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空氣壓, 油壓 制御技術

Pneumatics, Hydraulic

교육기간: 2011년 02월 08일

교육장소:  (주)AST

강    사: 지상뉴매틱(주) 대표이사, 생산자동화명장-지 상근

수 강 자:  제조, 설계, 영업

空壓制御 (Pneumatics)

1.공장자동화의 개념정리

工場自動化(F.A)에서 制御方法에 따른 사용빈도

工場自動化(F.A)의 水準과 進行段階 및 未來

공압제어기술과 실습 (Pneumatics control)

2.공기압의 개요

1) 공기압의 역사

Pneuma ; 호흡, 바람

Pneumatics ; 대기중의 공기를 압축 또는 감압한 상태로 목적에 맞게 사용하는 공학(Engineering)

또는 기술(Technology)를 말함.

2) 공기압의 이용

1) 공기(Air)의 이용 : 호흡, 연소, 파라슈트, 행글라이더, 열기구, 풍력발전, etc.

2) 공압(Pneumatics)의 이용 : 버스,열차,지하철의 문개폐장치. 놀이기구, 자전거공기넣기, 축구공바람넣기

기계장치, 진공청소기, 로봇, 치과의료기기, 물리치료기, 저가의 자동화장치. etc.

3) 공기압의 특징

장점 : 공기의 양이 무한 (amount)

먼 거리까지 이송가능 (transport)

속도나 힘의 제어가 간단 (control)

어떤 환경도 운전보장 (drive)

에너지축적이 용이하고 안정 (storage)

빠른 작업속도 (speed)

구조가 간단하고 가격이 저렴하다 (cost)

단점 : 큰 힘을 얻을 수 없다 (power)

정밀한 위치제어가 곤란 (precision control)

소음발생 및 효율이 낮다 (noise, efficiency)

4) 공기압의 전망과 경제성

전망 : 응용범위는 무궁하다.

주택 및 건설-건재가공, 시공, 건설장비.

의료관련-환자이송, 치과기계, 물리치료기.

식품관련-자동화 성력화 , 고속 무균처리 장치 등.

산업설비-단위기계자동화, 라인자동화, 무인화.

놀이시설 및 레져산업-

농업, 어업, 축산분야-

경제성 : 3D (더럽고, 어렵고, 힘든) 일을 인간대신에 수행하므로 고 부가가치성 있음

3.압축공기의 기초지식

1) 공압의 물리적 성질

대기중의 공기는 질소가78%, 산소가21%, 기타 Ar, Co2, He, etc.

(1) 비중량 (比重量, specific weight)

[eqn: GAMMA = { W} over {V }= { P} over {RT }](Kgf/㎥)    W=유체중량, V=부피, P=절대압력, T=절대온도(K°) , R=기체상수

(2) 압력 (壓力, Pressure)

가, 대기압(atm) 대기의 중량은 표준상태에서 1㎠당 1.0332㎏f 이다.

1atm = 1013 h㎩

= 1.013 bar  =1.032 ㎏f/㎠ =10.3 maq =760mmHg =14.6 psi 이다.

나, 압력(pressure) 단위면적당 작용하는 힘을 말한다.

[eqn: P= { F} over {A }](㎏f/㎠)    P=압력, F=힘, A=면적

다, 압력의 측정방법은 액주계와 탄성압력계가 있다.

라, 절대압력과 게이지압력

절대압력 = 완전진공을 기준으로한 압력

게이지압력 = 대기압을 “0”으로한 압력

절대압력 = 대기압+게이지압력  (대기압보다 클때)

= 대기압-진공압력  (대기압보다 작을 때)

(3) 공기의 압력과 힘

파스칼(Pascal)의 원리=용기속의 체적공기는 모든방향, 모든면에 똑같이 작용한다.

2) 공기의 상태변화

(1) 보일(Boyle)의 법칙

기체의 온도를 일정하게 유지하면서 압력 및 체적이 변화시는 서로 반비례한다.

P1 V1 = P2 V2 = 일정     P=절대압력, V=체적

(2) 샤를(Charles)의 법칙

기체의 압력을 일정하게 유지하면서 체적 및 온도가 변화시 서로 비례한다.

V1/T1 = V2/T2 = 일정    T=절대온도,  V=체적

(3) 보일.샤를의 법칙

기체의 압력,체적, 온도의 세가지가 모두 변화시는 두법칙을 합치는 것이 필요함.

PV=GRT   즉 [eqn: { P1V1} over {T1 } = { P2V2} over {T2 }]=GR(일정)

3) 관속의 공기의흐름

관(TUBE)속에 정상류로 흐르는 유량은

Q= AV (m/sec)     Q=유량,  A=단면적,  V=속도.

4.공압장치의 기본구성

(1) 공압발생부-공기압축기, 에어탱크(Air Tank), 에프터쿨러(After Cooler)

(2) 공기청정화부-에어드라이어(Dryer), 필터(Filter), 조정기(Regulator)

(3) 제어부-압력,방향,유량제어

(4) 작동부-직선왕복운동, 요동운동, 회전운동

공기압을 이용한 자동화

4,1 순수공압제어를 이용한 자동화

순수공압기기사용, 전기를 사용하지 않아서 전기의 위험성이 없다.

4,2 전기공압을 이용한 자동화

순수공압+전기기기+전자기기=다소 복잡한 시스템을 저가로 구성

4,3 PLC를 이용한 공압자동화

순수공압+전기기기+전자기기+PLC=복잡한 자동화 장치구성

1장 문제풀이

1) 무게가 50000(N), 체적이 5(㎥)인 유체의 비중량은?

Sol) γ=W/V=500000/5=10000(N/㎥)=1020(Kgf/㎥)   1(Kgf)=9.8 N

2) 책상 위에 가로19㎝, 세로26㎝, 무게20Kgf 인 책이있다, 책상이 받는 압력은?

Sol)  [eqn: P= { F} over {A }]에서 P=20/494=0.04(㎏f/㎠)=4x10-²(㎏f/㎠)

3) 대기압이 750mmHg일 때 공기저장탱크의 압력이 8(㎏f/㎠)이 였다. 탱크속의 절대압력은?

Sol) 절대압력=대기압+게이지압력 =750/760x1.0332+8=8.02 (㎏f/㎠)

4) 직경이 60(cm)인 관속에 흐르고 있는 공기압의 평균속도는 3(m/sec)이다, 유량은?

Sol) Q= AV (㎥/sec) =π(0.6)²/4 x 3=0.8478(㎥/sec)=50.8(㎥/min)

4-1 공압발생장치

1. 공기압축기(Air compressor)

*압축기(com'p): 1(㎏f/㎠)이상

*송풍기(blower): 0.1-1(㎏f/㎠)

*팬(fan) : 0.1(㎏f/㎠)이하

1.1 압축기의 분류

*작동원리에 따른 분류   용적식 : 압력에너지만 증가하는 압축

터보식 : 속도와 압력이증가하여 압축

* 송출압력에따른 분류   저압 7-8(㎏f/㎠), 중압 10-15(㎏f/㎠), 고압 15(㎏f/㎠)이상

* 소비동력에 따른 분류  소형0.2-14Kw, 중형5-74Kw, 대형75Kw

(1) 왕복식	(2) 스크류식(screw compressor)

특징 : 고속운전이 가능하여 크기에 비해 유량이 많다.

소음과 진동이 적다.

공기의 연속이동으로 발생압력의 맥동이 적다.

제작상 어려움으로 고가이다.

(3) 베인압축기(vane compressor)

케이싱의 중심과 편심된 회전자에 의해서 용적의감소로 압축

1.2 공기압축기의 선정방법

(1)송출압력 - 출구의압력:7-8(㎏f/㎠) ,  작업압력:5-6(㎏f/㎠)

(2)공급 공기량 - 공압작동기의 크기와 왕복회수를 고려하여 1.5배로 환산함.

(3)공기압축기의 선정 - 송출압력과 이론공기공급량으로 정한다.

(4)저장탱크의 크기 - 압축기의 출력용량기준 결정

압축기로부터 송출되는 압력의 맥동방지와 저장을 목적

원통형 용기의 축방향 인장응력    σ=PD/2t

원주방향의 인장응력    σ=PD/4t    원주방향은 분산되어 응력을 적게받음

(5)공기압축기의 압력제어 - ON-OFF제어, 그립-암제어,

1.3 압축기 사용시 유의사항

(1)설치장소-온도와 습도가 낮은곳, 빗물이나직사광선이없는곳, 유해물질없는곳, 통풍이 잘되어 냉각에문제없을 것.

(2)압축기의 유지관리 - 흡입압력차0.05-0.1(㎏f/㎠) 발생시 교환

4-2 공기 청정화 기기

K.S 규정에의한 공기압 기기의 기호로 그린 청정화기기표시

에어컴프레셔+냉각기+에어탱크+메인라인필터+드라이어+(필터+레귤레이터+루브리게이터)

1.냉각기(After Cooler)

(1) 수냉식냉각기                             (2) 공냉식냉각기

2.필터(Filter)

(1) 주라인필터(Main line filter)

50-70㎛ 의 비교적 크기가큰 녹이나 먼지 등 이물질제거

(2)일반공압필터 : 정밀용5-20㎛, 일반용40㎛, 주라인용50㎛이상.

(3)미세필터(micro filter) : 99.999%의 수분이나 오염물질, 0.001㎛입자제거

(4)유분제거용 필터(oil mist separator): 0.3㎛이상의 기름입자분리제거, 식품 및 크린룸용

(5)냄새제거필터

*메쉬(mesh):그물눈, 보통1변 1inch (25.4mm) 중의 그물눈수로 표시

*마이크로미터(㎛): micron, 1000000분의 1m 또는 1000분의 1mm 로 표시

다음 공압기기의 명칭은?

3.공기 건조기(air dryer)

(1)냉동식 공기 건조기: 압축공기를 10°c이하냉각 수분응축후 제거

(2)건조제식 공기 건조기 :실리카겔,활성알루미나 등 고체건조제 사용

4.공기압 조정 유니트(air unit, service unit)

청정화장치를 거친 고기압을 시스템에 공급하기전에 적절한 상태로 재조정한다.

Filter+Regulator+Lubricator=Service unit, FRL unit, 공기압유니트

간략기호

(1)필터(Filter) :일반용 공압필터, 압력강하 0.1(㎏f/㎠)이하일 때 유량(ℓ/min)으로 표시

필터의 기호는?

(2)압력조절기(Regulator) : 압력일정하게 유지

레귤레이터의 기호는?

감압조정식으로 -직동형과, 파이롯트형이 있다.

(3)윤활기(Lubricator) : 벤츄리의원리에 의해서 공압기기에 윤활유 공급

ISO VG#32-터어빈유, 광물성기름.

°í

윤활기에서 급유가능한 배관조건 식

[eqn: L PREC α {P+1.0332 } over {1.0332 A } V (cm)]

L: 방향제어밸브와 실린더사이의 배관 허용길이(cm)

α: 배관계수 0.7이하

P : 사용공기압력(㎏f/㎠)

A : 방향제어밸브와 실린더사이의 배관 단면적(㎠)

V : 사용실린더의 체적(㎤)

다음조건일 때 윤활기의 기능을 판별하시오

판별방법은 조건식을 만족하면 윤활기능이 양호하고 조건식을 충족하지 못하면 개선방법을 찾아낸다.

조건 : A: 12.5(㎠), α: 0.4 , P: 6(㎏f/㎠), V: 800(㎤)

1) L: 2000mm 일 때

2) L: 1500mm 일 때

5. 공압작동기(Actuator)

공압시스템에서 최종적으로 외부에 힘을 발생시키는 부분

유체에너지(Energy)를 기계적에너지로 변환하는 기기

직선왕복형                   공압실린더

공압작동기                왕복회전형                  공압요동모터

연속회전형                  공압모터

5-1. 공압실린더(Pneumatic cylinder)

압축성 기체사용으로 속도제어와 위치제어가 곤란하다.

부하의 영향을 받기쉽다.

가격이 저렴하여 저가의 공장자동화시스템에 많이 사용된다.

공압실린더의 종류

(1) 단동실린더 : 피스톤의 한쪽에만 공기압을 공급하며 복귀는 외력 또는 내부스프링힘으로 작동된다.

복동실린더에 비해서 공기소모량이 절반/ 스프링반력만큼 출력감소

인입단동형: 로드가항상들어와있음

전진은 공기압 후진복귀는스프링힘

압출단동형: 로드가 항상 돌출되어있음

후진은 공기압 전진복귀는 스프링힘

(2) 복동실린더: 피스톤의 양쪽에 공기압을 공급하여 전,후진작동

편로드 실린더-최다사용

양로드실린더-양쪽동일한 출력

가변행정실린더-전,후진행정조절가능

컴팩트실린더

(3) 더블피스톤실린더: 실린더2개가 설치 로드회전방지 및 평행이동

(4) 로드레스실린더(Rodless) :로드가 없어 공간확보가 가능

(5) 기타 부가기능의 실린더

위치검출실린더, 브레이크부착, 밸브부착, 임팩트실린더, 스토퍼실린더, 가이드부착,  하이드로체커,

5-2. 실린더의 구조

(1) 실린더튜브(Cylinder tube) -기계구조용탄소강관, 스테인레스강, 알루미늄

(2) 피스톤 헤드커버와 로드커버-힘의반력을 받는 부품

(3) 피스톤로드-기계구조용탄소강

(4) 피스톤패킹과 로드패킹 -N, U, SI, FKM재질

(5) 쿠션(Cushion)-행정완료시 발생하는 충격과소음방지 15-30mm

(6) 마그네트-전,후진완료확인시 리드스위치 검출용

(7) 타이로드(Tie rod)-헤드커버와 로드커버사이의 튜브를 지지하는 부품

O-RING이 사용용도에따라서 고정된부분에 사용시 : 시일(Seal)   움직이는 부분에 사용시: 패킹(Packing)

5-3. 실린더 부착방법

(1)축심고정형:플랜지(Flange),푸트(Foot)

(2)축심요동형:트러니언(Trunnion, 클레비스(Clevis)

기본형                푸트형                       로드측플랜지형                             헤드측플랜지형

1산 클래비스형                    2산 클래비스형                                    트러니언형

5-4. 실린더 선정에따른 계산

실린더의 출력은 사용압력(P)과 단면적(A)에 의해서 계산된다.

D

전진시 출력 F1 = PXA (㎏/㎠) = PX[eqn: { π { D}^{2 } } over {4 }](㎏f)          P=사용압력(㎏/㎠)

후진시 출력 F2 = PXA (㎏/㎠) = PX[eqn: { π LEFT ( { D}^{2 }- { d}^{2 } RIGHT ) } over {4 }](㎏f)   D=피스톤직경(mm)

복동편로드 실린더일 때    F1[eqn: SUCC]F2           d=로드직경(mm)

복동양로드 실린더일 때    F1 = F2          S=행정(mm)

로드레스실린더일 때  F1 = F1               CPM=Cycle PER Minute (분당왕복수)

실린더 직경구하기 [eqn: { D}^{2 }]=[eqn: { 4 {F }_{1 } } over { pi P }](mm)

공기소비량구하기

전진시소비량 Q1=AXS=[eqn: { π { D}^{2 } } over {4 }]X S (㎤)

후진시소비량 Q2=AXS=[eqn: { π LEFT ( { D}^{2 }- { d}^{2 } RIGHT ) } over {4 }]X S (㎤)

분당소비량 Qt =(Q1+Q2)XCPM

1) AIR CYL'의 피스톤직경이 D=80mm 로드직경d=30mm일 때 사용압력 P=85 Psi 로 전,후진 작동한다

①전진시 출력 F1  과 ②후진시 출력F2 는 각각 몇(N)인가?   단, 1㎏f는 9.8N 이다.

2) AIR CYL'가 전진할 때 300㎏f의 출력이 요구되는 공기압 프레스 기계장치를 제작하고자 한다.

공장에 공급되는 공기압은 6㎏f/㎠이다, 실린더 행정 S=100mm이다.

Piston 직경D는 몇 mm인가?

3) 복동 실린더가 1분에 12회 왕복작동한다. 사양이 다음과 같다

D=50mm, d=20mm, 행정 S=10cm 일 때 공기소비량은

① 몇 ㎤/h 인가?

② 몇 ℓ/min 인가?

답안작성시 유의할점--------------------------------

- 질문의 단위로 통일시키고 환산하여 표기할 것

- 식을 쓰고 대입한후 미지수에 대한 풀이과정을 기록할 것

- 최종답은 질문에 대한 단위로 표기할 것

1ℓ= 1000㎤=1000cc,       1㎏f= 9.8N,      1㎏f/㎠=14.2 Psi

1㎏f/㎠ 의 압력이 14.2Psi([eqn: {Lb } over {i { n}^{2 } }])이 되는 증명

1Lb=0.45359㎏f,   1[eqn: { i}n^{2 }]=6.4516㎠,

그러므로 1 Psi=[eqn: { 0.45359} over {6.4516 }]=0.0703㎏f/㎠ 이됨.

즉 1㎏f/㎠은 0.0703의 역수 Psi 이므로 14.2라는 상수가나옴  예) 80Psi=5.63㎏f/㎠ 임.

5-5. 공압모터(Pneumatic motor)

공기압의 압력에너지를 연속회전하는 기계적인 에너지로 전환하는 액추에이터

폭발성가스존재하는 광산,화학공장, 선박에서 전동기대체사용

공기드릴,그라인더,컨베이어,호이스트, 등 일반산업기계장치에사용

전동기 비교 특징

*관성/출력의 비로결정되는 시정수가작다.

*회전속도가 부하의 영향을 받기쉬우나  소손되는 일은 없다.

*폭발성가스가 존재하는곳에서 안전하게 사용 할 수있다.

*속도제어와 정,역회전 운전이 간단하고 속도의 가변범위도 크다.

*주위의 온도,습도 등의 환경에 큰 영향을 받지않음.

*자기냉각기능이 있어서 발열이 적다.

*공기탱크의 압력원으로부터 구동하므로 비상용으로 사용가능함.

*공압모터는 배기소음이 크다.

공압모터의 종류

용적형- 압력에너지이용, 베인; 소형,경량, 구조간단, 고속회전

피스톤;대형, 저속회전, 레이디얼/액시얼형

기어형;-

공기압 모터

터빈형- 운동에너지이용, 저토크,고속회전에 사용          공압모터의 기호:

치과의료기기에 사용

공압모터의 특성

(1)토크-회전수 특성

회전수(RPM)는 토크(TORQUE)의 상승에 따라서 직선적으로 감소한다.

회전수안정=부하토크와 출력토크의 평형시

정지토크=부하를 서서히 증가하면 모터의회전수는 서서히 저하하고 최후 정지한다

기동토크=정지토크에서 부하토크를 감소시키면 회전한다.

기동토크는 마찰, 윤활등의 영향으로 정지토크의 80-85%가 된다.

(2)동력-회전수 특성

출력동력=무부하회전수의 약1/2인 회전수에서 최대, 저속측사용, 공기소비량작다,

(3)공기소비량-회전수 특성

공기소비량은 회전수의 상승에따라 직선적으로 증가,

최대출력시의 70-80%에서 최대이므로 이영역에서 사용.

(4)사용상의 주의사항

*크기선정시 공급측과 배기측의 압력손실을 고려한다.

*압력손실을 방지하기위해 배관크기를 한단계 큰규격사용.

*정격회전수이하로 사용한다.

*극저속은 안정된운전불가(정격회전수30%이하)하므로 감속기 사용.

*윤활기사용/배기의동결주의/공기공급원 충분한 용량공급

5-6. 요동모터

공기압의 압력에너지를 회전력으로 변환하는 액추에이터

요동모터의 종류

요동형 액추에이터

(1)베인형(Vane)-싱글베인: 300°,소형경량,

더블베인: 120°,싱글베인에 비해서 2배의 출력토크.     요동모터의 기호 :

[eqn: T= { { D}^{2 } - { d}^{2 } } over {8 } b p n]   T=이론토크(Kg.cm)  D=베인실직경(cm)  d=베인축직경(cm)

b=베인실폭(cm)      n=베인수           p=공급압력(kgf/㎠)

(2)피스톤형 요동모터

*랙피니언형-피스톤의 직선운동을 랙과피니언에 의해서 회전운동으로변환 그림3,23

*크랭크형-피스톤의 직선운동을 크랭크를 사용하여 요동운동으로 변환 그림3,24

*요크형-피스톤의 직선운동을 요크의 회전운동으로변환 그림3,25

*나사형-피스톤의 직선운동이 나사에의한 회전운동으로 변환 그림3,26

사용상 주의사항

(1)사용에너지는 허용에너지이하로 사용할 것

(2)저속요동운동일때는 스틱슬립(Stick-slip)현상에 주의할 것

(3)부하율의 변동에 따라 회전속도가 달라지므로 부하율50%이하로 사용할 것

(4)요동모터의 출력과 피구동측사이에 플렉시블 커플링을 사용할 것

공압작동기를 이요한 판재이송기구

4,1 이송기구(feed unit)

4,2 흡착컵에 의한 판재이송(vacuum cup)

空气壓- 油壓制御技術

1, 절대압력의 표시는?

2, 윤활기(Lubricator)의 원리는?

3, 혼합기체의 압력은 각기체의 분압의 합과 같게되는 법칙은?

4, 압력의 단위로 사용하지 않는 것은 ①bar ②atm ③pa ④mol

5, PV=GRT(kg.m) 와 관계있는 법칙은?

6, 대기압력이 750mmhg일 때 저장탱크의 압력계가 8kgf/㎠이다 절대압력은 몇mmhg인가?

7, 공압발생장치중 0.1-1kgf/㎠의 압력을 발생시키는 장치는?

8, 공기저장탱크의 기능이 아닌것은-①맥동의평준하 ②응축수분리 및 배출 ③압력강하방지 ④탱크제작에대한 법적규제를 받지않음

9, 다음에 나열한 공기압시스템에 대해서 기호를 그려서 연결하고 간단히 기능을 설명하시오

에어컴프레셔+냉각기+에어탱크+메인라인필터+드라이어+(필터+레귤레이터+루브리게이터)

10, 다음의 실린더 종류별 K.S기호를 그리시오

인입형단동실린더,압출형단동실린더,복동실린더,로드레스실린더,

11, 실린더부착방법을 2가지로분류하고 각각 예를 2개씩 쓰시오

12, 공기를 이용한것과 공기압을 이용하는 것을 구분하여 예를 들어 쓰시오

13, 한정된 각도내에서 반복 회전운동을 하는 액추에이터는?

14, 공압의 장점과 단점을 간단히 쓰시오 장-ACTSDSC  단-PPNE

15, 공압작동기를 작동방식에 따라서 3종류로 분류하고 각각 예를 하나씩 쓰시오

16, 메쉬(MESH)와 ㎛를 간단히 설명하시오

17, AIR CYL가 전진할 때 90Kgf의 출력이 요구되는 공기압 시스템을 제작하고자한다.

조건: 로드직경이 9mm, 사용압력80psi, 행정120mm, 1분에10회왕복작동.

① 피스톤 직경은 몇 mm인가?

② 후진시 출력F2는 몇 N인가?

③ 공기소모량은 몇ℓ/h인가?

18, 공기압시스템을 이용하여 인간생활을 윤택하고,편안하게할 수 있는 기계장치를

본인이 제작한다는 가정하에 시스템을 간단히 설명한후 유,무형효과를 쓰시오.

6.공압밸브의 분류

1)유량제어밸브 : 공기의 양을 조절하여 실린더의 속도를 조정

- SPEED CONTROLLER, QUICK EXHAUST V/V

2)압력제어밸브 : 공기의 압력을 조절하여 실린더의 힘을 조정

- AIR REGULATOR

3)방향제어밸브 : 공기의 방향을 결정하여 실린더의 전,후진을 제어

- SOL V/V, MASTER V/V, CHECK V/V, MECHANICAL V/V

6-1. 공압밸브의 호칭법

PORT; 접속구 , WAY; 방향,  N.C; Normal close, N,O; Normal open

기호에서 알파벳이나 숫자 써놓은 상태가 현재(Normal)상태,  화살표는 공기의 흐름표시,

공기공급 : 1          P

작업라인 : 2, 4, 6     A, B, C

배기라인 : 3, 5, 7     R, S, T

제어라인 : 10, 12, 14  X, Y, Z

6-2. 공압밸브의 구조

※작동방식-솔레노이드 구조의 직동식과 파이롯드식

6-3. 공압밸브의 선정 및 취부방법

▣ 선정

유량(FLOW MASS) ℓ/min,

압력(PRESSURE) ㎏f/㎠

전압(VOLTAGE) DC12V, DC24V, DC100V, AC100V, 110V,  AC200V, 220V

전류(A)

오리피스(ORIFICE) Ø (mm) 또는 유효단면적(㎠)-CV값

유체종류-공기, 가스, 화학약품

유체온도-상온, 간접고온, 직접고온

응답시간-10msec, 15-20msec

점도, 관접속구경-M3, M5, PT1/8, PT1/4, PT3/8, PT1/2

리드선, 그로메트, DIN형터미널, L/M형 플러그, 램프부착, 서지전압보호, 직접배관형, 베이스배관형, 직동식, 파이롯트식

실린더별 사용가능한밸브 선정

USER요구사항-밸브검사성적서, CE,, EM MARK, JIS, KS, DIN, ctc.

▣ 취부방법

개별취부

매니폴더취부

브라켓 취부

직동식 밸브의 상하구분 취부

특주형식-안마용 솔레노이드, 정압+진공, etc

6-4. 공압밸브 관련 수와 식

▣ 밸브의 공기소비량 : 메이커별 카다로그 참조

▣ 오리피스(Orfice, Nozzle)의 공기소비량

압력6㎏f/㎠이 배관을 통해서 공급되는 시스템을 예로 들어서 1㎥공기의 생산비용이 30원/㎥정도이므로

공기 누출량표에 의하면

2Φ일 때 0.2㎥/min= 12㎥/hr= 288㎥/day   -  8,640원/day 손실

3Φ일 때 0.4㎥/min= 24㎥/hr= 576㎥/day   - 17,280원/day 손실

5Φ일 때 1.0㎥/min= 60㎥/hr= 1,440㎥/day  - 43,200원/day 손실

6Φ일 때 1.5㎥/min= 90㎥/hr= 2,160㎥/day  - 64,800원/day 손실

7Φ일 때 2.0㎥/min= 120㎥/hr=2,880㎥/day - 86,400원/day 손실

▣ 소비전력 구하는 식

전력량 W=P X t=V x I x t     P=V X I

220V로 구동되는 2종류의 밸브가 1일10시간 가동했을 때

공장전력요금이 196원/KWh

A밸브 소비전력 1.8W는 1.8X10=18Wh 540Wh/월=105원/월 소요

B밸브 소비전력 1.0W는 1.0X10=10Wh 300Wh/월=58원/월 소요

7.실린더 속도와 압력조정회로

7-1. 단동실린더의 전진속도 조절회로               7-2. 단동실린더의 후진속도 조절회로

7-3. 단동실린더의 전,후진 속도조절회로              7-4. 복동실린더의 Meter-IN 조절회로

7-5. 복동실린더의 Meter-out 조절회로               7-6. 복동실린더의 후진 급속제어회로

7-7. 복동실린더의 하강방지 회로                   7-8. 시간지연 밸브 (ON-Delay)

시간지연 밸브 (OFF-Delay)

M3, M5, PT1/8, PT1/4, PT3/8, PT1/2 .....

8.전기-공압의 개요

8-1. 전류의 종류

직류(D,C)- DC는 S/W가 ON되면 전류는 천천히 상승한다.

I,

V

off시 과전압 발생

time

교류(A.C)- AC는 S/W가 ON되면 매우높은 전류가 흐른다.

I,

V

time

T=Hz= 50, 60

8-2. 전기의 위험성

50mA이상의 전류가 인체에 흐르면 인간에게는 치명적이다.

인간이 감전되면 전류는 전력량으로 열에너지로 변환된다.

인간의 저항값(R)=4800Ω

(손=2000Ω, 몸=1300Ω, 발=1500Ω)

옴의 법칙(Ohm's Law)  I(전류)=V(전압)/R(저항) (A)

도선에흐르는 전류는 도선양단간의 전위차에 비례하고 도선의 저항에 반비례한다.

전류(I)의 영향

0.3mA - 감지한계            V=0.3mA X 4800Ω=1.44V

1.0mA - 깜짝깜짝놀란다.     V=1.0mA X 4800Ω=4.8V

10mA - 근육마비            V=10mA X 4800Ω=48V

30mA - 기절                 V=30mA X 4800Ω=144V

50mA - 심장이상박동(사망)   V=50mA X 4800Ω=240V

8-3. 접점의 종류

a접점(arbeit contact) : 항상 열려 있다가 외력에 의해서 닫히는 접점

b접점(break contact) : 항상 닫혀 있다가 외력에 의해서 열리는 접점

c접점(change over contact) : 전환접점

8-4. 접점의 비교

접점	설 명	IEC	LADDER	공압 표기
“ A ”	Normally Open Contact (Arbeit contact)
“ B ”	Normally Closed Contact (Break contact)
“ C ”	(Chang-over contact)

8-5. Relay 구조와 접점표시

k1, k2..- relay,  A1,A2..-COIL,

첫 번째 숫자-접점의 순서 두 번째숫자 3/4-N.O(a)  1/2-N.C(b)

k2-2b2a,  k3-3a1b

9.전기공압제어 기본회로

①  AND 논리

② OR 논리

③ NOT 논리

9-1. 실린더의 직 . 간접 제어

실린더를 제어함에 있어서 푸시버튼 스위치로 직접 솔레노이드를  여자할수도 있고,

Relay를 사용하여 솔레노이드를  제어할 수  있다.

(EX) 단동 Cylinder의 제어

푸시버튼 스위치를 누르면 실린더가 전진 운동을하고 푸시버튼을   놓으면 후진 운동을 한다.

① 직접제어	② 간접제어

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) 복동 Cylinder의 제어

푸시버튼 스위치를 누르면 Cylinder는 전진운동을 하고 스위치를  놓으면 후진 운동을 한다.

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) 복동 Cylinder의 양방향 제어

푸시버튼 스위치를 이용하여 전진운동(S1)과 후진운동(S2)를 제어한다.

S1스위치를 누르면 전진운동을 하고, S2를 누르기 전까지 후진하지 않는다.

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) 복동Cylinder의 왕복운동

스위치를 누르면 스위치가 풀릴때 까지 실린더는 왕복운동을 한다.

Cylinder의 최종  위치는 처음 위치 이어야 한다.   S1, S2는 리미트 스위를 나타낸다.

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

자기유지 회로 ( Self holding circuit )

전기공압 시스템에서는 전기 신호를 기억하기 위해서 래칭회로가  필요하게 된다.

래칭회로를 구성하여 전기 신호를 기억하여 두면 스프링이 내장된 밸브를 사용할수 있다.

래칭 회로에는 ON우선회로( Dominant ON )와  OFF 우선회로 ( Dominant OFF )의 두가지가 있다.

[ ON 우선회로 ]                                        [ OFF 우선회로 ]

(EX) 자기유지회로를 이용한 실린더의 제어

단동 및 복동 CYL.가 전진운동을 하고, 후진신호가 있어야 후진  운동을 한다.

[ 공압 회로도 ]                                                                                     [ 전기 회로도 ]

(EX) 리미트 스위치에 의한 자동후진

ON 푸시버튼이 눌러져 실린더가 전진운동을 한후 Self holding이 되어 있어도 Limit 확인후 자동 후진 되어야 한다.

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) 여자 지연을 이용한 복동 실린더 제어

푸시버튼 스위치를 누르면 전진운동을 하고 Limit S/W를 확인후 10초간 머물렀다가 자동적으로 후진한다.

복동 SOL. V/V와 단동 SOL. V/V 경우를 각각 구성 하시오.

[ 공압 회로도 ]

[ 전기 회로도 ]

(EX) 비상정지 회로

비상 S/W 동작시 후진 위치로 복귀하여야 한다.   ① 복동 SOL. V/V의 경우  직접제어

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) 비상정지 회로

비상 S/W 동작시 후진 위치로 복귀하여야 한다. ② 복동 SOL. V/V의 경우  간접제어 .

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) AUTO / MANUAL 작동회로

Start S/W 및 자동 / 수동 작동 가능하도록 복동 CYL. 의 회로를  구성 하시오.

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]

(EX) 압력 종속 제어

플라스틱 부픔이 복동 실린더에 의해서 구동되는 형틀에서 엠보싱된다.  효과적인 엠보싱을 위해서 완전히

전진한 상태에서 실린더 내부 압력이 지정된 압력에 도달후 후진해야한다.

[ 공압 회로도 ]	[ 전기 회로도 ]