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機械設計メモ2

【3】機械要素の使い方/計算

ノックピン・平行ピンの使い方と穴公差などの参考設計方法

2020年1月5日




今日は「ノックピン・平行ピンの使い方と穴公差などの参考設計方法」についてのメモです。

位置決めに使うノックピンや平行ピン

機械部品などに使う位置決めのピンは、ノックピンや平行ピンを利用する事が多いと思います。この記事では組立性を考慮したノックピンや平行ピンのベースとなる参考の利用方法をまとめています。

位置決めに使うピンは種類が多く、多くの情報が出ているために実際どうしたら良いかわからない場合もあります。選定に悩む方、設計初心者の方は考え方の参考にしてみてください。

また、この記事では機械部品の位置決めにノックピンや平行ピンを使う場合の内容となります。加工用精密ジグ等に使う本格的かつ高精度・頻繁な着脱・高強度な位置決めは該当しません。そのような場合は、正式名称が「位置決めピン」というものを利用して下さい。

そして、ノックピンや平行ピンの違いを把握していない方は以下の記事を先に読んでいただくと、より理解が深まると思います。

⇒【保存版】ノックピンと平行ピンの違い

 

ノック・平行ピンを位置決めのピンとして使う場合の一般情報

さて、本題に入ります。ノックピンや平行ピンを位置決めのピンとして使う場合の一般的な情報として

  1. ピンの径は、その部品を取り付ける締結ボルト径程度
  2. ピン固定側の保持長さはピン径Dの1.5D以上2.5D以下の範囲
  3. ピン間の距離は遠い方が位置決め精度は高いが大げさな距離にする必要はない
  4. ピン間の距離に対する公差は一般的に±0.02で両方丸穴で設定するが、その公差が難しい距離の場合は基準としない側の穴を長穴とすることがある(その際は公差無し)
  5. ピンの配置位置は、ポカ避けも考慮して斜めなどの配置にしても良い

というのがあります。これらは多くの設計で取り入れられている一般的な内容なので、知ってる方も多いかと思います。以下に、それに加える経験情報を以下にまとめます。

 

私の結論として

 

φ5以上の位置決めピンを利用する場合

タップがついている物が僕は好きです。

理由を読む

組立時に発生する問題等の対処に、位置決めピンが邪魔をする時があるから、そんな時の為に取り外し用のタップが付いている物が僕は好きだ。と言うことです。少しリアルな話をすると、組み立ての最中に

  • 干渉を発見してしまった
  • 組立途中での設計変更が入った
  • 位置ピンで狙ったように位置が決まらない
  • 位置決めピンの長さを変えたくなった

などの理由で位置決めピンを外したり、長さ変更しなければいけない時が出てきます。特に、ある程度精度が必要な機械では部品同士を組み易くするために位置決めを多く使うので、変更の際にこの位置決めピンの邪魔が多くなります。

そんな時、ピンを抜きやすくするためにありがたいのがタップ付きのノックピンという事です。φ5以上という理由はそのサイズからしかタップ付きが無いからですね。

 

 

φ4以下の位置決めピンを利用する場合

穴は基本的に貫通が望ましいと僕は思う。

理由を読む

φ4以下のサイズにはφ5以上のサイズとは違い、抜き用のタップがついていません。(世の中にはあるのかな?)その為に、φ4以下を利用する場合はいくつか解っておいた方が良いことがあります。

まず、先ほどの位置決めピンを外したり長さ変更しなければいけない状況は、φ4以下のピンでも同じように起こります。ただ、問題はピンが細いことです。嵌めあいの「キツさ」の問題ではなく、単純に細い事で組立時に問題を起こします。

組み立てる側としたら、とにかく嵌めあいがキツイ物があっても、叩いて入れるしかない

これにより、嵌めあいのキツイ物は経験上、特にφ3以下はまず先端がつぶれるか、座屈して曲がります。潰れると良くない事が2つあります。

  • 取り付け側の部品が入りにくくなる
  • 側面に当てる部品がちゃんと位置決めできない

このような場合にピンを変えたくても位置決めピンの刺さっている穴が貫通穴でなかった場合はピンを抜くことすら難しくなります。

  • きついので引っ張って抜けない
  • 押して出そうとしても裏から押せない

こんな状況となるのです。 実際、何件か細いピンを抜くために裏から穴を開けて押し出したりとかしたこともあります。

以上の2点を重要視しています。

 

ピンと穴の関係

以下に私が取り入れているノックピンや平行ピンを使った位置決めの方法を表にまとめてみましたが、少しみずらいですね。※ご注意:あくまで参考です。

ノックピン・平行ピンの使い方と穴公差などの参考設計方法1

この表は左から見ていきます。

まず、位置決めした後に着脱があるのか無いのか、位置決めは精度の高い組立なのか、簡易的に組立が出来るようにするのかという情報でノックピンか平行ピンか(公差別・硬度などで)を決めています。ノックピンは硬いので平行ピンより着脱に向いています。また、組立や分解などを考えた場合に、ピンが片方に固定されていた方が良いのか、簡単に抜ける程度の嵌め合いが良いのか、嵌め合いの品質においても要求に応じて選択する形で見ていってください。

嵌めあいの程度を確認する⇒はめあい公差の纏めと一覧表

 

貫通と止まり穴の◯と△ですが、どちらでも良いですが、

ノックピンの場合:どっちでも良い
平行ピンBの場合:貫通だと抜けてくることがあるので止まり穴が良い

そんな理由から◯と△で分けています。

 

 

ダウンロード

リピートがある機械や製品については、その部品ごとに量産しやすい穴形状・深さ・ピンの入手性、さらには組立の検証結果もあると思いますのでこの限りではありません。(資料ではミスミで該当するピンなどの型式や説明をコメントで入れています)

使える資料でしたら是非使ってください。

ノックピン・平行ピンの使い方と穴公差などの参考設計方法2

以上です。






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