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トルク単位コンバーター (N·m/lb·ft/oz·in)

トルクを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、およびダイン·センチメートルの間で変換します。

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公式

1N⋅m=0.7376lb⋅ft=141.6oz⋅in1 N·m = 0.7376 lb·ft = 141.6 oz·in

参考: NIST SP 811: 1 lbf·ft = 1.3558179483314004 N·m, 1 kgf·cm = 0.0980665 N·m (exact)

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トルクのSI単位です。1 N·m = 1 kg·m^2/s^2. NIST SP 811に基づく主な換算係数：1 N·m = 0.7376 lb·ft = 8.851 lb·in = 141.612 oz·in = 10.197 kgf·cm 正確には、トルクは9桁です。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), 2）、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). ホビーサーボは一般的に oz·in （20-300 oz·in 標準）を指定しますが、自動車では lb·ft （エンジンには200-500 lb·ft ）を使用します。P = T × オメガの関係は、トルクと電力の関係です。1 ラジアン/秒 = 1 W での 1 N·m

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 回転で出力されることを確認します。

解決策: 1。スタティックトルク:T = m × g × r = 2 × 9.81 × 0.5 = 9.81 N·m

  1. 安全係数が 2 倍の場合: T_required = 19.6 N·m
  2. ホビー用サーボユニットに変換:19.6 × 141.612 = 2776 oz·in
  3. kgf·cm: 19.6 × 10.197 = 200 kgf·cmに変換してください。
  4. lb·ft: 19.6 × 0.7376 = 14.5 lb·ftに変換してください。
  5. 角速度:オメガ = 60 RPM × 2*pi/60 = 6.28 ラジアン/秒
  6. 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)
  7. 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に基づくサーボモーター定格：ストールトルク (T_s) はゼロ速度で最大であり、連続トルク (T_c) は持続定格です。標準 T_c = 0.3-0.5 × T_s. 安全のため、50% のマージンで T_c > T_load 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 × 比率×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、それらは100倍も異なります。サーボ定格が5 kgf·cm の場合、49 N·m. ではなく0.05 kg·m = 0.49 N·m, が生成されます 仕様ではレバーアームにcmとmのどちらが使用されているかを必ず確認してください。
  • ✗lb·ft と lb·in - を混同すると、それらは12倍異なります。10 lb·ft のモーターは120 lb·in. を生成します。自動車仕様は lb·ft; を使用し、サーボ/アクチュエータの仕様は lb·in または oz·inを使用することがよくあります。
  • ✗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。

よくある質問

SIパンフレットによると、 N·m （ニュートンメートル）はトルク（力×距離）、単位 kg·m^2/s^2. N/m（ニュートン/メートル）はばね剛性（力/距離）、単位kg/s^2です。表記が似ていても全く違う量。トルクは回転し、剛性は直線的な変位に抵抗します。
アメリカの歴史あるラジコンホビー業界は、オンス単位で標準化されています。ハイテック/フタバ1台あたりの標準レンジは、マイクロサーボ15～30オンスインチ (0.1～0.2 N・m)、標準サーボは40～100オンス・インチ (0.3～0.7 N・m)、高トルク150～500オンス・インチ (1-3.5 N・m) です。141.6 で割って N·m に変換します。産業用サーボは N·m を直接使用します。
静的:T = m × g × r_cm (質量 × 重力 × 重心距離)ダイナミック: T_accel = I × アルファ (慣性モーメント × 角加速度) を加算します。合計: T_motor > (T_static + T_dynamic) × safety_factor / gear_ratio / 効率。負荷が変動する場合は、安全係数の 1.5 ～ 2 倍を使用してください。ギヤードシステムの摩擦トルクを含めてください。
ストールトルクは、モーターシャフトが静止しているときの最大トルク（ゼロRPM、最大電流）です。NEMA MG-1によると、モーターはストール時にロックされたローター電流（定格6～8倍）を消費します。ストール時に連続運転を行うと、数秒で熱障害が発生します。ストールトルクは、1 秒未満のピーク/過渡負荷でのみ使用してください。

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