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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ねじ切り部の折損。)

ネジ切り部の折損に悩んでいます。設計変更はコストがかかるため、簡単な対策方法をご教示ください。

2023/09/06 19:27

このQ&Aのポイント
  • 質問者は機械設計者であり、軸折損による事故が相次いでいる問題に直面しています。
  • 軸の折れる原因は、オネジ切り部分と上側ナットの上部にあることがわかっています。
  • 設計変更はコストがかかるため、簡単な方法で応力を緩和する解決策を求めています。シャフト径を大きくする方法をご提案いただけると幸いです。
※ 以下は、質問の原文です

ねじ切り部の折損。

2005/10/18 21:02

機械設計をしております、よろしくお願いします。
軸折損による事故が相次いでおり悩んでいます。

内容は、、、。
SGD3-D(φ12)の軸長さ400mmの先端部にM12のおねじを45mmの長さ
で切っています。その部分に溶接構成の部品(箱状)をナットで締め付けていますて(締め付けている板厚はSUS304CPの6t)
カム駆動によって上下しております。

側面からみるとこういう感じです。。。。↓ちょっとわかりにくくてすいません。■■■はM12のナットです。

      φ12
      □
      □
      ■    ↑
      ■    ↓
     ■■■    
 □□□□□□□□□□□ 6t
 □□  ■■■  □□ 
 □□   ■   □□
 □□       □□
-------------------------- ←下降時は下の枠台と密着する。


軸が折れるのは、オネジを切りはじめている部分が
多く、また上側のナットの上部もありました。

機構自体が、製缶品を多く使っておりますので、
精度が出ず、シャフトが完全に垂直に上下していないようです。
シャフト上部は筒状のガイドの中で上下しており、
シャフトに上下に対角線上の擦れたあとがあります。
(筒の中で擦っている)

そう考えると折損部分は振り子のような力を受け、応力集中をうけていると考えています。
設計が古い機械なので新しく設計して対策するのはコストがかかるため
どうにか簡単な方法で対策出来ないかと悩んでおります。

以前の質問で「No.14330 ボルト長さについて」というレス
>六角穴つきボルトM8×20で9mmのSS400の板、2枚を締結しようと考えました。ところがボルトが折れる可能性があるので、パイプ状のスペーサを入れてボルトを長くしろと言われました。なぜスペーサを入れ、ボルトを長くすると折れにくくなるのでしょうか?長くするとかえって折れやすい気がするのですが・・・

が、参考になると思ったのですが、、、。
この場合は私の条件とは違うのでしょうか?
シャフト径を大きくするのが一番てっとり早いと思うのですが
シャフト周辺部がかなりの設計変更になりコストがかかります。

どなたかネジ切り部の応力を緩和する方法をご伝授してください。
よろしくお願いいたします。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2005/10/18 23:20
回答No.1

参考までに回答させていただきます。
破損原因を取り除くことをせず、破損部のみ強度アップですか・・・
もし、この内容で対策される場合、顧客の納得を得、信頼回復させることが
できるか疑問です。
本題
その機構の設計目的・精度分からなければネジ廻りの設計変更だけでよいか
判断できない所ですが参考までに。
1.溶接構造品とシャフトをリジット締結せず、フローティングさせる。
但し、クランプ力によりシャフトが曲がり、本機能の目的を達成しない
可能性あり。
2.ネジ部を無くしネジ部に応力集中しない構造に設計変更する。
と言ったことは比較的簡単にできる内容と思います。
個人的には破損要因(シャフトSTの真直度改善等)を取り除く
対策をしないと別のトラブルが出てもおかしくないと思います。

お礼

2005/10/19 00:50

HTさん、さっそくのアドバイスありがとうございます。
大変参考になりました。

>1.溶接構造品とシャフトをリジット締結せず、フローティングさせる。
但し、クランプ力によりシャフトが曲がり、本機能の目的を達成しない
可能性あり。

ですが、リジット締結つまり地獄の設計なのがそもそもの原因
みたいですね。。
この点について明日、上司と相談してみます。
ありがとございました。

質問者

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その他の回答 (4件中 1~4件目)

2005/10/21 16:39
回答No.4

まだ満足のいく答えが出ないようですので私の考えものべてみます。
こうした問題の場合
1、設計に間違いがないか。
2、1、がokであれば設計思想と違う現象はなにか
  または、設計時に見落としそうな現象はないか
と考えを進めていきます。
今回の問題の場合 
 1、を検討するのであれば「そう考えると折損部分は振り子のような力を受け、応力集中をうけていると考えています。」との言葉を出す以上、応力を計算して提示すべきです。
 2、の場合、「下降時は下の枠台と密着する。」が気になります。枠台に衝突してないですか。ナットが緩んで下降すると衝突します。

お礼

2005/10/22 12:05

ご指摘、ありがとうございます。
>下降時は下の枠台と密着する。

実はこの質問には詳しく書いてなかったのですが、
ロッドによって固定された枠はスプリングによって
下の枠台に押し付けられ、直接すべてロッドに荷重がかかる
構造ではないです。

応力計算も単純な計算は出せますが、折れた時の実際の荷重と合うかどうか
分からなかったのであえて書きませんでした。
計算値とどれくらい違うか、実測値を計ってみます。

うちの会社ではあまり詳しく応力計算によって設計を
進めていないようで(大事な所はやってますが、ほとんどカンと経験)
私はちゃんと応力計算をして設計できるように
努力したいと思います。

質問者
2005/10/21 05:18
回答No.3

 根本的な対策はともかく取敢えずロッドのねじが折れ難くなる様な事で、ねじの加工を転造にしたらが如何でしょう。転造ねじは切削ねじより不完全ねじ部の強度があるし、鋼材は転造する事により加工硬化するので強度があがります。
 また、先のアドバイザーの方も触れていましたが材質を変更することもよいかと思います。動く物の材料としては現在お使いの一般鋼材のSGD-3よりS30CかSMnのような機械構造用鋼の方が遥かに優れ物です。

お礼

2005/10/21 09:43

I.Tさんアドバイスありがとうございます。

転造ネジですか? 
恥ずかしながら始めて聞きました。
勉強不足です、さっそく調べてみます。

今後の設計の為にも大変勉強になりました。
ありがとうございました。

質問者
2005/10/19 02:24
回答No.2

長ねじ間でナットxナットの共締めをすると、必ずわずかでも傾きが出てしまいます、結果ステンレスの箱に角度がついて、枠台との接触時に片あたりが生じ、シャフト中心からステンレス箱の外形までの距離と、片あたりを起こした箱を密着させようとする力によってモーメント荷重がかかります、しかも、カムによる上下と言うことなので頻度も相当な物になると思われます。
更に、上下の調整もナットの共締めで行っていると想像できますが、傾いたステンレスの箱を台枠に密着させようとすると、かなりの負荷がかかるのではないでしょうか?

原因を突き止めてそれを排除していくのが最良の手段と思いますが、事情によりそれが出来ないのであれば、シャフトの材質を見直して見てはいかがでしょうか?
かかり得る負荷を予測することが前提となりますが、
現在ミガキ(SS)材を使っているようなので、S**CやSCM***あたりを調質して耐疲労強度を向上させるような硬度にしてみてはどうでしょう?
使用条件に耐えうるものであれば比較的容易に行えると思います。

お礼

2005/10/20 19:09

tgsさん、アドバイスありがとうございます。
大変、参考になりました。

>上下の調整もナットの共締めで行っていると想像できますが。。

そうなんです。長穴を介して上下で共締めしています。。。
カムは6秒サイクルほどでそれほど回転は速くないのですが、
破損部に応力集中をうける構造です。
ほとんど設計ミスといえる形です。
自分で設計していないとはいえ
まだ、それ以外は元気に動いている機械なので、材質変更などを
検討しつつ、もぅ少し考えてみたいと思います。

根本的には、新しい設計が必要なようですね。
現場で加工が少なくなるように新しい
設計も考え検討します、横着はいけませんね。

見ず知らずの私にアドバイスありがとうございました。

質問者

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