高速サーボ用同心精密遊星歯車機構 — VRシリーズ
VRシリーズの同心精密遊星歯車減速機は、高速サーボモータとの統合を想定して設計されており、インライン同軸出力が必要で、バックラッシュを最小限に抑えて高精度な閉ループ位置制御を実現できます。Sタイプ(ソリッド入力軸)とFタイプ(中空入力軸)の構成があり、フレームサイズはB、C、D、Eの4種類。50Wから5,000Wまでのサーボモータに対応し、減速比は3:1から81:1まで対応します。同軸入出力配置により、優れた同心度と最小限のラジアル振れを実現。VRシリーズは、高速スピンドル駆動装置、精密回転インデックスヘッド、ラボオートメーション、モータと負荷が共通の中心軸を共有し、フレームのコンパクトさが機械の設置面積を直接制限するあらゆる用途に最適な仕様となっています。
同軸遊星歯車機構 ― 小型サーボドライブのための同軸精度

の VRシリーズ同心円状遊星歯車装置 VRは、フランジ出力減速機では解決できない特定の統合問題を解決します。それは、駆動軸がモータ軸と同軸でなければならない用途、機械の設置スペースがモータと負荷間の横方向のオフセットを許容しない用途、そして長さ、重量、バックラッシュを増加させる直角またはオフセットギア段を使用せずに減速を実現しなければならない用途です。VRのインライン同軸出力は、モータと負荷を同じ中心軸上に維持します(モータ軸が入力、減速出力軸が同じ軸上に出力)。ハウジングの直径は、遊星歯車リングの肉厚分だけモータのフレーム直径に加算されます。
2つの入力構成により、あらゆるモータ結合シナリオに対応できます。 S型(ソリッド入力軸) ベローズまたはジョーカップリングを介して標準的なモータシャフトに直接接続する場合、 F型(中空穴入力) カップリングハードウェアを完全に排除する直接モーターシャフトスルーマウントにより、バックラッシュの影響を低減し、組み立て時間を短縮し、システム全体の長さを最小限に抑えます。フレームサイズBからEは、サーボモーターとの互換性をカバーしています。 50W~5,000W ギア比は3:1から81:1まで幅広く対応。
技術仕様 — フレームB~E、SおよびFの入力タイプ
SタイプとFタイプは、各フレームサイズにおいて外形寸法と出力フランジが同一です。違いは入力カップリング方式のみです。カップリング部品を別体で接続する必要がある場合はSタイプを、モーターシャフトを直接貫通させて取り付ける方式が組み立て工程に適している場合はFタイプを選択してください。
VR-Sタイプ - ソリッド入力シャフト
- ▸ カップリング取り付け用のキー付き入力軸
- ▸ ベローズまたはジョーカップリングを介してあらゆるモーターと互換性があります
- ▸ カップリングの選択により、シャフトのずれに対応します。
- ▸ ギアボックスを取り外さずにモーターを交換できる
- ▸ 最適な用途:ラボオートメーション、試験装置、一般的なサーボ
VR-Fタイプ — 中空入力 ★ 最も指定されている
- ▸ モーターシャフトが穴を貫通する - カップリング金具なし
- ▸ 最小システム軸方向長さ ― モーターフランジがギアボックスに直接突き当たる
- ▸ ゼロカップリングバックラッシュがシステム全体のバックラッシュに及ぼす影響
- ▸ キー溝のないキーレスクランプリングでモーターシャフトを固定します
- ▸ 最適な用途:スピンドル駆動、高速インデックス、省スペース設計
| パラメータ | フレームB | フレームC | フレームD | フレームE |
|---|---|---|---|---|
| 対応モーター出力 | 50~200W | 200~750W | 750~2,200W | 2,200~5,000W |
| ギア比範囲 | 3:1 — 81:1(全フレーム) | |||
| 入力可能なタイプ | S型(ソリッドシャフト)・F型(中空ボア)—いずれも全フレームに搭載 | |||
| 出力構成 | 同軸インライン — 入力と出力が同じ中心線上にある | |||
| 動作温度 | −25℃~+90℃ | |||
| 保護等級 | IP54規格準拠 · IP65はご要望に応じて対応可能です | |||
| 潤滑 | 生涯保証付きグリース - メンテナンス不要 | |||
| 耐用年数 | 定格負荷で30,000時間 | |||
| 取り付け方向 | どの方向でも | |||
選ぶ F型中空穴 モーターシャフトの直径が使用可能な穴のサイズと一致し、最小軸方向長さが設計上の優先事項である場合。 S型ソリッドシャフト モーターシャフトの直径が異なる場合、またはメンテナンスのためにギアボックスを分解せずにモーターを交換する必要がある場合。
スペースが限られたドライブにおいて、同軸ジオメトリがオフセット減速機よりも優れている理由
ほとんど 遊星ギアボックス 出力軸がハウジングの前面から突き出るフランジ出力配置を採用しており、モーター軸から遊星キャリアとリングギアアセンブリの直径分だけオフセットされています。この形状では、機械設計者はリングギアの壁厚分だけ離れた2つの平行な軸中心線を考慮する必要があります。スピンドル駆動装置、回転インデックスヘッド、およびラボオートメーションなど、機械コラムやシャーシの寸法が厳しく制限されている場合、このオフセットによって設計上の問題が生じ、機械のレイアウト変更または必要以上に大きなハウジングが必要になります。VRシリーズでは、このオフセットを完全に排除しています。

真の同軸出力の4つの技術的利点
- 1
最小機械エンベロープ - 中心線オフセットなし
VRハウジングの直径は、モーターフレームの直径に遊星歯車列の半径方向の厚みを加えるだけです。直径60mmのコラム設計では、オフセット出力を持つ標準的な遊星減速機では、コラムをオフセット距離(多くの場合20~40mm)だけ広げる必要があります。VRシリーズでは、コラムをモーター直径に数ミリメートルのリングギア壁を加えたサイズに維持できるため、オフセット減速機では文字通り不可能なスピンドルと軸の設計が可能になります。
- 2
優れた同心度と振れ精度 ― 直接ベアリングサポート
出力軸は、遊星キャリアと同じ軸上のベアリングによって支持されます。この単軸支持構造により、出力軸にラジアル荷重がかかるオフセット設計で発生する曲げモーメントやベアリングのミスアライメントが解消されます。VRシリーズの出力軸のラジアル振れは通常0.005mm以下であり、同等のオフセット遊星設計の0.015~0.020mmと比較して、スピンドル用途における表面仕上げ品質に直接的なメリットをもたらします。
- 3
F型ゼロハードウェアモーターカップリング
中空穴のF型入力部は、カップリング部品を完全に排除します。カップリング部品は、長さ、重量、コスト、そしてバックラッシュの原因となる別部品です。モーターシャフトは穴を通り抜け、キーレスリングによって固定されます。このリングは、シャフトを弱めるキー溝を設けることなく、対称的なクランプ力を加えます。カップリングによるバックラッシュをシステム全体のバックラッシュ予算から排除するには、ゼロカップリング設計が唯一の方法です。これは、ギアボックスの精度仕様が3~5分角以下で、カップリングによるバックラッシュがさらに1~3分角加わる場合に特に重要です。
- 4
高速軸における動的バランス
3,000 rpmを超える入力速度では、オフセット遊星キャリアは、動作半径におけるオフセット質量に比例した回転不均衡を生じさせます。同軸VRジオメトリは、すべての回転質量を共通軸を中心に左右対称に配置するため、カウンターウェイトなしで本質的にバランスが取れています。これにより、スピンドル用途におけるオフセット減速機の使用速度範囲を狭める振動制限なしに、定格最大速度までクリーンな高速運転が可能になります。
VR同心円減速方式と代替減速方式の比較
同軸減速は、複数の競合技術によって実現可能です。以下の表は、VRプラネタリーシリーズが優れている点と、代替ソリューションが依然として優位性を持つ点を示しています。

| 基準 | VRプラネタリー★ | ベルト/プーリー | インラインヘリカル | ハーモニックドライブ |
|---|---|---|---|---|
| 同軸出力 | ✓ 真の同軸 | オフセットが必要です | ✓ 同軸 | ✓ 同軸 |
| 反発 | 低(精密グレード) | 可変(ベルトクリープ) | 適度 | ほぼゼロ |
| トルク密度 | ◉◉◉◉◉ | ◉◉○○○ | ◉◉◉○○ | ◉◉◉◉○ |
| 比率範囲(単一ユニット) | 3:1 – 81:1 | 1.5:1~8:1 | 4:1~100:1 | 30:1~320:1 |
| メンテナンス | なし — 密封済み | ベルト交換 | オイル交換 | なし — 密封済み |
| 高速回転対応(3,000rpm以上) | ◉◉◉◉◉ | ◉◉○○○ | ◉◉◉○○ | ◉◉○○○ |
| 単価 | 標準 | 低い ✓ | 低~中 | 高い✗ |
◉ = 行あたりの相対的なパフォーマンス。Harmonic DriveはHarmonic Drive SEの登録商標であり、エンジニアリング比較のみを目的として参照されています。
真の同軸減速を必要とするアプリケーション
精密スピンドル駆動装置
PCB穴あけ、歯科用フライス加工、マイクロ彫刻用の電動スピンドルは、フランジ出力減速機がスピンドルコラム径に加える横方向の厚みをなくし、モーター定格速度から最適な切削速度まで減速する必要があります。F型中空穴を備えたVRフレームBおよびCは、可能な限り最小のスピンドルヘッド径を実現します。モーターシャフトは穴を通り抜け、出力フランジは間に連結金具を必要とせずにスピンドルノーズに直接接続されます。結果として得られる≤0.005 mmの振れは、PCB穴あけ加工における穴の位置精度を直接決定します。 精密駆動シャフト 延長リーチスピンドル構成の場合。
実験室および科学オートメーション
自動液体処理システム、遠心分離機ローダー、ゲノムシーケンサー供給機構などは、クリーンルームやバイオセーフティ環境で稼働するため、密閉潤滑式の小型駆動ユニットが必須となります。VR Frame B(50~200W)は、高さと直径の1ミリメートルが人間工学と設置面積に影響を与える卓上型実験機器の寸法制約に適合します。密閉グリース充填により、潤滑剤が生物学的サンプルや精密光学ベンチを汚染するリスクを完全に排除します。
高速回転インデックス
マルチステーション組立治具および試験治具用の回転インデックスヘッドは、インデックステーブルの直径をコンパクトに保ち、高速インデックス時に振動を発生させる偏心質量を回避するために、同軸駆動方式を必要とします。VRシリーズは、高速入力時に固有の動的バランスを備えているため、同等のオフセット設計よりも高速なインデックスサイクルを実現し、機械的な振動励起なしにサイクルタイムを短縮し、スループットを向上させます。 自己ロック式ウォームステージ インデックスイベント間の位置保持機能を提供する。
アプリケーションクイックリファレンス
- ✦ 電動スピンドル駆動装置
- ✦ 実験室およびライフサイエンスの自動化
- ✦ 高速回転インデックス
- ✦ 小型サーボ軸アクチュエータ
- ✦ プリント基板の穴あけ加工およびマイクロマシニング
- ✦ 歯科用ミリングユニットの駆動装置
- ✦ 望遠鏡追尾駆動装置
- ✦ 半導体ウェハーチャック駆動装置
- ✦ 医療診断機器の軸
ウェハーチャックとステージ駆動装置
半導体ウェハチャックのシータ軸回転および高精度XYステージ駆動部は、ステージアセンブリの高さ制限内で同軸トルクを伝達するためにVRフレームBおよびCを使用します。密閉されたグリースにより、従来のオイル潤滑式減速機では使用できない潤滑油蒸気によるクリーンルーム内の粒子汚染を防ぎます。
望遠鏡追尾駆動装置
アマチュアおよびプロ用望遠鏡の赤道儀駆動装置には、赤経軸と赤緯軸の両方で同軸減速機構が必要です。VRシリーズは、恒星時追尾速度(出力0.0007rpm)でのノイズフリー動作と低コギングトルクにより、焦点距離1,000mmを超える長時間露光天体写真撮影時に画像がぼやける原因となる微小ステップ振動を防止します。
医療診断機器
CTスキャナーのガントリー回転駆動装置およびMRI勾配コイルアクチュエータは、金属粒子や潤滑剤による汚染が許容されない環境で動作します。VRシールグリース充填とIP54シールハウジングにより、追加の筐体ハードウェアなしで医療機器の汚染管理要件を満たします。

フレームサイズの選択 — B~E
フレームの選択は、モーターの出力互換性に基づいて行います。VRハウジングの直径はフレームサイズに比例します。機械の設置スペースを最小限に抑えるため、トルクと速度定格が用途要件を満たす最小のフレームを選択してください。
フレームB — 小型サーボおよび計測機器用ドライブ(50~200W)
小型実験機器、卓上型自動化装置、PCBドリルヘッド、小型スピンドル用途向けの最小VRフレーム。フレームBのハウジング直径は、遊星歯車列を収容しつつ構造的な剛性を維持できる最小サイズです。F型中空ボアにより、カップリング金具が一切不要となり、長さと直径のわずかな違いが重要な用途に最適です。50~100Wのステッピングモーターと50~200Wのサーボモーターに対応します。
フレームC — 一般的な実験室およびコンパクトオートメーション ★ 最も汎用性の高い機種(200~750W)
VRシリーズの中で最も幅広い用途に対応し、ラボオートメーション用サーボモーター、小型ロータリーインデックスヘッド、中出力スピンドルドライブの大部分をカバーします。ピックアンドプレース用リストアクチュエータや半導体シータ軸ステージに必要な出力トルクも備えています。SタイプとFタイプの両方をご用意しており、このフレームサイズでは新規設計においてFタイプが圧倒的に多く採用されています。
フレームD — 工業用スピンドルおよび精密軸(750~2,200W)
産業用CNCスピンドルのプリドライブ、高速インデックスヘッドのメインドライブ、および歯科用フライス盤のメイン軸は、750~2,200Wの出力で動作し、同軸レイアウトの要件を満たしていますが、Frame Dはこの要件に対応しています。出力軸が広いため、スピンドルのラジアル切削力による大きな曲げ荷重にも耐え、表面仕上げや工具寿命を損なうようなたわみが発生しません。
フレームE — 最大出力同軸駆動(2,200~5,000W)
大型産業用スピンドル前段ギアボックス、高出力回転テーブル駆動装置、精密望遠鏡主軸アクチュエータは2,200~5,000Wで動作し、同軸ジオメトリを維持することで、そうでなければ必要となる横方向のフレーム拡張が不要になります。フレームEは、カスタムギアボックスソリューションに移行することなく利用できる最高出力の同軸遊星歯車機構です。下流のベベルステージにより、出力トルクをさらに増幅できます。 マルチ出力ドライブ分割 産業オートメーションシステムにおいて。
品質認証および精度基準
同心度検証は、VRシリーズ特有の追加の受入試験ステップです。同軸出力軸の入力ボア中心線に対する振れをCMM治具を使用して測定し、出荷前に設計上のコア性能を検証します。
工場出荷時受入検査 ― 全製品対象
- ✔ 同軸度 — 入力から出力まで ≤0.005 mm TIR
- ✔ グレードごとのバックラッシュ測定
- ✔ 定格トルク110%での全負荷トルク試験
- ✔ F型ボアクランプのトルク容量検証
- ✔ IP54 侵入シール試験 - 圧力差

エンジニアがVRシリーズを選ぶ理由
📐
最小機械エンベロープ
同軸構造では、モーターの直径にリングギアの壁厚が加わるだけなので、スペースに制約のある機械コラムにおいて、オフセット出力減速機では幾何学的に不可能なスピンドルや軸の設計が可能になります。
🔩
Fタイプはカップリング部品を排除します
中空ボアによる直接モータ取り付けは、部品表からカップリング部品を省くことで、単位コストを削減し、システム誤差予算からカップリングのバックラッシュを排除し、軸あたり15~20分の組み立て時間を短縮します。
🎯
振れ精度:≤0.005 mm(ユニットごとに検証済み)
CMM治具による測定で、すべてのユニットの同軸度を検証済みです。0.005 mm以下のTIR値は、出荷時の保証値であり、公称設計公差ではありません。これは、スピンドルや精密光学用途において非常に重要です。
⚡
高速走行時に本質的にバランスが取れている
対称的な同軸形状により、高速入力時における回転不均衡が解消されます。カウンターウェイトが不要となり、スピンドル用途における使用可能な動作速度範囲を制限する速度依存性の振動上限もなくなります。
🧬
クリーンルームおよびバイオラボ向けに密封されています
外部通気口ゼロ、密閉型グリース充填、およびSVHCフリー材料認証により、追加の筐体要件なしに半導体製造工場およびライフサイエンス研究室の機器認証をサポートします。
🛡️
2年間保証、ランアウト仕様保証
同心度、バックラッシュ、ベアリングの健全性、シール性能を対象とした24ヶ月保証。振れ精度≤0.005mmは書面で保証されており、これはベンダーの品質管理部門が許容する一般的な設計目標値ではありません。
システム統合:補完製品
VRシリーズの同軸ギアボックスは、コンパクトな駆動システムの高精度の中核を成す製品です。これらの製品は、実際の機械設計において、VRシリーズ製品と組み合わせて使用されることが最も多いです。
→ 精密CVドライブシャフト
VR出力フランジを荷重支持部に直接隣接させることができない、リーチの長いスピンドル構成や望遠鏡の主鏡駆動部においては、高精度CVシャフトが0.005mm以下の振れでトルクを伝達し、VRシリーズが設計上の選択肢となる同心性の利点を維持します。
- ▸ 振れによる影響 ≤0.005 mm
- ▸ コンパクトシステム用の長さは50~500mm
→ セルフロック式ウォームギアボックス
位置保持機能を備えた回転式インデックスヘッドは、速度減速用のVRプリステージと、セルフロック式ドウェル用のウォームステージを使用します。VRは効率的な速度減速を実現し、ウォームは組み立てやテスト作業中に負荷がかかった状態でテーブルがずれるのを防ぐ確実な機械的ロックを提供します。
- ▸ 合計比率は6,000:1
- ▸ セルフロック機構によりブレーキハードウェアが不要になります
→ マルチ出力ベベルステージ
マルチヘッド自動化システムにおいて、単一のVR出力で2つの直交軸を駆動する必要がある場合、下流のベベルステージが同軸出力を2つの直角駆動に分割し、ステージあたり96~98%の効率を実現します。これにより、VRシリーズの製品ライフサイクル全体にわたってコスト効率の高いシステムエネルギー効率が維持されます。
- ▸ ベベル効率 96–98%
- ▸ コンパクトな分割により、狭い多軸レイアウトにも対応可能
顧客レビューと現場での実績
5つ星
83%
4★
14%
≤3 ★
3%
当社のPCBマイクロドリルヘッドにVR-FフレームCユニットを採用しました。F型中空ボアにより、従来のカップリング+標準減速機の組み合わせと比較してスピンドルアセンブリの長さを32mm短縮することができました。これは、ドリルヘッドを機械のガントリープロファイル内に収めるために必要な余裕分にちょうど合致していました。24個すべてのユニットの振れは0.004mmでした。18ヶ月の稼働で故障はゼロです。
ゲノム研究用液体ハンドリングロボットの8軸すべてにVR-SフレームBを採用しました。バイオセーフティ規制遵守のため、サンプルハンドリングゾーンから500mm以内では開放潤滑が禁止されており、密閉型グリースが必須要件でした。フレームBのハウジング径は、当社の40mmアームリンクプロファイルに完璧に適合しました。14ヶ月間の自動運転において、潤滑関連のトラブルは一切発生していません。
VR-FフレームDは、半導体ダイボンディング装置の高精度回転インデックスヘッド用です。同軸レイアウトは、装置のZ軸コラム(直径90mm)内に収まる唯一のソリューションであり、オフセット減速機の使用を排除しました。高加速度時のベルトのコンプライアンスが解消されたため、インデックスサイクルタイムは従来のベルト・プーリー方式に比べて短縮されました。2年間の稼働で、メンテナンスは不要です。
VR-SフレームCを当社の天体望遠鏡の赤経軸に取り付けました。同軸構造により架台ヘッドの直径をコンパクトに保ち、低コギングトルクによりf/10での長時間露光時に画像がぼやける原因となっていた周期的な駆動誤差を解消しました。焦点距離1,200mm、5分間の露光でも振動は検出されません。補足:標準シリーズよりも納期が長くなりますので、納期が重要な場合は早めにご注文ください。
よくある質問
追加情報
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