精度の考え方について

質問

いつも勉強させていただいております。
よろしくお願いいたします。

今の課題として、常盤の幅約1500ｍｍの上を前後に端から端まで動かしたときの繰り返し精度を20μmにしたいのですが、高剛性アクチュエーターを左右に並べて、モーターの同期制御が良いのか、片軸のみモーターを取り付けもう片方は標準圧のガイドでならわせたほうが良いのかわかりません。

片方にマグネスケールを取り付けるとの構想らしいですが、自分的には20μmというなら両方に取り付けたほうがいいのでは？と考えています。

また、装置の設置場所が温度が一定ならいいのですが、違うらしいです。

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

詳細な構造や負荷の受け方が不明ですが、±10μmなら与圧使用の大きなガイド１個＋
アクチュエータ１個でも可能とかんがえます。
繰り返し精度なので、ボールねじでも可でしょうし、リニアサーボモータでも可と思います。
（工作機のように、絶対値送り{測定}が必要ならボールねじは不向きですが）

さて、鋼の線膨張係数(20℃)は、11.7(×10-6/℃)なので、定盤の幅1500mmで10℃変化すると
11.7(×10-6/℃)×1500mm×10℃＝0.1755mm（175.5μm）変化します。
室温が朝5℃で昼間15℃は良くあるケースで、絶対値測定はでは±10μmはでません。
温度が一定の恒温室での運用が必要でしょう。

絶対値送り{測定}の言葉選択が誤っていたかもしれませんが、小生の意図は、

ボールねじのリードが10mmとすれば、1回転で10mm±10μm、2回転で20mm±10μm、
11.5回転で115mm±10μmとなります。
ボールねじのリード切り精度バラツキが例えば±4μmなら、その他の要因でのバラツキが±6μmしか許されなくなります。
それが、絶対値送り{測定}と記述した内容に当たります。
（ボールねじのリードの誤差は、長くなればなるほど大きくなり、不向きとなります）
≪ボールねじリード誤差分が、見込み送りティーチングとなってしまいます≫

そうでない場合は、ダイヤルゲージ等を使用して、例えば1000mm±0μmに限りなく近付け
設定（ティーチング）するとします。≪ダイレクトティーチング方式となります≫
その回転数は100.0…1*か99.9…9かもしれませんが、ボールねじのリード誤差は殆ど考慮なく、
再現性の精度のみが考慮の対象となります。

です。判り難い言葉を使用して御免。

参考URL：

http://www.coguchi.com/search-date/kogyo.html

補足

回答ありがとうございます。

＞工作機のように、絶対値送り{測定}が必要ならボールねじは不向きですが

とは、どういうことでしょうか？ボールネジは熱膨張により、大きく狂ってしまうということでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.6

noname#230359

＞高剛性アクチュエーターを左右に並べて、モーターの同期制御

工作機械でこの方式を採用するのは重心の軸上に送りねじを配置できない為

重心軸上でアクチュエーターを配置できるなら問題は無い
出来れば両側にふらつき防止のガイドを配置する

繰返し20μの精度はそれほど厳しいとは思わない。
位置決め精度ならねじの誤差なども考慮が必要だし
この場合はスケールが有効です。

測定の位置関係に関係するが 熱線膨張にしても全体が同一に近い膨張率なら
大きな問題ではないように思う。

どこを基準にして測定するのか？ どの様な精度を求められるのか？
評価の基準が必用と考えます。

お礼

お礼が遅くなってしまい申し訳ございません。

なるほど。
20μmは温度が一定であればTHKさんなどでも余裕との回答でした。
しかし、温度変化が著しい（差15℃くらい）でもリニアアクチュエーターの2軸同時制御で可能とのことでした。

ボールネジだと、ボールネジ単体の誤差がある場合、20μmは厳しいのでは、との回答でした。

やはりやってみて痛感するのがいいみたいです（笑）

回答ありがとうございました。

回答No.5

noname#230359

?＞高剛性アクチュエーターを左右に並べて、モーターの同期制御
?＞片軸のみモーターを取り付けもう片方は標準圧のガイドでならわせ
?＞片方にマグネスケールを取り付けるとの構想

なにか混同があるような気が・・・

?は強力な駆動を必要とする工作機械などこの方式だが、それは原則として繰返しを含めた精度をどうこうするものではない。
?は一般的な方式。但しガイドの真ん中に駆動軸があるという対称性を崩すなら運動精度の面で好ましくない。ＲＯＢＯＴはこれも多いが。
?は位置測定の軸芯と駆動軸芯が離れていると読める。
これは両者を出来るだけ一致させるべきという?アッベの原理?からマズイのではないか。
かといって
＞両方に付ける
は、その平均で動く？？？

装置の温度は、変動を抑えることが肝要。また切削機械のように主軸モータが発熱したり熱い切屑が溜まるような局部的変動は特に問題。
これがあるとアッチコッチフラフラ　状態。
全体の温度変化が緩やかかつ局部的変動が小さいなら、スケールを含めて熱膨張率を一致させるほうが安定性に優る。
温度対策は設計の蓄積が肝だが、無いと完成後にサーモグラフで観察して対策するしかないと思われる。

参考URL：

http://www.proengineer-institute.com/triz_kw004.html

お礼

お礼が遅れてしまいもうしわけございません。

なるほど。
それぞれに意味があるし、方法によって問題があることがわかりました。
確かに温度が一定の環境であれば問題ないのですが・・・
これはエンドユーザーの都合で設置場所はどうしてもゆずれないそうです・・・

なので、精度保証はできない旨を伝えなければならないと思います。

ご回答ありがとうございました。

回答No.4

noname#230359

回答(1)です。

＞ガラススケールとはどのようなものなのでしょうか？

ガラススケール（光学スケール）として、ハイデンハイン社が有名です。
ホームページとスケールカタログのＵＲＬを貼っておきます。
スケール自身の熱膨張が小さく超高精度です。
今回のケースではオーバースペックと思います。

参考URL：

http://www.heidenhain.co.jp/ja_JP/ http://www.heidenhain.co.jp/fileadmin/pdb/media/img/208960-J2.pdf

お礼

お礼が遅くなってしまい申し訳ございません。
温度の差が激しい場所での設置ですので確かにオーバースペックかもしれません。というか、意味がないような気がします。
回答ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

μm表示にするから
すごい精度　と思われがちですが
20μm　=　0.02mmです
繰り返し精度だけなら　ボールねじ　＋　サーボまたは　ステップ　で　出ると思う（バックラシも含めてね）

それが　本当に1500.000　となると　難しいけど

リニアサーボなら　0.001台出せると思う（ハンチングしてるけど）
http://www.iai-robot.co.jp/product/lsa/index.html

お礼

回答ありがとうございます。

ストロークは1500ｍｍです。。。

難しいでしょうかね・・・

回答No.1

noname#230359

高剛性アクチュエーター．．．がよく分かりません(不勉強で申し訳
ございません)がスケールフィードバックで両端の位置決め精度20μｍ
は十分に可能と判断します。
例えばマシニングセンタのテーブルは、両端を直動ガイド(例：THKさん
のＬＭガイド)で支持し、1本のボールスクリュー＆モータ、片側のみの
スケールフィードバックで、キチンとした位置決め精度を出しています。

通常の位置決め精度よりも、装置の設置場所温度が一定でないこと
に問題がありそうです。
ガラススケールを用いれば良いのですが価格がネック？

補足

回答ありがとうございます。

高剛性アクチュエーターとはTHKのKRやSKRいうシリーズがあるのですが、剛性の高い骨格にボールネジとガイドが一体になったものです。

確か±5μmくらいの精度が可能です。（モーターにもよりますが。）

温度に関しては、そのときの温度での測定だそうなのでさほど気にしなくて良いようです。

ガラススケールとはどのようなものなのでしょうか？
熱膨張などに強いのでしょうか？

素人で申しわけございません。

よろしくお願いいたします。