マイターギアの種類

マイターギアには、ハイポイド、クラウン、スパイラルなど、さまざまな種類があります。詳しくは、続きをお読みください。また、それぞれの違いと共通点についても解説します。この記事では、さまざまな種類のマイターギアの概要を説明します。以下のガイドを参考に、ニーズに合ったタイプを選択することもできます。この記事を読めば、プロジェクトでマイターギアを使用する方法がわかります。また、手動でマイターギアを組み合わせる方法も学ぶことができます。これは、機械部品を扱う場合に特に役立ちます。

ベベルギア

ベベルギアとマイターギアはどちらも、軸の異なる2つのシャフトを接続するために使用されます。ほとんどの場合、これらのギアは直角に配置されます。ベベルギアのピッチコーンは平歯車と同じ形状ですが、歯形がわずかにテーパー状になっており、深さが可変です。ベベルギアのピニオンは通常は直線ですが、湾曲または斜めの形状にすることもできます。また、軸に対して直線状の歯を持つオフセットクラウンホイールを持つこともできます。
マイターギアは、工業用途以外にも、農業、瓶詰め、印刷、その他様々な産業分野で使用されています。石炭採掘、石油探査、化学プロセスにも用いられています。コンベア、エレベーター、窯などの重要な構成要素でもあります。実際、フォークリフトやジグソーなどの工作機械にもよく使われています。
特定の用途に適したギアを検討する際には、用途と設計目標を考慮する必要があります。たとえば、ギアが支えられる最大荷重を知る必要があります。コンピュータシミュレーションプログラムを使用して、特定の用途に必要な正確なトルクを決定できます。マイターギアは、2軸ではなく1軸でギアが動くベベルギアです。
特定の用途に必要なトルクを計算するには、各ベベルギアのMA値を知る必要があります。幸いなことに、CZPTを使えばそれが可能です。このソフトウェアを使えば、スパイラルベベルギアの3Dモデルを作成できます。モデルを作成したら、それを加工できます。これにより、作業がはるかに楽になります！しかも、楽しいですよ！
製造面では、ストレートベベルギアが最も製造しやすい。このタイプのギアの最も初期の製造方法は、インデックスヘッド付きプレーナーであった。しかし、CNC加工技術の開発以降、より効率的な製造方法が開発されてきた。これには、CZPT、Revacycle、Coniflexシステムなどがある。CZPTはRevacycleシステムを採用している。また、CNCフライス盤を使用してスパイラルベベルギアを製造することもできる。

ハイポイドベベルギア

マイターギアやその他のギア用のハイポイドベベルギアを設計する際には、考慮すべき重要なパラメータがいくつかあります。高品質のギアを製造するためには、ギアの歯とピニオン間の取り付け距離が、あらかじめ定められた許容範囲内である必要があります。つまり、ギアの歯とピニオン間の取り付け距離は、0.05 mm以下でなければなりません。
これを実現するために、ハイポイドベベルギアセットの噛み合いは、滑り動作を伴うように設計されています。その結果、静かな伝達が可能になります。また、騒音レベルを上げることなく、より高速での動作も可能になります。これに対し、ベベルギアは高速回転時に騒音を発する傾向があります。これらの理由から、ハイポイドギアセットはマイターギアを製造する最も効率的な方法と言えます。ただし、ハイポイドギアはあらゆる用途に適しているわけではないことに留意することが重要です。
ハイポイドベベルギアはスパイラルベベルに似ていますが、軸が交差していません。そのため、より大きなピニオンをスムーズに噛み合わせることができます。一方、クラウンベベルギアは90度のピッチと平行な歯を持っています。その形状とピッチは独特で、特別な幾何学的特性を持っています。ピッチの表現方法はいくつかあります。直径ピッチは歯の数であり、円周測定は円周と呼ばれます。
正面フライス加工は、ハイポイドベベルギアやスパイラルベベルギアの製造に用いられるもう一つの技術です。正面フライス加工により、高精度かつ美しい表面仕上げを実現できます。また、熱処理を不要にし、あらかじめ設計されたイーズオフ形状の作成も容易になります。正面フライス加工は、機械的強度を最大20%向上させ、騒音レベルも低減します。
幾何寸法に関するANSI/AGMA/ISO規格は、ハイポイドギアおよびベベルギアの製造におけるベストプラクティスとは異なります。共通基準面の違反は、幾何寸法に関する多くの問題を引き起こします。さらに、ハイポイドギアは、相手側のピニオンとハイポイドベベルギアの基本ピッチを考慮して設計する必要があります。ギアと相手側のピニオンの基本ピッチが分からなければ、これは不可能です。

クラウンベベルギア

マイターギア用のクラウンベベルを選ぶ際には、いくつかの要素を考慮する必要があります。具体的には、歯にかかる荷重とベベルギアのピッチ半径の比率を知る必要があります。これにより、適切な励振と耐荷重能力を備えたベベルギアを選ぶことができます。クラウンベベルはヘリカルギアとも呼ばれ、2種類のベベルギアを組み合わせたものです。
これらのベベルギアは、ベベルが交差していないため、スパイラルベベルとは異なります。これにより、より大きなピニオンを使用でき、よりスムーズな噛み合いが可能になります。クラウンベベルギアは、歯の異なる部分、つまり歯先（歯穴に最も近い部分）と歯かかと（最も外側の直径）によっても命名されています。歯の高さは歯先の方が歯かかとよりも小さいですが、ギアの高さはどちらの場所でも同じです。
クラウンベベルギアは円筒形で、歯が角度をつけて配置されています。ギア比は1:1で、マイターギアや平歯車に使用されます。クラウンベベルギアの歯形は平歯車と同じですが、先端がわずかに狭くなっているため、静音性に優れています。マイターギア用のクラウンベベルギアは、オフセットピニオンで製造することも可能です。
マイターギア用のクラウンベベルギアを選ぶ際には、他にも多くの選択肢があります。ギアの材質は、プラスチックから焼入れ合金まで様々です。材質の強度を重視する場合は、硬度32～35Rcの焼入れ合金を選ぶことができます。この合金は、プラスチックよりも耐久性に優れているという利点もあります。クラウンベベルギアは、強度が高いだけでなく、潤滑も容易です。
マイターギア用のクラウンベベルギアは、スパイラルベベルギアに似ています。ただし、ピッチ面は円錐形ではなく双曲線形です。ピニオンはギアの中心より上または下にオフセットされることが多く、これにより直径を大きくすることができます。マイターギア用のクラウンベベルギアは、一般的にハイポイドギアよりも大きくなります。ハイポイドギアは、自動車の後車軸によく使用されます。回転角度が90度の場合に有効で、1:1の比率で使用できます。

スパイラルマイターギア

スパイラルベベルギアは、歯面を機械加工することで製造されます。このプロセスは、ヘルツの弾性接触理論に基づいています。この理論では、転位は接触面積の小さな重要な寸法と相対的な曲率半径に相当します。この方法は、表面が平行であり、ひずみが小さいことを前提としています。さらに、騒音を低減することもできます。そのため、スパイラルベベルギアは高速用途に最適な選択肢となります。
CZPT製スパイラルマイターギアは、精密加工によりバックラッシュを低減します。調整可能なロックナットにより、歯の間隔を精密に調整できるため、バックラッシュが低減され、駆動寿命が最大化されます。さらに、これらのギアは製造工程の後半での設計変更にも柔軟に対応できるため、OEMのリスクを低減し、効率と生産性を向上させます。スパイラルマイターギアの利点については、以下で詳しく説明します。
スパイラルベベルギアにも多くの利点があります。最も明白な利点は、シャフト径が大きいことです。シャフト径が大きいほどギア径も大きくなりますが、その分ギアハウジングも大きくなります。結果として、地上高、室内空間、重量が減少します。また、駆動軸ギアも大きくなるため、地上高と室内空間がさらに減少します。スパイラルベベルギアはスパイラルベベルギアよりも効率が良いですが、用途に合った適切なサイズを見つけるのが難しい場合があります。
スパイラルマイターギアのもう一つの利点は、その小型さです。同じ出力であれば、スパイラルマイターギアはストレートカットマイターギアよりも小型です。さらに、スパイラルベベルギアは曲がりや摩耗が起こりにくく、精度も高いという特長があります。二次加工にも適しており、ストレートカットギアよりも耐久性が高く、高速回転にも対応できます。
スパイラルマイターギアの重要な特徴は、摩耗に対する耐性です。常に変形しているため、摩耗を加速させるような亀裂が発生しやすい傾向があります。その結果、より硬く、より輪郭のはっきりした切削加工が可能なギアとなります。しかし、適切なメンテナンスを行うことで、ギアの品質を回復させることは可能です。機械をお持ちの場合は、摩耗した部品が正常に機能していない場合は、交換することをお勧めします。

編集者：CX 2023-05-26