ヒンジに関して

質問

教えてください。
今、１ｍ先に１．５Ｋｇの重さが掛かるアームを設計しております。
根本に、ヒンジ機構を設けたいのですが、自在に止まることが必要です。
トルクヒンジの使用も検討しましたが、ここまでの荷重に耐えうる物が見つかりません。
どなたか、既製品、若しくは、特注してくれるメーカー、または、他の機構の案など、教えて頂けないでしょうか？
宜しくお願い致します

基本的に、１ｍのアームの先に、１．５Kgの錘が付いています。
アーム根本は、垂直状態から、水平まで、９０度の範囲で稼動し、尚且つ、任意の位置で、止まらなくてはなりません。
操作に関しては、人間の手で行います。
アームの材質は、軽量化の為、アルミのＣチャンネルを用いることを考えています。
宜しくお願い致します。

有難うございます。
Ｃチャンネルの理由は、アーム内部に配線スペースが必要なのです。
閉断面の方が、有利なのは、判っているのですが、どうしても、配線を外に出すわけには、いかないのです。
軽量化は、装置全体もあるますし、根元に掛かる自重による荷重を少しでも軽減したいからです。
素人なので、申し訳ないのですが、スタティック、ダイナミックでのバランサとは、どういったものなのでしょうか？
出来るだけ、具体的に、お願い致します。

回答No.5

noname#230359

コピー機の自動原稿送り機のヒンジを御覧下さい。
数kg～10kg程度の装置を0°～90°まで開閉させており特定の範囲でフリーストップ(自在に止まる)機能を有しており、尚且つコピー機の場合ある角度以上になると開きトルクを発生し、ある角度以下になると閉まりトルクを発生させる等複雑な動きをしています。
アームの回転中心から外したスプリングの作用点の位置設定がポイントです。別途カムにより必要トルクを発生させている者もあります。いずれの方法も必要となるトルクはsinカーブに近いトルクを如何に発生させるかです。
更にフリーストップの要としては、大まかなトルクを上記のスプリングやガスシリンダーなどで発生させ、ある程度バランスさせた後、完全に停める為に摺動部の摩擦抵抗を利用する方法が有効です。

餅は餅屋と申しますのでそれに長けたメーカーですと以下の加藤電機さんと下西技研工業さんがあります。
一度ご相談されてみては如何でしょうか？

参考URL：

http://www.katohem.co.jp/ http://www.simotec.co.jp/

回答No.4

noname#230359

アームの根元に掛かるトルクは、アームが垂直面内で旋回するのであれば、定トルクになりません。
１．車のハッチバック・ドアのようにガス・スプリング（あるいは、ばね）を使えば、９０°の旋回範囲の二点でしかバランスがとれません。
２．空気圧式、電気式のバランサーが市販されている筈です（詳しくありません）。
３．ばねで完全バランスをとる方法（例えば、アーム根元のアームと共に旋回する軸に対し直接ばねを作用させる方法、コーンプーリーとばねを使用する方法等）があります。アームの根元の旋回部分およびアームの支柱回りに許容されるスペース、生産数量等でどの方法をとるかが決まります。但し、一般品としては市販されていませし、書物に公開されてもいません（ノウハウに属します）。ーー参考になるでしょうか。

回答No.3

noname#230359

だいたいわかりました。それでしたら操作性考えてやはりスタティックでもダイナミックでも良いですからバランサが必要です。
　「軽量化」というのが、装置全体の話であれば、もう、定トルクバネでほぼ決まりですね。
　Cチャンネルと言うことですが、剛性がとれず操作性が悪くなりそうですが、長方形パイプにしない理由は何ですか? アーム断面が解放されていないとまずいのですか?

回答No.2

noname#230359

基本的に、１ｍのアームの先に、１．５Kgの錘が付いています。
アーム根本は、垂直状態から、水平まで、９０度の範囲で稼動し、尚且つ、任意の位置で、止まらなくてはなりません。
操作に関しては、人間の手で行います。
アームの材質は、軽量化の為、アルミのＣチャンネルを用いることを考えています。
宜しくお願い致します。

回答No.1

noname#230359

スタティックにバランサ設けられないなら、コンストンなどの定トルクバネを利用して機構を工夫したいですね。
どちらにせよ、もう少し条件を詳しくお願いします。