遊星歯車減速機選択ガイド: 仕様、シリーズ、精度の説明

目標から0.3mmずれるロボットアーム。反転時にオーバーシュートする CNC 軸。レーザー カッターは、高い送り速度でパスの完全性を失います。どのような場合でも、根本的な原因は多くの場合同じです。間違った遊星歯車減速機、または仕様の実際の意味を理解せずに選択された精密減速機です。

このガイドはノイズをカットします。を選択している場合は、 遊星歯車減速機 サーボ駆動またはハイサイクルオートメーションについては、次のことを知っておく必要があります。

他のタイプの減速機ではなくプラネタリーが選ばれる理由

遊星歯車減速機は、中央の太陽歯車、複数の周回遊星歯車、固定外輪歯車を同心円状に配置します。トルクが 3 つ以上の遊星ギアに同時に分割されるため、負荷は 360° で均等に分散されます。その結果、同等の重量の平行軸またはウォーム減速機よりもトルク対サイズ比が劇的に高くなります。

実際の結果: 単段プラネタリは、最大 50% 少ない設置面積で同じトルク出力を提供できます。あらゆるミリメートルが重要な多軸機械にとって、それは重要です。ステージあたりの効率は通常 95 ～ 98% であり、これは熱が少なく、エネルギーコストが低くなり、潤滑剤の寿命が長くなることを意味します。

実際のパフォーマンスを決定する 3 つのスペック

エンジニアはギア比とトルク定格にこだわることがよくありますが、これらは重要な要素です。を区切る 3 つの数字 高精度遊星減速機 商品単位からは次のとおりです。

• バックラッシュ (アーク分): 方向が反転するときの入力と出力の間の回転遊び。ポイントツーポイント移動を行うサーボ軸の場合、バックラッシュは位置決め誤差に直接変換されます。汎用ユニットは 5 ～ 10 アーク分で動作します。精度の単位は 3 分角になります。超精密ユニットは 1 分角以下に達します。の MKS高精度遊星減速機シリーズ テーパーローラーベアリングにより 3 分角のバックラッシュを実現し、要求の厳しいサーボおよび CNC アプリケーションに適しています。
• ねじり剛性: ギヤが実際に動く前に、トルクによって出力シャフトがどれだけねじれるか。高い剛性は、急速な加減速サイクルにとって重要です。剛性が低いと共振や整定遅れが発生します。
• ラジアルおよびアキシアル荷重容量: 見落とされがちですが、これらの定格は、出力ベアリングがピニオン、スプロケット、またはダイレクトドライブ工具からの片持ち荷重に耐えられるかどうかを決定します。 MKS シリーズは、1,700 N (フレーム サイズ 060) から最大 30,000 N (フレーム サイズ 180) までのラジアル荷重をサポートし、2,300 N ～ 27,000 N の対応するアキシャル耐力を備えています。この範囲は、産業オートメーション シナリオの大部分をカバーします。

用途に合わせた減速機シリーズ

すべてのアプリケーションに 3 分角のクロスローラーベアリング精密ユニットが必要なわけではありません。過剰な仕様はコストがかかります。仕様が不十分だと稼働時間がコストにかかります。実際的な内訳は次のとおりです。

ギア比の選択: デフォルトを「高」にしないでください

よくある間違いは、「モーターをより安全にする」ために利用可能な最高の比率を追求することです。比率を高くするとトルクが増加しますが、反射慣性の不一致、つまり負荷慣性とモーターローター慣性の比率も増加します。慣性の不一致は発振、帯域幅の減少、サーボ応答の鈍化につながります。

単段遊星ユニットは通常、最高の効率と剛性を備えた 3:1 ～ 10:1 の比率を提供します。マルチステージ構成は 100:1 以上まで拡張できますが、追加のバックラッシュの蓄積と慣性が生じます。実際の設計目標: ピークトルクを減速機の定格出力の 80% 以内に維持できる最も低い比率を選択し、サーボ システムの負荷とモーターの慣性比率が 10:1 未満に留まることを確認します。

精度の基準と実際の意味

ロボットおよびオートメーションのメーカーは、ISO 9283 を参照することがよくあります。ISO 9283 は、産業用ロボットの性能基準を操作するための国際規格であり、ポーズの精度と再現性を測定する方法を定義しています。レデューサーのバックラッシュは、その規格で定義されている姿勢誤差メトリクスの主な原因です。

ロボット軸が 0.1 mm 未満の位置決め再現性を達成するには、減速機を含むドライブ トレイン コンポーネントの総合バックラッシュが通常 3 分弧以下にとどまる必要があります。アームの長さが 300 mm の場合、1 分弧のバックラッシュはおよそ 0.087 mm の先端誤差に寄与します。このため、減速機の精度がわずかに改善されただけでも、測定可能なロボットのパフォーマンス向上に直接つながります。

設置とメンテナンス: 精度が無駄になる場所

高精度減速機と軸の位置がずれていると、最初の 500 時間以内にその利点のほとんどが失われます。 3 つのインストール ポイントが最も重要です。

1. 入力カップリングの同心度: モーターと減速機の境界面でのラジアル振れは 0.02 mm 以内に抑える必要があります。目視ではなくダイヤルインジケータを使用してください。
2. 出力フランジ取付面の平面度： 非対称のボルトパターンを過剰にトルクして減速機ハウジングを歪めると、ベアリングに不均一な予圧がかかり、摩耗が加速します。データシートに指定されているトルクシーケンスに従ってください。
3. 給油間隔: ほとんどの精密遊星ユニットには寿命グリースが同梱されていますが、「寿命」とは定格荷重と定格温度を想定しています。高サイクル用途 (>1,000 サイクル/時間) または周囲温度が高い (>40°C) 場合は、「メンテナンスフリー」が決して必要ないと仮定するのではなく、メーカーが推奨する間隔で検査および再潤滑を行ってください。

サプライヤーの選択: 尋ねる価値のある 4 つの質問

バックラッシュの仕様はデータシートに簡単に印刷できます。一貫した製造品質を検証するのは困難です。を評価するとき、 遊星減速機 サプライヤーに尋ねてください: (1) 出力に使用されているベアリングの種類とその理由は何ですか?円すいころ軸受は、ほとんどのサーボ用途において、深溝玉軸受よりもラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせに優れています。 (2) リングギヤはハウジングと一体ですか、それとも圧入インサートですか?一体型のリングギアにより同心度が向上し、衝撃荷重時の微小な滑りが解消されます。 (3) 歯車は肌焼き後に研削されていますか、それとも単にホブ加工されていますか?研削歯車はより厳しい歯間隔公差を保持し、騒音が低くなります。 (4) どのような入力フランジのオプションが利用可能ですか? AD フランジやスリーブ アダプターを含む幅広いモーター互換性により、統合時間が大幅に短縮されます。

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