공유압 실습 (2) - 각종 밸브 및 공압실습

2020/08/20 - [지능형스마트팩토리/공유압 실습] - 공유압 실습 (1) - 공압 입문, 자동화 개요

공유압 실습 (1) - 공압 입문, 자동화 개요

저번 포스팅에서 밸브에 대해 조금 설명하다 말았는데, 이번 포스팅에서는 방향제어 밸브, 유량제어 밸브, 압력제어 밸브에 대해서 좀 더 알아보는 시간을 갖도록 하자.

 

방향제어 밸브

우선 방향제어 밸브라는 녀석은 이렇게 생긴 녀석이다. 방향제어 밸브는 회로 내에서 공압의 흐름을 바꿔주는 역할을 하는데 보통 실린더의 전/후진 이나 여러 위치제어를 할 때 쓰인다.

[그림1]방향제어 밸브

또한 방향제어 밸브의를 기호는 다음과 같이 나타난다. 

[그림2] 방향제어 밸브의 예시

방향 제어 밸브를 호칭하는 방법은 위의 그림을 통해 알 수 있겠지만.

로 정의할 수 있다. [그림2]의 왼쪽을 보면 하나의 제어위치의 연결구의 수가 5개이다. 따라서 5Port가 되며 직사각형의 개수가 2개 즉 제어위치의 수가 2개이다. 그리고 왼쪽에 솔레노이드 기호가 있으며 오른쪽엔 스프링 기호가 있으므로 5/2Way 솔레노이드 작동 스프링 복귀형 밸브가 되며 해당 그림을 좀 더 자세히 설명해 보면 다음과 같다.

[그림3] 방향제어 밸브 기호의 의미

또한 [그림2]에서 숫자가 표시되어 있는데, 이 숫자는 각각 다음을 의미한다.

• 1번 라인은 공급라인으로 압축기와 연결되어있는 부분이다.
• 2,4,6 과 같은 짝수라인은 실제 실린더와 연결되는 부분을 의미한다.
• 3,5,7 과 같은 홀수라인은 공압이 배기되는 라인 즉 소음기를 통해 외부로 배기되게 된다.
• 10,12,14 번은 작동과 복귀기호에 즉 제어라인에 쓰이는 번호이다.

	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

유량 제어 밸브

유량제어 밸브는 공압의 속도를 제어하는 밸브이다. 실린더와 연결할 경우 실린더의 속도를 조절할 수 있을 뿐만아니라  공기를 실린더 입구쪽에서 유량 제어하는 미터-인(Meter-In)방식과 실린더 출구쪽에서 유량 제어하는 미터-아웃(Meter-Out)방식을 통해서 각각 다른 특징을 낼 수 있다. 우선 그림과 기호를 보자

우선 유량제어밸브의 사진을 보면 그림과같이 위의 밸브를 조절함으로써 유량을 조절할 수 있다.

• 양방향형같은 경우에는 유체가 정방향으로 흐를 때, 역방향으로 흐를 떄 둘다 유량이 조절된다.
• 일방향 유량제어밸브의 경우 다음과 같은 메커니즘을 갖게 된다. 

[그림4] 일방향 방향제어밸브의 메커니즘

다음은 Meter-In과 Meter-Out 회로의 실험이다. 강사님께서 Meter-Out을 보통 더 많이 쓴다고 하셨는데 그 이유는 실린더로 어떤 무거운 물체를 내릴때 내가 원하는 속도에 하중에 의해 배기쪽의 공기가 급격하게 빠지며 이로 인해 속도가 더 빨라지게 되므로 불안정한 작업이 되기 때문에, Meter-Out을 사용하면 실린더 출구 쪽에서 유량을 제어하기때문에 공기가 확 빠지는것이 아니라 천천히 빠지며 좀 더 안정적인 작업을 할 수 있다고 하셨다.

Meter_IN 실험

Meter_Out 실험

두 방식은 이 차이점 외에도 둘 중 어떤 유량계를 건드려야 전진속도가 달라지는지 후진속도가 달라지는지 차이점도 있다. Meter-In의 경우 전진쪽 유량제어밸브를 건드려주면 전진속도가 달라지고 후진쪽 유량제어밸브를 건드려주면 후진속도가 달라진다. Meter-Out의 경우 전진쪽 유량제어밸브를 건드리게되면 후진속도가 달라지며, 후진쪽 유량제어밸브를 건드리게 되면 전진속도가 달라지게된다.

논리 제어 밸브

논리 제어밸브는 여러가지가 있지만 이번 포스팅에서 다룰 논리제어 밸브는 AND밸브와 OR밸브 이다.

• AND밸브는 어떤 조건들이 모두 ON일경우 참을 출력하고 하나라도 OFF일 경우 거짓을 출력한다.
• OR밸브는 어떤 조건들이 하나라도 ON일경우 참을 출력한다, 모두 OFF일경우만 거짓을 출력한다.

영상을 통해 확인해보자.

AND

OR

영상에서 확인할 수 있듯 AND 밸브는 양쪽을 다 누르지 않으면 작동하지 않지만, OR밸브는 어느 한쪽만 눌러도 작동하게 된다. 이것이 차이점이다.

급속 배기 밸브(생산성 향상 밸브)

급속 배기 밸브는 정방향으로 갈 시 Pass되며 역방향으로 들어올 시 넓은 구멍을 통해서 배기가 되는 밸브이다. 급속 배기 밸브를 붙이기만해도 효율이 좋아져 생산성 향상 밸브라고 한다. 오토바이에서 엔진을 바꾸지않고 소음기를 바꾸기만 해도 엔진 출력이 향상되는것과 같은 원리이다. 이것을 실린더에 달아서 전진 혹은 후진 속도를 빠르게 할 수 있다. 영상을 통해 확인해 보자.

전진속도 향상

후진속도 향상

아쉽지만 실린더의 행정이 너무 짧아 육안으로는 잘 식별하기가 어렵다.

 

교수님의 과제

교수님께서 배운 내용을 가지고 전진속도는 느리게 후진속도는 매우 빠르게 해보라고 하셨다.

전진속도를 느리게 하기위해 유량제어밸브를 사용하고, 후진속도를 빠르게 하기 위해 급속배기 밸브를 사용하면 된다고 생각했다.

 

그 결과, 원하는 출력을 얻을 수 있었다.

마치며

이번 시간은 이론보다는 실습위주의 수업을 하였다. 배운 이론을 실제 해보냐 안해보냐의 차이는 정말 말로 표현할 수 없을만큼의 차이가 있다고 생각한다. 수업시간에 배운것을 계속 복기해나갈 생각이다. 배운내용을 잘 풀어 나갈 수 있을지 걱정이 좀 되지만. 최선을 다 해봐야겠다.