ER21-109
2021.10.12 KSS Eng. Dept.

KSS HP ボールねじ寿命計算Prg. 入力マニアル【内 容】

1) 適用範囲
2) 入力項目2)-1：基本入力2)-2：ボールねじ諸元の入力
2)-3：運転条件の入力2)-4：運転サイクルの入力

3) 計算結果3)-1：計算結果表示画面
3)-2：計算結果の印刷

4) 運転パターンが異なる場合の入力4)-1：搬送、移動のみの場合
4)-2：三角駆動の場合

4)-3：荷重と速度のみで計算する場合

5) エラーチェックと警告メッセージ5)-1：エラーチェック機能5)-2：警告メッセージ6) 付属資料（寿命計算式の考え方）
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1) 適用範囲
・このPrg.では、一般的な水平軸、垂直軸の2種類に対応し、傾斜軸には対応していません。
・水平軸、垂直軸で対応可能な運転パターンは、下図に示すとおりです。

・加速→等速→減速の早送り位置決めに加え、何らかのタスク（低速での切削など）を行うことも想定し、サイクル線図を設定しています。

・往路と復路で運転条件が異なることも想定しました。

・往復運動のみでタスクが存在しない場合や、等速域のない三角駆動、単純に荷重と速度のみで計算したい場合も、運転サイクル表の入力を工夫することで対応可能です。

22) 入力項目2)-1： 基本入力

・計算に必要な項目の入力は、画面の説明を参照しながら操作してください。

・入力域（セル）の末尾にある「？」にポインタを当てれば、入力項目に関するヘルプが表示されます。

セルの移動はEnterキーではなく、Tabキーで行ってください。

数値入力のセルでは、入力できる数値の範囲と小数点以下のケタ数がセルの横に記載されています。

「？」マークにポインタを当てると、入力に関する詳細な説明が表示されます。
32)-2： ボールねじ諸元の入力・モデル名、基本動定格荷重Ca、リードPhは、選択式でなく直接入力する必要があります。
汎用性を持たせるため、 データベースからの引用はせず直接入力としています。

KSSカタログまたは仕様図を参照しながら入力してください。

・予圧品を選択した場合、予圧荷重Fprは基本動定格荷重Caの5%の値（基準値）が自動表示されます。
剛性アップのため予圧荷重Fprを大きく設定している場合は、上書きで訂正できます。

データベースからの選択ではありません。
自由入力です。

モデル名とリンクされていません。
カタログや仕様図から読み取って入力してください。
予圧品を選択した場合、自動的に基準予圧量が表示されますが、上書きも可能です。

42)-3： 運転条件の入力【運転サイクル図と荷重の向き】
・運転条件の入力で、姿勢（水平または垂直）を選択すると、荷重の向き説明図と運転サイクル図が表示されます。

・外部荷重 Q1, Q2や搭載物質量m、スライド抵抗Pなどは、説明図を参考に入力してください。
・特に荷重の向きが寿命計算に影響しますので、注意して入力してください。

外部荷重-1,2（Q1,Q2 ）は、荷重の向きを考慮して入力してください。
52)-3： 運転条件の入力【タスクｰ1,2が存在しない（移動のみ）場合】・タスク-1,2（④,⑧）が存在しない場合は、外部荷重-1：Q1、外部荷重-2：Q2は「0」と入力してください。
タスク-1（④）または-2（⑧）がない場合は、外部荷重-1,2（Q1,Q2）は、「0」を入力してください。

62)-4： 運転サイクルの入力【運転サイクル図と運転サイクル表の対比】
・運転サイクル表の番号は、運転サイクル図の番号に対応しています。

運転サイクル図と対比させながら、運転条件（速度V、運転時間 t）を入力してください。

・加減速時の速度V（mm/s）は、最高速（等速）②の数値を入力してください。

運転サイクル図の番号に対応しています。

72)-4： 運転サイクルの入力【三角駆動の（等速域がない）場合】
・等速域②がない三角駆動の場合でも、加減速時（①③）の最高速度Vを入力し、等速域③の運転時間 t は「0」を入力してください。

82)-4： 運転サイクルの入力【タスクｰ1,2の運転サイクル入力】
・タスク-1,2（④,⑧）では、加減速は無視できる程度を想定していますので、速度条件（最高速度 Vと運転時間 t ）のみの入力となります。

この場合、外部荷重-1,2（Q1, Q2）の値が入力されている必要があります。
タスク-1,2では、加減速は考慮せず、速度Vと運転時間 tのみの入力です。

外部荷重-1（Q1）の値が入力されていなければ、④の入力はできません。
⑧も同様です。

92)-4： 運転サイクルの入力【サイクルタイムの入力】
・サイクルタイムは、運転サイクル図に示したように、稼働時間と休止時間の合計Σt（往復）を入力してください。

サイクルタイムは、休止時間を含んだ1往復の稼働時間です。

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3) 計算結果

3)-1：計算結果表示画面【計算結果ボタン】
・「計算結果表示」ボタンを押すと、別タブに計算結果が表示されます。

・入力画面タブに戻って運転条件を上書きして、再度、「計算結果表示」ボタンを押すと、新たに計算結果タブが追加されます。

入力画面とは別タブに計算結果が表示されます。

113)-1：計算結果表示画面【計算結果表示】・先に入力した運転サイクル表に、それぞれの運転パターン（①～⑧）における加速度α、回転速度N、作用荷重Fが算出されて表示されます。

・【計算結果】の部分に寿命計算の結論が表示されます。

実稼働と休止時間を考慮した場合の計算結果が表示されます。

それぞれの運転パターンで加速度α、回転速度N、荷重Fが計算されています。

結論（結果）の表示部分です。
上部が、実稼働、下部が休止時間を考慮した寿命です。

123)-1：計算結果表示画面【計算結果 荷重の向き】
・【運転サイクル】の表で、荷重Fがマイナス（－）表示となっているのは、荷重の向きが反対であることを示しており、異常ではありません。

荷重のマイナス表記は、荷重の向きが反対（つまりボール接触点が異なる）を意味します。

133)-1：計算結果表示画面【計算結果 定格寿命L10の表示】

・【計算結果】は、総回転数（rev.）、走行距離（km）、往復回数（サイクル）、稼働時間の4種類で表示されます。

・往復回数は、先に入力した片側ストローク（mm）を基に算出しています。

・休止時間を考慮した定格寿命L10は、時間、日、年 単位での表示となります。

実稼働寿命をそれぞれ総回転数（rev.）、走行距離（km）、往復回数（サイクル）、稼働時間で表記しています。
休止時間を含めた定格寿命を時間、日、年の単位で表記しています。

143)-1：計算結果表示画面【計算途中経過の表示】
・「途中経過表示」ボタンを押すと、下図のような表が追加で表示されます。

この表は、それぞれの運転条件で、ボール接触点における荷重配分を表すもので、お客様は特に気にする必要はありません。詳細説明をご要望の場合は、KSSまで問い合わせください。

153)-2：計算結果 印刷画面
・「計算結果の印刷」ボタンを押すと、画面イメージがA4サイズで印刷できるようになっています。

・PDF変換でファイルもできますので、ご利用ください。
・なお、計算途中経過の表は印刷できません。

入力値と計算結果のみの出力です。

計算結果は、A4サイズでの出力やPDF化も可能です。

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4) 運転パターンが異なる場合の入力【搬送／移動のみの場合】・運転サイクル図に於いて、タスク-1,2（④⑧）が存在せず、単なる早送り（①～③、⑤～⑦）を4)-1：搬送、移動のみの場合
タスク-1,2（④⑧）が存在しない、往復運動のみの場合は、外部荷重-1,2に該当する箇所を「0」で入力してください。

繰り返す場合は、運転サイクル表の④、⑧の部分に「0」を入力すれば計算が成立します。

・運転条件で、外部荷重-1,2（Q1, Q2）がそれぞれ「0」と入力されていることが必要です。
タスク-1,2が存在しない運転パターン。

174)-1：搬送、移動のみの場合【往復／上下動の運転パターンが同じ場合】
・運転条件が往路／復路（下降／上昇）で同じであっても、往路（または下降）だけで代表させず、同じ数値を入力してください。

荷重の向きやボール接触点での荷重配分が異なる可能性があり、計算結果も異なってきます。
往復／上下動で、運転条件が同じでも同じ数値を入力してください。

184)-2：三角駆動の場合
・高速揺動運動などの等速域のない三角駆動（加減速のみ）では、等速域（②⑥）の運転時間 tを「0」と入力してください。

等速域の運転時間 tを「0」と入力すれば、三角駆動になります。

加減速のみの運転パターン。

194)-3：荷重と速度のみで計算する場合
・加減速条件が未決定、作用荷重と速度のみで、概略の定格寿命が知りたいという場合は、外部荷重-1：Q1または外部荷重-2：Q2に該当する部分のみを入力すれば計算できます。

・例えば、外部荷重 300Nと速度 10mm/s だけで計算する場合は、以下のように入力します。

・運転時間は、サイクルタイムと同じ数値を入力すれば、ダミー値でも問題ありません

搭載質量mを「0」と入力すれば、単純に外部荷重（Q）のみの計算となります。
外部荷重（Q）と速度（V）のみで計算したい場合は、この3か所を入力します。その他は「0」と入力します。

運転時間 tとサイクルタイムを同じ値とすれば、休止時間の考慮は除外できます。

205) エラーチェックと警告メッセージ5)-1：エラーチェック機能・寿命計算をする上で、入力項目に矛盾が生じた場合、エラーチェック機能を盛り込んでいます。
・画面上部にメッセージが表示されますので、画面指示に従って、数値を訂正してください。
【指定範囲外の数値が入力された場合】
・基本動定格荷重Ca、リードPh、外部荷重-1,2（Q1,Q2）、搭載質量m、スライド抵抗P、最高速度V、運転時間ｔには、入力の数値範囲と小数点以下のケタ数に制約があります。

エラーメッセージが出た場合は、「OK」をクリックして入力値を訂正してください。

数値の入力可能範囲と小数点以下のケタ数を表示しています。

215)-1：エラーチェック機能【外部荷重-1,2（Q1, Q2）の値と運転サイクル表の入力値に矛盾がある場合（その1）】・外部荷重-1,2（Q1, Q2）が「0」、つまり外部荷重が作用しないのに、運転サイクル表に速度Vや運転時間 t が入力された場合。

外部荷重-1 Q1 が「0」と入力された場合、Q1に該当する速度V、運転時間 tは「0」と入力します。
つまり、外部荷重 Qが作用しないので、運転条件も存在しない、という意味です。
外部荷重-1 Q1、または外部荷重-2 Q2が「0」と入力された場合、Q1、Q2に該当する速度V、運転時間 tは入力できません。

・外部荷重-1,2（Q1, Q2）が静止荷重の場合は、ボールねじの寿命に影響はありません。

「0」と入力してください。

この場合は、基本静定格荷重Coaとの比較になりますので、この計算Prg.の適用範囲外です。

225)-1：エラーチェック機能【外部荷重-1,2（Q1, Q2）の値と運転サイクル表の入力値に矛盾がある場合（その2）】・外部荷重-1,2（Q1, Q2）が入力されているのに、運転サイクル表で速度Vや運転時間 t が「0」と入力された場合。

外部荷重-1 Q1に数値が入力された場合、Q1に該当する速度V、運転時間 tを入力する必要があります。
つまり、外部荷重Q1（動的荷重）が存在する場合は、その運転条件を入力する必要があります。

・外部荷重-1,2（Q1, Q2）が静止荷重の場合は、ボールねじの寿命に影響はありません。
「0」と入力してください。

この場合は、基本静定格荷重Coaとの比較になりますので、この計算Prg.の適用範囲外です。
235)-1：エラーチェック機能【サイクルタイム（休止時間含む）が入力した稼働時間よりも短い場合】・サイクルタイムは休止時間も含んでいますので、運転時間 t の合計Σtよりも大きい数値を入力してください。

・休止時間がない場合は、稼働時間の合計Σtと同じ値を入力してください。

運転時間（稼働時間）の合計Σt
サイクルタイムは、休止時間も含んだ値ですので、稼働時間の合計Σt 以上でないとエラーメッセージが表示されます。
245)-2：警告メッセージ・運転サイクル表では、自由に数値入力が可能ですが、ボールねじの回転速度や加速度が使用限界値を超える過酷な運転条件が入力された場合、以下のような警告メッセージが表示され、限界値を超える箇所は太字（赤）で数値が表示されます。

・画面表示を見ながら運転条件を見直すことをお勧めします。

荷重Fの朱書きは、荷重Fの向きが反対であることを表します。
異常値ではありません。

警告メッセージ。
回転速度Nと加減速度αにチェック機能を設けています。
256) 付属資料（寿命計算の考え方）
・この寿命計算Prg.は、JIS B1192-5（ISO3408-5）に準拠しています。

・定格寿命の基本計算式を基に、ボールの接触点ごとに定格寿命を算出し、両方の接触点での定格寿命を統合するという考え方を採用しています。

・つまり、荷重の向きによってボールの接触点は変化すること、予圧品ては、予圧状態から外部荷重が作用すると、接触点の弾性変位が変化することを考慮しています。
荷重の向きが変われば、ボールの接触点が異なります。
接触点ごとに定格寿命を計算し、統合した値を使用します。
接触点の大きさに相当する軸方向荷重を算出して寿命計算します。

荷重の向きによるボール接触状態

予圧荷重Fprも寿命計算に考慮します。

予圧によるボール接触状態（左）と外部荷重による弾性変位の変化（右）26

ご不明点は、KSSまでお問合せください。

Webでの問い合わせ
htpps://www.kss-superdrive.co.jp

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