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No.000187 重量物ワークのトラバース機構

回転運動を直線運動に変換

重量物ワークのトラバース機構

超極荷重用リニアガイド

商品名 超極重荷重用リニアガイド 樹脂リテーナ付/互換軽予圧
型番 SE2RZ36-1120
特徴 樹脂リテーナはボール同士の相互接触がないため高速運転時の低騒音化が可能です
※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

移動体重量に十分耐える大きさのものを選択

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選定可能サイズ

■超極重荷重用リニアガイド樹脂リテーナ付互換軽予圧

材質 硬度
炭素鋼 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 44 91.8 30 220-1960
48 107 36 220-1960
60 124.6 42 280-1960
2 44 91.8×2個 30 220-1960
48 107×2個 36 220-1960
60 124.6×2個 42 280-1960

* 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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選定順序

■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(超極重荷重用樹脂リテーナ付互換軽予圧)

(μm)

ラジアル
すきま
H30・H36 -5~0
H42 -7~0
Hの寸法許容差 ±20
Hのペア相互差 15
W2の寸法許容差 ±30
W2のペア相互差 25

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速度・荷重(負荷情報)

■リニアガイドの定格荷重(超極重荷重用樹脂リテーナ付互換軽予圧)

全高 基本定格荷重 静的許容モーメント
C(動)kN C0(静)kN MA
N・m
MB
N・m
Mc
N・m
30 21.6 44.5 360 305 298
36 32.0 62.5 615 515 490
42 46.0 91.5 1000 885 870

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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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メカロック

商品名 メカロック スタンダードタイプ
型番 MLHS35
特徴 サイズ及び材質・表面処理のバリエーションが豊富でセンタリング機能があります
※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

軸径に対し、比較的外径の小さいプーリに取付けるため、選択

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選定可能サイズ

■メカロックスタンダードタイプ(センタリング機能付)

 本体材質 表面処理
S45C
四三酸化鉄皮膜
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
φ28 φ46 φ50 3.5 17.3
φ30 φ48 φ52
φ32 φ50 φ54 18.3
φ35 φ57 φ62 4 19.5
φ38 φ60 φ65 20
φ40 φ62 φ67 20.5
φ42 φ64 φ69
φ45 φ67 φ72 21

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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)

■メカロックメカロックスタンダードタイプ(センタリング機能付)の負荷情報

軸穴径 S45C/-、S45C/四三酸化鉄皮膜 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
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) (N・m)
(N・m) (kN) 表面処理
なし
四三酸化鉄
皮膜
(N・m) (kN) (N・m) (N・m) (kN) (N・m)
φ28 380 27 8.8 7.5 295 21.1 8.8 213.8 15.2 5.6
φ30 410 396 26.4 229.5 15.3
φ32 440 423 244.2 15.2
φ35 720 41.1 15.7 12.7 548 31.3 15.7 301.1 17.16 9.6
φ38 770 40.2 741 39 409 21.48
φ40 810 779 430.6
φ42 850 823 39.2 452.2
φ45 1200 52.9 882 484.6

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アジャストボルト

商品名 アジャストボルト 六角穴付 ローレットタイプ 細目
型番 AJKTN10-50
※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

プーリ位置を動かして駆動テンションを加えるため、作業性の良いものを選択

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選定可能サイズ

■アジャストボルト六角穴付ローレットノブタイプ

ねじタイプ 材質 表面処理
並目 S45C 四三酸化鉄皮膜
無電解ニッケルメッキ
SUS304
細目 S45C 四三酸化鉄皮膜
無電解ニッケルメッキ

■サイズ展開と各部寸法

ねじ径×ピッチ ねじ部長さ
(5mmとび)
ブロック受軸部 ノブ S45C SUS304
細目 並目 長さ 長さ 外径
- M3×0.5 10〜45 φ2.5 7 7 φ10
M4×0.5 M4×0.7 10〜60 φ3.5
M5×0.5 M5×0.8 10〜70 φ4.5 9 15 φ15
M6×0.75 M6×1.0 15〜80 φ5.5
M8×0.75 M8×1.25 20〜100 φ7.5 12
M10×1.0 M10×1.5 25〜100 φ9.5 16 25 φ20
M12×1.0 M12×1.75 25〜150 φ11.5 19
- M16×2.0 25〜150 φ15.5 φ24

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精度情報

■アジャストボルトの精度

ブロック受部
軸径公差: -0.1/-0.2
長さ公差: +0.2/+0.1
表面粗さ: Ra1.6

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IDEA NOTE 重量搬送と高精度の位置決め

サーボモータとリニアガイドを使用して搬送質量を摩擦係数により緩和し、高精度位置決めを可能にした

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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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  • ※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

  • 荷重をリニアガイドで支え、搬送動力を小さくしたトラバース

    トラバース(トラバース装置)とは、対象物を直線的に任意の位置へ移動させること、またはそのための装置システム

    機構
  • サーボモータからの回転運動を軸・プーリ・ベルトを介し、リニアガイド上の板を直線運動に変換したシャトル機構

環境・操作性

  • サーボモータによる自動機構

対象ワーク

  • 大型トレイ+ワーク
  • 外形寸法:W125×D125×H150[mm](1パレットに最大12個入り)
  • 総質量:535[kg]

特徴

動作仕様・寸法

  • スライドストローク:500[mm]
  • 外観寸法:W700×D1890×H228[mm]

必要精度・荷重

  • トレイ位置決め繰り返し精度:±0.02[mm]
  • 可搬質量:535[kg]×μ(=0.03)=16.05[kg]

主要部品の選定根拠

  • モータ
    • 高精度位置決めを要する為
  • リニアガイド
    • 搬送重量軽減化
    • 往復直進精度を要する為

設計ポイント

主要部品の計算工程

  • 負荷荷重に耐え得るか、要求搬送速度を満たすか、タイミングベルトとサーボモータを検証する
  • タイミングベルト
    • 許容張力:4320[N]
    • サーボモータ最大トルク:14.4[N・m]
    • モータ軸径:φ0.035[m]
    • プーリ径:φ0.098[m]部の最大トルク:14.4×0.098/0.035=40.3[N・m]
    • 1本のベルトにかかる力:F=(40.3×2/0.098)/2=408[N]
      408[N]<4320[N]より、問題なし
  • サーボモータ
    • モータ回転速度:0~2000[rpm]
    • 内部減速比(ia):1/9
    • 外部減速比(ib):40(φ80)/49(φ98)
    • 回転ピッチ円径(Dp):φ80[mm]
    • 搬送速度:(Ns)×(Dp)×π×(ia)×(ib)×1/60
      =600×80×π×(1/9)×(40/49)×1/60=228[mm/sec]
      使用回転速度(Ns):600[rpm]とおいて算出)

構造の作り込みと設計の勘所

  • サーボモータを回転させトレイを水平方向に動作させる機構
  • 心線を平行に配置している為、安定して同期伝達ができるLタイプのタイミングベルトを選定
  • 検索コード:#UL187

部品リスト

重量物ワークのトラバース機構 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 超極荷重用リニアガイド 超極荷重用リニアガイド SE2RZ36-1120 2 51,730 3 日目 1_611
2 深溝玉軸受 深溝玉軸受 B6205ZZ 8 300 1 日目 1_1027
3 メカロック メカロック MLHS35 1 11,680 1 日目 1_1577
4 平行キー 平行キー KESS8-30 5 260 1 日目 2_285
5 アジャストボルト アジャストボルト AJKTN10-50 3 520 2 日目 1_1854
6 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 SCBS8-25 16 73 1 日目 2_210
7 六角穴付止めねじ 六角穴付止めねじ MSSFS6-6 5 126 1 日目 2_247
8 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 SCBS5-20 8 49 1 日目 2_210
9 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 SCBS8-30 6 75 1 日目 2_210
10 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 AJSCM10-40 2 1,100 3 日目 1_1855
11 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 AJSBM10-70 1 1,450 3 日目 1_1855
  • 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。
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    4.著作権
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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。
    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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