動力伝達要素
ボールねじの支持方法（動きを持つ構造設計-27）
ここでは、ボールねじの両端軸受の構造と設計のポイント、便利な調達法を紹介します。 （1）ボールねじ軸の両端支持法 ボールねじ軸の支持方法は、固定—固定、固定—支持、固定—自由の3種類がありますが、一般的には固定側と支持側の両端支持法です。そ...
モータ軸とボールねじの連結（動きを持つ構造設計-26）
回転モータの回転トルク（力）や回転数（移動距離）をボールねじに正確に伝動させる場合、採用した伝動機械要素の特徴で組立作業の難易度、精度、寿命/信頼性などが変わってきます。ここでは、カップリング継手について解説します。 （1）カップリングの役...
タイミングベルト駆動（動きを持つ構造設計-15）
ここでは、小型・安価でモータの使い方が簡単なステッピングモータとタイミングベルトを採用した1軸ロボット（【図1】参照）を例に、ステッピングモータの必要精度を解説します。 （1）モータに必要な回転精度の算出 モータの回転運動を直進運動に置き換...
モータの使い分け-2（動きを持つ構造設計-14）
ステッピングモータとACサーボモータの使い分けについて、位置決め制御方式や駆動機構の剛性の違いの面で解説します。 （1）「位置決め制御方式」の面での使い分け 位置決め制御方式は、 ステッピングモータ（動きを持つ構造設計-11） 、 サーボモ...
タグ：モータ
モータの使い分け-1（動きを持つ構造設計-13）
ステッピングモータとACサーボモータの使い分けについて解説します。 （1）「回転速度—トルク特性」の面での使い分け 2種のモータの回転の原理と構造の違いから、「回転速度—トルク特性」に違いがあります。このトルク特性の違いに対して、 LCA（...
タグ：モータ
サーボモータ（動きを持つ構造設計-12）
サーボモータも ステッピングモータ（動きを持つ構造設計-11） も、それぞれの名称がモータの特徴を表現しています。ステッピングモータは、ステップ状（正確にはパルス状）の指令信号に応じて回転が制御されるモータです。今回のサーボモータは、サーボ...
タグ：モータ
ステッピングモータ（動きを持つ構造設計-11）
シーケンスプログラムで駆動制御ができる電動アクチュエータは、運動制御が可能なため「位置決め性能」や「多機種化対応」に優れています。また回転方向変換やブレーキ機能付き、トルク検出式など多彩な付加機能を持つモータもあります。ここでは、 LCA（...
タグ：モータ
小型モータの特徴紹介（動きを持つ構造設計-10）
小型モータの用途は、電気を回転力に変換し動力用モータとして使用する場合と、回転位置や速度を制御して使用する制御用モータに分類できます。 LCA（ローコストオートメーション） のアクチュエーアとしては後者の用途が多いでしょう。 ここでは、各種...
タグ：モータ
慣性モーメントについて（動きを持つ構造設計-7）
動きを持つ構造設計では、採用する駆動アクチュエータの出力やサイズを選定するために、慣性モーメントや角加速度、摩擦トルクなどの検討が必要な場合があります。ここでは、ボールねじやカムなどの回転運動の機械要素の技術解説にでてくる用語に馴染みましょ...
直進運動と回転運動の諸量比較（動きを持つ構造設計-6）
直進運動の場合は、移動体の位置、速度、加速度は直交座標系（X軸-Y軸座標系）を使用するため、表現法も直感的な理解度も得られやすい。一方、回転運動は直行座標系ではなく、極座標系を使用するため慣れていない面があります。 ここでは、直進運動の直交...
トルクとは（動きを持つ構造設計-5）
電動モータの仕様に出てくるトルク（Torque）について解説します。 （1）トルクとは 一般に、直線運動は電動モータの回転の力をボールねじやカムーリンク機構などの変換機構により作り出されます。そして、この直進運動が持つ力で移動体の運動制御を...
荷重の種類（動きを持つ構造設計-4）
動きを持つ機構では、移動体が動くため次のような変化が生じています。 移動体が位置を変える（＝速度を持つ） 速度の変化をもつ（＝加速度が変わる） 直進運動では方向が繰り返し変化する そのため、実際の LCA（ローコストオートメーション） 機構...
慣性力とLCA（ローコストオートメーション）（動きを持つ構造設計-3）
アクチュエータを持つ簡易自動機（ LCA：ローコストオートメーション ）では、慣性力を無視して設計することは出来ません。慣性力の大きさが加速度に比例するため、位置決め停止の制御や、生産性の向上のための機械の高速化を必要とする場面に課題として...
力学とLCA（ローコストオートメーション）（動きを持つ構造設計-2）
アクチュエータを持つ簡易自動機（ LCA：ローコストオートメーション ）の設計は、機械の寸法や重量、強度などのほかに速度、アクチュエータに必要な負荷の大きさを決めなければなりません。 以降では、操作性・制御性・高精度に優れる電動モータと、出...
動きを持つ構造設計-1
簡易自動機（ LCA：ローコストオートメーション ）は、次の基本構成からなりたっています。 （復習：「 LCA（ローコストオートメーション）の構成要素 」） これまでの解説はメカニズムや機械要素部品の使用法のポイントを中心に行ってきました。...
倍力構造-4（からくり治具の素）
倍力メカニズムに利用される「てこ」を連結させて「複式てこ」として応用する場合を解説します。これは単純なシーソー型の法則による倍力作用と、力の方向を変える変向作用を同時に実現することが出来ます。 【図1】－a）は、複式てこ方式の倍力メカニズム...
タグ：治具部品
倍力構造-3（からくり治具の素）
倍力機構の最もシンプルな形は遊園地にあるシーソー型です。この単純形では倍力メカニズムは支点から力が働く点までの距離（腕の長さ）の比で決まります（【図1】）。シーソー型の応用例は瓶ビールの栓抜きが挙げられます。 ベルクランクとは、シーソー型の...
タグ：治具部品
倍力構造-2（からくり治具の素）
ここでは、ピストンークランク機構を基本構造とするプレス機の倍力機構の例を解説します。 下図の【a】がプレス機の概略図です。『クランクOA』には偏心ディスクが用いられ、回転中心Oよりも下にディスク中心（重心）が来たときに、偏心ディスクの重量が...
倍力構造-1（からくり治具の素）
小さな力で大きな力の作用が得られる機構を倍力機構と呼びます。この倍力機構を構成する機械要素には、リンク、てこ、ねじ、くさび、ギヤ、滑車などがあります。ロボットコンテスト（通称：ロボコン）の軽量アームには、単純な機構で倍力効果が得られるリンク...
変向機構-2（からくり治具の素）
回転軸が同一平面にあり、その2軸の成す角度が90度以上の機構の場合に、コイルばねを用いて2軸を連結させ、原動軸の回転を従属軸に伝えることができます（【図1】参照）。 このコイルばねを用いた連結—変向機構は、従動軸側の角度が90度以上の範囲で...
変向機構-1（からくり治具の素）
原動体の力を従動体に伝える場合に、機構設計上の配置や大きさなどの制約を解消させる機構要素として変向機構があります。これは原動体からの力や運動の方向をそのまま利用せず、向きを変える機構のことです。ここでは2回に分けて代表的な変向機構を紹介しま...
間けつ回転運動-2（からくり治具の素）
欠歯歯車を用いた間けつ運動機構では、従動軸側が原動軸からの力を受けて間けつ運動した後、回転せず停止した状態のままとなるよう錠止機構（爪やフックなど）を持たせます。ここでは、摩擦車を用いることで制動機構のない簡便な間けつ運動用「からくり治具の...
間けつ回転運動-1（からくり治具の素）
等速で回転している原動軸から伝わる運動を、周期的な始動と停止運動を行う間けつ運動に変換させるための「からくり治具の素」を解説します。 （1）間けつ運動機構の解説 等速回転運動を間けつ運動に変換する機構には、歯車の歯を取り除いた部分的に歯の無...
回転→揺動変換機構（からくり治具の素）
回転運動を左右方向の揺動運動に変換させる「からくり治具の素」を紹介します。 【図1】はその代表機構図です。この機構を用いて、基本的な機構設計を解説します。 リンク機構において0軸（駆動軸）を中心に回転するクランク（1）と、もう1方の回転軸0...
回転→直線変換機構6（からくり治具の素）
回転運動を回転軸に垂直方向に直線運動変換し、その運動がもつ力を増大させる倍力機構の「からくり治具の素」を紹介します。 【図1】がその機構図です。 応用例 接着剤膜厚の均一化のプレス機構 印刷用プレス機構 平坦度修正機構 標準部品の選定のアド...
回転→直線変換機構5（からくり治具の素）
回転→直線変換機構の代表的な機械要素にカムがあります。カムの応用例について紹介します。 カムの優れた特徴は下記です。 カムの軌跡を伝達される出力端で、速度・加速度・躍動などの運動特性を任意に実現できる。 リンク機構との組合せでシンプルな構造...
回転→直線変換機構4（からくり治具の素）
回転運動はねじにより直線運動に変換できます。ここではねじの構造を工夫することで直線運動を多様に制御できる「からくり治具の素」を紹介します。ここでは「おねじ」と「めねじ」をカムと考えて利用しています。 【図1】は1本の送りねじシャフトに2個の...
回転→直線変換機構3（からくり治具の素）
クランク回転を直線変換し、その直線運動のストロークを2倍に増長させる「からくり治具の素」を紹介します。 【図1】がその機構図です。 構造は、 「回転→直線変換機構1（からくり治具の素）」 の標準的なスライダ・クランク機構のスライダを歯車に置...
回転→直線変換機構2（からくり治具の素）
前回ではスライダ・クランク機構の応用として、スライダのしゅう動ストロークの調節が可能な、多機種化の対応性を持つ機構例を紹介しました。ここでは、スライダ・クランク機構のロッド／スライダ部が簡単に交換可能な構造の「からくり治具の素」を紹介します...
回転→直線変換機構1（からくり治具の素）
【図】aは、スライダとクランクをロッドで連結した代表的な回転運動→直線運動変換機構のスライダ・クランク機構です。この機構は、自動車のエンジンの往復直線運動を回転運動に変える機構としても利用されています（【図】a参照）。 【図】bは、【図】a...
概論（からくり治具の素）
からくり治具の素である運動機構のメカニズムは、駆動エネルギーを運動制御に変えるメカニズムで、運動の伝達と動力の伝達の2つの機能を持っています。1つの「からくり治具の素」は、その強度や材料を適切に選定することで、加工用にも制御用にも利用できま...