トルク単位変換器 (N·m/lb·ft/oz·in)
ニュートンメートル、ポンドフィート、ポンドインチ、oz·in、kg·cm、kg·m間でトルクを変換します。
公式
仕組み
この計算機は、機械エンジニア、ロボット工学者、モーター設計者向けに、ニュートンメートル、ポンドフィート、ポンドインチ、オンスインチ、キログラムセンチメートルを変換します。SI パンフレット (BIPM) によると、ニュートンメートルは SI トルクの単位で 1 N·m = 1 kg·m^2/s^2 と記載されています。NIST SP 811あたりの主な換算係数:1 N・m = 0.7376 ポンド・フィート = 8.851 ポンド・インチ = 141.612 オンス・イン = 10.197 kgf・cm。トルクの範囲は9桁で、マイクロモーターの場合はミリニュートンメートル（0.1〜10 mN・m）、サーボの場合はニュートンメートル（0.5〜50 N・m）、産業用ドライブの場合はキロニュートンメートル（1〜100 kN・m）です。ホビーサーボは一般的にオンスインチ（通常は20〜300オンスインチ）を指定しますが、自動車ではポンドフィート（エンジンの場合は200〜500ポンドフィート）を使用します。P = T × omega の関係はトルクと動力を結び付けます。1 ラジアン/秒 = 1 W で 1 N·m となります。
計算例
問題：ロボットアームのジョイントは、2 kgのペイロードをアームの長さが0.5 mで、安全係数の2倍で持ち上げる必要があります。サーボモーターを選択し、60 RPM 回転時の出力を確認します。
解決策: 1。静的トルク:T = m × g × r = 2 × 9.81 × 0.5 = 9.81 N·m 2.安全係数が 2 倍の場合:T_必須 = 19.6 N·m 3.ホビー用サーボユニットに変換:19.6 × 141.612 = 2776 オンスインチ 4.kgf·cm に変換:19.6 × 10.197 = 200 kgf·cm 5.ポンド・フィートに変換:19.6 × 0.7376 = 14.5 ポンド・フィート 6.角速度:オメガ = 60 RPM × 2*pi/60 = 6.28 ラジアン/秒 7.電力:P = T × オメガ = 9.81 × 6.28 = 61.6 W (定格負荷時、安全係数なし) 8.選択:ダイナミクセル MX-106 (8.4 N・m 連続、10.0 N・m ピーク)-不十分。MX-64 または外部ギアボックスが必要
実践的なヒント
- ✓NEMA/IECごとのサーボモーター定格：ストールトルク（T_s）はゼロ速度で最大になり、連続トルク（T_c）は持続定格です。標準的な T_c = 0.3-0.5 × T_s、安全のため、50% のマージンで T_c > T_Load となるように設計してください。
- ✓モーターの物理特性に基づくトルクと速度の関係:T = k_t × I。ここで、k_t はトルク定数 (N·m/A) です。DC モーターの場合、エネルギー保存則により k_t = k_e (逆起電力定数 V/ (ラジアン/秒)) となります。標準的な k_t 値:小型モーターの場合は 0.01-0.1 N·m/A
- ✓ギアボックスはトルクを増加させます。T_out = T_in × 比 × 効率。効率が 80% の 100:1 のギアボックスは、0.1 N・m のモーターを 8 N・m の出力に変換します。トレードオフ:速度は比例して低下します (1000 RPM 入力 = 10 RPM 出力)。
よくある間違い
- ✗kgf・cmとkg・mを混同すると、100倍も異なります。定格が5 kgf・cmのサーボでは、49 N・mではなく0.05 kg・m = 0.49 N・mが生成されます。仕様書でレバーアームにcmまたはmが使用されているかどうかを常に確認してください
- ✗ポンドフィートとポンドインチを合わせると、12倍異なります。10ポンドフィートのモーターの出力は120ポンドです。自動車の仕様ではlb·ftを使用し、サーボ/アクチュエータの仕様ではlb·inまたはoz·inを使用することが多い
- ✗トルク仕様がストール（最大速度、ゼロスピード）と連続（持続運転）のどちらかを考慮すると、ストールトルクで動作すると熱損傷が発生します。NEMA ガイドラインに従い、連続使用にはストール定格の 50 ～ 70% を使用してください。