トルクの求め方公式と回転数と単位換算

トルクの求め方公式

トルクの求め方公式：現場で使う要点

🔧

基本は「力×腕の長さ」

トルクTは力Fと半径r（作用点までの距離）の積で整理すると、現場判断が速くなります。

⚙️

回転数と動力で逆算できる

モータ出力や回転数が分かると、トルクを式で逆算して余裕を見積もれます。

📏

単位換算で事故が起きる

N・mとkgf・m、cN・mなどの混在は過締め・不足締めの原因になりやすいので注意します。

このページの目次

トルクの求め方公式

トルクの求め方公式の基本：力と半径（距離）

回転体を回す「回転力」としてのトルクは、円盤の半径rの位置に接線方向の力Fが働くとき、トルク \(T\) を \(T=F r\) として表せます。
単位はN・mで、ここでのmは「移動距離」ではなく「回転中心からの距離（腕の長さ）」なので、同じN・m表記でも直線仕事のN・m（J）と混同しないのが安全です。
建築現場の感覚に落とすと「レンチをどれだけの力で、どれだけ長い腕で押したか（引いたか）」がそのままトルクになり、延長パイプを付けると同じ力でもトルクが増えます。
具体的な計算の段取りは次のとおりです。

力F（N）を決める：体重をかける、規定の押し力を測る、または仕様書値を使う。
半径r（m）を決める：回転中心（ボルト中心）から作用点までの距離を測る。
トルクT（N・m）を計算：T=F×r。

「力の方向」も重要です。接線方向からずれると有効成分が減り、同じ力でも実際の締付け効果が下がるため、“押しているのに締まらない”が起きます（現場ではレンチ角度のズレとして出ます）。

参考）https://www.washimo-web.jp/Technology/Statics/No10/Statics10.htm

トルクの求め方公式と回転数：動力（出力）から逆算

モータや電動工具の話になると、トルク単体ではなく「回転数」と「動力（出力）」の組で見積もると破綻しにくいです。
回転運動の動力は、角速度 \(\omega\) を使って \(P=\omega T\) と表され、回転数n（1秒あたりの回転数）なら \(\omega=2\pi n\) なので、\(P=2\pi n T\) の形になります。
実務でよく見るrpmを使う式として、パワー(kW) = \(2\pi \times\) トルク(N・m) \(\times\) 回転数(rpm) / 60 / 1000 が使われます。
この式が役に立つ場面は、例えば次のようなときです。

カタログに「出力(kW)」と「回転数(rpm)」は書いてあるが、必要トルクが不明なときに逆算する。
減速機を入れる前提で、回転数を落としてトルクを稼ぐ概算を出す。
同じ電動工具でも、回転数が高い＝トルクが出る、とは限らないことを説明する（出力の上限があるため）。

注意点として、電動工具やモータは「定格点」があり、負荷をかけると回転数が落ちていく特性を持つため、計算上のトルクと実際の作業点が一致しないことがあります（実務はトルク-回転数特性の確認が前提になります）。

参考）DCモータにおけるトルクと回転数の関係 - ユニテック株式会…

トルクの求め方公式と締付け：トルクレンチ・腕力・工具長

締付けトルクの現場計算は、基本式T=F×距離の「距離」をレンチ長に置き換えると理解が速いです。
例として、締付腕力200Nで、ナット芯から手の中指までの距離が180mm（0.18m）なら、トルクは36N・mになる計算例が示されています。
つまり「人の力が弱いから締められない」だけでなく、「持つ位置が内側すぎて腕が短い」だけでもトルク不足になり得ます。
一方で、延長管（パイプ）を付ける運用は“狙ったトルクを超えやすい”ので、次のような事故パターンに注意が必要です。

規定トルク未達：短く持っている、斜めに力をかけている。
過大トルク：延長で腕が伸びたのに、従来の感覚のまま力を入れる。
クリック式トルクレンチの誤差：レンチの延長アダプタや持ち方で実トルクが変わる（「表示は合っているのに壊れる」原因）。

締付けは「トルク＝軸力」ではない点も重要です。トルクは摩擦（ねじ面・座面）に大きく消費され、同じトルクでも潤滑の有無などで軸力が変わり、結果として緩みやすさ・座屈・破断に差が出ます。

参考）https://torque-system.jp/technical/conversion

トルクの求め方公式と単位換算：N・m、kgf・m、cN・m

図面・仕様書・工具・計測器で単位が混在すると、計算式自体は正しくても入力値がズレて事故になります。
例えば、1N・m＝0.1019716kgf・m、1kgf・m＝9.806652N・mという換算で説明されており、kgf系を使うときは特に注意が必要です。
また、cN・mのような小さい単位も現場で出てきますが、100cN・m=1N・mという関係が示されています。
単位換算で混乱しやすいポイントは次のとおりです。

Nは「質量」ではなく「力」：kgと混同すると、約9.8倍のズレが出ます。
kgfは重力単位：1kgfは約9.8Nに相当する前提が隠れています。
小トルク領域：cN・m表記をN・mに直さずに入力して、100倍ズレる。

単位換算は暗算で済ませず、メーカーの換算表や換算ツールを使って「単位込みで控える」運用が堅いです。

参考）単位換算/整備作業でよく使われるトルク、長さ・重さ、圧力を自…

参考：トルク単位の換算（cN・mとN・mの関係など、単位ミス防止に直結）
https://www.tohnichi.co.jp/faqs/detail/47

トルクの求め方公式の独自視点：摩擦・余裕係数で「必要トルク」を現場化

設計や選定では「理想式のトルク」だけでなく、摩擦や外乱を見込んだ“必要トルク”として評価するのが実務的です。
例えば、必要トルクTsをTs＝Fs×L（必要な力×回転中心からの長さ）と置いたうえで、摩擦や重力など抵抗負荷がある場合に、余裕係数Kを用いてTR＝K×FR×Lとする考え方が示されています。
余裕係数の例として「負荷変動なしK=2、負荷変動ありK=5」という目安が提示されており、“計算上は足りているのに動かない”を防ぐ発想として有効です。
建築の現場に置き換えると、次のような「見えない抵抗」をトルクに含めて考えると事故が減ります。