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ボールネジについての問題とは？
- ボールネジの片側は長さ方向に拘束されずにフリーになっている理由について教えてください。
- 学生がボールネジに関する問題を抱えており、片側が長さ方向に拘束されていない理由を調査しています。
- 技術の森のサイトを利用した学生がボールネジの問題について質問しており、回答を探しています。
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もし両端共に拘束されていると温度変化による ボールネジの伸び縮みを吸収できずに拘束部分にガタが出るためです サーボ側を完全に拘束していても 片側をフリーにしておけば伸び縮みはそこで吸収できるので サーボ側の軸受けを痛めることはありません。 したがって高精度な送りを実現することができます。 ちなみに温度変化による寸法の変化がうちの機械は０．０１ぐらい発生します。そのため機械温度を安定させるための暖気運転は欠かせません。
その他の回答 (4)
皆さんが御回答されている通り、ボールネジの温度変化による熱変位を考慮してのものです。両端面を固定してしまうと、温度上昇したときに熱膨張の逃げ場が無くなり、サポートベアリングに過剰な負荷が掛かる事になります。そのまま使用を続けると当然ベアリングは破損します。このようなトラブルを避ける為に片側支持（又は自由）とするのが一般的です。さらに、ある程度の精度が必要な場合は、制御的に補正を掛ける等の対処をします。 高精度な機械や、特別な仕様を要する機械では、両側固定を使用することもありますが、その場合はボールネジを冷却し温度を一定に保つような構造としたり、熱膨張を考慮してあらかじめ引張った状態でボールネジをセットする方法がとられたりしています。後者の場合は、長時間の停止が頻繁に繰り返されるような機械では逆効果となる場合もあります。間違いなく言える事は、両側固定方式での設計は難しいという事です。 今回の問題に限らず、機械設計をしていく上で熱変形を考慮しなければならない事はよくありますので注意して下さいね。 問題に対する回答例としては、「ボールネジの熱変位による負荷を、ベアリングに伝えないようにするため」といった感じでしょうか？ 参考になれば幸いです。
お礼
回答例までありがとうございます。 今後は熱変形を常に頭に入れとこうと思います。
ボールネジが短い場合は、 片側をサポートユニットを介してその位置が完全に拘束されているのみ もあります。 もう一方の側は、完全にフリーです。 これ等は、動作時にねじが温度上昇して、伸びる応力を逃がす役目があります。 ボールネジの固定方法は、 ☆回転方向と軸方向（前後共）－－－★フリー（何も無し） ☆回転方向と軸方向（前後共）－－－★回転方向（軸方向フリー） ☆回転方向と軸方向（前のみor後のみ）－－－★回転方向と軸方向（☆と逆のみ） ☆回転方向と軸方向（前後共）－－－★回転方向と軸方向（前後共） がありますが、下２つはねじの温度上昇を抑制して、測定用の使用されます。 当然、ねじの危険回転数の問題で、下へ下への選択となりますが。
お礼
ありがとうございます！ 今回製作する２軸位置決め装置はねじの回転数がそこまで高くないので ☆回転方向と軸方向（前後共）－－－★回転方向（軸方向フリー） の固定方法をとったのですね。
お答えします。 ボールネジも金属でできている以上、熱による寸法変化から逃れません。 片方をフリーにする事で曲がりを防ぐ？ これが正解かも知れません。 しかし現在の工作機械（精密な機械）はボールネジを使用する場合、 ダブルアンカー方式を採用される場合があります。 この方式のサポートは事前に、ねじを両側固定して熱で伸びる寸法分を事前に引っ張って、熱で伸びてもピッチ精度の影響を最小に押さえ、 又、ねじの振れも抑える為に採用される様です。 蛇足ですが ボールネジを固定するベアリングは、フリーであれば６０００番台の物が使われますが、ダブルアンカー等の場合は６０度タイプのアンギュラベアリング（ＴＡＣなど）が両側で使用されます。
お礼
ダブルアンカー方式なんてあるんですね・・・ それもについても勉強しようとおもいます 情報ありがとうございます！
あなたが考えた答えと理由をいくつか出してみてはいかがですか
お礼
ありがとうございます！ 熱は全く頭に入っていませんでした！（苦笑） もっと勉強しないと！ 良回答については、皆さんの回答全てが良回答だと思っていますが、早く回答をくれた順にしました。スイマセン