機械設計の勘所

この機械は　丸パイプに自動に反射テープを貼っていく機械です。
パイプ長さ　約２ｍの間に等間隔に６箇所貼ります。
反射テープ送り込み装置は　この写真の機械では　３個装備されています。
これは　１本当たりの処理時間の短縮のためです。（パイプ１本当たり　６箇所貼る時間は　１８秒です。）
価格は安くしようと思えば送り込み装置を１個にして　順送りすれば機械代は安くなりますが　１本当たりの処理時間が　約４５秒と長くなります。

機械の説明
Aはテープ送り込み装置の送りモーター（サーボモーター　０．７５ＫＷ）
Ｂは反射テープの供給リール
Ｃは　反射テープの台紙の巻き取りリール
Ｄは　パイプを１本づつテープ貼りの位置に移動するための円盤モーター
Eは　円盤
Ｆは　パイプを並べている　供給シュート
Ｇは　反射テープを　定寸にカットする　カッター装置
Ｈは　パイプにテープを巻きつけるためのローラー
Iは　テープを一定寸法分送り　台紙を引き取るローラー
Ｊはパイプを持ち上げＨのローラーにパイプを押さえつけるエアーシリンダーと連結されたローラー
　
このテープ貼り機の設計上のポイントは　テープのカッターです。テープには　反射をさせるため　ガラスビーズが入っており　従来に刃物では　耐久性がありません。
次にカットしたテープの先端をパイプまで導くための方法です。テープののり面が機械の部品に触れないようにして送る必要があるためです。
１つのモーターで　テープ送りと台紙の巻きつけを行うため　巻きつけ径が大きくなるとその分スピードの違いをどこかで吸収しておかないと台紙が切れる恐れがあります。

ばねには多くの形状があり，最も広く使われているコイルばねやトラックの後輪サスペンションなどに用いられる板ばねなどがある。また，機械の軸や穴に取り付け，部品を固定するために用いる止め輪）などもばねの一種である。小さいスイッチなどに使われているばねを含めると，ばねは，ほぼ全ての機械に使われている重要な要素と言える。

フックの法則
金属のバネやゴムの棒は、外からの力を加えないとき固有の長さをもつ。これを自然長 という。これら自然長から伸ばしたり縮めたりして変形させると、元の長さに戻ろうとする力、いわゆる復元力がはたらく。復元力から生じる性質を弾性 とよび、弾性を持つ物体を弾性体 とよぶ。

多くの弾性体では変形の量が小さい限り復元力と変形量の間に比例関係がある。これをその発見者である17世紀のイギリスの物理学者ロバート・フックの名にちなんでフックの法則とよぶ。フックの法則は、板や棒の曲げのような、伸び縮みとは別種の変形でも同じように成り立つ。

バネの右方向を正に x 軸をとる。バネの左端をある場所に固定し、自然長の状態にしたとき、その右端の位置を x の原点に選ぶ。バネが変形したとき、その右端の x 座標によって変形の状態を表すことにする。x > 0 であれば伸び、x < 0 であれば縮みである。バネの伸びが x のとき、それによって生じる力を F とする。力が右向きであれば、F > 0、左向きでは F < 0 である。このとき、フックの法則は次のように表すことができる。

F = − kx
この k をばね定数と呼ぶ。ばね定数はばねの強さ、あるいは硬さをあらわす、それぞれのばねに固有の定数である。

連続で送り出される丸の樹脂チューブや軟らかい樹脂などを整列して巻き取る装置です。 巻き芯はパラソル型の芯で巻き終わると手でパラソルを倒し巻き取った品物を抜き取ります。 巻取りモーターはインバーターモーターで巻きのスピードを変えています。 巻きのトラバースも　インバーターモーターで巻きの１周分で丸チューブの直径分を送るように制御しています。 手前に取り付けたダンサーアームの中心にポテンションメーターをつけ、これの抵抗値の変化を巻取りのインバーターに送り　巻きスピードをかえています。 この巻き芯は出来上がった製品には芯がない巻き方で巻き芯自体は巻いた製品を取り外しやすくするために手前に倒れるようになった構造になっています。これをパラソル型の巻き芯と呼んでいます。 構造はＦのリール板奥　Eのリール板手前がありこれを巻き芯の板で６箇所連結しています。 図は丸チューブを巻いた時の断面図です。巻き終わればまず紐でチューブをくくります。 取り出す時はＢを矢印方向にずらすと手前のリール板が手前に回転してきます。巻き芯はAが支点になり巻き芯の手前の直径が小さくなり製品が取り出しやすくなります。

連続に送られてくるシート（厚さ1?2ｍｍ　幅25?100ｍｍ）に連続に穴加工しながら自動に巻取りをしていく装置です。 巻取りは2連式で反転装置になっています。 穴加工のところはサーボモーターで定寸送りを行いプレスで打ち抜いていきます。打ち抜きはエアーシリンダーです。 写真の巻取りまではローラー等でオートで送られ自動に巻取りを行います。設定した長さ分が巻取られると自動にカットし　１巻き終われば　アームが半回転して　自動排出されます。 巻取り用モーターはトルクモーターを使用しています。

真空による丸パイプ等の成型装置 プラスチックの丸パイプを成型する場合、真円をだすのが非常に難しい これを解消するのにいろいろな方法があるがここでひとつの方法として 真空になった箱の中を成型するパイプが通過するようにした方法を紹介します 。
高温で押出されたパイプは箱の入り口に設けられたサイジングと呼ばれる金型 を通り箱の中に入る。箱の中は真空になっており　パイプの内部は大気圧のた めパイプは円形に保たれながら　水で冷却されて形が整います。
外観図

内部

機械設計を行うにあたりいろいろなアイデアや勘所などを紹介します。