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이속 제어 회로
1. 이속 제어 회로
공기압 실린더를 이용한 장치에서 일반적인 실리더의 속도제어방식은 속도제어밸브를 사용한 방식이 많이 이용되고 있고 복동실린더의 경우는 METER-OUT제어, 단동 실린더의 경우는 METER-IN 제어방식이 사용된다. 본 호에서는 실린더의 속도제어중 이속 제어(다단속도제어) 방식에 대해 생각해 보기로 하자.
이속 제어회로중 가장 대표적인 회로를 [그림 1]에 표시했다.
이 회로는 복동실린더를 고속, 저속으로 전환하여 구동하는 회로로서, 가장 많이 사용되는 곳은 긴 행정을 이동하는 실린더의 종단에서 실린더의 관성에 의해 발행하는 충격력을 감소시킬 목적으로 실린더의 행정 끝단 근처에서 속도를 줄임에 의해 충격력을 줄이고자 하는 곳에 사용된다.
단순히 속도제어밸브와 3포트 밸브를 조합하여 시스템을 구성하면 간단하지만 이 방법은 실린더에서 배기되는 유량을 조절함에 의해 속도를 조절하는 방법이므로 실린더를 종단에서 감속시킬 경우, 유량을 조절하는 방법보다는 배기압력에 의해 실린더의 속도를 감속하는 방법이 효과적이라 할 수 있다.
[그림1]의 (a)는 실린더의 헤드측에 속도제어밸브가 1개 부착되어 실린더의 후진속도를 제어하고, 로드측에 부착된 3포트 밸브쪽에 2개의 속도제어밸브를 부착하여 한쪽은 고속으로 유량을 조정하고 다른 하나는 저속으로 유량이 배출되도록 유로를 줄인다. 이와 같은 회로는 앞의 설명과 같이 실린더의 행정끝단 부근에서의 감속은 기대하기 어렵지만 중간위치의 속도변화는 가능하다.
이 떄, 고속으로 이동하고 있는 실린더를 중간에서 저속으로 전환할 때, 저속쪽에 부착된 속도제어밸브의 유로를 심하게 좁혀 놓은 경우, 실린더의 바운딩 현상이 발생할 우려가 있으므로 주의가 필요하다.
또한, 이때 사용되는 3포트 밸브는 반드시 양방향성 밸브를 사용해야 한다. 일반적으로 방향성이 있는 밸브를 사용할 경우 밸브내부의 SEAL 방향성에 의해 LEAK가 발생할 염려가 있기 때문이다.
실린더의 속도를 제어하는 회로중 [그림 1]의 회로가 가장 간단하지만 일반적인 공기압 실린더를 구동함에 있어 저속구동은 매우 곤란한 특징을 갖고 있다. 따라서 실린더를 저속의 영역(50mm/s)에서 변속하고 싶을 경우는 공기가 갖고 있는 압축성에 의해 발생할 수 있는 STICK SLIP을 방지하기 위한 공-유 변환기(CC 시리즈)를 이용하면 실린더를 저속으로 변속할 수 있다. [그림 2]
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[그림 2] 공-유 변환기를 사용한 속도제어회로 |
이 회로의 구성에 사용되는 기기는 공-유 변환기, STOP 밸브, SKIP 밸브, 유량조절 밸브가 있다. STOP밸브는 실린더를 중간정지 시킬 목적으로 사용하고, SKIP 밸브는 실린더의 속도변환을 위해 유체의 유로를 차단하는데 사용한다. 또한, 이 회로에 일반 공기압 실린더를 사용할 경우 내부 LEAK가 발생하므로 반드시 저유압 실린더를 사용한다.
공-압변환기를 사용하여 실린더의 속도를 제어할 경우, 이 시스템에서 구동할 수 있는 실린더의 최고속도 한계가 있으므로 고속(200mm/s 이상)으로 구동할 목적으로의 사용은 불가능하다. 또한, 배관은 일반 공기압 배관처럼 구경이 작은 튜브를 사용한 경우 실린더가 원하는 속도에 도달하지 않으므로 주의할 필요가 있다.
다음은 배가압력을 조절함에 의해 실린더의 속도를 변속하는 회로에 대해 설명한다.
앞에서 설명했듯이 실린더를 이속으로 제어하는 방법으로 속도제어밸브에 의한 방법이 간단하지만, 행정끝단 근처에서의 변속은 불가능하므로 이때 사용하는 것이 배기압력을 조절하는 방법이다.
배기압력을 조절함에 의해 속도를 제어하는 방법이란 밸브를 전환하여 실린더를 이동시킬 때 반대측에서 배기되는 공기의 입력이 일정압력에 도달해야만 대기중으로 배기되도록 회로를 구성하는 방법이다.
실린더의 행정 이동중 반대쪽의 압력은 REGULATOR에 의해 설정된 압력보다 높아졌을 때 비로소 대기중으로 공기를 배출함에 의해, 고속으로 전진할 경우는 일반 속도제어밸브를 통해 배기되고 감속구간에 있을 경우는 REGULATOR에 의해 압력이 CHECK되어 설정압력보다 높을 경우만 공기가 배기되기 때문에 실린더의 속도가 늦어진다. 이때 사용되는 REGULATOR는 일반 REGULATOR로는 효과를 기대하기 어려우므로 반드시 배기능력이 큰 REGULATOR를 사용한다.[그림 3]
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[그림 3] 배기압력 조절에 의한 속도제어방식 | |
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