移動式モニター 転倒＆たわみ計算

質問

移動式モニター製作を検討しております。
添付、イメージ図の仕様で考えておりますが、
素人のため、転倒とたわみの計算が分かりません。

Q1、それぞれ（転倒とたわみ）の計算式を教えて頂きたいです。
Q2、転倒の危険があるようでしたら、
ベースの500mmを何mmまで大きくすると大丈夫でしょうか？
Q3、たわみ防止の案として良い案があれば教えて頂けないでしょうか？

回答No.5

kon555 · ベストアンサー

>>今回の仕様で実際に矢印を書くとどのようになりますでしょうか？
もの凄く雑に書いてみました。10kg分の力でモニタ中央部を押した想定です。
正確には架台の重量も含めた重心位置を含め色々と計算する必要があるのですが、面倒なので最悪条件としてモニタだけ考えればいいと思います。

左側の囲った分が力の合成図。右側がそれを架台の想定位置に置いた場合です。
この場合、合成された力の延長線上が架台の外にあるので、10kgの力で押されれば転倒します。5kg程度であれば大丈夫でしょうが、ちょっとギリギリですね。
倍の1000にまで広げればそれなりに安定しそうです。

ただベースサイズを上げると使い勝手が悪くなりますので、その辺りはご注意を。私ならベースサイズは上げずに、使用時はウェイトを併用し安定させる方法で考えますね。

回答No.4

ohkawa3

転倒について、次のURLの回答(6)の考え方を適用してみましょう。
https://mori.nc-net.or.jp/qa9630889.html
まずは、台車の移動速度を、人間の通常の歩速の半分以下の0.5 m/sと仮定します。
重心は、フレームの質量を無視して、床上1.8 mにあると考えます。
速度0.5 m/sで移動する質量40 kgの物体の運動エネルギーは、1/2×mv^2で計算できるので、5 Jと求められます。
台車の足元で躓いて、移動がストップし倒れはじめた場合、重心位置が上昇しますが、その最大位置は、
sqrt（1.8^2＋0.25^2）＝1.8798 m です。平な状態と比べた重心上昇は、1.8798 m－1.8 m＝0.0798 mです。
この重心上昇により位置エネルギーは、mghで計算でき、40 kg×9.8 m/s^2×0.0798 m＝31.3 Jと求められます。
運動エネルギーに比べ、倒れはじめた場合の位置エネルギーの増加の方が大きいので、足元が躓いても転倒しないで直立状態に戻ると考えられます。

上記の考え方は、床面に凸の障害があって走行を阻害された場合であり、凹面に前輪が嵌って走行を阻害された場合は、重心位置の上昇が少ないので、転倒しやすくなります。

どの程度の走行速度を想定するか、床面の傾斜や凹凸をどの程度に想定するかなど、与えられる条件によって転倒についての判断は変化しますので、現実に即して計算なさることをお勧めします。

（単純化のため、車輪は、500mmのフレームの両端位置に取り付けられ、モニターの重心は500 mmの軸距の中心上にあると仮定しました。）

お礼

ご回答ありがとうございます。
考えかたが少し理解できました。

回答No.3

kon555

図からすると角パイプ溶接による架台的なイメージでしょうか？
たわみに関しては素材等にもよるので何ともいえませんが、確かにたわみそうな構造になっています。
添付した図(適当で申し訳ない)のように、斜め方向の補強材を入れると安定すると思います。図ではモニタの前後両方に線を入れましたが、実際には背後方向だけでいいかもしれません。
また図では手前側のみですが、実際には奥側にも必要です。

厳密に強度計算してもいいのですが、多分量産等を行うような物ではないですよね？　ガッツリ固める方向でいいのではないかと。ここで質問するようなレベルで無理に計算しようとしても時間ばかりかかると思いますよ。

転倒については、どれだけの力を想定するかによって変わります。
ただアルミの角パイプっぽい架台でこの構造、40kgのモニタだと重心がかなり上に着ますから、結構転倒しやすいかと。簡単に□40のt3で計算してみると、大体土台が3.6kg程度ですから、安定は悪いですね。
静止させた状態で転倒することは無さそうですが、移動時や使用時は結構注意が必要になりそうです。

ちなみに転倒計算について一番簡単なのは、図示の寸法で真横から見た絵を描き、そこに力の矢印を引いてみることです。
「力の合成」は分かりますか？　計算はともかく、図示するととても簡単なのでやってみてください。合成した矢印を伸ばした先が、足場の範疇から出ると物体は転倒します。
http://rikamato.com/2017/11/27/3_2/
http://www.osakatokushu.co.jp/mondai/rikigaku/rikigaku3.html

お礼

斜めの補強材を入れるようにしました。
力の合成…。
今回の仕様で実際に矢印を書くとどのようになりますでしょうか？
お手数をお掛けし過ぎてしまうので、可能な範囲で追加で教えて頂けると助かります。

回答No.2

hahaha8635

もうさぁ　この手の問題
無料のCAEソフトがあるんだから
https://www.autodesk.co.jp/products/fusion-360/features#engineer
それ使えよと言いたくなる

お礼

無知ですみません。
これから少しづつ勉強できればと思います。
コメントいただきありがとうございます。

回答No.1

lumiheart

過去ログ↓長いスレですが理解できるかな？
https://okwave.jp/qa/q9474684.html
たわみは置いといて転倒はこれで解決

＞Q2、転倒の危険があるようでしたら、
重要な前提条件が不明
手押し台車なのか？自動走行台車なのか？
走行速度は何ｍ／ｍｉｎか？何ｋｍ／ｈか？

＞Q3、たわみ防止の案として良い案があれば教えて頂けないでしょうか？
定石的に筋交いを入れる

お礼

基本状態は固定で使用します。
イベントがある際に持ち出し利用するので、移動の頻度は多くありません。
移動する際は気をつけ移動しますので、0.5m/s以下となります。
筋交いを入れるようにしようと思います。