JP2004086773A - 歯車加工シミュレーション方法、歯車加工シミュレーションプログラム及び歯車加工シミュレーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ブランクモデルと、カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を規定する歯切り盤モデルとに基づいて、歯切りのシミュレーションにより、前記ブランクモデルから歯車モデルを生成する歯車モデル生成手順を有することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータによるシミュレーション方法に関し、特に歯車についてのコンピュータによるシミュレーション方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から歯車の加工状態や噛合状態を解析し、実際の歯車の加工作業や設計作業の負荷を軽減させることを目的とする手法は多数存在する。例えば、設計した歯車の基本諸元から加工状態をシミュレーションすることによって工具と歯車、及び噛合関係にある歯車同士の干渉を確認する方法(特開平9−212222号公報)、設計した歯車の条件値からシミュレーションによって歯車の噛合状態を求める方法(特開平6−109593号公報)等があり、コンピュータを用いた3次元仮想空間上において歯車の加工状態や噛合状態を解析することができる。また、歯車がハイポイドギアの場合には、その歯形の特殊性からシミュレーションが困難とされており、前記と同様に歯車の設計値からシミュレーションによって歯車の噛合状態を求める手段としては、グリーソン社のシステムが広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した手法では満足な解析結果が得られなかった場合に、実際の使用に耐えうる歯車を作成するためには加工条件や歯車の諸元値等をどのように変更すれば良いのかが分からないという問題がある。グリーソン社のシステムにおいては、前述のパラメータを変更するための指針が示されるが、実際にその指針に従ってパラメータを変更してもなかなか適正な歯当たり状態を得ることができず、結局のところは現場の作業者の経験によるところが大きかった。
【0004】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、現実に加工された歯車と同様の形状を有する歯車の3次元モデルによって、歯車に関するシミュレーションを実行することができる歯車加工シミュレーション方法、歯車加工シミュレーションプログラム及び歯車加工シミュレーション装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するため、本発明は、ブランクモデルと、カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を規定する歯切り盤モデルとに基づいて、歯切りのシミュレーションにより、前記ブランクモデルから歯車モデルを生成する歯車モデル生成手順を有することを特徴とする。
【0006】
このような歯車加工シミュレーション方法では、現実の歯車の加工において歯切り盤上にブランク素材とカッターを配置して歯切りを実行する手順と同様の手順を3次元モデルによって実行するため、現実に加工された歯車と同様の形状を有する歯車の3次元モデル(歯車モデル)を生成することができ、歯車に関するシミュレーションを実行することができる。
【0007】
また、本発明は、前記歯車モデル生成手順は、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとのブーリアン演算を用いることを特徴とする。
【0008】
このような歯車加工シミュレーション方法では、ブランクモデルとカッターモデルとのブーリアン演算により歯車モデルを生成するため、ブランク素材をカッターで削ることにより加工された現実の歯車と同様の形状を有する歯車モデルを生成することができる。
【0009】
また、本発明は、前記歯車生成手順は、一対の前記歯車モデルを生成し、前記歯車モデル生成手順において生成された一対の前記歯車モデルを組み立て状態で回転させるシミュレーションにより、歯当たり状態を特定するデータを出力する歯当たり状態出力手順を更に有することを特徴とする。
【0010】
このような歯車加工シミュレーション方法では、現実の加工方法と同様の手順によるシミュレーションを経て生成された一対の歯車モデル用いて歯当たり状態を解析するため、現実の歯当たり状態と同様の歯当たり状態を得ることができる。
【0011】
また、本発明は、前記歯当たり状態出力手順において出力された歯当たり状態を特定するデータと、所定の基準値とを比較して、前記歯車モデルの是非を判断する歯車モデル是非判断手順を更に有することを特徴とする。
【0012】
このような歯車加工シミュレーション方法では、シミュレーションによって得た歯当たり状態の是非を判断することができるため、適正な歯当たり状態が得られたか否かを容易に確認することができる。
【0013】
また、本発明は、前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が非の場合は、前記カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を設定する前記歯切り盤モデルとのマシンセッティングの少なくともいずれか一方を変更し、前記変更された前記カッターモデル又は前記マシンセッティングに基づいて、前記歯車モデル生成手順を実行することを特徴とする。
【0014】
このような歯車加工シミュレーション方法では、適正な歯当たり状態が得られなかった場合には、加工条件を自動的に変更することにより、再度歯切りのシミュレーション以降の処理を再度実行するため、最終的に満足な歯当たり状態が得られる加工条件を容易に得ることができる。
【0015】
また、本発明は、前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が是の場合は、前記歯車モデルに対する熱処理のシミュレーションにより、歯車熱処理モデルを生成する熱処理手順を更に有し、前記熱処理手順により生成された歯車熱処理モデルを前記歯車モデルとして、前記歯当たり状態出力手順を実行することを特徴とする。
【0016】
このような歯車加工シミュレーション方法では、熱処理のシミュレーションを施した歯車モデルによって歯当たり状態の解析を実行するため、熱処理による歯車の形状への影響を考慮した歯当たり状態を得ることができる。
【0017】
また、本発明は、前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が是の場合は、前記歯車モデルに対する表面加工のシミュレーションにより、歯車表面加工モデルを生成する表面加工手順を更に有し、前記表面加工手順により生成された歯車表面加工モデルを前記歯車モデルとして、前記歯当たり状態出力手順を実行することを特徴とする。
【0018】
このような歯車加工シミュレーション方法では、表面加工のシミュレーションを施した歯車モデルによって歯当たり状態の解析を実行するため、表面加工による歯車の形状への影響を考慮した歯当たり状態を得ることができる。
【0019】
また上記課題を解決するための手段として、本発明は、上記歯車加工シミュレーション方法での処理を実現する装置、その方法をコンピュータに行なわせるためのプログラム、又はそのプログラムを記録した記憶媒体とすることもできる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態においては、ハイポイドギアセットの加工等のシミュレーションを例として説明する。
【0021】
図1は、本発明の実施の形態における歯車加工シミュレーション装置10のハードウェア構成を示す図である。図1の歯車加工シミュレーション装置10は、それぞれバスBで相互に接続されているドライブ装置100と、記憶媒体101と、補助記憶装置102と、メモリ装置103と、演算処理装置104と、表示装置105と、入力装置106とを有するように構成される。
【0022】
歯車加工シミュレーション装置10が利用する歯車加工シミュレーションプログラムは、CD―ROM等の記憶媒体101によって提供される。歯車加工シミュレーションプログラムを記録した記録媒体101は、ドライブ装置100にセットされ、歯車加工シミュレーションプログラムが記録媒体101からドライブ装置100を介して補助記憶装置102にインストールされる。
【0023】
補助記憶装置102は、インストールされた歯車加工シミュレーションプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。例えば補助記憶装置102は、歯車加工シミュレーションプログラムの処理に必要な、後述する各種テーブルを格納している。メモリ装置103は、歯車加工シミュレーション装置10の起動時等、歯車加工シミュレーションプログラムの起動指示があった場合に補助記憶装置102から歯車加工シミュレーションプログラムを読み出して格納する。演算処理装置104は、メモリ装置103に格納された歯車加工シミュレーションプログラムに従って歯車加工シミュレーション装置10に係る機能を実行する。
【0024】
表示装置105は、歯車加工シミュレーションプログラムによるシミュレーションの様子を表示し、入力装置106はキーボード及びマウス等で構成され、様々な操作指示を入力するために用いられる。
【0025】
次に、歯車加工シミュレーション装置10の機能構成例について説明する。図2は、歯車加工シミュレーション装置の機能構成例を示す図である。
【0026】
図2において、歯車加工シミュレーション装置10は、概略諸元計算手段12と、ブランクモデル生成手段13と、カッター仕様計算手段14と、マシンセッティング計算手段15と、性能・強度計算手段16と、性能強度判定手段17と、カッターモデル生成手段18と、歯切りシミュレート手段19と、歯当たりシミュレート手段20と、判定手段21と、熱処理シミュレート手段22と、ラップ処理シミュレート手段23と、補正歯当たり状態計算手段24と、パラメータ修整手段25と、修整パラメータ判断テーブル30とを有する。
【0027】
概略諸元計算手段12は、利用者によって入力された歯車の設計値50に基づいて、歯車の諸元の概略値(理論値)を計算し、概略諸元値51として出力する。
【0028】
ブランクモデル生成手段13は、設計値50と概略諸元値51に基づいて、歯切り前のピニオンとギアのブランク素材の3次元形状データとして図示しないピニオンブランク54aと、ギアブランクモデル54bとを生成する。なお、図中のブランクモデル54はこれらをまとめて表現している。
【0029】
カッター仕様計算手段14は、設計値50と、概略諸元値51と、利用者によって予め設定された歯当たり状態の目標値である目標値53とに基づいて、歯切りカッターの形状の諸元値としてのカッター仕様55を計算する。
【0030】
マシンセッティング計算手段15は、概略諸元値51と、カッター仕様55と、目標値53とに基づいて、歯切り盤のマシンセッティングを計算し、その結果をマシンセッティング57として出力する。更に、マシンセッティング計算手段15は、予め生成されている歯切り盤の3次元形状データである歯切り盤モデル58にマシンセッティング57を設定する。
【0031】
性能・強度計算手段16は、設計値50と、概略諸元値51と、カッター仕様51と、マシンセッティング57に基づいて、シミュレーションの対象となる歯車の性能及び強度を計算し、性能・強度情報52を出力する。
【0032】
性能・強度判定手段17は、性能・強度情報52に基づいて、シミュレーション対象となる歯車の性能及び強度が適正であるか否かを判断する。
【0033】
カッターモデル生成手段18は、カッター仕様55に基づいて、歯切りカッターの3次元形状データであるカッターモデル56を生成する。
【0034】
歯切りシミュレート手段19は、カッターモデル56を設置した歯切り盤モデル58にブランクモデル54を配置し、歯切りのシミュレーションを実行する。歯切りシミュレート手段19は、歯切りのシミュレーションの結果として、歯切りされたピニオンとギアの3次元形状データである図示しないピニオンモデル59aとギアモデル59bを生成する。なお、図中の歯車モデル59はこれらをまとめて表現している。
【0035】
歯当たりシミュレート手段20は、ピニオンモデル59aとギアモデル59bを組み立て状態にして回転させ、歯当たり状態を解析するシミュレーションを実行する。歯当たりシミュレート手段20は、歯当たり状態のシミュレーションの結果として、歯当たり状態60を出力する。
【0036】
判定手段21は、歯当たり状態60が目標値53を満たしているか等を判定する。
【0037】
熱処理シミュレート手段22は、歯車モデル59に対して熱処理のシミュレーションを実行し、熱処理によって変形したピニオンとギアの3次元形状データとして、図示しないピニオン熱処理モデル61aとギア熱処理モデル61bを生成する。なお、図中の熱処理モデル61はこれらをまとめて表現している。
【0038】
表面加工処理シミュレート手段23は、熱処理モデル61に対して、例えばラップ処理のシミュレーションを実行し、ラップ処理によって変形したピニオンとギアの3次元形状データとして、図示しないピニオンラップ処理モデル62aとギアラップ処理モデル62bを生成する。図中のラップ処理モデル62はこれらをまとめて表現している。なお、生成されたラップ処理モデル62は、歯当たりシミュレート手段20によって、歯当たり状態が解析される。
【0039】
補正歯当たり状態計算手段24は、ラップ処理モデル62について歯当たりシミュレート手段19によって解析された歯当たり状態60が、目標値53を満たしていない場合、ラップ処理後の歯当たり状態60が目標値53を満たすようにするためには、ラップ処理及び熱処理を施す前の歯当たり状態はどうあるべきかを計算する。更に、その歯当たり状態を得るためのマシンセッティング57を計算し、歯切り盤モデル58に設定する。なお、補正歯当たり状態計算手段24によって修整されたマシンセッティング57に基づいて、再度歯切りのシミュレーションが実行され、更に歯当たり状態の解析が実行される。
【0040】
パラメータ修整手段25は、歯車モデル59について歯当たりシミュレート手段19によって解析された歯当たり状態60が、目標値53を満たしていない場合、修整パラメータ判断テーブル30を参照することにより、カッター仕様55とマシンセッティング57のどちらを修整すれば、目標値53を満たし得る歯当たり状態60が得られる歯車モデル59を生成することができるかを判断する。更に、パラメータ修整手段25は、カッター仕様55又はマシンセッティング57の修整値を修整パラメータ判断テーブル30より検索し、その修整値に基づいてカッターモデル56又は歯切り盤モデル58を修整する。なお、パラメータ修整手段25によって修整されたカッターモデル56又は歯切り盤モデル58に基づいて、再度歯切りのシミュレーションが実行され、更に歯当たり状態の解析が実行される。
【0041】
以下、図2の歯車加工シミュレーション装置10の処理手順について説明していく。なお、本実施例においては一対のピニオンとギアの加工等のシミュレーションについて説明する。
【0042】
図3は、歯車加工シミュレーション装置の処理概要を説明するフローチャートを示す。
【0043】
ステップS10において歯車加工シミュレーション装置10は、歯車の設計値等、後述する入力値に基づいて、ブランクモデル54とカッターモデル56を生成し、歯切り盤モデル58のマシンセッティングを計算する。更に、歯車加工シミュレーション装置10は、歯切り盤モデル58にカッターモデル56を設置すると共にブランクモデル54を配置し、歯切りのシミュレーションを実行する。歯車加工シミュレーション装置10は、歯切りのシミュレーションの結果として歯車モデル59、即ち一対のピニオンモデル59aとギアモデル59bを生成する。
【0044】
ステップS10に続いてステップS20に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、ステップS10にて生成したピニオンモデル59aとギアモデル59bを組み立て状態に配置し、歯当たり状態等の解析を行う。
【0045】
ステップS20に続いてステップS30に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、歯当たり状態の解析結果の判定を行う。判定の結果、適正な歯当たり状態が得られた場合(以下「採用可の場合」という)は、歯車加工シミュレーション装置10は歯車の諸元値及び加工条件を出力し処理を終了する。この場合、利用者は出力された諸元値及び加工条件に基づいて歯車を作成すればよい。
【0046】
判定の結果、適正な歯当たり状態が得られなかった場合はステップS40に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、カッター仕様55、マシンセッティング57等の加工条件を修整し、再びステップS10の歯切りシミュレート処理からやり直す。従って、歯車加工シミュレーション装置10は、設計値50で与えられた条件内で適正な歯当たり状態が得られる歯車の諸元値及び加工条件を見つけ出すまで、ステップS10からステップS40の処理を繰り返す
次に、図3で説明した歯車加工シミュレーション装置10の処理概要の各ステップについて、より詳細に説明する。
【0047】
先ず、図3のステップS10における歯切りシミュレート処理10の詳細について説明する。図4は、歯切りシミュレート処理を説明するためのフローチャートを示す。
【0048】
ステップS100において、歯車加工シミュレーション装置10は、利用者によって設定された歯当たり状態の目標値53を取り込む。ここで取り込んだ目標値53は、図3のステップのS30において説明した歯当たり状態の解析結果の判定処理において、歯車の採用の可否の判断の基準値として利用される。
【0049】
ここで、目標値53のパラメータを理解する上で必要となるパラメータについて説明する。図5は、歯当たり状態を判定するためのパラメータを説明するための図である。図5(A)において150で示される長方形は、歯車の一枚の歯面を表す。また、アルファベットで示される部分については、図5(B)にあるように、Aは「有効歯すじ長さ」、Bは「歯すじ方向の歯当たり長さ」、Cは「歯すじ方向の有効歯面の中心から歯当たり中心までの長さ」、Dは「有効歯丈長さ」、Eは「歯丈方向の歯当たり長さ」、Fは「歯丈方向の有効歯面の中心から歯当たり中心までの長さ」、Gは「瞬時の接触点(歯当たり中心)の位置」、Hは「瞬時の歯当たり面積」、Iは「総歯当たり面積」、Jは「バイアス角」、Kは「有効歯面の中心」を表す。
【0050】
上記をふまえた上で、目標値53を構成するパラメータについて説明する。図6は、歯当たり状態の判定値の例を示す図である。図6に示されるように目標値53は、7つのパラメータで構成され、それぞれについて判定基準と、判定許容範囲が設定される。判定基準はもっとも望ましい値であり、解析結果である歯当たり状態60とのずれを計算するために使われる。また判定許容範囲は、歯当たり状態60が採用可であるか、採用不可であるかの判定をするために使用される。即ち、歯当たり状態60が判定許容範囲内であれば、「採用可」と判定され、範囲外であれば「採用不可」と判定される。
【0051】
続いて7つのパラメータについて図5を参照しつつ説明する。「歯面の面積に対する歯当たり面積の割合」は、図5(A)で示されるパラメータを使うと、
(I/(A×D))×100
で求めることができる。図6では、判定基準が25%、判定許容範囲が20〜30%に設定されている。
【0052】
「有効歯すじ長さに対する歯すじ方向歯当たり長さの割合」は、同じく
(B/A)×100
で求めることができる。図6では、判定基準が50%、判定許容範囲が40〜60%に設定されている。
【0053】
「有効歯丈長さに対する歯丈方向歯当たり長さの割合」は、同じく
(E/D)×100
で求めることができる。図6では、判定基準が60%、判定許容範囲が50〜70%に設定されている。
【0054】
「歯すじ方向歯当たり中心偏り」は、有効歯すじ長さに対する歯すじ方向の有効歯面の中心から歯当たり中心までの長さの割合を意味し、同じく
(C/A)×100
で求めることができる。図6では、判定基準が20%、判定許容範囲が15〜25%に設定されている。
【0055】
「歯丈方向歯当たり中心偏り」は、有効歯丈長さに対する歯丈方向の有効歯面の中心からの歯当たり中心までの長さの割合を意味し、同じく
(F/D)×100
で求めることができる。図6では、判定基準が10%、判定許容範囲が5〜15%に設定されている。
【0056】
「バイアス角」は、図5(A)において、Jで示される。図6では、30度が設定されている。
【0057】
上記6つのパラメータにより歯当たりの位置を特定することができる。
【0058】
更に「隣り合う伝達曲線が1点のみで交差する」とは、ピニオンとギアの噛合がスムーズであることを意味する。図7は隣り合う伝達曲線が一点のみで交差する状態示す図である。図中のグラフにおいて、縦軸は伝達誤差を、横軸は歯車の回転角を示し、3つの曲線はそれぞれ一枚の歯に対する伝達曲線を示す。図7では、隣り合う伝達曲線301と伝達曲線302が交点304のみで交差し、伝達曲線302と伝達曲線303が交点305でのみ交差しており、この判定基準を満たしている。例えば、隣り合う伝達曲線が全く交差しない場合は、前歯対の噛合が終わっても、後歯対の噛み合いがまだ始まらないので伝達衝撃が生ずることを示し、二回以上交差する場合は、前後歯対が繰り返し交互に噛み合い、その歯当たりは中断し、伝達の騒音を生ずることを示す。
【0059】
図4のステップS100に続いてステップS110に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、歯車とカッターの仕様の最低限の条件値としての設計値50を取り込む。
【0060】
図8は設計値を構成するパラメータを示す図である。設計値50は、ピニオンの歯数、ギアの歯数、ギアの歯幅、ピニオンオフセット、ギアのピッチ径、カッター径、平均圧力角、歯丈係数、ギア歯先係数、バックラッシ(Bmin)、バックラッシ(Bmax)及びサマリーNoから構成され、例えば図8に示されるような表形式のファイルに格納されている。利用者は、最低限の条件として設計値50の各パラメータを予め設計しておく。なお、サマリーNoは、設計値50を識別するためのものである。
【0061】
ステップS110に続いてステップS120に進み、歯車加工シミュレーション装置10の概略諸元計算手段12は、歯車とカッターの理論値としての諸元を計算し、概略諸元値51を出力する。概略諸元値51は、ブランク形状全体に関する情報と、一つの歯に関する情報について出力される。
【0062】
図9は、概略諸元計算にて出力されるブランク形状の概略諸元値を示す図である。図9に示されるパラメータは、概略諸元値51のうちブランク形状全体に関するものであり、ピニオンとギアについて値の異なるパラメータとして歯数、ピッチ径、歯先の丈、歯元の丈、外径、交点からピッチ円錐角の頂点の距離、交点から歯先円錐角の頂点の距離、交点から歯元円錐角の頂点の距離、交点からかさ歯車の端面までの距離、交点からかさ歯車の先端までの距離、ピッチ円錐角、歯先円錐角、歯元円錐角及びねじれ角と、ピニオンについてのみのパラメータとしてピニオンオフセットと、ギアについてのみのパラメータとして外径基準モジュール及び歯幅と、ピニオンとギアについて同一の値となるパラメータとして平均圧力角、カッター径及び歯丈とから構成され、例えば図9に示されるような表形式のファイルに出力される。
【0063】
また、図10は、概略諸元計算にて出力される一つの歯に関する概略諸元値を示す図である。図10に示されるパラメータは、概略諸元値51のうち一つの歯に関するものであり、ピニオンとギアについて値の異なるパラメータとして平均ピッチ半径、平均円錐距離、平均歯先の丈、平均歯元の丈、平均歯厚、平均歯先幅及び歯元角と、ピニオンとギアについて同一の値となるパラメータとして平均歯直角モジュール、クリアランス、平均歯丈及び限界圧力角とから構成され、例えば図10に示されるような表形式のファイルに出力される。
【0064】
ステップS120に続いてステップS130に進み、歯車加工シミュレーション装置10のカッター仕様計算手段14は、設計値50及び概略諸元値51に基づいて、カッターの仕様を計算する。更に、歯車加工シミュレーション装置10のマシンセッティング計算手段15は、概略諸元値51と、目標値53と、カッター仕様55に基づいて、歯切り盤モデル58のマシンセッティングを計算し、マシンセッティング57として出力すると共に、マシンセッティング57を歯切り盤モデル58に設定する。
【0065】
図11はカッター仕様を説明するための図である。カッター仕様55は、カッター径、外側のブレード角、内側のブレード角および歯先幅から構成され、例えば図11に示されるような表形式のファイルに出力される。なお、カッター径は、ピニオンとギアで同一の値が、それ以外のパラメータについてはピニオンとギアについて異なる値が出力される。
【0066】
また、図12は歯切り盤のマシンセッティングを説明するための図である。マシンセッティング57は、ピニオンとギアについて値の異なるパラメータとして、マシンルートアングル(Machine Root Angle)、マシンセンタートゥバック(Machine Center To Back)、エキセントリックアングル(Eccentric Angle)及びクレードルアングル(Cradle Angle)と、ピニオンのみのパラメータとしてスライディングベース(Sliding Base)、ブランクオフセット(Blank Offset)、スイベルアングル(Swivel Angle)、スピンドルローテーションアングル(Spindle Rotation Angle)、スタートロールアングル(Start Roll Angle:クレードル角のスタート位置を決めるもの)、エンドロールアングル(End Roll Angle:クレードル角の終了位置を決めるもの)及びデシマルレシオ(Decimal Ratio)とから構成され、例えば図12に示されるような表形式のファイルに出力される。
【0067】
図4のステップS130に続いてステップS140に進み、歯車加工シミュレーション装置10の性能・強度計算手段16は、設計値50と、概略諸元値51と、カッター仕様55と、マシンセッティング57とに基づいて生成される歯車の性能及び強度計算を実行する。性能及び強度計算は、形状に係わる計算と負荷条件に係わる計算の二つの段階から成る。
【0068】
形状に係わる計算は、概略諸元値51等の形状情報のみから求められる係数を計算する。負荷条件に係わる計算は、上記の係数を用いて任意の入力容量と入力回転スピードを与えた場合の強度を計算する。
【0069】
性能・強度計算手段は16は、準備計算段階の入力パラメータとして概略諸元値51、カッター仕様55及びマシンセッティング57の中から必要なパラメータを抜き出し、あるいは計算を行い図13に示すようなパラメータを出力する。
【0070】
図13は,性能及び強度計算の準備計算の入力パラメータを示す図である。形状に係わる計算の入力パラメータは、設計値50、概略諸元値51、カッター仕様55及びマシンセッティング57に基づいており、ピニオンとギアについて値の異なるパラメータとして歯数、ピッチ径、ねじれ角、ピッチ角、平均ピッチ半径と、ピニオンについてのみのパラメータとしてピニオンオフセット、ピニオン平均円錐距離、ピニオンの交点からかさ歯車の端面までの距離、ピニオンの交点からかさ歯車の先端までの距離、カッター歯先幅と、ギアについてのみのパラメータとして歯幅と、ピニオンとギアについて同一の値となるパラメータとして平均圧力角、歯丈係数、ギア歯先係数、サマリーNoとから構成され、例えば図13に示されるような表形式のファイルに出力される。
【0071】
性能・強度計算手段16は、図13のパラメータに基づいて性能及び強度計算の形状に係わる計算を実行し、計算結果として図14に示すパラメータを出力する。
【0072】
図14は、性能及び強度計算の形状に係わる計算の出力結果を示す図である。形状に係わる計算の出力結果は、ピニオンとギアについて値の異なるパラメータとして歯数、平均ピッチ半径、平均円錐距離、平均歯丈、平均歯厚、平均歯先幅、ピッチ径、カッターエッジ半径、幾何係数−J(曲げ応力を決定するためのファクター)と、ギアのみについてのパラメータとして平均歯直角モジュールと、ピニオンとギアについて同一の値となるパラメータとして外径基準モジュール、相対曲率半径、荷重分配率、接触長さ、幾何係数−I(面圧を決定するためのファクター)、噛合率(正面、重なり、合成)とから構成され、例えば図14に示されるような表形式のファイルに出力される。
【0073】
更に性能・強度計算手段16は、図14の性能及び強度計算の形状に係わる計算の出力結果に基づいて図15に示される入力パラメータに対する性能及び強度計算を実行する。
【0074】
図15は、性能及び強度計算のための入力パラメータを示す図である。解析段階の入力パラメータとしては、入力容量と入力回転スピードとがあり、図15に示すような表形式のファイルに解析したい入力容量と入力回転スピードの値を入力しておくと、性能・強度計算手段16は入力された入力容量と入力回転スピードに対するピニオンとギアの性能及び強度を計算し、計算結果を図16に示すような表形式のファイルに出力する。
【0075】
図16は、性能及び強度計算の出力結果を示す図である。性能及び強度計算の出力結果は、ピニオンとギアについて値の異なるパラメータとして曲げ応力と、ピニオンとギアについて同一の値となるパラメータとして面圧、すべり速度、許容伝達容量、効率とから構成される。
【0076】
図4のステップS140に続いてステップS150に進み、歯車加工シミュレーション装置10の性能・強度判定手段17は、図14と図16に示されるパラメータからなる性能・強度情報52が、所定の基準を満たしているか否かを判断する。
【0077】
強度が基準を満たしていない場合には、図4のステップS110に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、別の設計値50により改めてシミュレーションを再実行する。強度の基準を満たしている場合は、ステップS160に進む。
【0078】
ステップS160において、歯車加工シミュレーション装置10は、歯車(ピニオン、ギア)のブランク素材の3次元形状モデルとして、設計値50及び概略諸元値51に基づいてブランクモデル54(ピニオンブランクモデル54a、ギアブランクモデル54b)を生成し、更にカッターの3次元形状モデルとして、カッター仕様55に基づいてカッターモデル56(ピニオン用カッターモデル56a、ギア用カッターモデル56b)を生成する。
【0079】
ステップS160に続いてステップS170に進み、歯車加工シミュレーション装置10の歯切りシミュレート手段19は、歯切り盤モデル58にカッターモデル56を設置すると共に、ブランクモデル54を配置する。
【0080】
図17は、ピニオンブランクモデルを歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図である。図17のCAD画面200は、歯車加工シミュレーション装置10が表示装置105に表示させている画面である。CAD画面200は、4つのウィンドウ201、202、203、204と、メニュー205と、メッセージ領域206、207を有する。
【0081】
ウィンドウ201、202、203、204は、歯切り盤モデル58上に、ピニオン用カッターモデル56aとピニオンブランクモデル54aとが配置されている様子をそれぞれ異なる方向から表示している。
【0082】
メニュー205は、歯車加工シミュレーション装置10の利用者が入力を行うためのものである。利用者はメニュー205を通して、歯車加工シミュレーション装置10の操作を行うことができる。
【0083】
メッセージ領域206、207は、シミュレーションに異常が発生した場合の通知や、利用者に入力を促す入力促進メッセージ、処理結果等が表示される領域である。なお、以降の説明における画面例については画面200が遷移したものである。
【0084】
図17においては便宜上歯切り盤モデル58のアーバ(Arbor)や、ワークヘッド(Workhead)がCAD画面200に表示されていないが、図18に示すようにアーバやワークヘッドを表示させても良い。
【0085】
図18は、ピニオンブランクモデルを歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図(その2)である。CAD画面250に示すように、アーバ581を表示させることにより、アーバ581とカッタースピンドル(Cutter Spindle)582との干渉をチェックすることもできる。
【0086】
なお、CAD画面250においては図17のCAD画面200に表示されていたメニュー205、メッセージ領域206及び207は、便宜上図示していないが、CAD画面250においても同様に表示される。以降の説明においても、メニュー205、メッセージ領域206及び207については便宜上図示しないこととする。
【0087】
また、図19は、ギアブランクモデルを歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図である。図19の画面300のウィンドウ301、302、303、304は、歯切り盤モデル58上に、ギア用カッターモデル56bとギアブランクモデル54bが配置されている様子をそれぞれ異なる方向から表示している。
【0088】
更に、図20は、ピニオンブランクモデルを異なるマシンセッティングの歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図である。図20の歯切り盤モデル58は、図17の歯切り盤モデル58と比べて傾いていることが分かる。このように、歯切り盤モデル58のマシンセッティング57を変更することで、ブランクモデル54とカッターモデル56の相対位置を変更することができ、ひいては生成される歯車モデル59の形状を変更することができる。
【0089】
図4のステップS170に続いてステップS180に進み、歯車加工シミュレーション装置10の歯切りシミュレート手段19は、歯切り盤モデル58上に配置されたブランクモデル54をカッターモデル56で歯切りするシミュレーションを実行し、歯車モデル59を生成する。
【0090】
ここで、ステップS180の歯切りのシミュレーション処理について更に詳細に説明する。図21は、歯切りのシミュレート処理の詳細を説明するためのフローチャートを示す。
【0091】
ステップS181において、歯車加工シミュレーション装置10の歯切りシミュレート手段19は、ブランクモデル54とカッターモデル56とのブーリアン演算、即ちブランクモデル54からカッターモデル56と重なった部分を取り除く処理を実行する。
【0092】
ステップS181に続いてステップS182に進み、歯切りシミュレート手段19は、後述する歯当たり状態解析処理を実行するのに十分な歯数の歯切りを実行したか否かを判断する。既に十分な歯数の歯切りが完了していれば、歯切りシミュレート手段19は処理を終了し、未完成の場合はステップS183に進む。
【0093】
ステップS183において、歯切りシミュレート手段19は、ブランクモデル54がピニオンブランクモデル54aの場合は創成歯切り法によるため、ブランクモデル54とカッターモデル56とをそれぞれの回転軸で回転させる。なお、回転角度は細かければ細かい程現実により近い歯形を得ることができる。ブランクモデル54がギアブランクモデル54bの場合は成形歯切り法によるため、ブランクモデル54のみをその回転軸で回転させる。
【0094】
ステップS183に続いてステップS181に進み、歯切りシミュレート手段19は、ブランクモデル54等の回転によるブランクモデル54とカッターモデル56の新たな相対位置により、ステップS181以降の処理を繰り返す。
【0095】
図22は、ピニオンブランクモデルの歯切りをシミュレートしている画面例を示す図である。図22においては、ピニオンブランクモデル54aがピニオン用カッターモデル56aによって歯切りされ、ピニオンモデル59aが生成されているのが分かる。
【0096】
更に図23は、ギアブランクモデルの歯切りをシミュレートしている画面例を示す図である。図23においては、ギアブランクモデル54bがギア用カッターモデル56bによって歯切りされ、ギアモデル59bが生成されているのが分かる。
【0097】
次に、生成されたピニオンモデル59a及びギアモデル59bを利用した、図3のステップS20及びS30における歯当たり状態解析及び判定処理の詳細について説明する。図24は、歯当たり状態解析及び判定処理を説明するためのフローチャートを示す。
【0098】
ステップS190において、歯車加工シミュレーション装置10の歯当たりシミュレート手段20は、後述する熱処理や表面加工処理のシミュレーションが実行される前の状態、即ち歯切りシミュレート手段19によって生成されたままの状態における歯車モデル59が、後述する処理により既に歯当たり状態の目標値53を満たしていると判定されたものか否かを判断する。最初は、まだ歯当たり状態の解析は実行されていないため、歯当たり状態の目標値53は満たしておらず、ステップS200に進む。
【0099】
ステップS200において、歯当たりシミュレート手段20は、歯切りシミュレート手段19によって生成されたピニオンモデル59aとギアモデル59bとを実際の利用状態である組み立て状態に配置する。
【0100】
図25は、ピニオンモデルとギアモデルとを組み立て状態に配置した画面例を示す図である。図25において、ピニオンモデル59aとギアモデル59bとが、組み立て状態に配置されているのが分かる。
【0101】
ステップS200に続いてステップS210に進み、歯当たりシミュレート手段20は、図25に示した組み立て状態において、ピニオンモデル59aとギアモデル59bとを回転させるシミュレーションにより歯当たり状態60を計算し、歯当たり状態60を図6で示される目標値53のパラメータと同じパラメータで出力する。
【0102】
なお、歯当たり状態60は画面上でも確認することができる。図26は、歯当たり状態を表示する画面例を示す図である。図26において、591で示す部分はギアモデル59bの一枚の歯を示しており、592で示す楕円部分は、瞬時の歯当たり面積を示している。
【0103】
ステップS210に続いてステップS220に進み、歯車加工シミュレーション装置10の判定手段21は、ステップS210で得られた歯当たり状態60が、図6で示される目標値53の判定許容範囲内であるか否かを判断すると共に、歯当たり状態60が異常歯当たり状態か否かも判断する。ここで異常歯当たり状態とは、歯当たり状態60が目標値53から大きくかけ離れており、設計値50等の入力ミス等の疑いがある状態をいう。
【0104】
図27は、異常歯当たりを判定するための閾値を示す図である。図27においては、図6における判定用のパラメータと同じパラメータ毎に異常歯当たりの閾値が示されており、いずれかのパラメータが異常と判定されると異常歯当たり状態と判断される。例えば、「歯面の面積に対する歯当たり面積の割合」については2.5%より小さいと異常と判定される。「有効歯すじ長さに対する歯すじ方向歯当たり長さの割合」については5%より小さい場合、「有効歯丈長さに対する歯丈方向歯当たり長さの割合」については6%より小さい場合、「歯すじ方向歯当たり中心偏り」については45%より大きい場合、「歯丈方向歯当たり中心偏り」については45%より大きい場合にそれぞれ異常と判定される。
【0105】
図24のステップS220において、判定手段21が異常歯当たりと判定するとステップS230に進む。ここで、利用者はマシンセッティング57、ステップS200におけるピニオンモデル59aとギアモデル59bとの組み立て位置、又は概略諸元値51等に異常がないか確認する。また、後述する熱処理やラップ処理のシミュレーションによる歯車モデル59の変形量が過大でないかについても確認する。異常がある場合は再計算することにより、新たな設計値50を入力して、図4のステップS110からの処理を再実行する。
【0106】
ステップS220において、歯当たり状態60が異常歯当たりではないが適正な歯当たり状態ではない、即ち目標値53の判定許容範囲内にない場合は、判定手段21は生成された歯車モデル59は採用不可と判定する。この場合、歯車加工シミュレーション装置10は、後述するパラメータ修整処理を実行し、新たな加工条件により歯切りのシミュレート処理(ステップS170)以降を再実行する。
【0107】
ステップS220において、歯当たり状態60が適正な歯当たり状態、即ち目標値53の判定許容範囲内の場合は、判定手段21は生成された歯車モデル59は採用可と判定し、ステップS220に続いてステップS240に進む。ステップS240において、歯車加工シミュレーション装置10は、歯車モデル59が熱処理及びラップ処理のシミュレーションがされたものであるか否かを判断する。熱処理及びラップ処理のシミュレーションがされていない場合は、ステップS270に進む。
【0108】
ステップS270において、歯車加工シミュレーション装置10の熱処理シミュレート手段22は、歯車モデル59に対し熱処理のシミュレーションを実行する。この熱処理のシミュレーションの結果として、熱処理により変形した歯車モデル59である熱処理モデル61(ピニオン熱処理モデル61a、ギア熱処理モデル61b)が生成される。なお、熱処理のシミュレーションについては、公知であるためここでは詳述しない。
【0109】
ステップS270に続いてステップS280に進み、歯車加工シミュレーション装置10のラップ処理シミュレート手段23は、熱処理モデル61に対しラップ処理のシミュレーションを実行する。このラップ処理のシミュレーションの結果として、ラップ処理により変形した熱処理モデル61であるラップ処理モデル62(ピニオンラップ処理モデル62a、ギアラップ処理モデル62b)が生成される。
【0110】
ここでラップ処理のシミュレーションは、図4のステップS170及びS180と同様の処理を行えばよい。即ち、図28に示すラップ盤の3次元モデル上に熱処理モデル61を配置し、ピニオン熱処理モデル61aとギア熱処理モデル61bとのブーリアン演算を実行する。
【0111】
図28は、ラップ処理のシミュレーションの様子を示す図である。図28において、ラップ盤400にピニオン熱処理モデル61aとギア熱処理モデル61bが噛合状態で設置されている。ラップ処理シミュレート手段23は、この状態でピニオン熱処理モデル61aとギア熱処理モデル61bを回転させ、更にピニオンの軸方向、ギアの軸方向及びオフセット方向の3方向に動がしながら、ピニオン熱処理モデル61aとギア熱処理モデル61bとのブーリアン演算を実行する。
【0112】
ステップS280に続いてステップS200に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、ラップ処理モデル62によって、ステップS200以降の歯当たり状態の解析処理を再実行する。但し、熱処理及びラップ処理による変形も考慮した歯当たり状態の解析となるため、ステップS220における判定結果は、熱処理及びラップ処理のシミュレーションを実行する前の判定と異なる場合がある。
【0113】
ステップS220において、判定手段21がラップ処理モデル62での歯当たり状態が良好であり、ラップ処理モデル62を採用可と判定すると、ステップS240を経てステップS250に進む。
【0114】
ステップS250において、歯車モデル加工シミュレーション装置10は、歯車諸元値、歯切り盤のマシンセッティング及びカッター仕様を出力する。出力結果は、図9及び図10で示される概略諸元値51、図11で示されるカッター仕様55、及び図12で示されるマシンセッティング57と同様のパラメータで構成される。従って、歯車の製造担当者は、この出力結果に従って歯車を製作すれば、適正な歯当たり状態が得られるピニオンとギアを製作することができる。
【0115】
ステップS250に続いてステップS260に進み、歯車モデル加工シミュレーション装置10は、後述するシミュレーション結果の妥当性を確認するために、ラップモデル62の歯面の3次元座標データを出力し、処理を終了する。
【0116】
次に、図3のステップS40におけるパラメータ修整処理の詳細について説明する。図29はパラメータ修整処理を説明するためのフローチャートを示す。
【0117】
図24のステップS220において、歯車モデル59又はラップモデル62が採用不可と判定された場合は、ステップS300に進む。
【0118】
ステップS300において、歯車加工シミュレーション装置10は、歯車モデル59が熱処理及びラップ処理のシミュレーション済みであるかどうか、即ちラップ処理モデル62であるかどうかを判断する。熱処理等のシミュレーションがされていないと判断した場合は、ステップS310に進む。
【0119】
ステップS310において、歯車加工シミュレーション装置10の補正歯当たり状態計算手段24は、ラップ処理モデル62による歯当たり状態が適正となるには、熱処理及びラップ処理のシミュレーション前の歯車モデル59における歯当たり状態(以下「補正歯当たり状態」という。)はどうあるべきかを歯当たり状態60と目標値53とを比較することにより計算する。なお補正歯当たり状態は、図6の判定用のパラメータと同様のパラメータで出力される。
【0120】
ステップS310に続いてステップS360に進み、補正歯当たり状態計算手段24は、補正歯当たり状態が得られる歯切り盤のマシンセッティング57を計算し、歯切り盤モデル58に設定する。
【0121】
ステップS300において、熱処理等のシミュレーションが既に実行されていると判断された場合は、ステップS320に進み、歯車加工シミュレーション装置10は、歯切り盤モデル58のマシンセッティング57の変更回数が、所定の閾値を超えていないかどうか判断する。これは、本フローチャートにおける処理により、マシンセッティング57が修整され、再度歯切り及び、歯当たり状態のシミュレーションを実行し、採用不可の場合には再びマシンセッティング57を修整するという処理が繰り返される場合に、無限ループとならないようにするためである。従って、マシンセッティング57の変更回数が所定の閾値を超えている場合には、図4のステップS110に進み、新たな設計値50の入力処理から再度実行する。
【0122】
ステップS320に続いてステップS330に進み、歯車加工シミュレーション装置10のパラメータ修整手段25は、適正な歯当たりを得るためには、カッターの諸元としてのカッター仕様55、又はマシンセッティング57のいずれを修整すべきかを修整パラメータ判断テーブル30を参照することにより判断する。
【0123】
図30は、修整パラメータ判断テーブルを示す図である。図30の修整パラメータ判断テーブル30は、歯当たり状態60の状態毎の歯当たり評価値と、適正な歯当たりを得るための加工条件の修整値(現在の値との差)を管理するテーブルである。即ち、修整パラメータ判断テーブル30は、列(横)方向に歯当たり状態60の種類として、数十種類の項目を有し、行(縦)方向に歯当たりの状態を楕円形で図示した「歯当たり」と、「歯当たり状態の評価値」と、適正な歯当たりを得るための加工条件の修整値としての「加工条件の修整値」との項目を有している。「歯当たり状態の評価値」は、目標値53と同様のパラメータで構成され、目標値53に対する解析結果である歯当たり状態60の割合により示される。即ち、
歯当たり状態の評価値 = 歯当たり状態60/目標値53
として求める。従って、「歯当たり状態の評価値」の任意のパラメータ、例えば「バイアス角」が1ということは、歯当たり状態60のバイアス角が目標値53のバイアス角に等しいということを意味する。「加工条件の修整値」は、カッター仕様55の一パラメータであるカッター径の修整値としての「カッター径修整値」と、マシンセッティング57の修整値としての「マシンセッティング修整値」とにより構成される。
【0124】
状態1は、全てのパラメータが1、即ち歯当たり状態60が目標値53一致するケースを表す。このケースは、適正な歯当たり状態が得られたことになり、カッター径及びマシンセッティング57を修整する必要はない。
【0125】
状態2は、「歯面の面積に対する歯当たり面積の割合」の評価値が1.5より大きいケース、即ち歯当たり状態60における値が目標値53における値の1.5倍より大きいであるケースを表す。このケースでは、修整パラメータ判断テーブル30より、カッター径の修整の必要はないがマシンセッティング57の修整の必要があることが分かる(図中は、「***」により修整値を表現している)。
【0126】
状態3についても状態2と同様に、カッター径の修整は必要ないが、マシンセッティング57の修整の必要があることが分かる。
【0127】
状態4は、「有効歯すじ長さに対する歯すじ方向歯当たり長さの割合」の評価値が1.5であるケースを表す。このケースでは、修整パラメータ判断テーブル30より、マシンセッティング57の修整の必要は無いが、カッター径を変更する必要があることが分かる。
【0128】
なお、状態毎の加工条件の修整値は、過去のデータを蓄積することによって生成すればよい。従って、状態の種類については便宜上4種類しか図示していないが、実際には数十種類のデータを有していてデータが増えれば状態の種類も増加し、状態の種類が多い程カッター径及びマシンセッティング57の修整の精度を上げることができる。
図290のステップS330において、パラメータ修整手段25が、修整パラメータは設計値50に含まれるカッター径であると判断した場合は、以下のように処理が進む。
【0129】
修整パラメータ判断テーブル30の「歯当たり状態評価値」のうち、「有効歯すじ長さに対する歯すじ方向歯当たり長さの割合」のみが1でない場合は、ステップS350に進む。ステップS350において、パラメータ修整手段25は、カッター径を修整し、新たなカッターモデル56を生成する。
【0130】
上記以外の場合、即ち「歯当たり状態評価値」のうち「有効歯すじ長さに対する歯すじ方向歯当たり長さの割合」が1の場合、又は「有効歯すじ長さに対する歯すじ方向歯当たり長さの割合」以外に1でないパラメータがある場合は、図4のステップS110に進み、修整パラメータ判断テーブル30から取得したカッター径の修整値に基づいてステップS110以降の処理を実行する。
【0131】
また、ステップS330において、パラメータ修整手段25が修整パラメータはマシンセッティング57であると判断した場合は、ステップS340に進む。ステップS340において、パラメータ修整手段25は、修整パラメータ判断テーブル30から取得したマシンセッティング57の修整値を歯切り盤モデル58に設定する。
【0132】
ステップS340、ステップS350又はステップS360において、歯車加工シミュレーション装置10がカッターモデル56又は歯切り盤モデル58を修整すると、図4のステップS170に進み、ステップS170以降の処理、即ち歯切りのシミュレーション、歯当たり状態の解析等を再実行する。
【0133】
上述したように、本実施の形態においては、現実の歯車の加工と同様の手順による歯切りのシミュレーションを実行するため、現実の歯車と同様の形状を有する歯車モデル59を得ることができる。また、現実の形状と同様の形状を有する歯車モデル59を用いて歯当たり状態の解析を行うため、現実の歯当たり状態と同様の歯当たり状態を得ることができる。更に、歯当たり状態が良好でない場合は、加工条件の補正及び歯切り等のシミュレーションを適正な歯当たりが得られるまで繰り返すため、適正な歯当たりを得るための歯車の諸元値、加工条件等を容易に得ることができる。
なお、歯車加工シミュレーション装置10より得た歯車の諸元値、加工条件等の妥当性の確認方法について以下に説明する。
【0134】
図31は、シミュレーション結果の妥当性の確認方法を説明するためのフローチャートを示す。
【0135】
ステップS400において、歯車加工シミュレーション装置10より得た歯車の諸元値、加工条件等に基づいて実際の歯車を製作する。
【0136】
ステップS400に続いてステップS410に進み、製作した歯車の形状を三次元測定機又は形状測定機等により測定する。
【0137】
ステップS410に続いてステップS420に進み、三次元測定機等により測定した歯車形状の座標データを出力する。
【0138】
ステップS420に続いてステップS430に進み、歯車形状の座標データから、歯車の3次元モデル(以降「歯車リアルモデル」という。)を生成する。歯車リアルモデルは歯車モデル59と同様のデータ形式により生成すればよい。
【0139】
ステップS430に続いてステップS440に進み、歯車モデル59と歯車リアルモデルとの形状を比較する。形状が同一、又は差異が許容範囲内の場合には妥当性が確認されたこととなる。形状が無視できないほど異なる場合には、ステップS450に進む。
【0140】
ステップS450において、歯形形状を修整するためのマシンセッティング57及びカッター仕様55を計算し、歯切り盤モデル58及びカッターモデル56を修整する。更に修整した歯切り盤モデル58およびカッターモデル56に基づいて、図4のステップS170以降の処理を実行すればよい。
【0141】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0142】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、現実の歯車の加工において歯切り盤上にブランク素材とカッターを配置して歯切りを実行する手順と同様の手順を3次元モデルによって実行するため、現実に加工された歯車と同様の形状を有する歯車の3次元モデル(歯車モデル)を生成することができ、歯車に関するシミュレーションを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における歯車加工シミュレーション装置のハードウェア構成を示す図である。
【図2】歯車加工シミュレーション装置の機能構成例を示す図である。
【図3】歯車加工シミュレーション装置の処理概要を説明するためのフローチャートである。
【図4】歯切りシミュレート処理を説明するためのフローチャートである。
【図5】歯当たり状態を判定するためのパラメータを説明するための図である。
【図6】歯当たり状態を判定するためのパラメータの例を示す図である。
【図7】隣合う伝達曲線が一点のみで交差する状態を示す図である。
【図8】設計値を構成するパラメータを示す図である。
【図9】概略諸元計算にて出力されるブランク形状の概略諸元値を示す図である。
【図10】概略諸元計算にて出力される一つの歯に関する概略諸元値を示す図である。
【図11】カッター仕様を説明するための図である。
【図12】歯切り盤のマシンセッティングを説明するための図である。
【図13】性能及び強度計算の形状に係わる計算の入力パラメータを示す図である。
【図14】性能及び強度計算の形状に係わる計算の出力結果を示す図である。
【図15】性能及び強度計算の入力パラメータを示す図である。
【図16】性能及び強度計算の出力結果を示す図である。
【図17】ピニオンブランクモデルを歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図である。
【図18】ピニオンブランクモデルを歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図(その2)である。
【図19】ギアブランクモデルを歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図である。
【図20】ピニオンブランクモデルを異なるマシンセッティングの歯切り盤モデルに配置した画面例を示す図である。
【図21】歯切りのシミュレート処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図22】ピニオンブランクモデルの歯切りをシミュレートしている画面例を示す図である。
【図23】ギアブランクモデルの歯切りをシミュレートしている画面例を示す図である。
【図24】歯当たり状態解析及び判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図25】ピニオンモデルとギアモデルとを組み立て状態に配置した画面例を示す図である。
【図26】ギアモデルの歯当たり状態を表示する画面例を示す図である。
【図27】異常歯当たりを判定するための閾値を示す図である。
【図28】ラップ処理のシミュレーションの様子を示す図である。
【図29】パラメータ修整処理を説明するためのフローチャートである。
【図30】修整パラメータの判断用デーブルを示す図である。
【図31】シミュレーション結果の妥当性の確認方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
12 概略諸元計算手段
13 ブランクモデル生成手段
14 カッター仕様計算手段
15 マシンセッティング計算手段
16 性能・強度計算手段
17 性能強度判定手段
18 カッターモデル生成手段
19 歯切りシミュレート手段
20 歯当たりシミュレート手段
21 判定手段
22 熱処理シミュレート手段
23 表面加工処理シミュレート手段
24 補正歯当たり情報計算手段
25 パラメータ修整手段
30 修整パラメータ判断テーブル
100 ドライブ装置
101 記憶媒体
102 補助記憶装置
103 メモリ装置
104 演算処理装置
105 表示装置
106 入力装置
B バス
Claims (14)
- ブランクモデルと、カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を規定する歯切り盤モデルとに基づいて、歯切りのシミュレーションにより、前記ブランクモデルから歯車モデルを生成する歯車モデル生成手順を有することを特徴とする歯車加工シミュレーション方法。
- 前記歯車モデル生成手順は、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとのブーリアン演算を用いることを特徴とする請求項1記載の歯車加工シミュレーション方法。
- 前記歯車生成手順は、一対の前記歯車モデルを生成し、
前記歯車モデル生成手順において生成された一対の前記歯車モデルを組み立て状態で回転させるシミュレーションにより、歯当たり状態を特定するデータを出力する歯当たり状態出力手順を更に有することを特徴とする請求項1又は2記載の歯車加工シミュレーション方法。 - 前記歯当たり状態出力手順において出力された歯当たり状態を特定するデータと、所定の基準値とを比較して、前記歯車モデルの是非を判断する歯車モデル是非判断手順を更に有することを特徴とする請求項3記載の歯車加工シミュレーション方法。
- 前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が非の場合は、
前記カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を設定する前記歯切り盤モデルとのマシンセッティングの少なくともいずれか一方を変更し、
前記変更された前記カッターモデル又は前記マシンセッティングに基づいて、前記歯車モデル生成手順を実行することを特徴とする請求項4記載の歯車加工シミュレーション方法。 - 前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が是の場合は、
前記歯車モデルに対する熱処理のシミュレーションにより、歯車熱処理モデルを生成する熱処理手順を更に有し、
前記熱処理手順により生成された歯車熱処理モデルを前記歯車モデルとして、前記歯当たり状態出力手順を実行することを特徴とする請求項4又は5記載の歯車加工シミュレーション方法。 - 前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が是の場合は、
前記歯車モデルに対する表面加工のシミュレーションにより、歯車表面加工モデルを生成する表面加工手順を更に有し、
前記表面加工手順により生成された歯車表面加工モデルを前記歯車モデルとして、前記歯当たり状態出力手順を実行することを特徴とする請求項4乃至6いずれか一項記載の歯車加工シミュレーション方法。 - ブランクモデルと、カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を規定する歯切り盤モデルとに基づいて、歯切りのシミュレーションにより、前記ブランクモデルから歯車モデルを生成する歯車モデル生成手順を、コンピュータに実行させるための歯車加工シミュレーションプログラム。
- 前記歯車生成手順は、一対の前記歯車モデルを生成し、
前記歯車モデル生成手順において生成された一対の前記歯車モデルを組み立て状態で回転させるシミュレーションにより、歯当たり状態を特定するデータを出力する歯当たり状態出力手順を更に有することを特徴とする請求項8記載の歯車加工シミュレーションプログラム。 - 前記歯当たり状態出力手順において出力された歯当たり状態を特定するデータと、所定の基準値とを比較して、前記歯車モデルの是非を判断する歯車モデル是非判断手順を更に有することを特徴とする請求項9記載の歯車加工シミュレーションプログラム。
- 前記歯車モデル是非判断手順における判断結果が非の場合は、
前記カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を設定する前記歯切り盤モデルとのマシンセッティングの少なくともいずれか一方を変更し、
前記変更された前記カッターモデル又は前記マシンセッティングに基づいて、前記歯車モデル生成手順を実行することを特徴とする請求項10記載の歯車加工シミュレーションプログラム。 - ブランクモデルと、カッターモデルと、前記ブランクモデルと前記カッターモデルとの相対的位置関係を規定する歯切り盤モデルとに基づいて、歯切りのシミュレーションにより、前記ブランクモデルから歯車モデルを生成する歯車モデル生成手段を、コンピュータに実行させるための歯車加工シミュレーション装置。
- 前記歯車生成手段は、一対の前記歯車モデルを生成し、
前記歯車モデル生成手段において生成された一対の前記歯車モデルを組み立て状態で回転させるシミュレーションにより、歯当たり状態を特定するデータを出力する歯当たり状態出力手段を更に有することを特徴とする請求項12記載の歯車加工シミュレーション装置。 - 前記歯当たり状態出力手段において出力された歯当たり状態を特定するデータと、所定の基準値とを比較して、前記歯車モデルの是非を判断する歯車モデル是非判断手段を更に有することを特徴とする請求項13記載の歯車加工シミュレーション装置。
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