せん断ピン

せん断ピンは、所定の力が加えられると特定の結果が生じるように設計された機械部品です。他の部品を保護するために破損するように設計された安全装置として機能することも、適切な力が加えられるまで機械装置が動作しないようにする条件付きオペレータとして機能することもできます。

安全策として

機械的安全装置の役割において、せん断ピンは、機械的過負荷の場合にせん断するように設計された安全装置であり、より高価な部品や交換が容易でない部品が損傷するのを防ぎます。機械的な犠牲部品としては、電気ヒューズに類似しています。

これらは、除雪機のオーガーや船舶エンジンに取り付けられたプロペラなどの駆動系で最も一般的に使用されます。

もう一つの用途は、大型航空機用のプッシュバックバーです。この装置では、せん断ピンは、牽引バーの「ヘッド」(航空機に取り付けられる部分) を牽引バーのメインシャフトに接続するために頻繁に使用されます。このように、せん断ピンが故障すると、航空機とトラクターが物理的に分離されます。せん断ピンの設計によっては、牽引バーの長軸を中心とした回転、急ブレーキや急加速、過度のステアリング力など、いくつかの異なる故障原因が発生する可能性があります。これらはすべて、航空機に非常に大きな損傷を与える可能性があります。

条件演算子として

条件付きオペレータとしての役割では、せん断ピンは、動作基準が満たされる前に機械装置が動作しないようにするために使用されます。せん断ピンは、動作に必要な力の明確なしきい値を提供します。これは非常に安価で製造が容易であり、非常に高い信頼性と予測可能な許容範囲を提供します。それらはほとんどメンテナンスフリーであり、信頼性をほとんどまたはまったく低下させることなく何年も動作可能な状態に保つことができます。せん断ピンは 1 回の動作サイクルのみに有効であり、各動作後に交換する必要があります。非常に単純な例は、一般的な消火器のハンドルに取り付けられたプラスチックまたはワイヤのループです。これが存在すると、最初に大きな力が加えられた後にのみハンドルを押し下げることができるため、偶発的な放出が防止されます。ループが壊れると、その後はハンドルをより簡単に押し下げることができます。

多くの設計では、メンテナンスフリーで常に準備が整った状態を利用しています。たとえば、地震による被害から構造物を保護する油圧ダンパーは、せん断ピンで固定できます。通常の状態ではシステムは完全に固定されていますが、地震の力を受けるとせん断ピンが壊れ、油圧ダンピングシステムが作動します。

信頼性が高くコストが低いため、せん断ピンは兵器での使用が非常に一般的です。典型的な例は、爆発装置での使用です。ここで、せん断ピンはストライカーピンを所定の位置に保持し、正しい力が加えられない限り、ストライカーピンがイニシエーター（雷管）に当たるのを防ぎます。その力は、発射されるライフル手榴弾の加速である可能性があります。その力によってせん断ピンが折れ、ストライカーピンが雷管に向かって後方に移動し、次に自動破壊用の花火遅延組成物に点火します。この用途では、せん断ピンは、手榴弾を取り扱っている間、または誤って落とした場合に、ストライカーピンが雷管に当たるのを防ぎます。さらに、せん断ピンは、オートバイなどのはるかに軽量な非標的車両によって起爆するのを防ぐために、対戦車地雷信管で頻繁に使用されます。通常、対戦車地雷のせん断ピンは、圧力板に 1500 キログラムを超える重量が加わると折れる (そしてバネ仕掛けの撃針を解放する) ように設計されています。

材料

せん断ピンは、金属が最も一般的ですが、あらゆる材料から作ることができます。

機械用途の金属製品を作る場合、通常は合金と焼き入れが選択され、構造が損傷しにくくなります。これは、たとえば、材料に高い弾性を与えることで実現できます。これにより、バネのように、金属は外力によって変形した後、元の形状に戻ります。ただし、せん断ピンは、金属を脆くするために焼き入れされることが多く、必要な力が加えられたときに曲がるのではなく、折れたり砕けたりします。

せん断ピンの材質は、疲労に対して比較的耐性があるように選択され、処理されています。つまり、ピンを破損するほどの力を受けない場合、ピンは損傷を保持しません。材料疲労によってせん断ピンが弱くなると、ピンは元の閾値力よりも小さい力で破損し、メカニズムが意図せず作動したり、安全せん断ピンが保護対象の機械の通常動作中に破損したりする可能性があります。

工事

ピン自体は、2 つの可動部品に開けられた溝に挿入された金属棒のような単純なもので、ピンが損傷していない限り、可動部品を所定の位置に固定します。

ハブと車軸に挿入された普通の金属棒である場合もあります。棒の直径、合金、金属の焼き入れはすべて、所定の閾値の力または衝撃に達した場合にのみピンがせん断されるように慎重に選択されます。

割りピン（アメリカでは コッターピン）もせん断ピンとして使用できます。

参照

外部リンク

ウィキメディア・コモンズのせん断ピンに関連するメディア