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機械設計歴20年以上T.surfと言います。
今回は以下に関する記事です。
【機械要素】
単軸ロボット（ロボシリンダー）における
わかりづらい選定要素の解説
（可搬質量、加速度、速度の関係など）
⇩本記事は以下の方にオススメです⇩
ロボシリンダ―
とかの選定でわからない
ところがあるよ
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
カタログだけでは
わかりづらい
要素を解説します。
①加速度／速度と可搬質量について
可搬質量と加速度について
―加速度表記についてー
IAIは加速度を重力加速度を基準に表記しています。
従って0.3Ｇと言った場合
0.3×9.8(m/sec²)＝2.94(m/sec²)となります。
なので1(m/sec²)の場合は
1(m/sec²)÷9.8(m/sec²)＝0.102Gとなります。
―加速度と可搬質量―
加速度と可搬質量の関係ですが
加速度が大きくなると可搬質量が小さくなります。
なぜなら
| 水平時 全推力 |
Ｆｈ | (N) |
|---|---|---|
| 垂直時 全推力 |
Ｆｖ | (N) |
| 搬送質量 | (kg) | |
| 加速度 | (m/sec²) | |
| 重力加速度 | (m/sec²) | |
| 摩擦係数 | (無次元) |
とすると、以下の式となるからです。
Ｆｈ＝μＭｇ＋Ｍａ＝Ｍ（μｇ+ａ）
Ｆｖ＝Ｍｇ＋Ｍａ＝Ｍ（ｇ+ａ）
上記式において
| ｇは重力加速度の定数 μは摩擦係数 |
なので、 |
推力一定であれば
可搬質量が大きくなれば、加速度が小さくなりまし、
加速度が大きくなれば、可搬質量が小さくなります。
詳しくは、以下の記事を御参照願います。
②速度と可搬質量について
速度と可搬質量については、
| ステッピングタイプ サーボタイプ |
で特性が異なります。 |
―ステッピングタイプはー
ステッピングモーターの特性上高回転になると
トルクが落ちます。
従って、ステッピングタイプのロボシリンダ―は、
最高速度が大きくなると以下が小さくなり、
| ｛ | （垂直の場合）重力に対抗する力 （水平の場合）摩擦力に対抗する力 |
結果としての可搬質量の限界が小さくなります。
―サーボタイプはー
サーボモーターの特性上、基本的には
定格トルク、定格回転数であれば
高回転でもトルクが落ちることはありません。
従ってサーボタイプのロボシリンダ―で
あれば、ある程度の重量でも高速搬送が可能です。
―使い分けとしてはー
ステッピングタイプは、高速域で可搬質量が落ちます。
しかし、ステッピングモーターには以下の特性があり、
- 安価
- 低速でトルクが大きい
低速搬送でしたら ステッピングタイプのほうが
有利、かつコストが抑えれられます。
従って、
| 低速搬送 | ⇒ | ステッピングタイプ |
|---|---|---|
| 高速搬送 | ⇒ | サーボタイプ |
と使い分けが必要です。
③ストロークと速度について
ストロークが長い仕様のものだと使用最高速度が
落ちます。
この理由は、正確にはストロークではなく
ボールネジの長さが長くなると
ボールネジが高回転した時にヨレなどが発生して
危険なためです。
もう一度言いますが、
正確にはストロークではなくボールネジの長さです。
注意が必要なのが、ダブルスライダー仕様で、
⇩ダブルスライダー仕様⇩
ストロークが短くなりますが、
ボールネジの長さが短くなっているわけではありません。
ストローク（ボールネジ長さ）と速度の確認の際は、
ダブルスライダーの場合 実際のストロークと
比較してはいけません。
ダブルスライダーの場合でも
シングルタイプ時のストロークで見なくてはいけません。
④その他の選定要素
位置決め精度
位置決め精度については、２つの位置決め精度があります。
- 繰り返し位置決め精度
- ロストモーション
以下の記事を御参照願います。
動的モーメント
動的モーメントについては
以下の記事を御参照ください。
⑤まとめ
- 加速度と可搬質量は反比例する
- ステッピングタイプの場合は、速度があがると
可搬質量が落ちる - ただしステッピングタイプは
ステッピングモーター自体が安く低速域で
トルクが大きい - したがって 低速搬送の場合は
ステッピングタイプのほうが有利 - ボールネジが長くなると最高速度が落ちる
（ダブルスライダータイプに注意）
本記事は以上です。
最後までお読み頂きありがとうございます。
