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No.000117 偏心テーパカムを使用した多段ストローク機構

最小限のアクチュエーターで多段ストローク

偏心テーパカムを使用した多段ストローク機構

リニアボールブッシュ

商品名 リニアボールブッシュ ストレートタイプ
型番 SLBUS16
特徴 回転運動と有限の直動運動および複合運動が可能です
※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

直動と回転の両方を要する軸受けとして適当

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選定可能サイズ

■リニアボールブッシュシングルタイプ

外筒 ボール 保持器 使用雰囲気温度
材質 硬度 材質 材質
SUJ2相当 58HRC- SUJ2相当 A5052S -20~110℃
SUS440C相当 56HRC〜 SUS440C相当 -20~120℃

■サイズ展開と各部寸法

(シャフト径) 外径 全長 最大
ストローク
φ5 φ10 15 13
φ6 φ12 19 15
φ8 φ15 24 24
φ10 φ19 29 30
φ12 φ21 30 32
φ13 φ23 32 34
φ16 φ28 37 40
φ20 φ32 42 46

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選定順序

■リニアボールブッシュの選定手順

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精度情報

■リニアボールブッシュシングルタイプの精度

(シャフト径) 外筒外径 全長
許容差
許容差 許容差
φ5 0/-0.008 φ10 0/-0.009 0/-0.12
φ6 0/-0.009 φ12 0/-0.011 0/-0.2
φ8 φ15
φ10 φ19 0/-0.013
φ12 φ21
φ13 φ23
φ16 φ28
φ20 0/-0.010 φ32 0/-0.016

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速度・荷重(負荷情報)

■リニアボールブッシュシングルタイプの定格荷重

(シャフト径) 基本定格荷重
C(動)N Co(静)N
φ5 131 106
φ6 210 164
φ8 323 278
φ10 499 408
φ12 722 579
φ13 773 634
φ16 1330 1029
φ20 1609 1517

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メカロック コンパクトタイプ

商品名 メカロック コンパクトタイプ(センタリング機能付)
型番 MLRS16
特徴 ボルトを締めるだけでシャフトとハブ(プーリ・ギア・スプロケット等)を
簡単に取り付けることが可能です
※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

回転駆動するアクチュエータと偏心カムの回転位置調整を容易にするため

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選定可能サイズ

■メカロックコンパクトタイプ(センタリング機能付)

本体材質 表面処理
S45C
S45C 無電解ニッケルメッキ
SUS304

■サイズ展開と各部寸法

軸穴径 外輪外径
(インロー)
内輪外径
(ツバ)
ツバ高さ インロー長さ
φ10 φ18 φ31.5 11 12
φ12 φ20 φ33.5
φ14 φ22 φ35.5
φ15 φ23 φ38.5 13 14
φ16 φ24 φ39.5
φ17 φ25 φ40.5
φ18 φ26 φ46 16
φ19 φ27 φ47
φ20 φ28 φ48

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精度情報

■対応軸およびハブの推奨公差

公差 面粗さ
軸外径 h7(g6) Ra1.6以下
ハブ内径 H7 Ra3.2以下

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速度・荷重(負荷情報)

■メカロックコンパクトタイプ(センタリング機能付)

軸穴径 S45C/- S45C/無電解ニッケルメッキ SUS304/-
最大許容
トルク
許容スラスト荷重 ボルト締付
トルク
最大許容
トルク
許容スラスト
荷重
ボルト締付
トルク
最大許容
トルク
許容スラスト
荷重
ボルト締付
トルク
(N・m) (kN) (N・m) (N・m) (kN) (N・m) (N・m) (kN) (N・m)
φ10 44 8.71 4 44 8.71 4 14 2.75 2.7
φ12 53 53 17
φ14 61 61 20
φ15 115 15.3 8 115 15.3 8 38 5 5.6
φ16 123 123 41
φ17 131 131 43
φ18 210 23.2 14 210 23.2 14 68 7.4 9.6
φ19 221 221 71
φ20 233 233 75

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IDEA NOTE 最小限のアクチュエータで多段ストロークさせる

直動&旋回アクチュエータを駆動源として、偏心テーパカムを使用する事により、多段ストロークを可能にした

IDEA NOTE 3位置をストロークとカムで実現

ストロークによる2位置とカム回転を組み合わせて合計3位置

  • 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・簡易図面データ利用規定
    本規定は、株式会社ミスミ(以下「当社」といいます)が運営するWebサイト「MISUMIサイト」(以下「当サイト」といいます)に掲載されているCADデータ・簡易図面データをダウンロードする場合のご利用条件を定めたものです。お客さまは当サイトに掲載されているCADデータ・簡易図面データをダウンロードする場合、本規定に同意したものとみなされます。

    1. データの利用目的
    株式会社ミスミは、当サイトに掲載する各種データを、お客さまが以下の目的に利用するため(以下「利用目的」といいます)に提供しています。
    (1) CADデータ(3D CADデータおよび2D CADデータをいいます): 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商品(以下「商品」といいます)の干渉・形状等を簡便に確認するため
    (2) 簡易図面データ(PDF):商品の仕様を簡便に確認するため
    2. データの特性
    CADデータおよび簡易図面データ(以下総称して「データ」といいます)のうち、公差・表面の粗さ・面取り等については、実際の商品の形状と異なる場合があります。
    また、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、一部の商品につきましては油溝形状やねじ、ばね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
    当社は、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等により、データの正確性、完全性、安全性、およびお客さまにおける有用性等をいかなる保証をするものではありません。また、当社は予告・通知なしにデータを変更、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、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。
    当社は、当社サイトにおいて複数の部品を組み合わせた設計事例のデータをお客さまに提供する場合があります。その場合の品質・正確性・機能・安全性・信頼性等については一切保証いたしませんので予めご了承ください。
    当社はお客さまに対し、ダウンロードいただいたデータの利用の停止及び破棄を依頼することができるものとし、そのような依頼があった場合、お客さまは当社の依頼に基づき、速やかにデータの利用の停止または破棄するものとします。
    4. 禁止事項
    お客さまは、データの全部または一部について、次の各号に掲げる行為をすることはできません。
    (1) 当社グループおよび当社が認める者以外の第三者に対し、商品の見積依頼または注文を行うこと
    (2) 第三者に利用させ、または自らの営業活動に利用して、第三者から商品の見積依頼もしくは注文を受けること
    (3) 当社の承諾なく、データに関連する当サイトへのリンクを、自らのWebサイト等に表示すること
    (4) 利用目的の範囲を超えて利用すること
    (5) 利用目的のために必要な範囲を超えて複製すること
    (6) 修正、改変、改ざん、翻訳または翻案すること
    (7) 販売、譲渡、貸与、再利用許諾、または公衆送信その他の方法で、第三者に提供することおよび利用させること
    (8) 内容を改変、リバースエンジニアリング、逆コンパイル、逆アッセンブル、その他解析すること
    (9) 当社に無断で一般に公開または展示すること
    (10) 当社と同一または類似する商品及びサービスを提供する目的で利用すること
    (11) 大量にデータを取得する等により当サイトに負荷をかける行為を行うこと
    5. 著作権等
    データに関する権利(特許権、著作権等の知的財産権を含みます。以下同様。)は、当社または当社にデータを提供した第三者(取り扱いメーカーを含みます)に帰属します。お客さまは、本規定に従うことを条件として、データに関して利用目的の範囲内での非独占的かつ無償の利用が許諾されます。データダウンロードにより、データに含まれる知的財産権がお客さまに移転するものではありません。当社の事前の許可を得ることなく、利用目的以外にデータを利用(複製、譲渡、貸与、翻案等を含む)することはできません。
    利用目的、本規約および法令等に違反したデータの利用が認められた場合、当社は、利用者に対しデータおよび当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。
    6. 第三者規定
    第三者(取り扱いメーカーを含みます)が権利を有するデータやデータ作成・閲覧ソフトウェアを利用する場合は、別途、第三者が定める規定に同意しなければデータやソフトウェアが利用できない場合がございます。またこの場合、当社は当該第三者のデータ及びソフトウェアの瑕疵、権利侵害等については、一切の責任を負いません。
    7. 輸出管理
    お客様がデータを直接、もしくは間接的に海外へ提供する場合、お客様ご自身の責任において「外国為替及び外国貿易法」ならびに適用される全ての法令・規則を遵守していただく必要があります。
    8. 規定改定
    当社は、当社の裁量により、本規定の改定、変更及び修正(以下「改定等」といいます)を行うことができるものとします。
    当社は、本規定の改定等にあたり、改定等の効力発生日の前までに、改定等の内容および効力発生日その他必要な事項を当サイトの「重要なお知らせ」(URL:https://jp.misumi-ec.com/news/topics/important/)に掲示する方法その他相当な方法で周知します。
    本規定の改定等は、周知の際に定める効力発生日から適用されるものとします。
    9. 条項一部無効または合意対象除外時の取扱い
    本規定のいずれかの条項が制定法、命令、規則等の適用法に基づいて無効または合意対象の除外になる場合には、当該条項は適用法の遵守に必要な範囲でのみ、修正または削除されたものとみなします。本規定のその他の条項は全面的に有効に存続するものとします。
    10.その他
    お客さまが本規定に違反した場合、当社はお客さまに対して当社の損害および費用(弁護士費用を含む)を請求できるものとします。
    本規定は、日本法に従って解釈されるものとします。データの利用ならびに本規定に関する紛争が生じた場合、東京地方裁判所を第一審の専属的合意管轄裁判所とします。

    改定日:2025年01月20日

    CADデータダウンロード

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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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  • 偏心テーパカムを使用した多段ストローク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】
    ワーク移載のために、最小限のアクチュエータでストッカを多段ストロークさせる
  • 【動作】
    直動&旋回アクチュエータを駆動源として、偏心テーパカムを使用する事により多段ストロークさせる
    多段ストローク(計3位置)の詳細を以下に示す
    位置①:アク チュエータを動作させない初期状態
    位置②:アクチュエータの旋回ストローク部分で、偏心カム部分を180[°]旋回させた状態
    位置③:ポジション②から、さらにアクチュエータの直動ストローク部 分で、テーパーカム部分を29.8[mm]移動させた状態

    物体の重心を通る中心軸とは異なる位置に回転中心を持つこと

対象ワーク

  • 形状:基板キャリア、トレイ
  • 外形寸法:W48×D80×H54[mm]
  • 質量:0.6[kg]

特徴

動作仕様・寸法

  • 外観寸法:W138×D541×H165[mm]
  • 昇降ストローク:30[mm]
  • シリンダストローク:29.8[mm]

必要精度・荷重

  • 移動体質量:1.1[kg]

主要部品の選定根拠

  • スイングシリンダ
    • 揺動角:180[°]でトルク:0.4[N・m]以上
    • 水平方向の進力が30[N]以上

設計ポイント

主要部品の計算工程

  • シリンダが旋回時と直動時にワークを上昇可能か検証する
    • 条件値:
      移動体質量:W=1.1[kg]、重力加速度:g=9.8[m/s²]
      小径側直径:0.035[m]、偏芯量:0.005[m]
  • シリンダ旋回時
    偏芯テーパカムの小径側で旋回することから、その位置における
    偏芯テーパカムの平均昇り角度:θ1を求める
    180°で上昇するので、その周長は、0.035×3.14/2=0.055[m]
    偏芯量=0.005[m]より、上昇量=0.01[m]から
    平均昇り角度:θ1=sin⁻¹(0.01/0.055)=10.48[°]
    次に、平均昇り角度:θ1時の負荷トルク:T1を求める
    移動体重量の水平分力をF1とする
    移動体重量の傾斜に沿う分力=W×g×sinθ1より
    F1=W×g×sinθ1×cosθ1
       =1.1×9.8×sin10.48×cos10.48=1.93[N]
    負荷トルク:T1=F1×0.035/2より
    T1=F1×0.035/2=1.93×0.035/2=0.034[N・m]
     
    次に慣性モーメント:I を求める
    ジョイントの質量:m1=0.2[kg]、半径:r1=0.02[m]
    偏芯カムの質量:m2=0.8[kg]、平均半径:r2=0.025[m]
    シャフトの質量:m3=0.4[kg]、半径:r3=0.008[m]より
    ジョイントの慣性モーメント:I1=m1×r1²/2=0.2×0.02²/2=0.00004[kg・m²]
    偏芯カムの慣性モーメント:I2=m2×r2²/2 + m2×(2×r2)²
       =(0.8×0.025²/2)+(0.8×0.005²)=0.00027[kg・m²]
    シャフトの慣性モーメント:I3=m3×r3²/2=0.4×0.008²/2=0.00001[kg・m²]
    慣性モーメント:I=I1+I2+I3=0.00004+0.00027+0.00001=0.00032[kg・m²]
    ここで、揺動時間:t=1[sec]、揺動角度:τ=π[rad]とすると
    慣性負荷:T2=I×2×τ/t²=0.00032×2×π/1²=0.002[N・m]
    負荷トルク:T1は平均昇り角度で求めた値のため2倍で計算し、安全率を2倍、
    慣性負荷:T2は10倍で計算する
    T1×2×2+T2×10=0.034×2×2+0.002×10=0.138[N・m]
    シリンダの実効トルク:T=0.549[N・m](空気圧力0.5[MPa])より
    T > 0.138 より、問題無し
  • シリンダ直動時
    シリンダ推力:F2、斜面を昇る力:F3とすると
    F3×cos20=F2
    F3=F2/cos20=1.06×F2
    移動体重量の斜面に沿う分力をF4とすると
    F4=W×g×sin20=1.1×9.8×sin20=3.69[N]
    シリンダの推力:F2=245[N](空気圧力0.5[MPa])
    負荷率:0.5で計算する
    F3×0.5=1.06×245×0.5=129.85[N]
    129.85 > F4 より、問題無し

構造の作り込みと設計の勘所

  • 偏心カム部分の偏心量の2倍をテーパによる縦方向ストロークとして、等ピッチストロークを可能とした
  • 検索コード:#UL117

部品リスト

偏心テーパカムを使用した多段ストローク機構 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 コンパクトナット コンパクトナット SNTRCS8 1
2 リニアボールブッシュ リニアボールブッシュ SLBUS16 2
3 メカロック コンパクトタイプ メカロック コンパクトタイプ MLRS16 2
4 ストップピン ウレタン付ねじタイプ ストップピン ウレタン付ねじタイプ USSTEH10 1
5 シャフト シャフト SSFAZ12-90-F15-B6-P5-N5-SC5 2
6 フランジ付リニアブッシュ フランジ付リニアブッシュ SLHIFRS12 2
7 回転軸 回転軸 SFR16-270.5 1
8 スピードコントローラ スピードコントローラ SPSNL6-1 4
  • 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。
  • 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・簡易図面データ利用規定
    本規定は、株式会社ミスミ(以下「当社」といいます)が運営するWebサイト「MISUMIサイト」(以下「当サイト」といいます)に掲載されているCADデータ・簡易図面データをダウンロードする場合のご利用条件を定めたものです。お客さまは当サイトに掲載されているCADデータ・簡易図面データをダウンロードする場合、本規定に同意したものとみなされます。

    1. データの利用目的
    株式会社ミスミは、当サイトに掲載する各種データを、お客さまが以下の目的に利用するため(以下「利用目的」といいます)に提供しています。
    (1) CADデータ(3D CADデータおよび2D CADデータをいいます): 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商品(以下「商品」といいます)の干渉・形状等を簡便に確認するため
    (2) 簡易図面データ(PDF):商品の仕様を簡便に確認するため
    2. データの特性
    CADデータおよび簡易図面データ(以下総称して「データ」といいます)のうち、公差・表面の粗さ・面取り等については、実際の商品の形状と異なる場合があります。
    また、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、一部の商品につきましては油溝形状やねじ、ばね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
    当社は、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等により、データの正確性、完全性、安全性、およびお客さまにおける有用性等をいかなる保証をするものではありません。また、当社は予告・通知なしにデータを変更、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、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。
    当社は、当社サイトにおいて複数の部品を組み合わせた設計事例のデータをお客さまに提供する場合があります。その場合の品質・正確性・機能・安全性・信頼性等については一切保証いたしませんので予めご了承ください。
    当社はお客さまに対し、ダウンロードいただいたデータの利用の停止及び破棄を依頼することができるものとし、そのような依頼があった場合、お客さまは当社の依頼に基づき、速やかにデータの利用の停止または破棄するものとします。
    4. 禁止事項
    お客さまは、データの全部または一部について、次の各号に掲げる行為をすることはできません。
    (1) 当社グループおよび当社が認める者以外の第三者に対し、商品の見積依頼または注文を行うこと
    (2) 第三者に利用させ、または自らの営業活動に利用して、第三者から商品の見積依頼もしくは注文を受けること
    (3) 当社の承諾なく、データに関連する当サイトへのリンクを、自らのWebサイト等に表示すること
    (4) 利用目的の範囲を超えて利用すること
    (5) 利用目的のために必要な範囲を超えて複製すること
    (6) 修正、改変、改ざん、翻訳または翻案すること
    (7) 販売、譲渡、貸与、再利用許諾、または公衆送信その他の方法で、第三者に提供することおよび利用させること
    (8) 内容を改変、リバースエンジニアリング、逆コンパイル、逆アッセンブル、その他解析すること
    (9) 当社に無断で一般に公開または展示すること
    (10) 当社と同一または類似する商品及びサービスを提供する目的で利用すること
    (11) 大量にデータを取得する等により当サイトに負荷をかける行為を行うこと
    5. 著作権等
    データに関する権利(特許権、著作権等の知的財産権を含みます。以下同様。)は、当社または当社にデータを提供した第三者(取り扱いメーカーを含みます)に帰属します。お客さまは、本規定に従うことを条件として、データに関して利用目的の範囲内での非独占的かつ無償の利用が許諾されます。データダウンロードにより、データに含まれる知的財産権がお客さまに移転するものではありません。当社の事前の許可を得ることなく、利用目的以外にデータを利用(複製、譲渡、貸与、翻案等を含む)することはできません。
    利用目的、本規約および法令等に違反したデータの利用が認められた場合、当社は、利用者に対しデータおよび当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。
    6. 第三者規定
    第三者(取り扱いメーカーを含みます)が権利を有するデータやデータ作成・閲覧ソフトウェアを利用する場合は、別途、第三者が定める規定に同意しなければデータやソフトウェアが利用できない場合がございます。またこの場合、当社は当該第三者のデータ及びソフトウェアの瑕疵、権利侵害等については、一切の責任を負いません。
    7. 輸出管理
    お客様がデータを直接、もしくは間接的に海外へ提供する場合、お客様ご自身の責任において「外国為替及び外国貿易法」ならびに適用される全ての法令・規則を遵守していただく必要があります。
    8. 規定改定
    当社は、当社の裁量により、本規定の改定、変更及び修正(以下「改定等」といいます)を行うことができるものとします。
    当社は、本規定の改定等にあたり、改定等の効力発生日の前までに、改定等の内容および効力発生日その他必要な事項を当サイトの「重要なお知らせ」(URL:https://jp.misumi-ec.com/news/topics/important/)に掲示する方法その他相当な方法で周知します。
    本規定の改定等は、周知の際に定める効力発生日から適用されるものとします。
    9. 条項一部無効または合意対象除外時の取扱い
    本規定のいずれかの条項が制定法、命令、規則等の適用法に基づいて無効または合意対象の除外になる場合には、当該条項は適用法の遵守に必要な範囲でのみ、修正または削除されたものとみなします。本規定のその他の条項は全面的に有効に存続するものとします。
    10.その他
    お客さまが本規定に違反した場合、当社はお客さまに対して当社の損害および費用(弁護士費用を含む)を請求できるものとします。
    本規定は、日本法に従って解釈されるものとします。データの利用ならびに本規定に関する紛争が生じた場合、東京地方裁判所を第一審の専属的合意管轄裁判所とします。

    改定日:2025年01月20日

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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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