ユニバーサルジョイントの不等速回転とは？

通りすがりで投稿した者です。機械学会の論文の件は、なにせ古い記憶で定かではありません、もし記憶違いなどがあったらゴメンなさい。ＵＪジョイントのメーカーは必ず計算式を持っていると思います。一度ご照会されるか、諸元を明らかにして計算していただいたらどうでしょう、これが早いように思えます。

軸がφ５ｍｍでは、確かにＮＴＮのＣＶＪは大きすぎます。ご使用のＵＪは小径のようですが、十字軸とヨークとの関節がすべり軸受のタイプではないでしょうか。ＵＪでは入力軸ヨークから十字軸を介して中間軸のヨークに動力を伝え、同様に出力軸に伝達されて行きます。この関節部のガタが大きいと、連続回転であればガタの影響は微少ですみますが、微小な間歇送りでは、ガタの影響は無視できないと思います。

回転角９０°周期の変動が認められておられるようですから、間違いなくＵＪの不等速性が第一原因です。これに関節部の影響が加わっていることはないでしょうか。針状ころタイプでも関節部のラジアルすきまは結構大きいため、関節部ガタによる影響を除去する対策はないように思えます。

なお、ジョイントの折り曲げ角が大きくなる程、取付け誤差による不等速は増大します。ＵＪで２２°は大きいと思います。スライドヨーク部の軸方向動きも結構大きいのではないでしょうか、この部分のガタ影響もパルス送りでは無視できないと思います。

遅いレスで申し訳ありません、通りすがりに拝見、気になりましたため、投稿致します。すでに解決されていますでしょうか。

ユニバーサルジョイント（ＵＪ）は元々不等速です。これを２個セットにすることで擬似等速を得ますが、ご質問のように完全な取付けは不可能で、わずかなズレが生じ等速性が損なわれます。加え、４４°の動作角は大きく不等速性はより大きくなります。

従い、精密な送り機構にＵＪを使用することは推奨できません。構造上、どうしてもジョイントが必要なときは、等速性に優れた等速ジョイント（ＣＶＪ）の採用が推奨されます。

軸受メーカーであるＮＴＮが、産業機械向けの等速ジョイント、トリボールジョイントを販売しています。
一度カタログなどを取り寄せられ、ご検討されたらいかがでしょうか。下記ＵＲＬに産業機械用等速ジョイントに関する紹介論文などもありました。

なお、ＵＪのセット誤差による等速性の崩れを数値的に算出する式は存在するようですが、相当難しく複雑だと聞いています。機械学会などが発行した古い論文誌に掲載されていたように記憶しています。３０年以上前だったか、定かではなく申し訳ありません。ご関心が強いようであれば探索されたらと思います。

推測するようですみませんが、恐らく芯の同軸度を調整するためにユニバーサルジョイントの利用を図られたのでしょうか？
そうであれば、nomuraさんご指摘のすべりジョイントがいいと思います。ユニバーサルジョイントは微妙な回転伝達には向かないと思います。（二つの十字ジョイントの平行度という計測しがたい厄介な問題を抱えるような感がします）
尚、楕円周期に関しては２ＤＣＡＤソフトのＭｉｃｒｏｃａｄａｍが利用できれば回転角と周長の検討が作図で可能です。Ｍｉｃｒｏｃａｄａｍの作図楕円は精確です。

どのくらいの偏角でしょうか？

ユニバーサルジョイントの許容角度内でしたら方向は関係ないはずです。（無理な力は掛かりません。）

角度が小さければバネ式（変形式）の物も使用できると思います。（バックラッシュ＝０）

バネ式の物を多段に使えば小スペースで大偏角が可能です。←コストはアップですが。

どうしても角度が取れない場合は、中間シャフトを長くすれば可能です。（この場合、全長は増えますが・・・）

日本ピストンリングに変わったリンク式のものが有ります。（こちらも角度によっては変位が出てしまうかもしれませんが一見の価値が有りますよ。←大変位で特殊な（画期的？）構造です。）

以上ご参考まで。

リンク式のユニバーサルジョイントの場合、構造上９０度ごとに入力回転角に対して出力回転がリンクピンの向きが曲がり方向と一致したときに変位が最小になるポイントがあるのかも知れません。
２個のジョイントの取り付けを４５度ずらせば誤差は半分になると思いますが、この場合４５度ピッチで誤差が現れるはずです。

ご質問の使用方法ではモーター軸とネジ軸の位置を変換していると思いますが、誤差０が必要な場合は、リンク式のユニバーサルジョイントではなく、スライド式のジョイントまたはギヤー等に変更しなければならないかも知れません。？？

位置変換後（ネジ側）の所で減速出来れば（１／減速比）に誤差を減らせますが・・・