このQ&Aは役に立ちましたか？
摩擦車機構の接線力とは？
2023/10/19 16:40
- 摩擦車機構における接線力について詳しく説明します。
- 回転軸を持った円盤の摩擦力によって回転を伝達する際の接線力は、摩擦係数と押し付け力に依存します。
- ローラの配置や駆動ローラの数によって接線力が変化することについても考えてみましょう。
摩擦車機構の接線力について
2017/09/13 16:02
回転軸を持った2つの円盤がある力Nで押し付け、その摩擦力によって回転を伝達する時の接線力Fは、
F=μN（μ：摩擦係数）とある専門書に書いてありました。
仮にある回したい円盤の周りに円盤中心から各45°の位置に4つのローラを配置して回転させた場合、円盤に掛かる接線力Fは単純に4倍になるという考え方でいいのでしょうか？（下にイメージを載せます）
それともモータによる駆動ローラの数に依存するのでしょうか？
今まさに下のイメージ図の機構を考えており、上2つを従動ローラ（連れ周り）下2つをモータによる駆動ローラとした場合、円盤を回しているのは駆動ローラだから2倍なのか？それとも接しているのは4箇所だから4倍なのか？と分からなくなってしまったので・・・
○ ○ ○：ローラ
● ●：回したい円盤
○ ○
非常に素人質問で申し訳ありませんが、どなたか御教授よろしくお願い致します。
回答 （2件中 1～2件目)
＞摩擦力によって回転を伝達する時の接線力Fは、F=μN（μ：摩擦係数）
ご呈示の式の考え方について：
摩擦力駆動の接線力は、常に F=μN の力が加わっているのではなく、
すべりが発生しない範囲で、最大F=μN の力を伝えることができること
を表しています。
回したい円盤が定常的に回っている状態では、円盤を支える軸や、従動
ローラの損失トルク分を補うだけの小さな力が伝えられているとお考え
になるのが適切と思います。
最大の力が加わるのは、円盤を回し始めるために加速トルクを必要と
する場合や、円盤を支える軸から外部にトルクを取り出すような場合と
想像します。
ご所望の答え：
駆動ローラを１本から２本に増やせば、最大駆動力は２倍に増やせる
ことになると思います。だだし、双方のローラともにNの力で押し付け
ている条件が満たされる場合です。
補足：
２個の駆動ローラと２個の従動ローラを使うメリットは、最大駆動力を
増加させることもありますが、回したい円盤を取り囲むことによって、
円盤を支える軸を省略しても、円盤が逃げずに回転させることができる
こともあると思います。
補足
2017/09/14 13:22
＞＞ohkawa様
早朝より御回答いただきまして誠にありがとうございます。
私は常にF=μNが伝わっていると思っていたので、滑らない範囲で最大に伝えられる力と言うことを知れて大変助かりました。
つまりは滑らないためにはF≦μNという関係式を保つように力を与え続けることが必要ということですね？
本題とは少し話がずれますが追加質問させてください。
１．モータに必要なトルクを計算する際、モータ軸で考えるならこの接線力Fにローラ半径rと駆動ローラ数2を掛けた2*F*r＝Tが必要最低トルクということでしょうか？
２．回転機構にベアリングがある場合、上記式のμ（摩擦係数）は円盤とローラの表面の摩擦係数ではなく、軸受け（ベアリング）の摩擦係数を当てはめればよいのでしょうか？
この接線力からどのようにモータの必要トルクを計算すればいいのかイメージが付いておりませんので、簡単なステップを御教授いただければ幸いです。
素人質問ばかりで大変恐縮ですが、よろしくお願い致します。
このQ&Aは役に立ちましたか？
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
単純に↓ので駆動軸が●なら
＞円盤に掛かる接線力Fは単純に4倍
で、良いでしょうけれど
＞ ○ ○ ○：ローラ
＞ ● ●：回したい円盤
＞ ○ ○
どーやら、そうではなくて
○ ○ ○：従動軸２次側ローラ
● ●：従動軸円盤
◎ ◎ ◎：駆動軸ローラ
と、言う構造かな？
この場合、従動軸の存在意味は
駆動軸を円板に押し付けると円板の中心軸に曲げモーメントが掛かるので
それを従動軸で受け止めると言う発想かな？
この場合、従動軸は円板を駆動するのではなくてブレーキトルクとなりますね
なので
Ｆ＝（駆動軸ローラμNｘ２）－（従動軸ローラμNｘ２）
と、なりそうですけど？
お礼
2017/09/13 21:00
何度もお付き合い頂き、また参考URLまで載せて頂きありがとうございました！
まだ未熟者なので、原理原則をしっかり学びたいと思います。
ありがとうございましたm(_ _)m
補足
2017/09/13 17:11
＞lumiheartさん
早急な御回答誠にありがとうございます。
インプットが分かりづらく申し訳ありません、詳細を補足します。
まずこのイメージは、円盤は地面に対して平行に配置しているものと思ってください。
仰られたように、
○ ○ ○：従動ローラ
● ●：回したい円盤（ワーク）
◎ ◎ ◎：駆動ローラ
という配置で、4箇所のローラの台座にワーク端が乗っかり、駆動ローラ側がシリンダなどで従動ローラ側にある力でワーク端を挟み込んで回転させることを想定しています。
またローラ径や回転方向、摩擦係数も全て同じと想定します。
＞＞この場合、従動軸は円板を駆動するのではなくてブレーキトルクとなり
＞＞Ｆ＝（駆動軸ローラμNｘ２）－（従動軸ローラμNｘ２）
御回答頂いた内容なのですが、駆動側から従動側にある力でクランプした場合、作用反作用の法則で駆動側と従動側には同じ力が掛かると思います。
よって各ローラの接線力は全て同じ値を示すと考えております。
そうなった場合、御回答いただいた式ですと接線力F＝０となってしまい回転しなくなる？と思ってしまうのですが、何か私の認識が間違えていますでしょうか？
すみません、アドバイス頂けると大変助かります。
回答ありがとうございます、従動ローラで受けて連れ回しすると回転方向とは逆の力が働くのですね。
もうちょっと自分の中で機構のイメージをしてみたいと思います。
>>定石通りにベルト駆動かギア駆動にしたら？
これは従動ローラを無くして、全てを駆動ローラにし、且つモータ一つで2ローラをベルト駆動かギア駆動にする、という事でしょうか？
そうである場合、最初にその案は考えたのですが、この機構は機械内部の1ユニットとして設置する予定なのですが、なにぶん狭いスペースでメンテナンス性を考慮した時に、部品交換や調整部位を少なくするため従動ローラで連れ回しでいけないものかと思った次第です。あとコスト的な部分もありますが、、、
私自身初めて構想する機構なので定石というものも知らないのですが、この様な機構は全て駆動ローラーのベルトorギア駆動が普通なのでしょうか？
あと話が戻ってしまいますが単純に駆動ローラの数はそのままで従動ローラを1つにして3点支持にすれば、回転しやすくなるという事ですよね？(ワークがちゃんとバランス取れるのかは別として)
お礼
2017/09/15 17:43
＞モータ１個を使い、等速の回転伝達手段を介して駆動ローラ２個を駆動
することを考えていますか？
そうです、ベルト・プーリを用いて1個のモータで2ローラを駆動させることを考えております。それはそれで損失が発生すると思いますので、勉強したいと思います。
その他、モータの選定に必要なパラメータなど詳細なアドバイスに感謝いたします。
私もこういった駆動機構の設計をはじめて担当するため、原理原則をまず知りたく質問させていただきました。本題とはずれた質問もさせていただきましたが、お蔭様で少しずつイメージが付いてきたと思います。
御回答いただいたアドバイスを元に自分の中でイメージを確立していきたいと思います。
詳細に分かりやすく御回答ありがとうございました。