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6箇所の脚にかかる荷重の計算方法は?
2023/10/18 12:46
- 半導体製造装置の機械設計で荷重の計算に悩んでいます。
- 6箇所の脚にかかる荷重を求める必要がありますが、どのように計算すれば良いか分かりません。
- 重心位置は自動的に算出されるので、ヒントやアドバイスをいただきたいです。
6箇所の脚にかかる荷重の計算
2011/10/09 18:39
はじめて質問投稿します。よろしくお願いします。
半導体製造装置の機械設計をしていまして、荷重の計算で数日悩んでいます。
装置には6箇所脚(レベルアジャスタ)があります。
顧客工場床面の許容荷重が指定されているため、6箇所それぞれの脚にかかる
荷重を求める必要があります。
3D-CADで設計しているため、重心位置は自動的に算出されるのですが、各脚
にかかる荷重をどのように求めたらよいか分かりません。
ヒントかアドバイスをいただけると、とても助かります。よろしくお願いします。
○ ○ ○
●
○ ○ ○
装置脚配置平面イメージ図
(●は重心位置)
質問者が選んだベストアンサー
重心ひとつにまとめてしまったのが悩みの元になっているのでは?
足の分担はその近所だけと考える、つまり機械6分割での重さを算出すれば良い。
工場調整時も据付時も、レベルだけでなくその荷重をも合致させるのが最も再現性高い状態になるかと思います。そのように測った経験は無いが、並級の機械でも、なるべく均一荷重にするというのは留意事項です。
>重心と脚位置だけでの解が求められないことが分かれば
今の重心点に全荷重が集中し他はゼロもアリになってしまうから、、、
分割はさはど厳密に考える必要性は無く、等分した区間で集計する程度、総重量だけ違えなければ良しとすべきでしょう。
回答(3)で出ているトルクレンチを使えとか、何かのマニュアルで出ていたが、それ自体が目安程度のもの。他にキッチリ測れる何かあるのでしょうかねぇ、、、それは知りません。
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その他の回答 (4件中 1~4件目)
簡単に考えれば、6箇所の脚の中に重心があるので装置重量の1/6です。
(装置のフレーム剛性を考慮し設計するし、レベル調整もトルク感覚と水平出しでするから)
ですが、レベルアジャスタの調整時には6箇所中の4箇所や3箇所しか接地してないケース
もあり得るし、それが水平でないケースもあり得ますが、工場床面の許容荷重に対してなので、
装置重量の1/6で計算。
そして、レベル調整の兼ね合いもあり、
装置重量の1/6 ≦ 工場床面の許容荷重×(2/3 or 60%)
としていました。
また、敷き板を正方形で6箇所ではなく、フラットバーで2箇所(レベルアジャスタを3脚
載せる)ようにして、顧客工場床面にやさしい設計にしていました。
お礼
2011/10/10 01:01
回答ありがとうございます。
1/6としたいところなんですが、重心寄り側(図の下側)と反対側(図の上側)とで
明らかに装置内部の構成上、重量差があるので許容荷重を考えると単純に1/6にしづらいです。
※重心寄り側と反対側の重量比はおおよそ2:1
最終的には、アドバイスいただいたように分散版等が必要と思われますが、何とか
算出出来ないものでしょうか。もしくは何の情報があれば算出できるのでしょう・・・。
難しく考えれば考えるほど、計算では解き難い問題だと思います
何故なら、他のohkawaさんが言うように構造力学的に不静定なのでフレーム剛性
により荷重が分担されるからです。しかしながら、岩魚内さんの言われるのも
一理ある。つまり何もしないでそれなりに据え付ければ先の荷重分担通りになる
しかし、均一にしようと思えば出来るだろうと、私にも思われるのです
では、どうやって?私ならばレベルアジャスターのネジ締付トルクがある程度
均一であるなら、締付トルク=軸力=荷重となる筈であるから実現できそうです
つまり、6箇所均一にできるポイントが必ずあるという、簡単な結論に達したw
厳密にいうと据付途中では床の許容荷重に達する恐れがありますから、工場内
において水平状態で事前に計測しておき、その状態のまま置いてくる感じの据付
が良いのではないかなと考えます。これなら客先も文句の付けようもないだろう
更に突っ込んでやるなら、各所にロードセエルでも秤でも置けば良いかもん
お礼
2011/10/09 21:38
回答ありがとうございます。
>6箇所均一にできるポイントが必ずある
均一に出来たと仮定した場合、装置内での重心位置は変化しないことから装置の
姿勢が大きく傾くことになると思うのですが、いかがでしょうか。
実際の設置方法ではなく、事前の検証として算出したいと思っています。
単純にはいかなそうな気がしてきました・・・。
装置フレームの剛性と、脚のレベルアジャスタの調整次第で如何様にも変化
します。(6本脚の荷重の合計値と重心位置は変えられませんが・・・・)
装置の性能を維持するため必要とするレベルアジャスタの調整の調整方法に
落とし込むことが適切と思います。
>調整の調整方法
日本語がおかしく失礼しました。
調整の調整方法 → 調整方法 に読み替えて下さい。
>フレームは剛体、レベルアジャスタ6ケの高さに差はない
>理論値でも良い
真っ正面から考えた場合、不静定問題ですから、理論的には「解が定まら
ない」ということになる筈です。
フレームは十分な剛性があり、各脚は独立した十分なバネ性をもっているの
ような仮定を導入してもよいならば答えは出せます。
“各脚は独立した十分なバネ性をもっている”の仮定してもよいかあたりが
判断のポイントのように思います。
一方で、
仕様書への記載は、計算条件を付記して数値を記載し、設置条件とレベル調
整次第で変化する可能性がある旨付記するという方法があります。
お礼
2011/10/09 19:14
早速の回答ありがとうございます。
確かにおっしゃる通りなんですが、仕様書などの書面に記載する必要があり
理論値でも良いので算出したいと思いまして・・・。
フレームは剛体、レベルアジャスタ6ケの高さに差はないものとして、算出
方法が分かるといいのですが。
補足
2011/10/09 21:15
>真っ正面から考えた場合、不静定問題
ということは、重心位置と各脚の位置関係が分かっただけでは解は出ない
ようですね・・・。この情報だけでは解は出せないということが分かる
だけでも助かります。
>“各脚は独立した十分なバネ性をもっている”の仮定
すいません、お時間があればこの文の意味をもう少し教えていただきたい
のですが。あまり得意ではないので。。。
お礼
2011/10/09 21:29
回答ありがとうございます。
ご指摘の通り、CADの便利機能のために重心が先に出てしまい悩みの元になってしまいました。
重心位置無視で単純な6分割での重さも算出しようと思いましたが、分割位置で
装置構成部品がきれいに分割されているわけではないので、かなり手間がかかりそうでやめてしまいました。
重心と脚位置だけでの解が求められないことが分かれば、手間をかけても6分割重量を算出しようと思います。
>今の重心点に全荷重が集中し他はゼロもアリ
ありがとうございます!これですっきりしました。確かにその通りですね。
重心位置と脚位置だけでは各脚の分布荷重は求められないということが分かりました。
CAD算出の重心位置と6分割重量から求めた重心位置が合わなかったこともあり重心位置を
利用しようと思いましたが、6分割荷重を正にして重心位置を算出する方向でトライ
してみます。
ようやくこの問題から解放されそうです。ありがとうございました。