Transcript 歯車 - 知能ロボット研究室

メカトロニクス
第5日：機構②（歯車・ベルト機構 ）
システム電子情報学科 講師
池田 貴幸
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本日の内容
• 歯車
– いろいろな歯車（ギヤ）
– スライダー・クランク機構
– さまざまな機構
• 伝達機構
• 用語
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歯車
•
•
•
歯車（ギヤ）は動力の伝達にもちいられる機
械要素。
歯数の違う歯車を組合せて減速や増速に
用いる。（回転→回転）
規格
– JIS規格（財団法人日本規格協会）
– ISO規格（国際標準化機構）
– JGMA規格（社団法人日本歯車工業会）
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いろいろな歯車①
• 平歯車
– 平行な2軸間の動力伝達
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いろいろな歯車②
• かさ歯車（ベベルギヤ）
– 直交した2軸間の動力伝達
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いろいろな歯車③
• はすば歯車（ヘリカルギヤ）
– 平歯車と比べて，歯のかみ合いが滑らかになり，
騒音が少ない
はすばかさ歯車
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いろいろな歯車④
• ウォームギヤ
– 駆動する側の軸に取り付けるウォームと減速される
軸に取り付けるウォームホイールで構成される。
– 一対のウォームギヤで大きな減速比
– 摩擦損失が大きいため，適切な潤滑が必要
– 逆伝動できない。
駆動：
ウォーム
出力：
ウォームホ
イール
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いろいろな歯車⑤
• 内歯車
– 円筒の内側に歯を取り付けたもの
• ラック
ラック・ピニオン
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歯車機構①
• 遊星歯車機構
– 大きな減速比
– かみ合いバランスが良い
– 効率がよい
）ト ッ セ ス ク ッ ボ ー ヤ ギ 星 遊 製 型 模 宮 田
外輪歯車
（出力）
田宮模型製遊星ギヤーボックスセット
遊星歯車
太陽歯車
（入力）
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歯車機構②
• 差動歯車機構（ディファレンシャルギア）
– 自動車などの車輪のついた乗り物に使われる動
力伝達装置
出力
出力
駆動
（モータ等）
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車輪の片側を固定しリング
ギアを回した場合、もう一方
の車輪が2倍の速度で回転
する
歯車機構③
• ハーモニックドライブ
– ロボットに良く使われる
– 高い速比 、小バックラッシ、小型、軽量、高効率
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：径半円先歯
z
*
m
1
(
z
+
：径半元先歯
)
*
m
1
(
z
-
.
)
*
5 2
：径半
ハーモニックドライブの動作原理
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歯数と減速比
– 歯車Aの歯数を
、歯車Bの歯数を
– 歯車Aを駆動側、歯車Bを被駆動
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とする。
ピッチ円
• 歯車の基準となる円
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歯車各部の名称
• ピッチ円（歯車の基準となる円）
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モジュール
ピッチ円直径
、ピッチ円半径
歯車A
歯車B
歯数
22
44
直径
44[mm]
88[mm]
モジュール
0.5
モジュール が一致している歯車だけが
噛み合う
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、歯数
の関係は・・・
歯厚と歯厚角
歯厚
（弧の長さ）
歯厚角
ピッチ円の場合は
ピッチ円歯厚
ピッチ円歯厚角
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バックラッシ
• 歯車をかみ合わせたときの歯面間の「遊び」
のこと 。
• 「遊び」がないとスムーズに回転しない。
• 「遊び」が大きいと噛み合いが悪くなり、騒音
が大きくなる。
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問題5.1
図のような歯数15、歯数(N1+25)の歯車減速について、計算
表を完成させなさい。ただし、モジュールは1.0、N1は学籍番
号の下1桁とする。
１５
？
出席確認
所要時間：15分
レポート用紙（出席確認）に解答を書いてください
授業の終了後に回収します。
できなかった人は、本日１８：００までに
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知能ロボット研究室のポストへ提出
計算表
計算式
歯数
歯車A
15
モジュール
1.0
20°
基準圧力角[deg]
ピッチ円半径[mm]
15
歯先円半径[mm]
16
歯底円半径[mm]
13.75
基礎円半径[mm]
6.12
ピッチ円歯厚角[deg]
12
歯先円歯厚角[deg]
基礎円歯厚角[deg]
歯車B
*
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10.98
15.78
計算式
• インボリュート関数
[Rad]
• 歯先円歯厚角
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問題5.2
問題5.1の歯車Bを3次元CADで書きなさい。
CAD画面をプリ
ントアウト
宿題
レポート用紙（宿題）に解答を書いてください
次回の授業の始めに提出してください。
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ベルト送り機構
• 平行する2軸間で回転を伝達するために用いられ
る
• 歯車機構よりも2軸間を長くすることができる。
タイミングベルト
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プーリ
ねじ送り機構
• 低摩擦係数
ボールねじ
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