最適ギアヘッド選定：トルクと効率を最大化するエキスパートのコツ

低RPMでより多くのトルクを提供

適切なギアリングをモーション制御アプリケーションに使用すると、低rpmで動作しより多くのトルクを得られます。ギアヘッド採用を決めたら、インラインまたは直角ギアヘッドの構成から選択。また、ギアヘッド一体型モータにするかどうかも決定必要。一体型はギアヘッドとモータを単一ハウジングに収めたアセンブリです。

ギアヘッドの種類

インラインギアヘッド

インラインギアヘッドは、直角ギアヘッドより高トルク出力と低バックラッシュで、モーション制御アプリケーションで一般的。コストも安価。インラインギアヘッドは出力軸がモータ軸と同一直線上にセンタリングされています。

直角ギアヘッド

サーボモータを狭いスペースに収める必要がある場合に一般的に使用。直角ギアヘッドの出力軸はモータ軸に対して90度の角度。したがって、ギアヘッドハウジングの大部分とモータハウジング全体が機械の側面と平行になり、より小さな機械エンベロープを実現。一部ギアヘッド（ウォームギアヘッドなど）は、ウォーム（ネジ）の駆動軸がウォームギアの軸に対して90度の角度にあるため、固有の直角設計を持つ。
図1. このような直角ギアヘッドは、サーボモータを狭いスペースに収める必要がある場合に一般的に使用されます

分離型モータとギアヘッド

ギアリングを採用するほとんどのモーション制御システムは、分離型モータとギアヘッドを使用。このアプローチでは、異なるメーカー製でも、アプリケーションに最適なモータとギアヘッドを選択可能。通常、ギアヘッドはほぼあらゆるサーボモータに取付可能。必要なのは、標準ネジでマッチングフランジを締結するだけ。この構成は一体型ギアモータより柔軟で、メンテナンスも容易。ギアヘッドはモータ自体より早く摩耗するため、ギアヘッド故障時はモータごとではなくギアヘッドのみ交換で済みます。

一体型ギアモータ

しかし、一体型ギアモータが特定用途で最適な場合もあります。一つの利点は、アセンブリ全長が、分離型ギアヘッドとモータのアセンブリより1インチ以上短くできること。
システム設計もシンプル。ギアモータがモーション制御システムに必要な性能を提供するか判断するのに、単一の速度-トルクカーブのみ必要。設計エラーを排除。
組立もシンプル。ギアヘッドとモータが一体化されているため、ギアヘッドをモータに取り付ける際の組立ミスが不可能。

食品加工での使用

一体型ギアモータは、食品加工業界のような過酷環境で好適。ギアモータハウジングも300グレードステンレス製で、高温高圧水の浸入耐性IP 69K規格を満たす必要があるため、プラント要員が機械をウォッシュダウンしても損傷を心配せず洗浄可能。設計上モータとギアヘッドの継ぎ目がなく、食品が挟まる場所がない。

フランジフェイスギアヘッド

新しいトレンドはフランジフェイスギアヘッドの使用。出力軸の代わりに、出力側にネジ穴付き回転ディスクを持つ。駆動される機械がフランジに直接マウント。この配置でフレキシブルカップリングとその関連問題を排除。ギアヘッドとギアモータの両方でフランジフェイス対応可能。
図2. ギアヘッドをサーボモータに取り付けるには、マッチングフランジを標準ネジで締結するだけ。ここでは、入力ギアのスプリットカラーメカニズムがモータシャフトに固定。

適切なギアヘッドの選び方

モーション制御システムで使用されるギアヘッドには多くの種類があります。各属性を知ることで、異なるアプリケーションに最適な選択が可能になり、適切なギアヘッドの選び方がわかります：

• スパーギアは、歯がギア面に垂直に並ぶ。コンパクト、コスト効率良、高ギア比可能。欠点：騒音が大きく摩耗しやすい。
• ウォームギアドライブは、90度角で動力伝達が必要、高減速比が必要な場合に使用。ウォームドライブは精密、静か、メンテナンス少。欠点：効率が比較的低く、非可逆。
• 遊星（プラネタリ）ギアドライブは、ギア配置が太陽系に似ることから命名。中心の太陽ギアが周囲の遊星ギアを駆動。遊星ギアがギアヘッド出力軸を回転。利点：コンパクト、高効率、低バックラッシュ、高トルク/重量比。欠点：設計複雑、ベアリング負荷高。
• ハーモニックギアドライブは、ウェーブジェネレータ、フレクススパイン、サーキュラスパインで構成。利点：軽量、コンパクト、ゼロバックラッシュ、高ギア比、高トルク能力、同軸入出力。欠点：ギアが摩耗しやすい。
• サイクロイダルドライブは、入力軸がエキセントリックベアリングを駆動し、それがサイクロイダルディスクを駆動。サイクロイダル減速機は小型ながら高減速比可能。欠点：サイクロイダル運動による振動増加、サイクロイダルディスク歯の摩耗原因に。

図3. 一体型ギアモータのように、単一の速度-トルクカーブだけで、モーション制御システムに必要な性能があるか判断可能。

適切なギアヘッドとギアモータの選び方、設計への採用について詳しくは、Paul Hoerning (920) 209 5303 または Travis Strebe (920) 757 0500 までお問い合わせください。