機構設計のポイントや手順や考え方

Question

工場の生産ラインにある機械の設計(機構設計)をしています。
自社、他社を含め、いろいろな機構を見ます。

率直に、どうやってあんな機構が思いつくのか？
と、凄いなーといつも思っています。

機械は、回転運動を直線運動に変えるか
直線運動を回転運動に変えることを繰返しています。
言葉で言うのは簡単ですが、それを実際の動きにしたり、
その機構の発想がなかなか思い浮かばなかったりします。

包装機なんていろいろな機構があり、
あんな機械を設計した方は、いつもどんなことを考えながら
生活を送っているのだろうか？とか、
どういう風にして設計をしているのだろうか？
どういう風にして、機構を考えているのだろうか？
と、思います。

機構設計のポイントや手順･考え方のようなものがあるのでしょうか？

ありましたら、どういう考え方をしていけばいいのか、
教えていただけませんでしょうか。
何卒、宜しくお願い致します。

Answer

「メカニズムの辞典」・・・機構学の部分が自分は弱いと思った時に購入した
実に様々な機構が先人により発明・開発されてきたのだなっということが、この
参考文献を覗くだけでも分ります。後はそれを如何に取入れて応用するかだと
機械設計に於いても知っているか、知らないかという違いは雲泥の差と知るべき

モノ作りに近道などないし楽な道も無いと思う。特許と名の付く機械などは全て
それなりの苦労と時間が盛り込まれているに違いないと、私は考えます。従って
先の回答者らもいうように先人の軌跡を良く見て自分のノウハウにすることです
などと偉そうなことを書いてしまったが、人生死ぬまで勉強と私も頑張るぞぉお

Answer

どこの世界も同じで、先ず類似物件の『真似』をすることです。
同じことですが、先輩方の『真似』をする（先輩方の指示に従う）ことです。

その過程で、要素技術の計算手法や使用上のノウハウが蓄積されます。
そして、数年経過すると色々な『機構集』を見ただけで、ある程度設計ができるようになります。
新しい機構でも、要素技術は似た内容が多いので、応用がききます。
（この時に、学校で習う内容が役に立ってきます。）
この段階で、系統的に頭の中が整理できるか否かで、ある程度将来が決まります。
（学生時代も、頭の中の整理と学業成績は関連が大いにありますが。）

後は、ワークを無駄に動かさないとか、サイクルタイムの関係で並列にするとか、
企業固有のノウハウや方針がありますので、それを理解する等です。

小生は、昔人間なので以上のように考えます。

＞ 機械要素(ベアリングや歯車など)をつかった構造などでしょうか？
ＹＥＳです。
ＪＩＳ等でも“機械要素”の記述があります。
その中に“ねじ”がありますが、それを部品とみるか、機械工学の基本的内容が網羅されて
いる部品と見るかでも異なります。
後者では、“楔作用”や“シーソーや天秤の原理”、“摩擦係数や摩擦角度”に通じたり
理解できたりします。
このことは、機構を考慮する時の基本になります。

その例は、ねじは締め付けると振動等が作用しなければ緩みません。
これは、“摩擦係数や摩擦角度”の理解です。
すると、同様の内容で一般的に構成されているウォーム減速機は、
◆　入力軸からの回転は、出力軸に伝わり、減速比も大きい　◆
◇　出力軸からの回転は、入力軸に伝わらない　◇
因って、入力軸のモータにはブレーキが不要となる
また、入力軸のモータのブレーキを開放しても、出力軸は回転しないので、出力軸の
空送ができない構造となる。
また、ボールねじは垂直で使用すると自然落下を考慮する必要があるが、台形ねじは一般的
には不要である。等々と応用が可能となる。

小生も良い指導者に恵まれていたわけではありませんし、大したこともありません。

只、海外も含めて大手企業（SAMSUNG等）方と食事をすることが多々ありましたが、

共通することは、学校習ったことは直ぐに職場では役に立たないことが多かった。

だが、数年経過してから徐々に役立つようになった。

それは、学校で習った知識もだが、取り組み方もだそうです。

そして、そのことを後輩にアドバイスしていると言っている内容が多かったです。

小生も似たようなことをしていました。

上述の“ねじ”に関しての記述でも、学業では習いませんが、多くのエンジニアは

体得していますよ。

話しが変わりますが、足し算で98を足す場合には、100を足して2を引く計算の方が

楽です。

その内容に似ているかもしれません。

（経験とある程度の学業の積み重ねが）

頑張ってください。

Answer

機械機構は運動学的に解析されて、理論と実際にある程度整合していることが
必要です。そのため機構学などで紹介されている基本機構をベースに展開する
ことが重要です。とは言え、スペースの制約もある中で機構を考える場合、
理想通りの機構が構成できず、ある程度妥協せざるを得ないことも多いのも
事実です。結局はトライアンドエラーで実際の使用状態に十分耐えうるか
確認して、採用することになると思います。計算上の解析もして、適用した
機構の短所も知っておく必要があるでしょう。

Answer

参考になればと思い書いて見ます。
新しい機構などはなかなか構想出きる物ではないですが、それをアレンジして
自社の装置に応用する事は可能。では、その知識をどう蓄えるかが問題、、、。
目にする装置、機構、新技術を見た時に『へー凄いな～』で終わらない事。
常に「どのようにしてこの装置は稼動しているだろうか？」等と考え少しでも良いから記憶しておく、又　この機構はいつか、どこかで使ってやろう、、と思う事が大事と考えます。
例えば　既に殆どの人が知っているチャリの変速装置：大径から小径のスプロへの移動は簡単に行きそうだが、逆は？　
最初に考えた人は天才？？
想像するに別な装置でチェインの架け替えの時に思い付いたんだろう　と思う。

Answer

> 自社、他社を含め、いろいろな機構を見ます。
> 率直に、どうやってあんな機構が思いつくのか？
> 機構設計のポイントや手順･考え方のようなものがあるのでしょうか？

の部分にだけ反応です。。。。。

回答(1)と同意見です。(いつもは回答ベクトルが異なってると感じるんだけれども、今回は同じ意見、笑)

古くはダビンチの「マドリッド手稿」、最近では「メカニズムの辞典」が要素を集めた書籍として有名だと思います。調べていませんが、google さんに聞いてみてもたくさんヒットすると思います。

いろいろな機構の実物を見る機会があるのであれば、それが手稿や辞典のうちのどれを工夫したものなのかという観点で見ることが、自身の知識となると思います。

必要に迫られたとき、その知識を知恵に変え、新しい発想の着想と現物の実現、それはもっと別の才能と感じます。

頑張りましょう、お互い。

機構設計のポイントや手順や考え方