送り運動時のエネルギ効率からみたリニアモータ駆動とボールねじ駆動の比較

摘要

近年の電気料金の値上げや地球温暖化など, 様々な要因から産業分野の省エネに対する関心が高まってきている中, 数値制御工作機械を代表とする生産設備の消費エネルギ削減が強く求められている．数値制御工作機械や生産設備全体の消費エネルギを評価した研究例は多いが, それらに広く用いられている送り駆動系の消費エネルギについて, 詳細に検討した例は見当たらなかった．そこで本研究では, 送り運動中の送り駆動系のエネルギ効率に着目し, 送り速度や送り駆動系のなす仕事が送り駆動系の消費エネルギやエネルギ効率に及ぼす影響について調査した．ボールねじ駆動の場合とリニアモータ駆動の場合とで, 送り方向に一定の力外乱を印加した状態で100mm 送ったときのエネルギ効率を評価した結果, エネルギ効率が最大となる印加力および送り速度とが存在することが明らかとなった．また, リニアモータ駆動の場合には軽負荷高速運動時に, ボールねじ駆動の場合には重負荷低速運動時にエネルギ効率が高くなることが確認されたので報告する．