ヘリカルリデューサ解説：自動化システムでトルク増大と速度制御を実現

ヘリカルリデューサは、機械またはモーターの出力速度を制御する装置です。自動化制御システムで一般的に使用されます。ヘリカルリデューサを含む減速機の2つの主目的は、入力動力源が発生するトルク量を増幅して入力動力源速度を減らし、所望の出力速度を達成するために作業量を増やすことです。
機械または自動化制御システムの動力源は通常、モーターまたはエンジンです。通常、出力軸を通じてエンジンを補完するギアボックスがあります。ヘリカルリデューサはギアボックスの主要コンポーネントで、トルクを増幅し速度を制御します。通常、トルクは増加し速度は減少します。トルクを増やすには、ギアボックスの出力軸がエンジンの入力軸より遅く回転します。
同様に、減速機で制御される出力軸は入力軸より速く回転させることもできます。したがって、機械またはシステムの出力速度が速くなり、トルクはそれに応じて減少します。このメカニズムは、機械性能を実際の作業要件に合わせて管理できるため、自動化制御システムで不可欠です。
 

ヘリカルリデューサの仕組み

ヘリカルリデューサは、歯の噛み合い方により他のタイプの歯車・減速機より滑らかで静かに動作します。ヘリカルギヤの歯はギヤ面に対して角度を持って切削されています。2つの歯が噛み合い始めると、接触は一度に完了しません。代わりに、ギヤが回転するにつれて歯が徐々にギヤと噛み合い、完全に接触するまで続きます。ヘリカルリデューサは両方向に動作可能です。いずれの場合も、歯の曲線配置により、2つの歯車が回転中に徐々に噛み合う際にヘリックスが形成されます。
平均ヘリックス角範囲は約15〜30度です。スラスト荷重は主にヘリックス角の正接によって影響されます。大量のスラストが発生すると、スラスト荷重はベアリングで支持されます。垂直軸に取り付けると、ヘリカルリデューサで回転角を90度調整できます。ヘリカルギヤ回転時に生じるスラストのため、ヘリカルリデューサは重負荷作業に最適です。また、静音性のため、リフティングやプルリング作業など自動化システムで頻繁に使用されます。
モーターまたは機械に適用できる速度減速機には種類があり、それぞれ長所と短所があります。ヘリカルリデューサの他に、スパーギヤ減速機、ウォーム減速機、ベベルギヤなどがあります。これらはすべてシステムの速度とトルク出力制御向けに設計されていますが、各々の特徴により用途が異なります。
 

スパーギヤ

スパーギヤは大幅なギア減速に使用される最も一般的な歯車です。スパーギヤの歯は曲線ではなく直線です。歯車は平行配置で異なる動作軸に取り付けられます。洗濯機やゼンマイ式目覚まし時計などで見られるため、用途が広いのが特徴です。ヘリカルギヤとは異なり、コンパクトなスタンドアロンデバイスでより多く使用され、自動化システムではあまり用いられません。
スパーギヤの噛み合いはヘリカルギヤ減速機より滑らかではありません。歯が直線で接触時に衝突するためです。結果として、スパーギヤ回転時には顕著な騒音が発生します。スパーギヤの騒音、衝撃、振動が用途を制限します。精密機械や自動化システムへの適用は少ないです。
 

ウォームギヤ

ウォームギヤはギアボックスで適用されるもう一つの一般的な減速機です。スパーギヤと同様、ウォームギヤは主に大幅ギア減速作業で使用されます。ウォームギヤのギア比は他の減速機タイプより比較的広い範囲です。ウォームはギヤを回せますが、ウォームを回すことはできません。これは設計に組み込まれた固有の安全機構です。この設計により、ギヤは逆方向に回転できません。
ウォームギヤはコンベアシステムで頻繁に使用されます。不可逆回転方向によるロック機能がブレーキやストップとして機能するためです。コンベアシステムはワークピースや部品を搬送する装置です。部品搬送はローラー、ホイール、ベルトで実現されます。ウォームギヤはここで可動部を回転させるために使用されます。
 

ベベルギヤ

ベベルギヤは歯の配置が幅広いスタイルで非常に汎用的とされます。歯はスパーギヤのように直線、ウォームギヤのようにスパイラル、ヘリカルギヤのようにヘリカル形状にできます。直線歯はスパーギヤ同様、噛み合い時に大きな騒音と衝撃を生じます。一方、スパイラル歯はヘリカルギヤのように機能します。歯の配置次第でベベルギヤの用途は多様です。