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すみません。専門的なことが何もわからずこちらで質問させていただくことにしました。
重さ1.80Kg、長さ250mmの正四角形の箱を、直径250mmの回転台に乗せ、モーターのシャフト部分を回転台の側面に当て自動で回転するようにしたいのですが、その場合にモーターの動力や回転数、電圧などはどれくらい必要になるのでしょうか?

質問者からの補足コメント

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    「約2Kgの四角い箱を回転台に乗せて自動で」の補足画像1
      補足日時:2016/05/28 21:14
  • 画像2

    「約2Kgの四角い箱を回転台に乗せて自動で」の補足画像2
      補足日時:2016/05/28 21:15
  • 素材に関しましては、シャフト部分にゴム製の滑り止めを巻きつける予定です。
    回転台の素材はプラスチックです。

    回転台はわかりづらいですが捕捉で画像を押せさせていただきました。
    軸はベアリングではないです。

    電池は普通のアルカリ乾電池を考えております。

    No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2016/05/28 21:20

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A 回答 (6件)

NO5です


ここで動くかどうかの質問より
DIY(日曜大工)のカテで作動方法を具体的に確認された方がよろしいのではないでしょうか?

結構知恵者が居ますので
実用に向けての作動 設計も 簡単に答えてくれると思います。

(理屈抜きで)
先にも答えましたように 70KGの物体を持ちあげることさえ可能なわけですから・・・。
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70kgの冷蔵庫を、乾電池4本市販のモーターで30秒間に30cm釣り上げる伝達方法の開発。


6月4日  NHK総合 21時  放送分
http://tvtopic.goo.ne.jp/program/nhk/45132/966712/

信じられないかも・・・
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1)直径250mmの回転台をどの位の回転スピードで回したいのでしょうか?回転台の目標回転数をNtbl(rpm)とします。


次にモータシャフトに巻き付けたゴム製の滑り止めの直径をDm(mm)とすると、必要なモーターの回転数Nm(rpm)は

  Nm(rpm)=Ntbl(rpm)×250(mm)/Dm(mm)   (1)

で計算できます。例えば回転台の回転スピードNtbl(rpm)を60(pm) 
(1秒間に1回転)とし、ゴム製の滑り止めの直径をDm(mm)を6(mm)とした場合、モータの回転数Nm(rpm)は式(1)を使って、

  Nm(rpm)=Ntbl(rpm)×250(mm)/Dm(mm) =60(pm)×250(mm)/6(mm)=2500(rpm)

と求まります。

2)モータに必要なトルクTm(gr・cm)は回転台を回すのに必要なトルクTtbl(gr・cm)とすると、

  Tm(gr・cm)=Ttbl(gr・cm)×Dm(mm)/250(mm)  (2)

で計算できます。
 回転台に乗せる長さ250mmの正四角形の箱の重量が1.80Kgということですが、この箱はただ回転台に固定しないで乗せるだけだとした場合は回転台を回すのに必要なトルクTtbl(gr・cm)は1000(gr・cm)もあれば十分でしょう。そうするとモータに必要なトルクTm(gr・cm)は式(2)より

  Tm(gr・cm)=Ttbl(gr・cm)×Dm(mm)/250(mm)=1000(gr・cm)×6(mm)/250(mm)=24(gr・cm)

と求まります。
 ここでモーターを回す電源はアルカリ乾電池を予定されてるということですので、電源電圧Vsは1.5Vもしくは3V(アルカリ乾電池2本直列の場合)と考えられます。

以上から必要なモータの性能は

  モータの回転数Nm(rpm):2500(rpm)
  モータに必要なトルクTm(gr・cm):24(gr・cm)
  電源電圧Vs:1.5V 又は 3.0V

となります。この必要性能からDCモータを選ぶとこちら(http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06437/)のモータが安価で手ごろかと思います。
詳しいモータの特性カーブはこちら(http://akizukidenshi.com/download/ds/mercurymoto …)になります。特性カーブからモータ電圧が1.5Vで回転数が2500(rpm)の時にモータトルクは19(gr・cm)だということが分かります。必要なモータトルクは24(gr・cm)なので足りません。モータの電圧を1.5Vより増やせば何とかなります。
 ということで、モータを動かすアルカリ電池を2本直列にして3Vを電源にします。ただ、モータに加える電圧を3Vそのものにしてしまうと今度は回転数がたくなりすぎてしまう恐れがあります。

3) そこで添付したような回路を作って回転ボリュームでモータに加える電圧を調節して回転数を調整できるようにしておきましょう。
  電圧の調節は1kΩのボリュームで行います。なお、使用パーツは

   トランジスタ Q1: 低雑音トランジスタ2SC1815(L)-Y
              http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10512/
   トランジスタ Q2: トランジスタ 2SA1488A 80V4A
              http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07677/
   1k ohm VR:   小型ボリューム 1KΩB
              http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00244/

を参考にしてください。
「約2Kgの四角い箱を回転台に乗せて自動で」の回答画像4
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モータやギヤそれらを制御するコントローラを単品で買って作り上げるにはハードルが高いように感じます。

何をするか分かりませんが出来合の物を買って改造した方が早いと思います。たとえばこんな物です。
「ろくろ倶楽部 改造」で色々出てきます。
http://www.amazon.co.jp/dp/B000GTC6AC/ref=pd_sim …
http://www.takaratomy.co.jp/product_release/pdf/ …
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提示された問題は「回転テーブルの軸動力(W OR kW)の計算」


にてモーターの出力((W OR kW))を求めることができます。
ただし、提示された諸元(条件)が不足していますので、計算
できません。
次の諸元(条件)を検討する必要があります。

1)テーブル重量:(kg)
・円盤の材質を決めます。材質から比重が決まります。
・鉄の場合としますと比重は7.85です。
・円盤(テーブル)の厚みを検討します。
・円盤(テーブル)の面積mm^2×厚みmm×比重=重量
 にて計算できます。
2)テーブル外径:250mm
3)テーブル回転速度:(r/min)
・回転速度によりモーターの出力((W OR kW)が変わります。
・ゆっくり回転させるのか、高速で回転させるのかにより
 モーターの出力((W OR kW)が変わります。
4)荷物重量:1.8kg
5)支持半径:(kg)
・テーブルをどのように支えるかを検討します。
・テーブル重量+荷物重量:1.8kg=総重量をテーブルの底面で
 支える必要があります。
 モータの軸で支えることはできません。
6)支持摩擦係数:
・テーブルをどのように支えるかを検討します。
・不明の場合は[ 0.2 ]とします。
7)半径:=支持半径と同じとします。
8)機械効率:(%)
・減速機(ギヤー)の効率を調べます。
・不明の場合は[ 70% ]とします。
9)テーブル軸の歯車径:(mm)
・不明の場合は[ 120mm ]とします。
10)モーター軸の歯車径:(mm)
・不明の場合は[ 120mm ]とします。
11)電源周波数:50Hz または 60Hz

下のURLをクリックしますと「機構図と軸動力の計算」が表示されます。

「ギヤードモーター(機構図と軸動力の計算)」
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/ …

前記の諸元(条件)を検討し、それぞれの値を決めて□欄に入力
します。不明の諸元(条件)は仮定の数値とします。
或いは、計算例にならって暫定な値とします。
・下段の[計算>>]をクリックします。
・更に[機種選定⇒]をクリックします。
・必要出力(kW)と選定出力(kW)が表示されます。
----選定出力(kW)がモーター出力(kW)となります。

計算式からモーターの出力((W OR kW)が計算できます。
なお、仮の数値を入力して試算していますので、その結果を基に
装置の機構や概算の外形など決まります。

これらに不都合な点があれば、入力した数値を変えて、再計算します。
その結果、装置を試作して、運転します。
運転結果が予測と異なっていれば、どこが誤っていたのかを検討します。
検討、修正を繰り返して「完成品」に仕上げて行きます。
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>側面に当て


摩擦係数が必要です。摩擦係数以上のトルクをかけると滑ってしまいます。
金属の摩擦係数だと0.2、ゴムなんかだと0.3ぐらいです。どんな材料を考えていますかね?

円盤を作って、その側面に当てるんですよね?
円盤が大きいほど回すために必要な力は小さくなりますよ。
(小さなモーターで回せます)

回転台の起動トルクも必要です。早い話が、回転し始めるのに必要なトルクです。
軸受けがベアリングなんかだと必要なトルクは下がります。

電源は何を考えていますか?
普通の電池、太陽光電池とか…
電圧と電流でモーターのパワーが決まります。あとは減速機を入れるかどうかの選択肢もありますよ。
この回答への補足あり
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Aベストアンサー

お買いになったモーターは、どんな種類の、何という型番のものでしょうか?
それが判れば、より適切な回答が寄せられるかも知れません。

これまで寄せられたご回答のように、ギアボックスで減速すれば確かに回転は遅くなりますが……
この場合は使用目的がターンテーブルですから、ギャーギャーうるさいギヤ音や、電池がたちまち消耗してしまうのが気にならないかと心配です。

> 初心者でも作れる方法を教えて下さい!
プラモデルを作るようには簡単には作れないと思います。
質問者さんの工作経験や自作への意欲がどれくらいあるかによるので、どう回答すべきか悩むところです。

以下は、あくまで自作したいと言うことを前提として回答しますが、
少なくとも、音の少ない減速機構と、電池節約のためにモーターの回転を制御することを考えたほうが良いと思います。

1)ギヤは使わず、プーリーを使う。(↓例:タミヤのプーリーSセット)
http://www.tamiya.com/japan/products/70140pulley_s/index.htm
http://tamiyashop.jp/shop/product_info.php?products_id=70121

2)モーターの回転を制御する電子回路を利用して、低速回転をさせる
(↓例:PICマイコンによる模型用モータのコントローラ)
http://www.mycomkits.com/hpgen/HPB/entries/8.html


なお、下記のような太陽電池を使ったターンテーブルが1000~1500円くらいで売られてますので、これを購入するのも、取りあえずは目的への最短距離と言えるかも知れません。
http://www.yodobashi.com/ec/product/100000001000705666/index.html

以上、ご参考までに。

お買いになったモーターは、どんな種類の、何という型番のものでしょうか?
それが判れば、より適切な回答が寄せられるかも知れません。

これまで寄せられたご回答のように、ギアボックスで減速すれば確かに回転は遅くなりますが……
この場合は使用目的がターンテーブルですから、ギャーギャーうるさいギヤ音や、電池がたちまち消耗してしまうのが気にならないかと心配です。

> 初心者でも作れる方法を教えて下さい!
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トルクを慣性モーメントで割ると角加速度が出ると思うのですが
どうして出るのでしょうか?
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慣性モーメント:I
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単位だけで見ると
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後者の方がかなり力がいるのはわかるのですが・・・
式から関係性が見えません・・・
どなたかご存知の方、詳しい方、ご教示いただけますでしょうか?

Aベストアンサー

単位だけに注目します。

1Nは1kgの質量の物体を1m/s^2で加速させる力の大きさです。
つまり
1N=1kg・m/s^2

つまりトルクの単位は
N・m=kg・m/s^2・m=kg・m^2/s^2
となります。

慣性モーメントと角加速度の積は
kg・m^2・rad/s^2
となりますが、角度の単位radは無次元量(長さを長さでわったものだから)ですので無視できます。つまりこの積は
kg・m^2/s^2
とあらわせることになり、これはトルクの単位と等しいことがわかります。


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