JP3521744B2 - Eccentric tolerance determination method and meshing phase restriction method in gear train - Google Patents
Eccentric tolerance determination method and meshing phase restriction method in gear trainInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも入力歯
車と出力歯車とを含む複数個の歯車を噛み合わせて構成
される歯車駆動列、更に詳しくは、歯車駆動列を構成す
るのに使用される歯車の各々の製造における偏心公差決
定方法、及び歯車駆動列における歯車噛合位相規制方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for constructing a gear drive train formed by meshing a plurality of gears including at least an input gear and an output gear, and more specifically, for forming a gear drive train. The present invention relates to a method for determining an eccentricity tolerance in manufacturing each gear, and a method for regulating a gear meshing phase in a gear drive train.
【0002】[0002]
【従来の技術】タンデム型と称されているカラー画像形
成機においては、ブラック、イエロー、シアン及びマゼ
ンタの各色のための4個の静電写真感光ドラムが配設さ
れており、かかる4個の感光ドラムの各々に各色の画像
が形成され、そして各色の画像が共通の転写部材に転写
され、かくして転写部材上にカラー画像が形成される。
かようなカラー画像形成機においては、生成されるカラ
ー画像における所謂色ズレを回避するためには、各感光
ドラム間の低周期の回転誤差を充分に微細なものにせし
めることが重要である。そこで、通常は、感光ドラムの
各々に例えばパルスモータである回転駆動源を付設し、
これらの回転駆動源を電子的に制御することによって各
感光ドラム間の回転誤差を所要値以下にせしめている。2. Description of the Related Art In a color image forming machine called a tandem type, four electrophotographic photosensitive drums for each color of black, yellow, cyan and magenta are arranged. An image of each color is formed on each of the photosensitive drums, and an image of each color is transferred to a common transfer member, thus forming a color image on the transfer member.
In such a color image forming machine, in order to avoid so-called color misregistration in the generated color image, it is important to make the rotational error of the low cycle between the photosensitive drums sufficiently small. Therefore, usually, each of the photosensitive drums is provided with a rotary drive source such as a pulse motor,
By electronically controlling these rotary drive sources, the rotational error between the photosensitive drums is kept below a required value.
【0003】上述したとおり、感光ドラムの各々に夫々
回転駆動源を付設すると、容易に理解される如く、カラ
ー画像形成機の製造コストが相当高価になってしまう。
製造コストの低減を図るには、4個の回転駆動源に代え
て単一の共通回転駆動源を配設し、4個の感光ドラムの
各々を複数個の歯車を噛み合わせて構成される歯車駆動
列を介して共通回転駆動源に接続することが意図され
る。而して、回転駆動源と感光ドラムの各々との間に歯
車駆動列を配設した場合、感光ドラムの各々には、歯車
駆動列を構成している歯車の偏心に起因する回転誤差が
生成される。従って、歯車駆動列の製造及び組立におい
ては、歯車の偏心と感光ドラムの各々に生成される回転
誤差との相対関係を適切に把握して、感光ドラムの各々
に生成される回転誤差を所要値以下にせしめることが必
要である。As described above, if a rotary drive source is attached to each of the photosensitive drums, as will be easily understood, the manufacturing cost of the color image forming machine becomes considerably high.
In order to reduce the manufacturing cost, a single common rotary drive source is provided instead of the four rotary drive sources, and each of the four photosensitive drums is formed by meshing a plurality of gears. It is intended to be connected to a common rotary drive source via a drive train. Thus, when a gear drive train is arranged between the rotary drive source and each of the photosensitive drums, a rotation error due to the eccentricity of the gears forming the gear drive train is generated in each of the photosensitive drums. To be done. Therefore, in manufacturing and assembling the gear drive train, it is necessary to properly grasp the relative relationship between the eccentricity of the gears and the rotation error generated on each of the photosensitive drums, and determine the rotation error generated on each of the photosensitive drums to the required value. The following are necessary.
【0004】相互に噛み合わされる2個の歯車、即ち駆
動歯車と従動歯車、の偏心と従動歯車の回転誤差との相
互関係については、機械学会論文集第4巻第15号(昭
和13年5月発行)第148頁乃至第157頁所載の、
浅野友一著「インボリュート歯車の噛合における偏心の
影響に関する解析的研究」(以下「浅野論文」という)
に記載されている。浅野論文に記載されている計算式に
よれば、2個の歯車の偏心に起因する従動歯車の回転誤
差を求めることが可能である。しかしながら、浅野論文
に記載されている計算式は著しく複雑であり、歯車駆動
列が2個の歯車から構成されている場合にも従動歯車の
回転誤差を算出することが相当困難であり、歯車駆動列
が3個乃至それ以上の歯車から構成されている場合には
最終歯車即ち出力歯車の回転誤差を算出することが不可
能ではないにしても実際上著しく困難である。Regarding the interrelationship between the eccentricity of two gears meshed with each other, that is, the drive gear and the driven gear, and the rotational error of the driven gear, the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. Issued monthly) pp. 148-157
Yuichi Asano, "Analytical Study on Influence of Eccentricity on Involute Gear Meshing" (hereinafter referred to as "Asano Paper")
It is described in. According to the calculation formula described in the Asano paper, it is possible to obtain the rotation error of the driven gear due to the eccentricity of the two gears. However, the calculation formula described in the Asano paper is remarkably complicated, and it is considerably difficult to calculate the rotation error of the driven gear even when the gear drive train is composed of two gears. If the train is made up of three or more gears, it is practically very difficult, if not impossible, to calculate the rotational error of the final or output gear.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実に鑑
みてなされたものであり、その基本的な課題は、歯車駆
動列が3個又はそれ以上の歯車から構成されている場合
においても、歯車駆動列を構成している歯車の偏心に起
因する出力歯車の回転誤差を比較的容易に近似的に算出
することができる算出式を案出することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above facts, and its basic problem is that even when the gear drive train is composed of three or more gears, The present invention is to devise a calculation formula capable of relatively easily and approximately calculating the rotation error of the output gear due to the eccentricity of the gears forming the gear drive train.
【0006】そして、本発明の一局面における技術的課
題は、上記算出式に基いて算出される出力歯車の最大回
転誤差を所定値以下にせしめるように各歯車の製造にお
ける偏心公差を決定し、かくして偏心公差を著しく小さ
く設定して歯車の製造コストを過剰に増大せしめること
なくして、出力歯車の回転誤差を所定値以下にせしめる
ことを可能にすることである。The technical problem in one aspect of the present invention is to determine the eccentricity tolerance in the manufacture of each gear so that the maximum rotation error of the output gear calculated based on the above-mentioned calculation formula is set to a predetermined value or less, Thus, the eccentricity tolerance can be set to be extremely small and the rotational error of the output gear can be kept below a predetermined value without excessively increasing the manufacturing cost of the gear.
【0007】本発明の第二の局面における技術的課題
は、上記算出式に基いて算出される出力歯車の最大回転
誤差が所定値を超える場合には、少なくとも1対の相互
に噛み合う歯車の噛合位相を、出力歯車の回転誤差が上
記所定値以下になるように規制し、かくして各歯車の製
造における偏心公差を相当小さくして歯車の製造コスト
を増大せしめることなくして、出力歯車の回転誤差を所
定値以下にせしめることを可能にすることである。A technical problem in the second aspect of the present invention is to mesh at least one pair of mutually meshing gears when the maximum rotation error of the output gears calculated based on the above-mentioned calculation formula exceeds a predetermined value. The phase is regulated so that the rotation error of the output gear is equal to or less than the above predetermined value, and thus the eccentricity tolerance in the production of each gear is considerably reduced to increase the production cost of the gear without increasing the rotation error of the output gear. That is, it is possible to reduce the value to a predetermined value or less.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、歯車駆動
列を構成している各歯車の偏心と出力歯車の回転誤差と
の関係について鋭意研究を重ね、相互に噛み合う歯車間
の噛合位置における回転半径を余弦定理によって近似し
て相互に噛み合う歯車の回転角度比を求め、かかる回転
角度比を変数分離型の微分方程式として解くことによっ
て、出力歯車の回転誤差を求めると、歯車駆動列が3個
乃至それ以上の歯車から構成されている場合にも比較的
容易に出力歯車の回転誤差を求めることができ、求めら
れた回転誤差は実用上充分に精密なものであることを見
出した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies on the relationship between the eccentricity of each gear forming the gear drive train and the rotation error of the output gear, and have made the meshing positions between the gears meshing with each other. When the rotation error of the output gear is calculated by solving the rotation angle ratio of the gears meshing with each other by approximating the radius of gyration at the cosine theorem and solving the rotation angle ratio as a differential equation of the variable separation type, the gear drive train is It has been found that the rotational error of the output gear can be relatively easily obtained even when the rotational error of the output gear is composed of three or more gears, and the obtained rotational error is sufficiently precise in practical use.
【0009】従って、本発明の第一の局面によれば、少
なくとも入力歯車と出力歯車とを含む複数個の歯車を噛
み合わせて構成される歯車駆動列に使用される該歯車の
各々の製造における偏心公差決定方法にして、相互に噛
み合う歯車間の噛合位置における回転半径を余弦定理に
よって近似して相互に噛み合う歯車の回転角度比を求
め、かかる回転角度比を変数分離型の微分方程式として
解くことに基いて、該入力歯車に対する該出力歯車の最
大回転誤差を求め、該最大回転誤差が所定値以下になる
ように該歯車の各々の製造における偏心公差を決定す
る、ことを特徴とする歯車駆動列における偏心公差決定
方法が提供される。Therefore, according to the first aspect of the present invention, in the manufacture of each of the gears used in the gear drive train configured by meshing a plurality of gears including at least an input gear and an output gear. As an eccentricity tolerance determination method, approximate the radius of gyration at the meshing position between mutually meshing gears by the cosine theorem to find the rotation angle ratio of the mutually meshing gears, and solve the rotation angle ratio as a differential equation of variable separation type. Based on the above, the maximum rotation error of the output gear with respect to the input gear is obtained, and the eccentricity tolerance in manufacturing each of the gears is determined so that the maximum rotation error is equal to or less than a predetermined value. An eccentricity tolerance determination method in a row is provided.
【0010】本発明の第二の局面によれば、少なくとも
入力歯車と出力歯車とを含む複数個の歯車を噛み合わせ
て構成される歯車駆動列における噛合位相規制方法にし
て、相互に噛み合う歯車間の噛合位置における回転半径
を余弦定理によって近似して相互に噛み合う歯車の回転
角度比を求め、かかる回転角度比を変数分離型の微分方
程式として解くことに基いて、該入力歯車に対する該出
力歯車の最大回転誤差を求め、該最大回転誤差が所定値
を超える場合には、少なくとも1対の相互に噛み合う歯
車の噛合位相を、該入力歯車に対する該出力歯車の回転
誤差が該所定値以下になるように規制する、ことを特徴
とする噛合位相規制方法が提供される。According to the second aspect of the present invention, there is provided a meshing phase regulation method in a gear drive train which is constituted by meshing a plurality of gears including at least an input gear and an output gear, and the gears are meshed with each other. The radius of gyration at the meshing position of is approximated by the cosine theorem to obtain the rotation angle ratio of the gears meshing with each other, and based on solving the rotation angle ratio as a variable separation type differential equation, the output gear of the input gear If the maximum rotation error is found and the maximum rotation error exceeds a predetermined value, the meshing phase of at least one pair of gears that mesh with each other is adjusted so that the rotation error of the output gear with respect to the input gear becomes equal to or less than the predetermined value. There is provided a meshing phase regulation method characterized by:
【0011】本発明によって提供される偏心公差決定方
法及び噛合位相規制方法は、上述したタンデム型カラー
画像形成機に使用される歯車駆動列に限られることな
く、出力歯車の回転誤差を所定値以下にせしめることが
必要である、種々の機械における歯車駆動列に適用する
ことができるものである、ことは多言するまでもない。The eccentricity tolerance determining method and the meshing phase regulating method provided by the present invention are not limited to the gear drive train used in the above-described tandem type color image forming machine, and the rotation error of the output gear is not more than a predetermined value. It goes without saying that the invention can be applied to gear drive trains in various machines that need to be squeezed.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の好適実施形態について更に詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
【0013】図1には相互に噛み合わされた入力歯車2
と出力歯車4とから構成された歯車駆動列が図示されて
いる。入力歯車2はパルスモータの如き回転駆動源(図
示していない)に接続され、出力歯車4は適宜の被駆動
回転部材(図示していない)に接続される。入力歯車2
のピッチ円6は半径r1 の真円であり、出力歯車4のピ
ッチ円8は半径r2 の真円であると見做す(厳密にはピ
ッチ円6及び8は真円ではないが、真円と見做しても実
際上問題ない)。点Aは入力歯車2の回転中心を示して
おり、製造誤差に起因してピッチ円6の中心Cに対して
e1 だけ偏心している。点Bは出力歯車4の回転中心を
示しており、製造誤差に起因してピッチ円8の中心Dに
対してe2 だけ偏心している。点Gは入力歯車2と出力
歯車4との相互噛合点である。r′1 は入力歯車の回転
半径、即ち回転中心Aから噛合点Gまでの距離である。
r′2 は出力歯車の回転半径であり、回転中心Bから噛
合点Gまでの距離である。FIG. 1 shows an input gear 2 meshed with each other.
A gear drive train is shown which is composed of an output gear 4 and an output gear 4. The input gear 2 is connected to a rotary drive source (not shown) such as a pulse motor, and the output gear 4 is connected to an appropriate driven rotary member (not shown). Input gear 2
Although pitch circle 6 of a true circle having a radius r 1, not a perfect circle pitch circle 6 and 8 in the pitch circle 8 of the output gear 4 be regarded as is true circle of radius r 2 (strictly, There is no practical problem even if it is regarded as a perfect circle). A point A indicates the center of rotation of the input gear 2 and is eccentric by e 1 with respect to the center C of the pitch circle 6 due to a manufacturing error. A point B indicates the center of rotation of the output gear 4 and is eccentric by e 2 with respect to the center D of the pitch circle 8 due to a manufacturing error. Point G is a mutual meshing point between the input gear 2 and the output gear 4. r ′ 1 is the radius of rotation of the input gear, that is, the distance from the center of rotation A to the meshing point G.
r ′ 2 is the radius of gyration of the output gear and is the distance from the center of rotation B to the meshing point G.
【0014】入力歯車2の角速度ω1 と出力歯車4の角
速度ω2 との比、即ち角速度比ω2/ω1 は下記式
(1)で表わすことができる。[0014] The ratio of the input gear 2 angular velocity omega 1 and the angular velocity omega 2 of the output gear 4, i.e. the angular velocity ratio omega 2 / omega 1 can be expressed by the following formula (1).
【0015】[0015]
【数1】 [Equation 1]
【0016】線ACと線AGとが形成する角度をθ1 と
し、線BDと線BGとが形成する角度をΘ2 とすると、
余弦定理より、When the angle formed by the line AC and the line AG is θ 1 and the angle formed by the line BD and the line BG is θ 2 ,
From the cosine theorem,
【0017】[0017]
【数2】 [Equation 2]
【0018】である故に、入力歯車2の回転半径r′1
及び出力歯車4の回転半径r′2 は、Because it is [0018], of the input gear 2 rotating radius r '1
And the radius of rotation r ′ 2 of the output gear 4 is
【0019】[0019]
【数3】 [Equation 3]
【0020】となる。e1 2≪r1 2、e2 2≪r2 2であるの
で、近似的にe1 2≒0、e2 2≒0とすると、[0020] Since in e 1 2 «r 1 2, e 2 2 «r 2 2, when approximately the e 1 2 ≒ 0, e 2 2 ≒ 0,
【0021】[0021]
【数4】 [Equation 4]
【0022】となる。そして、Θ2 =θ2 +P2 とす
る。P2 はθ1 =0の時にθ2 =0にせしめる角度、従
って入力歯車2の最大偏心角度位置に対する出力歯車4
の最大偏心角度位置の位相角度、即ち偏心位相角度であ
る。そうすると、上記式(2)は、It becomes Then, Θ 2 = θ 2 + P 2 . P 2 is the angle by which θ 2 = 0 when θ 1 = 0, and therefore the output gear 4 with respect to the maximum eccentric angular position of the input gear 2.
Is the phase angle of the maximum eccentric angle position of, that is, the eccentric phase angle. Then, the above formula (2) becomes
【0023】[0023]
【数5】 [Equation 5]
【0024】となる。上記式(9)を変数分離型の微分
法定式として解くと、It becomes Solving the above equation (9) as a variable separation type differential formula,
【0025】[0025]
【数6】 [Equation 6]
【0026】となり、θ1 =0の時にθ2 =0であるか
ら、Since θ 2 = 0 when θ 1 = 0,
【0027】[0027]
【数7】 [Equation 7]
【0028】となる。Δθ2 を偏心がない場合の出力歯
車4の回転角度に関する出力歯車4の回転角度誤差とす
ると、[0028] Let Δθ 2 be the rotation angle error of the output gear 4 with respect to the rotation angle of the output gear 4 when there is no eccentricity,
【0029】[0029]
【数8】 [Equation 8]
【0030】である。上記式(10)、式(11)及び
式(12)より、Δθ2 は、It is From the above equations (10), (11) and (12), Δθ 2 is
【0031】[0031]
【数9】 [Equation 9]
【0032】となる。また、θ2 は、It becomes Also, θ 2 is
【0033】[0033]
【数10】 [Equation 10]
【0034】と表すことができる。出力歯車4の回転誤
差をピッチ円8上の周方向長さh2 で表示すると、It can be expressed as Displaying the rotation error of the output gear 4 as the circumferential length h 2 on the pitch circle 8,
【0035】[0035]
【数11】 [Equation 11]
【0036】なる。It becomes
【0037】近似法を使用して案出した上記式(14)
の妥当性を検証するために、
r1 =25mm
r2 =25mm
e1 =0.07mm
e2 =0.06mm
の場合における出力歯車4の回転角度誤差Δθ2 を、上
記式(14)に従って求めると共に上記浅野論文に記載
されている計算式に従って求めた(浅野論文に記載され
ている計算式における、入力歯車2の基礎円半径は2
3.49mmとし、出力歯車の基礎円半径も23.49
mmとした)。その結果は図2及び図3に示すとおりで
ある。図2は上記式(14)に従って求めた値と上記浅
野論文に記載されている計算式に従って求めた値を示す
線図であり、図3は両者の差を示す線図である。例え
ば、出力歯車4に半径15mmの感光ドラムが連結され
た場合を考察すると、上記式(14)に従って求めた値
と上記浅野論文に記載されている計算式に従って求めた
値の差は、θ1 が3(rad.)付近で最大となるが、
その最大値は4.5μm 程度であり、実際上無視するこ
とができる値である。従って、上記式(14)に従って
求めた出力歯車4の回転角度誤差Δθ2 は充分に精密で
あり、実際上何ら問題ないことが理解される。The above equation (14) devised using the approximation method.
In order to verify the adequacy of, the rotation angle error Δθ 2 of the output gear 4 in the case of r 1 = 25 mm r 2 = 25 mm e 1 = 0.07 mm e 2 = 0.06 mm is obtained according to the above equation (14). Was calculated according to the calculation formula described in the above Asano paper (the basic circle radius of the input gear 2 in the calculation formula described in the Asano paper is 2
3.49 mm, the output gear basic circle radius is also 23.49
mm). The results are shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a diagram showing the value obtained according to the above equation (14) and the value obtained according to the calculation formula described in the above Asano paper, and FIG. 3 is a diagram showing the difference between the two. For example, considering a case where a photosensitive drum having a radius of 15 mm is connected to the output gear 4, the difference between the value obtained according to the above equation (14) and the value obtained according to the calculation equation described in the above Asano paper is θ 1 Is maximum near 3 (rad.),
The maximum value is about 4.5 μm, which is practically negligible. Therefore, it is understood that the rotation angle error Δθ 2 of the output gear 4 obtained according to the above equation (14) is sufficiently precise and practically causes no problem.
【0038】次に、図4に図示する如く、3個の歯車、
即ち入力歯車12、中間歯車14及び出力歯車16から
構成された歯車駆動列について考察する。入力歯車12
のピッチ円18は半径r1 の真円であり、中間歯車14
のピッチ円20は半径r2 の真円であり、出力歯車16
のピッチ円22は半径r3 の真円であると見做す(厳密
にはピッチ円18、20及び22は真円ではないが、真
円と見做しても実際上問題ない)。点Aは入力歯車12
の回転中心を示しており、製造誤差に起因してピッチ円
18の中心Cに対してe1 だけ偏心している。点Bは中
間歯車14の回転中心であり、製造誤差に起因してピッ
チ円20の中心Dに対してe2 だけ偏心しており、点E
は出力歯車16の回転中心を示しており、製造誤差に起
因してピッチ円22の中心Fに対してe3 だけ偏心して
いる。点Gは入力歯車12と中間歯車14との相互噛合
点であり、点Hは中間歯車14と出力歯車16との相互
噛合点である。Next, as shown in FIG. 4, three gears,
That is, consider a gear drive train composed of an input gear 12, an intermediate gear 14, and an output gear 16. Input gear 12
The pitch circle 18 is a perfect circle having a radius r 1 and the intermediate gear 14
Of the output gear 16 is a perfect circle having a radius r 2.
It is considered that the pitch circle 22 is a perfect circle having a radius r 3 (strictly speaking, the pitch circles 18, 20 and 22 are not perfect circles, but it can be regarded as a perfect circle in practice). Point A is the input gear 12
Indicates the center of rotation, are eccentric by e 1 with respect to the center C of the pitch circle 18 due to manufacturing error. Point B is the center of rotation of the intermediate gear 14 and is eccentric by e 2 with respect to the center D of the pitch circle 20 due to a manufacturing error.
Indicates the center of rotation of the output gear 16, which is eccentric by e 3 with respect to the center F of the pitch circle 22 due to a manufacturing error. A point G is a mutual meshing point between the input gear 12 and the intermediate gear 14, and a point H is a mutual meshing point between the intermediate gear 14 and the output gear 16.
【0039】線ACと線AGとが形成する角度をθ1 、
線BDと線BGとが形成する角度をΘ2 、線EFと線E
Hが形成する角度をΘ3 、線BGと線BHとが形成する
角度をP′3 とすると、中間歯車14の角速度ω2 と出
力歯車16の角速度ω3 との比、即ち角速度比ω3 /ω
2 は、上記式(8)から理解されるとおり、The angle formed by the line AC and the line AG is θ 1 ,
The angle formed by the line BD and the line BG is Θ 2 , and the line EF and the line E are
Angle theta 3 to H form, when the angle formed by the line BG and line BH and P '3, the ratio of the angular velocity omega 2 of the intermediate gear 14 and the angular velocity omega 3 of the output gear 16, i.e. the angular velocity ratio omega 3 / Ω
2 is, as understood from the above formula (8),
【0040】[0040]
【数12】 [Equation 12]
【0041】となる。P2 は入力歯車12に対する中間
歯車14の偏心位相角度であり、P3は中間歯車14に
対する出力歯車16の偏心位相角度であり、Θ3 =θ3
+P3であるので、上記式(17)は、It becomes P 2 is the eccentric phase angle of the intermediate gear 14 with respect to the input gear 12, P 3 is the eccentric phase angle of the output gear 16 with respect to the intermediate gear 14, and Θ 3 = θ 3
Since it is + P 3 , the above formula (17) is
【0042】[0042]
【数13】 [Equation 13]
【0043】となる。θ1 =0、θ2 =0の時にθ3 =
0として上記式(18)を変数分離型の微分方程式とし
て解くと、It becomes When θ 1 = 0 and θ 2 = 0, θ 3 =
When the above equation (18) is solved as a variable separation type differential equation with 0,
【0044】[0044]
【数14】 [Equation 14]
【0045】となる。Δθ3 を偏心がない場合の出力歯
車16の回転角度に関する出力歯車16の回転角度誤差
とすると、It becomes Let Δθ 3 be the rotation angle error of the output gear 16 with respect to the rotation angle of the output gear 16 when there is no eccentricity,
【0046】[0046]
【数15】 [Equation 15]
【0047】であり、式(19)及び式(20)より、
Δθ3 は、From equation (19) and equation (20),
Δθ 3 is
【0048】[0048]
【数16】 [Equation 16]
【0049】となる。また、θ3 は、It becomes Also, θ 3 is
【0050】[0050]
【数17】
と表すことができる。出力歯車16の回転誤差をピッチ
円上の周方向長さで表示すると、[Equation 17] It can be expressed as. When the rotation error of the output gear 16 is displayed in the circumferential length on the pitch circle,
【0051】[0051]
【数18】 [Equation 18]
【0052】となる。It becomes
【0053】4個乃至それ以上であるn個の歯車から構
成された歯車駆動列における出力歯車の回転誤差Δθn
或いはhn も同様にして求めることができる。Rotational error Δθ n of the output gear in a gear drive train composed of four or more n gears
Alternatively, h n can be similarly obtained.
【0054】而して、本発明の一局面においては、例え
ば、歯車駆動列が図4に図示する如く3個の歯車、即ち
入力歯車12、中間歯車14及び出力歯車16から構成
されている場合には、上記式(21)或いは式(23)
を使用して、入力歯車12に対する中間歯車14の偏心
位相角度P2 及び中間歯車14に対する出力歯車16の
偏心位相角度P3 をパラメータとする出力歯車16の回
転誤差の最大値、即ち最大回転誤差を求める。そして、
求めた最大回転誤差が許容範囲内になるように、入力歯
車12、中間歯車14及び出力歯車16の各々の製造に
おける偏心公差(即ちe1 、e2 及びe3 の公差)を決
定する。最大回転誤差は数理計画法における最適化問題
のMax−Max値として解くことができ、次のとおり
に定式化することができる(数理計画法に関しては、例
えば株式会社岩波書店発行「数理計画法」及び共立出版
株式会社発行「数理計画法の基礎」を参照されたい)。Thus, in one aspect of the present invention, for example, when the gear drive train is composed of three gears, that is, the input gear 12, the intermediate gear 14, and the output gear 16 as shown in FIG. In the above formula (21) or formula (23)
By using the eccentric phase angle P 2 of the intermediate gear 14 with respect to the input gear 12 and the eccentric phase angle P 3 of the output gear 16 with respect to the intermediate gear 14 as parameters, the maximum value of the rotation error of the output gear 16, that is, the maximum rotation error. Ask for. And
The eccentricity tolerance (that is, the tolerance of e 1 , e 2 and e 3 ) in manufacturing each of the input gear 12, the intermediate gear 14 and the output gear 16 is determined so that the obtained maximum rotation error is within the allowable range. The maximum rotation error can be solved as a Max-Max value of an optimization problem in mathematical programming, and can be formulated as follows (for mathematical programming, for example, "Mathematical Programming" issued by Iwanami Shoten Co., Ltd.) And Kyoritsu Publishing Co., Ltd. "Basics of Mathematical Programming").
【0055】[0055]
【数19】 [Formula 19]
【0056】r1 =25mm
r2 =25mm
r3 =25mm
e1 =0.08mm
e2 =0.06mm
e3 =0.07mm
P′3 =3.93rad.
の場合について計算すると、入力歯車12に対する中間
歯車14の偏心位相角度P2 =1.52rad.、中間
歯車14に対する出力歯車16の偏心位相角度P3 =
3.14rad.の時に出力歯車16の回転誤差が最大
となり、最大回転誤差h3 (max)=0.319mm
となる。図5は、P3 を3.14rad.とした時のθ
1 とP2 との変化による回転誤差を三次元的に示してお
り、多数の平行線で示した垂直平面が最大回転誤差h3
(max)を通過している。図6は最大回転誤差h
3 (max)が生成される時の入力歯車12、中間歯車
14及び出力歯車16の相対的関係を図示しており、符
号*は最大偏心角度位置を示している。R 1 = 25 mm r 2 = 25 mm r 3 = 25 mm e 1 = 0.08 mm e 2 = 0.06 mm e 3 = 0.07 mm P ′ 3 = 3.93 rad. Calculating in the case of, the eccentric phase angle P 2 = 1.52 rad. , The eccentric phase angle P 3 of the output gear 16 with respect to the intermediate gear 14 =
3.14 rad. When, the rotation error of the output gear 16 becomes maximum, and the maximum rotation error h 3 (max) = 0.319 mm
Becomes In FIG. 5, P 3 is set to 3.14 rad. Θ when
The rotation error due to the change between 1 and P 2 is shown three-dimensionally, and the vertical plane indicated by a large number of parallel lines indicates the maximum rotation error h 3
It has passed (max). Fig. 6 shows the maximum rotation error h
The relative relationship among the input gear 12, the intermediate gear 14, and the output gear 16 when 3 (max) is generated is shown, and the symbol * indicates the maximum eccentric angle position.
【0057】本発明の一局面においては、上記最大回転
誤差が許容値以下になるように、入力歯車12、中間歯
車14及び出力歯車16の各々の製造における偏心公差
を決定する。例えば、特定の偏心公差e1 、e2 、及び
e3 について求めた最大回転誤差が許容値を超えている
場合には、偏心公差e1 、e2 、及びe3 の少なくとも
1個の値を適宜に低減する。In one aspect of the present invention, the eccentricity tolerance in manufacturing each of the input gear 12, the intermediate gear 14, and the output gear 16 is determined so that the maximum rotation error is equal to or less than the allowable value. For example, if the maximum rotational error obtained for the specific eccentricity tolerances e 1 , e 2 , and e 3 exceeds the allowable value, at least one value of the eccentricity tolerances e 1 , e 2 , and e 3 should be set to Reduce appropriately.
【0058】本発明の他の局面においては、上記最大回
転誤差が許容値を超えている場合には、少なくとも1対
の相互の噛み合う歯車の噛合位相(即ち、入力歯車12
に対する中間歯車14の偏心位相角度P2 及び/又は中
間歯車14に対する出力歯車16の偏心位相角度P3 )
を適宜に規制して、回転誤差が所定値内になるようにせ
しめる。一対の相互に噛み合う歯車の噛合位相規制は、
各歯車の所定角度位置に適宜の印を付しておき、歯車の
装着の際にかかる印を合致せしめることによって容易に
実現することができる。入力歯車12に対する中間歯車
14の偏心位相角度P2 及び中間歯車14に対する出力
歯車16の偏心位相角度P3 をパラメータとする出力歯
車16の回転誤差の最小値、即ち最小回転誤差を求め、
かかる最小回転誤差が所定許容値以下であるならば、入
力歯車12に対する中間歯車14の偏心位相角度P2 及
び/又は中間歯車14に対する出力歯車16の偏心位相
角度P3 を適宜に規制する、換言すれば入力歯車12、
中間歯車14及び出力歯車16を所要位置に装着して順
次に噛み合わせる際に、入力歯車12と中間歯車14と
の相互噛合位相及び/又は中間歯車14と出力歯車16
との相互噛合位相を適宜に規制することによって、出力
歯車16の回転誤差を所定許容値以下にせしめることが
できることが確認される。最小回転誤差は数理計画法に
おける最適化問題のMin−Max値として解くことが
でき、次のとおりに定式化することができる。In another aspect of the present invention, when the maximum rotation error exceeds the allowable value, the meshing phase of at least one pair of mutually meshing gears (that is, the input gear 12).
Eccentricity phase angle P 2 of the intermediate gear 14 with respect to and / or eccentricity phase angle P 3 of the output gear 16 with respect to the intermediate gear 14)
Is appropriately regulated so that the rotation error is within a predetermined value. The meshing phase regulation of a pair of mutually meshing gears is
It can be easily realized by providing an appropriate mark at a predetermined angular position of each gear and matching the marks when mounting the gear. The minimum value of the rotation error of the output gear 16, that is, the minimum rotation error, with the eccentric phase angle P 2 of the intermediate gear 14 with respect to the input gear 12 and the eccentric phase angle P 3 of the output gear 16 with respect to the intermediate gear 14 as parameters,
If the minimum rotation error is equal to or less than the predetermined allowable value, the eccentric phase angle P 2 of the intermediate gear 14 with respect to the input gear 12 and / or the eccentric phase angle P 3 of the output gear 16 with respect to the intermediate gear 14 are appropriately regulated. Input gear 12,
When the intermediate gear 14 and the output gear 16 are mounted at required positions and sequentially meshed with each other, the mutual meshing phase between the input gear 12 and the intermediate gear 14 and / or the intermediate gear 14 and the output gear 16
It is confirmed that the rotation error of the output gear 16 can be made equal to or less than a predetermined allowable value by appropriately controlling the mutual meshing phase with the. The minimum rotation error can be solved as the Min-Max value of the optimization problem in mathematical programming, and can be formulated as follows.
【0059】[0059]
【数20】 [Equation 20]
【0060】r1 、r2 、r3 、e1 、e2 、e3 及び
P′3 が上記値である場合について計算すると、入力歯
車12に対する中間歯車14の偏心位相角度P2 =−
0.39rad.中間歯車14に対する出力歯車16の
偏心位相角度P3 =3.14rad.の時に出力歯車1
6の回転誤差が最小なり、最小回転誤差の最大値h
3(min)=0.039mmとなる。図7は、P3 を
3.14rad.とした時のθ1 とP2 との変化による
回転誤差を三次元的に示しており、多数の平行線で示し
た垂直平面が最小回転誤差の最大値h3 (min)を通
過している。図8は最小回転誤差が生成される時の入力
歯車12、中間歯車14及び出力歯車16の相対的関係
を図示しており、符号*は最大偏心角度位置を示してい
る。Calculating for the case where r 1 , r 2 , r 3 , e 1 , e 2 , e 3 and P ′ 3 have the above values, the eccentric phase angle P 2 of the intermediate gear 14 with respect to the input gear 12 = 2
0.39 rad. Eccentric phase angle P 3 of output gear 16 with respect to intermediate gear 14 = 3.14 rad. Output gear 1 at
The rotation error of 6 becomes the minimum, and the maximum value h of the minimum rotation error
3 (min) = 0.039 mm. In FIG. 7, P 3 is set to 3.14 rad. The rotation error due to the change of θ 1 and P 2 is expressed three-dimensionally, and the vertical plane indicated by many parallel lines passes through the maximum value h 3 (min) of the minimum rotation error. . FIG. 8 illustrates the relative relationship between the input gear 12, the intermediate gear 14, and the output gear 16 when the minimum rotation error is generated, and the symbol * indicates the maximum eccentric angular position.
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明によれば、実用上容易に計算可能
である算出式に基いて、歯車駆動列にける各歯車の偏心
に起因する出力歯車の回転誤差を算出することができ
る。According to the present invention, the rotation error of the output gear due to the eccentricity of each gear in the gear drive train can be calculated based on the calculation formula that can be easily calculated in practice.
【0062】それ故に、本発明の一局面によれば、歯車
の製造における偏心公差を必要以上に小さく設定するこ
となくして、換言すれば可及的に大きく設定して、出力
歯車の最大回転誤差を所定値以下にせしめることができ
る。Therefore, according to one aspect of the present invention, the maximum eccentricity error of the output gear is set without setting the eccentricity tolerance in manufacturing the gear to be smaller than necessary, in other words, as large as possible. Can be set to a predetermined value or less.
【0063】また、本発明の第二の局面によれば、少な
くとも1対の相互に噛み合う歯車の噛合位相を、出力歯
車の回転誤差が上記所定値以下になるように規制し、か
くして各歯車の偏心公差が相当大きい場合でも、出力歯
車の回転誤差を所定値以下にせしめることができる。According to the second aspect of the present invention, the meshing phase of at least one pair of gears meshing with each other is regulated so that the rotation error of the output gear is equal to or less than the above-mentioned predetermined value, thus Even if the eccentricity tolerance is considerably large, the rotation error of the output gear can be kept below a predetermined value.
【図1】歯車駆動列が2個の歯車から構成されている場
合の、出力歯車の回転誤差を算出する算出式を説明する
ための簡略図式図。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a calculation formula for calculating a rotation error of an output gear when a gear drive train is composed of two gears.
【図2】本発明が案出した算出式によって算出した回転
誤差の値と従来から提案されている著しく複雑な計算式
によって算出した回転誤差の値とを示す線図。FIG. 2 is a diagram showing a rotation error value calculated by a calculation formula devised by the present invention and a rotation error value calculated by a remarkably complicated calculation formula conventionally proposed.
【図3】本発明が案出した算出式によって算出した回転
誤差の値と従来から提案されている著しく複雑な計算式
によって算出した回転誤差の値との差を示す線図。FIG. 3 is a diagram showing a difference between a rotation error value calculated by a calculation formula devised by the present invention and a rotation error value calculated by a remarkably complicated calculation formula conventionally proposed.
【図4】歯車駆動列が3個の歯車から構成されている場
合の、出力歯車の回転誤差を算出する算出式を説明する
ための簡略図式図。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a calculation formula for calculating a rotation error of an output gear when the gear drive train is composed of three gears.
【図5】図4に図示する歯車駆動列における、入力歯車
の回転角度θ1 と中間歯車の偏心位相角度P2 との変化
による出力歯車の回転誤差を三次元的に示す線図。5 is a three-dimensional diagram showing a rotation error of an output gear due to a change in a rotation angle θ 1 of an input gear and an eccentric phase angle P 2 of an intermediate gear in a gear drive train shown in FIG.
【図6】図4に図示する歯車駆動列において、回転誤差
が最大になる時の入力歯車、中間歯車及び出力歯車の相
対的回転位相を示す簡略図式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing relative rotation phases of an input gear, an intermediate gear, and an output gear when the rotation error is maximum in the gear drive train shown in FIG.
【図7】図4に図示する歯車駆動列における、入力歯車
の回転角度θ1 と中間歯車の偏心位相角度P2 との変化
による出力歯車の回転誤差を三次元的に示す、図5と同
様な線図。7 shows three-dimensionally the rotation error of the output gear due to the change in the rotation angle θ 1 of the input gear and the eccentric phase angle P 2 of the intermediate gear in the gear drive train shown in FIG. 4, similar to FIG. Line diagram.
【図8】図4に図示する歯車駆動列において、回転誤差
が最小になる時の入力歯車、中間歯車及び出力歯車の相
対的回転位相を示す簡略図式図。8 is a schematic diagram showing relative rotation phases of an input gear, an intermediate gear, and an output gear when a rotation error is minimum in the gear drive train shown in FIG.
2:入力歯車 4:出力歯車 6:入力歯車のピッチ円 8:主力歯車のピッチ円 12:入力歯車 14:中間歯車 16:出力歯車 18:入力歯車のピッチ円 20:中間歯車のピッチ円 22:出力歯車のピッチ円 2: Input gear 4: Output gear 6: Pitch circle of input gear 8: Pitch circle of main gear 12: Input gear 14: Intermediate gear 16: Output gear 18: Pitch circle of input gear 20: Pitch circle of intermediate gear 22: Pitch circle of output gear
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−53702(JP,A) 特開 平7−208578(JP,A) 特表 平10−506172(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 55/00 - 55/30 G03G 13/00,15/00 G03G 15/00 101 G03G 15/00 550 - 556 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 9-53702 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 7-208578 (JP, A) Special Table 10-506172 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) F16H 55/00-55/30 G03G 13 / 00,15 / 00 G03G 15/00 101 G03G 15/00 550-556
Claims (2)
複数個の歯車を噛み合わせて構成される歯車駆動列に使
用される該歯車の各々の製造における偏心公差決定方法
にして、 相互に噛み合う歯車間の噛合位置における回転半径を余
弦定理によって近似して相互に噛み合う歯車の回転角度
比を求め、かかる回転角度比を変数分離型の微分方程式
として解くことに基いて、該入力歯車に対する該出力歯
車の最大回転誤差を求め、該最大回転誤差が所定値以下
になるように該歯車の各々の製造における偏心公差を決
定する、ことを特徴とする歯車駆動列における偏心公差
決定方法。1. A method for determining an eccentricity tolerance in the manufacture of each gear used in a gear drive train configured by meshing a plurality of gears including at least an input gear and an output gear, and gears meshing with each other. The output gear for the input gear is based on solving the rotation angle ratio of the gears meshing with each other by approximating the radius of gyration at the meshing position between them by the cosine theorem, and solving the rotation angle ratio as a variable separation type differential equation. Is determined, and the eccentricity tolerance in manufacturing each of the gears is determined so that the maximum rotation error is equal to or less than a predetermined value.
複数個の歯車を噛み合わせて構成される歯車駆動列にお
ける噛合位相規制方法にして、 相互に噛み合う歯車間の噛合位置における回転半径を余
弦定理によって近似して相互に噛み合う歯車の回転角度
比を求め、かかる回転角度比を変数分離型の微分方程式
として解くことに基いて、該入力歯車に対する該出力歯
車の最大回転誤差を求め、該最大回転誤差が所定値を超
える場合には、少なくとも1対の相互に噛み合う歯車の
噛合位相を、該入力歯車に対する該出力歯車の回転誤差
が該所定値以下になるように規制する、ことを特徴とす
る噛合位相規制方法。2. A cosine theorem for a radius of gyration at a meshing position between mutually meshing gears by using a meshing phase regulation method in a gear drive train configured by meshing a plurality of gears including at least an input gear and an output gear. To obtain the maximum rotation error of the output gear with respect to the input gear based on solving the rotation angle ratio of the gears meshing with each other, and solving the rotation angle ratio as a differential equation of the variable separation type. When the error exceeds a predetermined value, the meshing phase of at least one pair of mutually meshing gears is regulated so that the rotation error of the output gear with respect to the input gear is equal to or less than the predetermined value. Engagement phase regulation method.
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|---|---|---|---|
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