歯車の静穏設計
- 試作機の評価段階でギヤノイズでNGとなってしまった問題について、材質や歯の大きさの変更を試しても騒音が改善されなかったことから、ヘリカルギヤの有効性について検討している。
- 情報収集や業者への相談で解決策を得ることができなかったため、他の方法についてのアドバイスを求めている。
- 作業アームロボットなど高速で静かな駆動音が実現できる方法についてのアイデアや意見を歓迎している。
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歯車の静穏設計
お世話になります 試作機の評価段階でギヤノイズでNGとなってしまいました 回転数300rpmあたりでノイズが響きだすような状態です モータはブラシレスDCモータで低速駆動ですので 振動もほとんどないと考えています 構造はシンプルな歯車２つのギヤユニットです モータ軸に標準平歯車を直結して伝達 材質 アルミ モジュール m=0.5 速比 2:1 中心距離 30 モータ回転数 10～1500rpm そこで材質をプラスチック（POM）に変えて 歯を小さくしてみた（m=0.3）ところ 騒音は多少静かになりましたが回転数を上げて 600rpmを超えたところで 同レベルの騒音に達してしまいました。 今、どうしたらよいか迷っています。 ヘリカルギヤ（m=1とする）がかみ合いがなめらかで、騒音に有効だと いうことですが、どれくらい有効なのかよくわかりません。 調べたり、業者へ相談もしてみましたが、 このあたりは経験則のようで、回答は得られませんでした 作業アームロボットなど高速で静かな駆動音が 実現できたらと思っています 他にも良い方法があるというご意見でも結構ですので アドバイスをお願いいたします
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ギアブランクの面振れ、芯振れのチェックはしましたか？ホブ盤やカッターが良くても先ずブランクの出来が悪いと音が出ます。それとギアボックスの精度です。あとは切り加工をする人=会社のセンスがないと全然だめです。それらが全部完璧になった時ギアは良い音を出します。用途や図面が有れば具体的にアドバイス出来ます。 ncl@jade.dti.ne.jp 西尾 プラギアは射出成形品と切削品では精度が一桁以上違います。ギアの精度を測る専用のマイクロメーターが有ります。はかる所に皿状のコマがついているのですぐ解ります。又ふれに関しては精度の高いペンチレース(アケボノか同レベル）にギア孔が2パイなら5パイの材料をくわえて一度位のテーパーに削りそこにギアを圧入して、ダイヤルゲージで面ぶれをはかります。このチェックジグは一度チャックから外したらだめです。
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逆転の発想で S25C 標準構成、でもいいかもしれない。 特殊な材料、特殊な構成は先ず排除して考えることが 騒音対策のスタート点になります。 プラスチックの熱膨張率はどんなものでしょうね。 アルミは変形すると収まりがつかなくなります。 （騒音も劇的に大きくなります） ヘリカルギヤは要高精度、高コストになります。 （精度をきちんとしないと効果がでない）
お礼
歯車専門業者に確認をとりました ヘリカルギヤの加工受注業者が限られる上に コスト高になるとのことで量産には不向き だと判断しました 騒音対策をするならば ギヤに加えてまわりのメカ精度・遮音機構も見直す必要が ありそうです。もう一度周辺要素を含めて検討してみます アドバイスありがとうございました
低騒音を求めるのならば、スパンは不向きだと思います。 スペースがあれば「タイミングベルト」をお勧めします。 経験上、ほとんどの場合これで解決します。
お礼
確かにタイミングベルトがギヤに比べて低騒音 ですよね。今回の装置では 中心距離が短い テンショナのスペースがとれない 位置決め精度が落ちる ベルトの磨耗粉の問題 などの理由で採用しませんでしたが 上記課題を検討して視野に入れる必要があるのかもしれません。 情報ありがとうございました
ヘリカルギアは同時に噛合う歯数が増えるので、歯から歯への噛合いの移動が滑らかになり、騒音、振動が小さくなります。 反面、接触面が軸に対して傾きを持つため、軸方向の分力を受けます。 軸方向荷重分力は、もう1組傾きが逆のヘリカルギアを組み合わせることにより相殺できます。 やまば歯車は、この組み合わせの形になっています。 高荷重の部分に使われます。 歯車の大きさや材質から察すると低荷重だと思いますが、いかがですか。 正確なギア比や同期が必要なければ、ローラーやベルトが静かです。 カバーを付けるのは、モータノイズ、ギアノイズともに有効です。
お礼
ご回答ありがとうございます 歯幅が５mmということと、コストの面で やまば歯車は難しいと考えています ベルトは経験ありますが、今回の場合ベルト幅3mm が限界になります。負荷は軽いのですが 1500rpmで連続回転（正逆転あり）させたときの 精度・耐久性から採用できませんでした。 ヘリカルギアに変えたときの騒音の低減具合が 目安としてどれほどなのかが検討つかないので 困っている次第です。（やってみないとわからない） 現状のギヤボックスは遮蔽構造にはなっていません。 （それほど音がでるとはおもわなかったので） やはり騒音対策用に見直しをかけることも考えなければ ならないかと思っております。
こんにちは 潤滑剤で 何とかなりませんか。 以前、二硫化モリブデンを 鉄-真鍮の組み合わせｍ０．５でうまくいったことがあります。 磨耗防止でしたが、 騒音も減りました。 完璧な潤滑剤封じ込めギヤＢＯＸにしてあげると、 騒音と潤滑に効くと思います。 あとモリブデンコーティングとか、効果は試していませんが、 摩擦を減らして騒音を下げる効果はあるかも・・
お礼
ご回答ありがとうございます 潤滑剤（グリ-ス）を２種類ほど試しました 金属の場合ではかなり効果があるのですね。 ２硫化モリブデンは初耳でした。 プラスチック（POM）の場合はもともと自己潤滑性が高いため 効果が得られなかったのが現状です。
アルミもプラスチックも鋼よりは，振動や騒音の減衰効果はあると思います。それでも，騒音が高いということは，そもそもの期待値が高過ぎる（騒音だから低過ぎる）のか，負荷が大き過ぎるのかが考えられます。一度，Ｓ２５Ｃなどの金属で試作・試験はできないでしょうか。 調査済みかもしれませんが，基本的なことは，次のＵＲＬが参考になります。 http://www.khkgears.co.jp/cals/cals/khk/KHK433.html http://www.khkgears.co.jp/cals/cals/khk/KHK025.html http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch06/ch06_02.html
お礼
yukioさん情報ありがとうございました HPで得られる情報はひと通り勉強してみましたのですが 回答を得るには至らない状況です 負荷トルクは連続で3mN・m以下ですので低負荷です 一度プラスチックで試験して、騒音は低減したことを確認 しておりますので、金属に戻して実験するにはそれなりの理由が 必要だと考えています。 再質問させていただくようで申し訳ありませんが S25Cで効果はあるものなのでしょうか？
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