静电造成停机对策Q&A
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【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+、-中的其中一种电荷。
(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)【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。
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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。
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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,这些情况,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。(不管是否采取接地措施,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)
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。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……
即使连接接地线,电荷也不会流动。
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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。
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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,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
。
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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。