JP2011052818A - Gear design support method, gear design support program, recording medium, and gear design support device - Google Patents

Gear design support method, gear design support program, recording medium, and gear design support device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gear design support method, a gear design support program, a recording medium, and a gear design support device, which analyze easily the change with lapse of time of a dynamic behavior of a power transmission mechanism by the abrasion of a gear. <P>SOLUTION: This gear design support method for analyzing the dynamic behavior of the power transmission mechanism constituted of a driving shaft, a shaft to be driven, and a gear train comprising gears installed in the respective shafts, generates at first an equation of motion of each shaft, after inputting basic dimensional information of each gear, driving condition information, shape error information, and friction characteristic information. The equations of motion are solved time-serially based on the various kinds of input information, to calculate operation results of the driving shaft and the shaft to be driven. Shape error change amounts due to the lapse of time in the respective gears are calculated based on the operation results and the various kinds of input information, and each shape error information in the equations of motion is updated based on the shape error change amounts and the shape error information. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、歯車設計支援方法、歯車設計支援プログラム、歯車設計支援プログラムが記録された記録媒体、及び、歯車設計支援装置に関し、詳細には、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構についてモデル化して、駆動軸の動作に対する被駆動軸の動的挙動を解析するための歯車設計支援方法、歯車設計支援プログラム、歯車設計支援プログラムが記録された記録媒体、及び、歯車設計支援装置に関する。   The present invention relates to a gear design support method, a gear design support program, a recording medium on which a gear design support program is recorded, and a gear design support device, and more specifically, one drive shaft and one or a plurality of driven shafts. A gear design support method and gear design support for modeling a power transmission mechanism composed of a gear train composed of gears installed on each shaft and analyzing the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the drive shaft. The present invention relates to a program, a recording medium on which a gear design support program is recorded, and a gear design support device.

複写機やプリンタ等の精密機械製品における駆動部分には、駆動軸と被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成された動力伝達機構が組み込まれている。そして、このような動力伝達機構の設計にあたっては、コンピュータを適用した歯車設計支援装置が一般的に用いられている。   A driving portion in a precision machine product such as a copying machine or a printer incorporates a power transmission mechanism including a driving shaft, a driven shaft, and a gear train composed of gears installed on each shaft. In designing such a power transmission mechanism, a gear design support device using a computer is generally used.

例えば、特許文献1に提案されている歯車設計支援装置は、上記動力伝達機構が備える歯車の基本諸元である諸元情報及び駆動条件情報が与えられ、さらに、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が与えられ、そして、これらの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逐次変化する作用線を求めて、当該作用線上で接触している歯対毎に運動方程式を生成して、この運動方程式を時系列的に解くことにより上記動力伝達機構が備える駆動軸と被駆動軸との動作結果を算出して、この動作結果を出力するものである。   For example, the gear design support device proposed in Patent Document 1 is provided with specification information and drive condition information, which are basic specifications of the gear provided in the power transmission mechanism, and further, the tooth profile error and tooth trace error of the gear. , Information on the shape error such as accumulated pitch error, tooth gap runout, and eccentric error between the basic circle center of the gear and the rotation axis center is given, and from the given information, the basic circle center of the gear The power transmission mechanism is obtained by obtaining an action line that changes sequentially due to eccentricity with the center of the rotation axis, generating an equation of motion for each tooth pair in contact with the action line, and solving the equation of motion in time series. The operation result of the drive shaft and the driven shaft included in is calculated, and the operation result is output.

この歯車設計支援装置によれば、歯車の回転動作に応じて変化する作用線を考慮した運動方程式を生成して、この運動方程式から駆動軸と被駆動軸との動作結果(即ち、動的挙動)を求めるので、歯車の作用線を固定した場合に比べて、歯車の噛み合い力の方向と歯車形状誤差とについて、より実稼働に近い状態での動作結果を得ることができ、そのため、高精度に且つ容易に歯車設計支援を行うことができた。   According to this gear design support device, a motion equation that takes into account an action line that changes according to the rotational motion of the gear is generated, and the motion result of the drive shaft and the driven shaft is obtained from this motion equation (that is, the dynamic behavior). Compared with the case where the line of action of the gear is fixed, it is possible to obtain an operation result in a state closer to actual operation with respect to the direction of the gear meshing force and the gear shape error. In addition, it was possible to easily support the gear design.

しかしながら、上記歯車設計支援装置では、初期状態における歯車の形状誤差は考慮しているものの、歯車の経時動作による摩耗に基づく形状誤差の変化は一切考慮されていないので、このような歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化については解析を行うことができず、そのため、設計段階において、動力伝達機構の寿命等を得ることができなかった。   However, although the gear design support device considers the shape error of the gear in the initial state, it does not consider any change in the shape error due to wear due to the temporal operation of the gear. The change over time of the dynamic behavior of the power transmission mechanism could not be analyzed, and therefore the life of the power transmission mechanism could not be obtained at the design stage.

また、特許文献2には、動力伝達機構の駆動軸と従動軸(即ち、被駆動軸)との回転位相差に基づいて、歯車の寿命を判定する技術が記載されているが、この技術は、動力伝達機構の実動作が必要であるので、試作機等の実機を用意する必要があり、そのため、歯車の設計支援として容易に利用できるものではなかった。   Patent Document 2 describes a technology for determining the life of a gear based on a rotational phase difference between a drive shaft and a driven shaft (that is, a driven shaft) of a power transmission mechanism. Since an actual operation of the power transmission mechanism is necessary, it is necessary to prepare an actual machine such as a prototype, and therefore, it cannot be easily used as a gear design support.

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化について容易に解析を行うことができる歯車設計支援方法、歯車設計支援プログラム、記録媒体、及び、歯車設計支援装置を提供することを目的としている。   The present invention aims to solve the above problems. That is, the present invention provides a gear design support method, a gear design support program, a recording medium, and a gear design support device that can easily analyze the change over time of the dynamic behavior of the power transmission mechanism due to gear wear. It is intended to provide.

請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援方法において、前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力する入力工程と、前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成工程と、前記入力工程で入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成工程で生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出工程と、前記入力工程で入力された諸情報、及び、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出工程と、前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出工程で算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出工程で用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新工程と、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果を出力する出力工程と、を有していることを特徴とする歯車設計支援方法である。   In order to achieve the above object, a power transmission comprising one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of the shafts. In a gear design support method for modeling a mechanism and analyzing the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the driving shaft, basic specification information, driving condition information, shape error information, and wear characteristics of each gear Based on the input step of inputting information, the equation generation step of generating the equation of motion of each axis, the basic specification information input in the input step, the driving condition information, and the shape error information, An operation result calculation step of calculating an operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving the equation of motion generated in the equation generation step with time along the operation time axis of the power transmission mechanism; , The above A shape error change amount calculating step for calculating a shape error change amount over time in each gear based on various information input in the step and the operation result calculated in the operation result calculating step, and the shape error A shape error information update step for updating the shape error information in the equation of motion used in the operation result calculation step based on the information and the shape error change amount calculated in the shape error change amount calculation step; An output step of outputting the operation result calculated in the result calculation step.

請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記駆動軸又は前記被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果とに基づいて、前記動力伝達機構の寿命を判定する寿命判定工程をさらに有していることを特徴とする方法である。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the normal operation determination value and the operation result calculation step given in advance to determine the normal operation of the drive shaft or the driven shaft. The method further includes a life determination step of determining a life of the power transmission mechanism based on the operation result calculated in (1).

請求項3に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果に基づいて、前記駆動軸と前記被駆動軸との経時後の動作結果を外挿する前記動作結果外挿工程と、前記駆動軸又は前記被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と前記動作結果外挿工程で外挿された前記経時後の動作結果とに基づいて、前記動力伝達機構の推定寿命時間を算出する寿命時間算出工程と、をさらに有していることを特徴とする方法である。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the operation of the drive shaft and the driven shaft after the lapse of time based on the operation result calculated in the operation result calculation step. The operation result extrapolation step of extrapolating the result, the normal operation determination value given in advance to determine the normal operation of the drive shaft or the driven shaft, and the extrapolated in the operation result extrapolation step And a life time calculating step of calculating an estimated life time of the power transmission mechanism based on an operation result after time.

請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載された発明において、前記1又は複数の被駆動軸のうち少なくともひとつの前記被駆動軸には該被駆動軸と共に回転する円筒状又は円柱状に形成された回転体が設けられ、そして、前記出力工程では、前記回転体が設けられた前記被駆動軸の動作結果を、予め与えられた前記回転体の形状情報を用いて前記回転体の外周面上の特性値に換算して出力することを特徴とする方法である。   The invention described in claim 4 is the invention described in any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the one or a plurality of driven shafts includes the driven shaft. A rotating body formed in a cylindrical shape or a columnar shape that rotates together with the rotating body is provided, and in the output step, the operation result of the driven shaft provided with the rotating body is given in advance as the shape of the rotating body. In this method, the information is converted into a characteristic value on the outer peripheral surface of the rotating body and output.

請求項5に記載された発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載された発明において、前記形状誤差変化量算出工程では、互いに噛み合う一対の前記歯車のそれぞれの材質において摩耗強度に所定の基準値を超える差異があるとき、前記摩耗強度の低い方についてのみ前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする方法である。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, in the shape error change amount calculating step, the wear strength of each material of the pair of gears meshing with each other is increased. When there is a difference exceeding a predetermined reference value, the shape error change amount is calculated only for the lower wear strength.

請求項6に記載された発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載された発明において、前記形状誤差変化量算出工程では、前記動作伝達機構の環境温度に応じて定まる前記摩耗特性情報を用いて、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする方法である。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, in the shape error change amount calculating step, the wear characteristic determined according to an environmental temperature of the motion transmission mechanism. The method is characterized in that the shape error change amount is calculated using information.

請求項7に記載された発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載された発明において、前記形状誤差変化量算出工程では、前記歯車の歯が噛み合うことにより歯面に生じる面圧が所定の面圧基準値より高いときのみ、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする方法である。   According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, in the shape error change amount calculating step, the surface pressure generated on the tooth surface when the teeth of the gear mesh with each other. The shape error change amount is calculated only when is higher than a predetermined surface pressure reference value.

請求項8に記載された発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載された発明において、前記形状誤差変化量算出工程では、予め与えられた前記歯車の歯形修整量情報に基づいて補正した前記面圧を用いて、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする方法である。   The invention described in claim 8 is the invention described in any one of claims 1 to 7, wherein in the shape error change amount calculating step, based on tooth shape modification amount information of the gear given in advance. The shape error variation is calculated using the corrected surface pressure.

請求項9に記載された発明は、請求項1〜8のいずれか一項に記載された発明において、前記形状誤差変化量算出工程では、予め与えられた前記歯車の組み付け誤差情報に基づいて補正した前記面圧を用いて、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする方法である。   The invention described in claim 9 is the invention described in any one of claims 1 to 8, wherein in the shape error change amount calculating step, correction is performed based on pre-given assembly error information of the gear. The shape error variation is calculated using the surface pressure.

請求項10に記載された発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法における各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする歯車設計支援プログラムである。   The invention described in claim 10 is a gear design support program that causes a computer to execute each step in the gear design support method according to any one of claims 1 to 9.

請求項11に記載された発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法における各工程をコンピュータに実行させるための歯車設計支援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である。   The invention described in claim 11 is characterized in that a gear design support program for causing a computer to execute each step in the gear design support method according to any one of claims 1 to 9 is recorded. Recording medium.

請求項12に記載された発明は、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援装置において、前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力するための入力手段と、前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成手段と、前記入力手段によって入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成手段によって生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出手段と、前記入力手段によって入力された諸情報、及び、前記動作結果算出手段によって算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出手段と、前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出手段によって算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出手段で用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新手段と、前記動作結果算出手段によって算出された前記動作結果を出力する出力手段と、を有していることを特徴とする歯車設計支援装置である。   According to a twelfth aspect of the present invention, a power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train including gears installed on each of the shafts is modeled, and the drive An input means for inputting basic specification information, driving condition information, shape error information, and wear characteristic information of each gear in a gear design support device for analyzing the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the shaft Generated by the equation generation means based on the basic specification information, the driving condition information, and the shape error information input by the input means. An operation result calculation means for calculating an operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving the motion equation obtained over time along the operation time axis of the power transmission mechanism; and the input means Therefore, based on the various information input and the operation result calculated by the operation result calculation unit, a shape error change amount calculating means for calculating a shape error change amount with time in each gear, and the shape error information And shape error information update means for updating the shape error information in the equation of motion used by the motion result calculation means based on the shape error change amount calculated by the shape error change amount calculation means, and the motion result An output unit that outputs the operation result calculated by the calculation unit.

請求項1に記載された発明によれば、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援方法において、前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力する入力工程と、前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成工程と、前記入力工程で入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成工程で生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出工程と、前記入力工程で入力された諸情報、及び、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出工程と、前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出工程で算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出工程で用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新工程と、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果を出力する出力工程と、を有しているので、駆動軸及び被駆動軸の運動方程式を動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解いて得た各軸の動作結果を用いて、運動方程式における形状誤差情報を更新でき、そのため、動力伝達機構の経時動作により進行する歯車の摩耗を歯車の形状誤差に反映することができ、これにより、歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化について解析を行うことができる。また、試作機等の実機を用いることなく容易に解析を行うことができる。   According to the invention described in claim 1, a power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of these shafts is modeled. In the gear design support method for analyzing the dynamic behavior of the driven shaft relative to the operation of the drive shaft, an input step of inputting basic specification information, drive condition information, shape error information, and wear characteristic information of each gear An equation generation step for generating an equation of motion for each axis, and the equation generation step based on the basic specification information, the drive condition information, and the shape error information input in the input step. An operation result calculation step of calculating an operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving the motion equation along the operation time axis of the power transmission mechanism over time, and an input in the input step Made And a shape error change amount calculating step for calculating a shape error change amount over time in each gear based on the operation result calculated in the operation result calculating step, and the shape error information and the shape error change. Based on the amount of change in shape error calculated in the amount calculation step, the shape error information update step for updating the shape error information in the equation of motion used in the motion result calculation step, and the motion result calculation step Output step for outputting the operation result, so that the operation result of each axis obtained by solving the equation of motion of the drive shaft and the driven shaft over time along the operation time axis of the power transmission mechanism. Can be used to update the shape error information in the equation of motion, so that the gear wear caused by the aging of the power transmission mechanism can be reflected in the gear shape error. Accordingly, the time course of the dynamic behavior of the power transmission mechanism due to wear of the gears can be analyzed. Further, analysis can be easily performed without using an actual machine such as a prototype.

請求項2に記載された発明によれば、前記駆動軸又は前記被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果とに基づいて、前記動力伝達機構の寿命を判定する寿命判定工程をさらに有しているので、設計段階において、容易に動力伝達機構の寿命時間を得ることができる。   According to the invention described in claim 2, the normal operation determination value given in advance for determining the normal operation of the drive shaft or the driven shaft and the operation result calculated in the operation result calculation step Further, the life determining step for determining the life of the power transmission mechanism is further provided, so that the life time of the power transmission mechanism can be easily obtained in the design stage.

請求項3に記載された発明によれば、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果に基づいて、前記駆動軸と前記被駆動軸との経時後の動作結果を外挿する前記動作結果外挿工程と、前記駆動軸又は前記被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と前記動作結果外挿工程で外挿された前記経時後の動作結果とに基づいて、前記動力伝達機構の推定寿命時間を算出する寿命時間算出工程と、をさらに有しているので、外挿した経時後の動作結果を用いることにより、寿命時間に至るまで運動方程式を解く必要が無くなり、そのため、寿命時間の算出にかかる時間を短縮することができる。   According to the invention described in claim 3, the operation result for extrapolating the operation results of the drive shaft and the driven shaft after the lapse of time based on the operation result calculated in the operation result calculation step. Based on the extrapolation step, the normal operation determination value given in advance to determine the normal operation of the drive shaft or the driven shaft, and the operation result after the time extrapolated in the operation result extrapolation step And a life time calculating step for calculating an estimated life time of the power transmission mechanism, so that it is necessary to solve the equation of motion until the life time is reached by using the extrapolated operation results after the lapse of time. Therefore, the time required for calculating the lifetime can be shortened.

請求項4に記載された発明によれば、前記1又は複数の被駆動軸のうち少なくともひとつの前記被駆動軸には該被駆動軸と共に回転する円筒状又は円柱状に形成された回転体が設けられ、そして、前記出力工程では、前記回転体が設けられた前記被駆動軸の動作結果を、予め与えられた前記回転体の形状情報を用いて前記回転体の外周面上の特性値に換算して出力するので、例えば、被駆動軸の回転体として、画像形成装置における感光体ドラムが設けられているとき、動作結果として、この感光体ドラムの外周面上における位置ずれや速度ムラなどの特性値を示すことができ、そのため、回転体の外周面上での性能を予測することができ、設計に容易に反映することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, at least one of the one or a plurality of driven shafts has a rotating body formed in a cylindrical shape or a columnar shape that rotates together with the driven shaft. In the output step, the operation result of the driven shaft provided with the rotating body is converted into a characteristic value on the outer peripheral surface of the rotating body using shape information of the rotating body given in advance. For example, when the photosensitive drum in the image forming apparatus is provided as the driven shaft rotator, the operation result may be misalignment or speed unevenness on the outer peripheral surface of the photosensitive drum. Therefore, the performance on the outer peripheral surface of the rotating body can be predicted and can be easily reflected in the design.

請求項5に記載された発明によれば、前記形状誤差変化量算出工程では、互いに噛み合う一対の前記歯車のそれぞれの材質において摩耗強度に所定の基準値を超える差異があるとき、前記摩耗強度の低い方についてのみ前記形状誤差変化量を算出するので、摩耗強度の高い歯車を備えた軸について歯車の摩耗を考慮した計算を省略することができ、そのため、短い計算時間で各軸の動作結果を得ることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, in the shape error change amount calculating step, when there is a difference in wear strength exceeding a predetermined reference value in each material of the pair of gears meshing with each other, Since the amount of change in the shape error is calculated only for the lower one, it is possible to omit the calculation considering the gear wear for the shaft equipped with the gear with high wear strength, so that the operation result of each shaft can be calculated in a short calculation time. Obtainable.

請求項6に記載された発明によれば、前記形状誤差変化量算出工程では、前記動作伝達機構の環境温度に応じて定まる前記摩耗特性情報を用いて、前記形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。   According to the invention described in claim 6, in the shape error change amount calculating step, the shape error change amount is calculated using the wear characteristic information determined according to the environmental temperature of the motion transmission mechanism. The accuracy of the operation result of each axis can be increased.

請求項7に記載された発明によれば、前記形状誤差変化量算出工程では、前記歯車の歯が噛み合うことにより歯面に生じる面圧が所定の面圧基準値より高いときのみ、前記形状誤差変化量を算出するので、面圧が面圧基準値以下のときの計算を省略することができ、そのため、短い計算時間で各軸の動作結果を得ることができる。   According to the invention described in claim 7, in the shape error change amount calculating step, the shape error is generated only when the surface pressure generated on the tooth surface due to the meshing of the teeth of the gear is higher than a predetermined surface pressure reference value. Since the amount of change is calculated, the calculation when the surface pressure is equal to or less than the surface pressure reference value can be omitted. Therefore, the operation result of each axis can be obtained in a short calculation time.

請求項8に記載された発明によれば、前記形状誤差変化量算出工程では、予め与えられた前記歯車の歯形修整量情報に基づいて補正した前記面圧を用いて、前記形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。   According to the invention described in claim 8, in the shape error change amount calculating step, the shape error change amount is calculated using the surface pressure corrected based on the tooth shape correction amount information of the gear given in advance. Since it calculates, the precision of the operation result of each axis can be improved.

請求項9に記載された発明によれば、前記形状誤差変化量算出工程では、予め与えられた前記歯車の組み付け誤差情報に基づいて補正した前記面圧を用いて、前記形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。   According to a ninth aspect of the present invention, in the shape error change amount calculating step, the shape error change amount is calculated using the surface pressure corrected based on pre-given assembly error information of the gear. Therefore, the accuracy of the operation result of each axis can be increased.

請求項10に記載された発明によれば、請求項1〜9のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法における各工程をコンピュータに実行させるので、歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化について容易に解析を行うことができる。   According to the invention described in claim 10, since each step in the gear design support method according to any one of claims 1 to 9 is executed by a computer, the dynamic behavior of the power transmission mechanism due to gear wear is achieved. It is possible to easily analyze the change with time.

請求項11に記載された発明によれば、請求項1〜9のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法における各工程をコンピュータに実行させるための歯車設計支援プログラムが記録されているので、歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化について容易に解析を行うことができる。   According to the invention described in claim 11, since a gear design support program for causing a computer to execute each step in the gear design support method according to any one of claims 1 to 9, is recorded. It is possible to easily analyze the change over time of the dynamic behavior of the power transmission mechanism due to gear wear.

請求項12に記載された発明によれば、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援装置において、前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力するための入力手段と、前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成手段と、前記入力手段によって入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成手段によって生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出手段と、前記入力手段によって入力された諸情報、及び、前記動作結果算出手段によって算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出手段と、前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出手段によって算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出手段で用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新手段と、前記動作結果算出手段によって算出された前記動作結果を出力する出力手段と、を有しているので、駆動軸及び被駆動軸の運動方程式を動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解いて得た各軸の動作結果を用いて、運動方程式における形状誤差情報を更新でき、そのため、動力伝達機構の経時動作により進行する歯車の摩耗を歯車の形状誤差に反映することができ、したがって、歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化について容易に解析を行うことができる。   According to the invention described in claim 12, a power transmission mechanism composed of one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of these shafts is modeled, In the gear design support device for analyzing the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the driving shaft, for inputting basic specification information, driving condition information, shape error information, and wear characteristic information of each gear. The equation generating means based on the input means, the equation generating means for generating the motion equation of each axis, the basic specification information, the driving condition information, and the shape error information input by the input means An operation result calculation means for calculating an operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving the equation of motion generated by the time course along the operation time axis of the power transmission mechanism, and the input On the basis of various information input by the means and the operation result calculated by the operation result calculation means, a shape error change amount calculating means for calculating a shape error change amount over time in each gear, and the shape error Shape error information updating means for updating the shape error information in the equation of motion used in the motion result calculation means based on the information and the shape error change amount calculated by the shape error change amount calculation means; Output means for outputting the operation result calculated by the result calculation means, so that the equation of motion of the drive shaft and the driven shaft can be solved over time along the operation time axis of the power transmission mechanism. The shape error information in the equation of motion can be updated using the motion results of each axis, and therefore the gears that progress due to the time-dependent operation of the power transmission mechanism can be updated. Worn can the be reflected in the shape error of the gear, thus, it is possible to easily analyze the time course of the dynamic behavior of the power transmission mechanism due to wear of the gears.

本発明の第1の実施形態の歯車設計支援装置における概略構成ブロック図である。It is a schematic block diagram of the gear design support device of the first embodiment of the present invention. 図1の歯車設計支援装置の変形例を示す概略構成ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the gear design assistance apparatus of FIG. 図1の歯車設計支援装置のCPUにより歯車設計支援プログラムを実行した場合の機能ブロック図である。It is a functional block diagram at the time of running the gear design support program by CPU of the gear design support device of FIG. 図1の歯車設計支援装置のCPUによって実行される動作解析処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement analysis process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of FIG. 図1の歯車設計支援装置による解析結果(速度ムラ)の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the analysis result (speed nonuniformity) by the gear design assistance apparatus of FIG. 図1の歯車設計支援装置による解析結果(周波数分析)の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the analysis result (frequency analysis) by the gear design assistance apparatus of FIG. 図1の歯車設計支援装置による解析結果イメージ(速度ムラの経時的変化)を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result image (temporal change of speed nonuniformity) by the gear design support device of FIG. 本発明の第2の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される動作解析処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement analysis process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される動作解析処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement analysis process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 3rd Embodiment of this invention. 動力伝達機構の推定寿命時間算出の概略イメージを示す図である。It is a figure which shows the schematic image of estimated lifetime time calculation of a power transmission mechanism. 本発明の第4の実施形態の歯車設計支援装置で動作解析が行われる動力伝達機構の一例を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows an example of the power transmission mechanism in which operation | movement analysis is performed with the gear design assistance apparatus of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される形状誤差変化量算出処理の一例(その1)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example (the 1) of a shape error variation | change_quantity calculation process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される形状誤差変化量算出処理の一例(その2)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example (the 2) of a shape error variation | change_quantity calculation process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される形状誤差変化量算出処理の一例(その3)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example (the 3) of a shape error variation | change_quantity calculation process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される形状誤差変化量算出処理の一例(その4)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example (the 4) of a shape error variation | change_quantity calculation process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される形状誤差変化量算出処理の一例(その5)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example (the 5) of a shape error variation | change_quantity calculation process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態の歯車設計支援装置のCPUによって実行される形状誤差変化量算出処理の一例(その6)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example (the 6) of a shape error variation | change_quantity calculation process performed by CPU of the gear design assistance apparatus of the 10th Embodiment of this invention.

(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。第1の実施形態は、請求項1に示す発明に対応するものである。
(First embodiment)
Below, the 1st Embodiment of this invention is described with reference to FIGS. The first embodiment corresponds to the invention shown in claim 1.

図1に、本発明の歯車設計支援装置(図中、符号1で示す)の機能ブロック図を示す。この歯車設計支援装置1は、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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するために用いられる。   FIG. 1 shows a functional block diagram of a gear design support device (indicated by reference numeral 1 in the figure) of the present invention. The gear design support device 1 models a power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of the shafts. Used to analyze the dynamic behavior of the driven shaft with respect to motion.

歯車設計支援装置1は、例えば、周知のパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて構成され、CPU(中央演算処理装置;Central Processing Unit)2と、RAM(Random Access Memory)3と、CRT(陰極線管;Cathode Ray Tube)4と、キーボード5と、マウス6と、プリンタ7と、データ入力部8と、HDD(磁気ディスク装置;Hard Disk Drive)9と、を備えており、これらの主要各部は、バス10により互いに接続されている。   The gear design support device 1 is configured using a computer system such as a well-known personal computer, for example, and includes a CPU (Central Processing Unit) 2, a RAM (Random Access Memory) 3, and a CRT (Cathode Ray Tube). Cathode Ray Tube) 4, keyboard 5, mouse 6, printer 7, data input unit 8, and HDD (magnetic disk drive; Hard Disk Drive) 9. The buses 10 are connected to each other.

CPU2は、歯車設計支援装置1における総合的な制御を行う。RAM3は、CPU2による制御で用いられるデータなどを格納する読み書き自在のメモリである。CRT4は、キーボード5やマウス6により入力された情報、解析状況を示す情報、及び、解析結果を示す情報などを表示する表示ディスプレイである。キーボード5及びマウス6は、周知の入力装置であり、主に、解析対象となる動力伝達機構に関する情報や制御命令などが入力される。プリンタ7は、電子写真方式又はインク噴出方式のものが用いられ、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出力する。データ入力部8は、例えば、FDD(Flexible Disk Drive)であり、フレキシブルディスクなどの可搬性の記録媒体11から各種情報の読み出しが可能な入力手段である。データ入力部8として、これ以外にも、記録媒体11としての光ディスク(例えば、DVD(Digital Versatile Disc)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)など)から各種情報の読み出しが可能な光学ディスク装置等の他種の入力手段を設けてもよい。HDD9は、本装置1に内蔵されており、CPU2に基本制御を実行させるOS(Operating System)プログラム20や歯車設計支援のための歯車設計支援プログラム21が格納されている。   The CPU 2 performs comprehensive control in the gear design support device 1. The RAM 3 is a readable / writable memory that stores data used for control by the CPU 2. The CRT 4 is a display that displays information input from the keyboard 5 and the mouse 6, information indicating the analysis status, information indicating the analysis result, and the like. The keyboard 5 and the mouse 6 are well-known input devices, and mainly information related to a power transmission mechanism to be analyzed, a control command, and the like are input thereto. The printer 7 is of an electrophotographic type or an ink jet type, and outputs the processing result of the gear design support processing by the CPU 2, such as an analysis result, to a sheet. The data input unit 8 is, for example, an FDD (Flexible Disk Drive), and is an input unit that can read various information from a portable recording medium 11 such as a flexible disk. In addition to this, as the data input unit 8, an optical disc device capable of reading various information from an optical disc (for example, a DVD (Digital Versatile Disc), a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), etc.) as a recording medium 11. Other types of input means may be provided. The HDD 9 is built in the apparatus 1 and stores an OS (Operating System) program 20 for causing the CPU 2 to execute basic control and a gear design support program 21 for supporting gear design.

上述した記録媒体11には、本装置1での解析の対象となる動力伝達機構における基本諸元データ、駆動条件データ、形状誤差データ、及び、摩耗特性データが格納(記録)されている。これらデータの一例を以下に示す。   The above-described recording medium 11 stores (records) basic specification data, drive condition data, shape error data, and wear characteristic data in the power transmission mechanism to be analyzed by the apparatus 1. An example of these data is shown below.

(1)基本諸元データ(各歯車における歯数、モジュール、圧力角、ねじれ角、歯幅、歯厚、軸の座標、噛み合う相手歯車、材質、密度、ヤング率など)
(2)駆動条件データ(駆動軸の回転方向、駆動軸の目標速度、駆動軸の駆動トルク、被駆動軸の負荷トルク、各軸の摩擦トルク、粘性摩擦トルク(粘性係数)、各軸の慣性モーメント、各軸(各歯車)の初期位相角度(どの歯とどの歯から噛み合い始めるか)など)
(3)形状誤差データ(歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差など)
(4)摩耗特性データ(材質の組み合わせと該組み合わせにおける摩擦係数及び比摩耗量など)
(1) Basic data (number of teeth in each gear, module, pressure angle, torsion angle, tooth width, tooth thickness, shaft coordinates, mating gear, material, density, Young's modulus, etc.)
(2) Drive condition data (drive shaft rotation direction, drive shaft target speed, drive shaft drive torque, driven shaft load torque, friction torque of each shaft, viscous friction torque (viscosity coefficient), inertia of each shaft Moment, initial phase angle of each axis (each gear) (which teeth and which teeth start to mesh), etc.)
(3) Shape error data (tooth profile error, tooth trace error, cumulative pitch error, etc.)
(4) Wear characteristic data (combination of materials, friction coefficient and specific wear amount in the combination, etc.)

これら各種データは、記録媒体11がデータ入力部8に取り付けられることにより、CPU2による読み出し(即ち、入力)が可能となる。なお、本実施形態では、記録媒体11に記録された上記各種データがデータ入力部8を介して入力される構成であるが、これに限らず、例えば、各種データがキーボード5やマウス6から入力されるようにしてもよく、本発明の目的に反しない限り、その入力形態は任意である。なお、上記基本諸元データ、駆動条件データ、形状誤差データ、及び、摩耗特性データは、請求項中の、基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報に相当する。   These various data can be read (i.e., input) by the CPU 2 when the recording medium 11 is attached to the data input unit 8. In the present embodiment, the various data recorded on the recording medium 11 is input via the data input unit 8. However, the present invention is not limited to this, and for example, various data is input from the keyboard 5 or the mouse 6. As long as the object of the present invention is not violated, the input form is arbitrary. The basic specification data, drive condition data, shape error data, and wear characteristic data correspond to the basic specification information, drive condition information, shape error information, and wear characteristic information in the claims.

また、本実施形態では、歯車設計支援プログラムがHDD9に格納(記録)されているものであるが、これに限らず、例えば、歯車設計支援プログラムを記録媒体としての光ディスクに記録して、データ入力部8からRAM3上に読み込むようにしてもよい。または、図2に示すように、HDD32を外部記憶装置として、HDD I/F31を介してバス10に接続して、このHDD32からOSプログラム20と歯車設計支援プログラム21とを読み出すようにしてもよい。このようにすることで、歯車設計支援プログラム21の持ち運びが可能となり、様々な場所で動力伝達機構の動作解析を行うことができる。   In this embodiment, the gear design support program is stored (recorded) in the HDD 9. However, the present invention is not limited to this. For example, the gear design support program is recorded on an optical disk as a recording medium, and data is input. You may make it read on RAM3 from the part 8. FIG. Alternatively, as shown in FIG. 2, the HDD 32 may be used as an external storage device, connected to the bus 10 via the HDD I / F 31, and the OS program 20 and the gear design support program 21 may be read from the HDD 32. . By doing so, the gear design support program 21 can be carried, and the operation analysis of the power transmission mechanism can be performed in various places.

CPU2は、HDD9に格納された歯車設計支援プログラム21を実行することにより、図3に示す、入力手段2a、方程式生成手段2b、動作結果算出手段2c、形状誤差変化量算出手段2d、形状誤差情報更新手段2e、出力手段2f、などの機能ブロックを有することになる。   The CPU 2 executes the gear design support program 21 stored in the HDD 9, whereby the input means 2a, equation generation means 2b, operation result calculation means 2c, shape error change amount calculation means 2d, shape error information shown in FIG. It has functional blocks such as update means 2e and output means 2f.

このことから、歯車設計支援装置1は、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援装置において、前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力するための入力手段2aと、前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成手段2bと、前記入力手段2aによって入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成手段2bによって生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出手段2cと、前記入力手段2aによって入力された諸情報、及び、前記動作結果算出手段2cによって算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出手段2dと、前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出手段2dによって算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出手段2cで用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新手段2eと、前記動作結果算出手段2cによって算出された前記動作結果を出力する出力手段2fと、を有していることになる。   From this, the gear design support device 1 models a power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of the shafts. In the gear design support device for analyzing the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of the driving shaft, input for inputting basic specification information, driving condition information, shape error information, and wear characteristic information of each gear. Based on the means 2a, the equation generating means 2b for generating the equation of motion of each axis, the basic specification information inputted by the input means 2a, the driving condition information, and the shape error information, the equation An operation result calculation for calculating the operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving the equation of motion generated by the generation means 2b with time along the operation time axis of the power transmission mechanism. Based on the means 2c, various information input by the input means 2a, and the operation result calculated by the operation result calculation means 2c, a shape error change for calculating a shape error change amount over time in each gear Based on the amount calculation means 2d, the shape error information and the shape error change amount calculated by the shape error change amount calculation means 2d, the shape error information in the equation of motion used in the operation result calculation means 2c is obtained. It has shape error information updating means 2e for updating, and output means 2f for outputting the operation result calculated by the operation result calculation means 2c.

次に、図4のフローチャートを参照して、図1に示した歯車設計支援装置1が備えるCPU2によって実行される本発明に係る動作解析処理(即ち、歯車設計支援処理)について説明する。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, an operation analysis process (that is, a gear design support process) according to the present invention executed by the CPU 2 provided in the gear design support apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described.

ステップS110では、動作解析の対象となる動力伝達機構に関する基本データとしての上記基本諸元データ及び駆動条件データをデータ入力部8に取り付けられた記録媒体11から読み出し(即ち、入力し)、同様に、ステップS120では、各歯車の形状誤差に関する形状誤差データを読み出し、同様に、ステップS130では、各歯車に関する摩耗特性データを読み出す。そして、ステップS140に進む。   In step S110, the basic specification data and drive condition data as basic data related to the power transmission mechanism to be subjected to motion analysis are read (that is, input) from the recording medium 11 attached to the data input unit 8, and similarly. In step S120, shape error data relating to the shape error of each gear is read out. Similarly, in step S130, wear characteristic data relating to each gear is read out. Then, the process proceeds to step S140.

ステップS140では、HDD9に歯車設計支援プログラムの一部として格納された運動方程式情報を読み出して、各歯車(即ち、各軸)における運動方程式を生成する。本実施形態においては、次式で示される運動方程式を用いて解析を行う。   In step S140, the equation of motion information stored in the HDD 9 as part of the gear design support program is read, and the equation of motion for each gear (ie, each axis) is generated. In the present embodiment, the analysis is performed using an equation of motion represented by the following equation.

Figure 2011052818
Figure 2011052818

但し、上記(1)式において、Jは歯車の慣性モーメント、θは歯車の回転角度、cは粘性係数、Kは歯対剛性、nは歯車の歯数、iは歯車の歯番号(何番目の歯かを示す)、δはたわみ量(駆動側の歯における値と従動側の歯における値との合算量)、eは歯車形状誤差(駆動側の歯における値と従動側の歯における値との合算量)、Nは軸トルク、である。なお、上記(1)式で示される運動方程式は一例であり、動作解析の対象となる動力駆動機構等に応じて適宜生成される。そして、ステップS150に進む。   In the above equation (1), J is the gear inertia moment, θ is the gear rotation angle, c is the viscosity coefficient, K is the tooth-to-rigidity, n is the number of gear teeth, and i is the gear tooth number (what number Δ is the amount of deflection (the sum of the value at the driving-side tooth and the value at the driven-side tooth), and e is the gear shape error (the value at the driving-side tooth and the value at the driven-side tooth) N is the shaft torque. Note that the equation of motion represented by the above equation (1) is an example, and is generated as appropriate according to the power drive mechanism or the like to be subjected to motion analysis. Then, the process proceeds to step S150.

ステップS150では、歯車の歯における歯対力値を算出する。この歯対力値は、各歯車対の歯対剛性Kと、各歯車の形状誤差eと、歯対のたわみ量δと、から算出される。ここで用いられる歯対剛性Kは、歯車におけるヤング率と歯車形状(モジュール、歯厚)と歯車の歯の面(歯面)上の接触点から算出される。本実施形態においては、歯車の偏心を考慮していないので、歯面上の接触点は、固定した作用線(互いに噛み合う各歯車の基礎円への共通接線)と歯面曲線であるインボリュート曲線の交点から得られる。もちろん、歯車の偏心を考慮して歯車間の作用線を固定ではなく可動として、上記接触点を導き出してもよい。また、形状誤差eは、ステップS120で入力された歯車の初期状態での形状誤差データ(e0)に、摩耗による形状誤差変化量(e’)を加えた値である。また、たわみ量δは、駆動側寄りの歯車(軸)の回転角と、被駆動側寄りの歯車(軸)の回転角と、これら歯車の減速比と、から算出される。そして、ステップS160に進む。   In step S150, a tooth force value for the gear teeth is calculated. This tooth pair force value is calculated from the tooth pair rigidity K of each gear pair, the shape error e of each gear, and the deflection amount δ of the tooth pair. The tooth pair rigidity K used here is calculated from the Young's modulus of the gear, the gear shape (module, tooth thickness), and the contact point on the tooth surface (tooth surface) of the gear. In this embodiment, since the eccentricity of the gear is not considered, the contact point on the tooth surface is a fixed action line (a common tangent to the basic circle of each gear meshing with each other) and an involute curve which is a tooth surface curve. Obtained from the intersection. Of course, the contact point may be derived by considering the eccentricity of the gear so that the action line between the gears is not fixed but movable. The shape error e is a value obtained by adding the shape error change amount (e ') due to wear to the shape error data (e0) in the initial state of the gear input in step S120. The deflection amount δ is calculated from the rotation angle of the gear (shaft) closer to the driving side, the rotation angle of the gear (shaft) closer to the driven side, and the reduction ratio of these gears. Then, the process proceeds to step S160.

ステップS160では、上記入力された各データ値及びステップS150で算出された歯対力値を、各歯車における運動方程式に適用する。そして、ステップS170に進む。   In step S160, each input data value and the tooth-to-force value calculated in step S150 are applied to the equation of motion in each gear. Then, the process proceeds to step S170.

ステップS170では、上記運動方程式を用いて、所定の1次計算期間(例えば、解析対象の歯車が1回転する期間など)内で、この1次計算期間を複数区間に分けた所定の微小解析間隔時間毎に、各歯車の慣性力、粘性力及び剛性力(即ち、運動方程式の左辺)と、外力となる駆動トルク、負荷トルク及び摩擦トルク(即ち、運動方程式の右辺)と、の釣り合いを求める(即ち、運動方程式を解く)ことにより、駆動軸と被駆動軸との動作結果を算出する。この運動方程式は、微分方程式に一般的に用いられるオイラー法やルンゲクッタ法、ニューマークβ法などの周知の数値解法で解くことができるので、解法の詳細については省略する。そして、ステップS180に進む。   In step S170, a predetermined minute analysis interval obtained by dividing the primary calculation period into a plurality of sections within a predetermined primary calculation period (for example, a period during which the analysis target gear rotates once) using the equation of motion. Find the balance between the inertial force, viscous force and stiffness force of each gear (ie, the left side of the equation of motion) and the driving torque, load torque, and friction torque (ie, the right side of the equation of motion) that are external forces. By solving the equation of motion (that is, solving the equation of motion), the operation result of the drive shaft and the driven shaft is calculated. This equation of motion can be solved by known numerical methods such as the Euler method, the Runge-Kutta method, and the Newmark β method that are generally used for differential equations, and the details of the solution method will be omitted. Then, the process proceeds to step S180.

ステップS180では、1次計算期間が経過したか否か(即ち、1次計算期間におけるすべての微小解析間隔時間毎に運動方程式を解いたか否か)を判定し、経過していればステップS190に進み(S180でY)、経過していなければステップS170に戻り、微小解析間隔時間を進めて再度運動方程式を解く。   In step S180, it is determined whether or not the primary calculation period has elapsed (that is, whether or not the equation of motion has been solved at every minute analysis interval time in the primary calculation period), and if it has elapsed, the process proceeds to step S190. Advance (Y in S180). If not, the process returns to step S170, advances the minute analysis interval time, and solves the equation of motion again.

ステップS190では、各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。具体的には、各歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、上述した1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出し、また、歯面に加わる面圧を、ステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、面圧と、比摩耗量と、から各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量(即ち、摩耗量)を算出する。この形状誤差変化量の算出式を以下に示す。   In step S190, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated. Specifically, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of each gear are determined based on the rotational speed of each shaft (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) obtained in the above-described primary calculation period and the contact point of the tooth surface ( That is, the surface pressure applied to the tooth surface is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the amount of change in shape error (ie, the amount of wear) due to wear on the tooth surfaces of each gear is calculated from the slip speed, the slide time, the surface pressure, and the specific wear amount. The calculation formula of this shape error change amount is shown below.

Figure 2011052818
Figure 2011052818

但し、(2)式において、e’は形状誤差変化量、Wは比摩耗量、Pは面圧、Vはすべり速度、Tはすべり時間である。そして、ステップS200に進む。   In equation (2), e 'is the amount of change in the shape error, W is the specific wear amount, P is the surface pressure, V is the sliding speed, and T is the sliding time. Then, the process proceeds to step S200.

ステップS200では、ステップS120で入力された初期状態の形状誤差値に、ステップS190で算出された形状誤差変化量を加えた値を、新たな形状誤差データとする。即ち、形状誤差データを更新する。この形状誤差データの算出式を以下に示す。   In step S200, a value obtained by adding the shape error change amount calculated in step S190 to the initial shape error value input in step S120 is used as new shape error data. That is, the shape error data is updated. The calculation formula of this shape error data is shown below.

Figure 2011052818
Figure 2011052818

但し、(3)式において、eは形状誤差、e0は初期状態の形状誤差値、e’は形状誤差変化量である。また、ここで用いられる形状誤差変化量e’は、上記ステップS190で算出された形状誤差変化量を、続く1次計算期間に至るまでの歯車の回転数などを考慮して調整した値を用いてもよい。例えば、1次計算期間で歯車が1回転したときの形状誤差変化量を求めたあと、続いて解析を行う1次計算期間が、さらに歯車が100回転した後のものであるとすると、形状誤差変化量e’を100倍した値を形状誤差変化量として初期状態の形状誤差値に加算するなど、適宜調整する。そして、ステップS210に進む。   In equation (3), e is a shape error, e0 is a shape error value in an initial state, and e 'is a shape error change amount. The shape error change amount e ′ used here is a value obtained by adjusting the shape error change amount calculated in step S190 in consideration of the rotational speed of the gears up to the subsequent primary calculation period. May be. For example, if the primary calculation period in which the analysis is performed after obtaining the amount of change in the shape error when the gear rotates once in the primary calculation period is after the gear further rotates 100 times, the shape error A value obtained by multiplying the change amount e ′ by 100 is appropriately adjusted, for example, as a shape error change amount and added to the shape error value in the initial state. Then, the process proceeds to step S210.

ステップS210では、所定の2次計算期間(例えば、解析対象の歯車が100万回転する期間など)が経過したか否かを判定し、経過していれば解析が終了したものとしてステップS220に進み(S210でY)、経過していなければステップS150に戻り、更新された形状誤差データを運動方程式に適用すると共に、動力伝達機構における動作時間を所定時間(例えば、解析対象の歯車が100回転する期間など)進めて新たな1次計算期間を設定して、再度1次計算期間について運動方程式を解く(S210でN)。   In step S210, it is determined whether or not a predetermined secondary calculation period (for example, a period during which the analysis target gear rotates 1 million times) has passed, and if it has elapsed, the process proceeds to step S220 assuming that the analysis has been completed. (Y in S210), if not elapsed, the process returns to step S150, the updated shape error data is applied to the equation of motion, and the operation time in the power transmission mechanism is set to a predetermined time (for example, the analysis target gear rotates 100 times). A new primary calculation period is set in advance, and the equation of motion is solved again for the primary calculation period (N in S210).

ステップS220では、運動方程式を解くことによって得た動力伝達機構の駆動軸及び被駆動軸の動作結果(即ち、解析結果)を、CRT4及び/又はプリンタ7に出力する。そして、本フローチャートの処理を終了する。   In step S220, the operation result (that is, the analysis result) of the drive shaft and the driven shaft of the power transmission mechanism obtained by solving the equation of motion is output to the CRT 4 and / or the printer 7. And the process of this flowchart is complete | finished.

上述したステップS110〜S130が、請求項中の入力工程に相当し、ステップS140が、請求項中の方程式生成工程に相当し、ステップS150〜S180が、請求項中の動作結果算出工程に相当し、ステップS190が、請求項中の形状誤差変化量算出工程に相当し、ステップS200が、請求項中の形状誤差情報更新工程に相当し、ステップS210が、請求項中の出力工程に相当する。   Steps S110 to S130 described above correspond to the input step in the claims, step S140 corresponds to the equation generation step in the claims, and steps S150 to S180 correspond to the operation result calculation step in the claims. Step S190 corresponds to the shape error change amount calculation step in the claims, Step S200 corresponds to the shape error information update step in the claims, and Step S210 corresponds to the output step in the claims.

また、上述したステップS110〜S130が、請求項中の入力手段に相当し、ステップS140が、請求項中の方程式生成手段に相当し、ステップS150〜S180が、請求項中の動作結果算出手段に相当し、ステップS190が、請求項中の形状誤差変化量算出手段に相当し、ステップS200が、請求項中の形状誤差情報更新手段に相当し、ステップS210が、請求項中の出力手段に相当する。   Further, steps S110 to S130 described above correspond to input means in the claims, step S140 corresponds to equation generation means in the claims, and steps S150 to S180 correspond to operation result calculation means in the claims. Correspondingly, step S190 corresponds to the shape error change amount calculation means in the claims, step S200 corresponds to the shape error information update means in the claims, and step S210 corresponds to the output means in the claims. To do.

次に、歯車設計支援装置1における本発明に係る動作(作用)の一例について説明する。   Next, an example of the operation (action) according to the present invention in the gear design support device 1 will be described.

歯車設計支援装置1は、データ入力部8に取り付けられた記録媒体11から、基本諸元データ、駆動条件データ、形状誤差データ、及び、摩耗特性データを読み込んだ(S110〜S130)のち、解析対象となる動力伝達機構における各歯車(各軸)についての運動方程式を生成する(S140)。そして、読み込まれた各種データ及びこれら各種データから導かれるパラメータを運動方程式に適用して(S150、S160)、運動方程式を所定の1次計算期間内で経時的に解き、該1次計算期間内における動力伝達機構の動作結果を算出する(S170、S180)。そして、この動作結果に基づいて各歯車における摩耗による形状誤差変化量を算出して(S190)、形状誤差データを更新しながら(S200)、所定の2次計算期間が経過するまで動作結果を算出したのち、この動作結果を解析結果として出力する(S210)。   The gear design support device 1 reads basic specification data, drive condition data, shape error data, and wear characteristic data from the recording medium 11 attached to the data input unit 8 (S110 to S130), and then the analysis target. The equation of motion for each gear (each axis) in the power transmission mechanism is generated (S140). Then, the read various data and parameters derived from these various data are applied to the equation of motion (S150, S160), the equation of motion is solved over time within a predetermined primary calculation period, and within the primary calculation period. The operation result of the power transmission mechanism is calculated (S170, S180). Based on this operation result, the amount of change in shape error due to wear in each gear is calculated (S190), while the shape error data is updated (S200), and the operation result is calculated until a predetermined secondary calculation period elapses. After that, the operation result is output as an analysis result (S210).

例えば、1次計算期間を、被駆動軸に設けられた歯車1回転分の時間に設定し、2次計算期間を、該歯車100万回転分の時間に設定し、そして、該歯車100回転毎(即ち、歯車1回転目、歯車101回転目、歯車201回転目、・・・)に1次計算期間を設定して動作結果を算出する場合、直前の1次計算期間での歯車の摩耗による形状誤差変化量が1.0×10-6μmだったとすると、続く、1次計算期間で用いられる形状誤差データは、初期状態の形状誤差データ(e0)に、歯車100回転分の形状誤差変化量(e’=1.0×10-6μm×100)を加えた値となり、以降、同様にして形状誤差データを更新していく。このように、上記歯車設計支援装置1では、各歯車の形状誤差データを更新しながら、動力伝達機構における各軸の動作結果を算出する。 For example, the primary calculation period is set to a time corresponding to one rotation of the gear provided on the driven shaft, the secondary calculation period is set to a time corresponding to one million rotations of the gear, and every 100 rotations of the gear. When the operation result is calculated by setting the primary calculation period for the first rotation of the gear, the first rotation of the gear 101, the rotation of the gear 201,... If the amount of change in the shape error is 1.0 × 10 −6 μm, the shape error data used in the subsequent primary calculation period is changed to the shape error data (e0) in the initial state and the shape error change for 100 rotations of the gear. The value is obtained by adding the quantity (e ′ = 1.0 × 10 −6 μm × 100), and thereafter, the shape error data is updated in the same manner. As described above, the gear design support device 1 calculates the operation result of each axis in the power transmission mechanism while updating the shape error data of each gear.

図5、図6に、実際に上記歯車設計支援装置1を用いて解析を行った結果の一例を示す。図5は、動力伝達機構の被駆動軸における動作時間と各速度との関係を示すグラフである。図5では、動作時間が経過に伴い各速度が変化しており、即ち、被駆動軸の回転速度にムラ(即ち、速度ムラ)があることがわかる。図6は、ある時点における被駆動軸の速度ムラを周波数分析して噛み合い周期成分を求めたグラフである。そして、図7は、この噛み合い周期を示す周波数における値を経時的にプロットしてその変化を模式的に示したグラフである。   FIG. 5 and FIG. 6 show an example of the result of actual analysis using the gear design support device 1. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the operating time and each speed of the driven shaft of the power transmission mechanism. In FIG. 5, it can be seen that the respective speeds change as the operation time elapses, that is, the rotational speed of the driven shaft is uneven (that is, uneven speed). FIG. 6 is a graph obtained by frequency analysis of the speed unevenness of the driven shaft at a certain time point to obtain the meshing period component. FIG. 7 is a graph schematically showing the change by plotting the value at the frequency indicating the meshing period with time.

例えば、摩耗による形状誤差変化量が大きい歯車を備えた被駆動軸では、図7のグラフの傾きが大きくなり、また、摩耗による形状誤差変化量が小さい歯車を備えた被駆動軸では、図7のグラフの傾きが小さくなる。このようにして、歯車設計支援装置1の解析結果から、動力伝達機構の動的挙動の経時的変化を解析できる。   For example, in a driven shaft having a gear having a large amount of change in shape error due to wear, the inclination of the graph of FIG. 7 is large, and in a driven shaft having a gear having a small amount of change in shape error due to wear, FIG. The slope of the graph becomes smaller. In this way, it is possible to analyze the change over time of the dynamic behavior of the power transmission mechanism from the analysis result of the gear design support device 1.

以上より、本発明によれば、1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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するために、(イ)前記各歯車の基本諸元データ、駆動条件データ、形状誤差データ、及び、摩耗特性データを入力して(入力工程、入力手段)、(ロ)前記各歯車(各軸)の運動方程式を生成して(方程式生成工程、方程式生成手段)、(ハ)入力された前記基本諸元データ、前記駆動条件データ、及び、前記形状誤差データに基づいて、上記生成された運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出して(動作結果算出工程、動作結果算出手段)、(ニ)入力された諸データ、及び、上記求められた動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出して(形状誤差変化量算出工程、形状誤差変化量算出手段)、(ホ)前記形状誤差データ及び算出された前記形状誤差変化量に基づいて、上記動作結果の算出に用いられる前記運動方程式における前記形状誤差データを更新して(形状誤差情報更新工程、形状誤差情報更新手段)、(ヘ)上記で算出された前記動作結果を出力する(出力工程、出力手段)ので、駆動軸及び被駆動軸の運動方程式を動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解いて得た各軸の動作結果を用いて、運動方程式における形状誤差情報を更新でき、そのため、動力伝達機構の経時動作により進行する歯車の摩耗を歯車の形状誤差に反映することができ、これにより、歯車の摩耗による動力伝達機構の動的挙動の経時的変化について容易に解析を行うことができる。   As described above, according to the present invention, a power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each shaft is modeled, and the drive shaft In order to analyze the dynamic behavior of the driven shaft with respect to the operation of (ii), input basic specification data, driving condition data, shape error data, and wear characteristic data of each gear (input process, Input means), (b) generating a motion equation of each gear (each axis) (equation generating step, equation generating means), (c) the input basic specification data, the driving condition data, and Based on the shape error data, the operation equation of the drive shaft and the driven shaft is calculated by solving the generated equation of motion with time along the operation time axis of the power transmission mechanism ( Operation result calculation process, operation result calculation ), (D) Based on the input data and the obtained operation result, the shape error change amount with time in each gear is calculated (shape error change calculation step, shape error change calculation) And (e) updating the shape error data in the equation of motion used for calculating the operation result based on the shape error data and the calculated shape error change amount (shape error information update step, (Form error information updating means), (f) Since the operation result calculated above is output (output step, output means), the equations of motion of the drive shaft and the driven shaft are expressed along the operation time axis of the power transmission mechanism. The shape error information in the equation of motion can be updated using the operation results of each axis obtained by solving over time, so that the gear wear caused by the time-dependent operation of the power transmission mechanism is converted into the gear shape error. Movies that can be, thereby, it is possible to easily analyze the time course of the dynamic behavior of the power transmission mechanism due to wear of the gears.

また、動力伝達機構の設計パラメータである各歯車の諸元、駆動条件、精度(誤差)、及び、摩耗特性が回転伝達特性(速度ムラ)に与える影響度合い(寄与度)を予測できるとともに、設計段階において、動力伝達機構における回転伝達特性の経時的変化を解析できる。そして、この解析結果から得られる動力伝達機構の動的挙動(慣性項や回転速度の影響、共振現象など)により、該動力伝達機構に関して事前に不具合が無いかを確認でき、試作機を製作して評価するという作業をなくして、容易に歯車設計支援を行うことができる。   In addition, the design parameters of the power transmission mechanism can be used to predict the specifications of each gear, drive conditions, accuracy (error), and the degree of influence (contribution) of wear characteristics on rotational transmission characteristics (speed unevenness). In the stage, it is possible to analyze the change over time of the rotation transmission characteristic in the power transmission mechanism. Based on the dynamic behavior of the power transmission mechanism (inertia term, influence of rotational speed, resonance phenomenon, etc.) obtained from the analysis results, it can be confirmed in advance whether there is any problem with the power transmission mechanism, and a prototype is manufactured. It is possible to easily support gear design without the need for evaluation.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図8を参照して説明する。図8は、本発明に係る動作解析処理(歯車設計支援処理)の他の一例を示すフローチャートである。第2の実施形態は、図8のフローチャートに示される処理を、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第2の実施形態は、請求項2に示す発明に対応するものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing another example of the motion analysis process (gear design support process) according to the present invention. In the second embodiment, the processing shown in the flowchart of FIG. 8 is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above. The same configurations and the same processes (steps) as those of the embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The second embodiment corresponds to the invention shown in claim 2.

第2の実施形態では、図8に示すように、動力伝達機構の被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と算出された動作結果とに基づいて、動力伝達機構の寿命(即ち、正常動作可能か)を判定する処理(ステップS213)をさらに設けている。この処理について説明する。   In the second embodiment, as shown in FIG. 8, power transmission is performed based on a normal operation determination value given in advance and a calculated operation result for determining normal operation of the driven shaft of the power transmission mechanism. Processing for determining the lifetime of the mechanism (that is, whether normal operation is possible) is further provided (step S213). This process will be described.

ステップS213では、被駆動軸の正常動作を判定するための正常動作判定値(例えば、被駆動軸の速度の変化幅(即ち、速度ムラの大きさ)の上限値)と算出された動作結果から導かれる被駆動軸の速度の変化幅とを比較して、動作結果から導かれる被駆動軸の速度の変化幅が正常動作判定値内にあるとき、2次計算時間経過時点での被駆動軸の動作は正常であり寿命に達していないとの解析結果を生成し、正常動作判定値を超えているとき、2次計算時間経過時点での被駆動軸の動作は異常であり寿命に達したとの解析結果を生成する。これら解析結果は続くステップS220で出力される。上記正常動作判定値については、駆動条件データとして、ステップS110において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。なお、本ステップは、請求項中の寿命判定工程に相当する。   In step S213, the normal operation determination value for determining the normal operation of the driven shaft (for example, the upper limit value of the speed change width of the driven shaft (that is, the magnitude of the speed unevenness)) and the calculated operation result. When the change width of the driven shaft derived from the operation result is within the normal operation determination value by comparing with the change width of the driven shaft speed that is derived, the driven shaft at the time when the secondary calculation time has elapsed Generates an analysis result indicating that the operation of the motor is normal and has not reached the end of its life. When the normal operation judgment value is exceeded, the operation of the driven shaft at the time of the secondary calculation time is abnormal and has reached the end of the life. And generate an analysis result. These analysis results are output in subsequent step S220. The normal operation determination value is input as driving condition data in step S110, or input in advance from the keyboard 5 or the like. This step corresponds to the life determination step in the claims.

このようなステップを追加することにより、被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と算出された被駆動軸の動作結果とに基づいて、動力伝達機構の寿命を判定するので、例えば、2次計算時間を動力伝達機構における仕様上の稼働可能時間(例えば、被駆動軸が1000万回転)に設定して動作解析処理を行うことで、設計段階において、該稼働可能時間で正常動作を維持できるか否かを判定でき、即ち、容易に動力伝達機構の寿命時間を得ることができる。   By adding such steps, the life of the power transmission mechanism can be extended based on the normal operation determination value given in advance to determine the normal operation of the driven shaft and the calculated operation result of the driven shaft. Since the determination is made, for example, the secondary calculation time is set to the operable time according to the specifications of the power transmission mechanism (for example, the driven shaft is 10 million revolutions) and the operation analysis process is performed, so that the operation is performed in the design stage. It can be determined whether or not normal operation can be maintained within the possible time, that is, the lifetime of the power transmission mechanism can be easily obtained.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について、図9を参照して説明する。図9は、本発明に係る動作解析処理(歯車設計支援処理)のさらに他の一例を示すフローチャートである。第3の実施形態は、図9のフローチャートに示される処理を、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第3の実施形態は、請求項3に示す発明に対応するものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing still another example of the motion analysis process (gear design support process) according to the present invention. In the third embodiment, the process shown in the flowchart of FIG. 9 is applied to a gear design support device having the same configuration as the gear design support device 1 of the first embodiment described above. The same configurations and the same processes (steps) as those of the embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The third embodiment corresponds to the invention shown in claim 3.

第3の実施形態では、図9に示すように、算出された被駆動軸の動作結果に基づいて、駆動軸と被駆動軸との経時後の動作結果を外挿して、この外挿によって得られた経時後の動作結果と、駆動軸又は被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値とに基づいて、動力伝達機構の推定寿命時間を算出する処理(ステップS215、S217)を、さらに設けている。これら処理について説明する。   In the third embodiment, as shown in FIG. 9, based on the calculated operation result of the driven shaft, the operation results of the drive shaft and the driven shaft after the lapse of time are extrapolated and obtained by this extrapolation. A process of calculating the estimated life time of the power transmission mechanism based on the obtained operation result after the lapse of time and a normal operation determination value given in advance to determine the normal operation of the drive shaft or the driven shaft (step S215). , S217) are further provided. These processes will be described.

ステップS215では、算出された被駆動軸の動作結果(具体的には、被駆動軸の速度の変化幅)において、最新の値から順に所定個(例えば、5個)抽出して、これら抽出した値について最小二乗法を用いて回帰式を求める。そして、この回帰式を用いて所定時間経過後の動作結果を算出する。即ち、経時後の被駆動軸の動作結果を外挿する。そして、ステップS217に進む。なお、上記動作結果の外挿方法については一例であり、他にも、例えば、最新の値から順に2つ抽出して、これら2つの値を通る一次式を求めて、この一次式を用いて所定時間経過後の動作結果を求めるなど、本発明の目的に反しない限り、外挿方法については任意である。   In step S215, in the calculated operation result of the driven shaft (specifically, the change width of the speed of the driven shaft), a predetermined number (for example, five) is extracted in order from the latest value, and these are extracted. The regression equation is obtained using the least square method for the value. And the operation result after progress for a predetermined time is calculated using this regression equation. That is, the operation result of the driven shaft after time is extrapolated. Then, the process proceeds to step S217. The extrapolation method of the operation result is an example. Besides, for example, two of the latest values are extracted in order, a linear expression passing through these two values is obtained, and this linear expression is used. An extrapolation method is arbitrary as long as it does not violate the object of the present invention, such as obtaining an operation result after a predetermined time has elapsed.

ステップS217では、被駆動軸の正常動作を判定するための正常動作判定値(例えば、被駆動軸の速度の変化幅の上限)と経時後の被駆動軸の動作結果とを比較して、正常動作判定値と経時後の被駆動軸の動作結果とが一致する時間を推定寿命時間として算出する。この推定寿命時間は続くステップS220で出力される。上記正常動作判定値については、駆動条件データとして、ステップS110において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。なお、ステップS215は、請求項中の動作結果外挿工程に相当し、ステップS217は、請求項中の寿命時間算出工程に相当する。   In step S217, the normal operation determination value for determining the normal operation of the driven shaft (for example, the upper limit of the change width of the driven shaft speed) is compared with the operation result of the driven shaft after the lapse of time. The time when the motion determination value matches the motion result of the driven shaft after the lapse of time is calculated as the estimated lifetime. This estimated lifetime is output in the following step S220. The normal operation determination value is input as driving condition data in step S110, or input in advance from the keyboard 5 or the like. Step S215 corresponds to the operation result extrapolation step in the claims, and step S217 corresponds to the life time calculation step in the claims.

このようなステップを追加することにより、算出された被駆動軸の動作結果に基づいて、経時後の該被駆動軸の動作結果を外挿して、被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と経時後の被駆動軸の動作結果とに基づいて、動力伝達機構の推定寿命時間を算出するので、外挿した経時後の動作結果を用いることにより、寿命時間に至るまで運動方程式を解く必要が無くなり、そのため、寿命時間の算出にかかる時間を短縮することができる。図10に、推定寿命時間算出の概略イメージを示す。   By adding such a step, in order to extrapolate the operation result of the driven shaft after time based on the calculated operation result of the driven shaft, in order to determine the normal operation of the driven shaft in advance. The estimated life time of the power transmission mechanism is calculated based on the given normal operation judgment value and the operation result of the driven shaft after the elapse of time. Thus, it is not necessary to solve the equation of motion until it is reached, and therefore the time required for calculating the lifetime can be shortened. FIG. 10 shows a schematic image for calculating the estimated lifetime.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について、図11を参照して説明する。図11は、解析対象となる動力伝達機構の要部側面図を示す。第4の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第4の実施形態は、請求項4に示す発明に対応するものである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a side view of the main part of the power transmission mechanism to be analyzed. The fourth embodiment is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The fourth embodiment corresponds to the invention shown in claim 4.

図11において、回転体としての感光体ドラムを回転させる動力伝達機構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53が取り付けられている。駆動歯車53には、ドラム用歯車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に取り付けられている。回転軸55a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。即ち、この動力伝達機構50は、回転軸55a(被駆動軸)にはこの回転軸55aと共に回転する円筒状に形成された感光体ドラム55(回転体)が設けられている。   In FIG. 11, in a power transmission mechanism 50 that rotates a photosensitive drum as a rotating body, a drive motor 52 is attached to a base 51, and a drive gear 53 is attached to a drive shaft 52 a of the drive motor 52. . A drum gear 54 meshes with the drive gear 53, and the drum gear 54 is attached to a rotation shaft (driven shaft) 55a of the photosensitive drum 55. The rotating shaft 55a is rotatably supported by a gear bearing 56 fixed to the base 51. In other words, in the power transmission mechanism 50, the rotating shaft 55a (driven shaft) is provided with a photosensitive drum 55 (rotating body) formed in a cylindrical shape that rotates with the rotating shaft 55a.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、上述した感光体ドラム55が設けられた動力伝達機構50に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS220(即ち、出力工程)において、ドラム用歯車54の回転周期毎の感光体ドラム55の外周面上の位置ずれと、歯車の噛み合い周期中における感光体ドラム55の外周面上の速度ムラと、を出力する。   In the gear design support apparatus 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) on the power transmission mechanism 50 provided with the photosensitive drum 55 described above, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed. 4 and in step S220 of FIG. 4 (that is, the output step), the positional deviation on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 55 for each rotation cycle of the drum gear 54 and the photosensitive drum 55 during the gear meshing cycle. The speed unevenness on the outer peripheral surface is output.

この場合、感光体ドラム55の外周面上の位置ずれは、ドラム用歯車54の回転軸55aにおける動作結果である回転角誤差に感光体ドラム55の半径を乗ずることで得られる。また、感光体ドラム55の外周面上の速度ムラは、同様に、ドラム用歯車54の回転軸55aにおける動作結果である回転速度誤差に感光体ドラム55の半径を乗ずることで得られる。この換算に用いられる感光体ドラム55の半径(即ち、形状情報)は、駆動条件データとして、ステップS110において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。なお、これら感光体ドラム55の外周面上の位置ずれ及び速度ムラは、請求項中の回転体の外周面上の特性値に相当する。   In this case, the positional deviation on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 55 is obtained by multiplying the rotation angle error, which is the operation result of the rotating shaft 55 a of the drum gear 54, by the radius of the photosensitive drum 55. Similarly, the speed unevenness on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 55 can be obtained by multiplying the rotational speed error, which is the operation result of the rotating shaft 55a of the drum gear 54, by the radius of the photosensitive drum 55. The radius (that is, shape information) of the photoconductive drum 55 used for this conversion is input as drive condition data in step S110, or input in advance from the keyboard 5 or the like. The positional deviation and speed unevenness on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 55 correspond to the characteristic values on the outer peripheral surface of the rotating body in the claims.

このように、被駆動軸としての回転軸55aに、該回転軸55aと共に回転する感光体ドラム55が設けられた動力伝達機構50の動作解析において、この回転軸55aの動作結果を、予め与えられた前記回転体の形状情報を用いて前記回転体の外周面上の特性値に換算して出力するので、動作結果として、この感光体ドラムの外周面上における位置ずれや速度ムラなどの特性値を示すことができ、そのため、感光体ドラムの外周面上での性能(例えば、多色重ね合わせでの色ずれや、濃度ムラであるバンディング)及びその経時的変化を予測することができ、設計に容易に反映することができる。   Thus, in the operation analysis of the power transmission mechanism 50 in which the photosensitive drum 55 that rotates together with the rotation shaft 55a is provided on the rotation shaft 55a as the driven shaft, the operation result of the rotation shaft 55a is given in advance. In addition, since it is converted into a characteristic value on the outer peripheral surface of the rotating body using the shape information of the rotating body, and output as a result of operation, characteristic values such as positional deviation and speed unevenness on the outer peripheral surface of the photosensitive drum are obtained. Therefore, it is possible to predict the performance on the outer peripheral surface of the photosensitive drum (for example, color misregistration in multi-color superposition and banding that is density unevenness) and its change over time. Can be easily reflected.

(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について、図12を参照して説明する。図12は、形状誤差変化量算出処理の一例(その1)を示すフローチャートである。第5の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第5の実施形態は、請求項5に示す発明に対応するものである。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example (part 1) of the shape error change amount calculation process. The fifth embodiment is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The fifth embodiment corresponds to the invention shown in claim 5.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、動力伝達機構に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS190(即ち、形状誤差変化量算出工程)において、動力伝達機構の歯車の各対に対して図12のフローチャートに示される処理を行う。以下、図12のフローチャートに沿って説明する。   In the gear design support device 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) for the power transmission mechanism, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed, and step S190 of FIG. In the shape error variation calculation step), the processing shown in the flowchart of FIG. 12 is performed for each pair of gears of the power transmission mechanism. Hereinafter, it demonstrates along the flowchart of FIG.

ステップS1911では、動力伝達機構における互いに噛み合う歯車の対に着目し、駆動軸に設けられた歯車若しくは駆動軸側寄りの歯車(以下、駆動側歯車)を構成する材質の摩耗強度と、被駆動軸に設けられた歯車若しく被駆動軸側寄りの歯車(以下、従動側歯車)を構成する材質の摩耗強度と、を比較して、これらの摩耗強度の差異が予め設定された基準値を超えているか否かを判定する。そして、摩耗強度の差異が前記基準値を超えていたとき摩耗強度の差異が大きいものとしてステップS1914に進み(S1911でY)、前記基準値以下のとき摩耗強度の差異が小さいものとしてステップS1912に進む(S1911でN)。   In step S1911, focusing on a pair of meshing gears in the power transmission mechanism, the wear strength of the material constituting the gear provided on the drive shaft or the gear closer to the drive shaft (hereinafter referred to as drive side gear), and the driven shaft Compared with the wear strength of the material constituting the gear or the driven shaft side gear (hereinafter referred to as the driven gear), the difference in these wear strengths exceeds a preset reference value. It is determined whether or not. If the difference in wear strength exceeds the reference value, the process proceeds to step S1914 assuming that the difference in wear strength is large (Y in S1911), and if the difference in wear strength is less than the reference value, the process proceeds to step S1912. Advance (N in S1911).

ステップS1912では、駆動側歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出し、また、歯面に加わる面圧を、ステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて、駆動側歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、ステップS1913に進む。   In step S1912, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of the drive-side gear are determined based on the rotational speed of each axis obtained in the primary calculation period (that is, the rotation angle in the minute analysis interval time) and the contact point of the tooth surface (that is, And the contact pressure applied to the tooth surface is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of the driving gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure, and the specific wear amount using the above equation (2). Then, the process proceeds to step S1913.

ステップS1913では、従動側歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出し、また、歯面に加わる面圧を、ステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて、従動側歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。   In step S1913, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of the driven gear are determined based on the rotational speed of each axis obtained in the primary calculation period (that is, the rotation angle in the minute analysis interval time) and the contact point of the tooth surface (that is, And the contact pressure applied to the tooth surface is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the amount of change in the shape error due to wear on the tooth surface of the driven gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure, and the specific wear amount using the above equation (2). And the process of this flowchart is complete | finished.

ステップS1914では、駆動側歯車の摩耗強度と従動側歯車の摩耗強度とを比較して、駆動側歯車の摩耗強度が大きければステップS1916に進み(S1914でY)、そうでなければ(即ち、従動側歯車の摩耗強度が大きければ)ステップS1915に進む(S1914でN)。   In step S1914, the wear strength of the drive gear is compared with the wear strength of the driven gear. If the wear strength of the drive gear is large, the process proceeds to step S1916 (Y in S1914), otherwise (ie, driven). If the side gear wear strength is high), the process proceeds to step S1915 (N in S1914).

ステップS1915では、駆動側歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出し、また、歯面に加わる面圧を、ステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて、駆動側歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。   In step S1915, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of the drive side gear are set to the rotational speed of each axis obtained in the primary calculation period (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) and the contact point of the tooth surface (that is, And the contact pressure applied to the tooth surface is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of the driving gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure, and the specific wear amount using the above equation (2). And the process of this flowchart is complete | finished.

ステップS1916では、従動側歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出し、また、歯面に加わる面圧を、ステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて、従動側歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。なお、上記摩耗強度及び基準値は摩耗特性データとして、ステップS110、S130において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。   In step S1916, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of the driven gear are set to the rotational speed of each axis obtained in the primary calculation period (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) and the contact point of the tooth surface (that is, And the contact pressure applied to the tooth surface is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the amount of change in the shape error due to wear on the tooth surface of the driven gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure, and the specific wear amount using the above equation (2). And the process of this flowchart is complete | finished. The wear strength and the reference value are input as wear characteristic data in steps S110 and S130, or input in advance from the keyboard 5 or the like.

次に、このフローチャートに沿った動作(作用)の一例について説明する。互いに噛み合う一対の歯車のそれぞれの材質において摩耗強度に所定の基準値を超える差異がないときは(S1911でN)、通常通りに各歯車について形状誤差変化量を算出する(S1912、S1913)。また、摩耗強度に所定の基準値を超える差異があるときは(S1911でY)、駆動側歯車及び従動側歯車のうち摩耗強度の低い方を判定して(S1914)、形状誤差変化量を算出する(S1915、S1916)。   Next, an example of the operation (action) along this flowchart will be described. When there is no difference in wear strength exceeding a predetermined reference value in each material of the pair of gears engaged with each other (N in S1911), the amount of change in shape error is calculated for each gear as usual (S1912, S1913). If there is a difference exceeding the predetermined reference value in the wear strength (Y in S1911), the drive gear and the driven gear have the lower wear strength (S1914), and the shape error change amount is calculated. (S1915, S1916).

一対の歯車において、それぞれの材質の摩耗強度に所定の基準値を超える差異がある場合には、主に、摩耗強度の低い方が摩耗による形状誤差変化量が大きくなる。そこで、本実施形態では、摩耗強度が所定の基準値を超える場合に、摩耗強度の低い方についてのみ、形状誤差変化量の算出を行い、摩耗強度の高い方について形状誤差変化量の算出を省略する。   In a pair of gears, when there is a difference in wear strength of each material exceeding a predetermined reference value, mainly, the lower the wear strength, the larger the amount of change in shape error due to wear. Therefore, in this embodiment, when the wear strength exceeds a predetermined reference value, the shape error change amount is calculated only for the lower wear strength, and the calculation of the shape error change amount is omitted for the higher wear strength. To do.

このように、互いに噛み合う一対の歯車のそれぞれの材質において摩耗強度に所定の基準値を超える差異があるとき、摩耗強度の低い方についてのみ形状誤差変化量を算出するので、摩耗強度の高い歯車を備えた軸について歯車の摩耗を考慮した計算を省略することができ、そのため、短い計算時間で各軸の動作結果を得ることができる。   As described above, when there is a difference in wear strength exceeding a predetermined reference value in each material of the pair of gears meshing with each other, the amount of change in shape error is calculated only for the lower wear strength. The calculation considering the wear of the gears can be omitted for the provided shaft, so that the operation result of each shaft can be obtained in a short calculation time.

(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態について、図13を参照して説明する。図13は、形状誤差変化量算出処理の一例(その2)を示すフローチャートである。第6の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第6の実施形態は、請求項6に示す発明に対応するものである。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart illustrating an example (part 2) of the shape error change amount calculation process. The sixth embodiment is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The sixth embodiment corresponds to the invention shown in claim 6.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、動力伝達機構に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS190(即ち、形状誤差変化量算出工程)において、図13のフローチャートに示されるように、摩耗特性情報である比摩耗量について温度補正処理を行ったのち、形状誤差変化量を算出する。以下、図13のフローチャートに沿って説明する。   In the gear design support device 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) for the power transmission mechanism, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed, and step S190 of FIG. In the shape error change amount calculation step), as shown in the flowchart of FIG. 13, the temperature correction process is performed for the specific wear amount that is the wear characteristic information, and then the shape error change amount is calculated. Hereinafter, it demonstrates along the flowchart of FIG.

ステップS1921では、動力伝達機構の環境温度と予め設定された基準温度範囲とを比較して、該環境温度が基準温度範囲外であるとき、比摩耗量の補正が必要であるとしてステップS1922に進み(S1921でY)、該環境温度が基準温度範囲内であるとき、比摩耗量の補正が不要であるとしてステップS1923に進む(S1921でN)。   In step S1921, the environmental temperature of the power transmission mechanism is compared with a preset reference temperature range, and when the environmental temperature is outside the reference temperature range, it is determined that the specific wear amount needs to be corrected, and the process proceeds to step S1922. When the environmental temperature is within the reference temperature range (Y in S1921), it is determined that correction of the specific wear amount is unnecessary, and the process proceeds to step S1923 (N in S1921).

ステップS1922では、予め設定された温度補正係数と上記環境温度とに基づいて、比摩耗量を補正する。一例を挙げると、基準となる温度と環境温度との温度差を算出し、この温度差に温度補正係数を乗じた値を、比摩耗量に加算する。そして、ステップS1923に進む。   In step S1922, the specific wear amount is corrected based on a preset temperature correction coefficient and the environmental temperature. For example, a temperature difference between a reference temperature and an environmental temperature is calculated, and a value obtained by multiplying the temperature difference by a temperature correction coefficient is added to the specific wear amount. Then, the process proceeds to step S1923.

ステップS1923では、各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。具体的には、各歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、上述した1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出し、また、歯面に加わる面圧を、ステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートを終了する。なお、上記比摩耗量の温度補正に用いられる温度補正係数、基準温度範囲及び基準となる温度等は摩耗特性データとして、また、動力伝達機構の環境温度は駆動条件データとして、ステップS110、S130において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。   In step S1923, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated. Specifically, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of each gear are determined based on the rotational speed of each shaft (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) obtained in the above-described primary calculation period and the contact point of the tooth surface ( That is, the surface pressure applied to the tooth surface is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surfaces of each gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure, and the specific wear amount using the above equation (2). And this flowchart is complete | finished. In steps S110 and S130, the temperature correction coefficient used for temperature correction of the specific wear amount, the reference temperature range, the reference temperature, etc. are used as wear characteristic data, and the environmental temperature of the power transmission mechanism is used as drive condition data. It is input or input from the keyboard 5 or the like in advance.

次に、このフローチャートに沿った動作(作用)の一例について説明する。動力伝達機構の環境温度が基準温度範囲内にあるときは(S1921でN)、比摩耗量の補正は行わずに形状誤差変化量を算出し(S1923)、環境温度が基準温度範囲外にあるときは、比摩耗量の温度補正を行った後(S1922)、形状誤差変化量を算出する(S1923)。   Next, an example of the operation (action) along this flowchart will be described. When the environmental temperature of the power transmission mechanism is within the reference temperature range (N in S1921), the shape error change amount is calculated without correcting the specific wear amount (S1923), and the environmental temperature is outside the reference temperature range. When the temperature of the specific wear amount is corrected (S1922), the shape error change amount is calculated (S1923).

例えば、歯車を構成する材質として樹脂材料などを用いた場合、環境温度により摩耗度合い(即ち、比摩耗量)が変化することがある。そこで、本実施形態では、環境温度に応じて補正された比摩耗量(即ち、温度に応じて定まる比摩耗量)を用いて形状誤差変化量を算出する。   For example, when a resin material or the like is used as a material constituting the gear, the degree of wear (that is, the specific wear amount) may change depending on the environmental temperature. Therefore, in this embodiment, the shape error change amount is calculated using the specific wear amount corrected according to the environmental temperature (that is, the specific wear amount determined according to the temperature).

このように、動作伝達機構の環境温度に応じて定まる比摩耗量(即ち、摩耗特性情報)を用いて、形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。また、上記以外にも、摩擦による歯面温度の上昇を考慮して、比摩耗量を温度補正してもよい。また、上記では温度補正係数を用いるものであったが、温度と比摩耗量との関係についてのデータテーブルを用いて、温度に応じて適切な比摩耗量を選択するようにしてもよい。   In this way, since the shape error change amount is calculated using the specific wear amount (that is, wear characteristic information) determined according to the environmental temperature of the motion transmission mechanism, the accuracy of the motion result of each axis can be improved. In addition to the above, the specific wear amount may be temperature-corrected in consideration of an increase in tooth surface temperature due to friction. In the above description, the temperature correction coefficient is used. However, an appropriate specific wear amount may be selected according to the temperature using a data table regarding the relationship between the temperature and the specific wear amount.

(第7の実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態について、図14を参照して説明する。図14は、形状誤差変化量算出処理の一例(その3)を示すフローチャートである。第7の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第7の実施形態は、請求項7に示す発明に対応するものである。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart illustrating an example (part 3) of the shape error change amount calculation process. The seventh embodiment is applied to a gear design support device having the same configuration as the gear design support device 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The seventh embodiment corresponds to the invention shown in claim 7.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、動力伝達機構に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS190(即ち、形状誤差変化量算出工程)において、各歯車に対して図14のフローチャートに示される処理を行う。以下、図14のフローチャートに沿って説明する。   In the gear design support device 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) for the power transmission mechanism, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed, and step S190 of FIG. In the shape error variation calculation step), the processing shown in the flowchart of FIG. 14 is performed on each gear. Hereinafter, it demonstrates along the flowchart of FIG.

ステップS1931では、歯車の歯面に加わる面圧をステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、ステップS1932に進む。   In step S1931, the surface pressure applied to the tooth surface of the gear is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the process proceeds to step S1932.

ステップS1932では、ステップS1932で算出した面圧と予め設定された面圧基準値とを比較して、算出した面圧が面圧基準値より高い(面圧基準値超)とき、形状誤差変化量の算出が必要であるとしてステップS1933に進み(S1932でY)、算出した面圧が面圧基準値以下のとき、面圧が低いため形状誤差変化量の算出が不要であるとして、本フローチャートの処理を終了する。   In step S1932, the surface pressure calculated in step S1932 is compared with a preset surface pressure reference value, and when the calculated surface pressure is higher than the surface pressure reference value (exceeds the surface pressure reference value), the amount of change in shape error The process proceeds to step S1933 (Y in S1932), and when the calculated surface pressure is equal to or lower than the surface pressure reference value, it is determined that the calculation of the amount of change in shape error is unnecessary because the surface pressure is low. The process ends.

ステップS1933では、歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。具体的には、各歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、上述した1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、既に算出してある面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて、歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。なお、面圧基準値は摩耗特性データとして、ステップS130において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。   In step S1933, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of the gear is calculated. Specifically, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of each gear are determined based on the rotational speed of each shaft (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) obtained in the above-described primary calculation period and the contact point of the tooth surface ( That is, it is calculated from the intersection of the action line and the involute curve. Then, the amount of change in the shape error due to wear on the tooth surface of the gear is calculated from the slip speed, the slip time, the already calculated surface pressure, and the specific wear amount using the above equation (2). . And the process of this flowchart is complete | finished. The surface pressure reference value is input as wear characteristic data in step S130, or input in advance from the keyboard 5 or the like.

次に、このフローチャートに沿った動作(作用)の一例について説明する。歯車の歯面に加わる面圧を算出して(S1931)、この面圧が、面圧基準値以下であるときは(S1932でN)、形状誤差変化量を算出を省略し、面圧基準値より高いときに(S1932でY)形状誤差変化量を算出する(S1933)。   Next, an example of the operation (action) along this flowchart will be described. The surface pressure applied to the tooth surface of the gear is calculated (S1931), and when this surface pressure is equal to or less than the surface pressure reference value (N in S1932), the calculation of the variation in shape error is omitted, and the surface pressure reference value is calculated. When it is higher (Y in S1932), the shape error change amount is calculated (S1933).

歯面に加わる面圧が低いときは、歯車の摩耗による形状誤差変化量が小さくなる。そこで、本実施形態においては、面圧が低いときは、形状誤差変化量の算出を省略する。   When the surface pressure applied to the tooth surface is low, the amount of change in shape error due to gear wear is small. Therefore, in this embodiment, when the surface pressure is low, calculation of the shape error change amount is omitted.

これにより、歯車の歯が噛み合うことにより歯面に生じる面圧が所定の面圧基準値より高いときのみ、前記形状誤差変化量を算出するので、面圧が面圧基準値以下のときの計算を省略することができ、そのため、短い計算時間で各軸の動作結果を得ることができる。   As a result, the shape error change amount is calculated only when the surface pressure generated on the tooth surface due to the meshing of the gear teeth is higher than the predetermined surface pressure reference value, so the calculation when the surface pressure is less than the surface pressure reference value is performed. Therefore, the operation result of each axis can be obtained in a short calculation time.

(第8の実施形態)
次に、本発明の第8の実施形態について、図15を参照して説明する。図15は、形状誤差変化量算出処理の一例(その4)を示すフローチャートである。第8の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第8の実施形態は、請求項8に示す発明に対応するものである。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart illustrating an example (part 4) of the shape error change amount calculation process. The eighth embodiment is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The eighth embodiment corresponds to the invention shown in claim 8.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、動力伝達機構に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS190(即ち、形状誤差変化量算出工程)において、図15のフローチャートに示されるように、面圧について歯形修整形状に基づく補正処理を行ったのち、形状誤差変化量を算出する。以下、図15のフローチャートに沿って説明する。   In the gear design support device 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) for the power transmission mechanism, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed, and step S190 of FIG. In the shape error variation calculation step), as shown in the flowchart of FIG. 15, the surface error is corrected based on the tooth profile modified shape, and then the shape error variation is calculated. Hereinafter, description will be given along the flowchart of FIG.

ステップS1941では、歯車の歯面に加わる面圧をステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、ステップS1942に進む。   In step S1941, the surface pressure applied to the tooth surface of the gear is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the process proceeds to step S1942.

ステップS1942では、歯形修整量に基づいて各歯車の歯について歯形修整の有無を判定し、歯形修整ありと判定したとき、面圧の補正が必要であるとしてステップS1943に進み(S1942でY)、歯形修整なしと判定したとき、面圧の補正が不要であるとしてステップS1944に進む(S1942でN)。   In step S1942, the presence / absence of tooth profile modification is determined for the teeth of each gear based on the tooth profile modification amount. When it is determined that the tooth profile modification is present, the process proceeds to step S1943 because it is necessary to correct the surface pressure (Y in S1942). If it is determined that there is no correction of the tooth profile, it is determined that correction of the surface pressure is unnecessary, and the process proceeds to step S1944 (N in S1942).

ステップS1943では、歯形修正量に基づいて、ステップS1941で算出した面圧を補正する。そして、ステップS1944に進む。   In step S1943, the surface pressure calculated in step S1941 is corrected based on the tooth profile correction amount. Then, the process proceeds to step S1944.

ステップS1944では、各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。具体的には、各歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、上述した1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、上記で算出した面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートを終了する。なお、上記歯形修整量は基本諸元データとして、ステップS110において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。   In step S1944, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated. Specifically, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of each gear are determined based on the rotational speed of each shaft (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) obtained in the above-described primary calculation period and the contact point of the tooth surface ( That is, it is calculated from the intersection of the action line and the involute curve. Then, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated from the slip speed, the slide time, the surface pressure calculated above, and the specific wear amount using the above equation (2). And this flowchart is complete | finished. The tooth profile modification amount is input as basic specification data in step S110, or input from the keyboard 5 or the like in advance.

次に、このフローチャートに沿った動作(作用)の一例について説明する。歯車の歯面に加わる面圧を算出したのち(S1941)、歯車の歯形修整が無いときは(S1942でN)、面圧を補正せずに形状誤差変化量を算出し(S1944)、歯車の歯形修整があるときは(S1942でY)、歯形修整量に基づいて面圧を補正して(S1943)、この補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出する(S1944)。   Next, an example of the operation (action) along this flowchart will be described. After calculating the surface pressure applied to the tooth surface of the gear (S1941), when there is no gear tooth profile modification (N in S1942), the amount of change in shape error is calculated without correcting the surface pressure (S1944). When there is a tooth profile modification (Y in S1942), the surface pressure is corrected based on the tooth profile modification amount (S1943), and the shape error change amount is calculated using the corrected surface pressure (S1944).

例えば、クラウニングやエンドリリーフなどの歯形修整が施されていると、組み付け誤差の許容度を広げたりすることができるが、その反面、歯面の接触幅などが変わるので、歯面に加わる面圧も変化する。そこで、本実施形態では、歯形修整の有無を判定して、歯形修整があるときは、この歯形修整量に基づいて補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出する。   For example, if tooth profile modification such as crowning or end relief is applied, the tolerance of assembly errors can be increased, but on the other hand, the contact width of the tooth surface changes, so the surface pressure applied to the tooth surface Also changes. Therefore, in the present embodiment, the presence / absence of the tooth profile modification is determined, and when the tooth profile modification is performed, the shape error change amount is calculated using the surface pressure corrected based on the tooth profile modification amount.

このように、予め与えられた歯車の歯形修整量(即ち、歯形修整量情報)に基づいて補正した面圧を用いて、形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。   As described above, the shape error change amount is calculated using the surface pressure corrected based on the tooth profile modification amount (ie, tooth profile modification amount information) given in advance, so that the accuracy of the operation result of each axis is increased. be able to.

(第9の実施形態)
次に、本発明の第9の実施形態について、図16を参照して説明する。図16は、形状誤差変化量算出処理の一例(その5)を示すフローチャートである。第9の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第9の実施形態は、請求項9に示す発明に対応するものである。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart illustrating an example (part 5) of the shape error change amount calculation process. The ninth embodiment is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The ninth embodiment corresponds to the invention shown in claim 9.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、動力伝達機構に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS190(即ち、形状誤差変化量算出工程)において、図16のフローチャートに示されるように、面圧について補正処理を行ったのち、形状誤差変化量を算出する。以下、図16のフローチャートに沿って説明する。   In the gear design support device 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) for the power transmission mechanism, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed, and step S190 of FIG. In the shape error change amount calculation step), as shown in the flowchart of FIG. 16, after correcting the surface pressure, the shape error change amount is calculated. Hereinafter, description will be given along the flowchart of FIG.

ステップS1951では、歯車の歯面に加わる面圧をステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、ステップS1952に進む。   In step S1951, the surface pressure applied to the tooth surface of the gear is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the process proceeds to step S1952.

ステップS1952では、組み付け誤差の有無を判定し、組み付け誤差ありと判定したとき、面圧の補正が必要であるとしてステップS1953に進み(S1952でY)、組み付け誤差無しと判定したとき、面圧の補正が不要であるとしてステップS1954に進む(S1952でN)。   In step S1952, the presence / absence of an assembly error is determined. When it is determined that there is an assembly error, it is determined that the surface pressure needs to be corrected, the process proceeds to step S1953 (Y in S1952). As correction is unnecessary, the process proceeds to step S1954 (N in S1952).

ステップS1953では、組み付け誤差に基づいて、ステップS1951で算出した面圧を補正する。そして、ステップS1954に進む。   In step S1953, the surface pressure calculated in step S1951 is corrected based on the assembly error. Then, the process proceeds to step S1954.

ステップS1954では、各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。具体的には、各歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、上述した1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、上記ステップで算出した面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートを終了する。なお、上記組み付け誤差は形状誤差データとして、ステップS110、S120において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。   In step S1954, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated. Specifically, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of each gear are determined based on the rotational speed of each shaft (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) obtained in the above-described primary calculation period and the contact point of the tooth surface ( That is, it is calculated from the intersection of the action line and the involute curve. Then, the amount of change in the shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure calculated in the above step, and the specific wear amount using the above equation (2). . And this flowchart is complete | finished. The assembly error is input as shape error data in steps S110 and S120, or input in advance from the keyboard 5 or the like.

次に、このフローチャートに沿った動作(作用)の一例について説明する。歯車の歯面に加わる面圧を算出したのち(S1951)、組み付け誤差の有無を判定する(S1952)。そして、組み付け誤差があるときは(S1952でY)、組み付け誤差に基づいて面圧を補正して(S1952)、この補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出し(S1954)、組み付け誤差がないときは(S1952でN)、面圧を補正せずに形状誤差変化量を算出する(S1954)。   Next, an example of the operation (action) along this flowchart will be described. After calculating the surface pressure applied to the tooth surface of the gear (S1951), it is determined whether there is an assembly error (S1952). If there is an assembly error (Y in S1952), the surface pressure is corrected based on the assembly error (S1952), and the shape error change amount is calculated using the corrected surface pressure (S1954). If there is no (N in S1952), the shape error change amount is calculated without correcting the surface pressure (S1954).

組み付け誤差がある場合、回転軸同士の平行度が崩れて歯面同士が片当たりとなり、接触幅が変化(減少)する、そのため、面圧が高くなる。即ち、組み付け誤差により面圧が変化する。そこで、本実施形態では、組み付け誤差の有無を判定して、組み付け誤差があるときは、この組み付け誤差に基づいて補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出する。   When there is an assembly error, the parallelism between the rotating shafts collapses and the tooth surfaces come into contact with each other, and the contact width changes (decreases). Therefore, the surface pressure increases. That is, the surface pressure changes due to an assembly error. Therefore, in this embodiment, the presence / absence of an assembly error is determined, and when there is an assembly error, the amount of change in shape error is calculated using the surface pressure corrected based on the assembly error.

このように、予め与えられた歯車の組み付け誤差(即ち、組み付け誤差情報)に基づいて補正した面圧を用いて、形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。   As described above, since the shape error change amount is calculated using the surface pressure corrected based on the pre-given gear assembly error (that is, the assembly error information), the accuracy of the operation result of each axis can be improved. it can.

(第10の実施形態)
次に、本発明の第10の実施形態について、図17を参照して説明する。図17は、形状誤差変化量算出処理の一例(その6)を示すフローチャートである。第10の実施形態は、上述した第1の実施形態の歯車設計支援装置1と同様の構成の歯車設計支援装置に適用したものであり、上記第1の実施形態と同一の構成及び同一の処理(ステップ)については、同一の符号を付してその説明を省略する。第10の実施形態は、請求項8及び9に示す発明に対応するものである。
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a flowchart illustrating an example (part 6) of the shape error change amount calculation process. The tenth embodiment is applied to a gear design support apparatus having the same configuration as the gear design support apparatus 1 of the first embodiment described above, and has the same configuration and the same processing as the first embodiment. About (step), the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The tenth embodiment corresponds to the invention shown in claims 8 and 9.

本実施形態の歯車設計支援装置1では、動力伝達機構に対して動作解析処理(歯車設計支援処理)を行う場合、図4のフローチャートに示される処理を行い、そして、図4のステップS190(即ち、形状誤差変化量算出工程)において、図17のフローチャートに示されるように、面圧について補正処理を行ったのち、形状誤差変化量を算出する。以下、図17のフローチャートに沿って説明する。   In the gear design support device 1 of the present embodiment, when performing an operation analysis process (gear design support process) for the power transmission mechanism, the process shown in the flowchart of FIG. 4 is performed, and step S190 of FIG. In the shape error change amount calculation step), as shown in the flowchart of FIG. 17, after correcting the surface pressure, the shape error change amount is calculated. Hereinafter, description will be given along the flowchart of FIG.

ステップS1961では、歯車の歯面に加わる面圧をステップS150で求めた歯対力値と歯面における接触幅とから算出する。そして、ステップS1962に進む。   In step S1961, the surface pressure applied to the tooth surface of the gear is calculated from the tooth force value obtained in step S150 and the contact width on the tooth surface. Then, the process proceeds to step S1962.

ステップS1962では、歯形修整量に基づいて各歯車の歯について歯形修整の有無を判定し、歯形修整ありと判定したとき、面圧の補正が必要であるとしてステップS1963に進み(S1962でY)、歯形修整なしと判定したとき、ステップS1964に進む(S1962でN)。   In step S1962, the presence / absence of tooth profile modification is determined for each tooth of the gear based on the tooth profile modification amount. If it is determined that the tooth profile modification is present, the process proceeds to step S1963 because the surface pressure needs to be corrected (Y in S1962). When it is determined that the tooth profile is not modified, the process proceeds to step S1964 (N in S1962).

ステップS1963では、歯形修正量に基づいて、ステップS1961で算出した面圧を補正する。そして、ステップS1966に進む。   In step S1963, the surface pressure calculated in step S1961 is corrected based on the tooth profile correction amount. Then, the process proceeds to step S1966.

ステップS1964では、組み付け誤差の有無を判定し、組み付け誤差ありと判定したとき、面圧の補正が必要であるとしてステップS1965に進み(S1964でY)、組み付け誤差無しと判定したとき、面圧の補正が不要であるとしてステップS1966に進む(S1964でN)。   In step S1964, the presence / absence of an assembly error is determined. If it is determined that there is an assembly error, it is determined that the surface pressure needs to be corrected, and the process proceeds to step S1965 (Y in S1964). As correction is unnecessary, the process proceeds to step S1966 (N in S1964).

ステップS1966では、組み付け誤差に基づいて、ステップS1961で算出した面圧を補正する。そして、ステップS1966に進む。   In step S1966, the surface pressure calculated in step S1961 is corrected based on the assembly error. Then, the process proceeds to step S1966.

ステップS1966では、各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。具体的には、各歯車の歯面におけるすべり速度及びすべり時間を、上述した1次計算期間で得た各軸の回転速度(即ち、微小解析間隔時間における回転角度)と歯面の接触点(即ち、作用線とインボリュート曲線の交点)から算出する。そして、これらすべり速度と、すべり時間と、上記ステップで算出した面圧と、比摩耗量と、から上記(2)式を用いて各歯車の歯面上における摩耗による形状誤差変化量を算出する。そして、本フローチャートを終了する。なお、上記歯形修整量は基本諸元データとして、組み付け誤差は形状誤差データとして、ステップS110、S120において入力される、又は、事前にキーボード5等から入力される。   In step S1966, the amount of change in shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated. Specifically, the sliding speed and sliding time on the tooth surface of each gear are determined based on the rotational speed of each shaft (that is, the rotational angle in the minute analysis interval time) obtained in the above-described primary calculation period and the contact point of the tooth surface ( That is, it is calculated from the intersection of the action line and the involute curve. Then, the amount of change in the shape error due to wear on the tooth surface of each gear is calculated from the slip speed, the slip time, the surface pressure calculated in the above step, and the specific wear amount using the above equation (2). . And this flowchart is complete | finished. The tooth profile modification amount is input as basic specification data, and the assembly error is input as shape error data in steps S110 and S120, or input in advance from the keyboard 5 or the like.

次に、このフローチャートに沿った動作(作用)の一例について説明する。歯車の歯面に加わる面圧を算出したのち(S1961)、歯車の歯形修整があるときは(S1962でY)、歯形修整量に基づいて面圧を補正して(S1963)、この補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出し(S1966)、歯車の歯形修整が無いときは(S1962でN)、組み付け誤差の有無を判定する(S1964)。そして、組み付け誤差があるときは(S1964でY)、組み付け誤差に基づいて面圧を補正して(S1965)、この補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出し(S1966)、組み付け誤差がないときは(S1964でN)、面圧を補正せずに形状誤差変化量を算出する(S1966)。   Next, an example of the operation (action) along this flowchart will be described. After calculating the surface pressure applied to the tooth surface of the gear (S1961), if there is a gear tooth profile modification (Y in S1962), the surface pressure is corrected based on the tooth profile modification amount (S1963), and this corrected surface The amount of change in shape error is calculated using the pressure (S1966). If there is no gear tooth profile modification (N in S1962), the presence / absence of an assembly error is determined (S1964). If there is an assembling error (Y in S1964), the surface pressure is corrected based on the assembling error (S1965), the shape error change amount is calculated using the corrected surface pressure (S1966), and the assembling error is calculated. If there is no (N in S1964), the shape error change amount is calculated without correcting the surface pressure (S1966).

組み付け誤差がある場合、回転軸同士の平行度が崩れて歯面同士が片当たりとなり、接触幅が変化(減少)する、そのため、面圧が高くなる。即ち、組み付け誤差により面圧が変化する。そこで、本実施形態では、組み付け誤差の有無を判定して、組み付け誤差があるときは、この組み付け誤差に基づいて補正した面圧を用いて形状誤差変化量を算出する。また、歯形修整が適用されているときは、組み付け誤差の許容度が広がるので、歯形修整による面圧の補正のみ行い、組み付け誤差による面圧の補正は行わない。   When there is an assembly error, the parallelism between the rotating shafts collapses and the tooth surfaces come into contact with each other, and the contact width changes (decreases). Therefore, the surface pressure increases. That is, the surface pressure changes due to an assembly error. Therefore, in this embodiment, the presence / absence of an assembly error is determined, and when there is an assembly error, the amount of change in shape error is calculated using the surface pressure corrected based on the assembly error. Further, when the tooth profile modification is applied, the tolerance of the assembly error is widened. Therefore, only the surface pressure is corrected by the tooth profile modification, and the surface pressure is not corrected by the assembly error.

このように、予め与えられた歯車の歯形修整量(即ち、歯形修整量情報)、又は、予め与えられた歯車の組み付け誤差(即ち、組み付け誤差情報)に基づいて補正した面圧を用いて、形状誤差変化量を算出するので、各軸の動作結果の精度を高めることができる。   Thus, using the tooth pressure correction amount of the gear given in advance (that is, tooth profile correction amount information) or the surface pressure corrected based on the gear attachment error given in advance (that is, the assembly error information), Since the shape error change amount is calculated, the accuracy of the operation result of each axis can be increased.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 歯車設計支援装置
2 CPU(入力手段、方程式生成手段、動作結果算出手段、形状誤差変化量算出手段、形状誤差情報更新手段、出力手段)
3 RAM
4 CRT
5 キーボード
6 マウス
7 プリンタ
8 データ入力部
9 HDD
11 記録媒体
20 OSプログラム
21 歯車設計支援プログラム
1 Gear design support device 2 CPU (input means, equation generation means, operation result calculation means, shape error change amount calculation means, shape error information update means, output means)
3 RAM
4 CRT
5 Keyboard 6 Mouse 7 Printer 8 Data Input Unit 9 HDD
11 Recording medium 20 OS program 21 Gear design support program

特開2003−240064号公報JP 2003-240064 A 特開2009−74841号公報JP 2009-74841 A

Claims (12)

1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援方法において、
前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力する入力工程と、
前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成工程と、
前記入力工程で入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成工程で生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出工程と、
前記入力工程で入力された諸情報、及び、前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出工程と、
前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出工程で算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出工程で用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新工程と、
前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果を出力する出力工程と、を有している
ことを特徴とする歯車設計支援方法。
A power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of these shafts is modeled, and the movement of the driven shaft with respect to the operation of the driving shaft is modeled. In a gear design support method for analyzing dynamic behavior,
An input step for inputting basic specification information, driving condition information, shape error information, and wear characteristic information of each gear;
An equation generation step for generating an equation of motion for each axis;
Based on the basic specification information, the driving condition information, and the shape error information input in the input step, the motion equation generated in the equation generation step is along the operation time axis of the power transmission mechanism. An operation result calculation step of calculating an operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving over time,
Based on various information input in the input step, and the operation result calculated in the operation result calculation step, a shape error change amount calculation step for calculating a shape error change amount over time in each gear,
A shape error information update step for updating the shape error information in the equation of motion used in the motion result calculation step based on the shape error information and the shape error change amount calculated in the shape error change amount calculation step; ,
An output step for outputting the operation result calculated in the operation result calculation step.
前記駆動軸又は前記被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果とに基づいて、前記動力伝達機構の寿命を判定する寿命判定工程をさらに有していることを特徴とする請求項1に記載の歯車設計支援方法。   The life of the power transmission mechanism is determined based on a normal operation determination value given in advance to determine normal operation of the drive shaft or the driven shaft and the operation result calculated in the operation result calculation step. The gear design support method according to claim 1, further comprising a life determination step for performing the operation. 前記動作結果算出工程で算出された前記動作結果に基づいて、前記駆動軸と前記被駆動軸との経時後の動作結果を外挿する前記動作結果外挿工程と、
前記駆動軸又は前記被駆動軸の正常動作を判定するために予め与えられた正常動作判定値と前記動作結果外挿工程で外挿された前記経時後の動作結果とに基づいて、前記動力伝達機構の推定寿命時間を算出する寿命時間算出工程と、をさらに有していることを特徴とする請求項1に記載の歯車設計支援方法。
Based on the operation result calculated in the operation result calculation step, the operation result extrapolation step of extrapolating the operation result after aging of the drive shaft and the driven shaft;
Based on the normal operation determination value given in advance to determine the normal operation of the drive shaft or the driven shaft and the operation result after the time extrapolated in the operation result extrapolation step, the power transmission The gear design support method according to claim 1, further comprising a life time calculation step of calculating an estimated life time of the mechanism.
前記1又は複数の被駆動軸のうち少なくともひとつの前記被駆動軸には該被駆動軸と共に回転する円筒状又は円柱状に形成された回転体が設けられ、そして、
前記出力工程では、前記回転体が設けられた前記被駆動軸の動作結果を、予め与えられた前記回転体の形状情報を用いて前記回転体の外周面上の特性値に換算して出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法。
At least one of the one or more driven shafts is provided with a rotating body formed in a cylindrical or columnar shape that rotates with the driven shaft, and
In the output step, the operation result of the driven shaft provided with the rotating body is converted into a characteristic value on the outer peripheral surface of the rotating body using the shape information of the rotating body given in advance, and output. The gear design support method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記形状誤差変化量算出工程では、互いに噛み合う一対の前記歯車のそれぞれの材質において摩耗強度に所定の基準値を超える差異があるとき、前記摩耗強度の低い方についてのみ前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法。   In the shape error change amount calculating step, when there is a difference in wear strength exceeding a predetermined reference value in each material of the pair of gears engaged with each other, the shape error change amount is calculated only for the lower wear strength. The gear design support method according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記形状誤差変化量算出工程では、前記動作伝達機構の環境温度に応じて定まる前記摩耗特性情報を用いて、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法。   The shape error change amount calculating step calculates the shape error change amount using the wear characteristic information determined according to an environmental temperature of the motion transmission mechanism. The gear design support method according to the item. 前記形状誤差変化量算出工程では、前記歯車の歯が噛み合うことにより歯面に生じる面圧が所定の面圧基準値より高いときのみ、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法。   The shape error change amount calculation step calculates the shape error change amount only when a surface pressure generated on a tooth surface due to meshing of teeth of the gear is higher than a predetermined surface pressure reference value. The gear design support method as described in any one of 1-6. 前記形状誤差変化量算出工程では、予め与えられた前記歯車の歯形修整量情報に基づいて補正した前記面圧を用いて、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法。   The shape error change amount is calculated using the surface pressure corrected based on the tooth profile modification amount information given in advance in the shape error change amount calculating step. The gear design support method according to any one of the above. 前記形状誤差変化量算出工程では、予め与えられた前記歯車の組み付け誤差情報に基づいて補正した前記面圧を用いて、前記形状誤差変化量を算出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法。   9. The shape error change amount calculation step of calculating the shape error change amount using the surface pressure corrected based on pre-given assembly error information of the gear in the shape error change amount calculating step. The gear design support method according to any one of the above. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法における各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする歯車設計支援プログラム。   A gear design support program for causing a computer to execute each step in the gear design support method according to any one of claims 1 to 9. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の歯車設計支援方法における各工程をコンピュータに実行させるための歯車設計支援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。   A recording medium in which a gear design support program for causing a computer to execute each step in the gear design support method according to any one of claims 1 to 9 is recorded. 1の駆動軸と1又は複数の被駆動軸とこれら各軸に設置された歯車からなる歯車列とで構成される動力伝達機構をモデル化して、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する歯車設計支援装置において、
前記各歯車の基本諸元情報、駆動条件情報、形状誤差情報、及び、摩耗特性情報を入力するための入力手段と、
前記各軸の運動方程式を生成する方程式生成手段と、
前記入力手段によって入力された前記基本諸元情報、前記駆動条件情報、及び、前記形状誤差情報に基づいて、前記方程式生成手段によって生成された前記運動方程式を前記動力伝達機構の動作時間軸に沿って経時的に解くことにより、前記駆動軸と前記被駆動軸との動作結果を算出する動作結果算出手段と、
前記入力手段によって入力された諸情報、及び、前記動作結果算出手段によって算出された前記動作結果に基づいて、前記各歯車における経時による形状誤差変化量を算出する形状誤差変化量算出手段と、
前記形状誤差情報及び前記形状誤差変化量算出手段によって算出された前記形状誤差変化量に基づいて、前記動作結果算出手段で用いられる前記運動方程式における前記形状誤差情報を更新する形状誤差情報更新手段と、
前記動作結果算出手段によって算出された前記動作結果を出力する出力手段と、を有している
ことを特徴とする歯車設計支援装置。
A power transmission mechanism including one drive shaft, one or a plurality of driven shafts, and a gear train composed of gears installed on each of these shafts is modeled, and the movement of the driven shaft with respect to the operation of the driving shaft is modeled. Gear design support device for analyzing dynamic behavior,
Input means for inputting basic specification information, driving condition information, shape error information, and wear characteristic information of each gear;
Equation generating means for generating a motion equation for each axis;
Based on the basic specification information, the drive condition information, and the shape error information input by the input unit, the equation of motion generated by the equation generation unit is moved along the operation time axis of the power transmission mechanism. The operation result calculating means for calculating the operation result of the drive shaft and the driven shaft by solving over time;
Based on various information input by the input unit and the operation result calculated by the operation result calculation unit, a shape error change amount calculation unit that calculates a shape error change amount over time in each gear;
Shape error information updating means for updating the shape error information in the equation of motion used by the motion result calculation means based on the shape error information and the shape error change amount calculated by the shape error change amount calculation means; ,
An output unit that outputs the operation result calculated by the operation result calculation unit.
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