サーボとボールネジ、リニアサーボの構想まとめのヘ…

質問

サーボとボールネジ、リニアサーボの構想まとめのヘルプをしていて、

リーダーの指示で、毎日教本との睨めっこで、脳細胞が生き返っています。
その中に、サーボとボールネジ、リニアサーボの構想まとめのヘルプがありま
した。

サーボとボールネジは、ボールネジ　ロングストローク　の質問題で、
? Ｌ／Ｄ の問題で、自重で曲がるので高速回転が出来ない
　 (他の回答者さん記載内容)
　 危険回転数等をカタログで確認してみてください
? 加速性能が悪くなる
　 円筒の擬似ボールねじGD2 ＝ 125×π×ρ×Ｌ×Ｄ^4 の計算になる
　 ［ρ：7.866g/cm^3…鋼の場合、Ｌ：円筒の長さ m、Ｄ：円筒の直径 m］
　 長くすると自重で撓むので、径を大きくすると、加速性能が悪くなり、大
　 きな動力が必要となる
? 動作時のボールねじ熱膨張を考慮した軸受構成となり、高速回転に向かな
　 い軸受構成を選択しなくてはいけなく、高速動作に向かなくなる
の回答がありました。

?と?は少しわかります。
?がわかりません。
特に、?を詳しく教えてください。
?と?も、わかりやすい資料があればおしえてください。

リニアサーボを使った実用新案の説明文にしようしたいので。

回答No.10

noname#230359 · ベストアンサー

回答(８) zaumaku さんの画をかりて、

ボールねじの使用状況に応じて、
Ａ）?が無いケース
Ｂ）?が?と同じケース
Ｃ）?が回答(８) zaumaku さんの画のケース
Ｄ）?が小生の初出回答の画のケース
、等々です。

その各場合で、危険回転数の設定が異なります。
これは、梁の両端指示仕様によって、撓み量の計算方法が異なるのに似ています。

Ｄ）は、ボールねじが走行時の発熱で、数℃上昇してもロングスパンではミリ単位で伸びます。
だから、ラジアル荷重のみ受けて、スラスト荷重か掛かると、今流行りの“いなし”にて、
ベアリングや軸受ブロックに負荷が掛からない構造にします。
(工作機のように送り精度重視ではなく、速度等が重視の製造物の話しです)

難しい記載ですが、以上を追加します。

回答（9）の　DM さん　へ 、

記載漏れは真摯に受け止め、小生の考えを詳しく述べているだけです。
少し、誤解があります。
いつも、感情が多分に入った熱の入った回答をしているわけではありません。
iwanaiから小生へ感情が入った回答が重なりに重なった場合に、小生も感情が多分に入った
熱の入った回答を返礼してしているのであって、今回は該当しないと思います。
許してねっ、にゃんにゃん。

それと、ボールねじのロングストロークの別の質問での小生の回答を引用しての別の質問者の
質問であったので、小生の詳細説明を記載しております。
その詳細説明に対しての反論なので、
※ 記載漏れは真摯に受け止める
※ 小生の考えは、新たに詳細に述べる
ことをしているだけです。

小生の詳細説明に対しての反論の記載内容が、非礼な書き方であったため、少し感情が入った
記載になっていることは、否定しません。
ごめんなさい。
一方的に責められても、少しキャパですが、許容できるのですよ。

お礼

回答ありがとうございます。
繰り返し読み返し、理解します。

回答No.3

noname#230359

>? 動作時のボールねじ熱膨張を考慮した軸受構成となり、高速回転に
> 向かない軸受構成を選択しなくてはいけなく、高速動作に向かなくなる

について、またまた工作機械の送り軸を例に回答いたします。

ボールねじの一方の端はアンギュラサポートベアリングの組み合わせで
プラス送り、マイナス送りどちらの方向の負荷も受けられるようにガッ
チリと固定します。
もう一方の端は、ボールねじを伸ばすようにロックナットを締め上げて、
いわゆる「テンション(張力)」を掛けます。
ボールねじが発熱して熱膨張しても、テンションが低下しながら伸びを
吸収します。
これは、ロングストローク云々とは別の話で、送り軸の剛性を高めると
ともに、熱膨張による位置決め精度の劣化を抑制する定番の手法です。

15年以上前の体験ですが、軸移動量500mm程度のマシニングセンタを、
早送りでストロークの端から端まで連続して30分程度動かす(相当極端な
状況ですが)と、ボールねじ全体が温度上昇しテンションが抜けるまで熱
膨張しました。

一方で、ロングストロークの場合、
・上記事例のような高頻度で動かすことは無い
・従って回転動作によってボールねじ全体が高温になるまで温度上昇する
　ことは考えにくい
・使用環境温度の影響で温度上昇する場合は、機械筐体も同様に温度上昇
　するので、致命的なテンション低下は生じない
ので、熱膨張を理由とした高速動作の適否は、それほど重要ではないと
小生は思います（断言はしませんが）。

因みにボールねじで高速動作を得るには、高速回転させる以外に、ねじの
ピッチを大きくする方法（ハイリード化）があります。但し、剛性や精度
の点で劣る場合があります。

詳細は、ボールねじメーカに教えて貰うことをお勧めいたします。

お礼

ありがとうございます。
繰り返し読み返し、理解します。

回答No.2

noname#230359

添付したURLに　?の説明になる部分がありますがいかがでしょう。

参考URL：

http://www.jp.nsk.com/services/pm_techreport/ball13.html

お礼

ありがとうございます。
繰り返し読み返し、理解します。

回答No.1

noname#230359

弁理士さん？

私はどう説明したものが思案中だったが、、、（審査官によるでしょうが）
この要約では判りにくいかと思いますよ。

? Ｌ／Ｄ の問題で、自重で曲がるので高速回転が出来ない

危険速度＝共振現象
無重力は考えにくいが垂直方向の設置でも起きます。自重によるタワミはボールネジの曲がりでも同じ。共振が始まるキッカケになるが、負荷変動もキッカケになるから共振は必ず起きる。（ねじりの共振も関わってくるが省略）
　　危険速度の自動計算
　　http://www1.odn.ne.jp/kawamura-ss/kiken.htm
　　外径50、内径０、長さ1000を入れると、危険回転数 ＝ 6032rpm ≒ 100Hz
実際は負荷により変わるが、簡易計算ではこんな数字。

?
長いとバネが入ったかの如く柔くなり、加速の瞬間には動きにくいから。
これもタワミは関係しないのでは。。。

?？

?の補足
軸が長くなるとねじり剛性が低くなり、バネが入ったかの如く柔くなり、加速の瞬間には動きにくく貯めになり時間遅れが生ずる。目的角度に達し回転を止めても慣性力があるから柔い軸では抑止できず行き過ぎ（オーバーシュート）を生じ振動的に目的角度に落ち着く。

　　http://www.fl.ctrl.titech.ac.jp/seminar/2008/08FLsemifiles/FL08-14-2.pdf
　　P.37　位置制御系(ステップ応答)

これが生じると位置検出も振動的になって正常に働かない。
なのでオーバーシュートにならないよう、サーボモータ制御で加速を抑えます。

この資料、題意にピッタリながら説明する能が・・・

?は冷却する方法が使われてます。
　　http://www.makino.co.jp/jp/product/key/sub_13.html
　　http://www.jp.nsk.com/company/presslounge/news/2010/press100308.html

逆に消費電力はリニアモータの方が大きく発熱する（とネガキャンされる？　実際、ボールネジよりアクティブな冷却をする例が多い）
　　https://www.sodick.co.jp/tech/pdf/core_linear.pdf
　　P.8～13

お礼

ありがとうございます。
繰り返し読み返し、理解します。