材料力学
運動エネルギー（機械工学と自動機設計-14）
ここでは機械の可動部が持つエネルギー（運動エネルギー）について解説します。 (1)運動エネルギー 運動する物体が持っているエネルギーを運動エネルギーEk（Kinetic energy）といいます。 運動エネルギ－の単位は｛Ｊ：ジュール｝で現...
運動法則-3（機械工学と自動機設計-13）
ここでは運動の第三法則：作用反作用の法則について解説します。 (1)運動の法則 3) 運動の第三法則・・作用反作用の法則 といわれます。 ・「物体Aが物体Bに力を働かせたときは、同時に物体Bも物体Aに力を働かせた状態であり、両者の力の大きさ...
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運動法則-2（機械工学と自動機設計-12）
ここでは運動の第二法則について解説します。この法則で、加速度と質量が設計条件の場合の必要な可動力を算出することができます。 (1)運動の法則 2)運動の第二法則 「物体（可動体）に力が作用したとき、生じる加速度の方向は力の方向と一致し、その...
運動法則-1（機械工学と自動機設計-11）
運動する物体（可動体）には力が作用します。この可動体に作用する力は機械装置の設計には常識レベルに必要とされる知識です。特に慣性の法則は、高速駆動機構の設計では重要です。 (1)運動の法則 1)運動の第一法則・・・慣性の法則といわれます。 「...
運動の基礎（機械工学と自動機設計-10）
可動部の運動状態を知るための運動の基礎について解説します。 (1)運動の基礎 ・運動とは・・物体が時間と共に位置をかえること ・変位とは・・物体の位置の変化；（大きさと向きを持つので合成や分解が可能） ・速度とは・・時間に対する変位の割合；...
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基本形状の重心（機械工学と自動機設計-9）
基本的な幾何形状の重心位置は計算式で出すことができます。 (1)線形状 1)直線 2)円弧 (2)平面形状 3)長方形 4)三角形 5)円 6)扇形 平面形状の重心の算出式は、ミスミFA用メカニカル標準部品カタログの技術データに21種類の形...
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重心について（機械工学と自動機設計-8）
機械装置の構造設計の場合、全体の重心に対する支持脚（キャスター）の配置設計や可動体の低重心化設計など、重心の位置を考慮する必要があります。この重心について解説します。 (1)重心とは ・物体には、その物体がどのような姿勢状態にあってもかなら...
力のつりあい条件（機械工学と自動機設計-7）
物体に対して異なる作用点に力が働く場合の力のつりあいについて解説します。 (1)異なる作用点に力が働く場合の力のつりあい ・下図のように円盤に4つの力が異なる作用点に働いた場合、この円盤は反時計方向に回転運動するとわかります。したがって、こ...
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力のつりあい（機械工学と自動機設計-6）
1点に働く力のつりあい 力のつりあいと機械装置の事例 物体に2つ以上の力が働いていても運動しない状態にある場合、これらの力はつりあいの状態にあるといいます。 1点に働く力のつりあい ・綱引きの場合に1本の縄を反対方向に同じ力で引っ張りあった...
力のモーメント（機械工学と自動機設計-5）
力の作用点から離れた位置に力を与えた場合、力を受ける物体は回転の力を受けます。この場合の力の作用について解説します。 (1)力のモーメント 力の作用点から離れた位置に力を与えた場合、力を受ける物体は回転の力を受けます。この力の効果を力のモー...
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力の分解（機械工学と自動機設計-4）
ベアリング にかかる荷重がベアリングガイドの壁面にどのような力で作用するかなどの解析の場合に、力の分解の考え方が役に立ちます。力の分解について解説します。 (1)力の分解とは 1つの力を、この力と同じ作用を持つ2つ以上の力に分けて現すことを...
力の合成と分解-2（機械工学と自動機設計-3）
b)3つ以上の力の合力 ・球の中心の１点に対して、同じ平面上に働く多くの力の合成について解説します。 ・上の図では、F1、F2、F3、F4の4つの異なる力（ベクトル）が球の中心Oに作用しています。 ・この場合の合力は4つのベクトルを多角形状...
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力の合成と分解-1（機械工学と自動機設計-2）
全ての機械装置は、仕事をする機構部だけではなく、構造体の全てで力の伝達と耐久の作用が生じています。ここでは、力の伝達の考え方を“力の合成と分解”の関係で解説します。 (1)力の合成 一般には、機構部分に複数の力が働きます。この複数の力の効果...
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力と合力（機械工学と自動機設計-1）
自動機の設計には、力とその合力の作用やモーメント更には、運動に伴う速度や加速度の影響などを理解する必要があります。ここでは、機械工学と自動機設計について解説します。 (1)機械装置と力学 機械装置は次の構成で成り立っています。 この構成部分...
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ホットランナー・マニホールドの受ける熱応力（計算練習）
問題 以下の設例におけるマニホールドに作用する熱応力σを求めよ。 ただし、以下の前提条件に基づくものとする。 マニホールドの全長 L = 150mm 12月の日本の成形工場の室温 = 18℃ 使用樹脂 = ABS樹脂 マニホールド鋼材 = ...
ホットランナー・マニホールドの受ける熱応力
ホットランナー金型では、射出成形機のノズルから射出された溶融樹脂を、ホットランナーへ分岐させるためのマニホールドが通常使用されます。マニホールドとは、ランナーの分岐をさせるための板で、加熱ヒーターが組み込まれていて、マニホールド内の樹脂は、...
構造軽量化技術-生物の軽量高強度構造物（軽量化技術-15）
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...
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構造軽量化技術-最適形状の設計（軽量化技術-14）
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...
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構造軽量化技術-軽量高強度の断面形状（軽量化技術-13）
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...
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構造軽量化技術-肉抜き、中空構造化（軽量化技術-12）
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＞ ＝竹の強靭さ＝ 竹の外観的な構造は、直線状で根元が...
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材料置換の軽量化技術-構造部材（軽量化技術-10）
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...
材料置換の軽量化技術：炭素繊維について（軽量化技術-8）
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...
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材料置換の軽量化技術：繊維強化プラスチック（軽量化技術-7）
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...
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材料置換の軽量化技術-4（軽量化技術-5）
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 ・C...
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材料置換の軽量化技術-2（軽量化技術-3）
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...
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軽量化技術の概要（軽量化技術-2）
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...
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剛性設計のポイント（設計のイメージトレーニング-47）
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...
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計算式の記号集
プラスチック材料や成形加工、金属材料の材料力学や流体力学の文献を読んでいると様々なアルファベット記号やギリシャ文字の記号がでてきます。これらは、ある物性を表す記号として特別な意味がある場合がほとんどですが、一般に認識されているこれらの記号と...
プラスチック射出成形金型の設計に必要な知識群
プラスチック射出成形金型の設計技術を体系的に習得するためには、工学の知識をできるだけ満遍なく蓄積をすることが大切です。金型設計に要求される知識やノウハウは、知らないうちにだんだん進歩しており、基礎をきちんと理解していないと周囲の状況が変化し...
乾燥摩擦係数
プラスチック成形金型の部品どうしは、直線運動をしたり、回転運動をしたりして、なんらかの摩擦を発生している関係にあります。摩擦による摩擦抵抗の発生や摩擦熱の発生は、部品の作動状態を左右しますので、摩擦の状態は設計の意図するような状態にあるべき...
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設備フレーム・匡体の設計（設計のイメージトレーニング-12）
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、...
電鋳の特徴
昔は電鋳浴として安定した銅が主力でありましたが、電鋳の普及とともに電鋳金属の物性には多くの機能的要求が高まってきました。 ニッケルは物理的機械的強度が大きく、腐食、磨耗に対して優れており、電鋳ニッケルの硬度、電着応力、柔軟性などの物理的機械...
木材と皮革
プラスチック成形金型の素材としては直接関係が薄いですが、関連素材として使用される木材と皮革について説明します。 金型の保温材料や、金型移動の際にパレットとして木材が使用されています。また、金型を固定する際の吊り皮として皮革が使用される場合も...
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セメントとコンクリート
プラスチック成形金型にセメントやコンクリート使用するというアイデアは突飛すぎるかとも思われますが、既にいくつかの事例では型板等の一部として使用されています。特にコンクリートは、圧縮強さが高く、橋梁やビルには欠かせない素材となっています。圧縮...
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金属の結晶格子
プラスチック成形金型は、その名の通り、「金属」で作られている型です。金属は、強度が高く、硬くて、熱を良く伝導します。金型では、鉄が多用されていますが、一部ではニッケル、銅、アルミニウム、亜鉛、チタンなども使用されています。 金属の組織を顕微...
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金属の応力腐食割れ
金属材料に引張る力が加えられると、金属は伸びを生じ、ある限界を過ぎると破断することは良く知られています。しかし、金属の種類によっては外部の環境によって通常の破断強さよりも低い限界点で破壊が発生してしまうことがあります。このような現象のことを...
プラスチックの物性と分子量の関係
熱可塑性プラスチックは、高分子材料であることが知られていますが、高分子の長さは「分子量」という単位で考えられています。分子量は、材料の種類や製法によって変動します。分子量が大きいほど、高分子の長さは長くなります。反対に、分子量が小さいほど、...
防振マウントの防振効果（機械設計者の生産技術レベルアップ講座-52）
防振マウントの防振効果は振動伝達率Tr（％）で表現します。 ・振動伝達率 Tr ＜ 100％ の場合、振動減衰効果が得られています。 ・振動伝達率 Tr ＝ 100％ の場合、振動減衰効果が全く得られていません。 ・振動伝達率 Tr ＞ 1...
振動の表現（機械設計者の生産技術レベルアップ講座-49）
地震の強さの表現に、「震度」と「マグニチュード」があります。２つの言葉は、ともに地震の大きさを表現していますが、震度は地震の揺れの大きさの指標で、後者は地震のエネルギーの大きさの指標です。ここでは、振動に用いられる用語を解説します。 1)振...
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除振対策の基本（機械設計者の生産技術レベルアップ講座-48）
外部の振動源から伝播してくる振動の影響を小さくすることを 「除振」 と言います。 1)除振と生産現場の問題 除振を必要とする生産現場の問題の事例は次のようなものです。 例： (1)近隣の工場のプレス装置が稼動すると自動機の位置決め精度のバラ...
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