キーワードからユニット事例を探す

No.000461 昇降軸搬送機構

駆動ユニットを固定して軸側を昇降させる機構

昇降軸搬送機構

IDEA NOTE ボールねじ駆動で高速搬送とロングストロークを実現

ナット側を回転させて駆動伝達するため、ボールねじの危険速度を考慮せずに選定が可能

IDEA NOTE 駆動方式をナット側回転にする事で軽量化

ボールねじ軸とガイドシャフトの軸端固定部が単純に構成できる

  • 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。
    5.第三者規定
    第三者(取り扱いメーカーを含む)が権利を有するCADデータやCAD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CAD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CAD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。あらかじめご了承下さい。

    CADデータダウンロード

    CADデータダウンロード: ファイル形式
    生成

    ダウンロードありがとうございます。

    こちらの事例がお役に立てたようでしたら、
    Good IDEAボタンをクリックしてください。

    今後更にご利用頂ける事例を掲載していくための、
    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。

    ページトップへ戻る

  • 昇降軸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。

事例動画(クリック再生、ダブルクリックで拡大)

仕様

目的・動作

  • 搬送効率向上のため危険速度をクリアする昇降装置
  • 2枚のプレートと3本のリニアシャフトおよびボールねじ(軸)で構成する昇降機構

環境・操作性

  • ボールねじのナット側を回転させて、ねじ軸を昇降させる機構
  • サーボモータ駆動により高い搬送精度を確保している
  • 別途平行駆動を追加して2軸搬送ロボットへの活用が容易にできる
  • 上部に搬送ユニットを別途設定が可能

対象ワーク

  • ワークをハンドリングする上部の搬送ユニット(ボックス形)

特徴

動作仕様・寸法

  • 動力=ACサーボモータ (200 [W])
  • タイミングベルト伝導
  • ボールねじのナットを回転させ、ねじ軸を昇降させる
  • ストローク:590[mm]
  • 外観寸法:W210×D263×H810[mm]

必要精度・荷重

  • 10[kg]以下

主要部品の選定根拠

  • サーボモータ
    • 高精度及び搬送効率向上が求められる装置に、ACサーボモータを採用
      選定には、モータメーカ選定ソフトを併用

設計ポイント

主要部品の計算工程

  • 負荷条件からモータを選定
    • 使用条件:
      ストローク:590[mm]
      上部テーブルの四方に構造物が無いユニットとする
      上下可動部の質量:10[kg]
      運転パターン:
      590[mm]を2[秒]で移動≒300[mm/s]
    • 要素選択1:タイミングベルト
      ①プーリ密度    :7.9[g/cm³]
      ②駆動プーリ厚さ :4[cm]
      ③駆動プーリ直径 :4.5[cm]
      ④従動プーリ厚さ :4[cm]
      ⑤従動プーリ直径 :4.5[cm]
      ⑥ベルト質量    :0.1[kg]
      ⑦以上①~⑤により、プーリの質量:WP=約[1kg]
    • 要素選択2:ボールねじナット回転(垂直)
      ①ナット密度     :7.9[g/cm³]
      ②ボールねじ密度 :7.9[g/cm³]
      ③ナット外径     :4.2[cm]
      ④ナット長さ      :5[cm]
      ⑤ボールねじリード:1[cm]
      ⑥ボールねじ外径 :1.5[cm]
      ⑦ボールねじ長さ :80[cm]
      ⑧テーブル質量  :10[kg]
      ⑨以上①③④より、ナット質量:WN=約0.6[kg]
    • その他条件:
      昇降ワーク質量:W=10[kg]
      ボールねじの長さ:BL=0.8[m]
      ボールねじの径:BD=0.015[m]
      ボールねじのリード:BP=0.01[m]
      ボールねじ効率:Bη=0.9
      移動距離:0.59[m]
      加速時間:ta=0.3[s]
      一定速時間:tb=1.4[s]
      減速時間:td=0.3[s]
      サイクル時間:tc=5[s]
      摩擦係数:μ=0.1
    • 上記よりプーリおよびナットの慣性モーメント:J=約0.00039[kg・m²]
    • イナーシャ比の確認
      200[W]ブレーキ付モータを仮選定すると、
      ロータ慣性モーメント:JM=0.000016[kg・m²]なので
      イナーシャ比:J/JM=0.00039/0.000016=24.4となり、推奨値30倍以下をクリア
    • モータ回転数の確認
      条件より最高速度:Vmax=0.347[m/s]
      よって、最高回転速度:N=2082[r/min]=34.7[r/s]となり
      200[W]モータの定格回転速度:3000[r/min]をクリア
    • トルクの算出
      走行トルク:Tf
      Tf=BP(μ×g×W)/(2×π×Bη)
         =0.01×(0.1×9.8×10)/(2×π×0.9)
         =0.017[N・m]
      加速時トルク:Ta
      Ta=((J+JM)×2×π×N/ta)+Tf
          =((0.00039+0.000016)×2×π×34.7/0.3)+0.017
          =0.312[N・m]
      減速時トルク:Td
      Td=((J+JM)×2×π×N/ta)-Tf
          =((0.00039+0.000016)×2×π×34.7/0.3)-0.017
          =0.278[N・m]
    • 最大トルクの確認
      Ta<200[W]モータの最大トルク
      0.312[N・m]<1.91[N・m] よって、クリア
    • 実効トルクの確認
      Trms=√((Ta²×ta+Tf²×tb+Td²×td)/tc)
             =√((0.312²×0.3+0.017²×1.4+0.278²×0.3)/5)
             =0.103[N・m]
      Trms<200[W]モータの定格トルク
      0.103[N・m]<0.64[N・m] よって、クリア
      以上をもって、モータ容量200[W]を採用
  • 軸回転を選択した場合の危険速度の補足検証
    • 安全率:2.0以上 [目標値]
    • 当要件をボールねじ軸回転機構に置き換えて、危険速度Ncを算出する
    • ※軸回転の場合の危険速度の概算検証条件
      支持間距離:L=760[mm]
      安全係数:fa=0.8
      ヤング率:E=2.06×10⁵[N/mm²]
      密度:ρ=7.8×10⁻⁶[kg/mm³]
      ねじ軸谷径:d=12.5[mm]
      ねじ軸谷径の断面二次モーメント:I=π×d⁴/64=1198.42[mm⁴]
      ねじ軸断面積:A=π×d²/4=122.7[mm²]
      ボールねじの指示方法で定まる係数:λ=π
    • 危険速度:Nc
      Nc=fa(60・λ²/(2π・L²))・√((E・I×10³)/(ρ・A))
      =0.8×(60×π²/(2π×760²))
        ×√((2.06×10⁵×1198.42×10³)/(7.8×10⁻⁶×122.7))
      =2096.5[r/min]
      両端支持構造の場合、Nc=2096[r/min]>N=2082[r/min]=1.01[安全率]
      目標値2.0以下になるためナット駆動構造を採用

構造の作り込みと設計の勘所

  • 搬送条件の想定から、ボールねじは リード10[mm] 、軸径15[mm] を選定
  • 軽量化の為、ガイド機構はリニアブッシュとし、シャフトは中空タイプを使用
  • ACサーボモータ(200[W]、ブレーキ付)を選定
  • 検索コード:#UL461

部品リスト

昇降軸搬送機構 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 リニアブッシュ リニアブッシュ SLMU25G 6 3,430 5 日目 1_355
2 ファインUナット ファインUナット FUNTS25 1 1,970 1 日目 1_1072
3 タイミングベルト タイミングベルト TBN130XL037 2 600 3 日目 1_1549
4 タイミングプーリ タイミングプーリ MTPP28XL037-A-N25 2 2,050 2 日目 1_1477
5 タイミングプーリ タイミングプーリ MTPP28XL037-B-P11-KC90-QFC22-M5 1 2,740 2 日目 1_1477
6 タイミングプーリ(購入後追加工) タイミングプーリ(購入後追加工) MTPP28XL037-B-H8 1 1,740 2 日目 1_1477
7 シャフト(購入後追加工) シャフト(購入後追加工) PSPJQ25-775-F5-P22-T5-Q22 3 5,270 3 日目 1_258
8 平行キー 平行キー KESS8-25 1 320 1 日目 2_285
9 スプリングピン スプリングピン SSPSR4-36 3 179 1 日目 2_300
10 金属ワッシャ 金属ワッシャ FWASS-D30-V25-T3 1 1,330 2 日目 2_147
11 金属ワッシャ 金属ワッシャ FWASS-D30-V25-T1 1 1,180 2 日目 2_147
12 金属カラー 金属カラー FSASC-V36-D40-L22 3 1,580 2 日目 2_165
13 金属ワッシャ 金属ワッシャ FWSSS-D30-V9-T3 3 640 2 日目 2_147
14 高さ調整ピン 高さ調整ピン SJPHA8-12 2 1,960 2 日目 1_1795
15 円形支柱 円形支柱 SETS10-52-SC15-M4-N4 1 950 2 日目 1_2327
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 SCBS4-12 4 39 1 日目 2_210
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 SCBS4-15 4 39 1 日目 2_210
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 SCBS5-20 4 49 1 日目 2_210
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 SCBS8-20 3 71 1 日目 2_210
  • 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。
  • 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。
    5.第三者規定
    第三者(取り扱いメーカーを含む)が権利を有するCADデータやCAD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CAD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CAD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。あらかじめご了承下さい。

    CADデータダウンロード

    CADデータダウンロード: ファイル形式
    生成

    ダウンロードありがとうございます。

    こちらの事例がお役に立てたようでしたら、
    Good IDEAボタンをクリックしてください。

    今後更にご利用頂ける事例を掲載していくための、
    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。

    ページトップへ戻る

  • 昇降軸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。

同じ機能(目的/工程)のユニット事例

ページ - / -

inCAD Libraryに関するお問い合わせ

下記の専用フォームより承ります。

ページトップへ戻る