(57)【要約】【課題】樹脂製のはすば歯車の歯車列の中から振動・騒音に寄与する歯車を自動で抽出し、モデル化を行うこと。【解決手段】モデル化を行なう対象のＣＡＤ情報から歯車情報を抽出し、歯車列の従属関係を決定する。そして、決定された歯車列の従属関係に基づいて、歯車列のうち一部の歯車のモデル化を簡略化してモデル化を行なう。【選択図】図３
2016143376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車列の伝達機構のモデル化を支援する支援装置であって、
モデル化を行なう対象のＣＡＤ情報から歯車情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された歯車情報に基づいて歯車列の従属関係を決定する決定手段と、
前記決定された歯車列の従属関係に基づいて、前記歯車列のうち一部の歯車のモデル化を簡略化してモデル化を行なうモデル化手段と
を有することを特徴とする支援装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記抽出手段で抽出された歯車情報が、歯車の材質が樹脂である情報を含む場合、前記従属関係を決定することを特徴とする請求項１に記載の支援装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記抽出手段で抽出された歯車情報に基づいて、前記歯車列の歯車対の噛み合い部を決定し、決定した噛み合い部に基づいて前記歯車列の従属関係を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の支援装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記決定した噛み合い部の数と歯車の中心からそれぞれの噛み合い部まで距離とに基づいて前記歯車列の歯車の種類を決定することを特徴とする請求項３に記載の支援装置。
【請求項５】
前記決定手段は、駆動歯車から出力歯車までの間の歯車列の従属関係を決定することを特徴とする請求項４に記載の支援装置。
【請求項６】
前記決定手段は、歯車列が分岐する場合、分岐する歯車列ごとに前記従属関係を決定することを特徴とする請求項５に記載の支援装置。
【請求項７】
前記モデル化手段は、歯車列ごとに、減速歯車として機能する歯車より後段の歯車を簡略化してモデル化を行なうことを特徴とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の支援装置。
【請求項８】
前記モデル化手段は、簡略化する歯車を、質点、および弾性体または剛体で表現することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の支援装置。
【請求項９】
前記モデル化手段は、簡略化しない歯車をシェル要素またはソリッド要素で表現することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の支援装置。
【請求項１０】
歯車の中心から噛み合い部までの距離を示す噛み合い半径比の閾値を取得する取得手段をさらに有し、
前記モデル化手段は、
複数の噛み合い部を有する減速歯車のうち半径比が前記閾値より大きい減速歯車の後段の歯車については簡略化せずにモデル化を行い、
複数の噛み合い部を有する減速歯車のうち半径比が前記閾値より大きくない減速歯車の後段の歯車については簡略化してモデル化を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の支援装置。
【請求項１１】
前記歯車列が平歯歯車を含み、かつ前記簡略化される歯車の対象に前記平歯歯車が含まれる場合、前記モデル化手段は前記平歯歯車を簡略化せずにモデル化することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の支援装置。
【請求項１２】
歯車列の伝達機構のモデル化を支援する支援方法であって、
モデル化を行なう対象のＣＡＤ情報から歯車情報を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された歯車情報に基づいて歯車列の従属関係を決定する決定ステップと、
前記決定された歯車列の従属関係に基づいて、前記歯車列のうち一部の歯車のモデル化を簡略化してモデル化を行なうモデル化ステップと
を有することを特徴とする支援方法。
【請求項１３】
コンピュータを、請求項１から１１のいずれか一項に記載の支援装置の各手段として機能させるためプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車列の伝達機構系のモデル化を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動部の振動・騒音を予測する手法として、有限要素法による振動音響解析が知られている。この手法では、駆動部を構成する歯車、歯車軸、軸受、歯車箱の有限要素モデルを作成し、起振源である歯対の噛み合い加振力を入力して振動伝播および歯車箱からの放射音を計算する。この手法は、部品一つ一つの形状を有限要素で詳細にモデル化するため、計算精度は高いものの、計算規模が大きくなってしまう。そのため、計算時間や計算リソースが増えてしまう問題があった。
【０００３】
これに対し、歯車箱のみ作成した有限要素モデルに、金属歯車の歯対剛性をバネでモデル化（簡略化）して算出した歯のたわみの回転伝達誤差を起振源として入力し、振動音響解析する技術が知られている。この技術は、歯車列の要素を削減し、少ない計算規模で歯車箱の振動音響解析を行うことができる。
【０００４】
また、特許文献１には、ウェブの弾性をばねでモデル化した樹脂歯車に関する振動を計算する技術が開示されている。この技術では、はすば歯車のウェブの変形による形状誤差を考慮して歯のたわみ量を計算し、回転伝達誤差を求めることで、樹脂歯車のウェブの変形による振動・騒音の影響を予測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２１５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術では、金属歯車のように、歯よりウェブの剛性が高く、変形しにくい歯車について振動音響を精度良く計算することはできる。しかしながら、樹脂歯車のように、ウェブの肉厚が薄く、剛性が低い歯車については、ウェブの変形に伴う振動・騒音への影響を考慮することができない。また、歯車の有限要素モデルを作成しないため、歯車の共振やウェブの変形による応答性の変化を計算できず、計算精度が低下する。
【０００７】
上記課題を鑑み、本発明は、部品一つ一つの形状を有限要素で詳細にモデル化する場合に比べて計算リソースを押さえつつ、計算精度の低下を抑制したモデル化の支援を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る支援装置は、歯車列の伝達機構のモデル化を支援する支援装置であって、モデル化を行なう対象のＣＡＤ情報から歯車情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段で抽出された歯車情報に基づいて歯車列の従属関係を決定する決定手段と、前記決定された歯車列の従属関係に基づいて、前記歯車列のうち一部の歯車のモデル化を簡略化してモデル化を行なうモデル化手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、部品一つ一つの形状を有限要素で詳細にモデル化する場合に比べて計算リソースを押さえつつ、計算精度の低下を抑制したモデル化の支援を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に関わる歯車列を有する伝達機構系の一例を示す図である。
【図２】実施例１に関わる解析モデル作成支援装置のブロックを示す図である。
【図３】実施例１に関わる解析モデル作成支援装置の動作を示すフローチャート図である。
【図４】実施例１の簡略化の条件を入力するユーザインターフェースの一例である。
【図５】実施例１の歯車の幾何情報から得た歯車列の従属関係を示す説明図である。
【図６】実施例１の第１の歯車列と、第１の歯車列に関する歯車従属関係テーブルの一例とを示す図である。
【図７】実施例１の第２の歯車列と、第２の歯車列に関する歯車従属関係テーブルの一例とを示す図である。
【図８】実施例１の第２減速歯車後段以降の歯車の簡略化を示す図である。
【図９】実施例１でモデル化した伝達機構系の解析モデルの一例を示す図である。
【図１０】実施例１の伝達機構系の振動シミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】実施例２に関わる解析モデル作成支援装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１２】実施例１の歯車列について実施例２で作成する第１の歯車列の歯車従属関係テーブルの一例と、第２の歯車列の歯車従属関係テーブルの一例とを示す図である。
【図１３】はすば歯車と平歯歯車に関する周速度と音圧の関係を示すグラフである。
【図１４】実施例３に関わる解析モデル作成支援装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１５】実施例３に関わる簡略化条件と平歯歯車のモデル化の要否を入力するユーザインターフェースの一例を示す図である。
【図１６】実施例１の歯車列について実施例３で作成する第１の歯車列の歯車従属関係テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して、本発明を好適な実施例に基づいて詳細に説明する。なお以下の実施例において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
【００１２】
［実施例１］
図を参照して実施例１を説明する。実施例１は、歯車列のはすば歯車の材質、歯車種類を判別し、歯車列の従属関係に基づいて減速歯車の位置を特定して、駆動歯車から減速歯車までの間の周速度の速いはすば歯車をモデル化する方法に関するものである。
【００１３】
図１は、実施例１に関わる歯車列を有する伝達機構系の一例を示す図である。図１は、歯車箱１とそれに含まれる歯車を示している。歯車箱１は、板金やブロックなどで構成されるものであり、内部に駆動部を有する。各歯車は、歯車軸２を有する。歯車軸２は、カシメやビス等で歯車箱１に固定または支持されている。また、歯車箱１における各歯車は歯車列３を構成する。歯車列３の各歯車は歯車軸２で支持され、駆動力を後段の歯車に伝達する。
【００１４】
歯車列３は駆動歯車３１を有する。駆動歯車３１は、圧入などでモータの軸に挿入され、モータの軸と一体となって回転する。歯車列３はまた、第１減速歯車３２を有する。第１減速歯車３２は、第１減速歯車大径部３２ａと、第１減速歯車小径部３２ｂとを有する。歯車列３はまた、第１出力歯車３３を有する。第１減速歯車３２は、第１減速歯車大径部３２ａと第１減速歯車小径部３２ｂとが一体の歯車である。この第１減速歯車３２は減速歯車とアイドラ歯車の２つの機能を有しており、第１減速歯車３２を起点に歯車列が２分岐する。
【００１５】
第１の歯車列は、駆動歯車３１→第１減速歯車３２→第１出力歯車３３である。第１減速歯車３２は、第１減速歯車大径部３２ａで駆動歯車３１と噛み合い、第１減速歯車小径部３２ｂと噛み合う第１出力歯車３３に駆動力が伝達される。この時、第１減速歯車大径部３２ａと第１減速歯車小径部３２ｂとの歯数の比の分、周速度が減速されるため、第１出力歯車３３の周速度は駆動歯車３１に対し遅くなる。
【００１６】
次に、第２の歯車列について説明する。歯車列３はさらにアイドラ歯車３４と、第２減速歯車３５と、第２出力歯車３６とを有する。また、第２減速歯車３５は、第２減速歯車大径部３５ａと、第２減速歯車小径部３５ｂとを有する。第２の歯車列は、駆動歯車３１→第１減速歯車３２→アイドラ歯車３４→第２減速歯車３５→第２出力歯車３６の５つの歯車で構成される。この第２の歯車列では、第１減速歯車３２から第２減速歯車３５の第２減速歯車大径部３５ａまでは駆動歯車３１と等しい周速度で回転する。第２減速歯車３５では、第１減速歯車と同様に減速しながら出力歯車３６に駆動力を伝達する。なお、いずれの歯車もＰＯＭに代表される摺動特性に優れたプラスチックで成型した歯車である。もちろん、金属ギヤであっても問題ない。
【００１７】
このような歯車列を有する伝達機構系では、初段の駆動歯車から減速歯車までの最も早い周速度で回転する歯車対の噛み合い周波数ＮＺ（Ｎ：回転数、Ｚ：歯数）が騒音に寄与する。また、これらの周速度の早いはすば歯車では、ねじれ角によって発生するスラスト力でウェブが変形することによるアライメント誤差の発生、そして噛合い周波数ＮＺとギヤの固有振動数との一致による共振の発生により、振動・騒音が悪化する現象がある。
そのため、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈоｄ；有限要素法）などの振動・音響シミュレーションで現象を再現する場合、最も早い周速度で回転する歯車を詳細にモデル化する必要がある。これに対し、最も早い周速度の歯車に対して周速度が遅い歯車については詳細にモデル化する必要はなく、質点やばねなどで簡略化し、モデル規模を削減することができる。
【００１８】
この解析モデルの作成方法に基づき、本実施例の歯車列３をモデル化する場合、第１の歯車列及び第２の歯車列で最も早い周速度で回転する歯車は駆動歯車３１、第１減速歯車３２、アイドラ歯車３４、第２減速歯車３５の４つである。つまり、各歯車列において駆動歯車から減速歯車までが周速度の速い歯車であるため、各歯車列で一番初めの減速歯車の位置を識別し、その減速歯車までの歯車は詳細にモデル化し、後段の歯車は簡略すれば良い。
【００１９】
この解析モデルの作成方法を自動で行う方法について、本実施例で図を交えて説明する。図２は本実施例に係る解析モデル作成支援装置２００の構成の一例を示す図である。解析モデル作成支援装置は、解析条件入力部２０１と、歯車情報抽出部２０２と、歯車従属関係テーブル作成部２０３と、モデル化部２０４とを有する。
【００２０】
解析条件入力部２０１は、ユーザーから入力される解析条件を受け付ける。解析条件にはモデル化を簡略化する簡略化条件が含まれる。歯車情報抽出部２０２は、モデル化を行なう対象のＣＡＤ（computer aided design）情報から歯車情報を抽出する。歯車従属関係テーブル作成部２０３は、解析条件と歯車情報とに基づいて歯車従属関係テーブルを作成する。モデル化部２０４は、歯車従属関係テーブルに基づいてモデル化を行なう。モデル化部２０４は、一部の歯車のモデル化を簡略化してモデル化を行なう。各構成の詳細についてはフローチャートに基づく処理の説明と併せて説明をする。なお、図２に示す各部は、不図示のＣＰＵが、ＲＯＭやＨＤＤに格納され、ＲＡＭに読み出されたプログラムを実行することにより、不図示のＣＰＵが図２に示す各部として機能することで実現される。
【００２１】
次に、解析モデル作成支援装置２００の動作の内容について説明する。図３は、本実施例１に関わる解析モデル作成支援装置の動作を示すフローチャート図である。なお、本実施例での歯車は全て樹脂性のはすば歯車とし、説明する。
【００２２】
まずステップＳ３０１において解析モデル作成支援装置２００の解析条件入力部２０１は、解析モデルとしてモデル化しない歯車の簡略化の解析条件の入力を受け付ける。ここで、本実施例において、モデル化とは、例えばＦＥＭなどシミュレーションにおいて、各部品をシェル要素とよばれる、面を表現する三角形要素及び四角形要素等を作成することが挙げられる。また、ソリッド要素とよばれる、立体を表現する四面体要素及び六面体要素等を作成することが挙げられる。また、簡略化とは、解析モデル上、振動・騒音に寄与しないと判断した歯車を質点と弾性体（ばね等）または剛体とで表現することである。質点は、歯車の質量情報を持つノードである。弾性体または剛体は、歯車対の結合を表現するものであり、弾性体については、ばね定数で定義するばねなどを意味する。剛体は、ビームなどの一次元の剛体要素である。
【００２３】
図４は、本実施例１の解析条件入力部２０１がユーザーからの入力を受け付けるために表示する、簡略化の条件を入力するユーザインターフェースの一例である。操作者が簡略化する歯車の結合条件としてばねまたはビームを選択する。ばねを選択した場合は、ばね定数を定義する項目が現れ、任意のばね定数を設定する。ステップＳ３０１で解析条件入力部２０１は、図４に示すようなユーザインターフェースを介して入力された解析条件（簡略化条件）を受け付ける。
【００２４】
次に、ステップＳ３０２において歯車情報抽出部２０２は、モデル化を行なうＣＡＤ情報を取得する。そして、取得したＣＡＤ情報から各歯車の歯車情報を抽出する。抽出する歯車情報は、例えば材質、歯先円直径、体積、中心座標などである。歯先円直径とは、歯車の歯先円の直径であり、歯車の外径を意味する。後述のステップＳ３０６で、この歯先円直径の情報から歯車対の噛み合い部を検索する処理が行なわれるが、歯先円直径の他に基準ピッチ円直径を用いて噛み合い部を検索しても良い。歯車の体積は、後述の歯車の簡略化で質点として定義する際、歯車の質量を求めるのに使用する。中心座標については、後述の歯車の種別を識別する際に使用する。
【００２５】
次に、ステップＳ３０３において歯車情報抽出部２０２は、歯車情報を抽出後、各歯車の材質を識別する。そしてステップＳ３０４において歯車情報抽出部２０２は、歯車の材質が樹脂歯車か、金属歯車かの判定を行う。樹脂歯車の場合は、ステップＳ３０５〜ステップＳ３１０の処理を行い、歯車のモデル化及び簡略化を行う。本実施例では、基本、全ての歯車が樹脂製の歯車であるとして説明する。しかしながら、もし歯車列に金属が混在していた場合は、ステップＳ３１１に進み、解析モデル作成支援装置２００は、金属歯車の位置をユーザインターフェース上に表示し、操作者にモデル化及び簡略化の判断を委ねる。
【００２６】
樹脂歯車として識別された歯車については、歯車従属関係テーブルの作成処理が行なわれる。ステップＳ３０５において歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車列の起点となる駆動歯車３１を識別する。駆動歯車３１は、モータの軸に直結しているため、ＣＡＤ情報に基づいてモータの位置を検索し、モータの軸中心とステップＳ３０２で抽出した歯車の中心座標とを比較して駆動歯車３１を識別する。
【００２７】
次に、ステップＳ３０６において歯車従属関係テーブル作成部２０３は、各歯車列の歯車の従属関係を決定して歯車従属関係テーブルを作成する。本実施例では、歯車列における歯車の駆動伝達の順を示す表を歯車従属関係テーブルと呼ぶことにする。図５は、本実施例１の歯車の幾何情報から得た歯車列の従属関係を示す説明図である。ここで、歯車従属関係テーブルを作成するため、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、図５に示すように、ステップ３０２で抽出した各歯車の歯先円直径の幾何情報から、隣接する歯車と重なる領域（図５中の斜線領域）を検索する。この重なる領域が各歯車対の噛み合い部であり、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、駆動歯車３１から近い順に噛み合い部に符号Ｋ1〜Ｋ5を割り当て識別する。そして、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、駆動歯車３１を歯車列の起点として、噛み合い部とその噛み合い部を共有する歯車を探索していく。
【００２８】
次に、各歯車列について、歯車従属関係テーブルを作成する方法について説明する。図６（ａ）は、本実施例の第１の歯車列を示す図である。まず、駆動歯車３１を歯車Ｇ１と定義し、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、噛み合い部Ｋ1を共有し駆動歯車３１に隣接する第１減速歯車３２を認識し、歯車Ｇ２と定義する。これを繰り返し、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車の従属関係と歯車対の噛み合い部を抽出する。次に、歯車の種類を識別するため、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、各歯車についてステップＳ３０２で抽出した歯車の中心座標から各噛み合い部までの距離を算出する。この距離を図６（ａ）に示すように、各歯車における噛み合い半径Ｒと呼ぶこととする。図６（ｂ）は、本実施例１の第１の歯車列に関する歯車従属関係テーブルの一例を示す図である。第１の歯車列について抽出・識別した歯車、噛み合い部、噛み合い半径の情報を歯車従属関係テーブルに入力する。
【００２９】
次に、ステップＳ３０７において歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車従属関係テーブルに入力した噛み合い半径の情報から各歯車の種類を識別する。ここで、歯車従属関係テーブルを見ると、噛み合い半径を２つ有する歯車は歯車Ｇ２の第１減速歯車３２である。第１減速歯車３２は、第１減速歯車大径部３２ａと第１減速歯車小径部３２ｂとの異なる外径部分で噛み合っており、噛み合い半径が異なることから、２つの噛み合い半径を比較することで減速歯車かどうか識別することができる。この識別方法から、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車Ｇ２が減速歯車であると判定することができる。また、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、後段の歯車Ｇ３が、噛み合い半径が一つしか有していないことから、歯車Ｇ３を、それ以降、駆動力を伝達することがない歯車と見なすことができ、歯車Ｇ３の種類を出力歯車であると識別できる。
【００３０】
ステップＳ３０８において歯車従属関係テーブル作成部２０３は、以上の歯車従属関係テーブルの結果から、歯車列における減速歯車の位置を識別する。第１の歯車列における減速歯車は歯車Ｇ２であり、歯車Ｇ２の後段の歯車Ｇ３は減速される。そのため、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車Ｇ２の後段の歯車Ｇ３は、解析モデル上、振動・騒音に寄与が低い歯車と見なし、簡略化する歯車と判定する。同様に、第２の歯車列についてもステップＳ３０６からステップ３０８の工程を繰り返す。
【００３１】
図７（ａ）は、本実施例の第２の歯車列を示す図である。第１減速歯車３２は、第１の歯車列では減速歯車として機能していたのに対し、第２の歯車列では、減速せずに駆動力を後段に伝達する中継歯車のアイドラ歯車として機能している。このように、歯車列によって歯車の機能は異なるため、複数に分岐する歯車列を有する伝達機構系では、各歯車列に分解して従属関係を基に減速歯車がどこに位置しているか判別する必要がある。
【００３２】
図７（ｂ）は、本実施例の第２の歯車列に関する歯車従属関係テーブルの一例を示す図である。各歯車の噛み合い半径を比較すると、歯車Ｇ２及び歯車Ｇ４は２つの噛み合い半径の距離が一致するため、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、これらの歯車Ｇ２及び歯車Ｇ４をアイドラ歯車と判定する。それに対し、第２減速歯車３５である歯車Ｇ５は２つの噛み合い半径が一致せず、減速歯車として判定することができる。以上から、第２の歯車列では、減速歯車は歯車Ｇ５であり、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車Ｇ５の後段の減速された歯車Ｇ６は簡略化すると判定する。
【００３３】
次にステップＳ３０９においてモデル化部２０４は、各歯車列の歯車従属関係テーブルの情報を基に、駆動歯車から減速歯車についてソリッド要素のメッシュを作成し、モデル化する。なお、仮に歯車従属関係テーブルを参照せずに減速歯車の位置だけで周速度の速い歯車を判定した場合、図１に示す歯車列３では第１減速歯車３２で最初の減速が行われると判定し、モデル化すべきアイドラ歯車３４、第２減速歯車３５まで簡略化してしまう。そのようなことがないよう、本実施例では、モデル化部２０４は、分岐するパターンの歯車列の場合、各歯車列の歯車従属関係テーブルを参照してモデル化する歯車を判定する。つまり、本実施例では、駆動歯車３１と等速の周速度で回転する歯車は、第１減速歯車３２、アイドラ歯車３４、第２減速歯車３５であり、これに駆動歯車を含めた歯車を振動・騒音に寄与する歯車と判定してモデル化を行う。
【００３４】
最後に、ステップＳ３１０においてモデル化部２０４は、歯車従属関係テーブルで識別した減速歯車の後段以降の歯車を簡略化する。前述のように、モデル化部２０４は、減速歯車後段以降の周速度が減速した歯車は振動・騒音解析上、モデル化する必要がないと判定し、質点と、ばねまたはビーム要素で模擬する。第１の歯車列の歯車従属関係テーブル及び第２の歯車列の歯車従属関係テーブルの情報より、ここでモデル化部２０４が簡略化する歯車は第１出力歯車３３と第２出力歯車３６である。
【００３５】
図８は、本実施例の第２減速歯車３５の後段以降の歯車の簡略化を示す図である。簡略化する歯車については、モデル化部２０４は、ステップＳ３０２で取得した体積に樹脂材料の密度ρを掛け、質量を算出する。そして、歯車の軸花と勘合する歯車軸２の外周のノードに計算した歯車の質量情報を持つ質点５を定義し、歯車軸２に質量を負荷する。歯車対の連結状態は、ステップＳ３０１で操作者が選択した情報を基に、第２減速歯車小径部３５ｂ及び簡略化する出力歯車が噛合っていた箇所と、歯車軸２とをばねまたはビームで連結する。ばね４の場合は、操作者が入力したばね定数を定義する。
【００３６】
図９は、本実施例の手法でモデル化したある伝達機構系の解析モデルの一例を示す図である。従来の歯車全てをモデル化した図９（a）のフルモデルに対し図９（b）のように本実施例の手法で解析モデルを作成した場合、計算規模は約１／３に削減することができる。
【００３７】
解析モデル作成後、歯車対の各噛合い部に噛み合い加振力を入力して振動計算を行う。入力する噛み合い加振力は、実験データおよび計算で求めたものを入力する。そして、歯車のウェブの変形を考慮した計算を行う場合は、まず、計算または実測で求めた各歯車にかかる負荷を解析モデルの歯車の噛み合い部に入力して構造解析を行い、各歯車対におけるウェブの変形量を計算する。そして、ウェブの変形量から各歯車対におけるアライメント誤差を算出し、そのアライメント誤差分の増分を加味した噛み合い加振力を求める。この噛み合い加振力を各噛み合い部に入力して振動計算を行うことで、歯車のウェブ変形を加味した振動・騒音を予測することができる。
【００３８】
図１０は、本実施例の手法による伝達機構系の振動シミュレーション結果を示すグラフである。この振動シミュレーションは、各歯車対の噛み合い部に噛み合い起加振力を入力して振動計算を行った結果であり、板金の加速度の周波数スペクトルのグラフである。計算結果より、減速歯車後段以降の歯車を簡略化した本実施例の解析モデルと歯車全てをモデルしたものの周波数スペクトルの傾向はほぼ同じであり、計算規模が少なくなったにも関わらず、フルモデルと同等の計算精度で振動を予測することができる。
【００３９】
［実施例２］
次に、実施例２を説明する。実施例２は、操作者が設定した減速歯車の半径比の閾値を基準に歯車のモデル化／簡略化を判定する方法に関するものである。実施例２の解析モデル作成支援装置の構成についても実施例１の構成と同様の構成とすることができるのでここでの説明は省略する。
【００４０】
図１１は、実施例２に関わる解析モデル作成支援装置の動作を示すフローチャート図である。
【００４１】
ステップＳ１１０１において解析モデル作成支援装置２００の解析条件入力部２０１は、解析条件の入力を受け付ける。ここで入力される解析情報は、実施例１と同様の歯車の簡略化条件に加え、モデル化及び簡略化を識別する減速歯車の半径比Ｇｒの閾値である。実施例２では、歯車列の中から周速度の速い歯車のモデル化の判定を行う。このとき、半径比Ｇｒ以下の減速歯車の位置を識別し、駆動歯車から識別された減速歯車まではモデル化し、識別された減速歯車の後段以降の歯車は簡略化する。ここで、半径比とは、減速歯車の大径部と小径部の比であり、減速歯車で周速度が減速される比率を表す。
【００４２】
次にステップＳ１１０２において歯車情報抽出部２０２は、実施例１と同様に、ＣＡＤ情報から歯車情報を抽出する。実施例２では、実施例１の情報に加え、歯車緒元を取得する。ここで、取得する歯車緒元は、主にモジュールと歯数であり、後述のステップＳ１１０７でこの２つの緒元から減速歯車の減速比が計算される。
【００４３】
その後、実施例１のＳ３０３〜Ｓ３０６と同じ工程のステップＳ１１０３〜Ｓ１１０６で歯車の材質の判別、駆動歯車の識別、そして歯車従属関係テーブルの作成が行われる。
【００４４】
次にステップＳ１１０７において噛み合い半径から各歯車の種類の判定したのち、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、減速歯車の半径比Ｇｒiを算出する。図１２（ａ）は、実施例２で作成する第１の歯車列の歯車従属関係テーブルの一例を示す図である。減速歯車の半径比Ｇｒiは、以下の式（１）で表わされる。
【００４５】
【数１】
2016143376.tif 000003
【００４６】
Ｒs、ＲL：減速歯車小径部、減速歯車大径部の噛み合い半径
ｍs、ｍL：減速歯車小径部、減速歯車大径部のモジュール
Ｚs、ＺL：減速歯車小径部、減速歯車大径部の歯数
減速歯車の小径部と大径部の歯のモジュールが同じ場合は、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、ステップＳ１１０６で算出した噛み合い半径の比から半径比を算出する。モジュールが異なる場合は、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、ステップＳ１１０２で抽出したモジュールと歯数から半径比を算出する。その後、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、ステップＳ１１０１で入力された半径比の閾値と算出した各減速歯車の半径比とを比較し、入力された半径比の閾値以下の減速歯車をモデル化減速歯車として識別する。図１２（ａ）では、第１の歯車列の減速歯車は、入力した半径比の閾値以上の値であるため、十分速度が減速されておらず、減速歯車の後段の歯車の周速度が速いと判定された結果を示している。そのため、モデル化部２０４では、減速歯車の後段の出力歯車は簡略化せず、詳細にモデル化すると判定することになる。
【００４７】
図１２（ｂ）は、実施例２で作成する第２の歯車列の歯車従属関係テーブルの一例を示す図である。第２の歯車列の減速歯車が、入力された半径比の閾値以下の減速歯車をモデル化減速歯車として識別される。この場合についてはモデル化部２０４では、減速歯車の後段以降の歯車は簡略化すると判定されることになる。
【００４８】
その後は、実施例１のステップＳ３０９〜Ｓ３１０と同じ工程のステップＳ１１０９〜Ｓ１１１０で、モデル化部２０４は、各歯車列の歯車従属関係テーブルに基づき、各歯車についてモデル化及び簡略化を行う。
【００４９】
［実施例３］
次に、実施例３を説明する。実施例３は、実施例１の歯車列の従属関係に基づいて周速度の速いはすば歯車をモデル化するのに加え、歯車列に平歯歯車がある場合は、減速前、減速後に関わらず、モデル化する判定方法に関するものである。
【００５０】
図１３は、はすば歯車と平歯歯車に関する周速度と音圧との関係を示すグラフである。前述のように、駆動音は歯車の周速度に比例するが、特に平歯歯車は、はすば歯車に比べて音圧が高く、同じ周速度でも駆動音が大きい。そのため、歯車列で減速された位置に平歯歯車がある場合、周速度は遅いにも関わらず、周速度の速いはすば歯車と同等またはそれ以上の騒音が発生する可能性がある。この点を考慮して、実施例３では、平歯歯車については、歯車列の減速前、減速後の位置に関わらず、振動・騒音に寄与する歯車と見なし、モデル化する。
【００５１】
なお、実施例３における解析モデル作成支援装置の構成についても実施例１ものと同様とすることができるので説明を省略する。
【００５２】
図１４は、実施例３に関わる解析モデル作成支援装置の動作を示すフローチャート図である。ステップＳ１４０１において解析モデル作成支援装置の解析条件入力部２０１は、歯車の簡略化条件及び平歯歯車判別の有無の入力を受け付ける。ここで入力される情報は、実施例１と同様の歯車の簡略化条件に加え、平歯歯車のモデル化の要否を示す情報である。図１５は、本実施例３に関わる簡略化条件と平歯歯車のモデル化の要否とをユーザーが入力するユーザインターフェースの一例を示す図である。図１５のユーザインターフェース上においてユーザーがチェックボックスにチェックを入れることで、平歯歯車の振動・騒音への影響を考慮して平歯歯車をモデル化する。
【００５３】
次に、ステップＳ１４０２において解析モデル作成支援装置２００は、ステップＳ１４０１で入力された情報を基に、平歯歯車のモデル化の要否を判定する。平歯歯車のモデル化しない場合は、ステップＳ１４０３に進み、実施例１のステップＳ３０２〜Ｓ３１１の処理を実行する。以下では、平歯歯車をモデル化する場合について説明する。
【００５４】
平歯歯車をモデル化すると判定された後、実施例１と同様、ステップＳ１４０４において歯車情報抽出部２０２はＣＡＤ情報から歯車情報を抽出する。実施例３では、実施例１の情報に加え、歯車緒元を取得する。ここで、取得する歯車緒元はねじれ角であり、ねじれ角０°の歯車が平歯歯車である。
【００５５】
その後、実施例１のＳ３０３〜Ｓ３０７と同じ工程のステップＳ１４０５〜Ｓ１４０９で歯車従属関係テーブル作成部２０３は、歯車の材質の判別、駆動歯車の識別、歯車従属関係テーブルの作成、そして歯車種の判別を行う。
【００５６】
次に、ステップＳ１４１０において歯車従属関係テーブル作成部２０３は、各歯車列の歯車従属関係テーブルから減速歯車および減速歯車の後段の平歯歯車を識別する。図１６は、実施例３で作成する第１の歯車列の歯車従属関係テーブルの一例を示す図である。ここで、ステップＳ１４０２で抽出した各歯車のねじれ角が歯車従属関係テーブルの各歯車に入力されている。そして、このねじれ角の情報を基に、歯車従属関係テーブル作成部２０３は、減速歯車の後段以降の歯車に平歯歯車があるか否かを検索する。平歯歯車がある場合は、周速度が減速してもモデル化の必要があると判定し、モデル化部２０４では簡略化は行われない。
【００５７】
ステップＳ１４１１においてモデル化部２０４は、ステップＳ１４１０の結果を基に、駆動歯車から減速歯車までのはすば歯車と減速歯車の後段以降の平歯歯車をモデル化する。
【００５８】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２０１  解析条件入力部
２０２  歯車情報抽出部
２０３  歯車従属関係テーブル作成部
２０４  モデル化部
【図１】
2016143376.tif 000004
【図２】
2016143376.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図８】
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【図９】
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