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設計におけるポイント
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工作機械 設計情報

スタッフブログ


各種工作機械のNCレトロフィット、MC化(自動工具交換装置他の装着)等の開発、生産技術、営業活動など長年にわたる経験をベースに87年11月設立。以来、ATC(自動工具交換装置)、APC(自動パレット交換装置)、オートローダーなど各種自動化、省力化装置などの製造販売をする。

ジェッグテック

設計におけるポイント
 

三相交流電源 NEW

一般的に機械装置の電源として三相交流電源を使用します。
一般家庭で使う単相交流電源を電灯と呼び、主に工場などで使われる三相交流電源を動力と呼びます。
三相交流とは本来ならば3系統の電気を送るためには6本の電線が必要なところを、3系統の・・・

商用電源周波数

機械装置には動力源として交流モータが多く使用されています。
40年ぐらい前の話ですが機械装置を設置する場所が関東地方か関西地方かという話を良く聞かされました。
今はインバータが普及して電源周波数の違いなんて気にしている人はほとんどいないと思いますが、交流電源が・・・

機械要素設計のポイント 4

今回はタイミングベルトを紹介します。
動力伝達、搬送用途に広く利用されている物にタイミングベルトが有ります。
【特長】
1:高精度な運転が可能
2:ギヤなど他の伝達要素に比べて低騒音で滑らかな運転が可能
3:給油の必要が無く油で装置が汚れる事が無くクリーンな伝達が可能
4:動力を効率よく伝える事ができ高効率
5:ギヤなど他の伝達要素に比べて高速運転が可能
規格では・・・

機械要素設計のポイント 3

前回に続きねじを紹介します。
【平行ねじとテーパねじ】
ねじには円筒の外面または内面に作られた平行ねじと円すいの外面または内面に作られたテーパねじがあり通常の機械装置に使われるねじは平行ねじです。
水、油、空圧の配管関係にはテーパねじが使われており表記はテーパおねじが「R」テーパめねじが「Rc」でサイズを表す・・・

機械要素設計のポイント 2

今回は「ねじ」を紹介します。
ねじ山が円筒または円すいの外面に有るものを「おねじ」内面に有るものを「めねじ」と呼び、おねじの谷の径とめねじの内径がおおむね等しくおねじとめねじの山の角度およびピッチが等しくなければ機能しないという結構シビアな物です。
一般の機械装置で部品の固定に・・・

機械要素設計のポイント 1

今回はメーカによりパワーロック、メカロックなどの呼び名で商品化されている軸とハブをキーレスで締結する摩擦締結具を紹介します。
締結の原理は内輪と外は互いにテーパーで接しておりロックボルトを締めつけることにより強力な締付け力(摩擦力)が発生し軸とハブを締結します。
用途に合わせいろいろな種類が有りますので使用する場合は注意が必要です。
(1)センタリング機能の有無
種類により・・・

アクチュエータ設計のポイント 6

今回はアクチュエータを駆動する方向制御弁を紹介します。
空気圧シリンダ等のアクチュエータへ圧縮空気を供給、また逆に圧縮空気を大気に放出するような、空気圧の流れ方向を制御するバルブを方向制御弁と言い一般的にアクチュエータ制御では下記5種類を使用します。
2位置シングルソレノイド
通電しない状態ではバネで戻り、ソレノイド通電中・・・

アクチュエータ設計のポイント 5

今回はアクチュエータを駆動する作動油を作る油圧ポンプを紹介します。
油圧ポンプとは、エンジン等の原動機の動力で駆動させ、油タンクの作動油を吸い込んで加圧した圧油を吐出す装置で油圧ポンプを機構別に分類すると、ねじポンプ、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等があります。
【ベーンポンプ】ベーンポンプは、ロータに10数個のすり割を設け、これに対してベーンが・・・

アクチュエータ設計のポイント 4

アクチュエータを駆動する圧縮空気を紹介します。
【空気圧の調質】圧縮空気は、コンプレッサーで圧縮され必要とされる工場内へメイン配管を通って各装置へ分配されます。
この配管を通ってくる前に、配管内の状態によりゴミとか、水分が含まれる恐れがあり、そのまま装置に不純物を含んだ空気が入ると故障の原因になります。
そのために各装置の・・・ 

アクチュエータ設計のポイント 3

アクチュエータの速度制御は、速度制御弁を使用して行います。
油圧、空圧とも制御弁の構造は同じですが流体の特性による違いがあり今回は空圧用速度制御弁(スピードコントローラ)を紹介します。
【構造】
速度制御弁は、アクチュエータの作動速度を調節するものとして広く使われている制御弁で、図のように絞り弁と逆止め弁が並列に組み合わされた構造です。
図で説明すると・・・

アクチュエータ設計のポイント 2

今回は複動型シリンダーのクッション機構を紹介します。
シリンダーに組み込まれているクッションは、移動体質量と合わせて大きな慣性力をもったピストンがストロークエンドで停止するとき、流体の圧縮による反発力を利用して衝撃力が直接ロッドカバーおよびヘッドカバーに作用しないようにするために取付けられています。
図はエアーシリンダーでストロークエンド手前で・・・

アクチュエータ設計のポイント 1

機械装置を構成する中で様々なアクチュエータが使用されていますが、今回は複合型動力シリンダーを紹介します。
流体の圧力エネルギー直線運動の機械的エネルギーに変換するもので、加圧された流体をシリンダー室内に導きピストン面に作用させると、ピストンには(圧力の作用する面積)×(圧力)で求まる力が加わりピストンロッドに重量物を結合しておけば、その重量物を直線状に動かせる物です。
複合形シリンダー構造図
シリンダーの両側に作動流体の出入口があり、方向切換弁によって・・・

制御設計のポイント 6

今回は押釦スイッチについて説明します。
押ボタンスイッチとは、操作部をその軸方向に手の押しまたは引き動作によって接点の開閉を行うように作られた操作スイッチを言い、動作もいろいろ種類があります。
モーメンタリ動作
スイッチを押した時に接点が動作し、離すと元に戻るスイッチ。
オルタネイト動作
スイッチを押すと内部に設けたロック機構により動作状態が・・・

制御設計のポイント 5

電装使用部品でよく耳にする電磁開閉器、電磁接触器、電磁継電器(リレー)について説明します。
一般的に3相誘導電動機(モータ)の起動、停止に使用するのが電磁開閉器、通常マグネットなどと呼ばれており電磁接触器(サーマルリレー)を組み合わせた物を言い、制御回路に使用される・・・

制御設計のポイント 4

大半の機械装置はDC24Vの電源を使用しています。
使用箇所も入力関係から出力用電磁弁まで制御関係総てという機械もあります。
半導体の進歩で直流安定化電源が安価になり機器を小型化したことなどから制御電源にDC24Vが多用されるようになったと思います。
直流安定化電源は制御方法から・・・

制御設計のポイント 3

今回はPLC(シーケンサ)のスキャンタイムについて説明したいと思います。
”スキャンタイム”PLCはラダー回路を毎回反復処理しており、この1回の処理時間をスキャンタイムと表記しています。簡単に言うとラダー回路を演算処理しエンド命令を受けて演算内容を入出力回路に出力する。また最初からラダー回路を演算処理といった具合に繰り返します。
最近のCPUプロセッサは・・・

制御設計のポイント 2

前回に続きPLC(シーケンサ)について説明したいと思います。
”スキャンタイム”PLCはラダー回路を毎回反復処理をしており、この1回の処理時間をスキャンタイムと表記しています。簡単に言うとラダー回路を演算処理しエンド命令を受けて演算内容を入出力回路に出力する。またラダー回路を演算処理といった具合に繰り返します。
プログラムが小さくプロセッサが高速なら、このスキャンにかかる時間は・・・

制御設計のポイント 1

現在のほとんどの機械装置はPLC(シーケンサ)により制御され動いています。
30年前はリレー(補助継電器)でシーケンス回路を配線処理していましたが、PLCが世の中に普及してから配線処理で構成していたシーケンス回路がプログラム入力で構成できるようになり複雑な機械運動が可能になりました。
PLCは小型のコンピュータで、中枢には・・・

トップランナーモータ設計のポイント

2015年4月以降、省エネ法によりポンプや送風機、コンプレッサーやクーリングタワー、そしてギヤモータなど産業用として国内で多く使用されている汎用モータ(効率クラスIE1)は、製造元となるモータメーカが製造・販売を行う事ができなくなり故障でモータ交換が必要な場合、同じ機種の汎用モータの入手はできなくなります。
モータ変更による注意点
1)全閉外扇形は、各社取付け寸法の・・・

シリンダーオートスイッチ設計のポイント

機械装置にはアクチュエーターとしてシリンダが多く使用されていますが、シリンダの動作状況を検出するセンサーとしてオートスイッチが一般的に使用されています。
動作原理は、シリンダピストン部の磁性体によりシリンダ外部よりピストン位置を非接触で検知するものです。
(1)構造
有接点タイプ
ガラス管内のリード片(小さな接点)をマグネットで磁化し、接触させるスイッチです。
機械動作のため振動や衝撃に注意が必要で・・・

速度調整回路設計のポイント

●アクチュエータの速度を調整する場合、
スロットルバルブ、スピードコントローラと呼ばれる絞り弁を使用しアクチュエータの速度を調整します。
アクチュエータの排出側の流量を調整する場合をメータアウト方式、流入側の流量を調整する場合をメータイン方式と呼びます。
●通常、絞り弁はメータインかメータアウトのどちらかを使用しますが、エアーシリンダでの飛び出し防止対策としてメータインとメータアウトの絞りを直列に入れて使用する場合があります。
エアーは圧縮性が有るためメータアウトの絞りだと・・・

加工・材料の検討でローコスト設計のポイント

●設備の加工サイズに合わせた寸法設計
自社及び加工依頼先の設備能力に合わせた部品設計をすることで加工コストを抑えます。
設備能力を考慮せず設計した部品図を基に加工設備を選択していました。
(例)ガントリービーム
最大ビーム長さ8900mmでは、加工機械のテーブル長さが10m以上のクラスが必要でした。このため加工機が大型になり、加工先が限定されるためコストアップの要因になっていました。
例えば、最大ビーム長さ6700mmを・・・

オイルシール設計のポイント

オイルシールには使用条件や目的に応じさまざまものがありますが、一般にゴム材料のくさび状のリップがあり、リップ先端を軸の表面に押し付けて密封しています。
オイルシールは、他のシールと比較して低い圧力範囲で使用され通常0.03MPa以下の圧力条件で、軸受と併用して使います。
油だけでなく水や・・・

パッキン設計のポイント

機械や装置において液体や気体が外部に漏れないようにする事を、シールと呼びます。逆に外部のごみや異物が内部に侵入するのを防ぐ働きもしています。
宇宙ロケットから各種機械装置、家庭のガス、水道の配管、壁のひび割れの補修まで非常に幅広く使われており普段あまり目立たない部品ですが、機械の性能維持に重要な役割を果たしています。
今回は一般によく使用されているOリングを紹介します。
Oリングは断面が・・・

チェーン設計のポイント2

今回はチェーン駆動の1つピンギア駆動を紹介します。
●特徴
1)大速比(1:5)でドラム径が大きい場合に経済的
2)ローラチェーンのアタッチメントをドラムなどにボルト止めするだけで取り付け保守が容易
3)ドラム外径、直線長さなどの自由度が大きい
4)取付精度がラフであり精密加工が不要
5)正確な駆動に適さず平歯車に比べ騒音が高い

チェーン設計のポイント

今回は動力手段のひとつであるローラチェーンです。チェーンというのは鎖のことですが、巻掛け伝動に使われるのは、チェーンでもローラチェーンと言います。
●特徴
1)大きな減速比が得られる(一般的に1:7)
2)長い軸間距離が取れ自由度が大きい
3)多軸伝道が可能(両面が使用可能)
4)取付、取替えが容易(切り継ぎが可能)
5)平歯車(ギヤ)に比べ衝撃吸収能力が高い
●使用上の注意点
1)チェーンは鋼製で・・・

軸受け設計のポイント

軸受けには大きく2種類あり一つは転がり軸受けで一般的にベアリングと呼ばれます。
もう一つは滑り軸受けで無給油ブッシュなどと呼ばれていますが滑り軸受けのこともベアリングと呼びます。
●滑り軸受け
軸受け=転がり軸受けと考えがちですが実際は滑り軸受けの方が使用頻度は高く、選ばれる理由として構造が簡単、安価、揺動運動・・・

歯車、ラック 設計のポイント

動力伝達の手段として平歯車、ラックを使用します。平歯車、ラックは、動力を効率よく、しかも正確に伝えることができる部品で多くの装置に使用されています。
●平歯車の基礎知識
2つの歯車が組み合わされている場合、それぞれの歯数の比で減速、増速が行えます。
歯車Bの歯車が歯車Aの歯数の2倍である場合、歯車Bを1回転させるために・・・

材料強度のポイント

機械設計に材料強度の知識は欠かせません。強度不足によって機械が壊れるのは絶対に避けなければならない事ですが思うように行かないのが世の中です。
●荷重の形式
機械部品は、ある程度以上の強い荷重が加えられた時に壊れます。
荷重の代表的な形式として引張り荷重、圧縮荷重、せん断荷重があります。
●材料の引張り強さ
引張り強さは、材料の強度を表す最も基本的な指標であり、炭素鋼など・・・

ボルト「ネジ」のポイント

機械装置を作るうえで必ず使うのが「ボルト」です。
ボルトは締め付けるだけでも、軸方向に引っ張り荷重を受け、使用する場所によっては機械の運転中にさらに強い力を受けることが有ります。
●ネジ山のせん断荷重
オネジとメネジが接している部分では、ネジ山にせん断荷重が発生します。
オネジとメネジが同じ材質の場合、オネジの方がせん断力を受ける面積が小さいので先に壊れ易くなります。アルミ、鋳物、樹脂部品にメネジ加工する場合などは、メネジの方が壊れ易くなるので注意が必要です。
一般的にヘリサート(ネジ強化ブッシュ)によりメネジ強度を上げる方法を使用します。
●ネジへのせん断荷重
ネジに強いせん断荷重や曲げ荷重が・・・

油空圧電磁弁設計のポイント

油空圧電磁弁は電磁石により切り替え弁を動作させ流体を制御する物で、電磁石には直流タイプと交流タイプがあります。
一般的には交流タイプ(100Vや200V)ですが、最近は半導体による制御が多くなってきたこともあり直流タイプ(24V)も増えてきました。
●交流タイプ
1)応答性が良い
2)始動電流が吸着中の保持電流の5?10倍
(リレーなどの接点容量に気をつけないと、接点が溶着する事がある)
●直流タイプ
1)応答速度が・・・

制御盤 設計のポイント

機械装置には機械を制御する制御装置が必要になります。
30年前は、リレー回線を配線で組んでいたので、制御盤が大きくロッカーサイズの制御盤が3台ぐらい必要だった物が、今では1台で収まるようになりました。
制御盤の小型化高密度化に伴い熱対策という問題が発生します。
外気導入孔、ファンモータを取り付けて温度を下げる方法もありますが、ファンモータを取り付けると制御盤内がどうしても汚れ、NC、サーボアンプなどの電子部品にオイルミスト、切削液などが付着すると性能、寿命が低下します。
●工作機械 制御盤の施工注意点
1)外気が導入されるような穴・・・

ケーブルベア設計のポイント(2)

ケーブルベアは種類、アクセサリも多く色々な設置が可能となります。
同じケーブルベアでも設置状態により移動ストローク、支持物質量、移動速度等が異なりますので注意が必要です。
当社製品に仕様しているケーブルベア設置例を紹介します。
○水平仕様
ケーブルベアを横向きにして横中グリ用工具交換装置(ATC装置)チェンジアーム部に使用した事例です。
標準設置に比べ移動ストロークは長くなりますが支持物質量、及び移動速度は低下します。
ケーブルベアの下側、両横面にガイドが必要となります。
○ロングスパン仕様
標準の能力線図を越える長いストロークで・・・

軸継手設計のポイント

軸継手は2つの異なる回転体を連結し、トルク伝達することを目的とした部品で一般的にカップリングと呼ばれリジットタイプとフレキシブルタイプの2種類があります。
○リジットタイプ
リジットタイプは軸を継ぎ足す場合、剛性を高める場合などに使用します。
<特徴>
1)軸同士の取付精度(同芯度、直角度)が必要となります。
2)剛性が高くねじれによる位相差は発生しません。
3)運転中の振動、熱膨張は吸収できません。
○フレキシブルタイプ
フレキシブルタイプは、ある程度の偏芯、偏角、軸方向移動を吸収できます。
<種類>
1)円筒材にスリットを・・・

締結具設計のポイント

締結具は各メーカーより多くの製品が発売されており「パワーロック、メカロック」などの名称で呼ばれています。
締結具はキー溝加工等が不要で公差がH8、h8、表面粗さ12S程度で締結が可能で位置決め、位置合わせが簡単に行え締結後はバックラッシュが無く、振動、衝撃による軸のヤセ、焼きつき等の心配がいらない製品です。
○設計・施工のポイント
1)各社とも似たような仕様で互換性があります。(入手性を考慮しての選定が可能)
2)センタリング機能が有る物・・・

ケーブルベア設計のポイント

移動部位に配線配管を施工する場合、多くの装置でケーブルベアが使用されています。
これは何本もの配線配管を装置干渉から防ぎ、スムーズに機器を移動させ機器を移動させ配線配管保護に一役買っていますが、使用すれば問題が発生しないわけではありません。
高速の移動装置となるとケーブルベア内の配線配管の干渉により早期摩耗、断線等が発生するため注意が必要です。
○設計のポイント
1)ケーブルベアの曲げ半径設定
 (挿入ケーブル、配管の仕様以上に設定)
2)ケーブルベアの占積率確保(60%以下)
3)両端末の配線配管・・・

ATCチェーン設計のポイント

チェーンは、搬送・駆動伝達の方法として多くの装置に、幅広く利用されています。
一般的にチェーンと聞くと自転車のチェーンを想像されると思いますが、ATC装置の工具マガジンに使用している工具搬送用のチェーンを紹介します。
チェーンはホローピンと呼ばれるピンと、リンクと呼ばれるプレートから構成されています。
ATC装置では、主にチェーンの・・・

マガジンフレーム幅縮小のポイント

工具本数、チェーンレイアウトによりマガジンフレーム幅、高さが決まります。
ところが本機取り付けスペース、高さ制限などの諸条件でスペースオーバーになる事が多々あります。今回はコーナーローラの径を小さくしてフレーム幅を縮小する方法を紹介します。
右図はキャプトC6:90本のATCのマガジンです。駆動部ローラ径・・・

コンベアにおけるワークセットミス回避(ポカヨケ)設計のポイント

ワーク搬送用コンベアにおいて、ワーク判別及び姿勢の良否が必要になり、この判別の良し悪しで、機械の稼働状況が左右されます。
カムシャフト加工機に装備のワーク搬入コンベアに取り付けしたポカヨケ機構の一例です。
コンベア中央のガイドとノレン式カバーのみで構成されており、構造が単純です。
ワーク取り出し部分では近接スイッチでワーク位相検知を行い、決まった角度でワークを機械に搬送しています。
1)市販のアタッチメントチェーンを使用し、・・・

大径マガジンの回転駆動のポイント

PCD1800mmの円盤型マガジン(工具24本収納)を回転駆動する装置です。
回転駆動を伝達する方法はいろいろありますが、径が大きい場合仕様部品が大形で特殊になることが多く、入手性が極端に悪くなることがあります。
本例は市販のピンギヤホイールを使用することで大きな減速比を作り出し、低容量のサーボモータで駆動できるようにした実施例です。
1)モータは低容量で駆動可能
2)減速機は低容量の標準品が使用可能
3)部品点数が少なく構造が簡単
4)長期メンテナンス無しで使用可能
掲載写真は・・・

オートローダにおけるワーク搬送エアーブローのポイント

内径把握ワークのため加工機側での切粉除去が難しく、ワークチャック部に切粉による圧痕が付くのを防止するため、チャック部にエアーブロー機能を追加した事例です。
メリット
1)特別なエアーブローノズルは不要
2)エアーブロー用時間が不要
(ハンド下降中にエアブローを連動させ、別途時間を必要としない)
3)ピンポイントエアーブローのため、エアー使用量が小量で可能
デメリット
1)チャック爪にエアーブロー用配管加工が必要
2)Wハンド部に設置のため、配管が複雑

油圧・空圧配管のポイント

通常機械装置を動かすには配管・配線が必要です。
配線・配管処理が不十分だと漏れ・断線によるチョコ停等の不具合が発生する恐れがあります。
1)スパイラルチューブをハンドに使用した例
スパイラルチューブの収縮性を利用してハンドの開閉及びエアーブローの配管をした装置です。
ハンドが前後に移動し、尚且つ270°回転運動します。
配線は前後移動用の中空シャフト内を通して行っています。
2)油圧ホースをマルチクランプで固定した例
油圧配管は電磁弁切換時振動が・・・

油圧、空圧回路設計のポイント

油圧・空圧回路を設計する場合、様々な補機類を使用し装置に合わせた選定が必要です。
1)圧力を調整する。(減圧弁、増圧弁)
通常油圧供給圧力は必要推力に合わせて設備機械専用の油圧ユニットを準備し、必要圧力の高い方に設定しています。
傷つき易いワークなどを把持する場合など推力を下降する場合、減圧弁を使用し圧力を調整します。
通常空圧供給は工場設備のエアーを使用します。供給圧力が0.3MPaに設定されている工場もあり、推力不足を補うために増圧弁を使用する事もあります。
2)速度を調節する
アクチュエータの速度を調整する場合、流量を調整します。 スロットルバルブ・・・

電磁弁選定のポイント

電磁弁には制御用途により色々なポート切替え種類があり、装置に合わせた選定が必要になります。
1)2位置シグナル
スプリングにより常時一方向に流体を制御し、通電時のみ逆方向に流体を切り換えます。
通常プッシャー等の装置に使用し、停止時には安全方向に復帰します。
2)2位置ダブル
電磁弁により切り換えた方向に流体を制御し、通電を停止しても状態を保持します。
常時どちらかに装置位置を保持したい場合に使用しますが、中間での停止はできません。
ストッパ等の比較的短いストローク、途中停止が都合の悪い部位に使用します。
3)3位置スプリング
電磁弁により切り換えた方向に・・・

サーボモータ選定のポイント

最近は工作機械周辺装置においても、サーボモータを使用した装置が多くなっています。
サーボモータを使用する装置を設計する際、トルク、回転数以外に加減速時間、サイクルタイム、イナーシャ比などの選定が必要になります。
選定を間違えると制御アラームとなり、駆動できなくなってしまいます。
メーカーから技術計算の記載がされていますが、各社の表記基準が統一されていないため、我々設計者が選定計算を行うのはなかなか難しく、頭痛の種なのです。
注意点
1)サーボモータのピークトルク性能が向上した分、・・・

工具基準寸法の設定

加工工具には一般的に基準寸法が設定してあります。 工具収納用ホルダを設計する際、特に難しいのがテーパ部分の基準径の設定です。
加工径(穴)が小さければ食い付き現象が現れ、工具が抜けなくなることがあります。
逆に、加工径が大きければ食い付き現象はでませんが、位置がバラつくとか、工具が傷つく可能性があるのです。
この寸法をいくらに設定するかが重要なポイントですが、測定し辛いのが難点です。
一般的には・・・

近接スイッチの特性

ワーク、工具有無確認、動作端を検知するセンサーとして、近接スイッチがあります。
リミットスイッチ、リードスイッチのようなメカ部分が無く、金属が近づくとセンサーが動作し、非接触で安定的に検出できる優れものです。
以前は3線式でセンサー出力形態により型式が違っていましたが、最近は2線式が主流でPNP,NPN配線双方に対応でき便利になりました。
この近接スイッチも特有の特性があり、使用時には注意が必要です。 
1)近距離で並列配置すると・・・

光電スイッチ設計のポイント

ワーク、工具の有無を検知するセンサーとして、光電スイッチを使用することがあります。光電スイッチは光により有無を判断する
センサーですが、光電スイッチ特有の特性があり、使用時には注意が必要です。
透過形 1)投光器と受光器を対向して設置
2)動作安定が高く、検出距離が長い 3)検出物のツヤ、色、傾き等の影響が少ない
4)他面からの受光誤動作の可能性あり
回帰反射形・・・

ローダワーク搬送の姿勢変更

ワーク搬送において、ワークの姿勢変更は必要不可欠な要素です。
前工程からのワーク姿勢を加工姿勢へ変更する必要があるとか、次工程に送る場合に姿勢変更が必要な場合があります。
その場合、搬入、搬出工程で姿勢変更するか、或いはローダハンドで姿勢変更するかのどちらかで行うことになります。
ローダハンドに姿勢変更機能を持たせるかどうかは機械のレイアウト、仕様等により使い分けが必要になります。
ローダハンドに姿勢変更機能を持たす場合には・・・

機械運搬方法の考慮

ATCやAPCはもとより、工作機械ともなると機械質量は数トンから十数トンに及びます。
機械の運搬は当然クレーンで吊り上げ、トラックやトレーラーで運んでいくわけですが、運搬方法についても設計段階から考慮していく必要があります。

【Before】
機械の設計時に運搬方法を考慮していないと、クレーンで吊り上げる際に、どこを吊っていいのかわからない、など運搬作業効率の低下につながります。
【After】
機械運搬におけるポイントは・・・
●クレーン吊り上げのためのアイボルト取り付け位置を考慮
●トラック固定のためのボルト位置を考慮
●運搬用治具を準備すること

オートローダにおけるワーク搬送の多品種対応

一般的に設備を検討する場合、1品種での設備を導入するのはメリットが少ないので多品種に対応した機械が求められます。
類似ワークにおいて、直径違い、長さ違いなど様々な種類を搬送する場合のポイントを紹介します。

工具の位相と干渉防止

言うまでもないことですが、工具には位相合わせのためのキー溝が設けられています。ATC(自動工具交換装置)に工具を装着する際には、マガジンのポット側キーと工具のキー溝を合わせるわけですが、工具レイアウトに留意しないと工具同士の干渉が発生してしまいます。

ローダワーク搬送のチャック

ワークを搬送する場合、どの部分をクランプするかで使用するチャックの形状、保持力が決定します。
チャック使用時のポイントを紹介します。

ATC 高速工具交換のポイント

ATC(自動工具交換装置)において、工具交換のスピードを上げることは、加工時間全体の短縮、生産性の向上、ひいては生産現場のコストダウンにつながります。
工具交換のスピードを上げるためには、チェンジャーのアームを短く設計することがポイントとなります。

APC 段取りステーション

通常立旋盤用のAPC 装置では、ワーク芯出し用の段取りステーションが必要です。
この場合の段取りステーションは、本機と同程度の回転精度が要求されます。
旋回、荷重受け用ベアリングの構造、回転駆動方法が重要なポイントになります。
1)ギヤ駆動方式では、高精度の大径ギヤが必要になり、コスト高になります。
2)チェーン駆動方式(ピン・ギヤ方式)は、バックラッシュが多いので
  別途位置決め装置が必要になります。
3)回転駆動源はインバータ併用で、汎用ギヤードモータが使用できます。
4)駆動部の振動は禁物で、芯出し時に直接ワークの振動として現れます。
5)回転部のアクチェータを極力少ない構成にしないと、エンドレス回転の
  ため、油空圧配管に苦労します。
6)回転精度の最終的な確認はパレットで行いますが、回転ベース部にも
  測定可能な箇所を設けておくと、組立・メンテナンス作業に有効になります。

APC パレット乗り移り

APC 装置と本機テーブル間のパレット乗り移りは、本機カバー、
シャッター等が設置されており、通常、ガイドレールをオーバーハング
させて乗り移りさせます。
オーバーハング部が剛性不足の場合、撓みが発生しパレット乗り移りに
支障をきたすことがあります。
今回は、このオーバーハング状態での支障を回避した乗り移り方法
事例を紹介します。

自由度の高い工具配列を実現するATC設計のポイント

【Before】
チェーン駆動部(割り出しユニット)がフレームから外部に出ていると、ツールをセットした時にツールと干渉する可能性があります。そのため、大型ツールや異形状のツールに対応できず、設計に制限がでてしまいます。
【After】
チェーン駆動部(割り出しユニット)をフレームの内部に収まる設計をすることで、ツールとの干渉がなくなり、マガジンにセットできる工具サイズや形状に制限のない自由度の高い工具配列が実現できます。

倍送り機構

機械装置では設置スペース、干渉等の問題で必要ストロークのシリンダ等の
駆動機器が取り付かないことがあります。この様な場合には倍送り機構を
使用して寸法短縮を行います。・・・

工作機械周辺装置の海外出荷対応におけるポイント

海外出荷対応における、機器選定・電器設計・メカ設計のポイントをご紹介します。

回転運動と直線運動

駆動源として主にモータによる回転とシリンダによる直線の2 通りがあります。
機械装置ではこれらの駆動源を使用して仕様にあった運動を取り出します。
直線運動を回転運動に、逆に回転運動を直線運動に変換する一般的な例を紹介します。

サーボモータによるATC マガジン駆動のポイント

マガジンの駆動位置決め方法としてサーボモータを使用する場合のポイントを紹介します。

ATC スイングアームの駆動方式

スイングアームの駆動方法にはカムユニット式と油圧方式の2通りがあります。
機械のレイアウト、工具仕様等により使い分けが必要になります。

ATC マガジン位置検出カウント方式の信頼性を向上させるポイント

マガジン位置検出カウント方式の信頼性向上のポイントを紹介します。
カウント信号は機能上1個でよいのですが、2個にすることで・・・

ATC マガジン位置(工具ホルダ番地)検出方式

マガジン位置検出方式には「絶対位置検出」と「カウント検出」の2通りがあります。

ATC 工具位相とキー位置

工具のグリップ部には位相(方向)を決めるためのキー溝が設けられています。
工具を主軸に装着する際、シングルポイント工具、クーラントスルー工具等のように位相が重要な工具においては、特に工具位相とキー位置との関係は重要なファクターになります。
弊社実績の2通りのキー位置について紹介します。

運搬時の固定具が必要

大型の装置になればなるほど、運搬時に車上でしっかりと固定することが必要になります。
安全・確実に運搬を行うための注意点は・・・

長尺パレットの搬入出

パレットチェンジャにおいて、パレット搬送用フック位置を何処に設定するかは設計の
重要なポイントになります。

チェーン式マガジンとマトリックスマガジンの使い分け

ATC装置は多数の工具の交換を行うための装置です。必要とされる工具本数や交換頻度、マガジンと主軸の位置関係、床面積等によってチェーン式マガジン/ マトリックスマガジンを使い分ける必要があります。

スイングアームとフォークアームの使い分け

ATCのチェンジアームにはスイングアームとフォークアームの2種類があり、機械仕様やレイアウトによって適したタイプを選択しなければなりません。その使い分けのポイントは…

コラムマウント方式と別置式の使い分け

ATC マガジンの方式として、コラムマウント方式と別置式の2つのパターンがあり、本機の仕様や設置スペースなどによりそれぞれメリット・デメリットがあります。

アームメカロックと油圧アシスト

ATCチェンジアームには工具を確実に把持するための機構を設けています。
その機構として、アームメカロックと油圧アシストについてご紹介します。

フォーク式アームのチェンジャ工具搬送方法

フォーク式アームのチェンジャ走行パターンにはおおまかに3つのパターンが有り、機械本体とATCの位置関係や設置スペースなどにより最適な走行パターンを選定していくことが求められます。

運搬を考えた吊りボスの準備

装置の工場搬出や納入・据付などを考えると、クレーンでの吊り上げや搬送車両での運搬は必須の要素となります。こうしたことを設計段階から考慮しておくことは非常に重要な要素となります。

工具テーパ部の保護

工具テーパ部は主軸への工具装着において、加工精度を維持するための非常に重要な要素となります。
この部分をどう扱うかはATC 装置の機械仕様として見逃せないポイントです。

マガジンの工具取り出し部はスプロケット上がベスト

チェーン式ATCにおいて、マガジンからチェンジユニットがどの位置で工具を取り出すのか、私どもエイ・テイ・シイではスプロケット上での取り出しを標準としています。そのポイントは・・・

摺動抵抗の少ないチェーンレイアウト

ATC マガジンもチェーンレイアウトによって様々な特性、メリット・デメリットがあります。
今号ではATC マガジンのチェーンレイアウトの種類についてご説明をいたします。

コンパクトなATC マガジン駆動ユニット

必要な機能を満たし、かつスペース効率の高い設計を行なうことは機械設計に求められる重要な要素です。
構成するユニットの省スペース化の一例として、ここでは、チェーン式ATC装置においてマガジンを駆動させるユニットの省スペース対応をご説明します。

ATC設計におけるツールのマガジン内でのアンバランスを防ぐためのポイント

Before
片方のマガジンに偏って工具を収納してしまうと、偏荷重によってチェーンの駆動がスムーズにできなくなってしまう。

After
・ある程度の偏荷重に対応できるように駆動力を強化することがポイント
・マガジン内アンバランス質量を仕様上でしっかり明確にしマガジン内アンバランスを防止。

ATC設計におけるキー位相のポイント

Before
チェーン式ATCの場合、工具インデックスに伴い、ポットのキー向き(位相)が変わります。つまり、取り付けられた工具の位相も変化するため、異形工具の場合は、隣接する工具の干渉が起こってしまいます。

After
特に、異形工具を使用する場合は、工具配置図上でマガジンへ配置する工具レイアウトを作成し、隣接する工具に干渉が生じないようシミュレーションを行うことで、工具干渉を避けることができます。

アームバックラッシを低減するためのATC設計のポイント

Before
チェンジアームの旋回機構には、ラック&ピニオン機構が使われています。アーム停止位置精度を上げるため、バックラッシを少なくするのに、ラック&ピニオンの部品加工精度で追求すると・・・

After
設計段階からラック&ピニオン部分にバックラッシ調整機構を設けることで、コストダウンとメンテナンス時の作業効率を上げることができます。
 
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