Transcript 回転運動伝達部品
第8章 市販部品を利用する設計 電気関連 ★電気モータ，計測・制御関連部品。 運動伝達部品 ★回転運動，直線運動，ばね。 市販部品をうまく利用すれば， 機械の設計や製作の迅速化につながる！ 8.1 電気モータ 機械を動かす原動機 熱機関（エンジン） ・燃料の補給 ・高出力な機械的エネルギー 電気モータ ・送電線またはバッテリ ・主に屋内で使用する機械 課題① 電気モータには直流モータと交流モータがある。そ れぞれの特徴をまとめなさい。 (1) モータの種類と特徴 (a) 直流モータと交流モータ 直流モータ ★出力制御が簡単で，応答 性がよく。 交流モータ ★価格が安く，大型化・大 出力化が容易。 ★小型機械でよく使われる。 ★工作機械等の汎用機械。 課題② メカトロニクス機械には，ステッピングモータやサー ボモータがよく使われる。それぞれのモータについて 説明しなさい。 (b) ステッピングモータ ステッピングモータ ★回転角度が，入力パルスの数に比例。 ★高精度な運動を必要とする機械に使用される。 ★ステッピングモータを使用した機械 電動車いすの模型 左右後輪に正確な回転運動を与える必要！ MOVIE (c) サーボモータ サーボモータ（ラジコン模型用） ★制御の対象の状態を測定し，基準値と比較して自動的に修 正制御する？？ ★任意の回転角度に合わせる制御機構を持つモータ。 ★サーボモータを使用した機械 魚ロボット 尾ひれを任意の角度で動かしたい！ ★サーボモータを使用した機械 動揺台（ターンテーブル） 複数のサーボモータを同期運転させている！ ★スターリングエンジン用発電機の性能評価装置 サーボモータ トルク計 IPM発電機 (2) モータを使用する際の注意点 (a) モータの特徴 ★使用する機械に最も適したモータを選択する！ (b) トルクと回転数 電気モータの性能表（マブチRS-540SH） ★機械のトルク，出力，回転数に適したモータを選定。 ★通常は歯車機構などにより減速する。 (c) 電源の検討 ★家庭用コンセントや工場の配電盤などの容量（アンペア数）。 ★電圧（100 Vまたは200 V）や形態（単相または三相）。 ★バッテリや乾電池の容量（連続使用時間）。 配電盤 課題③ 熱機関（エンジン）と電気モータの特徴をまとめなさ い（利点と問題点）。 8.2 メカトロニクス エレクトロニクス ＋ （電子技術） メカニクス （機械技術） メカトロニクス 日常使われる多くの機械が電子制御化されている！ (1) 機械の制御 (a) 蒸気機関の遠心調速機 ★制御とは，目的とする状態に保つために適当な操作を加え ること。 (b) 自動車の電子制御エンジン エンジンが必要とす る燃料の量と噴射 のタイミングを電子 制御装置によって 正確に制御する。 吸入空気量 エンジン回転数 冷却水や吸入空気の温度 排気管内の酸素濃度 運転条件 課題④ 機械式制御と電子制御（マイコン制御）の特徴をまと めなさい（利点と問題点）。 (2) センサ (a) 荷重センサ ひずみゲージ ロードセル ★ひずみゲージは最も代表的な荷重センサ！ (b) 圧力センサ スターリングエンジンの圧力センサ ★エンジンや流体機械には圧力センサが必需品！ (c) 位置センサ フォトインタラプタ ★物体の有無を検知する！ 使用例 (d) 回転角度センサ ロータリエンコーダ ★高精度な運動が要求される回転機械に欠かせない！ (e) 変位センサ レーザ変位センサ ★物体との距離を測定する！ 渦電流式変位センサ (f) 温度センサ 熱電対 ★熱電対は最も代表的な温度センサ！ 使用例 課題⑤ 家電機械に，何らかのセンサと制御回路を取り付け， 高性能化・高機能化を図りたい。具体的な方法を提案 しなさい。 圧力センサ 位置センサ 荷重センサ 変位センサ，温度センサ・・・ 8.3 回転運動伝達部品 チェーン ベルト クラッチ・・・ 歯車（第6章） 課題⑥ 回転運動の伝達には歯車などの要素部品が使われ る。その他の回転運動伝達部品として，チェーン，ベ ルト，クラッチなどがある。それぞれの特徴を説明しな さい。 (1) チェーン チェーン 使用例 ★滑りがなく大きい動力を確実に伝えることができる。 ★しかし，重い！ (2) ベルト 平ベルト Vベルト ★軽量で静粛。 ★衝撃的な荷重をベルトで吸収できる。 ★潤滑の必要がない。 タイミングベルト (3) クラッチとブレーキ 多板式クラッチ ワンウェイクラッチ 電磁クラッチ ★クラッチは動力の伝達と遮断に使われる。 ★ブレーキは，機械を止める場合や起動・停止を繰り返して 行う場合などに使われる。 課題⑦ 一般の自転車にはチェーンが使われている。チェー ンを使わない方式の自転車を考え，その特徴を説明し なさい。（図を用いて説明すること。） 8.4 直線運動伝達部品 回転運動 往復運動 一定速度＝扱いやすい 速度変動＝慣性力の増大＝設計困難 (1) 直動軸受 ★回転運動用の転がり軸受と同様，球 の転がり運動を利用している。 (2) リニアアクチュエータ 回転式モータとラックを 利用した形式 サーボ制御を利用した形式 (3) カムフォロア カムフォロア ★カム機構などの支持などに使う。 (4) ロッドエンド ロッドエンド ★往復運動のロッド端部の取り付けなどに使う。 課題⑧ リニアアクチュエータの特徴を活かした機械を考えな さい。（図を用いて説明すること。） 回転式モータとラックを 利用した形式 サーボ制御を利用した形式 8.5 ばね 弾性 力を受けて一時的に変形している物体は， 力が取り除かれると元に戻ろうとする性質。 ばね 弾性を有効に利用した部品。 (1) ばねの種類 コイルばね 板ばね 止め輪 ★小さいばねを含めれば，ほぼ全ての機械に使われている！ (2) ばねの特徴 ★たわみ，復元性がある。 ★エネルギーを蓄えることができる。 ★固有振動数を持つ。 【注意】共振は機械の破損につなが る！ 弾性体を利用した 防振装置 8.6 市販部品を組み合わせる設計 ★市販されている部 品をうまく組み合わせ ることで，十分な機能 を持つ機械を設計す ることができる。 計測用車いす ★測定部の構成 ★トルク測定装置 ひずみゲージ ★回転角度の測定 ロータリエンコーダ ★測定結果の一例