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トグルクランプでリーク試験治具をクランプしても良いか
- トグルクランプを使用してリーク試験治具をクランプする際に、トグルクランプの強度が不足し、エアーが漏れる可能性がある。より強度の高いトグルクランプを使用してもたわみが大きい場合、シールの許容範囲を超えて漏れが発生する可能性がある。
- トグルクランプの締め圧が2,000Nの場合、押さえ込むべき圧力が12,600Nである場合、現状のトグルクランプの強度では不足しており、エアーが漏れる。しかし、20,000Nの締め圧のトグルクランプを使用した場合、たわみは少なくなり、シールの許容範囲内に収まる可能性がある。
- トグルクランプは12,600N以上の締め圧が必要である可能性があり、半分や2/3の締め圧では不十分かもしれない。トグルクランプ方式はあきらめているが、考え方の指針を教えてほしい。
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圧縮バネと同じです。 ある圧縮バネを10mm縮めた場合と、100mm縮めた場合では、力は1：10 の差となります。 仮に、圧縮バネを板で抑え込み（圧縮バネが中央で、その両端を総ネジ 用ボルトでナット締めする仕様にて）100kgの反力があるとします。 その板の上に、10kgの物を置いても、50kgの物を置いても、90kgの物を 置いても、極端には99kgの物を置いても、板は下がりません。 （板と、ナット等の重さは、零と考えてが前提ですが…） 100kgを上回ると、バネは縮み板が下がるのです。 それと、同じ様に、20,000Nで0.1mm仮に縮んだトグルクランプは、 その状態で20,000Nの力を蓋に与えている事になります。 蓋から20,000Nを超える力が作用したら、トグルクランプは0.1mm を超えて縮まり、蓋とリーク試験冶具とに隙間が発生して、Ｏリング のつぶし代以上になれば、完全に漏れ出します。 これは、ボルトで締め付けた場合も同じで、ボルトがねじ又はナット を廻す事で、ボルトの軸が伸び、ボルト材料の弾性力で蓋が止まって います。（ボルトは、棒のバネの役割で使用されているから） ボルトの軸力を上回る力が蓋に働かないと、前述の様な漏れは生じない と同じです。 参考に、Ｏリングのシールの仕組み資料と、ねじのトルク（廻す力）と 軸力の利用を参考に添付します。 また、資料の他の項目もクリックして、全体の仕組み等も理解下さい。 トグルクランプで一番厄介な事は、トグル機構の力が充分に押さえポイント に伝わっているかが問題です。押さえ部分にはねじ機構を設け、微調整が 利くようにしますが、その調整が上手くいかないとトグルクランプ能力の 1割程度しか力が働かない場合もあります。 すると、蓋からの力で、トグルクランプがバックし（押し戻され）ます。 トグルクランプ時に、硬いと感じる位/硬くて容易にクランプできない位 の調整がベーターと思います。
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「4.2Ｍｐａ」本当にエア？ 試験圧力をエアで行うこと自体、？ですね。 外周３点支持のみ？ そんな圧力をOリングでトグル使って押さえ込むことも？ 実験室レベルの話なら、在り得るかもしれないけど 構造的にNGですね。
先輩の回答に苦言を呈するのは抵抗がありますが、安全率を考慮すべき分野と 必要のない分野についてお話をさせていただきます 安全率とは疲労破壊のような同じ条件下でも結果に差が出る場合と 大小関係がくづれると即大事故になる場合に考慮します 今回の場合は圧力を示すゲージには、一級（誤差１％以内）を用いないと 検査結果を保証することはできません 故に、誤差は読み取りを含めても２～３％程度と想定されます 押え機構にトグルクランプを使用した場合に （１２．６ＫＮの反力を２０ＫＮのクランプで抑える） 設定の余裕度が誤差を充分にカバーできる状況です それよりも、先回書きましたが 押え力を調整する調整機構を必ず考慮してください 失敗をなさった方の多くがここに配慮できていませんでした 押え力は機構部の変形した部分が元に戻ろうとする力です 変形量を調整する機構を考慮してください
前回の質問でエアーの圧力が、4.2Ｍｐａとありますが、単位が、一桁大きくありませんか。正しいとすれば、そのような気体の高圧力の装置は、危険すぎますし、圧力の発生も容易では、ないと思います。
お礼
ご回答ありがとうございます。 桁はあっています。 ご意見につきましては、尤もだと私も思います。 ですので、もっぱらROMしていた私も、しつこいほど質問したくなる内容 なのです。 責任問題にもなりかねませんので、しっかりと対策を考えたいと思います。 どうもありがとうございました。
クランプが新品できちんと閉まっていれば、12,600Nのクランプ力で外れません。 結局クランプによる締付け力と戻そうとする力(この場合、内圧)の反力がバランスがとれているという事です。 しかし、間にパッキンなどがあれば、種類にもよりますが、パッキンがつぶれ戻ろうとする力(反力)がプラスで加わります。 また、内圧にしても12,600Nに対し、計器類の機差があるでしょうから、12,600Nでゲージが示しても、実際にはそれより少し高いかもしれません。 2～3の安全率で行った方が良いでしょう。 (いわゆる、安全率2であれば約25,000N、3であれば、38,000N) 事故を起こしてからでは遅いので…
お礼
ご回答ありがとうございます。 安全率について、どれくらい見たらよいのか、私も不安がありました。 参考にさせていただきます。 ありがとうございました。
クランプ剛性もそうだが、フタ剛性も大事ではないかな？つまりクランプで 何点かを締めるとして、そのスパンにおける撓みが漏れ易さに直結すると思う つまり加圧状態でＯリングの十分な潰し代を保持できるかどうかではないかな ただ、クランプ剛性が荷重の10倍というのが適当なのかは、判りません フタに十分な剛性があれば面圧の不均一さも影響がないのでは、と思います 但し荷重より少ない締め圧ならば、弱い箇所に集中し安定しないと考えます
お礼
ご回答ありがとうございます。 ふた剛性は、十分なように見受けられます。 そこまで踏み込むと、圧力機器の設計にまで話が及んでしまいます。 治具は、やはり当然のことながら、荷重を上回る締め圧が必要ですね。 どうもありがとうございました。
12,600N必要な個所に2,000Nの締め圧のトグルクランプを使用した場合、エアーを入れるとトグルクランプが大きく変形してボンと一気にはずれるかと。 12,600N必要な個所に20,000Nの締め圧のトグルクランプを使用した場合、トグルクランプの変形による影響を吸収するように設計するでしょうから、エアーを入れても浮き上がらずエアーは漏れないと思います。 けれどもなにかあった場合に一気に浮き上がるので怖いです 12,600N以上の締め圧が必要な場合にトグルクランプを調整して半分の力でクランプしてエアーを入れたら、12,600N以上の締め圧のときの変形量までトグルクランプが変形すると思います。変形して浮き上がりシールの許容範囲を超えたならばエアーが漏れると思います。エアーが漏れたらエアー圧がそれ以上上がらないから変形もそこで止まるかと。
お礼
ご回答ありがとうございます。 内容が整理されて、とてもわかりやすかったです。 おかげで、新たな問題に気づきました。 トグルクランプは、エアーが漏れても、いったい何Nの締め圧で漏れたのか、 わかりにくいですね。 はははさんの経験されたエアー漏れも、この原因があったかもしれませんね。
簡単に言うと トグルクランプは円運動でクランプします まあ普通押さえ面に平行に当てるように設計するんですが 実際には平行につかない 平行ににならないと面圧が変わってくるので 弱いところと強いところが発生する 弱いところからもれるという話です わかりやすいように 円運動と説明しましたが 実際はもっと複雑な動きをしています （クランプの種類によって違うんだけどね）
お礼
早速のご回答、ありがとうございます。 そうですね、確かにトグルクランプの種類によっては、複雑な動きです。 クランプする瞬間に、真上からではなく、斜めに動く物もありますね。
お礼
ご回答ありがとうございます。 また、参考資料をたくさんご紹介いただき、ありがとうございます。 考え方がよく分かり非常に助かりました。 治具の強度計算をしっかりやりたいと思います。