クランプ&溶着装置【クランプ/チャック/溶接/回転による直動機構/機構の安定化/カム/カムフォロア/ばね/ハンドル/レバー/モータ/ベアリング/リニアブッシュ/からくり】

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仕様
 目的・動作
  カム機構によりワークのクランプ、溶着を行う装置

 環境・操作性
  袋状ワークを封止するための溶着工程
  電磁ブレーキ付モータ1回転で1サイクル動作

 対象ワーク
  お菓子が入った袋

特徴
 動作仕様・寸法
  外形寸法:W228×D300×H390[mm]
  動作ストローク:12.2[mm]

 主要部品の選定根拠
  溶着温度に達するヒータを選定
  カム機構によって2段階(クランプ→溶着)の動きになるよう、2か所のばねを選定
  仮想ワークの溶着温度:120[℃]

設計ポイント
 主要部品の計算工程
  袋の溶着に必要なヒータのワット数[W]を求める
   仮想ワークの溶着温度は120[℃]のため、150[℃]程のヒータ温度が必要
   条件値:被加熱物の質量M=0.24[kg]
   被加熱物の比熱Ho=0.1[kcal/kg℃]
   上昇温度Ta=130[℃](通常20℃を150℃まで上昇)
   加熱時間Tm=3/60[h]
   効率η=0.5より
   ヒータに必要な熱量Q[kW]=(M×Ho×Ta)/(860×Tm×η)
   =0.24×0.1×(150-20)/(860×5/60×0.5)
   =0.145[kW]=145[W]
   145W以上のヒータを選定

  ばねの負荷に対応できるか、モータトルクを検証する
   モータのトルク 1.1[N・m]
   カムの最大半径40mm(0.04m)
   1.1[N・m]=T[N]×0.04[m]
   モータの推力:T[N]=27.5[N]
   WF20-30 ばね定数1[N/mm](最大荷重時のたわみ量13.5mm(カタログ値))
   1×12.2(今回動かす量)=12.2[N]
   WF8-25 ばね定数0.5[N/mm](最大荷重時のたわみ量11.2mm(カタログ値))
   0.5×6.8(今回動かす量)=3.4[N]
   2本使いなので、3.4×2=6.8[N]
   12.2+6.8=19.0[N]
   モータの推力>ばねの合計
   27.5>19.0 ・・・ OK

  溶着後、ばねの力で元の位置に戻れるかを検討
   可動部質量0.4[kg]×9.8=3.92[N]
   可動部重量<上部ばね
   3.92<12.2 ・・・ OK

 構造の作り込みと設計の勘所
  圧縮ばねを使用したダンパー機構

 技術計算リンク
  スプリング
  カートリッジヒータ概要

検索コード:#UL445
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ハッシュタグ #inCADLibrary #UL445

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