産業オートメーション用遊星ギアボックス: 7 つの重要な性能要素

ピックアンドプレース ガントリーでは、3,000 rpm で動作する 750 W サーボ モーターが出力シャフトに 25 ～ 30 Nm を供給し、教示された位置から 0.05 mm 以内で停止する必要があり、1 日 3 シフトで 1 分あたり 90 回行われます。ドライブは速度と制御ループを供給します。モーターのフランジにボルトで固定された遊星ギアボックスによって、その 0.05 mm が 12 か月の製造後も 0.05 mm のままであるか、0.4 mm まで開いたかが決まります。

結果を決定するのは 5 つの性能要素です。バックラッシュとねじり剛性、実際の使用率に対して測定されたトルク密度、ステージごとの効率損失と発生する熱、ラジアル荷重下での出力軸受の寿命、プラント環境に適合したシールと潤滑パッケージです。サイジングシート上でそのうちの 2 つを誤って判断すると、軸は紙の上ではなく製造現場で再設計されることになります。

上海 SGR 重工業機械有限公司、として知られています。 SGR は、産業オートメーションや重機向けの遊星ギアボックス、二重包囲ウォームギアボックス、複合減速機を製造しているため、以下の基準は、走行ライン上で実際に故障、摩耗、またはドリフトするものに基づいて書かれています。

遊星ギアボックスが自動化軸にどのような貢献をするか

遊星ギアボックスは、サンギアと内部リングギアに同時に接触する 3 つ以上の遊星ギア間で負荷を共有することにより、トルクを増大させ、入力速度を分割します。その同時の噛み合いが、あらゆる利点とそれに続くあらゆるサイジング トラップを推進します。

遊星ギアボックスは、中央の太陽歯車が回転キャリアに取り付けられた複数の遊星歯車を駆動する同軸減速機です。遊星はリングギア内で回転するため、伝達される負荷は単一の噛み合いではなく、複数の歯のペアに分割されます。

自動化された軸では 3 つの結果が重要になります。

• ステージごとの比率は 3:1 から約 10:1 であり、同等のヘリカル ユニットよりも短いハウジングで 2 ステージで約 100:1、3 ステージで 1,000:1 に達します。
• 3 ～ 5 個の遊星歯車に負荷を分散させることで、各歯対にかかる力が軽減され、トルク密度とねじり剛性が向上し、単一メッシュ設計が発生する騒音が低減されます。
• 入力シャフトと出力シャフトは同じ中心線上にあるため、ユニットは機械の軸を動かすことなくサーボ モーターに直接フランジ取り付けされます。

これらと同じ特性が故障モードを作成します。平均トルクだけでサイズを決めたユニットでは、出力ベアリングが定格寿命に達するずっと前に、遊星歯に穴が開きます。

バックラッシュとねじり剛性: 最初の性能要素

バックラッシとは、入力が反転したときに出力軸で測定される角度の遊びのことで、そのまま位置決め誤差に換算します。500mmアームでは1分角で約0.15mm、3分角で0.44mm、汎用工業用ユニットの8～12分角では1.16mm以上となります。

ISO 1328-1:2013 ではギアの精度グレード 0 ～ 12 が定義されており、自動化グレードの遊星セットは通常グレード 6 またはグレード 7 にカットされます。これにより、各ユニットを手作業でラッピングすることなく 3 分角の保証が可能になります。グレード 5 セットは 1 アーク分で注文できますが、価格が割高になり、納期が長くなります。

剛性は同仕様後半です。バックラッシュは、負荷経路が係合する前に軸がどれだけ移動するかを示します。ねじり剛性は、1 分あたりの Nm で表され、荷重がかかるとどれだけたわむかを示します。両方の番号は選択シートに属しており、サーボ軸上のそれらの番号間の相互作用がこのレビューで検査されます。 ロボットの位置決めにおけるバックラッシュの決定要因 .

トルク密度、サービスファクター、比率の選択

サーボ軸は加速時と制動時の数百ミリ秒間、定格トルクの 200% ～ 300% を日常的に適用するため、公称トルクではなくピーク トルクに基づいて遊星ギアボックスのサイズを決定します。連続トルクのみを対象とする定格では、ハイサイクルマシンの最初の 1 年以内に遊星歯に穴が開く可能性があります。

1 シフトの自動化には少なくとも 1.5​​、年中無休の勤務には 2.0 のサービス係数を適用し、実際に必要な比率と比較して結果を確認します。比率、バックラッシュ クラス、およびステージ数は独立した選択ではありません。より高い比率を達成するためにステージを追加すると、効率が約 3 パーセント ポイント低下し、すべてのメッシュでバックラッシュが追加されます。

N シリーズ高トルク遊星ギアボックス ピークトルクと ISO 6336 デューティの計算を確認する前に、サービスファクター、比率、バックラッシュ、段数を照合するときにこの N シリーズ ユニットを確認してください。 製品を見る→

デューティ サイクルに頻繁な逆転や高い反射慣性が含まれる場合は、注文を出す前に、ピーク トルク、1 時間あたりのピーク サイクル数、ISO 6336 に基づいて計算された歯元と歯面の安全係数を確認してください。

効率、熱およびデューティサイクル

各遊星ステージは通過するパワーのおよそ 2% ～ 3% を失うため、1 ステージのユニットでは約 97%、2 ステージでは約 94%、3 ステージでは約 91% が回復します。不足しているパーセンテージは消えません。それは熱としてハウジングから出ます。

熱定格は、定義された周囲温度 (通常は 40 度)、および定義された取り付け位置で見積もられています。静止空気中で熱的に適切なユニットでも、密閉されたエンクロージャ内で過熱する可能性があります。サービス係数を高くすることが最も安価な解決策です。コストが大幅に増加する前に、次のフレーム サイズが選択され、放熱面積が増加します。

出力軸受の寿命、ラジアル荷重、取付面

ギアの歯ではなく、出力ベアリングは、ベルト駆動、チェーン駆動、またはピニオン駆動の軸でマージンが不足する最初のコンポーネントです。カタログ軸受寿命は ISO 281 に基づいて計算され、通常、定格負荷で 20,000 時間の L10 定格として見積もられます。これは人口の 90% がその期間生存するポイントです。

N シリーズ同軸ベースマウント高トルク遊星ギアボックス 出力ベアリングの寿命、オーバーハング荷重、アキシアル荷重、および 1 時間あたりの起動数が被駆動軸を左右する場合は、この同軸ベース取り付けユニットを検討してください。 製品を見る→

メーカーに 3 つの数値を伝えます: ラジアル荷重と出力シャフトに沿ったその作用点、アキシアル荷重、および 1 時間あたりの始動回数です。想定より 25 mm 外側にオーバーハング荷重がかかると、計算上のベアリング寿命が半減する可能性があります。

環境、シール、潤滑

保護クラスと潤滑はカタログ ページではなく工場によって決定されます。 IEC 60529 に基づく IP65 は、洗い流し、粉塵、または金属微粒子が存在する場合の実用的な最小値です。

• グリースフォーライフ密閉ユニットはオイル交換を必要としませんが、同じサイズのオイル潤滑フレームよりも連続的な温度制限が低くなります。
• ISO VG 220 に準拠した鉱物または合成ギア オイルを使用するオイル潤滑ユニットは、オイル交換間隔を犠牲にして、より高速での連続使用に優れています。
• 食品、医薬品、および包装分野では通常、NSF H1 登録潤滑剤が指定されており、ユニットを組み立てた後ではなく、組み立てる前に選択する必要があります。
• 周囲温度がマイナス 10 度未満または 45 度を超えると、潤滑剤の選択が変わり、ヒーターやファンが必要になる場合があります。

自動機械の 6 段階の選択シーケンス

ギアボックスを 6 つのステップのデューティ サイクルに合わせ、各ステップの背後にある数値を記録して、後の変更を推測ではなく決定に基づいて追跡できるようにします。

旋回駆動アプリケーション用の遊星ギアボックス デューティ サイクル ステップを一致させる場合は、この遊星ギアボックスを使用します。チェックが失敗した場合は、より低い比率に変更する前に、より大きなフレームを検討してください。 製品を見る→

ステップが失敗した場合は、フレーム サイズを 1 つ上げてから、低い比率に移動します。フレームのオーバーサイズは元に戻すことができますが、比率をアンダーサイズにすることはできません。

バックラッシュ、トルク密度、効率、ベアリング寿命、シーリングは、遊星ギアボックスの 10 年間の保持許容差と、メンテナンス ログの項目となる許容差を分ける 5 つの要素です。実際のデューティ サイクルに対して 5 つすべてを指定するには午後かかります。試運転後に修正するとシャットダウンがかかります。