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공기압 시스템 선정(4)
1. 머리말
공기압 시스템을 구성하여 활용하는 기술은 공장자동화를 이루는 필수 기술로 각 업체마다 공기압 기술력 확보에 노력을 기울이고 있다. 이에 따라 단해에서는 공기압 기술의 개발 및 보급에 기여하고자 단해기술정보를 통하여 독자에게 공기압 소식을 전하고자 한다.
단해기술정보를 통해 지금까지 게재한 시스템 선정의 내용은 하나의 요소기기를 선정하는 방법으로 공기압 시스템에서 가장 중요한 부분으로 중시되는 항목이다. 즉, 구동기기의 적절한 선정이 그 시스템의 능력을 최상으로 구성할 수 있는 기초로서 구동기기의 선정이 잘못된 경우 눈에 보이지 않는 손실을 우리는 느낄 수 없기 때문이다. 따라서 본 호에서는 구동기기를 구동하는 시스템의 능력에 대해 손실을 최대한 감소할 수 있는 방법 및 선정방법에 대해 설명한다.
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[그림 1] |
2. 적절한 구동기기 선정에 따른 손실방지
일반적으로 구동기기를 선정하는 방법은 독자가 잘 알고 있듯이 그다지 어렵지는 않았다. 한가지 예로서 실린더를 이용하여 어떠한 일을 하는 장비를 구상, 설계할 때 가장 먼저 하는 것이 실린더의 선정이라고 보여진다. 이때 기준의 방식대로 일반적인 방법으로 실린더의 내경을 선정하면 그간의 경험에 의해 대부분 사용 가능 했었지만 어떤 경우는 실린더의 출력이 부족하여 증압밸브를 사용, 압축공기의 압력을 높인다던가 아니면 실린더를 한단계 큰 실린더로 교체한 경험이 있는 독자가 있으리라 생각한다.
가. 실린더 선정시 부하율은 어느 정도가 적당한가?
실린더를 선정할 때 가장 주의해야 할 항목이 부하율이다. 이 부하율은 실린더의 이론출력과 실제 출력과의 비율로서 어느 정도 부하율을 고려할 것인가가 시스템의 능력에 커다란 변화를 주게 되므로 부하율 고려에 신중을 기하여야 한다.
(1) 부하 및 부하율의 고려
서점에서 판매하고 있는 서적을 참고하면 일반적으로 실린더를 선정할 때 부하율은 50%정도가 적당하다 라고 명시되어 있지만 이것은 일반적인 사용조건일 경우이고 조건에 따라 부하율을 다르게 적용해야 한다. 부하율을 적용할 때는
① 실린더의 사용 용도
② 실린더의 구동속도에 따라 각각 다른 값을 적용해야 하고 위의 2가지 조건을 고려하지 않고 일반적인 50%를 고려하면 경우에 따라 실린더의 구동이 원하지 않는 상태로 변해 버리는 경우가 있다.
① 실린더의 사용 용도에 따른 부하율의 고려
실린더의 사용 용도에 따라 다음과 같이 부하율을 고려한다. 일반적으로 클램프와 같이 실린더의 이동 중에는 부하의 영향을 받지 않는 경우와 부하를 수평으로 이동시킬 경우, 부하를 수직으로 이동시킬 경우에 따라 각각 다른 부하율을 고려한다. 먼저, 클램프와 같이 정적작업이 용도일 경우 [표 1]과 같이 부하율은 70% 이하로 고려하고, 부하를 수평으로 이동시킬 경우는 50% 이하, 수직으로 이동시킬 경우 30%이하, 경사면을 이동시킬 경우는 각도에 따라 다르지만 보통 40% 정도의 부하율을 고려한다.
[표 1] 부하율의 고려 1
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부하율 |
적용용도 |
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70%이하 |
정적작업(클램프 등) |
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50%이하 |
동적작업(수평이동) |
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30%이하 |
동적작업(수직이동) |
[표 2] 부하율의 고려 2
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부하율 |
실린더의 속도 |
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30% |
300mm/s 이상 |
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50% |
200~300mm/s |
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70% |
200mm/s 이하 |
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