失敗事例から学ぶ機械設計トラブルの実践ケーススタディ

機械設計のトラブルは、多くの場合、機械要素の選定や使い方を誤ったことから発生する。たった一か所でも判断を誤れば、装置全体が正常に機能しなくなる。ベテラン設計者は、実務を通して経験知として蓄積している場合が多い。若手の設計者の機械要素に関する技術の入手は、ベテラン設計者が要した経験と期間が必要となるが、このような時間は許容されず、短時間化が望まれる。 　本講座では、機械設計にて実際に発生したトラブル事例をもとに、機械要素の選定・使い方に潜む典型的な失敗と、その原因・対策を解説する。講義では、転がり軸受、ねじの緩み止め、リンク機構、溶接など、装置設計において重要な機械要素を取り上げ、実際の機械装置を例に、設計のどこに問題があったのか、どのように対策すべきかを装置設計の視点から説明する。また、過去30年にわたり装置設計を担当してきた講師が実際に経験したトラブルを、概要・原因・対策としてまとめた著書『機械のトラブルシューティング解説55事例』を配布し、本講座の教材として使用する。

1. トラブルを未然に防ぐための設計の前提条件
   - 機械要素以前に、設計段階で確認すべき基本事項 -
   1. 設計の考え方
   2. 加工ができるかを考えた構造
   3. 組み立てができるかを考えた構造
   4. 測定ができるかを考えた構造
2. 回転機構における機械要素の使い方の誤りとトラブル事例
   - 転がり軸受の使い方を誤った場合に何が起きるか -
   1. 回転転がり軸受のトラブル事例と対策
      1. 回転軸受の軸方向ガタの除去
      2. 遠心力によるベアリングの破損
      3. 小型モータ軸受の過大荷重による破損
      4. 除振台上の回転軸受駆動用ベアリングの破損
      5. マイクロメータヘッド衝撃による位置決め不良
   2. 回転転がり軸受の周辺要素と注意点
      1. カップリング
      2. 不釣り合いとバランス
      3. 軸・ハウジング構造と加工
3. 直進機構における案内要素の使い方の誤りとトラブル事例
   - 直進転がり軸受の選定ミスが装置動作に与える影響 -
   1. 直進転がり軸受の種類と特徴
      1. 循環型直進軸受
      2. クロスローラーベアリング
      3. ボールスプライン
   2. 直進転がり軸受のトラブル事例と対策
      1. エアシリンダ同期不良による異常動作
      2. モーメント荷重による動作不良
      3. クロスローラ軸受の干渉
4. ネジ緩みのトラブル事例と対策、緩み防止法
   - ネジの緩みを引き起こす設計上の見落とし -
   1. ネジの弛み事例
      1. 固定部品の昇温降温によるネジの緩み
      2. 摩擦力を用いて固定した歯車と回転軸の緩み
      3. 歯車固定ネジの緩み
      4. 締結不良による回転機構への影響
   2. ネジの緩み止め法の特徴、動作、使用方法などを紹介
5. 溶接を前提とした装置構造で起きたトラブル事例
   - 設計時の指示・前提条件の重要性 -
   1. 不適切な材料選定
   2. シーム溶接の問題
   3. 溶接による変形
   4. 材料不良による漏れ