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物体の保持力計算を教えてください

  • 困ってます
  • 質問No.9474239
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こんばんわ、いつも参考にさせて頂いおります。
今回は物体を保持する機構の計算を教えて頂きたいです。

機械自動化のために、円柱の加工物を保持できるチャック(保持器)の使用を検討しています。
これに円柱(直径200mmで高さ300mm)をとりつけても落下しないかを知りたいです。
 
 横から見ると下の様な、チャックの表面に円柱を取り付け様と考えています(チャックは完全に固定されている状態です)。
チャックと円柱の固定は、円柱の底面に直径10ミリ位のボルトを取り付け、それを10kNでA部(円柱の中心線上にあります)でチャックが保持すると書いてあるのですが、物体を何kgまで保持できるとは説明書には書いてありません。

1)上記の場合、保持力が十分なのかを確認のための計算方法をご教授頂きたいです。
2)チャックと円柱の固定条件は同様のままで、B点を中心に上下方向に円弧を描くような動作(壁にめり込むとかは考えないとする)をするとき(イメージでは遠心力で振り回される感じ)の加工出来る大きさや重量の算出方法を知りたいです。

    l
    l――――l
    l      l
    l  チャ l―――――――┐
 壁  l  ッ   l         l 
    lB ク  Al 円柱の物体 l   ↓重力方向
    l      l     l
    l     l―――――――┘
    l――――l
    l
宜しくお願い致します。

回答 (全6件)

  • 回答No.6

>>円柱の底面に直径10ミリ位のボルトを取り付け、
>>それを10kNでA部(円柱の中心線上にあります)でチャックが保持すると書いてあるのですが、

2面拘束
http://big-daishowa.co.jp/big-plus_index.php

です

どこかが壊れるまで保持しますので
基本的に剛体と考えていいです


この場合重心がずれたものを加工すると

先に述べた
根元から折れるか
機械が暴れるだけ
になります
  • 回答No.5

あれてんなぁ

保持力を計算で求めようとするなんて無謀なことなんです


たぶん完全な円筒形でないものを回して加工しようとしているのでしょうが

この場合
遠心力で降られないような回転数で加工する

遅すぎて加工にならないわ
のばあい

カウンターウエイトをもうけ
重心がぶれないようにする治具をつくる


突き出しが長すぎる場合
芯押台を作る

芯押台が使えない場合
芯押台に代わるものを作る


これらは加工ノウハウなので詳しく書けない


フレるから
クランプ圧をかまっても解決しません
根元から折れるか
機械が暴れるだけ

実際にやったことがある
  • 回答No.4

回答(2)再出
予想に違わず狂人(3)が書きなぐり。
しかしまったく答えにならず、参考にもならず。
挙げた過去質問ではこうヌカスのに。。。

  回答(3)   完璧なのはない  トライ&エラー
  回答(4)狂人 計算は、何処に何μmの弾性変形があり、加工後に何μmの影響がある計算は
         設計でも殆ど不可能です

ワタクシの見解↓と類似。

  折角、実物兵器をお持ちなのに、なぜ一発の試し撃ちをされないのでしょうか?

判っていながら、偉ぶりたいだけで無駄行を費やすは本件も同じながら他例数多。なかには23回にも及ぶ無駄書きも。

  浄化槽の蓋を縞板にした時の材料の大きさ
  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=281654&event=QE0004

本件よりはるかに簡単な計算問題ながら、誰しもナットクの結論は
  耐力保証された市販グレーチングを買いなさい

→回答(1) ohkawa さんへ

狂人が絡むと上例の如く酷いパターンになるが、すべてとも言えず。
  金型台車設計における転倒防止計算
  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=300472&event=QE0004

他質問サイトでも、単純式だけで求まる場合を除き、組合せの実用的問題に値を答えた例は稀でしょ。紙面で与件詳細を汲み切れず、やりとりしても質問者が捉え得ない条件は未知なまま。それで真っ当な値が出るはずないし、質問者にその値で判断と結論を委ねるのは尚危なっかしいから。(数式計算の限界そもそも論は省略)
尤も狂人を処断すべしとの圧倒的意見を汲まず放置する無管理状態は他質問サイトではあり得ない。

【素人】とされようと簡略計算ででも値を出せば(もち道義的)責任は免れないですよ。本件は過去質問の旋盤加工のような課題なら安全問題になります。

過去何回か見解を問うてますが・・・・
  • 回答No.3

【仕様】のデコレーション

    l
    l――――l
    l      l
    l  チ  l―――――――┐
 壁  l  ャ   l         │ 
    lB ッ   Al 円柱の物体 l    ↓重力方向
    l ク    l     │
    l     l―――――――┘
    l      l
    l――――l
    l

Q1;上記の場合、保持力が十分なのかを確認のための計算方法をご教授頂きたい
A1;上のマンガが静止状態を想定した梃子の原理でチャックが開くトルク計算の考察にて、
  チャック爪の先端が円柱に掛かるポイントを“A”の右横の“l”ラインとすると、
  円柱の重心が“l”ラインより右なら、チャックがフリーの場合には、円柱が右に傾き
  落ちてしまいます。
  それは、“l”を支点に円柱の重心位置までの距離×円柱の重さのトルクが働き、それを
  抑える役目がチャックの保持力となり、円柱左のチャックに隠れている円柱端面から
  “l”を支点までの距離をトルク値から除すれば、円柱が右に傾く防止力が求まります。
  その円柱が右に傾く防止力 < チャック保持力 であれば、円柱が右に傾き、落下する
  それと、円柱の重量に因り
  チャックが開く理由から、
  円柱の重量をプラスする
  恐れはありません。
  円柱の重心が“l”ラインより左なら、チャックがフリーの場合には、円柱が重量のみが
  チャックを押し開き、円柱が落下する要因となります。
  できれば、安全率として、チャックの保持力が3割増し以上が望ましいです。

Q2;チャックと円柱の固定条件は同様のままで、B点を中心に上下方向に円弧を描くような動作
  (壁にめり込むとかは考えないとする)をするとき(イメージでは遠心力で振り回される感
  じ)の加工出来る大きさや重量の算出方法を知りたい
A2;上下方向にリニアで作動の場合は、上昇時の加速でQ1で示した現象が更にまします。
  加速をG換算して、円柱重量にプラスしてQ1を再計算です。
  水平方向にリニアで作動の場合は、左側移動時の加速で、円柱がすっぽ抜ける現象で
  円柱が落下します。
  その計算は、左側移動時の加速をG換算して、
  円柱重量×G換算値 < チャック保持力×摩擦係数(0.1程度がベター)かどうか
  を確認します。(安全率3割増し以上も要確認です)
  円弧を描くは、遠心力でこれが最も大きい値となるでしょう。
  F1レースのカーブを曲がるときに首に掛かる横Gと同じです。
  それを、上述の“トルク”に因る落下内容と、“円柱がすっぽ抜ける現象”に当て嵌め
  計算が必要です。
  本来は、その複合で計算しますから、“トルク”に因る落下要因でチャック保持力が
  その分少なくなったと考え、残った値で“円柱がすっぽ抜ける現象”の計算となります。

ちゃんと、考察してあげてよ! お握り“岩”は固い!硬い!堅い!
  • 回答No.2

抽象化しすぎで情報が伝わりません。

円柱の物体・・・・中が詰まった塊でない様子だが、

遠心力・・・回転数、重量、回転中心に対するズレ量がキモながら欠落


チャックで把握し回転させ削りを行う旋盤加工では計算は滅多にやりません。
作業者には計算が面倒なこと。諸元が複雑で人力計算では簡略計算。本格的にはCAEに頼らざるを得ないが、尚それでも様々な限界あり。

  過去質問;旋盤加工と材料力学
  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=262916&event=QE0004

  折角、実物兵器をお持ちなのに、なぜ一発の試し撃ちをされないのでしょうか?

が確実!!
  • 回答No.1

直接の回答でないことをお許し下さい。

>円柱の底面に直径10ミリ位のボルトを取り付け、それを10kNでA部で
>チャックが保持すると書いてある

1) 10kNでチャックが保持・・・・チャックの方法を想像出来ません
   チャックの構造は、旋盤の三つ爪チャックのような構造でしょうか
   10kNとは、ボルトを引張る方向の力 or 把握する力でしょうか?
2) ボルトは1本でしょうか?
   1)の疑問と関連しますが、ボルトを使ってどのように保持する構造
   なのか/なぜボルトを使うのか  
3) 円柱物体は、A面に密着する保持方法でしょうか?
4) 円柱物体は、単に落ちなければいいのか、ある程度の安全率をもって
  加工力にも持ちこたえる必要があるのかいずれでしょうか?
  お問い合わせの範囲では、加工力に関する記載がありませんので、
  単に落ちないだけの回答しか得られないと思います。
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