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No.000116 プッシャの過負荷検出機構

ワークへの過負荷防止付きプッシャ

プッシャの過負荷検出機構

ミニチュアリニアガイド

商品名 ミニチュアリニアガイド 標準ブロック/微すきま
型番 SSEBZ13-170
特徴 業界標準規格の最も一般的なブロックタイプです
※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

直進性を確保する為

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選定可能サイズ

■ミニチュアリニアガイド(標準ブロック、微すきま)

材質 硬度
ステンレス(SUS440C相当) 56HRC-
炭素鋼(SCM等合金鋼) 58HRC-

■サイズ展開と各部寸法

ブロック数 ブロック幅 ブロック長さ 全高 レール長さ
1 17 23.6 8 40-130
20 30 10 35-275
27 33.9 13 45-470
32 42.4 16 70-670
40 50 20 100-700
2 17 23.6×2個 8 70-130
20 30×2個 10 95-275
27 33.9×2個 13 120-470
32 42.4×2個 16 150-670
40 50×2個 20 160-700

* 選択可能サイズの詳細については、商品ページをご参照下さい

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選定手順

■ミニチュアリニアガイドの選定手順

使用条件を決定
(移動体質量、送り速度、運転パターン、寿命時間)

リニアガイドの仕様を仮選定
(使用条件に応じて、ブロックタイプ、 全高、レール長さを仮選定します。)

基本的な安全性の確認
  • ●許容荷重
  • ●寿命
  • ●予圧荷重

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精度情報

■予圧と精度基準(標準ブロック・軽予圧・上級)

(μm)

ラジアルすきま 0~+15
Hの寸法許容差 ±20
Hのペア相互差 40
W2の寸法許容差 ±25
W2のペア相互差 40

(μm)

レール長さ(mm)
-80 81-200 201-250 251-400 401-500 501-630 631-700
走り平行度 3 7 9 11 12 13.5 14

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速度・荷重(負荷情報)

■リニアガイドの定格荷重(標準ブロック・軽予圧・上級)

全高 基本定格荷重 静的許容モーメント
C(動)kN Co(静)kN MA
N・m
MB
N・m
Mc
N・m
6 0.3 0.6 0.8 0.8 1.5
8 0.9 1.5 4.1 4.1 5.2
10 1.5 2.5 5.1 5.1 10.2
13 2.2 3.3 8.8 9.5 16.1
16 3.6 5.4 21.6 23.4 39.6
20 5.2 8.5 48.4 48.4 86.4

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技術計算

■リニアガイドの寿命計算

●寿命
リニアガイドが荷重を受けて直線往復運動をする場合には、たえず繰返し応力が転動体(鋼球)や転送面(レール)に作用しますので、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を、リニアガイドの寿命といいます。
●定格寿命
定格寿命とは、一群の同じリニアガイドを、同じ条件で個々に走行させたとき、そのうちの90%がフレーキングを起こすことなく到達できる総走行距離をいいます。定格寿命は基本動定格荷重とリニアガイドに加わる荷重から次のように求めることができます。
実際にリニアガイドを使用する場合には、まず荷重計算を行わなければなりません。直線往復運動における荷重は、運動中の振動や衝撃、更にはリニアガイドに対する分布状況も十分に考慮する必要があり計算で求めることは容易ではありません。また使用温度なども、寿命に大きく影響を与えます。これらの条件を加味すると前記の計算式は次のようになります。
  • 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-1参照)
  • fW : 荷重係数(表-2参照)
  • C : 基本動定格荷重(N)
  • P : 作用荷重(N)
●硬度係数(fH)

リニアガイドの使用に際しては、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、結果として寿命が短くなります。
定格寿命を硬度係数で補正してください

●温度係数(fT)

リニアガイドの温度が100℃を超えると、リニアガイド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。定格寿命を温度係数で補正してください。
*リニアガイドは、各商品ページの耐熱温度の範囲内でご使用ください

●接触係数(fC)

表-1. 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 1.00
2 0.81
3 0.72
4 0.66
5 0.61

実際のリニアガイドの使用に当っては、一本の軸に対し2ヶ以上のリニアガイドを使用する場合が一般的です。この場合、それぞれのリニアガイドにか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、一軸当りのリニアガイド数によってそのリニアガイド1ヶあたりの許容荷重が変化します。定格寿命を表-1の接触係数で補正してください

●荷重係数(fW)

表-2. 荷重係数

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
1.5-20
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

リニアガイドに作用する荷重を計算する場合、物体の重量のほか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変化など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、停止の繰返しが伴う以外にも、振動・衝撃の要素が考えられ、正確な計算は困難です。したがって、表-2の荷重係数を用い、寿命計算を簡素化します

●作用荷重Pの算出方法
ブロック単体にモーメント荷重が掛かる場合は次の計算式によってモーメント荷重を作用荷重に換算してください。
  • P:作用荷重(N)
  • F:下向荷重(N)
  • Co:静定格荷重(N)
  • MA:静的許容モーメントーピッチング方向(N.m)
  • MC:静的許容モーメントーローリング方向(N.m)
  • Lp:ピッチング方向の荷重点距離(m)
  • Lr:ローリング方向の荷重点距離(m)

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引張りばね用ポスト 溝タイプ

商品名 引張りばね用ポスト 溝タイプ
型番 SBSPOZ5-30
特徴 マイナス溝をご利用いただけるバネポストです
※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

引張りばねのフック取付にズレを防ぐことができる溝タイプを選定

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選定可能サイズ

■引張りばね用ポスト溝タイプ首下全ねじタイプ

材質 表面処理 付属品
S45C 四三酸化鉄皮膜 ナット1コ(JIS1種)
SWCH相当
SUS303 ナット1コ(JIS1種)
SUS304相当

■サイズ展開と各部寸法

外径 全長 ねじ部長さ
(全長-下記)
ねじ径
(並目)
ばね引掛け軸径
10 15 20 25 30 35 45 55 65
φ3 - - - - - 4 M3 φ1.8
φ4 - - - - 4.2 M4 φ2
φ5 - - - - 6 M5 φ3
φ6 - - - - 7 M6 φ3.6
φ8 - - - 7 M8 φ5
φ10 - - - - 7 M10 φ6
φ12 - - - - - - 8 M12 φ6.5

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引張りばね

商品名 引張りばね -極軽荷重・軽荷重・軽中荷重・中荷重タイプ-
型番 AUA10-35
※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

負荷異常リミットを設定するため

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選定可能サイズ

■引張りばね(概要)

荷重タイプ 材質 外径
レンジ
自由長
レンジ
両端フック
SWP-A SUS304-WPB S字 90度
S字
極軽荷重 φ2 - 12 10 - 100 -
軽荷重 φ2 - 20 10 - 175
軽中荷重 φ2 - 20 10 - 175
中荷重 φ2 - 24 10 - 200
中重荷重 - φ2 - 12 10 - 100 -
重荷重 φ3 - 24 10 - 200

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速度・荷重(負荷情報)

■引張りばねの負荷情報

荷重タイプ 参考荷重(N)
最小 最大
極軽荷重 0.69 19.6
軽荷重 1.86 78.45
軽中荷重 2.45 98.07
中荷重 3.53 225.55
中重荷重 6.47 83.36
重荷重 8.8 430.51

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技術計算

■引張りばねの荷重計算

P = Pi + (k × F)

P: 荷重(N)
Pi: 初張力(N)
k: ばね定数(N/mm)
F: たわみ量(mm)

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IDEA NOTE ワークへの過負荷を防止

過負荷の検出にスプリングを用いることで簡易な構造をとることが出来る

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    CADデータ利用規定
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    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。
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    3.免責事項
    当社は、CADデータの作成にあたり十分な注意をしておりますが、上述のデータの特性により、CADデータの正確性を保証するものではありません。また、当社は予告なしにCADデータを変更、追加または削除することがあります。当社は、理由の如何に関わらず、CADデータの利用、変更および削除により生じるいかなる損害に対しても責任を負うものではありません。
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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

    4. 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。
    5. 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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  • プッシャの過負荷検出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

  • 【目的】払い出し途中のワークへの過負荷防止
  • 【動作】シリンダによりリニアガイド上のプッシャが前進し、プッシャに過負荷がかかるとプッシャ上のリニアガイドが後退しスプリングが伸びて、センサがドグを感知する

対象ワーク

  • 形状:パレット
    外形寸法:W40×D40×H60[mm]
    質量:0.5[kg]

特徴

動作仕様・寸法

  • プッシャストローク:100[mm]
  • ドグから過負荷検出センサまでの距離:4.37[mm]
  • 外観寸法:W345×D167×H72[mm]

必要精度・荷重

  • 荷重:2[kg]

主要部品の選定根拠

  • シリンダ
    • 推力が12[N]以上
  • スプリング
    • スプリングの伸びが負荷1.0[kg]の時に5[mm]程度の物

設計ポイント

主要部品の計算工程

  • 過負荷時のスプリング伸び(ドグ~センサ間距離)を検証する
  • 過負荷時のスプリングの伸び
    • 条件値:ワーク質量:m=0.5[kg]、重力加速度:g=9.8[m/s²]
    • 摩擦係数:μ=0.5、ばね定数:k=0.65[N/mm]、初張力:P1=2.06[N]
    • 推力:F=m・g・μ=0.5×9.8×0.5=2.45[N]
    • 過負荷(Fの2倍):F1=2.45×2=4.9[N]
    • 過負荷時のばねの伸び:b=(F1-P1)/k=(4.9-2.06)/0.65≒4.37[mm]

構造の作り込みと設計の勘所

  • 前進時の位置決めをしやすいようにストッパは調整ねじを使用している
  • 過負荷量はスプリングの変更で決めることが出来る

技術計算リンク

  • 検索コード:#UL116

部品リスト

プッシャの過負荷検出機構 構成部品
No. 部品名 イメージ写真 ミスミ型式 数量 参考単価
(単位:円)
参考出荷日 最新カタログ
掲載ページ番号
1 ミニチュアリニアガイド ミニチュアリニアガイド SSEBZ13-170 1 4,930 5 日目 1_561
2 薄型シリンダ用取付金具 フート形取付金具 薄型シリンダ用取付金具 フート形取付金具 CFKPM40 2 1,660 1 日目 2_1549
3 薄型シリンダ 薄型シリンダ MSCCN40-100 1 10,260 1 日目 2_1547
4 ホルダ ホルダ HLRDH10-18 1 1,940 5 日目 2_1597
5 フローティングジョイント フローティングジョイント FJDSW8-1.25-12 1 1,570 3 日目 2_1592
6 ミニチュアリニアガイド ミニチュアリニアガイド SSEBLZ13-58 1 4,070 5 日目 1_561
7 六角支柱 六角支柱 SLSBWF7-45 2 610 2 日目 1_2319
8 引張りばね用ポスト 溝タイプ 引張りばね用ポスト 溝タイプ SBSPOZ5-30 1 280 1 日目 2_375
9 引張りばね用ポスト 溝タイプ 引張りばね用ポスト 溝タイプ SBSPOZ5-25 1 280 1 日目 2_375
10 引張りばね 引張りばね AUA10-35 1 360 1 日目 2_365
11 マイクロフォトセンサ(型番廃止_2017年5月) FPMF44 1 -
12 位置決め調整ねじブロック L型タイプ 位置決め調整ねじブロック L型タイプ AJLTTS4-20 1 2,460 3 日目 1_1843
13 ストップピン ねじタイプ ストップピン ねじタイプ SSTFH7-4 1 450 3 日目 1_1846
14 調整ねじセット 六角穴付タイプ 調整ねじセット 六角穴付タイプ ANBN6-30 1 350 1 日目 1_1837
15 シリンダ用センサ シリンダ用センサ ME33L1 2 1,960 1 日目 2_1548
16 スピードコントローラ スピードコントローラ SPSNL6-1 2 710 1 日目 2_1575
  • 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。
  • 価格、出荷日などは参考値のため実際と異なる場合があります。詳細はWeb Order System等にてご確認ください。
  • 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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    4.著作権
    CADデータに含まれる一切の情報の著作権は、当社または当社取り扱いメーカーに帰属します。当該著作権は、著作権法および国際条約により保護されています。当社の事前の許可を得ることなく、上述の利用目的以外にCADデータを利用(複製、改変、アップロード、掲示、送信、頒布、ライセンス、販売、出版等を含む)することはできません。また、貴社の機械設計以外の目的でのご使用(販売促進等のご使用を含む)はできません。
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    5.第三者規定
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    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

    4. 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。
    5. 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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