このツールについて
エアシリンダー出力計算ツールは、供給する空気圧とシリンダーの内径(ボア径)から、エアシリンダーが理論上発生できる力を求めるものです。力学の原理は世界共通なので、このツールはどの国でもそのまま使えます。お使いの圧力計の表示に合わせて、単位(bar・psi・kPa)を自由に選んでください。
使い方
まず空気圧を入力し、その単位を選びます。次にシリンダーの内径(ボア径)をミリメートル単位で入力してください。引き込み(リトラクト)力も求めたい場合は、ピストンロッドの径も入力します。ロッド側ではロッドがピストン面の一部を占めるため、有効受圧面積が小さくなります。引き込み力を計算しないときは、ロッド径を0のままにしてください。
計算式の解説
力は「圧力 × 面積」で求められます。すなわち \(F = P \times A\) です。ピストン面は円なので、その面積は $$A = \frac{\pi}{4} \cdot d^{2}$$ となります。押し出し(伸長)時はボアの全断面積を使います。引き込み(後退)時はロッドの断面積を差し引くため、面積は環状(ドーナツ状)になり、$$A = \frac{\pi}{4} \cdot \left(d^{2} - d_{r}^{2}\right)$$ となります。圧力をパスカルに(1 bar = 100,000 Pa、1 psi ≈ 6894.76 Pa、1 kPa = 1000 Pa)、面積を平方メートルに換算すれば、結果はニュートン(N)で得られます。
計算例
内径50.8 mmのシリンダーを100 psiで使用する場合:$$P = 100 \times 6894.757 = 689{,}475.7 \ \text{Pa}$$ 面積 $$= \frac{\pi}{4}\left(0.0508\right)^{2} = 0.0020268 \ \text{m}^{2}$$ 力 $$= 689{,}475.7 \times 0.0020268 \approx 1397.45 \ \text{N}$$ となります。内径が2.5倍になり面積が同じ比率で増えれば、発生する力もそれに比例して大きくなります。
よくある質問
これは実際の作動力ですか? いいえ。これはあくまで理論上の静的な力です。実際の出力は、シールの摩擦(通常3〜10%程度の損失)や排気側の背圧の影響で、これより小さくなります。
なぜ引き込み力は押し出し力より小さいのですか? ロッド側ではピストンロッドが受圧面の一部を占めるため、後退時に圧力を受ける面積がその分小さくなるからです。
どの単位を使えばよいですか? お使いのレギュレーター(圧力計)が表示している単位をそのまま使ってください。計算ツールが内部でパスカルに換算します。