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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

    関連カテゴリ

    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

    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 | 選定可能サイズ | 選定順序 | 精度情報 | 速度・荷重(負荷情報)

    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

    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 | 選定可能サイズ | 精度情報 | 速度・荷重(負荷情報)

    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
      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。
      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。
      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。
      ５．第三者規定
      第三者（取り扱いメーカーを含む）が権利を有するＣＡＤデータやＣＡＤ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ＣＡＤ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ＣＡＤ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。あらかじめご了承下さい。

      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

      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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    • 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
      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。
      ４．著作権
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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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      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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