歯車減速機は、使用可能な出力トルクを増加させながら回転速度を下げる機械式伝動装置です。通常、電気モーターと、コンベア、ミキサー、昇降システム、生産機械、自動化装置などの駆動装置の間に設置されます。
ほとんどの産業用モーターは、駆動する機械よりもはるかに速く回転します。減速機は、歯数や直径が異なる歯車を介して動力を伝達することで、この不一致を解決します。ギアの速度が低下するとトルクが増加し、モーターが制御された動作速度でより重い負荷を移動できるようになります。
減速機のタイプが異なれば使用する機械的配置も異なりますが、基本原理は似ています。つまり、高速モーターの回転を低速、高トルクの出力に変換します。 HUAKE は、産業用トランスミッションのさまざまな要件に対応するため、ヘリカル、ベベル、ウォーム、遊星、サイクロイド、円筒歯車減速機など、いくつかの減速機技術を提供しています。
減速機を理解する最も簡単な方法は、噛み合う 2 つのギアを見ることです。小さな駆動ギアが大きな従動ギアを回転させる場合、大きなギアは 1 回転を完了するまでに通過する歯数が多いため、よりゆっくりと回転します。
たとえば、20 歯の入力ギアが 60 歯の出力ギアを駆動すると、3:1 の減速比が生成されます。入力軸が1,500rpmで回転すると、理論上の出力回転数は約500rpmとなります。同時に、出力シャフトは機械的な利点を獲得し、より多くのトルクを伝達できるようになります。
減速機は追加の動力を生成しません。ギアの摩擦、ベアリング、シール、潤滑剤の動きによってエネルギーが一部失われるため、実際の出力トルクは理論値よりも低くなります。ギアボックス ハウジングはギアとシャフトの位置を調整し、ベアリングと潤滑剤が安定した信頼性の高い動作をサポートします。
| パラメータの | 例 |
|---|---|
| モーター速度 | 1,500rpm |
| 駆動歯車の歯 | 20 |
| ドリブンギアの歯 | 60 |
| 減速比 | 3:1 |
| 理論上の出力速度 | 500rpm |
| 出力トルク | 削減後増加 |
ギア比は、入力速度と出力速度の関係を表します。 10:1減速機とは、出力軸が1回転するごとに入力軸が約10回回転することを意味します。
基本的な式は次のとおりです。
ギア比 = 入力速度 ÷ 出力速度
モーターが 1,500 rpm で動作し、機械が 50 rpm の出力速度を必要とする場合、理論上の比率は約 30:1 になります。一般に、比率が高くなると出力速度が低くなります。必要な
| 入力速度 | 必要な出力速度の | おおよその比率 |
|---|---|---|
| 1,500rpm | 500rpm | 3:1 |
| 1,500rpm | 150rpm | 10:1 |
| 1,500rpm | 75rpm | 20:1 |
| 1,500rpm | 50rpm | 30:1 |
比率だけでは最終選考には不十分です。エンジニアは、機械のトルク、モーター出力、最大入力速度、熱容量、稼働時間、負荷特性も確認する必要があります。
ヒューケさん F シリーズ平行軸ヘリカル ギア モータは、 多段ヘリカル ギアを使用して、産業用動力伝達用途にさまざまな減速比を提供します。
減速機は回転速度と回転力を引き換えにするため、トルクを増加させます。出力シャフトが入力シャフトよりもゆっくり回転すると、利用可能な出力トルクはギア比とギアボックス効率に応じて増加します。
単純化した計算は次のとおりです。
推定出力トルク = 入力トルク × 比率 × 効率
たとえば、モーターが 20 N·m のトルクを生成し、95% の推定効率で 10:1 減速機を駆動する場合、推定出力トルクは約 190 N·m になります。
| パラメータの | 例 |
|---|---|
| 入力トルク | 20N・m |
| 減速比 | 10:1 |
| 推定効率 | 95% |
| 理想的なトルク | 200N・m |
| 推定出力トルク | 190N・m |
これは、ギアボックスが無制限のトルクを伝達できるという意味ではありません。ギアの歯、シャフト、ベアリング、ハウジングの強度、および熱容量はすべて、機械的な制限を課します。始動時、機械の故障時、または突然の衝撃時のピーク負荷も、通常の運転トルクとは別に考慮する必要があります。
多段減速機は、1 つのギアペアが効率的に、または実用的なギアボックスのサイズ内で必要な合計比を提供できない場合に、いくつかの連続したギア減速を使用します。
最初のギア ステージの比率が 3:1 で、2 番目のギア ステージの比率が 4:1 であると仮定します。合計の比率は次のようになります。
3 × 4 = 12:1
| ステージ | 比 |
|---|---|
| 第一段階 | 3:1 |
| 第二段階 | 4:1 |
| 総削減量 | 12:1 |
多段設計により、非常に大きなギアを 1 つ必要とせずに大きな比を実現できます。これらは、ヘリカル減速機、遊星減速機、ベベル減速機、ウォーム減速機、その他の工業用減速機で一般的です。
ただし、段階が追加されるたびに、ギアの接触、ベアリング、摩擦、重量が増加し、製造が複雑になります。全体的な効率もわずかに低下する可能性があります。したがって、エンジニアは単にギアを追加するのではなく、実際的な段数で必要な比率を達成しようとします。
異なる種類の減速機はすべて減速しますが、内部の伝達機構は異なります。
ヘリカル減速機は、角度のある歯を持つ歯車を使用します。歯は一度に接触するのではなく段階的にかみ合うため、スムーズな動力伝達と比較的低い振動が得られます。
コンベア、ミキサー、加工機械、連続使用の産業用装置などに幅広く使用されています。ヘリカルギヤは、効率と長時間の運転が重要な場合に特に適しています。
平行シャフト設計では入力シャフトと出力シャフトが互いに平行に配置されますが、インライン バージョンでは入力シャフトと出力シャフトがほぼ同じ中心線上に維持されます。
かさ減速機は、かさ歯車またはスパイラルかさ歯車を使用して動力伝達の方向を変更します。入出力軸は一般的に約90度に配置されています。
これにより、機械レイアウトに直角ドライブが必要だが効率が引き続き重要な場合に、ベベルレジューサが役立ちます。ヒューケさん KA47 スパイラルベベルギヤ減速機 は、コンベア、包装機械、ミキサー、オートメーション機器などの用途におけるコンパクトな直角伝動用に設計されています。
ウォーム減速機は、より大きなウォームホイールと噛み合うネジ状のウォームシャフトを使用します。ウォームの回転により車輪がゆっくりと回転し、コンパクトな直角形状で高い減速比を生み出します。
ヒューケさん コンパクトなアルミニウム製 NMRV ウォーム ギアボックス は、このトランスミッション構造の一例です。
ウォーム減速機はコンパクトで高い減速比を実現できますが、ギアの滑り接触により多くのヘリカルまたはベベル設計よりも多くの熱が発生し、効率が低下する可能性があります。したがって、潤滑と熱容量は特に重要です。
遊星減速機には、中央の太陽歯車、いくつかの遊星歯車、遊星キャリア、および外側のリング歯車が含まれています。遊星歯車は伝達される荷重を共有するため、コンパクトなギアボックス内で比較的高いトルクを処理できます。
この構造は、コンパクトなサイズと良好なトルク密度を必要とするサーボシステム、自動化機器、工作機械、その他のアプリケーションで広く使用されています。
精密遊星減速機は、正確な位置決めと繰り返しの反転動作を実現する低バックラッシュで製造することもできます。
サイクロイド減速機は、偏心入力機構を使用して、1 つまたは複数のサイクロイド ディスクを周囲のピンまたはローラーに対して動かします。ディスク形状とピン配置の違いにより大きな減速比を生み出します。
複数の接触点が同時に荷重を伝達するため、サイクロイド減速機は強力な衝撃荷重耐性と高いトルク容量を提供します。精密な RV 設計は、ロボットのジョイントやオートメーションで広く使用されています。
ヒューケさん ロボットジョイント用精密 RV サイクロイド歯車減速機 は、コンパクトなサイズ、高剛性、高精度の伝達が必要な用途向けに設計されています。
減速機は速度とトルクを変更しますが、モーターが供給する総機械動力は増加しません。トランスミッションには機械的損失があるため、実際の出力パワーは常に入力パワーよりわずかに低くなります。
これらの損失は主に、ギアの摩擦、ベアリング抵抗、シャフト シール、潤滑剤の移動によって発生します。
| エネルギーパス | 効果 |
|---|---|
| ギアトランスミッション | 有用な出力回転を生成します |
| ギアの摩擦 | 熱を発生する |
| 軸受抵抗 | 熱を発生する |
| シールの摩擦 | わずかな電力損失が発生します |
| オイル撹拌 | 抵抗と熱を発生させる |
| 位置ずれ | 摩耗とエネルギー損失が増加する |
これが、特に継続的に稼働する産業用機器において、減速機の効率が重要となる理由です。わずかな効率の差でも、数千時間の動作時間にわたって重大な差が生じる可能性があります。
ギアは、シャフトが正確に位置合わせされていないと正しく動作しません。ベアリングはこれらのシャフトを支持し、減速機内のラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を制御します。
はすば歯車は歯に角度があるため、軸方向の推力が発生します。ベベルギアとウォームギアも、ベアリング配列がサポートしなければならない特有の力を生成します。ベアリングが摩耗したり過負荷になると、ギアのアライメントが悪化して、騒音、振動、熱、歯の損傷が発生する可能性があります。
潤滑も同様に重要です。ギア オイルまたはグリースは、可動表面の間に保護膜を形成し、摩擦を軽減し、熱を除去し、ベアリングとギアの歯を摩耗から保護します。
適切な潤滑剤粘度は、ギアボックスの設計、動作速度、負荷、温度によって異なります。また、水平設置と垂直設置では異なる潤滑条件が必要となる場合があるため、オイルレベルはギアボックスの取り付け方向と一致する必要があります。
工業用減速機が完全に一定の負荷で動作することはほとんどありません。コンベアは、通常の動作時よりも起動時にはるかに多くのトルクを必要とする場合があります。ミキサーは材料の粘度が変化すると抵抗が変化する可能性があり、一方、粉砕機や処理装置は突然の衝撃荷重を受ける可能性があります。
このような状況では、ギア、ベアリング、シャフト、カップリングに一時的に高いストレスがかかります。したがって、減速機は通常トルクとピークトルクの両方を考慮して選択する必要があります。
| 負荷状態 | の主な懸念事項 |
|---|---|
| 連続負荷 | 通常のトルクと熱 |
| 始動負荷 | 始動トルクの向上 |
| 衝撃荷重 | ギアとシャフトの応力 |
| 逆転荷重 | 反発と疲労 |
| 変動負荷 | トルクと温度を変更する |
| ラジアル荷重 | 出力支持力 |
| アキシアル荷重 | ベアリングとシャフトサポート |
サービス係数は、完全に安定した負荷よりも厳しい動作条件を考慮して、ギアボックスの選択時に適用されることがよくあります。
減速機はドライブトレインの方向や位置を変更することもできます。
インラインヘリカル減速機と遊星減速機は通常、入力シャフトと出力シャフトを同じ中心線上に保ちます。平行軸ヘリカル減速機は、シャフトを互いに平行に配置します。ベベル減速機とウォーム減速機は通常、直角伝達を行います。
この柔軟性により、機械設計者は利用可能なスペースに応じてモーターを配置できます。たとえば、直角減速機を使用すると、モーターを機械の端を越えて延ばすのではなく、コンベアの横に設置することができます。
したがって、インライン減速機からライトアングルモデルへの変更には通常、異なるギアボックスファミリーが必要となるため、装置設計の早い段階でシャフト配置を検討する必要があります。
機械式トランスミッションは完全に効率的ではないため、動作中にある程度の熱が発生するのは正常です。ただし、過度の温度は問題を示している可能性があります。
一般的な原因は次のとおりです。
過剰なマシン負荷
不適切なオイルレベル
潤滑剤の粘度が間違っている
過大な入力速度
筐体周囲の風通しが悪い
周囲温度が高い
ベアリングの損傷
軸の芯ずれ
熱容量を超えた連続運転
ウォームギア減速機では、ウォームとホイールの間の滑り接触により、ギアの転がり接触よりも大きな摩擦が発生する可能性があるため、多くの場合、温度に特に注意する必要があります。
したがって、予期しない温度上昇は、ギアボックスの通常の動作として扱うのではなく、調査する必要があります。
正しい減速機は、モーターと機械の間で必要な機械的変換に適合する必要があります。
モーター速度と必要な出力速度から始めて、おおよその比率を計算します。次に、連続トルク、起動トルク、衝撃荷重、使用時間、軸配置を決定します。
| 選択パラメータ | 定義する内容 |
|---|---|
| モーター出力 | kWまたはHP |
| 入力速度 | 通常および最大回転数 |
| 出力速度 | 必要なマシンの回転数 |
| 比率 | 入力速度 ÷ 出力速度 |
| 連続トルク | 通常のマシン負荷 |
| ピークトルク | 始動時または衝撃荷重 |
| デューティサイクル | 連続的または断続的 |
| シャフトレイアウト | インライン、パラレル、ライトアングル |
| バックラッシュ | 精度の要件 |
| 取り付け | フート、フランジ、シャフトマウント |
| 環境 | 粉塵、湿気、熱、腐食 |
連続的に稼働するコンベアでは、効率が重要であるため、ヘリカル減速機が好まれる場合があります。コンパクトな直角機械には、ウォームまたはベベル レジューサが使用される場合があります。サーボ機器には遊星ギアボックスが必要な場合がありますが、ロボットのジョイントには高精度の RV サイクロイド減速機が必要な場合があります。
各減速機がどのように機能するかを理解することは、ギアボックスを比やモーター出力だけで選択することを防ぐのに役立ちます。
減速機の故障は通常、過剰な騒音、振動、熱、油漏れ、トルクの低下、または不規則な動きとして現れます。
| 症状 | 考えられる原因 | 最初のチェック |
|---|---|---|
| 高温 | 過負荷または潤滑の問題 | 負荷と油面 |
| 異音 | ギアまたはベアリングの摩耗 | ベアリングとギア |
| 振動 | 位置ずれや取り付けの緩み | カップリングとボルト |
| 油漏れ | シールの摩耗または圧力の問題 | シールとブリーザー |
| 低出力トルク | 過負荷またはドライブの問題 | モーターと負荷 |
| 過剰なバックラッシ | 磨耗または間違ったギアボックスのタイプ | ギアの状態 |
トラブルシューティング検査では、ドライブトレイン全体を考慮する必要があります。問題は、減速機自体ではなく、モーター、カップリング、被駆動機器、または取り付けに起因する可能性があります。
ギアボックスの温度、振動、潤滑油の状態、動作負荷を記録しておくと、発生している問題の特定が容易になります。
HUAKE は、さまざまな産業用トランスミッション要件に対応するいくつかの減速機テクノロジーを提供しています。ヘリカル減速機は、効率的な伝達が重要な連続稼働コンベヤや加工機械をサポートできます。ベベル レジューサは、梱包、マテリアル ハンドリング、その他の機械にコンパクトな直角レイアウトを提供します。
一般産業機器向けに柔軟な比率とコンパクトな直交伝動を実現したウォーム減速機です。遊星歯車減速機は、高トルク密度と制御されたバックラッシュを必要とする自動化およびサーボ アプリケーションをサポートできます。高精度 RV サイクロイド減速機は、ロボットのジョイントや、高剛性とコンパクトな高比伝動を必要とするその他の用途に適しています。
HUAKE は、より重い機械的負荷に対応する円筒形およびその他の産業用ギアボックス ソリューションも提供しています。この製品範囲により、購入者は、用途ごとに 1 つのタイプのギアボックスを使用するのではなく、速度、トルク、設置スペース、精度、動作負荷に応じてトランスミッション機構を選択することができます。
減速機をリクエストする場合、購入者はモーター出力、入力速度、必要な出力速度、連続およびピークトルク、動作時間、取り付け位置、シャフト構成、および環境条件を提供する必要があります。完全なアプリケーションデータにより、減速機の選択がより正確になり、サイズ超過や早期故障のリスクが軽減されます。
減速機は、ギアやその他の機械式減速機構を介して、モーターの高速回転を低速、高トルクの出力に変換します。ギア比は速度がどれだけ減速されるかを決定しますが、伝達効率は機械に伝達される実際のトルクに影響します。
ヘリカル減速機、ベベル減速機、ウォーム減速機、遊星減速機、およびサイクロイド減速機は、さまざまな内部構造を通じてこの機能を実現します。それらの違いは、効率、シャフト配置、比能力、精度、発熱、負荷容量に影響します。
ベアリングはシャフトの位置を一定に保ち、潤滑剤は摩擦を制御してギアを摩耗から保護します。ギアボックスの正しい動作は、適切な負荷のサイジング、取り付け、温度制御、およびメンテナンスにも依存します。
HUAKE は、さまざまな産業用動力伝達要件に適合できるいくつかの減速機設計を提供しています。したがって、動作原理、比、トルク容量、軸配置、デューティ特性が実機に最も適合する減速機が正しい減速機となります。
歯車減速機は、サイズや歯数の異なる歯車間で回転を伝達することで速度を減速します。小さな駆動ギアが大きな従動ギアを回転させると、大きなギアはよりゆっくりと回転します。速度の差が減速比を生み出します。より大きな比が必要な場合、多段減速機はいくつかのギアペアを通じてこのプロセスを繰り返します。
減速機は回転速度を回転力に変換します。出力速度が低下すると、レシオと伝達効率に応じて利用可能な出力トルクが増加します。減速機は余分な出力を生成せず、実際の出力トルクは機械的損失とギアボックスの定格容量によって制限されます。
いいえ。モーターは入力電力を供給します。減速機は速度とトルクの関係を変更しますが、追加の動力を生み出すことはできません。摩擦やその他の機械的損失により熱が発生するため、実際の出力はわずかに低くなります。
ウォーム減速機は、ネジ状のウォームシャフトを使用して大きなウォームホイールを回転させます。ホイールはウォームよりもはるかにゆっくりと回転するため、コンパクトで高比の減速機が得られます。通常、シャフトは約90度に配置されます。
遊星減速機は、中央の太陽歯車、複数の遊星歯車、および外輪歯車を使用します。負荷は複数のギア接触部に分散されるため、コンパクトなギアボックスで高いトルク密度が得られます。高精度バージョンはサーボ モーターで広く使用されています。
一般的な原因としては、過負荷、過剰な入力速度、不適切な潤滑剤、オイルレベルの低下または過剰、換気不良、ベアリングの問題、シャフトの位置ずれなどが挙げられます。ギアボックスの熱容量を超えて連続運転すると、過度の温度が発生する可能性があります。
入力速度を減速比で割ります。たとえば、30:1 減速機を備えた 1,500 rpm で動作するモーターは、理論上の出力速度約 50 rpm を生成します。
モーター出力、入力速度、必要な出力速度、連続トルク、ピーク負荷、動作時間、取り付け方向、シャフト配置、精度要件、および環境条件を提供します。これらのパラメータにより、HUAKE はギアボックスの構造とサイズをアプリケーションにより正確に適合させることができます。
