在之前的栏目中,介绍了“关于良好 设计”。在本期栏目中,我将更具体地解释“如何设计可靠的机构”。
在工程师劳动力成本高昂的日本,可以说从设计到完成所需时间最短的“可靠机构”就是交付时间短、成本低廉的LCA(低成本自动化)。
(1)机械构件的个数与机构
将这些通过构件(元件)组合而成的机构分类为1.工具、2.备件、3.手动夹具、4.自动机械,则每一类型各自的构件数量可以大致分类如下。在工具中,六角扳手的机械构件=1个,而用于铆接的手动夹具则有几十个机械构件(部件数量)。移动用机械结构中,汽车由104量级、飞机由105量级、运载火箭由106量级的机械构件构成。
机构的分类 | 工具 | 备件 | 手动夹具 | 自动机械 |
机械构件的数量 | 100个量级 | ~101个量级 | ~102个量级 | ~103个量级 |
(2)机械构件的个数与机构的性能(成本、可靠性)
若干个机械构件组合在一起形成一个子系统(例如,滚珠轴承)的机械构件,这些子系统组合在一起形成一个机构。
从上面1)的例子可以看出,自动机械以及加工机械等机械会随着机械构件数量的增加而变得更加困难,据说其难度与机器数量的平方成正比。因此,以下几项是打造“可靠机构”的关键。
1.减少机械构件数量
2.使用单元(单元是指由机械构件的组合而形成的标准机械构件)
机械构件数量少,则故障少、维护简单,可靠性提高。此外,利用使用标准机械构件的单元,可以实现降低成本、缩短交付期。
减少机械构件数量,实现高性能、低成本和高可靠性的典型产品,就是个人计算机。电子元件LIS化并高度集成成为1个单元,HDD和主板也已标准化,从而使个人购买和组装单元成为可能。
在LCA机构设计中,利用标准的机械构件制作简单的机构,可以提高“可靠机构设计”的水平。