ギヤードモーターとは
ギヤードモーターは、ギヤとモーターが組み合わせた装置です。ギヤとモーターを組み合わせることで、回転数やトルクを任意に設計できます。
ベルトプーリーなどと比べて摩擦による騒音が小さく、メンテンナンスも簡便です。モーターの回転数とトルクから、ギヤ比を選定して適切なギヤを選びます。ギヤヘッド部分のスペースが必要になるので大きさも確認する必要があります。
取り付け方法としては、フランジ取り付けタイプやタップ取り付けタイプなどがあります。
ギヤードモーターの使用用途
ギヤードモーターは、ギアによって低回転数で高トルクとなります。食品加工機や立体駐車場、半導体製造装置、木工機械など、大型機械では特に使用されることが多いです。
身近な例としては、電動シャッターや洗車機にも使用されます。低回転数で高トルクな特性を活かし、産業用ロボットなどにも使用されます。
超小型から大型までギヤードモーターには多くのサイズがあります。また、電磁ブレーキ付きの製品やステッピングモーターを用いた製品など、ギヤードモーターは幅広いラインナップで展開しています。
ギヤードモーターの原理
ギヤードモーターは、モーターと減速機からなります。
高速で回転するモーターに対し、歯車を組み合わせてその回転数を調整しているのが減速機です。ギヤードモーターは、減速機によって低回転数で高トルクとなります。
モーターは、産業用では三相誘導モーターが多く使用されます。誘導モーターは定格回転数が周波数と極数によって決まっているため、ギヤ比を調節して回転数とトルクを選定します。
ギヤ比は、モーター回転軸と減速機出力回転軸の回転比で、ギヤ比を大きくするほどトルクが高くなります。高トルクを必要とする場合はギヤ比を高くします。
ギヤとモーターの位置によって平行軸か直行軸かを選定します。また、モーターの運転・停止が頻繁な際にはクラッチブレーキタイプを使用する場合もあります。
ギヤードモーターの使い方
ギヤードモーターの使用方法は多数ありますが、その中で代表的なものが、減速、高負荷、高精度になります。
1. 減速
三相誘導モーターなどは回転速度が極数や周波数で決まります。そこで、誘導モーターを所要の回転速度で使用するために減速機で減速します。
各社様々な減速比のギヤードモーターを販売しているので、所要回転数に合うように型式を選択します。
2. 高負荷
減速によって出力トルクが減速比に比例して大きくなり、許容慣性モーメントは減速比の2乗に比例して大きくなります。これにより速度は落ちる代わりに大きな物体を回転させることができます。
3. 高精度
位置決め運転に使用する場合、モーターの停止角度精度が良くなります。
例えば、減速比が2の場合、モーター出力軸の誤差が1.0°とすると減速機出力軸の誤差は0.5°となり、精度が良くなります。ただし、減速機にはバックラッシと呼ばれる遊びがあるものが多く、高精度位置決めに使用する際には注意が必要です。
ギヤードモーターのその他情報
ギヤードモーターの減速機
ギヤードモーターに使用される減速機にはいろいろな種類があり、用途によって選択します。代表的なものとして、「平歯車減速機」「ベベルギヤ減速機」「ハイポイド減速機」「ウォーム減速機」「遊星歯車減速機」「波動歯車減速機」などが挙げられます。
1. 平歯車減速機
平歯車減速機は最も一般的な減速機で、平歯車の組み合わせで減速します。多段式もあり、大きな減速比も製作することができますが、バックラッシが大きめです。
2. ベベルギヤ減速機・ウォーム減速機
ベベルギヤ減速機とウォーム減速機は入力軸と出力軸が直交しています。ウォームギヤはセルフロック機能を持っているので、昇降機などに多く使用されます。
3. ハイポイド減速機
ハイポイド減速機はスパイラルベベルギヤを使用した減速機で、大きな減速比と滑らかな動力伝達が特徴です。
4. 遊星歯車減速機
遊星歯車減速機は遊星歯車を使用した減速機で、入力軸と出力軸が同心になります。ステッピングモーターなどの減速に多く用いられます。
5. 波動歯車減速機
波動歯車減速機は開発したハーモニックドライブシステムズの社名から、「ハーモニック減速機」とも呼ばれます。バックラッシが無い減速機として、ロボットの関節に多く使用されます。
その他、ボール減速機やサイクロ減速機などもあり、減速機によって出力特性が変わるので、ギヤードモーターの選定には減速機の特性を知ることが重要になります。
参考文献
https://www.monotaro.com/s/pages/cocomite/213/
https://www.cls-motor.com/products/dc/geared
https://www.mikipulley.co.jp/JP/Products/SpeedChangersAndReducers/about.html
https://www.orientalmotor.co.jp/products/stepping/overview_3/