[14] GearPro ⅲ(involute gear profile design system)


14.1 概要
  本ソフトウェアは,GearPro Masterを新しくしたソフトウェアです.2016年2月を以ってGearPro Masterの販売は終了し,GearPro ⅲの販売とさせていただきます.
  本ソフトウェアは成形歯車にも考慮し真円ではない歯車の歯形も生成することができ,歯形・歯すじ修整,そして軸方向直径修整にも対応していますので成形歯車の製造には最適なソフトウェアといえます.また,工具(ホブ,ピニオンカッタ)加工にも対応した歯形を生成することができますので金属歯車の加工シミュレーションとしても使用することができます.
  今までオプション扱いしていた機能も一部,基本ソフトウェアに含めると共に種々新しい機能も追加し, HELP機能も設けています.図14.1にGearPro ⅲの全体画面を示します.

14.2 ソフトウェアの構成
  GearProⅲの構成を表14.1に示します.表中の○は基本ソフトウェアに含まれ◎はオプションです.また,△は,別途お問い合わせください.

 


14.3 適用
  (1) 歯車の種類:円筒歯車(外歯車,内歯車)
  (2) 歯形:インボリュート
  (3) 基準ラック:JIS, BS, DIN58400
  (4) 工具
    (4.1) ホブ,転位ホブ:標準,セミトッピング,プロチュバランス,プロチュバラン
            スセミトッピング
    (4.2) ピニオンカッタ:標準,セミトッピング,プロチュバランス,プロチュバラン
            スセミトッピング
    (4.3) 工具による加工:外歯車はホブまたはピニオンカッタで加工し内歯車は
            ピニオンカッタで加工します.
    (5) 生成歯形:歯車歯形,電極歯形
    (6) 修整:歯形,歯すじ,真円度,軸方向直径
    (7) 成形研削用砥石歯形の生成

14.4 基準ラック(プロパティ)
  基準ラックを図14.2に示します.基準ラックの種類はJIS規格の他に,BS規格(オプション)およびDIN4158400規格(オプション)による基準ラックも設定することができます.図14.3にBS規格とDIN58400規格の基準ラックを示します.


  「基準設定」では図14.4のように歯車の種類(外・内歯車の選択),歯形基準(基準ラック創成,工具切削,歯元R接続)そして歯形設計基準(歯車歯形,電極)を設定することができます.歯形基準で歯元R接続を選択できますが,これは古い図面にも対応することを考慮して設けています.


  歯元を単一Rにすることの不具合は,歯数が少ない場合,相手歯車の歯先干渉の原因となります.また,強度計算は歯元形状がトロコイド形状であることを前提としていますのでそこに単一Rで歯車を製作すると強度計算の意味をなしません.そして,歯元単一R形状は,トロコイド形状に比して応力集中が大きくなります.このことはJIS B 1759(2013)「プラスチック円筒歯車の曲げ強さ評価方法」や成形プラスチック歯車研究専門委員会発行の「プラスチック歯車の設計指針」にも記載されています.

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14.5 歯車諸元
  図14.5に示すように歯車諸元を設定します.歯厚入力方式では,①転位係数,②またぎ歯厚,③オーバーボール寸法④円弧歯厚の内から1 つを選択します.図14.6に寸法結果を示します.


  今,図14.4(d)の設定で「電極」として収縮率を図14.7のように設定したとき,歯車寸法および電極寸法は図14.8のように決まります.


14.6 工具諸元(オプション)
  歯切り工具は,ホブまたはピニオンカッタを選択することができます.工具寸法入力画面を14.9に,参考図を図14.10に,入力した工具の実刃形を図14.11に示します.設定した工具による創成歯形を図14.12および図14.13に示します.工具の種類は,14.2の適用に示すように種々工具に対応しています.


  プロチュバランスセミトッピングピニオンカッタの入力画面を図14.14に,設定した工具による創成歯形を図14.12および図14.13に示します.


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14.7 歯形,歯すじ修整(オプション)
  歯面修整を与える場合,図14.17で設定します.修整は,歯形修整,歯すじ修整,歯形・歯すじ修整の3通りを選択することができます.ここでは,歯形・歯すじ修整の例を示します.図14.18で歯形修整,図14.19で歯すじ修整を与えた結果を図14.20に示します.修整量の与え方は,図14.18の場合,数値を直接入力することもパターン形状から入力することもできます.また,分割数は最大50点まで設定することができます.


  図14.26では歯形修整1本と歯すじ修整1本を与えた例を示していますが,バイアス修整の場合は,図14.21のように歯形3本(5本も可能),歯すじ1本で設定することができます.


14.8 軸方向直径修整(オプション)
  軸方向直径修整は,例えば,2段歯車を樹脂成型する場合,成形時の収縮による歯幅方向の直径変化を補正するための機能です.例として,図14.22のような直径変化があった場合の歯車は,図 14.23のように表示することができます.


14.9 真円度修整(オプション)
  射出成形プラスチック歯車は,ゲートの位置によって完成した歯車が真円形状になりません.対策としてゲート数を多くすれば解決する場合もありますが余分な工数が必要となります.そこで,本例では完成した歯車のゲート数が3ヶ所の成形歯車を想定し,図14.24の楕円形状の歯車を考え,その逆形状の歯形を出力すると成形完成時に真円歯車が出来上がるものとしています.図14.24で修整量を50μm,楕円の葉数,即ちゲート数を3として設定しています(変更は任意可,最大20).図14.25に真円度修整のグラフを表示します.


  図14.26歯形生成1は,歯形修整,歯すじ修整,真円度修整を「正」としていますが,これは図14.25で設定した歯形をそのまま出力するということです.これに対し,図14.27歯形出力2は修整方向を[逆]としています.これは与えた修整量の逆形状を出力する意味です.即ち,この「逆」で金型を製作すれば完成時に真円となることを目的としています.ただし,「逆」としても100%予測した通りにはなりませんので収縮率の程度を設定することができます。例題では真円度のみ80%とし,他は100%としています.

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14.10 2D 歯形図
  図14.28は,図14.20の歯形・歯すじ修整を持つ歯形を図14.25で真円度修整を設定し,図14.27の[逆]で作図した歯形軌跡図です.歯先部分の拡大図を図14.29に示しますが,これら歯先のずれは,歯先修整と偏心により違いが現れ,図14.29のAの歯先のずれが大きく,BとCは大きくずれていません.この理由は図14.25の真円度修整量からも明らかです.図14.28のA部のずれを図14.30のように距離計測すると0.041mm の違いがあることが解ります.また,図14.28の補助フォームに示すR計測機能は歯元形状の隅部の大きさなどを計測する際には非常に便利です.
  図14.31に測定ボール位置図を示しますが,これは低歯などを測定する際,ボールと歯底が接触する場合があります.このようなとき事前に確認することができるため現場でも有効に活用することができます.


14.11 歯形レンダリング
  図14.32は,図14.20の歯形・歯すじ修整を持つ歯形を図14.25で真円度修整を設定し図14.27 の[逆]で作図した歯形です.また,図14.33の歯形レンダリングは,図14.26の[正]で作図していますので図14.32と色合いが反転しています.


14.12 歯形ファイル出力
  歯形ファイルは,図14.37 のようにDXF-2D, DXF-3D, IGES-3D,TEXT 2Dを生成(任意歯数出力可)することができます.また,工具刃形も出力できます.図14.38および図14.39にCAD図例を示します.


14.13 カウンターラック歯形
  図14.37の歯車(基準ラック創成歯形)を加工する場合のホブ寸法を図14.38に示します.


14.14 設計データ管理
  データベースは,Microsoft Access Database,Microsoft SQL ServerそしてORACLE MySQL Server に対応しています.また,旧ソフトウェアのGearPro Master で作成した設計データの読み込みも可能です.
※Microsoft SQL Server およびORACLE MySQL Server は,インストールされて
いる必要があります.

  ◆成形研削用の砥石歯形の生成も可能です.詳しくは,別途お問い合わせくだ
    さい.

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