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    No.000260 回転せり上がり機構

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    上昇+回転機構

    エコノミーシリーズ特集

    回転せり上がり機構

    アンギュラベアリングホルダセット

    アンギュラベアリングホルダセット
    商品名アンギュラベアリングホルダセット　アンギュラ背面組合せ＋深溝玉軸受　フランジタイプ
    型番ABGC7004-N-80
    特徴アンギュラベアリングホルダセット・背面組合せに深溝玉軸受けをセットしたフランジタイプ
    ※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

    選定根拠

    ワーク重量の変化に対応するため、スラスト荷重に強いアンギュラベアリングホルダを選定

    ページトップへ戻る

    選定可能サイズ

    ■アンギュラベアリングホルダセット

    ①アンギュラ
    ベアリング
    (背面組合せ)

    		③ホルダ④内輪用スペーサ⑤ノーマルカバー
    ⑥標準カバー・オイルシール用・
    Oリング用カバー
    ⑦内輪固定用カラー    		⑧カバー固定用ボルト
    ②深溝玉軸受
    材質材質表面処理材質表面処理
    SUJ2S45C四三酸化鉄皮膜SCM435四三酸化鉄皮膜
    無電解ニッケルメッキSUS304-

    ■サイズ展開と各部寸法

    ベアリング品番カバー選択全長
    7002標準カバー

    オイルシール用

    Oリング用    		6075
    70037085
    700480100
    7005100125
    7006120150
    7007140175
    7008160200
    7009180225
    7010200250

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    スタンドブラケット

    スタンドブラケット
    商品名スタンドブラケット　裏締めタイプ
    型番PFPM20
    特徴裏からボルトでしっかりと固定できます
    ※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 | 選定可能サイズ

    選定根拠

    シャフトの固定を確実にするため裏締めタイプのブラケットを選定

    ページトップへ戻る

    選定可能サイズ

    ■スタンドブラケット（裏締めタイプ)

    タイプ材質表面処理
    フランジ

    インローフランジ    		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

    スタンド軸穴径フランジ外径フランジ二面幅全長支柱取付ボルト
    6281216M3
    8321522M4
    10381826M5
    12422032M6
    13
    15483240M8
    16
    20553850M10
    25755062M12
    30805575M16

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    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　センターフランジダブル角フランジタイプ
    型番LHMRWMF20
    特徴リニアブッシュ本体の中心付近でワークを取り付けできるため、フランジの両側にバランスよく荷重･スペースが分散されます
    ※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 | 選定可能サイズ | 選定順序 | 精度情報 | 速度・荷重(負荷情報) | 技術計算

    選定根拠

    上下するプレートが軸受の中央に来るよう、センターフランジ付を選定

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    選定可能サイズ

    ■フランジ付リニアブッシュ (センターフランジダブルタイプ）

    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)
    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)

    内径内径公差全長公差
    6    0
      -0.010    		±0.3
    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)
    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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    IDEA NOTE 簡略化された昇降・回転機構

    シリンダで昇降、レバーシブルモータで回転を行う機構をステージ下の省スペースにて実現

    IDEA NOTE タイミングプーリにてワークを回転

    従動側プーリの直上にワーク受けを取り付け、それを複列アンギュラベアリングで保持する。これにより、モータに対して使用可能なワーク重量の大幅な向上と、一定の精度をもったワークの位置決めが同時に達成される

    • 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。
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      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。
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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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      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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    • 回転せり上がり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

    • 昇降・回転の複合運動機構を簡略化

    環境・操作性

    • 円柱筒状のワーク（薄い樹脂）内部に清掃工程の一環としてブロワ掛けを行う
    • ワークがせり上がり、上部に固定されたブロワがワーク内部に入り込む。そのままワークが回転や昇降を行うことで、ブロワがワーク内壁の隅々まで行き届き、清掃がなされる

    対象ワーク

    • 長い円筒状ワーク
    • 外形寸法：φ160×H90[mm]
    • ワーク質量：219[g]

    特徴

    動作仕様・寸法

    • ワーク動作仕様
      • 回転角度：360[deg]、回転速度：0.5[rev/sec] = 3.14[rad/sec]
      • 昇降ストローク：100[mm]、昇降速度：100[mm/sec]
    • 装置寸法
      • 外観寸法：W480×D125×H413[mm]
      • テーブル下深さ：408[mm]

    必要精度・荷重

    • ワーク動作仕様
      • 回転始動時間：0.1[sec]
      • 昇降始動時間：0.1[sec]

    主要部品の選定根拠

    • モータ・ギヤヘッドの回転トルク
    • シリンダの推力

    設計ポイント

    主要部品の計算工程

    • 必要トルク・負荷からモータトルク、シリンダ推力などを検証する
    • モータ・ギヤヘッドの回転トルク(60[Hz])
      • モータ定格回転速度：1575[Hz]→ギヤヘッド減速比：(1575/60)/0.5=52.5 → 50とする
      • モータの始動トルク：0.17[N・m] → ギヤヘッド換算：0.17×50 = 8.5[N・m]
      • ギヤヘッドの許容トルク：5.29[N・m] < 8.5　→5.29[N・m]を採用
      • 回転部の全イナーシャ：J=6083[kg・mm²]=6083×10⁻⁶ [kg・m²]
      • 回転始動時間：0.1[sec] → 回転始動角加速度：dω/dt=3.14/0.1=31.4[rad/sec²]
      • 回転部の必要トルク：Tr=dω/dt×J=31.4×6083×10⁻⁶=0.191[N・m]
      • ベルト過負荷係数：Ks=1.6より、 駆動側の必要トルク：0.191×1.6=0.306[N・m]
      • 安全率：5.29/0.306=17.3
    • シリンダの推力
      • 昇降部総質量：10.68[kg]、垂直押上での加速度：g+dv/dt=9.8+1=10.8[m/sec²]
      • シリンダの必要推力：F=10.68×10.8=115.5[N]
      • 使用圧力：0.5[MPa]、押し側理論出力：628[N]
      • 安全率：628/115.5 = 5.44
    • ワーク動作仕様
      • 昇降始動時間：0.1[sec] → 昇降始動加速度：dv/dt = 100 / 0.1
        = 1000[mm/sec²] = 1[m/sec²]

    構造の作り込みと設計の勘所

    • タイミングプーリを採用したことで、一定の精度をもったワーク角度の位相決めが可能
    • モータ・ギヤヘッド部とワーク・回転部を分離し、ギヤヘッドのオーバーハング荷重を回避

    技術計算リンク

    • 検索コード：#UL260

    部品リスト

    回転せり上がり機構 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 アンギュラベアリングホルダセット アンギュラベアリングホルダセット ABGC7004-N-80 1
    2 タイミングプーリ タイミングプーリ ATP50XL050-A-NK10 1
    3 タイミングプーリ タイミングプーリ ATP50XL050-A-N25-QTC55-M8 1
    4 タイミングベルト タイミングベルト TBN220XL050 1
    5 ファインＵナット ファインＵナット FUNTC20 1
    6 調整ねじ用ブロック　 調整ねじ用ブロック　 TSE6-7 2
    7 調整ねじセット 調整ねじセット ANBN6-30 2
    8 薄型シリンダ 薄型シリンダ MSCCA40-100 1
    9 スピードコントローラ スピードコントローラ SPSNL8-1 2
    10 シリンダ用センサ シリンダ用センサ MD13L1 2
    11 フローティングジョイント フローティングジョイント FJUC14 1
    12 リニアシャフト リニアシャフト SFJW20-375-M10-N10 2
    13 スタンドブラケット スタンドブラケット PFPM20 4
    14 フランジ付リニアブッシュ フランジ付リニアブッシュ LHMRWMF20 2
    15 平行キー 平行キー KEG8-20 1
    16 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 CBST6-15 4
    17 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 20
    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 CBST6-25 4
    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 CBST8-20 3
    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 CBST6-25 4
    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 CBST8-20 3
    • 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。
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      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。
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        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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