9 選定前に決めるボールねじの仕様

ボールねじモデルを選択する前に、エンジニアは直線軸が実際に何を行う必要があるかを定義する必要があります。必要な荷重、ストローク、速度、位置決め精度、取り付け配置によって、提案されたボールねじが安全に動作し、期待される動作性能を達成できるかどうかが決まります。

「直径 20 mm、リード 5 mm」とのみ記載されているモデルは完全な仕様ではありません。同じ公称ボールねじサイズを使用する 2 台の機械では、動作条件が異なるため、異なる精度等級、ナット構造、サポートの配置、または端部の加工が必要になる場合があります。

このガイドでは、9 つ​​の重要な項目について説明します。ボールねじ仕様詳細なサイジング、モデルの選択、または見積りの前に定義する必要があります。

モデル番号ではなくアプリケーションから始めてください

ボールねじの選択は通常、既存のカタログ コードではなく、機械の要件から始まります。最初のステップは、動作軸を明確に説明することです。

• どのコンポーネントが移動されるのでしょうか?
• どのくらいの距離を移動する必要がありますか?
• 動きはどれくらい早く完了しなければなりませんか?
• ねじにはどのようなアキシアル荷重が作用しますか?
• 軸は水平ですか、垂直ですか、それとも傾斜していますか?
• どのような位置決め精度と再現性が必要ですか?
• 機械はどのくらいの頻度で稼働しますか?

これらの条件に基づき、ねじ径、リード、精度等級、ナット構造、支持方法などを選定します。最初に使い慣れたモデルを選択し、後で用途を確認すると、負荷容量が不十分になったり、シャフト速度が過剰になったり、座屈の危険が生じたり、不必要なコストが発生したりする可能性があります。

1. アキシアル荷重

ボールねじは主にその軸に沿って荷重を伝えます。したがって、選択には可動コンポーネントの総重量以上の重量が必要になります。製造業者または設計者は、完全な動作サイクル中に作用するさまざまな力を評価する必要があります。

関連する負荷には次のものが含まれる場合があります。

• 垂直軸または傾斜軸に作用する重量
• 加減速力
• 加工力または押し付け力
• ガイド、シール、および接続された機構からの摩擦
• 衝撃または一時的なピーク荷重

最大荷重は、ボールねじがピーク動作条件に耐えられるかどうかを判断するのに役立ちます。予想される疲労寿命を評価する際には、デューティ サイクル全体の平均荷重が使用されます。

垂直軸の場合、移動質量により連続的な軸方向荷重が発生します。ボールねじは通常、逆方向に駆動される可能性があるため、モーター ブレーキまたは独立した保持装置により、電力損失時の制御不能な動きを防止する必要があります。-ボールねじ自体をセルフロック式の安全機構として扱うべきではありません。-

2. 必要ストロークと全長

必要ストロークとはナットが移動しなければならない距離です。ボールねじ全長とは異なります。

完成したシャフトには通常、以下が含まれます。

• 使用可能ナット移動量
• 作動ストローク外の追加ねじ長さ
• 固定端ベアリング シート-
• サポート付きエンド ベアリング シート-
• モーターまたはカップリングの接続
• 肩、ねじ、溝、またはその他の機械加工された特徴

サポートされていない長さは臨界速度と座屈に対する抵抗力の両方に影響を与えるため、シャフトが長い場合はさらに注意が必要です。お見積りの際は、長さのみをご指定いただくのではなく、必要なストロークと全長を別途ご指示ください。

3. 線速度と加速度

必要な線速度はボールねじのリードと回転速度に影響します。それらの基本的な関係は次のとおりです。

単位を一貫して変換する場合、リード 10 mm で 500 mm/s で動くネジは 3,000 rpm で回転する必要があります。同じ動作で 5 mm リードを使用する場合、必要な回転速度は 6,000 rpm に増加します。

リードが小さくなれば自動的に優れたシステムが得られるわけではありません。これにより理論上の機械的分解能が向上し、特定のモーター トルクで利用可能な線形推力が増加する可能性がありますが、同じ線形速度を達成するにはより高いシャフト速度も必要になります。

加速度も定義する必要があります。急速な加速により、モーターに必要なトルクが増加し、ボールねじ、サポートベアリング、および接続された構造に追加の力が発生します。

4. ネジ径

ねじの呼び径は、軸方向の負荷容量、シャフトの剛性、臨界速度、座屈抵抗に影響します。一般に直径が大きいほど剛性が高くなり、より長いストロークやより高い圧縮荷重に適しますが、慣性、設置スペース、コストも増加します。

したがって、直径の選択には次の点を考慮する必要があります。

• 最大および平均アキシアル荷重
• サポートされていないシャフトの長さ
• 最高回転速度
• 水平または垂直設置
• -サポート契約を終了する
• 取り付け可能スペース

長い垂直ねじや圧縮荷重がかかったねじの場合、座屈の検証は特に重要です。長い高速シャフトの場合、重要な速度検証が主な制限となる可能性があります。-

5. ボールねじリード

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直線距離です。モーターの回転と直線運動を直結させます。

コントローラの分解能、モータ速度、必要な推力、目標サイクルタイムを合わせて考慮する必要があります。リードの選択は、位置決め精度のみに基づいて行うべきではありません。

6. 転造ボールねじまたは研磨ボールねじ

要求される位置決め性能とプロジェクトコストは、転造ボールねじと研削ボールねじのどちらが適切であるかを決定するのに役立ちます。

研削ボールねじと転造ボールねじの製造方法の比較

転造ボールねじは、転造ダイスによる塑性加工により軸軌道を形成したものです。一般的な産業運動に効率的な生産と経済的なソリューションを提供します。 DLY は通常、オートメーション機器、包装機、CNC ルーター、その他の標準用途向けに C7 精度の冷間圧延ボールねじを供給しています。{2}}

研削ボールねじは、軌道面を精密研削により仕上げたものです。一般に、機械がより厳密なリード制御、より要求の厳しい位置決め性能、またはより高い動作の一貫性を必要とする場合に選択されます。

要求される軸精度に応じて製造方法を選択してください。接地ネジを使用しても、不適切な支持構造、位置合わせ不良、柔軟な取り付け面、または不正確な機械アセンブリによって引き起こされる誤差を補正することはできません。

7. 精度、再現性、軸方向すきま

これらの用語はモーション パフォーマンスのさまざまな側面を説明するものであり、同じ意味で使用しないでください。

プリロードの用語と利用可能なレベルは、メーカーやナットの設計によって異なります。購入者は、1 つの予圧コードがすべてのサプライヤーで同じ意味を持つと仮定するのではなく、必要な軸方向クリアランス、剛性、または実行トルク条件を指定する必要があります。-

 

8. 取付姿勢と支持方法

同じボールねじでも、その端部の支持方法に応じて動作限界が大きく異なる場合があります。一般的な配置には、固定-フリー、サポート-サポート、固定-サポート、および固定-固定の構成が含まれます。

固定端サポートには、通常、シャフトを軸方向に位置決めする予圧されたアンギュラ コンタクト ベアリング構成が含まれています。-反対側のサポートは非​​駆動端を収容し、シャフトのたわみの制御に役立ちます。-適切なサポートユニットには、ネジのサイズと取り付け構造に応じて、BK/BF、FK/FF、または EK/EF の組み合わせが含まれます。

サポート方法は以下に影響します。

• 許容回転速度
• 座屈耐性
• アキシアル剛性
• 熱膨張挙動
• インストールの複雑さ

方向性も明記する必要があります。垂直軸では、重力負荷、モーターのブレーキ、落下防止を考慮する必要があります。-水平方向の長いストロークの設置では、シャフトのたわみと危険速度の追加の制御が必要になる場合があります。-

9. 端部加工と接続部品

標準のボールねじシャフトは、多くの場合、取り付ける前に機械加工が必要です。シャフトの両端は、選択したベアリング サポート、ロックナット、モーター カップリング、および周囲の機械構造と一致する必要があります。

代表的なボールねじ軸端加工の特徴

端部加工図では以下を定義する必要があります。-

• ベアリング-シートの直径、長さ、公差
• 肩の位置
• おねじまたはめねじ
• ロックナットと止め輪の溝-
• カップリング径と接続長さ
• キー溝、二面取り、またはレンチのセクション
• 必要な中心穴と面取り

ボールねじをサポートベアリングやカップリングだけで選択しないでください。軸受の配置に剛性がなかったり、端部の加工により位置ずれが生じたりすると、寸法的に正しいねじ軸であっても動作が不良になる可能性があります。

DLY は、カスタマイズされた端部加工と互換性のあるボールねじを供給できます。ボールねじサポートユニット顧客の組立図によると。

追加の動作条件

9 つの主な仕様は機械的要件を定義しますが、最終的なモデルを確認する前に周囲の環境も考慮する必要があります。

重要な条件には次のようなものがあります。

• 動作温度
• ほこり、切り粉、クーラント、または湿気への曝露
• 潤滑剤の種類とメンテナンス間隔
• 連続運転または断続運転
• 必要寿命
• 騒音制限
• クリーンルームまたは耐腐食性の要件-

潤滑間隔は、1 つの一般的な動作時間によって定義することはできません。再潤滑は、速度、ストローク、負荷、温度、汚れ、潤滑剤の状態によって異なります。機器メーカーは、実際のデューティサイクルに基づいて間隔を設定し、試運転中に潤滑状態を検査する必要があります。

仕様がどのように連携するか

ボールねじパラメータは個別に選択しないでください。それぞれの選択により、システムの別の部分が変化します。

• ストロークが長くなると、シャフト径を大きくしたり、サポート方法を変更したりする必要がある場合があります。
• 線速度が高くなると、シャフト rpm を臨界速度制限以下に保つためにより大きなリードが必要になる場合があります。-
• リードが小さいと利用可能な推力が増加しますが、同じ移動速度に必要な回転速度も増加します。
• プリロードを高くすると剛性が向上しますが、摩擦、温度、モーターのトルクが増加します。
• 精度グレードが高くなるとリードの管理が改善される可能性がありますが、取り付けや構造上のエラーを排除することはできません。

したがって、最終的な選択は、ボールねじ、ナット、サポートベアリング、カップリング、モーター、ガイド、機械構造を含む完全な駆動システムとしてチェックする必要があります。

結論

ボールねじを選択する前に、アキシアル荷重、ストローク、速度、加速度、ねじ径、リード、精度要件、アキシアルすきま、取り付け配置、端部加工を定義します。これらの仕様は、耐用年数、座屈、臨界速度、モーター要件をチェックするために必要な情報を提供します。

交換プロジェクトの場合は、完全なモデル番号、寸法図、設置情報をお送りください。新しい機械の場合は、直径とリードだけでカタログモデルを選択するのではなく、使用条件を提供します。

DLY は、C7 転造ボールねじおよび C5 研削ボールねじ、標準およびカスタマイズされたボールナット、端部加工、および適合するサポートコンポーネントを提供しています。当社のエンジニアリング チームは、お客様のアプリケーション データを確認し、適切なボールねじ構成を推奨します。

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