tsurfの機械設計研究室

サーボモーターやエアシリンダの選定計算なども扱っている技術ブログです

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動的モーメントの計算の理解 ガイドや単軸ロボット(ロボシリンダ―)の選定に必須

本ブログの御訪問ありがとうございます。
機械設計歴20年以上T.surfと言います。

今回は以下に関する記事です。

 

動的モーメントの計算の理解
ガイドや単軸ロボット
(ロボシリンダ)の選定に必須

  

⇩本記事は以下の方にオススメです⇩

機械設計初心者

ロボシリンダ―
とかの動的モーメントの計算で
不明なところがあるよ

 

⇩本記事を読むと以下が わかります⇩

管理人T.Surf

カタログだけでは
わかりづらい
動的モーメントの計算
の理屈を解説します。

 

 

①概要

動的モーメントの基礎的な考えですが
主にガイドなどの寿命に関係してきます。


静的モーメントに加速時の慣性力を考慮したものとなります。
慣性力については、以下の記事を御参照願います。

 慣性力とは、加速方向の反対側に発生する
慣性が原因の見かけ上の力です。

加速時のみに慣性力が掛かるので
動的モーメントとは、
加速時のみガイドに対する負荷
を言います。

 

 

②動的モーメントの基礎的な考え方

概要

電動アクチュエーターのガイド部に
以下のような搬送ジグとワークによる搬送機構が
あり、加速方向と記載の方向に加速するとします。

単純に考えれば、加速時には以下のような
慣性力が掛かります。

そして、以下の回転方向にガイドをひっぺ返そうとする
ピッチング方向に対するモーメントが掛かりますね。

 

慣性力によるモーメント

従って
慣性力のみを見た動的モーメントMKp(Nm)は、以下とすると

加速度 a (Nm)
ワークと
搬送ジグの
総重量
M (Kg)
モーメント半径 Lz (Kg)

以下の図より

MKp(Nm)=M(Kg)×a(m/sec²)×Lz(m)

となります。

 

重力によるモーメント

しかし、慣性力によるモーメントだけでは不十分です。

このモーメントは、回転によりガイドをひっぺ返そうとする
トルクなので、以下のような回転方向となりますよね?

なのでこの回転方向にもう一つのモーメントもありますよね?
これは静的モーメントですが、
以下の重力によるモーメントです。

この重力のモーメントMGpは

重力加速度 g (Nm)
ワークと
搬送ジグの
総重量
M (Kg)
モーメント半径 Lx (Kg)

とすると、上図より

MGp(Nm)=M(Kg)×g(m/sec²)×Lx(m)

 

動的モーメントは・・

つまり、動的モーメントとは
加速時に掛かるモーメントの合計です。

従って、

  • 慣性力によるモーメント
  • 重量による静的モーメント

を合計しなくてはいけません。

 

動的モーメントMpは
Mp(Nm)
= M(Kg)×a(m/sec²)×LZ(m)
+M(Kg)×g(m/sec²)×Lx(m)

となります。

 

 

③重力によるモーメントがない動的モーメント

以下の場合は重力によるモーメントがありません。
水平で以下のように設置した場合の
ヨーイング方向の動的モーメントなどです。

この場合は、

加速度 a (Nm)
ワークと
搬送ジグの
総重量
M (Kg)
モーメント半径 Lx (Kg)

とした場合、以下のようになるので

動的モーメントとしては
Myo(Nm)=M(Kg)×a(m/sec²)×Lx(m)
となります。

 

 

④その他の選定要素

基礎的な選定要素

ロボシリンダ―のわかりづらい
基本的な選定要素は以下の記事を御参照ください

  • 可搬質量と加速度の関係
  • 可搬質量と速度の関係
  • ストロークと速度の関係

 

位置決め精度

位置決め精度については、2つの位置決め精度があります。

  • 繰り返し位置決め精度
  • ロストモーション

以下の記事を御参照願います。

 

 

⑤まとめ

  • 動的モーメントは、加速時に掛かるモーメント
  • ガイドなどの寿命に関わってくる
  • 動的モーメントは慣性力によるモーメントと
    重力によるモーメントの合計
  • 慣性力とは、加速力の逆向きに働く見かけ上の力
  • 動的モーメントは、重力によるモーメントがない場合もある。

 

本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。

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