QC Workbench

トグルクランプ締圧力計算機

リンク解析 / 死点越え / 操作力

下方押え型トグルクランプのリンクの寸法から、ハンドルを閉じていくときの締圧力とハンドル操作力を求めます。死点を越えてロックした位置の締圧力と、スピンドルの位置に合わせたカタログ値の換算も出します。

クランプの形(ロックした姿勢)

ハンドルを閉じてストッパに当たった姿勢の座標を mm で入れてください。Y は上向きです。図の ○ をドラッグしても変えられます。

例の寸法は動きを見るための架空の値で、実在の製品の寸法ではありません。

当たりと剛性

k はクランプ本体・スピンドル・ワークをまとめた、スピンドル先端でのばね定数です。e は、死点の位置でスピンドルがちょうど当たる状態から、さらにねじ込んだ量です。

回転数から調整量を入れる(調整量 = 回転数 × ピッチ)

ロック位置から全開までにハンドルが回る角度です。カタログの「ハンドル操作角度」を入れてください。

カタログ値(任意)

カタログの締圧力は、スピンドルを支点に最も近い穴に付けたときの値です。スピンドル位置は支点 A からの水平距離で入れてください。入れたスピンドル位置での許容値は、支点からの距離に反比例するとみなして換算します。

押えアームハンドルリンク死点の線(B–D)

ハンドル角ごとの締圧力と操作力

締圧力ハンドル操作力当たり始め・死点・ロック

横軸は死点を 0° としたハンドル角で、閉じる向きが正です。操作力が負のところは、手を離してもハンドルが閉じる向きに回ります。グラフを横になぞると上の図も動きます。

結果

計算のしかた

4 節リンク(台座・押えアーム・カップラ・ロッカ)を剛体として動かし、スピンドル先端 S が当たり面より下に入る量 δ に等価剛性 k を掛けて締圧力 F = k·δ とします。当たり面の高さは、死点で δ = e になる高さです。ハンドル操作力は仮想仕事の原理(F·dδ = 操作力 × 握りの移動量のうちハンドルに直角な成分)で求め、握りにハンドルと直角に掛ける力として表します。摩擦・自重・戻しばね、部材ごとのたわみの違いは入れていません。リンク力と支点の反力は、ハンドル操作力が 0 になる死点で出します。