力のモーメント（トルク）の計算について

リンクなどをモーターで駆動する場合，静的な荷重負荷に加えて慣性負荷を
考えておく必要があります。静的な荷重負荷は水平時の最大値が7.5kg・mと
言うことになりますが，リンクをどれくらいの速度で動かす必要があるかを
考えておくべきです。つまり動力の選定は静的な荷重負荷と慣性負荷を合わ
せて，さらに変動要素を考慮し余裕を持った設計が望ましいと思います。

基本的には、Goodです。
但し、重力が↓方向に掛かる場合は、水平面からの傾き角度をθとすると
10kg×(1m×cosθ)－5kg×(0.5m×cosθ)で計算します。
[トルク＝力×腕の長さ、腕の長さは力と直交する支点～力までの距離]
[バーが水平になった時が一番トルクが掛かり、垂直になった時は基本的に零となります]
[前述内容は、バーの線上に物体の重心位置がある時です]

図をみると45°？となっていて、45°までで左右にに動くなら7.5kg・mより小さいです。

また、モータはいいんですが、シリンダのトルク計算も、
トルク＝力×腕の長さ、腕の長さは力と直交する支点～力までの距離　で計算します。

YESです。
10kg×(1m×cos50°)－5kg×(0.5m×cos50°)＝10kg×0.64m－5kg×0.32m＝4.8kg･m
10kg×(1m×cos60°)－5kg×(0.5m×cos60°)＝10kg×0.5m－5kg×0.25m＝3.75kg･m
10kg×(1m×cos70°)－5kg×(0.5m×cos70°)＝10kg×0.34m－5kg×0.17m＝2.55kg･m
10kg×(1m×cos80°)－5kg×(0.5m×cos80°)＝10kg×0.174m－5kg×0.087m＝0.1305kg･m
10kg×(1m×cos85°)－5kg×(0.5m×cos85°)＝10kg×0.0872m－5kg×0.0436m＝0.0654kg･m
10kg×(1m×cos90°)－5kg×(0.5m×cos90°)＝10kg×0m－5kg×0m＝0kg･m
のように。
そして、シリンダを使用する場合の力（トルク）計算は、シリンダの軸（中心）線と
回転支点が直交する距離(腕の長さ)×シリンダの推力で求めます。
この場合も、回転が進むとシリンダ推力は同じですが、腕の長さが変化するので要所要所で
作図し力（トルク）計算が必要です。
さらに、エアシリンダを使用する場合は、トルクが変化するので、シリンダで受ける力も
変化しますから、シリンダ内の圧力も変化しその容積も急激に変化します。
因って、回転の速度（スピード）調整が非常に難しく、貴殿の仕様では更にシリンダの
押し込み側で当初力を受けて上死点（cos90°）を過ぎると、今度は引き込み側で力を
受ける事になり、回転の速度（スピード）調整は困難です。

以上により、貴殿記述のバランスウエイトを反対側に取り付けると対策になります。
完全にバランスしなくても、効果は絶大です。

お礼

2010/05/03 21:28

さっそくのアドバイスありがとうございます。
おっしゃるとおり、ほぼ垂直の位置から、45°位(実際は、水平から、50°位)の範囲を往復する動きです。
角度を考慮すると、水平時より、上に上がっていくほど、始動時の必要な力は、少なくなっていくという計算でよいのでしょうか？

ありがとうございます。
大変勉強になりました。
アドバイスしてくださったことを参考にさせていただきます。
がんばってやってみます！！

質問者

いいです
参考
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%82%A6%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%82%A6%E3%82%A8%E3%82%A4%E3%83%88

フォークリフトやクレーンもそんな構造になってます


ただ忘れてはいけないのは
行きは
10kgf×1m－5kgf×0.5m
ですが

帰りは10kgfを置いてくるので
0kgfｘ1m-5kgfx0.5mになるのを忘れないでくださいね

あと、回答1にも書いてありますが

タクト秒が早い場合
慣性の法則も忘れないでくださいね

お礼

2010/05/03 21:15

さっそくのアドバイスありがとうございます。
帰りは0kgfｘ1m-5kgfx0.5m=-0.25kgfということですか？
-(マイナス)は特に意味は無いのかしら･･･
0kgfとは、10kgfが支点の垂直位置にあった場合を仮定してでしょうか？

あと、慣性も考慮するとしたら、トルクの計算(F=W･L)のWの部分が
さらに一計算必要になるのでしょうか？

質問者