静电造成停机对策Q&A

【原因】

将工件投入供料器时,工件之间已经发生了摩擦,并因此而带电。

或是在工件堆叠的状态下施加振动,导致工件相互摩擦,发生摩擦带电。

工件之间像这样相互摩擦,发生摩擦带电后,库仑力会作用于工件之间,引发不同极性相吸,同极性相斥的现象。

根据带电序列表,相同物质之间产生静电时的带电量非常小,几乎等同于不带电。但实际上,受工件表面清洁度、偏析、密度差等因素的影响,最终呈现的表面能量状态不同,因此相同物质之间也会发生摩擦带电,并且可能带有+、-中的任意一种电荷。
(在工件表面,可能存在带+电的位置和带-电的位置等,就算是同一件工件,带电的模式也不是固定不变的)

这种情况也是有可能发生的
  1. A:带+电
  2. B:带-电
这种情况也是
有可能发生的

【对策】

由于“工件间的相互摩擦”会导致摩擦带电,因此在发生摩擦时极力避免摩擦带电,就是对策的第一步。
换言之,在投入工件,或在容器内堆叠工件等时,可以安装静电消除器来消除静电,由此避免贴合。

供料部是金属制和树脂制时,发生贴附的原理有所不同,但这两种附着现象共通的重要原因,都是工件本身带电。

供料部为金属材质时

供料部为金属材质时,工件带电是附着的主要原因。
当带电的工件接近金属体时,金属体内部会发生“静电诱导”,金属体的表面会恰好表现出与工件的带电极性相反的带电状态。
这会导致电荷吸引力作用于工件与金属体之间,使两者贴合。

供料部为树脂材质时

供料部为树脂材质时,不会发生类似于金属材质时的静电诱导现象,但经常会由于工件之间的摩擦,供料部与工件之间的摩擦,导致摩擦带电。
这种摩擦带电会使库仑力作用于工件与供料部之间,导致贴附的发生。

虽然供料部材质不同(金属或树脂)时的问题成因不同,但非常遗憾的是,无论是哪种情况,通过接地都是无法起到防止效果的。

供料部为金属材质时

供料部为金属材质时,接地的确能够消除金属体本身所带的电荷,但防止贴附却是另一个问题。正如Q02中所阐述的,贴附的原因,是带电工件靠近(接触)金属体,引起了静电诱导,因此接地并不能起到效果。(无论是否采取接地措施,静电诱导都是带电工件靠近就会发生的自然现象,并无实际效果)

静电诱导的原理

带+电物靠近时……

带+电物靠近时……

电子会聚集在金属体表面,导致金属体表面呈现
带-电的表象。

带-电物靠近时……

带-电物靠近时……

电子会远离金属体表面,导致金属体表面呈现带+电的表象。

供料部为树脂材质时

供料部为树脂材质时,由于接地措施原本对绝缘体就是无效的,因而也无法起到防贴附的效果。(对于树脂这类绝缘体,接地对策原本就是无效的)

绝缘体时……

供料部为树脂材质时

即使连接接地线,电荷也不会流动。

防带电喷雾通常都是表面活性剂,其作用机理,是让喷涂部分吸收大气中的水分,使电荷能够在表面部分流动。
换言之,喷涂部分将被赋予导电性,借此防止静电的产生及带电,是一种简单易行的静电对策,但若没有这层涂膜,自然也就无法发挥相应的效果。
综上所述,在喷洒防带电喷雾的瞬间可能的确是有效的,但时间一长,这层涂膜就会因摩擦等原因而剥落,导致失效。

工件相互贴合时

工件相互贴合时

工件相互贴合时,问题的成因是工件本身带电,相应的附着力能够用如下公式来表现。

如图所示,各带电工件相对时,作用于其间的电场大小E=(V1-V2)/d,作用力大小则为

F=ε0E2/2=ε0(V1-V2)2/2d2

工件贴附设备(金属部)时

工件贴附设备(金属部)时
  1. A:金属体

工件贴附设备(金属部)时,工件本身的带电量会直接影响附着力。

如图所示,带电工件靠近设备(金属部)时,作用于其间的电场大小E=V1/d,作用力大小则为

F=ε0E2/2=ε0V12/2d2

这应该是受到了静电放电导致的静电干扰的影响。通常情况下,即便处于带电状态下,只要不发生电荷流动,就算带电量较大也不会引发特别严重的问题,可一旦发生静电放电,瞬间就会形成电流,导致周围电场大幅失衡。

此时的放电电流,不仅可能会对设备造成直接影响,还有可能因电场失衡造成辐射干扰,这种干扰也有可能影响设备的正常运行。

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