減速機とギアボックス: 完全な違い、種類、選択ガイド

産業用ギアボックスは、モーターと被駆動装置の間で動力を伝達する密閉型ギアトレインの総称です。ギア減速機は、出力速度を下げて出力トルクを増大させるために作られた特殊な種類のギアボックスです。つまり、すべての減速機はギアボックスですが、すべてのギアボックスが減速機であるわけではありません。

メンテナンス エンジニアと調達チームは、この 2 つの用語を同義語として頻繁に使用し、多くのカタログでは同じハウジング、ギア、ベアリングを指します。この違いによって歯車の噛み合い方は変わりませんが、設計目標の定義方法が変わります。減速機を指定すると、1 より大きい比率とトルク ゲインが約束されます。ギアボックスを指定するときは、ユニットのサイズを正しく設定する前に、入力速度が同じままであるか、上昇、下降、または方向が変化するかを指定する必要があります。

ギアボックスとギア減速機: 定義とコアの違い

最初に結論を述べます。ギアボックスは親カテゴリであり、ギア減速機はその最も一般的なサブタイプの 1 つです。ギアボックスには、速度の一致、回転の逆転、トルクの変換、または複数の出力間での動力の分割など、あらゆる目的のために任意の噛み合うギアのペアを含めることができます。ギア減速機は、減速機または減速機とも呼ばれ、入力と出力の速度比が 1 より大きいギアボックスであるため、常に速度が低下し、トルクが増加します。

この違いは、エンジニアがモーターとドライブ トレインの 2 つの機器をどのように説明するかに明確に現れます。

銘板を見ると、メーカーは 2 つの単語が同じ文脈で使用されることを知っているため、ユニットに両方の用語がラベル付けされている場合もあります。有益な質問は、発注書にどの単語を印刷するかではなく、ユニットがモーターと機械の間で実際に何をしなければならないかということです。

実際の購入決定においてその違いがなぜ重要なのか

減速機を一般的なギアボックスとして扱うと、ドライブ選択における他のほとんどの間違いよりも多くの仕様エラーが発生します。その理由は、比率がトルクの乗算を定義し、トルクがギアのサイズ、シャフトの直径、ベアリングの寿命、およびハウジングの強度を決定する数値だからです。

実際の効果は次の 4 つの領域に現れます。

• 比率の定義: 比率のないギアボックス リクエストでは、1:1 ユニットまたは増速ユニットのドアが開いたままになりますが、減速機リクエストでは、必要な出力速度から 10:1 または 25:1 などの比率が強制的に計算されます。
• トルク出力: 減速機は、モーターのトルクに比率を乗算し、サービスファクターを適用することによって選択されます。ギアボックスは、速度または方向のみを目的として選択されることがよくあります。
• ステージ数: 減速機は通常、高い比率に達するために 2 つまたは 3 つのステージを必要とし、これは効率と発熱に直接影響します。
• スペアパーツ: 1 つのユニットが故障した場合、減速機の指定なしで「ギアボックス」を注文すると、同じ設置面積で異なる比率クラスのユニットを入手する危険があります。

ほとんどの産業用設備では、2 つの説明間のコストの違いは、不一致によるダウンタイムほど重要ではありません。そのため、経験豊富な購買エンジニアは、カタログを開く前に、その比、トルク定格、取り付け位置、入力速度によってギアボックスまたは減速機を定義します。

一般的なタイプの減速機

減速機には主にヘリカル、プラネタリ、ウォーム、サイクロイドの 4 つのタイプがあり、それぞれ効率、比、サイズが異なります。正しい選択をするには、次のことを理解するのが役立ちます 産業用歯車減速機の仕組み 特定の任務にどのタイプが使用されるか。

はすば歯車減速機および円筒歯車減速機

はすば歯車減速機は、角度の付いた歯を備えた平行シャフトを使用しており、滑らかで静かな接触と、通常 1 段あたり 95 ～ 98% の優れた効率を実現します。円筒歯車減速機は、高いラジアル荷重を処理し、非常に大きなサイズで製造できるため、コンベア、ミキサー、クレーン、および巻上げ用途で主に使用されています。たとえば、歯面が硬化された円筒歯車減速機は、鉱山やセメント工場などの粉塵の多い環境や衝撃負荷のかかる環境でも長い耐用年数を実現します。

重荷重用硬質歯面円筒減速機 この硬化歯車減速機は、表面硬度 58 ～ 62 HRC の浸炭研磨歯を使用しており、負荷容量と耐用年数が向上しています。高いラジアル荷重を処理しながら、鉱山やセメント工場などの粉塵が多く、衝撃荷重がかかる環境に適しています。 製品を見る→

遊星歯車減速機

遊星減速機は、中央の太陽歯車の周りのいくつかの遊星歯車に負荷を分散することにより、コンパクトなシェルにトルクを集中させます。多くの場合 3:1 から 100:1 以上までの高い比率を実現し、ステージごとに 97% に達する効率を実現し、サーボ ドライブとヘビーデューティ回転に優れたトルク密度を提供します。などのデザイン NGW型遊星歯車減速機 取り付けスペースは限られているが、トルク要求が高い場合に広く使用されています。

遊星歯車減速機 for High Torque Density and Precision 同軸マルチギア負荷分散設計により、これらの減速機は 97% 以上の単段効率を達成し、サイズと重量を削減します。スペースが限られたサーボドライブ、ロボット、正確な位置決めが必要なヘビーデューティ回転に最適です。 製品を見る→

ウォーム減速機

ウォーム減速機は、垂直シャフト上のウォームホイールを駆動するウォームネジを使用します。 1 つのステージは、コンパクトな直角配置と、吊り上げ用途での逆方向の駆動を防止するセルフロックの可能性を備え、通常 5:1 ～ 60:1 の高い比を実現できます。トレードオフとして、効率は通常 50% ～ 85% と低くなります。そのため、ウォーム減速機は、継続的な高馬力サービスよりも断続的な作業と中程度の出力に適しています。二重包みウォーム減速機により、片包みユニットに比べ接触面積が向上し、負荷容量が向上します。

耐荷重を強化した二重包囲ウォーム減速機 この直角減速機は、通常のウォームユニットと比較して歯の接触面積を 30% 以上増加させ、10 分角以内で応力とバックラッシを低減します。粉塵や湿気の多い産業環境での低速、高負荷の精密制御に適しています。 製品を見る→

サイクロイド減速機

サイクロイド減速機は、従来の歯をローリングピンとサイクロイドディスクに置き換え、高い衝撃荷重容量、コンパクトなサイズ、および非常に低いバックラッシュを実現します。これらは、インデックステーブルやマテリアルハンドリング機器など、位置決めの精度と耐衝撃性が重要な場所で一般的です。

ギアボックスとギア減速機の選択方法

ドライブの速度調整、方向変更、動力分割が必要な場合は、ギアボックスを選択してください。固定減速比とより高い出力トルクが主な要件である場合は、ギア減速機を選択してください。モーターの回転が機械に対して速すぎることがすでにわかっている場合は、一般的なギアボックスではなく、減速機を購入することになります。

次の順序で選択を行ってください。

1. 比率を計算します。モーター速度を必要な出力速度で割り、最も近い標準比率に丸めます。
2. 出力トルクを計算します。モーターのトルクに比率を掛けて、衝撃荷重と毎日の運転時間を考慮したサービスファクターを適用します。
3. 形状を選択します。通常、平行シャフトは円筒減速機を意味し、同心シャフトは遊星シャフトを意味し、直角のニーズはウォームまたはベベル ユニットを指します。
4. 効率を確認します。ドライブが 1 日 24 時間稼働している場合、80% と 97% の効率の差によって運用コストが大幅に変わる可能性があります。
5. 取り付けと環境を確認します。フット、フランジ、中空シャフト、ほこり、湿度、周囲温度はすべて、ハウジングの設計と潤滑に影響します。

アプリケーションも自然な勝者を示しています。リフティングおよびホイストドライブは、セルフロック機能とウォーム減速機の高比の恩恵を受けます。連続生産ラインでは、硬化された円筒形減速機の効率と耐久性が向上します。高精度の位置決めは遊星設計に有利です。激しい衝撃荷重にはサイクロイド構造が適しています。

用語がまだ不明瞭な場合は、メーカーがこれらのユニットを減速比とトルク定格別にカタログ化していることを思い出してください。そのため、正しい注文を得る最も早い方法は、マシンの銘板またはモーターのデータシートから同じパラメータをコピーすることです。

よくある質問

減速機はギアボックスと同じですか?

減速機はギアボックスの一種です。ギアボックスという用語には、増速機、逆転ギアボックス、1:1 パワーテイクオフも含まれますが、減速機の比率は常に 1 より大きくなります。

ギアボックスで速度を上げることはできますか?

はい。比が 1 より小さいギアボックスは増速機として機能します。出力は入力よりも速く回転し、それに応じてトルクが低下します。このようなユニットは、発電機や高速試験装置で使用されることがあります。減速機は定義上、速度を上げることができません。

ウォーム減速機と遊星減速機ではどちらが効率的ですか?

遊星減速機はほとんどの場合、ステージあたりの値が 90 台半ばでより効率的ですが、ウォーム減速機は比率と潤滑に応じて 50% ～ 85% の間に留まることがよくあります。継続的な運用の場合、通常はプラネタリーの方がより良いエネルギーの選択肢となります。

一部の減速機が複数のステージを使用するのはなぜですか?

1 つのギアペアでは、ギアが大きくなりすぎる前に、限られた量だけ速度を下げることができます。十数の歯車ペアを製造すると、すべて同じ削減効果が得られ、効率、サイズ、コストの間で妥協点が得られます。

結論

ギア減速機はギアボックスですが、速度をトルクに変えるという単一の目的のために作られています。ギアベースのトランスミッションが必要な場合はギアボックスという用語を使用し、定義された減速比とより高い出力トルクが必要な場合はギア減速機を使用します。実際の仕様には、比率、トルク定格、効率クラス、および取り付け形状を常に含める必要があります。

これらのパラメーターを設定すると、ヘリカル、プラネタリー、ワーム、サイクロイド構造のいずれを選択するかは、負荷、デューティ サイクル、およびスペースに基づいて工学的に決定されます。最初に関数を定義する (リダクションと単純な送信ではない) と、曖昧さのほとんどが解消され、初めて適切なユニットを注文するのに役立ちます。