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No.000208 リンク機構によるテーブルリフター

 

inCAD Componentsエコノミーシリーズ特集


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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    (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
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    改定日:2025年01月20日

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    データとして利用させて頂きます。

    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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  • リンク機構によるテーブルリフターの部品リストを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。

事例動画(クリック再生、ダブルクリックで拡大)

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:0.118[m]

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2[s]で上昇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:カップリングのイナーシャ:JC=0.19×10⁻⁴[kg・m²]
      軸のイナーシャ:J1=0.22×10⁻⁴[kg・m²]
      リンクアーム1つのイナーシャ:J2=8.89×10⁻⁴[kg・m²]
      移動体のイナーシャ:JF2=0.29×10⁻⁴[kg・m²]
      減速比:1/nm=25/484
    • 軸換算負荷イナーシャ:JL=JF2+(JC+J1+J2×2)×(1/nm)²より、JL=0.34×10⁻⁴[kg・m²]
    • イナーシャ比:m=JL/JM より、m=2.7<5[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0.125×10⁻⁴[kg・m²]
  • 上昇加速時のトルク算出
    • 条件値:モータ回転速度:No=197.4[r/min]
      モータの加速時間:t1=0.5[s]、モータの減速比:i=20
      荷重:M0=35[N]、リンクアームの軸間距離:D=0.08[m]
    • 上昇加速時のトルク:Ta=(JM・i²+JL)/9.55×No/t1より、Ta=0.21[N・m]
    • リニアブッシュ動摩擦係数:μ=0.002とすると
      外的負荷トルク:Tl=μ×M0×D=5.6×10⁻³[N・m]
      必要トルク:TM=Ta+Tl×Sf
      ここで安全率:Sf=2とするとTM=0.22[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
(商品詳細は下記型式をクリック)
数量
1 カップリング カップリング MCSLC40-16-RDC17 1
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
3 平行キー 平行キー KES5-20 2
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
5 C形止め輪(軸用) C形止め輪(軸用) STWN17 4
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
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
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
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
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
11 樹脂ワッシャ 樹脂ワッシャ WSJF25-16-2 8
  • 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。
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    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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