メカ：基本設計
- タイミングプーリ・ベルト選定自動計算ツールで簡単に選定を行えます。
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- タイミングプーリ・ベルト選定自動計算ツールで簡単に選定を行えます。 【手順6】 軸間距離のアジャストしろが表31よりも大きいことを確認してください
- タイミングプーリ・ベルト選定自動計算ツールで簡単に選定を行えます。 【手順3】簡易選定表にてベルト種類の仮選定を行う 【手順4】大小プーリの歯数・ベルト周長・軸間距離を決める 【手順5】ベルト幅を決定する 【手順3】 簡易選定表にてベルト種類の仮選定を行う 必要なベルト種類を以下の表から小プーリの回転数（rpm）と設計動力に基づいて選定してください。
- タイミングプーリ・ベルト選定自動計算ツールで簡単に選定を行えます。 2-c： 2GT/3GTシリーズの場合 ●設計動力（Pd）kW＝伝動動力（Pt）kW×過負荷係数（Ks）
- タイミングプーリ・ベルト選定自動計算ツールで簡単に選定を行えます。
- 設計に必要な条件を定める 軸間距離から選定 噛合い歯車主要各部名称
- 設計に必要な条件を定める 出力から選定 噛合い歯車主要各部名称
- 平歯車の選定手順（例） 動力から選定する順例 噛合い歯車主要各部名称
- 選定参考資料 主要条件の換算式
- リニアガイドの構造と特長 ミニチュアタイプは軌道面と4点で接触する鋼球を2条列に配置した構造です。 中・重荷重タイプは軌道面と2点接触する鋼球を4条列に配置した構造です。 ミスミのリニアガイドはブロックをレールから外しても、保持器が装着されていますのでボールは脱落しません。ただし、急激な速度でレールからブロックを外したり、レールを斜めに挿入するとボールが脱落する場合があります。(図１参照
- プラカバーチェーン選定資料 1．チェーンサイズの決定 （１） 許容負荷の確認 1 リンクあたりにかかる負荷が表 1 の許容負荷以内かどうか確認ください。 表1．プラカバーチェーンの許容負荷
- チェーンの張力計算1 チェーンの張力計算2
- プラチェーン選定手順 仕様・設計条件の確認 1. 搬送条件の確認 搬送物の材質、表面状態 搬送物の質量 搬送物の形状及び外形寸法 搬送物の搬送形体 2. 搬送条件の確認 搬送速度、搬送物の間隔、荷重状態 アキュームレート（コンベヤ上に滞留する）の有無 チェーン搬送面の潤滑有無 3.
- 治具用位置決めピンの種類 ディコート®処理とは ディコート®処理の特長と効果 TiCN処理とは TiCN処理の特長 治具用位置決めピンの種類
- 特長 検出体の材質や色によらず一定位置での検出が可能な接触式のスイッチです。 磁気検知IC（ホール素子）を採用した無接点式の構造です。 低接触力での検出が可能です。 基本構造 コンタクト部がストロークすることによってマグネットが移動し、ホール素子が信号を出力します。 コンタクト部 スプリング マグネット ホール素子IC ハウジング
- No. D
- ボールスプラインはボールの転がり運動を利用した直線運動機構です。 ラジアル荷重とトルクを同時に負荷できることから、搬送装置やロボットなど幅広い分野で使用されます。 スプライン軸・溝ねじれ許容差（最大） 単位＝μm
- ●荷重計算 リニアシステムは、物体の重量を支えながら直線往復運動を行なうため、物体の重心位置、推力作用位置、また起動停止や加速、減速の速度変化などでリニアシステムにかかる荷重が変化します。リニアシステム選定の時にはこれらの条件を十分に考慮する必要があります。 表－5 使用条件と荷重計算式
- 許容荷重 ●基本動定格荷重（C） 基本動定格荷重とは、一群の同じリニアシステムを同じ条件で個々に走行させたとき、そのうちの90％が転がり疲れによる材料の損傷がなく50×103m走行できるような方向と大きさが一定の荷重をいいます。 ●基本静定格荷重（Co） 基本静定格荷重とは、最大応力を受けている接触部において、転動体の永久変形量と、転動面の永久変形量の和が転動体の直径の0.0001倍
- ※アイアンラバー®はNOK株式会社の登録商標です。 許容張力 表10：ジョイント加工ベルト（アイアンラバー®） 許容張力表 〔単位：N〕
- ※アイアンラバー®はNOK株式会社の登録商標です。 選定表 表6：簡易選定表1（伝動容量）
- アイアンラバー®ベルトはベルトに加わる負荷トルク（Nm）もしくは伝動容量（kW）をもとに選定します。 ※アイアンラバー®はNOK株式会社の登録商標です。 選定条件 選定に必要な条件
- 温度調節コントローラ 概要 ミスミの温度調節コントローラは、単相100V/200Vに最大電流20A、三相200Vに最大電流30Aの「温度調節計」を採用しております。 また、適応温度センサを自由に選択できる「自在タイプ」に統一致しました。「自在タイプ」は、シンプルさとコンパクト化をコンセプトに「コンパクトタイプ・2連タイプ・高電流対応タイプ」の3機種をラインナップしております。また、新商品の「自
- コードヒータ 特長 ヒータ被覆はシリコンゴムなので、耐熱性に優れております。 コード状のヒータなのであらゆる形状にも取付け可能です。 最高使用温度は180℃です。 基本構造 発熱体とシリコンゴムを一体成形したヒータです。 基本構造図 金属パイプの中央にスパイラル発熱体を高絶縁材で充填したヒータです。
- 特長 接液部は全てステンレス（SUS316L、SUS304）を使用しておりますので、耐食性に優れています。 取り付けが容易で、小スペースでの取り付けが可能です。 最高使用可能温度は160℃です（液温）。 基本構造 ステンレスパイプの中にニクロム線をマグネシアで充填したヒータです。 取付方法 ●液体加熱用シースヒータ（プラグ（PFねじ）ヒータ/フランジ型）の取付
- 特長 空接面は全てステンレス（SUS316L，SUS321，SUS304）製ですので、耐食性に優れています。 最高使用温度は160℃です（空気温度）。 基本構造 金属パイプの中央にスパイラル発熱体を高絶縁材で充填したヒータです。 取付方法 ●プラグヒータの取付 ① ヒータ取付位置を決めφ70～71の穴を開けます。
- 特長 高寿命、高電力密度が可能なヒータで、金属プレートの加熱に最適です。 最高使用可能温度は各ページをご参照ください。最高使用温度900℃までの高温タイプもご用意しております。 基本構造 ニクロム線を高温特性に優れたセラミックスコアに巻き付け、酸化マグネシウムによって絶縁された圧縮型のヒータです。 取付方法 被加熱金属ブロックの取付穴はできるだけクリアランス（すきま
- ガイド付シリンダ概要 ミスミのガイド付シリンダは、薄型シリンダに比べ耐横荷重・剛性・精度を向上しました。 高剛性 強固な2本のガイドロッドとシリンダを一体化により高剛性を実現。 高精度 ツインガイド構造により不回転精度、位置決め精度がよい。 取付容易 シリンダ本体には3種類の固定方法があります。 マグネットが標準装備 「ガイド付シリンダ基本構造図番号⑮」のマグネットを標準装
- 概要 出力 6W，15W，25W，40W，60W，90W 定格電圧 100V，200V 使用電圧範囲 ±10%（定格電圧に対して）※ 電源周波数 50Hz/60Hz 速度制御範囲 90～1400min−1（50Hz）
- コイルスプリング使用上の注意 ①スプリングガイドなしでの使用 スプリングガイドなしで使用した場合、スプリングに座屈、胴曲がり等が発生し、曲がりの内側が局部的に高応力となり早期折損に至ります。必ずシャフト、外径ガイド等のスプリングガイドを使用してください。 ※スプリングガイドは上面から下面に貫通して使用していただくのが理想的です。 ②スプリングの内径とスプリングガイド外径について スプリング
- 据付方法 （A） 軸の配置 水平の場合 両軸が水平になるように配置する場合であっても、軸の回転方向によっては考慮する必要があります。図中の（2）および（3）の例はチェーンが伸びた場合スプロケットの歯とチェーンの離れが悪くなり、かみこむおそれがあります。（3）においては特に上側と下側のチェーンが接触することがありますのでアイドラー等を使用してください。 （回転方向を変えるかアイドラ
- 伝動能力表 CHE35（1列チェーン） 伝動能力表 CHE40（1列チェーン） 伝動能力表
- 低速の場合の選定方法 チェーンの速度が50m/min以下の低速においては、チェーンの摩耗による伸びは、ほとんど考える必要はなく、主として疲労強度が寿命を決定します。この場合は、「一般の場合の選定方法」よりも、低速選定法が経済的な選定ができます。低速選定法は、起動停止の少ない円滑な伝動の場合に使用され、雰囲気、配置、潤滑などはすべて一般の場合に準じます。 選定は、次の式を満足するように行います。
- 伝動能力の選定 伝動能力表は、次の諸項を条件としています。
- 10. 駆動トルク ボールねじの摩擦特性と駆動モータの選定 10-1. 摩擦と効率 ボールねじの効率ηは摩擦係数をμ､ねじのリード角をβとすると次式で示されます。
- 6. 寿命 ボールねじの寿命とはボール転動面、あるいはボールのいずれかに繰返し応力による疲労のため剥離現象が生じ始めるまでの総回転数、時間、距離をいいます。ボールねじの寿命は基本動定格荷重から求めることができ、次式により計算できます。
- 4. 許容軸方向荷重 許容軸方向荷重とは、ねじ軸が座屈を起こす可能性のある座屈荷重に対して安全性を確保した荷重のことです。 ねじ軸にかかる軸方向最大荷重は許容軸方向荷重以下である必要があります。 許容軸方向荷重は次式により計算することができます。 また、表1.の許容軸方向荷重線図よりねじ軸径ごとの許容軸方向荷重を簡易的に確認することも可能です。
- 1. ボールねじの選定手順 基本的なボールねじの選定手順と必要な検討事項を以下に示します。
- クリーン排気ユニット クリーンルーム内で使用される機器・装置などにおいて、駆動部等の発塵部位に取り付け、塵埃を積極的に除去排気し、汚染を低減するユニットです。 特長 小型軸流ファンと低圧損準ヘパフィルタの組合せで、0.3μmの微粒子に対し95％以上の捕集率があります。 小型でいろいろな場所に取り付けができ、非密閉型機器の発塵に対応できます。 ワーク搬送装置やロボットなど発
- 直動機構 回転機構 位置決め機構 検査調整機構
- 直動機構 回転機構 位置決め機構 検査調整機構
- 直動機構 回転機構 位置決め機構 検査調整機構
- 直動機構 回転機構 位置決め機構 検査調整機構
- 2種類の駆動源 モータの種類と特徴 モータの制御システム モータの制御システム例 モータの制御システムの例について、ご紹介します。 モータの種類により、構成が異なります。
- 2種類の駆動源 モータの種類と特徴 モータの制御システム モータの種類と用途 用途に応じたモータの選択 モータは、私たちの生活の中のさまざまな分野で使用されています。 一言でモータといっても回転させるだけの簡単な構造のモータから、細かい設定ができる精度の高いモータ、 直進駆動を行う、リニアモータまで、さまざまな種類があります。用途によって適した種類のモータを選定することが大
- 2種類の駆動源 モータの種類と特徴 モータの制御システム 3回連載の、「メカ設計者のためのメカトロニクス講座」では、 いまやメカ設計者にも必須な制御関連の知識を、「検知」、「計測」、そして「動かす」の3つに分類し、一つずつ説明していきます！ 今月は、「動かす」についてです。
- 目的別！計測機器の紹介 ① 目的別！計測機器の紹介 ② 制御システム例 制御システムの例 計測器の多くはコントローラとセットになっており、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）がこのコントローラを制御しています。 計測器コントローラからのデータはアナログ信号であることが多く、PLCは計測器が測定したアナログ信号を受け取り、 デジタル信号に変換して処理
- 目的別！計測機器の紹介 ① 目的別！計測機器の紹介 ② 制御システム例 （ 目的別！計測機器の紹介① 1. 長さを計測する、2. 重量・力を計測する は こちら ） 3. 流量（液体、気体など）を計測する ＜使用機器＞ フローメーター/フローコントローラー
- 目的別！計測機器の紹介 ① 目的別！計測機器の紹介 ② 制御システム例 3回連載の、「メカ設計者のためのメカトロニクス講座」では、 いまやメカ設計者にも必須な制御関連の知識を、「検知」、「計測」、そして「動かす」の3つに分類し、一つずつ説明していきます！ 今月は、「計測」についてです。 計測機器とは？ 計測機器と言うと何をイメージしますか？
- メカトロニクスとは？ 検知の目的とセンサの種類 センサの使用例 センサの使用例 1.近接センサを使用した使用事例 近接センサがシリンダのオートスイッチに使われている例です。 赤枠内がセンサになります。 近接センサは磁気を使って検知を行うものであるため、 シリンダの可動部にマグネットを内蔵し、 動作により、センサが磁気により反応しスイッチの役目をします。
- メカトロニクスとは？ 検知の目的とセンサの種類 センサの使用例 検知とは？ 「検知」とは、何かの情報（ワークの有無など）をセンサがキャッチすることで、センサからの信号が「On」になることを意味します。 たとえば、光センサの場合、投光側の光が受光側に入り、その光を感知すると光軸に遮光物がない場合はワーク無し、 受光側で感知しなければ、遮蔽物有り、つまりワーク有りになります。 検知の
- メカトロニクスとは？ 検知の目的とセンサの種類 センサの使用例 今月より3回連載の、「メカ設計者のためのメカトロニクス講座」では、 いまやメカ設計者にも必須な制御関連の知識を、「検知」、「計測」、そして「動かす」の3つに分類し、一つずつ説明していきます。
- マシンビジョンとは？／選定方法① 選定方法② 選定のポイント 選定のポイント カメラについて カメラのカタログを見ると33万画素～1000万画素オーバーのものまであります。基本的に画素数が小さいほど安く・且つ画像取り込み速度が速いです。 また、ピクセルサイズが大きい程、同一のレンズを使った方が画像が明るいです。（センサー1個のサイズが大きい為光を沢山取り入れられる） 基本的に
- マシンビジョンとは？／選定方法① 選定方法② 選定のポイント マシンビジョンの選定方法 ② STEP 3. カメラとレンズを決める 先ほどのSTEP 2.で確定した、分解能と見たい物のサイズより大きい視野になるようにカメラとレンズを決めます。
- マシンビジョンとは？／選定方法① 選定方法② 選定のポイント マシンビジョンとは？ 人の代わりにモノを判別し製品検査を行うシステムのこと 一般的にメーカーは、自社の商品を安心・安全に使ってもらうために、商品が市場に流通する前に厳しい検査を行っています。表面にキズがないか、袋にラベルが付いているか、ワークが所定の位置に入っているか、など検査内容はさまざまですが商品の製造ラインには
- 「危なかった…」とヒヤリとしたことはありませんか？メカ設計者のためのエレ講座の原因と、設計や保守の具体策をひとまとめ
- 「危なかった…」とヒヤリとしたことはありませんか？メカ設計者のためのエレ講座の原因と、設計や保守の具体策をひとまとめ
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- ① オープンループとクローズドループ ② フィードバック制御の構成 ③ 装置のサイクルタイムに関して 装置のサイクルタイムに関して 前項までで精密搬送制御の理論体系とハード構成の概要を説明しましたが、この項では、設備として重要な仕様である“サイクルタイム（C/T）”に関して、説明します。
- ① オープンループとクローズドループ ② フィードバック制御の構成 ③ 装置のサイクルタイムに関して フィードバック制御の構成 前項ではフィードバック制御の概要を説明しましたが、この項では、その実際の構成例を簡単に紹介します。 下図は、FAシステムの例を制御の視点から簡略的に図式化したものです。
- ① オープンループとクローズドループ ② フィードバック制御の構成 ③ 装置のサイクルタイムに関して オープンループとクローズドループ FA（ファクトリー・オートメーション）とは、前項にて紹介したロボット等の自動機を用いて、コンピュータにより生産ラインを自動化するシステムのことを指しています。
- ① FA用ロボットの種類と用途 ② 各駆動部の方式と構造 ③ ハンド機能の一例 ハンド機能の一例 前項まではロボットの種類や内部構成について例を交えながら概要を説明しました。 ロボットを実用するにあたり、非常に重要なファクターとなるのが“ハンド”部分です。製造・組立・搬送・検査など、さまざまな場面でロボットが使用されますが、それぞれの仕事に応じて最適なハンドが必要となってきます
- ① FA用ロボットの種類と用途 ② 各駆動部の方式と構造 ③ ハンド機能の一例 各駆動部の方式と構造 前項で紹介した産業用ロボットの駆動部や可動構造について、下記“ウェハ搬送用ロボット（水平多関節／スカラー型）”をリファレンスとして、その一例を紹介します。 下図は、半導体製造装置に搭載されるウェハ搬送用ロボットです。
- ① FA用ロボットの種類と用途 ② 各駆動部の方式と構造 ③ ハンド機能の一例 FA用ロボットの種類と用途 FAラインの各装置内あるいは各装置間において、ワークを精密に搬送するために“ロボット”が多用されています。
- ① 精密アクチュエータステージとは？ ② 駆動方式と内部構成 ③ 精密アクチュエータステージの用途例 精密アクチュエータステージの用途例 前項までは、精密アクチュエータステージ自体およびその駆動や構造について概略理解を促しました。 ここでは、さらに、「その精密アクチュエータステージが実際にどういった場面で使用されているのか？」 ……について幾つか紹介したいと思います。
- ① 精密アクチュエータステージとは？ ② 駆動方式と内部構成 ③ 精密アクチュエータステージの用途例 ② 駆動方式と内部構成 この項では、前項で紹介した精密アクチュエータステージの駆動部や可動構造について記載します。 また、ここでは、“XYステージ（2軸直交）”をリファレンスとして説明します。 まず、XYステージの例として、下図を参照願います。 （駿河精機製、自動直動
- ① 精密アクチュエータステージとは？ ② 駆動方式と内部構成 ③ 精密アクチュエータステージの用途例 ① 精密アクチュエータステージとは？ FAと呼ばれる自動化生産ラインにおいて対象ワークは各装置内・各装置間で精密に位置決め・搬送されなければなりません。
- 動力伝達の機構において、欠かせない存在の歯車。 一言に歯車と言っても、さまざまな種類があります。 それぞれの短所・長所はご存じですか？（音声あり動画約21分） ※再生すると音声が流れますのでご注意ください。
- 機械装置などによる操作者等への事故を完全に防止する方法として、人体の各部位が機械類の隙間に入らない寸法で設計製作することが挙げられます。JIS B9711に定められています。 (1)人体部位が押しつぶされることを回避するための最小すきま 機械装置による人体の押しつぶし事故は、次の2種類の機構で生じます。 ア）2個の可動部が向き合って動く機構 イ）1個の可動部が固定部に向かって動く機構
- 機械類の設計段階で安全性を盛り込むための技術原則がJIS B 9700-2（設計の基本概念）に規定されています。安全性設計のチェック項目として利用できます。（JIS B 9700-2は廃止され、JIS B 9700 （2013）に統合されました。） （1）機械設計に関する一般的技術知識（参考文献：JISハンドブック（72）機械安全） 下記の検討項目は一般事項として必要とされています。 a
- 自動機や工作機械などの設計者は、機械の設計段階で設計中の機械の危険度合いを自己評価できる能力が必要です。この自己評価能力を育成・向上させるプロセスツールとして、JISの「安全性達成のための反復的プロセス」が有効に活用できます。（JIS B 9702は廃止され、JIS B 9700 （2013）に統合されました。下図は「ステップメソッドによる反復的リスク低減プロセス説明図」の中に統合されています
- 機械装置に安全装置を内蔵化させることで、装置の本質安全化が図れます。機械の設計段階で本質安全を考えることで安全装置の内蔵化が無理なく実施できます。 (1)安全装置の内蔵化 -1安全装置の種類 安全装置には次のような種類があります。 1)ガード式安全装置 2)両手操作式安全装置 3)光線式安全装置 4)手払い式安全装置 5)手引き式安全装置 -2安全装置の内蔵化 ガード式安全装置の事
- 機械の本質安全化の考えを前号で解説しました。ここでは、プレス装置やかしめ装置などの構造の装置を事例に本質安全化を解説します。 (1)機械の本質安全化とは 機械の本質安全化とは次の3項目を含む対処策です。 1)安全設計が機械設備に内蔵され、または組み込まれている。 2)機械装置の操作や取扱いを誤っても、事故や災害に繋がらないように、フールプルーフ機能を有している。 3)機械設備や部品が破損や
- 自動機や工作機械などの機械系の安全については、JISハンドブック（72）で「機械安全」として規定があります。以降では、機械類の安全設計について解説します。 (1)機械の本質安全化 機械の本質安全化とは次の3項目を含む対処策といえる。 1)安全設計が機械設備に内蔵され、または組み込まれている。 2)機械装置の操作や取扱いを誤っても、事故や災害に繋がらないように、フールプルーフ機能を有してい
- 卵の形状は、未来の自動車の形状コンセプトとして何度か利用されています。エスティマ（トヨタ）の初代スタイルは、「天才タマゴ」と呼んだ卵型の丸みを帯びたボディー形状でした。この卵の形状とその構造について解説します。（参考文献：尾田十八著：形と強さのひみつ、オーム社） (1)卵の形状/構造/特徴とその仕組み 1)卵の形状/構造 ・ニワトリの卵の形状は、長径=58～62mm、短径=45～47mm
- これまで、材料の軽量化と構造の軽量高強度化の２つの手段での軽量化技術を解説しました。ここでは、両者を同時に検討しながら最適な形状設計で軽量高強度を実現させるアプローチを解説します。 (1)自動機の軽量高強度構造の設計の進め方 自動機などの装置構造は次の2つの要素に区分できます。 (2)最適な形状設計で軽量高強度を実現させるアプローチ ・上記の２つの構成要素をさらに細かな課題に展開し
- 前回で「軽くて強い構造部材」の例で竹を紹介しました。この竹の中空構造が曲げの力に対して強いことを示す技術用語に「断面二次モーメント」があります。ここでは、この断面二次モーメントについて分かりやすく解説します。 (1)構造部材の強さの表現 強さの表現には次のような数種類の用語があります。 竹の場合は、節を持つ中空円筒構造のために大きな「剛さ」を持ち、また、円筒表面に近くなるほど緻密な
- 構造部材の軽量化技術で肉抜きや中空構造化は良く使われる手段です。ここでは、中空構造化の効果を「竹の構造と強さ」の関係から解説します。＜参考文献：尾田十八著、形と強さのひみつオーム社出版局＞
- 鉄系材料をアルミ系材料に置き換えることが進んでいます。鉄の比重（7.9）の35％がアルミの比重のため65％の軽量化が可能となります。 ＝アルミ合金材による軽量化＝ ・鉄に比べて軽量ですが、ヤング率は鉄の約1/3程度と変形しやすいため精度と強度を要する構造材には適していません。 ・アルミ合金は、押出加工で複雑な断面形状を連続的に生産することができるため、カバー用やサッシ用のアルミフレームな
- 加工設備や輸送機などの構造材料も軽量化することで同じエネルギーで加速度を大きくできるため、高速化が可能となります。 (1)構造材料の軽量化 ・工作機械の場合、本体構造部のコラムなどは鋳鉄鋳物が採用されますが、可動部の構造材料は、材料置換による軽量化が進んでいます。 ・工作機械の構造材料は、10年以上の長期間にわたり初期精度が狂わないという形状の安定性が求められます。したがって、素材自体の
- 新しい素材を使用する場面では適切な取扱いに関する情報や知識が必要です。ここでは、炭素繊維と安全について解説します。 (1)炭素繊維の性状 ・炭素繊維は、(1)細かいこと、(2)硬い、(3)折損しやすい、(4)浮遊しやすいなどの特徴のために、人体に対する安全のための対策が必要です。 1)毛羽や粉塵などを吸い込まないような局所排気を施すことが好ましい。＜(1)、(3)、(4)の対処＞(br
- CFRP炭素繊維強化プラスチックに使用される炭素繊維について解説します。 (1)炭素繊維について ・炭素繊維はアクリル樹脂や石油等から生産されたピッチ材の有機物を繊維化した後に熱処理して作られた「微細な黒鉛結晶構造をもつ繊維状の炭素物質」です。 ・生産量、品質ともに日本がNO.1の素材です。 ・炭素繊維自体が単独で使用されることはほとんどありません。 ・機械的特性：高比強度、高比弾性
- 繊維強化プラスチック（FRP）は、ガラス繊維をはじめとして各種の繊維をプラスチックの中にいれて強度を向上させた複合材料のことで、CFRP（炭素繊維強化プラスチック）はその代表的な複合材料です。ガラスさ繊維による強化プラスチックはGFRPとも書かれます。 (1)FRP材料 ・プラスチックは金属材料に比べて軽量ですが、弾性率が低いために力に対して変形が大きく生じます。この欠点を克服するため、ガ
- 薄膜の製造技術は従来のめっき成膜法（湿式プロセス）から真空成膜法（真空蒸着法、スパッタリング法などの乾式プロセス）の採用が多くなっています。薄膜材料の制御性に優れることや多層膜構造に適するなどの理由があります。乾式プロセスの場合、使用する治具材料に軽量化ニーズが出てきます。 (1)薄膜プロセス用治具材料 ・薄膜プロセスでは、真空中で高熱処理を行うなどのため使用する治具材料には不純物が極力少
- プラスチックを高熱で溶融させ金型で成形させたプラスチック成形品は高精度で量産性に富む生産方式です。このプラスチックに短繊維炭素を添加剤としたCFRP複合材料を金属材料に置換させる技術が実用化されつつあります。 (1)CFRP成形品とは ・CFRP成形品は、短繊維炭素による高強度と耐摩耗性を向上させたプラスチック成形品です。 ・したがって、量産性に適しているため低コスト化も期待できます（図
- 金属材料をプラスチックに置き換える手段が材料置換の軽量化技術の典型例です。これまではエンジニアリングプラスチックで金属部分を置き換えることが実施されています。 (1)エンジニアリングプラスチック（Engineering plastics）とは ・耐熱、耐じん性、耐薬品性、耐難燃、耐候性などが高く、寸法安定性と機械的物性を高温でも保持する材料のため構造材に使用できる優れたプラスチック材料をエ
- CFRP複合材料は布地を補強構造材とするもの（前号）と短繊維炭素を補強用フィラーとして樹脂に充填させた複合材料の2種類があります。後者を解説します。 (1)材料置換による軽量化について 材料置換による軽量化の場合、次の技術要件の同時解決が求められます。 (2)CFRP短繊維炭素複合プラスチックの特徴 下表の特徴があるため機械装置用にも採用が可能です。
- 軽量化技術は、高速で動く装置において特に必要とした技術です。 ＊航空機は軽量で高強度・高信頼性の技術が非常に重要で、ジュラルミン等の軽量金属材料をCFRP複合材料に置き換えが進んでいます。 ＊F1レース用車体も、航空機機体材料と同じ素材が採用されます。 ＊高速駆動装置としては、電子部品実装機や搬送ロボットのアーム部などが挙げられます。 上記の事例には材料置換による軽量化が適用されています
- 組立図から詳細設計の部分組立図に進んでゆく段階で、組立し易い部品形状の設計を心がける必要があります。ここでは、組立し易い部品形状の設計のポイントを解説します。
- 自動機の設計能力の向上には、多くの設計経験を持つこと、色々な自動機を見て知識量を増やすことなどが挙げられます。しかし、自動機設計の中でも特に位置決めや加工の高精度化に求められる剛性設計などは、高度設計を経験しなければなかなか体得できない暗黙値があります。ここでは、剛性を図面化するポイントを解説します。 ・自動機をはじめ、全ての機械装置には力の作用点があります。 ・ほとんどの機械装置は、この
- 自動機は多くの部品の組立による機構ユニットと駆動ユニット、センシング・制御ユニット等で構成されます。この様な複雑な構成を持つ自動機の信頼度の高い設計について解説します。 ・「信頼度」とは、JIS用語として定義された技術用語で、系、機器、部品などが、与えられた条件で、規定の期間中、要求された機能を果たす確率と定義されています。 ・「信頼度」は自動機を構成する全ての組立部品の信頼度の掛け算（直
- 非常に多くの機構部品や駆動ユニットで構成される大規模自動機の設計の場合、我流の設計の進め方では色々な問題が後から出てきます。CAD設計に変化したことで、昔の手書き時代の製図の苦労は無くなりましたが、それでも安易に全体設計に着手するとまとまらなくなります。大規模自動機の設計の進め方の要点を解説します。 大規模自動機の全体設計とサブユニット設計 ・規模の大小に係らず自動機は次のような機能分割が
- 機械設備に起因する労働災害は非常に多く、製造業に限れば、全災害の４０％以上の発生事故の要因となっています。大型設備においては「はさまれ・巻き込まれ」が多く、次に「切れ・こすれ・すりむき」の災害となります。ここでは設備の安全設計を事例にビンゴゲーム自動機をチェックしてみます。 (1)設備の危険性 機械設備の危険性は次の2つに大別できます。 －1.機械的危険 ビンゴゲーム自動機の場合、
- 設備フレームとは設備の骨格を構成する構造体、匡体とはフレームに外装カバーなどを組み付けた外装全体の意味です。これ等は自動機の性能維持のみならず見栄えやレイアウト効率性に関係する重要な設計項目です。次のような課題を設計構想の段階で検討を行い、製図を進める必要があります。 (1)設備フレーム・匡体の検討課題 －1.自動機機能に対して
- 液中耐久試験機を事例にミスミFA部品の応用状況を示します。短納期、低価格、標準部品化等が可能となります。 解説-1：ワークガイド ワークガイドは部品の位置決め用に使われるのが通常ですが、ここではアクリル製液槽の位置決めと固定に利用しています。 解説-2：液槽引き抜き用サブベース 走行試験機の液槽内の液の取扱いが容易にできるように、液槽だけが解体取り出しができる構造にしています。
- 液中耐久試験機（写真）の正面図、右側面図と上面図を示しました。 ＝解説＝ ・この図面構成で、チェーンのテンション調節のための部品形状など、すべての構造を理解することができます。 ・しかし、センサとの配線処理は解りません。これは現品状態で配線の引き回し処理がされます。 ・2種類の耐久試験機を事例に、自動機の設計とは既知の機構ユニットの最適な組合せ（システム化）であることを解説しました。
- 液中耐久試験機（写真）の正面図と右側面図を示しました。 ＝解説＝ ・側面図を見ることで、液中走行試験機の全体構造が解ります。 ・ギアモータの取付構造、正面保持プレートの補強板（2枚）、ベースプレートの大きさと全体重心位置や安定性などが解ります。 ・この構造の場合、特に液体が装置前面に見えるため振動により液面が揺れないようにベースプレートを広く設計してバランスを良くしています。 ・ス
- 液中耐久試験機（写真）の正面図を示しました。 ＝解説＝ ・正面図だけで構造のほとんどが理解できるように、破線で駆動部品の配置が、また、二点鎖線で可動範囲が図示されています。 ・鎖線部が液溜め部です。可動プレ－トに取り付けられた3個の丸ベルト用アイドラーの1個が液中にあり、その屈曲部が耐久性評価部だと解ります。 ・可動プレートは2個のスライダで保持され1本のリニアガイドを往復直進運動す
- 「耐久試験機の設計とイメージトレーニング」の耐久試験機の類似試験機の液中耐久試験機を例題に、設計のイメージトレーニングを解説します。ロボット用同軸ケーブルが、油などの過酷環境下どの程度の耐久性があるかを評価する試験機です。 (1)液中耐久試験機の仕様 仕様書のポイント：主な仕様内容は前回の耐久試験機と同じですが、油の液中で屈曲走行させるメカニズムが必要となります。加熱機構は不要となります
- フォトマイクロセンサを用いた直動往復運動の機構設計を解説します。 (2)直動往復運動 ・この試験機の場合、チェーン駆動部にモーメント荷重はほとんどかからないため直動案内はリニアガイド1本の構造としています。 ・リニアガイド上での運動位置制御は非接触式フォトマイクロセンサ（EE-SX674A：オムロン）を採用 ・位置決め精度を必要とする場合は、フォトマイクロセンサを3個使い、(1)原点位置制御
- 耐久試験機に採用した既知の自動機設計要素を解説します。 1.ギアモータとチェーン駆動 ・往復運動の機構には次の方式があります。ここでは、 コンパクト構造で耐久性に優れる点で(4)を選定 (1)エアーシリンダ駆動 (2)タイミングベルト＋モータ駆動 (3)ボールねじ＋モータ駆動 (4)チェーン＋モータ駆動 ・チェーン駆動には、スプロケット（SSP40B）をキー溝で固定、チェーン（CHES4
- 耐久試験機に採用した既知の自動機設計要素を解説します。 (1)チェーンとケーブルのテンション調節機構 この設計要素は、コンベヤ送り機構のテンション調節などにも採用できるものです。 組立図の赤丸部分に採用しています。 【写真1】を参照してください。 ミスミのアジャスタボルト（AJST）、アジャスタボルト用スタンド（AJKC）を使うと便利です。 テンション調整側のベース部品には固定
- ここでは、ケーブルの耐久試験機を事例に設計のイメージトレーニングを解説します。 ・自動機設計者は発注元の要求を高いコストパフォーマンスで実現しなければなりません。 ・仕様書のポイント： 展示用装置であることから次の要求を設計に盛り込む必要があります。 ＊静か、汚くならない、危険でないこと ＊近寄って見ることができること ＊設置面積が小さく、かつ、安定していること ＊運搬移
- 設計とは、既知（すでに知っている）の機構ユニットの最適なシステム化といえます。
- 機構部をコンパクトに設計したい場合など、締結ボルト用のザグリ穴の一部が欠けてしまう設計などが見られます（【図1】）。このような設計では次のような問題があります。
- ボルトの頭を固定板から出したくない部分のボルト頭のザグリ穴形状と精度には、次のような注意が必要です。
- 自動機部品の場合、量産部品と特注の加工部品では部品の加工方法が異なってきます。この場合、量産部品は量産用加工技術に適した形状で量産されます。一方、機械加工は1個づつまたは複数個を加工装置のテーブル上に固定し、NCプログラムで自動加工するかマニュアル作業で加工します。この様に、量産部品と特注部品では全く異なる加工法が採用されるため、特注部品設計の場合には、設計者は安易に量産部品の形状を真似て設計
- 自動機部品の場合でも、量産部品（使用数量が多い場合）と特注の加工部品（加工個数が少ない場合や特別の精度が必要な場合など）では部品の加工方法が異なってきます。このような場合には、それぞれの加工方法に適した部品形状の設計が必要です。
- 軸と歯車やフランジのボスとの組み込みには、どちらかの部品に逃げを持たせておくと、スムーズな作業ができます。
- 精密測定の場合の測定物の設置基準面について（ここでは加工の解説は省略） 精密測定用基準面は、測定するセンサ（顕微鏡の対物レンズ、センサ位置など）の位置で、XYZ軸と傾き精度が維持されている必要があります。 精密な測定精度を得るために、測定センサやワークの移動に対し、精度劣化が極力生じない様に重量バランスの良いワークホルダの支持点配置がされています。（【写真1】3点支持） 簡易位置決めテ
- 自動機などの精密組立の場合の組立基準面の設計と加工 自動機などの組立機構には、大きな力（圧縮･引張力、慣性力など）が長期間にわたり繰り返し加えられることが多いため、平面精度の出た2部品をボルト締結するのが一般的な組立法です。 広い面積を合わせて組み立てることは単位面積当たりの荷重を小さくできますが、組立の段階で2面の間にわずかな異物等をはさませないことが難しいため、必要以上に広い合わせ面
- 組立部品の組立基準面の設計と加工 ・ 組立基準面に一定の軽い力でワークを押しつけ位置決めをします。 ・ この場合の位置決め基準と押付け力の関係は、顕微鏡の移動テーブルの位置調整機構に類似構造が採用されています。
- ここで次の3種類の精密基準面とその加工法について解説します。 上のa）〜c）の精密基準面は、力のかかり具合やボルト締結固定、移動して使うなどと状態が異なるため、それぞれ異なった基準面設計の考え方が必要です。
- 自動機設計者は、自動機や治具の構造のなかで組付け精度が必要となる部分には、組立基準となる形状を設計します。この時に、（1）加工し易く、（2）組立し易く、（3）加工費が安く出きる組立基準構造を設計する能力が必要です。
- ラップの手仕上げは、ラップ仕上げされるワークの形状・材料と仕上げ面の粗さに対応してラップ剤とラップ工具を選び、手仕上げで加工します。ここでは、穴の内壁の仕上げを例に作業のポイントを解説します。
- ラップ仕上げ加工は、シャフトとガイド穴の精密勘合の場合の仕上げ加工や機械加工、または放電加工で仕上げられた表面の加工ダメージ層（加工変質層）を除去して、精密な鏡面に仕上げる場合などに手仕上げ方法で利用されます。以下では、ラップ仕上げ加工のメカニズムと、ラップ作業のポイントについて解説してゆきます。
- 放電加工は非常に高温の放電の熱（スパーク状態の熱）を用いて、導電性材料の除去加工を行う工法です。したがって、次のような特徴を持った加工法といえます。
- 機械加工の加工面は、工具の刃先の回転運動や直進運動などで、表面粗さや加工跡のパターンが決まります。旋盤加工は螺旋状の回転パターン、砥石研削加工は平面研削なら直進パターン、フライス加工は回転と直進の複合パターンなどです。 しかし、加工面の粗さをランダムにしたい機械部品が、次の事例などにあります。
- 厳しい精度が求められる装置では、部品の熱変形による精度誤差を最小にすることが非常に重要になってきます。外観的には気がつかないノウハウとして部品の熱変形防止対策が採用されます。
- ここでは、エッジ部にバリを形成させない設計法と、加工で形成されたバリの除去法について解説します。
- 金属を切削工具や砥石で加工すると、加工された面のエッジ部には微細な切残り片（【図1】、【図2】、注記参照）が残ります。この切残り片は“バリ”と呼ばれます。
- 穴加工は大きく次の3種類の工法で加工されます。 この3種類の工法のなかでも、特にa）がコストパフォーマンスの良さから一般的な穴加工法と言えます。 以下では、ドリル加工の場合に形状設計で注意すべき事例を紹介します。
- 旋盤加工の場合、工具（バイト）の先端にはわずかなR形状が残るため、旋盤加工品のコーナー部にはわずかなR形状が残ります。したがって、加工部品の精度や組付ける相手の形状との関係を考えて、コーナー部の加工指示や形状指示を行う必要があります。 【図1】のように軸径が変わる軸加工の場合、コーナー部はバイト切れ刃部の形状がそのまま加工物に残るため、設計図への形状指示に注意（【図2】）が必要となります。
- 各種の加工法ごとに加工された形状や表面粗さなどに違いが生じます。この加工結果の主な理由は次の項目によります。 例えば、平面加工の場合、工具を高速回転させた工具を被削材に切り込ませ、直線状に動かすことで平面加工を行うが、工具の1回当りの加工除去深さと加工回数（通過回数）で平面の出来具合に違いが生じます。
- 設備設計者は部品設計の時点で、その部品の加工法を想定し、部品形状を決める能力が求められます。加工法の理解が低いと、不必要に加工費が高額になったり、加工ができない部品形状を設計してしまう、などのトラブルが生じます。 以降では、機械加工法と加工技術の基本を解説してゆきます。 自動機や治具の製造原価は、後者の個別設計加工部品と個別制御プログラムの加工費（設計費＋加工費）が大きな比率を占めま
- 真空環境を利用する装置類は、機能薄膜の普及や高純度材料の使用用途の拡大などの理由で、急速に種類が増えています。従来の半導体関連装置やチップ構造の電子部品のほかに、液晶ディスプレイ、PDP表示装置などの材料真空注入装置、EL関連装置など、日本が優位にある平面ディスプレイ業界とも係わりが大きくあります。
- LCA（ローコストオートメーション）に使用する構造材料の全体概要を解説します。 （1）LCA用構造材料の分類 LCA用構造材料は次のように分類できます。 （2）LCA用構造材料の主な特性比較 上記（1）の分類から、代表的な材料特性の比較表を示します。
- LCA（ローコストオートメーション）をはじめ、建築構造物や輸送車輌などの全ての構造物が、多種の材料からなる部品で構成されています。「法隆寺の構造材料；木材（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-2）」と「法隆寺の構造材料；鉄（和釘用材料）（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-3）」では、法隆寺の重要な構造部材の木材と鉄材を例に、構造材料の組合せの重要性を
- LCA（ローコストオートメーション）を構成する色々な機素の材料に必要な基礎知識を解説してゆきます。 個々のLCAを始めとして、生産ライン設備・工場全体、その他に大型輸送装置（自動車、鉄道車両、飛行機、ロケット）などの全てが機素の組合せで構成されており、それらの機素の中の僅かな箇所での不具合が事故を誘発する起点となっています。設計段階での適正材料の選定は事故防止のみでなく、飛躍的に優れた機能実
- ボールねじと電動モータからなる直進運動機構の運動制御（作動特性と速度特性）の概要を解説します。カムやクランク機構を用いた直進運動機構に較べて、ボールねじと電動モータからなる直進運動機構は制御性に優れているため、高速化と位置決め精度の相反する性能を得ることができます。 （1）作動特性 直進運動の作動は、両端部での停止と、その中間の任意の位置での停止で全てが表現できます。 （a）両端停止
- ここでボールねじ選定の算出に大きく関わる条件として、
- 工場レベルやフロアー単位での配管径の設計は、現在のみならず将来の需要予測を想定して選定します。また、長年使用すると管の内壁にスケールやちりが付着するため、流量効率が低下する傾向になります。このようなことから、一般には現状の必要規模に対する配管径よりひとまわり大きな管径が採用されます。 おおよそ、管径をひとまわり大きくすると、気体流量は約3倍流れることに対して、管の材料費増加率は約50％です。
- 生産工場では、空気圧エネルギーは無償（タダ）のように受け止められがちで、そのために空気圧システムの配管設置は意外に手抜きの状態にあるようです。しかし空気圧配送管システムの設計の良し悪しにより、供給される空気質や空気圧力ロスなどは大きな影響を受け、工場レベルでの機械類の稼動不安定に繋がることがあります。ここでは空気圧システムの配送管設計について、2回に分けて解説します。 （1）配送管の設計
- ここでは、空気式アクチュエータ用空圧回路のトラブル事例とそれらの対策を解説します。 空気式アクチュエータは電磁弁、速度制御弁などの空圧回路部品を用いて、エアーシリンダの駆動タイミングや速度制御を行います。しかし、空気式アクチュエータは簡便に利用できる長所がある反面、初期設計のまずさや保全の不備により、空圧回路周辺でのトラブルが頻繁に生じています。空圧回路部品も小型化や省電力化の傾向にあり、
- 部品供給機構の貯蔵・整列・給送・分離の各方式について そろえ積み方式の場合：（部品の分離が難しい形態の場合） この場合は、貯蔵・整列・給送・分離をそれぞれ必要な機能として機構構想を練らなければなりません。 ■a）貯蔵 そろえ積み方式の貯蔵法はマガジンを使用するのが一般的
- 部品供給機構の貯蔵・整列・給送・分離の各方式について 部品供給のことを'フィード（feed）'といいますが、この用語の元の意味は'えさを与える'です。即ち、組付けで付加価値を増大させるために部品をフィードすることです。しかし、組付け対象物が高機能で軽薄短小などの傾向にあるため、供給する部品類の取り扱いは高い技能や静電気対策などの各種要素技術を盛り込む必要があります（【表1】参照）。
- （2）ベースマシンについて 組立用LCA（ローコストオートメーション）では、部品供給機構は対象ワークの多様性（形状、機種など）から最も難しいものです。巧みな部品供給用LCAを設計製作するには、作業者が行う器用な手作業を分析し、類似のLCA機構を必要とします。 しかし、構想する工程を広げ前工程での部品排出の荷姿を利用することで、簡便にマガジンなどに部品整列させることも可能です。 部品供給作
- 部品の機械加工と組立の2種類のLCA（ローコストオートメーション）を考える場合、対象部品と種類数や形状の複雑さなどから組立用LCAの方が工夫を要します。これ以降は、組立用LCAを中心に解説します。 （1）メカニズムについて メカニズムの構成は、[1]ベースマシン（搬送機構）、[2]部品供給機構、[3]ワークホルダ（ワーク取付治具など）、[4]チェック機構、[5]排出機構から成ります。なお
- 多種少量生産ラインのLCA（ローコストオートメーション）の良い設計について考えてみましょう。 はじめに設計のプロセス（【図1】参照）を整理してみます。設計とは、何かを実現したいとのニーズが生じたときに、その「何か」を作り出すための全ての情報（ここではLCAの性能、LCAを作るための図面情報、LCAを使うための情報）を決めてゆくことです。ここで多種少量生産に対応するためには、何も考えずに設計