高速搬送装置の設計

Question

アドバイスをいただけないかと思います。
現在、部品の加工ラインの設計をしているのですが
客先のサイクルを満たすには 5m/secほどのスピードの
部品搬送装置が必要になってきます。

搬送ユニット全質量約10kgでガイドはLMガイド（高速対応品)。
サーボモーターにピニオンを付け、装置ベースにラックをひく予定です。
（サーボ付きのユニットが移動するイメージ）ケーブルベア取付。
搬送距離　約12m。

搬送装置メーカーさんを調べてみたのですが、5m/sec の高速は
なかなか無いようです。（2m/secが一般的)
設計、製作した場合　リスクが高いのでは・・・と不安です。
サーボモータートルクが満足していれば問題ないのでしょうか？

設計、製作を経験されたかたがいらっしゃいましたら
アドバイスいただけたら幸いです。宜しく御願い致します。

Accepted Answer

動くものを作るのは、重量、イナーシャ等からサーボモーターを選定することは、できますが、ケーブルベヤが大変そうですね。
このストロークで、この速度は、あまりないですよ。
ちなみに、モーターを外に付けたらどうですか
メーカーとしては、前に検討していたところを、書きます
相談してみてください
ＳＫマシナリー（株）
ワイヤードライブシステム
頑張ってください

Answer

値段が非常に高価ですが、リニアサーボモータの仕様の様ですね。

さて、ケーブルベアにスキー板を貼り付けたタイプが、高速タイプ
です。摩耗等にも注意が必要です。

搬送速度ですが、5m/sec ⇒ 300m/min ⇒ 18km/Hですが、
加速により、サーボモーターのワット数が決まりますよね。
その計算の延長線上に、ケーブルベアも付加すれば良いと考えます。

その計算ソフトは、サーボモータを製作しているメーカーがWEB上で
掲載しています。三菱電機さん等もありますので、利用してみて下さい。

ケーブルベアにスキー板を貼り付けたタイプは、TSUBAKIさんに標準的に
あります。高速タイプとして。カタログを要参照して下さい。

Answer

皆さんが言われていますように、かなり高速でイナーシャ等が問題ですよね。
多分、品物自身をどのように搬送するかわかりませんが、しっかりとチャックして送らないと、品物自身が停止時に飛んでしまうと思います。

設備の大きさなどの制約があると思いますが、小生なら1ヶを2.4秒で搬送するより、数を多くしてゆっくり搬送する方法を考えますね。
ex.3ヶ…7.2秒、5ヶ…12秒
その方が、後々考えた時に設備トラブルなど少なくなると思います。

Answer

ライン構造が読めませんが、１サイクルで12m搬送しているのですよね？

それを何回かのサイクルに分けて速度は落とせないのでしょうか？

下手にサーボを使うより、通常のモータにインバータ、センサー数種類付けても安く済みますよ
安全装置その他諸々も少なくて済むので、全体的に安く済むような気がします

Answer

５ｍ／ｓとは確かに早いですね。
最高速も問題ですが、加速度も相当問題です。
一定の速度で移動しているときは、一般的に摩擦だけの抵抗ですが、
加減速の時は最大のトルクを発揮させる必要があります。

５ｍを１秒で移動するというのを、「停止状態から１秒間に５ｍ移動させて
停止させる」と読み替えると・・・
三角駆動の場合、最大速度は１０ｍ／ｓ
最大加速度は２０ｍ／ｓ２→約２Ｇ
１０ｋｇのものを２Ｇ加速なら、推力は２０ｋｇ程度
モーター軸には、これに１／効率をかけた力が、交番してかかります。

もう一つ、トラブル時に即停止させようとすると、同様に相当の
ストッピングパワーが必要になります。
ピニオンの歯が飛ばないように機構設計をしてください。
（異物の噛み込みだと、速停止→ドカーン！）
歯車だと音も相当大きそうですね。

自分なら、とりあえず駆動源にはリニアモータを使います。
非常停止には、電気が来ていれば、最大限速度で停止になるコントローラ。
停電に備えてＬＭレールをグリップするタイプのメカブレーキ。
ストロークエンドに、ごっついストッパー。
さらに、それでも危険なときに備えて、外部安全カバー。

先日似たような物を設計製作しましたが、加速が１Ｇ超えると大変ですね。
実際には、モータの発熱などでカタログスペックよりもかなり低い
レベルで運用することになります。
動作－停止サイクルタイムについても検討が必要です。

高速搬送装置の設計についてのアドバイスをお願いします