ボールねじにおけるバックラッシュとは何ですか？

ボールねじのバックラッシとは、移動方向が反転する際に生じる軸方向のロストモーションのことです。スクリューまたはモーターはすでに方向を変えている可能性がありますが、最初に機械的なクリアランスを確保する必要があるため、ナット、テーブル、または可動コンポーネントはすぐには反応しません。

一般的な自動化機器では、少量のクリアランスが許容される場合があります。ただし、頻繁に方向を変更する CNC 機械、測定装置、アプリケーションの場合、バックラッシュが過剰になると、位置決めの精度と再現性が低下する可能性があります。

ボールねじのバックラッシとは何ですか?

ボールねじには、ねじ軸、ボールナット、および循環鋼球が含まれています。ボールはシャフトとナット内の対応する軌道の間を転がり、回転運動を直線運動に変換します。

ボールと軌道面の間にアキシアルすきまがある場合、逆転時に駆動側がそのすきまを通過しないと、負荷が逆方向に完全に伝達されません。バックラッシュやロストモーションが発生します。

ボールねじのバックラッシとリード精度を混同しないでください。リード精度は、指定された距離における理論上の移動と実際の移動との差を表します。バックラッシュは、方向反転時のロストモーションを表します。精度等級が高くても、アセンブリに軸方向のすきまがないことを自動的に意味するわけではありません。

ボールねじのバックラッシの原因は何ですか?

製造および組立のクリアランス

一部の標準ボールねじナットは、スムーズな動作と適度なトルクを維持するために、内部クリアランスを制御して設計されています。これは必ずしも製造上の欠陥を示すものではありません。

より低いバックラッシュが必要な場合は、製造および組み立て時にボールのサイズ、軌道の形状、および予圧を適切に一致させる必要があります。大きなボールをランダムに取り付けることは、過度の干渉によりトルク、熱、軌道面の摩耗が増加する可能性があるため、安全な調整方法ではありません。

玉と軌道の摩耗

繰り返しの運転によりボールや軌道面は徐々に摩耗します。過度の負荷、衝撃、汚れ、不適切な潤滑、または不適切なアライメントが発生すると、摩耗がより早く進行する可能性があります。接触面が摩耗すると、内部の軸方向すきまが増加することがあります。

バックラッシがねじストロークの一部分のみに現れる場合は、局部的な軌道面の摩耗または損傷を考慮する必要があります。ネジ軸も磨耗している場合は、ナットのみの交換では改善しない場合があります。

サポートベアリングの動き

測定された反転誤差のすべてがボール ナットに起因するわけではありません。ロックナットが緩んでいたり、ベアリングの予圧が正しくなかったり、固定端のサポートベアリングが摩耗したりすると、ねじシャフト全体が軸方向に動く可能性があります。

ナットを交換する前に、軸力が加わったときにネジ端が動くかどうかを確認してください。完全なネジがサポート構成内で動く場合、ベアリング アセンブリがエラーの原因である可能性があります。

ルーズカップリングまたはナットマウント

モーターのカップリング、ナットとシートのボルト、またはベアリング ハウジングが緩んでいると、逆転中に動きが失われる可能性があります。したがって、機械テーブルでの測定値は、ナット内部の実際のすきまよりも大きくなる場合があります。

間違ったインストール

スクリューシャフト、ナットハウジング、サポートベアリング間のミスアライメントは、すぐにバックラッシュを引き起こすとは限りません。ただし、荷重が不均一になり、走行抵抗が増加し、局所的な摩耗が発生し、時間の経過とともにクリアランスが増加する可能性があります。

バックラッシュはリニアモーションシステムにどのような影響を与えますか?

位置決め誤差

軸が反転すると、テーブルが応答する前にモーターやネジが動く場合があります。したがって、特にターゲットが交互の方向から接近する場合、指令された位置と実際の位置は異なる可能性があります。

再現性の低下

機械は、一方向から近づくと一定の位置に一貫して戻りますが、反対方向から近づくと異なる結果が生成されます。これは反転に関連したロストモーションの一般的な兆候です。

機械加工および表面の誤差

CNC装置ではバックラッシにより、寸法のずれや輪郭変更時の跡の目立ち、軸反転時の切削不安定の原因となる場合があります。厳しさは機械の構造、切削負荷、制御システムによって異なります。

騒音・振動

クリアランスがあると、反転後にコンポーネントが突然再係合し、衝撃、振動、騒音が発生する可能性があります。ただし、異音だけではボールナットのガタが大きいとは言えません。潤滑、アライメント、サポートベアリング、その他の駆動コンポーネントも検査する必要があります。

ボールねじのバックラッシを低減するにはどうすればよいですか?

適切に適合したプリロードナットを使用してください

予圧は、ボールと軌道の間に制御された内部力を加えます。アキシアルすきまを低減し、剛性と反転応答性を向上させます。

プリロードは、必要な負荷、速度、モーターのトルク、デューティ サイクルと一致する必要があります。過剰な予圧は摩擦、動作温度、摩耗を増加させる可能性があるため、予圧が高ければ高いほど自動的に優れるわけではありません。

ダブルナット構造を考える

ダブル ボール ナットは、互いに予圧された 2 つのナット セクションを使用します。この構造により、標準すきまのシングルナットに比べてバックラッシ抑制効果が高く、アキシアル剛性が高くなりますが、設置スペースが大きくなり、一般に走行抵抗が大きくなります。

これら 2 つの構造の詳細な比較については、次を参照してください。SFU と DFU ボールねじ: バックラッシ、荷重、精度の違い。

インストールエラーを修正する

ネジ、ナットハウジング、サポートユニットの位置を確認してください。ベアリングのロックナット、カップリング、ナットフランジ、取付ボルトが正しく固定されていることを確認してください。

サポートベアリングまたはカップリングの緩みが原因でエラーが発生する場合、ボールナットを交換しても問題は解決されません。

適切な潤滑を維持する

潤滑は既存の機械的クリアランスを直接除去しませんが、摩擦を軽減し、ボールと軌道の摩耗を遅らせるのに役立ちます。潤滑剤の種類とメンテナンス間隔は、速度、負荷、ストローク、作業環境に適合する必要があります。

摩耗したコンポーネントを交換する

ナット、ねじ軌道、またはサポートベアリングがすでに摩耗している場合、調整では一時的な改善しか得られない可能性があります。摩耗したコンポーネントを検査して、ナットを交換するか、完全に一致したネジとナットのアセンブリのどちらが適切かを判断する必要があります。

より詳しい修正方法は、ボールねじのガタをなくすには。

バックラッシを完全になくすことはできるのでしょうか？

予圧されたボールねじを適切に選択すると、測定可能な軸方向クリアランスを非常に低いレベルまで減らすことができます。ただし、機械軸全体が「バックラッシが絶対ゼロ」であると説明するのは、通常、誤解を招きます。

最終的な反転誤差は、サポート ベアリングの動き、カップリングの変形、ナット シートの剛性、機械フレームの変形、熱膨張、制御システムの設定の影響を受ける可能性があります。

したがって、実際的な目標は、トルク、熱、耐用年数を考慮せずに可能な限り最高の予圧を追求するのではなく、機械の位置決め要件内でトータル ロスト モーションを制御することです。

ボールナットを交換する前に確認すべきことは何ですか?

交換品を注文する前に、次のことを確認してください。

• 完全なネジとナットのモデル
• ネジ径とリード
• シングルナットまたはダブルナット構造
• 元のクリアランスまたはプリロード要件
• バックラッシがストローク全体に沿って発生するのか、それとも局所的にのみ発生するのか
• ねじ軌道とナットの循環状態
• 固定端サポートベアリングの動き
• カップリング、ナット座、取付ボルトの状態

交換で最もよくある間違いの 1 つは、呼び径とリードだけでナットを注文することです。同様の基本サイズのマークが付いた 2 つのナットでも、フランジ寸法、循環構造、内部マッチング、予圧が異なる場合があります。

ナットの交換および適合するアセンブリの詳細については、を参照してください。バックラッシュ防止ボールねじナットは本当にバックラッシュをなくすことができるのでしょうか？。

DLYボールねじとナットのマッチング

DLYは、一般オートメーション向けにC7転造ボールねじ、より高いリード精度が必要な用途向けにC5研削ボールねじを供給しています。ボールねじ軸にはS55C鋼を使用し、DLYボールナットには20CrMo合金鋼を使用しています。

バックラッシ管理が必要な場合は、ねじ径、リード、ナット構造、予圧量、サポート配置、取付条件などを併せてご確認ください。交換プロジェクトの場合は、直径とリードのみよりも鮮明な写真、完全なモデル、図面の方が信頼性が高くなります。

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