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ボールネジの長所ロングストロークでリニアモータが良い理由とは？
- ロングストロークの直進において、ボールネジは向かないとされる理由として、リニアモータの方が適しているという意見があります。
- ボールネジによるロングストロークでは危険速度などの問題が生じることがあるため、リニアモータの方が優れていると考えられています。
- ボールネジでの対応が厳しくなるロングストロークとは、どのくらいの長さを指すのでしょうか？ボールネジの制約を理解するためには、詳細な調査が必要です。
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ロングストローク．．．だけでは何とも言えません。 移動量、移動体の質量(GD^2)、目標速度/加速度、精度．．．etc. 必要な仕様をボールねじメーカに提示すれば、可否/選定して貰えます。 比較的移動体の質量が大きい門形マシニングセンタの一例として http://www.snkc.co.jp/947.html のＸ軸のストロークは約6,000～11,000mmです。 これらは、おそらくボールねじを使用していて、早送り最高速度 は10～15m/minぐらいと思われます。 長ーいボールねじをそれなりの速度で回転させると、縄跳び現象が 発生して危険です。 それを抑制するためには、ねじを固定してナットを回転させること が有効です(下記参考URLを参照)。 某社の門形マシニングセンタで採用していると聞いたことが有ります。 もちろん、昔に比べてリニアモータも随分普及してきた(と思われる) ので、選択肢の一つであることは間違いありません。 工作機械の話ばかりで恐縮(小生はそれしか知らないので)ですが、ド イツ大手メーカの主力マシンの大半がリニアモータ駆動になっています。 (日本よりも欧州の方がモータ技術が価格の作り込みも含めて進んでいる と聞いたことがあります)
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一般にボールねじの回転芯とワークの荷重点(重心）はLMガイド等と併用する ことにより偏心することが多い（参考図のような感じかな）従ってボールねじ 自身に曲げモーメントが生じる。これが、たわみを生じさせることで伝動軸に は余り良くないことになるからだと思う。つまり曲げ剛性の問題が大きい また高速になれば荷重質点自体の慣性力も考慮しなければならなくなると思う 自重の曲げも勿論考慮せねばならないだろうが、前述のはりの曲げによる撓み の方が遥かに大きい筈。となれば L/d 比というより、J=π/64d^4 だから L/d^4 比によると言った方が良いのでは無いかと思うのですど・・・違うか？ 戻って曲げ剛性について、δを曲げによる撓みとすると、 δ/L 比は伝動軸の 種類にもよろうが歯車付きだとバックラッシの関係からも厳しく 1/3000以下 とか一般の伝動軸でも1/1200以下になるような剛性を持たせるのが普通の設計 以上ざっと知っていることを投稿したが荷重と曲げ剛性により変わるだろうし 更に高速回転であれば振動や共振も考えなければならなくなるだろうと思う 振動学は不得意ですがｗ結局はメーカーに相談する。でも最後はメーカー責任 早い話、はははさんの言うとおりｗ作って実物確認するのが一番だけど・・・ それだと設計士が居る意味がないｗということになってしまいますからねｗ ＞でも最後はメーカー責任× → でも最後は装置メーカー責任◎ですかね
とりあえず 作ってみるとわかるよ
ボールネジを使用した設計経験はありますか？ 他の回答者さんの記述の如く、簡単な内容の確認もできます、が…。 ? 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 です。 > ボールネジでの対応が厳しくなるロングストロークとはどのくらいの長さを言うでしょうか？ ボールねじを使用しての動作仕様によっても異なります。 また、スペースなどの周辺環境やリニアモータの性能と価格比較によっても異なります。
簡単に言うと Ｌ／Ｄ の問題 自重で曲がるので高速回転が出来ない。
お礼
分かり易くご説明いただきありがとうございます。 当社にも工作機械が多々あり、ますのでイメージしやすかったです。