巻取り加工の力とは？直径の影響を解説
- 巻取り加工で円形の製品に帯を巻く際、直径が小さい場合は硬く、直径が大きい場合は緩く巻かれる現象が起こります。
- この現象の理論や公式は存在しないため、イメージで理解している人も多いですが、説明するためには知識が必要です。
- 巻取り時のトルクや速度を一定にしても直径の影響で巻かれ方が変わるため、制御方法に工夫が必要です。
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巻取り加工の力
あるロールに巻きつけている帯を円形の製品に巻取り加工をしています。この円形の製品の直径が複数種類あるのですが、巻取り時のトルクや速度を一定にしているにもかかわらず、直径が小さい場合は硬く、直径が大きい場合は緩く巻かれてしまいます。 この現象を説明できる理論や公式などはないでしょうか？ イメージではなんとなくわかるのですが、他の人にきちんと説明できるようにする必要があります。 よろしくお願いします。
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摩擦で巻き取る場合は摩擦の影響を受けるので、ロールの構成が影響します。 ロールと帯の接触角なども問題になると思います。以下参照ください。 http://www.sbte.jp/files/belt-theory.pdf#search='%E3%83%99%E3%83%AB%E3%83%88+%E5%BC%B5%E5%8A%9B'
詳細内容が不明ですが、 “あるロールに巻きつけている帯を円形の製品に巻取り加工をしています。 この円形の製品の直径が複数種類あるのですが、巻取り時のトルクや速度を一定にしている にもかかわらず、直径が小さい場合は硬く、直径が大きい場合は緩く巻かれてしまいます。” は、普通の内容です。 動力計算は、トルク×回転数×定数で、KW等の単位で求めることが可能です。 ですから、巻取り時のトルクや速度が一定である場合は、直径が大きければ回転数は減り、 直径が小さければ回転数は増加するが、周速度が一定である内容です。 また、 ◆ 直線の動力計算 力[N]×速度[m/sec]÷1000 ◆ 回転の動力計算 2×π×回転数[rpm]×トルク[N･m]÷（1000×60） は、同じ内容と気付くと、理解度が増します。 それは、トルクは、腕の長さ又は半径[m]×力[N]から確認していき、2×π×半径[m]は、 円周長さになり、回転数はその円周長さを一分間に何周するかです。 一秒間に何周するかは、1/60なので、常識に÷60があり、一秒間に何周するかの円周長さが 解っている場合は、秒速何メートルかの速度が算出できることになります。 因って、力[N]×速度[m/sec]÷1000 ＝ 2×π×回転数[rpm]×トルク[N･m]÷（1000×60） となり、同じ動力では、速度が一定なら力は一定になります。 最後に、他の回答者さんも記載していますが、トルクが一定なら、 直径が小さい ＝ 半径が小さい となり、トルクが半径×力なので、力は大きくなり、 直径が大きい ＝ 半径が大きい となり、トルクが半径×力なので、力は小さくなり、 貴殿の記載の如くなります。 以上です。
回答ではなく質問ですが。 その巻き取られる素材は伸縮性がありますか？ をっと失礼ステンレスと書いてありましたね。
巻き取り時の回転速度rpmは直径の大小で同じですか。 同じであれば、直径が大のほうが巻き取り速度は速いですよね。 帯の硬さ等に起因してないか。 帯の厚さはどうか。厚さがクッション材になるから緩くなりますよね。 巻き取り時、帯にテンションはかけてますか。 参考になるか判りません。鉄板を圧延して巻き取る際もテンションを変えてましたよ。テンションロールは数箇所有り、ロール自体上下作動して調整してました。 理論等々でしたら、鉄板の巻き取りは参考になりませんか。
人に分り易く説明するのは意外と難しいものですね 参考urlの図は一目瞭然でとても分かり易いっと私は思うので投稿してみた 一定張力での巻き出しや巻取りは何も電気制御だけでなく機械的でも可能です 簡単な例としてベルトコンベヤの重錘式テンション装置は、言ってみればこの 定張力を与える機械的なものとしては、分り易くイメージもし易い気がします
問題は張力一定制御だけで良いのか？ 端的に言えば「メカロス補正」 ロール直径及び速度で補正値が変わる、しかもリニアでもない（折れ線補正） 厳密なメカロス補正は薄物繊維や伸びやすいフィルム系には大きな問題になる 鉄板のような伸びない巻物系ではメカロスを気にしない場合も多いのだが http://tokkyoj.com/data/tk1994-1533.shtml http://www.patentjp.com/14/W/W100001/DA10040.html http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/tencon/lineup/le-40mt/index.htm http://www.nireco.jp/prod/web/tension/tc900v.html トルク変動やハンチングの要因について http://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/16120?category_id=1911&keyword=&page=2&search_target=0&sort=sort_new 巻径減少時に起こる張力増加について http://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/16119?category_id=1911&keyword=&page=2&search_target=0&sort=sort_new 理想と現実の違い http://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/16121?category_id=1911&keyword=&page=2&search_target=0&sort=sort_new 現実は必ずしも直線とは限らない例
トルクは、次の式で表すことができます。 トルク＝半径×力 ここで、“半径”は、円形製品の半径 “力”は、ステンレス帯を巻き付ける力 と考えてよいでしょう。 “トルク一定”なのですから、半径に反比例して巻き付ける力は減少します。 式で表せば次の通りです。 ステンレス帯を巻き付ける力＝一定値 ÷ 円形製品の半径 ステンレス帯を巻き付ける力は、ステンレス帯の張力といった方が適切 かもしれません。 “トルク一定”は、本当にトルク一定なのか、何をどのように制御なさって いるか確かめたいように感じます。
速度は、それ程影響しません。 直径に相応したトルクで巻き取ってますか？ (巻き取られる製品の引っ張り力が小さく成ってませんか) あと、巻き取られる製品(帯)の材質は何でどの様な形状ですか？ 張力を一定にした場合、直径が小さい程、張力が強く成ります。 張力=トルク÷半径です。(直径が2倍になると張力は半分になります) 最小径、最大径及び、帯材の厚みはどれ位ですか？ 帯の巻き取り方向が逆ですが、U型材成形や巻取り装置なども作った事が有るので、もう少し詳しい条件が分かれはお役にたてるかもしれません。 最小Uサイズ約1x1mm角、内径1.9mmから、13x13mm内径100ミリ程度の経験は有ります。 因みに、直径が大きい方が、巻き取りは簡単です。(素材はSUS316)
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nomura様 お返事ありがとうございます。 説明不足で申し訳ありません。補足させていただきます。 トルクは製品寸法に限らず一定です。 直径が大きくなるにつれ、おっしゃられるように製品の引っ張り力が小さくなっているようです。 トルクが一定であれば、直径によって巻取りの引張り力がどのように変わるか理論や公式などあるのでしょうか？ 帯はステンレス材で、真ん中で少し山折りしたものを巻きつけています。 (巻きつけられ側) ＞ (外側) ↑ ステンレス帯