221130 大きな自重を持つ可動部にはカウンターバランス機構を設ける
こんにちは。最近、マネジメントに携わる機会が増えて、技術知見について述べる記事がほとんどなくなってしまいましたが、たまには細かいモノづくりのノウハウにも触れたいと思います。
題記の件、カウンターバランスとWeb検索してもゴルフのグリップの先に入れる重石のことがヒットしたので正しい呼び名か自信がないですが、大きな自重を持つ可動部にはカウンターバランス機構を設けましょう。
カウンターバランスが無い場合の問題点
例えば、下図のような重量物を上下に動かす機構があったとします。重量物にはそこそこの重量がありますが、モータの負荷トルクよりは小さいため上下に動かすことについては問題ありません。
まあ、カウンターバランスが無くとも通常の動作は可能ですので設計時点では特に問題が無いのですが、長期間重量物を上げ下げすることによる過重や曲げモーメントによる負荷によって、モータやベルト、直動部品の寿命が著しく低下します。
私が携わってきた工程でもカウンターバランスの無い上記の機構は頻繁にトラブルが発生して生産設備のメンテナンスによるダウンタイムが大きくなる傾向がありました。
カウンターバランスの使い方
上記の問題を解消するために、モータやベルトといった機器にかかる負荷を低減することが有効です。具体的には、重量物の自重を相殺するくらいのバネ（エアシリンダでも負荷を支えてくれる機構なら何でもOK）を可動部に取り付けします。
これをカウンターバランスと呼びます。（下図のイメージ）
なるべく重心に近い部分にカウンターバランスを取り付けると効果が大きいです。
勿論、可動量がかなり大きい場合などは取り付けに制約がある場合もあるのですが、取り付けが可能な限りはカウンターバランスを設けておいた方が無難です。
バネなどは基本的にメンテ不要ですので、カウンターバランスを取り付けることで機械部品の破損を防ぐことができて、少しの投資で生産設備の稼働を安定化させることができます。
