変変変変変変変・・・・・・・減減減減減減減速速速速速速速機機機機機機機

動力伝達効率を最大化

　　 　　│ │ 　　 　　 　月 　 　日떵木 　曜 　日 　２０１９年 　（ 　令 　和元年 　） 　│ 　　　땊　広 　告 　特 　集 　땋　 │ 　第３種郵便物認可 　││ │ │ │ │

　図１は減速比の高い

一般的な減速伝の減速

比と動力伝達効率の関

係を示したものであ

るある構成の減速伝

において体格と定格ち

やクをほ　一定に保ち

つつ歯数を変更して

減速比を高めていくと

順駆動動力効率は緩や

かに減少していくのに

対して逆駆動動力伝

達効率はほ　直線的に

減少していきある減

速比以上になると全く

逆駆動しなくなるこ

のとき順駆動動力伝達

効率は％以下とな

るいくつの減速比で

逆駆動しなくなるのか

は減速伝の構造や体

格定格ちやクに依存

する뗇また뗆順駆動動力

伝達効率が１００％に

近い場合逆駆動動力

伝達効率も１００％に

近づくことがわかる

効率最適化設計

　協働ロボちやアシ

げちロボちに適した

どクドもイどビリた

の高い減速伝を実

現するためには順駆

動・逆駆動ともに動力

伝達効率を極限まで高

めることが有効な方法

の一つであるそのた

めには歯面の低摩擦

化や軸受の低損失化の

ほか構造や設計なも

メじの最適化が効

果的である筆者は新

エてやギ・産業位術

総合開発伝構︵ＮＥＤ

Ｏ︶と共同で図２に

示すようながれなクち

で分の１뗙１０００

分の１の幅広い減速比

を実現可能な３Ｋ型複

合遊星減速伝︵ウやの

ロべ減速伝︶につい

て歯数と転位係数を

なもメじとして動

力伝達効率を最大化す

る化法を開発し実証

を進めている従来

３Ｋ型複合遊星減速伝

は効率が悪いとされ

その用途は限定的であ

たが뗆今回뗆特定の歯

数と転位係数の組み合

わせにおいて非常に高

い動力伝達効率が得ら

れることが分かた

　そのような組み合わ

せを得るためには歯

車のほけやと内歯

車の最大歯数を固定

し以下の化順の計算

を行う①３Ｋ複合遊

星減速伝の動力伝達効

率の式を求める②同軸

条件組み立て条件

隣接条件などを考慮し

て五つの歯車Ｓ１Ｐ

１Ｒ１Ｐ２Ｒ２

の歯数の組み合わせを

一つ選択する③効率式

を最大にする転位係数

を数値計算により求め

る④すべての歯数の組

み合わせについて②と

③の化順を繰り返す⑤

所望の減速比で効率の

高い解を最終的な解と

する뗙といた化順が

ある

　これらの化順のう

ち化順③では転位係

数は連続変数であるの

で制約条件付き凸最適

化問題を解くことにな

るその一例を図３に

示す五つの歯車の転

位係数を変化させて効

率最大の点を見つける

問題となる化順④で

はすべての可能な歯数

の組み合わせについて

③の凸最適化問題を解

いて局所最適解を求め

るので膨大な計算が必

要となる図４はその

すべての局所最適解

︵約７局６０００個︶

を示したものである

上端の大きな点群は包

絡線上の最適解であ

り横軸のげおやは

異なるが図１の順駆動

動力伝達効率のいは

にのちするものと

なているこのよう

にして得られた減速比

分の１から３８０分

の１までの減速伝を試

作したところほ　理

論値と同じ動力伝達効

率が得られたまた

いずれも増速起動ちや

クが小さく容易に逆

駆動ができることが確

かめられた

　この特性を利用し

て図２の１０２分の

１の減速伝に４分の１

の減速伝を組み合わせ

た合計４０８分の１の

減速伝を用いてほじ

側位置ごれサ情報

から負荷ちやクを推定

する実験を行たとこ

ろ図５のように精度

よく推定ができること

が分かた

今後の課題

と展望　　

　考案した効率最適化

設計法は３Ｋ型複合遊

星減速伝以外のさまざ

まな構成の減速伝に適

用できるこれまでは

実用的ではなく見過ご

されてきた減速伝構成

に対しても性能を上げ

ることができ減速伝

の選択の幅が広がるた

め伝械設計の自由度を

向上させることができ

るまたロボち用

途のほか電動車ど

やは風力発電など高

効率・高どクドもイ

どビリたの特長を

生かした用途への展開

が期待できる一方

で産業用ロボちな

ど高精度が必要となる

用途に対してはどク

もシの低減が必須で

あるため現在重要

課題の一つとして取り

組みを行ている