リニアアクチュエータ推力計算ツールとは?
このツールは、シリンダやラムなどの油圧・空圧リニアアクチュエータが発生する理論上の出力(推力)を、ピストンに作用する流体圧力から求めます。ピストンは圧力を実際に押し出す機械的な力へと変換します。ボア径が大きいほど、また圧力が高いほど、得られる力は大きくなります。
使い方
まず作動圧力を入力し、単位(bar・psi・kPa・MPa)を選択します。続いてボア(ピストン)径をミリメートル単位で入力してください。計算ツールは伸び側(押し出し)の推力をニュートンで算出し、便利な換算値としてキログラム重(kgf)とポンド重(lbf)、さらにピストン面積も表示します。
計算式の解説
基本となる式は \(F = P \times A\) です。ここで \(A\) は円形ピストンの断面積で、$$A = \frac{\pi}{4} \cdot D^{2}$$ で求められます。圧力をパスカルに、径をメートルに換算することで、力がニュートンで得られます(\(1\ \text{Pa} \times 1\ \text{m}^{2} = 1\ \text{N}\))。これは全ボア面(伸び)ストロークにおける理想的な力です。ロッド側シリンダの引き込み(縮み)時の力は、ロッドの分だけ有効面積が小さくなるため低くなりますが、このケースは本ツールでは計算対象外です。
計算例
空圧シリンダを 6 bar で作動させ、ボア径が 50 mm の場合。面積 $$= \frac{\pi}{4} \cdot (0.05)^{2} = 0.0019635\ \text{m}^{2}$$ 圧力 $$= 6 \times 100000 = 600{,}000\ \text{Pa}$$ 力 $$= 600{,}000 \times 0.0019635 \approx \mathbf{1{,}178\ \text{N}}$$ (約 120 kgf、あるいは 265 lbf)となります。
よくある質問(FAQ)
摩擦損失は含まれていますか? いいえ。これは理論値です。実際のシリンダはシールの摩擦などにより、この値のおよそ85〜95%の力を発揮します。
なぜ引き込み時の力は違うのですか? ロッド側ではピストンロッドの分だけ受圧面積が減るため、同じ圧力でも発生する力は小さくなります。
どの圧力を入力すればよいですか? システムからアクチュエータへ供給される調整後の作動圧力(レギュレータ設定圧)を使用してください。