내부 에어 쿠션의 운동 에너지 흡수 한계 계산

내부 에어 쿠션은 선정 기종이 공개한 질량, 속도, 압력 및 조정 범위 안에서만 이동 하중을 정지시킬 수 있습니다. 쿠션 진입 시 이동 조립체의 운동 에너지부터 계산하고 제조사의 비교 방식을 그대로 따르십시오. 카탈로그에 따라 허용 운동 에너지, 하중-속도 그래프 또는 제품 형상을 반영한 정격 지수를 사용합니다. 계산이 맞아도 다른 정의의 한계와 비교하면 잘못된 선정이 됩니다. 기본 이동 하중 운동 에너지 계산은 첫 단계일 뿐이며 챔버 체적, 보어 또는 추정 최고 압력은 정확한 카탈로그를 대신할 수 없습니다.

핵심 요점

SMC CA2 에어 쿠션 정격은 다섯 보어에서 2.8~29 J입니다.

평균 스트로크 속도가 아니라 측정한 쿠션 진입 속도를 사용하십시오.

선정 기종의 운동, 충돌 또는 흡수 에너지 정의를 따르십시오.

공개 한계를 하나라도 넘으면 외부 감속을 선택하십시오.

공개된 내부 에어 쿠션 한계의 의미

SMC는 보어 40~100 mm CA2 실린더에서 에어 쿠션 작동 시 허용 운동 에너지로 2.8, 4.6, 7.8, 16 및 29 J를 제시합니다(SMC CA2 카탈로그, 2026-07-23 열람). 이 값은 해당 시리즈와 명시 조건에만 적용됩니다.

내부 에어 쿠션 에너지 한계는 제조사가 정의한 에너지, 질량-속도 조합 또는 정격에 대한 제품별 허용 경계입니다. 가상의 밀폐 공기 체적이 추정 압력에 도달할 때 저장하는 열역학 에너지가 아닙니다.

카탈로그 용어	나타낼 수 있는 값	올바른 비교
허용 운동 에너지	명시 조건의 쿠션 진입 시 허용 이동 에너지	별도 지시가 없으면 $\frac{1}{2}mv_c^2$ 와 비교
허용 충돌 에너지	기계적 끝단의 허용 잔류 에너지	총 쿠션 흡수 용량으로 취급하지 않음
흡수 에너지	운동 에너지와 지정 추진력 또는 중력 일	제조사의 전체 흡수 에너지 식 사용
하중-속도 쿠션 그래프	승인된 이동 질량과 진입 속도 조합	두 입력을 그래프에 표시
쿠션 정격 지수	다른 표와 연결된 카탈로그 전용 지수	해당 카탈로그 방식 안에서만 비교

SMC C55 자동 에어 쿠션 데이터는 쿠션 진입 허용 에너지와 끝 위치 허용 충돌 에너지를 구분하며 보어 100 mm의 값은 각각 13.2 J와 4.54 J입니다(SMC C55 카탈로그, 2026-07-23 열람).

각 표기는 정의된 시험 경계입니다. 진입과 충돌 한계가 모두 있으면 하나를 통과해도 다른 하나가 자동으로 통과되지 않습니다. 하중-속도 곡선만 있다면 그 곡선이 한계입니다. 동작 순서는 고속 실린더 에어 쿠션 가이드를 참조하십시오.

계산에 포함할 에너지 항

SMC MY2 방식은 흡수 에너지를 운동 에너지와 추력 에너지로 나누고 수평, 수직 하향 및 수직 상향에 따라 추력 항을 바꿉니다(SMC MY2 카탈로그, 2026-07-23 열람). 이는 해당 제품의 정의된 방식이지 모든 실린더의 보편 규칙이 아닙니다.

운동 에너지 방식: 쿠션 진입 이동 에너지를 허용 운동 에너지 표와 비교합니다.
하중-속도 방식: 측정 질량과 진입 속도를 쿠션 차트에 직접 표시합니다.
흡수 에너지 방식: 공급업체가 지정한 지속 추력 또는 중력 일을 더합니다.
정격 지수 방식: 질량과 속도를 카탈로그 정격으로 변환해 보어, 로드 및 회로 구성과 비교합니다.

물리적으로 존재한다는 이유만으로 항을 더하지 마십시오. 표가 지정 압력과 시험 방식을 이미 반영했다면 별도 압력-체적 계산은 중복될 수 있습니다. 반대로 제조사가 추진 일을 요구하면 생략해서는 안 됩니다. ACE 외부 쇼크 업소버 방식은 사이클당 운동 에너지, 추진력 에너지, 사건당 총에너지 및 시간당 총에너지를 구분합니다(ACE Controls, 2026-07-23 열람).

계산표 필드	기록할 증거
실린더 시리즈 및 전체 모델	카탈로그 또는 구성 데이터시트
쿠션 형식	조정식 에어, 자동조정 에어, 엘라스토머 또는 기타
한계 형식	에너지 표, 충돌 표, 하중-속도 그래프 또는 정격 지수
기준 압력 및 회로	정확한 카탈로그 주석 또는 그래프 조건
이동 질량 정의	포함할 실린더 부품, 캐리지, 공구 및 하중
속도 정의	쿠션 진입, 충돌, 최대 또는 평균 속도
추가 일 항	선정 방식에서 요구하는 항만 기록

쿠션 진입 운동 에너지 계산

Parker P1F-T 지침은 쿠션 시작 시 피스톤 속도가 일반적으로 평균 속도보다 약 50% 높다고 설명합니다(Parker P1F-T 카탈로그, 2026-07-23 열람). 직접 측정할 수 없을 때만 해당 Parker 지침으로 사용하십시오.

E_k = \frac{1}{2}m v_c^2

$E_k$ 는 J 단위 운동 에너지, $m$ 은 kg 단위 총 이동 질량, $v_c$ 는 m/s 단위 쿠션 진입 속도입니다.

m = m_{\mathrm{load}} + m_{\mathrm{tooling}} + m_{\mathrm{mount}} + m_{\mathrm{moving\ actuator}} + m_{\mathrm{coupled}}

축과 함께 이동하는 제품, 지그, 이동판, 체결구, 로드 또는 캐리지와 결합 기구를 포함하고 고정 몸체와 프레임은 제외하십시오. 링크와 회전 기구는 반사 질량 또는 회전 에너지를 계산합니다. 위치 추적, 엔코더 또는 알려진 짧은 거리의 두 센서로 쿠션 결합 가까이에서 속도를 측정하십시오. 전체 스트로크 평균은 가속과 밸브 지연을 숨깁니다. 하중-속도 차트 가이드가 측정 쌍 표시법을 설명합니다.

유량과 면적만 알면 실린더 속도 계산기로 예비 추정할 수 있지만 압축성, 배압, 밸브 컨덕턴스 및 하중 때문에 실제 진입 속도 측정을 대신하지 못합니다.

\frac{E_{0.8v}}{E_v} = \left(\frac{0.8v}{v}\right)^2 = 0.64

속도를 20% 낮게 추정하면 에너지는 정확값의 64%입니다. 실제 속도가 ${1.2}v$ 이면 에너지는 ${1.2}^2 = 1.44$ 배입니다.

질량 오차는 선형, 속도 오차는 제곱으로 변하므로 속도 측정 개선이 작은 브래킷 질량 추정보다 선정을 더 크게 바꾸는 경우가 많습니다.

쿠션 중 구동력과 중력

SMC MY2 방식은 수평에 $F s$ , 수직 하향에 $(F + mg)s$ , 수직 상향에 $(F - mg)s$ 를 사용합니다(SMC MY2 카탈로그, 2026-07-23 열람). 선정 방식이 요구할 때만 적용하십시오.

E_d = F_d s_c

$E_d$ 는 구동 일, $F_d$ 는 정지 방향으로 계속 미는 순힘, $s_c$ 는 쿠션 또는 흡수기 스트로크입니다.

E_g = \pm m g s_c

$E_g$ 는 중력이 정지점 쪽으로 밀면 양, 반대하면 음이며 $g = 9.81\ \mathrm{m/s^2}$ 를 사용합니다. 거리는 전체 실린더 이동량이 아니라 관련 정지 스트로크입니다.

E_{\mathrm{required}} = E_k + E_d + E_g

부호와 힘 정의는 제조사 도식과 맞아야 합니다. 감속 중 챔버 압력과 배압 및 마찰은 변할 수 있으므로 지정이 없으면 측정값 또는 타당한 최악 조건을 사용하십시오. 6 bar 하중-속도 곡선에 별도 $F_d s_c$ 를 더하는 식으로 방식을 섞지 마십시오.

보어 크기나 챔버 체적으로 한계를 정할 수 없는 이유

Festo는 한 100 mm DSBC 구성에 끝 위치 충돌 에너지 2.5 J와 쿠션 길이 31 mm를 명시하고(Festo DSBC-100 기술 데이터, 2026-07-23 열람), SMC 100 mm CA2는 허용 운동 에너지 29 J를 제시합니다. 서로 다른 지표, 구조 및 조건이므로 같은 용량처럼 비교할 수 없으며 보어만으로 전용 한계를 만들 수 없습니다.

W = \int p\,dV

이 식은 압력-체적 경계 일을 나타냅니다. 이론적인 $pV$ 계산은 시뮬레이션에 활용할 수 있지만, 니들 유량 이력, 열전달, 쿠션 결합 형상, 씰 누설, 반대 챔버 구동, 엔드 캡 응력 또는 허용 잔류 충돌을 알려 주지 않습니다. 쿠션 스피어가 배기 경로를 닫은 뒤 체적은 줄고 공기는 제한부로 빠져나갑니다. 쿠션 니들 유량 해석이 이 문제를 다룹니다.

쿠션 스피어 직경과 결합 길이
조정식 또는 고정 제한부 형상
쿠션 씰 누설과 체크 밸브
피스톤, 캐리지 및 로드 이동 질량
허용 압력과 구조 응력
운전 방향과 유효 피스톤 면적
배기 배압과 미터 아웃 회로
기계적 끝단의 허용 잔류 충격

보어는 올바른 표를 찾는 검색 키이지 용량식이 아닙니다. 챔버 체적은 공급업체가 나머지 과도 모델과 검증 한계를 제공할 때만 유효한 모델 입력입니다.

제조사 쿠션 차트 읽는 방법

Parker 4MA는 총 이동 중량과 최대 속도를 필요 쿠션 정격으로 환산한 뒤 배압 유무에 따른 별도 표와 비교합니다(Parker 엔지니어링 데이터, 2026-07-23 열람).

그래프의 압력, 방향, 장착, 로드, 쿠션 및 회로 가정을 확인합니다.
축에 지정된 입력을 계산하거나 측정합니다.
요구되는 이동 피스톤, 로드 또는 캐리지 질량을 포함합니다.
운전점을 표시하거나 정격을 계산합니다.
맞는 보어, 로드 직경 및 방향 표를 고릅니다.
양 끝 쿠션이면 전진과 후진을 반복합니다.
속도, 압력, 질량, 에너지 또는 조정 한계를 하나라도 벗어나면 거부합니다.

Parker 4MA 표는 배압 유무에 다른 정격을 주므로 소음기, 긴 튜브, 밸브 또는 미터 아웃 제한이 선정을 무효로 만들 수 있습니다. Parker 로드리스 지침은 쿠션 거리를 50% 줄이면 효과가 60~70% 감소할 수 있다고 설명합니다(Parker 로드리스 실린더 카탈로그, 2026-07-23 열람). 용량을 거리와 단순 비례시키지 마십시오.

J 단위 결과는 선정 제품의 지정 방식으로만 허용됩니다. 한 수치를 통과해도 다른 카탈로그 한계를 무시할 수 없습니다.

계산 예: 63 mm SMC CA2 점검

63 mm CA2는 허용 운동 에너지 7.8 J와 피스톤 속도 50~500 mm/s를 제시합니다(SMC CA2 카탈로그, 2026-07-23 열람). 총 이동 질량 30 kg, 진입 속도 0.50 m/s이면:

E_k = \frac{1}{2}(30)(0.50)^2 = 3.75\ \mathrm{J}

R_E = \frac{E_k}{E_{\mathrm{allow}}} = \frac{3.75}{7.8} = 0.481

허용 에너지의 48.1%를 사용하고 속도는 공개 상한과 같습니다. 두 검사는 통과하지만 장착, 측하중, 조정, 회로, 압력, 온도 및 반복 거동은 별도입니다. 속도만 0.75 m/s로 바꾸면:

E_k = \frac{1}{2}(30)(0.75)^2 = 8.44\ \mathrm{J}

에너지가 7.8 J를 넘고 속도도 0.50 m/s 상한을 넘어 두 번 실패합니다. 이 7.8 J를 다른 63 mm 실린더에 적용하지 마십시오. C55 63 mm 모델은 진입 허용 에너지 5.3 J입니다.

도구실린더 선정실린더 쿠션 에너지 계산기운동 에너지, 지속 구동 일, 중력 일 및 용량 사용률을 계산한 뒤 정확한 실린더 카탈로그와 비교하십시오.쿠션 흡수 에너지 = (0.5 x 질량 x 속도^2 + 구동 일 + 중력 일) x 안전계수이동 질량충돌 속도구동력쿠션 행정계산기 열기

외부 쇼크 업소버가 필요한 경우

Parker는 필요 정격이 4MA 쿠션 정격을 넘으면 다른 또는 외부 감속을 선택하라고 안내합니다(Parker 엔지니어링 데이터, 2026-07-23 열람). 니들을 더 조여도 공개 범위는 넓어지지 않습니다.

에너지, 질량 또는 진입 속도가 한계를 넘음
하중과 속도 변화로 한 설정에서 충격과 반발을 모두 피할 수 없음
배압 또는 회로가 차트 조건 밖임
최고 압력, 엔드 캡 하중 또는 잔류 충격이 허용되지 않음
생산 속도를 충분히 줄일 수 없음
필요한 감속 프로파일에 쿠션 길이가 부족함

속도 저감은 에너지를 제곱으로 줄이지만 중앙 스트로크만 느려지고 진입 속도가 그대로면 효과가 없습니다. 감속 프로파일 가이드를 사용하십시오. 처리량 때문에 속도를 낮출 수 없으면 다른 쿠션 실린더, 서보 공압 또는 외부 흡수기를 선택합니다. 외부 쇼크 업소버 사이징 가이드는 사건당 및 시간당 에너지, 지속 일, 유효 질량, 속도, 복귀 시간, 온도 및 장착을 다룹니다.

시운전에서는 진입 위치와 속도, 가능하면 양 챔버 압력, 니들 기준, 반발, 최종 충격 및 변동을 기록합니다. 정지가 거칠어지면 니들을 더 잠그기 전에 쿠션 고장 진단 순서를 사용하십시오.

내부 에어 쿠션 에너지 FAQ

SMC CA2는 다섯 에너지값과 50~500 mm/s 속도 범위를 함께 제시하고 Parker 4MA는 배압 유무에 따라 정격을 구분합니다(SMC, Parker, 2026-07-23 열람).

챔버 체적으로 최대 내부 쿠션 에너지를 정할 수 있습니까?

아닙니다. 체적만으로 니들 유량, 열전달, 쿠션 형상, 씰 누설, 구조 한계 또는 허용 잔류 충격을 정할 수 없습니다. 검증된 모델과 정확한 제조사 선정 방식을 사용하십시오.

운동 에너지 식에는 어떤 속도를 넣어야 합니까?

쿠션 결합 시 피스톤 속도 또는 제조사가 지정한 충돌점 속도를 사용하십시오. 전체 스트로크 평균을 자동으로 사용하지 마십시오.

실린더 추력을 항상 운동 에너지에 더해야 합니까?

아닙니다. 제조사 방식이 지속 추력을 포함하는 흡수 에너지 계산을 요구할 때만 더합니다. 다른 정의의 방식을 섞으면 중복 계산할 수 있습니다.

공개 에너지 미만이면 안전한 정지가 보장됩니까?

아닙니다. 에너지 외에도 속도, 압력, 하중, 장착, 측하중, 회로, 방향, 온도 및 조정 요구사항을 충족해야 합니다.

내부 쿠션을 외부 쇼크 업소버로 바꿔야 하는 시점은 언제입니까?

운전점이 한계를 넘거나 하중과 속도 변화가 한 설정 범위를 벗어나거나 시운전에서 충격을 제거할 수 없을 때 외부 감속을 사용하십시오.

출처 및 기술 참고자료

SMC CA2 시리즈 에어 실린더 카탈로그. 2026-07-23 열람.
SMC C55 시리즈 자동 에어 쿠션 카탈로그. 2026-07-23 열람.
SMC MY2 시리즈 기계 결합 로드리스 실린더 카탈로그. 2026-07-23 열람.
Parker 4MA 적용 엔지니어링 데이터. 2026-07-23 열람.
Parker P1F-T ISO 실린더 카탈로그. 2026-07-23 열람.
Parker 로드리스 공압 실린더 카탈로그. 2026-07-23 열람.
Festo DSBC-100-25-PPVA-N3 기술 데이터. 2026-07-23 열람.
Festo, 실린더 쿠션의 가장 일반적인 세 가지 방식. 2022-07-07 발행, 2026-07-23 열람.
ACE Controls, 산업용 쇼크 업소버 계산 기준. 2026-07-23 열람.