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MANUFAC

ブッシュ圧入の組立機、溝のクリアランスと止まり方で電気制御か機械制御かを決める

鋼のブッシュを片側1.0mmのクリアランスで治具の溝へ送り、ハウジングに圧入する8割出しの組立機で、機械と電気の分担を決めます。非常停止で溝の壁がブッシュに干渉する時間帯、しめしろと深さの公差、詰まりの衝突力、停電でZが落ちる距離をシミュレーションで振り、結論が逆になる条件を数字で示します。

公開 /更新 /読了の目安 32 分

執筆・監修: 佐々木 航/人が監修しながらAIを活用して執筆

安全面: 未確認 この記事の安全に関わる内容は、機械安全の専門家の確認を受けていません。実機の設計では、リスクアセスメントを行い、有資格者とメーカーの資料で確かめてください。

ブッシュ圧入の8割出し組立機で、押し込みが送るブッシュが割出しテーブルの治具の溝に入るところの3Dモデル
目次
  1. 装置の前提と、比べた3つの構成
  2. 1.5秒の中で、何がどこに重なるか
  3. ①同期は、止まり方で崩れる
  4. ②深さは、何に当てて止めるかで決まる
  5. ③詰まりの力は、上流の慣性で決まる
  6. ④停電で落ちる距離は、リードと下降の速さで決まる
  7. この装置の分担と、機械・電気・制御の取り合い
  8. 機器表
  9. 現場で問題になること
  10. こういう時は機械、こういう時は電気
  11. モデルに入っていないもの

例として、顧客のワークを鋼のブッシュ(外径φ12 p6、内径φ8、長さ10mm)と、穴φ12 H7のハウジングとします。ブッシュは押し込みで割出しテーブルの治具の溝へ送ります。溝の幅は14mmで、ブッシュとのクリアランスは片側1.0mm。そのあと圧入のZで、ブッシュをハウジングの上面から0.5mm下げた深さまで圧入します。深さの公差は±0.05mm、抜ける力は1,000N以上(仮)です。

この組立機の機能を機械と電気のどちらに持たせるかは、ワークの条件から決まるクリアランスと干渉の数字で判断できます。

ワークの条件 装置で決まること
溝とブッシュのクリアランス片側1.0mm テーブルが半径250mmで1.0mm、角度で0.229°を超えてずれると、溝の壁がブッシュに干渉する
ブッシュの先端が溝に入るのは押し込みの25mmから 割出しの終わりから先端が溝に入るまで80ms空ければ、惰性で止まっても干渉しない
H7/p6のしめしろ0〜29µm 圧入力は平均2,551N、最大6.0kN。抜ける力の不足は荷重の波形で判定する
深さ±0.05mm、Cpk1.33以上(仮) 深さは工具の肩をハウジングの上面に当てて決める
待機位置で工具の先とワークのクリアランス5mm Zの保持ブレーキは遅れ20ms以下、下降の速さは140mm/sまで

角度の値は1.0 ÷ 250 = 0.0040rad = 0.229°で出しました。ハウジングの高さのばらつき、ブッシュとハウジングの表面の状態で変わる摩擦係数、詰まったときに先端と治具が受けてよい力は、モデルからは決まりません。この記事では仮の値を置いたので、設計者が客先に確認する項目です。

非常停止でサーボのトルクが切れ、ダイナミックブレーキ(DB)も効かずに惰性で止まると、割出しの終わる36〜21ミリ秒前の16ミリ秒に押した場合だけ、治具の溝の壁がブッシュに干渉します。

テーブルと押し込みをサーボ2軸の電子カムで動かし、押し込みを割出しの終わりに詰めて重ねた設計の、モデルの結果です1。ただ、同じSTOでもDBが効くか、SS1で減速して停止させれば、2軸がばらばらに止まっても干渉しませんでした。カム軸1本なら、どの時刻に止めても干渉しません。惰性で止まる最悪の場合まで見込むなら、ブッシュの前の面が溝に入るまで、割出しの終わりから80ms空けておけば足ります。

機械で持たせるか、電気で持たせるか。答えは機能ごとに変わります。ブッシュ圧入の8割出し組立機の中で、4つの場面での結論は次の表のとおりです。

場面 この装置での答え 結論が逆になる条件
①割出しと押し込み 割出しはカム式、押し込みはサーボ。割出し完了を確認してから動かす 割出しの数が品種で変わるなら全部サーボ。惰性の停止を見込むなら80ms空ける
②圧入の深さ 深さは工具の肩で決め、良否は荷重の波形で判定する 深さを品種で変えるなら、上面を測ってから位置で止める
③詰まり 先端にリミッタ、衝突したあとは衝突検出 衝突する速さが0.05m/sなら、トルク制限だけで基準の条件で0.69kN
④停電 Zのブレーキは遅れ20ms以下にし、ワークの手前で減速 リード20mmの軽い軸は、停止中でも遅れ40msで5mmを超える

なお、計算した数字はすべてシミュレーションの値で、実機で測ったものではありません。安全面の確認もまだです。

装置の前提と、比べた3つの構成

要求は次の表のとおりで、どれもこの記事の前提として決めた値です。

項目 この記事の前提
装置 鋼のブッシュをハウジングに圧入する8割出しの組立機
処理量 毎分40個(1サイクル1.5秒)。割出し0.5秒、停止時間1.0秒
テーブル アルミのφ600×20mmに、鋼の治具1.0kgを半径250mmに8個。慣性は形から1.19kg·m²
押し込み 水平に40mm。送るブッシュの前の面(以下、先端)は25mmから治具の溝(幅14mm、片側のクリアランス1.0mm)に入る。前進0.3秒、保持0.1秒、後退0.3秒、可動1.5kg
ブッシュ 鋼、外径φ12 p6、内径φ8、長さ10mm。ハウジングは穴φ12 H7、外径φ30相当
圧入の深さ ハウジングの上面から0.5mm下げる。公差±0.05mm、Cpk1.33以上(仮)
抜ける力 1,000N以上(仮)
詰まり 先端と治具が受けてよい力は1.5kNまで(仮)
圧入のZ 可動10kg、ボールねじのリード5mm、750W、保持ブレーキ付き。待機位置で工具の先とワークのクリアランスは5mm
電源とエア 三相AC200V、エアはゲージ圧0.5MPa
安全 囲いとドアスイッチ。非常停止は安全リレーとドライブの安全機能で受ける

比べた構成は次の3つです。

構成 中身 この装置では
全部機械 カム軸1本で割出しと押し込み。圧入はエアシリンダと工具の肩 止まり方は強い。押し込みの時間を変えるたびにカムを作り直し、荷重の記録が残らない
全部電気 テーブル、押し込み、圧入のZをサーボにし、電子カムとサーボプレス 品種替えはパラメータで済む。止め方しだいで干渉し、詰まりと落下に別の対策が必要
分担(採用) 割出しはカム式インデックス。押し込みと圧入はサーボ、深さは工具の肩 8か所で止まる割出しは品種で変わらない。変わるのは押し込みと圧入だけ

全部機械にすると、止まり方には強くなります。1本の軸がテーブルも押し込みも決めるので、非常停止でどこに止まっても位相は崩れません。そのかわり押し込みの時間を品種で変えるたびにカムを作り直すことになり、圧入の荷重も記録に残りません。

そこで採ったのが、分担の構成です。割出しの数は8で決まっていて品種で変わらないので、カムに持たせても失うものがありません。押し込みのストロークと時間、圧入の深さと判定は品種で変わるので、こちらはサーボに持たせる、という分け方です。決め手は、以下の4つの場面の数字でした。

1.5秒の中で、何がどこに重なるか

1.5秒のタイムチャート
この記事の前提の値。押し込みの3段は、先端が溝に入る時刻の違う3つの設計。いちばん下が採用した設計

図で見てほしいのは、押し込みの前進が割出しの終わりにどれだけ重なっているかです。先端が溝に入るのは前進を始めてから171.6ms後で、詰めた設計は割出しが終わって20ms後、余裕80msの設計は80ms後に入ります。

採用した設計は、割出し完了の信号から10ms後に前進を始める形にしました。10msは近接センサの応答1ms、PLCの入力フィルタ1ms、スキャン5ms、サーボへの指令の遅れ3msを足した値で、どれも仮に置きました。先端が入るのは0.682秒、割出しの終わりから182ms後で、後退端に戻るのは1.21秒。入力軸が312°(1.30秒)の時点で後退端を確認し、後退端になければインデックスを止めます。

詰めることでサイクルタイムが縮むのは、押し込みの工程が装置を律速するときだけです。押し込みだけで決まる最短のサイクルは、詰めた設計で0.897秒、余裕80msで1.017秒(毎分59個)でした。毎分40個の1.5秒なら、採用した設計でも後退端から次の割出しまで0.29秒残ります。つまりこの装置では、割出し完了を待っても毎分40個を保てます。

圧入のZは、割出し完了から25ms後に下降を始めます。5mm近づくのに0.1秒(平均50mm/s、ピーク100mm/s)、10mm圧入するのに0.26秒、保持が0.05秒、戻りが0.175秒で、1.11秒には上の位置に戻ります。荷重の判定は、保持の終わりから40ms後です。

①同期は、止まり方で崩れる

非常停止で止まるカム式の割出し
ダイナミックブレーキが効かずに惰性で止まると、溝がずれてブッシュが当たる

上の2組の3Dと動画は、詰めた設計で、割出しの終わる30ms前(0.470秒)に非常停止を押した場面です。カム式は入力軸が166.7ms、20°で止まり、溝のずれは0.00mm。押し込みは32.0mmで止まり、ブッシュは溝に入りかけたまま止まります。サーボの側は、DBが効かずに惰性で止まる場合です。非常停止の0.148秒後に、惰性で回るテーブルの溝の壁が、溝の入口から約2mm出たブッシュに横から干渉し、ブッシュが入口に噛み込んでテーブルと押し込みを止めます。干渉したときのずれは半径250mmで4.2mm、止まったときは4.3mmでした。干渉する時刻とずれは、ブッシュのわずかな位置の違いで変わります。ブッシュの寸法は②と同じです。治具の押さえばね1N、ブッシュの質量4.15g、摩擦係数(鋼とブッシュ0.3、マガジン0.10、先端0.15)は、3Dのために仮に置いた値です。

トルクが切れたあとの減速は、摩擦と慣性で決まります。テーブルは摩擦トルク1.0N·m(仮)で0.84rad/s²しか減速せず、割出しの速さのピーク2.76rad/sから惰性で回れば261°進みます。減速機の引きずりがあっても、1mmを超えてずれることは変わりません。押し込みで影響が大きいのは、ロータとねじの慣性です。

押し込みの換算質量  M = m + (Jr + Js) × (2π ÷ L)²
                      = 1.5 + (0.14 + 0.032) × 10⁻⁴ × (2π ÷ 0.010)² = 8.29 kg
                        (ロータとねじで 6.79 kg。ねじは φ12×200mm から Js = π/32·ρ·ℓ·d⁴)
惰性の減速          a = 15 N ÷ 8.29 kg = 1.81 m/s²   摩擦 15 N は仮
速さのピークから進む距離 v² ÷ 2a = 0.235² ÷ (2 × 1.81) = 15.2 mm
DB が効く場合        c = Jr ÷ τ × (2π ÷ L)² = 368 N·s/m(τ 15ms は仮)、進む距離 3.5 mm

干渉するかどうかは、自分の装置でも次の手順で確認できます。止めた瞬間の先端の位置に、止まるまでに進む距離を足します。進む距離は、惰性ならv²M÷2F、減速ならv²÷2a、DBなら摩擦を無視してvM÷c。足した位置が溝の入口を越える時刻に、テーブルがまだ片側のクリアランスより大きく動くなら干渉します。

動作中のクリアランスは、提供前の装置設計の支援アプリ MEKARIQ でも確認できます。(MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。)MEKARIQ は、部品の組ごとに最短距離と必要クリアランスを並べて干渉を判定し、干渉部を3Dで赤く示します。工程表の時刻をスライダで動かせば、ブッシュの先端と溝の壁のクリアランスを、詰めた設計と余裕80msの設計で時刻ごとに確認できます。非常停止で惰性で止まるときの動きは工程表に入らないので、上の手順とこの記事のモデルで別に見積もります。

非常停止の時刻を1サイクルにわたって1msずつ変えると、次の図になりました。下段で色の付いた時刻が、干渉した時刻です。

非常停止の時刻と当たり
モデルの値。詰めた設計。右の数字は1サイクル1.5秒のうち当たる時刻の割合。余裕80msの設計は、どの止め方でも0

干渉したのは、DBが効かずに惰性で止まる2つの場面だけでした。STOで惰性なら1.1%(16ms)、テーブルだけが警報で惰性になると1.2%(18ms)。STOにDBが効けば、押し込みは速さのピークからでも3.5mmで止まり、干渉しませんでした。SS1も、押し込みが3m/s²(仮)で止まれば9.2mmしか進まず、干渉しません。

STOとSS1は、ドライブの安全機能の名前です。三菱電機の説明では、STOはモータへの駆動エネルギーを電子的に遮断する機能で、停止カテゴリ0に当たります。SS1は減速を始め、指定の時間が過ぎたらSTOに入る機能で、停止カテゴリ1です2。同じ社のカタログは、STOはサーボオフの状態かモーターが止まってから行うよう書き、DBを外した型なら警報や電源遮断でフリーランになるとしています3。パナソニックも、警報時の動作をフリーランに設定した場合に停止距離が長くなると注意し、DBは安全関連部ではないとしています4。つまり惰性で止まる場面は、DBのない型、フリーランの設定、DBの故障を見込んだ最悪の場合です。

干渉するのは、割出しの終わる21〜36ms前に止めたときだけでした。それより早ければ押し込みはまだ遅く、惰性で25mmに届きません。遅ければ、テーブルの残りの動きが片側のクリアランス1mmに満たなくなります。干渉する瞬間の先端の速さは11〜135mm/sで、この時間帯の早い端ほど速く衝突する計算です。③の式F = v√(kM)のとおり、衝突の力は速さに比例します。

摩擦と慣性を振ると、80msが境目になる

摩擦、慣性、遅れ、減速を幅の中で振った1,000組でも、詰めた設計のSTO(惰性)は干渉する割合が中央1.1%、95%の組で2.5%、最大3.1%でした5。テーブルだけの警報(惰性)は中央1.6%、最大3.6%。先端が溝に入った瞬間のずれは、STOで最大28.5mm、警報で21.5mmでした。STO(DB、時定数10〜20ms)と余裕80msの設計は、1,000組すべてで0でした。

STO(惰性)でいちばん影響が大きかったのは押し込みの摩擦で、8Nなら2.6%に増え、25Nなら0でした。摩擦の小さい押し込みほど、ロータを含めた慣性が大きいほど危ないということでしょう。ねじと継手の慣性を0.05×10⁻⁴kg·m²加えるだけでも、1.6%になりました。警報の場面では、PLCが検知するまでの遅れが10msなら0.5%、40msなら2.5%でした。

先端が入るまでの余裕と当たる割合
モデルの値。STOと警報はDBが効かず惰性で止まる場合。濃い線は1,000組のうち300組の95%の値、薄い線は基準の条件

余裕を何ms取れば干渉しなくなるかが、結論が逆になる境目です。惰性で止まる場合、基準の条件なら40msで0になりました。95%の組ではSTOが60msで0、警報は60msでも0.07%残り、70msで0でした。300組すべてが0になるのは、STOで70ms、警報で80msでした。DBが効けば、余裕が0msでも95%の組で0.1%でした。

では、カム軸の機械は本当にずれないのでしょうか。ねじれれば、少しはずれます。入力軸から治具までのねじれ剛性を2×10⁴〜1×10⁵N·m/rad(仮)と置くと、止めるときの弾性のずれは0.12〜0.52mmで、押し込みが溝にいるあいだは0.01mm未満でした。割出しの加速度のピークから出す静的なずれJ·α÷kの、ほぼ2倍です。停止区間ではカムがテーブルを拘束しているので、押し込みが入っているときにはずれようがありません。

とはいえ、2軸をそろえて減速する止め方にも代償があります。主軸(仮想の軸)を入力の20°ぶんで止めると、テーブルには割出しの途中で最大25.5rad/s²が必要で、通常のピーク17.4rad/s²の1.5倍、トルクで31.5N·mでした。この形ではSS1でも干渉しないので、そろえて止めるのは、詰めた設計でDBの故障まで見込むときの手段です。

品種替えと、止まったあとの復帰

品種替えでは、手間の差がはっきり出ます。たとえば押し込みのストロークだけなら、カム軸でもレバーの支点を動かす構造にしておけば対応できます。時間(前進0.3秒を0.25秒にする、など)はカムの形そのものなので、カムの作り直しと位相の合わせ直しが必要です。サーボならカムの表を書き換えるだけです。ただ、前進の時間を変えると先端が溝に入る時刻も動くので、余裕と312°の確認に間に合うかは品種ごとに確認し直します。カムの加工費は公開の価格がなく、費用は比べていません。

止まったあとの復帰も違います。カム軸は止まった位相のままなので、入力軸を寸動すれば、どの工程からでも続きを回せます。サーボがSS1かDBで止まった場合は、押し込みが溝の手前にいるので、そのまま戻せます。惰性で止まったときは位相がずれているので、押し込みを先に後退端へ戻し、テーブルを最寄りの割出し位置に戻してから位相を合わせ直します。干渉した場合は、溝の縁とブッシュを点検してからです。

②深さは、何に当てて止めるかで決まる

圧入力は厚肉円筒の式で出しました。NSKの技術資料にある式と同じもので、同じ資料の目安から摩擦係数は圧入時の0.12、有効しめしろは研削の面として見かけのd÷(d+2)倍にしています6。はめあいはφ12のH7が0〜+18µm、p6が+18〜+29µmです7。見かけのしめしろは、最小が18 − 18 = 0µm、最大が29 − 0 = 29µm、公差の中央どうしで23.5 − 9 = 14.5µmです。

面圧    pm = Δ ÷ [ d × { ((D0² + d²) ÷ (D0² − d²) + ν) + ((d² + De²) ÷ (d² − De²) − ν) } ÷ E ]
           d 12、D0 30、De 8 mm、E 208,000 MPa、ν 0.3
見かけのしめしろ 平均 14.5 µm → 有効 12.4 µm(× 12 ÷ 14)
           pm = 0.0124 ÷ { 12 × (1.681 + 2.300) ÷ 208,000 } = 54.1 MPa
圧入力  K = μ × pm × π × d × B = 0.12 × 54.1 × π × 12 × 10 = 2,448 N

寸法を公差の幅=6σの正規分布で振ると、圧入力は平均2,551N、1〜99%で1,081〜4,263Nでした。公差いっぱいの一様分布なら346〜5,112Nに広がり、最大は6.0kNです。Zは750Wとリード5mmで最大推力が約8kN(瞬時最大トルク7.16N·m、効率0.9)あるので、これに足ります8。

深さのずれは、何に当てて止めるかで桁が変わります。ハウジングの高さ±0.03mm、8個の治具の高さ±0.02mm、サーボの繰返し±0.01mm、フレームとねじと治具の受けを合わせた剛性20kN/mm、工具の剛性300kN/mmは、どれも仮に置いた値です。次の図では、深さを決めるものごとに分布の幅が±0.05mmに収まるかを見てください。

圧入の深さのずれの分布
モデルの値。20万個。補正の剛性の見積もりは±10%違うと置いた
深さを決めるもの ±0.05mmから外れる(正規 / 一様) Cpk(正規)
工具の肩をハウジングの上面に当てる 0% / 0% 4.54
上面を測ってから位置で止める 0% / 0% 1.49
サーボの位置で止め、たわみを補正する 0.35% / 0.41% 0.98
枠のストッパに当てる(シリンダ) 0.51% / 0.50% 0.92
サーボの位置で止める 18.8% / 41.7% 0.44

Cpkは平均を狙いに合わせたとして、0.05mm÷3σで出しました。見込みどおり、サーボの位置制御は圧入力÷剛性だけ深さがばらつきます。標準偏差38µmのうち34µmがたわみで、剛性が10kN/mmなら47%、40kN/mmでも4.0%が外れ、荷重で補正すれば0.35%まで縮みます。

ただし、補正しても目標のCpk1.33には届きません。位置で止める方式は、ハウジング、治具、サーボのばらつき(σ15.3µm)だけでCpk1.09になり、剛性をいくら上げてもここが上限です。結論が逆になるのはこの点で、深さをワークの上面を基準に決めない限り、1.33は出ません。上面を測る方式でも、たわみの補正の誤差が残ってCpk1.49でした。

ストッパでも、当てる相手によって違いが出ました。工具の肩をハウジングに当てれば深さはワークを基準に決まり、フレームのたわみが入りません。枠のストッパは「いつも同じ力で当たる」と考えがちですが、シリンダの力は元圧で変わるので、±10%なら20kN/mmで±0.02mmたわみが変わります。

それでも電気が勝つ場面があります。判定です。抜ける力が1,000Nに届かないしめしろ不足は、寸法が正規分布なら0.11%、一様なら3.9%ありました。ストッパだけでは、これが1つも見えません。サーボプレスで圧入力667N(抜ける力1,000N÷1.5)を下限にすると、見逃しは0.02%と0.33%、良品をNGと判定するのは0.01%と0.26%でした。NSKの資料は引抜き時の摩擦係数を0.18としていて、その比1.5を使っています。それでも見逃しが残るのは、摩擦係数が部品ごとに違い、圧入力が抜ける力を摩擦係数ごしにしか表さないからです。

圧入の荷重と位置の波形
形を示すための模式。正常の線は平均の圧入力。入れ忘れは工具の肩が当たるまで荷重が出ない

入れ忘れ、かじり、斜め入りは、波形の形で区別できます。10mmの位置の枠は667〜4,902N(上限は分布の99%の1.15倍)にしました。入れ忘れは入り始めの枠に荷重が来ません。かじりは途中で荷重が跳ね、斜め入りは0mmより手前で荷重が立ち上がるので、この2つは枠の点ではなく、包絡線か傾きで判定します。NSKの資料も、傾いて取り付けたり力が一様に掛からなかったりすると、圧入力は計算よりはるかに大きくなるとしています。

逆に、ストッパの側で分かるのは入りきらなかったことだけです。φ100のシリンダはゲージ圧0.5MPaで3,927Nなので、負荷率90%で見ると、正規の分布で8.2%、一様で20%が入りきりません。φ125でも一様なら0.18%残り、φ140で0でした。

サーボプレスの停止条件は位置、移動量、荷重、荷重の増分から選べる例があり9、荷重と位置の関係から良否を出す監視の機器もあります10。だからこの装置では、荷重の増分で止める設定にして工具の肩を当て、深さは機械、判定は電気に分けました。

③詰まりの力は、上流の慣性で決まる

押し込みが、溝に詰まった部品に0.235m/s(前進の速さのピーク)で正面から衝突したとします。モデルは質点をばねでつないだ列で、サーボならロータ、ねじ、押し込みの3つ、カム軸なら入力軸、カム軸、レバーと押し込みの3つです11。要求は、先端と治具が受けてよい力1.5kN(仮)です。次の図では、どの構成の棒が破線の1.5kNを下回るかを見てください。

詰まった部品に当たったときの最大の力
モデルの値。当たりの剛性30N/µmは仮。破線は受けてよい力1.5kN(仮)。カム軸でリミッタなしは15〜23kNで、図の外
構成 衝突した瞬間(0.235m/s) そのあと押し続ける力
サーボ、制限なし 3.3kN、超える 1.1kN
サーボ、トルク制限100%(362N) 3.2kN、超える 0.36kN
同じく、衝突検出5ms 3.2kN、超える 0
継手形のリミッタ(TT-1X-01の慣性で) 4.0kN、超える 0.5〜0.7kN
先端のリミッタ 0.73kN、収まる 0.2kN
カム軸、リミッタなし 19.7kN、超える モーターが止まるまで
カム軸、レバーのリミッタ 1.8kN、超える 0.2kN
カム軸、減速機の出口のリミッタ 3.1kN、超える 0.45kN

トルク制限を定格の推力362Nまで絞っても、衝突した瞬間の力は3.3kNから3.2kNにしか下がりません。衝突の力のピークは2ms前後で終わり、そのあいだはロータとねじの6.79kgが押し込みの1.5kgを後ろから押しています。モーターがトルクを出し直す前に、ピークは過ぎてしまうのです。ばねを1本にした場合、モデルは1質点の式F = v√(kM)と0.1%以内で一致しました11。

一方、衝突検出は衝突したあとを止めるものです。ファナックの特許の方式では、速度の偏差の変化から衝突を検出してトルク指令を0にします12。モデルでも、5msで検出すれば押し続ける力は0になりました。

継手形のリミッタは、モーターとねじの間に入れると、力がかえって4.0kNに増えました。例にした三木プーリのTT-1X-01は慣性が0.06×10⁻³kg·m²で、ロータの4.3倍あります13。リミッタの慣性を0と置けば1.8kNに下がるので、原因は取付け位置ではなく、リミッタ自身の慣性です。最高回転速度も1,800min⁻¹で、この押し込みのピーク1,410min⁻¹には足りますが、サーボの定格3,000min⁻¹までは回せません。

1.5kNに収まったのは先端のリミッタだけで、0.73kNでした。押し込みの棒の先0.3kgだけが、詰まった部品に衝突するからです。1,000組で接触の剛性やばねを振っても1.24kNまでで、1.5kNを超えた組はありませんでした。ただ、モデルのリミッタは200Nで滑り続けますが、実物は逃げきると力が戻ります。だから逃げの量は、溝の中の15mm以上か、検出して止まるまでに進む0.235m/s×20ms+9.2mm=約14mm以上は取っておきたいところです。

反対に、カム軸でリミッタがないと19.7kNになります。1,000組で振っても中央21.9kN、最大35.1kNでした。見込みと違ったのは、その理由です。押し込みが働くのはテーブルが止まっている区間なので、テーブルの慣性はカムで切り離されています。影響しているのはモーターと減速機の慣性で、減速比の2乗倍になって入力軸に乗ります。仮に置いた入力軸の慣性1.6kg·m²と、レバーと接触部を合わせた剛性12N/µmからは、F ≈ ω√(J·k) = 4.19 × √(1.6 × 12×10⁶) = 18.4kNで、モデルの値とおおむね合います。この式に速さは入りません。カム軸は、ゆっくり衝突しても力が下がらないということです。

レバーにリミッタを入れれば1.8kNになり、サーボのトルク制限より低くなりました。つまり詰まりは、機械か電気かより、リミッタをどこに置くかで決まります。

さらに、復帰のしかたも違います。三木プーリのTTは、過負荷が取り除かれると同じトルク、同じ割り出し位置で自動的につながります13。位相は崩れませんが、詰まりが残っていれば次の周でまた外れるので、作動を近接センサで読んでモーターを止めます。設定トルクに±20%のばらつきがあることも同じ資料にあります。摩擦形のリミッタなら滑ったぶん位相がずれ、原点の合わせ直しが必要です。サーボの衝突検出は、詰まりを取って警報を解除すれば、アブソリュートなら原点復帰なしで戻れます。

衝突する速さが遅ければ、差は縮みます。0.05m/sなら、トルク制限だけでも基準の条件で0.69kNで、先端のリミッタは0.22kNでした。ただ、溝の中の15mmを0.05m/sで送ると0.30秒かかり、変形正弦の0.13秒より0.17秒延びます。後退端は1.38秒になり、312°(1.30秒)の確認に間に合いません。衝突の速さを落とす案は、サイクルタイムか確認の位置と引き換えです。

④停電で落ちる距離は、リードと下降の速さで決まる

保持ブレーキが効くまでの遅れは、メーカーと放電の回路で大きく違います。パナソニックのMSMFは、200Wの釈放時間が15ms以下、Zと同じ750Wは20ms以下で、どちらもバリスタを使って直流側で切った場合の値です8。安川電機のSGM7Aは作動時間100msで、放電回路で変わるので実機で確認するよう書いています14。モデルではこの幅に24Vの電源が落ちるまでを足し、15〜120msで振りました。

停止中に落ちる速さは、リードで決まります。ボールねじを逆に回すには、ロータとねじの慣性を(2π÷L)²倍した質量を動かさなければならないからです15。

リード5mm   M = 10 + (1.37 + 0.493 + 0.10) × 10⁻⁴ × (2π ÷ 0.005)² = 320 kg
             落ち始めの加速度 (10 × 9.81 − 20) ÷ 320 = 0.244 m/s²   摩擦 20 N は仮
リード20mm  M = 14.9 kg(200W、φ15のねじ)  落ち始めの加速度 5.23 m/s²

次の図では、ブレーキの遅れに対して落ちる距離が5mmを超えるところを見てください。

ブレーキが効くまでの遅れと落ちる距離
モデルの値。ブレーキの力は静摩擦トルクの0.8倍。DBはモーターだけの時定数20msの粘性と仮に置いた
状態 遅れ15ms 遅れ100ms
リード5mm、停止中 0.03mm 1.3mm
リード5mm、100mm/sで下降中 2.3mm 12.3mm
同じく、DBあり 1.4mm 3.4mm
リード20mm、停止中 0.8mm 34mm
同じく、DBあり 0.7mm 24mm
リード20mm、重量の9割をカウンタバランス 0 0

5mmの意味は、状態で違います。停止中は、割出しで動く治具やワークと工具の先のクリアランスです。下降中は、工具がブッシュに接触する前に止まれるかの判定で、越えれば、そのワークは荷重を監視しないまま押し込まれかけます。

この装置のZは、停止中であれば、遅れ100msでも1.3mmしか落ちません。1,000組で振っても最大2.1mmで、クリアランスの5mmに届いた組はありませんでした。320kgぶんの慣性が、落ちるのを遅らせています。

ところが、下降中は話が違います。トルクが切れると、遅れのあいだ下降していた速さのまま進みます。そこでZのブレーキは直流側で切る(バリスタ付き)遅れ20ms以下の仕様にし、24Vは専用の接点で遮断して電源のホールドアップに任せないことにしました。三菱電機の配線の例も、電磁ブレーキの24Vを外部の非常停止スイッチと、故障や電磁ブレーキのインターロックの出力で切るようにしています16。遅れ20msなら、5mmに収まる下降の速さは140mm/sまで(ブレーキの力を0.6倍、摩擦10Nの悪い側)で、タイムチャートのピーク100mm/sは収まります。遅れが100msある機種なら上限は30mm/sに下がり、100mm/sのままでは1,000組の76%で5mmを超え、DBがあっても7%が超えました。

リード20mmの軽い軸なら話が逆になり、停止中でも遅れ40msで5mmを超えます。DBの時定数を5msと強めに置いても、100msで12mm落ちました。安川電機も、DBでは落下させないようにすることはできないと答えています17。この軸は、重量の9割をカウンタバランスすれば摩擦で停止したままでした。

ただ、カウンタバランスが効くのは重力で落ちる分だけです。リード5mmの下降中に進む12mmのうち、重力によるのは1.2mmです。残りは下降していた速さのまま進む分なので、カウンタバランスでは減りません。

自己保持する台形ねじは、停止中にだけ効きます。ドイツ労働災害保険のIFAの研究は、自己保持と自己減速を十分にするにはリード角2.4°ほどを超えないこと、確かな結果は長期の試験でしか得られないことを示しています18。Tr20×2ならリード角1.92°で、摩擦係数0.1〜0.2(仮)で効率は14〜24%です。ボールねじの4〜6倍のトルクが必要な計算です。しかも下降中にトルクが切れると、20mm/sでも0.76mm、ロータの惰性で進みます。

エアシリンダの場合は、弁の形で挙動が分かれます。φ40を3位置クローズドセンタで止めると、ゲージ圧0.5MPa、100mm/sからモデルでは3.2〜5.1mm行き過ぎました(弁が閉じるまで15〜30ms、空気のばね24〜33N/mm、どちらも仮)。SMCは、クローズドセンタでの中間停止は空気の圧縮性で精密に止められず、エア漏れゼロを保証しないので長時間は保持できない場合があると書き、停電などで回路圧力が下がると負荷が落ちる危険があるとも注意しています19。ばねで戻る弁なら、電気が切れた瞬間に戻る側へ動きます。ロック付きシリンダでも、ロックが効くまでの遅れでワークが一時的に落ちる場合がある、とSMCは注意を促しています。

三菱電機の安全上のご注意は、非常停止や電源断での垂直軸の落下が問題になるなら、DBと電磁ブレーキを併用するよう求めています20。DBは非常停止やエラーのときだけに使い、通常の制動には使わないこと。電磁ブレーキも寿命や機械の構造で保持できない場合があるので、機械の側に停止装置を設けること、とあります。パナソニックも、STO中でも重力のような外力でモーターは動くので、保持には別にブレーキを、と書いています4。

この装置の分担と、機械・電気・制御の取り合い

4つの場面の結果から、この装置は次のように分けました。割出しはカム式インデックスとブレーキ付きモーター。押し込みはサーボで、割出し完了の信号を確認してから前進させます。圧入はサーボプレスで、工具の肩を当てて荷重の増分で止め、波形で判定します。押し込みの先にはリミッタを、圧入のZには保持ブレーキとDBを付けます。

テーブルは停止区間をカムで拘束しているので、押し込みのサーボが警報で惰性になっても干渉しません。①の80msを、割出し完了の信号を待つだけで機械の側から保証できる、ということです。

取り合い 決めたこと 理由
割出し完了 インデックスの入力軸のドグを近接センサで読み、PLCから押し込みの起動を許可する 先端が入るまで182ms空き、①の80msを満たす
押し込みの後退端 入力軸が312°(1.30秒)で後退端になければ、インデックスのモーターを止める 入力軸は20°以内で止まると仮に置いた。40rpmで83msで、ブレーキモーターの遅れと慣性しだいで超える
非常停止 遅延の出力を持つ安全リレーで、瞬時の接点で減速を指令し、遅延の接点でSTOに入る。インデックスは電源を切ってブレーキ 例のパナソニックA6の安全機能はSTOだけなので、SS1は外に作る
Zのブレーキ 直流側で切る(バリスタ付き)、遅れ20ms以下の仕様。24Vは専用の接点で切る 下降中に進む距離を5mm以内にする
原点 インデックスは入力軸のドグ、サーボはアブソリュート 復帰で原点復帰を不要にする
詰まり 先端のリミッタは1.5kN以下で、逃げは15mm以上。作動を近接センサで読み、非常停止と同じに止める リミッタは自動でつながるので、止めないと次の周でまた外れる
圧入の判定 サーボプレスのOKとNG、荷重の最大値をPLCへ。NGは排出で分ける しめしろ不足、入れ忘れ、かじりを分ける

止まったあとの復帰は、次の順にしました。

  1. 囲いの外から、溝や先端に部品が噛み込んでいないかを確認する。
  2. ドアを開けて詰まりを取るときは、STOが入り、Zは上の位置で保持ブレーキが掛かっている状態で行う。
  3. ドアを閉めて非常停止を解除し、サーボをONにする。保持ブレーキが外れるのはサーボがONになってから。
  4. 押し込みを後退端へ、圧入のZを上の位置へ戻す。アブソリュートなので原点復帰は不要。
  5. インデックスを寸動し、入力軸を割出し完了の位置に合わせる。
  6. 圧入の途中で止まったワークはNGとして排出し、自動に戻す。

機器表

価格は公開の通販価格で確認したものだけで、確認日は2026年11月3日、どれも目安です。型番は例として注に回しました21。

機器 仕様と個数 価格の目安(税抜)
カム式インデックスユニット 8割出し、ブレーキ付きモーターとインバータ、1式 確認できず
押し込みのサーボモーター 200W、ブレーキなし、1台 84,916円
押し込みのサーボアンプ 200W用、STO付き、1台 145,196円
圧入のZのサーボモーター 750W、保持ブレーキ付き、1台 146,943円
圧入のZのサーボアンプ 750W用、STO付き、1台 168,434円
SS1を作る安全リレー 瞬時2と遅延2の出力、1台 79,015円
割出し完了の近接センサ M8、検出距離2mm、1個 22,566円
ボールねじ、ロードセル、工具、先端のリミッタ 確認できず
比べた継手形のトルクリミッタ 設定3N·m、シグナルピン付き、1個 29,740円
比べた全部機械の圧入のエアシリンダ φ140、ストローク50mm、1本 確認できず

確認できた採用の機器は合計647,070円です。全部電気にすると、テーブルの軸に押し込みと同じ例のモーターとアンプで230,112円が加わり、減速機は別です。代わりにインデックスユニットが不要になりますが、その公開の価格を確認できなかったので、差の全体は出せません。

現場で問題になること

症状と直し方はメーカーの資料などから引きました。実機で試したことではなく、「どう気づくか」は編集部の見立てです。

何が起きるか どう気づくか どう直すか
保持ブレーキの遅れが表より長い14 非常停止の試験でZが下がる 放電の回路を見直し、実機で遅れを測る
STO中に重力で動く4 トルクを切った垂直軸が下がる 外部のブレーキで保持する
警報でフリーランになる3 止まるまでの距離が長い DBの有無と、警報時の止め方の設定を確認する
保持ブレーキが寿命や構造で保持できない20 保持の点検で下がる 保持を定期に確認し、機械の側にも停止装置を置く
DBを通常の停止に使って傷める20 止まるまでの距離が延びる DBは非常停止とエラーのときだけ。通常はSS1で減速して止める
保持ブレーキを制動に使って寿命が縮む15 保持できなくなる 減速して止めてから掛ける
傾いた圧入で力が跳ねる6 荷重の波形が早く立ち上がる 案内と芯を直す。圧入と引抜きの工具は計算の5〜6倍の荷重に耐える強さに
リミッタが計算と違う力で外れる13 詰まっていないのに外れる、外れない 設定トルクの±20%を見込む。低い回転では補正係数を掛ける
クローズドセンタで止めた位置がずれる19 止めておくと下がる 長く止めるならロック付きシリンダか機械の受け

こういう時は機械、こういう時は電気

決め手 機械で持たせる 電気で持たせる
品種で動きが変わるか 変わらない(割出しの数が8で固定) 変わる(押し込みの時間、圧入の深さ)
止めるときに位相が必要か どこで止めても合う 位相はずれるが、SS1かDBで止まればこの形では干渉しない。惰性を見込むなら80ms空ける
力と位置を記録するか 記録しない 波形で入れ忘れとかじりを分ける
詰まりの相手の速さ 速いならリミッタは先端に 0.05m/sなら基準の条件でトルク制限0.69kN
停電で落ちるか カウンタバランスと機械の受け。自己保持のねじは停止中だけ効く 停止中は、リードが細かく慣性が大きいほどブレーキの遅れの影響は小さい

要求が変わったら、構成は次のように変わります。

要求の変化 構成の変え方
割出しの数が品種で4と8に変わる テーブルもサーボに。SS1かDBで止まる設定にし、惰性まで見込むなら先端の余裕を80ms取る
毎分60個(1.0秒) 押し込みは詰めた設計(最短0.897秒)でないと入らず、圧入の0.585秒も縮める。割出し完了を待てないので、惰性で止まる場合に干渉する時間帯をどう消すかを先に決める
深さを品種で変える 肩当てをやめ、上面を測ってから位置で止め、たわみを補正する。Cpkは1.49が目安
抜ける力の記録が必要 荷重の判定に加え、抜き取りで引抜きを試す。圧入力だけでは摩擦係数が分からない
Zの下降を速くしたい 下降中に進む距離は速さ×遅れで増える。遅れの短いブレーキとDBを選び、ワークの手前で減速する区間を残す
重いワークを吊る軸 カウンタバランスと機械の受けを追加する。ブレーキだけに頼らない

モデルに入っていないもの

①は干渉を位置の条件で決めていて、接触の力は解いていません。サーボの追従遅れ、減速機のバックラッシ、カムとローラのクリアランス、静止摩擦と動摩擦の違いも入っていません。DBは速さに比例する粘性で代え、テーブルの減速比1/50とモーター(押し込みと同じ200W)は仮に置きました。②は表面の粗さを有効しめしろの係数で代え、かじりの波形は形を示す模式です。③のばねは仮の値で、壊れ方や塑性は入っていません。④のブレーキは遅れのあとに一度に効くとしています。摩耗、熱、潤滑の変化はどの場面にもありません。

冒頭の16msは、DBが効かずに惰性で止まる最悪の場合に干渉する時間帯でした。SS1で減速するかDBが効けばなくなり、割出しを機械に任せるか80ms空ければ、惰性で止まってもなくなります。機械か電気かを決める前に、その機能が品種で変わるかと、止まる瞬間に何が起きるかを、一度数字で並べておくと迷いが減ります。

強度と安全に関わる値はどれも目安です。最終の判断はメーカーの資料と設計基準、リスクアセスメント、有資格者の確認で行ってください。

2026年11月9日 更新:顧客のワークに対する溝のクリアランスと干渉を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

  1. ①のモデル。割出しと押し込みは変形正弦で、速さの山は4π÷(4+π)=1.760倍、加速度の山は4π²÷(4+π)=5.528倍です(数値で微分した値と一致)。テーブルの慣性は、アルミ円板15.16kgで0.682、治具8個で0.506(治具は80×50mmの板と仮に置いた)、ハブφ120×40mm(仮)で0.006kg·m²の和です。押し込みのモーターはパナソニックMSMF022L1A2(200W、ブレーキなし)の値を例に使いました。ロータの慣性0.14×10⁻⁴kg·m²、定格トルク0.64N·m、瞬時最大トルク1.91N·mです(同社の製品ページ、2026年11月3日に確認)。トルクが切れたあとはテーブルを摩擦トルク1.0N·m、押し込みを摩擦15Nで減速させ、DBが効く場合はモーターだけの時定数15msの粘性を足しました。どれも仮の値です。干渉は、先端が25mmより奥にあり、治具が半径250mmで1.0mmを超えてずれたときとしました。非常停止の時刻は1サイクル1.5秒にわたって1msずつ変えました。止まるまでの位置は式で解き、10µs刻みで追った解き方と400通りで一致しました。記事の3Dは別に組んだMuJoCoのモデルで、当たる時刻は接触なしで0.464〜0.479秒、接触ありで0.464〜0.478秒でした。計算のスクリプトはcad/sim/electric_vs_mechanical.pyです。 ↩

  2. 三菱電機「MELSERVO-J5 サーボアンプの特長」の安全監視機能の説明(2026年11月3日に確認)。STO、SS1、SS2がIEC/EN 60204-1の停止カテゴリ0、1、2に相当するとあります。メーカーの説明で、規格の本文ではありません。 ↩

  3. 三菱電機「MELSERVO-J5 カタログ」(2026年11月3日に確認)。PDFの79ページに、STOは必ずサーボオフ状態か、サーボモータが停止してから実施すること、141ページの形名の注に、ダイナミックブレーキ除去品はアラーム発生時や電源遮断時などにフリーラン停止となり急停止しないこと、とあります。 ↩ ↩

  4. パナソニック インダストリー「ACサーボモータ・ドライバ MINAS A6ファミリー」総合カタログのSTO機能の注意(49〜50ページ)。カタログは同社サイトのMINAS A6シリーズのページの資料のダウンロードから入手できます(2026年11月3日に確認)。外力がある場合(垂直軸での重力など)はSTO中もモーターが動くので保持には外部ブレーキを、ブレーキ有りサーボモータのブレーキは保持専用、Pr5.10「アラーム時シーケンス」をフリーラン(ダイナミックブレーキ無効)にすると停止距離が長くなる、ダイナミックブレーキと外部ブレーキ解除の出力は安全関連部ではない、とあります。 ↩ ↩ ↩

  5. 1,000組は乱数の種を固定し、一様分布で振りました。テーブルの慣性は形の値の±5%に、減速機とモーターの換算慣性0〜0.3kg·m²を足し、摩擦トルク0.5〜2.0N·m、押し込みの可動1.35〜1.65kg、摩擦8〜25N、継手の慣性0〜0.05×10⁻⁴kg·m²、非常停止が届くまでの遅れ0〜20ms、警報にPLCが気づくまで10〜40ms、SS1の減速はテーブル10〜20rad/s²と押し込み2〜4m/s²、DBの時定数10〜20msです。どれも仮に置いた幅です。余裕を変えた図だけは、計算の時間を抑えるため1,000組のうち300組で出しました。 ↩

  6. NSK「転がり軸受の技術資料」(CAT. No.728)の3.4「はめあい計算」(68ページ)と3.6「圧入力・引抜力」(72ページ)。面圧の式、圧入時0.12と引抜き時0.18の摩擦係数、研削軸の有効しめしろd÷(d+2)、傾いて取り付けると計算よりはるかに大きくなり引抜工具などは5〜6倍の荷重に耐える強さが必要なことは、この資料によります(2026年11月3日に確認)。軸受の軌道輪の資料を、鋼のブッシュとハウジングに借りた形です。同じ材料なら、資料の簡単な式pm = E÷2 × Δ÷D × (1−h²)(1−h0²)÷(1−h²h0²)とモデルの式は、有効しめしろ10µmで43.5MPaと一致しました。μは0.10〜0.15で一様に振り、引抜きの摩擦係数は圧入の1.5倍に±15%を掛けました。元圧±10%、剛性の見積もり違い±10%も仮の値です。 ↩ ↩

  7. 三木プーリ「はめあい公差一覧(JIS B 0401 抜粋)」の10を超え14以下の行(2026年11月3日に確認)。 ↩

  8. パナソニックの製品ページの保持ブレーキ仕様。200WはMSMF022L1B2で静摩擦トルク1.27N·m以上、吸引時間50ms以下、釈放時間15ms以下、750WはMSMF082L1B2で2.45N·m以上、70ms以下、20ms以下で、瞬時最大トルクは7.16N·mです(2026年11月3日に確認)。吸引時間と釈放時間はブレーキ作動の遅れ時間で、釈放時間はバリスタ使用の直流切りの場合の値、と注4の総合カタログ(211ページと213ページ)にあります。 ↩ ↩

  9. IAI「Servo presses」(2026年11月3日に確認)。ロードセルで荷重を返し、停止条件を位置、移動量、荷重、荷重の増分から選べます。1社の例です。 ↩

  10. キスラー「Force-displacement measurement」(2026年11月3日に確認)。圧入の荷重と変位を記録して関係を評価し、OKとNot OKを出す、という説明です。 ↩

  11. ③のモデル。サーボはロータ0.14×10⁻⁴、ねじ0.032×10⁻⁴kg·m²をリード10mmで直動に直し、5.53kgと1.26kgです。推力は注1のモーターの定格0.64N·m、最大1.91N·m、効率0.9で362Nと1,080Nとしました。継手のねじり剛性300N·m/rad、ねじとナットと支持40N/µm、レバー20N/µm、当たり30N/µm、当たりの減衰比0.05、速度ループ150Hz、位置ループ20Hzは仮の値です。カム軸は0.4kW、減速比1/36、効率0.8の誘導モーター(仮)で、入力軸に換算した慣性1.6kg·m²、カム軸0.02kg·m²、定格トルクの2.5倍で頭打ち、すべり6%と置きました。レバーと先端のリミッタは200N、減速機の出口は30N·mで滑らせています。1,000組はねじ20〜80N/µm、当たり10〜100N/µm、レバー10〜40N/µm、入力軸の慣性0.8〜3.0kg·m²で振りました。ばね1本の1質点のF = v√(kM)とは、8.29kgと1.5kgのどちらでも0.1%以内で一致し、2質点をごく硬いばねとごく柔らかいばねでつないだ場合も、それぞれ合計の質量と押し込みだけの式に一致しました。 ↩ ↩

  12. ファナック「Method for detecting a collision and stopping drive of a machine driven by servomotors」(米国特許5,214,362、1993年。2026年11月3日に確認)。速度偏差の変化が基準を超えたら衝突とし、トルク指令を0にするか逆向きのトルクで制動します。今のドライブの衝突検出の仕組みは機種ごとに違います。 ↩

  13. 三木プーリ「トルクテンダ TT-01タイプの仕様」(2026年11月3日に確認)。過負荷でドライブキーが溝から外れて入力と出力を分断し、過負荷が取り除かれれば同じトルク、同じ割り出し位置で自動的に連結すること、設定トルク値に±20%程度のばらつきがあること、1,500min⁻¹以下では補正係数を使うこと、TT-1X-01の慣性0.06×10⁻³kg·m²と最高回転速度1,800min⁻¹は、このページによります。1社の1機種の値です。 ↩ ↩ ↩

  14. 安川電機「SGM7Aモデル(減速機なし1.0kW以下)」の保持ブレーキの仕様(2026年11月3日に確認)。開放時間60〜80ms、作動時間100msで、使用する放電回路によって異なるので実機で動作遅れ時間を確認すること、保持ブレーキは制動用には使えないことが書かれています。 ↩ ↩

  15. ④のモデル。モーターは三菱電機HG-KRの値を例に使いました。750W(HG-KR73B)は電磁ブレーキ付きで慣性1.37×10⁻⁴kg·m²、静摩擦トルク2.4N·m、200W(HG-KR23B)は0.243×10⁻⁴kg·m²と1.3N·mです。同じカタログには、電磁ブレーキは保持用で制動用途には使えないこと、ブレーキギャップは調整できないので制動で調整が必要になるまでを寿命とし制動回数は20,000回であること、昇降軸のアンバランストルクは定格トルクの70%以下で使うことも書かれています(三菱電機「MELSERVO-J4 カタログ」のPDFの204〜205ページ、2026年11月3日に確認)。機器表の例(パナソニック)とは別の社の値で、ロータの慣性が違えば落ちる距離も変わります。ねじはφ20とφ15の長さ400mm、継手の慣性0.10×10⁻⁴kg·m²、案内の摩擦20N、ブレーキが効いてからの力は静摩擦トルクの0.8倍、DBの時定数20msは仮の値です。1,000組は遅れ15〜120ms、摩擦10〜40N、時定数10〜40ms、ブレーキ0.6〜1.0倍、質量9〜11kgで振りました。自由落下の½at²、ブレーキで止まるまでの距離、粘性だけで落ちる距離の式とは、どれも0.1%以内で一致しました。空気のばねは絶対圧0.6MPaで、断熱で非線形に解いた値と線形の式が1.62mmで一致しました。 ↩ ↩

  16. 三菱電機「MELSERVO-J4 カタログ」のPDFの83ページの接続例(2026年11月3日に確認)。電磁ブレーキ用のDC24V電源を、外部の非常停止スイッチと、ALM(故障)オフまたはMBR(電磁ブレーキインタロック)オフで遮断するよう書かれています。 ↩

  17. 安川電機「e-メカサイトのFAQ」(2026年11月3日に確認)。 ↩

  18. ドイツ労働災害保険のIFA「Self-locking and self-retardation of screw drives for vehicle lifts」(2026年11月3日に確認)。車両用リフトの台形ねじについて、VDI 2158の方法で評価した研究です。 ↩

  19. SMC「ガイド付シリンダ MLGCシリーズ 取扱説明書」の設計上の注意と空気圧回路(2026年11月3日に確認)。1機種の取扱説明書ですが、中間停止と停電の注意はシリンダに共通する内容です。 ↩ ↩

  20. 三菱電機「A273UHCPUシリーズからQシリーズへの置換えの手引き」の安全上のご注意(2026年11月3日に確認)。古いモーションコントローラの資料ですが、同じ趣旨の文を今のアンプのカタログでは見つけられませんでした。 ↩ ↩ ↩

  21. 型番はどれも例です。サーボはパナソニックのMINAS A6で、押し込みはモーターMSMF022L1A2とアンプMADLT15SF、圧入のZはモーターMSMF082L1B2とアンプMCDLT35SFの組み合わせで、組み合わせは注4のカタログの表によります。安全リレーはオムロンのG9SE-221-T05で、掲載の説明は瞬時と遅延の出力付きです。近接センサはオムロンのE2E-X2D1-Nです。ここまではDigiKeyの消費税抜きの価格です。トルクリミッタは三木プーリのTT-1X-01-12-8-3NM-Pのアスクルの税抜価格です。φ140のエアシリンダは、公開の通販価格の品番を見つけられませんでした。 ↩

執筆・監修: 佐々木 航(株式会社Game)。公開した記事も人が確認し、記事の中身の責任は編集部が負います。図面・3D モデル・動画は編集部で作成しています。誤りのご指摘はこちら

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