サーボモーター用ギアボックス減速機: 選択ガイド、タイプ、サイズ規定

サーボモーターにギアボックス減速機が必要な理由

3,000 RPM で動作するサーボ モーターは、その速度ではロボット ジョイントや CNC 軸に使用可能なトルクをほとんど提供しません。ギアボックス減速機は、この問題を 1 つのステップで解決します。高速、低トルクの出力を、実際の負荷が要求する低速で高トルクの回転に変換します。これがなければ、同じ負荷を動かすために、物理的により大きく、はるかに高価なモーターが必要になります。

計算は簡単です。 10:1 比の減速機は、出力トルクを約 10 倍にし (効率損失を差し引いて)、シャフト速度を同じ係数で除算します。位置決め精度が分角で測定されるモーション コントロール アプリケーションの場合、速度の低下はトルクだけでなく、コントローラが位置をどれだけ細かく分解できるかに直接影響します。

投資を正当化する 3 つの主要な利点

精密な増幅。 速度を下げると、1 つのモーター エンコーダー カウントが出力でのより小さな角度増分に変換されます。のような 3 アーク分バックラッシを持つ減速機 サーボモーターのペアリング用に設計された精密遊星減速機 MKT シリーズ により、CNC 機械、半導体ハンドラー、レーザー カッターは、同等のフレーム サイズではダイレクト ドライブ モーターでは達成できない位置公差を保持できます。

トルクの増倍。 ギアボックスを介したより高いトルクは、サーボモーターをコンパクトに保つ​​ことができることを意味します。定格速度で動作する小型のモータは、部分負荷で動作する大型のモータよりも熱効率が高く、速度コマンドに速く応答します。の MKシリーズ遊星減速機 27 Nm から最大 180 Nm までの出力トルクをカバーし、軽量のスカラ アームから重いガントリー軸まであらゆるものに対応します。

イナーシャマッチング。 ギアボックスは、モーターに反映される負荷慣性をギア比の 2 乗で低減します。 5:1 の比率では、反射慣性は 25 分の 1 に減少します。これにより、動的応答が劇的に改善され、整定時間が短縮されます。これは、ハイサイクルのパッケージングおよび印刷アプリケーションで重要です。

選択する前に評価すべき主な仕様

バックラッシュは、ほとんどの購入者が注目する仕様であり、それは当然のことです。ロボット溶接や半導体ピックアンドプレースなどのアプリケーションでは、5 分弧を超えると再現性のある位置誤差として表示されます。コンベア ドライブまたは一般的なマテリアル ハンドリングの場合、10 分弧は完全に許容され、より経済的な選択が可能になります。

レデューサのタイプをアプリケーションに合わせる

すべてのサーボ アプリケーションが同じギアボックス アーキテクチャを必要とするわけではありません。インライン遊星減速機は、同軸シャフト レイアウトの標準的な選択肢であり、コンパクトで高効率で、AD アダプター スリーブを介してほぼすべてのサーボ モーター フランジと互換性があります。を使用した直角構成 スパイラルベベルギヤ中空型減速機 ガントリー システムや回転テーブルで一般的な、出力シャフトをモーターに対して垂直にする必要がある場合に推奨されます。

AGV およびモバイル ロボット アプリケーションの場合、 AGV 専用遊星減速機に使用されるリングギア出力設計 は、外部シャフトを排除するハブ統合出力を提供し、ドライブユニット全体の設置面積を削減し、ホイールの組み立てを簡素化します。

中程度の精度要件を伴う予算に制約のあるプロジェクトでは、はすば歯車設計を備えた経済的なスター減速機を使用できます。の MPBシリーズ低騒音経済スター減速機 ベアリングの仕様ではなくギアの形状を最適化することで、コストを削減しながら低バックラッシュを実現します。これは、食品加工ラインや軽包装ラインにとって健全なトレードオフです。

サーボモーター付き減速機のサイズを決定するための 4 つの実際的なルール

1. 最初に必要な出力トルクを計算します。 負荷トルクにサービス係数を掛けます (通常、断続的なサーボ デューティの場合は 1.5 ～ 2.0)。減速機の定格出力トルクはこの値を超える必要があります。
2. 速度要件に対するギア比を確認してください。 サーボモーターの定格速度を必要な出力速度で割ります。最も近い標準比率を選択し、モーターが最大出力速度で定格 RPM を超えていないことを確認します。
3. ベアリングの定格に対してラジアル荷重とアキシアル荷重を確認します。 プーリーやピニオンからのカンチレバーの力は、トルクが仕様内であっても、減速機の出力支持能力を超える可能性があります。たとえば、MKT シリーズは最大 8,500 N のラジアル荷重をサポートします。これは、ほとんどのボールねじおよびラックアンドピニオンのセットアップに適切です。
4. ご注文前にモーターの互換性をご確認ください。 AD フランジと入力スリーブは、サーボ モーターの出力シャフトの直径とフランジ パターンと一致する必要があります。適合するアダプターとともに事前構成された状態で出荷される減速機により、カスタム加工コストや取り付けエラーを排除できます。

組み合わせが価値を発揮するアプリケーション

レーザー切断機には、高い移動速度とサブミリメートルの経路精度の両方が必要です。あ レーザー切断装置用に特別に設計された遊星減速機 バックラッシュによる経路の逸脱を引き起こすことなく、方向変更中のねじり反転を処理します。同じ論理が CNC マシニング センターにも当てはまり、軸のオーバーシュートにより表面仕上げと工具寿命が低下します。

半導体製造では、リスクはさらに高くなります。ウェーハハンドラーとダイボンディング装置はクリーンルーム環境でミクロンレベルの公差で動作するため、油漏れがなく、数百万サイクルにわたって精度が維持されます。このような環境では、公称仕様だけでなく、シール付きベアリング、内部オイル シール、および検証済みのバックラッシュ ドキュメントを備えた減速機を選択することは、交渉の余地がありません。

モーターと減速ギアボックスの組み合わせは、現在、新エネルギー電池の生産ライン、太陽光発電装置、医療機器の製造において標準となっています。いずれの場合も、ギアボックスはアドオンではありません。サーボ モーターを便利にするコンポーネントです。