エンジニアのための技術講座

ローコストオートメーション講座

掲載日:2001年10月02日

カテゴリ : 直動部品

第36回 しゅう動案内の解説−その2:しゅう動案内と摩擦・磨耗

 固体と固体が接触して動く時には摩擦力が生じます。この摩擦力は潤滑油などで適切に処置しないと、次のようなトラブルに繋がります。

1. 固体と固体の摩擦により焼き付きを生じる。
2. 磨耗を生じ、だんだん磨耗が激しくなる。
3. 動力損失が大きくなる。


 したがって、摩擦・磨耗をうまく制御することが重要です。

(1)摩擦について

 摩擦の種類は次の2つがあります。
 a)スベリ摩擦
 b)コロガリ摩擦

 スベリ摩擦は、前回の平面拘束案内やスキー、そり等に生じる摩擦の形態です。【図】は古代エジプトの壁画です。大きな石像をそりで運搬している様子です。中央の1人がそりの前方に油をたらし、摩擦力を小さくしているのが解ります。

図

 色々な材料の組み合わせの摩擦係数を示します。

材料の組み合わせ摩擦係数 μ
軟鋼 vs 軟鋼0.4
硬鋼 vs ニ硫化モリブデン0.15
スキー vs 雪0.05

 コロガリ摩擦は、前回のリニアモーション(LM)ガイドミニチュアボールガイド等、球やコロを転動させるときに生じる摩擦の形態です。スベリ摩擦を「そりの時代」とするなら、コロガリ摩擦は転動して移動する「荷車の時代」といえるでしょう。
 コロガリ摩擦係数の例を示します。(スベリ摩擦とコロガリ摩擦の両者の摩擦係数は、同一に比較はできません。)

材料の組み合わせコロガリ摩擦係数 f(cm)
焼入れ鋼 vs コロまたは玉0.0005〜0.001
軟鋼 vs 軟鋼0.02〜0.05
空気入りタイヤ vs 道路0.05〜0.15

(2)磨耗について

 固体と固体の間に潤滑油などがなく直接接触している場合では、接触している微小な部分で材料同士が結合状態にあります。しゅう動によりこの結合を引き剥がすため、しゅう動抵抗が生じます。これが摩擦抵抗(力)です。この結合した微小な部分は、一方の固体から微小片が剥ぎ取られます。これが磨耗です。摩擦力が大きくなるとは、単純には磨耗が激しくなることです。
 磨耗を防ぐには、適切な潤滑処理が必要です。したがって、しゅう動案内でも潤滑剤(各種グリス)の選定が重要で、特に高速で動く機構やクリーンルームで使うLCA用しゅう動案内では潤滑剤の選定が勘所です。

 次回は、シャフトとリニアブシュについて解説します。

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