pinion rotation angle θ s per step using the following equations (1) to (4).
S wagl = (2π / n P ) · S wn (1)
opn = Round ((2π / n P ) / (S wagl / max (j max , i max )) · c hn )
... (2)
θ s = (2π / n P ) · (1 / opn) (3)
M max = Round (S wagl / θ s ) + M α (4)
Here, S wagl is the pinion rotation angle between the mesh start point and end point, n P is the number of pinion teeth, S wn is the number of simultaneous mesh teeth (mesh rate), and opn is the number of angle steps per mesh pitch ( Integer), Ch n is the number of angle steps per grid interval, and M α is a correction value of the calculation range.

また、Mmaxは計算すべき角度の範囲を示すものであり、歯車回転最大ステップ数Mmaxとする。 M max indicates the range of angles to be calculated, and is the maximum gear rotation step number M max .

そして、ステップS102からステップS103に進むと、演算部6は、歯車回転ステップ数M=1をセットし、続くステップS104において、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達したか否かを調べる。 Then, when the process proceeds from step S102 to step S103, the calculation unit 6 sets the gear rotation step number M = 1, and in the subsequent step S104, whether the gear rotation step number M has reached the gear rotation maximum step number Mmax. Find out.

そして、演算部6は、ステップS104において、歯車回転ステップ数Mが未だ歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していないと判定した場合にはステップS105に進み、以下のS111までの処理をMmax回繰り返すことにより、ピニオン101Pがθs(rad)回転する噛合回転位置毎の相対歯面データを演算する。なお、個別の説明は省略するが、演算部6は、ステップS105乃至ステップS110の処理において、ドライブ歯面側及びコースト歯面側の相対歯面データをそれぞれ演算する。一方、ステップS104において、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達したと判定すると、演算部6は、ステップS112に進む。 If the calculation unit 6 determines in step S104 that the gear rotation step number M has not yet reached the maximum gear rotation step number M max , the operation unit 6 proceeds to step S105 and performs the following processing up to S111 M max times. By repeating, the relative tooth surface data for each meshing rotation position where the pinion 101P rotates θ s (rad) is calculated. In addition, although separate description is abbreviate | omitted, the calculating part 6 calculates the relative tooth surface data of a drive tooth surface side and a coast tooth surface side in the process of step S105 thru | or step S110, respectively. On the other hand, when it is determined in step S104 that the gear rotation step number M has reached the maximum gear rotation step number M max , the arithmetic unit 6 proceeds to step S112.

ステップS104からステップS105に進むと、演算部6は、現在の歯車回転ステップ数Mに対応するピニオン101P及びギヤ101Gの回転角度rotP,rotGを、以下の(5)、(6)式を用いて演算する。
rotP=θs・(M−1)−(θs・Mmax) …(5)
rotG=rotP・(−1/ratio) …(6)
続くステップS106において、演算部6は、ピニオン101Pの直交座標系上の各格子点の座標をZ軸回りにrotP(rad)移動させるとともに、ギヤ101Gの直交座標系上の各格子点の座標をZ軸回りにrotG(rad)移動させる。さらに、演算部6は、ピニオンの直交座標系を、ギヤ101Gの直交座標系と一致させた状態から(クロスポイントの基準位置から)、オフセットΕだけ移動させるとともに、交差角Σだけ回転させることにより、現ステップ回転位置における両歯面102G,102Pの関係をギヤ101Gの直交座標系上に設定する。すなわち、演算部6は、現ステップ回転位置におけるピニオン歯面102P上の各格子点の座標データ(xPji,yPji,zPji)を、ギヤ101Gの直交座標系上の座標データ(xP’ji,yP’ji,zP’ji)に変換する。その際、演算部6は、ピニオン101P及びギヤ101Gの各座標系の原点O,Oをデフレクション値δP,δGで補正するとともに、オフセットΕをデフレクション値δΕで補正し、交差角Σをデフレクション値δΣで補正する。
When the process proceeds from step S104 to step S105, the calculation unit 6 uses the following equations (5) and (6) to calculate the rotation angles rotP and rotG of the pinion 101P and the gear 101G corresponding to the current gear rotation step number M. Calculate.
rotP = θ s · (M- 1) - (θ s · M max) ... (5)
rotG = rotP · (−1 / ratio) (6)
In subsequent step S106, the calculation unit 6 moves the coordinates of the respective grid points on the orthogonal coordinate system of the pinion 101P by rotP (rad) around the Z axis, and the coordinates of the respective grid points on the orthogonal coordinate system of the gear 101G. Move rotG (rad) around the Z axis. Further, the calculation unit 6 moves the pinion's orthogonal coordinate system from the state where it coincides with the orthogonal coordinate system of the gear 101G (from the reference position of the cross point) by moving the offset Ε and rotating it by the intersection angle Σ. The relationship between the tooth surfaces 102G and 102P at the current step rotation position is set on the orthogonal coordinate system of the gear 101G. That is, the calculation unit 6 uses the coordinate data (x Pji , y Pji , z Pji ) of each lattice point on the pinion tooth surface 102P at the current step rotation position as the coordinate data (x P ′ ) on the orthogonal coordinate system of the gear 101G. ji , yP'ji , zP'ji ). At that time, calculating unit 6, the origin O P of the coordinate systems of the pinion 101P and the gear 101G, O G a deflection value [delta] P, is corrected by .delta.G, corrects the offset Ε in deflection value [Delta] [epsilon], the crossing angle Σ Is corrected with the deflection value δΣ.

続くステップS107において、演算部6は、ステップS106でギヤ101G基準の直交座標系上に表したギヤ101G及びピニオン101Pの全計測点(全ギヤ格子点及びピニオン格子点)の座標データを、以下の(7)〜(12)式を用いて、ギヤ101Gを基準とするR−Z−Θの円筒座標系の座標データにそれぞれ変換する。
Gji=(xGji +yGji 1/2 …(7)
Gji=zGji …(8)
θGji=tan−1(yGji/xGji) …(9)
Pji=(xP’ji +yP’ji 1/2 …(10)
Pji=zP’ji …(11)
θPji=tan−1(yP’ji/xP’ji) …(12)
続くステップS108において、演算部6は、ピニオン歯面102P上に各格子点の番号と関連付けて2次元の媒介変数j,iを設定し、これら媒介変数j,iを用い、ピニオン歯面102Pの各格子点の座標データ(rPji,zPji,θPji)に基づいて、ピニオン歯面102P上の格子点間を補間する関数f(i,j)、f(i,j)、fθ(i,j)を演算する。ここで、各関数f(i,j)、f(i,j)、fθ(i,j)は、例えば、それぞれスプライン関数で構成される。
In subsequent step S107, the calculation unit 6 obtains coordinate data of all measurement points (all gear lattice points and pinion lattice points) of the gear 101G and the pinion 101P represented on the orthogonal coordinate system based on the gear 101G in step S106 as follows. Using the equations (7) to (12), the data is converted into coordinate data of a cylindrical coordinate system of RZ-Θ with reference to the gear 101G.
r Gji = (x Gji 2 + y Gji 2 ) 1/2 (7)
z Gji = z Gji (8)
θ Gji = tan −1 (y Gji / x Gji ) (9)
r Pji = (x P′ji 2 + y P′ji 2 ) 1/2 (10)
z Pji = z P'ji (11)
θ Pji = tan −1 (y P′ji / x P′ji ) (12)
In subsequent step S108, the calculation unit 6 sets two-dimensional parameter variables j and i in association with the number of each grid point on the pinion tooth surface 102P, and uses these parameter variables j and i to set the pinion tooth surface 102P. Functions f R (i, j), f Z (i, j), f for interpolating between the grid points on the pinion tooth surface 102P based on the coordinate data (r Pji , z Pji , θ Pji ) of each grid point θ (i, j) is calculated. Here, each function f R (i, j), f Z (i, j), f θ (i, j) , for example, respectively composed of a spline function.

そして、ステップS108からステップS109に進むと、演算部6は、図4に示す歯面間隙間演算サブルーチンのフローチャートに従って、ギヤ歯面102G上の各格子点とこれら各格子点にピニオン歯面102P上で対応する点との間の歯面間角度(相対歯面情報)を演算する。ここで、以下の説明において、ギヤ歯面102G上の各格子点を規定するグリッド数(j,i)を、ピニオン歯面102P上のものと区別するため、これらを(j,i)と表記する。 Then, when the process proceeds from step S108 to step S109, the calculation unit 6 follows each of the lattice points on the gear tooth surface 102G and these lattice points on the pinion tooth surface 102P according to the flowchart of the inter-tooth surface gap calculation subroutine shown in FIG. The angle between teeth (relative tooth surface information) between the corresponding points is calculated. Here, in the following description, in order to distinguish the number of grids (j, i) defining each lattice point on the gear tooth surface 102G from that on the pinion tooth surface 102P, these are (j G , i G ). Is written.

このサブルーチンがスタートすると、演算部6は、ステップS201において、媒介変数の初期値(j=jini,i=iini)を設定し、ステップS202において、初期値jini,iiniで(例えば、jini=iini=8)規定されるピニオン歯面102P上の基準点の座標r(=R(jini,iini)),z(=Z(jini,iini))を求める。 When this subroutine starts, the calculation unit 6 sets initial values (j = j ini , i = i ini ) of parameters in step S201, and in step S202, the initial values j ini and i ini (for example, j ini = i ini = 8) The coordinates r 1 (= R (j ini , i ini )), z 1 (= Z (j ini , i ini )) of the defined pinion tooth surface 102P are obtained. .

続くステップS203において、演算部6は、後述する歯面間角度θ(j,i,M)の計算を、ギヤ歯面102G上の全格子点j,iに対して行ったか否かを調べる。そして、ギヤ歯面102G上の全格子点に対する歯面間角度θ(j,i,M)の演算が終了していないと判定すると、演算部6は、歯面間角度θ(j,i,M)の計算対象とする格子点を新たな格子点に更新した後、ステップS204に進み、以下のステップS209までの処理により、ニュートン法を用いて歯面間角度θ(j,i,M)を演算する。一方、ステップS203において、歯面間角度θ(j,i,M)の計算をギヤ歯面102G上の全格子点(j,i)に対して行ったと判定すると、演算部6は、サブルーチンを抜け、メインルーチンに戻る。 In subsequent step S203, the calculation unit 6 performs calculation of an inter-tooth angle θ (j G , i G , M) described later on all the lattice points j G , i G on the gear tooth surface 102G. Find out. When it is determined that the calculation of the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) for all the lattice points on the gear tooth surface 102G is not completed, the calculating unit 6 determines the inter-tooth surface angle θ (j G , I G , M) after updating the lattice point to be calculated to a new lattice point, the process proceeds to step S204, and the inter-tooth angle θ (j G) using the Newton method by the processing up to step S209 below. , I G , M). On the other hand, when it is determined in step S203 that the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) is calculated for all the lattice points (j G , i G ) on the gear tooth surface 102G, the calculation unit 6 Exits the subroutine and returns to the main routine.

ステップS203からステップS204に進むと、演算部6は、今回歯面間角度θ(j,i,M)の計算対象として選択したギヤ歯面102G上の(j,i)番目の格子点での3次元座標データを(r,z,θ)とし、このj,i番目の格子点とR−Z−Θの円筒座標系上で同一周上に存在するピニオン歯面102P上の点(収束点)での3次元座標データを(r,z,θ)とし、さらに、(r,z,θ)=(r,z,θ)であると仮定して、ピニオン歯面102P上に設定した基準点の3次元座標データ(r,z,θ)と、収束点の3次元座標データ(r,z,θ)とから、以下の(13),(14)式を作成する。
=r+(∂r/∂i)Δi+(∂r/∂j)Δj …(13)
=z+(∂z/∂i)Δi+(∂z/∂j)Δj …(14)
ここで、ピニオン歯面102P上の任意の点(j,i)の円筒座標系上での半径座標(R座標)成分rは、以下の(15)式を用いて演算することが可能であり、座標rでのi方向への傾き(∂r/∂i)、及びj方向への傾き(∂r/∂j)は、以下の(16),(17)式を用いて演算することが可能である。
r=−(j−j)・(i−i)・R(j,i
−(j−j)・(i−i)・R(j,i
−(j−j)・(i−i)・R(j,i
−(j−j)・(i−i)・R(j,i
+(j−j)・fRi0(i)+(j−j)・fRj1(i)
+(i−i)・fRi0(j)+(i−i)・fRi1(j)
…(15)
∂r/∂i
=(j−j)・{R(j,i)−R(j,i)+(∂fRj0(i)/∂i)}
+(j−j)・{R(j,i)−R(j,i)+(∂fRj1(i)/∂i)}
−R(j,i)+R(j,i
…(16)
∂r/∂j
=(i−i)・{R(j,i)−R(j,i)+(∂fRi0(j)/∂j)}
+(i−i)・{R(j,i)−R(j,i)+(∂fRi1(j)/∂j)}
−R(j,i)+R(j,i)
…(17)
なお、(15)〜(17)式中において、fRj0(i)、fRj1(i)、fRj0(j)、fRi1(j)は、図10に示すように、点(j,i)を囲繞する関数上の任意点での半径座標成分であり、これらは上述のステップS108で作成した関数に基づいて演算される。R(j,i)、R(j,i)、R(j,i)、R(j,i)は点(j,i)を囲繞する各格子点での半径座標成分である。
When proceeding from step S203 to step S204, the calculation unit 6 is the (j G , i G ) -th on the gear tooth surface 102G selected as the object of calculation of the tooth surface angle θ (j G , i G , M) this time. The three-dimensional coordinate data at the lattice point is (r 0 , z 0 , θ 0 ), and this j G , i G- th lattice point and pinion existing on the same circumference on the RZ-Θ cylindrical coordinate system The three-dimensional coordinate data at the point (convergence point) on the tooth surface 102P is (r c , z c , θ c ), and (r c , z c , θ c ) = (r 0 , z 0 , θ) c )), the three-dimensional coordinate data (r 1 , z 1 , θ 1 ) of the reference point set on the pinion tooth surface 102P and the three-dimensional coordinate data (r 0 , z 0 , The following formulas (13) and (14) are created from θ c ).
r 0 = r 1 + (∂r / ∂i) Δi + (∂r / ∂j) Δj (13)
z 0 = z 1 + (∂z / ∂i) Δi + (∂z / ∂j) Δj (14)
Here, the radial coordinate (R coordinate) component r on the cylindrical coordinate system of an arbitrary point (j, i) on the pinion tooth surface 102P can be calculated using the following equation (15). The inclination in the i direction (∂r / ∂i) and the inclination in the j direction (∂r / ∂j) at the coordinate r can be calculated using the following equations (16) and (17). Is possible.
r = − (j 1 −j) · (i 1 −i) · R (j 0 , i 0 )
− (J 1 −j) · (i−i 0 ) · R (j 0 , i 1 )
− (J−j 0 ) · (i 1 −i) · R (j 1 , i 0 )
− (J−j 0 ) · (i−i 0 ) · R (j 1 , i 1 )
+ (J 1 −j) · f Ri0 (i) + (j−j 0 ) · f Rj1 (i)
+ (I 1 −i) · f Ri0 (j) + (i−i 0 ) · f Ri1 (j)
... (15)
∂r / ∂i
= (J 1 −j) · {R (j 0 , i 0 ) −R (j 0 , i 1 ) + (∂f Rj0 (i) / ∂i)}
+ (J−j 0 ) · {R (j 1 , i 0 ) −R (j 1 , i 1 ) + (∂f Rj1 (i) / ∂i)}
−R (j, i 0 ) + R (j, i 1 )
... (16)
∂r / ∂j
= (I 1 −i) · {R (j 0 , i 0 ) −R (j 1 , i 0 ) + (∂f Ri0 (j) / ∂j)}
+ (I−i 0 ) · {R (j 0 , i 1 ) −R (j 1 , i 1 ) + (∂f Ri1 (j) / ∂j)}
−R (j 0 , i) + R (j 1 , i)
... (17)
In the equations (15) to (17), f Rj0 (i), f Rj1 (i), f Rj0 (j), and f Ri1 (j) are points (j, i ) Is a radial coordinate component at an arbitrary point on the function surrounding the function, and these are calculated based on the function created in step S108 described above. R (j 0 , i 0 ), R (j 0 , i 1 ), R (j 1 , i 0 ), R (j 1 , i 1 ) are at each lattice point surrounding the point (j, i) Radial coordinate component.

同様に、ピニオン歯面102P上の任意の点(j,i)の円筒座標系上での軸座標(Z座標)成分zは、以下の(18)式を用いて演算することが可能であり、座標zでのi方向への傾き(∂z/∂i)、及びj方向への傾き(∂z/∂j)は、以下の(19),(20)式を用いて演算することが可能である。   Similarly, the axial coordinate (Z coordinate) component z on the cylindrical coordinate system of an arbitrary point (j, i) on the pinion tooth surface 102P can be calculated using the following equation (18). The inclination in the i direction (∂z / ∂i) and the inclination in the j direction (∂z / ∂j) at the coordinate z can be calculated using the following equations (19) and (20). Is possible.

z=−(j−j)・(i−i)・Z(j,i
−(j−j)・(i−i)・Z(j,i
−(j−j)・(i−i)・Z(j,i
−(j−j)・(i−i)・Z(j,i
+(j−j)・fZj0(i)+(j−j)・fZj1(i)
+(i−i)・fZi0(j)+(i−i)・fZi1(j)
…(18)
∂z/∂i
=(j−j)・{Z(j,i)−Z(j,i)+(∂fZj0(i)/∂i)}
+(j−j)・{Z(j,i)−Z(j,i)+(∂fZj1(i)/∂i)}
−Z(j,i)+Z(j,i
…(19)
∂z/∂j
=(i−i)・{Z(j,i)−Z(j,i)+(∂fZi0(j)/∂j)}
+(i−i)・{Z(j,i)−Z(j,i)+(∂fZi1(j)/∂j)}
−Z(j,i)+Z(j,i)
…(20)
なお、(18)〜(20)式中において、fZj0(i)、fZj1(i)、fZi0(j)、fZi1(j)は、点(j,i)を囲繞する関数上の任意点での軸座標成分であり、これらは上述のステップS108で作成した関数に基づいて演算される。Z(j,i)、Z(j,i)、Z(j,i)、Z(i,j)は点(j,i)を囲繞する各格子点での軸座標成分である。
z = − (j 1 −j) · (i 1 −i) · Z (j 0 , i 0 )
− (J 1 −j) · (i−i 0 ) · Z (j 0 , i 1 )
− (J−j 0 ) · (i 1 −i) · Z (j 1 , i 0 )
− (J−j 0 ) · (ii 0 ) · Z (j 1 , i 1 )
+ (J 1 −j) · f Zj0 (i) + (j−j 0 ) · f Zj1 (i)
+ (I 1 −i) · f Zi0 (j) + (i−i 0 ) · f Zi1 (j)
... (18)
∂z / ∂i
= (J 1 −j) · {Z (j 0 , i 0 ) −Z (j 0 , i 1 ) + (∂f Zj0 (i) / ∂i)}
+ (J−j 0 ) · {Z (j 1 , i 0 ) −Z (j 1 , i 1 ) + (∂f Zj1 (i) / ∂i)}
−Z (j, i 0 ) + Z (j, i 1 )
... (19)
∂z / ∂j
= (I 1 −i) · {Z (j 0 , i 0 ) −Z (j 1 , i 0 ) + (∂f Zi0 (j) / ∂j)}
+ (I−i 0 ) · {Z (j 0 , i 1 ) −Z (j 1 , i 1 ) + (∂f Zi1 (j) / ∂j)}
−Z (j 0 , i) + Z (j 1 , i)
... (20)
In the equations (18) to (20), f Zj0 (i), f Zj1 (i), f Zi0 (j), and f Zi1 (j) are on the function surrounding the point (j, i). These are axial coordinate components at arbitrary points, and these are calculated based on the function created in step S108 described above. Z (j 0 , i 0 ), Z (j 0 , i 1 ), Z (j 1 , i 0 ), and Z (i 1 , j 1 ) are at each lattice point surrounding the point (j, i). It is an axis coordinate component.

そして、演算部6は、(13)、(14)式による連立方程式を解くことにより、基準点から収束点までの媒介変数の偏差Δi,Δjを求める。   And the calculating part 6 calculates | requires deviation (DELTA) i and (DELTA) j of the parameter from a reference point to a convergence point by solving simultaneous equations by (13), (14) Formula.

続くステップS205において、演算部6は、ステップS204で求めた偏差Δi,Δjを用い、以下の(21)、(22)式を用いて基準点の媒介変数(j,i)を更新する。
i=i+Δi …(21)
j=j+Δj …(22)
そして、ステップS206に進むと、演算部6は、ステップS205で更新した媒介変数(j,i)を基に、上述の(15)、(18)式、及び以下の(23)式を用いて基準点での3次元座標データ(r,z,θ)を更新する。
θ=−(j−j)・(i−i)・θ(j,i
−(j−j)・(i−i)・θ(j,i
−(j−j)・(i−i)・θ(j,i
−(j−j)・(i−i)・θ(j,i
+(j−j)・fθj0(i)+(j−j)・fθj1(i)
+(i−i)・fθi0(j)+(i−i)・fθi1(j)
…(23)
なお、(23)式中において、fθj0(i)、fθj1(i)、fθi0(j)、fθi1(j)は、点(j,i)を囲繞する各点での角度座標成分であり、これらは上述のステップS108で作成した関数に基づいて演算される。θ(j,i)、θ(j,i)、θ(j,i)、θ(j,i)は点(j,i)を囲繞する各格子点での角度座標成分である。
In subsequent step S205, the calculation unit 6 uses the deviations Δi and Δj obtained in step S204 to update the reference point parameter (j, i) using the following equations (21) and (22).
i = i + Δi (21)
j = j + Δj (22)
In step S206, the calculation unit 6 uses the above-described equations (15) and (18) and the following equation (23) based on the parameter (j, i) updated in step S205. The three-dimensional coordinate data (r 1 , z 1 , θ 1 ) at the reference point is updated.
θ = − (j 1 −j) · (i 1 −i) · θ (j 0 , i 0 )
− (J 1 −j) · (i−i 0 ) · θ (j 0 , i 1 )
− (J−j 0 ) · (i 1 −i) · θ (j 1 , i 0 )
− (J−j 0 ) · (i−i 0 ) · θ (j 1 , i 1 )
+ (J 1 −j) · f θj0 (i) + (j−j 0 ) · f θj1 (i)
+ (I 1 −i) · f θi0 (j) + (i−i 0 ) · f θi1 (j)
... (23)
In the equation (23), f θj0 (i), f θj1 (i), f θi0 (j), and f θi1 (j) are angular coordinate components at each point surrounding the point (j, i). These are calculated based on the function created in step S108 described above. θ (j 0 , i 0 ), θ (j 0 , i 1 ), θ (j 1 , i 0 ), θ (j 1 , i 1 ) are the lattice points surrounding the point (j, i). It is an angular coordinate component.

そして、ステップS207に進むと、演算部6は、ステップS206で演算した基準点のR軸座標成分r及びZ軸座標成分zが収束点のR座標成分r及びZ軸座標成分zに収束しているか否か(すなわち、r及びzとr及びzとが予め設定した範囲内でそれぞれ一致するか否か)を調べ、収束していないと判定した場合にはステップS208に進み、収束していると判定した場合にはステップS208に進む。 When the process proceeds to step S207, the arithmetic unit 6, R-axis coordinate component r 1 and Z-axis coordinate component z 1 of the reference point calculated in step S206 is the convergence point R coordinate component r c and Z-axis coordinate component z c (That is, whether r 1 and z 1 and r 0 and z 0 match within a preset range, respectively). The process proceeds to S208, and if it is determined that the process has converged, the process proceeds to Step S208.

ステップS207からステップS208に進むと、演算部6は、現在選択されているギヤ歯面102G上の格子点に対して行われたステップS204〜S206の演算回数が例えば10回以上であるか否かを調べ、演算回数が10回よりも少ない場合にはステップS204に戻り、演算回数が10回以上である場合にはステップS209に進む。   When the process proceeds from step S207 to step S208, the calculation unit 6 determines whether or not the number of calculations in steps S204 to S206 performed on the lattice point on the currently selected gear tooth surface 102G is, for example, 10 times or more. If the number of calculations is less than 10, the process returns to step S204. If the number of calculations is 10 or more, the process proceeds to step S209.

そして、ステップS207或いはステップS208からステップS209に進むと、演算部6は、相対角度情報として、現在のギヤグリッドj,i、歯車回転ステップ数Mにおける歯面間角度θ(j,i,M)を演算した後、ステップS203に戻る。ここで、ステップS207で基準点のR軸座標成分r及びZ軸座標成分zが収束点のR座標成分r及びZ軸座標成分zに収束したと判定してステップS209に進んだ場合(すなわち、現在選択されているギヤ歯面102G上の格子点に対応する点がピニオン歯面102P内に存在する場合)、歯面間角度θ(j,i,M)は、以下の(24)式によって算出される。
θ(j,i,M)=θ−θ …(24)
一方、ステップS208からステップS209に進んだ場合、現在選択されているギヤ歯面102G上の格子点に対応する点がピニオン歯面102P外に存在することを示す判定用の角度値(例えば、θ(j,i,M)=2000)が設定される。
Then, when the process proceeds from step S207 or step S208 to step S209, the calculation unit 6 uses the current gear grid j G , i G , the tooth face angle θ (j G , i as the gear rotation step number M) as relative angle information. After calculating ( G , M), the process returns to step S203. Here, proceeds to step S209 it is determined that the R-axis coordinate component r 1 and Z-axis coordinate component z 1 of the reference point is converged to R coordinate component r c and Z-axis coordinate component z c of the convergence point in step S207 In this case (that is, when a point corresponding to the lattice point on the currently selected gear tooth surface 102G exists in the pinion tooth surface 102P), the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) is (24).
θ (j G , i G , M) = θ 1 −θ 0 (24)
On the other hand, when the process proceeds from step S208 to step S209, an angle value for determination (for example, θ indicating that a point corresponding to the lattice point on the currently selected gear tooth surface 102G exists outside the pinion tooth surface 102P). (j G, i G, M ) = 2000) is set.

メインルーチンにおいて、ステップS109からステップS110に進むと、演算部6は、ステップS109で演算した各歯面間角度θ(j,i,M)を基に、ギヤ歯面102Gを基準とする相対歯面データ(例えば、図11参照)を作成し、続くステップS111において、歯車回転ステップMをインクリメント(M=M+1)した後、ステップS104に戻る。 In the main routine, when the process proceeds from step S109 to step S110, the calculation unit 6 uses the gear tooth surface 102G as a reference based on the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) calculated in step S109. Relative tooth surface data (see, for example, FIG. 11) is created, and in the subsequent step S111, the gear rotation step M is incremented (M = M + 1), and then the process returns to step S104.

また、ステップS104からステップS112に進むと、演算部6は、図5に示す包絡面演算サブルーチンのフローチャートに従って、ギヤ歯面102Gとピニオン歯面102Pの噛合開始から終了までの歯面間の相対的な隙間距離を示す包絡面の演算を行う。   Further, when the process proceeds from step S104 to step S112, the calculation unit 6 determines the relative relationship between the tooth surfaces from the start to the end of meshing of the gear tooth surface 102G and the pinion tooth surface 102P according to the flowchart of the envelope surface calculation subroutine shown in FIG. Envelope surface calculation that shows a clear gap distance.

このサブルーチンがスタートすると、演算部6は、ステップS301において、歯車回転ステップM=1をセットし、続くステップS302において、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達したか否かを調べる。 When this subroutine starts, the calculation unit 6 sets the gear rotation step M = 1 in step S301, and in subsequent step S302, determines whether or not the gear rotation step number M has reached the maximum gear rotation step number Mmax. Investigate.

そして、演算部6は、ステップS302において、歯車回転ステップ数Mが未だ歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していないと判定した場合には、ステップS303に進む。一方、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していると判定した場合には、演算部6は、ステップS307に進む。 Then, calculating unit 6, in step S302, if it is determined that the gear rotation step number M has not yet reached the gear rotation maximum number of steps M max, the process proceeds to step S303. On the other hand, when it is determined that the gear rotation step number M has reached the gear rotation maximum step number Mmax , the arithmetic unit 6 proceeds to step S307.

ステップS302からステップS303に進むと、演算部6は、現歯車回転ステップ数Mにおいて、ギヤ歯面102G上の全格子点での歯面間角度θ(j,i,M)に対して後述する歯面間角度最小値θSmin(M)の抽出計算が終了したか否かを調べる。 When the process proceeds from step S302 to step S303, the calculation unit 6 performs the tooth surface angle θ (j G , i G , M) at all lattice points on the gear tooth surface 102G in the current gear rotation step number M. It is checked whether or not extraction calculation of the inter-tooth surface minimum angle θ Smin (M) described later has been completed.

そして、ステップS303において、全格子点での歯面間角度θ(j,i,M)に対して歯面間角度最小値θSminの抽出計算が終了していないと判定すると、演算部6は、ステップS304に進み、以下の(25)式により、現歯車回転ステップ数Mでの歯面間角度最小値θSmin(M)を、現在選択されている格子点の歯面間角度θ(j,i,M)で適宜更新する。
θSmin(M)=min(θ(j,i,M)) …(25)
さらに、演算部6は、現在選択されている格子点の歯面間角度θ(j,i,M)で歯面間角度最小値θSmin(M)が更新された場合には、現歯車回転ステップMにおける相対歯面の最凸点の座標(POCj(M),POCi(M))を現格子点の(j,i)に更新した後、ステップS303に戻る。
In step S303, when it is determined that the extraction calculation of the inter-tooth angle minimum value θ Smin is not completed with respect to the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) at all lattice points, the arithmetic unit 6 proceeds to step S304, and the inter-tooth angle minimum value θ Smin (M) at the current gear rotation step number M is set to the inter-tooth angle θ of the currently selected lattice point by the following equation (25). (j G, i G, M ) are appropriately updated at.
θ Smin (M) = min (θ (j G , i G , M)) (25)
Further, when the inter-tooth surface angle minimum value θ Smin (M) is updated with the inter-tooth surface angle θ (j G , i G , M) of the currently selected lattice point, the calculating unit 6 After updating the coordinates (POCj (M), POCi (M)) of the maximum convex point of the relative tooth surface in the gear rotation step M to (j G , i G ) of the current lattice point, the process returns to step S303.

一方、ステップS303において、全格子点での歯面間角度θ(j,i,M)に対して歯面間角度最小値θSminの抽出計算が終了したと判定すると、演算部6は、ステップS305に進む。 On the other hand, when it is determined in step S303 that the extraction calculation of the inter-tooth angle minimum value θ Smin is completed with respect to the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) at all lattice points, the calculation unit 6 The process proceeds to step S305.

そして、ステップS305において、演算部6は、以下の(26)式により、全歯車回転ステップでの歯面間角度最小値θminminを、現歯車回転ステップMでの歯面間角度最小値θSminで適宜更新する。
θminmin=min(θSmin(M)) …(26)
さらに、演算部6は、現歯車回転ステップMの歯面間角度最小値θSminで全歯車回転ステップの歯面間角度最小値θminminが更新された場合には、全歯車回転ステップにおける相対歯面の最凸点(すなわち、歯車対100の最凸点)の座標(APEXj,APEXi)を現歯車回転ステップMにおける最凸点の座標(POCj(M),POCi(M))に更新する。
Then, in step S305, the arithmetic unit 6, following the equation (26), the tooth surface angle between the minimum value theta minmin in all gear rotation step, between the teeth surface angle minimum value at the current gear rotation step M theta Smin Update as appropriate.
θ minmin = min (θ Smin (M)) (26)
Furthermore, calculating unit 6, when the current gear rotation step M at the tooth surface angle between the minimum value theta Smin total gear rotation step of the tooth surface between the angle minimum value theta minmin is updated, relative in the total gear rotation step teeth The coordinates (APEXj, APEXi) of the most convex point of the surface (that is, the most convex point of the gear pair 100) are updated to the coordinates (POCj (M), POCi (M)) of the most convex point in the current gear rotation step M.

そして、ステップS305からステップS306に進むと、演算部6は、歯車回転数ステップMを更新(M=M+1)した後、ステップS302に戻る。   And if it progresses to step S306 from step S305, the calculating part 6 will update the gear rotation speed step M (M = M + 1), and will return to step S302.

また、ステップS302からステップS307に進むと、演算部6は、歯車回転ステップ数M毎にそれぞれ演算された全歯面間角度θ(j,i,M)を用い、ステップS312までの処理により、ギヤ歯面102Gとピニオン歯面102Pの噛合開始から終了までの相対的な隙間距離をギヤ歯面102G上の格子点(j,i)毎に角度値で示す相対歯面データθEO(j,i)を演算する。 Further, when the process proceeds from step S302 to step S307, the calculation unit 6 uses the inter-tooth surface angles θ (j G , i G , M) calculated for each gear rotation step number M, and performs the processing up to step S312. Thus, relative tooth surface data θ indicating the relative gap distance from the start to the end of meshing of the gear tooth surface 102G and the pinion tooth surface 102P as an angle value for each lattice point (j G , i G ) on the gear tooth surface 102G. EO (j G , i G ) is calculated.

具体的に説明すると、演算部6は、ステップS307において、歯車回転ステップ数M=1をセットし、続くステップS308において、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達したか否かを調べる。 More specifically, the calculation unit 6 sets the gear rotation step number M = 1 in step S307, and in the subsequent step S308, whether the gear rotation step number M has reached the gear rotation maximum step number Mmax or not. Check out.

そして、ステップS308において、歯車回転ステップ数Mが未だ歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していないと判定した場合には、演算部6は、ステップS309に進む。一方、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していると判定した場合には、演算部6は、ステップS313に進む。 If it is determined in step S308 that the gear rotation step number M has not yet reached the gear rotation maximum step number Mmax , the arithmetic unit 6 proceeds to step S309. On the other hand, when it is determined that the gear rotation step number M has reached the gear rotation maximum step number Mmax , the arithmetic unit 6 proceeds to step S313.

ステップS308からステップS309に進むと、演算部6は、現歯車回転ステップ数Mにおいて、ギヤ歯面102G上の全格子点(j,i)に対して、後述する相対歯面データθEOM(j,i,M)の計算が終了したか否かを調べる。 When the process proceeds from step S308 to step S309, the calculation unit 6 performs relative tooth surface data θ EOM to be described later with respect to all lattice points (j G , i G ) on the gear tooth surface 102G in the current gear rotation step number M. It is checked whether or not the calculation of (j G , i G , M) has been completed.

そして、ステップS309において、全格子点(j,i)に対して相対歯面データθEOM(j,i,M)の計算が終了していないと判定すると、演算部6は、ステップS310に進み、以下の(27)式により、歯面間角度最小値θminminを基準とする相対歯面データθEOM(Ease−Off)を演算する。
θEOM(j,i,M)=θ(j,i,M)−θminmin …(27)
続くステップS311において、演算部6は、以下の(28)式により、現在選択されている格子点(j,i)の相対歯面データθEOM(j,i,M)を用いて、対応する相対歯面データθEO(j,i)を適宜更新した後、ステップS309に戻る。
θEO(j,i)=min(θEOM(j,i,M)) …(28)
一方、ステップS309において、現歯車回転ステップ数Mでの全格子点(j,i)に対して相対歯面データθEOM(j,i,M)の計算が終了したと判定すると、演算部6は、ステップS312に進み、歯車回転ステップ数Mをインクリメント(M=M+1)した後、ステップS308に戻る。
When it is determined in step S309 that the calculation of the relative tooth surface data θ EOM (j G , i G , M) has not been completed for all grid points (j G , i G ), Proceeding to step S310, the relative tooth surface data θ EOM (Ease−Off) is calculated by using the following formula (27) as a reference.
θ EOM (j G , i G , M) = θ (j G , i G , M) −θ minmin (27)
In subsequent step S311, the calculation unit 6 uses the relative tooth surface data θ EOM (j G , i G , M) of the currently selected lattice point (j G , i G ) according to the following equation (28). Then, the corresponding relative tooth surface data θ EO (j G , i G ) is appropriately updated, and the process returns to step S309.
θ EO (j G , i G ) = min (θ EOM (j G , i G , M)) (28)
On the other hand, if it is determined in step S309 that the calculation of the relative tooth surface data θ EOM (j G , i G , M) has been completed for all grid points (j G , i G ) at the current gear rotation step number M. The calculation unit 6 proceeds to step S312, increments the gear rotation step number M (M = M + 1), and then returns to step S308.

また、ステップS308からステップS313に進むと、演算部6は、以下の(29)式により、ギヤ歯面102G上の格子点(j,i)毎の相対歯面データθEO(j,i)を、距離情報(相対歯面データEO(j,i)に変換した後、サブルーチンを抜け、メインルーチンに戻る。
EO(j,i)=θEO(j,i)・r(j,i) …(29)
これにより、歯車回転ステップ数M毎の各相対歯面(例えば、図12参照)を合成した包絡面(例えば、図13参照)が生成される。ここで、演算部6は、生成した3次元の包絡面データを2次元の等高線データ(例えば、図14参照)に変換することも可能となっており、当該等高線データをディスプレイ装置13等の出力部を通じて出力することも可能となっている。
Further, when the process proceeds from step S308 to step S313, the arithmetic unit 6 calculates the relative tooth surface data θ EO (j G ) for each lattice point (j G , i G ) on the gear tooth surface 102G by the following equation (29). , I G ) is converted into distance information (relative tooth surface data EO (j G , i G ), then the subroutine is exited and the process returns to the main routine.
EO (j G, i G) = θ EO (j G, i G) · r 0 (j G, i G) ... (29)
Thus, an envelope surface (for example, see FIG. 13) is generated by combining the relative tooth surfaces (for example, see FIG. 12) for each gear rotation step number M. Here, the calculation unit 6 can also convert the generated three-dimensional envelope surface data into two-dimensional contour data (for example, see FIG. 14), and output the contour data to the display device 13 or the like. It is also possible to output through the section.

ステップS112からステップS113に進むと、演算部6は、図6に示すバックラッシュ演算サブルーチンに従って、噛合回転位置M毎のバックラッシュ情報を演算する。このサブルーチンにおいて、演算部6は、バックラッシュ情報として、円筒座標系(R−Z−Θ)上におけるバックラッシュ角度θBLを演算する。 When the process proceeds from step S112 to step S113, the calculation unit 6 calculates the backlash information for each meshing rotation position M in accordance with the backlash calculation subroutine shown in FIG. In this subroutine, the calculation unit 6 calculates a backlash angle θ BL on the cylindrical coordinate system (RZ-Θ) as backlash information.

このサブルーチンがスタートすると、演算部6は、ステップS401において、歯車回転ステップM=1をセットし、続くステップS402において、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達したか否かを調べる。 When this subroutine is started, the calculation unit 6 sets the gear rotation step M = 1 in step S401, and in subsequent step S402, determines whether or not the gear rotation step number M has reached the maximum gear rotation step number Mmax. Investigate.

そして、演算部6は、ステップS402において、歯車回転ステップ数Mが未だ歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していないと判定した場合には、ステップS403に進む。一方、歯車回転ステップ数Mが歯車回転最大ステップ数Mmaxに達していると判定した場合には、演算部6は、サブルーチンを抜けた後、メインルーチンを終了する。 Then, calculating unit 6, in step S402, if it is determined that the gear rotation step number M has not yet reached the gear rotation maximum number of steps M max, the process proceeds to step S403. On the other hand, when it is determined that the gear rotation step number M has reached the gear rotation maximum step number Mmax , the calculation unit 6 exits the subroutine and ends the main routine.

ステップS402からステップS403に進むと、演算部6は、現歯車回転ステップ数Mにおいて、ギヤ歯面102G上の全格子点(ドライブ側ギヤ歯面102Gd上及びコースト側ギヤ歯面102Gc上それぞれにおける全格子点)での歯面間角度θ(j,i,M)に対して後述する歯面間角度最小値θSmin(M)の抽出計算が終了したか否かを調べる。 Proceeding from step S402 to step S403, the arithmetic unit 6, in the current gear rotation step number M, all the lattice points on the gear tooth surface 102G (on the drive side gear tooth surface 102G d and coast side gear tooth surface 102G on c respectively It is checked whether or not the extraction calculation of the inter-tooth angle minimum value θ Smin (M), which will be described later, is completed with respect to the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) at all grid points in FIG.

そして、ステップS403において、全格子点での歯面間角度θ(j,i,M)に対して歯面間角度最小値θSminの抽出計算が終了していないと判定すると、演算部6は、ステップS404に進み、上述の(25)式により、現歯車回転ステップ数Mでの歯面間角度最小値θSmin(M)を、現在選択されている格子点の歯面間角度θ(j,i,M)で適宜更新する。 In step S403, when it is determined that the extraction calculation of the inter-tooth angle minimum value θ Smin is not completed with respect to the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) at all lattice points, the arithmetic unit 6 proceeds to step S404, and the inter-tooth angle minimum value θ Smin (M) at the current gear rotation step number M is set to the inter-tooth angle θ of the currently selected lattice point according to the above equation (25). (j G, i G, M ) are appropriately updated at.

さらに、演算部6は、現在選択されている格子点の歯面間角度θ(j,i,M)で歯面間角度最小値θSmin(M)が更新された場合には、現歯車回転ステップMにおける相対歯面の最凸点の座標(POCj(M),POCi(M))を現格子点の(j,i)に更新した後、ステップS403に戻る。 Further, when the inter-tooth surface angle minimum value θ Smin (M) is updated with the inter-tooth surface angle θ (j G , i G , M) of the currently selected lattice point, the calculating unit 6 After updating the coordinates (POCj (M), POCi (M)) of the most convex point of the relative tooth surface in the gear rotation step M to (j G , i G ) of the current lattice point, the process returns to step S403.

一方、ステップS403において、全格子点での歯面間角度θ(j,i,M)に対して歯面間角度最小値θSminの抽出計算が終了したと判定すると、演算部6は、ステップS405に進む。 On the other hand, when it is determined in step S403 that the extraction calculation of the inter-tooth angle minimum value θ Smin is completed with respect to the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) at all lattice points, the calculation unit 6 The process proceeds to step S405.

そして、ステップS405において、演算部6は、ステップS404で抽出したドライブ側及びコースト側の各歯面間角度最小値θSmind(M),θSminc(M)を用い(図15(a)参照)、以下の(30)式により、現歯車回転ステップ数Mでのバックラッシュ角度θBL(M)を演算する。
θBL(M)=θSmind(M)+θSminc(M)−2π …(30)
そして、ステップS405からステップS406に進むと、演算部6は、歯車回転ステップ数Mをインクリメント(M=M+1)した後、ステップS403に戻る。
In step S405, the calculation unit 6 uses the drive-side and coast-side minimum tooth surface angle values θ Smind (M) and θ Smin (M) extracted in step S404 (see FIG. 15A). The backlash angle θ BL (M) at the current gear rotation step number M is calculated by the following equation (30).
θ BL (M) = θ Smind (M) + θ Smin (M) −2π (30)
Then, when the process proceeds from step S405 to step S406, the calculation unit 6 increments the gear rotation step number M (M = M + 1), and then returns to step S403.

ここで、演算部6は、歯車回転ステップ数M毎に演算した各バックラッシュ角度θBL(M)に対し、例えば、ギヤ101のピッチ円半径r’を乗算することにより噛合回転位置毎のバックラッシュ量(距離)BLを演算することが可能となっており(例えば、図16参照)、当該バックラッシュ量の推移を、ディスプレイ装置13等の出力部を通じて出力することも可能となっている。 Here, the calculation unit 6 multiplies each backlash angle θ BL (M) calculated for each gear rotation step number M by, for example, the pitch circle radius r ′ G of the gear 101, for each meshing rotation position. The backlash amount (distance) BL can be calculated (see, for example, FIG. 16), and the transition of the backlash amount can be output through an output unit such as the display device 13. .

このような実施形態によれば、ギヤ歯面102G上の各3次元座標データ(xGji,yGji,zGji)とピニオン歯面102P上の各3次元座標データ(xPji,yPji,zPji)とを歯車対100の組立諸元を用いて所定の噛合回転位置で互いに関連づけてギヤ101Gを基準とする円筒座標系の3次元座標データ(rGji,zGji,θGji)及び(rPji,zPji,θPji)に変換するとともに、ピニオン歯面102P上に設定した2次元の媒介変数(j,i)を用い各3次元座標データ(rPji,zPji,θPji)に基づいてピニオン歯面102P上の点を表す関数f(j,i)、f(j,i)、fΘ(j,i)を作成することにより、ギヤ歯面102G上の各点(格子点)に対応するピニオン歯面102P上の各点を示す媒介変数(j,i)を、関数f(j,i)、f(j,i)からニュートン法を用いて容易且つ精度よく演算することができる。そして、演算した各媒介変数(j,i)を用いて関数fΘ(j,i)から得られる角度情報θPjiを基に、所定の噛合回転位置においてギヤ歯面102G上の点(格子点)と当該格子点に対応するピニオン歯面102P上の点との隙間を示す歯面間角度θ(j,i,M)を求めることにより、歯車対の基準歯面に関する情報を指標とすることなく、実歯面の計測情報に基づいて精度のよい歯面解析を実現することができる。そして、所定の噛合回転位置において演算されるドライブ歯面側の歯面間角度θ(j,i,M)の中から最小値θSmind(M)を抽出するとともに、コースト歯面側の歯面間角度θ(j,i,M)の中から最小値θSminc(M)を抽出し、これらに基づいて当該噛合回転位置におけるバックラッシュ情報(バックラッシュ角度θBL(M))を算出することにより、人為的な計測等に頼ることなく、歯車対のバックラッシュ情報を精度よく定量的に把握することができる。 According to this embodiment, the three-dimensional coordinate data on the gear tooth surface 102G (x Gji, y Gji, z Gji) and the 3-dimensional coordinate data on the pinion tooth surface 102P (x Pji, y Pji, z Pji ) is associated with each other at a predetermined meshing rotational position using the assembly specifications of the gear pair 100, and three-dimensional coordinate data (r Gji , z Gji , θ Gji ) and (r Pji , z Pji , θ Pji ) and using two-dimensional parameters (j, i) set on the pinion tooth surface 102P, based on each three-dimensional coordinate data (r Pji , z Pji , θ Pji ). By creating functions f R (j, i), f Z (j, i), f Θ (j, i) representing points on the pinion tooth surface 102P, each point (grid) on the gear tooth surface 102G point The parametric (j, i) indicating the respective points on the corresponding pinion tooth surface 102P that in, easily and accurately calculated using Newton's method from the function f R (j, i), f Z (j, i) be able to. Based on the angle information θ Pji obtained from the function f Θ (j, i) using each calculated parameter (j, i), a point (lattice point) on the gear tooth surface 102G at a predetermined meshing rotational position ) And the inter-tooth angle θ (j G , i G , M) indicating the gap between the point on the pinion tooth surface 102P corresponding to the lattice point and the information on the reference tooth surface of the gear pair as an index Therefore, accurate tooth surface analysis can be realized based on the measurement information of the actual tooth surface. Then, the minimum value θ Smind (M) is extracted from the tooth surface angle θ (j G , i G , M) on the drive tooth surface side calculated at the predetermined meshing rotation position, and the coast tooth surface side The minimum value θ Smin (M) is extracted from the inter-tooth surface angle θ (j G , i G , M), and based on these, backlash information (backlash angle θ BL (M)) at the meshing rotation position is extracted. Thus, the backlash information of the gear pair can be grasped accurately and quantitatively without relying on artificial measurement or the like.

その際、歯車対100の組立諸元を用いて互いに関連付けた各3次元座標データを、歯車対100のデフレクション値で補正することにより、歯面解析の精度をより向上させることができる。   At this time, the accuracy of the tooth surface analysis can be further improved by correcting the three-dimensional coordinate data associated with each other using the assembly specifications of the gear pair 100 with the deflection value of the gear pair 100.

そして、このようなバックラッシュについての評価結果等をフィードバックして歯車対の諸元を最適化することにより、振動や騒音等の抑制と、回転不良や摩耗或いは焼付き等の防止とを高いレベルで両立した歯車対100を得ることができる。   And, by feeding back the evaluation results of such backlash and optimizing the specifications of the gear pair, it is possible to suppress vibration and noise and to prevent rotation failure, wear or seizure. A compatible gear pair 100 can be obtained.

ここで、上述の解析においては歯車対100の各歯面102G,102P上の実測データを用いてバックラッシュ等の評価を行った一例について説明したが、例えば、設計段階で得られる理論的な歯面データをもちいてバックラッシュ等の評価を行うことも可能である。   Here, in the above-described analysis, an example in which backlash and the like are evaluated using the measured data on the tooth surfaces 102G and 102P of the gear pair 100 has been described. For example, theoretical teeth obtained at the design stage are described. It is also possible to evaluate backlash using surface data.

ところで、上述の歯車対評価は、ハイポイドギヤ以外の各種外歯式歯車対にも適用が可能であることは勿論のこと、各種内歯式の歯車対にも広く適用可能であり、例えば、広義の意味で内歯式の歯車対として分類されるトロコイド式のオイルポンプ200(図17参照)等にも適用することが可能である。ここで、図示のように、オイルポンプ200は、第1の歯車としてのアウタロータ201Oの内周に、第2の歯車としてのインナロータ201Iが噛合して要部が構成されている。   By the way, the above-described gear pair evaluation can be applied to various external gear pairs other than hypoid gears, and can also be widely applied to various internal gear pairs. The present invention can also be applied to a trochoid oil pump 200 (see FIG. 17) classified as an internal gear pair in terms of meaning. Here, as shown in the drawing, the oil pump 200 is configured such that the inner rotor 201I as the second gear meshes with the inner periphery of the outer rotor 201O as the first gear.

このオイルポンプ200の評価では、例えば、上述のギヤ101Gに対してアウタロータ201Oが対応付けられ、上述のピニオン101Pに対してインナロータ201Iが対応付けられる。そして、例えば、図18に示すように、インナロータ201Iの回転中心且つ歯幅中央に直交座標系(X−Y−Z)の原点が設定され、この直交座標系(及び、当該直交座標系に基づく円筒座標系(R−Z−Θ))のZ軸は、各ロータ201O,201Iの回転軸に設定される。   In the evaluation of the oil pump 200, for example, the outer rotor 201O is associated with the above-described gear 101G, and the inner rotor 201I is associated with the above-described pinion 101P. Then, for example, as shown in FIG. 18, the origin of the orthogonal coordinate system (XYZ) is set at the center of rotation and the center of the tooth width of the inner rotor 201I, and this orthogonal coordinate system (and based on the orthogonal coordinate system) is set. The Z axis of the cylindrical coordinate system (RZ-Θ) is set as the rotation axis of each rotor 201O, 201I.

演算部6は、基本的には、図3に示した歯車対評価ルーチンのフローチャートに従って、オイルポンプ200の評価を行う。但し、このようなオイルポンプ200の評価を行う場合、ステップS101において、演算部6は、オフセットEとして両ロータ201O,201Iの中心軸間距離を読み込むとともに、交差角Σとして「0」を読み込む。また、ステップS101において、演算部6は、デフレクション値(組付誤差量)として、X軸方向の誤差量δX、Y軸方向の誤差量δY、X軸回りの誤差量δXR、Y軸回りの誤差量δYR(図18参照)をそれぞれ読み込む。また、オイルポンプ200のアウタロータ201Oとインナロータ201Iとは互いに同一方向に回転することに鑑み、ステップS105において、演算部6は、歯車回転ステップMに対応するアウタロータ201O及びインナロータ201Iの回転角度rotP,rotGを、以下の(5)’、(6)’式を用いて演算する。
rotP=θs・(M−1)−(θs・Mmax) …(5)’
rotG=rotP・(1/ratio) …(6)’
その他の処理について、演算部6は、上述のハイポイドギヤ100と略同様の処理を行う。これにより、オイルポンプ200についても、歯面間隙間情報やバックラッシュ情報等を精度よく定量的に把握することができる。
The calculation unit 6 basically evaluates the oil pump 200 in accordance with the flowchart of the gear pair evaluation routine shown in FIG. However, when such an evaluation of the oil pump 200 is performed, in step S101, the calculation unit 6 reads the distance between the center axes of both the rotors 201O and 201I as the offset E, and reads “0” as the intersection angle Σ. In step S101, the calculation unit 6 uses, as a deflection value (assembly error amount), an error amount δX in the X axis direction, an error amount δY in the Y axis direction, an error amount δXR around the X axis, and an error amount around the Y axis. The error amount δYR (see FIG. 18) is read. In consideration of the fact that the outer rotor 201O and the inner rotor 201I of the oil pump 200 rotate in the same direction, in step S105, the calculation unit 6 determines the rotation angles rotP and rotG of the outer rotor 201O and the inner rotor 201I corresponding to the gear rotation step M. Is calculated using the following expressions (5) ′ and (6) ′.
rotP = θ s · (M−1) − (θ s · M max ) (5) ′
rotG = rotP · (1 / ratio) (6) ′
For the other processes, the calculation unit 6 performs substantially the same process as the hypoid gear 100 described above. Thereby, also about the oil pump 200, the clearance gap information, backlash information, etc. can be grasped | ascertained accurately and quantitatively.

ここで、上述のように、ハイポイドギヤのみならずオイルポンプ等の各種歯車対に対する評価を実現するため、例えば、図19に示すように、演算部6は、ディスプレイ13装置等の出力部を通じて表示される組付誤差量の設定画面上に、多岐に亘る組付誤差量についての項目を表示させる。具体的には、演算部6は、例えば、主としてハイポイドギヤ等のような食違軸を有する歯車対に対応する項目E,P,G,Σを表示するとともに、主としてオイルポンプ等のように平行軸を有する歯車対に対応する項目としてX,Y,XR,YRを表示する。さらに、演算部6は、該当する歯車対についての組付誤差量の組み合わせをユーザ等が複数パターン設定することを可能とするため、組付誤差量の設定画面上に各項目に対応する複数段(例えば、10段)の入力枠を表示する。なお、図示の例は、オイルポンプ200に対する組付誤差量を設定する場合の一例について説明するもので、例えば、第1段目には、オイルポンプ200に対応する全項目(X、Y、XR、及び、YR)に組付誤差量を設定しない場合が示されている。また、例えば、第2段目には、X軸方向にのみ所定の組付誤差量を与えた場合が示されている。   Here, as described above, in order to realize not only hypoid gears but also various gear pairs such as oil pumps, for example, as shown in FIG. 19, the calculation unit 6 is displayed through an output unit such as a display 13 device. On the setting error amount setting screen, items for various assembling error amounts are displayed. Specifically, for example, the calculation unit 6 displays items E, P, G, and Σ corresponding to a gear pair having a staggered shaft such as a hypoid gear, and a parallel shaft such as an oil pump. X, Y, XR, and YR are displayed as items corresponding to the gear pair having. Further, the calculation unit 6 allows a user or the like to set a plurality of combinations of assembly error amounts for the corresponding gear pair, and thus a plurality of steps corresponding to each item on the assembly error amount setting screen. An input frame (for example, 10 levels) is displayed. The illustrated example describes an example of setting an assembly error amount for the oil pump 200. For example, in the first stage, all items (X, Y, XR corresponding to the oil pump 200) are described. , And YR), the case where no assembly error amount is set is shown. Further, for example, the second level shows a case where a predetermined assembly error amount is given only in the X-axis direction.

ところで、評価装置1は、上述の歯車対評価ルーチンを用い、評価対象となる歯車対がバックラッシュを確保する上で許容される限界組付誤差量を検索することが可能となっている。この限界組付誤差量の検索において、評価装置1は、例えば、上述の図3に示した歯車対評価ルーチンのステップS101で読み込む各種組付誤差量を可変設定し、設定した組付誤差量毎のバックラッシュ情報を逐次演算する。そして、例えば、各項目の組付誤差量について、バックラッシュを確保する上で限界となる値を特定する。すなわち、評価装置1の記憶部7には、上述の各種演算等を行うためのプログラムが格納されており、演算部6は、これらのプログラムを実行することにより限界組付誤差量検索手段としての機能を実現する。   By the way, the evaluation device 1 can use the above-described gear pair evaluation routine to search for a limit assembly error amount that is permitted when the gear pair to be evaluated secures backlash. In this search for the limit assembly error amount, the evaluation device 1 variably sets various assembly error amounts read in step S101 of the gear pair evaluation routine shown in FIG. 3, for example, for each set assembly error amount. The backlash information is sequentially calculated. Then, for example, the limit value for securing backlash is specified for the assembling error amount of each item. That is, the storage unit 7 of the evaluation apparatus 1 stores programs for performing the above-described various calculations. The calculation unit 6 executes these programs as a limit assembly error amount search unit. Realize the function.

また、評価装置1は、上述の歯車対評価ルーチンを用い、評価対象となる歯車対の各種組付誤差に対するバックラッシュ特性を演算することが可能となっている。このバックラッシュ特性の演算において、評価装置1は、例えば、上述の図3に示した歯車対評価ルーチンのステップS101で読み込む各種組付誤差量を予め設定された範囲内で可変設定し、設定した組付誤差量毎のバックラッシュ情報を逐次演算する。そして、例えば、可変設定された各組付誤差量とバックラッシュ情報との関係に基づいて、組付誤差量に対するバックラッシュ特性情報を生成する。すなわち、評価装置1の記憶部7には、上述の各種演算等を行うためのプログラムが格納されており、演算部6は、これらのプログラムを実行することによりバックラッシュ特性演算手段としての機能を実現する。   Moreover, the evaluation apparatus 1 can calculate the backlash characteristic with respect to various assembly errors of the gear pair to be evaluated using the above-described gear pair evaluation routine. In the calculation of the backlash characteristic, the evaluation apparatus 1 variably sets and sets various assembling error amounts to be read in step S101 of the gear pair evaluation routine shown in FIG. 3 described above, for example. Backlash information for each assembly error amount is calculated sequentially. Then, for example, the backlash characteristic information for the assembling error amount is generated based on the relationship between each assembling error amount variably set and the backlash information. That is, the storage unit 7 of the evaluation apparatus 1 stores programs for performing the various calculations described above, and the calculation unit 6 functions as a backlash characteristic calculation unit by executing these programs. Realize.

次に、演算部6で実行される限界組付誤差検索について、図20に示す限界組付誤差検索ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンがスタートすると、演算部6は、先ず、ステップS501において、全項目の組付誤差についてバックラッシュ演算が終了したか否かを調べる。例えば、図17に示した上述のオイルポンプ200が評価対象である場合、組付誤差量X,Y,XR,YR全て異ついてバックラッシュ演算が終了したか否かを調べる。   Next, the limit assembly error search executed by the calculation unit 6 will be described with reference to the flowchart of the limit assembly error search routine shown in FIG. When this routine is started, the calculation unit 6 first checks in step S501 whether the backlash calculation has been completed for the assembly errors of all items. For example, when the above-described oil pump 200 shown in FIG. 17 is an evaluation target, it is checked whether or not the backlash calculation has been completed for all the assembly error amounts X, Y, XR, and YR.

そして、ステップS501において、全ての項目の組付誤差量についてのバックラッシュ演算が終了していないと判定すると、演算部6は、ステップS502に進み、未だ選択されていない項目の中から所定の項目を選択し、当該選択した項目についてのプラス側の組付誤差量e及びマイナス側の組付誤差量eをそれぞれ「0」に設定した後、ステップS503に進む。 If it is determined in step S501 that the backlash calculation for the assembly error amounts of all items has not been completed, the calculation unit 6 proceeds to step S502, and selects a predetermined item from items that have not yet been selected. And the plus side assembly error amount e 1 and the minus side assembly error amount e 2 for the selected item are set to “0”, respectively, and the process proceeds to step S503.

そして、ステップS503において、演算部6は、現在選択された項目について設定されているプラス側及びマイナス側の各組付誤差量e,eを用い、図3に示した歯車対評価ルーチンに従ってバックラッシュ情報(バックラッシュ角度θBL(M))をそれぞれ演算する。なお、この場合において、現在選択されていない項目の組付誤差量は、例えば、一律「0」が設定される。或いは、ユーザ等によって設定された任意の各組付誤差量を用いることも可能である。そして、各組付誤差量e,eを用いて噛合開始から噛合終了までの各噛合回転位置M毎のバックラッシュ角度θBL(M)の演算が終了すると、演算部6は、各バックラッシュ情報θBL(M)の中の最小値をそれぞれ抽出し、これらを距離情報に換算した値(バックラッシュBL,BL)を演算する。 In step S503, the calculation unit 6 uses the plus and minus side assembly error amounts e 1 and e 2 set for the currently selected item, and follows the gear pair evaluation routine shown in FIG. Backlash information (backlash angle θ BL (M)) is calculated. In this case, as the assembly error amount of the item not currently selected, for example, “0” is set uniformly. Alternatively, any assembly error amount set by the user or the like can be used. When the calculation of the backlash angle θ BL (M) for each meshing rotational position M from the meshing start to the meshing end using the assembly error amounts e 1 and e 2 is completed, the calculation unit 6 The minimum values in the rush information θ BL (M) are extracted, and values (backlash BL 1 , BL 2 ) obtained by converting them into distance information are calculated.

ステップS503からステップS504に進むと、演算部6は、ステップS503で算出したバックラッシュBL、及び、BLが共に負値であるか否かを調べる。 When the process proceeds from step S503 to step S504, the arithmetic unit 6 checks whether or not the backlashes BL 1 and BL 2 calculated in step S503 are both negative values.

そして、ステップS504において、バックラッシュBL、或いは、BLの少なくとも何れか一方が正値である場合、演算部6は、ステップS505に進み、正値であった方の組付誤差量を再設定e(=e±Δe)して,ステップS503に戻る。 In step S504, when at least one of the backlash BL 1 and BL 2 is a positive value, the calculation unit 6 proceeds to step S505, and re-assembles the assembly error amount that is the positive value. After setting e (= e ± Δe), the process returns to step S503.

一方、ステップS504において、バックラッシュBL、及び、BLが負値である場合、演算部6は、ステップS501に戻る。 On the other hand, when the backlash BL 1 and BL 2 are negative values in step S504, the arithmetic unit 6 returns to step S501.

また、ステップS501において、全ての項目の組付誤差量についてバックラッシュ演算が終了したと判定すると、演算部6は、ステップS506に進み、各項目において、BL<0となったときの組付誤差量eをプラス側の限界組付誤差として認識するとともに、BL<0となったときの組付誤差量eをマイナス側の限界組付誤差として認識し、これら各項目のプラス側及びマイナス側の各限界組付誤差を出力データとしてセットした後、ルーチンを終了する。 If it is determined in step S501 that the backlash calculation has been completed for the assembling error amounts of all items, the calculating unit 6 proceeds to step S506, and assembling when BL 1 <0 is satisfied in each item. recognizes the error amount e 1 as a plus side of the limit assembly error, and recognizes the assembling error amount e 2 when a BL 2 <0 as a limit assembly error of the minus side, the positive side of each item Then, after setting each limit assembly error on the minus side as output data, the routine is terminated.

次に、演算部6で実行されるバックラッシュ特性演算について、図21に示すバックラッシュ特性演算ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンがスタートすると、演算部6は、先ず、ステップS601において、全項目の組付誤差についてバックラッシュ演算が終了したか否かを調べる。例えば、図17に示した上述のオイルポンプ200が評価対象である場合、組付誤差量X,Y,XR,YR全て異ついてバックラッシュ演算が終了したか否かを調べる。   Next, the backlash characteristic calculation executed by the calculation unit 6 will be described according to the flowchart of the backlash characteristic calculation routine shown in FIG. When this routine is started, the calculation unit 6 first checks in step S601 whether the backlash calculation has been completed for the assembly errors of all items. For example, when the above-described oil pump 200 shown in FIG. 17 is an evaluation target, it is checked whether or not the backlash calculation has been completed for all the assembly error amounts X, Y, XR, and YR.

そして、ステップS601において、全ての項目の組付誤差量についてのバックラッシュ演算が終了していないと判定すると、演算部6は、ステップS602に進み、未だ選択されていない項目の中から所定の項目を選択する。ここで、このバックラッシュ特性演算に際し、評価装置1には、入力部5を通じたユーザ入力等によって、各項目の組付誤差量について解析を組付誤差量の範囲(emin〜emax)が予め設定されるようになっており、演算部6は、選択された項目の組付誤差量の下限値eminを組付誤差量eの初期値に設定(e=emin)した後、ステップS603に進む。 If it is determined in step S601 that the backlash calculation has not been completed for the assembling error amounts of all items, the calculation unit 6 proceeds to step S602 and selects a predetermined item from items not yet selected. Select. Here, when the backlash characteristic calculation is performed, the evaluation apparatus 1 analyzes the assembly error amount of each item by a user input or the like through the input unit 5 and the range of the assembly error amount (e min to e max ). The calculation unit 6 sets the lower limit value e min of the assembling error amount of the selected item as the initial value of the assembling error amount e (e = e min ), and then performs the step. The process proceeds to S603.

そして、ステップS603において、演算部6は、現在選択された項目について設定されている組付誤差量eを用い、図3に示した歯車対評価ルーチンに従ってバックラッシュ情報(バックラッシュ角度θBL(M))を演算する。なお、この場合において、現在選択されていない項目の組付誤差量は、例えば、一律「0」が設定される。或いは、ユーザ等によって設定された任意の各組付誤差量を用いることも可能である。そして、組付誤差量eを用いて噛合開始から噛合終了までの各噛合回転位置M毎のバックラッシュ角度θBL(M)の演算が終了すると、演算部6は、各バックラッシュ情報θBL(M)の中の最小値を抽出し、これを距離情報に換算した値(バックラッシュBL)を演算する。 In step S603, the calculation unit 6 uses the assembly error amount e set for the currently selected item and performs backlash information (backlash angle θ BL (M )) Is calculated. In this case, as the assembly error amount of the item not currently selected, for example, “0” is set uniformly. Alternatively, any assembly error amount set by the user or the like can be used. When the calculation of the backlash angle θ BL (M) for each meshing rotational position M from the meshing start to the meshing end using the assembly error amount e is completed, the computing unit 6 calculates each backlash information θ BL ( The minimum value in M) is extracted, and a value (backlash BL) obtained by converting this to distance information is calculated.

ステップS603からステップS604に進むと、演算部6は、現在の組付誤差量eが予め設定された最大値emaxよりも大きいか否かを調べる。 When the process proceeds from step S603 to step S604, the calculation unit 6 checks whether or not the current assembly error amount e is larger than a preset maximum value e max .

そして、ステップS604において、現在の組付誤差量eが最大値emax以下であると判定した場合、演算部6は、ステップS605に進み、現在の組付誤差量eを設定量Δe増加させて新たな組付誤差量e(=e+Δe)を設定した後、ステップS603に戻る。 Then, in step S604, the case where the current assembling error e is equal to or less than the maximum value e max, calculating unit 6, the flow proceeds to step S605, and sets the amount Δe increase the current assembling error e After setting a new assembly error amount e (= e + Δe), the process returns to step S603.

一方、ステップS604において、現在の組付誤差量eが予め設定された最大値emaxよりも大きいと判定した場合、演算部6は、ステップS601に戻る。 On the other hand, if it is determined in step S604 that the current assembly error amount e is greater than the preset maximum value emax , the arithmetic unit 6 returns to step S601.

また、ステップS601において、全ての項目の組付誤差量についてバックラッシュ演算が終了したと判定すると、演算部6は、ステップS606に進み、各項目毎に組付誤差量を変化させたときのバックラッシュBLの推移を示すバックラッシュ情報(例えば、図22,23参照)を出力データとしてセットした後、ルーチンを終了する。   If it is determined in step S601 that the backlash calculation has been completed for the assembling error amounts of all items, the calculating unit 6 proceeds to step S606, and the back when the assembling error amount is changed for each item. After setting backlash information (for example, see FIGS. 22 and 23) indicating the transition of the rush BL as output data, the routine is terminated.

ここで、上述の実施形態においては、歯車対の各歯面上の3次元座標データとして実測値を用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、歯車対の設計値に基づき設計段階で得られる理論歯面データを用いることも可能である。そして、例えば、このように理論歯面データを用いて歯車対の評価を行い、バックラッシュ等に対する諸元の最適化を行った後、当該諸元に基づいて製造された歯車対の各歯面上で実測された3次元座標データを用いて歯車対を再度評価してバックラッシュ等に対する諸元の最適化を行うことにより、歯車対の諸元設計を効率よく実現することができる。   Here, in the above-described embodiment, an example in which the actual measurement value is used as the three-dimensional coordinate data on each tooth surface of the gear pair has been described. However, the present invention is not limited to this example. It is also possible to use theoretical tooth surface data obtained at the design stage based on the design value of. And, for example, after evaluating the gear pair using the theoretical tooth surface data in this way and optimizing the specifications for backlash, etc., each tooth surface of the gear pair manufactured based on the specifications By re-evaluating the gear pair using the three-dimensional coordinate data actually measured above and optimizing the specifications for backlash and the like, the specification design of the gear pair can be realized efficiently.

歯車対の評価装置の概略構成図Schematic configuration diagram of gear pair evaluation device 歯車対の評価装置を実現するためのコンピュータシステムの一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a computer system for realizing a gear pair evaluation device 歯車対評価ルーチンを示すフローチャートFlow chart showing gear pair evaluation routine 歯面間隙間演算サブルーチンを示すフローチャートFlow chart showing the inter-tooth gap calculation subroutine 包絡面演算サブルーチンを示すフローチャートA flowchart showing an envelope surface calculation subroutine バックラッシュ演算サブルーチンを示すフローチャートFlow chart showing backlash calculation subroutine ハイポイドギヤの斜視図Perspective view of hypoid gear ギヤ及びピニオンの各歯面上の各格子点を規定する円柱座標系を示す説明図Explanatory drawing which shows the cylindrical coordinate system which prescribes | regulates each lattice point on each tooth surface of a gear and a pinion ギヤ歯面上の格子点とピニオン歯面上の収束点との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between the lattice point on a gear tooth surface and the convergence point on a pinion tooth surface 曲面座標の計算方法を示す説明図Explanatory drawing showing the calculation method of curved surface coordinates ギヤ歯面を基準とした相対歯面を示す説明図Explanatory drawing showing relative tooth surface based on gear tooth surface 各ピニオン回転ステップでの相対歯面を示す説明図Explanatory drawing which shows the relative tooth surface in each pinion rotation step 図12の各相対歯面を合成した包絡面を示す説明図Explanatory drawing which shows the envelope surface which synthesize | combined each relative tooth surface of FIG. 歯車対の歯面距離分布を示す説明図Explanatory drawing showing tooth surface distance distribution of gear pair 歯面間角度を示す説明図Explanatory drawing showing the angle between teeth バックラッシュの解析結果を示す説明図Explanatory drawing showing the analysis result of backlash オイルポンプの要部断面図Cross section of the main part of the oil pump バックラッシュ演算時に定義されるインナロータとアウタロータの座標を示す説明図Explanatory drawing showing coordinates of inner rotor and outer rotor defined during backlash calculation 組付誤差の設定画面を示す説明図Explanatory drawing showing the setting screen for assembly error 限界組付誤差検索ルーチンを示すフローチャートFlow chart showing limit assembly error search routine バックラッシュ特性演算ルーチンを示すフローチャートFlow chart showing backlash characteristic calculation routine 図18のX軸方向及びY軸方向に組付誤差を与えたときのバックラッシュの変化を示す説明図Explanatory drawing which shows the change of the backlash when an assembly | attachment error is given to the X-axis direction and the Y-axis direction of FIG. 図18のX軸回り及びY軸回りに組付誤差を与えたときのバックラッシュの変化を示す説明図Explanatory drawing which shows the change of the backlash when an assembly | attachment error is given to the X-axis periphery and the Y-axis periphery of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 評価装置
6 … 演算部(座標変換手段、関数作成手段、歯面間隙間情報演算手段、バックラッシュ情報演算手段、限界組付誤差演算手段、バックラッシュ特性演算手段)
100 … ハイポイドギヤ(歯車対)
101G … ギヤ(第1の歯車)
101P … ピニオン(第2の歯車)
102G … ギヤ歯面(第1の歯車の歯面)
102P … ピニオン歯面(第2の歯車の歯面)
200 … オイルポンプ(歯車対)
201O … アウタロータ(第1の歯車)
201I … インナロータ(第2の歯車)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Evaluation apparatus 6 ... Calculation part (Coordinate conversion means, function preparation means, tooth gap clearance information calculation means, backlash information calculation means, limit assembly error calculation means, backlash characteristic calculation means)
100 ... Hypoid gear (gear pair)
101G ... Gear (first gear)
101P ... Pinion (second gear)
102G ... Gear tooth surface (tooth surface of the first gear)
102P ... Pinion tooth surface (tooth surface of the second gear)
200… Oil pump (gear pair)
201O ... Outer rotor (first gear)
201I ... Inner rotor (second gear)

Claims (5)

第1の歯車の歯面上に設定された各格子点での3次元座標データと、上記第1の歯車に噛合する第2の歯車の歯面上に設定された各格子点での3次元座標データとを歯車対の組立諸元を用いて所定の噛合回転位置で互いに関連付け、上記各3次元座標データを上記第1の歯車或いは上記第2の歯車を基準とする円筒座標系上の3次元座標データに変換する座標変換手段と、
上記第2の歯車の歯面上に設定した2次元の媒介変数を用い、上記第2の歯車の歯面上の各3次元座標データに基づいて当該第2の歯車の歯面上の点を表す半径座標の関数、軸座標の関数、及び角度座標の関数を作成する関数作成手段と、
上記第1の歯車の歯面上の点と上記円筒座標系上で同一周上に存在する上記第2の歯車の歯面上の点を示す上記媒介変数を、上記半径座標の関数及び上記軸座標の関数から演算し、当該演算した媒介変数に基づき、上記第1の歯車の歯面上の点と当該点に対応する上記第2の歯車の歯面上の点との間の隙間を示す相対角度情報を上記角度座標の関数を用いて算出する歯面間隙間情報演算手段と、
所定の噛合回転位置において演算される上記第1の歯車と上記第2の歯車とのドライブ歯面側の上記各相対角度情報の中から最小の上記相対角度情報を抽出するとともに、上記所定の噛合回転位置において演算される上記第1の歯車と上記第2の歯車とのコースト歯面側の上記相対角度情報の中から最小の上記相対角度情報を抽出し、ドライブ歯面側の上記相対角度情報の最小値とコースト歯面側の上記相対角度情報の最小値とに基づいて上記所定の噛合回転位置におけるバックラッシュ情報を演算するバックラッシュ情報演算手段と、を備えたことを特徴とする歯車対の評価装置。
Three-dimensional coordinate data at each lattice point set on the tooth surface of the first gear and three-dimensional at each lattice point set on the tooth surface of the second gear meshing with the first gear The coordinate data is associated with each other at a predetermined meshing rotation position using the assembly specifications of the gear pair, and each of the three-dimensional coordinate data is defined as 3 on the cylindrical coordinate system based on the first gear or the second gear. Coordinate conversion means for converting to dimensional coordinate data;
Using a two-dimensional parameter set on the tooth surface of the second gear, a point on the tooth surface of the second gear is determined based on each three-dimensional coordinate data on the tooth surface of the second gear. A function creation means for creating a function of radius coordinates, a function of axis coordinates, and a function of angle coordinates;
The parametric variable indicating the point on the tooth surface of the first gear and the point on the tooth surface of the second gear existing on the same circumference on the cylindrical coordinate system is defined as a function of the radial coordinate and the axis. Calculated from a coordinate function, and based on the calculated parameter, indicates a gap between a point on the tooth surface of the first gear and a point on the tooth surface of the second gear corresponding to the point Tooth surface clearance information calculating means for calculating relative angle information using a function of the angle coordinate,
The minimum relative angle information is extracted from the relative angle information on the drive tooth surface side of the first gear and the second gear calculated at a predetermined meshing rotational position, and the predetermined meshing is performed. The minimum relative angle information is extracted from the relative angle information on the coast tooth surface side of the first gear and the second gear calculated at the rotational position, and the relative angle information on the drive tooth surface side is extracted. A backlash information calculating means for calculating backlash information at the predetermined meshing rotation position based on the minimum value of the relative angle information on the coast tooth surface side Evaluation device.
上記座標変換手段は、歯車対の組立諸元を用いて互いに関連付けた上記各3次元座標データを、歯車対の組付誤差量で補正することを特徴とする請求項1記載の歯車対の評価装置。   2. The gear pair evaluation according to claim 1, wherein the coordinate conversion means corrects the three-dimensional coordinate data associated with each other by using an assembly specification of the gear pair with an assembling error amount of the gear pair. apparatus. 上記座標変換手段で上記3次元座標データを補正するための上記組付誤差量を可変設定し、可変設定した上記組付誤差量で補正された上記3次元座標データ毎に上記バックラッシュ情報演算手段で演算された上記バックラッシュ情報に基づいて歯車対がバックラッシュを確保する上で許容される限界組付誤差量を検索する限界組付誤差量検索手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の歯車対の評価装置。   The assembly error amount for correcting the three-dimensional coordinate data by the coordinate conversion unit is variably set, and the backlash information calculation unit is calculated for each of the three-dimensional coordinate data corrected by the variable assembly error amount. 3. A limit assembling error amount search means for searching for a limit assembling error amount allowed for the gear pair to secure backlash based on the backlash information calculated in step (2). The gear pair evaluation apparatus described. 上記座標変換手段で上記3次元座標データを補正するための上記組付誤差量を可変設定し、可変設定した上記組付誤差量で補正された上記3次元座標データ毎に上記バックラッシュ情報演算手段で演算された上記バックラッシュ情報に基づいて組付誤差量に対するバックラッシュ特性を演算するバックラッシュ特性演算手段を備えたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の歯車対の評価装置。   The assembly error amount for correcting the three-dimensional coordinate data by the coordinate conversion unit is variably set, and the backlash information calculation unit is calculated for each of the three-dimensional coordinate data corrected by the variable assembly error amount. 4. The gear pair evaluation device according to claim 2, further comprising backlash characteristic calculation means for calculating a backlash characteristic with respect to an assembling error amount based on the backlash information calculated in step (4). . 請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の歯車対の評価装置による評価結果を用いて諸元を最適化したことを特徴とする歯車対。   5. A gear pair characterized in that specifications are optimized by using an evaluation result obtained by the gear pair evaluation device according to claim 1.
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