3-3. 負荷トルクの算出｜eラーニング｜セミナー・技術情報

ステッピングモーター選定計算編

5相ステッピングモーターRKIIシリーズの選定を例として、ステッピングモーターの選定計算手順を説明します。

3-3. 負荷トルクの算出

駆動機構の条件をもとに、負荷トルクを算出します。
負荷トルクとは、駆動機構の接触部分に生じる摩擦抵抗に対して必要なトルクです。
負荷トルクの値は、必要トルクを算出に使用します。

負荷トルク（T_L）の求め方

・: ボールねじ駆動の計算式

・: タイミングベルト・プーリー駆動の計算式

※: インデックステーブル駆動では、摩擦抵抗が微小のため、負荷トルクの算出は省略します。（0とする）
インデックステーブル駆動の機構仕様例で選定を進める場合は、3-4. 負荷慣性モーメントの算出に進んでください。

※: その他の駆動方法における負荷トルクの計算式については、技術資料に掲載しています。

負荷トルクの算出には、運転方向荷重（F）の計算が必要です。
傾斜角αが存在する場合は、テーブルとワークの総重量（m）や
重力加速度（g）を考慮してください。

運転方向荷重（F）の求め方

傾斜がある場合でも計算できるよう、三角関数を用いています。
傾斜角が水平、または垂直の場合は、右の表にある値を代入し、計算してください。

傾斜がある場合

参考	水平駆動（α = 0°）	sinα = 0
	水平駆動（α = 0°）	cosα = 1
	垂直駆動（α = 90°）	sinα = 1
	垂直駆動（α = 90°）	cosα = 0

さらに、ボールねじ機構を使用する場合、運転方向荷重（F）の算出のほかに、予圧荷重（F₀）の計算が必要です。
予圧荷重は、一般的に以下の値が目安とされています。（※ 詳しい値は、ボールねじメーカーへお問い合わせください。）

予圧荷重の目安

F: ：運転方向荷重 [N]
F_A: ：外力 [N]
F₀: ：予圧荷重 [N]
µ₀: ：予圧ナットの摩擦係数
µ: ：摺動面の摩擦係数
η: ：効率

m: ：ワークとテーブルの総重量 [kg]
α: ：傾斜角度 [°]
i: ：外部減速比（外部減速がない場合は、i = 1）
P_B: ：モーター1回転あたりの移動量 [m/rev]
D: ：最終段プーリ径 [m]
g: ：重力加速度 [m/s^2] （= 9.807 [m/s²]）

※ 摩擦係数は、ガイドの有無によって値が異なります。以下の値をご参考にしてください。

ガイド有	摩擦係数： 0.05 ～ 0.1	ガイド無	摩擦係数： 0.1 ～ 0.3
ガイド有		ガイド無

負荷トルクの計算例

手順: ① 運転方向荷重を求める; ② 予圧荷重を求める ※ ボールねじ駆動のみ; ③ 負荷トルクを求める

機構条件の一覧を表示する

ボールねじ駆動

運転方向荷重（F）を求める

機構条件をもとに、運転方向荷重（F）を求めます。

運転方向荷重の計算例（ボールねじ）

機構条件

F_A （外力）： 0 [N]
m （テーブルとワークの総重量）： 27.5 [kg]
g （重力加速度）： 9.807 [m/s²]
α （傾斜角度）： 0 [°]
µ （摺動面の摩擦係数）： 0.05

予圧荷重（F₀)を求める

運転方向荷重（F）の値をもとに、予圧荷重（F₀)を求めます。

負荷トルク（T_L)を求める

機構条件と、運転方向荷重（F）・予圧荷重（F₀)の値をもとに、負荷トルク（T_L)を求めます。

負荷トルクの計算例（ボールねじ）

機構条件

P_B（ボールねじのリード）： 20 [mm]
µ₀ （予圧ナットの摩擦係数）： 0.3
η （効率）： 0.9

機構条件の一覧を表示する

ボールねじ駆動

運転方向荷重（F）を求める

機構条件をもとに、運転方向荷重（F）を求めます。

運転方向荷重の計算例（タイミングベルト・プーリー）

機構条件

F_A （外力）： 0 [N]
m （テーブルとワークの総重量）： 3.5 [kg]
g （重力加速度）： 9.807 [m/s²]
α （傾斜角度）： 0 [°]
µ （摺動面の摩擦係数）： 0.05

負荷トルク（T_L)を求める

機構条件と、運転方向荷重（F）の値をもとに、負荷トルク（T_L)を求めます。

負荷トルクの計算例（タイミングベルト・プーリー）

機構条件

D （プーリーの直径）： 31.85 ×10^-3 [m/rev]
η （効率）： 0.9

次のページでは、装置の負荷慣性モーメントを求めます。

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