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공기압 액추에이터의 종류와 기능
전동기와 마찬가지로 공기압 액추에이터도 범용화가 진전하여 용도에 따른 선정이 가능하게 되었고 이에 따라 고기능화, 집약화 및 설계의 생력화를 도모할 수 있게 되었다.
여기에서 선정의 도움이 되도록 공기압 액추에이터의 일반적 특징과 그 종류 및 기능에 대하여 도표를 곁들여 계통적으로 해설한다.
공기압 액추에이터의 특징
공기압은 대기를 압축한 고압 가스체를 사용하는 동력계이므로 다양한 형태로 이용할 수 있다.
(1) 피스톤실에서의 공기압을 이용한 기계적 일에의 변환
(2) 공기의 분류나 팽창 에너지의 기계적 일에의 변환
(3) 공기의 분류나 공기층을 사용한 대상물에의 직접적인 일
(4) 진공 발생에 의한 대상물의 흡인, 흡착
이들 중에 어떤 것은 장치 고유의 기술 요소이고 어떤 것은 범용 액추에이터로서의 조립 요소이나 현재는 상당한 부분이 범용화된 공기압 액추에이터로 구성되어 있으므로 설계.계획을 할 때는 최신의 카달로그 등을 참조하는 것이 바람직하다.
또 다음과 같은 특성도 기기의 조합에 의한 시스템화를 용이하게 하므로 공기압 이용의 배경으로서 인식해 두는 것이 바람직하다.
(1) 대기와 공기압(시스템 내의 공기)은 순환시킬 수 있다.
(2) 공기압의 질량당 압력 및 압축 에너지가 크므로 순발적인 일을 할 수 있다.
(3) 1대의 압축기에서 다수의 액추에이터에 공기를 분산공급할 수 있다.
이 공기압 액추에이터는 공기를 통하여 대상물(부하)을 움직이는 관성이 크면 공기류의 제어에 대한 부하 동작의 응답 시간이 길어진다는 점에 주의해야 한다.
예를 들면 공기압 실린더 등의 경우, 부하 질량과 공기압부와의 합성 고유진동 주기가 이 지표가 되므로 설계 작동 시간에 대하여 이 값을 충분히 작게 선정하여야 한다.
공기압 시스템의 설계 순서
그림 1에 공기압 시스템 설계 순서의 예를 제시한다. 이 경우, 장치의 시방에 맞춘 액추에이터의 선정이 제1단계가 되고 관련 기기의 설계.선정은 그 이후에 이루어진다.
따라서 액추에이터를 적절히 선정하지 않으면 시스템 전체의 코스트나 효율이 나빠지는 결과를 초래하므로 액추에이터의 선정 작업은 매우 중요하다. 또 선정에 있어서는 다음과 같은 세세한 부분에 대해서도 신중히 검토하여 선정의 최적화를 도모해야 한다.
(1) 공기압 이외의 시스템의 적합성
(2) 액추에이터 단계로 작업을 할 수 있는가?
(3) 작업을 할 수 없는 경우, 동작을 분할하면 해결할 수 있는가?
(4) 작업을 할 수 없는 경우, 동작 변화이나 전달기구를 부가해면 해결할 수 있는가?
(5) 이상과 같이 해도 작업이 어려울 경우, 장치 본체측과 기구와의 적합을 도모하면 해결할 수 있는가?
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분 류 항 목 |
기 능 / 용 도 |
참조그림 번호 |
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1.가압 동작의 방향
a)복동실린더
b)단동실린더
*부하에 의한 복귀
*스프링 리턴
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일반왕복운동용
왕복의 1방향만 가압한다.
복귀공기의 삭감 생에너지, 생복귀 배관
공기압에 의하지 않는 복귀, 브레이크 등 비상시의 안전대책, 스프링 스페이스분 만큼 크며, 로드의 방향성이 있다
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1
2
3 |
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2.압력→힘 변환 구조
a) 피스톤
*탄성체 패킹 실
*저마찰 탄성체 패킹 실
* 피스톤 링 실
* 래버린스 실
b) 다이어프 램
c) 벨로즈 |
일반형
밸런서 등 왕복 히스테리시스 저감, 정압압용
고속, 내열, 고부하용
극적마찰, 일정한 누설이 있다.
저마찰, 소스트로크
저마찰, 대스트로크 |
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8 |
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3.피스톤의 수 및 배열
a) 단동 피스톤
b) 빗형
c) 병렬형
d) 복동 스트로크 실린더
*한쪽 로드 2단 스트로크
*양쪽 로드 2단 스트로크
*디지털 스트로크
e)텔레스코프 실린더 |
일반형
실린더 단면적당 고출력
2축에 의한 피스톤 로드 회전방지, 실린더 두께의 저감
복구실린더의 스트로크 가감산에 의한 다단계의 기계적 정지위치를 갖는다.
스트로크 감산
스트로크 감산
2진 스트로크에 의하여 최대 스트로크를 2ⁿ로 분해
전 스트로크를 동시 가산, 피스톤을 다중으로 내장하여 길이를 단축, 단동 또는 소복귀력 복동 |
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4. 출력 전달 구조
a) 로드형
*램 실린더
*피스톤 로드
한쪽로드
양쪽로드
*텔레스코프 실린더
b) 로드리스 실린더
*슬릿 튜브형
* 마그넷형
* 케이블형
*체인 걸이형
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실린더 헤드 단면에서 피스톤 로드로 출력
고좌굴 하중, 잭 등 내충격용
일반형
실린더의 전후에서 부하, 센서 고정 등의 구분 사용
피스톤을 다중으로 내장하여 길이를 단축
실린더형 측면에 출력, 로드의 실린더형 몸퉁의 오버행이 없고 장척용이다.
슬릿 관통강제 암으로 출력, 슬릿부의 실이 특수
자기에 의한 간접 결합 출력, 외부 누설 없음
걸이 반전하는 가요 케이블에 의한 출력, 풀리기구 부속
양 로드 + 배 스트로크 걸이기구 |
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5. 안내구조
a) 회전 자유자재형
*로드형
*마그넷형 로드리스 실린더
b)피스톤로드 회전방지 실린더
*비원형 로드형
*복동 로드형
*스플라인 내장형
c)피스톤 회전방지 실린더
*비원형 피스톤형
*병렬 실린더형
*슬릿 튜브형 |
이동축에 대하여 회전 가능, 부하측에 안내가 있을 경우, 고정용이
일반의 원 피스톤/로드 실린더
자기 간접 결합 출력
구조 간단, 부하측에 안내가 없는 경우라도 평행이동 가능
로드 부시/베이링부에 백래시가 있다.
비틀림 강성 소
별도 구조의 슬라이드 회전방지를 내장
부하측에 안내가 없는 경우라도 평행이동 가능, 토크 대
실린더형 폭의 박형화 가능
실린더형 폭의 박형화 가능
구조상 회전 불가능 |
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: MS Excel 2007
: MS Powerpoint 2007 
: MS Word 2007 
: 한글뷰어 2007
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