JP2014084697A - Design device, design method, program, and power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、設計装置、設計方法、プログラム及び動力伝達装置に関し、特に、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に回転可能に鎖状に連結して形成された屈曲ピンラックを移動する動力伝達装置を設計するための設計装置等に関する。 The present invention relates to a design device, a design method, a program, and a power transmission device, and in particular, a power transmission device that moves a bent pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars in a chain shape so as to be rotatable in at least two directions. The present invention relates to a design apparatus for designing.
水門の扉体を開閉する方式の一つに、ラック式がある。これは、一端に扉体が連結されたラック棒を、これに噛み合う駆動歯車を回転させて移動させることにより、水門の扉体を昇降させて開閉するものである。 One of the methods for opening and closing the sluice door is a rack type. This is to open and close a door body of a sluice by moving a rack bar having a door body connected to one end by rotating a drive gear meshing with the rack bar.
従来、直線状のラック棒が使用されていた。しかし、直線状のラック棒を使用すると、ラックカバーが直線状に突出することとなる。この場合、落雷を受けやすくなったり、施工に手間を要したりすることとなる。そのため、小ラック棒を鎖状に連結させた屈曲ピンラックを用いて、屈曲させながら上昇させるものがある。 Traditionally, linear rack bars have been used. However, when a linear rack bar is used, the rack cover protrudes linearly. In this case, it becomes easy to receive a lightning strike, and it takes time and effort for construction. For this reason, there are some which are raised while being bent using a bent pin rack in which small rack bars are connected in a chain shape.
鎖状に連結させた屈曲ピンラックを応用した水門としては、例えば特許文献1に記載されているように、滑りのスライドを用いて、屈曲ピンラックの曲がりを補正したり、ガイドしたりするものが知られている。 As a sluice using a bending pin rack connected in a chain shape, for example, as described in Patent Document 1, a sliding slide is used to correct or guide the bending of the bending pin rack. It has been.
また、特許文献2には、一方向曲がり屈曲ピンラックを、支持ローラと2個のガイドローラで補正することによって、屈曲ピンラックの曲がりなく扉体を引き上げるものが記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 describes that the door body is pulled up without bending the bending pin rack by correcting the one-direction bending bending pin rack with a support roller and two guide rollers.
しかしながら、特許文献1にあるような滑りのスライドを用いる場合には、特許文献2に記載されているように、強度と精度が必要となり、比較的高価なものとなり、さらに、滑りスライドが長く形成されるために、これが設備設計の制約条件にもなった。
However, when a sliding slide such as that disclosed in Patent Document 1 is used, as described in
また、特許文献2にあるような一方向曲がり屈曲ピンラックを用いた場合、曲がり方向に制約がある。さらに、小ラック棒を連結する連結ブロックが、曲がりを押さえるために大きな力を受けるため、ラック幅よりも大きな横幅になる。このような制約条件のため、対応できる範囲が制限されることになる。
Further, when a unidirectional bent pin rack as in
そこで、本願発明は、屈曲ピンラックが少なくとも二方向に屈曲可能なものであっても、駆動歯車が屈曲ピンラックに与える力を効率よく押さえる支持ローラを設計可能な設計装置等を提案することを目的とする。 Therefore, the present invention has an object to propose a design device or the like that can design a support roller that efficiently suppresses the force that the drive gear exerts on the bending pin rack even if the bending pin rack can be bent in at least two directions. To do.
本願発明の第1の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計する設計装置であって、前記動力伝達装置は、前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段を備えることを特徴とするものである。 A first aspect of the present invention is a design device for designing a power transmission device that transmits power to a bent pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions. The apparatus includes a drive gear that meshes with the small rack bar and moves the bending pin rack, and a support roller that supports the small rack bar meshed with the drive gear from the opposite side of the drive gear. A pressure angle analyzing means for analyzing a position where a pressure angle of a force applied to the small rack bar meshed with the drive gear is maximized; a position of the support roller; and the drive gear with respect to the small rack bar. Support roller position determining means for determining a position to receive the force of the maximum pressure angle to be applied.
本願発明の第2の観点は、第1の観点の設計装置であって、前記圧力角分析手段は、前記圧力角が最大となる時点での、前記小ラック棒のピンと前記駆動歯車の接触位置を分析し、前記支持ローラ位置決定手段は、前記屈曲ピンラック全体を前記駆動歯車から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置に、前記支持ローラの位置を決定するものである。 A second aspect of the present invention is the design apparatus according to the first aspect, wherein the pressure angle analyzing means is configured such that the contact position between the pin of the small rack bar and the drive gear at the time when the pressure angle becomes maximum. The support roller position determining means determines the position of the support roller at a position where the component force acting in the direction of moving the entire bending pin rack away from the drive gear is pressed at the generation position.
本願発明の第3の観点は、第1又は第2の観点の設計装置であって、前記屈曲ピンラックは、一方の端が負荷体に連結されたものであり、前記動力伝達装置は、前記駆動歯車とは反対側から前記屈曲ピンラックを支持するサポートローラと、前記駆動歯車と同じ側から前記屈曲ピンラックを支持する複数のガイドローラをさらに備え、前記サポートローラの位置を、前記支持ローラよりも前記負荷体が存在しない側に決定するサポートローラ位置決定手段と、前記ガイドローラの少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在する側に決定し、前記ガイドローラの他の少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在しない側に決定するガイドローラ位置決定手段を備えるものである。 A third aspect of the present invention is the design apparatus according to the first or second aspect, wherein the bent pin rack has one end connected to a load body, and the power transmission device includes the drive A support roller that supports the bent pin rack from the opposite side of the gear; and a plurality of guide rollers that support the bent pin rack from the same side as the drive gear; and the position of the support roller is higher than that of the support roller. The support roller position determining means for determining the side where the load body does not exist, and at least one position of the guide roller is determined on the side where the load body exists relative to the drive gear, and at least one other of the guide roller Guide roller position determining means for determining one position on the side where the load body does not exist with respect to the drive gear is provided.
本願発明の第4の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計する設計方法であって、前記動力伝達装置は、前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、圧力角分析手段が、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析ステップと、支持ローラ位置決定手段が、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定ステップを含むことを特徴とするものである。 A fourth aspect of the present invention is a design method for designing a power transmission device that transmits power to a bending pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions. The apparatus includes a drive gear that meshes with the small rack bar and moves the bending pin rack, and a support roller that supports the small rack bar meshed with the drive gear from the opposite side of the drive gear. A pressure angle analyzing step for analyzing a position at which a pressure angle of a force applied to the small rack bar meshed with the drive gear is maximized; and a support roller position determining means for detecting the position of the support roller. A support roller position determining step is included, wherein the position is determined as a position where the driving gear receives a force of a maximum pressure angle applied to the small rack bar.
本願発明の第5の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計するために、コンピュータを、前記屈曲ピンラックに動力を伝達するために駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を前記駆動歯車とは反対側から受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段として機能させるためのプログラムである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a computer, the bending pin rack for designing a power transmission device for transmitting power to a bending pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so as to be bent in at least two directions. Pressure angle analyzing means for analyzing the position where the pressure angle of the force applied to the small rack bar with which the drive gear meshes to transmit power to the maximum, and the position of the support roller. This is a program for functioning as support roller position determining means for determining the position of receiving the force of the maximum pressure angle applied to the small rack bar from the side opposite to the drive gear.
本願発明の第6の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置であって、前記小ラック棒の一つに噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置で前記駆動歯車とは反対側から支持する支持ローラを備えるものである。 A sixth aspect of the present invention is a power transmission device that transmits power to a bent pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions, and includes one of the small rack bars. The drive gear that receives the force of the maximum pressure angle that the drive gear applies to the small rack bar with respect to the drive gear that meshes and moves the bent pin rack and the small rack bar that meshes with the drive gear. A support roller is provided to support from the side opposite to the gear.
本願発明の第7の観点は、第6の観点の動力伝達装置であって、前記屈曲ピンラックは、一方の端が負荷体に連結されたものであり、前記屈曲ピンラックのラックピンの少なくとも一つは、他のラックピンよりも直径が大きなものであり、前記駆動歯車は、前記負荷体と直径の大きなラックピンとの間のラックピンに噛合するものであり、前記直径の大きなラックピンによって噛合が阻害されて前記直径の大きなラックピンを超えて噛合しないものである。 A seventh aspect of the present invention is the power transmission device according to the sixth aspect, wherein the bent pin rack has one end connected to a load body, and at least one of the rack pins of the bent pin rack is The diameter of the drive gear is larger than that of the other rack pins, and the drive gear meshes with a rack pin between the load body and the rack pin with a large diameter. It does not mesh beyond a rack pin with a large diameter.
従来は、曲がらないラック棒を前提としていた。屈曲ピンラックでも、駆動歯車の反対側から、駆動歯車がラックに噛み合う入口と出口の付近に2点、ローラを設定することにより、噛み合う区間の始まりから終わりまでを継続して押さえようとするものであり、厳密な圧力角等の計算をするものではなかった。 Conventionally, a rack bar that does not bend is assumed. Even in the bent pin rack, from the opposite side of the drive gear, by setting two rollers near the entrance and exit where the drive gear meshes with the rack, it tries to keep pressing from the beginning to the end of the meshing section. There was no exact pressure angle calculation.
発明者らは、駆動歯車の回転角と駆動歯車が小ラック棒に加える圧力角との関係を調べることにより、図3を参照して具体的に説明するように、圧力角が大幅に変化する駆動歯車の回転角と、その回転角度でのピンと駆動歯車の接触位置を厳密に導き出した。この圧力角の大幅な変化は、図2にあるように、駆動歯車の回転に伴い、小ラック棒の変位の上昇量が変わる時点と関連がある。圧力角が大幅に変化する時点の近傍では、駆動歯車が、小ラック棒を下から持ち上げようとする力の分力が大きい。 By examining the relationship between the rotation angle of the drive gear and the pressure angle applied by the drive gear to the small rack bar, the inventors change the pressure angle significantly as will be described in detail with reference to FIG. The rotation angle of the drive gear and the contact position between the pin and the drive gear at the rotation angle were precisely derived. As shown in FIG. 2, this significant change in the pressure angle is related to the point in time when the amount of increase in the displacement of the small rack bar changes with the rotation of the drive gear. In the vicinity of the time when the pressure angle changes significantly, the driving gear has a large component force to lift the small rack bar from below.
そこで、本願発明の各観点にあるように、最大圧力角に対して、支持ローラが、駆動歯車が噛合する小ラック棒を、駆動歯車とは反対側から支持することにより、屈曲ピンラックの曲がりを効率よく抑制することができ、過剰品質を避け、コストを削減し、省スペースかつ省資源化を実現することができる。この支持ローラは、駆動歯車が噛合する小ラック棒を押さえる。そのため、二方向に屈曲する屈曲ピンラックであっても、支持することが可能である。さらに、支持ローラは、駆動歯車が噛合するピン位置を直線的に支持することから、原則として、小ラック棒を連結する部分を特別に補強する必要もない。 Therefore, as in each aspect of the present invention, the support roller supports the small rack bar with which the drive gear meshes with respect to the maximum pressure angle from the side opposite to the drive gear, thereby bending the bent pin rack. It can be efficiently controlled, avoid excessive quality, reduce costs, save space and save resources. This support roller presses the small rack bar with which the drive gear meshes. Therefore, even a bent pin rack that bends in two directions can be supported. Furthermore, since the support roller linearly supports the position of the pin with which the drive gear meshes, in principle, it is not necessary to reinforce the portion connecting the small rack bars.
さらに、圧力角が大きい部分では、駆動歯車の回転トルクは、ラックを持ち上げる力以外に分散されていると捉えることができる。応力は、屈曲ピンラックに駆動歯車による外力が加わったときに、内部に生じる抵抗力として捉えることができる。本願発明の第2の観点にあるように、屈曲ピンラック全体を駆動歯車から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で正確に支持ローラが押さえることにより、扉体等の負荷体を引き上げるときに、引き上げる力の方向と屈曲ピンラックの中心軸とのズレは、他の方法に比べて小さい値となり、設計公差内とすることができる。そのため、各部品は、設計寿命に従うこととなる。 Further, in the portion where the pressure angle is large, it can be understood that the rotational torque of the drive gear is dispersed in addition to the force for lifting the rack. The stress can be grasped as a resistance force generated inside when an external force from the drive gear is applied to the bending pin rack. As in the second aspect of the present invention, when the supporting body accurately pulls the component force acting in the direction away from the drive gear from the drive gear, the support roller accurately presses the load body such as the door body. The deviation between the direction of the pulling-up force and the central axis of the bent pin rack becomes a smaller value than other methods, and can be within the design tolerance. Therefore, each part will follow the design life.
また、本願発明の第3の観点にあるように、支持ローラ以外のサポートローラが、支持ローラと同様に駆動歯車とは反対側から押さえ、ガイドローラが駆動歯車と同じ側から押さえることにより、支持ローラは、他のローラと組み合わせて、さらに効率よく屈曲ピンラックを押さえることが可能になる。 Further, as in the third aspect of the present invention, the support roller other than the support roller is supported from the side opposite to the drive gear and the guide roller is pressed from the same side as the drive gear in the same manner as the support roller. In combination with other rollers, the roller can hold the bending pin rack more efficiently.
さらに、本願発明の第7の観点によれば、所定のラックピン(水門の扉体などが閉じたときに駆動歯車が噛み合うラックピンの上に位置するもの)の直径を大きくすることにより、付属品(例えば、突起物や機構、位置判定装置など)を必要とすることなく、確実に駆動歯車の回転を阻害することができ、ストッパーとして、屈曲ピンラックが駆動歯車から外れることを防止することができる。 Furthermore, according to the seventh aspect of the present invention, by increasing the diameter of a predetermined rack pin (located on the rack pin with which the drive gear meshes when the sluice door is closed), the accessory ( For example, the rotation of the drive gear can be reliably inhibited without the need for a projection, a mechanism, a position determination device, and the like, and the bent pin rack can be prevented from being detached from the drive gear as a stopper.
以下、図面を参照して本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明の実施の形態は、本実施例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is not limited to this example.
図1は、本願発明の実施の形態に係る動力伝達装置の一例の概要を示す図である。動力伝達装置1は、駆動歯車3(本願請求項の「駆動歯車」の一例)を備える。動力伝達装置1は、駆動歯車3を回転させることで、駆動歯車3に噛合する屈曲ピンラック5(本願請求項の「屈曲ピンラック」の一例)を昇降させる。屈曲ピンラック5には、図1の動力伝達装置1の下側に位置する端に、例えば、屈曲ピンラック5の小ラック棒よりも長い直線ピンラックや、水門の扉体など(本願請求項の「負荷体」の一例)が設けられている。動力伝達装置1は、屈曲ピンラック5を昇降することで、水門の扉体を開閉する。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an example of a power transmission device according to an embodiment of the present invention. The power transmission device 1 includes a drive gear 3 (an example of a “drive gear” in the claims). The power transmission device 1 rotates the
屈曲ピンラック5は、図1の右側と左側の両側に屈曲可能なものである。そのため、図1の動力伝達装置は、屈曲ピンラック5を屈曲させる向きを、図1にあるように右側にするだけでなく、例えば左側にすることも可能である。
The
特許文献2の場合は、一方向に屈曲する屈曲ピンラックを用いている。そのため、特段の検討もなく、従来の屈曲しないラック棒と同様に、駆動歯車の反対側から、隣接する小ラック棒を含めた広い範囲で支持することにより、屈曲を防止することができた。しかし、図1の屈曲ピンラック5は、両側に屈曲する。そのため、駆動歯車3とは反対側から広い範囲で支持しても、駆動歯車3の回転に伴う屈曲を防止することはできない。
In the case of
そこで、発明者らは、駆動歯車3の回転角と、駆動歯車3が噛合する小ラック棒の変位との関係を調べた。図2は、駆動歯車3の回転角と屈曲ピンラック5の一変化の関係を示すグラフである。横軸は、駆動歯車3の回転角度(deg)を示す。破線は、ラック位置を示す。右側縦軸の1目盛は、20(mm)である。実線は、ラック上昇変化量を示す。左側縦軸の1目盛は、0.1(mm)である。
Therefore, the inventors examined the relationship between the rotation angle of the
図2の破線のグラフより、屈曲ピンラック5は、駆動歯車3の回転に伴い、ほぼ一定に変化する。しかし、図2の実線のグラフにあるように、厳密には、屈曲ピンラック5は、駆動歯車3の回転に伴い一定に変位するのではなく、回転角に応じて変位の量は変動している。すなわち、変位の量は、多くの部分で滑らかに減少するものの、28°付近で減少から増加に転じ、32°付近で減少に転じる。
According to the broken line graph of FIG. 2, the
続いて、発明者らは、駆動歯車3の回転角と、駆動歯車3が小ラック棒のピンに与える圧力の角度(「圧力角」という。)との関係を調べた。図3は、駆動歯車3の回転角と小ラック棒のピンに加えられる圧力の角度との関係を示すグラフである。横軸は、回転角を示し、縦軸は、圧力角を示す。縦軸の1目盛りは、5.0(度)である。圧力角は、一定の範囲内で変化しており、最大値と最小値が存在する。30°付近で、おおよその最大圧力角とおおよその最小圧力角との間で急激に変化する。その後、ほぼ単調に、滑らかに変化している。図2と図3を参照すると、最大圧力角となる角度は、駆動歯車の回転に伴う屈曲ピンラック5の変化量が変わる時点と関連があることが分かる。
Subsequently, the inventors examined the relationship between the rotation angle of the
図4は、駆動歯車3の回転角が30°付近での圧力角を分析した図である。(a)〜(e)は、それぞれ、駆動歯車3の回転角度を微小に変化させながら、各回転角度での小ラック棒のピンと駆動歯車3の接触位置を分析したものである。駆動歯車3の場合には、(e)において圧力角が最大となることが分かった。このように、駆動歯車3の回転角度を変化させて、それによる圧力角の変化を分析することにより、圧力角が最大となる場合を厳密に分析することが可能である。
FIG. 4 is an analysis of the pressure angle when the rotation angle of the
図5は、本願発明において、駆動歯車3と屈曲ピンラック5とローラとの位置関係を示す図である。屈曲ピンラック5は、複数の小ラック棒71及び72が両側に屈曲可能に連結したものである。小ラック棒72は、5つのラックピン91、92、93、94及び95を備える。各ラックピンは、長軸周りに回転可能であり、ピン円周上の局部摩耗がない構造である。ラックピン91は、小ラック棒71と72の連結部分に位置するものである。95は、扉体等の側に位置する小ラック棒との連結部分に位置するものである。なお、一般に、ピンラックのピンは、4種類ある。すなわち、直径が同じで両端に抜け止め用輪留めの溝があるタイプ、両側に小径部が有り抜け止め用輪留め溝が両端に4箇所ありガイドローラを取り付けるタイプ、両側に小径部があるが溝の無いタイプ、両側に小径部があり両端に抜け止め用溝が2箇所あるタイプである。必要に応じて適宜用いるようにする。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship among the
動力伝達装置1は、支持ローラ11(本願請求項の「支持ローラ」の一例)と、サポートローラ13(本願請求項の「サポートローラ」の一例)と、ガイドローラ15、17、19及び21(本願請求項の「ガイドローラ」の一例)を備える。
The power transmission device 1 includes a support roller 11 (an example of a “support roller” in the claims), a support roller 13 (an example of a “support roller” in the claims), and guide
支持ローラ11及びサポートローラ13は、駆動歯車3とは反対側から、屈曲ピンラック5を支持する。駆動歯車3は、一方の側から噛合して力を加えることにより、屈曲ピンラック5を上昇させる。支持ローラ11及びサポートローラ13は、駆動歯車3とは反対側からラックを押さえ、ラック内の応力として支持するものである。
The
設計上、屈曲ピンラック5全体の質量は、1本のピンで駆動ギヤに支持される。駆動歯車3や、屈曲ピンラック5のピン等の形状は、様々である。そのため、具体的な分析により、その接触位置や圧力角等を分析する。図2乃至4にあるように、駆動歯車3の回転角度に応じて、小ラック棒のピンと駆動歯車3の接触位置を分析することにより、圧力角が最大となる駆動歯車3の回転角度と、その回転角度での小ラック棒のピンと駆動歯車3の接触位置を分析することができる。発明者らは、具体的な分析によって、このような特異点が存在することを明らかにした。支持ローラ11は、屈曲ピンラック全体を駆動歯車3から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置にある。駆動歯車3は、屈曲ピンラック5を持ち上げる。そのため、駆動歯車3が屈曲ピンラック5に加える力の圧力角が最大となるのは、駆動歯車3の中心より下側(負荷体の側)に位置する地点である。よって、支持ローラ11は、1つのローラで、駆動歯車3が噛合する小ラック棒について、圧力角が最大となるときの分力を直接押さえることにより、この分力を押さえることが可能である。よって、二方向に屈曲する屈曲ピンラックであっても、支持することが可能である。
By design, the mass of the entire
サポートローラ13は、屈曲ピンラック5を、駆動歯車3とは反対側から支持するものである。ガイドローラ15、17、19及び21は、屈曲ピンラック5を、駆動歯車3の側から支持するものである。支持ローラ11と、これらのサポートローラ13並びにガイドローラ15、17、19及び21を組み合わせることにより、屈曲ピンラックを引き上げる力の方向と屈曲ピンラック5の中心軸とのズレは、より公差内とすることができる。そのため、各部品は、設計寿命に従うこととなる。
The
図5(a)、(b)、(c)、(d)及び(e)は、それぞれ、駆動歯車3が、ラックピン91、92、93、94及び95に噛合する場合の位置関係を示す図である。支持ローラ11は、駆動歯車3よりも扉体等の側に位置する。そのため、支持ローラ11は、駆動歯車3が、小ラック棒72の連結部分に位置するラックピン91に噛合するときには、小ラック棒72を支持する(図5(a)参照)。支持ローラ11は、駆動歯車3が、小ラック棒72の連結部分以外に位置するラックピン92(図5(b)参照)、93及び94に噛合するときには、小ラック棒72を支持する(図5(b)(c)(d)参照)。支持ローラ11は、駆動歯車3が、小ラック棒72の連結部分に位置するラックピン95に噛合するときには、小ラック棒72に連結し、扉体側に位置する小ラック棒を支持する(図5(e)参照)。
5 (a), (b), (c), (d) and (e) respectively show the case where the
図6は、手動落下時のストッパーの一例を示す図である。(a)〜(d)の順に手動落下により駆動歯車が回転する様子を示し、(e)及び(f)は、ストッパーピン23により駆動歯車の回転が阻害された状態を示す。(e)は、駆動歯車と屈曲ピンラック22の位置関係を示し、(f)は、(e)に併せ、ローラ等も記載している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a stopper during manual dropping. (A)-(d) shows a mode that a drive gear rotates by manual fall, and (e) and (f) show a state where rotation of a drive gear was blocked by
屈曲ピンラック22は、下方に水門の扉体など(本願請求項の「負荷体」の一例)が設けられている。そのため、扉体などを手動落下させることにより、水門を閉じることができる。図6のラックピン24は、扉体などが落下して水門が閉じたとき、設計上、駆動歯車と噛み合っている屈曲ピンラックのラックピンである。
The
ストッパーピン23は、設計上、ピン24の上に位置するものである。ストッパーピン23は、他のピンに比べて、直径が大きい。ストッパーピン23は、例えば、組み立て段階で直径が大きなピンを組み込んだものでもよく、また、筒状のカバーを付けて疑似的に直径を大きくしたものでもよい。
The
図6(a)〜(d)にあるように、駆動歯車は、手動落下とともに時計回りに回転する。図6(e)にあるように、駆動歯車の歯25は、ストッパーピン23により噛み合いが阻害され、回転できなくなる。すなわち、直径の大きなストッパーピン23に駆動歯車の歯25が当たるため、力のベクトル方向が下方向には無く、水平方向に大きくなり、下方向に移動できない状態となる。図6(f)にあるように、水平方向の力は、駆動歯車とは反対側に設けられたローラ等により、支持することができる。よって、ストッパーピン23を設けることにより、手動で落下させても、屈曲ピンラック22が駆動歯車から外れることを防止することができる。これは、付属品(例えば、突起物や機構、位置判定装置など)が必要なく、確実に回転を阻害することができるものである。
As shown in FIGS. 6A to 6D, the drive gear rotates clockwise with manual dropping. As shown in FIG. 6E, the
なお、支持ローラ11は、図5にあるように一つであってもよく、また、複数によって最大圧力角の発生位置を押さえるものであってもよい。
In addition, the
図7は、図1の動力伝達装置1を設計するための設計装置の一例を示す概略ブロック図である。図8は、図7の設計装置31の動作の一例を示すフロー図である。図7及び図8を参照して、設計装置31の構成及び動作の一例を説明する。 FIG. 7 is a schematic block diagram showing an example of a design device for designing the power transmission device 1 of FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the design apparatus 31 of FIG. An example of the configuration and operation of the design apparatus 31 will be described with reference to FIGS.
図7を参照して、設計装置31の構成の一例を説明する。設計装置31は、初期値設定部33と、ローラ位置決定部35と、表示部37と、パラメータ記憶部39を備える。ローラ位置決定部35は、支持ローラ位置決定部41(本願請求項の「支持ローラ位置決定手段」の一例)と、サポートローラ位置決定部43と、ガイドローラ位置決定部45を備える。支持ローラ決定部41は、圧力角分析部47(本願請求項の「圧力角分析手段」の一例)と、位置決定部49(本願請求項の「位置決定手段」の一例)を備える。
An example of the configuration of the design apparatus 31 will be described with reference to FIG. The design device 31 includes an initial
図8を参照して、図7の設計装置31の動作の一例を説明する。 With reference to FIG. 8, an example of operation | movement of the design apparatus 31 of FIG. 7 is demonstrated.
初期値設定部33は、パラメータ記憶部39に対し、駆動歯車3の形状及び位置、屈曲ピンラック5の形状(長さや幅など)及びラックピンの間隔などの情報を記憶させる(ステップST1)。
The initial
圧力角分析部47は、駆動歯車3の回転角度に応じて、駆動歯車3が小ラック棒の一つのピンに接触する位置において、駆動歯車3が小ラック棒の一つのピンに加える力を分析する。そして、駆動歯車3の圧力角が最大となる時点での、駆動歯車3の回転角度と、当該回転角度での前記小ラック棒のピンと駆動歯車3の接触位置を分析する(ステップST2)。
The pressure
位置決定部45は、支持ローラ11の位置を、屈曲ピンラック5全体を駆動歯車3から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置に決定する(ステップST3)。これにより、支持ローラ11は、駆動歯車3が小ラック棒のピンに与える力の圧力角が最大となる点を、その発生位置で押さえることが可能になる。位置決定部45は、その位置を、パラメータ記憶部39に記憶する。
The
屈曲ピンラック5の曲がりを起こさないためには、支持ローラ11の位置が重要になる。発明者らは、駆動歯車3と屈曲ピンラック5の圧力角を子細に検討し、圧力角が最大になる点を厳密に見出し、これにより、支持ローラ11の位置を決定する方式を確立した。
In order to prevent the
さらに、例えば、屈曲ピンラック5の屈曲しない部分(小ラック棒)の長さ、支持ローラ11及びサポートローラ13の位置から、サポートローラ13の位置や、曲がり補正用のガイドローラ15、17、19及び21の位置を決める。すなわち、サポートローラ位置決定部43は、サポートローラ13の位置を、支持ローラ11よりも上側の位置に決定する。ガイドローラ位置決定部45は、ガイドローラ15、17、19及び21を、駆動歯車3の上側と下側の位置に決定する。なお、ガイドローラは、例えば、17及び19を省略し、15及び21のみとすることも可能である。
Furthermore, for example, from the length of the unbent portion (small rack bar) of the
表示部37は、表示部37に決定した位置を表示して、設計装置31の利用者に対して知らせる(ステップST5)。
The
本願発明によれば、圧力角を詳細に確認することにより、最大応力の設計値が明確化することが可能となった。これにより、安全率を確保した、適切な設計が可能となる。その結果、要求仕様に対する過剰品質が省け、コストダウン・省スペース・省資源化につながる。さらに、滑りガイドではなく、回転ローラを使用することにより、各部品の寿命が延びる。 According to the present invention, the design value of the maximum stress can be clarified by confirming the pressure angle in detail. As a result, an appropriate design with a safety factor secured is possible. As a result, excessive quality for required specifications can be saved, leading to cost reduction, space saving, and resource saving. Furthermore, the life of each component is extended by using a rotating roller instead of a sliding guide.
1 動力伝達装置、3 駆動歯車、5 屈曲ピンラック、7 小ラック棒、9 ラックピン、11 支持ローラ、13 サポートローラ、15,17,19,21 ガイドローラ、22 屈曲ピンラック、23 ストッパーピン、24 ラックピン、25 歯、31 設計装置、33 初期値設定部、35 支持ローラ位置決定部、37 表示部、39 パラメータ記憶部、41 変化分析部、43 部分分析部、45 位置決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power transmission device, 3 Drive gear, 5 Bending pin rack, 7 Small rack bar, 9 Rack pin, 11 Support roller, 13 Support roller, 15, 17, 19, 21 Guide roller, 22 Bending pin rack, 23 Stopper pin, 24 Rack pin, 25 teeth, 31 design device, 33 initial value setting unit, 35 support roller position determination unit, 37 display unit, 39 parameter storage unit, 41 change analysis unit, 43 partial analysis unit, 45 position determination unit
Claims (7)
前記動力伝達装置は、
前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、
前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、
前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、
前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段を備えることを特徴とする設計装置。 A design device for designing a power transmission device for transmitting power to a bending pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions,
The power transmission device is
A drive gear meshing with the small rack bar to move the bent pin rack;
A support roller that supports the small rack bar with which the drive gear meshes from the opposite side of the drive gear;
Pressure angle analysis means for analyzing a position where the pressure angle of the force applied to the small rack bar meshed with the drive gear is maximized;
A design apparatus, comprising: a support roller position determining unit that determines the position of the support roller to a position where the driving gear receives a force of a maximum pressure angle applied to the small rack bar.
前記支持ローラ位置決定手段は、前記屈曲ピンラック全体を前記駆動歯車から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置に、前記支持ローラの位置を決定するものである、請求項1記載の設計装置。 The pressure angle analysis means analyzes a contact position between the pin of the small rack bar and the drive gear at the time when the pressure angle becomes maximum,
The said support roller position determination means determines the position of the said support roller to the position which presses down the component force which works in the direction which keeps the said bending pin rack away from the said drive gear in the generation | occurrence | production position. Design equipment.
前記動力伝達装置は、
前記駆動歯車とは反対側から前記屈曲ピンラックを支持するサポートローラと、
前記駆動歯車と同じ側から前記屈曲ピンラックを支持する複数のガイドローラをさらに備え、
前記サポートローラの位置を、前記支持ローラよりも前記負荷体が存在しない側に決定するサポートローラ位置決定手段と、
前記ガイドローラの少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在する側に決定し、前記ガイドローラの他の少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在しない側に決定するガイドローラ位置決定手段を備える請求項1又は2記載の設計装置。 The bent pin rack has one end connected to a load body,
The power transmission device is
A support roller that supports the bent pin rack from the opposite side of the drive gear;
A plurality of guide rollers for supporting the bent pin rack from the same side as the drive gear;
Support roller position determining means for determining the position of the support roller on the side where the load body does not exist with respect to the support roller;
At least one position of the guide roller is determined on the side where the load body is present with respect to the drive gear, and at least one position of the guide roller is determined on a side where the load body is not present with respect to the drive gear. The design apparatus according to claim 1, further comprising a guide roller position determining unit that determines the position.
前記動力伝達装置は、
前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、
前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、
圧力角分析手段が、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析ステップと、
支持ローラ位置決定手段が、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定ステップを含むことを特徴とする設計方法。 A design method for designing a power transmission device for transmitting power to a bending pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions,
The power transmission device is
A drive gear meshing with the small rack bar to move the bent pin rack;
A support roller that supports the small rack bar with which the drive gear meshes from the opposite side of the drive gear;
A pressure angle analyzing step for analyzing a position at which a pressure angle of a force applied to the small rack bar with which the drive gear meshes is maximum;
The support roller position determining means includes a support roller position determining step for determining a position of the support roller at a position where the driving gear receives a force of a maximum pressure angle applied to the small rack bar. Method.
前記屈曲ピンラックに動力を伝達するために駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、
前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を前記駆動歯車とは反対側から受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段として機能させるためのプログラム。 In order to design a power transmission device that transmits power to a bending pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions,
Pressure angle analysis means for analyzing a position where the pressure angle of the force applied to the small rack bar meshed with the drive gear to transmit power to the bending pin rack is maximized;
A program for causing the position of the support roller to function as a support roller position determining unit that determines the position of the maximum pressure angle applied by the drive gear to the small rack bar from the side opposite to the drive gear.
前記小ラック棒の一つに噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、
前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置で前記駆動歯車とは反対側から支持する支持ローラを備える動力伝達装置。 A power transmission device for transmitting power to a bending pin rack formed by connecting a plurality of small rack bars so that they can be bent in at least two directions,
A driving gear meshing with one of the small rack bars to move the bending pin rack;
A power provided with a support roller that supports the small rack rod engaged with the drive gear from a side opposite to the drive gear at a position where the drive gear receives a force of a maximum pressure angle applied to the small rack rod. Transmission device.
前記屈曲ピンラックのラックピンの少なくとも一つは、他のラックピンよりも直径が大きなものであり、
前記駆動歯車は、
前記負荷体と直径の大きなラックピンとの間のラックピンに噛合するものであり、
前記直径の大きなラックピンによって噛合が阻害されて前記直径の大きなラックピンを超えて噛合しない、請求項6記載の動力伝達装置。 The bent pin rack has one end connected to a load body,
At least one of the rack pins of the bent pin rack has a larger diameter than the other rack pins,
The drive gear is
It meshes with a rack pin between the load body and a rack pin having a large diameter,
The power transmission device according to claim 6, wherein meshing is inhibited by the rack pin having a large diameter and does not mesh beyond the rack pin having a large diameter.
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