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リニアにかかるモーメントとは？
- 注射器のシリンダ内に水などを入れてピストンにて押し出すイメージです。
- リニアの選定に関して困っている場合、メーカーに相談することをおすすめします。
- 同心の場合はモーメントを無視できることがありますが、10mm偏心した場合にどれだけのモーメントがかかるか求めることができます。
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回答１～３の方は文脈からすると「リニア」を「リニアガイド」としてとらえているようですね。 「リニアガイド」であるならば駆動点がどこかにより、モーメントが変わると思いますが・・・ たとえば、リニアガイド側のロッドエンドの真下に駆動点がある場合はモーメントは「ゼロ」じゃないでしょうか。 質問者さんが「リニア」と言っているものが、リニアモータであるならば、モーター基準面と駆動側ロッドエンドの距離でモーメントが発生するでしょうが・・
お礼
ありがとうございました。 リニアはリニアガイドのことで、説明が不十分で申し訳ありませんでした。
回答ではなくて恐縮ですが このようなリニアの使い方すると シリンダにもモーメントがかかりますよね。 レシプロエンジンのピストンとクランクの関係だとすれば ロッドエンドの結合点は もっとずっと上の位置にした方がいいんじゃないかと。
お礼
ありがとうございました。 >シリンダにもモーメントがかかりますよね。 おっしゃるとおりです。 >ロッドエンドの結合点は >もっとずっと上の位置にした方がいいんじゃないかと。 リニアガイドに近いほうのロッドエンドをもっと上の方にして、 ２つのロッドエンドの距離をなるべく縮めたほうがいいということですか？ よろしくおねがいします。
他の回答者さんの計算方法で求まります。 1000 N ← ↑ ←方向に、1000 N × tan11.3°＝ 200 N ╲ →方向に、1000 N × tan11.3°＝ 200 N ╲ となります。 ╲ ╲ ですから、リニアには、 ╲ ↑方向に、1000 N ╲ →方向に、1000 N × tan11.3°＝ 200 N ↑ → 静モーメント荷重で加わると考えます。 1000 N 具体的には、 (ブロック中央) 1000N │← Ｌ１ →│ ────────── → │ ↓ ↑ ┌───────┐ 200N ┌───────┐ │ │ │ │ Ｌ２ ─┤ ├──── ─┤ ├─ └───────┘ └───────┘ ↓ ────────────── ─────────── ─── 1000N×Ｌ２mm＋200N×Ｌ１mm が、この方向の 静モーメント荷重 とします。 リニアは、モーメント荷重を受けれる構造になっておりますから、選定を誤らなければ、 問題はありません。 <偏荷重からアクチュエーターを保護する目的で、リニアガイドを用いるのだからね> ですが、注射器の方へも、←方向に 1000 N × tan11.3°＝ 200 N 掛かります。 通常は、こちらの方も対策が必要です。 ↑ 注射器構造側の取付例 ↓ │ │ │ ←方向に荷重が │ │ 掛からない構造 │ │┌───────┐│ ││┌─────┐││ ││└─┐ ┌─┘││ │└─┐│ │┌─┘│ └──┘│ │└──┘ ┌┴─┴────────────────────────┐ │ │ └─────────────────────┬─────┤ │ │ │ ↑ │ │ ↓ │ │ │ 完全剛節構造 リニア側 のようにです。 スペースに少し余裕があればです。 なければ、注射器構造の方へ、対策をします。
お礼
AAまでつけていただきありがとうございました。 なぜtanを使うか教えていただけますでしょうか。 AAのイメージは、 http://photozou.jp/photo/show/2904477/160065048 と合っていますか？ >ですが、注射器の方へも、←方向に 1000 N × tan11.3°＝ 200 N 掛かります。 おっしゃるとおりですね。 2つ目のAAはロッドエンドを使わずに、真っ直ぐに上下させるイメージですか？ (フォークリフトのような) tan11.3°がでてくるまでの力の働き方を教えていただけませんでしょうか。 初歩的な、力の合成・分解はわかります。tanも初歩的だったりして(汗 宜しくお願いします。
私も、回答(1)さんの追記で良いと思います ＜正＞ 1000 N × tan11.3°＝ 200 N ↓参考URL中の高校物理の「力の合成と分解」が基本になっている 戻って、どんなリニアか知らないが、一般的にメーカーでは許容モーメントが 記載されているかも知れないが、極力偏心によるモーメントを加えない構造 にするほうが圧倒的に寿命が増すだろう。従って、出来るならば、例えばだが リニア先端部に水平方向の溝を切るような感じで鉛直荷重だけにできれば最高 ではないか？と一目見ただけではそう思えてなりませんが如何でしょうか？ おっと、同心の場合はモーメントは無視というか、それ自体が生じないから 出来るの限りそのようにしたい。。。どうしてもダメならメーカー推奨値だね
お礼
ありがとうございました。 教えていただいたサイトにはtanについてはありませんでしたが、 なぜtanを使うかご面倒ですが教えて頂けると幸いです。 宜しくおねがいします。 http://photozou.jp/photo/show/2904477/160065048 >出来るならば、例えばだが >リニア先端部に水平方向の溝を切るような感じで鉛直荷重だけにできれば最高 >ではないか？と一目見ただけではそう思えてなりませんが如何でしょうか？ イメージがわかなくてorz こちらも教えていただけると幸いです。 同心の場合はモーメントは生じないんですね。 ありがとうございました。
ピストンを押し上げるとき、摩擦力、ピストンの質量を含めて1000Nの 力が必要であれば、 連接ロッドのリニア側端は、1000 N × sin11.3°＝ 196 N の力で、 リニアの端部を右向きに押すことになります。 リニアの中心と端部との距離に上記の力を掛ければ、リニアに加わる モーメントが求められると思いますが・・・・・・。 失礼しました。 sinではなく、tanをつかって計算することが正しいようです。 ＜誤＞ 1000 N × sin11.3°＝ 196 N ＜正＞ 1000 N × tan11.3°＝ 200 N 訂正させて下さい。 tan11.3°は、回答(2)さんの回答内容と参考URLでご理解頂けるように思いま す。 ＞ピストンの往復運動にリニアを使うとします。 お問い合わせで、上記のように記載なさっていますが、「リニア」が何を 表すかは疑問でした。リニアモータあるいはリニア・アクチュエータのような ものを表すものかと想像しましたが、それを特定しないでも回答はできるので 補足の要求は致しませんでした。 他の回答者さんに対して補足して頂いた内容を拝見すると、「リニア」とは 「リニアガイド」のことであって、駆動力の源泉となる原動機ではないよう です。この分野が専門ではない私にとって、ご質問者さんのお問い合わせと 追記内容は、混乱を招く原因となっています。 駆動力の源泉となる原動機は、リニアガイドとは別に存在するのでしょうか？ お問い合わせの真意は、リニアガイドに加わるモーメント荷重が、リニアガイ ドの許容範囲に収まっているかを確認したいということでしょうか？ リニアガイドのブロックから外部に突出している連接ロッドのリンク端までの 距離は、判断をするための重要なパラメータと思います。 ピストン側 ╲ ╲ ╲ ╲ ╲ ╲ ＿＿ │ ↑ ┌┴┐ 距離 │ │ ↓ │ │── │ │ └─┘ 連接ロッドのリンク部と、リニアガイドのブロックの中心ととの距離を補足 するようにお願いします。 また、選定候補のリニアガイドの許容モーメント荷重がどのように規定され ているかもご呈示になれば、ご所望の判断ができる回答がつくでしょう。 他の回答者さんが既にご指摘ですが、ピストン／シリンダ側にもモーメント 荷重が加わります。リニアガイド側は、リニアガイドの仕様と、加わるモー メント荷重の数値の比較で設計の適否が判断できそうに思います。 これに対して、ピストン／シリンダ側については、設計者であるご質問者さ んご自身でどの程度のモーメント荷重が許容できるか計算する必要があると 思います。モーメント荷重に対する仕様が決まっていないものは、幾らでも モーメント荷重を掛けることができるのではなく、モーメント荷重が加わっ たときの挙動が考慮されていないと言った方が正確だと思います。リニアガ イド側以上に設計にご留意なさることをお勧め致します。
お礼
回答ありがとうございました。 >リニアの端部を右向きに押すことになります。 リニアガイドの端部ですか。 リニアガイドに近いほうのロッドエンドではなくて、リニアガイドの端部でいいんですか。この図とは違いますか？ http://photozou.jp/photo/show/2904477/160065048 tan11.3°になるまでの力の向きなどなどのご説明があると幸いです。 宜しくお願い致します。 >駆動力の源泉となる原動機は、リニアガイドとは別に存在するのでしょうか？ 原動機は別に存在します。リニアガイドはガイド的な目的で考えています。 >リニアガイドに加わるモーメント荷重が、リニアガイ >ドの許容範囲に収まっているかを確認したいということでしょうか？ はい正にその通りです。 その計算ができずに困っています。 追記ありがとうございました。 ＡＡの距離の部分はだいたい300mmくらいです。 正直なところ小生にはレベルが高くてお話についていけてないです(汗
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お礼
>実は、私もこの手の作用・反作用的な問題は昔から苦手な方であった。つまり >力学は得意では無かったし、どちらかと言えば今も勉強途中といえるから同じ >土俵といえるかも知れない。 苦手分野を克服するためにどのようなことをなさっているか、 差し支えなければ教えていただけませんか。 書籍にある問題を解くくらいしか思いつかなく。 しかし独学ではわからない点はなかなか解決・理解に時間がかかります。 最終的には、わからず勉強をしなくなるパターンが現状です・・・・・・ いいやり方などありましたら教えていただきたいです。 宜しくお願いします。 >今読んでいる本は応用力学（動力学編）というものです。どうも静的力学でも >十分に難しいのですが動くとなると難しさが更に何倍も難しくなってしまうと >感じたから。独学でもやる気の問題でしょう。解らないままにせずにココとか >先輩とか先生でもメーカーの方でも良いが、利用できる人脈も作りましょう ありがとうございました。 応用ですか。さすがですね。小生にはまだ基本を身につけなくてはいけないレベルです。 人脈があるといいですね。 その辺も一応努力していますが、なかなか人脈作りってむずかしいです。 大型書店でいい力学の本を探してみます。