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:2003年04月01日

カテゴリ : 駆動機構設計

第107回 動きを持つ構造設計−3:慣性力とLCA

 アクチュエータを持つ簡易自動機(LCA)では、慣性力を無視して設計することは出来ません。慣性力の大きさが加速度に比例するため、位置決め停止の制御や、生産性の向上のための機械の高速化を必要とする場面に課題として現れます。

(1)運動方程式と慣性力

 質量mの物体に加速度αが作用するとき、その物体に働く力Fとの間に次式(運動方程式)が成り立つ。

  F=mα・・・国際単位系(SI)の表現
   m:物体の質量(kgfs2/m)
   α:加速度(m/s2
   F:力(kgf)

 上の運動方程式を重力単位系の記述では次のようになります。

  F=(W/g)α・重力単位系の表現
   W:物体の重量(kg)
   g:重力加速度(m/s2
   g=9.80665(m/s2
   m=W/g

 【図1】の直線運動機構の場合、スライドテーブルとボールねじナットの重量W(kg)が加速度α(m/s2)で運動するときに生じる慣性力F(kgf)は、上の重力単位系の運動方程式で算出できます。

図1

 この慣性力Fがボールねじを介して、サポートユニット内部の軸受に作用し、その反作用として、サポートユニットに伝達され、それを固定しているボルトを介してベースに伝わります。このように機構に働く力は、機構全体に連環状態で伝達されます。したがって、機構のもっとも強度上で弱い部分に変形(弾性変形、塑性変形)として精度劣化などの影響を与えます。

 運動方程式から、慣性力Fを小さくするには、1.移動体重量Wを小さくする、2.加速度αを小さくすると良いことが分かります。対応手段の代表例は下記内容などがあります。

1. 移動体重量Wを小さくする → 軽量化設計
2. 加速度αを小さくする →
 加速度の変化を緩やかに制御させ、加減速時の衝撃を和らげる加減速制御方式の採用

 次回は、回転軸に作用する荷重の種類を解説します。

このサイトは、株式会社ミスミが運営・管理しています。

当サイト上のコンテンツの著作権は株式会社ミスミに帰属します。
無断利用・転載を発見した場合は、法的措置を取らせていただくことがあります。

ミスミのeカタログ

メカニカル部品 | ねじ・ボルト・座金・ナット | 工業用素材 | 配線部品 | 制御部品・PC部品
切削工具 | 生産加工用品 | 梱包・物流保管用品 | 安全保護・環境衛生・オフィス用品 | 研究開発・クリーンルーム用品
プレス金型部品 | プラ型用部品

ご利用にあたって  会社概要

ページトップに戻る