直動用はすば歯車ラック

スプロケットの種類は豊富に取り揃えております。アプリケーションが直列に接続された多くのラックを必要とする長い長さを必要とする場合、適切に構成された刃先を持つラックがあります。これらは「機械加工されたエンド ギア ラック」と呼ばれます。

はすば歯車ラックが移動中に静止しているアプリケーションと、ラックが移動中に固定軸の周りを回転するアプリケーションがあります。前者は輸送システムで広く使用されていますが、後者は押出システムやリフト/ロワー用途で使用できます。

回転を直線運動に変換する機械要素として、ギアラックはボールねじと比較されることがよくあります。長所と短所があります。ギア ラックの利点は、その機械的なシンプルさ、大きな耐荷重能力、長さに制限がないことなどです。ただし、バックラッシュが 1 つの欠点です。ボールねじの利点は精度が高くバックラッシが少ないことですが、欠点はたわみによる長さの制限です。

ラックの種類

ラック アンド ピニオン ギアには 2 つのバリエーションがあります。

まっすぐな歯は、回転軸に平行な歯軸を持っています。歯車の軸と平行に走るまっすぐな歯。はすば歯車は、歯の長さに沿って連続的なかみ合いを提供し、多くの場合、まっすぐな歯の歯車よりも静かで効率的であり、同じラック幅でもより高い荷重を提供します。はすば歯車は、回転面では平歯車に似ていますが、はすば経路に沿って軸方向にねじれた歯が含まれています。

アプリケーション

ヘリカル ギア ラック ドライブは、正確な位置決めと再現性を必要とする軸ドライブ、スライド ゲートとコラム、ピック アンド プレース ロボット、CNC ルーター、マテリアル ハンドリング システムなど、幅広い用途に最適です。これらのドライブは、重い負荷やデューティ サイクルも簡単に処理できます。対象となる業界には、マテリアル ハンドリング、自動化、自動車、航空宇宙、工作機械、ロボット工学などがあります。

機械の動きには直線運動が必要です。ツールと製品を効率的かつ制御された方法で輸送します。直線運動ジェネレーターは、一般に、軸方向の速度と加速度、構造体の体積に対する軸方向の力、耐久性、剛性、および位置決め精度に従ってランク付けされます。

2 つの一般的なリニア システムは、リニア モーターとスクリュー ドライブです。ラック アンド ピニオン ドライブは、位置決め精度が限られている前世代のテクノロジとして見過ごされがちです。しかし、この仮定は無効です。

公差の厳しい精密研磨された取り付け面、耐摩耗性表面処理、個別にバリ取りされたギア歯、および軽量でコンパクトな設計により、生産性が向上します。実際、ラック アンド ピニオン ドライブは、リニア モーターや、シャフトまたはアース スレッドを備えたボールねじと比較して優れています。

新世代のラック アンド ピニオン システムは、高いダイナミクスと無限の移動距離を提供します。これらの一部には、標準のサーボとギアの組み合わせよりもはるかにコンパクトな寸法で、1 arcmin 未満のクリアランス、最大 98.5% の効率を備えた高品質のサーボ ギアとアクチュエータが含まれます。一部の組み立て済みギアは 10 µm までの精度で動作し、安全性とスムーズな動きを保証します。

典型的なラック アンド ピニオン アプリケーションには、数ポンドから数トンの範囲のガントリー、輸送、およびパッケージング マシンが含まれます。新世代のラック セットは、木工機械、高速金属切断機、および組立機でも使用されています。

形状と表面の詳細

ラックのパフォーマンスは、全体的な技術の進歩とともに向上しています。たとえば、最先端の機械加工と研磨により、ラック アンド ピニオン機構の精度が大幅に向上しました。

具体的には、一部の高品質スタンド コンポーネントは、長さ 500 mm で累積ピッチ誤差が ± 12 µm になるようにレーザー エッチングされており、ターゲットの精度を手動で選択できます。これは、デュアル ドライブ ガントリー アプリケーションでラック コンポーネントを平行に配置する場合に便利です。実際、このレベルの精度により、いくつかのタイプのマシンを外部フィードバック デバイスなしで実行できます。およびその他の線形システムでは、整流と位置決めのために高価な外部フィードバック デバイスが必要です。

ねじれ角が最適化されたヘリカルラックは、歯のかみ合い率が高いため、高速での静かな動作と高負荷容量に適しています。はすば歯間の 1 ピッチの誤差は 3 µm に達することがあります。ピニオン プロファイルのシフトまたはアデンダムの変更により、アンダーカットが防止されます。また、曲げ応力のバランスをとって、耐荷重を高めます。はすば歯車はスムーズかつ静かにかみ合います。これにより、公差の厳しい部品を加工する場合など、表面仕上げの改善に役立ちます。

ラック アンド ピニオンの統合

ラック キットの取り付けには多くのオプションがあります。精度を確保するために特殊な取り付け面を使用するラックもあれば、基本的な取り付けでも十分な性能を発揮するラックもあります。設計の自然な柔軟性は、制御を向上させるために使用できます。ダイレクト ドライブ リニア モーターとは異なり、ラック セットを使用すると、ピニオン サイズ、ギア、ダンピングを調整して、閉ループ制御を安定させることができます。

落とし穴があります。ピニオンとラックの間隔が広すぎると遊びが生じ、精度が低下します。マウントが損傷したり位置合わせがずれていると、ギ​​アボックスのベアリングも損傷する可能性があり、モーターの電流引き込み、ノイズ、さらには故障の原因となります。最高のパフォーマンスを得るには、ピニオンをラックから十分に離し、平らに取り付け、歯車に対して垂直にして、多くの用途で約 25 µm の精度にする必要があります。

ラック アンド ピニオン ギアの進歩とサーボ価格の下落により、サーボ モーターは通常、ラック システムに結合されています。ステッピング モーターは実行可能なオプションですが、サーボモーターはその精度のために好まれます。

プリロード

スプロケット セットには、遊びをなくして剛性を高めるためにプリロードが施されている場合があります。ここでは、2 つのギアが同じラック上を移動します。メイン ピニオンは、通常の構成と同様にメカニズムを駆動します。一方、補助ピニオン ギアは、接触している歯に反力を加えるトルクを生成できます。したがって、慣性と抵抗により、負荷が変化してもバックラッシュが防止されます。システムの剛性も向上し、ステアリング ダイナミクスが向上します。

コンポーネントが正しく選択されていれば、ラック システムのプリロードに重大な欠点はありません。一方、機械的なプリロードは、実際には機械の全体的な剛性を低下させる可能性があります。たとえば、スプリット スプリング ロード ピニオンはシステムの剛性を低下させます:

より洗練された電子プリロード システムとは異なり、これらの従来のプリロード ピニオンは連携できないことに注意してください。一方は常に他方に逆行するため、効率がわずかに低下します。

より洗練されたラックセットでは、システムが静止している間、電子プリロードが最大に保たれます。主歯車と補助歯車 (両方ともアクティブに駆動) は、反対方向を向いているラックの歯を押し込みます。次に、マシンが加速すると、プライマリ ピニオンがマシンを前方に駆動し、セカンダリ ピニオンが反対の力のプリロードを減らします。システムが一定の速度に減速すると、補助歯車は、メイン ピニオンに結合された歯に対応する歯の側面と接触します。バックラッシュを防ぎながら、2 つのギアが同じ方向に動きます。

最後に、システムが減速すると、補助ピニオンが元に戻り、歯の反対側に力を加えて負荷を減速します。