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治具のクランプ力
2023/10/16 07:27
- 治具のクランプ力についての質問です。
- クランプ機構におけるＦ1, Ｆ2, Ｆ3のクランプ力について知りたいです。
- クランプ機構のクランプ力を計算する式について教えてください。
治具のクランプ力
2008/06/18 22:48
下記のようなクランプ機構ではＦ1，Ｆ2，Ｆ3ではどうのようなクランプ力が発生しますか。よろしくお願いします。例えばＦ1＝（Ｆ×Ｌ）/Ｌ1ですか。
アンクランプ時 ↓Ｆ（人が動かす力）
／ ※支点からﾊﾝﾄﾞﾙを下ろしバネの力を
／ 利用して3点をクランプする
／ ※支点間
／ 支点～Ｆ1までＬ1，支点～Ｆまで Ｌ
／ Ｆ1～Ｆ2 Ｌ2
／ Ｆ2～Ｆ3 Ｌ3
／ Ｆ1 Ｆ2 Ｆ3 ↓Ｆ（人が動かす力）
○－－－↓－－↓－－↓－－ （クランプ時）
支点 (ﾊﾞﾈ) (ﾊﾞﾈ) (ﾊﾞﾈ)
(回転中心) ■■ ■■ ■■(ワーク)
支点との角度が0度になるまでハンドル（レバー）は降ろします。
レバー側にバネが付いています。
回答 （2件中 1～2件目)
大原則は、回答（１）さんの云う様に、各バネ定数とその変位量で、
ワークのクランプ力が求まります・
只、
※ 変位量は、ハンドル（レバー）によって、発生するので、
支点からの角度（三角関数使用）で求まります。
<同じ角度変化でも、外側の方が変位量が多くなる>
※ ハンドル（レバー）に掛かる反力は、概算で
F×L ＝ F1×L1＋F2×（L1＋L2）＋F3×（L1＋L2＋L3）
で求まり、外のバネ力の影響が、人が動かす力であるＦに大きな影響を
与えます。
多分、この事が、貴殿を少し混乱させている要因と考えます。
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この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
F1,F2,F3でばねを介してワークをクランプしている構造ですので、クランプアームがクランプ荷重で変形しないという前提であれば、
Ｆ１～Ｆ３の荷重は各クランプばねのばね定数と其々のばねのたわみ（変位）で決まってきます。
したがって
Ｆ１＝Ｆ１ばね定数ＸＦ１ばね変位
Ｆ２＝Ｆ２ばね定数ＸＦ２ばね変位
Ｆ３＝Ｆ３ばね定数ＸＦ３ばね変位
Ｆ＝（Ｆ１ＸＬ１＋Ｆ２ＸＬ２＋Ｆ３ＸＬ３）／Ｌ
となります。
クランプアームが変形してもばねの変位に注目すれば成り立ちます。
質問文をよく読まずに、
支点からＦ１の距離をＬ１
支点からＦ２の距離をＬ２
支点からＦ３の距離をＬ３
と読んでしまい混乱させて申し訳ございませんでした。
＞支点～Ｆ1までＬ1
＞Ｆ1～Ｆ2 Ｌ2
＞Ｆ2～Ｆ3 Ｌ3
＞支点～Ｆまで Ｌ
したがって
Ｆ１の支点からの位置（距離）はＬ１
Ｆ２の支点からの位置（距離）はＬ１＋Ｌ２
Ｆ３の支点からの位置（距離）はＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３
ですので、
Ｆ＝（Ｆ１ＸＬ１＋（Ｌ１＋Ｌ２）ＸＦ２＋（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）ＸＦ３）／Ｌ
が正しいです。
Ｆ１～Ｆ３はその位置には関係なく、単純にその部分のばね定数とばねの変位のみで決定されます。
たとえば、Ｆ１～Ｆ３がすべて１００ＮでＬ１～Ｌ３が１００ｍｍ、Ｌ＝４００ｍｍだとすると
Ｆ＝（100mmX100N+(100mm+100mm)X100N+(100mm+100mm+100mm)X100N)/400mm
Ｆ＝１５０Ｎ
になります。
要するに、クランプ力は其々のクランプ点のばねの「ばね定数Ｘばねの変位」でクランプ点の位置には関係ありません。
クランプアームを動かす力（押え込む力）は「てこの原理」で効いてきます。
>クランプ力はF1＝100N，F2＝100N，F3＝100Nとした場合
>F＝150Nと言う数字が人が押さえ込む必要な力
>と言う理解で宜しいのでしょうか。
そのとうりです。
今回の場合は、"Ｆ"がいくつの時"Ｆ１～Ｆ３"がどの位？と考えるより、
"Ｆ１～Ｆ３"をいくつに設定した時、"Ｆ"がいくつになると考えたほうが理解しやすいのではないかと思います。
また、今回のように複数の点に力がかかる場合などは、其々の荷重点について計算し、最後に足し合わせるようにすれば理解しやすいのではないでしょうか。
これからもがんばってください
お礼
2008/06/19 22:14
回答頂き有難うございます。
2点理解できないところがありますので教えて頂けないでしょうか。
?Ｆ＝（Ｆ１ＸＬ１＋Ｆ２ＸＬ２＋Ｆ３ＸＬ３）／Ｌ
ではＦ2位置で発生する力はＦ2＝Ｆ×Ｌ/Ｌ2、Ｆ3位置で発生する力Ｆ3＝Ｆ×Ｌ/Ｌ3となるのでしょうか。
Ｆ2箇所で有ればＬ2は支点からＦ2までの距離だと思ったのですが。
よって
Ｆ＝（Ｆ１ＸＬ１＋（Ｆ1+Ｆ２）ＸＬ２＋（Ｆ1+Ｆ２+Ｆ３）ＸＬ３）／Ｌ
となりませんか。
?Ｆ＝（Ｆ１ＸＬ１＋Ｆ２ＸＬ２＋Ｆ３ＸＬ３）／Ｌ
では仮にＦ＝30kgとしたらF1、F2、F3には（バネ定数によりますが）
F1＝10kg、F2＝10kg、F3＝10kg の力をかけられることになりますか。
力学を理解できていなく、このような質問をしてしまいすみません。
勉強もしているのですが、パターンが変わると分らなくなってしまいます。
回答宜しくお願いします。
回答頂き有難うございます。
変位量は、ハンドル（レバー）と支点からの角度は０度
（ワークに対して水平）で考えています。
外のバネ力の影響が、人が動かす力であるＦに大きな影響を
与えます。と言う意味はどういうことでしょうか。
Ｆ3で発生する反力は
F×L ＝ F1×L1＋F2×（L1＋L2）＋F3×（L1＋L2＋L3）
となるので有ればＦ1、Ｆ2、Ｆ3では反力以上のクランプ力は
バネＦ１＝Ｆ１ばね定数ＸＦ１ばね変位
バネＦ２＝Ｆ２ばね定数ＸＦ２ばね変位
バネＦ３＝Ｆ３ばね定数ＸＦ３ばね変位
以上は発生しないと思ったのですが。
水平時にバネが発生する復元力は反力以上とはなりませんよね。
よって、Ｆ＝Ｆ1+Ｆ2+Ｆ3となりませんか。
例えばＦ＝30kgで有れば
レバ水平時F1で15kg、F2で10kgの復元力のバネ（バネ定数）のもの
を使用したらF3は5kg発生するバネ（バネ定数）しか使えない。
この考え方正しいでしょうか。
まだ混乱しております。
色々と教えて頂きすみません。
以上、ご教示宜しくお願いします。
何度もご教示頂き有難うございます。
ご教示頂いた例で言えば
クランプ力はF1＝100N，F2＝100N，F3＝100Nとした場合
F＝150Nと言う数字が人が押さえ込む必要な力
と言う理解で宜しいのでしょうか。
”クランプアームを動かす力（押え込む力）は「てこの原理」で効いてきます。”と言うのは以下の式の部分ですよね。
Ｆ＝（100mmX100N+(100mm+100mm)X100N+(100mm+100mm+100mm)X100N)/400mm
Ｆ＝１５０Ｎ
になります。
やっと理解出来たと思います。もし間違っていた場合は宜しく御願いします。親切にご教示して頂き有難うございました。
また宜しく御願い致します。
最後までご教示頂き有難うござます。
力の伝わり方を考えるのは難しいですね。
まだまだ勉強が足りないということが分りました。
また分らないことが有りましたら教えてください。
本当に有難うございました。