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軸 (機械要素)とは？goo Wikipedia (ウィキペディア) 。出典：Wikipedia（ウィキペディア）フリー百科事典。 自動車、冷蔵庫、時計など、私たちの身の回りはさまざまな機械であふれています。そんな機械のスペックやデザインを決めるのが機械設計です。機械設計は、かたちのないものをかたちのあるものに置き換えるという創造的な業務です。本連載では、機械設計を行う上で理解しておくべきことを8回にわたり解説します。今回は、機械設計とは何かについて説明していきます。機械は、自動車や家電製品など生活や産業の発展に欠かすことのできない重要なものです。機械を生み出すための中核を担っているのが機械設計です。一口に機械設計といってもその範囲は広く、精密部品のように小さなものから、プラント機械のように大きなものまであります。そして、その規模や目的によって設計の内容は大きく異なります。例えば、製鉄や造船などの重工業機械では「重厚長大」が重視されます。精密機器では、より「軽薄短小」を狙った設計傾向が見られます。どのような設計においても、理論と実務との間でどう折り合いをつけるべきか、なかなか一筋縄ではいかないものです。それ故、ベテラン設計者になるには数十年かかるといわれています。その道を究めるためには、いたずらに理想の姿を求めてもいけないですし、古い考えから一歩も脱却できないようでも困ります。「困った設計」ではなく「よい設計」を追求していくには、以下の3つが必要です。1. 機械設計のプロセスは、一般的には、1：要求仕様の作成、 2：構想設計、 3：基本設計、 4：詳細設計の工程順に進めていきます。また、各工程ではデザインレビュー（DR）と呼ばれる設計審査を行います。今回は、機械設計の各プロセスとDRの進め方について、説明していきます。 機械装置全般に広く使われていている機械要素である、「玉軸受、ころ軸受」の寿命時間を、定格荷重から計算、または寿命時間や寿命係数から必要な定格荷重を、機械設計製図便覧と同等の計算が簡単に可能な便利なソフトです。 すっきりピカピカ耳垢除去、サラッとさわやかラベンダーの香り。犬猫用イヤークリーナー ノルバサンオチック 473ml×6本セット [キリカン洋行],2020登場 メーカー直販感謝価格！犬猫用イヤークリーナー ノミ ノルバサンオチック 猫 473ml×6本セット ヒルズ [キリカン洋行] 分の生活を豊かにしていることがわかります。中で、実に多くの機械を便利な道具として使い、自 自動車には、私たちになじみの深い、一般乗用車、 も多くのものがあります。多くのものがあります。 より生活を便利にするため、更に複雑な機械を作ろうと大きく夢を膨らませた。そして、時計、機関車、船舶、車などの複雑な機械が開発された。このことから、歯車は人類が機械文明を築き上げたきっかけであると言っても過言ではない。 軸がもらう動力を となる。 転軸の2 種類の部品が用いられている。このほかにも、ロボットの製作に用いること ができそうな機械要素は、標準品として実に様々なものが市販されている。授業では 比較的利用しやすい部品類をある程度はストックしてあるので、これらは手にとって 機械要素とは 機械要素の知識は機械設計を行う上で非常に重要な知識です。私達が日々利用する自動車、家電製品、航空機、船をはじめとし、これらを製作する製作機械などの設備に至るまで様々な機械要素が利用されています。 ALL RIGHTS RESERVED.

また、この軸の太さを決定するときの式を以下に示す。 ここで、車軸など、上に物を載せて軸で受けるような軸にはトルクが少なく曲げが作用する。このことから軸の太さは曲げの作用から求める。曲げとなる。 失敗や経験によって積み重ねられた技術や考え方をよく学ぶこと機械設計は、人間が必要とする仕事を1つの機械、あるいはシステムに具現化するというものです。機械設計は2種類に分類でき、1つは、これまでの経験にない新しい製品を設計する「新規設計」です。もう1つは、過去の実績の応用、またはその組み合わせで製品を設計する「類似設計（流用設計）」です。設計は、一般的には類似している特徴が多く見られます。したがって、設計に着手する場合は、まず類似設計の有無を十分に調べましょう。そして先人の経験をよく理解し、これを生かすようにして設計するとよいでしょう。その設計に至った意図も知らず、盲目なコピペ設計で妥協してはいけません。こうした行為は真理を探究する意欲や考える力が損なわれます。設計の羅針盤となる要求仕様を押さえることも不可欠です。要求仕様とは、「こういう製品がほしい」という顧客の要求を具体的に書面に記述したものです。目的や背景、必要な業務内容の他に、機能、性能、規格、適用範囲など全体像が記載されています。例えば重工業機械では、衝撃に強く屋外でも使用できるといった要求（機能）が提示されます。精密機械では、一般の機械に比べて、1桁あるいは2桁高い精度（性能）が求められます。 設計者は、要求仕様に記載された情報をよく検討して、図面やドキュメントなどに落とし込む作業をコツコツと遂行しなければなりません。要求仕様の段階で課題を明確にしておかなければ、大きな問題やトラブルに発展する恐れがあります。仮に、要求内容が不明確であった場合は、論理的に顧客へヒアリングする必要があります。また最近では、使いやすさや安全性、環境性などを、より重視するようになっています。最終製品がどのような状況の中で使用されるのかを意識し、フィードバックする工夫も必要です。以下のような考え方も取り入れてみてください。・全ての人にとって、使いやすいように考慮した「ユニバーサルデザイン」機械設計は、設計者自身の主観に基づいて進められていくため、正否の判断がつきにくいものです。また、顧客の要望に対する答えは決して一つだけではありません。そのため、どのような理由で設計したのか、また、決定を下したのか、その技術的思想の過程を証拠として残すことは重要です。その手段として、材料力学、機械力学、流体力学、熱力学と呼ばれる4力、これに加え、メカトロニクス、制御工学など広範囲な知識も活用します。さらに、機械設計以外の分野と協力しながら作業を進めるためのコミュニケーション能力も鍛えなければなりません。機械設計という業務は、図面を書いたら終わりではありません。自分が設計した機械の機能や性能を保証するため、それぞれに必要な評価試験も実施します。無事に評価が終わると、生産に向けた準備を進める必要があります。カタログや取扱説明書の作成など、さまざまな技術資料も作らねばなりません。生産が始まると工場に足を運んで、問題が発生していないかを確認し、設計へとフィードバックします。以上のように、機械設計はモノづくりの根源として位置付けられています。それゆえ、その道は決して楽ではありません。だからこそ苦心を重ねて完成した製品が人々に受け入れられ、成功したとき、その喜びと感激は深いものです。設計者冥利に尽きるという感動をかみ締めることでしょう。いかがでしたか？　今回は、機械設計の基本的な考え方について解説しました。次回は、機械設計のプロセスを説明します。お楽しみに！ 機械設計のプロセスは、一般的には、1：要求仕様の作成、 2：構想設計、 3：基本設計、 4：詳細設計の工程順に進めていきます。また、各工程ではデザインレビュー（DR）と呼ばれる設計審査を行います。今回は、機械設計の各プロセスとDRの進め方について、説明していきます。製品企画では、顧客の要望を的確に把握することが大切です。設計を円滑に進めるため、機械設計者は顧客にヒアリングを行い、専門家という立場から要望を的確に把握することが求められます。ヒアリングでのやり取りをドキュメントにまとめたものが要求仕様です。機械設計の初めの一歩は要求仕様の作成です。要求仕様には、その製品がどうあるべきか、目的は何かなどの概要をはじめ、以下のような項目も盛り込みます。・どのような設計的対応をするのか？そして、作成した要求仕様書を顧客へ提示し、要望に沿っているかどうかを確認してもらいます。必要があれば顧客と擦り合わせをした上で、構想設計へと進みます。要求の項目に記入する際は、「できるだけ軽く」という抽象的な表現ではなく、「質量500[kg]」のように数値や単位を使って表現し、その設定根拠も記載します。仕様書の内容があやふやなままでは、後工程の段階になって設計ミスが発覚し、手戻りやトラブル発生の原因となります。そのため、機械設計者にはヒアリング結果を定量的に仕様書に落とし込む技術が求められます。また、要求仕様は、設計の指示書として活用されます。決定した指示書通りに設計を進めていても、途中で設計変更や修正など発生することもあります。その際には、変更点を関係者にすみやかに連絡し、慎重に次工程へと進めていきます。要求仕様が決定すると、構想設計に入ります。構想設計では、要求仕様を具体化し、どのように実現するのか決定します。機械を動かすための駆動方法をはじめ、形状を決定する場合には、サイズ、重量、コスト、精度、保守性、耐久性、使用環境や使用条件などをよく検討し、概略の仕組みや構造をまとめます。構想設計の段階では、新しい技術などを取り入れて技術革新を図ることも重要です。性能を大きく左右するような機構部は、機械要素の組み合わせやエレキ、ソフトのバランスに考察して、設計に無理が生じないように注意を払います。構想設計段階では、設計者のアイデアや製品のイメージを第三者に分かりやすく伝えるために、ポンチ絵や手書き製図を描くことが有効です。アイデアやイメージを形に表すことで、メリット・デメリットがその場で見えやすくなり、解決しなければならない課題をあらかじめ把握することができます。続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 機械設計は、医学と同じく実学であり、人の役に立つということが最も大事です。機械の評価や顧客対応は設計と同じくらい重要な業務であり、現場に出ることで分かる技術やコツがあります。そのため、机上の知識に加え、現場で冷静に対応するための実務能力を身に着けることも大事です。今回は、一般的な設計工程において必要なスキルと知識について、詳細設計、基本設計、構想設計に分けて説明します。詳細設計は、新人設計士の登竜門です。基本設計や構想設計などで検討されたデータに基づき、組立図を製作します。そして、組立図を用いてバラシ（部品図の製作）作業を繰り返し、設計技術や技能を習熟していきます。詳細設計では、機械製図、材料、加工の知識と、CAD（Computer Aided Design）などの道具を使いこなせる技能（テクニカルスキル）が必要です。実践から学べることは、JIS・業界規格・企業規格の指示、寸法の入れ方、表現方法、BOM（部品管理表）の作り方など、多岐にわたります。上司または責任者から図面の承認が下りた後は、加工業者や取引先に自ら手配し、折衝します。部品によって求められる精度や製作方法は異なります。そのため、加工機や加工方法の知識も必要です。たとえば、筐体設計を担当するならば、板金・金型・射出成形などのノウハウが要求されます。駆動設計であれば、動きに関する公差や部品干渉、熱、表面処理、電気の知識などが必要です。詳細設計の段階では、周囲と連携を取りながら、先輩技術者と一緒に試行錯誤することが重要です。設計意図を理解し、先輩技術者の補完やカバーができるようになると、一人前の設計者として認められ、設計業務が楽しくなります。機械設計は、設計する物によって、機構設計と構造設計に分けられます（基本設計では、構想設計で提案された機構や構造の価値の妥当性を、数値や単位を扱って検証します。いわゆるエンジニアリングです。その際、機械系の基礎である4力（よんりき）や制御工学などを駆使します。4力とは、「材料力学」「機械力学」「流体力学」「熱力学」を指します。構造設計で行う機械の強度や剛性の検討は、材料力学を用います。材料内部に生ずる応力（材料の抵抗力など）を解析し、部材や部品の寸法・形状を決定します。また、熱や流体力学の観点から、構造の形・材料を選び、妥当な数値を算定することも重要です。機構設計では、メカの運動を検討し、機械がロスなく動けるかなどを確認します。ベルト、チェーン、ギア、カム、リンクなど機械要素の組み合わせの確認や、機構に生じる振動、速度、加速度、力の検証などを行います。また、複雑で精度の良い動きを達成するには、他部署との連携が必要です。他部署の技術者と話し合うためにも、メカトロニクスや制御の知識が欠かせません。続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 機械設計において、図面は命令書であり、契約文書です。製作側は図面の指示に従う義務を負い、勝手な判断で処理・加工した場合には契約違反と見なされます。設計者側は発行した図面に対して、円滑に製作できるよう、最後まで責任を持つ使命があります。今回は、このような解釈で、製図が果たす機械製図は、機械設計において最も重要な業務の一つです。なぜならば、製図は以下の３つの役割を担っているからです。1：設計力を養う製図は、上記の3つの役割を通じて、機械設計者に多くの学びを与えてくれます。モノづくりは一朝一夕で構築できるものではないため、機械設計者は、機械設計のあり方について学び続けながら、自身の啓発・成長を重ねる必要があります。製図は、その学びにおいて大きな役割を担っています。機械製図の1つ目の役割は、設計者の設計力を養うことです。機械設計では、仕様を整理して一つの考えにまとめるというプロセスがあります。このプロセスにおいて、製図は考えの整理と視覚化に役立ちます。実際に機械を作る前に、紙やパソコンで機械設計を検討することで、課題を見つけて問題の発生を減らすことができます。注意点として、若手の機械設計者は、パソコンに頼りすぎてはいけません。今日では、設計に携わる技術者の多くが、CADで製図を行っています。3D CADの普及により、立体的な感覚で製図できるようになり、手書きで図面を描くことは少なくなりました。しかし、デジタル化が進んで便利になっても、それだけでは解決・効率化できない問題は必ず残ります。図面を手書きで描くことで、デジタルでは解決できない問題について考え、解決する力を養うことができます。具体的には、デザインプロセスや空間認識力、実務設計力やエンジニアセンスなどです。また、先人の図面の描き方、考え方、アプローチから良い技術を継承することで、自由な思考や引き出しを増やすことができます。機械設計は、イメージという抽象的な状態を製図で収束・具体化することで、製品を誕生させます。この作業は人間が考え、行うべきことです。ポンチ絵も描けず、パソコンや電気がなければ何もできない技術者になってはいけません。便利さに甘えることなく、設計力に磨きをかけましょう。図面は、設計者と第三者との情報伝達を、容易かつ確実に行うためのツールであり、工業上では万国共通の言語です。そのため、製図には基本的なルールがあり、図面に関わる者はそのルールを身に付けることが必要です。続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 前回は、機械製図とその重要性について学びました。今回は機械要素と、機械構造を構成する部品について学びましょう。機械を構成する多くの部品の中で、機種や用途に関係なく共通した機能を果たす基本的な部品を、機械要素といいます。一般的に機械要素は、単独で使用されることはなく、機械に組み込まれることで優れた機能を発揮します。機械要素の大半は日本工業規格（JIS）などで規格化されていて、品質・大きさ・形状などの標準を満たしています。規格化された部品は低コストで大量生産されるため、さまざまな販売チャネルで安く購入できます。機械要素を探す手段は、機械要素専門メーカーのカタログやウェブサイトなどがあります。選定時には機械要素の規格を調べ、欲しいスペックを満たしているか調べましょう。規格化された機械要素の利用には、以下のメリットがあります。・利便性や互換性の確保機械要素は用途や機能によって、結合要素・密封要素・案内要素・緩衝要素・動力伝達要素の５つに分類されます。結合要素・密封要素・案内要素・緩衝要素は、機械の構造を構成し、構造設計に用いられます。一方、動力伝達要素は機械の運動に関する要素で、機構設計に用いられます。機械の機能や用途に応じて、最適な機械要素を選択することが、機械の信頼性や生産性を高めるための重要なポイントです。今回は機械の構造を構成する4つの要素（機械構造を構成する部品には、結合要素、密封要素、案内要素、緩衝要素の４つがあります。それぞれの要素の役割と特徴を見ていきましょう。結合要素とは、部品同士をつないだり、所定の位置にとどめたりする機械要素のことです。・ねじ、ボルト、ナット、ワッシャ・キー・スナップリング（C形止め輪）・コッター（くさび状の板）・リベット（鋲：びょう）・ピン密封要素は、機械の内側と外側を遮断するために用いる機械要素です。機械内部に封じ込めておきたい物質（水やオイル、ガスなど）が外に出ないようにしたり、外部から異物が入らないようにしたりします。シール、Oリング、パッキンなどが代表的な密封要素です。続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 前回は、機械要素のうち、機械構造を支える部品について伝えました。今回は、機械の運動に関わる動力伝達要素について説明します。機械を適切に動かすには、駆動源（モータなど）の動力を機構設計通りの運動に変えるメカニズムが必要です。動力伝達要素とは、このメカニズムを構成している主な部品のことで、動力を伝える部品を原動車（または原動節）、動力が伝わって運動をする部品を従動車（または従動節）といいます。機構設計では、動力を目的の運動に変換するための方法、具体的には、1：運動の変換、2：運動の方向、3：運動の伝達について考察し、動力伝達要素の中から適切なものを選定します。運動の変換は不変型と可変型に大別できます。運動の方向は4種類あり、複数を組み合わせることで複雑な動きが可能です。運動伝達要素を選定する際は、力（トルク）や回転数、伝達方向、要素間の距離、減速率、伝達効率、メンテナンス性などを考慮します。運動の方向に着目すると、一般的な動力伝達の種類は以下の4つに分類できます。この4種類の動力伝達要素を、詳しく見てみましょう。回転運動を別の回転運動に変えて伝えるには、かみ合いで運動を伝える方法と摩擦で運動を伝える方法があり、前者は歯車伝達、後者は摩擦車伝達が該当します。平歯車は時計の内部や自動車の変速機など、さまざまな産業で使用される歯車伝達要素です。歯車の数量や歯数を変えることで、力（トルク）・回転速度・方向を容易に調整できます。ウォーム・傘歯車は、運動の回転方向を90度（直角）の方向に変更し、高トルクの機構に適します。一方で、高速回転の機構にはあまり向きません。身近な製品では、ウォームはオルゴールの調速機、傘歯車はコーヒーミルの手回しハンドルに用いられています。ゼネバは、連続回転運動を断続回転運動に変換する動力伝達要素です。原動車（連続回転する側の機構）に付いているピンが従動車（断続運転させる側の機構）のスロットに入り込むことで、断続回転を起こします。機械式時計のために開発された機構で、スイスのジュネーブ（ジェネバ）から名称が付けられました。摩擦車は摩擦を利用して回転を伝える動力伝達要素で、軸同士が比較的近い場合に用います。摩擦によって動力を伝達するため振動が発生しにくく、低速回転に適しています。一方で、滑りが発生すると効率が落ちる点に注意が必要です。身近な製品では、自転車の発動機に用いられています。直進運動を別の直進運動に変える機構として一般的なリンク機構は、シリンダなどの駆動源から直進運動を得て、リンクで直進・往復運動を伝えます。トグル機構はリンク機構の一種で、小さな力で大きな力を得ることができ、工具や機械に広く用いられています（続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 産業用ロボットやFAシステム機器、工作機械、半導体製造技術など、私たちのライフスタイルを支える技術は大きく変化しています。それを支えているのが、メカトロニクス技術です。機械・電気・ソフトウェアを融合したメカトロニクス技術は、機械設計には欠かせません。今回は、メカトロニクスの基礎技術要素であるメカニズム、アクチュエータ、センサ、エレクトロニクス、コントロール（制御）の説明をします。メカニズムとは、機構が動く仕組み（からくり）です。回転運動を往復運動に変換する代表的な機構、クランク機構を例に見てみましょう（クランク機構は、クランクとスライダを連接棒（コネクティング・ロッド）で結合した構成になっています。これを実現するには、以下のような項目を具体的に検討します。メカニズムを考える際には、簡単な絵を描きながら必要な項目を考えていくと、イメージが湧きやすく、他の人との共有も容易です。アクチュエータは、入力されたエネルギーを機械的なエネルギーへと変換する駆動装置です。電気・空気・油などのエネルギーを、入力エネルギーとしてメカニズム側へ出力します。電気エネルギーを利用する代表例がモータです。制御性に優れることから、さまざまな機械に利用されています。エアーシリンダや油圧アクチュエータは空気や油のエネルギーを利用します。続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 機械設計において、標準・規格は、無視できない重要な存在です。一般的な標準・規格は、JIS（日本工業規格）やISO（国際標準規格）などです。この他にも、企業規格など多くの標準・規格が存在します。最終回の今回は、機械設計の規格とリスクマネジメントについて説明します。規格とは、国や地域などで標準化を通じて制定された取り決めのことです。標準化の審査が通れば、新しい優れた技術を市場に普及させることができます。しかし、そのためには厳しい審査をパスしなければなりません。JIS規格（通称：ジス）は、機械系でなじみが深い規格です。ねじの寸法や形状、工具類の呼び寸法やサイズなどが、JIS規格で定められています（さらに、長さ（m）や質量（kg）などのSI単位もJIS規格で制定されています。SI単位は、７つの基本単位と接頭語で構成されています。7つの基本単位は、長さ（m）・質量（kg）・時間（s）・電流（A）・熱力学温度（K）・物質量（mol）・光度（cd）です。また、接頭語とはキロ（k）やセンチ（c）などです。7つの基本単位を組み合わせて作る単位をSI組立単位と呼び、全ての物理用語はSI組立単位で記述することができます。機械図面の書き方も、JIS B 0001 機械製図で規定されています。図面による情報伝達が正しくないと、意図しない製品が出来上がります。そこで、設計者の意図を図面から正確に読み取れるように、設計から生産まで統一したルールを定めています。例えば、JIS B 0001 機械製図では、投影図は第三角法で描くように定められています。第三角法とは、正面図（前から見た図）、平面図（上から見た図）、側面図（横から見た図）から構成されています（第三角法で図面を書く際、注意すべき点は3点あります（機械製図は、図形の表し方から機械要素の図示法まで、JIS B 0001 機械製図やJIS Z 8310 製図総則などによって細かく決められています。そのため、機械設計では規格を意識して作業する必要があり、どのような規格があるかは、図面を描く前に把握しておきましょう。続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 © 2015-2020 IPROS CORPORATION.