踏切遮断機のような・・・・・

質問

お世話になります。
800X800X500程（ｔ＝2.3）の金属の箱体を踏切遮断機のように、端をヒンジにして90度回転運動させることにより開閉する機械を検討しています。
トルクが必要になりますので減速機付きインダクションモーターで検討していますが、踏切遮断機はどのようになっているかわかりませんが、あのようにできればいいと検討しています。
事情があり、エア式のシリンダーとロータリーアクチュエータは不可です。
どのようなアクチュエータを利用するのが良いか？また踏切遮断機はどのような構造になっているのでしょうか？
遮断機は上がりきった瞬間などにけっこう振動していますので、モーターではないのでしょうか？

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

> インダクションモーター（ブレーキなし）ではどこが破損するのでしょうか？
ウォームギヤタイプでない減速機付きインダクションモーターは、出力側から入力側(モータ)へ
回転が伝わるので、モータが廻るだけで破損しません。
ですから、金属の箱体の停止位置によっては、大きなトルクが生じる可能性がある(90°回転運動
なので)場合は、ブレーキが必要となります。

金属の箱体と回転中心を介して反対側に、遮断機同様のバランスウエイトを取り付ける場合は、
無重力に近い状態となるので、高減速比タイプなら停止するかもしれませんが、確認は難です。
それと、遮断機は緊急時には、手で押しても動く仕様がありますが、今回の仕様では必要ですが？
必要であれば、ウォーム減速機は出力側(金属の箱体側)から、入力側(モータ側)へ(回転)力が
伝わらないので、使用できないことになります。
以上から、遮断機ではウォーム減速機は、使用されない場合が多いです。

> バックラッシュの遊びが衝撃になるからでしょうか？
> であると、ウォームギヤであっても破損するような・・・
前述の内容にて、破損しないでモータが空回りするだけです。
ウォーム減速機は出力側(金属の箱体側)から、入力側(モータ側)へ(回転)力が伝わらないので
(ブロッキング現象を起こすので)、減速機が破損することをチェックする必要があります。

> あと、ハイポイドギヤーであったら如何と思われますか？
ハイポイドギヤとは、リングギヤの回転中心線とこれに噛み合うピニオンギヤの回転中心線を
ずらしたもの。
自動車等のプロペラシャフトに用いるとシャフト位置を低くでき、ひいては車室の床を低く
できることから、ＦＲなど縦置きエンジン車のファイナルギヤや４ＷＤ車のトランスファー
として広く用いられる。
ギヤの噛み合い率が大きく伝達効率にも優れるが、噛み合いが非常に複雑なため、潤滑には
ハイポイドギヤに対応したＡＰＩ規格ＧＬ４以上のギヤオイルが必要。
であるから、高価な減速機を使用するメリットがないし、伝達効率にも優れているから、出力
側(金属の箱体側)から、入力側(モータ側)へ(回転)力が伝わらないメリットもなさそうです。

再出です。

お礼

ご丁寧な説明していただきありがとうございます

回答No.8

noname#230359

再々出です。

使用用途は不明ですが、小生なら再出にも記述した、バランスウエイトを取り付けて、

モータ停止時にトルクがあるステッピングモータのような物を使用します。

そして、高減速機で停止トルクも増幅させ、スロースタートとダウンにて、振動の抑制も

させます。

価格的には、高くなりますが、使用用途によってはメリットも大きいのではないでしょうか？

納得したら、早目に評価し、閉じましょう。

参考URL：

http://practice.ed.sie.dendai.ac.jp/micom/steppingmotor.pdf

お礼

参考も添付していただき、ステッピングモータの知識が乏しい私にもすぐに理解できました。ありがとうございました。

回答No.7

noname#230359

ははは さんの紹介された動画はかなり踏切遮断機の動作が判り易く最高です

観察してみると・・・大体
開動作；3secで80°迄一定速度後、残1secで減速しつつ全閉となっている
閉動作；5secで90°閉で、略一定速度に見えます

バランスウェイトはトルク軽減というより、閉動作のブレーキ解放時の閉動作
の速度調整用にあるような気がしてなりません。従ってモータに加減速制御が
ありトルクに余裕があるならば理屈の上では無くても問題ないような気もする
っというのは竿の部分の重さって・・・竹竿？じゃないな？左程重くなさそう

以上、恐らくこのビデオのものはモータ駆動で特に開の最後に減速させて
いるように見えますが、これが無いものは慣性力がモロに竿に加わってしまう
ことになるから衝撃を弾性力で吸収するために振動することになるのだろう

＞踏切の遮断機の棒は押せば上に上がる
そうか、っとなれば >>開動作；3secで80°迄一定速度とはB解放時速度だなｗ
あくまで以上は想像なので、踏切遮断機メーカーの方でないと判らないかなぁ

あら？まてよ・・・となればフェイルセーフってどっちか整合性が無いですねw
停電・非常時は全閉となれば良い。しかし全閉時でも手で開けられる安全性か
そうか、となれば開動作がＭ駆動で閉動作はB解放で自重で落下となる理屈だね

お礼

非常に参考になるご意見ありがとうございます。

回答No.6

noname#230359

質問者も回答者もはまってますが
片持ちではなく
カウンターウエイトをつけてバランスを取ってます
http://www.youtube.com/watch?v=FYSiJuVIkPM

↑
竿の反対の黒いやつ

バランスは竿側にしておき
クラッチをつけて自動車が挟まれても壊れないようにしているはずです
（人間が挟まれて死んだ話はさすがにない　確か手で簡単に持ち上がり）
↑
カウンターウエイトがL型の金具についてるのはこのため

踏切の遮断機の棒は押せば上に上がる
http://www.think-sp.com/2012/05/16/tw-fumikiri-syadanki/

フェイルセーフ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A7%E3%82%A4%E3%83%AB%E3%82%BB%E3%83%BC%E3%83%95

ちょうど踏切の話が出てきた
抜粋
踏切の遮断機においても、遮断棹が上がっている状態を維持する場合に力をかけなければならないように調整することができる。この場合は、停電などが起きて遮断機が作動しなくなっても、重力によって自然と遮断棹は下りたままになり踏切内への立ち入りを防止するようになっている。なお、節電のため列車を運転しない夜間に停電させている路線では、停電状態でも遮断機が下がらないように調整されている

↑
安直にこれに従ってはならないが
考えるべきことです

停電なんだから電車は走るわけないだろ　←　惰性で突っ込んでくるかもしれない

何があっても遮断機が下ろしとけばいいだろ　←　踏切に車が立ち往生してればいい

原発の場合　
停電があって止まったとしても
↑
復旧させれば発電できるからいいや
予備バッテリーもあるしね
他から電気送られてくるし

なんて考えると　爆発する

お礼

バランスとるのもいいかもですね。
ありがとうございます。

回答No.5

noname#230359

何とも面白そうというか、思わず投稿したくなるような質問ですねぇ～ｗ
別に仕様を満足するのであれば、どんなモータであろうと構わないと思います
それよりも私は、まづ自由な発想を崩さないことが大切な気がするのですけど

サーボモータでも面白そうｗ自分の好きなように今の段階ならば出来るだろう
遊び御心というものも、開発製品を生み出すには必要な場合もあるのですから
ちなみに・・・私も探す・・・！参考URL　ほほう、なるほど面白そうですね

マグネットのようなモノが2ヶ正逆か、それにB付インダクションMらしきもの
あとは当然音も出すだろうな・・・くぁんくあんくあんっと聞こえますけどｗ
嫌、まじめに考えると停電時にはフェルセーフで遮断機が下りる訳だけだよね
となれば無励磁OFFとなるBが付いているだろう。。。意外に大変ですね・・・

参考URL：

http://www.kyosan.co.jp/product/img_circular/v6006z.jpg

お礼

ありがとうございます。
電気回路となるとお手上げ状態ですｗ

回答No.4

noname#230359

前出の先生方は何故かトルクリミッタに触れていらっしゃらないのですが？
http://www.sankyo-seisakusho.co.jp/torque_limiter/index.html
http://www.mikipulley.co.jp/jp/product/category.php?id=rtt
http://www.tsubakimoto.jp/product/class2.html?code=440_1
本件には検討対象外なのであろうか？
（トルク特性とか容量とか？）

↑のは機械式ですが電子式もあります↓
http://www.tsubakimoto.jp/product/class2.html?code=440_2
電気式過負荷保護機器 : ショックリレー

>金属の箱体と回転中心を介して反対側に、遮断機同様のバランスウエイトを取り付ける場合は、
>無重力に近い状態となるので、
回転体イナーシャは逆に増えるので高加減速させると衝撃的トルクはデカイ
比較的低速で低加減速で廻せば心配不要ではある

質問文には回転速度も加速度も記載されていないが
低加減速で廻すなら↑のトルクリミッタと組み合わせるパターンは多い
高加減速で廻すとトルクリミッタがすぐに作動して回らない可能性はあります

９０度廻す回転時間は何秒なのでしょう？
それによっては箱体自体が自身の回転イナーシャに耐えれない可能性は否定できない
モータや減速機の問題は置いといても

お礼

機械式トルクリミッターがあるとうのを始めて知りました。
勉強になります。
ちなみに90°まわすのに、3秒くらいをみています。
低加減速で可です。

回答No.2

noname#230359

特許出願の図面に、遮断機のメカが書いてある図を見つけました。

モータと減速機の組み合わせで、遮断機の竿を動かす構造であって、
特別な仕組みでは無さそうに思います。

＞瞬間などにけっこう振動
竿に剛性がないので、急停止した後は、しばらく振動が続くものでしょう。

ところで、箱を回転させる機構をお問い合わせでしょうか？ 遮断機の場合
箱は動かずに、竿を動かす軸が回転する構造です。
回転軸を固定して箱をフリーにした状態で、モータを回せば箱が回転します
から、どちらが固定側でも大差無いことですが・・・・・・。

踏切遮断機の場合は、竿を折られる事故を回避するために、竿に過大な
力が加わった場合に、回転軸から竿が外れるようにした。「遮断竿折損
防止装置」がついています。この装置があるので、回転軸に加わるトルク
は制限されて、内部の減速機等が保護される設計になっている筈です。

http://www.ohdate.co.jp/pdf/ohdate_prod_rail.pdf
http://www.meielec.co.jp/idea/original/seson/seson_main.htm

参考URL：

http://www.ekouhou.net/%E8%B8%8F%E5%88%87%E3%81%97%E3%82%83%E6%96%AD%E6%A9%9F/disp-A,2007-269138.html

お礼

いろいろノウハウがあるんですね。
ありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

金属の箱体を踏切遮断機のようにした物が、
◆ 停止時に、モータへ掛かる力が動作トルクの数倍になっていて、バー部分の弾性が
　 板ばねのようになり振動しています。
◆ 外部からの触れた程度のアタックでも、てこの原理にて大きな力が加わり、モータ等を
　 破損する恐れがあります。
等から、減速機付きインダクションモーターを選択するなら、減速機はウォームタイプを選択
するのがベターと考えます。
モータのメーカーにナインナップがない場合には、椿本さん等のカタログと技術資料を確認し
製作すると良いでしょう。

さて、ウォーム減速機の特徴は、
ａ）比較的大きな減速比が得られるが、反面動作スピード(角速度)は遅くなります
ｂ）一般的には、入力側から出力側に力の伝達は可能ですが、出力側から入力側に力の伝達は
　 できない(ブロックされる)ようになります。
　 (これは、ボールねじ以外のねじは、ねじ自身の軸力で緩まない内容と同じ原理です)
　 ですから、モータにブレーキがなくても停止します。
等々です。

ウォーム減速機の出力軸にフランジタイプのアタッチメントを装着し、800X800X500程（ｔ＝2.3）
の金属の箱体を踏切遮断機のようにし、端にフランジタイプのアタッチメントを装着し、互いに
接続するですかね。

そして、モータの動力(ワット数)は、動作スピード(回転数)とトルクで計算します。
減速機にて回転数は落ちますが、トルクは減速比に反比例し増加します。(効率は無視で)
また、出力側(金属の箱体)から大きな力が働くおそれがあり、ウォーム減速機が破損する恐れが
あるので、動作トルクの5～10倍のトルクがウォーム減速機の出力軸から入力されても破損しない
確認の配慮が必要と考えます。

ヒンジ機構での動作では、モータ＆ねじにてシリンダの如くリニア作動が。先ずイメージされ
現実性に欠ける内容と考えます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
インダクションモーター（ブレーキなし）ではどこが破損するのでしょうか？
バックラッシュの遊びが衝撃になるからでしょうか？
であると、ウォームギヤであっても破損するような・・・

ご回答いただけるとたすかります。
あと、ハイポイドギヤーであったら如何と思われますか？

ご丁寧な説明していただきありがとうございます。