高周波往復運動用リニアガイドブロックの選び方

動作周波数はリニアガイドブロックを選択する際の重要な動作条件ですが、それだけを唯一の選択基準として使用しないでください。

2 台の機械はどちらも 1 分あたり 40 サイクルで動作しますが、1 台の機械は 1 サイクルあたり 50 mm しか移動せず、もう 1 台は 300 mm 移動する場合があります。累積移動距離、発熱量、潤滑要求量、必要なガイド寿命が全く異なります。

正しい選択方法は、ストローク、サイクル定義、速度、加速度、荷重方向、モーメント荷重、毎日の運転時間、必要な耐用年数、予圧、精度、作業環境などの完全な動作プロファイルを評価することです。

移動頻度とは実際には何を意味するのでしょうか?

動作周波数は、軸が動作を繰り返す頻度を表しますが、この用語の定義は機械メーカーによって異なる場合があります。

ガイド寿命を計算する前に、機械メーカーが 1 サイクルをどのように定義しているかを確認してください。 1 回の移動が完全な往復サイクルとして誤ってカウントされると、推定移動距離が 2 倍も誤る可能性があります。

CPMだけを見るのではなく移動距離を計算する

1 つの完全なサイクルに 1 つの前進ストロークと 1 つの戻りストロークが含まれる往復軸の場合:

ストロークをメートル単位で入力すると、結果はメートル/分になります。

例: 同じ頻度、年間旅行の 6 倍

両方とも 1 分あたり 40 完全サイクル、1 日あたり 16 時間、年間 250 営業日で動作する 2 つの軸を考えてみましょう。

2 つの軸の移動頻度はまったく同じですが、軸 B の累積移動距離は 6 倍になります。したがって、ガイドの寿命を長くするか、より頻繁に交換する必要があります。

このため、「30 CPM 未満」や「60 CPM 以上」などの固定周波数カテゴリではリニア ガイド ブロックの選択に十分ではありません。

加速および方向反転荷重を含む

高周波レシプロ装置は加速、減速、方向転換を繰り返します。追加の慣性力は、CPM のみから推定するのではなく、計算する必要があります。

• F_ある= 慣性力 (ニュートン)
• メートル= 総移動質量 (キログラム)
• ある= 直線加速度 (メートル/秒の 2 乗)

総移動質量には、ワークピース、治具、テーブル、ブラケット、工具、ケーブル チェーン、およびキャリッジとともに移動するその他の付属品が含まれます。

垂直軸の場合は、重力も含める必要があります。

通常、上向きの加速はガイドとドライブの負荷を増加させます。下向きの加速により重力成分は一時的に減少する可能性がありますが、ブレーキ、緊急停止、方向転換により依然として高いピーク荷重が発生する可能性があります。

オフセット荷重とモーメントを無視しないでください

荷重中心がガイド ブロックの上、横、または前にある場合、転倒モーメントが発生します。

• M= モーメント荷重
• F= 加えられた力
• h= 力からガイド取り付け面までの垂直距離

高加速度の機器では重心を介して慣性力が作用します。したがって、背の高いキャリッジ、片持ち工具、またはオフセットしたワークピースでは、反転するたびにかなりのピッチ、ヨー、またはロールモーメントが発生する可能性があります。

多くの場合、2 つのレール間または 2 つのブロック間の距離を増やすと、単に幅の広いレールを選択するよりも効果的に荷重集中が軽減されます。

より詳細な負荷分散方法については、を参照してください。リニアガイドレールとキャリッジの耐荷重の選び方。

リニアガイドの必要寿命の計算

移動頻度は主に、累積移動距離と加速および減速イベントの数を変更するため、ガイドの選択に影響します。

カタログ動定格荷重が 50 km の公称寿命基準を使用して定義されているボールタイプ リニア ガイドの場合、簡略化された寿命計算は次のようになります。

• L₁₀= 公称旅行寿命
• C= ブロック1個の基本動定格荷重
• P_メートル= そのブロックに作用する等価平均荷重

加速、定速走行、加工、減速、復帰走行中にブロック荷重が変化する場合は、単純な算術平均ではなく等価平均荷重を使用してください。

この三次平均はボールタイプの転がり案内装置に適用されます。ローラタイプガイドは機種ごとに寿命指数や計算方法が異なる場合がありますので、選択したシリーズのカタログに従ってください。

例: 5 年の耐用年数要件

前述の 300 mm ストロークの例では、年間約 5,760 km が蓄積されます。 5 年間の運用の場合:

振動、信頼性、潤滑、または環境補正係数を適用する前に必要な動的定格対負荷のおおよその比率は次のとおりです。

これは、動的定格が使用荷重の 2 倍または 3 倍であるという理由だけで選択されたブロックでは、連続動作する往復軸で必要な移動寿命を実現できない可能性があることを意味します。

静的安全性を個別に確認してください

動的寿命は、突然の停止、衝撃、または定常ピーク荷重に対する耐性を確認するものではありません。静的安全性は個別にチェックする必要があります。

• f_s= 静的安全率
• C₀= 基本静定格荷重
• P₀= 最も負荷の高いブロックに作用する最大負荷

必要な最小安全率は、振動、衝撃、加速度、取り付け精度、故障の結果によって異なります。 1 つのユニバーサル番号を適用するのではなく、選択したガイド シリーズに指定された値を使用します。

完全な動作条件に応じてブロック構成を選択

移動寿命とブロック荷重を計算したら、設置スペース、剛性、モーメント抵抗、移動質量に応じてブロックの構造を選択してください。

利用可能なものを見るDLYリニアガイドブロックシリーズスクエア、フランジ、薄型、ローラー、ミニチュアブロックのオプションに対応。

モーメント荷重に合わせてブロックの長さと数量を調整する

同じレール サイズの標準長ガイド ブロックとロング ガイド ブロックでは、同じモーメント容量が得られません。

ブロックが長くなると、レールに沿った接触長さが長くなり、通常はピッチおよびヨーモーメントに対する抵抗が強くなります。これは、単一レール システム、片持ち梁式負荷、またはブロック間の距離が制限されているキャリッジに役立つ場合があります。

ただし、1 つの長いブロックを使用しても、適切な間隔で 2 つのブロックを使用する場合と同じ安定性が常に得られるわけではありません。機械スペースが許せば、各レールに 2 つのブロックを備えた 2 つのレールにより、幅の広いテーブルや高加速度の装置に対してより安定した荷重分散が実現します。

高周波動作の場合はプリロードを慎重に選択してください

予圧を与えると内部すきまが減少し、ガイド剛性が向上しますが、予圧が大きくなると転がり抵抗、駆動力、発熱も増加します。

軽負荷の高速ピックアンドプレース軸の場合、過剰な予圧により、機械の性能が有効に改善されずにモータの負荷が増加する可能性があります。

切削力や振動にさらされる工作機械の軸の場合、弾性変位を制御して位置決めの安定性を維持するために、より高い予圧が必要になる場合があります。

見るリニアガイド予圧とは何ですか?どのように選択すればよいですか?プリロードレベルのより詳細な比較については、

高頻度のショートストロークでは特別な潤滑が必要です

ショートストローク軸では、転動体が軌道の小さな部分だけで繰り返し動作している間に、多数の反転が蓄積される可能性があります。

ストロークが短すぎて潤滑剤を効果的に再分配できない場合、接触領域で安定した潤滑膜を維持することが困難になる可能性があります。これにより、総移動距離が中程度に見える場合でも、局所的な摩耗やフレッチングによる損傷のリスクが高まる可能性があります。

機械の設計が許せば、定期的に長い移動を行うと、より多くの軌道面に潤滑剤が再分配されます。選定したガイド型式​​や使用環境に応じて潤滑方法やグリースの種類を確認してください。

ハイサイクルアプリケーションの場合は、以下を確認してください。

• 潤滑剤の種類と粘度
• グリス補給間隔
• グリースニップルの方向とメンテナンスアクセス
• 集中潤滑が必要かどうか
• 必要な速度でのシール抵抗
• ガイドブロック付近の温度
• クーラント、水、粉塵、洗浄剤との互換性

さまざまな動作パターンの選択方向

実際の動作サイクルでのガイド システムの検証

特に機械が高加速度、短いサイクルタイム、または異常な取り付け方向を使用する場合は、計算後に制御された動作テストを行う必要があります。

試運転中に次のことを確認してください。

1. キャリッジを手動または低速で全ストロークまで動かし、局部的な締め付けを確認します。
2. 2 つのレールが平行に保たれていること、および取り付けボルトが意図した順序に従って締められていることを確認します。
3. 生産動作プロファイルに増加する前に、減速して軸を実行します。
4. 加速時、定速走行時、方向反転時のモータ電流を比較します。
5. システムが安定した動作状態に達した後、ブロック温度を確認します。
6. 循環音、反転点での衝撃、レール端付近の音の変化に耳を傾けてください。
7. シールと軌道面にグリースの異常な漏れや汚れがないか点検します。
8. 将来のメンテナンスの比較のために、モーター負荷、温度、騒音、位置再現性のベースラインを記録します。

速度が上がるにつれてブロックが著しくきつくなった場合は、すぐに大きなモデルに交換しないでください。まずレールのアライメント、取付面精度、予圧、シール抵抗、潤滑量、構造変形を確認してください。

リニアガイドブロックを正確に選択するために必要な情報

繰り返し動作するリニアガイドブロックを選択するには、CPM 値のみではなく、完全な動作条件を提供してください。

• 一方向ストローク長さ
• 1サイクルの定義
• 1 分あたりのサイクル数
• 最大および平均線速度
• 加速と減速
• 毎日の稼働時間と年間稼働日数
• 総移動質量
• 外径の切削、プレスまたは加工力
• 重心位置
• レール間隔とブロック間隔
• 水平、垂直、反転または側面取り付け
• 必要な精度と剛性
• 必要寿命
• 粉塵、切り粉、クーラント、水、温度、メンテナンス条件

よくある質問

1 分あたり 60 サイクルは高周波数とみなされますか?

それ自体ではありません。 60 CPM での 20 mm ストロークと 60 CPM での 500 mm ストロークでは、移動距離、速度、寿命の要件が大きく異なります。加速度、負荷、毎日の稼働時間も把握しておく必要があります。

動作周波数が高くなると、より大きなガイド レールが必要になりますか?

自動的ではありません。計算された荷重、モーメント、剛性、または移動寿命の要件が小型モデルの能力を超える場合、より大きなガイドが必要になる場合があります。ガイドサイズを不必要に大きくすると、重量、コスト、走行抵抗が増加する可能性があります。

連続運転にはローラーガイドが常に適していますか?

いいえ。ローラーガイドは、より高い耐荷重と剛性が必要な場合に役立ちます。ボールガイドは、スムーズな動き、コンパクトなサイズ、低い抵抗がより重要な、軽量で高速な機器に適している場合があります。

低CPMに合わせて丸軸アルミスライダーを選択できますか？

CPM が低いだけでは十分ではありません。丸軸スライダシステムは通常、荷重、軸のたわみ、剛性、精度、コスト、取付構造などを考慮して検討されます。モーメント負荷が大きい低周波機械でも、プロファイルリニアガイドが必要な場合があります。

年間移動量がそれほど多くないのに、ショートストロークのガイドブロックが摩耗するのはなぜですか?

非常に短い反復ストロークでは、転動体が限られた軌道領域で動作し続け、潤滑剤の再分配がより困難になる可能性があります。荷重、予圧、振動、汚染により、局部的な摩耗がさらに増加する可能性があります。

DLYに連絡する

ストローク、サイクル定義、CPM、速度、加速度、移動質量、負荷方向、レールレイアウト、必要な耐用年数、精度、作業環境をDLYに送信してください。完全な動作条件に応じて、HD、ED、RD、およびミニチュア リニア ガイド ブロックのオプションを比較することができます。

電子メール: export@dlybearing.com   

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