Backlash_(engineering)
「バックラッシュ」エンジニアリング
は、機械的なギャップによって引き起こされる緩みについてです。ロープまたはケーブルの張力の突然の解放については、テザーを参照してください では、機械工学、バックラッシュと呼ばれることもあり、ラッシュ、遊び、またはスロップ、あるクリアランス部品間のギャップによって引き起こされるメカニズムやロストモーション。これは、「機械的シーケンスの次の部分に感知できる力や動きを加えることなく、機械システムの任意の部分を一方向に移動できる最大距離または角度」と定義できます。 p。1-8例、歯車と歯車列のコンテキストで、は、噛み合った歯車の歯の間のクリアランスの量です。動きの反転が完了する前に、動きの方向が逆になり、たるみまたは失われた動きが吸収されたときに見ることができます。列車が方向を逆にすると、連結器から聞こえます。別の例は、機械式タペットを備えたバルブトレインで、バルブが適切に機能するために特定の範囲のラッシュが必要です。
バックラッシュ
アプリケーションに応じて、バックラッシュが望ましい場合と望ましくない場合がほぼすべての反転機械式カップリングでは、ある程度のバックラッシュは避けられませんが、その影響を打ち消すか、補償することができます。多くのアプリケーションでは、理論上の理想はバックラッシュゼロですが、実際には、ジャミングを防ぐためにある程度のバックラッシュを許容する必要がバックラッシュの原因となる機械的リンケージに緩みまたは「遊び」が存在する理由には、潤滑、製造エラー、負荷時のたわみ、および熱膨張の許容が含まれます。
コンテンツ
1 歯車
2 バックラッシュ防止設計
2.1 ポジショニングが重要であるが動力伝達が軽い歯車列 2.2 ポジショニングとパワーの両方が重要な親ねじ
3 最小のバックラッシュ
4 アプリケーション
5 も参照してください
6 参考文献
歯車
ギヤトレインに必要なバックラッシュの量に影響を与える要因は、プロファイル、ピッチ、歯の厚さ、ねじれ角と中心間距離の誤差、および含まれるランアウト。精度が高いほど、必要なバックラッシュは小さくなります。バックラッシュは、最も一般的には、理想的な深さよりも歯車に深く歯を切ることによって作成されます。バックラッシュを導入する別の方法は、歯車間の中心距離を大きくすることです。
歯の厚さの変化によるバックラッシュは、通常、ピッチ円に沿って測定され、次のように定義されます。 = 私
− {b_ {t} = t_ {i} -t_ {a} ;}
どこ： {b_ {t} ;}
=歯の厚さの変更によるバックラッシュ 私
{t_ {i} ;}
=理想的なギアリングのためのピッチ円上の歯の厚さ（バックラッシュなし） {t_ {a} ;}
=実際の歯の厚さ
動作中心の変更によるピッチ円で測定されるバックラッシュは、次のように定義されます。マシンの速度。機械の材料 = 2 （（ Δ ）。
日焼け ϕ {b_ {c} = 2 left（ Delta c right） tan phi}
どこ： {b_ {c} ;}
=動作中心距離の変更によるバックラッシュ
Δ { Delta c ;}
=実際の動作中心距離と理想的な動作中心距離の差 ϕ { phi ;}
=圧力角
標準的な方法は、各歯車の歯の厚さのバックラッシュの半分を考慮に入れることです。ただし、ピニオン（2つの歯車のうち小さい方）が噛み合っている歯車よりも大幅に小さい場合は、大きい方の歯車のすべてのバックラッシュを考慮するのが一般的です。これにより、ピニオンの歯の強度が可能な限り維持されます。歯車を作るときに除去される追加の材料の量は、歯の圧力角によって異なります。14.5°の圧力角の場合、切削工具が移動する余分な距離は、必要なバックラッシュの量に等しくなります。20°の圧力角の場合、距離は必要なバックラッシュの量の0.73倍に等しくなります。
経験則として、平均バックラッシュは0.04を直径ピッチで割ったものとして定義されます。最小値は0.03を直径ピッチで割った値で、最大値は0.05を直径ピッチで割った値です。
でギア列、バックラッシュは累積的です。歯車列が逆転すると、最後の被駆動歯車が回転し始める前に、駆動歯車がすべてのバックラッシュの合計に等しい短い距離だけ回転します。低電力出力では、バックラッシュにより、方向が変わるたびに発生する小さなエラーからの計算が不正確になります。大出力では、バックラッシュがシステム全体に衝撃を与え、歯やその他のコンポーネントに損傷を与える可能性が
どこ： {b_ {t} ;} バックラッシュ防止設計
特定のアプリケーションでは、バックラッシュは望ましくない特性であり、最小限に抑える必要が
ポジショニングが重要であるが動力伝達が軽い歯車列
ここでの最良の例は、前方と後方の両方で正確なチューニング動作を行うことができるアナログラジオ チューニングダイヤルです。特殊なギア設計により、これが可能になります。より一般的な設計の1つは、歯車を2つの歯車に分割し、それぞれが元の歯車の半分の厚さです。
ギアの半分はシャフトに固定され、ギアの残りの半分はシャフトをオンにすることができますが、固定ギアに対してフリーギアを回転させる小さなコイルスプリングによって回転が事前にロードされています。このようにして、システム内のすべてのバックラッシュが取り除かれるまで、スプリング圧縮によってフリーギアが回転します。固定ギアの歯はピニオンの歯の片側を押し、フリーギアの歯はピニオンの歯の反対側を押します。ばねの力よりも小さい荷重はばねを圧縮せず、吸収される歯の間に隙間がないため、バックラッシュが排除されます。
ポジショニングとパワーの両方が重要な親ねじ
バックラッシュが問題となるもう1つの領域は、親ねじです。繰り返しますが、歯車列の例と同様に、モーションを正確に伝達するはずのメカニズムを逆にすると、犯人はモーションを失います。歯車の歯の代わりに、コンテキストはねじ山です。リニアスライド軸（機械スライド）工作機械は、サンプル・アプリケーションです。
何十年もの間、そして今日でも多くのマシンスライドは、Acme親ねじドライブを備えた、アリ溝スライドやボックススライドなどの単純な（しかし正確な）鋳鉄製リニアベアリング表面でした。単純なナットだけで、ある程度のバックラッシュは避けられません。手動（非CNC）工作機械では、バックラッシュを補正するための機械工の手段は、同じ移動方向を使用してすべての正確な位置に近づくことです。つまり、左にダイヤルしていて、次に右のポイントに移動したい場合です。彼らはそれを過ぎて右に移動し、次に左にダイヤルしてそれに戻ります。その場合、セットアップ、ツールアプローチ、およびツールパスは、この制約内で設計する必要が
単純なナットよりも次に複雑な方法は、半分を調整してネジでロックできるスプリットナットです。これにより、両側がそれぞれ左向きのねじ山に乗り、反対側が右向きの面に乗ります。ここで、分割された半分が反対方向に押される分割歯車を使用した無線ダイヤルの例との類似性に注意してラジオダイヤルの例とは異なり、ここではバネ張力のアイデアは役に立ちません。これは、切削を行う工作機械がネジに過度の力を加えるためです。スライドの動きを可能にするのに十分なスプリングライトであれば、カッターのチャタリングがよくなり、スライドの動きが最悪になります。これらのねじ調整されたアクメリードスクリューのスプリットナット設計は、トラベルが拘束され始めるほどきつく調整されない限り、マシンスライドのすべてのバックラッシュを排除することはできません。したがって、このアイデアは、常に同じ方向からのアプローチの概念を完全に取り除くことはできません。それにもかかわらず、バックラッシュは少量（1000分の1インチまたは2000分の1インチまたは）に抑えることができ、より便利であり、一部の不正確な作業では、バックラッシュを「無視」する、つまり次のように設計するのに十分です。なかった場合。CNCは、常に同じ方向からアプローチするという概念を使用するようにプログラムできますが、それは今日使用されている通常の方法ではありません、油圧式のバックラッシュ防止スプリットナット、およびAcme /台形よりも新しい形式の親ねじ（再循環ボールねじなど）がバックラッシュを効果的に排除するためです。軸は、ゴーパストアンドカムバックモーションなしでどちらの方向にも移動できます。
ナットとアクメネジのドライブを使用するマイクロ旋盤や手動からCNCへの変換などの最も単純なCNCは、各軸の総バックラッシュを補正するようにプログラムできるため、機械の制御システムが余分な距離を自動的に移動します。方向を変えるときにたるみをとる必要がこのプログラムによる「バックラッシュ補正」は安価なソリューションですが、プロ仕様のCNCは、上記のより高価なバックラッシュ除去ドライブを使用します。これにより、たとえば、エンドミルが一定の剛性と遅延なしに多くの方向に移動する、ボールノーズエンドミルを使用して3D輪郭を描くことができます。
機械式コンピュータでは、より複雑なソリューション、つまりフロントラッシュギアボックスが必要です。これは、バックラッシュのたるみを「使い切る」ために方向を逆にすると、わずかに速く回転することで機能します。
一部のモーションコントローラには、バックラッシュ補正が含まれています。補償は、（前述のように）追加の補償動作を追加するか、閉ループ制御方式で負荷の位置を検出することによって実現できます。バックラッシュ自体の動的応答、本質的には遅延により、位置ループの安定性が低下し、振動が発生しやすくなります。
最小のバックラッシュ
最小バックラッシュは、静的条件下で、最大許容機能歯厚の歯車歯が最大許容機能歯厚のピニオン歯と噛み合っているときに許容される動作ピッチ円での最小横バックラッシュです。
最小バックラッシュは、一対の噛み合う歯車の大きい方の1回転全体で発生する最大バックラッシュと最小バックラッシュの差として定義されます。
アプリケーション
非精密ギアカップリングは、バックラッシュを使用してわずかな角度のずれを許容します。ただし、バックラッシュは、工作機械テーブルなどの精密位置決めアプリケーションでは望ましくありません。親ねじの代わりにボールねじなどのよりタイトな設計機能を使用し、プリロードされたベアリングを使用することで、これを最小限に抑えることができます。プリロードされたベアリングは、方向が逆になってもベアリング表面の接触を維持するために、ばねまたは他の圧縮力を使用します。
ドッグクラッチのギア間に意図的なギャップがあるため、非同期トランスミッションでは大きなバックラッシュが発生する可能性がギャップは、エンジン速度をドライブシャフト速度と同期させながら、ドライバーまたは電子機器がギアを簡単に噛み合わせることができるようにするために必要です。クリアランスが小さければ、ほとんどの構成で歯が互いに干渉するため、ギアを噛み合わせることがほぼ不可能になります。同期送信では、シンクロメッシュがこの問題を解決します。
も参照してください
歯車の命名法のリスト
ハーモニックドライブ
参考文献
^ バガド、VS（2009）。メカトロニクス（第4改訂版）。プネ：技術出版物。ISBN 9788184314908。
^ バックラッシュ（PDF）からアーカイブされ、元の（PDF） 2010-02-09には、検索された2010-02-09を。
^ ジョーンズ、フランクリンの日; Ryffel、Henry H.（1984）、ギアデザインの簡略化（第3版）、Industrial Press Inc.、p。20、ISBN
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^ アドラー、マイケル、MECCANO Frontlashメカニズム、アーカイブ2010-02-09に元からは、取得した2010-02-09に。
^ 歯車の命名法、記号付きの用語の定義。アメリカギアメーカー協会。NS。72. ISBN
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