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クランクスライダ機構とは？モータの必要容量とは？
- クランクスライダ機構とは、モータを使用して物体を往復させる仕組みです。
- 重さ2kgの物体を往復100回で0.1秒で動かすためには、どれくらいのモータ容量が必要でしょうか？
- コンロッドの長さに制約はありませんが、最小限の設計を考えています。途中計算式も解説します。
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回答(2)紹介サイトの発展形。但し登録要 https://www.orientalmotor.co.jp/sizing/sizing_service/form_13/ オリエンタルモーター・クランク機構 ＞確かに問題は振動ですよね 構造の剛性問題なのでモーター選定には影響少(回答(2)説通り) ＞逆位相で往復運動するカウンターウエイトを設けるなど、 駆動部の慣性が倍増してモーター負荷も
その他の回答 (4)
使用用途は不明ですが、条件の特に0.1secの絡みから、サーボ機能を推奨します。 因って、ＩＡＩ社製のロボットシリンダ選定ソフトにて、加速＆減速を考慮し計算しても、 簡易的には求まります。 理由は、“重さ2kgのものを往復100?で0.1Sで動かす”から、 ? 重さ2kgの物を動かす駆動力が、クランクスライダ機構で、重さ2kgはＬＭガイド等に 乗っているとゲスし、重さ2kg×ＬＭガイドの摩擦係数×0.1m/0.1sec÷102にて、 定速走行時のモータ動力がＫＷで求まります ? クランクスライダ機構にて、特に加速時の加速度を求め、慣性（ＧＤ２）から加速時の 動力をＫＷで求めます ?と?を加え、それを上回るＫＷの市販モータを選定します。 が、クランクスライダ機構は、ＡＣモータでも加速＆減速が容易に制御でき、安価で製作が 可能ですが、カムの一種で調整が難しいです。 できれば、ロボシリにて、調整がきく配慮が欲しい場合は、簡易計算だけではなく、 機構もロボシリとした方が良さそうに思います。
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ご回答ありがとうございました。 先の回答でオリエンタルモータの選定サイトにて 計算しました。 5kw以上のモータが必要になりますので 今回の装置構成にはマッチしないことが判明しました。 ほかの方法でこの条件を満たす方法を考えてみます。 ありがとうございました。
10Hzのバイブレーター？
回答（１）さんの計算ではクランク軸を加速させる時間は考慮されてませんね ０．１Ｓでクランク軸が１回転するなら６００ｒｐｍ 停止時から６００ｒｐｍまで加速させる時間はいくら長くても良いのでしょうか？ 多くの機械は停止時はモータも停止してます 中にはモータだけ単体で回して、モータが定格回転まで上がってから クラッチを接続して急加速させるような装置も有りますが （マニュアルミッションの車で急発進させるイメージ） 本件の用途は何でしょう？ それによってはモータはもっと大きなのが必要になります 更に、その加速トルクはクランクシャフトやコンロッドにも掛かりますので それらもそれなりの剛性が必要になります（負荷重量が嵩む） つまり更にモータを大きくしなければならなくなる 回転テーブルの計算事例（自動計算ソフト） http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/sentei/keisan_turn.php カウンタバランスの取れたクランクシャフトはテーブルと見做せる 停止時から０．１ｓで６００ｒｐｍまで加速させると それなりの質量をもったテーブルなら加速トルクだけで２～３ｋｗ必要になります ただ、テーブルを加速させる時間が十分に長く出来るなら 例えば６００ｒｐｍまで加速させるのに１０秒掛かって良いなら０．１ｋｗで可能です
お礼
ご回答ありがとうございました。 参考させていただきます。 オリエンタルモータのサイトで 計算した結果、5kw以上のモータが必要だと わかりました。 大きなモータを取り付ける構成は 今回の装置構成にはマッチしないので 違う方法で構成、条件を変えて考えてみます。 ありがとうございました。
まずは、機械設計ではなく、物理の問題として考えてみます。 コネクティングロッドが十分長いと仮定すると、質量2kgの物体は、サイン カーブに従った運動をします。正弦振動の偏位～加速度は次の通りです。 偏 位：±0.05 m 速 度：±3.14 m/s 加速度：±197 m/s^2 摩擦を無視すれば、質量2kgの物体は加減速を繰り返すだけですから、時間 的に平均化したとき、エネルギーの収支はゼロです。従って、十分なフライ ホイールを設ければ、摩擦力を供給するだけのごく小さなパワーのモータで 駆動できるということになる筈です。 おそらくは、十分なフライホイールを設けることができずに、加減速の瞬時 パワーをモータ自体で供給（吸収）する必要があると思います。その際の 瞬時パワーの最大値は、速度と加速度に90度の位相差があることを考慮 して係数(0.5)を乗じ、次のような計算結果となると思います。 0.5 × 2kg × 3.14 m/s × 197 m/s^2 ＝ ±619 W 最大トルクに対応するパワーが上記計算値以上のモータを採用することが 必要と考える次第です。 機械的な効率は、100%（理想状態）と仮定していますから、実際の設計では 適切に考慮することが必要と思います。また、コネクティングロッドを含め た駆動系全体についての配慮が必要と思います。 機械設計については、「この森」には専門家の方が多数いらっしゃいますの で、追って回答があると思います。 （加速度が20Gにも達しますので、素人ながら、振動力に耐える機械設計が 重要かと思う次第です。） 追記： 2kgの質量をもつ物体は、水平運動すると仮定しました。 鉛直方向の運動であれば、重力加速度分のバイアスが掛かるので、最大パワー の値はその分だけ変化します。 逆位相で往復運動するカウンターウエイトを設けるなど、発生する振動力を 相殺する手段を利用することがよさそうに思います。そうすれば、振動の処 理だけでなく、より小さな容量のモータで駆動できるようになります。
お礼
回答ありがとうございました。 確かに問題は振動ですよね。 回答は参考いたします。
お礼
ご回答ありがとうございました。 オリエンタルモータの選定サイトを利用してみました。 オリエンタルのモータにはマッチしたモータは ありませんでしたが、計算結果から 5KW以上のモータが必要となりました。 よって、ほかの方法でこの条件を満たす 構成を考えてみます。 ありがとうございました。