機械設計の勘所最新の記事

パイプ3連 テープ貼り装置

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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。

バネの計算

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。 112.jpg

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。

1連式巻取機

333.jpg 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。 22.jpg 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。

プレス穴あけ巻取機装置

DSCF0626.jpg 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。

真空によりパイプを成型

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

樹脂パイプへワークを自動挿入して自動ビス打ち

駐車場や工事現場でよく見かけるコーンに差しているパイプです。黄色の反射テープの貼り付けは前回説明しました。今回はパイプの両端にコーンに差すためのワッカの自動ビス打ちの部分を説明します。
ワーク(ワッカ)は射出成型が別の場所で行うため箱にランダムに入れられています。このランダムの状態のものを1つづつ取り出すのは困難なため下の写真のような放射状に並んだ溝に入れていきます。
ワークは後ろからロボシリンダーでワーク1つ分の距離を押します。手前でエアーチャックが待機しており ワークが押されエアーチャックのところにくるとチャックを開きワークの内面を掴みます。 そして掴んだ状態で手前へ移動させ 回転してトレイにセットします。
ワーク取出し 動画

ワーク取出し部

自動テープ貼り機全体


パイプに自動で反射テープを貼る装置です。

パイプ自動供給機

パイプの自動供給機です。
前画面のパイプ自動テープ貼り機にパイプを送り込みます。
パイプ径は 直径30?50mmに対応 
ここにストックできるパイプの本数は200本

自動テープ貼り機 


プラスチックのパイプに反射テープを一定間隔に貼っていく自動機です。
パイプ長さは 500?2000まで パイプ径は 直径30?50mmまで 反射テープ幅は 130?220mmまでです。
反射テープは パイプ径に応じて台紙から剥がし粘着部を自動に定寸カットします。テープの台紙は自動に巻取りをします。
テープの貼る間隔やテープの貼る枚数も自由に設定できます。
テープの貼ったときのオーバーラップの長さも自由に設定可能です。
反射テープのカッターは 反射テープにガラスビーズが入っているため 特殊な刃物を使用しています。

機械装置の昇降について

装置の昇降は 1本のねじとスライドガイド(スライドシャフトやLMガイド等)で組合すのが一般的ですが 昇降するものの床面積が広かったり 重心の位置がわかりにくい装置で昇降範囲が少ないときなどは下図のようにすることがあります。

これは ウオーム ウオームホイールと角ねじ かさ歯車を使い ハンドルを回すことによりワークを上下させる装置の概略図です。

ウオームホイールに角ねじが キー等で固定されウオームホイールが回ることにより 角ねじがまわるようになっています。
1本のハンドルのシャフトにはウオームギヤが固定されています。
ここで 1本のハンドルシャフトを回すことにより 角ねじの回転がそれぞれ反対方向に回り昇降するようにしたほうが 軽く動かすことができます。
4本の昇降の角ねじを同時に動かすときは かさ歯車で連結させます。
昇降のねじは 山ねじより 角ねじや台形ねじのほうが耐久性がすぐれています。
ギヤを長持ちさせるため 歯先を焼きいれすることもあります。

樹脂連続カット機

適合材料:軟質エラストマー
     オレフィン系
仕様:送り速度 1?15m/分
   切断長さ 1?99999.9mm
   有効切断幅 100mmまで 
   開口高さ  20mmまで
   電源 AC100V
外形寸法  W330×D410×H300
   質量 約25kg
※外形寸法には左側面の突出部と天面のレバーは含まれていません。
 
カッターの刃には市販のオルファ刃を使用しております。
切断回数を設定することができます。
速度は3段階に調節することができます。


機械設計の勘所について

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。