巻き取り機用ロールの強度について教えて下さい。

Question

お世話になります。原反幅３ｍの不織布の小巻機を設計するにあたり、ロールの面長３，２００ｍｍ、巻き取りテンションをＭＡＸ２０Ｋｇとした場合のロールの外径、肉厚をどれぐらいにすればいいか知りたいです。軽い方がいいのでＳＳ材かアルミを考えています。宜しくお願いします。

Accepted Answer

よく紹介してる簡易な自動計算サイト

材料力学計算フォーム
　　http://www.hajimeteno.ne.jp/engineer/index.html

面積・モーメント ⇒ たわみ・応力（鉄・アルミの選択可）

で答えが出せる問題と思います。
集中荷重／等分布荷重の中間的と思えるが、それは適当な解釈を。

外径、内径をテキトーに入れてみて、たわみ・応力が許容される範囲なのかを確認しつつ数回繰返せば最適設計に到達。

計算問題はご自分でされないと。
当サイトでは親切めかして値を出すと、あーでもないこーでもないと議論百出し、どれが妥当なのか判断つかなくなります。
特に徘徊者が迷惑掛けまくり。

どうせ徘徊者が出てくるであろうから、実態の後出しでｸﾞﾁｬｸﾞﾁｬ揉めるより先出しておきます。

徘徊者の登場21回!!　わざと難しそうに計算しまくるが結局
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=281654&event=QE0004
　　回答（47）
　　いろいろ計算している人がいるもみたいですが、情報が少ない中での計算ですので、
　　鵜呑みにしない方がよくないですか？
　　もしトラブルになっても回答者は責任を取ってはくれませんよ。
が納め処

徘徊者は2回と少ないが
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=272375&event=QE0004
　　私・回答（10）　　
　　大型荷重分散板？　夢幻を提案したら客先に笑われるよ。
　　中間の値なんぞ不要と小学生でも知っている。

その他、回答件数が数十に及ぶものの殆どは徘徊者が元凶。

材力の基礎となるヤング率とは、断面二次モーメントとは、、の知識がないなら計算結果を示しても妥当か否か判断がつかない、結局、質問サイトは設計を丸投げする場ではないということです。
但し、上記の計算の手順が判らない　とか、材料、加工など補足すべき事柄は答えられます。

Answer

再出しました。

↓URLは昨日の軽量ベルトコンベヤの設計ガイドからプーリをデモ的に選定した
まことに御節介極まりないのだが・・・世の中にはそのような傾奇者も居るｗ。
この結果からφ450xt15と仮定してみると↓のようにアルミでの重量が解る。
PI/4*(450*450-420*420)*3200*0.00265/1000=174 kg

これより、大凡の外形と重量を仮定できたので後は加減速時間から動力計などの
詳細設計に入って行くのが装置などの機械設計に於ける基本設計と呼ばれる部分
であろうと私は思う。

然しながら計算することなしに勘で手で持てるような重量にしたいという考え方
は基本設計に於いては好ましくないと私は思う。何故ならば既に先入観念として
設計計算する前に余計なファクターが入り込んでしまうからである。

戻って、確かに基本設計する際に必要な回転速度が規定されていないのが気に
なるが、先の計算から逆に決めようとする場合も考えられるだろうから・・・
質問者からの返信は嬉しいのだが一行レスでは技術的な成果は期待薄であろう

まぁアドバイスを求めているのだから・・・此方も責任持てないし仕方ないか

Answer

“巻き取り機用ロールの強度について教えて下さい”に関して、提示スペックが不足している

ように感じます。

通常、巻き取り機の仕様から、ロールの軸径が決定され、不織布の癖付き等があれば、最小

ロール径が決められていて、その中で、ロールの肉厚が強度と自重に持つか否かを確認。

そして、後工程で使用するスペックもクリアした条件下(通常、不織布を巻き付けた外径

制限があります)

また、軽いのが良いに関しても、取り扱いや運搬のメリットを金額換算をして、

例えば、アルミの方が軽いがコストが高いが、運搬でそのコストが１年でペイできるなど。

もっと、総合的な見方と、全体から見渡してのロール各部の機能を確認して、判断した方が

良い物ができます。

ロールの肉厚確認なら、他の回答（４）さん辺りの着眼点で計算が適しています。

Answer

＞一般的には、荷重は3m全長に渡りmax20kg≒196.2N/3000mm＝6.534 N/mm　の
＞当分布加重を受ける単純はりとして、たわみ及び強度をも計算します。

通常運転中の負荷計算的にはこれでＯＫなんですが

導布（原反、リーダー等等、会社、業界で微妙に表現が違うが）
製品としての不織布を通す前に通すもの全般
会社に拠ってはロープだったりする

前置きが長くなりましたが
この導布を通す時に事故が起こり易い

手動運転で通すので何処かに引っ掛かったりする
悪い事に導布はローラー全面に掛かってるとは限らない
多くの場合、ローラ中央に一点集中荷重になってたりする
もっと悪い事に駆動モータは必要以上に大きな物を付けます
（速度安定性優先の為に必要動力の３倍程度のモータを付けたりする）

この悪い事が重なってローラがいとも簡単にポッキリと折れる
もちろん、まっぷたつにはなりませんが、修復不可能なくらいには折れ曲がる

ローラが折れると制御屋のせいにされる　＜何度も煮え湯を飲まされた

なので、ご予算と許容外寸とローラー交換時に人が持てる重量の範囲で
最大の外径、肉厚にする事をお勧めします

Answer

私はプロではあるが、専門家とは言えません。。。お昼休みに回答します。

↓のURLは「軽量ベルトコンベヤ」メーカーサイトであるが樹脂コンベヤベルト
のプーリーに付いて詳しく書かれているようです。回答（1）、(2)さんのいう
ようにこう言った場合には、強度より、たわみが重要になることが殆どです。

何故ならば「原反幅３ｍの不織布の小巻機」からして蛇行が問題になるから、
殊更に先のプーリの剛性が重要になります。機械としてはモノが違いますが、
設計の基本計算は同じ考え方で行けると思います。

一般的には、荷重は3m全長に渡りmax20kg≒196.2N/3000mm＝6.534 N/mm　の
当分布加重を受ける単純はりとして、たわみ及び強度をも計算します。
これらは慣れないと難しい所もあり、専門家・機械設計士にお願いすること。

Answer

まず機械工学については素人であることを述べておきます。
以前に精密フィルムの購入に関わった案件を鑑みてアドバイス

検討しなければいけない点として
○２０ｋｇより重くなるであろうロールに不織布を巻き取ったときの総重量
　（ロールに巻き取るべき総体積と比重）
○ロールたわみ限界を示すであろう不織布の厚さや伸縮性
　（最近のフィルタ用不織布などは薄くて伸縮性が小さく皺が入りやすい）
○巻き取り速度
などが抜けている気がします。

また実際にはロールのたわみよりも、
メディアの蛇行や巻き取り方向の伸縮性などの影響が
大きいのではないでしょうか。

ロール肉厚についても均一な円筒にするのか
リブ付き材を丸めて円筒に加工するかなどのバリエーションが考えられます。

巻き取り機用ロールの強度について教えてください