モーターのスライドベースを固定するのに必要な力

質問

ギアモーターのスライドベースを製作して，それをボルトで固定する予定です．

そのボルトのサイズを決めるために，スライドベースを固定するのに必要な力を計算する必要があります．

下記URLの画像に示した式でその力が求まると思うのですが，間違いがあればご指摘頂けないでしょうか．

よろしくお願い致します．

スライドベース自体の重さは，モーターに比べて小さいと考え，無視致しました．

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http://www.flickr.com/photos/113081553@N07/11682601105/
http://www.flickr.com/photos/113081553@N07/11682969144/

回答No.10

noname#230359

回答（8）ははは さんに賛同。

ベースのバカ穴に合うボルトの一択のみ。ロケット搭載でもするのかしらん？

これと似た質問は凡そ２年前にあった

　　角パイプ：40×20×t2(SUS304) をt12の上に乗せ、M10のボルトで適正トルクで締結

当初は私と喧嘩になったが、あの ohkawa さんも『同感』とされ、他賛同者多数。
ゴセンが『設計とは無縁の方々が、質問者いじめをしている感があります』などとスリスリするも、設計センスの問題はさておき、正邪の判別はできた模様。
以降の質問ではさらに仕事への姿勢まで厳しく問うたのだが、理解はされた様子。

スリスリでキブン良ーくさせるポイント古事記は質問者にも後程の訪問者にも百害あって一利なし!!
厳しい指摘は理解を得られないことの方が多いが、判ってもらえたたなら回答者冥利。

　　iwanaiを見習わないようにしないと、停止処分になるよ！！

知らなかったが古事記がうろついてたのだな

回答No.9

noname#230359

質問者の追記等が無いのに、色々と記載する注意勧告を最近の投稿者がしているが、

場面が変わると、自身がやっている　お涙くん　(>_<)

今年、10月頃には30kPを超えるが、後塵がiwanai（岩魚内）とは、非常に情けない。

後塵のiwanai（岩魚内）は、先輩投稿者だが、それなりですな。

回答No.8

noname#230359

なんでこんな質問が
上がってるのかわからんが

モーター外に外力が加わらない場合
モーターベースに

計算する前に
モータの取り付けねじ以上のものをつけても無駄
って気が付かないのだろうか

回答No.7

noname#230359

技術の森の回答者、並びに閲覧者の皆さま、そして管理関係者の皆さまへ
新年あけましておめでとうございます。今年もどうぞ宜しくお願い致します。
挨拶もできない方も居るが、皆さま無視して大いに技術論を交わしましょう。

回答(5)の追記 2015/6/15 で私はExcel計算シートが出来たら公開すると約束
をしていたようです・・・「スタッドボルトにて鉛直方向にスライド」
どうもExcelを調べてみたら7月には完成していたようだ↓遅れてすみません。
今見返すと、発生応力よりも座屈でサイズが決定されるように思います。
（作ってみただけで、実務でも検図Check用に一度だけ使ったが自信は無い）

また退職老人の戯言という投稿↓も見ていなかったというか気付かなかった。
投稿については、お知らせ機能があるのだが、追記はこれが残念ながら無い。
この森のルールには不備が沢山るが其れ自体が守られていない。ルールを作っ
た以上は守らせなければ其れ自体が破綻するのは当り前で無責任に過ぎます。

※去年の暮れから最小1票を投稿することをマイナス評価とするのが流行です

私のExcelSheetは↓のような力学モデルを想定して作成したものである。
http://www.taninaka.com/wp-content/uploads/2010/09/scryu_u_l.jpg
覚書程度の物ではあるが、質問者のためになるであろうと思う(将来的に）

※特に後の先アフターユーと吐かす徘徊者を始め質問者以外のコメントは不要
今回もまた、マイナスポイントをくれてやったが、もう二度と見たくもない。
暫く此処とも距離を置きたいと思う。それ程までに技術の森は腐っていますよ

参考URL：

http://www.fastpic.jp/viewer.php?file=0902619287.jpg

回答No.6

noname#230359

ピロブロックにチェーンスプロケットが取りついているマンガに見えますが、
モータなんですね。

さて、洗濯ハサミをＡの如く立て、鉛筆又は小径の丸棒を挟み、その棒を回転させてください。

それが、従動部が焼付き等で回転不能時のモータトルクの反力です。

やはり、これも計算に入れる必要があり、無視はできません。

上述の確認で、モータトルクの反力が何処を支点に、如何加わりボルトに引張り力が働くか、

張り側の力がボルトのせん断力に働くか、にて計算をしていきます。

張りの計算の“B.M.D.”と“S.F.D.”のような感じで。

満足度の確認は、この森のスタッフが確認していますよ。

その他もなので、iwanaiを見習わないようにしないと、停止処分になるよ！！

回答No.5

noname#230359

一年の前もの質問だったのか。。。私も一年前に回答していた訳ですね。。。
今見ても新鮮で、貴殿には機械設計士としての資質があるようで羨ましい。
ものごとを漠然と見ず、何事にも・・・

「絵を描くときにはただボヤッと眺めて描いているようではだめだ。何故そんな形になっているのか、どんな役目をしているのか、その配置は・・・というように良く観察して描かないと本当の絵は描けないんだ。」by 本田宗一郎。　『常に問題意識をもて』という教えを伝えて行きたい。

私も初心を忘れず、時間を取って、もう一度この問題を一緒に考えてみたいと
思いました。それと良くあるがスタッドボルトにて鉛直方向にスライドさせる
タイプのベースをまま見るのだが私は好みません。かつて自分で計算した時に
はボルトを強度区分10.9にして相当安全をみて設計したことを今、思い出した

このような計算式をEXCEL技術計算書として社内に残せれば会社の財産になる。

がんばろう

技術もなく、嵐をしている感覚がない徘徊老人が来たので暫し沈黙する。。。

徘徊老人は『 平均の満足度』さえも改竄し自作自演し、自分さえも粉飾する。

強度区分4.8であれば、300％トルクでも相当捻り応力は降伏点を下回った。

私もEXCELで試しに作ってみました。(三菱1.5KW 1/30・・・IE3かは不明)

回答(4)氏の言うように式?の T は rが決まった時に F が算出できるので不要

http://www.fastpic.jp/images.php?file=9623777702.jpg

やはり押しボルトも、モータ取付ボルトと同じ程度は必要だと思われる。

＞スライドベース自体の重さは，モーターに比べて小さいと考え，無視致しました．
・・・トルクの接線力のモーメント：反時計回りと逆なので安全側に省略して
いるのであるというところを理解して欲しい。

地震荷重までは、私は考えない。何故なら起動トルク元にを最大応力を考える
のであれば、起動時の瞬間に更に地震荷重までということはあり得ない訳では
ないのだが現実には凄く確率が低いであろうと此方も省いてしまいます。

最後に、「スタッドボルトにて鉛直方向にスライド」もEXCELで作ってみよう。
今回作ったEXCELを利用し、モータ取付ボルトのワンサイズ上・嫌2sizeUPとし
曲げと圧縮力、せん断力を同時に受けるとすれば計算式は作成可能であろう。

出来たら参考までに紹介したい。

回答No.4

noname#230359

式?のTは削除すべきと存じます。
またW（モータ＆ベース）はボルト荷重を求めるには過小に作用しますので、ゼロで計算すべきです。
したがって式?は、F（h＋ｒ）＋VB＊２＊X＝０　、F=T/r　ですので
T（ｈ/ｒ＋1）＋２VB・X＝0
VB=-T（ｈ/ｒ＋1）/（２・X)　　-->rが小さくなるとVBは大きくなります
横荷重Fは、HB=0として、HA=F　さらにHA＝μ・VAよりVA＝F/μ
Aのボルトの軸力はVAより大きくすべきです。

装置は地震の加速度も受けますので考慮してください。安全率（被駆動側の装置の荷重変動）も考慮してください。
以上は、小生の考えです。再考の刺激にでもなれば幸いです。
１ページ目。２ページ目。をクリックしましたら　絵が出ました。印刷もできました。素晴らしいです。小生には出来ないと存じますが、ぜひこの場で作成要領をご教示願います。退職者老人のお願いです。

追記
閲覧者の為に追記致します。

また小生への本件に関する閲覧者の書き込みは、御遠慮申し上げます。
かつ一切を免責とさせていただきます。

質問者と小生の式の比較
W=0、ｈ＝０にてVBを求める
小生の式
T（ｈ/ｒ＋1）＋２VB・X＝0 　VB=-T（ｈ/ｒ＋1）/（２・X)　
H=0の時　VB＝－T/(2X)

質問者の式
?Fh+VB・２ｘ－Wg・ｘ＝０＆T=Fr　＆　Wg=0より
T/r・ｈ＋VB・２ｘ－０＝０
VB=－T/r・ｈ/（２ｘ）
ここでｈ＝０の時VB＝０となる。
これがNGである原因は、?式でTを入れた為です。

Ｔのイメージ
天地に突き出た鉄心軸のコマ
鉄心を水平にコマ軸受けを設置
鉄心に糸を巻き付け糸を引く
コマ本体は回転してしまう
コマ本体を停止させるには外力必要
コマ本体と軸間には、軸作用トルクＴＪとハウジングの反作用－ＴＨが存在しているので
Ｔ＝ＴＪ－ＴＨ＝０　となります。
装置がトルクを出すということは、与えた物体から反作用トルクを得ているのです。

もし質問者の問題のギアモーター（ギヤモータ）が、ピロ―ブロックであれば
ＴＨ＝０で　この時のトルクＴは、Ｔ＝ＴＪ－０＝ＴＪ　となります。
ここでＴＪ＝ＦＲ　（＝Ｔ）　となります。この時、Ｆは外力ですので　モータの出力トルクを
ｒで割った値とは限りません。モータを保護するなら、トルクリミッタが必要と存じます。

最後に、質問者と御回答者、閲覧者がいらっしゃることをサイトを使用される前に御認識ください。
御回答者同士が自論を言いあったり、まして非難することは、相手の御回答者に大変失礼です。
あくまで、御質問者や閲覧者に対してのみ答えるべきです。　
御回答者に質問したければ、質問者になるべきです。
その方の回答いただけなくとも、もっと良い御回答を他の方が出してくださるかも？
会話をする時、相手を見てしますが、
サイトでは見えません。また一般に陰口を言ったり、自論を押しつける方がいらっしゃいます。
蔭口は天に唾するようなものです。
けして自分のためになりません。他人は自分より必ず良いところがあると存じます。
そこで接することができなければ、妻といえど、離婚するしかありません。
気性は治らないと言われています。が努力すれば災い防止は、出来ると存じます。
病気とは、気の”やまい”です。受忍の限度をわきまえることが大事と存じます。
退職老人の戯言まで
お疲れでしょう。下記はヘリコプターのしくみです。ご参考まで

http://www.educ.city.ibaraki.osaka.jp/center/science/2006/12gatsu/heli.htm

回答No.3

noname#230359

新年からご質問、機械設計大御所の方々のご回答、と
好調なスタートですね。

さて、宇宙ロケットやジェット旅客機ならいざしらず、
全部が全部、設計部位を計算することは大変です。
モータ出力を過去の実績で選定されたのであれば、ベース
の取り付けボルトのサイズも、モータおよび減速機の取り付
けボルトサイズに対して一回り大きいものを選定すれば問題
ないと考えます（すなわち回答(2)さんと同意見）。
設計妥当性の検証とエビデンスも、上記考えで良いでしょう。
もちろん、計算でキチンと妥当性を確認しなければならない
部位は、この限りではありません。

計算方法は真の機械設計技術者である回答(1)(2)さんにお任せします。

エイやで考えるのなら、
モータの最大トルク＝（モータ軸中心からボルト軸中心までの距離）×Ｆ
として、Ｆとボルトの本数から安全率を掛けてボルト径を選定する。

2年前の質問に何やってんだか...
(8)さんも小生の回答と全く同じですね

補足

ありがとうございます．

後学のためにも，突き詰めて考えておきたいと思った次第です．

計算方法についてご指摘を頂ければ，大変幸いです．

この場合にはモーターの軸心高さが，スライドベースが受ける反力
(ボルト強度)に関係してきますね．

※回答(2)さんの考えでは軸心高さは関係しない．

回答No.2

noname#230359

図のある計算式でいえばトルクＴをオフセットトルク？として考えているようだ
しかし、一般にはこのようなことはしない。現にFrの部分で後半部では消去され
て無くなっているが、点Ａでのモーメントを考えるならば他のモーメントも同じ
支点で考えることです。↓の梁参考図でも分かるようにFを算出する必要が無い
（回答1さんの言うように、最大となる起動トルクを考慮するべきです）

つまりＴ／(2*X）・・・これがVBとなる理屈である。。。

更に減速機の脚取付ピッチで考えれば、実際のボルト径は脚取付ボルト径以上の
強度があるならば計算する必要も無いことに気付かれるだろうか？・・・？
一般にこの程度の減速機には強度区分4.8くらいのボルトを使うであろうから
減速機メーカーはどの程度の最大トルクを考えているのかが逆算できるだろう

っということで、私はどうしてもという要求がなければ正式な計算書は作らない
またボルトには接線力Fのせん断力とVBの引張力が両方働く理屈になりますから
此方の計算の方がより難しいかも知れない。かつ安全率も多めに見ることになる
戻って実際にはせん断はシャーBlockを設けたり押し駒を設けたりはするが、
それらも無いものとして計算をするべきである。伝動部は機械の心臓部であり
大き過ぎて困ることはないが小さ過ぎた時の失敗はすこぶる大きいものになる

以上から減速機取付ボルトのワンサイズ以上のボルトにすることが最低限必要
ということが計算しようと思う前に、既に分かっていなければならないのです
自身の設計・現場経験の無さを露呈し机上計算に頼ったが結局不安だけが残る

常に理論と実践を繰り返してきたならば、このような質問もでるわけもない
しかし未だ計算しようと思う意欲とやる気が肝心なのである。誰でも初めから
は何もできない。常に理論的に考えなければ「設計」では無く「お絵かき屋」

正月早々長々としかも説教じみてしまった・・・反省・・・
分からないことをそのままに放置しておくような設計屋モドキが多過ぎます
新しいことに常に挑戦することが自身の身になるのです。貴方を応援しますよ

ご存知のようにモーメントとトルクは同じ意味で、どちらも力×距離なのですよ
つまりモーター軸心・高さhにモーメントが生じているというだけのことである
軸心の高さhが問題となるのは減速機本体の構造部分であろうかと思います
まぁ重心が高いものほど安定感がなく倒れやすいから剛性も必要となる

機械は正直で最も弱い部分から先に、壊れるものは計算通りに見事に壊れます

分かり易くいうなら作用力がトルクで接線力Ｆやボルト引抜力VBは反作用であり
これらが吊り合うことで静的に安定していると言えば幾分か分かり易いだろうか
物理学の基本を良く理解していなければ、当然機械設計も曖昧模糊となるだろう
何事も基本が大事。作用反作用とか内力外力の考え方もウル覚えの方も多いです

忘れ物をしていたようです・・・↓
http://homepage2.nifty.com/Pixy/calchtml/routine/04/iso/0426.html
梁の中央付近にモーメントが作用した場合の反力が分かり易い↑
簡易的なモデルに置き換えた方が分かり易く間違いも無くなることが多いが
↑のモーメントが梁上の高さhの剛体の先に作用していると考えても同じだろう

お礼

頂いたアドバイスをもとにもう少し考えてみます．

有用なサイトのご紹介ありがとうございます．

補足

> つまりＴ／(2*X）・・・これがVBとなる理屈である。。。

VB が T/(2*X) とモーターの重さ Wg/2 によって
定まるとした場合，モーター軸心の高さhは
どのような形で考慮されるべきでしょうか？

回答No.1

noname#230359

問題はＦの求め方

恐らくチェーン駆動される負荷側のトルクから求めていると推測してるが
１．５ｋｗを選定した根拠は？

極端な例で負荷トルクから計算した動力が０．８ｋｗであった場合
この時点で０．７５ｋｗの選択肢は消える
仕方が無いので１枠上を選定すると１．５ｋｗしか売ってない
負荷は何の不都合も無く駆動できるので、その点では問題無く常識的選定

この構成で運転していて何らかの事情で負荷が噛みこんだとする
（これ自体は既に異常なのですが）
最悪の場合、モータは定格トルクの数倍の衝撃トルクを発生させる

この異常時トルクがベースに掛かる力は想定されていますか？

０．８ｋｗのトルクでベースやボルトを設計してると
最悪、ボルトはブチ切れてモータは吹っ飛んでいくかも知れない

安全率を見過ぎるとコストも外寸も嵩むのでアレですが
設計に反映するかどうかは別にして少なくとも想定して置くべきと思う

お礼

ありがとうございます．

モーター出力1.5kWは過去の実績を参考にして選定しました．

実際にFに数値を代入する際には，使用するモーターの
始動トルクまたは停動トルクの大きい方から求めた値を
使用することとし，加えて，十分な安全率をとることにします．