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ホーム > WEBマガジン SHINKAWA Times > メカトロニクス技術講座 > メカトロニクス技術講座 巧妙性実現の手段群(1)
掲載日:2015年04月07日

2 巧妙性実現の手段群(1)

2-1 メカニズムの速度特性の活用と加速度

直進テーブルの往復動作実験

各種の速度特性

 

例えば図 2-1(a)のようにモータで送りねじを駆動し、その出力ブロックをコネクティングロッドで直進スライドテーブルに接続すれば、直進テーブルはモータの回転によってネジ送りされるので図 2-1(b)のように一定速度でゆっくりと前進します。技術実習教材「メカトロモジュール」での構成は写真 2-1(c)のようになります。

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図 2-1(a) 直進テーブルの送りねじ駆動

モータは減速機組込みで毎分 60 回転するとして、送りねじのリード \(4mm\) とすれば、ナットを組込んだ出力ブロックは毎秒 \(4mm\) 進むので、これに接続した直進スライドテーブルは \(10\) 秒間で \(40mm\) 前進します。当然この場合の移動特性はグラフにすると直線となります。

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図 2-1(b) 等速度でゆっくり進む移動特性のイメージ図

(写真中の「ロータリエンコーダ」は、このスライドテーブルの変位を検出してグラフに変換しているのです。)

 

これでは \(100mm\) 進むのに \(25\) 秒も待たなくてはなりません。つまり一往復するのに \(50\) 秒もかかってしまいます。

ただし、もしスライドテーブルの上に水を入れたコップを置いたとすれば、この速度では水面は殆ど揺れずに安定しています。

写真 2-1(a)実習用直進テーブル

 

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写真 2-1(b)直進テーブルに載せたコップと受け皿

 

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写真 2-1(c)実習用組合せ(モータ・送りねじ・直進テーブルと特性検出用ロータリエンコーダ)

 

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どうもこれでは遅くてしようがない、となると例えば図 2-2(a)のようにメカニズムをラックアンドピニオンに換えて高速で動作するようにしてみます。技術実習教材「メカトロモジュール」での構成は写真 2-2(a)のようになります。

 

もし前例と同じモータ速度で駆動するとすれば、ピニオンのピッチ円径は \(40mm\) なので、

出力速度は毎秒 \(40πmm=125.66mm\) となり、\(100mm\) のストロークを \(0.8\) 秒で進むことになります。

 

一見これでよさそうに思われますが、現実に装置を駆動してみますと、始端・終端でショックが大きく殆ど使い物になりません。コップの水は一往復ごとにこぼれてしまいます。モータの速度を調節して、\(100mm\) を \(3.5\) 秒ぐらいで進むようにすれば、何とかショックも少なくて済み、コップの水もどうにかこぼれないで済みそうです。

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図 2-2(a)直進テーブルのラックアンドピニオン駆動

写真 2-2(a)ラックアンドピニオンを用いた実習用組合せ(必要に応じて減速歯車も用いる)

 

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次回は、どうすれば高速でも水がこぼれないようにできるかを解説します。

本コラムに関するご意見、お問い合わせ:t-kikaku@shinkawa.co.jp

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株式会社新興技術研究所 熊谷 卓 による「生産性向上とメカトロニクス技術講座」は、クリエイティブ・コモンズ

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