機械の総合剛性と共振周波数 
ねじり共振数 

ねじり共振数は回転運動に関するものであるから、質量の代わりに慣性モーメントIを用いる

 (rad/s)

kT:ねじり剛性
IT:慣性モーメント

 

ボールねじの縦剛性K1 ねじ軸の軸方向剛性(NSK)

 (kgf/cm)

d:
l:ボールねじナット中心から固定軸受中心までの距離
E:縦弾性係数 (2100000 kgf/cm2)

 

(a)固定-自由端(軸方向)
 (N/μm)

Ks:ねじ軸の軸方向剛性
dr:ねじ軸谷径 (mm)
E:縦弾性係数(2.06×105MPa)
x:荷重作用点間距離 (mm)

(左と同じ)

 

(b)固定-固定(軸方向)
 

(N/μm)

L:取付間距離 (mm)
x=L/2の位置において最大軸方向変位量となり、次式にて求められる

 (N/μm)

ボールねじナットの剛性K2 ナットの軸方向剛性(NSK)

カタログより求める

 

すきま品の剛性

(略)

予圧品の剛性

基本動定格荷重Caの10%(P予圧:シングルナットオーバーサイズボール予圧方式では5%)に相当する予圧荷重の場合

ボールナットの変形などを考慮してカタログの表の値の80%を目安とする。

それ以外の場合、
 (N/μm)

Fa0:予圧荷重 (N)
ε:剛性計算基準係数 (0.1:ただしP予圧のときは0.05)

 

軸受の剛性K3 支持軸受の軸方向剛性(NSK)

カタログより求める

 

ボールねじ支持軸受として高精度機器に多く使用されている組合せスラストアンギュラ玉軸受の剛性は、
 (N/μm)

Fa0:軸受の予圧荷重 (N)
δa0:予圧荷重による軸方向弾性変位量 (μm)
   (μm)

   
   α:接触角
   Dw:ボール径 (mm)
   Z:ボール数

軸受箱の剛性K4

軸受箱にかかる曲げモーメントの延びより求める

曲げモーメント

P:ボールねじによるスラスト荷重
l:軸受箱取り付け面からボールねじ中心軸までの距離

 取り付けボルトにかかる荷重

P:ボールねじによるスラスト荷重
l:軸受箱取り付け面からボールねじ中心軸までの距離
l’:軸受箱の傾く支点からボルトまでの距離


 

総合剛性KS


 

慣性モーメントの計算 

慣性モーメントについては、テーブルのねじ軸に換算した等価慣性モーメントと、ねじ軸の慣性モーメントである

GD2

 (kgf・cm2)

G:回転体の重量 (kgf)
D:回転直径 (cm)

 

GD2の単位(kgf・cm2)とSIの慣性モーメントISの単位(kg・cm2)は、非常によく似ているので注意が必要

 

テーブルのねじ軸に換算したGD2 

 (kgf・cm2)

W:テーブルの重量 (kgf)
l:ボールねじのリード (cm)

 

 

ボールねじのGD2 

 (kgf・cm2)

WB:ボールねじの重量 (kgf)
d:ボールねじの外径 (cm)

 

 

ボールねじ系の共振周波数の基本計算式 

 (Hz)

g:重力加速度
k:
W1:テーブルの重量
W2:ボールねじの重量
α:ボールねじの支持形式によって異なる値であるが、両側支持,片側自由の場合とも3

 

 (Hz)

において、

テーブルの重量W1と、ボールねじの重量W2を合成した1つの集中荷重Wと考えると重力単位系m=W/gを用いて、

 

 

ねじり共振数の計算

 (rad/s)

kT:ねじり剛性
IT:慣性モーメント

IT
 (kgf・cm2)を重力単位系の慣性モーメントIGに変換するには、

 (kgf・cm・s2)