バックラッシュの少ない機構
- 500mm遠方にアームを伸ばし、1mm以内の位置決め精度を実現するために、バックラッシュを約0.1°以下に抑える必要があります。
- ２つの案が考えられます。１つ目はノーバックラッシュギヤを使う方法で、バックラッシュが本当にゼロになるか、どれくらい残るかが疑問です。２つ目はタイミングベルト伝達でアイドラを噛ませ、バックラッシュを消す方法ですが、正転・逆転時のベルトの伸び分の誤差が気になります。
- バックラッシュを少なくする機構についてアドバイスをお願いします。他にも良い方法があれば教えていただきたいです。
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バックラッシュの少ない機構
現在、位置決め装置の設計を行っております。500mm遠方にアームを伸ばし、アームを回転して位置決めを行う予定です。仕様では500mm遠方で1mm以内の位置決め精度にしたく、回転軸のバックラッシュを約0.1°以下に抑える必要があります。 現在２つの案を考えておりますが、どちらが好ましいでしょうか？また制御系を単純にしたく、フィードバック制御はしたくありません。 メカ側工夫のみの対応で出来る精度でしょうか？ ＜１案＞歯車伝達でノーバックラッシュギヤを使用 使用したことが無いのでノーバックラッシュギヤを使ったことがある方に質問です。本当にバックラッシュ”０”になりますか？バックラッシュが残る場合、何°ぐらいでしょうか？今回、回転軸の駆動部のトルクが大きく、市販品のバックラッシュギヤではスプリングの力が弱いので、今回真似をして製作する予定です。 ＜２案＞タイミングベルト伝達でアイドラを噛ませ、ベルトに常にテンションを加えバックラッシュを消す。正転・逆転時のベルトの伸び分の誤差は出るが、バックラッシュを少なくはできる。０．１°以内に収まるか疑問？ バックラッシュを少なくする機構についてアドバイスいただけませんでしょうか？他にも良い方法がありましたらアドバイスをお願いします。
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回転機構についてですが、0.1°以内に精度をするには、バッククラッシュギアなどは、厳しいかも知れません。サーボモータでも、ハーモニックギア付きか、もしくは、ダイレクトドライブモータを使用しないと厳しいと思います。制御系を簡単にしたいのであれば、ハーモニックギア付きステッピングモータは、どうでしょうか。 個人的に気になるには、装置の回転機構だけでなく、アームの剛性も気になります。剛性の弱いアームですと0.1°ぐらい簡単にしなります。最悪、高い材料を使用しないといけなくなるかも知れません。
どのような制御及び駆動機構を考えておられるか不明ですが、仮にサーボモータ＋減速機とした場合、バックラッシュ0．1°以下の製品は普通に（各メーカーの標準仕様品として）市販されていますので、そのまま出力軸にアームを直結すれば良いと思います。 質問の文面から、1段で減速する機構の様にも思えますが、その場合、仮にギヤのPCDを100mmとした場合、ピッチ円上でのバックラッシュを0.1mm以下にすれば良いわけで、この0.1mmは特に小さなバックラッシュと言う範疇では無いです。 下の方と同様な回答になってしまいましたが・・・ (^_^;)
詳細がわからないので、私なりの経験上ですが・・・ ＜１案＞ 様々なバックラッシュレスのギアがあると思いますが、 仕様上でバックラッシュゼロは無いと思います。 但し、今回の仕様であれば十分に対応できるかと。 ＜２案＞ ベルトを使うのは厳しいですね・・・私はあまり信用していない。 速度、負荷によりますが、ベルト＋高精度ギア（出力側）にして、 ギア比を上げれば、かなりベルトのバックラッシュを押えれます。 私は機械担当ですが、今回の依頼がきたら、 バックラッシュレスギア＋サーボモータを選定します。 （下手にケチると、エライ目にあったりするので・・・）
回転軸に、36,000の分解能を持つ、エンコーダーを装着して、希望する停止位置を、監視する。 機械的なバックラシュレスの機構では、期待値に過ぎないと推測します。 フィードバックを希望されないのであれば、オーバーランをしない速度で制御をすれば、可能です。 軸の捻りが無視出来るのであれば、理論上は0.02度の精度で停止できます。
＜１案＞の答え 歯形エンドミルで、一つの素材に二つの同じ小歯車の歯形をバクラッシュ角度分だけずらして加工します。大歯車は従来通りの作り方で結構です。 こうすれば、小歯車と大歯車を噛み合わせると零バクラッシュ効果が出せます。
正逆転するのであれば＜１案＞では歯の摩耗が問題になります。スプリングを強くするのは要注意です。潤滑がキッチリできるなら別ですが。よって＜2案＞を採用したほうがいいと思います。正逆の切替時に最大負荷になると思うので慣性質量を考慮し、設計してはどうでしょうか 歯飛び防止のため、プーリーへの巻きつき角は１８０度以上とることをお勧めします。また、ベルト張力は推奨値でなく、最大値で使用することをお勧めします。
予算的に許されるのであれば 三共製作所ローラードライブはいかがでしょうか？ コストはかかります。
穴的に http://fa.misumi.jp/pdf/fa/p0377.pdf リニアなんぞを
制御屋ですので機械系の事はそちらの専門家にお任せします >また制御系を単純にしたく、フィードバック制御はしたくありません。 具体的に、何をしたいのでしょう？ ”スカラ座標系のロボットみたいなのを作りたい”のであるならば http://www.yamaha-motor.co.jp/product/robot/ykx/what/index.html http://www.iai-robot.co.jp/ix_2005/index.html >回転軸のバックラッシュを約0.1°以下に抑える必要があります。 ”フィードバック無しは勘弁して”の領域になります フィードバック無しとはステッピングモータでやりたいと言う意味？ http://www.orientalmotor.co.jp/products/st/index.html 低速で動かせばよいのであれば可能ではありますが アーム先端にセンサーをつけてセンサーがＯＮするまで廻す？ http://www.fa.omron.co.jp/product/sensor/prox/ 速度が遅いなら可能ではありますが この仕事が私に廻ってきたら逃げたい仕事ではある 最近のサーボモータはオートチューニングで調整の手間も少なく 位置決め位置が複数になるか １工程では前端と後端しかなくても、ワーク種が多く結果的に 位置決め位置が複数になるのであれば 位置決めコントローラ＋サーボモータにしたほうが結果的に安くなると思う 参考までに ↓この辺りのギアでφ３００位のインデックステーブルを駆動させて 外周の位置決め精度０．１ｍｍ位は可能でした http://cyclo.shi.co.jp/product/contorol/ibp1/index.html http://www.nidec-shimpo.co.jp/prod/ptm/ers/index.html
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