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    No.000028 上下ピッチ送り機構

    関連カテゴリ

    直動ギヤヘッドとモータで上下ピッチ送り

    inCAD Componentsエコノミーシリーズ特集

    上下ピッチ送り機構

    フランジ付リニアブッシュ

    フランジ付リニアブッシュ
    商品名 フランジ付リニアブッシュ　ミドルタイプ
    型番 LHFRD16
    特徴 L寸法・ねじ径もお選びいただけます
    ※下記表内のオレンジ着色部分は本事例で使用した型式に該当する仕様です
    選定根拠 | 選定可能サイズ | 選定順序 | 精度情報 | 速度・荷重(負荷情報) | 技術計算

    選定根拠

    フランジ付で直動ガイドとして本事例に適切

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    選定可能サイズ

    ■フランジ付リニアブッシュ　ミドルタイプ

    フランジ形状 外筒 ボール 保持器 付属品シール 使用雰囲気温度
    材質 硬度 表面処理 材質 材質 材質
    丸フランジ
    ・角フランジ
    ・二面フランジ     		SUJ2相当 58HRC- - SUJ2相当 樹脂
    (ジュラコンM90相当)     		二トリルゴム -20～80℃
    無電解
    ニッケルメッキ     		SUS440C相当

    ■サイズ展開と各部寸法

    （シャフト径） 外筒径 全長 フランジ部
    最大幅（外径 ） 厚さ
    φ6 φ12 29 28 5
    φ8 φ15 37 32
    φ10 φ19 47 40 6
    φ12 φ21 42
    φ13 φ23 43
    φ16 φ28 56 48
    φ20 φ32 65 54 8
    φ25 φ40 83 62
    φ30 φ45 90 74 10

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    選定順序

    ■リニアブッシュの選定手順

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    精度情報

    ■フランジ付リニアブッシュの精度

    （シャフト径） 外筒径 許容差 全長
    許容差
    許容差 表面処理なし 表面処理あり
    φ6 0/-0.010 φ12 0/-0.013 0/-0.018 ±0.3
    φ8 φ15
    φ10 φ19 0/-0.016 0/-0.021
    φ12 φ21
    φ13 φ23
    φ16 φ28
    φ20 0/-0.012 φ32 0/-0.019 0/-0.025
    φ25 φ40
    φ30 φ45

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    速度・荷重(負荷情報)

    ■フランジ付リニアブッシュの定格荷重

    （シャフト径） 基本定格荷重 静的許容モーメント
    C(動)N Co(静)N (N・m)
    φ6 226 310 1.42
    φ8 310 452 2.12
    φ10 508 718 4.37
    φ12 634 814 6.2
    φ13 640 826 6.2
    φ16 1164 1448 13.1
    φ20 1554 2068 18.3
    φ25 1725 3068 25.3
    φ30 2440 3974 42.7

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    技術計算

    ■リニアブッシュの寿命

    リニアシステムが、荷重を受けて直線往復運動をする場合には、絶えず繰り返し応力が転動体や転動面に作用するため、材料の疲れによるフレーキングと呼ばれる、うろこ状の損傷が現れます。この最初のフレーキングが発生するまでの総走行距離が、リニアシステムの寿命となります

    定格寿命は、基本動定格荷重とリニアブッシュに加わる荷重から、以下の式で算出できます

    • L ：定格寿命（km）
    • fH ：硬度係数（図-1参照）
    • fT ：温度係数（図-2参照）
    • fC ：接触係数（表-3参照）
    • fw ：荷重係数（表-4参照）
    • C ：基本動定格荷重（N）
    • P ：作用荷重（N）

    ●硬度係数（fH）

    リニアシステムの使用に際しては、ボールが接触する軸についても十分な硬度が必要です。適切な硬度が得られない場合は、許容荷重が減少することになり、寿命が短くなります

    図-1.　硬度係数

    ●温度係数（fT）

    リニアシステムの温度が100℃を超えると、リニアシステム及び軸の硬度が下がり、常温で使用する場合より許容荷重が減少し、寿命も短くなります

    図-2.　温度係数

    ●接触係数（fC）

    一本の軸に対し2ヶ以上のリニアシステムを使用する場合が一般的です。この場合、それぞれのリニアシステムに掛かる荷重は加工精度によって変化し、等分布荷重にはなりません。その結果、1軸当たりのリニアシステム数によって、1ヶあたりの許容荷重が変化します

    表－3. 接触係数

    1本の軸に組付けられるベアリング 数接触係数fc
    1 1
    2 0.81
    3 0.72
    4 0.66
    5 0.61

    ●荷重係数（fW）

    リニアシステムに作用する荷重を計算する場合、物体の重量の他に運動速度に原因する慣性力、あるいはモーメント荷重、さらには各々の時間的な変化も正確に求めることが必要です。しかし、往復運動においては、常に起動・停止が繰り返し伴う以外にも、振動・衝撃の要素が考えられ、正確な計算は困難です。よって、下表を使用し、寿命計算を簡素化します

    使用条件 fw
    外部からの衝撃振動もなく
    速度も遅い場合 15m/min以下     		1.0～1.5
    特に著しい衝撃振動もなく
    速度も中速の場合 60m/min以下     		1.5～2.0
    外部から衝撃振動があり
    速度は高速の場合 60m/minを超えるもの     		2.0～3.5

    寿命時間は、単位時間当たりの走行距離を求めることにより算出することができます。ストローク長さとストローク回数が一定の場合は、以下の式で算出できます

    • Lh：寿命時間（hr）
    • L：定格寿命（km）
    • Ls：ストローク長さ（m）
    • n1：毎分往復回数（cpm）

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    シャフト

    シャフト
    商品名 シャフト
    型番 PSFJ16-305
    ※下記表内のオレンジ着色部分は本事例で使用した型式に該当する仕様です
    選定根拠 | 選定可能サイズ | 精度情報

    選定根拠

    ガイド部品として安価で手頃

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    選定可能サイズ

    ■シャフト（ストレート）

    材質 硬度 表面処理 直径公差
    g6 h5 f8
    SUJ2 高周波焼入 58HRC〜 − ○ ○ −
    SUS440C 相当 高周波焼入56HRC〜 ○ ○ −
    SUJ2 高周波焼入 58HRC〜 硬質クロムメッキ
    メッキ硬度HV750〜
    メッキ厚5μ以上     		○ ○ −
    SUS440C 相当 高周波焼入56HRC〜 ○ ○ −
    SUJ2 高周波焼入 58HRC〜 低温黒色クロムメッキ ○ − −
    S45C − 硬質クロムメッキ − − ○
    メッキ硬度HV750〜
    SUS304 メッキ厚10μ以上 − − ○

    ■サイズ展開

    外径公差 外径 長さ
    （指定1mm単位）
    g6・h5 φ3 10〜 400
    φ4
    φ5
    φ6 20〜 600
    φ8 20〜 800
    φ10
    φ12 20〜1000
    φ13 25〜1000
    φ15
    φ16 30〜1200
    φ18
    φ20
    φ25 35〜1200
    φ30 35〜1500
    φ35
    φ40 50〜1500
    φ50 65〜1500
    f8 φ6 20〜 600
    φ8 20〜 800
    φ10
    φ12 20〜1000
    φ13 25〜1000
    φ15
    φ16 30〜1200
    φ18
    φ20
    φ25 35〜1200
    φ30 35〜1500
    φ35
    φ40 50〜1500
    φ50 65〜1500

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    精度情報

    ■外径公差表

    外径 外径公差
    g6 h5 f8
    φ3 -0.002
    -0.008     		0
    -0.004     		-
    φ4 -0.004
    -0.012     		0
    -0.005
    φ5
    φ6 -0.010
    -0.028
    φ8 -0.005
    -0.014     		0
    -0.006     		-0.013
    -0.035
    φ10
    φ12 -0.006
    -0.017     		0
    -0.008     		-0.016
    -0.043
    φ13
    φ15
    φ16
    φ18
    φ20 -0.007
    -0.020     		0
    -0.009     		-0.020
    -0.053
    φ25
    φ30
    φ35 -0.009
    -0.025     		0
    -0.011     		-0.025
    -0.064
    φ40
    φ50

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    IDEA NOTE 直動ギヤヘッドとモータで上下ピッチ送り

    等ピッチに積まれたトレイに乗っているワークを取り出す為、直動ギヤヘッドとモータにて上下ピッチ送りして取り出す機構

    • SolidWorks,IGES,Parasolid,SATなどの3D CADとDXFの2D CADデータをダウンロードできます。
      CADデータ利用規定
      １．データの利用目的
      株式会社ミスミ（以下「当社」といいます）が本サイトに掲載するＣＡＤデータ（３ＤＣＡＤデータ、３ＤＣＡＤ中間データおよび２ＤＣＡＤデータをいいます）は、ＣＡＤを用いたレイアウト設計において、当社または当社取り扱いメーカーの製品（以下、製品といいます）の干渉・形状等を簡便に確認のためにご利用いただくことを目的として提供しております。
      また本サイトの各事例ページで記載された部品を組み合わせた場合の品質・正確性・機能・安全性・信頼性等の一切の保証は致しかねますので予めご了承ください。
      ２．データの特性
      ＣＡＤデータのうち、公差・表面の粗さ・面取り等については、実際の製品の形状と異なる場合があります。また、ＣＡＤデータの容量を軽くし、安定したデータの提供を維持するため、一部の製品につきましては油溝形状やネジ、バネ形状等を省略したデータとなっている場合がございます。あらかじめご了承のうえご利用ください。
      ３．免責事項
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      上述の利用目的および法令等に違反したＣＡＤデータの利用が認められた場合、当社は、利用者に対しＣＡＤデータおよび当社のサイトの利用を禁止するほか、法的措置を取る場合があります。
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      CADデータに関する留意事項

      1. アセンブリデータは構想設計段階の組立図で、構造を説明するためのものです。従って、詳細な部品形状は、各種設計条件を加味して仕上げられたものではありません。
        データの一部を流用される際は、ご設計中の条件に適合した仕様に編集してください。
      2. ユニットのアセンブリCADデータは、いくつかのサブアセンブリで構成されています。
        サブアセンブリ単位で流用、編集できるように構成することを意図しています。

        3. ※枠で囲われた部分がサブアセンブリ単位

      3. 製作部品は寸法や形状を編集しやすいスケッチ、ヒストリーを心がけて作成しています。
      4. ユニットに使用している他社購入品CADデータは、カタログを参照し、ミスミ監修にてオリジナルで作成しています。

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    • 上下ピッチ送り機構の部品リストをCSV形式でダウンロードできます。
    • ※ユニットのアセンブリCADデータは、いくつかのサブアセンブリで構成されています。
         サブアセンブリ単位で流用、編集できるように構成することを意図しています。

    仕様

    目的・動作

    • ワークをトレイにて供給後、装置への自動搬入高さにピッチ送り
    • セルフロックタイプのモータで落下防止

    対象ワーク

    • ワーク
      • 外形寸法：W147×D167×H12[mm]
      • 質量：0.3[kg]
    • トレイ
      • 外形寸法：W180×D200×H179[mm]
      • 質量：0.6[kg]
    • 最大質量
      (ワーク5[枚]+トレー5[枚])
      (0.3×5)+(0.6×5)=4.5[kg]

    特徴

    動作仕様・寸法

    • スライドストローク：116[mm](ピッチ29[mm]×4)
    • 外観寸法：W480×D350×H537[mm]

    必要精度・荷重

    • 搬送総質量：16[kg]以下

    主要部品の選定根拠

    • モータ
      • 自重で下がらない様、負荷保持付を選定
    • 直動ギヤヘッド
      • ワークを上下移動させる為、垂直移動タイプを選定
    • センサ
      • ピッチ送りする為、２出力装備のセンサを選定

    設計ポイント

    主要部品の計算工程

    • 必要速度と可搬質量についてモータを検証する
    • ラック速度
      • モータの回転速度：Ns=90～1600[r/min]
      • 直動ギヤヘッドの減速比：i=35.36
      • ピニオンのピッチ円直径：Dp=12[mm]
      • ラックの移動速度：V
        V=Ns×(1/60)×(1/i)×π×Dp
      • Vmin=90×(1/60)×(1/35.36)×π×12=1.6[mm/s]
      • Vmax=1600×(1/60)×(1/35.36)×π×12=28.43[mm/s]
      • ラック想定速度：15[mm/s]より問題無し
    • 最大可搬質量
      • モータのトルク：Tm=45[N･m]
      • 直動ギヤヘッドの減速比：i=35.36
      • ピニオンのピッチ円直径：Dp=12[mm]
      • 減速比による伝達効率：η1=0.66
      • ラックとピニオンの伝達効率：η2=0.9
      • 許容最大可搬質量：W
        W=Tm×i×η1/(Dp/2)×η2/9.8=45×35.36×0.66/(12/2)×0.9/9.8=16[kg]
        昇降総質量：ワーク+トレイ+ベース+ラック+他=4.5+1.3+1+2=8.8[kg]＜16[kg]

    構造の作り込みと設計の勘所

    • ピッチ検出板をフォトマイクロセンサで検知することでピッチ送りが可能
    • 最下段と最上段のトレイを光電スイッチで検知
    • 下限の検知用に別のセンサとピッチ検出板が通過することで検出(リミットスイッチ)
    • 上限の検知用に別のセンサとセンサドグを配置(リミットスイッチ)

    技術計算リンク

    • 検索コード：#UL28

    部品リスト

    上下ピッチ送り機構 構成部品
    No. 部品名 イメージ写真 ミスミ型式
    (商品詳細は下記型式をクリック)     		数量
    1 アルミフレーム アルミフレーム HFS5-2020-200 2
    2 アルミフレーム アルミフレーム HFS6-3030-290 4
    3 アルミフレーム（購入後追加工） アルミフレーム（購入後追加工） HFS6-3030-320 4
    4 アルミフレーム アルミフレーム HFS6-3030-420 4
    5 突起付反転ブラケット 突起付反転ブラケット HBLFSN6-SET 24
    6 厚型ブラケット 厚型ブラケット HBLTS5 6
    7 フランジ付リニアブッシュ フランジ付リニアブッシュ LHFRD16 2
    8 シャフト シャフト PSFJ16-305 2
    9 セットカラー セットカラー SCSW16-12 4
    10 フローティングジョイント フローティングジョイント FJCMX5-0.8 1
    11 フレームキャップ フレームキャップ HFCB5-2020-B 2
    12 先入れナット 先入れナット HNTT5-3 8
    13 プレート位置合わせピン プレート位置合わせピン SCMPA-D9-P12-L8-B2.5 2
    14 リニアシャフト用ワッシャ リニアシャフト用ワッシャ WSF16 4
    15 座金組込六角穴付ボルト 座金組込六角穴付ボルト SCBS4-10 8
    16 座金組込六角穴付ボルト 座金組込六角穴付ボルト SCBS5-12 12
    17 ばね座金組込六角穴付ボルト ばね座金組込六角穴付ボルト SCBZ5-15 2
    18 ばね座金組込六角穴付ボルト ばね座金組込六角穴付ボルト SCBZ6-20 4
    19 先入れナット 先入れナット HNTT5-5 6
    20 マイクロフォトセンサ マイクロフォトセンサ FPML45 3
    • 上記の部品リストには、ミスミ部品のみをご案内しております。
      部品リストダウンロード（CSV）では、ミスミ部品以外の他社メーカー品、加工品のリストもダウンロード頂けます。
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      また本サイトの各事例ページで記載された部品を組み合わせた場合の品質・正確性・機能・安全性・信頼性等の一切の保証は致しかねますので予めご了承ください。
      ２．データの特性
      ＣＡＤデータのうち、公差・表面の粗さ・面取り等については、実際の製品の形状と異なる場合があります。また、ＣＡＤデータの容量を軽くし、安定したデータの提供を維持するため、一部の製品につきましては油溝形状やネジ、バネ形状等を省略したデータとなっている場合がございます。あらかじめご了承のうえご利用ください。
      ３．免責事項
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        データの一部を流用される際は、ご設計中の条件に適合した仕様に編集してください。
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      3. 製作部品は寸法や形状を編集しやすいスケッチ、ヒストリーを心がけて作成しています。
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