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No.000140 タイミングベルトによるシャトル搬送機構

モータの動きをタイミングベルトを介し、2つのテーブルを同時に異なる方向へ移動する。

inCAD Componentsエコノミーシリーズ特集

タイミングベルトによるシャトル搬送機構

ハイトルクタイミングプーリ

ハイトルクタイミングプーリ
商品名ハイトルクタイミングプーリ S5Mタイプ
型番HTPA28S5M250-A-P8-QTC18-M3
特徴高トルク伝動に適したタイミングプーリです
※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

タイミングベルト駆動プーリとして一般的で軽いアルミ合金を選定

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選定可能サイズ

■タイミングプーリ (S5Mタイプ)

材質表面処理付属品
セットスクリュー
プーリフランジ
A2017
(ジュラルミン)
A5052白アルマイトSUS304
黒アルマイト
硬質アルマイト
無電解ニッケルメッキ
S45CSPCCSCM435
(四三酸化鉄皮膜)
四三酸化鉄皮膜
無電解ニッケルメッキ
SUS304SUS304

■サイズ展開と各部寸法

歯数呼び幅プーリ形状軸穴仕様軸穴仕様(指定1mm単位)
丸穴丸穴+タップ新JISキー
溝穴+タップ
旧JISキー溝穴
+タップ
段付穴・段付穴(ボス側ザグリ)両端段付穴
穴径穴径ザグリ径ザグリ深さ穴径ザグリ
ザグリ
深さ
ボス無ボス有ボス無ボス有ボス無ボス有ボス無ボス有ボス無ボス有ボス有・無ボス無ボス無ボス無
14100


150


250
ボス無




ボス有
丸穴

丸穴
+タップ

新JISキー溝穴
+タップ

旧JISキー溝穴
+タップ

段付穴

段付穴
(ボス側
ザグリ)

両端段付穴
5-105-105-105-88・10-5・65・67・87・8(ボス無のとき)
2.0≦ザグリ深さ
≦山幅-2.0


(ボス有のとき)
2.0≦ザグリ深さ
≦全長-2.0
5・67・83-14
ザグリ
深さの計
≦幅-3
155-105-105-105-88・10 5-85-87-107-105-87-10
165-125-125-125-108-1285-105-107-127-125-107-12
186-146-146-126-118-128・106-126-128-148-146-128-14
196-166-156-166-118-168・106-146-138-168-156-148-16
206-166-156-166-118-168・106-146-138-168-156-148-16
227-197-197-187-158-188-127-177-179-199-197-179-19
247-227-227-207-178-208-137-207-209-239-237-209-22
257-227-227-207-178-208-157-207-209-239-237-209-22
268-278-278-228-218-228-178-258-2510-2710-278-2510-27
288-278-278-248-228-248-188-258-2510-2710-278-2510-27
3010-2810-2810-2610-2310-2610-1810-2610-2612-2812-2810-2612-28
3210-3210-3210-2810-2710-2810-2210-3010-3012-3212-3210-3012-32
3410-3710-3610-3010-3010-3010-2510-3510-3412-3712-3610-3512-37
3610-3710-3610-3010-3010-3010-2510-3510-3412-3712-3610-3512-37
4010-4210-4210-3810-3510-3810-2810-4010-4012-4212-4210-4012-42
4412-5012-4612-4212-3812-4012-3212-4812-4414-5014-4612-4814-50
4812-5512-5512-4512-4512-4012-4012-5312-5314-5514-5512-5314-55
5012-5912-5912-4512-4512-4312-4312-5712-5714-5914-5912-5714-59
6012-7212-7112-4512-4512-4512-4512-7012-6914-7214-7112-7014-72
7212-8012-8012-6512-6512-5012-5012-8012-8014-9214-8612-7514-92

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選定順序

■タイミングベルトの選定手順

※ タイミングベルトの選定は、タイミングプーリと同時に行います。

自動選定ツールをご利用になれます。

http://fawos.misumi.jp/FA_WEB/pulley/

使用条件を決定
設計動力・回転数・回転比・暫定軸間距離、運転パターン等

ベルト(プーリ)仮選定
ベルト種類・ベルト幅

仕様の適合確認
  • 算出軸間距離の確認等
  • 張力・荷重の確認

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技術計算

■タイミングプーリの技術計算

タイミングプーリ・ベルト選定自動計算ツール

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タイミングベルト用金具

v
商品名タイミングベルト用金具 下金具ショートタイプ
型番TBCR-S5M250
※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

製作するとコストがかかるため、歯形加工済の標準品を選定

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選定可能サイズ

■タイミングベルト用金具 (下金具ショートタイプ S5M)

材質表面処理
A6N01-T5白アルマイト

■サイズ展開と各部寸法

ベルト種類ベルト呼び幅縦(mm)横(mm)厚み(mm)
XL02536246
03125
03726
05030
L05066328
07538
10046
15058
H075893810
10046
15058
20070
S3M06021204
10025
15030
S5M10035266
15032
25042
S8M15056348
25044
30050
40060
TS10035266
15032
20038
25043
T1015070348
20040
25044
30050

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ワークガイド

ワークガイド
商品名ワークガイド L字型タイプ
型番WGLBC-20-10-10
※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

入手しやすい標準品を利用

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選定可能サイズ

■ワークガイド (L字型 コンパクトタイプ)

材質硬度表面処理
S45C四三酸化鉄皮膜
無電解ニッケルメッキ
40HRC-四三酸化鉄皮膜
無電解ニッケルメッキ
A2017
SUS304
ポリアセタール
MCナイロン
導電性MCナイロンR2
4フッ化エチレン

■サイズ展開と各部寸法

一辺
(mm)
高さ
(mm)
取付穴径
(mm)
17、206-103.5
20、303.5

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精度情報

■ワークガイドの精度情報

直角度:0.05

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IDEA NOTE テーブル2段でタクトタイム半減

モータ1個とベルトでテーブル2個を同時に動かすことでワークの受取とワークの受け渡しが出来る構造

IDEA NOTE ベルトの早期損傷対策

ベルトに駆動力がかかった時、部品を固定した部分のベルトがバタつき、ベルトが早期に損傷するため、固定する部品には干渉しないよう、ニガシを施している

  • 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。
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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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  • タイミングベルトによるシャトル搬送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

  • ワークを搬送するテーブル2段をシャトル動作させる機構
    モータとタイミングベルトで回転運動を直進運動に変換
    駆動機構1機で2つのテーブルを駆動させる

環境・操作性

  • 駆動機構1機で2つのテーブルを駆動させる自動機構

対象ワーク

  • ワーク:プリント基板
  • 外形寸法:W150×D50×t3[mm]
  • ワーク質量:50[g]

特徴

動作仕様・寸法

  • テーブルストローク:385[mm]
  • 外観寸法:W760×D350×H241[mm]

必要精度・荷重

  • 必要精度:±0.5[mm]

主要部品の選定根拠

  • ステッピングモータ
    • 位置決めが容易

設計ポイント

主要部品の計算工程

  • 必要トルク(=負荷トルク+加速トルク)を満たすかモータ許容トルクを検証する
  • ステッピングモータ
    • 条件値:モータ許容トルク:T = 2.7[N・m]、搬送質量:M=2.6[kg]、
      加速度:a=0.385[m/s²]、運転速度:NM=180 [r/min]、
      リニアガイド摩擦係数:μ=0.1 (大きめで考える)、
      加速時間:s=0.5[s]、プーリ径:D=0.04456 [m]、
      プーリ減速比:i1=1、プーリ質量:m=0.33[kg]、
      ロータ慣性モーメント:Jo=120×10⁻⁷[kg・m²]、
      モータ減速比:i2=10、効率:η=0.85
    • 運転方向荷重:F=Ma= M × (a + μ・g ) = 2.6×(0.385 + 0.98)=3.55[N]
    • 負荷トルク:TL=(F×D)/(2×η×i1)=(3.55×0.04456)/(2×0.85×1)
      =0.093[N・m]
    • 負荷慣性モーメント:JL=M×(π×D/2π)²+(m×D²)/8
      =2.6×(0.04456/2)²+(0.33×0.04456²)/8
      =0.0014[kg・m²]
    • 加速トルク:Ta=((Jo×i2²+JL)/9.55)×(NM/s)
      =((120×10⁻⁷×10²+0.0014)/9.55)×(180/0.5)
      =0.098[N・m] (9.55は定数)
    • 必要トルク:TM=TL+Ta=0.093+0.098≒0.19[N・m]<2.7[N・m]=T ⇒問題なし

構造の作り込みと設計の勘所

  • モータを回転させるとベルトの進行方向が2種類得られ、それぞれにテーブルを固定
  • 許容オーバーハング荷重:50[N]に対し、ベルトの設計張力:206[N]でNGのため、ベアリングを追加し、以下の順序で組立ることにより、モータを保護する
    ①モータを取付けているボルトを仮止め
    ②ベルトのテンションを張る
    ③モータ取付本締めを行う
  • 画像認識を行い、多軸ロボットにてワークを搬送する為停止精度はラフでよい
  • 面だし加工により薄くなった板厚の補強のためチャンネル下に板を溶接
  • フェイル対策として、原点出し用のマイクロフォトセンサと別にオーバーラン防止にマイクロフォトセンサを使用している
  • 上下のテーブルが交差するため、ケガの危険性がある。そのため当ユニットは周囲のユニットもしくは装置大外でカバーを設け、手の触れられない場所での使用を前提とする

技術計算リンク

  • 検索コード:#UL140

部品リスト

タイミングベルトによるシャトル搬送機構 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 ハイトルクタイミングプーリ ハイトルクタイミングプーリ HTPA28S5M250-A-P8-QTC18-M3 1
2 フランジ付歯付アイドラー フランジ付歯付アイドラー AHTFW28-S5M250-10 1
3 ハイトルクタイミングベルト ハイトルクタイミングベルト HTBN1350S5M-250 1
4 タイミングベルト用金具 タイミングベルト用金具 TBCR-S5M250 2
5 小径玉軸受 小径玉軸受 FL608ZZ 1
6 ヒンジピン ヒンジピン CLBRU10-66.0 1
7 ベアリング用スペーサ ベアリング用スペーサ CLBU10-17-5 1
8 ベアリング用スペーサ ベアリング用スペーサ CLBU10-17-7 1
9 アジャストボルト用ブロック アジャストボルト用ブロック AJSLCM5-25 1
10 六角支柱 六角支柱 LSBWF13-100 4
11 ミニチュアリニアガイド ミニチュアリニアガイド SSELB13-470 4
12 ウレタン付ストッパボルト ウレタン付ストッパボルト UST5-25 2
13 アジャストボルト アジャストボルト AJSTM5-35 1
14 ノックピン ノックピン MSC4-12 6
15 ワークガイド ワークガイド WGLBC-20-10-10 8
16 調整ねじセット 調整ねじセット ANS4-25 4
17 低頭六角穴付ボルト 低頭六角穴付ボルト CBSST4-12 2
18 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST3-8 2
19 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST4-12 10
20 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST4-15 2
21 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST4-20 8
22 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST5-15 4
23 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST5-25 4
24 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST6-20 27
25 ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト ばね座金・平座金組込六角穴付ボルト CBST6-25 2
  • 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
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    3.免責事項
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    4.著作権
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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。
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