林ホビー工作研究室  
【技術情報】
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【トルクと速度】
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 CVF様主催の 雨宿りの軒下掲示板 で、前にnaka様から「トルクと速度」についてレクチャーしていただきました。トルクトルクと言いますがトルクにもいろいろな形態というか状況というか種類があるみたいです。私が唯一わかった気がしてるのは「静止トルク」だけです。起動トルクとかその他になるとさっぱりです。で、今回の技術情報ですが、読みだすとすぐに頭が混乱してしまいます。でもこれから考える暇がかなりありそうなので勉強します。

 皆様の参考になればと思い、ここに掲載します。naka様ありがとうございました。

トルクと速度 投稿者: naka  投稿日: 8月24日(水)18時55分51秒
 さて、ネジ送り式で作るかどうかわかりませんが、
とりあえず、下記条件で計算しました。

 [M5を使ったネジ送り式]
 出力 1900グラム
 速度 24 mm/秒(30回転/秒 ピッチ0.8)。
 支点から作用点までの距離 15 cm

       □←作用点
       □     ナットの動力(1900グラム)。
       □     ↓
    力点→●━━━━━V===モータ
       □
       □
    支点→○□□□□□□□□□□□□□□□

支点→力点の距離cm トルクg・cm 作用点[g・15cm] 平均回転速度[度/秒]
    1       1900    126.6    216
    2       3800    253.3    108
    3       5700    380     72
    4       7600    506.6    54
    5       9500    633.3    43.2
    6       11400    760     36
    7       13300    886.6    30.8
    8       15200   1013.3    27
    9       17100   1140     24
    10       19000   1266.6    21.6

 上記の結果から、力点の位置は、
「支点から作用点の3分の1の所」がいいとおもわれます。

それから、作用点のトルクが少ないですが、電流を限界の2Aを流せば
3倍の出力がでます。


ネジ送り式の換算表 投稿者: naka  投稿日: 8月22日(月)21時18分12秒

 ネジ送り式の換算表が、見にくいので貼りなおします。
[ネジ送り式の換算表]              (↓25g・cm換算)。
   ネジφ×ピッチ ネジ送り式の減速比、外周にかかるトルク、出力(グラム)。
   M3×0.5     18.8     166.6     3132
   M4×0.7     17.9     125      2237.5
   M5×0.8     19.6     100      1960
   M6×1.0     18.8     83.3      1566
   M7×1.0     21.9     71.4      1563.6


次に、部品強度 投稿者: naka  投稿日: 8月22日(月)21時12分24秒

 まず、リンさんが、どれだけのトルクを必要としているかわからないので
あくまでも、計算上での話しですが、、、

 以前に、モータにM3のビス・ナットを直接つけて、2Kgを持ち上げていましたが、
実際の使用には、M3のねじ山への負担が大きすぎると思います。
(M3なら、出力を3.1Kgまでねらえますが、ねじ山がすぐに曲がってしまうと思います。)。

[ネジ送り式の換算表]              (↓25g・cm換算)。
   ネジφ×ピッチ ネジ送り式の減速比、外周にかかるトルク、出力(グラム)。
M3×0.5 18.8 166.6 3132
M4×0.7 17.9 125 2237.5
M5×0.8 19.6 100 1960
M6×1.0 18.8 83.3 1566
M7×1.0 21.9 71.4 1563.6

上記のように、直接M5ネジをつなげる方が、減速比は19.6もあって、
2〜3kgの力にも、耐えられると思います。
(トルクが25g・cmの場合だから、もっと出力はでます。)。

最後に、私としてはモータに直接ネジをつなげる以外に
コンパクトで簡単な方法はないと思います。
(↑もちろん軸受けには、軸方向に力のかからないようにしなければいけませんが、、)



まず、モータ
 投稿者: naka  投稿日: 8月22日(月)21時07分26秒

 リン様へ、
そのトルク200グラムは、起動トルクつまり、回転数ゼロの時の分だと思います。
そして
秋月のFC-280SAの同等品と思われます。      起動トルク
                                                  ↓
◆DC12V(10〜15V) 10,000RPM 25g・cm(STALL 220g・cm)

だた・・・
わかっているとは思いますが、220gのトルクを出そうにも
ドライバICは、2Aくらいまでしか出ないため、
起動トルクの3〜5分の1くらいまでしかだせないと思います。


↓の訂正 投稿者: naka  投稿日: 8月21日(日)22時55分2秒

 回転数の件ですが、
マブチ280での27[回転/秒]は、適正負荷(25グラム)の場合です。
だから、「回転数と負荷」の積が一定として、「おもちゃのプーリ」の負荷が
「マブチ130の適正負荷の5グラム」とすると、

  (27[回転/秒] * 25[g]) / 5[g] = 135[回転/秒]
となって、実験の123[回転/秒]にちかくなります。

結論としては、無負荷だと100[回転/秒]くらいはでますが、
普通は、適正負荷を加えた20〜30[回転/秒]ということになります。


お疲れさまです(回転数) 投稿者: naka  投稿日: 8月21日(日)22時02分49秒
 リン様、暑いさなかの実験、お疲れ様でした(←クーラーないの?)。
   
(一応あるのですが、部屋が広くてきかない)
さて、回転数ですが、スペック表にそう書いてあるのだから仕方がないのですが、、、

しかし、そんな回転計なんてあったんですね、私ならフォトインタプラタと
周波数カウンター(テスターの内蔵)ですませますが、、。
(まあ、スペック表にあるから実験する必要はないですが、、、)。
  
(私の使ったのは歯車式の回転計です。昭和40年頃の物です)

さて、おもちゃのプーリー分ですが、実験では、
 2000*(26/7)/60=123.8 [回転/秒] で
123回転になっていますが、もしかして130モータに12Vを加えていませんか?

マブチ130は3Vで35[回転/秒]です。それに4倍の12Vを加えたら
4倍の123[回転/秒]くらいでますからね、、、
(モータが焼けてしまいますヨ)。
   
(マブチモーターといっても民生用で定格12Vです)

では、あまり減速気でつまずかなでください。
      (↑変換は、こっちが正しい気がする、、、。)

わかりましたぁ、今の私には5メートル離れて新聞読んでるみたいです(見出しはなんとか読める)


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