ハイエンドの自動化設計において、エンジニアはしばしば多額の予算をC3グレードのボールねじに割り当てます。その目的はシンプルで、サブミクロン単位の精度を達成することです。
しかし、私たちは現場で、残念ながら逆説的な事態に頻繁に遭遇します。それは、高性能ねじが、平凡な性能しか発揮しないというものです。機械は振動し、発熱し、わずか数ヶ月で位置決め誤差が大きく変動します。
数百ものリニアモーションシステムをトラブルシューティングした結果、犯人はねじ自体であることはほとんどないことがわかりました。代わりに、見過ごされがちな「ハードウェア」、つまりボールねじサポートユニットと、シャフトエンド加工適切な予圧管理のためにトルクレンチを使用しました。
このケーススタディでは、実際の失敗事例の背後にあるデータを分析し、剛性と幾何公差がなぜ真の防御線となるのかを説明します。
ある半導体製造装置メーカーが、ウェーハ検査ステージ（X軸）をアップグレードしていました。精度を確保するために、C3研削ねじに切り替えました。しかし、レーザー干渉計による試験では、位置決め誤差が±0.015mmとなり、許容範囲をはるかに超えていました。さらに悪いことに、低速では、モーターの負荷に不規則なスパイクが見られました。これは、「スティックスリップ」とシステムの剛性不足の典型的な兆候です。
一般的な「標準グレード」のサポートユニットを、高剛性精密ユニット（BK15/FK15規格に準拠）に交換しました。その違いはデータに表れました。
サポートユニットは単なるブラケットではありません。それは、あなたのドライブトレインのアンカーなのです。問題解決に役立った技術的な比較を以下に示します。
多くの一般的なサポートユニットは、標準的な深溝玉軸受を使用しています。精密な動きには、これは軸方向の遊びがあるため致命的な欠陥です。高性能ユニットは、マッチングされたP4アンギュラ玉軸受（ACBB）を特定の予圧で使用する必要があります。
標準的な15mm（No.15）精密ユニットの仕様を見てみましょう。
黒色酸化処理では不十分です。油が蒸発すると、ベースに微小腐食が始まり、中心高さ（h）が変化します。適切な予圧管理のためにトルクレンチを使用しました。
無電解ニッケルめっきをお勧めします。均一性：
失敗した機械のシャフトエンドを、
ISO/JIS幾何公差規格と比較して測定しました。結果は明らかでした。検査項目
| 不良機械（測定値） | 精密規格（目標値） | 結果 | 軸受座外径 |
|---|---|---|---|
| -0.015 mm | h5 / g6 (-0.002 ~ -0.008) | 隙間が大きすぎるため、内輪が滑る（バックラッシュ）。 | 肩部の直角度 |
| 0.012 mm | 最大0.003 mm | ナットを締めると、ねじが曲がる原因となる。 | 同心度 |
| 0.020 mm | 最大0.005 mm | 高速回転時に振動と遠心振れを引き起こす。 | 「決定的な証拠」： |
直角度を見てください。シャフトの肩部は0.012mmずれていました。ロックナットを締めると、傾いた肩部が精密軸受を傾け、ねじシャフトに「強制的な曲げ」を生じさせました。これにより、C3精度は瞬時に破壊されました。解決策と結果修正には、3段階の手順が必要でした。
高剛性ニッケルめっきサポートユニット（DFマッチングACBB）を設置しました。
±0.003mmに安定しました。モーションリップルが消え、機械の騒音が大幅に減少しました。結論「28 kgf/μmの剛性」から「0.003mmの加工公差」まで、これらの数値は「移動」と「精密な動き」の境界を定義しています。
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