１．３ｍ先で５００kgを吊るすＨ鋼腕の 『関節』 のアイデア

質問

どなたか助けていただけると喜びます。

■断面幅125mm断面高さ250程度、長さ１.３ｍのＨ鋼の腕が水平に伸びた先で５００kgの部品を吊るすと言われました。
■その１.３ｍのＨ鋼の付け根は、別の水平Ｈ鋼の下側に取り付けて２０度ほど旋回できる関節を考えろと命じられました。
■そのような関節部の設計として添付画像の通り、

案Ａ：Ｈ鋼の先に、立てた円筒形のボスを溶接して上Ｈ鋼と下Ｈ鋼のボスを重ねて軸を通す。

案Ｂ：それぞれのＨ鋼先端の上下に、丸い穴を開けたガイド板を溶接して、そこに軸を通して関節とする。

案Ｃ：上腕Ｈ鋼の先端には立てた円筒形のボスを溶接し、下腕Ｈ鋼の先端には立てた軸を溶接し、軸を下から上にボスに差し込む。

などがありそうだと見当をつけましたが、自信がありません。
どなたか、良い知恵を持っておられる方がいらっしゃいましたら、なにとぞ助言をおねがいいたします。

回答No.1

gh123-2009

軸は一般に上から下に向かって差し込みます。（何かの原因によって間違って下に落ちないように）
しかし、下側に受け皿のように荷重を支える必要のある場合は、ピンを固定して上からボスやブッシュ状のものを差し込むことは、もっともな事です。
Ｈ鋼の端にボスをつけて旋回およびスラスト方向の力をピンのみで考える場合には、軸の太さやボスの強度を考えなければなりません。

その点から言うとＢ案の羽子板状の構造は、寿命的に問題が残ります。
また、Ａ案では、Ｈ鋼の腹板もボスに溶接しますから、軸心の通りに関して溶接でひずむことが多いので、ある程度のガタツイタ物しか作れません。
（Ｈ鋼との溶接後に機械加工をする場合は、心配ないですがその分工作費が高くつきます）

お礼

gh123-2009 さま
早速アドバイスをくださり、ありがとうございます。
経験が少ない私ですが、試すようにこうした課題を与えられました。
頂いたアドバイスを参考にして、知恵を絞ってみます。
助けてくださってありがとうございます。感謝いたします。