真空吸引力を計算して適切な吸着パッドを見つける方法
自動化された生産ラインでの工業用吸着パッドの使用は、その利便性から普及しています。最適な性能を得るためには、適切な吸着パッドを選ぶ際に真空吸引力の計算方法を知ることが不可欠です。
真空吸引力の計算方法
基本的な公式 F = P x A を使用して、吸着パッドの吸引力を計算します。
• F は保持力（または吸着パッドの真空力）
• P は圧力
• A は接触面積（吸着パッドの表面サイズ）
この公式は、圧力の定義から導出されます。つまり、P = F / A です。
真空力の方程式 F = P x A の説明
真空吸引力の仕組み
重力と摩擦が、真空吸引を機能させる主な力です。重力は空気中の分子を地球に引き寄せて大気圧を生み出し、吸着パッドと真空ポンプは圧力差を作り出し、両方の表面を接着させます。
吸着パッドがワークピースの表面に接触すると密閉された空間が作られます。そして、真空ポンプがカップ内の空気を排出します。
吸着パッド内の空気圧を除去することで、ワークピース表面に真空圧が発生します。この空気圧の差を利用して吸着パッドの保持力が計算されます。
保持力の計算
理論的には、保持力の計算は次の要因によって影響を受けます。
• ワークピースの材質（鋼、ガラス、木材など）
• 表面の特性（滑らか、均一、粗い、または油っぽいなど）
• ワークピースの寸法
• ワークピースの質量 m（長さ、幅、高さ、密度を掛け合わせて算出）
• システムの加速度（m/s²）
• 重力加速度（9.81 m/s²）
質量、保持力、破壊力の計算は、適切な工業用吸着パッドを設計するための最初のステップです。
力の計算には、摩擦係数 μ、安全係数 S、グリッパーの位置、動きの方向（垂直または水平）も考慮する必要があります。
安全係数 S
真空力を計算するための詳細な式では、安全係数 S または安全値 S が追加され、真空機器の操作中の事故を防ぎます。
安全値 S は、ワークピースの表面特性と吸着グリッパーの位置に応じて以下のように規定されています。
• 滑らかで密集した物質のワークピースには、最小値は1.5
• 水平吸着グリッパーの位置で、負荷が垂直に吸着パッドに作用する場合は1.5から2.0の間
• 異質なワークピース、多孔質材料、または粗い表面には少なくとも2.0
• オイリーなワークピース、垂直吸着グリッパーの位置、または旋回運動を伴う場合も2.0以上であるべきです。
摩擦係数 μ
真空力を計算する際に考慮すべきもう一つの重要な要素は、摩擦で、これにより接線方向の力が定義されます。
真空圧計算式では、摩擦係数 μ を使用して、ワークピース表面と吸着パッドとの間の抵抗を示します。
安全係数 S とは異なり、摩擦係数 μ の正確な仕様は適切な実験によってのみ決定できます。
この値はワークピースの材質やその表面の特性によって異なります。
以下は参考のための理論的なガイド値です。
• オイリーな表面: μ = 0.1
• 湿った表面: μ = 0.2〜0.3
• 一般的な材料（例: 金属、木材、石、ガラス）: μ = 0.5
• 粗い表面: μ = 0.6
荷重ケース
真空吸引力の計算方法を使って適切な吸着パッドを選択する際、グリッパーの位置と動きの方向が異なる3つの特定のケースに分けるのが最も効果的です。
水平吸着パッド、垂直方向の力
これは最も簡単なケースで、吸着パッドがワークピースの表面に水平に配置されている場合です。ワークピースを上下に持ち上げる以外に動きはありません。この場合、力の計算式は次の通りです。
力 F = m x (g + a) x S
• m はワークピースの質量
• g は重力（9.81 m/s²）
• a はシステムの加速度（m/s²）
• S は安全値
例: m = 0.314 kg; a = 5 m/s²; S = 1.5
力 F = 0.314 x (9.81 + 5) x 1.5 = 6.97551 ≈ 7 N
水平吸着パッド、水平方向の力
次のケースは、吸着パッドがワークピースの表面に水平に配置される場合です。
ワークピースを上下に持ち上げる以外に横方向の動きがあります。この場合、保持力の計算式は次の通りです。
力 F = m × (g + a ⁄ μ) × S
• m はワークピースの質量
• g は重力（9.81 m/s²）
• a はシステムの加速度（m/s²）
• μ は摩擦係数
• S は安全値
例: m = 0.314 kg; a = 5 m/s²; μ = 0.1; S = 1.5
力 F = 0.314 x (9.81 + 5/0.1) x 1.5 = 28.17051 ≈ 28 N
垂直吸着パッド、垂直方向の力
最後のケースは、吸着パッドがワークピースの側面に垂直に配置され、ワークピースが上下に持ち上げられる場合です。この場合、保持力の計算式は次の通りです。
力 F = (m ⁄ μ) × (g + a) × S
• m はワークピースの質量
• μ は摩擦係数
• g は重力（9.81 m/s²）
• a はシステムの加速度（m/s²）
• S は安全値
例: m = 0.314 kg; a = 5 m/s²; μ = 0.1; S = 2
力 F = (0.314/0.1) x (9.81 + 5) x 2 = 93.0068 ≈ 93 N
様々なカテゴリや品質要件があるため、適切な吸着パッドを選ぶのは難しい場合があります。このような場合は、真空吸引力を正確に計算した後、EUROTECH に連絡して適切な吸着パッドの選定をサポートしてもらうのが次のステップです。
世界クラスの真空吸着パッドのスペアパーツおよびコンポーネントプロバイダーとして、EUROTECH Vacuum Technologies は、ビジネスクライアントに最適な吸着パッドを偏りなく推奨する知識と能力を備えています。
さらに、異業種の顧客が真空吸引力の計算方法に不安がある場合、同社はニーズやポートフォリオを満たすための真空ソリューションのカスタマイズサービスも提供可能です