このQ&Aは役に立ちましたか？
ブッシュの配置ピッチは機械設計においてどのように決定されるのか？
2023/10/19 16:42
- 機械設計におけるブッシュの配置ピッチの決定方法について説明します。
- リニアブッシュや無給油ブッシュを使用する場合、負荷計算やこじれに対する選定計算のデータを記載しているメーカーはあるのかについても質問しています。
- リフトアップ装置において、ブッシュの配置ピッチの選定が失敗した経験があり、選定の指標についても相談しています。
ブッシュの配置ピッチ
2017/09/02 22:47
はじめまして。
皆様、機械設計におきまして、ブッシュの配置ピッチはどのように決定されておりますでしょうか。
ここで申し上げているのは、リニアブッシュや無給油ブッシュです。
THKなど各種ベアリングメーカー、ミスミやオイレスブッシュメーカーのカタログを一通り拝見したのですが、後述する内容について記載が見当たりません。
一般的に、リニアブッシュなどのガイドは"ガイド"ですので、その他に駆動源を設けるパターンが多々有るかと思います。
例えばSMCなどのガイド付きシリンダのような形です。
負荷（モーメント）に対する荷重計算はカタログどおりに求められるのですが、こじれ（かじり）に対する選定計算のデータを記載しているメーカーはありますでしょうか。
とあるワークをリフトアップする装置をバラックで製作したのですが、どうにも希望通り動いてくれません。
上昇時にガタガタとかじり、下降時は引っかかってしまい下降してくれません。
ワークの重心がセンターに無いことも原因としてあるかと思います。
今回のものは2本の無給油ブッシュ（φ30）+シャフト（ピッチ500）の間に押し上げるシリンダーが配置され、80kg程度のワークを上下する機構となっております。無給油ブッシュのL長はリニアブッシュのシングル相当のものかと思います。
実は以前にもリニアブッシュで同様の失敗をしております。
根本的に皆様のどのように選定されておりますでしょうか。
何か指標があるとよいのですが・・・。
よろしくお願いいたします。
回答 （6件中 1～5件目)
興味深く拝見しています。
回答（4）さんが眼力だと思う。
よく見れば、例示は、オフセット方向を変えているし。
問題定義：
◎ ブッシュ＆シャフト（φ30 ピッチ500）
● アクチュエータ
○ ワーク（80kg）
上から見た場合、
構成1
◎●◎○
構成2（症状からこちらの可能性が高い?）
○
◎●◎
1. 摺動方向にブッシュ2個使い
2. シャフト3本
3. 荷重位置＝駆動位置
4. ブッシュ選定（径長さ）
先の回答者さんたちの提示を理由付けも無く却下しますけど、
一体、何が起きているのでしょうか?
＞ 負荷（モーメント）に対する荷重計算はカタログどおりに求められるのですが、
本当でしょうか?
ブッシュ選定が面当り前提で、
こじれ/かじりは片辺り/点あたりです。
寿命/信頼性にも波及しますので、メーカーは言及しないでしょう。
こじれ前提なら、安全率でしょうか?
このQ&Aは役に立ちましたか？
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
門外漢が横から失礼いたします。
「ブッシュの配置ピッチ」を取り上げていらっしゃいますが、
シャフトの長手方向に対応するブッシュのピッチの問題なのか、
シャフトの間隔に対応するブッシュのピッチの問題なのか、
質問者－回答者間で論点が混乱してはいないでしょうか？
門外漢の杞憂であればいいのですが、ご質問者さんが、
論点が混乱しているとお感じであれば、その旨指摘なさった
方がいいと思います。
2本シャフトの場合、シャフト中心線上に駆動源の力点と負荷の重心が無い場合、
ブッシュに対してモーメント負荷が生じます。
この為、細い軸で短いブッシュを利用するとブッシュの端に大きな力が発生し、
かじりが生じます。
モーメント負荷計算は参考ページがわかりやすくまとめられています。
(常識なのか他で見かけた事が無い……)
ですのでピッチは無関係でブッシュの長さや軸の太さが重要になります。
真空用のZステージなんかが長いブッシュで受けてる例になります。
一番設計が楽になるのは回答(2)はははさんの追記にあるように
3本以上のシャフトを使い、発生するモーメント負荷を連結プレートの
剛性で吸収させる方法です。
この場合もブッシュの取付ピッチは余り影響がないので他の設計に
問題を出さない値とすれば良いです。
(余りに離れると連結プレートのたわみ変形でモーメントが発生して
かじりますし、近づけるのは駆動源や負荷の形状で制限を受けると思います。)
なお、回答(2)のはははさんはブッシュ側をバカ穴取付でミスアライメントを
吸収を進めてますが、私はブッシュはインロー固定でシャフトの取付を
ホルダ式にしてバカ穴固定とする方法を多用しています。
ミスミとかシャフトホルダもブッシュも豊富にラインナップがあるので
一度目を通す事をお勧めします。
お礼
2017/09/05 22:08
オービット様のわかりやすい説明ページの紹介ありがとうございました。
実は以前にこちらを見かけていて、これを見たかったのですが見つけられないでおりました。
おっしゃるとおり常識なのか、肝心要のブッシュメーカーのカタログにこの記載がありません。
シャフト間のピッチをボルトのバカ穴で調整する方法は私もよく使います。
今回の質問、条件が少し抜けておりました。
ブッシュは軸方向に対して単一使用、ということです。
おそらく、オービット様の説明による理屈は私理解できておるつもりです。
ブッシュがアクチュエーターを挟んで2つになった場合、このオービット様の式はどのように変化してくるのでしょうか。
アクチュエータが組み付け可能な最小ピッチ。
それに加え、荷重はそのピッチのセンタ＝アクチュエータセンタ。
偏荷重又は中央荷重に対して、軸受けに幾ら荷重が掛かるかはNBやTHK等のベアリングメーカーカタログを確認すると簡単。
シャフト径は、ユニット変形量又は荷重から決定。
動作力点と稼働重心など考える
あんまりいい絵がない
http://bac-ws.sakura.ne.jp/bm/?p=225
基本重心均等でいいのだろうが
引っ張る位置によって
おのおのブッシュにかかる負荷量が変わるのでそれを均一化する
金曜に多様な問題を考えていたらフリーズ
それからうつ状態に陥る
問題定義と一緒
言葉を変えると
点ABCを引っ張ると面ABCに対す力のベクトルの向き(ブッシュの向き)は重心O(未知の位置)にかかるベクトルの向きと等しいか？
点ABCにかかる力は一緒ではない
補足
2017/09/03 17:51
私の理解力が及ばないのかもしれませんが、仰っている意味がよくわかりません。
各々のブッシュにかかる負荷の量が均一にならないことを前提としたとき、どの程度の径、どの程度のピッチであれば許容できるのか、その指標を知りたいです。
例題に出したバラックの解決策ではなく、根本的な設計手法を知りたいです。
これはあまりにもありふれた構造かと思いますが、技術的なデータをうまく見つけることができません。
皆様、経験と勘で設計されてるのでしょうか。
申し訳ないのですが仰っている意味が理解できません。
被駆動側が剛体であることが理想なのはわかります。
しかし、被駆動側が剛体であり、かつブッシュの配置が3点だとして、なぜかじらないのでしょうか。
3点であれ、摺動するものである以上、ブッシュとシャフトの隙間にはそれぞれ絶対にクリアランスが存在すると思います。
なぜ、おっしゃる条件では、かじらないという結論になるのか、教えていただけませんでしょうか。
おそらく、「シャフトの太さ」と「三角形の1辺の比」、「ブッシュの摩擦」などの数値からかじりをおこさない条件が導き出される数式が存在するのではないかと推察されるのですが、設計者の皆様がどのような数式において、条件を成立させているのか、そこが知りたいです。
可能であれば、具体的な1例を上げて選定頂けると非常に助かります。
補足
2017/09/05 22:03
ご指摘ありがとうございます。
私が質問していたつもりだったのは、後者のシャフト間のピッチの問題です。