台形ねじのセルフロック、摩擦について
- LMガイド上のユニットには8000Nのスラスト方向の力がかかるが、現在台形ねじに取り付けたサーボモータに負荷がかかっている
- 台形ねじのナットが軸に傾くとセルフロックが効かなくなる可能性がある
- ナットと軸のねじ山が線接触になり摩擦係数が下がるため、傾きに注意が必要
- 締切済み
台形ねじのセルフロック、摩擦について
水平に設置されたLMガイド上にとりつけたユニットを、 TM70の台形ねじとサーボモータを使用して前後駆動させています。 LMガイドに取り付けたユニットには、ユニット停止中に台形ねじ軸のスラスト方向に8000Nほどの一定方向の力がかかります。（長くて10秒程です） 台形ねじのナットにスラスト荷重が作用しても、セルフロックにより軸は回されない筈ですが、 現状は台形ねじに取り付けたサーボモータに負荷がかかっていました。（軸が回されようとしていました） ユニットのメカ的な位置調整を行うことでサーボにかかる負荷は解消されましたが、 相談をしたい点として ・台形ねじのナットが軸に対して傾いて取りついている場合、セルフロックが 効かなくなることがあるのでしょうか。 →ナットが傾くことで、ナットと軸のねじ山が線接触になり摩擦係数が下がるのでしょうか？（見かけの接触面では摩擦力は変化しないようですが、真実接触面が減っていると考えても良いのでしょうか） 以上、長文で申し訳ありませんがご助言いただけますと幸いです。 よろしくお願いいたします。
- 機械設計
- 回答数4
- ありがとう数3
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
みんなの回答
六角ボルト等のねじは、セルフロックにより軸は回されない（基本的には、自然に緩まない） 構造になっています。（機能が発揮できないために） さて、台形ねじ等は、高リードタイプもあり、摩擦係数をtan化した摩擦角より、ねじリード角 の方が大きいと緩みます。 また、ボールねじでもそうですが、このような構造の場合は、ねじに大量のグリースを 塗布し、焼付きを防いだり、動力伝達効率を上げるように製造は調整します。 ですから、グリース等の潤滑油で、摩擦係数が下がり、出力側からの力がモータ等の入力側 に伝わる状態になったのでしょう。 ねじの緩みをネット検索すると、 ＊ 腐食剤系にて接触面の摩擦係数を上げる ＊ 油分は、除去する 等々がありますし、摩擦係数を上げるや下げない対処があります。
ネジの緩みの最近の知見です。 http://www.youtube.com/watch?v=d4Pccu5D1wM セルフロツクが掛かるのは、静的な状態だけ。 ネジ軸が振動していたら、ネジは緩む？ 調整したのは、ネジを平行にしたのではなく、傾けたのかも・・・。
お礼
ご回答及び参考を添付いただき有難うございました。 実際は平行にしたのか傾けたのか確認できておりません。 負荷のかかり始めは衝撃に近いものがあり、その後一定荷重となります。 振動で緩むとすると、衝撃荷重も微小な時間で見ると振動しているということなのかもしれません。（私見です）
>台形ねじのナットにスラスト荷重が作用しても、セルフロックにより軸は回されない筈ですが、 必ずしもセルフロックが掛かって絶対に逆回しされないとは限らない http://www.makishinko.co.jp/page/products_jacks_st.html http://www.tsubakimoto.jp/product/detail.html?code=420_2_2_1_1 >（軸が回されようとしていました） つまり、逆回しされても当たり前でもある セルフロックが掛からなくてサーボ負荷が上がったのではなくて ネジの組付けが悪くて摩擦でサーボ負荷が上がったとみるが？
お礼
ご回答及び参考を添付していただき有難うございます。 ユニットが停止中に負荷がかかるので、セルフロックが掛からなくてサーボ負荷が上がったと考えています。 参考のメーカとは違いますが、台形ねじメーカに問い合わせたところ衝撃や振動でセルフロックがかからない可能性があるが、原因は把握していないとのことでした。 私見ですが、振動によってネジとナットの接地面に隙間が出来、滑るのではと考えています。
回答でなくて申し訳ありません。 ＞ユニットのメカ的な位置調整を行うことでサーボにかかる負荷は解消されました 上記の記述が意味していることは、 台形ねじのナットが軸に対して傾いて取りついているのいる状態を、 傾きをなくして正対するように調整したら、 サーボモータの軸に加わるモーメント荷重がゼロに近づいたと言うことでし ょうか？ 後学のためにご教示下さるようにお願いします。 もう一点教えて下さい。 TM70の台形ねじのピッチはどれ程でしょうか？ 宜しくお願いします。 （p＝10mmでしょうか） 回答(3)さんの回答なさった ＞調整したのは、ネジを平行にしたのではなく、傾けたのかも・・・。 もしかしたら、鋭い指摘のようにも思えますが、ご質問者さんのご見解を お聞かせ頂ければ有難く存じます。
補足
ohkawaさん ご連絡いただき有難うございます。 捕捉しますと、 ねじのピッチは10mmです。 また、LMｶﾞｲﾄﾞ・台形ねじはユニットの両端に取り付ける形で2本使いをしており、2軸を1つのサーボモータで動かしています。 調整に関してはナットと軸の平行を正確に測ったわけではなく、最終的にはユニット動作時のサーボの負荷が軽くなる点で調整しました。 実際平行にしたのか、傾けたのかは把握できていませんが、2軸使用している為左右の軸にバックラッシ分の隙間の違いがあり、そこで振動が発生したのかもしれません。
関連するQ&A
- 自重によるボルトの緩み
お世話になります。 台形ネジはセルフロック機能により、縦使いにしてナットに荷重を掛けたとしてもナットがすべり落ちることはないと思います。 ところで通常のボルトは一体どうなのかと気になりました（いまさらですが）。 摩擦角と傾角を調べて、摩擦角が傾角より高い値であれば落ちないなと思ったので、そういった表があるだろうと思って探してみたのですが見つかりませんでした。 M12のねじを縦使いにして、ナットに負荷をかけたときに、ナットがズレ落ちないことが証明できるか確認したのですが、摩擦角の表などは存在しないのであればどのように確認することができるでしょうか？
- ベストアンサー
- 機械設計
- 台形ねじの負荷荷重
お世話になっております。 メートル台形ねじを使用したリフタ機構のようなものを検討しています。 台形ねじの駆動時は、20N程度の負荷で回転させますが 台形ねじの停止時に、100ｋNの衝撃荷重が掛かります。 いろいろと調べていましたが、駆動時にはPV値を算出して評価する方法を見つけましたが、今回の場合停止時には大きな荷重が掛かりますが、駆動時は停止時に比べると、大した荷重ではありません。 そこで、機械設計便覧の台形ねじのせん断強さの計算式として 0.768*3.14*ｄPzτN とありました。 ｄ：おねじ径、P：ピッチ、ｚ：接触しているねじ山数、τN：許容せん断荷重 通常、おねじは鋼、めねじは銅合金で作られる事から、めねじ基準で 算出するようですが、上記のような使用方法で繰り返し使用したいのですが 単純にせん断荷重のみで検討して、良いものでしょうか？ ちなみに、上記式より自分なりに 0.768*3.14*50*8*10*15 ＝ 144ｋN （軸S45C、ナットBC6（CAC406） と見ました。 何卒、よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 機械設計
- 台形ねじによる上下リスト機構
こんばんは。 台形ねじによる上下リスト機構で相談があります。 仕様：軸：長さ１２００ｍｍ（ＳＵＳ３０４） ナット部：ＭＣナイロン＋SUS（重さ１ｋｇ） モータ：ＡＣモータ（可変速＋ブレーキ付） ガイド：シャフトΦ１２（２本） スライド：オイレスベアリング 回転スピード：下り０．６ｍ／ｍｉｎ 上り４．８ｍ／ｍｉｎ 以上ですが、ねじによる鳴きの問題が出てくるということを聞いたのですが、その対策方法を教えてください。また、その他問題になることがあったら教えてください。
- 締切済み
- 開発
- 台形ネジナットの使い方
機械設計初心者です。 今、台形ネジを使った小型の搬送ロボットの試作をしたいと思っています。 といっても、販売するとかではなく 初心者である私の勉強を兼ねたロボットを つくるのが目的です。 台形ネジで搬送するわけですが、ネジにナットをはめる必要があると思います。 インターネット等で調べるとフランジ付きナットやブロックナットといったものが ありますが、 それらは どのようにして使えばいいのですか？ ブロックナットはなんとなくわかります。 おそらく ナットの上にねじ穴があるので 搬送したいテーブル等をネジ止めで固定するの だと想像しています。 ブロックナットの見本のページのURL http://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/110300085430/ フランジ付きナットは上側ではなく移動方向に穴が空いていますが、 これは上ではなく横に移動させたいものをネジ止めして使うのでしょうか？ （その際、台形ネジが通る穴もあける必要があると思います） フランジ付きナットの見本のページのURL http://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/110300084910/ 初心者上にまったくわかりません。 教えていだたけないでしょうか？
- ベストアンサー
- 科学
- 三角ねじの摩擦が大きい理由が分かりません(願至急)
http://www.rs.noda.tus.ac.jp/nog/sekkei1/sekkei05.pdf の第3ページについて質問があります．下図はねじを真横から見たものです．特に角ねじの場合を図示しました．A軸は斜面下向き，B軸は等高線方向，C軸は斜面に垂直な方向です．前記のサイトの3ページにある締付力(軸力)Fですが，角ねじの場合は，下図より明らかに(垂直成分)=Fcosβです． では，三角ねじの場合はどうでしょうか．たとえば，下図に矢印で示したように，A軸を軸として角度α/2だけ斜面と他の軸を回転させるします(注：Fはそのまま)．これで三角ねじの斜面(つまりねじの軸から離れる方向にも，ねじの軸の周りを回る方向にも傾斜がある3次元的な平面)となります．まず，A軸は変化していないので，A軸成分は変わりません．となると，回転前にC軸成分であったものが，回転後は(回転後の軸から見てB軸とC軸成分に分解されます．このうち摩擦力に関係するのは垂直な成分，つまりC軸成分なので，これを求めると0°回転の時変化しないことと，90°回転(α＝180°)の時すべてB軸成分となることからC軸成分は(Fcosβ)cos(α/2)，B軸成分は(Fcosβ)sin(α/2)となると思います．よって，欲しかった三角ねじにおける斜面垂直成分は(Fcosβ)cos(α/2)なのだから，αが増えると垂直成分は小さくなっていって摩擦力は減っていきませんか？なのになぜ，三角ねじは摩擦力が大きくて締めにくい・緩めにくいということで締結用に用いられるのでしょうか．
- ベストアンサー
- 物理学
- 送りねじ
当初は３０度台形ネジ（Φ8のＰ＝1.5）で送り機構を設計する予定でしたが、 分解能が足りないのでＭ8もしくはＭ10のＰ＝1.0のメートルネジで送りネジを製作しようかと考えています。 メートルネジの累積ピッチ精度はどの位なんでしょうか？そもそもその様な制約は無いものでしょうか？ 送る物の加重は20ｋｇ程度なのですが、停止は突き当て若しくはパルス数指定で停止させます。動作中、突き当て時にセルフロックが働く可能性があると思いますが、その回避方法はありますでしょうか？ 駆動は両軸のステッピングモーターで片側にロータリーエンコーダーを取り付けて突き当たったの検知する機構です。減速は大きさの制約で3倍程度しか取れない状況です。動作は必ず一方向でスピードはかなりユックリの想定です。 送りネジ、ナットは製作した物を使用します。 またこの場合の最大推力を求めたいのですがＭネジのリード角はいくつでしょうか？
- 締切済み
- 機械設計
- ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰ過負荷
故障原因がよくわからないので教えてください。 ﾗｲﾝの受け取り装置でﾔﾏﾊ製のXY直行2軸のﾛﾎﾞｯﾄで 製品の受け取りを行っています。（ﾛﾎﾞｯﾄのｺﾝﾄﾛｰﾗｰはQRCX） 先日ですが、急にX軸の動作がおかしくなりました。 症状として原点復帰を行おうとすると、原点に向かって低速動作中に なにかに引っ掛かったようなかんじで「ｶﾞﾝｯ」と音がしX軸が一瞬停止す るのですが、また原点方向へ低速で動作しなにかに引っ掛かったようなかんじで「ｶﾞﾝｯ」と音がしの繰り返しで終いには過負荷異常で止まってしまいます。 X軸はｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰ（安川 SGM型）をﾎﾞｰﾙﾈｼﾞで駆動しておりｶﾞｲﾄﾞとしてLMがいます。 X軸ﾕﾆｯﾄとﾓｰﾀｰを縁切りしX軸を手で動作させましたがLMの引っ掛かりなどの負荷もなくｽﾑｰｽﾞに動作した為、X軸ﾕﾆｯﾄは問題無いだろうと考え ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰ単体で動作したところやはり異音を発して過負荷異常となりました。 ﾓｰﾀｰはほぼ一定の周期で異音→軸停止→また移動→異音→・・・と繰り返していました。 （通常原復帰はCW方向の回転してましたが、異音の時は一瞬CCW方向へ回転していたような気もします） X軸制御のｺﾝﾄﾛｰﾗｰの不備を考え交換も行ってみましたが症状変化はなく、またﾓｰﾀｰの動力線・ｴﾝｺｰﾀﾞｰ線も可動部になく断線などというのは考えにくく、ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰ自体の故障では？とも考えています。 実際上記のような症状の場合、ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰの故障が原因であると考えられるでしょうか？ またﾓｰﾀｰが原因だとすると、故障した場合なぜこのような症状になるのでしょうか？ 原因がわからず困っております。皆様のご指導よろしくおねがいします。 皆様 たくさんのご指導ありがとうございます。 本日は現場へ行くつもりだったのですが、他のﾄﾗﾌﾞﾙで立ち会えなかった為、 聞いた話ですが、報告しておきます。 昨日ですが、念のためﾒｰｶｰ（ﾔﾏﾊ）にｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰの予備を手配しておいた為 今日納品し交換を他の者へ任せました。 結果ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰの交換により、異常は発生しなくなったと聞きました。 沢山の方が言われているように、ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰと送りのﾎﾞｰﾙﾈｼﾞのｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞ部 になんらかの不具合はあった可能性もあります。というのも、昨日 修理中 ﾎﾞｰﾙﾈｼﾞのｻﾎﾟｰﾄﾕﾆｯﾄの固定ﾈｼﾞが脱落している箇所があったり、緩んで いた箇所がありました。増し締めは実施したのですが、ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞ部は見落として いました。 それが、今回ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰを交換した時にどうなっていたかは聞いておりませんが、ゆるんでいたり、破損していた可能性もあるという事ですね。 結果ﾓｰﾀｰ軸へｽﾗｽﾄ荷重をかけて軸受けが破損しかかっているとも思えてきました。 ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰの動力線・ｴﾝｺｰﾀﾞｰ線は、中継BOX内にてｺﾈｸﾀ接続になっており抜け 確認等は行っていましたが問題ありませんでした。ただ周囲には薬液等の臭気が漂っていたりする場所なので、ｺﾈｸﾀ内でのﾋﾟﾝの腐食（？）で接触不良が起きていたかも・・・？とも考えていました。 あとは、ｻｰﾎﾞﾓｰﾀｰ自体の故障（ﾓｰﾀｰ・ｴﾝｺｰﾀﾞｰ部）の可能性ですね。外したものはﾒｰｶｰに送り原因調査をかけようと思っております。 また 何かありましたら報告してみますので、よろしくお願いします。
- 締切済み
- 機械保全
- サーボモーター オーバーヒート
NC旋盤で垂直方向（Z軸）と水平方向（X軸）に動く機械でファナックのサーボモータにてボールねじを制御している機械なのですが、水平方向（X軸）が停止している状態で電源を入れたままにしているとサーボモータがオーバーヒートの警告が出ます。サーボモータの過負荷率は70～90程なのですが、サーボモーターの接続を切り離して、ボールねじのロックナット部を工具（普通サイズの引っ掛けスパナ）で回すと片手の力で回ります。 また、水平方向（X軸）に動くスライドとボールねじの接続を切り離してボールねじのみの状態（サポートベアリングは両端に組み込まれています。）にしてサーボモータで回すと過負荷率は10～15程度でサーボモータを切り離した状態ですとボールねじの軸を手で掴んで多少の力を掛けると回ります。 この状況下でサーボモータの負荷の原因、オーバーヒート警告が出る原因がわかる方はいらっしゃいますでしょうか？ 原因がわからず非常に困っています。 何かわかる方はご意見いただけないでしょうか？ お願いいたします。
- ベストアンサー
- 開発
- セルフロック機構についてお教えください
上下（１４００mm)にタイミングﾌﾟｰﾘｰ（φ４０）を配置し、タイミングベルトにローラーのついた台車（□２００）を取付、上下ガイドに沿わせて上下移動させる装置です。（上下に上げ下げをします） 動力が使用出来る環境で無く、手動ハンドル（φ６００）でタイミングﾌﾟｰﾘｰを回転させます。 台車には１００Ｋgfの荷重がかかる為、上げて行く途中でハンドルより手を離すと台車に掛かった荷重で逆転してしまいます。（このときに人手に掛かっている力 １００Ｋgf×０．０２m／０．３mm＝６．７Ｋgfです） 探していますのは、入力軸側からはトルクが伝える事が出来、出力側からはセルフロックがかかる様なものを探しています。 １．許容負荷トルクは１００Ｋgf×０．０２(ﾌﾟｰﾘｰ半径）×２（安全率）＝４Ｋgf－ｍ ２．出力軸径 ２０～３０mm ハンドル１回転で約１００mm位上げたいので、ウオーム減速機１／６０の様な高減速機構は使用出来ません。 こちらで調べた機構（ユニット）としては、NTN様のロックタイプトルクダイオードが一番使用状況に近いものですが、許容負荷トルクが足りません。（０．５Ｋgf－ｍ） どなたかこの状態で使用出来る、セルフロックをご存じのかたお教え願います。
- 締切済み
- 機械設計
お礼
ご回答いただき有難うございます。 潤滑は通常のリチウム系グリースを使用しておりますが、調整前と調整後で変えていない為、直接の原因ではないと考えています。 （今回の台形ねじの場合は摩擦係数が0.05程度になると滑る計算になりますが…） 推測とはなりますが、台形ねじを2軸使用することによるバックラッシ分の左右差によって、負荷がかかった際に通常よりも大きな振動（衝撃）が発生し、セルフロックが効かなかったのではないかと考えています。