パイプレンチの構造力学

質問

パイプレンチについての質問です。
工具箱にあるパイプレンチで遊んでいて
ふと思ったのですが
なぜ、パイプレンチを回すとしっかりと歯が食い込むのか疑問に思うように
なりました。
機構を観察する限り下の歯（植歯）の角度が関係していると思うのですが
考える程謎です。考えると夜も眠れません
どなたか原理をお教え頂けないでしょうか？
できれば計算式があれば納得できそうです。
よろしくお願い致します。

皆様、ご回答ありがとうございます。
無知な私にここまで手ほどきして頂いて
感激です。
ここでは、パイプレンチの構造力学以外の
物の考え方や調べ方も多く学べる事ができました。
私自信、皆様の知識をより私の身になるべく
日々努力します。

回答No.9

noname#230359

何でもかんでも”クサビの原理”を持ち出すから、信ぴょう性もガタ落ちになる

私もパイプレンチの原理について少し立ち止まって考えてみました。手元にある
「メカニズムの事典」という参考物件から図を切り取って説明ように拝借した↓
この図から、支点1，2と移働可能な支点3～5の3点で支持されていることが分る
従って、この3点は摩擦と、テコを利用し更にトグル機構となり効果を発揮可能
であることが、よーく見れば見るほどに私には見えてきますけどね・・・

計算式は、「摩擦と、テコを利用し更にトグル機構」の3者を考える必要がある

・・・まったく、テコをかけても自説を曲げないのは頑固？意固地？・・・

闇雲に他人の意見を否定ばかりいる人間は、個人的には大っ嫌いですくさびぇー
まづ人の話を素直に聞き、自分なりに考え解釈し自分の意見を言うことで初めて
技術的な議論も真摯にできるものだろうと思うが、まともにそうなった事が無い

技術よりも、精神の輝き、生きざまが仕事に宿るように努力したいものである。

チェーンレンチ↓を良く見てみるとパイプレンチと似た構造と判るがクサビとは
機構も形状も全く似ていないので素人であっても、おかしいと気づくだろうな。
http://www2.ttcn.ne.jp/~ja4qqj/cheinwrenchi2.jpg

しかし、これもクサビ機構の応用であるっとでも言いそうな気が。。。嗚呼。

参考URL：

https://www.dropbox.com/home/%E6%8A%80%E8%A1%93%E3%81%AE%E6%A3%AE%E5%85%A5%E5%8F%A3

お礼

ご回答ありがとうございます。
無知故にご迷惑をお掛けしています。
参考図書もお教え頂きありがとうございます。
頑張って勉強します。

回答No.8

noname#230359

回答（６）での返答がないので、

“トグルの原理”は、URL記載者ではありませんが、

ア）回答（５）の?の内容

イ）ハの字角が小さければ小さい程、

　　　　　ハ ←?　　　?の入力がら出力される?のちから大きいです。
　　　　　↑?

　　これは、くさび増力効果と云いまして、

　　の内容がない、語句の意味である、?の力と?の力のみかですが、

　　結局、仮想仕事の原理である

　　?の力×?方向に動く長さ（例えば10mm） ＝ ?の力×?の方向に動く長さ（例えば1mm）

　　?の力＝?の力×?方向に動く長さ（例えば10mm）÷?の方向に動く長さ（例えば1mm）

　　の計算にて、?の10倍の力が加わりますに通じる。

にて、URLも、小生の記載内容と理解していただいても良いですね。

小生は、元々そのつもりです。

１Ｎの涙 さんは、小生のことを色々記載していますが、

岩のiwanaiや虎のタイガースのような、品性がない訳ではなく、是々非々かんがあるので、

これ以上の、醜い記載はしません。

これが、小生本来の姿ですから。

お礼

ご回答ありがとうございます。
私個人としては、色々な方のアドバイスを頂いて
非常に嬉しくおもっています。

回答No.7

noname#230359

その後の二つの質問は、

? 解り易い、目に入り易い、記載方法で、これは相手に伝わり易くなります。
　 ですが、これ自体でポイントが高くなることは、決してないことは、皆さん承知のこと。
　 副産物として、“解り易い、目に入り易い、”が、ポイント増に貢献しているか
　 もしれませんが、相手に物事を伝える手段のアイデアをどうのこうの云われたくないです。
　 物事が伝わらない手法を取る事に比べれば、格段で優な手段です。

? この時期が、一番落ち着いてこの森の文面に、目を通し易いからです。

回答No.6

noname#230359

> ↓URLを紹介しているにも拘わらず↑トグルの原理→御得意の”くさび理論”に
> 持ち込み、自らのワールドに引き込もうとするのは何故なのだろうか？弊you？

記載の意味が判らない。
パイプレンチのパイプをホールドする歯が付いている箇所の形状をみれば、“ハ”の字に
なっていますよね。
それで、大きな力が、パイプに加わり。
歯の部分が、ヘルツの式で計算するが如く、面圧を高目パイプに食い込んでいるのです。（見たままで、表現が簡単で、判り易いと思うのですがね。）

では、“上アゴ歯と植え歯とフレームの支点でできる三角形がトグルの原理で”
とは、くさび増力効果以外のどんな効果でしょうか？
特に、“トグルの原理”とは、回答（５）の?に示すくさび類似以外に、何がある
のでしょうか？？？

大変失礼ですが、駆け込み寺にて、井戸端をやっているので、答えられるとは思えませんが、
如何でしょうか？
残念ですね。

回答No.5

noname#230359

トグルクランプに代表される機構は、以下二つの内容に集約されます。

? くさび増力効果と同じ、仮想仕事の原理による増力効果
　 円弧運動のくさび増力効果と云ってもよい内容です。

　 直線運動の一般的くさび増力効果は、
　 仕事＝(力)F1×(移動距離)L1＝(力)F2×(移動距離)L2　にて計算
　 例えば、L1が1mmで、L2が30mmであれば、
　 (力)F1＝(力)F2×(移動距離)L2÷(移動距離)L1＝(力)F2×30mm/1mm　となり、
　 30倍の力が得られます。
　 ピラミッド建設にも応用されている原理で、数トンの石を人力で100m程度持ち上げるために、
　 数キロのスロープを作り、数トンの石の下に丸太を引き、それをスロープに沿って
　 数キロ押して、100m程度持ち上げる、距離で損して、力で得する　ものです。

　 円弧運動のくさび増力効果は、てこの原理に代表されますが、
　 仮想仕事＝トルク＝(力)F1×腕の長さL10＝(力)F2×腕の長さL20　にて計算
　 計算内容は、ポヒュラーなので、省略
　 そして、仮想仕事と『仮想』の文字を使用するのは、実際動いた距離ではないからです。
　 実際動いた距離は、力点の動作である円弧長さです。
　 ですから、腕の長さ×(2×π)×(θ°/360°）なのですが、腕の長さ以外は共通なので
　 便宜上、消去して使用しています。

　 本来のトグルきこうの計算をする場合は、1/2×円弧の動いた距離と円弧とその弦の
　 にてカットした半径の対比が増力分となり、円弧が微小になる直近では無限大に近い
　 状態となり、無限と考えてよいことになります。
　 ですが、“円弧とその弦のにてカットした半径”も微小となり、トグルクランプの
　 鋼の弾性係数(バネ係数)が、Max力となる仕組みです。
　 この例は、メカプレスの下死点増力効果と同じ原理です。

? セルフロック
　 ねじが振動等以外では緩まない、やウォーム減速機の出力軸から入力軸へ力が伝達
　 しない仕組みのこと
　 トグルクランプでは、リンクを使用した円弧運動なので、支点オーバーにて、
　 トルクを反対側にしか伝えなくして、そこに材料の破断力でしか壊れない物を配置し
　 セルフロックを構成しています

今回は、?はなく、?のみで、
“上アゴ歯と植え歯とフレームの支点でできる三角形がトグルの原理”
は、トグルの言葉を使用しておりますが、
“てこの原理”よりは、“くさび増力効果”にて、食い込んでおります。

iwanaiが記載しているが如く、お絵かきすれば、

三角ブリッジにて、“ハ”の字が構成さて、

その“ハ”とパイプが、くさび効果にて、食い込んでいることが判るのではんでしょうか？

回答No.4

noname#230359

「上アゴ歯はスプリングによってパイプに押し付けられハンドルに力を加える
と、上アゴ歯と植え歯とフレームの支点でできる三角形がトグルの原理で歯が
パイプに噛み込み、滑ることなくパイプをくわえることができる。」

↓URLを紹介しているにも拘わらず↑トグルの原理→御得意の”くさび理論”に
持ち込み、自らのワールドに引き込もうとするのは何故なのだろうか？弊you？
もっと私欲を捨てて人のため(此処に来る初心者）に真実だけを厳選して投稿を
お願いしたい。何だか投稿の文字数確保だけを目論んでいるようにしか見えんぞ

！そうか、分かったぞ？それがポイントを稼ぐ裏ワザなのかも知れないな？
何とも姑息な手段であろう。これが真実なら追放＆過去のメダルも剥奪する
くらいの事だろう。ん？それでテキスト画を頻繁に使うのも納得できるが？

何故に毎年々この時期に、貴殿が連続してこのような不可解な行動をするのか
・・・
不労所得を得ようとするくらいの頭があるのならば、まじめに働いた方が良い

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%82%A4%E3%83%97%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%81

回答No.3

noname#230359

そうですね、URLにも示しておりますが、ハの字になり、パイプをホールドします。

ハの字角が小さければ小さい程、

　　ハ ←?　　　?の入力がら出力される?のちから大きいです。
　　↑?

これは、くさび増力効果と云いまして、

?の力×?方向に動く長さ（例えば10mm） ＝ ?の力×?の方向に動く長さ（例えば1mm）

?の力＝?の力×?方向に動く長さ（例えば10mm）÷?の方向に動く長さ（例えば1mm）

の計算にて、?の10倍の力が加わります。

ハの字角が、もっと小さければ、?方向に動く長さ（20mm）÷?の方向に動く長さ（1mm）

のようになり、今度は20倍となります。

（以上が、ハの字角が小さければ小さい程、大きな力が働く原理説明）

それに加え、パイプのセンタからパイプレンチを持ち、力を加える箇所が長く、

パイプのセンタから前述の“ハ”の字の?の入力ポイントが短いので、

トルクの腕長さ比増力効果で、“パイプレンチ”グリップ部に加える力の

数倍若しくは数十倍（パイプでパイレンの柄を延長した場合）力が加わる。

以上から、トルクの腕長さ比増力効果＋くさび増力効果　にて、パイプを挟む力が

増大し、グリップができます。

そして、緩める場合は、大きな締結力が掛かったねじも、スパナで比較的簡単に緩められる

ことと同じで、グリップ解除ができます。

URL掲載忘れ、

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%82%A4%E3%83%97%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%81

噛み込みメカニズム「動的角度の設計値」

回答No.2

noname#230359

だめだ
欝のせいで記憶の断片しか出てこない

キーワードだけ

ロープ　引っ張り　＝　硬い
絞り
ベルト
接触角
つっかえ棒
コンベア　引っ張りで使う　緩み

うぃきに
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%82%A4%E3%83%97%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%81

歯の使った考え方が書いてありますが

ベルトで考えたほうがいい

お礼

回答ありがとうございます。
考え方を変えて考察してみます
もしかしたら
パイプレンチの考案者自信
計算はしていないのかも
成るように成る
それでいいのかもしれませんね

回答No.1

noname#230359

＞計算式があれば納得でき

此処ではそう仰る方が多いが、やめた方がよいです。お偉い方が複雑な式を持ち出そうとも納得できるはずもなし。。。
ＣＡＤでお絵かきすれば殆ど解決するのでは。

　　http://shop.plaza.rakuten.co.jp/my-koguya/diary/detail/201109260024/

ジョーが5～8°斜めになって、ガタがあって、ピンが支点になって、、で、なぜ食い込んでいくか判るでしょう。

正月早々徘徊が不潔行為。。。。嘆

　　＞男子たる“技術者”なので、殴られたら、殴りかえすのが、わて　のやり方。

技術では途中経過で争いあっても結論で正邪がハッリする。なので技術者にこんなアホターは居ない。三文芸人か香具師か詐欺師かだろ。

半端な数式並べるぐらいなら結論を得よ。

まだまだ続く不潔行為、既に６回も徘徊。
質問者が捨てアドを使いたくなるのもムベなるかな。
義理でお礼を書くと更にヒートアップ。19回登場なんぞヘーキでやったのが“わてのやり方”。

＞まあ、構造物には一日の長お方と、訳判らない理論のお方が居て、厄介極まりない

　　　⇒　独り徘徊を重ねるが“わてのやり方”で厄介極まりない

回答(4)追記
＞不労所得を得ようとするくらいの頭があるのならば、まじめに働いた方が良い

背景事情の説明が必要。
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=291745&event=QE0004
　　天を味方に付けると、失われた十年は半導体バブル時代で、銀行や株より金で、２千万円程購入
　　半導体バブルが弾けて独立、金を簿価と実勢価格で調整し、自社の営業外利益決算処理、
　　不労所得が得られるようにマンション投資し、無借金＆不労所得で、悠悠自適。
　　先日も、一週間余りで、蟹ツアーを。

一週間も蟹ツアー? 拷問だね!!

お礼

回答有難うございます。
ＣＡＤでお絵かきしてみます。

世に出ている物は
見ているとかなり考えられていて素晴らしいですね
先人の知識に
いつもお世話になっています。