研削ボールねじは、主にねじの軸に沿って力を伝達するように設計されています。移動テーブルの重量やラジアル加工力、転倒モーメントを支える部品としては使用しないでください。
このため、すべての研削ボールねじに適用される普遍的な「最大許容ラジアル荷重」は存在しません。ボールねじのカタログには通常、アキシアル動定格荷重、アキシアル静定格荷重、許容アキシアル荷重、臨界速度、および耐用年数が指定されています。一般に、ボールねじ自体の選択に個別のラジアル定格荷重は使用されません。
実際的な答え:ボールナットとネジシャフトに意図的なラジアル荷重がかかるのは避けてください。リニア ガイドまたは別のガイド機構を使用して、半径方向の力とモーメントをサポートします。
アキシアル荷重とラジアル荷重は異なります
アキシアル荷重はねじ軸の中心線と平行に作用します。ボールねじがモーターのトルクを直線推力に変換する方向です。
ラジアル荷重はねじ軸に対して垂直に作用します。典型的なソースには次のようなものがあります。
- テーブルまたは可動コンポーネントの重量
- 軸を横切って作用する切削力または加工力
- ねじ中心線から離れた位置にあるオーバーハング荷重
- ボールねじとリニアガイドの位置ずれ
- ねじ軸に対して垂直でないナットハウジング
- モーター、カップリング、またはサポートベアリングの位置ずれ
ボールねじ内のボールと軌道は、軸力を効率よく伝達するように配置されています。側面荷重がかかると、意図したように荷重がボール回路に分散されなくなります。
研削ボールねじがラジアル荷重を受けてはいけない理由
研削された軌道は正確なリードとスムーズな動きを提供しますが、研削プロセスによってボールねじがラジアルガイドになるわけではありません。研削ボールねじと転造ボールねじは、同じ基本設計原則に従っています。つまり、軸方向の動きと推力を伝達し、別個のガイド システムが移動テーブルを制御します。
過剰なラジアル荷重またはミスアライメントは、次の原因となる可能性があります。
- 不均一なボール負荷:一部のボールおよび軌道領域には、他の領域よりも多くの負荷がかかります。
- ランニングトルクの増加:ネジがきつく感じられたり、回転させるためにより多くのモータートルクが必要になる場合があります。
- 現地での着用：接触応力が集中すると軌道面が損傷し、寿命が低下する可能性があります。
- 振動と騒音:横からの荷重はボールのスムーズな循環を妨げる可能性があります。
- 位置決め精度の低下:ネジのたわみや不安定な摩擦は再現性に影響を与える可能性があります。
- シールと返品システムの損傷:重大な位置ずれがあると、内部ナット コンポーネントにさらなるストレスがかかる可能性があります。
- 早期の失敗:意図しない側面荷重がかかった状態で運転を続けると、ナット、ねじシャフト、またはサポート構成が損傷する可能性があります。
ネジ径が大きいほどラジアル荷重は大きくなりますか?
一般に、より大きなねじシャフトは、同じ有効長のより小さなシャフトよりも曲げに対する耐性が高くなります。ただし、軸径のみで許容ラジアル荷重を選定できるわけではありません。
ラジアルフォースの実際の影響は、いくつかの条件によって異なります。
- ねじ軸谷径
- シャフトの非支持長さ
- 横力がかかる位置
- 固定-固定、固定-支持または固定-自由軸受配置
- ストロークに沿ったナットの位置
- 軸端寸法
- ねじの許容たわみ
- 動的速度と振動条件
スクリューシャフトが永久変形に耐えるのに十分な強度を持っている場合でも、半径方向のたわみは精密位置決めシステムにとって大きすぎる可能性があります。さらに重要なことは、シャフトが材料強度の限界に達する前に、ボール ナットの内部接触が不均一になる可能性があることです。
したがって、シャフトの曲げ強度をボールねじアセンブリ全体の許容ラジアル荷重として扱うべきではありません。
ボールねじの定格荷重は何を表しますか?
ボールねじを選択する場合、最も関連する定格荷重は通常、軸方向の定格です。
基本動定格荷重
基本動定格荷重は、軸方向の動作荷重下での公称疲労寿命を計算するときに使用されます。ボールねじにかかるラジアル荷重の推奨値ではありません。
基本静定格荷重
基本静定格荷重は、アキシアル静荷重下でのボールと軌道面の接触部の永久変形に関係します。これは、アセンブリがサポートできる最大ラジアル力として解釈されるべきではありません。
許容アキシアル荷重
許容アキシアル荷重は、ねじシャフトの座屈、引張応力または圧縮応力、取り付け配置、およびナットの位置によっても制限される場合があります。これらの条件は、長いねじ軸や垂直軸の場合に特に重要になります。
あ高負荷ボールねじ意図した軸方向でより大きな容量を提供するように設計されています。 「高負荷」とは、ねじがリニアガイドの代わりになることや、意図的に大きなラジアル力を伝達できることを意味するものではありません。
ラジアル荷重をどのように支えるべきか
移動テーブルは、適切なサイズのリニア ガイド、リニア ベアリング、または別の専用ガイド機構によって支持される必要があります。これらのコンポーネントは進行方向を制限し、ラジアル荷重、横方向の力、および転倒モーメントを負荷します。
一般的な直線軸の場合:
- ボールネジ軸方向の推力と位置決め動作を提供します。
- リニアガイド移動質量と外部ラジアル荷重を支えます。
- ガイドブロックはピッチ、ヨー、ロールの瞬間に抵抗します。
- サポートベアリングねじ軸を配置し、軸端で発生する荷重を支えます。
DLYが提供するリニアガイドウェイラジアル荷重を支持し、ボールねじ駆動軸の移動を制御します。
ネジの荷重とサポートベアリングの荷重を混同しないでください
ボールねじの端にあるサポートベアリングには、独自のアキシャル荷重およびラジアル荷重定格がある場合があります。これらの値は、ボール ナットではなく、ベアリングとその取り付け配置に属します。
たとえば、固定側のアンギュラコンタクトベアリング構成は、指定されたラジアルベアリング荷重に耐えながら、軸方向のスラストを伝達することができます。ボールねじナットを移動テーブルのラジアル軸受として使用できるわけではありません。
サポート耐力、軸端強度、ボールねじの軸方向定格荷重は別途確認する必要があります。
側面荷重の可能性がある設計をチェックする方法
ラジアル力がボールねじに到達している可能性がある場合は、ねじに一般的なラジアル荷重制限を割り当てようとするのではなく、まずその原因を特定します。
- 力の方向を描きます。アキシアル力、ラジアル力、転倒モーメントを分離します。
- ガイドシステムを確認してください。ガイド ブロックが移動重量、外部横力、および加えられるモーメントに耐えられることを確認します。
- ネジとガイドの位置を確認してください。全ストロークにわたってねじ軸とガイドレールの間の平行度を測定します。
- ナットハウジングを検査します。取付面がネジ軸に対して垂直であり、ナットが横に引っ張られないことを確認してください。
- 軸端の配置を確認してください。ベアリングのフィット感、ハウジングの位置合わせ、カップリングの取り付けを確認します。
- 本締めする前にネジを回してください。回転トルクは移動全体を通じて滑らかなままである必要があります。
- 避けられない複合荷重についてはメーカーにお問い合わせください。設計でナットの横力を排除できない場合は、特別な解析が必要です。
ラジアル荷重またはミスアライメントの警告兆候
考えられる症状は次のとおりです。
- ナットがストロークに沿って移動するとランニングトルクが変化します
- ナットブラケットを完全に締めるとネジが締まります
- 特定の位置付近で異音や振動が発生する
- ねじ軌道面の偏摩耗痕
- 対応するアキシアル荷重の増加を伴わずに、モータ電流が増加します。
- サポートベアリングまたはナットの温度が急速に上昇する
- 位置決め精度はストロークの異なるポイントで変化します
取り付け後にこれらの症状が現れた場合は、制御された順序でナット ハウジングとサポート ユニットを緩め、位置を再確認してください。モーターのトルクを増加したり、予圧を追加したりするだけで問題を解決しようとしないでください。
結論
すべての研削ボールねじに適用できる単一の最大許容ラジアル荷重はありません。研削ボールねじは、主にアキシアル荷重、寿命、精度、リード、速度、座屈抵抗、臨界速度に基づいて選択されます。
ラジアル荷重と転倒モーメントは別のリニアガイドシステムで負担する必要があります。ボールナットに加わる横力は、正しいガイドの選択、構造設計、取り付け位置の調整によって最小限に抑える必要があります。
特定の用途については、アキシアル荷重、ストローク、取り付け方向、速度、必要な精度、ネジサポートの配置、ガイドのレイアウトを提供します。 DLY はこの情報を使用して、適切な製品を推奨します。ボールねじおよび一致する直線運動コンポーネント。
