リニアガイドウェイの摩擦係数：何がそれに影響を与えるのか？

転がりリニアガイドウェイの摩擦係数は従来の滑りガイドよりもはるかに低いですが、すべてのレール、ブロック、および動作条件に適用できる単一の係数はありません。実際の走行抵抗は、転動体の種類、外部荷重、予圧、シール、潤滑剤、速度、温度、取り付け精度によって異なります。

カタログの摩擦係数は予備計算に役立ちますが、モータの選択は軸全体の抵抗に基づいて行う必要があります。シール抵抗、加速度、ケーブルキャリア、ベローズ、ボールねじ、および外部プロセス力は、ガイドウェイの理論上の転がり摩擦よりも重要な場合があります。

リニアガイドウェイの摩擦係数とは何を意味しますか?

転がりリニアガイドウェイでは、ボールまたはローラーがブロックとレール軌道の間を循環します。転動体は直接の滑り接触を軽減し、ラジアル荷重、逆ラジアル荷重、横荷重をサポートしながら、ブロックが比較的低い抵抗で移動できるようにします。

摩擦力と適用される垂直荷重の間の単純化された関係は、次のように書くことができます。

どこ：

• F_r= 加えられた荷重に関連する転がり抵抗
• μ= 基準摩擦係数
• P= ガイドウェイに作用する荷重

この簡略化された方程式には、エンドシール、ボトムシール、スクレーパー、または潤滑剤からの固定抵抗は含まれていません。また、ガイドウェイが正しく設置されており、荷重が意図したとおりに分散されていることも前提としています。

予備的なエンジニアリング見積もりでは、転がりリニアガイドウェイの摩擦は、多くの場合、1000 分の 1 の範囲内として扱われます。正確な値は、選択したシリーズおよび構成の技術データから取得する必要があります。

摩擦係数と実走行抵抗の関係

摩擦係数と走行抵抗は関連性がありますが、互換性はありません。

外部荷重が低い場合、シール抵抗は測定された力の合計の大部分を占める可能性があります。この合計抵抗を小さな荷重で割ると、内部の転がり接触が正常であっても、見かけ上高い摩擦係数が得られます。

このため、計算された係数を 1 つだけ報告するよりも、実際に測定された走行抵抗とテスト条件を記載する方が有益です。

リニアガイドウェイの摩擦に影響を与える要因は何ですか?

1. ボールまたはローラーの構造

ボールガイドウェイはボールと軌道面の間に点接触または曲線接触を使用しますが、ローラーガイドウェイは線接触を使用します。一般に、ローラーガイドウェイは荷重下でより高い剛性を提供しますが、実際の走行抵抗は、特定の軌道の形状、予圧、シールおよび潤滑剤によって異なります。

選択したシリーズを同等の条件下で比較せずに、すべてのボール ガイドがすべてのローラー ガイドよりも摩擦が低いと仮定するのは正確ではありません。

2. プリロード

プリロードにより内部クリアランスがなくなり剛性が向上します。また、転動体と軌道面との接触力が増大し、走行抵抗が増大します。

プリロードが高いほど自動的に優れているわけではありません。機械の剛性、外部荷重、取り付け精度、速度、位置決めの要求に応じて選択してください。過剰な予圧は、熱、モーターの需要、レールの位置ずれに対する感度を増加させる可能性があります。

3. エンドシールとスクレーパー

エンドシールは潤滑剤を保持し、ブロックへの塵や切り粉の侵入を防ぎます。レールとの接触により、外部負荷に正比例して増加しない比較的固定された抵抗が生成されます。

二重シール、金属スクレーパー、および特別な汚染防止オプションを使用すると、耐性がさらに高まる可能性があります。このトレードオフは、最小限の駆動力よりも保護が重要である粉塵の多い環境や機械加工環境では価値があります。

4. 潤滑剤の種類と量

グリースの粘稠度、基油の粘度、温度、充填量は、ブロック内で潤滑剤を循環させるのに必要な力に影響します。冷たいグリースや過剰なグリースは、特に始動時に一時的に抵抗を増加させる可能性があります。

潤滑が不十分な場合も、接触面間の保護膜が減少して抵抗が増加する可能性があります。正しい目標は安定した潤滑であり、単に可能な限り潤滑剤の量を少なくすることではありません。

5. 速度と温度

潤滑油の粘度は温度と速度によって変化します。抵抗は冷間始動時に高くなり、潤滑油が温まるにつれて減少することがあります。高速では、シールの動作、潤滑剤の循環、内部の動的効果により、測定される力が変化する可能性があります。

したがって、正確な駆動力データが必要な場合は、実際の動作速度と安定した温度で摩擦を評価する必要があります。

6. レールのアライメントと取付精度

2 レール システムの平行度エラーにより、テーブルが移動するときにブロックが横方向に移動します。不均一な取り付け面、レールの高さの違い、および不適切なボルトの締め付けによっても、理論上の摩擦計算には現れない内部負荷が発生する可能性があります。

異なる位置で抵抗が変化する場合は、潤滑剤を交換したりブロックを交換したりする前に、位置合わせと取り付け精度を検査してください。

7. 荷重の方向とモーメント

キャリッジの荷重は、すべてのブロック間で常に均等に分担されるわけではありません。オフセットされた重心またはプロセス力により、ピッチ、ヨー、またはロールのモーメントが発生し、1 つのブロックに大きな負荷がかかると同時に、別のブロックが除荷される可能性があります。

各ブロックの等価荷重は、実際のレール間隔、ブロック間隔、荷重位置から計算する必要があります。

8. 汚染と摩耗

金属片、ほこり、乾燥したグリース、腐食、または軌道の損傷により、抵抗が増加し、局所的なタイトポイントが発生する可能性があります。汚れに関連した抵抗は故障状態であり、通常の摩擦係数として含めるべきではありません。

リニアガイドウェイの駆動抵抗はどのように見積もることができますか?

水平軸のガイドウェイ部分の単純化された推定は次のように記述できます。

どこ：

• F_ガイド= 推定総ガイドウェイ抵抗
• μ= 基準転がり摩擦係数
• P= ブロックに作用する等価荷重
• F_シール= すべてのブロックの合計シール抵抗とスクレーパー抵抗

この推定値はまだ完全なモーターの力を表していません。軸の計算には以下も含める必要がある場合があります。

• 移動質量の加速力
• 垂直軸または傾斜軸上の重力成分
• ボールねじ、ベルト、ラック、シリンダの抵抗
• ベアリングとカップリングの損失
• ケーブルキャリアとホースの抵抗
• ジャバラと保護カバーの抵抗
• 切削力、押し付け力、またはその他の外部プロセス負荷

リニアガイドウェイの走行抵抗はどのように測定されますか?

フォースゲージやロードセルを接続し、キャリッジの動きに合わせて走行抵抗を測定できます。有用なテストは、離脱力と定常走行力を区別します。

1. 設置されたガイドウェイを準備します。
   レールが位置合わせされていること、取り付けボルトが正しく締め付けられていること、およびブロックに指定された潤滑剤が含まれていることを確認してください。
2. 無関係な抵抗を可能な限り削除します。
   ガイドウェイのみをテストすることが目的の場合は、ボールねじ、ベルト、ケーブルキャリア、またはその他の駆動コンポーネントを取り外します。
3. 進行方向と平行に力を加えます。
   斜めに引っ張ると横方向の負荷がかかり、結果が変わります。
4. 記録的な離脱力。
   キャリッジが静止した後、動き始めるのに必要なピーク力を測定します。
5. 安定した走力を記録。
   加速領域と減速領域を除き、制御された一定速度で移動します。
6. 両方向で測定します。
   大きな方向の違いは、位置合わせ、シール、または荷重分散の問題を示している可能性があります。
7. ストローク全体にわたる抵抗を比較します。
   局所的なピークは、レールの損傷、取り付けエラー、または汚れを示している可能性があります。

試験レポートには、ブロックのモデル、数量、予圧、シール、潤滑剤、適用荷重、速度、温度、移動位置、およびガイドウェイが単独で試験されたのか、それとも完全な軸の一部として試験されたのかを含める必要があります。

異常な走行抵抗はどのようにして特定できるのでしょうか?

異常な摩擦は、振動、温度上昇、または不安定なモーター電流として現れることもあります。関連する診断については、を参照してください。リニアガイドウェイが動作中に振動するのはなぜですか?

DLYはボールタイプとローラータイプを供給リニアガイドウェイさまざまな荷重、剛性、設置高さ、動作要件に対応します。ブロックの予圧、シールの配置、精度等級、および潤滑は、機械全体の状態に応じて確認する必要があります。

耐久性の高いボールガイドアプリケーションの場合、DLYHD スクエアガイドウェイ4列循環ボール構造を採用。実際の走行抵抗はシリーズ名だけではなく、ブロックサイズ、予圧、シール、潤滑剤、荷重、設置条件によって異なります。

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