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水平方向に力を加えると垂直方向に力を加える方法は？
- 水平方向に力を加えると、垂直方向に力を加える方法を教えてください。
- リニアガイド上の水平方向に斜面を配置し、水平方向に力を加えることで垂直方向に力を加えたいです。
- 水平方向に力を加えた場合、角度θの斜面に垂直方向にNの力をかけている場合、求める力FxはFx=(N/cosθ)*sinθですか？
- 機械設計
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ふふふ よく案で出る方法 実際作ると 面圧の摩擦が高すぎて全く動きませんｗｗ 引いて下げるのはまだできるが 押し上げるのは無理 ピニオン ＆ ラックで 力の方向を変えるのが吉 一番よく使うのが 金型のスライドです http://www.geocities.jp/tukuba777/mold2a.html ピンによってスライドさせるのは 極一般的です 入力は数トンという力で動かしているので 摩擦は無視できますが これでも噛んだり、こじったりして、 まったく動かないトラブルは多々あります 横一個入れるだけで金型コストは、一気に上がります おもちゃや、家電でたまにそういった機構がありますが 壊れやすいのはそこです 十分なテストをしてやればいいですが 一発勝負では、あきらめたほうが吉です
摩擦のロスを考慮しなかったら、tanθで考えます。 水平に動いた距離(x)×水平に加わる力(Ｆx)＝垂直に動いた距離(y)×水平に加わる力(Ｆy) となり、仕事量(エネルギー)が同じと考えます。(掛かった時間は同じなので両辺から削除） 水平に加わる力(Ｆy)＝水平に加わる力(Ｆx)×水平に動いた距離(x)÷垂直に動いた距離(y) 水平に加わる力(Ｆy)＝水平に加わる力(Ｆx)×tanθ となります。 以上です。 そして、摩擦ロスの考慮は、例えば摩擦係数が0.2であれば、actan0.2にて11.3°と 角度を出して、tan(θ+11.3°)にて計算します。(11.3°は一般に摩擦角度と云いφで表す) ≪摩擦係数を角度で表わし、みかけの動く量を多くして、力を少なくする計算手法です≫ 解り難かったら、設計関係の書籍の“ねじ”の章を確認してみてください。 ねじのトルクと軸力の計算と同じです。 ねじが傾斜で、トルク（トルクを半径で割った力）が水平方向の力で、軸力が垂直方向の力 と考えてください。 一番ヒットするのは、ねじジャッキの演習問題だと思います。 マンガ絵の角度は、あまり感心しませんが、角度を考慮すれば実際には問題なく作動しますよ！ カムフォロアの摩擦係数を仮に、0.05や0.02とすると、actan0.05＝2.86°となり、 actan0.02＝1.15°となり、大した角度ロスにはならないので動作しますよ！ ねじジャッキ構造の直接ねじを回転させるタイプとか、ウオーム減速機構造のねじを間接的に 回転させるタイプとかを使用して、アクチュエータを回転用にして同様の原理で昇降させる 方法もあります。 当然、高価になりますがボールネジを使用してもです。 回転用アクチュエータの使用は、直線用アクチュエータに比べて少し難しいですが、 アクチュエータ周辺のスペースに比べて、昇降距離が長く取れるメリットもあります。 ねじジャッキ構造の確認をした時に、余裕があれば又は前述も問題を有していたら検討して みてください。 こじり等での動作不良は、昇降用ガイドの問題が大きいです。 （昇降用ガイドの位置と、昇降させる力を与える位置の関係も含めて） 最近は、ボールを使用したＬＭガイド等が一般的になり、その耐荷重に対しての使用方法も カタログ等で詳細に記載されているため、カタログメーカー等と充分確認を取って使用すれば こじり等の問題は高い確率で防げます。 貴殿が質問されている内容は、カム機構に通じるもので、機械設計では何れは通らなければ ならない分野です。 貴殿が今、置かれている立場が判らないので強制はしませんが、余裕があればトライ すべき内容と考えます。 （同僚や先輩、上司の助けも借りてです。）
お礼
回答、ありがとうございます。 仕事量が同じ、という考え、非常に分かりやすかったです。 計算してみたところ、結果として自分が出した答えと同じ値にもなりました。 追記も頂き、ありがとうございます。 勉強させて頂きます。
実際の装置を考える場合はブロックに働くモーメントを考える必要があります が、単純にカムフォロアに働く垂直力の計算なら次のようになると思います。 A:ブロック斜面とB:カムフォロアの作用(反作用)力は面に対し垂直な力です から、FxによりBに作用する力はN=Fx・cosθであり、その垂直成分は F=N・sinθ＝Fx・cosθ・sinθ となります。つまり、Fx=(F/cosθ)/sinθ です。
お礼
回答、ありがとうございます。 この式は自分もはじめ考えました。 しかし実際に計算してみると、θ=30°と60°の Fxが同じ値になってしまい、あれ？と思いました。
ブロックBを移動させている最中の F と Fx との関係を知りたい、じゃぁないよね(等速、等加速、A, Bの接触面の摩擦係数、など、情報が少なすぎるから)。 だったら、単純な分力の問題(Bが落下に伴ってAが移動しないためのFとFxとの関係は?)と考えて、 > Fx=(F/cosθ)*sinθでよい、ということでしょうか？ でいいんでないかい。
お礼
説明が足りず申し訳ありませんでした。 等速(ゆっくり)でなめらかな面(摩擦は考えない)でした。 ご指摘ありがとうございます。助かりました。
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=265959&event=QE0004 上記の質問と、答えは一緒ですね。 水平方向に10mm動かしたとき、垂直方向に5mm動くような勾配にしてあれば、 垂直方向の力は、水平方向の2倍ということ。 LMガイドとカムフォロアの組み合わせならば、摩擦は比較的少ないから、 エネルギー保存の考え方で計算すると間違えにくいでしょう。 ＞LMガイドとカムフォロアの組み合わせならば、摩擦は比較的少ない と申し上げましたが、他の回答者さんがご指摘のとおり、 ガイドポストと、移動させたい板状物体“Ａ”の摩擦も考慮する必要が あります。 エネルギー保存の法則から大ハズレしないようにするには、ガイドポストと、 移動させたい板状物体“Ａ”の間の摩擦力も十分小さくできようにすること 必要です。
お礼
ありがとうございます。助かりました。
お礼
回答ありがとうございます。 見かけることはよくありましたが作るのは初めてでして。 カムフォロアを使用すれば摩擦は考えなくてよい、と勝手に思っていました。 勉強になります。