トルク・ヒンジの計算方法｜計算式＋計算例

トルクヒンジの設計は、お客様の用途が必要とする保持トルクという一つの数字から始まります。この数値が適切であれば、パネルが製品寿命の間、ユーザーの手から離れた場所に正確に固定されます。トルクを間違えると、パネルは自重で閉じてしまったり、硬くて動かしにくくなったりします。このガイドでは、5つのステップで必要なトルクを計算する方法を、3つの実例と経験豊富なエンジニアが適用する安全係数とともにご紹介します。.

この記事は我々の完全な記事の一部である。 トルクヒンジガイド. .トルクヒンジとは何か、どのように機能するのか、再確認が必要な場合は、トルクヒンジの概要をご覧ください。 トルクヒンジとは何か.

物理学なぜ重量ではなくトルクなのか

よくある間違いは、パネルの重さだけでヒンジのサイズを決めることです。重量は重要ですが、ヒンジが実際に抵抗するのは トルク - 錘がピボットから離れた位置に作用することによって生じる回転力。ヒンジ軸から遠くに取り付けられた軽いパネルは、ヒンジ軸の近くに取り付けられた重いパネルよりも大きなトルクを要求することがあります。.

トルクは力と距離の積である。力は重力を介して作用するパネルの重量です。モーメントアームと呼ばれる距離は、ヒンジの回転軸からパネルの重心までの距離です。重心が軸から離れれば離れるほど、ヒンジが位置を保持するために抵抗しなければならないトルクは大きくなります。.

単位N・m、kgf・cm

トルクは、ニュートン・メートル（N・m）で指定するのが最も一般的である。特にアジアでは、キログラム-力-センチメートル（kgf-cm）を使用するカタログもある。1N-mは約10.2kgf-cmに相当します。HSPのカタログのトルク値はN-mで指定されており、ミニ・ヒンジの0.1N-mから、ヘビーデューティーなアジャスタブル・トルク・ヒンジの25N-mまでのモデルがあります。.

フォーミュラ、ステップ・バイ・ステップ

ここに完全な計算プロセスがある。トルクの選択は、推測ではなく、再現可能で、擁護可能な技術的決定になります。.

1. パネル重量（W）を測定する。. ヒンジが載せるパネル、蓋、スクリーンの重量を、ディスプレイ、ケーブル、アクセサリー、カバーなど、ヒンジに取り付けるものも含めて測定します。最も重い現実的な構成を使用してください。単位はキログラムです。.
2. 重心距離（d）を求める。. ヒンジの回転軸からパネルの重心まで水平に測り、重力が最もトルクを生む位置とする。均一な平面パネルの場合、重心は幾何学的中心にある。単位はメートル。.
3. 静的保持トルク（T）を計算する。. 乗算する：T＝W×9.81×d。9.81は質量を重力に変換する。単位はニュートン・メートル。.
4. 安全率を適用する。. 通常の用途では静的トルクを1.5倍し、高サイクル、高振動、または安全上重要な用途では2倍してください。これは、ヒンジの寿命に伴うトルク保持力の低下と、実際の荷重変動を考慮したものです。.
5. 使用する場合は、複数のヒンジに分割する。. パネルが2つのヒンジを使用している場合、各ヒンジはおよそ半分の荷重を担います。合計必要トルクをヒンジの数で割って、ヒンジあたりの必要トルクを見積もる。.

つの実例

この公式は、実際のケースに当てはめたときに最も明確になる。ここでは、さまざまな負荷範囲と業界にわたる3つの例を紹介する。.

例1 - ノートパソコンまたはタブレットの画面（軽負荷）

折りたたみ式ディスプレイ・スクリーンの重量は0.4kgで、開いたときの重心はヒンジ軸から150mm（0.15m）。.

• 静的トルク0.4 × 9.81 × 0.15 = 0.59 N-m
• 安全係数1.5×の場合：0.59×1.5=0.59 0.88 N-m
• つのヒンジを挟んで：およそ 0.45N・m/ヒンジ
• セレクション： ミニまたはコンスタント・トルク・ヒンジで、1ヒンジあたり0.5～1.0N-mの範囲です。これはHSPの ミニトルクヒンジ, 0.1N・mの分解能を持つ。.

例2 - 産業用HMIコントロールパネル（中負荷）

操作パネルは重さ3kg、重心はヒンジ軸から200mm（0.2m）。シフトごとに何度も開閉するため、ハイサイクルなアプリケーションとなる。.

• 静的トルク3 × 9.81 × 0.2 = 5.89 N-m
• ハイサイクル使用時の安全係数2倍：5.89 × 2 = 11.8 N-m
• つのヒンジを挟んで：およそ 5.9N・m/ヒンジ
• セレクション： 調整可能なトルク・ヒンジで、1個あたり約5～6N-m。ヒンジ アジャスタブルトルクヒンジ というのも、パネルの負荷や好みの変化に応じて、オペレーターが設置後にフィーリングを微調整できるからだ。.

例3 - セルフサービス・キオスクの回転ディスプレイ（より重い負荷）

キオスク・ディスプレイ・アセンブリーは重さ5kg、重心は回転軸から300mm（0.3m）。顧客やオペレーターが見るために回転し、あらゆる角度を保持しなければならない。.

• 静的トルク5 × 9.81 × 0.3 = 14.7 N-m
• 安全係数1.5倍の場合：14.7×1.5＝1.5倍 22.1 N-m
• つのヒンジを挟んで：およそ ヒンジあたり11N-m
• セレクション： そのため、2つのヒンジに荷重を分散させるか、特注の高トルクユニットを指定するのが現実的な方法です。A スイベルトルクヒンジ HSPは、このようなアプリケーションのために25N-mまでのカスタムトルク値を開発することができます。.

適切な安全係数の選択

安全係数は水増しではありません。時間や使用条件によって保持トルクが低下する実際の工学的影響を考慮したものです。この安全係数をうまく選ぶかどうかが、製品寿命まで保持できるヒンジと1年後にドリフトするヒンジの分かれ目となります。.

避けるべき一般的な間違い

• 飛距離を無視して体重でサイズを決める。. モーメントアームは重量と同じくらい重要だ。長いアームに取り付けられた軽いパネルは、近くに取り付けられた重いパネルよりも大きなトルクを必要とすることがある。.
• 安全率を忘れている。. 正確な静的トルクでサイジングすると、すべての摩擦ヒンジがそのサイクル寿命の間に経験するトルク損失に対してマージンがなくなります。.
• 付加質量は無視する。. ケーブル、より重いディスプレイの改訂、または後から追加されたアクセサリーは、すべて負荷を増加させます。最も重い現実的な構成に合わせたサイズ。.
• トルクのオーバースペック。. 保持トルクが大きすぎると、パネルが硬くなって動きにくくなり、取り付け部にストレスがかかります。使用可能な最大トルクではなく、計算値＋安全率を目安にしてください。.
• ひとつのヒンジがすべてを担うと仮定して。. ほとんどのパネルは2つ以上のヒンジを使用しています。荷重を分割するだけでなく、開口部の凹凸、アライメント、取り付け剛性も考慮すること。.

トルクヒンジ選択チェックリスト

ヒンジモデルを選択する前に、以下の機械的および環境的要件をご確認ください。このチェックリストは、サイズ不足、サイズ超過、ヒンジ選択のミスマッチを防ぐのに役立ちます。.

• パネル重量（ディスプレイ、カバー、ケーブル、ハンドル、アクセサリーを含む
• ヒンジ軸から重心までの距離
• 最悪の保持位置と必要な開き角度
• 荷重を分担するヒンジの数
• サイクル寿命、振動、温度に基づく必要な安全係数
• 使用環境に適した素材と表面処理
• 取り付けスペース、ネジパターン、パネルの厚さ、ブラケットの剛性
• 固定トルク、調整トルク、ディテント位置決め、360°スイベルモーションなど、どのようなアプリケーションにも対応します。
• 現場での調整、ケーブルの引き回し、隠し取り付け、特注のトルク値など、ヒンジがどのようなものに対応しなければならないか。

複数のヒンジを使用する場合

複数のヒンジに荷重を分散させることは、およそ1～2kg以上のパネルや、高さより幅の広いパネルでは一般的です。長いドアや重いドアには、3つ以上のヒンジを使用することもできます。複数のヒンジを使用する場合、必要なトルクの合計をヒンジの数で割って、ヒンジあたりの定格を見積もりますが、不均一な荷重分担、取り付け公差、パネルのたわみを考慮して余裕を持たせてください。.

よくある質問