第8章市販部品を利用する設計電気関連 ★電気モータ，計測・制御関連部品。運動伝達部品 ★回転運動，直線運動，ばね。市販部品をうまく利用すれば，機械の設計や製作の迅速化につながる！ 8.1 電気モータ機械を動かす原動機熱機関（エンジン）・燃料の補給・高出力な機械的エネルギー電気モータ・送電線またはバッテリ・主に屋内で使用する機械課題① 電気モータには直流モータと交流モータがある。それぞれの特徴をまとめなさい。 (1) モータの種類と特徴 (a) 直流モータと交流モータ直流モータ ★出力制御が簡単で，応答性がよく。交流モータ ★価格が安く，大型化・大出力化が容易。 ★小型機械でよく使われる。 ★工作機械等の汎用機械。課題② メカトロニクス機械には，ステッピングモータやサーボモータがよく使われる。それぞれのモータについて説明しなさい。 (b) ステッピングモータステッピングモータ ★回転角度が，入力パルスの数に比例。 ★高精度な運動を必要とする機械に使用される。 ★ステッピングモータを使用した機械電動車いすの模型左右後輪に正確な回転運動を与える必要！ MOVIE (c) サーボモータサーボモータ（ラジコン模型用） ★制御の対象の状態を測定し，基準値と比較して自動的に修正制御する？？ ★任意の回転角度に合わせる制御機構を持つモータ。 ★サーボモータを使用した機械魚ロボット尾ひれを任意の角度で動かしたい！ ★サーボモータを使用した機械動揺台（ターンテーブル）複数のサーボモータを同期運転させている！ ★スターリングエンジン用発電機の性能評価装置サーボモータトルク計 IPM発電機 (2) モータを使用する際の注意点 (a) モータの特徴 ★使用する機械に最も適したモータを選択する！ (b) トルクと回転数電気モータの性能表（マブチRS-540SH） ★機械のトルク，出力，回転数に適したモータを選定。 ★通常は歯車機構などにより減速する。 (c) 電源の検討 ★家庭用コンセントや工場の配電盤などの容量（アンペア数）。 ★電圧（100 Vまたは200 V）や形態（単相または三相）。 ★バッテリや乾電池の容量（連続使用時間）。配電盤課題③ 熱機関（エンジン）と電気モータの特徴をまとめなさい（利点と問題点）。 8.2 メカトロニクスエレクトロニクス＋（電子技術）メカニクス（機械技術）メカトロニクス日常使われる多くの機械が電子制御化されている！ (1) 機械の制御 (a) 蒸気機関の遠心調速機 ★制御とは，目的とする状態に保つために適当な操作を加えること。 (b) 自動車の電子制御エンジンエンジンが必要とする燃料の量と噴射のタイミングを電子制御装置によって正確に制御する。吸入空気量エンジン回転数冷却水や吸入空気の温度排気管内の酸素濃度運転条件課題④ 機械式制御と電子制御（マイコン制御）の特徴をまとめなさい（利点と問題点）。 (2) センサ (a) 荷重センサひずみゲージロードセル ★ひずみゲージは最も代表的な荷重センサ！ (b) 圧力センサスターリングエンジンの圧力センサ ★エンジンや流体機械には圧力センサが必需品！ (c) 位置センサフォトインタラプタ ★物体の有無を検知する！使用例 (d) 回転角度センサロータリエンコーダ ★高精度な運動が要求される回転機械に欠かせない！ (e) 変位センサレーザ変位センサ ★物体との距離を測定する！渦電流式変位センサ (f) 温度センサ熱電対 ★熱電対は最も代表的な温度センサ！使用例課題⑤ 家電機械に，何らかのセンサと制御回路を取り付け，高性能化・高機能化を図りたい。具体的な方法を提案しなさい。圧力センサ位置センサ荷重センサ変位センサ，温度センサ・・・ 8.3 回転運動伝達部品チェーンベルトクラッチ・・・歯車（第6章）課題⑥ 回転運動の伝達には歯車などの要素部品が使われる。その他の回転運動伝達部品として，チェーン，ベルト，クラッチなどがある。それぞれの特徴を説明しなさい。 (1) チェーンチェーン使用例 ★滑りがなく大きい動力を確実に伝えることができる。 ★しかし，重い！ (2) ベルト平ベルト Vベルト ★軽量で静粛。 ★衝撃的な荷重をベルトで吸収できる。 ★潤滑の必要がない。タイミングベルト (3) クラッチとブレーキ多板式クラッチワンウェイクラッチ電磁クラッチ ★クラッチは動力の伝達と遮断に使われる。 ★ブレーキは，機械を止める場合や起動・停止を繰り返して行う場合などに使われる。課題⑦ 一般の自転車にはチェーンが使われている。チェーンを使わない方式の自転車を考え，その特徴を説明しなさい。（図を用いて説明すること。） 8.4 直線運動伝達部品回転運動往復運動一定速度＝扱いやすい速度変動＝慣性力の増大＝設計困難 (1) 直動軸受 ★回転運動用の転がり軸受と同様，球の転がり運動を利用している。 (2) リニアアクチュエータ回転式モータとラックを利用した形式サーボ制御を利用した形式 (3) カムフォロアカムフォロア ★カム機構などの支持などに使う。 (4) ロッドエンドロッドエンド ★往復運動のロッド端部の取り付けなどに使う。課題⑧ リニアアクチュエータの特徴を活かした機械を考えなさい。（図を用いて説明すること。）回転式モータとラックを利用した形式サーボ制御を利用した形式 8.5 ばね弾性力を受けて一時的に変形している物体は，力が取り除かれると元に戻ろうとする性質。ばね弾性を有効に利用した部品。 (1) ばねの種類コイルばね板ばね止め輪 ★小さいばねを含めれば，ほぼ全ての機械に使われている！ (2) ばねの特徴 ★たわみ，復元性がある。 ★エネルギーを蓄えることができる。 ★固有振動数を持つ。【注意】共振は機械の破損につながる！弾性体を利用した防振装置 8.6 市販部品を組み合わせる設計 ★市販されている部品をうまく組み合わせることで，十分な機能を持つ機械を設計することができる。計測用車いす ★測定部の構成 ★トルク測定装置ひずみゲージ ★回転角度の測定ロータリエンコーダ ★測定結果の一例