適切なギアヘッドの選び方

低い RPM でより多くのトルクを提供

適切なギアヘッドの選択方法:モーション コントロール アプリケーションでギアを適切に使用すると、より低い rpm で動作し、より多くのトルクを提供できます。ギヤヘッドを使用する場合は、インラインまたはライトアングル ギヤヘッドの構成を利用できます。ギアヘッドが組み込まれたモーターが必要かどうかを決定する必要があります。アセンブリには、ギアヘッドとモーターの両方が 1 つのハウジングに含まれています。

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もトルク出力が高く、バックラッシュが少ないため、一般的にモーションコントロールアプリケーションに使用されます。また、コストも低くなります。インライン ギアヘッドには、モーター シャフトと一直線上にあり、中心にある出力シャフトがあります。

直角ギアヘッド

サーボ モーターを狭いスペースに取り付ける必要がある場合、通常、直角ギアヘッドが使用されます。ライトアングルギヤヘッドの出力軸は、モーター軸に対して 90 度の角度になっています。したがって、ギアヘッド ハウジングの大部分とモーター ハウジングのすべてが機械の側面と平行になり、機械のエンベロープが小さくなります。ウォーム ギアヘッドなどの一部のギアヘッドは、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、固有の直角設計になっていることに注意してください。
図 1. このような直角ギアヘッドは、サーボ モーターを狭いスペースに取り付ける必要がある場合に一般的に使用されます

モーターとギアヘッドを分離

ギアリングを使用するほとんどのモーション コントロール システムは、別個のモーターとギアヘッドを使用します。このアプローチにより、メーカーが異なる場合でも、アプリケーションに最適なモーターとギアヘッドを選択できます。通常、ギヤヘッドはほぼすべてのサーボ モーターに取り付けることができます。必要なのは、標準のネジを使用して、はめ合いフランジを一緒に取り付けることだけです。この構成は、統合されたギアモーターよりも柔軟性があり、保守が容易です。ギアヘッドはモーター自体よりも早く摩耗するため、ギアヘッドが故障した場合、モーターを交換する必要はなく、ギアヘッドを交換するだけで済みます。

一体型ギアモーター

とはいえ、統合ギアモーターは特定の用途に最適です。このアプローチの利点の 1 つは、アセンブリの全長が、別個のギアヘッドとモーターを備えたアセンブリよりも 1 インチ以上短くできることです。
決定に必要な速度とトルクの曲線が 1 つだけなので、システム設計も簡単です。ギアモーターがモーションコントロールシステムに必要な性能を提供するかどうか。これにより、設計ミスをなくすことができます。
また、組み立ても簡単です。ギヤヘッドとモーターが一体型のため、モーターにギヤヘッドを取り付ける際に見られる組立ミスがありません。

食品加工での使用

統合されたギアモーターは、食品加工業界などの過酷な環境でうまく機能します。ギアモーターのハウジングも 300 グレードのステンレス鋼で作られており、高温高圧の水の浸入に対する耐性について IP 69K 基準を満たす必要があるため、プラントの担当者は機械を傷つけることを心配することなく、機械を簡単に洗い流すことができます。また、モーターとギアヘッドの間の継ぎ目をなくした設計なので、食べ物が引っかかる場所がありません。

フランジフェイスギアヘッド

最近のトレンドは、フランジ面ギアヘッドの使用です。出力シャフトの代わりに、フランジ面ギアヘッドには、出力にネジ穴のある回転ディスクがあります。駆動される機械は、フランジに直接取り付けられます。この配置により、柔軟なカップルの必要性とそれに関連するすべての問題が解消されます。
図 2. ギアヘッドをサーボ モーターに取り付けるには、標準のネジを使用して相手側のフランジを一緒に取り付けるだけです。ここでは、インプット ギアのスプリット カラー機構がギアをモーター シャフトに固定します。

適切なギアヘッドの選び方

モーションコントロールシステムで使用するギアヘッドには、さまざまなタイプがあります。それぞれの属性を知ることは、さまざまな用途に最適なギアヘッドを選択し、適切なギアヘッドを選択する方法を決定するのに役立ちます:

• 拍車 ギアには、ギアの面に対して垂直に走る歯があります。コンパクトで費用対効果が高く、高いギア比が可能です。短所としては、騒音が大きく、摩耗しやすいことが挙げられます。
• ワーム ギア ドライブは、90 度の角度で動力を伝達する必要がある場合や、大幅な減速が必要な場合に使用されます。ワーム ドライブは正確で、静かに動作し、メンテナンスもほとんど必要ありません。デメリットとしては、効率が比較的低く、元に戻せないことが挙げられます。
• 惑星 歯車の配置が太陽系に似ていることから、歯車駆動装置と呼ばれています。太陽歯車と呼ばれる中央の歯車は、その周りに配置された遊星歯車を駆動します。遊星歯車は、ギアヘッドの出力軸を回転させます。利点には、コンパクトなサイズ、高効率、低バックラッシュ、高トルク対重量比が含まれます。短所には、複雑な設計と高い軸受荷重が含まれます。
• 高調波 ギア ドライブには、ウェーブ ジェネレーター、フレキシスパイン、サーキュラー スパインが含まれています。利点には、軽量、コンパクトな設計、バックラッシュなし、高ギア比、高トルク能力、および同軸入力と出力が含まれます。欠点は、ギアが摩耗しやすいことです。
• サイクロイド ドライブには、サイクロイド ディスクを駆動する偏心ベアリングを駆動する入力シャフトがあります。サイクロイド減速機は、サイズが小さいままで高い比率が可能です。欠点としては、サイクロイド運動によって振動が増加し、サイクロイド ディスクの歯が摩耗する可能性があります。

図 3. このような一体型ギア モーターがモーション コントロール システムに電力を供給するのに必要な性能を備えているかどうかを判断するには、1 つの速度とトルク曲線だけが必要です。

設計に使用する適切なギアヘッドとギアモーターを選択する方法の詳細については、Paul Hoerning (920) 209 5303 または Travis Strebe (920) 757 0500 までお電話ください