[基礎知識] パワーアシストヒンジ・ステーとは│さスガくん│スガツネ工業株式会社

パワーアシストとは?

パワーアシストとは、重い扉や蓋を”ふわっ”と軽く開けられる機能です。大きな装置の蓋も片手で楽に開けられ、身体への負担を減らせます。リフトアシストと呼ばれることもあります。
パワーアシストを実現できる製品は、ヒンジ・蝶番とステーの2種類があります。

食品機械やはんだ付け装置、チップマウンターなどの上蓋・上カバーに使用されています。
他にも大型の分析装置など、頻繁に開閉する大きな蓋に最適です。

なぜ“ふわっ”と開けられるの？ - パワーアシストヒンジ・ステーの構造

パワーアシストヒンジやパワーアシストステーはばね（スプリング）の反力を利用して、重いものを軽く持ち上げています。
下記のように2種類の構造のばねを用途に適して使い分けることで、絶妙な感触を生み出しています。

圧縮バネ

縮んだバネが元に戻る時に反力が発生します。

ねじりバネ

巻かれたバネが元に戻ろうとする時、反力が発生します。

パワーアシスト製品の種類

パワーアシストヒンジの種類

HG-PAシリーズ

スタンダードなパワーアシストヒンジです。
パワーアシスト機能により重い蓋も軽く開けられ、閉まり際はソフトクローズ機能によりゆっくり閉まります。

蓋の外側に取り付ける「外側付け」「背面付け」、蓋の内側に取り付けることで装置の外観をすっきりさせられる「内側付け」など、さまざまな取付方法に対応しています。L字の蓋や箱型の蓋など、多彩な形状の蓋にも対応でき、ラインアップの多さが特長です。

アシストトルクヒンジ

蓋をどの角度でも”ピタッ”と止められるトルクヒンジにパワーアシスト機能を追加したヒンジです。パワーアシスト機能により、一般的なトルクヒンジより蓋を軽く操作できます。

トルクヒンジとの違いが分かる動画はこちら

ステンレス鋼製アシストヒンジ HG-JH210

ステンレス鋼製のパワーアシストヒンジです。
閉まり際はソフトクローズ機能によりゆっくり閉まります。

パワーアシストステーの種類

S-ATシリーズ

スタンダードなパワーアシストステーです。
パワーアシスト機能により重い蓋も軽く開けられます。一部の製品は、オプションのダンパーユニットと組み合わせることで、閉まり際はゆっくり閉まります。

ステーを筐体内側の側板に取り付ける「側板付け」と、筐体内側の背板に取り付ける「背板付け」があります。L字の蓋や箱型の蓋など、多彩な形状の蓋にも対応でき、ラインアップの多さが特長です。
作業中に不意に上蓋が閉まらないようにできるロック穴付きの製品もあります。

S-ATH

超重量用のパワーアシストステーです。
パワーアシスト機能により重い蓋も軽く開けられます。調整ボルトを回すことでトルクの微調整ができます。

※一部ダンパーステーの「リフトアシスト機能」も同様に、扉や蓋を軽く持ち上げられる機能です。

パワーアシストヒンジ・ステーのメリット

ガススプリングも重い扉や蓋を”ふわっ”と軽く開けられる製品ですが、パワーアシストヒンジやパワーアシストステーとは構造が大きく異なります。
ガススプリングは「ばね」ではなく「ガスとオイルの圧力」によって伸縮します。

ガススプリングの基礎知識はこちら

ガススプリングはコンパクトなのに強い力を発揮できる反面、時間が経つとガス抜けしてしまうというデメリットがあります。
一方でパワーアシストヒンジやパワーアシストステーはばねの反力を利用しているため、ガス抜けの心配がなく、安心して長く使用いただけます。

ガススプリングの代替として使用した事例はこちら

パワーアシスト製品の選定について

パワーアシスト製品はばねの反力によって上蓋を持ち上げようとする力（トルク）を持っています。選定には「パワーアシスト製品のトルク」と「上蓋のモーメント」のバランスが適切かどうかが重要です。

上蓋のモーメントとは

上蓋のモーメントとは、ある点を中心に物体を回転させようとする力の作用のことです。
モーメントは右図下図のように上蓋の開き角度によって異なります。上蓋が地面に対して水平に近い方が回転しようとする力が強くなり、垂直に近い方が回転しようとする力が弱くなります。

上蓋を軽く開けるためには、
「上蓋のモーメント＝上蓋が回転しようとする力」より「製品のトルク値＝上蓋を持ち上げようとする力」が大きい
状態がおすすめです。

一方で、開き角度が0°の時も蓋を持ち上げようとする力の方が大きくなってしまうと、上蓋が閉まりきらない状態になってしまうため、
開き角度が0°付近では「上蓋のモーメント＝上蓋が回転しようとする力」の方が「製品のトルク値＝上蓋を持ち上げようとする力」より大きい
ことが必要です。

上蓋のモーメントを求める計算式は下記の通りです。

扉・蓋最大モーメント＝扉・蓋の質量×9.80665×回転軸中心から重心位置までの水平距離

面倒なモーメント計算も選定ツールで解決！操作力もシミュレーションできる！

重心位置までの距離・上蓋の質量・操作点までの距離を入力するだけで、適したパワーアシストヒンジやステーを自動で選定できます。

重心についての説明・L字の扉の場合の重心位置の計算方法はこちら

さらに、蓋を持ち上げる力（操作力）が何Nになるのか、開き角度ごとのシミュレーションしたグラフも確認できます。試作検証前にシミュレーションができることで、より最適な製品選定が可能です。

選定ツールさスガくん
パワーアシストヒンジ・パワーアシストステー選定はこちら

選び方パワーアシストヒンジ・ステーの基礎知識

選び方パワーアシストヒンジ・
ステーの基礎知識