駆動綸用モーターの選定

質問

自動搬送機を設計から始めようと思っております。

　自動搬送機なので、電源はバッテリーとなりますが
運ぶ物が100kg位になります。
　DC12Vのモーターで駆動可能でしょうか？
　DC12Vではあまりトルクがない様に思います。

　しかし、24Vバッテリーでは、それ自体が重く
自動搬送機自体が重くなってしまいます。

　どなたか知識のある方、教えて下さい。
アドバイスでも結構です。
宜しくお願いします。

　以上

回答No.9

noname#230359 · ベストアンサー

既存のKITを選定することは、労力を低減する上で有効ですが、安直に使用することはＮＧ。

“駆動綸用モーターの選定”がタイトルなので、以前にも記載しておりますが、

? “運ぶ物が100kg位”なので、その運ぶスピードの設定が必要です。

? “運ぶ物が100kg位”なのですが、“自動搬送機”なので重量の100kg以下の力でも
　　動かすことが可能なので、その力の算出が必要です。
　　“運ぶ物が100kg位”ד摩擦係数”　にて算出可能です。
　　このことは、1トン近い乗用車のサイドブレーキを下ろし、ニュートラル状態で
　　人が押しても自動車が動くことと同じ内容です。
　　経験上、“運ぶ物が100kg位”ד摩擦係数を、余裕をみて0.05”＝5kg　でも可でしょう

? 因って、定常走行動力は、動力Ｐ[kW]＝力Ｆ[kg]×速度Ｖ[m/sec]÷102　の計算から、
　 求まります。

? ですが、これでは加速性能が非常に悪く、定常走行スピードに達するまでに時間がかかる
　 “かったるい”設備になります。
　 ですから、加速性能を加味した計算をする必要があります。
　 “摩擦係数を、余裕をみて0.05”いるので、?の計算の３倍とすればよいでしょう。

? 概略の動力が算出できたので、その値にて、
　 ａ）バッテリーの容量（電圧と電流から）は、走行時間から妥当かを確認する
　 ｂ）KITを選定するなら、選定条件とする
　 ｃ）ユニット設計するなら、機械動力の伝達系統は、?の動力に耐えうる設計をする

? KIT選定が完了、又はユニット設計が完了であれば、
　 ?）KIT選定であれば、最終条件にて、KITメーカーに加速性能を算出させ
　　　 満足できるか確認する
　　　 できなければ、加速性能の良いKITを再選定し、同じことをチェックする
　 ?）ユニット設計完了であれば、各パーツのGD2を確認し、加速性能の確認をする
　　　 各パーツのGD2を確認すると、各パーツの形状や配置で何が有効かを確認できるので
　　　 一度やってみた方が良いと思うのですがね。
　　　 加速性能に問題があれば、概略動力計算を見直しチューニングして、各設計も見直し
　　　 チューニングする。

以上を、やってみなはれ。

質問者の“自動搬送”の詳細仕様が不明なので、摩擦係数設定が曖昧なアドバイスです。

質問者さんに於かれましては、その辺りを注意してアクションをお願いします。

iwanaiは、得意な分野は、安易なアンチョコに頼るなと、他人を批判し、エビデンス要求する。

今回、小生は、KITを選定する上での設備仕様の纏め方法を紹介し、アドバイスをしています。

設備仕様を事前に纏めた方が、KIT選定も簡単になり、時間も節約できます。

回答No.8

noname#230359

物作りの　回答（２）のiwanai　おっちゃんは、加工や組立ては、よく知っている。

でも、設計での王道の考え方や、スペックの決め方は、苦手で“自爆テロ”に走る。

物を運んだりする機械や、今回の様に自走し運ぶ物は、どれだけの力で動くかと、

そのスピードはどれくらいするかを決めて、概略動力を出します。

そして、特に今回の様に自走し運ぶ物は、その加速性能で、×３とか、×５とか、

×１０とかで、加速性能に合わせた概略動力を出します。

また、バッテリーの能力や寿命は、Ｖ・Ａにて、加速性能の動力にての計算と

自動車のアイドリングストップの如く、走行と停止時間比率で、概略確認ができます。

それから、周辺の機器選定を各動力で破損しない物を選定し、最終的に自走し運ぶ

ユニット重量やＧＤ２を確認し、割と正確な自走し運ぶ物の運動能力を最終算出します。

専門分野でなければ、機械系の友人又は、貴殿が計算したスペックに合う市販ユニット

を探してください。

まあ、iwanai　おっちゃんは、……。

一流な技術者は、技術にその溺れがちなので、総合的観点からのアプローチに欠ける。

だから、管理者に向かない方が多い。

理由は、自分はその分野の大家なので、誰もがそれを知っている、知らなくてはいけないと

難解な基準やアドバイスをするので、小難しい話しをする厄介な人で、付いていけない。

だから、色々な社内ルールや基準も、難解な物になり、運用が覚束なくなる。

それは、この森の iwanai おっちゃんの“殿様的アドバイス”にも反映している。

黒猫さん　とは、不具合理由は同じで、不具合対処のアプローチ方法が“水掛け論”と

なっていて、“何と何が水掛け論？”の質問に、元々の水掛け論の意味は、我田引水なので、

黒猫さん　は、小難しい焼き入れ組成の論法を勘違いする（黒猫さんも謝っているので）

記載方法で記載し、小生はそんな難しい内容より、セット方法を変えれば不具合は防げた

のではのアドバイスで、お互い有利なフィールドで論じ記載しているので、

水掛け論 ⇒ 我田引水 と 記載したまで。

質問者さんは、圧入は客先仕様で変えれない等で、黒猫さんに良回答。

でも、他人の失敗も聴き耳立てて、自分が経験したが如く、調査する行動は管理者に

向いておるので、前述の如く、管理手法でも防げるアドバイスをして、黒猫さんと

違ったアドバイスをしました。

不具合の原因は、黒猫さんと同じ記載ですし、そのように記載しております。

以上、

No.43025　角容器の耐圧

にて、iwanaiは、

追記で“玄人はだし”的記載をしているが、結局　iwanaiはこの分野では

素人なので、“素人はだし”を実践した格好になっている。　lol

回答No.7

noname#230359

回答（２）のiwanai　の追記記載、何の事？、何の内容？　

iwanai　自信を貶める自爆テロ？　　lol　しかないのかな？？

回答No.6

noname#230359

多分、モータを使用するので、

動力は、MKSとちょっと古い単位ですが、先ず

動力Ｐ[kW]＝力Ｆ[kg]×速度Ｖ[m/sec]÷102　　　　　　102はkW換算係数

の直線運動動力計算にて求めます。

速度Ｖ[m/sec]は、動作距離[m]÷動作時間[sec]からでも計算できます。

“運ぶ物が100kg位”で、“駆動綸用モーターの選定”なので車輪＋軸はベアリング仕様

の条件で、摩擦係数は少し高目のころがり摩擦係数0.05にて、

力Ｆ[kg]は、運ぶ物が100kg位×0.05 ＝ 5kg

動力Ｐ[kW]＝５[kg]×速度Ｖ[m/sec]÷102　で求めます。

後は、動力ロスを10％観て、90％の伝達効率とし、加速時の動力を厳密には計算が

必要ですが、動力Ｐ[kW]＝５[kg]×速度Ｖ[m/sec]÷102　の計算結果から、

動力Ｐ[kW]÷0.9×3　にて、そこそこの加速もある物が選定できます。

後は、その動力から、加速時はモータの100％、定速走行ではモータの30％での

[Ｖ･Ａ]が消費されるので、バッテリーの充電寿命や容量の設定が可能です。

また、ころがり摩擦0.05と云うことは、そのアークtanの傾斜角以上では、自走するので

ブレーキが構造上必要です。

最終、ころがり摩擦係数は0.01程度と想像するので、ブレーキは必要です。

以上の手順で設計をしていきます。

そして、

動力P[kW]＝(2×π×回転数N[rpm]×トルクT[kg･m])÷(102×60[sec/min])

の回転動力計算は、スピード設定時の車輪径やモータを含めた電子ギヤ設定

（最近、自動車でもトヨタの蟄居が切れ、ハイブリッドが増え、電子変速機も増えたので）

をするための、機械系の部品選定に用います。

動力P[kW]＝(2×π×回転数Ｎ[rpm]×Ｔトルク[kg･m])÷(102×60[sec/min])

も、動力Ｐ[kW]＝力Ｆ[kg]×速度Ｖ[m/sec]÷102　　同じ計算方法

＊ トルク[kg･m] ＝ 力Ｆ[kg]×腕の長さ[m]) ＝ 力Ｆ[kg]×半径[m]

＊ 半径[m]×2×π ＝円周の長さ[m]

＊ 回転数N[rpm]は、[r/m]で[revolutions/min]なので、
　 回転数N[rpm]÷60[sec/min] ＝ 回転数Ns[revolutions/sec]又は[r/sec]

＊ 円周の長さ[m] × 回転数Ns[revolutions/sec] ＝ 速度Ｖ[m/sec]

となるため、

使い分けをしましょう。

回答No.5

noname#230359

まず最初にするべき事は市販品の比較研究と価格調査
http://www.aiki-tcs.co.jp/product/truck
http://shiko.biz/agv/index.html
http://www.headscorp.co.jp/agv/index.html
http://www.toyota-lf.com/products/category/transport.html

＞　DC12Vではあまりトルクがない様に思います。
思うだけで計算もしてないでしょ？
ネット上に公開してある仕様書だけでそれなりに
http://www.takuma-seiko.co.jp/product_1.html
TC-900S ?　手押し台車
走行速度 100kg 積載時　約 25m/分
稼働時間 完全充電状態で100kg 積載時　連続 8時間
使用バッテリー35Ah

http://www.monotaro.com/g/00413823/?t.q=%93d%93%AE%91%E4%8E%D4
均等荷重500(kg) モーター DC12V、0.2kW
搭載バッテリー：EB35
販売価格　￥199,000

蛇足ながら　電動台車用バッテリは高価
http://www.naturalgoods.com/bat-eb.html
バッテリー　EB35　20,100円
http://www.etech-japan.com/product/dokuritu/battery_EB.html
EB35　ジーエス・ユアサ　EBグランドスター
通常価格：\30,024（税込）

安価に済まそうとカーショップで売ってる自動車用バッテリは使ってはいけません
http://home.gyps.gs-yuasa.com/products/ec/eb_shiyo.php

自動車用バッテリを流用する不埒な輩も絶えないが

お礼

詳細なご回答有難うございました。
メカの事も電気の事も中途半端な理解なので、勉強になります。
有難うございました。

回答No.4

noname#230359

http://agv.meidensha.co.jp/mcat/index.html
盗むわけではないけれど、KITものもありますのでそれとなく「ああしたい、こうしたい」と探ることは可能。
企業も本当に教えたくないところは言いませんので。

お礼

有難うございました。
KITの存在を知りませんでした。探してみます。

回答No.3

noname#230359

アマチュアおよび起業家でないなら既製品の見積が先でしょう。

　　http://www.kencontrols.co.jp/product/02.html

製作するうえで考慮すべきは設計試作に要するあなたの時間コスト。

重さはモノの性質上、床荷重ｳﾝﾇﾝでもないかぎり気にしなくてよい。
フォークリフトは爪の先に積んでも大丈夫なように後に重りを積むから、
バッテリータイプは重さを活用できる。
その電圧は24Vまたは48V。複数個積むので設計では選択可能。

バッテリーはクルマのスタータ用は瞬発重視なのでダメ。マリン用、ソーラー用など容量重視の「ディープサイクル」。日本メーカのは高価。

回答(6)は此処の迷物となった徘徊者。。。。。
マダラ症状が酷くイミフばかりだが

　　＊ 半径[m]×2×π ＝円周の長さ[m]

には笑えた。。。。。

徘徊者が施設から追い出され、年末年始恒例の大騒ぎ。。。

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=281654&event=QE0004

48発回答もあるが、徘徊者の無意味な書き殴りが過半。
常連回答者すべてが厄介者の追放を願うがサイト管理者は年末大掃除もせず放置。

新参の高度な専門家も、数度のやりとりで本性を見破り

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=298886&event=QE0004
　　小生( 黒猫さん )には質問の回答を求め、小生は丁寧に回答したにもかかわらず、
　　小生の質問には全く回答しませんでした。つまり回答するだけの、「技術資料」や「設計資料」
　　レベルの知識が持っていないとしか考えられません。そのかわりに、「技術資料」「設計資料」
　　レベルの知識の裏付けのない、持論の「設計基準」を振り回しました。

このような専門家が徘徊者跋扈の状況に呆れ、此処を去ってしまわないかと心配してます。

お礼

有難うございました。
ご指摘の通りだと思います。
KITがあるとは知らず、KITで考えてみます。

回答No.2

noname#230359

乾電池だって１トンの荷物を8.5kmも運べます。

総 重 量：約1トン（車体＋乗員＋電池）
走行距離：8.5km
電　　源：単一型乾電池99個・・・重さ約：14kg

モーターの電圧が問題なのではありません。
まずは、
物を運ぶのにどれだけのエネルギーが必要かを見積もるとともに
充電間隔などの要件を定めて、必要とするバッテリーの容量を
定量的に計算しましょう。

回答(1)さんのご指摘が正鵠と思います。

余計なお世話かもしれませんが、
一品料理で設計・製作するより、既製品を購入したほうが安上がりな
可能性が高いような気がします。既製品そのままで不足があれば、改
造するなどして要求に合わせることも選択肢と思います。

ほんの一例：
http://www.webshiro.com/syouhinsetumei2/M1108Z-9THK.html

＞DC12Vではあまりトルクがない様に思います。

減速機に制約があるならば、モーターの選択を「トルク」の大きさで判断
する場合もあるでしょうが、減速比を自由に選べるならば、モーターの選
択は「出力（パワー）」で判断することが適切と思います。

荷物を運搬することに必要な「出力（パワー）」が得られるモーターを
複数の種類ピックアップしたうえで、効率、寸法、メンテナンス性、制御性
等の観点で適切なものを絞り込むことが適切なアプローチと思います。

参考URL：

http://panasonic.jp/battery/drycell/evolta/challenge/2014/

お礼

詳細な回答、有難う御座います。
KITをある事を知らずにいました。
KITで検討してみます。

回答No.1

noname#230359

セニアカーとか１２Ｖバッテリーだと思いますので問題なさそう。

問題は、必要速度と必要総移動距離じゃないかな。

お礼

ご回答、有難うございました。
KITが有る事をしらずにいました。
KITを検討してみます。