自動幅切り替え機構【コンベヤ/調整/回転による直動機構/ねじ駆動/モータ/ベアリング/リニアブッシュ】

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仕様
　目的・動作
　　目的
　　　搬送されるワークのガイドの幅を段取り替え時に自動変更する
　　動作
　　　右ねじ、左ねじをカップリングで連結させ、片側の送りねじを回転調整することによりガイドの幅を基準センターを変えずに調整する
　　　ねじ軸をモータにより回転させることで自動の切り替えが可能となる

　環境・操作性
　　送りねじを連結しているカップリングにより、片側の送りねじを調整するだけで、ガイド基準に対してのセンター調整ができる

　対象ワーク
　　形状：段ボール箱
　　サイズ：W330×D280×H110[mm]
　　重量：2[kg]

特徴
　動作仕様・寸法
　　対象ワーク幅範囲：230～330[mm]
　　外観サイズ：W721xD420xH227［mm］

　必要精度・荷重
　　台形ねじ
　　単一ピッチ誤差±0.02[mm]
　　累積ピッチ誤差±0.15/300[mm]
　　許容荷重
　　33.8[kg]

　主要部品の選定根拠
　　カップリング
　　　バックラッシの少ないタイプで許容トルクは0.66[N・m]以上となる、許容トルク4[N・m]のものを選定

設計ポイント
　主要部品の計算工程
　　ワーク負荷とワーク衝突荷重よりモータ・台形ねじ、およびリニアブッシュ許容加重を検証する

　軸方向推力の確認
　　条件値：ワーク質量W=2[kg]、重力加速度g=9.8[m/s²]、台形ねじの摩擦係数μ=0.21、台形ねじリード：R=3[mm]=0.003[m]、台形ねじリード角：θ=3.77°、減速比i=3のギヤード・モータの定格トルク T=0.66[N・m]、ワークに働く摩擦係数 σ=0.5
　　ねじ効率：η
　　　η=(1-μ×tanθ)/(1+μ/tanθ)=(1-0.21×tan3.77)/(1+0.21/tan3.77)=0.24
台形ねじの推力：F=2π×η×T/R=2π×0.24×0.66/0.003
=331.8[N]
　　ワークを移動させるのに必要な力：P
　　　P=M×g×σ=2×9.8×0.5=9.8[N] であり、 F ＞ P であるので必要な推力が得られる

　ワークが誘い込み部に衝突した時のリニアブッシュの許容加重確認
　　条件値：リニアブッシュ最大水平距離X0=370.4[mm]、リニアブッシュ搬送方向距離Y0=276[mm]、搬送軸-荷重位置距離X1=180[mm]、リニアブッシュ軸-荷重位置垂直距離L0=170.5[mm]、ワーク衝突時の荷重Wa=40[N]、リニアブッシュの基本静定格荷重C0=598[N]、衝突時に負荷が掛かるリニアブッシュの数N=2[個]
　　衝突側のリニアブッシュへの搬送方向荷重：Ps=(W/N)+{(X1×W)/2×X0}=(40/2)+{(180×40)/(2×370.4)}=29.72[N]
　　衝突側のリニアブッシュへの鉛直方向荷重：Pn={(L0×W)/(2×Y0)}={(170.5×40)/(2×276)}=12.36[N]
よって、リニアブッシュへの合力：P=√(Ps2+Pn2)=32.19[N]＜598=C0

　構造の作り込みと設計の勘所
　　小型でストロークの短い構造であれば、右ねじ左ねじ及びブロック、モータを一体構造で、全体調整で位置合せできるが、右ねじと左ねじをカップリングで連結することにより、ガイド部分の位置微調整が容易に行える

　技術計算リンク
　　小型ギヤードモータ概要

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