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- > No.000031 高精度X-Yテーブルユニット
No.000031 高精度X-Yテーブルユニット
オーバーラン保護付、X-Yテーブル
精密ボールねじ
| 商品名 | 精密ボールねじ 軸径φ15 リード5・10・20 |
|---|---|
| 型番 | BSS1505-500 |
| 特徴 | 類似品比較ポイント：高負荷荷重・高頻度駆動でご使用の場合、本商品からご検討ください |
選定根拠
中程度の精度を求める直動駆動として適当
選定可能サイズ
■精密ボールねじ(スタンダードナット)-精度等級C5-
| ねじ軸 | ナット | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 材質 | 硬度 | ねじ径 | リード | 全長 | 材質 | 硬度 |
| SCM415 | 浸炭焼入 58～62HRC | φ8 | 2 | 100-210 | SCM420 | 浸炭焼入 58～62HRC |
| φ10 | 2 | 100-315 | ||||
| AISI4150 | 高周波焼入 58～62HRC | 4 | 150-380 | |||
| 10 | 150-450 | |||||
| SCM415 | 浸炭焼入 58～62HRC | φ12 | 2 | 150-445 | ||
| AISI4150 | 高周波焼入 58～62HRC | 4 | 150-400 | |||
| 5 | 150-450 | |||||
| 10 | 200-600 | |||||
| φ15 | 5 | 150-1095 | ||||
| 10 | 200-1095 | |||||
| 20 | 230-1095 | |||||
| φ20 | 5 | 200-1000 | ||||
| 10 | 250-1500 | |||||
| 20 | ||||||
| φ25 | 5 | 300-995 | ||||
| 10 | 300-1500 | |||||
| 20 | ||||||
選定順序
■ボールねじの選定手順
- 使用条件を決定
- （移動体質量、送り速度、運転パターン、ねじ軸回転速度、取付姿勢（水平ｏｒ垂直）、寿命時間、位置決め精度）
↓
- ボールねじの仕様を仮選定
- （使用条件に応じて、ボールねじの精度等級（C3～C10）、ねじ軸径、リード、ねじ軸全長を仮選定します。）
↓
- 基本的な安全性の確認
- ●許容軸方向荷重
- ●許容回転速度
- ●寿命
↓
- 要求性能に応じた検討
- ●ねじ軸の剛性
- ●温度による寿命変化
精度情報
■ボールねじの精度
| 精度等級：C5 | (mm) |
| ねじ軸径 | リード | 軸方向 すきま | ねじれ 方向 | ナットインロー 公差 | （1）（2） | (3) | （4）（5） | （6） | (7) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 振れ公差 （最大） | 振れ公差 （最大） | 直角度公差 （最大） | 直角度公差 （最大） | 振れ公差 （最大） | |||||
| φ8 | 2 | 0.005以下 | 右 | -0.007/-0.020 | 0.011 | 0.011 | 0.005 | 0.010 | 0.012 |
| φ10 | 2・4・10 | ||||||||
| φ12 | 2・4・5・10 | ||||||||
| φ15 | 5・10・20 | -0.009/-0.025 | 0.012 | 0.012 | 0.011 | 0.015 | |||
| φ20 | 5・10・20 | ||||||||
| φ25 | 5・10 | 0.013 | 0.013 | 0.013 | 0.019 | ||||
| 20 | -0.010/-0.029 |
(mm)
| ねじ軸径 | (8)振れ公差（最大）／ねじ軸全長 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -125 | 126-200 | 201-315 | 316-400 | 401-500 | 501-630 | 631-800 | 801-1000 | 1001-1250 | 1251- | |
| φ8 | 0.035 | 0.050 | 0.065 | - | - | - | - | - | - | - |
| φ10 | 0.040 | 0.055 | 0.065 | 0.080 | 0.090 | |||||
| φ12 | ||||||||||
| φ15 | - | 0.045 | 0.055 | 0.060 | 0.075 | 0.090 | 0.120 | 0.150 | 0.190 | |
| φ20 | ||||||||||
| φ25 | - | 0.040 | 0.045 | 0.050 | 0.060 | 0.070 | 0.085 | 0.100 | 0.130 | |
速度・荷重(負荷情報)
■ボールねじの定格荷重
| ねじ軸径 | リード | 基本定格荷重 | |
|---|---|---|---|
| C（動）ｋN | C₀（静）ｋN | ||
| φ8 | 2 | 1.95 | 2.6 |
| φ10 | 2 | 2.25 | 3.3 |
| 4 | 3.35 | 5.9 | |
| 10 | 2.2 | 3.5 | |
| φ12 | 2 | 2.45 | 4.1 |
| 4 | 3.6 | 6.75 | |
| 5 | 5.95 | 9.8 | |
| 10 | 3.85 | 5.9 | |
| φ15 | 5 | 6.9 | 12.5 |
| 10・20 | 4.4 | 7.9 | |
| φ20 | 5 | 8.35 | 17.5 |
| 10 | 13.5 | 25.1 | |
| 20 | 9.2 | 16.2 | |
| φ25 | 5 | 9.4 | 22.2 |
| 10 | 16.1 | 33.4 | |
| 20 | 10.4 | 20.1 | |
技術計算
■ボールねじの寿命計算
ボールねじの寿命時間は以下式により算出されます
- C：基本動定格荷重（N）
- Pm：軸方向平均荷重（N）
- Nm：平均回転数（min⁻¹）
- fw：運転係数
- 衝撃のない静かな運転 fw＝1.0～1.2
- ふつうの運転 fw＝1.2～1.5
- 衝撃を伴う運転 fw＝1.5～2.0
－基本動定格荷重の定義－
基本動定格荷重とは一群の同じボールねじを運転した時にそのうちの90％が剥離を
起こさずに回転できる寿命が100万回転（10⁶）になるような軸方向荷重をいいます
－軸方向平均荷重、平均回転数の算出について－
運転パターンに合わせて算出する必要があります。
運転パターン、荷重等の条件を正確に求めることは非常に難しいと思われますが、
寿命は荷重の大きさの３乗で反比例しますので
できるだけ正確に求めるとボールねじの選択範囲が広がります
-運転パターン例- (T1+T2+T3=100%)
| 運転 パターン | 軸方向荷重 | 回転数 | 時間 割合 |
|---|---|---|---|
| A | P1N | N1min⁻¹ | ｔ1％ |
| B | P2N | N2min⁻¹ | ｔ2％ |
| C | P3N | N3min⁻¹ | ｔ3％ |
選定根拠
直動ガイドとして最も一般的
選定可能サイズ
■リニアガイド（中荷重用・普通すきま・2ブロック・潤滑ユニット付・標準ブロック）
| 材質 | 硬度 | 全高 | レール長さ |
|---|---|---|---|
| 炭素鋼 （SCM等合金鋼） | 58HRC～ | 24 | 160-1480 |
| 28 | 220-1960 | ||
| 33 | 220-1960 |
選定順序
■リニアガイドの選定手順
- 使用条件を決定
- （移動体質量、送り速度、運転パターン、寿命時間）
↓
- リニアガイドの仕様を仮選定
- （使用条件に応じて、リニアガイドの荷重タイプ、
全高、レール長さを仮選定します。）
↓
- 基本的な安全性の確認
- ●許容荷重
- ●寿命
- ●予圧荷重
精度情報
■予圧と精度基準(標準ブロック・軽予圧・上級)
(μm）
| Hの寸法許容差 | ±100 | |
|---|---|---|
| Hのペア相互差 | 20 | |
| W2の寸法許容差 | ±100 | |
| W2のペア 相互差 | H24・28 | 20 |
| H33 | 30 | |
(μm）
| レール長さ | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -250 | 251-400 | 401-500 | 501-630 | 631-800 | 801-1000 | 1001-1250 | 1251-1600 | 1601-2000 | |
| 走り 平行度 | 7 | 12 | 14 | 18 | 21 | 23 | 25 | 27 | 28.5 |
速度・荷重(負荷情報)
■リニアガイドの定格荷重(中荷重用・普通すきま・並級)
| 全高 | 基本定格荷重 | 静的許容モーメント | ||
|---|---|---|---|---|
| C（動）ｋN | C0（静）ｋN | MA・MB N・m | Mc N・m | |
| 24 | 5.0 | 8.23 | 33 | 57 |
| 28 | 7.2 | 12.1 | 58 | 135 |
| 33 | 11.7 | 19.6 | 109 | 225 |
技術計算
■リニアガイドの寿命計算
- ●寿命
- リニアガイドが荷重を受けて直線往復運動をする場合には、たえず繰返し応力が転動体（鋼球）や転送面（レール）に作用しますので、材料の疲れによるフレーキングと呼ばれる、うろこ状の損傷が現れます。この最初のフレーキングが発生するまでの総走行距離を、リニアガイドの寿命といいます。
- ●定格寿命
- 定格寿命とは、一群の同じリニアガイドを、同じ条件で個々に走行させたとき、そのうちの90％がフレーキングを起こすことなく到達できる総走行距離をいいます。定格寿命は基本動定格荷重とリニアガイドに加わる荷重から次のように求めることができます。
- 実際にリニアガイドを使用する場合には、まず荷重計算を行わなければなりません。直線往復運動における荷重は、運動中の振動や衝撃、更にはリニアガイドに対する分布状況も十分に考慮する必要があり計算で求めることは容易ではありません。また使用温度なども、寿命に大きく影響を与えます。これらの条件を加味すると前記の計算式は次のようになります。
- L ： 定格寿命（km）
- fH ： 硬度係数（図－1参照）
- fT ： 温度係数（図－2参照）
- fC ： 接触係数（表－1参照）
- fW ： 荷重係数（表－2参照）
- C ： 基本動定格荷重（N）
- P ： 作用荷重（N）
- ●硬度係数（fH）
リニアガイドの使用に際しては、ボールが接触する軸についても十分な硬度が必要です。適切な硬度が得られない場合は、許容荷重が減少することになり、結果として寿命が短くなります。
定格寿命を硬度係数で補正してください
- ●温度係数（fT）
リニアガイドの温度が100℃を超えると、リニアガイド及び軸の硬度が下がり、常温で使用する場合より許容荷重が減少し、寿命も短くなります。定格寿命を温度係数で補正してください。
＊リニアガイドは、各商品ページの耐熱温度の範囲内でご使用ください
- ●接触係数（fC）
表－1. 接触係数
1本の軸に組付けられるベアリング数接触係数fc
1 1.00 2 0.81 3 0.72 4 0.66 5 0.61 実際のリニアガイドの使用に当っては、一本の軸に対し2ヶ以上のリニアガイドを使用する場合が一般的です。この場合、それぞれのリニアガイドにかかる荷重は加工精度によって変化し、等分布荷重にはなりません。その結果、一軸当りのリニアガイド数によってそのリニアガイド1ヶあたりの許容荷重が変化します。定格寿命を表－1の接触係数で補正してください
- ●荷重係数（fW）
表－2. 荷重係数
使 用 条 件 fw 外部からの衝撃振動もなく
速度も遅い場合 15m/min以下1.0-1.5 特に著しい衝撃振動もなく
速度も中速の場合 60m/min以下1.5-20 外部から衝撃振動があり
速度は高速の場合 60m/minを超えるもの2.0-3.5 リニアガイドに作用する荷重を計算する場合、物体の重量のほかに運動速度に原因する慣性力、あるいはモーメント荷重、さらには各々の時間的変化なども正確に求めることが必要です。しかし、往復運動においては常に起動、停止の繰返しが伴う以外にも、振動・衝撃の要素が考えられ、正確な計算は困難です。したがって、表－2の荷重係数を用い、寿命計算を簡素化します
- ●作用荷重Pの算出方法
- ブロック単体にモーメント荷重が掛かる場合は次の計算式によってモーメント荷重を作用荷重に換算してください。
- P：作用荷重（N）
- F：下向荷重（N）
- Co：静定格荷重（N）
- MA：静的許容モーメントーピッチング方向（N.m）
- MC：静的許容モーメントーローリング方向（N.m）
- Lp：ピッチング方向の荷重点距離（m）
- Lr：ローリング方向の荷重点距離（m）
-
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-
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CADデータに関する留意事項
-
アセンブリデータは構想設計段階の組立図で、構造を説明するためのものです。従って、詳細な部品形状は、各種設計条件を加味して仕上げられたものではありません。
データの一部を流用される際は、ご設計中の条件に適合した仕様に編集してください。 -
ユニットのアセンブリCADデータは、いくつかのサブアセンブリで構成されています。
サブアセンブリ単位で流用、編集できるように構成することを意図しています。 - 製作部品は寸法や形状を編集しやすいスケッチ、ヒストリーを心がけて作成しています。
- ユニットに使用している他社購入品CADデータは、カタログを参照し、ミスミ監修にてオリジナルで作成しています。
※枠で囲われた部分がサブアセンブリ単位
-
- ※ユニットのアセンブリCADデータは、いくつかのサブアセンブリで構成されています。
サブアセンブリ単位で流用、編集できるように構成することを意図しています。
仕様
目的・動作
- 中荷重、中低速タイプのX-Yテーブルユニット
環境・操作性
- クラス100のクリーンルーム内でプリント基板に検査などの作業をする
- テーブルには、パレット位置決めのためのピンを備えている
対象ワーク
- プリント基板 / トレイ外形寸法：W160×D100×H10[mm] / 質量：430[g]
特徴
動作仕様・寸法
- 外観寸法：W300×D690×H128[mm]
- X軸ストローク：340[mm]
- Y軸ストローク：295[mm]
必要精度・荷重
- X軸ユニット
位置決め精度：±0.05/500[mm]
移動部質量：(製品+パレット+Y軸ユニット)=10[kg] - Y軸ユニット
位置決め精度：±0.05/500[mm]
移動部質量：(製品+パレット)=2[kg]
主要部品の選定根拠
- 位置決め精度：±0.05/500[mm]を満たすためにボールねじを選定
設計ポイント
主要部品の計算工程
- 負荷トルクに耐え得るモータを選定する
- モータの選定
- 負荷トルクの算出(X軸)
- 使用条件：ボールねじの駆動
- 条件値：外力：F=0[N]
ワーク質量：W=10[kg]
摺動面摩擦係数：μ=0.1
重力加速度：g=9.8[m/s²]
ボールねじリード：P=5×10⁻³[m] - T=1/(2π)×P(F+μ･W･g)[N･m]より
=1/(2π)×5×10⁻³(0+0.1×10×9.8)
=7.7×10⁻³[N･m] - よって負荷トルク：T=7.7×10⁻³[N･m]を満足するものを選定する
- 選定したモータの定格トルク：0.64[N･m]より
- モータ定格トルク＞実際にかかるトルク であり問題ない
- Y軸用モータの定格トルク：0.19[N･m]も上記負荷トルクより大きく、問題ない
構造の作り込みと設計の勘所
- ワークの位置決めが重要なため、テーブルにワーク用位置決めピンを配置
- オーバーラン時の部品損傷を避けるためボールねじ用ストッパを配置
- 可動部に配線があるため、その取り回し・ケーブルの保護(ケーブルキャリア取付)にも注意する
- リニアガイドは取付面精度が悪い場合、摺動がシブるなどの現象が発生するため、部品精度・剛性に注意する
- 可動部に対する安全対策(ボールねじカバー等)も考慮。必要に応じ、ストローク用原点、±リミットセンサ等を取付ける
- リニアガイドとボールねじとの取付精度(平行度)には注意が必要(ボールねじ寿命低下のおそれ)
技術計算リンク
- 検索コード：#UL31