医療用ダブルヘリカルギア ― 診断および軍事用精密駆動装置向け金属グレードの細ピッチヘリンボーンギア

Korea Ever-Power Worm Gear Co.,Ltd は、医療、軍事、航空機の精密駆動装置向けに、合金鋼、ステンレス鋼、銅合金、真鍮製のファインピッチ金属製ダブルヘリカルギアを製造しています。モジュールは M0.15～M2.0、直径は Φ3～120mm、噛み合い精度は DIN クラス 5～6 (ISO 6 / AGMA 12～13 / JIS 6) です。用途：手術用ロボットの手首関節、CT/MRI テーブルの位置決め、内視鏡先端駆動装置、軍事用照準器および射撃管制装置、航空機のコックピットアクチュエータ、プラスチックが不向きな金属材料で静かで軸方向推力ゼロのヘリンボーン歯形を必要とするあらゆる精密機構。TS16949 / ISO 9001:2015 認証取得済み。ODM/OEM 対応。プラスチックトレイ付き真空パック。

カテゴリー: ヘリカルギア

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医療用二重らせん歯車（金属製）—概要

医療機器、軍事機器、航空宇宙精密駆動装置のエンジニアは、自動車や民生用電子機器用途で多くの利点を持つポリマーギアが適さない用途のカテゴリーに直面します。それは、非常にコンパクトな設計で微細なピッチで意味のあるトルクを伝達する必要がある機構、ポリマーの温度限界を超える滅菌サイクルで動作する機構、ポリマーの分子量を低下させる放射線場内で機能する機構、塑性クリープを引き起こす大きな温度変化の下で寸法安定性を達成する機構、またはポリマーグレードではなく認証された金属合金を必要とする生体適合性基準を満たす機構です。これらの厳しい要件に対して、微細ピッチの 金属製二重らせん歯車 医療、軍事、航空宇宙分野の材料グレード、すなわち合金鋼、ステンレス鋼、銅合金、真鍮は、最適なエンジニアリングソリューションとして選ばれています。

医療用ダブルヘリカルギア

韓国エバーパワーウォームギア株式会社は 医療用二重らせん歯車 モジュールM0.15～M2.0、外径Φ3～120mmの金属製で、DINクラス5～6の噛み合い精度（ISO 6、AGMA 12～13、JGMA 1、JIS 6、GB 6に相当）を実現。標準寸法はΦ12mmです。材料の選択肢は、医療、軍事、航空機の精密駆動仕様で要求される全範囲をカバーしています。最大トルク密度には合金鋼、オートクレーブ対応と耐腐食性にはステンレス鋼（SS304/SS316）、外科用器具の伝統、非磁性、微細ピッチでの優れた加工性には真鍮、軍事用電子機器筐体のEMIシールド用途には銅合金。TS16949およびISO 9001:2015認証取得済み。ODM/OEMサービス。すべての部品は精密歯保護のためプラスチックトレイで真空パックされています。ヘリカルカットギア韓国エバーパワー社製。全カタログはこちらをご覧ください。

技術仕様

医療用二重らせん歯車金属製造精密ファインピッチDINクラス5-6品質生産

製品仕様 — 医療用二重らせん歯車（金属製）

パラメータ	価値
ギアタイプ	ダブルヘリカルギア（ヘリンボーン） - 金属製、細ピッチ
標準寸法	Φ12 mm（Φ3～120 mmもご用意可能）
モジュール範囲	M0.15～M2.0
メッシュグレード	ISO 6 / JGMA 1 / JIS 6 / AGMA 12–13 / DIN 6 (DIN 5 も利用可能)
素材オプション	金属、鋼、ステンレス鋼、銅、真鍮、合金 ― 図面に指定されているとおり
応用分野	医療、軍事、航空機、機械、産業、自動車
ギア性能	外側ヘリンボーンギアと内側ヘリカルリングギアの構成
供給フォーマット	ODM/OEM — お客様の図面またはサンプルに基づいて
パッキング	個別のプラスチックトレイに真空パックされています
配達	DHL、UPSの速達便が利用可能です
証明書	ISO 9001:2015 / TS16949

医療・軍事用精密ピッチ二重ヘリカルギアの材料選定

医療用および軍事用の微細ピッチ二重らせん歯車の材料選定は、従来の産業用歯車用途とは異なる要件によって左右されます。生体適合性、MRI適合性、滅菌耐性、放射線安定性、EMIシールドといった要素が、標準的な機械的性能基準に加えて選定の決定要因となります。

材料	主要プロパティ	医療用／軍事用	制限
合金鋼（20CrMnTi / 17CrNiMo6）	最高のトルク/重量比；浸炭処理済み、硬度HRC 58-62	最大トルク密度を必要とする手術用ロボット、軍用兵器用サーボドライブ、高負荷航空機用アクチュエータ	強磁性体であるためMRIには不向き。保護処理を施さないと腐食する。
ステンレス鋼（SS316L）	耐腐食性、オートクレーブ対応、非汚染性	再利用可能な手術器具駆動装置、滅菌可能な診断台機構、海洋医療機器	磁性が弱い（オーステナイト系ステンレス鋼SS316Lは磁性が低いが、完全に非磁性ではない）。合金鋼に比べて硬度が限られている。
真鍮（CuZn37 / CuZn39）	非磁性；優れた加工性；伝統的な外科用材料；非発火性	MRI対応外科用駆動装置、歯科用ハンドピース用ギアトレイン、野戦医療機器、非発火性軍用駆動装置	鋼鉄よりも強度が低く、亜鉛含有量が一部の生体適合性基準を満たさない可能性があるため、真鍮合金のグレードを慎重に指定してください。
銅合金（ベリリウム銅）	非磁性；EMIシールド性；析出硬化により35～40HRCまで硬化可能	導電性ギアボディを必要とする軍用電子機器筐体、EMP耐性射撃管制システム、レーダーアンテナ駆動装置	ベリリウムは機械加工時に毒性があり、取り扱いには注意が必要。材料費も高額。
チタン合金（Ti-6Al-4V）	生体適合性；非磁性；高強度・軽量；MRI対応	埋め込み型手術ロボット部品；MRIによる経過観察画像が必要な骨接触型器具駆動装置	材料費が非常に高い。微細ピッチでの加工が困難。納期が長くなる。要相談。

医療および軍事用途において、プラスチック製よりも金属製の二重らせん構造が選ばれる理由

医療用二重らせんギア、金属、真鍮、銅合金、外科用ロボット、MRI、軍事機器、航空機用途

ポリマーの許容限界を超える滅菌要件

オートクレーブ滅菌（134℃ / 3気圧蒸気 / 1サイクルあたり18分）は、再利用可能な手術器具の標準的な滅菌方法です。POMプラスチックは100℃を超えると寸法安定性を失い、滅菌温度サイクル下で徐々にクリープ現象を起こし、複数の滅菌サイクルで蓄積される歯車の歯形誤差を引き起こします。PA（ナイロン）は蒸気オートクレーブサイクル中に水分を吸収し、冷却時に寸法が変化します。真にオートクレーブに安定しているのはPEEKプラスチックのみですが、小型の細ピッチ歯車の場合、ステンレス鋼や真鍮と同等のコストがかかります。ステンレス鋼（SS316L）または真鍮製の医療用ダブルヘリカルギアは、寸法変化や特性劣化を起こすことなく無制限のオートクレーブサイクルに耐えることができ、各手術後に滅菌する必要のある再利用可能な手術用駆動機構の標準仕様となっています。

電離放射線とガンマ線滅菌

使い捨て医療機器および滅菌包装された器具サブアセンブリは、最終滅菌のためにガンマ線照射（25～50 kGy）が日常的に行われています。ほとんどのエンジニアリングポリマー（POM、PA、PBT）は、使い捨て機器の滅菌に使用される線量である25 kGyを超える累積ガンマ線照射で鎖切断と脆化を起こします。PEEKおよび特定の特殊ポリマーのみが、これらの線量で適切な特性を維持します。あらゆるグレードの金属製医療用二重らせんギアは、ガンマ線滅菌線量の影響を全く受けません。精密ギア駆動部を含む使い捨て診断機器または治療機器の製造業者にとって、PEEKの材料コストの割増なしに、ガンマ線最終滅菌との適合性を確保できる材料として金属が必要です。

微細ピッチにおけるトルク密度

モジュールM0.5～M1.5、直径Φ10～30mmの場合、金属合金鋼製の二重らせん歯車は、同じサイズのPOM製歯車の4～8倍、PEEK製歯車の2～3倍のトルクを伝達します。手術用ロボットの手首関節アクチュエータでは、ギアヘッドの体積1立方センチメートルと質量1グラムが外科医のリーチと人間工学に直接影響するため、このトルク密度の優位性により、手術用ロボット駆動チェーンの最高トルク段階では金属が最適な材料となります。これは、負荷容量よりも自己潤滑性が重要な低トルク段階ではプラスチックが使用される場合でも同様です。

医療、軍事、航空宇宙分野における駆動用途の主な利点

韓国エバーパワー社製医療用ダブルヘリカルギア金属精密製造DIN規格5-6級品質検査

▶ DINクラス5～6（AGMA 12～13）金属精密加工

M0.15～M2.0の金属でDINクラス5～6の精度を達成するには、精密CNC工作機械の歯車と同等の加工精度が求められます。つまり、直径わずか3～12mmの歯車本体において、歯形、リード、ピッチを厳密に制御する必要があるのです。Korea Ever-Powerは、真鍮、銅、ステンレス鋼、合金鋼など、様々な素材において、少量生産から単体生産まで、この精度を一貫して実現するための工具、治具、計測技術を備えています。

▶ 外科手術器具の伝統における真鍮

真鍮（CuZn37、CuZn39）は、1世紀以上にわたり、外科用および歯科用精密機器の標準材料として使用されてきました。MRI対応の非磁性、微細ピッチ切削に適した優れた加工性、酸素富化手術環境での使用に適した非発火性、そして酸化エチレン（EtO）ガス滅菌との適合性といった特長を備えています。韓国エバーパワー社のM0.2～M1.0サイズの真鍮製ダブルヘリカルギアは、伝統、MRI対応性、加工性の3つの要素が交わる精密分野に対応します。

▶ 内部ギア機能

韓国のエバーパワー社は、外部ヘリンボーンギアだけでなく、内部ヘリカルリングギアも製造しています。これは、手術用ロボットの手首関節、内視鏡先端駆動モジュール、低侵襲手術（MIS）ツールアクチュエータなどに使用される小型遊星歯車ヘッドに不可欠な構成であり、太陽歯車・遊星歯車・リングギアの配置により、最小の直径で最高のトルク密度を実現します。

▶ コンパクトな金属アセンブリにおける軸方向推力ゼロ

モジュールM0.5、真鍮製、β=25°の場合、単一のヘリカルギアからの軸方向推力には、推力に耐えられる小型ベアリングが必要となり、既にスペースに制約のある外科用または軍事用機器機構に、コスト、質量、長さが加わることになります。二重ヘリカル構成では、ギア本体での軸方向力が相殺されるため、精密金属機器駆動部において、よりシンプルなニードルローラーベアリングまたは宝石軸受によるエンドサポートが可能になります。

▶ 医療機器サプライヤー資格認定に関するTS16949

TS16949（IATF16949）は、精密部品業界全般における最高水準の製造品質システム認証です。医療機器OEMメーカーは、部品サプライヤーの品質システムベンチマークとしてTS16949をますます活用しています。TS16949で要求されるPPAP文書、FMEA、および管理計画の規律は、ISO 13485フレームワークに基づく医療機器サプライヤーの資格審査に必要なトレーサビリティとプロセス管理の証拠を提供します。

応用事例 ― 医療、軍事、航空宇宙

医療用二重らせん歯車金属応用外科ロボット診断画像処理軍事照準航空機計器

手術用ロボットと低侵襲手術器具

手術用ロボットの手首関節（エンドエフェクタ駆動部）や内視鏡および腹腔鏡器具の先端作動機構には、金属製の微細ピッチ二重ヘリカルギアトレインが使用されています。これは、これらの駆動部が人間の指よりも小さい機構で、十分な把持力または切断力を伝達する必要があるためです。最も高い力がかかるステージには、合金鋼（17CrNiMo6または20CrMnTi）の浸炭処理されたM0.3～M1.0の二重ヘリカルギアが指定されています。患者接触領域に隣接し、オートクレーブ滅菌が必要なステージには、ステンレス鋼（SS316L）ギアが使用されます。Korea Ever-Powerは、ISO 13485医療機器製造サプライチェーンに適した材料認証および表面仕上げに関する文書を提供しています。ヘリカルカットギアお客様の図面に基づいて製造され、ODM設計サポートも利用可能です。

CTスキャナー、MRIテーブル、および診断用画像処理装置

CTスキャナのガントリー回転駆動装置、MRI患者テーブル位置決め機構、およびCアーム位置決めシステムでは、精密駆動段にピッチの細かい金属製二重ヘリカルギアを使用しています。その理由は、(1) 患者と操作者が直接いる臨床環境ではギアのかみ合いによる音響ノイズが発生するため、(2) 位置決め精度と再現性が画質にとって重要であるため、(3) MRI環境では、RFシールドされたボアゾーン内のすべてのギアに非磁性材料（真鍮またはオーステナイト系ステンレス鋼）を使用する必要があるためです。真鍮製M0.5～M1.5二重ヘリカルギアは、MRI対応テーブル駆動装置の標準仕様です。対応する重工業用駆動装置については、以下を参照してください。ヘリカルギアメーカー韓国のエバーパワーシリーズ。ウォームギア本シリーズは、テーブル高さ調整機構に使用される高比率セルフロック式駆動装置を対象としています。

軍事用照準器、射撃管制装置、およびEMP耐性機器

軍用照準システム、砲の仰角・旋回駆動装置、照準システムのズーム機構、EMP耐性電子機器筐体などには、特定の環境要件に合わせて選定された材質グレードの金属製細ピッチ二重ヘリカルギアが使用されています。例えば、導電性ギア本体がEMI/EMPシールドに寄与するファラデーケージ型電子機器筐体内部の駆動装置には銅合金（ベリリウム銅またはリン青銅）、非火花発生環境には真鍮、重量が主な制約となる作動駆動装置では最大トルク密度を実現するために合金鋼が用いられます。これらの用途におけるヘリンボーン型の歯形は、軍用機器の音響特性に現れるはずのギアのかみ合い音を抑制します。これは、オペレーターの音響快適性と電子信号のノイズフロアの両方を考慮すると重要な点です。

品質とサービス

韓国エバーパワー医療用ダブルヘリカルギア精密品質管理検査TS16949 ISO9001生産

✔ ODMおよびOEMサービス医療用または軍事用の新しい精密駆動装置設計における、材料グレードの選定、歯形最適化、および組立構成に関する設計支援
✔ 精密な内歯車機構：外部ヘリンボーンギアと同じ材質範囲と精度等級で製造された内部ヘリカルリングギア（遊星式外科用駆動ヘッド用）
✔ 1週間以内にサンプルを採取する シンプルなモデルの場合。開発注文には写真およびビデオ制作の進捗レポートが利用可能です。
✔ 個別のプラスチックトレイ入り真空パック 保管および輸送中の接触損傷から各ギアの精密な歯形を保護する
✔ DHL/UPSエクスプレス配送 プロトタイプおよび開発注文には追跡サービスが付きます。輸送コスト削減のため、他の韓国エバーパワー製品との同梱発送も可能です。

韓国エバーパワー社製ギアタイプ

韓国エバーパワー製ギアの種類：医療用、軍用、精密、金属、ヘリカル、ダブルヘリカル、平歯車、ベベルギア、ウォームギア、ラックアンドピニオンギア

韓国のエバーパワー社は、医療、軍事、航空宇宙分野の精密駆動システム向けに、あらゆるグレードの精密金属歯車を製造しています。

⬡ 金属製シングルヘリカルギア（医療グレード）： ノイズに対する耐性が低い高精度ドライブ向け。材質範囲は同じ。カタログ全文はこちらヘリカルカットギア.
⬡ プラスチック製二重らせん歯車（医療グレード）： POM/PA/PEEK製のヘリンボーンギアは、金属のトルク密度よりも自己潤滑性と軽量化を優先する用途向けです。M0.15～M2.2の範囲でご用意しています。
⬡ 内歯車式ヘリカルリングギア： 小型手術ロボットおよび診断用画像機器の駆動ヘッド向け、真鍮、ステンレス鋼、または合金鋼製の遊星歯車駆動リングギア。
⬡ ウォームギア（プレシジョンメディカル）： 手術台の高さ調整および患者位置決め機構用の高比率セルフロック式精密ウォームセット。ウォームギア範囲。
⬡ 精密ベベルギア： 内視鏡先端偏向機構および手術ロボットの器具関節部用の直角駆動装置。

ヘリカルギアボックス精密組立ユニット医療用軍用航空機用途

よくある質問

医療用途において、PEEK樹脂製のヘリンボーンギアではなく、金属製のダブルヘリカルギアを指定すべきなのはどのような場合ですか？

次のような場合は、PEEK よりも金属を指定してください。(1) 伝達トルクが、使用可能なサイズの PEEK ギアが確実に支えられるトルクを超える場合。金属合金鋼は、同じモジュールと直径で PEEK の 3 ～ 5 倍のトルク容量を提供します。(2) 機構が 25 kGy を超える線量のガンマ線照射滅菌を受ける場合。この線量では、PEEK は特性の劣化を示し始めます。(3) アプリケーションが MRI ボアゾーン内にあり、わずかに常磁性の PEEK ではなく真鍮 (非磁性) が必要な場合。(4) 総ライフサイクル滅菌サイクル数が 2,000 オートクレーブサイクルを超える場合。この場合、PEEK でさえ、金属の完全な安定性と比較して非常にゆっくりとした寸法変化を示します。(5) ギアが真空環境 (宇宙または実験室) で動作し、ポリマーのガス放出が汚染の懸念となる場合。

外科手術器具の精密駆動部に真鍮が使用されるのはなぜですか？

真鍮は、19 世紀以来、精密外科手術器具機構の材料として選ばれてきました。その理由は、今日でも有効な 4 つの理由があります。(1) 真鍮は完全に非磁性であるため、強磁性体による吸引や画像アーチファクトのリスクなしに、MRI 室で安全に使用できます。(2) 真鍮は優れた加工性を持ち、合金鋼では切削力が微細な工具のシャンクをたわませ、不正確な歯形を生み出すような細かいピッチ (M0.2～M0.8) でもきれいに切削できます。(3) 蒸気オートクレーブ、EtO ガス、グルタルアルデヒド化学滅菌など、一般的なすべての滅菌方法に対応しています。(4) 電気外科装置が使用される酸素富化手術環境では火花が発生しないため、火災のリスクが低減されます。Korea Ever-Power は、標準グレードとして CuZn37 (真鍮 63/37) および CuZn39 の真鍮製ダブルヘリカルギアを製造しています。その他の銅合金グレードは、ご要望に応じて製造いたします。

韓国のエバーパワー社は、外科手術用遊星歯車駆動ヘッドの内部リングギアを製造できますか？

はい。Korea Ever-Powerの歯車成形能力は、医療用精密範囲（M0.3～M2.0、内径Φ8～120mm）の内歯ヘリカルリングギアを、記載されているすべての材質（ステンレス鋼、合金鋼、真鍮）で製造できます。DINクラス5～6の内歯リングギアは、精密内歯成形カッターによる歯車成形で製造されます。内歯ヘリンボーン（二重ヘリカル）リングギアは、内径加工された逃げ溝で分離された反対方向の形状のセクションで製造されます。太陽歯車のモジュール、遊星歯車の数、遊星歯車の歯数、内径を提供していただければ、Korea Ever-Powerがリングギアの仕様を計算し、製造の実現可能性を確認します。

AGMA 12-13の精度とはどのようなもので、DINクラス5-6と比較してどうですか？

AGMA精度等級はDIN等級とは逆の方向性を持ちます。AGMAの数値が高いほど精度が高く、DINの数値が低いほど精度が高くなります。AGMA 12（旧AGMA 390の番号付け）はDIN等級6にほぼ相当し、AGMA 13はDIN等級5にほぼ相当します。Korea Ever-Powerは、医療用および軍用ファインピッチ二重ヘリカルギア（真鍮、ステンレス鋼、合金鋼製）でAGMA 13 / DIN等級5を達成しています。この精度レベルは、高速タービンギアボックスで使用される歯形精度に相当し、医療機器の精密駆動部品の標準精度等級です。AGMAおよびDIN形式のギアアナライザーレポートはご要望に応じて提供可能です。

金属製の医療用二重らせん歯車のサンプルを製造するには、どれくらいの時間がかかりますか？

シンプルなモデル（標準モジュール、円形ギア本体、在庫のある材料）の場合、Korea Ever-Powerは図面確認後1週間以内にサンプルを製作できます。特殊合金（ベリリウム銅、チタン、特殊ステンレス鋼など）の調達や特殊熱処理が必要なモデルの場合、サンプルの納期は2～3週間に延長されます。すべてのサンプルはDHLまたはUPSによる速達配送が可能で、発送後から追跡できます。お客様が生産状況を監視する必要がある開発注文については、毎週進捗状況の写真と動画を提供します。

お客様の声

キム・ジウォン、研究開発エンジニア、メディテック・ロボティクス・ソウル（2024年第3四半期）

「当社は、再利用可能な腹腔鏡手術器具の手首駆動部として、M0.5のSS316Lステンレス鋼製ダブルヘリカルギアを指定しました。韓国のエバーパワー社は、DIN規格クラス5の部品を寸法報告書付きで6営業日以内に製造しました。350回のオートクレーブ滅菌サイクル後、受入検査で歯形が元の公差内に収まっていることが確認され、これは当社の500サイクルという器具寿命仕様に完全に合致していました。」

パク・ソンユン、医療機器エンジニア、東部歯科機器（2024年第4四半期）

「当社では、歯科用ハンドピースの駆動ヘッドに、韓国エバーパワー社製の真鍮製ダブルヘリカルギアを使用しています。真鍮材であるCuZn37は、M0.3という加工性の良さと、当社の携帯型MRI対応歯科治療装置に必要な非磁性を兼ね備えています。エバーパワー社は、各バッチごとに分光分析レポートで合金グレードを確認しており、これは当社の歯科医療機器の規制申請書類にとって不可欠なものです。」

イ・ホンソ、防衛研究開発機構システムエンジニア（2024年第2四半期）

「当社は、EMP耐性電子機器筐体駆動装置用にベリリウム銅製ダブルヘリカルギアを発注しました。韓国のエバーパワー社は、分光計でCuBe2の仕様を確認し、寸法報告書付きのDINクラス6規格の製品を、管理されたベリリウム加工プロトコル文書を含めて10営業日以内に製造してくれました。特別なプロセス開発費用を請求することなく、BeCu仕様に対応してくれた唯一のサプライヤーです。」

渡辺直美、日立メディカルシステムズ社設計エンジニア（2025年第1四半期）

「CTガントリー駆動部のステンレス製シングルヘリカルギアを、韓国エバーパワー社製の真鍮製ダブルヘリカルギアに交換しました。ヘリンボーンメッシュ構造により、音響試験室での測定で7dBの騒音低減効果が得られ、シングルヘリカル設計では満たせなかった65dB(A)の臨床環境基準をクリアしました。また、合金証明書で確認された真鍮の非磁性特性は、MRI隣接設置に必要な要件でした。」

チェ・ウンハ、サムスンバイオメディカルリサーチ社設備エンジニア（2024年第3四半期）

「滅菌可能な診断用位置決め駆動装置において、韓国エバーパワー社の合金鋼製ダブルヘリカルギア（M1.0）とPEEKプラスチック製ギアを比較しました。合金鋼製ギアは、同じサイズ範囲で4倍のトルクを伝達し、35kGyの線量で200回のガンマ線滅菌サイクル後も寸法変化はゼロでした。一方、試験したPEEK製ギアは、150サイクル後に歯形クリープが発生し始めました。そのため、量産設計には合金鋼製ギアを採用しました。」

編集者: Cxm