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공기압 시스템의 중간정지는 여러 가지 방법으로 실현할 수 있고 그 대표적인 방법을 [표 1]에 표시했다. [표 1]에 표시한 것과 같이 5가지 방법으로 분류되는 중간정지 시스템은 각각의 용도가 다르고, 조건에 맞는 시스템을 선정하는 것이 가장 중요하다.

□ 3위치 밸브를 이용하는 방법
□ STOPPER에 의한 방법
□ 브레이크 부착 실린더를 이용하는 방법
□ 에어하이드로 시스템을 이용하는 방법
□ 밸런스 회로에 의한 방법

[표 1] 액츄에이터의 중간정지 방법

액츄에이터의 중간정지에 대하여

  공기압 액츄에이터를 중간에 정지시킬 때 보통 4가지의 사항을 고려하여 선택한다.
  - 어느 정도 정확하게 정지시킬 수 있는가
  - 중간정지후 얼마나 오랜시간을 유지할 수 있는가

[사진 1] 3위치 밸브

[사진 2] 브레이크 부착 실린더

[사진 3] Air-Hydro unit

- 중간정지후 재기동시 돌출, 낙하에 대한 위험은 없는가.
  - 정전이나 AIR DOWN시 위험요소는 없는가.

  이상 4가지가 중간정지시 고려해야 하는 가장 중요한 요소이다.

  (1) 어느 정도 정확하게 정지시킬 수 있는가.

  공기압 액츄에이터 뿐만 아니라 중간정지의 용도로 사용되는 시스템은 정밀도가 첫 번째 체크사항이 된다. 그러나 다른 시스템(유압, 전기등)에 비해 공기압 시스템은 압축성이라는 큰 특징을 갖고 있기 때문에 다른 시스템에 비해 정밀도는 다소 떨어진다. 그러나 요즘 공기압 시스템에서도 아직 실용성면에서는 다소 부족한 실정이다.

  공기압 시스템의 중간정지시 정밀도에 관계되는 사항들은 다음과 같다.
  ① 액츄에이터의 이동속도
  ② 액츄에이터의 부착 자세
  ③ 공급공기의 압력
  ④ 부하(WORK)의 중량

  이상 4가지가 중간정지시 정밀도에 관계되는 사항들이다. 위의 4가지 사항을 통해 가장 먼저 알 수 있는 것이 운동에너지의 크기(관성력)이다. 직선운동을 하는 공기압 액츄에이터(실린더)의 운동에너지 E는 부하의 질량에 비례하고, 액츄에이터의 속도의 제곱에 비례한다. 따라서 액츄에이터의 속도가 빠를수록 운동에너지는 더욱 증가하여 정지시키고자 하는 위치보다 상당히 지나간 위치에서 정지해 버린다. 따라서 공기압 액츄에이터의 중간정지 정밀도는 향상된다. 여기서 부하의 질량은 액츄에이터의 부착 자세에 관계되어 액츄에이터가 상하로 부착되어 LIFTER로 사용될 경우 상하동작시 중력에 대한 영향도 고려해야만 하는 어려움이 있다.

  위에서 설명한 액츄에이터의 중간정지 방법중 가장 많이 사용되는 브레이크 부착 실린더에 의한 방법은 운동에너지(관성력)를 강제적으로 브레이크의 힘으로 잡는 방법이다. 따라서 다른 중간정지 시스템보다 정확하게 중간정지 시키는 것이 가능하다. 그러나 사용유체가 공기압이기 때문에 브레이크가 동작하기까지의 이동거리가 있으므로 유압이나 전기시스템보다 정밀도는 떨어지고 공급압력의 변화에 따라 정지위치기 다르므로 공급압력의 안정이 최대의 과제가 된다.

[그림 1] 이동속도와 부착 자세

[사진 4] SCALE 실린더

브레이크 부착 실린더의 도입에 따라 공기의 압축성에 의해 문제가 되어 왔던 중간정지가 가능해졌지만 그래도 유압이나 전기시스템보다 정밀도가 떨어진다. 따라서 공기압 시장에서는 보다 정밀한 중간정지를 요구하게 되었고, 이에 따라 공기압 업체에서는 공기압을 유압으로 변환하여 공기압이 갖고 있는 압축성을 유압의 사용에 따라 해결하는 방안을 찾게 되었다

[표 2] 운동에너지