ACサーボモーターと歯形ベルト駆動の振動

このQ&Aのポイント
  • 回転系機構をACサーボモーター、プーリー、歯形ベルトにて構成し、2000rpmを目標回転数としていますが、振動が大きく問題となっています。モーターのゲイン調整などを試みましたが、改善が見られません。架台の強度不足やプーリーのバランス、ベルトからの振動伝達が原因の可能性がありますが、具体的な改善方法がわかりません。
  • ベルト駆動の機構で初めて取り組んでおり、振動の大きさに驚いています。モーターは性能的に問題はないと思いますが、振動の原因特定と改善方法についてアドバイスをいただきたいです。
  • ACサーボモーターと歯形ベルトによる回転系機構で、目標回転数の2000rpmを実現するために、モーターのゲイン調整などを行っていますが、振動が大きくなり問題となっています。振動の原因と改善方法についてアドバイスをお願いします。
回答を見る
  • ベストアンサー

ACサーボモーターと歯形ベルト駆動の振動

お世話になります。 回転系機構をACサーボモーター、プーリー、歯形ベルトにて構成しています。 2000rpmを目標回転数としているのですが、動作時に振動が大きく対策を検討しています。 モーターは、メーカーに選定してもらい性能的には余裕があると思います。 モーターのゲイン調整などを行ってみても大幅な改善はありませんでした。 考えられる原因として、架台の強度不足とプーリーのバランス、ベルトからの振動伝達が考えられるのですが、どこから改善していいかわかりません。 このタイプの機構は初めてですが、ベルト駆動だとこんなに振動するのでしょうか。よろしくお願い致します。 【機構構成】 箱型ベース上部にシャフトと軸受けのハウジングをZ軸に設置。 モーターはブラケットに取付し、ベース内の長穴部にY軸方向に固定。 Y軸方向にモーターブラケットを引っ張ることで、ベルトテンションを張る機構です。 ACサーボモーター側:三相200V 750w 軸φ19mm プーリー:φ100mm 歯数32 1対1にて使用 ベルト:幅20mm 歯形ベルト 軸受け側:φ42mm 中空φ32mm 支点側にアンギュラベアリングを背面合わせ      ワーク近くには深溝玉軸受 シャフト長325mm

noname#230358
noname#230358

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#230359
noname#230359
回答No.3

質問者さんへ ・土曜日の昼休みにご投稿 ・「すぐに回答を」表示 されていらしゃるので、回答者からの情報提供にはできるだけ速やかに 応じてください。でないと、このスレッドが有れる原因になります。 さて、回答(1)さんへのご返答を待つ間に、多少のアドバイスをいたします。 手材料から、電機系ではなく機械系の問題と思われるので、雑多に箇条書 きします。  ・兎に角振動の主発生源の特定が第一歩です  ・ベルトを外してモータ軸だけで回してみる   モータとモータ軸プーリはどのように結合していますか?   モータ軸とプーリの同心度は如何ですか?ガタは有りませんか?  ・ベルトのテンションを少しずつ強めながら回してみる   振動に変化はありますか?   モータ軸とワーク軸のアライメントはキチンと精度がよく組み付け   られるような構造になっていますか?   ワーク軸とプーリーの同心度は如何ですか?ガタは有りませんか?   テンションを強くすると、振動が大きくなりますか?また、モータ   の負荷が異常に高くなりませんか?  ・振動/騒音の度合いを確認   小生の経験と拙い経験では、タイミングベルトを2,000min-1で   用いると、噛み合いに起因する高周波の騒音が大きくなると思わ   れますが如何でしょうか?   軸間距離が長くベルトがばたつくような感じが有りますか?   ブラケットが弱くモータ後部が激しい振動が生じていませんか?  ・1:1に起因する問題   2,000min-1とそれほど高い回転速度ではありませんが、ベルトは   1:1で用いることは避けたいです。ブーリの径が少しでも違うと、   その差分を周期とするうなりと振動が発生します。   例えば、モータ軸プーリがφ100.1、ワーク軸プーリがφ100,0と   して、モータ回転速度が2,000min-1の場合、プーリ軸は2,002min-1   となります。すると1分間に回転速度差分の2回の周期のうなりと   振動が発生します。  ・プーリはメーカ購入品ですか?自社または外注製作品ですか?   購入品でない場合は歯部の精度チェックも必要です。 もしベルトに起因する問題と疑われ、ご使用のベルトが例えばバンドー 化学さんや三ツ星ベルトさんのような大手であれば、先ずはメーカへ ご相談することが手っ取り早いです。 餅屋は餅屋、豊富な経験に基づき、アドバイスして貰えます。     誤記訂正 誤)回答者からの情報提供 正)回答者からの補足要求(=情報提供要請) 一所懸命回答したつもりだが、読み直したらある方に文体が 似ているように感じた...自己反省 土曜日の時点から、緻密な検証頑張っていますね。 今一つ構造が理解できていないのですが >モータ軸とプーリの同心度は如何ですか?ガタは有りませんか? >→モーター軸側が±0.03mm/r プーリー側がも同様です。(手動確認) > 500rpmだと同等の精度、2000rpmだと±0.15mm/rまで悪化します。 回転機構としては精度が少なくとも一桁は悪く由々しき問題です。 2,000min-1時はどのように測定したのでしょうか? (非接触センサ?) >・ベルトのテンションを少しずつ強めながら回してみる >→アライメント機構を追加しましたが、ベルトがセンターに留まらず回転 >方向によりどちらかへ移動してしまいます これも良くないですね。 > ・振動/騒音の度合いを確認 >→同様に高周波の騒音が発生します。 やはりタイミングベルトで2,000min-1の使用は厳しいと思われます。 ベルトメーカ(バンドー化学or三星ベルトがお勧め)にご相談することを お奨めします。 >駆動側:受動側=1:2にした場合、ワーク側はより安定する方向に >なりますか? 整数倍はやはり同様の問題発生の懸念が有ります。減速比2:3とか 3:5とかにできませんか? >プーリーのバランスを取る方法はありますでしょうか? フィールドバランサーなる装置があれば、機械をばらさなくてもアンバラ ンス量を測定できます。ただしベルト掛け機構の場合、どうしても軸が テンションにより多少弾性変形しながら回転するので、キチンとした測定 ができない可能性が有ります。 プーリが購入品であれば、プーリメーカに依頼すること一案です。 但し、僅か2,000min-1程度で振動に影響を及ぼすほどアンバランスの プーリが市販されているとは考えにくく、上記の振れの問題と考えます。 もうひと踏ん張り頑張ってください! 回答(1)さんへの追記を拝見いたしましたが、軸間距離が長いですね。 途中にアイドラーを追加できませんか? >まずモーターとブラケットとプーリーを組付けし、2000min-1で測定し >ました。それで振動した為、プーリーのバランスを疑いました。 バランスよりもモータとプーリの結合剛性もしくは心ズレが疑がわれます。 モーター軸側が±0.03mm/rとのことですが、0.01以内になりませんか? >軽量化してみると効果はあるのでしょうか 効果は有ると思いますが、とにかく上記の改善が先決と考えます。 毎日の対応の速さに脱帽です。 色々と問題点があぶりだされ大変でしょうが、良い経験を 詰まれたと思います。頑張ってください。 軸の偏心修正で、かなり改善されると期待します。

noname#230358
質問者

お礼

早急な回答を頂きありがとうございます。 返答するのが遅れましたこと大変申し訳ありません。 非常に丁寧なアドバイス頂きましたので、チェックしているところです。 >兎に角振動の主発生源の特定が第一歩です >ベルトを外してモータ軸だけで回してみる   モータとモータ軸プーリはどのように結合していますか? →モーターとプーリーはメカロックで結合しています。モーター単体では問題なく、プーリーをつけるとバランスが崩れているため、バランスレスのメカロックを使用しています。   モータ軸とプーリの同心度は如何ですか?ガタは有りませんか? →モーター軸側が±0.03mm/r プーリー側がも同様です。(手動確認)  500rpmだと同等の精度、2000rpmだと±0.15mm/rまで悪化します。  ・ベルトのテンションを少しずつ強めながら回してみる →アライメント機構を追加しましたが、ベルトがセンターに留まらず回転方向によりどちらかへ移動してしまいます。ベルトテンションを変更しても移動します。精度がでていないのでしょうか?(今回は接触で振動するのでベルトのツバを外しています。)アライメントは微調整どころかかなり時間のかかる作業になってしまい、組立側からすると問題のある状況です。  ・振動/騒音の度合いを確認 →同様に高周波の騒音が発生します。テンションを緩めると振動が少し収まりますが、ベルトがばたつく状態になります。モーターのブラケットをシャコマンで固定しても状況は変わりませんでした。  ・1:1に起因する問題   2,000min-1とそれほど高い回転速度ではありませんが、ベルトは   1:1で用いることは避けたいです。ブーリの径が少しでも違うと、   その差分を周期とするうなりと振動が発生します。 →プーリーはメーカー購入品です。寸法違いで振動発生する要因があるのですね。勉強になりました。モーター側:軸受け 1:2を検討してみます。またプーリーも測定してみます。 時間がかかり申し訳ありませんが、ひとつづつ確認していきたいと存じます。 回答ありがとうございます。 若干ですが改善しましたのでご報告致します。 問題のあったシャフトの内径を追加工にて0.01公差以内に調整しました。 軸受けを分解し点検と修正をした結果、軸精度をピック測定で±0.01mm/r以内に調整できました。振動で若干軸受けが痩せていた為、はめ込みを微調しました。次回設計時には、材料と公差を見直すことにします。 架台強化(板厚を増加)をして2000min-1で振動を測定したところ、X-Y-Z軸とも半減しました。みなさまのご指摘通り、剛性不足も1つの要因でした。 さらに、回転による応力の方向(X軸側)を補強したところより改善しました。 残りのモーター軸の精度、プーリー精度&バランス、径の変更、ベルト長などを追い込んでより振動を軽減できるよう検討しているところです。

noname#230358
質問者

補足

架台強化にて改善はありましたが、ベルトとプーリーについて見直してみました。 ?ベルトのデータを元にテンションを計算して、テンションメーターで再調整 ?プーリー寸法0.1mm位の誤差あり。  (質問)駆動側:受動側=1:2にした場合、ワーク側はより安定する方向になりますか? ?軸受けのガタはありません。軸のアライメントは取れてると思います。  (質問)プーリーのバランスを取る方法はありますでしょうか? よろしくお願い致します。 お世話になっております。 アドバイスありがとうございます。 >回転機構としては精度が少なくとも一桁は悪く由々しき問題です。 2,000min-1時はどのように測定したのでしょうか? (非接触センサ?) 軸の精度はピックを当て測定しました。 組付け時に振動した為、まずモーターとブラケットとプーリーを組付けし、2000min-1で測定しました。それで振動した為、プーリーのバランスを疑いました。バランスの件は、メーカーに確認してみます。 (質問)重さは0.8kgですが、軽量化してみると効果はあるのでしょうか? ベルトアライメント位置は、回転させながらモーターブラケットを微調整することでほぼセンターに調整できました。しかし設計的には再検討する必要があります。 >整数倍はやはり同様の問題発生の懸念が有ります。減速比2:3とか 3:5とかにできませんか? 受動側のプーリーを大きくできるなら、試してみます。 減速比について勉強不足でその発想がありませんでした。 軸間距離も短い方がいいので再検討してみます。 アドバイスありがとうございます。 モーターの軸精度が変わらない為、プーリーをつけた時に同等になるように再調整してみました。メカロックの締め具合で変化していました。しかし、手動回転で±0.03mm/rが精一杯でした。2000min-1だとプーリーの振れが大きくなってしまします。モーター軸に問題がないかメーカーに問い合わせしています。 軸受け側にも問題がありました。 軸の外径がφ42mm、内径がφ32mmなのですが、測定すると内径が偏芯していて肉厚に0.8mm誤差があることに気づきました。加工時に内径で部品を選定して、外径だけ加工したため偏芯ことに気づきませんでした。内径を再加工に出すことにしました。 プーリー径選定も含めて見直してみます。

その他の回答 (7)

noname#230359
noname#230359
回答No.8

>(本件では、発生源でないようなので、問題ないのかもしれませんが、 >バランス取りは1g程度の単位だったと思います。) 重要な振動発生源でしょうね 自動車エンジンのクランクシャフトでは0.1g単位でバランス取ったと思う http://www.ams-fujii.co.jp/hp/bmw/050419/bmw-dynamic01.htm http://www.arm-ism.com/machining7.php ダイナミック バランシングマシン http://www.shimadzu.co.jp/sho/products/0101.html http://www.shimadzu.co.jp/sho/products/0601.html 「6.どのくらいまで測定できるの?」 「ロータの外形に0.6mgの錘がついていることまで測定できます。」 本件の場合、最終的にはバランスの取れて居ないワークを テーブルに付けて2000rpmで回すのですよね なので、軸やテーブルのバランスを取る事に腐心しても それは不毛な努力かも知れません それよりも、アンバランスによる偏芯応力に耐えるように フレーム剛性を上げるのが最善の策と思う 極論すれば↓を付けても振動しない強固なフレーム剛性 https://www.uras-techno.co.jp/pro/01-01/uras_vibrator 蛇足 スカイラインL20エンジンとか鋳物 その時代のクランクシャフトのバランスはそれほど精密には取らなかった 恐らく、鋳物のクランクケースが分厚かったのでフレーム剛性は高い つまり、クランクシャフトのアンバランスはフレーム剛性で消される? 所謂、メカノイズは有ったが振動そのものは少なかった

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 バランス取りなど参考になりました。 6000min-1で回転する工作機械が振動しないのと同じ感じでしょうか? 今回の場合、重量に制限がありますので、最小限の補強に留められるよう検討したいと思います。 ただ、回転軸の応力を加味した架台の剛性計算に苦慮しております。 実機での補強はできるのですが、計算方法を確立しないと次も同じ間違いをしてしまうので。 お世話になります。 アドバイスありがとうございます。 振動するときのX-Y-Zの振動値を確認したところ、回転軸の応力がかかるX軸とZ軸方向の振動が大きかった為、側面と上面の板厚を15mm→20mmに増やしました。その結果、測定値比較にて半減になりました。 (計算ではどうやってだせばいいのかは、課題として取り組んでいきます。) フレーム剛性をあげることで改善はみられましたので、さらに検討してみます。また振動の原因はまだ他にあるので、それを改善していきたいと思います。

noname#230359
noname#230359
回答No.7

> ワークは非常に軽く30~50gの基板です。 φ180 2000rpm で振動を問題にしているとき、 10g単位を「非常に軽く」と表現されていることが気になります。 (本件では、発生源でないようなので、問題ないのかもしれませんが、 バランス取りは1g程度の単位だったと思います。) シャフト(スピンドル)についての情報が少ないようです。 そもそものスピンドルのバランスはどうでしょうか? 325mmの長さで剛性はそこそこ必要でしょう。

noname#230358
質問者

補足

的確なアドバイスありがとうございます。 おっしゃる通りです。 バランスは重要な問題でした。 最終的にはワークが載るステージはバランスを取ることに致します。 また、シャフトを見直したところ、加工ミスで内部に偏芯している部分があることが分かったので、再加工にて調整することになりました。 剛性なども確認してみます。

noname#230359
noname#230359
回答No.6

その? ベルトと動力負荷に問題がなければ、後は軸受ですね。 THKさんの市販軸受の如く、各部品が組み合わされ、ねじにて固定されていますか? また、ラジアルやスラスト方向に、ガタがありませんか? 以上が問題なければ、箱型べースの強度不足ですかね。 少し、罫線を利用して、漫画を描いてみてください。 ─━│┃┌┏┐┓└┗┘┛├┣┤┫┬┳┴┻╋╋╱╲╳__/\  を使用して、 か、似たURLを確認して、 “罫線を利用して、漫画を描いてみてください” の罫線です。文字化けではありません。

参考URL:
http://download.misumi.jp/pdf/fa/2012/12-10.pdf#search='%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%81%AD%E3%81%98%E3%83%A6%E3%83%8B%
noname#230358
質問者

お礼

お世話になっております。 アドバイスありがとうございます。 設計的には似たようなものだと思います。 軸とベアリングと軸の受け組み合わせが箱型の上に乗っている構造です。 軸のガタはありませんでした。 ただ工作機械だとベアリングのエージングを実施すると聞いたのですが、今回は実施せずに回転させています。負荷が大きくないので焼けたりはしないと思いますが、実際は行った方が良いのでしょうか? 強度は再設計を検討します。 すみませんが、最後の参照部分が文字化けで読めないので再度教えて頂けないでしょうか。よろしくお願い致します。

noname#230358
質問者

補足

回答ありがとうございます。 失礼致しました。

noname#230359
noname#230359
回答No.5

一つ一つ確認して行かないと原因はわかりません。 階段を一歩づつ上がらないと屋上に、一歩一歩登らないと頂上に辿りつかないと同じです。 先ず、実際の負荷は電流値で確認できます。 回転数を上げて、負荷(電流値)の変動を確認してみてください。 これで、実際の負荷と計算値の負荷とが、大凡確認でき、負荷に対してモータが適正が否か の確認が取れます。 次に、動力伝達系やメカの関係の確認です。 ? 歯形(タイミング)ベルトのテンションは、カタログ説明の如く、張られているか?   カタログ通りに確認した値が記録に残されていて合格か?   設計図面に、歯形(タイミング)ベルトのテンション値が描かれていたら、その値が正確   かを、カタログで今一度確認した方が、問題発生時にはベターです。 ? ブレーキ付きモータの場合は、歯形(タイミング)ベルトを一度外し、モータ側でない   従動側のプーリーを廻し、計算値のトルク近くで動作するかを確認する。   また、軸受等にガタがないかを確認する。(ラジアル側とスラスト側の両方を確認)   特に、アンギュラベアリング周辺のカラー使用方法に誤りがあれば、また組み間違いが   あれば、振動しますし、逆のアンギュラベアリングに高負荷を掛けることになり、   ?の数値がオーバーします。   それと、蛇足ですが、“アンギュラベアリングを背面合わせ”がプーリー取付け側   軸受で、反対側が深溝玉軸受の軸受側で、熱膨張等を逃がすために、外輪はフリー状態で   軸受側は穴が明いているだけですよね。 以上の順序で確認をして、また結果を記載してください。

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 返信が遅れまして申し訳ありませんでした。 頂いたアドバイスを一つ一つ確認させて頂きます。 追記致します。 反対側はワークが載る為のステージが取付られます。 ワーク:30~50g ステージ:幅φ180mm 高さ37mm 重さ1.2kg 今回はこれを取り外しても振動がでます。

noname#230358
質問者

補足

お世話になります。 ?ベルトのカタログにてテンションを計算しプッシュゲージでテンションを調整しました。合わせて、テンションメーターにて測定し、推奨テンションであることを確認できました。テンションに関しては問題ないと思います。 ?受動部のトルク負荷ですが、プッシュゲージで測定し計算したところ、モーターのトルク範囲内(かなり余裕がある)値でした。 電流値はドライバーが%表示でしたので、調査中です。

noname#230359
noname#230359
回答No.4

回答がねーorz ベルトテンションが弱すぎ暴れている様な気がする テンションUP←構造的に持つように設計されているのかは初期設計の話なんで持つかは知らん 2000rpm しか情報がないからわからんが 慣性の法則を無視して設計されてる←ありがち サーボなので結構ぴたっととまるが(ステップも止まるほかのモーターは止まらない) その先には負荷があり それは慣性の法則を考えずに設計しているから 車は急には止まりません

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 返信が遅くなり申し訳ありませんでした。 慣性を抑えこむのにテンションを張りたいが強度があるかはわからないということでしょうか?初期設計で問題があるということですね。 勉強になりました。再度強度を検討してみます。

noname#230359
noname#230359
回答No.2

一番肝心の負荷は何でしょう? 負荷駆動そのものがタイミングベルト? (ベルトコンベアみたいな) それともタイミングベルトに接続したボールネジ? 回転テーブルとか?走行台車とか? ベルト全長は? 架台の強度不足を疑ってる理由は? 架台自体が振動してるから? >どこから改善していいかわかりません。 先ず架台の振動を止めるのが最優先 てっとり早く補強ステーとかを仮設で入れてみる (シャコ万とかで止めてみるだけでも傾向は把握可能) 高加速駆動すると架台にかなりの瞬時トルクが掛かる 機械設計の経験が少ない方は概ねそれにハマる 平均トルクでしか架台強度を計算してなかったりする モータブラケットもそう 瞬時加速トルクは平均の5~6倍掛かるのでそれに見合うフレーム剛性が必須 >負荷は、軸先端に幅φ180mm 厚さ37mm 重さ1.2kgの円盤が載ります。 この円板を2000rpmでぶん回すんですか? 連続回転なの? インデックス(割出)じゃあなくて? 因みに、インデックス運転で2000rpmで360度回すと 1回転時間は0.03秒 さすがにこの加速度で回せるサーボモータは存在しません 連続回転としても円板の重心がしっかり取れてないと 2000rpmで回る円板自身の振動はかなりデカイと思う まさかね 常識的にサーボモータはギアヘッド付きでしょうかねぇ それも1/10くらいか?

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 ご返答が遅れまして申し訳ありませんでした。 追記させて頂きます。 機構は、回転テーブルに近いものになります。 負荷は、軸先端に幅φ180mm 厚さ37mm 重さ1.2kgの円盤が載ります。 ワークは非常に軽く30~50gの基板です。 ベルトの全長は、長さ650mm 幅20mmです。 軸受けは筒状で、幅φ58mm 長さ100mmです。 装置のレイアウト上、ワーク近辺の軸受けをフレームに固定できないため、ワークへの振動も偏芯もみられます。 >瞬時加速トルクは平均の5~6倍掛かるのでそれに見合うフレーム剛性が必須 ありがとうございます。勉強不足でした。 フレーム剛性を再計算してみます。

noname#230358
質問者

補足

お世話になっております。 アドバイスありがとうございます。 補足ですが、参考になりますでしょうか。 円盤の材質は樹脂ですので、イナーシャー計算で選定できました。 運転条件は、必要な回転数での連続的な運転になります。 (2000rpmで30秒ほどです。) しかし、ワークを載せるステージの回転精度が2000rpmで±0.3mm/rしか出すことが出来てませんでした。(ピックにて測定) ワークは固定されているので、吹っ飛びませんが、振動や偏芯でネジの緩みや悪化が気になります。さらにワークへの処理に影響がありそうです。 ステージのバランスも重要ということですね。 バランス測定も検討致します。 追記です。 定格1500rpmなのでギアボックスはなしです。 ギアボックスを介さないと厳しい仕様でしょうか? よろしくお願い致します。

noname#230359
noname#230359
回答No.1

ご面倒かけますが、もう少々状況をお知らせ頂けるでしょうか。 a)負荷を掛けたときと無負荷のときで振動の程度に変化がありますか? b)ワークは、φ42mm 中空軸に対して回転のバランスがとれていますか? c)ワークの慣性モーメントはどの程度ですか?  (ベルトの伸縮と慣性モーメントによる共振系で振動拡大??) d)振動の周波数について見当つきますか?  (プーリーの歯数に対応or2000rpmの回転数に対応or左記より低い周波数) e)回転数を変化させた場合、振動が大きくなる回転数が存在しますか?  回転数を上げるほど振動が増加するだけですか? c)ベルトの伸縮だけでなく、モータ自体にも“ばね”的な挙動があります。  モータは、駆動電圧の位相と軸の回転位相の差によってトルクが発生する  ので、一定周波数で駆動するモータを特性を出力軸から観測した場合、  トーションバーのような挙動がみえるはずです。すなわち、共振系の一部  を構成する要素になりうると思います。  更には、回転子の慣性モーメントも考慮する必要があるかもしれません。 ごちゃごちゃ回答を書きましたが、直感的に架台の剛性不足が疑わしい ならば、他の回答者さんご指摘の通り、架台を補強して状況が改善するか 確認するのが第一歩と思います。 >このまま架台強化にて抑え込めるのでしょうか? 丁寧に追記して頂いたところで申し訳ありませんが、文字の情報だけで断定 することは難しい状況に思えます。 その道のプロが現物を見て、振動の状態を手で触ってみれば、どこに問題が あるかごく短時間にわかりそうに想像します。 ワークを載せる台(1.2kgの円盤)及びプーリーは、十分に回転バランスが とれているでしょうか? ワーク(30~50g)は、回転中心に取り付けられているでしょうか? 他の回答者さんのご指摘も参考になさって、検討を進めて下さい。 >軸の外径がφ42mm、内径がφ32mmなのですが、測定すると内径が偏芯 していて肉厚に0.8mm誤差 大変失礼ながら、正直申し上げて、常識はずれの偏芯です。 各部品の設計(図面の書き方や公差の設定)、外注先の選定、各部品の 組み立て調整手順など、すべての段階を疑った方がよさそうなレベルと 感じます。 モータのシャフトから開始して、次にモータのシャフトに付けるプーリ ・・・・・と進めて、負荷までのすべての段階の偏芯状態を定量的に 測定すべきと思います。

noname#230358
質問者

お礼

早急なご回答して頂きありがとうございます。 連絡が遅くなりすみません。 以下調査結果を追記致します。 a)負荷による変化はありません。回転数を上げると振動が大きくなります。ワークは非常に軽く重さは30~50gで載せる台は1200gです。 b)軸先端側でピックによる測定で、±0.02です。 c)計算値で全体で47.4*10-4(kg/m2)です。 d)回転数をあげると振動が大きくなる傾向にあります。 定盤にシャコマンで固定しても架台が振動しました。 強化したテスト架台を製作してみたいと思います。 情報が不足して申し訳ありません。 追記させて頂きます。 機構は、回転テーブルに近いものになります。 負荷は、軸先端に幅φ180mm 厚さ37mm 重さ1.2kgの円盤が載ります。 ワークは非常に軽く30~50gの基板です。 ベルトの全長は、長さ650mm 幅20mmです。 軸受けは筒状で、幅φ58mm 長さ100mmです。 特定の周波数を調べる一般的な方法はどのようなものでしょうか? 現在手動でも判断できるほど大きいため、簡易振動計にて改善しているかを判断しています。

noname#230358
質問者

補足

テスト架台を作成して、必要なら補強して振動が収まるか確認しました。 このユニットを定盤に固定して振動を確認したところ、以下の結果になりました。 ・回転始動時/停止時に、ワーク部(軸の先端)の揺れが大きくなる。 ・回転中は揺れは収まり安定しているが、若干振動がある。 目視的にモーターとブラケットを固定している板の強度が不足しているようなので、左右にリブを追加して補強しました。今回の架台には、板厚15mmのA5052のアルミ板を使用しています。 ・ワーク部の揺れが収まりましたが、振動はまだありますので別の要因があると思います。 このまま架台強化にて抑え込めるのでしょうか? アドバイスありがとうございます。 ワーク部のご指摘はとても参考になります。 偏芯とバランスは必須だと感じました。 現在は、ワーク、ステージなしでも振動が発生しています。 その原因を取り除くことに注力してみます。 お世話になっております。 ご指摘の通り思われても致し方ありません。 レベルの低い質問ですみませんでした。 部品単位での精度確認をして調整致します。

関連するQ&A

  • タイミングベルト駆動

    一本のタイミングベルトで多軸を駆動する機構設計に取り組んでいます。 アイドラーを兼ねた被駆動軸もあり現在悩んでいる部分を下記します。   ベルト背面(歯付きでないプレーンベルト側)で一軸駆動した直後に   歯面側で更に駆動する軸がありますが両プーリー間で自由ベルト長が   歯数にして3と言う極めて接近した状況にならざるを得ません。 ここからが私の心配と質問になります。   通常のタイミングベルトプーリーの規格では歯面外周の振れ0.13mm   側面(端面)の振れ0.1mmと定められていますが   ベルトの自由度が低く(自由長が短いため)規定どおりのプーリー   精度ではベルト振動、異常磨耗、騒音などの問題を起こす可能性を   想像してしまいます。  どなたかご経験ございましたらご教示頂ければ有り難く存じます。

  • サーボモータの過負荷

    サーボモータの過負荷で困っています。 サーボモータとボールねじの組み合わせで位置制御をしています。 ボールねじとサーボモータはプーリーとタイミングベルトで動力を伝達しています。モーターの位置でテンションを調整します。 装置は購入してすぐですが、 取り付け位置の調整、駆動部のルブリケートを行いましたが、だめです。 海外の装置メーカなので、対応が良くないです。 サーボモータ用にファンが設置してあるので、 元々の設計自体が良くないと思われます。 気になるところ ・プーリが鉄製。アルミに変えたほうが負荷は減りますか? ・プーリ同士が近く、ベルトが太い気がします。0.75KWのモータですが、軸間約100mm。ベルト幅約50mm。プーリー同士はもっと離したほうが良いでしょうか?ベルトは細くしたほうが良いでしょうか? ・ブレーキも悪さをしている気がします。サーボモータでブレーキはどのように制御しているのでしょう。止まる寸前は、ブレーキがかかっているのに、モータが動こうとしているとか、そういった制御になる可能性はあるのでしょうか?ボールねじを垂直に使っていますが、そもそも、ブレーキ付きである必要があるのでしょうか? よろしくお願いします。 みなさん、いろいろアドバイスありがとうございます。 やはり、モータの容量アップが必要で、装置メーカーにクレームを言うのが良いということがわかりましたので、早速連絡を入れています。

  • ボールネジのナット駆動について

    サーボモーターでボールネジのナット駆動(上下軸)する場合のタイミングプーリーとベルト選定について教えてください。 負荷の重量は約500kg、移動速度は300mm/s~400mm/s ボールネジは外径32mm、リード32mm 駆動は2台(2kw・2000rpm)を同期運転で上下します。 駆動側と従動側の軸間約500mmとするとプーリーとベルトはどんなものがよいでしょうか、

  • 駆動系の設計

    モーター側の回転(1000rpm-0.1N・m)を140mm離れた場所へ伝える機構を検討しております。 モーター軸が正転1000rpmのとき、ワーク軸が60rpm(120°揺動) モーター軸が逆転1000rpmのとき、ワーク軸はフリー このような動きを、ギヤ、プーリー、リンク、カムなどを使ってアクチュエータの追加なしで実現する機構をご存知であればご享受下さい。

  • 発電機(ACサーボモータ)

    先日ACサーボモータの制御装置パンクしACサーボモータ不動となりました。 不具合原因特定するため、モータを調査しているとき軸が重くなったり 軽くなったりするような現象に見舞われました。 モータ端子にてケーブル外すと正常動作でした。 永久磁石を持つモータでU相・V相短絡すると コイルが磁気化して 発電機みたいになりますか。 普通科卒で右も左もわかりません、アドバイスお願いします。

  • ACモーターの故障

    シャーベットマシンに内臓されている 一週間程度でACモーターが固着し、故障します。 モーターを分解し、コイルと軸受を外すと 固着が解消されするする回転します。 コイルと軸受けを再度取り付け締め付け方によって回転が重かったり軽かったり 固定位置がシビアな感じです。 このことから振動などが原因で軸ズレを起こしての固着と考えているのですが 検証やどう改良したら改善されるのかがわかりません。 気になっている点があるとすると軸受けがベアリングではなく、 ピロー型の軸受になっておりシャフト通す所以外が樹脂のような複数の詰めで抑えているだけです。 この辺の剛性が弱く軸がブレてズレるのではと考えてます。 どうでしょうか。 何かモーター故障に関して勉強になるサイトやアドバイスがあれば是非教えてください。

  • ベルト駆動とブレーキの関係性

    お世話になります。 Vベルトのことで質問させて頂きます。 モーターに小プーリ、大型ドラム(負荷側)に大プーリを取り付けて回転駆動させます。そしてモーターブレーキにより大型ドラムの回転を停止する場面についての内容です。 (1)きちんとベルトが張れていれば、「ベルト張力>プーリとベルトの摩擦力」となるかと思います。この条件では、モーターブレーキを掛けて、小プーリは停止するが、大型ドラムの慣性モーメントが大きい場合、大プーリではベルトがスリップして、大型ドラムと大プーリだけが回転し続けてしまうという事象は発生し得るでしょうか?そんな場合はベルトがツルツルに劣化した場合のみでしょうか? (2)ベルト伝動容量についてですが、大プーリにかかる摩擦トルクと負荷の回転数から、P=Tωにより、その瞬間にかかるPが算出されると思います。この算出されたPがベルト伝動容量を超えていると、ベルトが破断するという考え方で合っていますでしょうか? (3)静止している大型ドラムの回転動作を開始する場合、仮にモーターが11KWで、ベルト伝動容量が5KW分しかないような組み合わせの場合、大型ドラムが11KWの出力がないと動作しないとなると、起こりうる事象としては、サーマルリレーのトリップ?ベルトの破断が起こる?という考え方でよいでしょうか? 何卒ご教授宜しくお願い致します。

  • ステップモータで駆動する振動成分の多い負荷トルク…

    ステップモータで駆動する振動成分の多い負荷トルク測定に適するトルク変換器  出力トルクが最大1Nm程度のステップモータで、材質CRのS3Mタイミングベルトを駆動して、葉書大の紙媒体を搬送する機構の開発をしています。  別の機構からランダムに送られてくる媒体に同期して、搬送機構を起動停止させ、媒体を一定間隔で搬送機構上に並べるものです。  タイミングベルト、ベルトプーリ、シャフト、モータのロータ等、全可動部品の慣性モーメントを計算して加速減速トルクを算出し、主としてゴムベルトの粘弾性負荷、摩擦負荷を想定して、ステップモータのトルクに充分なマージンがあると考えているのですが、時々、脱調が発生します。  そこで、ステップモータと搬送機構の間にトルク変換器を入れて、実動作中の負荷トルクを測定しようとしています。  測定容量が1Nm程度のトルク変換器は、低トルク測定の領域に属するため、ビームにひずみゲージを貼って感度を確保した構造になっており、ねじり剛性が低くなっています。  このため、もともとのステップモータのトルクの振動成分や、起動停止時の衝撃的トルクによって、ステップモータのロータと負荷の機構がねじり共振を起こして、現象が変わったり、トルク波形に共振成分がのったりして、脱調がどういう時にどうやって発生するのか把握することができません。  ねじり剛性の高い、低トルク容量のトルク変換器をご存知でしたらご教示頂きたくお願い致します。  通常のシャフトに半導体ひずみゲージを貼ってトルク変換器を自作することも考えているのですが、スリップリング等難しく、何か良い方法がございましたらご教示頂けると幸いです。

  • シャフトの軸受け部について

    機械加工を施したシャフト(Φ25くらい)を両端6005のベアリングで受けて2200rpmくらいで回転させて加工機として使用しています。 シャフトの長さは600mmほどで軸受け間寸法は300ほどです。軸受けから片側は200mmほどシャフトがでておりそこに側圧がかかります。 もう片側はプーリをつけてベルト駆動させています。 そのシャフト先端で側圧(70kgfくらい)がかかっており、またシャフトの回転モーターに4P,5.5KWのものを使用していることもあってか、すぐにシャフトの軸受け部がヘタってきます(半年くらいでシャフト交換)。 長持ちさせるには軸受け部に焼きいれをしたらよろしいでしょうか? もしくは現在シャフトの材質はS45Cですが、SCM材に変更したらいいでしょうか? なんとか耐久性をあげたいので、最良の方法を教えていただけますと助かります。

  • モーター運転時の荷重について

    床面水平設置のプランジャーポンプの駆動に、クランクシャフト側プーリー(大)~Vベルト~モーター側プーリー(小)の減速機構でモーターを運転した時、床面に対して振動(荷重)がかかると思うのですが、その計算というのはあるのでしょうか? 設置床の強度を知る為に、是非御教示下さい。 すみません、ご回答頂いて気付いたのですが、この場合振動等の考慮は良いのでしょうか? トルクみたいなものはそれぞれの軸(受)が受けて、実質床面には静荷重のみと考えて宜しいのでしょうか? あまりに漠然とした御質問でお恥ずかしいのですが、宜しくお願い致します。