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エアシリンダーの実押付け圧力を計算する方法と考え方
- エアシリンダーの実押付け圧力を計算する方法と考え方を詳しく教えてください。
- エアシリンダー先端にφ４０で重さ５ｋｇの円柱ブロックが取り付けてあり、その先端の円柱ブロックの接触面（φ４０）で５[daN/㎠]の力で押し付けるにはシリンダーへどれ位の空気圧を供給すればいいのでしょうか？計算方法と考え方を教えてください。
- エアシリンダーで上から下へ押し付けるのと下から上に押し付けるのでは供給空気圧は変化するのでしょうか？
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↓でd（デシ）とda（デカ）を混同しているようなので、御連絡致します 1daN＝10N≒1kgfで、最近キャスターカタログの許容荷重などで良く目にする SI単位の変換時の間違いを防ぐために良いとも思うが、メジャーではないかも また＞圧力[daN/㎠] 部分は・・・文字化けして見える。/cm2と思いますが、 [daN/㎠]とかいったような文字化けが生じる。CADでもそうなってしまいます 入力していても文字化けしないので気づかないが、出力して初めて気づきます
Goodだね。Excellentだね。 質問の内容からだと、？？？の感じでしたが、ちゃんと纏めができて 将来が楽しみな方ですね。
簡単に考察しましょう。 シリンダの出力が一定です。 垂直下降は、円柱ブロック重量が加わります（通常は自然落下する） ので、－円柱ブロック重量で計算です。 垂直上昇は、円柱ブロック重量以上のシリンダ出力がでないと、上昇 しませんで、＋円柱ブロック重量で計算です。すると、円柱ブロック 重量が相殺され、シリンダ出力のみが対象物に加わります。 よく、考察されましたね。微小圧力（微小出力）には、必要な用件です。 また、シリンダには、パッキン等のゴム抵抗があるので、低出力には 低摩擦（低抵抗）シリンダを使用し、最低作動圧を下げます。 これも、シリンダ製作メーカーのカタログ等で確認下さい。 又は、シリンダのボア径を小さくすると、圧力が上昇して、間接的に 作動圧を上げることになります。
小生の前回アドバイスを基に、計算し確認を取る様にしてほしかったです。 さて、円柱ブロックはφ40mmで長さが80mmなので、面積は40mm×80mm＝ 3200mm2です。そこに、5[daN/㎠]の力が加わるので、デシは1/10なので 0.5N/cm2とし、単位を揃えますと0.005N/mm2となり、 0.005N/mm2×3200mm2＝16N＝1.63kgのエアシリンダ力（りょく）となります。 円柱ブロック重量が5kgなら、その重量だけでも5[daN/㎠]の圧力をオーバー します。 そして、エアシリンダ内径はφ32mm、その面積はπ×φ32mm×φ32mm÷4＝ 804mm2です。エアシリンダ力（りょく）1.63kgを出すには、1.63kg÷804mm2 ＝0.00203kg/mm2＝0.203kg/cm2≒0.02MPa＝20kPaのエア圧力が必要です。 ですが、通常のシリンダでは、シール材の抵抗等が大きいため、0.203kg/cm2 での安定作動と安定出力は難しく、低摩擦（低抵抗）シリンダの様な軽い力 でも動作するシリンダの選択が必要です。 蛇足ですが、シリンダの出側と戻り側は、断面積がロッド分だけ異なるので 同じ圧力を掛けても力の大きさは、ロッド断面積分だけ異なります。 また、φ40mm×80mm円柱ブロック重量が約5kgは？？です。 鉄鋼製で計算し π×φ40mm×φ40mm÷4×80mm×7.85÷1000000＝0.789kg となりますが、その6倍以上です。
お礼
後の先、アフターユー様 大変ご丁寧な回答ありがとうございました。 すばらしいご回答に感謝致します。 とても助かりました。 重量等は数値が合わず申し訳ありませんでした。 計算式が知りたくて大体の数字で記載してしまいました。 計算式として （実押圧力×円柱面積－円柱重量）÷シリンダ内径面積 で必用圧力を求められるわけですね。 しつこくて申し訳ありませんが、もう一つ教えて頂きたいのですが シリンダーの出側で垂直下降させて円柱を押し付けた時は重量を差し引くと 前回答で教えて頂いたのですが、シリンダー出側で円柱を垂直上昇させた場合も円柱重量を差し引くのでしょうか？それとも重量をプラスするのでようか？またシリンダー出側で水平に円柱を押し当てた場合の円柱重量はどうなのでしょうか？ 大変初歩的な質問で申し訳ありませんが何卒ご回答よろしくお願い致します。
先ず、単位を揃えるか、単位の換算を間違えない様に計算しましょう。 以下に、計算の方法をアドバイスします。 ５[daN/㎠]の力で押し付けるですが、daがデシなら0.5N/cm2ですね。 それと、円柱ブロックの長さが出ていないと？？です。 重量と材質（比重）で、長さを求めるなら、**mmを長さにしましょう。 φ32の単位はmm、φ40の単位はmmでしょうか？ そして、面圧は、円柱ブロックφ40mmを直径でカットして、そのカット 面に垂直に当たる荷重（圧力）を求めると判断して良いのでしょうね。 さて、0.5N/cm2に面積を掛けると力が出ます。《単位に要注意》 0.5N/cm2は50N/mm2です。50N×φ40mm×**mm＝の答えが必要な力です。 シリンダを垂直に使用で、5kg(49N)を差し引く場合は、引きましょう。 シリンダのパワー（力）は、シリンダの内径φ32mm×φ32mm×π÷4で 面積を求め、圧力を掛ければ求まります。 これは、先程求めた力を（φ32mm×φ32mm×π÷4）で割れば、圧力が 求まります。 単位に注意して、計算してみて下さい。
お礼
ご回答ありがとうございます。助かります。 大変参考になりました。 申し訳ありませんが、あと少し教えて頂きたいのですが 円柱の面圧はφ４０の面積ではなくて（φ４０＊円柱の長さ－重量）で宜しいのでしょうか？ 又、円柱の重量は垂直に上側に押し当てる場合と垂直に下側に押し当てる場合と水平に押し当てる時は重量をマイナスで宜しいのでしょうか？ φ３２とφ４０の単位はｍｍです。 円柱長さは８ｃｍです。 お手数ですがもう少し宜しくお願い致します。
補足
ご回答ありがとうございます。助かります。 大変参考になりました。 申し訳ありませんが、あと少し教えて頂きたいのですが 円柱の面圧はφ４０の面積ではなくて（φ４０＊円柱の長さ－重量）で宜しいのでしょうか？ 又、円柱の重量は垂直に上側に押し当てる場合と垂直に下側に押し当てる場合と水平に押し当てる時は重量をマイナスで宜しいのでしょうか？ φ３２とφ４０の単位はｍｍです。 円柱長さは８ｃｍです。 お手数ですがもう少し宜しくお願い致します。
お礼
後の先、アフターユー様 何度も丁寧なご回答ありがとうございました。 計算式として計算式として ?垂直下降：（実押圧力×円柱面積－円柱重量）÷シリンダ内径面積 ?垂直上昇：（実押圧力×円柱面積＋円柱重量）÷シリンダ内径面積 ?水平前進：（実押圧力×円柱面積）÷シリンダ内径面積 で必用圧力を求められるわけですね？ 大変参考になり、早速上記公式に数値を当てはめて実際に計算して 必用圧力を計算してみたいと思います。 この度はご丁寧なご指導ありがとうございました。
補足
後の先、アフターユー様 何度も丁寧なご回答ありがとうございました。 計算式として計算式として ?垂直下降：（実押圧力×円柱面積－円柱重量）÷シリンダ内径面積 ?垂直上昇：（実押圧力×円柱面積＋円柱重量）÷シリンダ内径面積 ?水平前進：（実押圧力×円柱面積）÷シリンダ内径面積 で必用圧力を求められるわけですね？ 大変参考になり、早速上記公式に数値を当てはめて実際に計算して 必用圧力を計算してみたいと思います。 この度はご丁寧なご指導ありがとうございました。