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No.000208 リンク機構によるテーブルリフター

 

inCAD Components


リンク機構によるテーブルリフター

フランジ付リニアブッシュ 

フランジ付リニアブッシュ 
商品名フランジ付リニアブッシュ スタンダードタイプ ダブル 角フランジタイプ
型番LHFRWM16G
特徴取付用フランジをねじ止めできるため組付が便利な規格です。ザグリ穴が逆向きのタイプもご用意しました
※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

取付用フランジをねじ止めできるため組付が容易

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選定可能サイズ

■フランジ付リニアブッシュ スタンダードタイプ(ダブルタイプ)

タイプ外筒ボール保持器使用雰囲気
温度
付属品
材質硬度表面処理材質材質
丸フランジ
角フランジ
二面フランジ
SUJ2相当58HRC--SUJ2相当樹脂
(ジュラコン
M90相当)
-20-80℃シール:材質
ニトリルゴム
(-20-120℃)
ステンレス(SUS)-20-100℃
無電解
ニッケルメッキ
SUS440C
相当
樹脂
(ジュラコン
M90相当)
-20-80℃
ステンレス(SUS)-20-100℃
SUS440C
相当
56HRC--樹脂
(ジュラコン
M90相当)
-20-80℃
ステンレス(SUS)-20-100℃

■サイズ展開と各部寸法

内径
(mm)
長さ
(mm)
319
423
528
635
845
1055
1257
1361
1670
2080
25112
30123
35135
40151
50192

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選定順序

■リニアブッシュの選定手順

使用条件を決定
(荷重、運転パターン、寿命時間)

リニアブッシュの仕様を仮選定
(使用条件に応じて、シャフト径、長さ等を仮選定します)

基本的な安全性の確認
  • ●基本静定格荷重
  • ●基本動定格荷重
  • ●静的許容モーメント
  • ●寿命

要求性能に応じた検討
●温度による寿命変化

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精度情報

■フランジ付リニアブッシュの精度

(mm)

内径内径公差座面からの
高さ公差
3 0
-0.010
±0.3
4
5
6
8
10
12
13
16
20 0
-0.012
25
30
35 0
-0.015
40
50

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速度・荷重(負荷情報)

■フランジ付リニアプッシュの速度・荷重(負荷情報)

内径
(mm)
基本定格荷重
基本動定格荷重(N)基本静定格荷重(N)
3138210
4176254
5263412
6324529
8431784
105881100
126571200
138131570
1612302350
2014002740
2515603140
3024905490
3526506270
4034308040
50608015900

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技術計算

■フランジ付リニアブッシュの寿命

リニアシステムが、荷重を受けて直線往復運動をする場合には、絶えず繰り返し応力が転動体や転動面に作用するため、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が、リニアシステムの寿命となります

定格寿命は、基本動定格荷重とリニアブッシュに加わる荷重から、以下の式で算出できます

  • 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-3参照)
  • fw :荷重係数(表-4参照)
  • C :基本動定格荷重(N)
  • P :作用荷重(N)

●硬度係数(fH)

リニアシステムの使用に際しては、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、寿命が短くなります

図-1. 硬度係数

●温度係数(fT)

リニアシステムの温度が100℃を超えると、リニアシステム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

図-2. 温度係数

●接触係数(fC)

一本の軸に対し2ヶ以上のリニアシステムを使用する場合が一般的です。この場合、それぞれのリニアシステムに掛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、1軸当たりのリニアシステム数によって、1ヶあたりの許容荷重が変化します

表-3. 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
11
20.81
30.72
40.66
50.61

●荷重係数(fW)

リニアシステムに作用する荷重を計算する場合、物体の重量の他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な変化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・停止が繰り返し伴う以外にも、振動・衝撃の要素が考えられ、正確な計算は困難です。よって、下表を使用し、寿命計算を簡素化します

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
1.5~2.0
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

寿命時間は、単位時間当たりの走行距離を求めることにより算出することができます。ストローク長さとストローク回数が一定の場合は、以下の式で算出できます

  • Lh:寿命時間(hr)
  • L:定格寿命(km)
  • Ls:ストローク長さ(m)
  • n1:毎分往復回数(cpm)

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ロッドエンドベアリング

ロッドエンドベアリング
商品名ロッドエンドベアリング オネジ ショ-トタイプ
型番PHSC8
※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

リンク機構の一部として使用することで昇降をスムーズ化できるため

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選定可能サイズ

■ロッドエンドベアリング (標準タイプ)

タイプ材質
ホルダ球面内輪ブッシュ(ライナー)
スチールS35C(三価クロメート)SUJ2(58HRC-)特殊銅合金
無給油ベアリング内径3・4(三価クロメート)SUJ2(58HRC-)自己潤滑性合成樹脂
上記以外SUJ2(58HRC-)四フッ化エチレン樹脂
ステンレス無給油SUS303SUS440C(58HRC-)四フッ化エチレン樹脂

■サイズ展開と各部寸法

ベアリング内径ボール中心-ホルダ端
312
414
516
618
822
1026
1230
1434
1638
1842
2046
2250

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精度情報

■ロッドエンドベアリングの精度

ベアリング内径内径公差
(H7)
3+0.009
0
4 +0.012
 0
5
6
8+0.015
 0
10
12+0.018
 0
14
16
18
20+0.021
 0
22

■許容傾斜面

軸の段形状 軸の状態 許容傾斜角度α
軸の段部分がホルダの外周に当たる 小(α1)
軸の段部分がホルダの側面や内周に当たる 中(α2)
なし 軸がホルダの内周に当たる 大(α3)
軸穴径(mm) ボール径(mm) α1(°) α2(°) α3(°)
3 - 9.525 - - 8 - 10 - 42 -
4 - 10.319 - - 9 - 11 - 35 -
5 11.112 11.112 11.91 8 8 13 13 30 30 12
6 12.7 12.7 14.29 8 8 13 13 30 30 10
8 15.875 15.875 17.46 8 8 14 14 25 25 12
10 19.05 19.05 20.64 8 8 14 14 25 25 12
12 22.225 22.225 23.81 8 8 13 13 25 25 12
14 25.4 25.4 26.99 10 10 16 16 24 24 14
16 28.575 28.575 28.58 9 9 15 15 24 24 15
18 31.75 31.75 31.75 9 9 15 15 24 24 15
20 34.925 - - 9 - 15 - 24   -
22 38.1 - - 10 - 15 - 23   -

①スチール、②無給油、③ステンレス無給油

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速度・荷重(負荷情報)

■ロッドエンドベアリングの静負荷容量

ベアリング内径静負荷容量
ラジアルCa(kN)
スチール無給油ステンレス無給油
3-1.57-
4-2.25-
55.593.920.98
66.8651.44
89.87.452.69
1013.29.414.16
1216.7115.88
1420.615.26.61
162520.28.33
1829.425.211.52
2034.327.8-
2241.235.9-

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小径玉軸受 両シールド形

小径玉軸受 両シールド形
商品名小径玉軸受 両シールド形
型番B608ZZ
※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

省スペースでの軸受けに最適

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選定可能サイズ

■小径玉軸受け(両シールド形)

材質
SUJ2

■サイズ展開と各部寸法

内径外径厚み
252.3
63.0
73.5
2.562.6
73.5
362.5
73
84
95
104
135
472.5
94
11
12
135
16
582.5
115
134
145
16
196
6103
135
15
176
19
227
8123.5
165
196
227
248
289

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速度・荷重(負荷情報)

■小径玉軸受け(両シールド形)の速度・荷重

内径基本定格荷重許容回転数
外径Cr(動)NCor(静)Nrpm
251695085000
633098 75000
738512760000
2.562087471000
738512763000
362087471000
739013063000
856017960000
957018756000
1063021850000
13130048540000
472228860000
964022453000
1171527648000
12957350
13130048540000
16134052336000
5821813153000
1171528145000
13108043043000
14133050540000
16173067036000
19233683532000
61049521845000
13108044040000
151350530
17219083538000
19234088532000
223333142330000
81254327440000
16161071036000
191990865
223350140034000
244000159028000
2845631983

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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。
    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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       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。

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動作

  • リフタが下がった位置で前工程からロボットアームでワークを供給する
    リフタが上昇しアライメントして上の装置にワークを供給する

環境・操作性

  • クラス100

    クリーンルームの清浄度は「一定の体積中にどれくらいのサイズの微粒子が何個あるか」で示される。クラス100は1ft3の中に0.5μm径の粒子が100個以下ということを示している

    のクリーンルーム内でのガラス基板搬送

対象ワーク

  • 形状:ガラス基板
  • 外形寸法:t0.5×W350×D360[mm]

動作仕様・寸法

  • リフタストローク:118[mm]

必要精度・荷重

  • 荷重:ワーク+ベース=35[N]

主要部品の選定根拠

  • 荷重:35[N]を速度:5[mm/s]で昇降させる為のサーボモータを選定

主要部品の計算工程

  • 負荷イナーシャ・負荷トルクを満足するようにモータを選定する
  • 軸換算負荷イナーシャ算出
    • 条件値:減速機のイナーシャ:JMG=0.041[kg・cm²]
      ブレーキのイナーシャ:JMB=0.006[kg・cm²]
      カップリングのイナーシャ:JC=0.728[kg・cm²]
      その他出力軸換算イナーシャ:JO=5.000[kg・cm²]
      スプロケットのイナーシャ:JZ=7.658[kg・cm²]
      移動体のイナーシャ:JF2=0.290[kg・cm²]
      減速比:1/nm=25/484
    • 軸換算負荷イナーシャ:JL=JMG+JMB+JF2+(JC+JO+JZ)×(1/nm)²より、JL=0.041+0.006+0.290+(0.728+5+7.658)×(25/484)²=0.373[kg・cm²]
    • イナーシャ比:m=JL/JM より、m=0.373/0.078=4.8<17[倍](モータ仕様推奨値)
    • サーボモータの慣性モーメントJMは、カタログより0.078[kg・cm²]
  • 上昇加速時のトルク算出
    • 条件値:駆動部効率:η=0.700、モータ回転速度:No=369.748[r/min]
      加速時間:Tsa=0.693[s]、モータ軸換算負荷トルク:TL=0.064[N・m]
    • 上昇加速時のトルク:TMa=((((JL/η)+JM)×No)/(9.55×10⁴×Tsa))+TLより、TMa=((((0.373/0.7)+0.078)×369.748)/(9.55×10⁴×0.693))+0.064=0.067[N・m]
    • 最大トルクは上昇加速時になり、ピーク負荷率:Rpは定格トルク Ttyp=0.32[N・m]から、Rp=(Tma/Ttyp)×100より、Rp=(0.067/0.32)×100=20.94[%]
    • 実効負荷トルクは、各動作パターン時のトルクを算出して計算すると、
      0.064[N・m]<0.32[N・m](定格トルク)となる

構造の作り込みと設計の勘所

  • 駆動による発塵でワークが汚れないようにモータ類をワーク搬送面より下方に配置

技術計算リンク

  • 検索コード:#UL281

部品リスト

リンク機構によるテーブルリフター 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 カップリング カップリング MCSLC40-16-RDC17 1 5,050 3 日目 1_1117
2 深溝玉軸受 両シールド形 深溝玉軸受 両シールド形 B6003ZZ 4 230 1 日目 1_1027
3 平行キー 平行キー KES5-20 2 320 1 日目 2_285
4 フランジ付リニアブッシュ  フランジ付リニアブッシュ  LHFRWM16G 4 3,830 5 日目 1_346
5 C形止め輪(軸用) C形止め輪(軸用) STWN17 4 102 1 日目 2_301
6 ロッドエンドベアリング ロッドエンドベアリング PHSC8 2 870 1 日目 2_1627
7 ロッドエンドベアリング ロッドエンドベアリング PHSCL8 2 870 1 日目 2_1627
8 小径玉軸受 両シールド形 小径玉軸受 両シールド形 B608ZZ 8 130 1 日目 1_1025
9 シャフトホルダ ブラケット型スリット インロータイプ シャフトホルダ ブラケット型スリット インロータイプ STHWIR16 4 2,860 1 日目 1_275
10 セットカラー スリットタイプ  セットカラー スリットタイプ  SSCS16-15 8 970 1 日目 1_309
11 樹脂ワッシャ 樹脂ワッシャ WSJF25-16-2 8 770 2 日目 2_175
  • 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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    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。
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    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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