スリット式クランプの摩擦力について

質問

参考URLのようなスリット式クランプの摩擦力（アキシアル方向）の計算方法がわかりません。

詳細まで検討するとかなり難しそうな気がするのですが…
参考になるような資料、簡単な計算方法等わかりましたらお願いします。

ミスミ　クランプレバー付スリット
http://fa.misumi.jp/m04-03.jsp?catalog_id=0300&major_id=100000001&minor_id=100001044&site_url=

回答No.5

noname#230359 · ベストアンサー

Ｑ１
疑問なのが、うでの長さは関係ないのでしょうか？
この場合支点となる箇所がはっきりしていませんが、どこかに支点が
あるとすると、力点（クランプ軸力負荷点）からその支点までの距離
が長ければ長いほどスラスト力も大きくなるような気がするのですが…
Ａ１
確かにその通りです。ホールドプレートが二分割で、一方がリンク固定
で、もう一方がクランプレバーであれば、リンク比で力が増減します。
しかし、クランプレバーと反対側に、変形し易い切り込み溝があれば、
考慮する必要もありますが、切り込み溝がないので、その部分の変形
にも力が必要になり、結局シャフトに掛かる力はその変形に必要とする
力から省く事になります。
すると、リンク比で1.*倍掛かりますが、0.*倍分が板の圧縮で食われ
1.0倍と考えました。

その他、
衝撃の力が掛かる場合は、一方向だけなら段付きシャフトで、両方なら
溝付きシャフトは組み付けがＮＧなので、片側ねじ＋カラーとした方が
良いでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます！

>リンク比で1.*倍掛かりますが、0.*倍分が板の圧縮で食われ
1.0倍と考えました。

なるほど、です。
そのように考えると納得がいきます。

実際に検討しているものはかなりごつくなりそうですので、
クランプの剛性に軸力が負けないよう注意して設計してみます。

ありがとうございました！

回答No.4

noname#230359

回答（2）について補足します。軸径30mm位まではほとんどボルト軸力＝ラジアル荷重と考えてよさそうですが，岩田製作所のセットカラーの実測データをみると，もう少し大きな軸径になると径に比例してボルト軸力から見積もった値より大きなスラスト荷重（ラジアル荷重×摩擦係数）を発生しています。つまり１点締付の場合では，てこの効果で？軸に加わるラジアル荷重はボルト軸力より大きくなっています。単純に考えると２倍強になりそうですが，実測データから見ると軸径に比例する要素があるように思えます。理由はまだ理解できませんが，軸径に係数を掛ける要素を付加した方が実際に合致しそうです。

お礼

ご回答ありがとうございます！

>実測データから見ると軸径に比例する要素があるように思えます。
軸径のに比例してうでの長さも変わっているからでしょうか。

計算値と実験値で比較検討してみます。ありがとうございます！

回答No.3

noname#230359

ラジアル荷重は、
直径×板厚×許容圧縮応力（降伏点応力/安全率）です。
アキシアル荷重は、
ねじの最小引張荷重×摩擦係数です。
ねじの最小引張荷重は、許容（応力）荷重を用いる場合あり。
レバーの回転（トルク）から、軸力を算出する方法もあります。
これは、レバーの回転（トルク）管理をすれば、ホールド力も
管理できる事になります。
摩擦係数は、S45CやSUS304から0.2以上でしょうが、
安全をみて0.1とした方が良いでしょう。
ねじの強度の資料は、以下を
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html
参照して、<最下部に、他のページシフトのワードも活用して>
ねじの強度区分の資料は、
http://neji-no1.com/contents/05/file/index.html

レバーの回転（トルク） ⇒ 軸力算出方法は、ネットで検索して下さい。

お礼

ご丁寧なご回答ありがとうございます。

やはり疑問なのが、うでの長さは関係ないのでしょうか？
この場合支点となる箇所がはっきりしていませんがどこかに支点があるとすると、
力点（クランプ軸力負荷点）からその支点までの距離が長ければ長いほどスラスト力も大きくなるような気がするのですが…

回答No.2

noname#230359

クランプの剛性に対しボルトの軸力が十分大きいと考えれば，基本的には（摩擦係数）×（ボルト軸力）がスラスト力になります。実際には締付時の圧力分布が不均一になるので，スラスト力ばらつくことが予想されます。
したがってボルトの材質の影響を大きく受けることになります。通常は締付力を確保するためボルト材には高強度の8.8や10.9の材料を使います。
参考までに適正締付けトルクに対する発生軸力のデータを示しておきます。
鋼材における摩擦係数は0.1～0.5位だと思います。

参考URL：

https://www.tohnichi.jp/technical/index.html

お礼

ご回答ありがとうございます！

（摩擦係数）×（ボルト軸力）ですね、わかりやすいです。

ひとつ疑問なのが固定しようとしている対象物の軸心からクランプボルトまでの距離は関係ないのでしょうか？
素人目に見るとその距離が長いほどスラスト力も大きくなるような気がしますが（てこの原理で）

回答No.1

noname#230359

私も機械設計ですが、下記ＵＲＬを参照しています。
カタログにはセットカラーの数値が載っていますが、穴径と幅、クランプするボルトサイズが近いものを選定しその数値を参照しています。
今までの経験からいって大きくはずれたことはありません。
実際に計算するとなると、それぞれの材質や表面粗さ、公差などがあり、時間ばかりかかるわりに、正確な数値がでませんので。
宜しかったら参照してみてください。

参考URL：

http://www.shalwin.co.jp/

お礼

早速のご回答ありがとうございます。

やはり計算は難しいですかね…

実際に計算しようとしているスラスト力は150kNで
クランプには油圧ラムシリンダの使用を想定しています。

このレベルの実験値を参考にしてもよいのでしょうか？