完全なボールねじ駆動システムはどのように機能するのでしょうか？

完全なボールねじ駆動システムは、モーターの回転を制御された直線運動に変換します。ボールねじは伝達の主要部品ですが、それだけでは正確な機械軸として機能しません。モーター、カップリング、サポートベアリング、リニアガイドウェイ、移動テーブル、制御システムと連携して動作する必要があります。

モーターがねじシャフトを回転させると、再循環ボールがねじとナットの軌道の間に力を伝達します。ナットがねじに沿って動き、リニアガイドウェイがテーブルを支え、不要な回転を防ぎます。コントローラーは移動距離、速度、加速度、方向を決定します。

ボールねじ駆動システムの主要構成部品

正確な構造はマシンによって異なりますが、従来のモーター駆動軸には通常、次のコンポーネントが含まれています。

リニアガイドウェイはテーブルからラジアル荷重とモーメント荷重を負荷します。ボールねじは主に軸方向の力を伝達する必要があります。ボールねじを移動荷重の唯一のガイドとして使用すると、ナットにラジアル力やモーメントが加わり、偏摩耗や動作が不安定になることがあります。

完全なボールねじ駆動システムはどのように動作するのでしょうか?

1. コントローラは移動コマンドを発行します。
   このコマンドは、必要な移動距離、方向、速度、加速度を定義します。
2. モーターは回転を発生させます。
   サーボ モーターは通常、閉ループの位置と速度の制御にエンコーダー フィードバックを使用します。ステッピング モーターは、システム設計に応じて、開ループまたはフィードバック付きで動作します。
3. カップリングはモーターのトルクを伝達します。
   カップリングは回転をねじ軸に伝達します。限られた取り付け誤差には対応できますが、モーターとネジの重大な位置ずれを補正するために使用しないでください。
4. サポートベアリングがネジの位置を決めます。
   固定側軸受配置によりアキシアル位置を制御し、スラスト荷重を支持します。サポート側のベアリングは、選択した取り付け配置に従って反対側の端を安定させます。
5. ネジ軸が回転します。
   シャフトが回転すると、鋼球がネジとナットの対応する螺旋溝の間を転がります。
6. ボールナットは直線的に動きます。
   ボールの回転により軸方向の力がナットに伝達されます。ナットはテーブルに固定されて回り止めされているため、ねじ軸に沿って移動します。
7. ボールはナット内で再循環します。
   負荷がかかった軌道を出た後、ボールは内部デフレクター、エンドキャップ通路、または外部戻り経路を通過し、再び負荷ゾーンに入ります。
8. ガイドウェイはテーブルの経路を制御します。
   リニア ガイド レールとブロックはテーブルをサポートし、モーメントに抵抗し、意図した移動方向を維持します。

ナットの内部リターンパスの詳細な説明については、を参照してください。ボールねじ再循環システムはどのように機能しますか?

ボールねじの速度、リード、力、トルクはどのように関係していますか?

1回転あたりの直線移動

ボールねじのリードは、ねじが完全に 1 回転する間にナットが移動する理論上の距離です。

たとえば、リードが 10 mm のボールねじでは、理論上、ねじが 1 回転するごとにナットが 10 mm 移動します。

線速度

1,000 rpm では、10 mm のリードにより理論上の線速度は 10,000 mm/min になります。実際の許容速度も、スクリューの臨界速度、ボールの循環、サポートの配置、潤滑、機械構造の制限内に収まらなければなりません。

軸力と駆動トルク

必要なねじトルクと軸力の間の理想的な関係は次のように表すことができます。

どこ：

• T= 駆動トルク
• F= 軸力
• L= ボールねじリード
• η= 機械効率

この方程式は出発点にすぎません。モーターの選択には、加速トルク、ベアリング抵抗、ガイドウェイ抵抗、シール抵抗、予圧、外部プロセス力、垂直軸の重力も含める必要があります。

回転ネジ駆動システムと回転ナット駆動システム

トラベリングナット付き回転ネジ

これは最も一般的な構成です。ボールナットが移動テーブルに固定された状態で、モーターによりスクリューが回転します。多くの CNC 機械、オートメーション ユニット、包装機械、位置決めシステムに実用的な構造を提供します。

高い回転速度で動作する長いネジの場合、臨界速度とシャフトの振動が重要になります。最大動作速度を決定する前に、ネジの直径、非支持長、ベアリングの配置を確認する必要があります。

回転ナット付き固定ネジ

回転ナットシステムでは、ナットが回転している間、ねじ軸は静止したままになります。回転ナットはベアリング ハウジング内で支持され、ベルト、ギア、またはその他の伝達装置によって駆動されます。

この構成は、長いスクリューが高速で回転しないため、ロングストロークの高速軸に役立ちます。ただし、回転ナット ユニットはより複雑で、そのベアリング、駆動装置、および潤滑装置は完全なアセンブリとして設計する必要があります。

ボールねじシステムの精度は何によって決まりますか?

完全な駆動システムの精度は、ボールねじ単体の精度等級と同等ではありません。位置決め誤差は、いくつかのコンポーネントに起因する可能性があります。

• ボールねじリード精度：理論上のナット移動量と実際のナット移動量の違い。
• 軸方向すきま:力の方向が反転するときのネジとナットの間の相対運動。
• サポートを伴う遊び:固定側軸受配列における軸方向の動き。
• カップリングの変形:トルク変化時のねじれ変形。
• ネジとサポートの剛性:アキシアル荷重下の弾性変位。
• 熱膨張:使用温度の上昇に伴うネジの長さの変化。
• ガイドウェイの精度:テーブルの実際の移動軌跡のずれ。
• 機械フレームの変形:荷重下の構造変位。
• フィードバック方法:別個の線形フィードバック デバイスが使用されない限り、モーター エンコーダはテーブルの位置を直接測定しません。

DLY は、一般的な動作要件向けに転造 C7 および C10 ボールねじを供給し、より厳密な制御が必要な用途向けに研削 C5、C3 および高精度オプションを提供します。最終的なシステムの精度は、設置、サポート、予圧、温度、制御方法に依存します。

ボールねじ駆動システムの選び方

ボールねじの選択は、ねじの直径のみではなく、完全な動作条件から始める必要があります。

DLYが提供するボールねじさまざまな直径、リード、ナット構造、精度グレードを取り揃えています。長さとシャフト端の加工は、お客様の図面に従って BK/BF、FK/FF または EK/EF のサポート配置に合わせることができます。

サポート部品は軸端図面と併せてご確認ください。 DLYボールねじサポートユニットさまざまなネジサイズと取り付け構造に対応する固定側と支持側の配置が含まれます。

ボールねじ駆動システムの一般的な問題

メンテナンスには、適切な潤滑、汚染管理、サポートとカップリングの検査、騒音、温度、位置決め性能の監視が含まれます。障害が発生した場合は、元の原因を特定せずにボールナットを交換するのではなく、軸全体を検査してください。

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