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ウォームギア減速機とは何ですか？

ウォームギア減速機は、ウォームギアとウォームを用いて回転軸の速度を減速する機械装置です。減速機は、ギア比に応じてエンジンの出力トルクを増大させることができます。このタイプの減速機は、柔軟性とコンパクトなサイズが特徴であり、駆動系の強度と効率も向上させます。

中空軸ウォームギア減速機

中空軸ウォームギア減速機は、各種モーターや他のギアボックスを接続するための追加の出力軸です。水平または垂直に取り付けることができます。サイズやスケールに応じて、4GNから5GXまでのギアボックスと併用可能です。
ウォームギア減速機は通常、ヘリカルギア減速機と組み合わせて使用​​されます。ヘリカルギア減速機はウォームギア減速機の入力側に取り付けられ、高出力モーターの速度を減速するのに最適な方法です。この減速機は、高効率、低速運転、低騒音、低振動、低エネルギー消費といった特長を備えています。
ウォームギア減速機は、高効率を実現するために硬質鋼または非鉄金属で作られています。しかし、ギアは完全に壊れるものではなく、運転が中断するとギアオイルが錆びたり乳化したりする可能性があります。これは、減速機の運転中および停止中に発生する水分の凝縮が原因です。組み立て工程とベアリングの品質は、この凝縮を防ぐ上で重要な要素となります。
中空軸ウォームギア減速機は、様々な用途に使用できます。工作機械、可変速駆動装置、自動車などによく用いられています。ただし、連続運転には適していません。中空軸ウォームギア減速機を使用する場合は、要件に合った適切なものを選ぶようにしてください。

ダブルスロートウォームギア

ウォームギア減速機は、入力ギアとしてウォームギアを使用します。電動モーターまたはスプロケットがウォームを駆動し、ウォームは低摩擦ローラーベアリングによって支持されます。ウォームギアは、歯面の摩擦が大きいため摩耗しやすく、その結果、ギアの接触面が腐食します。
ウォームギアのピッチ径と作動深さは重要です。ピッチ円直径とは、ウォームとギアが噛み合う仮想円の直径です。作動深さとは、バックラッシュ内に突き出るウォームねじの最大量です。スロート径とは、ウォームギア面の最下点における円の直径です。
ウォームとギア間の摩擦角がウォームのリード角を超えると、ウォームギアはセルフロック状態になります。この機能は昇降装置には有効ですが、逆方向の感度を必要とするシステムには不利になる可能性があります。このようなシステムでは、ギアのセルフロック機能は重要な制約となります。
ダブルスロートウォームギアは、ウォームとギア間の最も強固な接続を実現します。ウォームギアは、最大の効率を確保するために正しく取り付ける必要があります。ウォームギアアセンブリを取り付ける方法の一つは、キー溝を利用することです。キー溝はシャフトの回転を防ぎ、トルク伝達に不可欠な役割を果たします。次に、止めねじを使用してギアをハブに取り付けます。
ウォームギアの軸方向ピッチと円周方向ピッチは、大きい方のギアのピッチ径と一致させる必要があります。シングルスロートウォームギアはシングルスレッド、ダブルスロートウォームギアはダブルスレッドです。シングルスレッド設計では1歯分進み、ダブルスレッド設計では2歯分進みます。スレッド数は、噛み合うギアの数と一致させる必要があります。

セルフロック機能

ウォーム減速機の最も顕著な特徴の一つは、入力軸と出力軸の取り違えを防ぐセルフロック機能です。このセルフロック機能は、減速機のサイズを大きくすることなく大きな減速比が必要とされる産業用途に最適です。
ウォーム減速機のセルフロック機能は、適切なタイプのウォームギアを選択することで実現できます。ただし、この機能はすべてのタイプのウォーム減速機に備わっているわけではないことに注意が必要です。ウォームギアは、特定の速度比に達した場合にのみセルフロックします。速度比が小さすぎると、セルフロック機能は効果的に機能しません。
ウォーム減速機のセルフロック状態は、リード、圧力、および摩擦係数によって決まります。20世紀初頭、自動車はパンクしたタイヤのある側にステアリングが引っ張られる傾向がありました。ウォームギアは、摩擦力を低減し、ステアリング力をホイールに伝達することで、この傾向を軽減し、ステアリング操作を補助するとともに摩耗を軽減します。
セルフロック式ウォーム減速機は、機械効率の低い単純機械です。片側の仕事量がもう一方の仕事量よりも大きい場合にセルフロックします。ウォーム減速機の機械効率が50%未満の場合、摩擦による損失が発生します。また、駆動方向が逆転するとセルフロック機能は適用されません。この特性により、セルフロック式ウォームギアは昇降用途に最適です。
ウォーム減速機のもう一つの特徴は、軸方向に減速できることです。ウォームギアはダブルリードまたはシングルリードがあり、バックラッシュを調整することで歯の摩耗を補正できます。

ウォームギアによって発生する熱

ウォームギアはかなりの熱を発生します。ギアの性能を向上させるには、この熱を低減することが不可欠です。この熱は、ウォームの表面をより滑らかに設計することで軽減できます。一般的に、ウォームギアのかみ合い速度は20～24 rmsの範囲であるべきです。
ウォームギアの効率を計算する方法は数多く存在する。しかし、熱ネットワークを自動的に構築する手法は他に存在しない。他の方法は、ギアボックスを等温システムとして抽象的に解析するか、TNMを静的に構築するかのいずれかである。本稿では、ウォームギアの熱バランスと効率を自動的に計算する新しい手法について述べる。
ウォームギアで発生する熱は、動力損失の大きな原因となります。ウォームギアは一般的に歯面接触時の滑り速度が速いため、摩擦熱が大きく、熱応力も増大します。そのため、最適な動作を確保するには、正確な計算が不可欠です。ギアボックスシステムの効率を判断するために、メーカーはシミュレーションプログラムWTplusを使用して熱損失と効率を計算することがよくあります。熱バランスの計算は、ギアボックスの無負荷時と負荷時の動力損失を合計することで行われます。
ウォームギアには特殊な潤滑油が必要です。非磁性で摩擦係数の低い合成油が使用されます。しかし、潤滑油はウォームギアの潤滑方法の選択肢の一つにすぎません。ウォームギアの寿命を延ばすためには、潤滑油に天然添加剤を加えることも検討すべきです。
ウォームギアは非常に高い減速比を実現できます。従来のギアセットのように複数の減速段を必要とするものと比べて、少ない労力で大きな減速比を達成できます。また、ウォームギアは従来のギアよりも可動部品や故障箇所が少ないという利点もあります。ウォームギアの欠点の一つは、回転方向が反転できないため、効率が制限される点です。

ウォームギア減速機のサイズ

ウォームギア減速機は、回転軸の速度を減速するために使用できます。通常、直角に配置された2本の軸で構成されています。ウォームホイールはピニオンとラックの両方の役割を果たします。中央の断面は、ウォームギアの前進側と後退側の境界を形成します。
ウォームギア減速機の出力ギアは、入力ギアに比べて直径が小さい。これにより、低速運転でも高トルク出力が可能となる。そのため、ウォームギア減速機は省スペース用途に最適であり、初期費用も低く抑えられる。
ウォームギア減速機は、最も一般的な減速機の一つです。小型で高出力なため、動力伝達システムによく用いられます。エレベーター、コンベアベルト、セキュリティゲート、医療機器などにも使用されています。ウォームギアは、小型機械から大型機械まで幅広く採用されています。
ウォームギアも調整可能です。デュアルリードウォームギアは、左右の歯面でリード角が異なります。これにより、ウォームの軸方向の動きが可能になり、バックラッシュを低減するための調整も行えます。ウォームが摩耗すると、バックラッシュの調整が必要になる場合があります。場合によっては、ウォームギア間の中心距離を調整することで、このバックラッシュを調整できます。
ウォームギア減速機のサイズは、その用途によって異なります。例えば、ウォームギアを自動車の減速に使用する場合、小型車に搭載できるモデルを選ぶ必要があります。

editor by CX 2023-05-31