ラック アンド ピニオン ギアについて知っておくべきすべてのこと

ラック アンド ピニオンの基本

常にそうとは限りませんが、ほとんどのラック アンド ピニオン システムは、20 度のインボリュート平歯車として識別される標準的な歯車の歯形に基づいています。インボリュート歯車の場合のみ、各歯のかみ合いの間、圧力角は同じままです。インボリュート歯形の優れた点は、中心距離の設定が理想的でない場合でも、理論的に一定の速度比を提供できることです。一定の速度比の必要性は、歯車伝動の基本法則と呼ばれることがあります。

ラックの20°ラインは直線なので見分けやすいです。これらの直線は機械加工が容易であるため、ラックは円形歯車を作成するための便利なツールです。ラックが硬化して研いだ後、丸いブランクの湾曲した歯面をカットするために使用できます。このプロセスは歯車の生成と呼ばれ、歯車を製造するいくつかのプロセスの 1 つです。これがインボリュート歯の2つ目の利点です。平歯車のラックとピニオンとはすば歯車が一般的です。

はすば歯車は、ブランクの表面に対して一定の角度で切削することにより、徐々に噛み合う歯ができるため、平歯車よりも静かで、接触長が長く、より高い負荷に耐えることができます。はすば歯車の欠点の 1 つは、平行軸上の歯車が反対方向のポインターを持ち、ラック アンド ピニオンに推力成分が生じることです。推力は、機械構造の側面荷重を増加させます。

ラック アンド ピニオンの形状と設計

平歯車ラック、ピニオン、はすば歯車は非常に一般的です。はすば歯車は、ブランクの表面に対して一定の角度でカットされ、徐々にかみ合う歯が形成されるため、平歯車よりも静かで、接触長が長く、より高い負荷に耐えることができます。はすば歯車の欠点の 1 つは、平行なシャフトの歯車が反対の指針を持ち、ラックとピニオンに推力成分を生成することです。

推力は、機械構造の側面荷重を増加させます。ねじれ角が最適なスパイラルラックは、歯のかみ合い率が高く、高速で静かに走行でき、耐荷重性が高いため、好まれます。ピニオン プロファイルのオフセットまたは歯先の変更により、アンダーカットを防ぐことができます。また、曲げ応力のバランスをとって、より高い耐荷重を実現できます。はすば歯車はスムーズかつ静かにかみ合います。たとえば、公差の厳しい部品を機械加工する場合、これは表面仕上げの改善に役立ちます。

ラック アンド ピニオン vs リニア モーター

リニア モーターと比較して、ラック アンド ピニオン システムは同様の性能を提供できますが、はるかに低コストです。それらはより小さく、よりコンパクトでシンプルな機械設計を可能にします。磁力がないため、サポート構造が高い法線力を吸収する必要性が大幅に減少するため、標準レールを使用できます。

リニア モーターの全体的な効率は 90% にも達しますが、効率が大幅に低下することもあります。この固有の低効率のために、リニアモーターは通常水冷を必要とします。一方、ラック＆ピニオンはカバーが不要です。誘導システムは金属粒子にさらされる可能性があり、安全上の制限はわずかです。より優れたラック アンド ピニオン システムは、多くの場合、高価なリニア スケールや外部ブレーキを必要としません。

標準のエンジン フィードバック装置とブレーキで十分です。場合によっては、リニア モーターのユニットを完全に再設計する必要があります。その理由の 1 つは、一次側と二次側の間の引力によって生成される巨大な垂直力が深刻な影響を与える可能性があるためです。すぐに使用できるラック アンド ピニオン システムは、ブラインドの組み立てを容易にする簡単なオプションです。これにより、コストがさらに削減され、組み立て時間がストローク長さ 1 メートルあたり約 10 分に短縮されます。

ラック アンド ピニオンの利点

従来のボルト締め設計と比較して、ラックとピニオンの伝達システムには多くの利点があります。ラックは、8 つのアルミ押出生産ラインの T スロットに完全に配置されるように設計されているため、ボルト締めされた駆動機構を使用せずにコンパクトなリニア スライドを構築できます。フレームのどの部分も輪郭面からはみ出していません。この溝により、交換用ラックでよく発生する不要な蛇行がなく、ラックがガイド機構と平行に配置されます。任意の数の個別のラック セグメントを使用して、可変長のラックを構築できます。

ロングレングスに比べ、80mmパーツを使用することでより高い精度が得られます。この場合、ピッチエラーが大きくなる可能性があり、アプリケーションに合わせて長いフレームをカットする必要があるため、無駄を減らすことができます。組み立てはこれまでになく簡単です。エンド パーツは 1 つの位置決めピンで固定され、特許取得済みのスプリング クリップは、追加の処理なしで連続したパーツを保持できます。

もう一方の端部は止めネジで固定されています。対応する 18 歯のピニオンは、ダブル ボール ベアリングを介してハウジングに取り付けられ、ハウジングは可動キャリッジ プレートの下側​​にきちんと固定されています。カップリングモジュールはピニオンギアボックスに接続され、ピニオンギアのキーシャフトはそれに含まれるカップリンググループと噛み合います。ハウジングを所定の位置にしっかりと固定する前に、ハウジングは隙間をなくすように調整されています。

駆動モーターを取り付けるために、必要に応じてハウジングを加工しました。メンテナンスは、潤滑剤をピニオン ギアに転送するための一対のフェルト ディスクを含むピニオン ギアボックスに数滴の軽油を垂らすだけで済みます。この駆動システムは、最大駆動力 1,000N、最大モーター トルク 23Nm、最大速度 3m/s の用途向けに設計されています。

IMTS-Exhibition.com のラック アンド ピニオン

当社のサイトでは、幅広い業界に適したラック アンド ピニオンのサプライヤーを多数見つけることができます。製品セクションに移動するか、検索機能をチェックして、製品データベースで関連するすべての企業を見つけてください。 CNC 機械関連の質問とその応用について詳しく知りたい場合は、他のブログ エントリをチェックしてください。

さらに詳細な製造関連のコンテンツに興味がある場合は、MTS Industry Channel をチェックしてください。このショーでは、メーカーの施設を訪問しながら、新製品やトレンドを紹介します!

この記事に関するフィードバックやその他の提案がありましたら、メッセージをお送りください!