공유압 실습 (1) - 공압 입문, 자동화 개요

산업용 장비의 에너지의 종류와 특징

기계과를 전공한 나는 늘 산업용 장비라고 하면 전기로 된 모터만 있는 줄 알았으나, 실제 산업현장에서 사용하고 있는 장비는 70%가 공압 장비를 사용한다고 한다. 이 외에도 유압과 전기에너지가 있다.

	공압	유압	전기
힘	중간	크다	작다
소음	크다	중간	적다
작동 속도	10m/s	1m/s	매우 빠름(빛의 속도)
가격	저렴하다	비쌈	비쌈

자동화 개요

자동화는 메카트로닉스 즉 (Mecha + Electronic) 과 밀접한 연관을 가지고 있다. 기계와 전기 쪽 어느 한쪽만 알아서는 자동화를 구축하기에 부족하다. 또한 자동화는 4차 산업혁명 시대를 거치며 메카트로닉스 + (IT, Robotics)등 다양한 기술들이 접목되어 스마트 팩토리를 이룬다.

제어란?

제어는 어떤 대상시스템의 상태나 출력이 원하는 특성에 다가가도록 입력 신호를 조절하는 방법이다.

일반적으로 개루프 제어(Open Loop control)과 폐루프 제어(Closed Loop control)로 나뉜다.

 

개루프 제어의 경우 선풍기와 같이 어떤 입력에 대해 원하는 출력을 내지 못하더라도 그것을 피드백하여 개선할 수 없지만 폐루프 제어의 경우 에어컨과 같이 어떤 입력에 대해 원하는 출력을 내지 못할 때 에어컨이 꺼지고 켜지며 원하는 온도(출력)를 낼 수 있는 제어 기법이다. 

 

자동화는 크게 5대요소로 나타낼 수 있다.

• Ladder Program - 제어기로 데이터를 보낸다.
• PLC(Processor) - 프로세서라고도 하며 제어기의 역할을 하는 부분이다 연산이 일어나는 곳이다.
• Network - 제어기와 송수신을 한다.
• Acturator - 제어기의 출력을 받아 실제로 작동하는 부분이다.
• Sensor - 엑츄에이터의 출력을 감지하여 엑츄에이터의 출력 상태를 제어기에 보내는 역할을 한다.

자동화의 5대 요소

공압의 특징

경기인력개발원에서 처음 배우는 에너지는 공압이다. 공압은 특징은 다음과 같다.

 

공압의 생산/분배 흐름도

• 압축기 - 대기압의 공기를 흡입, 압축하여 일정이상의 압력으로 공기를 압축하는 장치.
• 애프터 쿨러 - 공기 압축기로부터 배출되는 고온의 압축 공기를 강제적으로 냉각시켜 수분을 제거하는 장치
• 저장탱크 - 공압을 저장하는 장치로 수분은 밑으로 가라앉고 공압은 위로 떠오르게 된다.
• 건조기 - 압축공기 속에 있는 수분을 제거하여 건조한 공기로 만드는 장치
• 서비스 유닛 - 공압 필터, 공압 조절기, 공압 윤활기로 이루어져 있으며 압력이나 윤활 등을 조절할 수 있음

 

밸브

시작과 정지, 방향, 유량, 압력을 제어하고 조절하는 장치

• 압력제어 밸브 - 출력(힘) 제어
• 유량제어 밸브 - 속도 제어
• 방향 제어 밸브 - 방향 제어

공압 첫시간에 방향 제어 밸브에 대해서 배웠다. 방향 제어밸브는 실린더의 전진 후진 등 여러 가지 자세를 제어할 수 있는 밸브이며 구멍의 개수를 포트(Port)라고 하며 제어 위치의 수에 따라 사각형 개수가 나눠지는데 다음과 같은 예시를 통해 쉽게 알 수 있다.

	ISO 1219	ISO 5599
작업라인	A, B, C ...	2, 4, 6 ...
공급라인	P	1
배기라인	R, S, T ...	3, 5, 7 ...
제어라인	Z, Y, X ...	10, 12, 14

 

2 Port 2 Way 방향제어 밸브

마치며

공압 첫시간에는 간단한 유압 기호를 읽는 법과 방향 제어밸브의 제어 위치에 따른 흐름도를 이해할 수 있었고 공압과 다양한 에너지에 대해서 배울 수 있는 시간이었다. 수업내용을 모두 블로그에 담을 순 없지만. 최대한 기억나는 한 복기를 해보려고 한다.