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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:複数本でのボールねじ駆動)

ボールねじ駆動で加圧プレスを製作検討

2023/10/17 21:45

このQ&Aのポイント
  • ボールねじとサーボモータを使用した加圧プレスの製作検討中です。荷重は50KN、繰返し精度は±20μmです。
  • 直動メーカーにボールねじの検討を依頼したところ、ねじ径が40~50mmくらいになると言われました。コンパクトにするために2本のボールねじを使用することを考えています。
  • 1台のモータでタイミングベルトを介して2本のねじナットを均等に動かす必要があります。どのようにベルトを掛けるべきか、同じ荷重であることを確認する方法や他の良い方法があれば教えてください。
※ 以下は、質問の原文です

複数本でのボールねじ駆動

2009/01/22 16:12

ボールねじとサーボモータを使用した加圧プレスを製作検討しております。
荷重は50KN、繰返し精度は±20μmです。
直動メーカーにボールねじの検討を依頼したところ、ねじ径が40~50mmくらいになると言われました。
出来るだけコンパクトにしたかったので、ボールねじを2本使用すれば、サイズを小さくできると考えました。
1台のモータでタイミングベルトを介して駆動させるのですが、
2本のねじナットに均等に荷重をかけなければなりません。
そこで質問です。
・均等に動かすには、ベルトをどのように掛ければよいでしょうか。
・同じ荷重であることを確認、調整するにはどうすればよいでしょうか。
また、他に良い方法があれば教えて下さい。
宜しく御願いします。

回答 (9件中 1~5件目)

2009/02/03 21:14
回答No.9

ボールねじには代表移動量誤差(呼びリードに対する誤差)と変動(1リード中の誤差)があります。
したがって、タイミングベルトで2本のねじを正確に同期回転させたとしても必ず左右のナットの移動量に誤差が出てきます。
できれば一本でやりたいですよね。

どうしてもねじ2本をタイミングベルトでと言うことであれば、ねじの誤差は精度良い物を使用し、
タイミングベルトはできる限り安全率を大きくとった物を使用し(たとえばカタログの選定基準の5倍くらいの負荷容量のもの)
ベルトテンションはオートテンショナではなく固定軸でテンションを張ったほうが良いと思います。

それよりも、2本のボールねじを使うのであれば、それぞれにサーボモーターで駆動をかけたほうが良いかと思います。
こうすると副次的な効果としてそれぞれの駆動部でわざと、加圧のアンバランスも作れます。
しかし、これだと太いねじ一本でやるほうが安上がりだと思いますが。

ところで、T○Kのカタログでφ40~50のねじの動定格荷重を見ると、
30KN~70KN(一機種132KNがあるが)程ですので寿命をどの程度に見込んでいるかにもよりますが、ちょっと不安ですね。

お礼

2009/02/04 11:59

御回答ありがとうございます。
おっしゃる通り、精度等級も考慮しなければなりませんね。コストとの関係もありますが、コストよりもコンパクト化を重視したいところです。
今回は2本のねじの位置というより、荷重をどう等しくするかが問題です。
どちらも同じことかもしれせんが、ベルトの掛け方やテンションは大きく左右すると思います。
テンションについても、オートがいいのか固定がいいのか、意見が分かれるところで、はっきりした回答が出ていません。
もう少し検討が必要です。

ちなみに、T○Kは高負荷タイプのものを選定しています。
カタログには許容荷重の欄があり、そこを参考にしています。

質問者

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質問する
2009/02/02 11:52
回答No.8

基本的に、ボールネジ2本駆動で加圧プレスを構成するのは
なにか危険な気がしますよ。
特に、繰り返し精度がそこそこ厳しいので、よほど機構部分の
強度・剛性に注意を払わないと、ねじれやたわみ、組立て精度
に影響される、左右ストロークのアンバランス等による
動作不良等・・・・トラブルの元になる要因が多く潜んで
いるような気がします。

ベルト駆動というのも気になります。
ベルトの場合、どうしてもロストモーションが大きくなるので
駆動時の左右バランスが崩れやすいのでは?

大分前ですが、同じようにサーボモーター+ボールネジを使用し
荷重2ton 繰り返し精度(この場合の精度の意味は、金型の
下降端の位置精度です)が50ミクロン程度だったと記憶してます。
かなり前に設計した物件なので、資料を探すのが大変なので
記憶に頼ってます。

その時は、電子部品のリードフレームの打ち抜き用途でした。
従いまして、実際に2tonの荷重が必要な区間がかなり短く
てよかったので(リードフレームの板厚+α)、採用した機構は
トグル機構です。

ボールネジがφ25程度、サーボモータが750Wと記憶してます。
トグルの剛性はかなり高め、トグル機構が収まる架台も同様に
強度・剛性には注意を払いました。

かなりコンパクトに治まりましたよ。

ご質問の中に、用途等が書かれてなかったので何とも言えない
のですが、もしも上記のような用途にお使いでしたら、検討
してみてください。

お礼

2009/02/02 13:17

アドバイスありがとうございます。
確かに、おっしゃる通り、左右のアンバランスは不具合の元です。
よって、かなり不安な気持ちで質問させて頂いた次第です。
質問に用途を記述しておらず、申し訳ありません。今回の設備は金型を使用するわけではなく、対象物を直接加圧します。よって、その対象物の量、大きさによって加圧位置が変わります。
トグルによる方法も、小さい動力源で大きな力を発揮させる有効な手段ではありますが、下死点位置が決められてしまいます。トグル機構そのものを可動式にしてもよいのですが、ストローク範囲内であれば、どの位置でも荷重をかけられる様したくて、ボールねじの直圧で検討を始めました。
UCHI様はじめ、皆さんのご意見を見ていますと、やはり精度の欲しい用途には不向きな(危険な)構成であるようですので、トグル機構の方式も含め、再検討してみます。
御教授感謝致します。

質問者
2009/01/26 18:34
回答No.7

回答(1)をした者です。

プレスには、(専門家でないので、表現の誤りがあると思います)
? 衝撃力(力学的には力積)を使用したメカ式プレス
  下死点付近で、短時間に高負荷与えられる特徴がある
? 油圧等で高負荷を常時与え成形する油圧式プレス
  常時高負荷が与えられ、成形時間もゆっくり取れ、絞り等に適する
がありますが、
ボールねじはメカですが、使用用途で油圧式プレスで、常時高負荷が
与えられるプレスです。

さて、今回のアドバイス内容は、油圧プレスを参考にして、
油圧シリンダ ⇒ ボールねじ 変更するイメージで、
50KNの油圧プレスか、油圧ジャッキやカシメ機を参考に
設計下さい。
50KN ⇒ 約5kgでプレス表現は??ガイドやボールねじ2本使用
ねじ径が40~50mm位??表現で、他の回答者さん達は多分混乱では?

お礼

2009/01/27 09:26

アドバイスありがとうございます。
質問の内容で上手く説明ができませんで申し訳ありません。
回答者の皆様には、非常に参考になるアドバイスを頂いており、
感謝しております。

質問者
2009/01/23 15:01
回答No.6

プレスではありませんが、2本のボールネジを使い100kgぐらいの物を2mぐらい上下にリフトさせる物を以前使った事があります。
その時は、モータから1本のボールネジのプーリにタイミングベルトで伝達し、その伝達を別なタイミングベルトでもう片側のボールネジのプーリに伝えて回転させました。
ボールネジ同士のベルトが2mぐらいで長かったため、途中にテンション用のフリーのプーリをつけてました。
プレスと言う事で自信はないのですが、同じ方法でテンション用のプーリをオートテンショナのようなもので、一定荷重で張っておいてはどうでしょうか。

お礼

2009/01/24 09:52

用途は違いますが、同じ構成の装置なので、非常に参考になります。
やはりテンションがポイントになりそうですね。
オートテンションを探してみます。
ありがとうございました。

質問者
2009/01/23 13:13
回答No.5

回答(4)に追記します。片側駆動で考えてみえると思い違いしてました。
片側駆動も可能だとは思いますが,一般的には機械剛性を要求されるので,
全体にごつい機械になります。1モータ2軸駆動なのですね。それならば
ベルトの掛け方は影響すると思います。やはり中心軸対象が理想で,ベルト
速度を合わせるためベルト長さは同一にします。モーターのオーバーハング
荷重からは軸対象に配置し,やや角度を持たせます。ベルト張り側と緩み側
が左右のタイミング歯車(ボールねじ軸)で異なるのでやや角度を持たせたほ
うが始動停止が楽になります。多少のスパンの違いはテンショナー等で補正
することも可能です。

お礼

2009/01/24 10:58

詳細に御説明頂き、ありがとうございます。
オーバーハングを考慮するとモータ軸対象に配置するのが望ましいのですが、
スペース的に難しい場合は、モーター側にカップリングを入れて、
プーリを軸受けで支えてやる方法が良いのでしょうか?
「やや角度を持たせる」という意味が分からなかったのですが。
勉強不足で申し訳ありません。

質問者

お礼をおくりました

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