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軸の設計について
2023/10/19 14:28
- 軸の設計についての質問。想定するべき荷重は最悪の場合、モータ最大トルクをギアピッチ円半径で割った荷重の2倍と考えられるか。
- ハウジングもギアもプラスチックで、軸は場合により真鍮。サイズは弁当箱ぐらい。同様の機構の設計経験のある方からの教授をお願いします。
- モータ駆動の機構停止についての意見も大歓迎。軸の強度計算についてもご意見をいただければ幸いです。
軸の設計について
2016/08/04 16:54
軸の設計について、軸にかかる想定するべき荷重についての質問です。
機構は、モータ駆動で、ギア列の先（非駆動側）のメカストップで強制的に駆動をストップさせる機構です。
この場合、件のギアの軸にかかる荷重は、最悪（誤動作的なものも考えた場合）の場合、モータ最大トルクをギアピッチ円半径で割った荷重の２倍と考えて良いのでしょうか。衝撃荷重でしょうから、安全率がなんぼという話は別として。
小生の設計しているものは、ハウジングもギアもプラスチック、軸が場合により真鍮、サイズは弁当箱ぐらいです。
サイズと材質が違っても、考え方は同じだと思いますので、似た機構の設計経験のある方のご教授をよろしくお願いいたします。
実は、こういう考えの及ばない荷重がかかっただとかのご経験も教えていただくと助かります。
補足です。
件のギアはギア列中のギアであり、その噛合い位置は、駆動、非駆動側のギアがちょうど真反対側、（１８０°）であるとします。
更に、追記させていただきます。
皆さまのご経験上で、「そもそも、モータ駆動などの機構停止をメカストップで強制的にするなんてしないんだよなあ、なぜならこうなってしまうから。だから、軸の強度計算として最悪なのはこれこれの計算をします。」
等といった、ご意見などもありましたら、大変参考になりますのでご教授願います。
回答 （25件中 1～5件目)
＞弁当箱サイズでの考察なら、
コレが曲者なんですよねぇ
本件は恐らく軸径どーたらの話じゃあなくて
コストダウンかもしくは小型軽量化の話でしょうね
軸径を少々細く削ったところでコストダウンにはならんでしょう
加工時間が延びるだけで逆にコストアップではなかろうか？
ミリグラム単位の軽量化しかならないだろうし
なので、本命は↓と見た！
回答（5）のお礼
＞プラスチックの軸の場合もあり、また軸が金属でもハウジングがいってしまうということもあって
回答（3）の補足
＞モータがＤＣモータなどになると
つまり
ハウジングは極限まで薄くして小型軽量化
モータはステッピングモータからＤＣモータに変えてコストダウン
それに合わせてギアとか軸を再設計する
質問文にハウジング強度云々が無いのは
それらは他社か質問者の会社の他部署がするので質問者の所掌外
そして更に電気制御も所掌外
なので、ＤＣモータがどういう風に駆動するのかも関知しない
ブラシレスＤＣモータを速度制御するのはコストアップなので考慮外
ブラシ付きＤＣモータを速度制御無しで直結駆動 ＜コストダウン効果は最大
なので
「高速でぶっつけ停止させる」
の確率が高い
質問文か補足に
「ステッピングモータの速度を上げたい」
とかの記載が有ったなら、高性能化を狙ってると推測も出来るので
ブラシレスＤＣモータの速度制御も検討課題には上がるが
それは無さそうだし
＞最後に、小生なら両振りの疲労荷重条件での許容荷重としますがね。
憶測ですが、現状の軸径は３ｍｍ程度じゃあないかな？
http://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/221004949472/
これを軸径２ｍｍにしたところで
コストダウンにも軽量化にもならんでしょうねぇ
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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。
初期設定を忘れてる
>>ハウジングもギアもプラスチック、軸が場合により真鍮
おもちゃか家電相当品だと妄想
私以外鉄で考えていないか
だんだん話がそれてるし
番外－２
>> 意図は確認して欲しいし、IAIオーバーランメカストップや工作機原点サーチでも類似
> 残念ながら似て非なるもの
> 似てる事：モータ軸がロックするまで回す事
> 非なる事：ロック直前の速度は低速である事
> 重要なのは「トルク」でなくて「速度」
よく記載が解らない。
IAI等の直動ユニットのオーバーランメカストップの前には
＊ オーバーランリミットスイッチ
＊ オーバーランソフト（プログラム）スイッチ
があり、メカストッパーへの激突は、それ等のスイッチにて急速に制動がかかり低速します。
ですが、暴走であるオーバーランリミットスイッチやソフト（プログラム）スイッチが
作用しない事態になっても、基本的には修理しないで再使用できる構造が、弁当箱サイズ
位のスペックなら当然である。
弁当箱サイズでの考察なら、
? 負荷の慣性力も左程大きくないし、それはメカストッパーに主として吸収される
? モータ等の駆動系慣性力は負荷慣性力程大きくないし、反力が伝播しても起動トルク等
以上のトルクはいなされる
因って、質問内容の
> この場合、件のギアの軸にかかる荷重は、最悪（誤動作的なものも考えた場合）の場合、
> モータ最大トルクをギアピッチ円半径で割った荷重の２倍と考えて良いのでしょうか。
> 衝撃荷重でしょうから、安全率がなんぼという話は別として。
に関しては、略YESで、できれば３倍でということです。
以上から、
モータ最大トルクをギアピッチ円半径で割った荷重の２～３倍と考えて良いので、
それから求めた２～３倍荷重を基に、“衝撃荷重でしょうから”その安全率で求めた
許容荷重にて、ギアの軸径を算出すればよいとなる内容では？
質問者が、
> 衝撃荷重でしょうから、安全率がなんぼという話は別として。
と記載しているので、ギア軸径算出の許容荷重設定値は別としてなので良いのでは。
最後に、小生なら両振りの疲労荷重条件での許容荷重としますがね。
>>>> 安全率・・・質問とは外れるが、技術論であるからご勘弁を・・・
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=183923&event=QE0004
>小生は前述の（1/3 × 1/3 × 1/2 ＝ 1/18）18を安全率として計算をしています。
まぁ、独自理論というか奇を衒い無知を誤魔化している巫山戯た設計だろう。
youには強度計算書などは作らせられないし論理的な文章は到底ムリである。
強度計算というか工学の基本理念が尽く怪しいのは既に私は見抜いています。
私が上司ならば仕事はトレースだけ。あわよくば消えてほしい厄介爺である。
おまけに先の投稿では、建築設備である耐震金物を耐震設計も知らないのに、
上から目線で(実は低レベル）大ホラを吹いてどうだ、すげだろっと威張る。
ちなみに鋼構造物設計基準の基準強度は降伏点であり、耐震設計ではこれが
基準。耐震クラス毎に既に安全率は見込まれているというかモノが違うのだ。
初心者の設計であれば慎重かつ臆病に周囲に聞きまわるだろうがyou は違う。
こんな酷い設計士モドキに、仕事を任せられる神経が私はシンジラレナイ！
なまじ知識をハサミを持っている設計モドキは危なくて仕方在りません逮捕。
※間違っても、you の言動に惑わされ正道から外れない正しい目を養いたい。
お盆休み・・・6日間・・・合計6冊の工学書を読むことに目標を定めました。
皆さんは、どのように過ごされますか？ 間違っても you のようにならない
ためにも自己研鑚に努めましょう。人生、死ぬまで勉強。目指せ一流設計士
>>> 番外-2
時空を超越してしまっているから、もう時間の概念も無いのだろう・・・
衝撃荷重も疲労限度もゴッチャ混ぜになってりまっていてw 笑うしかない。
疲労計算には応力振幅というものがあるのを失念されているのか知らんのか？
安全率は設計者が決めるべきものでアポターyouが勝手に決めるのは如何か。
知ったかぶりで中身が無いことは既に皆知っていますので、隠す必要は無い。
御願いですから、もう少しだけ投稿回数を減らして頂ければ皆の幸せになる。
>>>（18）
＞意図は確認して欲しいし、IAIオーバーランメカストップや工作機原点サーチでも類似
残念ながら似て非なるもの
似てる事：モータ軸がロックするまで回す事
非なる事：ロック直前の速度は低速である事
重要なのは「トルク」でなくて「速度」
回答（15）の補足でコンベアのストッパを書いたけれど
あれはせいぜい早くて１０ｍ／ｍｉｎ程度の事
http://www.makitech.co.jp/conveyor/4/kr.html
３０ｍ／ｍｉｎ以上の高速コンベアでは困難 ＜それなりのノウハウが必須
↓でストッパにぶっつけ停止させたら悲惨な結末
http://www.meikikou.co.jp/conveyors/rapid_flow.html
