シリンダーによるクランプ

Question

はじめまして。
溶接治具の設計をしているのですが、ワークをエアシリンダーでクランプさせたいのですが、下記の条件時の場合には、どのように計算すれば良いのでしょうか?
あてはめられる様な計算式はあるのでしょうか?

エアシリンダの内径：φ40
エアシリンダのストローク：75mm
押さえブロック面が : 16mmx16mm
支点からブロック面の中心までの距離 : 150mm
支点からエアシリンダーの中心までの距離 : 50mm
ワークの厚み：2mm

初心者で、初めての治具設計です。
宜しくお願い致します。

アーク溶接時に動かないよう、ワークを固定させる単純なクランプユニットの設計をしています。現状、CKDのCAC4シリーズにて検討中です。ワークを押える力の計算式をお伺いしたかったのですが、言葉足らずで申し訳ありませんでした。

Accepted Answer

エアーシリンダーの発生する力は
４ｘ４ｘ３．１４／４＊（エア圧）＝１２．５６＊（エア圧）で出ます。
ストロークと力は関係有りません。
支点からの距離がシリンダー側に比べると３倍になっています。
よってシリンダーの力は１／３しか伝わりません。
エアー圧を５ｋｇ／ｃｍ＾２として押さえる力は
１２．５６ｘ５÷３＝２０．９３ｋｇ
又、シリンダーの使い方で力は変わります。シリンダーロッドが出ていく方で
押さえるなら、この計算ですが、引き込む方でクランプするなら、ロッド径を計算しなければなりません。
上記の計算はシリンダーの取り付け位置などは考慮していませんのでご理解下さい
又、溶接などのクランプではエアーシリンダーの付いたクランプが市販であります。押さえる力なども判っていますし、実績があります。
カクタクランプで検索してみてください。

Answer

＞アーク溶接時に動かないよう、
＞ワークを固定させる単純なクランプユニットの設計をしています。
＞現状、CKDのCAC4シリーズにて検討中です。
＞ワークを押える力の計算式をお伺いしたかったのですが
＞空気圧がどれくらいか、客先に確認してみます

１．現状提示のレバー式のクランプは溶接冶具には向きません
　　溶接熱応力のよる反力に負けてロッドが押し返されます、動きます

トグルクランプは不可逆的なクランプ方式なのでクランプ機構の
　　強度までは反力に抵抗できるからです

２．単純に考えると罠に陥ります１．の結果が目に見えています
　　単純ではありません
　　
３．ＣＫＤさんを否定する訳ではありません、仕様の選択が間違っています

４．溶接熱反力の概略値を現場の方から教えてもらってから設計して下さい

貴殿の設計にそのものずばりの計算式は残念ながら存在しません
　　設計した機構を機素毎に分解してひとつひとつ計算式を力学モデルに
　　あてはめ構成するしか手は有りません

５．空気圧を客先に聞いても無駄ですそんなこと知っている人はいません
　　答えが出てもその答えは当てには出来ません、保証もしてくれません
　　大体そう言う事に明るい人はほとんどいません

どんなに条件が良くても元圧で必ず９ｋｇ／ｃｍ＾２以下です
　　管路端末では４ｋｇ／ｃｍ＾２以下になっている事も有ります

ここは５ｋｇ／ｃｍ＾２で機械を設計して客先に仕様を認めさせる事が
　　肝要です、仕様書確認承認は必須事項必ずエビでンスは残す事
　　レギュレータは必ず設置して下さい、ブースターは使用
　　しないで下さい

多分いろんな事が不明のまま自信なく設計を進められておられるのではないか
と想像で書かせて貰いました失礼な点は何分ご容赦私も似た様な道を
歩いて来ています、特に５．は自分で決めて譲らないくらいの気迫で
進めてください、誤字脱字が有りましたら誤解なさらず善意拡大解釈で
お願いします、もう少しオープン出来る範囲で仕様提示されれば
ちょっとはましな助言にもなったかと存じます
それから、概算でシリンダ出力などは暗算出来る事を希望します
何気なく出力をつぶやいたりすると尊敬のまなざしで見られますよ

カクタサンでエアシリンダとトグルクランプをユニットにしたものを
市販されています

Answer

他の方々の回答にもありますが、エアシリンダーの推力はシリンダのボア径
(断面積)と供給空気圧で決まります。リンク機構を使えば、機構における
力の釣り合いを計算します。支点の摩擦等により、計算どおりには行かない
ところがあると思いますので、構想ができたら現品での確認も必要でしょ
う。単純なクランプなら市販品の検討も有効です。

Answer

単純に　シリンダー内径と　空気圧　普通5kgf/cm2で計算
で推力を計算

クランプ形状で　てこで計算する

シリンダーは押し引きで　推力がロッド分変わるので
注意が必要

また、省スペースのため　リンク機能を付けた場合
リンクの遊びが出るため
計算通りの力を発揮しない

まあ、よほどのことがない限り
3点支持の　クランプにする

>>エアシリンダの内径：φ40
>>エアシリンダのストローク：75mm
>>押さえブロック面が : 16mmx16mm
>>支点からブロック面の中心までの距離 : 150mm
>>支点からエアシリンダーの中心までの距離 : 50mm
>>ワークの厚み：2mm

｜←　１５０　　　→｜←50　→｜
┌──────────────┐
└──────────────┘
↓　　　　　　　　　▲　　　　↑
1/3のクランプ圧　　　　　　　φ40シリンダ
　　　　　　　　　　　　　　　5kgf/cm2　
　　　　　　　　　　　　　　　これ設計仕様　ほとんど暗黙で決まってる

推力＝62.8kgf

クランプはテコなので　150：50　の比が　使われ
クランプ圧は　20kgf　そこそこなので　まあ、　動きます

最低でも　100kgf　の　クランプ圧は必要です

まあ、クランプに使うシリンダーは
φ50　おｒ　63　
アーム比は　1:1　以上にすべき

φ50で　約100kgf（98.125kgf）　の推力です

クランプではまる原因のほとんどが　
アーム比　を　かっこいいから
シリンダー側を短くするためです

CKDのCAC4シリーズ　のばあい
ｰG4をつけて　スパッタ対策をしてください

Answer

お疲れ様です。

何を設計したいのでしょうか？エアシリンダー？ワーク？

＞ワークをエアシリンダーでクランプさせたい
ということは、三爪チャックやダイヤフラムのようなエアチャックでしょうか？それとも引き込み？
エアシリンダーはスライド式からいろいろある。
　　　　　　↓
http://www.smcworld.com/

＞条件時の場合には、どのように計算すれば良いのでしょうか?
何の計算をしたいのですか？把握力？強度？性能？

これだけでは漠然としすぎていて……。

エアシリンダーを使用したクランプの設計方法