# オープニング どうも、渋長です。今日もものづくりの視点やっていきたいと思います。 この番組は産業機械の現役エンジニアである私、渋長がものづくりに関するトピックを独自の視点で解説する番組となっております。 今日は、最近発表された面白い機械の研究について紹介したいと思います。 昨日ね、私のXの方でも紹介したんですけど 無限に延長できるネジ送り機構というのが開発されたようです。 これなかなか面白い機械要素でして、今日はその研究内容をざっくりと紹介していきたいと思います。 なんか久しぶりにすげーしっかりしたものづくりの技術の話をする気がしますけど、本来そういう番組ですからね。 ぜひとも聴いてください。それでは早速いきましょう。 # 送りねじって何だ？ 今回紹介する研究の元記事はこのチャプターにリンクを貼っておきます。 記事のタイトルはこちら。 高伝達力で可動域を無限に延長可能なモジュール型磁気送りネジ機構の開発 ということなんですけど、これだけ聞くとちょっと難しい感じするんだけど 簡単に言えば延長できるネジ送り機構ですね。 名古屋大学、電気通信大学、そしてナベアバイテックの研究グループの共同研究で開発されたようです。 まずこの話を理解するためには、送りネジってそもそも何なのかっていうのを知らないといけないんですね。 送りネジっていうのは、物を動かすために使うネジのことです。 ネジっていうと基本的に定欠に使う機械要素なんだよね。 皆さんもドライバーでネジ締めたことあると思うけど、 あんな感じでネジを見ると螺旋の溝が切ってあって、その形状をうまく使ってネジを回すとね、 こうねじ込まれていって、ネジが部品を抑えることで部品同士がくっつくと。 それが基本的なネジの役割でございます。 そういったネジの原理を物を動かす時に使おうっていうのが送りネジです。 構造的には皆さんが普段見ているネジと大して変わらないんですけど、 そのネジがすごく長くなったものだと思ってもらえればいいです。 普通はネジを締め込むことでネジ側がどんどん食い込んでいって物を止めるじゃないですか。 そうじゃなくて送りネジっていうのはネジ側は動かない。ただ回るだけです。 そのネジ山に部品がくっついていって、それがネジに沿って動くんですね。 なのでネジを回すことで物が動くと。そういう原理で物を動かすのが送りネジです。 ネジ側にモーターを付けて回転させて、物を付けとけば自由に動かせるわけ。 産業機械とか搬送機械で一般的に使われる機械要素です。 この送りネジっていうのはすごく便利でして、万能と言っても過言ではない。 あらゆる機械の稼働部、動く部分で使われています。 ただこの送りネジという機構、弱点というかできないってことがあるんですよ。 それが何かって言ったら、長さを伸ばすっていうことなんですね。 # 送りねじの弱点 例えば、ネジの軸。 だから螺旋の溝が切ってあるようなネジの棒の部分ね。 あれが2本あったとしたら、それってくっつけれると思います? 結論言うとね、くっつけれないんですね。 ネジにはね、螺旋の溝が切ってあって、あの角度がぴったり合わないと、2つのネジってね、1本のネジになることはできないんですよ。 すごい調整して頑張って溶接とかでくっつけた後に、ガンガン仕上げをすれば、くっつかないことはないんですけど、ほぼほぼ現実的ではないと言っていいと思います。 だからね、ネジって長さを後から延長することができないんです。 つまり送りネジっていう機構はね、動ける範囲っていうのはもう1本のネジの長さで決まっちゃうんですね。 別にだったらネジ最初から長く作っておけば良くないって思うんですけど、物理的に長いネジを作れる長さにも限界があって、加工するのに専用の機械が必要なんですよ。 さらには長いネジってね、必ず径も太くなるんです。 しかもね、それは指数関数的に太くなるの。 ネジを倍に伸ばしたら太さって倍以上になっちゃったりするわけ。 そうするとめちゃくちゃ部品の値段が上がっていくんですよね。 だからね、そういうネジ送り機構っていうのは何メーターとか何十メーターっていうね、長い駆動を作るっていうのはすごく苦手な機械部品なんですよ。 ちなみに私が今まで設計してきた機械の中で一番長かったネジの軸の長さっていうのはね、ストロークが7メートルとかでしたね。 動ける範囲が7メートルっていうことなんで、実際にそれに使うためのネジ軸の長さっていうのは8メートル以上あったと思うんですけど、 これの設計がねめちゃくちゃ大変でしたよ。 そのくらいのネジになってくると1本300万とか400万とかしますからね。 しかもねめちゃくちゃぶっといんですよネジが。 そんなものを回転させてものを動かそうと思ったら、やっぱネジ自体がねすごいたわんで長縄みたいなの。 そういうのを危険速度とかって言うんだけど、そういうものを計算しながらネジの中間でサポートする機構とかも設計したりして、 とにかくネジ送りで長いストロークを動かそうと思ったら色々と設計面でもコスト面でも工夫とか苦労が必要なわけですね。 すげー大変なんですよ本当に。送りネジで長ストロークを実現するのね。 私が設計しているのはねあの工作機械っていう機械なんで、 ただ移動させるだけじゃなくて、そこにさらに力を伝えなきゃいけなかったり、位置決め精度が必要だったりと。 長さ以上にねプラスアルファで難易度が高いんでね、より大変だったんですけど。 そうでなくてもただ移動させればいいよっていう機構であってもやっぱ長いストロークの設計するのって すごい苦労するんですよ。 そんな送りネジの問題を解決するために今回開発されたのがモジュール型磁気送りネジ機構というやつなんですね。 # 無限延長可能！？モジュール型磁気送りねじ機構 モジュール型磁気送りネジ機構ってもう名前からわかる通り機械要素盛りだくさんでだいぶ豪華なんだけど まあどっから噛み砕こうかなっていうところなんですけどやっぱまずね磁気送りネジ機構っていう部分だよね これね磁気ネジなんですよ ネジってさ普通はねおネジとめネジのネジ山っていうギザギザしている部分が摩擦して機能するんだけど 磁気ネジっていうのは非接触 ナット側がね永久磁石になっていって ネジ軸が回転することでそのネジ山に磁力で引き付けられて進んでいくという構造です ちょっと口で説明するの難しいんですけど概略図はねちょっと図貼っとくんで見てください だからね摩擦しないんですよ接触してない 不思議なんですけどそういう磁力を使った送りネジの機構なんですね これ故に何ができるかって言ったらネジの連結っていうのが要因できるわけ さっきも言ったけど普通のネジ同士をくっつけようとしたら 螺旋の角度がねぴったり合わないとダメ 軸の芯もしっかりピシッと合ってないとネジとして正しく機能してくれないんですけど 磁気送りネジ機構の場合はね違って ナット側がね磁気で浮いてるんで ネジ側の連結って多少角度が例えば合ってなかろうが雑につなごうがね 接触してないからそもそも問題ないんですよ ちょっと食い違っていてもその誤差っていうのは磁力浮いてる側で吸収できちゃうんですね だからネジさえ追加していけばそんなに細かく気にすることもなく 無限にストロークを延長していけるわけですね 延長できるんだったらネジの一本一本の長さって大して長くなくてもいいから 作るのも簡単なんですよ 長くなければ径も細くていいと 製造的にもコスト的にも非常に有利になるわけですね さらには非接触ですから潤滑とかいらないんですよ グリスとかいらないし擦れる部分ないからテップも出ないと 非常にクリーンな駆動のわけです だから半導体装置とか食品とか医療品の分野の装置で すごく活用が期待されている機構というわけですね ただ磁器を使った駆動っていうのは 鉄粉が出るような一般的な工場には向いてないし さらにはどうしても非接触ゆえの滑りっていうのがあるんですね 普通のネジだったら物理的に接触してるから 1個飛ばしちゃうとかないんですよねネジ山を1個飛ばしちゃうって それもネジとして砕けてるっていうことなんで 完全に壊れてるんですけど 磁力で滑ると平気で1ピッチずれちゃうとかあるんです そういうものに対してどうやって対策するか それは難しくはないんだけど 位置決め制度をどこまで求めて確保するかっていうのは 一つの課題だと思います でもすごい面白い機構だと思いますよこれ 私ラック&ピニオンっていう歯車をまっすぐ伸ばしたような機械要素が 個人的に好きなんですけど これなんで好きかっていうと ラック&ピニオンが駆動の延長ができるからなんですよね さっきも前のチャプターで言ったんだけど 7メートルのストロークをボールネジで作ろうと思った時に めちゃくちゃ苦労したんですよ うわネジやだと思って その時にラック&ピニオンを検討した時に めっちゃいいやんこれと思ったんで それ以降ラックが好きになったんですけど 今回のモジュール型磁気送りネジ機構っていうのは まさにラック&ピニオンの ラックを追加していけば無限にストローク延長できるよっていう 良さとオクレンジの良さを合わせ持つ ハイブリッドな機構だなと思いましてね 非常に感動しました ただ私の専門分野だとあんまり使う機会はないんですけど なんか一回使ってみたいですね # クロージング なかなかこういった機械要素そのものが、新しい研究でポンと出てくることはないんですけど、 こういうのが出てくると、機械設計者としては非常に嬉しいですよね。ワクワクするというか。 こういう研究って、なかなか製品化にはハードルがあって、ものにならなかったりはするんだけど、 今回、研究メンバーの中に機械要素部品屋さんのナベアバイテックさんの研究グループが入ってますから、 ある程度、商品化を見越しながら研究を進めたのかななんて、勝手に妄想しちゃってますけど、 この機構が今後、どのようにものづくりの分野で活躍していくのか、活用されていくのか、非常に期待ですね。 というわけで、今回はここまでとさせていただきます。 私は技術ブログ、支部長技術研究所も運営してますので、そちらのほうもぜひチェックしてください。 Xのほうも毎日、ものづくりに関する投稿をしておりますので、よろしくお願いします。 ポッドキャスト、ものづくりのラジオのほうも毎週土曜日中日で配信中です。 お時間あれば、ぜひ聞いてください。 というわけで、今回はここまで。 以上、支部長でした。ではでは。