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유공압유공압 시스템시스템


메카트로닉스메카트로닉스

시스템의시스템의

구성구성

기계기계

시스템시스템

센서액츄에이터

(구동기)

인터페이스 회로(시그널 컨디셔닝)

마이컴인터페이스 회로(드라이빙 회로)

ECU

Model ofModel of기계기계

시스템시스템


7.2. 7.2. 공압공압

및및

유압유압

시스템시스템

[1][1]

공압 (Pneumatics) 유압 (Hydraulics)

압축성 아주

큼 작음

최대

동력 작음 매우

큼

비용 저렴 고가

누수

위험성 작음 매우

큼

• 대기압 105Pa, 1bar


7.2.1. 7.2.1. 유압유압

시스템시스템

[1][1]

• Pressure relief valve: 안전 수준 이상으로 압력이 올라가는 것을 방지

• Non-return valve or check valve: 펌프로 오일이 돌아가는 것을 방지

• Accumulator: 짧은 시간에 오일 압력의 변동을 완화

가스 압력식 accumulator

유압의 동력공급 시스템


7.2.1. 7.2.1. 유압유압

시스템시스템

[1][1]

유압 펌프


7.2.2. 7.2.2. 공압공압

시스템시스템

[1][1]

공압 동력 공급

• 소음기(silencer)와 필터(filter): 소음 줄이기

• Relief valve: 압력이 안전치 이상으로 상승하는 것을 방지

• 냉각기(cooler): 공기가 압축되면서 상승한 온도를 동작하기 적합한 온도로 조절

• 공기 필터와 급수전(filter and water trap): 물과 불순물 제거

• 공기 탱크(air receiver): 공기 체적 증가와 짧은 시간 동안의 압력 변동 완화


7.2.2. 7.2.2. 공압공압

시스템시스템

[1][1]

공기 압축기(compressor)

단동(single acting): 한 행정에 한 번 압축

복동(double acting)

1-스테이지: 한 번의 작동으로 목표 압력 달성

다단계 압축기

수직

왕복 압축기


7.2.2. 7.2.2. 공압공압

시스템시스템

[1][1]

공기 압축기(compressor)


7.2.3. 7.2.3. 밸브밸브

[1][1]

밸브(valve)는 유압과 공압 시스템에서 유체의 흐름을 조정하거나 제어하기 위하여 사용

된다.

- 유한 위치(finite position): ON/OFF

- 무한 위치(infinite position): 가변 구동력과 유체 유동량을 제어


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

공압과 유압 시스템은 시스템을 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 방향 제어 밸브

(directional control valve)를 사용한다.

유체 흐름의 양을 변화시키려는 것이 아니라 완전히 열리거나 닫히는 ON-OFF 장치.


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.1. 밸브 기호

제어 밸브에 사용되는 기호는 각 스위치의 위치에 대해 사각형으로 구성된다.2-위치 밸브는 두 개의 사각형

3-위치 밸브는 세 개의 사각형

네 개의 포트

포트는 숫자에 의해 표시되거나 그들의 기능에 때라 문자로 표시된다.- 1 (또는 P): 압력 공급

- 3 (또는 T): 유압 리턴 포트 (hydraulic return port)- 3 또는 5 (R 또는 S): 공기 배출 포트 (pneumatic exhaust port)- 2 또는 5 (B 또는 A): 출구 포트 (output port)


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.1. 밸브 기호


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.1. 밸브 기호

2포트 2위치 (2/2밸브)

푸시 버튼과 스프링으로 구동


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.1. 밸브 기호

3/2 밸브

솔레노이드와 스프링으로 구동


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.1. 밸브 기호


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.2. 파일럿 조작형 밸브 (pilot-operated valve)

수동이나 솔레노이드로 구동하기에 너무 큰 압력을 제어할 때 사용.

파일럿과 주 밸브(main valve)는 두 개의 분리된 밸브로 작동되고 하나의 하우징에 묶여

있다.

파일럿 압력 라인

(pilot pressure line)


7.3. 7.3. 방향방향

밸브밸브

[1][1]

7.3.3. 방향 밸브 (check valve)

자유 유동은 밸브를 통해 한 방향으로 일어날 수 있고, 그 결과로서 볼이 스프링을 압축

한다. 다른 방향으로의 유동은 볼에 힘을 가하고 있는 스프링에 의해서 막힌다.


7.4. 7.4. 압력압력

제어제어

밸브밸브

[1][1]

압력 제어 밸브의 종류

1) 압력 조절 밸브 (pressure regulating valves): 일정 압력 유지

2) 압력 제한 밸브 (pressure limiting valves): 안전 압력 이하로 제한

3) 압력 시퀀스 밸브 (pressure sequence valves): 설정 압력에 도달하면 알려주는 기능


7.4. 7.4. 압력압력

제어제어

밸브밸브

[1][1]

4/3 밸브로 가압실린더1 전진실린더1의 램이 끝지점에 도달공급 라인 압력

상승시퀀스 밸브 열림실린더2 전진


7.5. 7.5. 실린더실린더

[1][1]

게이지 압력 p

대기압

피스톤 단면적이 A라면, pA 크기의 힘이 작용


7.5. 7.5. 실린더실린더

[1][1]


7.5. 7.5. 실린더실린더

[1][1]

제어 압력이 피스톤의 양단에 작용


7.5. 7.5. 실린더실린더

[1][1]

실린더 사양

F=pA F: 힘, p: 압력, A: 피스톤 면적

Q=Av Q:유량, v: 속도


7.6. 7.6. 서보서보, , 비례비례

제어제어

밸브밸브

[1][1]

서보(servo) 및 비례 제어 밸브 (proportional valve): 밸브 스풀 변위가 솔레노이드에 공

급되는 전류에 비례하는 무한 위치 밸브

서보 밸브는 토크 모터로, 비례 제어 밸브는 솔레노이드로 구동

토크 모터 전류 제어전기자 편향밸브 스풀 구동유량 제어


7.7. 7.7. 프로세스프로세스

제어제어

밸브밸브

[1][1]

프로세스 제어 밸브 (process control valve): 유체의 유량을 제어. 기본적인 구현법은 유

로속의 플러그를 움직여 파이프의 단면적을 변경.

pA=kx

x=A/k p

압력으로 변위 제어


7.7.1. 밸브 본체와 플러그


제어제어

밸브밸브

[1][1]


7.7.2. 제어 밸브의 크기

밸브를 통과하는 유체 유량 Q의 방정식

PAQ v

밸브 유동 계수

(valve flow coefficient)유체 밀도

압력 강하(pressure drop)

필요 유량, 압력 강하, 유체 밀도밸브 유동 계수밸브 크기


제어제어

밸브밸브

[1][1]


7.7.3. 유압 제어 시스템 예


제어제어

밸브밸브

[1][1]


7.8. 7.8. 회전회전

액츄에이터액츄에이터

[1][1]


참고자료참고자료

1. 노태정 등 공역, “메카트로닉스 4판,” 사이텍미디어, 2009.

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