공압의 기초

어떤 기구가 일을 할 때 보통 3가지를 이용해 움직인다. 첫 번째가 전기. 우리가 일상생활에서 가장 많이 사용하는 것이다. 두 번째가 공압, 그리고 마지막 유압이 있다. 오늘은 공압의 기초 부분에 대해서 이야기를 한번 해 보려고 한다.

이쪽 관련 학과를 나온것이 아니라 처음에 공압 기호를 봤을 때 진짜 큰 충격을 받았었다. 어쩌면 나와 같은 분들이 계실지 모르기에 아래 자료를 남긴다. 조금이라도 도움이 되었으면 좋겠다.

 

1. 공압의 기초

A.    공압의 정의 : 말 그대로 공기의 압력이다. 압축된 공기의 힘을 이용해 ‘일’을 할 수 있게 해주는 역할을 한다

B.    공압의 장단점

구분	장점	단점
1	에너지원을 쉽게 얻는다	에너지 변환 효율이 낮다
2	힘의 전달 및 증폭이 용이	위치, 속도의 제어성이 나쁘다
3	속도, 압력, 유량 제어 용이	응답성이 나쁘다
4	보수, 점검 및 취급이 용이	윤활 대책이 필요하다
5	인화 및 폭발의 위험이 없음	이물질에 약하다
6	에너지의 축적이 용이	큰 힘을 얻을 수 없다
7	과부하 시 상대적으로 안전	배기 소음이 있다
8	내환경성이 좋다	균일한 속도를 얻을 수 없다

C.    공압 사용의 예

산업별 공압 적용 분야	공압 시스템 실제 사용의 예

자료 출처 : 한국 SMC 공압

 

D.     

2. 공압의 주요부품과 특징

A. 실린더

i) 역할 : 압축공기의 힘으로 실제 ‘일’을 하는 부품이다. 실린더는 종류가 많지만 있지만 보통 직선운동과 회전을 운동을 하는 실린더가 가장 많다. 또한 작동방식에 따라 단동 실린더와 복동 실린더로 구분이 된다.

ii)단동 실린더 작동 원리

전진	후진
A Port에 공기가 투입되어 실린더 전진	스프링 힘으로 후진 [A Port로 공기 배기]

iii) 복동 실린더 작동 원리

전진	후진
A Port에 공기가 투입되어 실린더 전진	B Port에 공기가 투입되어 실린더 후진

 

 

iⅤ) 단동, 복동 실린더 차이

구분	단동 실린더	복동 실린더
1	실린더 행정 거리가 짧다	실린더 행정 거리가 길다 [상대적으로]
2	복동 실린더 보다 경제적이다	제어가 용이하다

Ⅴ) 실린더 힘 선정 방법

힘=압력[공장의 UT 설정 압력=고정된 값] x면적[실린더 피스톤 직경]

B. 공압 Valve

i)     역할 : 공기의 방향을 변환하며 On/Off 하는 기능을 가지고 있다.

ii)    Valve 해석

구분	내용	비고
1. Type	Normal Open, Normal Close으로 구분
	실린더와 같이 단동, 복동으로 구분
2. 해석	예) 3/2 [3은 Port의 수 2는 위치의 수] 위치의 수는 Spool이 놓일 수 있는 수에 따라 결정		3Port 2위치 밸브 라고 부른다
3. 배선 연결	1,P=Main Port / 공압 연결부
	2,4(짝수) / A,B 액츄에이터(실제운동하는 공압기구)와 연결
	3,5(홀수) / R,S =배기 Port
Comment	실제 현장에서는 보통 솔레노이드 Valve를 많이 사용한다 Single[단동], Double[복동]으로 부른다

 iii)   공압 Valve의 작동 원리

Image 1	Image 2
빨간색 부분의 전체를 Spool이라한다. Spool의 위치가 변환하면서 공기가 On/Off 된다 [2번 Port와 3 Port번 배관이 연결되어 있다]	Plunger를 누르면 스프링 Down, Disk는 파란색 선으로 이동1 [1번 Port와 2 Port번 배관이 연결된다]

C. 압력조절기[Regulator]

i)     역할 : 정격압력에 맞게 공기를 투입

Image	설명
	In : Main단에서 들어오는 공기압을 받아 들이는 Port   조절기구 : In단에서 들어오는 압력을 필요 압력에 맞게 조절 [보통 오른쪽, 왼쪽 방향으로 돌리면서 압력을 설정]   Gage : 조절기구로 변화된 압력을 Display   Out : 설정된 압력으로 일정하게 공기압을 배출

 

 

ii)    압력 유지 원리   

Image	설명
	1. In단 투입압력 0.5Mpa   2. 조절기구를 통해서 0.3Mpa로 조절 → Out단은 0.3Mpa 압력이 배출됨. 나머지 그 외 압력의 공기는 외부로 배출 됨   3. 다이아프레임은 0.3Mpa 압력으로 누르게 되고 스프링 역시 0.3Mpa만큼 압축   4. Out단 압력과 다이아프레임 압력이 동일하게 유지 / Out단으로 0.3Mpa만큼 지속적으로 압력이 배출 됨

D. Speed Controller

i)     역할 : 이름에서 알 수 있듯이 공압 액츄에이터의 운동 속도를 조절하는 역할을 한다

ii)    종류

구분	Meter In	Meter Out
내용	액츄에이터에 들어가는 공기로 속도를 조절한다	액츄에이터에서 나가는 공기로 속도를 조절한다
기호
Comment	실제 현장에서는 Meter Out을 많이 사용한다.

 

 

 

E. 기타

구분	역할	비고
청정화 기기	공기를 압축하면 매우 고온이 되기 때문에 애프터쿨러에서 압축공기를 냉각하여 에어탱크에 저장합니다. 공기를 그대로 압축하면 대기 중의 먼지나 유분, 냄새 등이 함께 압축되어 장비에도 악영향을 미칩니다.(녹이나 접동부의 저해 등) 압축공기를 냉각하고 에어드라이어에서 수증기를 제거	한국SMC 공압 참고
루브리게이터	청정화기기에서 1차 처리된 압축공기이지만, 공기압 기기가 정확하게 작동하도록 압축공기의 상태를 조정하는 공기압 보조기기입니다. 필터를 사용하여 이물질을 제거하고, 레귤레이터에서 압축공기의 압력을 조정합니다. 또한 기기의 접동 부분이 부드럽게 움직일 수 있도록 윤활유를 공급합니다.
압력 게이지	투입된 공압의 압력 값을 Display