そのPEEKサイクロイド減速機PEEK複合材料をコア伝動部品として採用したサイクロイド型風車減速装置です。サイクロイド伝動装置の高い耐荷重性とPEEK材料の軽量特性を兼ね備えています。構造原理、材料の利点、性能パラメータ、および適用シナリオについて、以下に詳細を説明します。
1. 構造原理
PEEKサイクロイド減速機は、単段サイクロイド風車伝動構造を採用しています。偏心入力軸、位相差180°の2つのPEEKサイクロイドホイール、鋼製ピンギアハウジング、および出力機構で構成されています。入力軸が回転すると、偏心スリーブがサイクロイドホイールを駆動し、遊星運動を行います。サイクロイドホイールの歯形はピンギアハウジングのピン歯と噛み合い、出力軸を介して運動と動力を伝達します。サイクロイドホイールに40%炭素繊維強化PEEK射出成形を採用し、ピンギアピンにPEEK-金属複合構造を採用したことが、この減速機の核心的な革新であり、伝動部品の軽量化と自己潤滑性を実現しています。
2. 素材の利点
軽量設計: ピーク サイクロイド減速機の密度はわずか 1.45g/cm³ で、スチール サイクロイド ホイールに比べて重量が 50%～60% 軽減され、全体の重量も 35% 以上軽減されるため、特に負荷要件が厳しいロボット ジョイントに適しています。
靭性：PEEK材の表面硬度はロックウェル硬度R120に達し、炭素繊維強化材と組み合わせることで、歯面摩耗率は鋼の1/5に抑えられます。高温環境下でも無潤滑で長期運転を維持できます。
温度適応性:PEEKサイクロイド減速機は、-50℃の広い温度範囲で安定して動作します。℃200まで℃熱変形温度は343℃まで℃高温の産業環境の要件を満たします。
3. コアパフォーマンスパラメータ
減速比：8:1～100:1（単段）、2段直列接続によりより高い減速比を実現
定格トルク: 10～200N・m（対応機種BX-25～BX-100）
伝達精度: リターンクリアランス≤3分角、伝達効率95%（定格条件下）
寿命指数：定格荷重下での疲労寿命は8000時間、衝撃荷重容量は定格トルクの3倍
4. 典型的なアプリケーションシナリオ
ヒューマノイドロボットの関節：50W～5kWのモーターに対応。内外軸複合構造により、重量を33%削減し、トルク密度を50%向上。指や膝関節など、強度と柔軟性の両方が求められる複雑な動作シナリオに適しています。
産業用ロボットの補助部品： 産業用ロボットの軽負荷リストジョイントや、頻繁な起動停止と柔軟な回転を必要とする追加の実行モジュールの場合、ピーク サイクロイド減速機を使用すると、コア以外の伝動部品の重量を軽減し、疲労耐性によりメンテナンスのダウンタイムを短縮できます。
V. 主要部品への材料の適用
スパイラルベベルギア：スパイラルベベルギアは、PEEKスパイラルベベルギア減速機の中核となる伝動部品です。PEEKまたは炭素繊維強化PEEKを使用してスパイラルベベルギアを製造することで、伝動精度を維持しながら大幅に軽量化できます。公開情報によると、孔明イノベーションが発表したPEEK軽量スパイラルベベル減速機は、材料革新により、減速機の耐衝撃性が200%向上したスパイラルベベルギアを搭載しており、重量は1.62kgで、ヒューマノイドロボットの高負荷要件を満たしています。同時に、PEEKの耐疲労性は、高周波および交番負荷条件下でのスパイラルベベルギアの耐用年数を延ばすのに役立ちます。
ピン歯：ピン歯はスパイラルベベルギアの歯面に直接接触するため、優れた耐摩耗性が求められます。PEEKベースの複合材料製ピン歯またはPEEKコーティングされた金属製ピン歯を使用することで、PEEKの低摩擦係数を活かして歯面の摩擦と摩耗を低減し、潤滑への依存度を低減、あるいは潤滑方式を簡素化することができます。さらに、PEEKの弾性特性は噛み合い時の衝撃を緩和し、作動音を低減します。
支持・シール部品：減速機のエンドカバー、支持リング、その他の構造部品はPEEK材で作られており、非伝達コア部品の重量を軽減し、全体的な軽量化を実現します。PEEK製シールは、耐高温性と耐化学腐食性という優れた特性を有し、減速機内部の潤滑油漏れを防止し、過酷な外部環境による浸食にも耐えます。水中、高温など、ロボット用途の特殊な環境にも適しています。
従来のPEEKスパイラルベベルギア減速機と比較した利点
優れた軽量性能：PEEKの密度は約1.32 g/cm³で、一般的な金属材料よりもはるかに低いです。PEEKを部品の一部に使用すれば、減速機の重量を大幅に軽減し、ロボットの関節への負荷を軽減し、動作の柔軟性とエネルギー利用効率を向上させることができます。これは、高い自由度と長いバッテリー寿命を追求するヒューマノイドロボットにとって大きな意義を持ちます。
最適化されたノイズ制御：ピーク の一定の弾性と自己潤滑特性により、ピーク サイクロイド減速機はスパイラル ベベル ギアとピン ホイールの噛み合いによって発生する振動を効果的に緩和し、ノイズを低減して、ノイズに敏感な実験室や医療環境などのシナリオでのロボットの使用を容易にします。
環境適応性の向上：PEEKは優れた耐薬品性と幅広い温度範囲での使用性能を備えています。従来の金属製減速機では高温や化学腐食のリスクにより故障しやすい複雑な状況下でも、PEEK部品を使用した減速機はより長期間安定して動作することができます。
主な適用シナリオ
ヒューマノイドロボット関節：PEEKスパイラルベベルギア減速機は、単段減速比が87に達し、二段減速比は3000を超えることもあります。PEEKサイクロイド減速機は、高荷重・高精度の特性を備えています。軽量版PEEKは、強度と重量感度の両方が求められるヒューマノイドロボットの腰や股関節、下肢などの関節に適しています。国信証券の調査によると、下肢関節にこの減速機を使用することで、重量を18%軽減し、制御精度を約3倍向上させることができます。
特殊ロボット：航空宇宙探査や深海調査などの特殊ロボットに使用する場合、軽量であることから輸送費や電力コストを削減でき、優れた環境耐性により複雑な温度・湿度条件や化学腐食性物質の存在下でも減速機の信頼性の高い動作を確保できます。
