에어 액추에이터(에어실린더)의 공압 원리에 대해 알아보자

산업 기계에 많이 쓰이는 액추에이터 (이하 에어 실린더라 표현)에 대해 알아봅시다.

에어 실린더는 전기 없이 에어의 힘으로 실린더를 동작시켜 좌우상하 및 회전 운동등 여러가지 일을 할 수 있는 유용한 장비 입니다.

 

 

1. 에어 실린더 구동에 필요한 구성

 -  컴프레셔 : 에어 실린더는 에어의 압력으로 동작하기 때문에 안정적인 에어 공급을 할 수 있는 컴프레셔가 있습니다.  

 -  레귤레이터와 수분 분리기 :  컴프레셔에서 생성된 압축 공기를 레귤레이터를 통해 에어 실린더 동작에 필요한 일정 압력을 조절해 줍니다. 컴프레셔내 공기에는 수분이 함유 되어 있고 이 수분은 실린더의 부식을 발생 시킵니다. 수분 분리기를 통해 압축 공기내 수분을 제거해 줍니다.

 - 에어 솔레노이드 벨브 : 에어 솔레노이드 벨브의 열고 닫음을 PLC로 제어하여 실린더의 동작을 자동화하여 구동 합니다. 

 - 액추에이터 : 액추에이터란 압축공기를 이용하여 여러 운동을 하는 기기 입닌다. 현장에서는 주로 에어 실린더라고 부릅니다.

출처 : SMC

 

2. 액추에이터의 구조

액추에이터는  설계에 따라 다양한 제품이 있습니다. SMC 홈페이지에서 다양한 제품에 대해 알아보시면 쉽게 이해할 수 있습니다.

 

출처 SMC

에어실린더는 실린더와 에어 공급라인과 배기 라인 운동 거릴를 인식하는 센서부로 구성 되어 있습니다. 좌측 에어 공급상태에서는 실린더 내부 압축공기가 실린더를 밀어 내고, 우측 공급라인에서 에어 공급을 하면 밀려난 실린더가 복귀 하게 됩니다. 구동, 복기간 거릴는 위 오토 스위치의 자석 스위치로 조절 합니다.

출처 : SMC

 

3. 실물로 알아보는 에어 실린더 구조와 원리

 실린더의 내부구조는 아래와 같이 생겼습니다. 각각의 명칭은 다음과 같습니다

 A : 캡 엔드 포트 (Cap end port)

 B : 타이로드 (Tie rod)

 C : 로드 엔드 포트 (Rod end port)

 D : 피스톤  (Piston)

 E : 바렐 (Barrel)

 F : 피스톤 로드 (Piston rod)

 A와 C에 공압용 니플을 부착 A에서 에어를 공급하면 피스톤이 나오고 C에 에어를 공급하면 피스톤이 들어가는 원리 입니다. 에어 공급은 Solanoid 벨브로 전기적으로 조작이 가능하고 피스톤의 운동 거리는 외부에 자기 센서를 부착하여 조절할 수 있습니다. 

 

 

4. 에어 실린더를 제어하는 에어 솔레노이드 벨브의 원리와 구조

 

에어 실린더를 제어하는 에어 솔레노이드 벨브는 아래 사진처럼 매니폴드 위에 솔레노이드 벨브를 여러개를 묶어서 판매 하고 있습니다. 사용하는 실린더 수 만큼 늘려서 사용 가능합니다.

 

구조는 단순합니다. 좌측에 DC 전압에 열고 닫히는 벨브가 있고 하부 중앙에 에어 공급 라인과 좌우측에 배기 라인이 있습니다. 

 

 

최초 에어를 1번으로 공급하면 On 아래의 솔레노이드 벨브가 열리면서 5번의 피스톤을 밀어 실린더가 나옵니다.

반대로 솔레노이드를 OFF하면 초록색 방향으로 에어가 빠지면서 실린더는 들어 갑니다. 에어 공급 라인은 반대로 엮으면 실린더가 나오고 들어가는 방향이 반대로 됩니다. 

 

출처 유투브 : https://www.youtube.com/watch?v=l1fpv4Aasyg