그리퍼 파지력 계산기: 손가락당 힘과 양쪽 합계

1 kg 물체를 양옆의 수직 접촉면에서 대칭으로 잡고 정지 상태로 유지한다면, 마찰계수 0.3과 여유계수 2에서 필요한 힘은 손가락 하나당 32.69 N, 양쪽 합계 65.38 N입니다. 아래 계산기에서 조건을 바꾸고 보유 그리퍼의 손가락당 힘과 비교할 수 있습니다.

두 손가락의 대칭 측면 마찰 파지를 계산합니다. 그리퍼 모델 선정이나 편심 하중·손가락 강도·물체 손상 판정은 포함하지 않습니다.

English: Gripper force calculator and guide.

평행 그리퍼 · 손가락 2개

평행 그리퍼 파지력 계산기

물체를 양옆에서 잡을 때, 손가락 하나에 얼마의 힘이 필요할까요? 무게·마찰·가속도를 바꾸고 필요한 파지력을 비교해 보세요.

잡을 물체와 이동 조건

두 손가락의 대칭 측면 파지, 중앙 하중, 수직 운동만 계산합니다. 물체 손상·편심·충격·손가락 강도는 별도 확인이 필요합니다.

입력한 여유계수를 반영한 힘

실시간 계산

물체에 작용하는 힘

방향 설명도 · 길이는 힘의 크기와 무관

파란 화살표는 안쪽으로 누르는 힘입니다. 초록 화살표는 마찰 한도 μN을 뜻하며, 실제 마찰력이 항상 이 한도까지 작용하는 것은 아닙니다.

마찰이 달라지면 필요한 힘은?

나머지 조건은 고정하고 입력한 마찰계수의 0.5배·1배·1.5배를 비교합니다. 측정 오차 범위가 아닙니다.

결과 해석

힘의 숫자보다 먼저, 기준을 맞추세요.

카탈로그의 “파지력”이 손가락 하나의 힘인지 양쪽 합계인지 먼저 확인하세요. 양쪽 힘은 반대 방향이므로 여기서 합계는 힘의 크기를 더한 값이며, 물체를 한 방향으로 미는 힘이 아닙니다.

접촉이 미끄러워지면 같은 물체를 잡는 데 더 큰 힘이 필요합니다. 무작정 세게 쥐면 얇거나 부드러운 물체가 손상될 수도 있습니다. 이 계산은 미끄럼에 필요한 힘만 다룹니다.

그리퍼 종류와 선택 기준 읽기

계산식·가정·공식 자료 확인

물체를 양옆에서 같은 힘으로 잡고 두 접촉면의 마찰계수가 같다고 놓았습니다. 물체 중심의 수직 하중을 두 접촉점이 나눠 지탱합니다.

N_jaw = S × m × (g + a) / (2 × μ)

N_jaw는 한 손가락의 법선력[N], S는 입력 여유계수, m은 질량[kg], a는 위쪽 가속도[m/s²], g=9.80665 m/s²입니다. 각 접촉점의 필요 지지력은 m(g+a)/2, 최대 마찰력은 μN_jaw입니다.

여유계수 적용 전 이상적 미끄럼 한계는 m(g+a)/(2μ)입니다. 양쪽 파지력 합계는 2N_jaw입니다. 보유 힘 비교는 입력한 마찰·가속·여유계수를 만족하는지만 비교하며 실제 장치의 안전 판정이 아닙니다.

중앙에 놓인 강체를 외측에서 잡는 모델입니다. 회전·기울어진 하중·편심 모멘트·충격·미끄러짐 이후 거동·접촉 변형·물체 손상·손가락 강도와 구동기 한계는 계산하지 않습니다. 마찰계수와 파지 위치에 따른 실제 힘을 확인해야 합니다.

예제의 마찰계수 0.3과 여유계수 2는 동작을 비교하기 위한 가정입니다. 제조사 권장값이나 실제 측정값이 아닙니다.

정지 측면 파지의 힘 균형과 손가락당 힘 정의: SMC MHF2 · Model Selection의 선정 자료를 참고했습니다. 해당 제품의 여유계수·권장 배수·파지 위치 조건을 이 범용 모델의 결과와 동일시하지 않습니다.

위쪽 가속도 항(g+a)은 뉴턴 운동법칙으로 확장한 계산입니다. 아래로 가속하거나 수평 이동·회전하는 경우는 현재 버전의 범위에 포함하지 않습니다.

같은 1 kg 물체라도 필요한 힘은 세 배가 될 수 있습니다

아래는 실제 그리퍼 측정값이 아닌 계산 예제입니다. 질량 1 kg과 여유계수 2는 같고, 마찰계수 또는 위쪽 가속도만 바꿨습니다.

조건	마찰계수 μ	위쪽 가속도	손가락당 힘	양쪽 합계
정지 유지	0.3	0 m/s²	32.69 N	65.38 N
마찰계수 감소	0.1	0 m/s²	98.07 N	196.13 N
위쪽으로 가속	0.3	5 m/s²	49.36 N	98.71 N

계산식은 손가락당 힘 N = S × m × (g + a) / (2 × μ)이며, g는 9.80665 m/s²입니다. 두 접촉점이 수직 하중을 나누어 지지합니다. 양쪽 합계는 반대 방향으로 누르는 두 힘의 크기를 더한 값이지, 물체를 옆으로 미는 수평 합력이 아닙니다.

가정한 마찰계수가 0.3에서 0.1로 낮아지면 필요한 누르는 힘은 세 배가 됩니다. 위쪽으로 5 m/s² 가속하면 정지 상태보다 약 51% 더 큰 힘이 필요합니다. 위로 일정한 속도로 이동할 때는 a = 0이며, 아래로 내려가다 감속할 때는 위쪽 가속도가 생길 수 있습니다.

카탈로그의 파지력이 한 손가락 기준인지 확인하세요

SMC MHF2 선정 자료는 그래프의 힘을 손가락 하나의 추력으로 정의합니다. SCHUNK PSH 22-1 시리즈 설명은 정해진 파지 거리에서 각 손가락 힘을 더한 값을 사용합니다. 두 손가락의 힘이 같다면 양쪽 합계 100 N은 손가락 하나당 50 N입니다.

대표 최대값보다 실제 압력·핑거 길이·파지 위치에서 사용할 수 있는 힘을 확인하세요. 계산기의 보유 힘 비교에는 손가락 하나당 값을 넣습니다. 입력한 여유계수를 충족하더라도 허용 모멘트나 물체가 눌려 손상되는지는 확인되지 않습니다.

초기 마찰계수 0.3과 여유계수 2는 예시입니다. 실제 접촉면의 측정값이나 모든 그리퍼에 적용되는 권장값이 아닙니다. 인용한 SMC MHF2 자료는 자체 여유계수 4와 별도의 선정 조건을 사용합니다. 이 계산기의 위쪽 가속도 항은 정지 상태의 힘 균형을 뉴턴 운동법칙으로 확장한 것입니다.

물체가 돌아간다면 접촉 위치도 확인해야 합니다

아래로 미끄러지지 않는 물체도 하중이 편심되어 있거나 접촉점이 모멘트를 막지 못하면 돌아갈 수 있습니다. 이 문제는 파지 안정성과 마찰원뿔 해설에서 다룹니다. 평행·진공 등 파지 방식부터 결정해야 한다면 그리퍼 종류와 선택 기준을 참고하세요.

파지 조건을 정한 뒤에는 로봇 관절이 그리퍼와 물체를 함께 지탱할 수 있는지도 봐야 합니다. 로봇팔 정적 토크 계산기는 그 별도 하중 조건의 중력 토크를 계산합니다. 손가락의 파지력 N과 관절 토크 N·m는 다른 값입니다.

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