設備の剛性計算

Question

お世話になります。

現在当社で製作している当社製品専用の金属加工機の
スライドをコストダウンの為、
鋳物+ターカイトの摺動面からベアリング方式に
変更しようと検討しています。

この変更の際に、設備の剛性をあまり落としたくないのですが、
摺動面の剛性、耐久性が計算できずに困っております。

恐らくターカイトを使用しているので厳密には計算できないのでしょうが、
簡易的な計算などできないのでしょうか・

宜しくお願いします。

Answer

小生も、回答（４）さん同様で、
素朴な疑問で、当社で製作してるのに計算出来ない？
最初はどうやって設計したんだろう？
と重要な箇所と推測するので思います。

≻ 厳密には計算できないのでしょうが、簡易的な計算などできないのでしょうか…
であるので、ＴＨＫさんやＩＫＯさん、（技術サポート面からはＮＳＫさん）に
計算方法を聞けばよいと思います。（丸物ガイドならＮＢベアリングさんもです）
初期検討は、単純にベアリングＣＡＤ図を張り付けて、各社に聞くです。
対応してくれる処とそうでない処や、計算方法が若干異なったりで、貴殿の勉強（財産）に
なります。

構成を考えると、ターカイトの弾性がボールの弾性と考えれば、ターカイトでの計算も
横展開で可能と考えます。（簡易的な計算の範囲ですが）

問題は、摩耗による精度/剛性の維持である寿命とその修復です。
それも含めて、簡易的な計算であればよいのですが。

Answer

直勘！？　剛体と見なせない部分の評価は、ＣＡＥでもナカナカに難しいと思う。
　　技術レポート：最近のＮＳＫリニアガイドの技術動向
　　http://www.jp.nsk.com/services/pm_techreport/report55.html

３ブロック／レール仕様　が良い　・・・フムフム
ダンピングファクターは他社製品と滑りガイドの中間程度
予圧設定に伴う剛性値比較でも他社より倍以上優れる
　　　　　　　　　　　　・・・要するに球の配置、レール形状の強さが効いているのネ

＜他にも文献がある模様＞
　　ＮＳＫテクニカル・ジャーナルNo.647では、弊社LYシリーズの特性を工作機械への応用という
　　観点から解説した。

滑りガイド（ターカイト）でも、どう計算に乗せるかは難しそう（古いので探せば例が有るかも）

Answer

荷重条件が複雑になれば、ＣＡＥを利用したほうが良いと思いますが、目安
を知る程度なら、荷重条件(動的要素も含む)を考慮したモデル化、はりなど
の材料力学的なモデルを想定すれば、計算はできると思います。
たとえば、両端支持はりの中心に荷重Ｗが加わる場合、はりの中心のたわみ
は　δ＝ＰＬ^3/(48ＥＩ)　で与えられ、一般機械の場合　δ＜Ｌ/ｋ(ｋ＝2000
～5000）に設定します。　ここにＬ：はり長さ,Ｅ：縦弾性係数,Ｉ：断面二
次モーメントです。高剛性が必要ならｋの値をもっと大きくとります。
摩耗等については計算できないので、最終的にはトライ＆エラーになると
思います。

Answer

素朴な疑問。当社で製作してるのに計算出来ない？
最初はどうやって設計したんだろう？

Answer

工作機械の設計学（基礎編）というのを読んで一応、お勉強したことはある
基礎編でも十分に難易度が高くて内容も非常に濃いから、応用編はエライかな
さて、どのような専用加工機か分からないし、構造も材質も明確でない中で

まづ、実際の専用機の直動ガイド？に加わる力、切削による荷重（慣性力）
等も含めて把握していないと前に進んで行かないのではないのでしょうか？
また実際の最大ワーク重量も重要です。切削による熱も考慮された方が良い

これらの固有のファクターを踏まえて、直動専門メーカー、工作機メーカーに
相談することが最善と思われますが、如何、お考えでしょうか
但し、メーカーから結論を得ることは難しいと思うのでアドバイスを貰おう
最終的には改造となる訳ですから自己責任でやるしか無いので大変ですね

設備の剛性計算とは？