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10月14日

カテゴリ : 駆動機構設計

第132回 動きを持つ構造設計−27:ボールねじの支持方法

 ここでは、ボールねじの両端軸受の構造と設計のポイント、便利な調達法を紹介します。

(1)ボールねじ軸の両端支持法

 ボールねじ軸の支持方法は、固定—固定、固定—支持、固定—自由の3種類がありますが、一般的には固定側と自由側の両端支持法です。それぞれボールねじにモーメント荷重、ラジアル荷重が過大に負荷されないよう軸受との組付け精度が重要です。
 固定側では軸受内輪をはめあい寸法で軸に固定し、外輪を軸受ホルダー(サポートユニット)に固定して軸方向の移動をなくします。アンギュラ玉軸受を選定して、ラジアル荷重とアキシャル荷重を受けます。
 自由側では、軸の温度上昇による軸の伸縮を逃がすために、軸受の保持構造をフリーにしています。(【図1】参照)

図1

(2)ボールねじの両端支持法の特徴

(a)荷重の種類

 ボールねじは、ねじ軸の回転により、可動体を高速で位置決めするための回転トルクを伝達させる機械要素です。
 したがって、ボールねじ両端の軸受には、軸方向のアキシャル荷重と軸垂直方向のラジアル荷重の両方の荷重(繰り返し交番荷重)がかかるため、軸受の選定と軸受ホルダーの支持剛性が重要です。

(b)両端形状の違い

 ボールねじは、ねじ軸の加工終了後にナットユニットを一方から挿入して組付けるため、ねじ軸の両端形状(軸径、形状)が違います。このため両端の軸受形式が異なってしまい設計が厄介です。

(3)ボールねじの両端軸受の選定

 上記(2)の理由のために、ねじ軸の両端軸受は異なる種類となり、そのため両端の軸受ホルダーの形状も異なる設計が必要です。
 ミスミのサポートユニットは、この2種の異なる軸受ホルダーの設計が不要となるように、固定側と自由側の軸受ホルダーを1対のサポートユニットとして標準品化しているため、煩雑な設計が不要です。(【写真1】参照)

写真1

(4)ボールねじの両端軸受の表面処理

 ボールねじ部や両端の軸受は潤滑剤が塗布されるために錆を生じることは稀ですが、軸受を保持するホルダー(サポートユニット)の外周に錆が生じる場合があります。クリーンルームで使用する設備などには、軸受ホルダーの錆防止表面処理をお勧めします。

 次回から数回に分けて、X軸とY軸の2軸テーブルの直角度組立が簡単に出来る設計法を解説します。



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