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阿部技術士・労働安全コンサルタント事務所は、ものづくりの現場における労働安全の構築と品質の作り込みをサポートします。

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技術情報メモ67Technical information

67-1)設計の勘どころ(機構学/機械の仕組みと運動A-歯車機構)

 (一社)日本機械学会発行のJSMEテキストシリーズの「機構学 機械の仕組みと運動」の第1章序論には、機械の
定義
限定運動及び機構について、次のように記載されています。
 機械の定義:「機械は、幾つかの動力源を持ち、限定運動を行うことによって有効に機械的仕事を行う剛体
  または力やモーメントが作用する方向に変形しない物体の集合体である。」
 ◎限定運動:「力の作用方向に剛性を持つ複数の物体を相対運動が可能となるように連結して再現性のある作業を
  行う場合、各物体は限定運動を行うという。」
 ◎機構:「限定運動を行う複数の物体を理論的に取り扱うために、機械における運動の変換や力の伝達を担う物体系
  をモデル化したもの」を機構といい、「機構は、機械において運動の変換や力の伝達を担って限定運動する物体
  系であり、それらの物体は互いに相対運動が可能なように連結され、その中の一つがフレームとして固定される。」  

 従来から、リンクやカム、歯車や軸継手などが運動の変換や力の伝達などの手段として、用いられています。
設計者は、目的とする作業を実現する機械や装置を低コストで実現するために、これらの機構を効率的に組み合わせて設計しなければなりません。
 
 歯車は車の周上に突起状の歯を設けたもので、二つの歯車を相対的な位置が変わらない軸の周りに噛み合わせること
により回転運動を伝達させようとするものを歯車対とよびます。歯車対の二つの歯車間の角速度比を一定に保つことが
できるため、時計などの精密機器や大きな動力伝達を必要とする減速機など幅広く用いられています。
 例えば、遊星歯車を利用した差動歯車装置は自動車が曲がる際の走行に使用されています。図1は差動歯車装置
示したものです。歯車d1、d2が太陽歯車、歯車c1、c2が遊星歯車です。
◎直進の場合
 推進軸の回転は歯車aとbを介して歯車bと一体となった歯車箱hに伝わり、その回転が遊星歯車c1とc2を介して太陽歯
車d1とd2を回転させて左右の車輪を同じように回転させる。
◎左に曲がる場合
 推進軸の回転は歯車aとbを介して歯車bと一体となった歯車箱hに伝わるが、左の車輪には路面との間に作用する抵抗
力が太陽歯車d1に伝わるので、直進の時には回転しなかった遊星歯車c1とc2が回転する。この時、右の車輪は左の車輪
より速く回転する。
◎右に曲がる場合
 推進軸の回転は歯車aとbを介して歯車bと一体となった歯車箱hに伝わるが、右の車輪には路面との間に作用する抵抗
力が太陽歯車d1に伝わるので、直進の時には回転しなかった遊星歯車c1とc2が回転する。この時、左の車輪は右の車輪
より速く回転する。

図1.差動歯車列
 
 当事務所では人間行動に起因する事故・品質トラブルの未然防止をお手伝いします。また、ものづくりの現場の皆様の声を真摯に受け止め、ものづくりの現場における労働安全の構築と品質の作り込みをサポートします。 (2019.6.4)

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67)設計の勘どころ(機構学/機械の仕組みと運動@-カム機構)

 (一社)日本機械学会発行のJSMEテキストシリーズの「機構学 機械の仕組みと運動」の第1章序論には、機械の
定義
限定運動及び機構について、次のように記載されています。
 機械の定義:「機械は、幾つかの動力源を持ち、限定運動を行うことによって有効に機械的仕事を行う剛体
  または力やモーメントが作用する方向に変形しない物体の集合体である。」
 ◎限定運動:「力の作用方向に剛性を持つ複数の物体を相対運動が可能となるように連結して再現性のある作業を
  行う場合、各物体は限定運動を行うという。」
 ◎機構:「限定運動を行う複数の物体を理論的に取り扱うために、機械における運動の変換や力の伝達を担う物体系
  をモデル化したもの」を機構といい、「機構は、機械において運動の変換や力の伝達を担って限定運動する物体系
  であり、それらの物体は互いに相対運動が可能なように連結され、その中の一つがフレームとして固定される。」

 従来から、リンクやカム、歯車や軸継手などが運動の変換や力の伝達などの手段として、用いられています。

 設計者は、目的とする作業を実現する機械や装置を低コストで実現するために、これらの機構を効率的に組
み合わせて設計しなければなりません。


 例えば、カム機構は、自動組み立て機、包装機械、印刷機などの機械で用いられていますが、間欠割出や連続回転など
を得るのに用いられているローラギアカムは、鼓型カムの一種です。
 このローラーカムギアを用いた間欠割出装置(インデックス装置)については三共製作所のホームページに次のように
紹介されています。

(略)カム技術は完成度の高いモーションコントロールを実現するのに有効な手段の一つです。このカム技術には二つの
大きな領域があります。それは機構学的手法により得られる情報を機械的に記録させ、これを再生することで運動を得
ようとする方法と、機構学的に満たされたプログラムを作成し、それに従いダイレクトに運動を制御しようとする方
法です。簡単な言葉で言えば、前者はカム機構を、後者はサーボモータとコントローラを利用して理想的な運動を得る手
法ということになります。どちらの手法も生産システムに適合する運動を作り出すには有効な手段であり、現在の産業界
において欠くことのできないものです。三共製作所は、このカム技術を扱うようになって45 年以上になります。国内で
初めて開発に着手したローラギヤカム機構から、最近のサーボモータとコントローラによる運動制御まで最適な『モーシ
ョンコントロール』の提供をテーマに、研究・開発を続けています。(略)
 
 当事務所では人間行動に起因する事故・品質トラブルの未然防止をお手伝いします。また、ものづくりの現場の皆様の声を真摯に受け止め、ものづくりの現場における労働安全の構築と品質の作り込みをサポートします。 (2019.6.4)

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