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φ4mmピンの強度に問題あり？ネジナットでの固定が原因か？適切なピンの選び方は？
- ｴｱｰｼﾘﾝﾀﾞ内径φ38.5mmに刃物を突け樹脂を切断しています。ピンが破損しました。φ4mmのピン自体の強度は問題か？
- 固定したネジナットの元から破損しました。ネジナットでの締め固定が原因か？
- 適切なピンの選び方は？単なるスナップピンや割りピンが良いのか？
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カタカタ動く部分はゴムを入れても効果は余り出ません 余程硬いゴムなら別ですが ガタの少ないピンの方が良いと思います
メーカーのサイトを見ましたが 企業秘密の部分もあり肝心な構造寸法が入っていませんね 疲労破壊と応力集中と軸のガタが原因の様に思います コスト低減が必至の現在作業時間の短縮はどこの企業も 宿命ですから、当然シリンダーの速度も上げられていると 思います よって 荷重の種類は衝撃荷重に近いかも知れません ぴったりしたピンを焼入れ研磨で特注されたらどうでしょうか ここで、メーカとの折衝もあるやと思います 逆に耐久時間をメーカーに問い合わせたら如何ですか その部品が不良品の可能性も出てくるかもしれません 単に抜け止めなら割りピンのほうが応力集中を起こさない かも知れません
補足
何度も済みません。 同じものを１０台使用しております。その他は全く問題有りません。その他で使用しているのが（Α）普通の樹脂を切っており、今回ピンが破損したものは(B)金属のように硬いものを切っています。切る際も（A）は普通に切れますが（B）は切る際に切断物に刃が入る時、一瞬止まるような感じです。やはり衝撃で耐久が悪くなるとしか考えれません。 耐久時間とか問い合わせしましたが今回のように切るもの（樹脂の材質、ｶｯﾄのｻｲｽﾞ、切るときの温度）によってまちまちで何とも言えないみたいです。 また、ピンのみ何回か部品交換していますが同じようなところ（ネジ部）で破損しています。 一度、スナップピンや、割りピンで対応してみます。 カタカタと動くのはゴム（弾力が有る）のようなワッシャを入れてみます。 いろいろと御面倒をお掛けしました。一人ではどうしたらいいのか分からず困っておりました。本当にありがとう御座いました。
問題を分けて考えたほうが良いようです １：製品の使用に関して適正条件で使用したにも関らず破損した→ メーカーへのクレーム ２：過大な負荷条件で使用して破損した→ 社内作業標準の徹底 １：の不具合が無いと仮定する ３：適正条件で使用しているが作業効率を改善したい→メーカーへ オプション品製作依頼 ３：が一番良いのではないでしょうか それから新たな質問に関して ＞?材質 SCM435 HRC43～45 → 近似引張強さ 150kgf/mm^2は ＞ 分かりました。材質はあまり関係ないのでしょうか？ 表の３行目の文言 ”鋼のロックウェルC硬さに対する近似的換算値＊1”と有ります その通りの解釈となります、鋼以外の 非鉄金属・プラスティック では 当てはまらないと思います ＞?いちからいいますと下記、室本鉄工のエアーニッパーを使用して ＞います。ニッパーには中心（支点）に穴が開いており、この緑色の ＞シリンダーにニッパーを入れ、黒いピンでシリンダー上面から下向きに ＞突き刺し固定しています。ﾋﾟﾝは片面、鍔付きで逆側がM4です。 ＞ピンはｼﾘﾝﾀﾞｰ穴、ﾆｯﾊﾟｰの穴、ｼﾘﾝﾀﾞｰの穴の順に通し、 ＞通し終わったあとM4ﾅｯﾄで固定しています。 ＞DMさんのいわれています『蛙股』のような感じです。 質問がここから始まれば不要な回答が避けられたと思います これは対メーカーとの折衝が一番早いと思います困っている点を 提示して改善を求めるのがベストだと思いますそれが駄目なら 他のメーカーへの転換せざるを得ません、因みにどちらの肩を 持つものでは有りませんがご提示の製品のある種類を使用していましたが これと言った不具合は感じたことは有りませんでした ＞?静荷重、動荷重、衝撃荷重は静荷重に対しどれぐらいの割合で ＞考えるものなのでしょうか？宜敷御願いします。 これは安全率の比であってその荷重状態を判断して経験的に 決められたものです、絶対では有りません もう一度小堀設計さんのサイトを検索されて関連するものを 見出してください、最終決定は設計者本人で誰も責任は取ってくれません
お礼
済みませんでした。 メーカーが分かることで『クレームで対応されれば』となると思いました。実際にメーカーにクレームと依頼しましたがなかなかはっきりとした回答がなく困っているところです。そのためこのような形で掲示しました。どうも済みませんでした。 ３．は金額が上がりますのでちょっと無理です。現状のままでピンの材質、形状等の変更で対応したいです。
＞?材質 SCM435 HRC43～45 → 近似引張強さ 150kgf/mm^2 ＞は、そういう表が有るのでしょうか？ 硬さと引張強さは密接な関係にあります ＮＥＴで”硬さ換算表”で検索した結果一番にヒットしたサイトです http://www.nbk1560.com/technical/pdf/792.pdf この質問は自助努力で解決できます ＞?二重剪断破断荷重 → 3780kgf(静荷重と仮定） ＞二重剪断破断荷重とは何でしょうか？ピンの断面積とSCM435の引っ張り強さで出た荷重でしょうか？ ここは、機構が文面から推察した結果の私の誤解から発生した物と思われます シリンダのロッド先端に取り付ける金具を蛙股と想定しています ですから剪断面が２面（二重）存在すると仮定しております 剪断断面積が２倍に設定されます 蛙股：二股に分かれている形態を表わす シリンダロッドの先端に二股の金具を取り付け http://www.tsubakimoto.jp/tem/pdf/catalog/echo.pdf ６ページ目 このカタログのＵ型先端金具を使用した場合の想定です 形状として認識して下さいこの金具（この例では１５ｍｍの部分）に動作させる 部品を取り付けたものと仮定しております ＞?静荷重、動荷重、衝撃荷重はそれぞれどのように考えればいいのでしょうか？ これは言葉の問題でもありますが機械設計の基本です ご提示の文面からシリンダを動作し刃物を追従させるということから私が判断した結果で この例では静荷重と決定しました、樹脂を切断していることからです 一般論で 静荷重→建築物 動荷重→一般的な機構機械動作部分（今回はこちらのほうが当たっているかもしれません） 衝撃荷重→ハンマーで打撃するような荷重を指す ＞?ネジで固定が駄目なんですね。ナットで締め付け固定していましたが抜け防止でﾅｯﾄは考えます。 そうするとカタカタとピンがガタ分動きますがこれを防止する場合はｺﾞﾑのような弾力の有るもので ガタを防げば問題ないでしょうか。 ナットで固定することが駄目ではなくシリンダロッドと駆動動作部分の設計が駄目だと思います 現実にナットで固定する方法は多数存在しております、ここでの私の思い込みですが 先端取付金具を蛙股で考えて設計する例が多かったので先回の回答になったのです 部品を設計する時荷重を受け持つ部分とその部品を支持又は保持する機能を別にして私は設計します ですからねじ部で荷重を支えることは避けるようにしています、カタカタとピンがガタ分動く事は 当然起こりますがあまり大きなガタは避けたほうが良いでしょう繰り返し荷重は部品強度に一番影響します ふつうガタが有っても余程なことが無い限りおっしゃるような設計はいたしません ナットのゆるみ止めでは一番厳しいのは航空産業関連（又は原子力関連）ではないかと思います 御社の設計図が見られればより良いアドバイスが出来るのですが言葉の齟齬でこの回答が違った 解釈に繋がらないことを期待します
補足
済みません。 ?材質 SCM435 HRC43～45 → 近似引張強さ 150kgf/mm^2は分かりました。材質はあまり関係ないのでしょうか？ ?いちからいいますと下記、室本鉄工のエアーニッパーを使用しています。http://www.muromoto.co.jp/search/detail.php/nile/MS-G/ ニッパーには中心（支点）に穴が開いており、この緑色のシリンダーにニッパーを入れ、黒いピンでシリンダー上面から下向きに突き刺し固定しています。ﾋﾟﾝは片面、鍔付きで逆側がM4です。ピンはｼﾘﾝﾀﾞｰ穴、ﾆｯﾊﾟｰの穴、ｼﾘﾝﾀﾞｰの穴の順に通し、通し終わったあとM4ﾅｯﾄで固定しています。 DMさんのいわれています『蛙股』のような感じです。 ?静荷重、動荷重、衝撃荷重は静荷重に対しどれぐらいの割合で考えるものなのでしょうか？宜敷御願いします。
たいした荷重ではないので穴のがたをなくせばＯＫかと。 僕だったら ４ｍｍ孔に安いＣピン（スプリングピン）をうち込んで がたのないようにして固定します。 Cピンはねじよりも簡単に脱着できますが 抜きスペースとハンマリングスペースが必要です。
補足
ありがとう御座います。刃の交換が容易に出来るようにしたくCピンで固定はちょっと駄目です。済みません。
ｴｱｰｼﾘﾝﾀﾞ内径φ38.5mm → 面積11.64cm^2 ｴｱｰ圧は0.5MPa → シリンダ推力 57kgf φ4mmのﾋﾟﾝ → 断面積 12.6mm^2 Ｍ4のネジ の谷径φ3.24 → 断面積 8.24mm^2 材質 SCM435 HRC43～45 → 近似引張強さ 150kgf/mm^2 二重剪断破断荷重 → 3780kgf(静荷重と仮定） と仮定すると破損しないはずですが yoshumoriさんの推定が当たっていると思います 更に推理すると ピンとピン穴とのガタによりM4ねじ部に集中変則荷重 1236kgfで破損、先の３分の１の荷重で破損します ねじ部で荷重を受けると計算値よりはるかに低い値で破損します ねじ溝が切り欠き効果を持つ (失敗例経験済） 提案： 止めピンをつばの次の段の径をφ５にしてここの径で シリンダ荷重を受ける M4は軸の抜け止め固定限定にする 実機構構造が分かりませんので、すべて想像ですが そんなに外れていないはずです @@@@@
お礼
ありがとう御座います。 ?材質 SCM435 HRC43～45 → 近似引張強さ 150kgf/mm^2 は、そういう表が有るのでしょうか？ ?二重剪断破断荷重 → 3780kgf(静荷重と仮定） 二重剪断破断荷重とは何でしょうか？ピンの断面積とSCM435の引っ張り強さで出た荷重でしょうか？ ?静荷重、動荷重、衝撃荷重はそれぞれどのように考えればいいのでしょうか？ ?ネジで固定が駄目なんですね。ナットで締め付け固定していましたが抜け防止でﾅｯﾄは考えます。そうするとカタカタとピンがガタ分動きますがこれを防止する場合はｺﾞﾑのような弾力の有るものでガタを防げば問題ないでしょうか。 御手数をお掛け致しますが教えて下さい。済みません
構造がいまいちピンとこないのでなんともいえないのですが。 質問の答えになっておりませんが、ピンの破断の原因追求の方向性を書いてみます。 ?．破断までの回数を調査する 短期間（数百数千回）の場合は許容応力不足 長期間（数万数十万回）の場合は疲労破壊 ?．破断面を調査する 工業試験場等に折れたピンを持って行き破断面を調べてもらうと上記破壊モードがわかると思います。 ?．切断時のピンにかかる衝撃 シリンダーが速い速度で動いていって切断しているのならピンにかかる荷重はだいぶ大きくなると思います。 ?．ネジ部で破断したとの事ですので、応力集中が考えられる。 ピン部分の構造が文面から読み取れないためこのような回答しかできず申し訳ありません。
お礼
御回答ありがとう御座います。 ?．破断までの回数を調査する 短期間（数百数千回）の場合は許容応力不足 長期間（数万数十万回）の場合は疲労破壊 ●使用期間約１ヶ月です。回数は約9万回程度です。 ?．破断面を調査する 工業試験場等に折れたピンを持って行き破断面を調べてもらうと上記破壊モードがわかると思います。 ●一度、試験場に御願いしてみます。時間は結構かかるものでしょうか ?．切断時のピンにかかる衝撃 シリンダーが速い速度で動いていって切断しているのならピンにかかる荷重はだいぶ大きくなると思います。 ●切断物はｶﾞﾗｽ入の樹脂で硬いです。切ると言うより破断です。スムーズに切るというより一瞬、刃が食い込まずに刃が止まる感じの切断です ?．ネジ部で破断したとの事ですので、応力集中が考えられる。 ●固定しているのが悪いのでしょうか？スナップピンや割りピンで固定すれば集中応力は防げるのでしょうか？ 宜敷御願いします
補足
そのようにしてみます。ありがとう御座います。