보어 직경, 압력, 효율, 스트로크, 사이클로 공압 실린더 힘과 FAD 공기 소비량을 계산합니다.
공압 실린더는 압축 공기 압력을 클램핑, 분류, 포장, 픽앤플레이스 자동화에 적합한 속도와 스트로크 범위의 직선 추력으로 변환합니다. 이 계산기는 보어 직경, 로드 직경, 공급 압력으로부터 단동 또는 복동 실린더의 전진·후진 추력을 계산하며, 유압과 동일한 방식으로 로드 측의 축소된 환형 면적을 반영합니다 — 다만 작동 압력은 훨씬 낮습니다.
전진 추력 F = P × π × D² / 4, 여기서 P는 공급 압력(통상 60~150 psi 또는 4~10 bar), D는 보어 직경입니다. 후진 추력은 환형 면적을 사용합니다: F = P × π × (D² − d²) / 4 (d: 로드 직경). 공기는 압축성이 있으므로 동적 추력은 유량 제한과 씰 마찰의 영향을 유압보다 크게 받습니다. 일반적으로 실린더는 정적 하중보다 20~30% 크게 선정하여 초기 기동 마찰을 극복합니다. 속도는 공급 유량보다 배기 유량에 의해 결정되므로, 미터아웃 유량 제어가 미터인보다 부드러운 동작을 제공합니다. 스프링 복귀 단동 실린더는 스트로크 말단에서 스프링 반력으로 인해 공압 추력의 60~70%만 발휘됩니다.
6 bar 공급 25 mm 푸셔를 선정하는 포장 라인 엔지니어가 295 N 전진 추력을 확인하고 마찰 여유 30%를 추가한 뒤, 사이클 타임 내 100 mm 스트로크를 0.4초에 완료하도록 유량 제어 밸브를 조정합니다.
80 mm 보어 클램프를 7 bar에서 3,520 N 전진 추력으로 선정했으나 실제 공작물 측에서 2,800 N만 측정되었습니다. 계산기로 확인하니 무윤활 로드 씰의 초기 기동 마찰 허용값 20%에 해당하는 차이임을 확인합니다.
스프링 복귀 이젝터를 선정하는 자동화 기술자가 신호 소실 시 원활한 복귀를 위해 공압 스트로크 추력이 하중보다 30% 이상 크고, 신장 위치에서 스프링 반력 40%를 감안해도 충분한지 검증합니다.
공압 시스템은 6~10 bar, 유압 시스템은 70~300 bar에서 운전됩니다. 동일 보어에서 6 bar 대 200 bar 비교 시 추력 차이는 약 1/30로, 유압이 대형 프레스를 지배하는 이유입니다.
공기는 압축성이 있어 서보 제어 없이는 중간 스트로크 위치 결정이 어렵습니다. 피드백 없는 반복 정도는 ±2~5 mm, 서보 공압 적용 시 0.1~0.5 mm입니다.
현대 실린더는 자기 윤활 씰을 사용하므로 깨끗하고 건조한 공기만 있으면 됩니다. 고사이클(10 Hz 이상) 운전에는 인라인 루브리케이터가 수명을 연장하지만, 저사이클 운전에는 불필요합니다.