진공 패드 흡착력 계산기
패드 지름·진공압·안전율로 진공 패드의 흡착력(N·kgf)을 계산하고, 공작물에 필요한 진공압·패드 지름, 배관 용적과 흡착 응답 시간까지 SMC 식으로 봅니다.
계산식 (SMC)
- 흡착력 W(N) = P(kPa) × S(cm²) × 0.1 × 1/t
- S = π/4 × (패드 지름 cm)², t 수평 4 이상 · 수직 8 이상
- 필요한 진공압 P = W × t ÷ (S × 0.1)
- 배관 용적 V(L) = π/4 × D(mm)² × L(m) ÷ 1000
- 평균 흡입 유량 Q = V × 60 ÷ T1 + QL, 이젝터 최대 흡입 유량 = (2~3) × Q
- 응답 시간 T1 = V × 60 ÷ Q, T2 = 3 × T1, Q = Q1·Q2 중 작은 값
- Q1 = 이젝터 최대 흡입 유량 × (1/2~1/3), Q2 = C × 55.5, 누설량 QL = 55.5 × CL
패드 지름별 흡착력 (N, 계산값)
| 패드 | 면적 cm² | −60 kPa 이론 | −60 kPa 수평 (÷4) | −60 kPa 수직 (÷8) | −80 kPa 이론 |
|---|---|---|---|---|---|
| ø10 | 0.785 | 4.71 | 1.18 | 0.589 | 6.28 |
| ø20 | 3.14 | 18.8 | 4.71 | 2.36 | 25.1 |
| ø32 | 8.04 | 48.3 | 12.1 | 6.03 | 64.3 |
| ø40 | 12.6 | 75.4 | 18.8 | 9.42 | 101 |
| ø50 | 19.6 | 118 | 29.5 | 14.7 | 157 |
| ø63 | 31.2 | 187 | 46.8 | 23.4 | 249 |
| ø80 | 50.3 | 302 | 75.4 | 37.7 | 402 |
| ø100 | 78.5 | 471 | 118 | 58.9 | 628 |
SMC 이론 흡착력 표는 같은 식을 쓰되 끝자리를 버리거나 반올림해 적어(예: ø40 −60 kPa 75 N) 이 표와 끝자리가 조금 다를 수 있습니다. 이 계산기가 SMC 표와 끝자리 하나 안쪽으로 맞는지 시험으로 확인했습니다.
SMC 선정 예 (같은 값이 나오는지 시험으로 확인)
- 반도체 칩 1 g(0.0098 N)을 ø4 패드(0.13 cm²) 하나로 수평 흡착, 안전율 4: P = 0.0098 × 4 ÷ (0.13 × 0.1) = 3.0 kPa → −3.0 kPa 이상이면 듭니다.
- 내경 2 mm·1 m 배관: V = π/4 × 2² × 1 ÷ 1000 = 0.0031 L. 응답 300 ms 면 Q = 0.0031 × 60 ÷ 0.3 = 0.62 L/min, 이젝터 최대 흡입 유량은 1.24~1.86 L/min 이상.
- 최대 5 L/min 이젝터: Q1 = 5 × 1/3 ≈ 1.7, 배관 C 0.22 → Q2 = 12.2 L/min. 작은 쪽 1.7 로 T1 = 0.0031 × 60 ÷ 1.7 = 0.109 s(109 ms).
읽는 법
- 진공압을 두 배로 하면 흡착력도 두 배, 패드 지름을 두 배로 하면 네 배입니다. SMC 는 진공압을 지나치게 높이면 패드가 빨리 닳고 응답이 늦어진다고 적으니, 지름·개수로 힘을 맞추는 쪽이 낫습니다.
- 이론 흡착력은 정지 상태의 값입니다. 옮길 때의 가속도·바람·충격, 패드가 약한 옆 방향 힘과 모멘트는 안전율로 덮습니다 — 그래서 수평 4, 수직 8 이상입니다.
- 통기성이 있거나 표면이 거친 공작물은 공기가 새어 진공압이 떨어집니다. 계산에는 떨어진 뒤의 진공압을 넣고, 새는 양은 누설량 QL 로 더합니다.
- 이젝터의 평균 흡입 유량은 최대값의 1/2~1/3 이라 응답 시간은 범위로 나옵니다. 느린 쪽(1/3)으로 맞추면 여유가 생깁니다.
자주 묻는 것
진공 패드 흡착력 공식은?
SMC 식은 W(N) = P(kPa) × S(cm²) × 0.1 × 1/t 입니다. ø40 패드(12.57 cm²)에 −60 kPa 면 이론 흡착력 75.4 N, 수평 안전율 4 로 나누면 18.8 N(약 1.9 kg)입니다.
안전율은 얼마로 하나요?
SMC 는 수평 흡착(패드가 아래를 보고 듦) 4 이상, 수직 흡착(옆면을 잡고 듦) 8 이상을 적습니다. 수직 흡착은 되도록 피하라고 합니다.
−60 kPa 은 어디서 나온 값인가요?
SMC 는 이젝터를 쓸 때 진공압을 대략 −60 kPa 로 보라고 적습니다. 흡착 후 안정된 진공압보다 낮게 잡아야 합니다.
흡착 시간(응답 시간)은 어떻게 계산하나요?
T1 = 배관 용적 V × 60 ÷ 평균 흡입 유량 Q 로 최종 진공압의 63 % 까지, 95 % 까지는 그 3배입니다. 배관이 길고 굵을수록 V 가 커져 느려집니다.
패드를 움직이는 실린더의 힘은 공압 실린더 추력 계산기. 진공 이젝터·실린더가 쓰는 압축 공기 양은 공압 실린더 공기 소비량 계산기. 패드·이젝터 고르는 순서는 진공 패드 흡착력과 이젝터 고르기 가이드.
근거
식과 예는 SMC «Vacuum Equipment Model Selection»(SMC 공식 사이트 PDF) — 4-P0878-883(p.878 예, p.880 흡착력 식·안전율·이론 흡착력 표), 6-4-p0033-vacuum(A33 §3 이젝터 유량 식, §4 누설량), 6-4-p0034-vacuum(A34 §5 응답 시간 식), 4-P0891(p.891 반도체 칩 선정 예), 4-P0892(p.892 배관 용적 그래프 예)에서 옮겼고, 이 계산기가 그 값을 다시 내는지 시험으로 확인했습니다. 이젝터 유량·배관 컨덕턴스는 쓰는 제품의 카탈로그 값을 보세요.