短暫停機對策Q&A

彙整了靜電對策的基礎知識、靜電引發的故障或破壞,以及關於靜電消除器的常見Q&A。

【原因】

在將工件投入零件進料器時,工件彼此之間會因摩擦而發生摩擦帶電。

此外,對重疊狀態下的工件施加震動時,又會讓工件彼此之間增加摩擦,再次發生摩擦帶電。

一旦工件像這樣彼此之間摩擦後發生摩擦帶電的現象,每個工件之間將會產生庫倫力的作用,引發極性不同者相吸,極性相同者相斥的現象。

若以帶電序列的概念思考,相同的物質之間彼此帶電量非常小,可說是幾乎不帶電的狀態,但實際上工件表面的乾淨度及偏析、密度差異等會使表面能量呈現不同狀態,因此會發生摩擦帶電,且造成帶有正電和負電兩種極性的結果。
(造成在工件的表面上分別有帶正電和帶負電的地方等。例如,即使是同一個工件也沒有固定的帶電方式)

也可能發生這種情況
  1. A:帶正電
  2. B:帶負電
也可能發生
這種情況

【對策】

由於「工件相互摩擦」會發生摩擦帶電,因此採取對策的第一步就是要極力避免工件在相互摩擦時發生摩擦帶電的狀況。  
換言之就是設置靜電消除器作為解決工件彼此相黏的對策,如此即可在投入工件時,於料盤內工件堆疊的狀態下進行靜電消除。

雖然工件附著的原理視進料器部位的材質而異,但不論是金屬材質或樹脂材質,工件本身帶電的狀態對附著的原因有極大影響。

進料器部位為金屬材質時

進料器部位為金屬材質時,工件帶電是導致附著的主因。
一旦帶電的工件靠近金屬體,金屬體內將會產生「靜電感應」,使金屬體表面帶電的極性與工件帶電的極性正好呈相反的狀態。
如此一來工件與金屬體之間會因不同電極相吸的作用力而導致工件附著。

進料器部位為樹脂材質時

進料器部位為樹脂材質時,雖然不會像金屬材質般發生靜電感應的現象,但因為工件隨時都在相互摩擦,或者與進料器部位摩擦,導致發生摩擦帶電的狀況。
此摩擦帶電會使工件之間或與進料器部位之間產生庫倫力的作用而導致附著。

雖然金屬材質的進料器與樹脂材質的進料器附著的原理不同,但可惜無論是哪一種材質都無法透過接地達到防止工件附著的效果。

進料器部位為金屬材質時

進料器部位為金屬材質時,採取接地措施雖然可達到避免金屬體本身帶電的效果,但若要以避免附著為目的,其附著的原因就如Q02所述,是因為帶電的工件靠近金屬體(接觸)而產生靜電感應,所以實施接地並無法達到防止附著的效果。(無論是否實施接地,帶電的工件一旦靠近就會產生靜電感應,這是自然現象,因此很遺憾無法達到預期的效果)

靜電感應的原理

一旦帶正電的帶電物靠近・・・

一旦帶正電的帶電物靠近・・・

電子會聚集到金屬體的表面,使金屬體表面變成帶
負電的狀態。

一旦帶負電的帶電物靠近・・・

一旦帶負電的帶電物靠近・・・

電子會離開金屬體的表面,使金屬體表面變成帶正電的狀態。

進料器部位為樹脂材質時

進料器部位為樹脂材質時,原本對絕緣體採取接地措施就是一項毫無效果的對策,因此無法期待能達到防止附著的效果。(對樹脂等絕緣體採取接地的措施本身就是無效的對策)

絕緣體時・・・

進料器部位為樹脂材質時

即使連接接地線也無法導電。

防靜電噴霧一般都是界面活性劑,被噴上噴霧的部分會吸收空氣中的水分,在表面部分建立一個能導電的機制。
換言之,噴上噴霧的部分將具備導電性,並且藉此防止靜電產生以及避免物體帶電,是一項可簡單完成的防靜電對策,然而一旦此塗層消失,理所當然就無法再發揮效用。
根據上記內容可得知,雖然在噴上防靜電噴霧的瞬間可達到預期的效果,但經過一段時間後,此塗層會因摩擦等而脫落,最終失去其效果。

工件彼此相黏時

工件彼此相黏時

如果是工件彼此相黏,其主要原因是因為工件本身帶電所致,表示其附著力的公式如下。

如圖所示,如果各自帶電的工件靠近彼此,在兩者之間產生作用的電場大小為E=(V1-V2)/d,而其間的作用力強弱為:

F=ε0E2/2=ε0(V1-V2)2/2d2

工件附著於設備(金屬部位)時

工件附著於設備(金屬部位)時
  1. A:金屬體

若工件附著於設備(金屬部位)上,則工件本身的帶電量將會直接影響附著力。

如圖所示,帶電的工件靠近設備(金屬部位)時,兩者之間產生作用的電場大小為E=V1/d,而其間的作用力強弱為:

F=ε0E2/2=ε0V12/2d2

這很可能是因為靜電放電時所產生的靜電雜訊影響到設備的運作。通常若只是帶電的狀態,即使帶電量再大,只要是沒有通電的狀態就不會發生什麼大問題,然而一旦發生靜電放電的狀況,此瞬間將會有電流通過,使周圍的電場嚴重崩潰。

此時產生的放電電流可能會直接影響到設備,並且可能因電場崩潰而產生輻射干擾(radiation noise),因此很可能是受到此雜訊干擾所致。

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