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お知らせ

2019年03月27日 ニュース

新商品“高剛性制振カップリング«XGHWシリーズ»”の発売について

鍋屋バイテック会社(岐阜県関市桃紅大地1番地,phone:0575-23-1121,www.nbk1560.com,資本金96百万円,代表取締役社長:岡本友二郎)は,本日,新商品“高剛性制振カップリング«XGHWシリーズ»”を発売いたしました。 動吸振器の技術を応用することで,高い剛性をもちながら,共振現象を抑制し,例えば工作機械の送り機構などの用途で,位置制御・速度制御の精度を高めることを可能とするカップリングです。本商品は当社が独自に開発し,製造・販売するものです。

工作機械・半導体製造装置など,生産設備に使用されるカップリング(軸継手)は,機能・性能・寸法等の異なる様々なタイプが存在し,使用されています。 位置決め精度を必要とする用途では,ねじり剛性の高い板ばねタイプのカップリングが,これまで多く使用されてきました。
いっぽう近年は,サーボモータの速度応答性周波数が上がり,振動が発生しやすい環境になってきており,その対策としてゴムなどの振動吸収性を有する弾性体を使用したエラストマタイプのカップリングの使用が増えています。しかしながら,エラストマタイプは板ばねタイプと比較すると,ねじり剛性を高くすることができない弱点があり,例えば切削抵抗が大きい工作機械の送り機構などの用途には不向きな場合があります。
高ねじり剛性と振動抑制の相反する特性を両立させることは,カップリングメーカにとって大きな課題の一つとなっていました。

当社は,この課題を解決するため,動吸振器の技術を応用。高剛性制振カップリング«XGHWシリーズ»の開発に成功しました。

動吸振器とは,振動体(カップリング本体)に,補助的な慣性体を,弾性体を介して結合することで,振動体(カップリング本体)の共振現象を抑制する機構です。

この構造では,サーボモータ・カップリング・送りねじを含む回転系に弾性体を介さないため,高ねじり剛性を維持したトルク伝達を可能とし,同時に,回転系とは別の慣性体・弾性体(高減衰能ゴム)で構成された動吸振器により振動抑制機能を実現しています。


開発の狙い
高ねじり剛性を実現しつつ,サーボモータのゲインを上げることを可能とすること。

サーボモータはゲインを上げることで,位置制御・速度制御の精度を高めることができます。そのため設計者はよりゲインを上げて,できる限り装置の性能を引き出そうとします。しかしゲインを上げると,ハンチングという共振現象が発生するという難点があります。
ハンチングを抑えるため,従来は,板ばねタイプなど高ねじり剛性のカップリングを使用し,回転系の剛性を高める対策がとられてきました。しかし,カップリングのみの剛性を高めても,回転軸や送りねじなどを含む装置全体の剛性を高めることには限界があり,近年の高い応答性を必要とする高速度の生産設備において,板ばねタイプでは満足なレベルまでゲインを上げることができない場合が多々ありました。

こうした課題を解決すべく,当社は10年来,エラストマタイプのカップリングの開発を進めてきました。エラストマタイプはその振動吸収性により,ハンチングの発生を抑えてよりゲインを上げることを可能とします。板ばねタイプと比較するとねじり剛性が低いという弱点がありますが,実際の用途では,サーボモータの負荷トルクは定格より小さく,ねじり剛性が位置決め精度に及ぼす影響は限定的です。そうであれば,カップリングのねじり剛性を高めるよりも,振動吸収性を与えてゲインを可能な限り上げたほうが,結果的に位置制御および速度制御を高次元で実現することが可能となります。

当社は,今回発売する新商品“高剛性制振カップリング«XGHWシリーズ»”に先行するエラストマタイプの“高減衰能ゴムカップリング«XGシリーズ»”によって,装置の性能向上に貢献してきました。ただし,この“高減衰能ゴムカップリング«XGシリーズ»”では,高ねじり剛性を必要とするトルク負荷が大きい一部の用途において,対応が難しいという問題が残りました。

新商品“高剛性制振カップリング«XGHWシリーズ»”は,板ばねタイプと同等の高ねじり剛性でありながら,動吸振器による振動抑制により,エラストマタイプに近いレベルまでゲインを上げることができるようになりました。つまり,これまでエラストマタイプでは対応できなかったトルク負荷が大きい用途の領域をカバーするカップリングと位置付けることができます。
最近では,サーボモータのコントローラ等の電子制御によりハンチングなどの共振を抑える方法があります。しかし,より安定したモーションコントロール機構を実現するためには,«XGHWシリーズ»のようにメカ的に共振を抑える機構が好ましいと言えます。
また«XGHWシリーズ»は,回転系にゴムなどの弾性体を介さないため,静的ねじりばね特性において,エラストマタイプで見られるヒステリシスがなく,トルク伝達におけるロストモーションを抑える効果もあります。

用途 : «XGHWシリーズ»の主な用途として工作機械があります。
«XGHWシリーズ»を工作機械の送りねじに適用した場合,高硬度で脆い材料の加工において,加工の位置決め精度を維持しつつ,加工時の振動を抑えることで,仕上り精度を高める効果が期待できます。最近では,スマートフォンの筐体や生産治具にガラス・セラミック・グラファイトなどの高硬度で脆い材料の使用が増えており,«XGHWシリーズ»はこれらの材料を加工する工作機械に適したカップリングと言えます。

サイズ : 4サイズ
外径φ27(最大軸穴径φ8),外径φ36(同φ14),外径φ41(同φ16),外径φ49(同φ20)の4サイズを標準化しています。
今後,順次,サイズを拡大する計画です。

当社は,カップリングを含むモーションコントロール分野の機械要素部品の専門メーカとして,幅広い市場での経験とノウハウを活かし,お客さまの課題に最新のソリューションを提供し,最先端のものづくりを支えてまいります。

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