圧入機の可動ベースが上がらない

Question

いつもこちらでアドバイス頂いております
機械設計初心者です
圧入機を製作し困っていることがありご相談いたします

量産(号口)自動車部品のピン圧入用の圧入機を製作したのですが
可動ベースが原点復帰せず困っております

仕様は以下の通りです

１．支柱 Φ50g6*4本（4本が支柱でガイド）

２．ブッシュ　フランジ付無給油ブッシュ　銅合金ブッシュ内蔵
　　　角フランジタイプ　ガイド長Φ50－公差+0.050/-0
　　　シール有り　シール材：テフロン樹脂

３．シリンダ　ヒロタカ精機製　油圧シリンダ
　　　高推力エアーシリンダ　ニューマチックパワーシリンダ8ton

４．可動ベース*シリンダ 接合方法　フローティングジョイント
　　　CKD製　型番：FJ-F-40

【症状】

シリンダ(可動ベース)が下がる時はスムーズに動くのですが
圧入後、上昇しません
可動ベースを軽く叩いたり、手を添えるだけで動きます
動き出し後はとてもスムーズに上がって行きます

ブッシュの1ヶ所が引っ掛かってる様でブッシュの締付ボルトを
緩めると上昇します

【対策として】

１．ブッシュをリニアブッシュ（ボールタイプ）に変更する
　　　内径公差は+0/-0.012とマイナス公差なのですが過去に
　　　触った感じだと滑りがいいので効果がある様に思えます

２．可動ベースを軽くする

で考えているのですが、効果はありそうでしょうか？
また他に対策案があれば教えて頂けませんか？

以上です、アドバイスの程、よろしくお願い致します

Accepted Answer

再々出です。

> 【質問１】
> ブッシュへの入力モーメント(荷重)の算出方法は、解ったのですが、許容荷重がミスミの
> カタログでは、記載ありません（ブッシュはミスミで検討中)

> 基本定格荷重とはあるのですが数字が小さいので違うと思われます
> 参考に出来るHP等ありましたら教えて頂けませんか？

基本定格荷重 ≒ 簡易的な許容荷重　と考えても良いです。
それだけ、銅合金ブッシュは、弱いということです。
略同様サイズのリニアブッシュ（ボールタイプ）の定格荷重と比較してみてください。
簡易的な面圧算出方法は、基本定格荷重÷(ブッシュ内径×ブッシュ長さ)となります。
それか、大同メタルさんや三協オイレスさん、オイレス工業さんの略同じ銅合金ブッシュ
の許容面圧から許容荷重を算出しても、参考値となるでしょう。

それと、軸受に掛かるモーメントは、軸受の中心から両端に作用します。
実際は、(軸受長さ×1/2)×荷重×2(両側に掛かるから)の計算となりますが、
(軸受長さ×1/4)のも荷重×1/2の荷重を受けていることになるので、注意した計算が必要です。
また、軸受両端に掛かる荷重が最大になるので、その軸受両端に掛かるMax荷重を、
Max荷重[N]÷(軸受内径[mm]÷軸受長さ１[mm])の計算にて、面圧を算出してください。

> 【質問2】
> ブッシュ4箇所の内1～3個をリニアブッシュ化するのは、おかしいですか？
その安易な考えでの判断は、おかしいです。

> 許容荷重はリニアブッシュより銅合金ブッシュの方が、高いことか予想されます
実際に比較してみてください。
また、リニアブッシュ（ボールタイプ）の軸は、焼入れタイプなので、そのまま流用は駄目です。

> コジりが発生しているところからリニアブッシュに変更していこうと思っているのですが…
一番弱い(モーメント荷重が大きく掛かる)処から、コジリが発生します。
そして、其処をリニアブッシュに変更して対策しますと、次の弱い処がコジリます。
それは、直ぐに発生したり、時間をおいて摩耗と共に発生したりします。
ですから、全て交換した方が、憂いがなく対策ができます。

３０年前なら兎も角、最近は加工精度が良いので、ねじを直接ねじ込むことをやっていなければ、
圧入ユニットも含めて、芯ズレ影響で貴殿質問内容のようになることは、あまりない筈です。

ですから、ガイドの一方を少しバ□カ□穴にする対策の優先順位は、低く考えて、後回しに
した方が賢明です。

“バ□カ□穴”の記載方法は、禁止用語対策なので、□を省いて読んでください。

Answer

下限位置でプレートが平行に成る様にストッパーを取り付ければ上昇開始時の傾きが無くなり、こじりは解消できます。
あと、圧入力に余裕があればですが、リターン用のスプリングをシャフト（ブッシュよりも下側）にあらかじめセットしておくとか・・・
簡単な対策で解消できませんか？

Answer

対策1が有効と思われます。
過去類似の経験があります。

参考

本機上昇時の力は0.5MPaのエアー供給時に1880N
若干プレート重量に対して能力が足りない可能性があるかもしれない。

加圧時に必ずコラムはたわみ
メタルブッシュはかじりやすいので

対策のとりやすい１を推奨いたしました。

これ以上の記述はご容赦

Answer

再出です。

回答(２)の岩魚内(iwanai)の記載内容は、圧入部分の食い付きが原因である場合の記載です。

理論的には、シリンダーの出力軸にフローティングジョイントを使用していない理論に
良く似た状況での対処方法です。

圧入部分が圧入時に横荷重が掛かる構造になっており、圧入時の横荷重を逃がす機構
(フローティングジョイントのような機構)がない場合も、貴殿の記載のような現象は発生します。

その部分にも、設計のノウハウはあります。
その部分も、貴殿で判断がつかなければ、詳細な構造の提示が必要です。
<回答(１)の１Ｎの涙さんの記載の如くに、具体的にね>

回答(２)の岩魚内(iwanai)記載内容と、重複しない内容をメインで記載しようとしているのだが、
変な追記記載を何故！！何故！するのかな？　lol www。

何故、回答(４)的な、記載ができないのかな？
やはり、…なので、…なのかな？ lol wwwww。

記載することが無いから、過去ログから…するのだろう。
lol wwwww だぜぇ。

Answer

情報が少ないですが、おそらくガイドに“こじり”が働いて、引っ掛かっている状態になって
いると想像します。
その引掛りが発生する要因は、
? すべりタイプの軸受では、軸径の1.5～2倍以上の軸受け長さが必要です。
　ガイドの径がφ50mmであれば、75mm～100mm以上の軸受長さが必要ということです。
　ボールを使用した転がりタイプの軸受では、軸径の1.0～1.5倍以上の軸受け長さが必要です。
　ガイドの径がφ50mmであれば、50mm～75mm以上の軸受長さが必要ということです。
　これは、ガイドの“こじり”防止の基本的事項で、幅が50mmの角材ガイドでも同じです。
　 <市販品のボールブッシュ等は、このルールより短い物もありますが、大まかな場合の
　ルール又はノウハウと考えてください>
? 本来は、シリンダの推力が掛かる軸芯上に圧入ポイントを設計します。
　できなければ、できるだけオフセットを少なくします。
　圧入ポイントが複数ある場合は、できるだけモーメント荷重が均等に加わる場所を
　シリンダの推力が掛かる軸芯ポイントとします。
　軸受の配置も同じルールで行ないます。
　軸受の外側にシリンダの推力軸芯がある設計や、圧入ポイントがある設計は極力避けます。
　もし、そのような設計をしている場合や、シリンダの推力軸芯と圧入ポイントが異なる設計
　をしている場合は、シリンダの推力軸芯から圧入ポイントまでの距離×シリンダの推力　の
　モーメントが軸受に加わることになります。
　この計算方法で求めた、軸受の両端の最大荷重(面圧)が、軸受の許容圧力を超えると、
　面が変形したり、ボールが変形したりして、軸受が破損したり焼付いたりします。
　当然、軸受長さが実質短くなるので、“こじり”の発生原因にもなります。
　 <?の軸受長さを長くすることは、偏荷重発生時に軸受に掛かる荷重や面圧力を小さくする
　することになるので、理に適っています>
　 <すべり摩擦係数＞ころがり摩擦係数なので、“こじり”が発生して、復帰する場合にも
　有利なので、軸受長さが短くても復帰し易いから、短くても良しとなっています>
　 <叩いたりすることは、一瞬摩擦係数を低くすることになって“こじり”からの復帰がし易い
　環境を作ったので復帰したと考えてください>
　 <ねじを緩めたことは、“こじり”の引掛り構造であるブリッジが壊れ、復帰したと考えて
　くださればＯＫですが、ねじを緩めて逆作用する場合は復帰しませんので注意が必要です>
? ?にも記載しましたが、シリンダの推力軸芯と圧入ポイントの間にモーメントが働く構造で
　あれば、極力モーメントを小さくするレイアウト変更をする。
? ?にも記載しましたが、軸受に大きなモーメントが掛かる軸受配置であれば、それを見直し
　軸受に大きなモーメントが加わらない配置にする。
以上でしょうか。

?と?の対応で、計算上とノウハウ上問題がなければ、対策をしてください。ブッシュをリニアブッシュ（ボールタイプ）に変更するも含めてです。
?と?の対応が、軸受長さの制限等があり、できなければ?と?を含めた対応が必要でしょう。

圧入機の油圧シリンダ位置と圧入ポイント、軸受の位置関係が平面上と高さ上である程度
明確にできれば、具体的な計算方法の紹介もできます。
検討をしてみてください。

予想ですが、油圧シリンダの取付位置と圧入ポイントの位置が大きくズレているか、
軸受ガイドの配置が拙いので、“こじり”発生していると考えられます。

このような場合では、ブッシュをリニアブッシュ（ボールタイプ）に変更しても、一時的に
問題は解消しますが、暫らくしますとまた“こじり”が発生したり、ボール等が破損して、
動かなくなったりするので、確実に計算をすべきです。

情報が少ない＝圧入機の油圧シリンダ位置と圧入ポイント、軸受の位置関係が平面上と高さ上
である程度明確にできれば、具体的な計算方法の紹介もできます　につながっていますよ。
？？？ですね。

補足

2012/12/16 23:18

早速の回答ありがとうございます

対策1:精度測定
対策2：リニアブッシュ化

で検討していきます

【質問１】
ブッシュへの入力モーメント(荷重)の算出方法は
解ったのですが、許容荷重がミスミのカタログでは
記載ありません（ブッシュはミスミで検討中)

基本定格荷重とはあるのですが数字が小さいので
違うと思われます
参考に出来るHP等ありましたら教えて頂けませんか？

【質問2】
ブッシュ4箇所の内1～3個をリニアブッシュ化するのは
おかしいですか？

許容荷重はリニアブッシュより銅合金ブッシュの方が
高いことか予想されます

コジりが発生しているところからリニアブッシュに
変更していこうと思っているのですが…

質問者

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お礼する質問者

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Answer

＞ブッシュの1ヶ所が引っ掛かってる様でブッシュの締付ボルトを緩めると上昇

圧入の時にコジリが出ているのでしょう。その状態の上下ベース平行を測定すれば判るかも。
・圧入作用点とシリンダの芯を合わせる。
・完了位置で可動ベースをストッパに当てて、平行で終わるようにする。
　ストッパは支柱にリング状のものを入れるのも一案。
・支柱の垂直精度は要確認。

＞１．ブッシュをリニアブッシュ（ボールタイプ）に変更する

にくくはなるが荷重に耐えるかすこし心配。

＞２．可動ベースを軽くする

荷重からするとほとんど期待薄。↓には逆効果。

ブッシュ長さを大きくするとコジリはマシになります。但し可動ベースにしっかり立てないと変形するおそれ。

情報が少ないですが、・・・・・

・・・・・・でも行数足らないか・・・・・

圧入は加工精度が厳しく複数では　ばらつくため、同時に押しても長短しつつ入ります。（単独なら芯合せだけ）
そのため最後で帳尻を合わせ平行を保つストッパが必要。現状押込途中で支障がなければ、基本は解決します。

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=275939&event=QE0004
　　回答（165）補足
　　もういいかげんにストーカー行為と
　　意味も無く「締め切りましょう」と書くのは止めましょう
　　男が男にストーカー
　　あぁーーキモォー

対象は私のみではない。
?他の人の回答と同じですが、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋ｄ・・・。ほぉ、この人全部知っている・・・ハイ良回答?ねらいで誰彼構わず褌漁り。しかも時として間違いの汚れまで引っさらう。

回答（154）
「締め切りましょう」はこれでもホンの一部。しかしそのストーカ行為が当サイトの件数激減の元凶と見る人多し。

全般的に、表の回答と裏の発言のお行儀について要比較。

製品をドカッと載せるだけで高さ位置関係が決まらない構造では、少し悩むことを要しますが、でない場合は精度を測って、やはりダメか、で最低地点で平行に保つストッパ、以上解決！　一番安い！　ゴチャゴチャ計算不要！

平行状態にしたのに尚重いならポール立ての精度が悪い。

逆に考えるなら半端なガイドをやめてガタにして位置関係を曖昧にすることも有り。その場合でも高さ規制のストッパは必要です。

圧入機の可動ベースが上がらない