自動機を作ってみる(バーチャル)

ボールねじ使用により高精度位置決めが可能なスライドテーブルです


天面図


側面図

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■仕様
・ACサーボーモーター、又は、パルスモーターで高速移動
・スライドガイド使用で剛性がUP
・原点用フォトカプラ、左右リミット用フォトカプラ付属

■動作
1)開始時は低速で原点位置へ移動
2)指定されたパルス入力によりボールネジが回転しテーブルが移動
モーターの脱調や位置指定ミスでオーバーランした場合は、リミットスイッチで自動停止する

■電源・空圧
・AC100V

■総部品代(ストローク300mm)
・パルスモーター、転造ボールネジを使用した場合 145,440円
・ACサーボモーター、精密ボールネジを使用した場合 267,440円

■移動速度
・パルスモーター、転造ボールネジ   200mm/S
・ACサーボモーター、精密ボールネジ 300mm/S

部品・組み立て
パルスモーター
・通常2相か5相のモーターを使用します。
・安価で作成できます。
・2相は1パルスで1.8度回転します。従いまして、1回転させるためには200パルス必要になります。
・5相は1パルスで0.72度回転します。従いまして、1回転させるためには500パルス必要になります。
・これにギヤヘッドを取り付け、高トルクや高分解能にすることもできます。
・ドライバーで高分解能にできるものもあります。
・パルスモーターの欠点は脱調することです。脱調とはパルスを送っているのにモーターが回転しない状態のことです。
 高速回転させたり、トルクが大きい場合などに発生します。
 これになると、以後の位置が全て狂ってしまうので致命的です。
・脱調検出の為、ロータリーエンコーダーを使用しパルス出力に対し、正しく回転しているかチェックする方法もあります。
 しかし、用途によりますがパルスモーターで通常そこまではせず、リミットセンサ等で異常停止させるのが普通です。
・脱調してしまうと、原点復帰させるしかありません。
・その他に、高速回転させると高音の音でうるさかったり、高熱が発生します。
・モーター必要トルクによって選択しますが、ボールネジとの兼合いもあり感でするしかないようです。
 高トルクのモーターを選ぶと、高速回転もでき安心ですがサイズが大きくなり重くなってしまいます。又、高価になります。
 いろいろな設備で、移動させる重さ、スピード、加減速速度、ボールネジのリードなどから使用されているモーターを見ておきましょう。


ACサーボモーター
・ドライバーも含め高価です。
・高速で使用できます。
・モーターの選択はトルクに合わせて必要ですが、今回のような場合、市販のものが何Wのモーターを使用しているか見れば分かります。
・分解能はドライバーで、分周逓倍が可能です。
 分周逓倍を3600にした場合、1回転させるためには3600パルス必要になります。従いまして、1パルス0.1度になります。


ボールネジ
・種類には転造ボールネジと精度が高い精密ボールネジがあります。
・精度はメーカーや種類によって色々ありますが、300mmの長さの場合、精密ボールネジが0.012mm、転造ボールネジが0.21mmぐらいになります。
・価格は精密ボールネジが転造ボールネジの約2倍程度です。

・ボールネジの主な選定項目は、長さ(リード長さ)、外径、リードになります。
・長さ(リード長さ)は移動距離になります。通常原点スイッチや両端にリミットスイッチ等を設置しますのでその分を計算に入れ長くする必要があります。
・外径はボールネジの太さで、リードと上にのるテーブルや移動させる物の重量によって計算し選定する必要があります。簡単な方法は、実際に同じような条件で使用されているテーブルを調べ、同じ程度の物にすればいいかと思います。
・リードはボールネジが1回転(モーターが1回転)した時に移動する距離になります。リードが2mmの場合、2mm/360度で1度0.0055・・・mm移動することになります。5相パルスモーターの場合、通常1パルスで回転する角度は0.72度です。360度回転させるには360度/0.72度=500パルス必要になります。リードが2mmの場合、1パルスで2mm/500パルス=0.004mm(4μ)移動することになります。

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共通部品(ストローク300mm)
部品名 個数 単価 金額 備考

サポートユニット 1 6,800円 6,800円
ブラケット 1 4,200円 4,200円
ベアリング 1 800円 800円

スライドガイド 1 11,000円 11,000円
カップリング 1 2,100円 2,100円
フォトセンサ 3 980円 2,940円

ベース板 1 7,000円 7,000円
モータ取付板 1 3600円 3600円
ベアリングハウス 1 3800円 3800円
センサ板 2 1,700円 3,400円


部品代 合計: 45,640円

パルスモーター・転造ボールネジを使用した場合の部品表(ストローク300mm)
部品名 個数 単価 金額 備考

パルスモーター 1 セットで
60,000円
セットで
60,000円
モータードライバー 1

転造ボールネジ 1 28,000円 28,000円
サポートユニット 1 6,800円 6,800円
ブラケット 1 4,200円 4,200円
ベアリング 1 800円 800円


総部品代 合計: 145,440円

ACサーボモーター・精密ボールネジを使用した場合の部品表(ストローク300mm)
部品名 個数 単価 金額 備考

ACサーボモーター 1 セットで
150,000円
セットで
150,000円
モータードライバー 1

精密ボールネジ 1 60,000円 60,000円
サポートユニット 1 6,800円 6,800円
ブラケット 1 4,200円 4,200円
ベアリング 1 800円 800円


総部品代 合計: 267,440円

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