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유압 엑추에이터. 유압 엑추에이터는 유압 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 선형 운동을 하는 요소로써 압력과 유량을 제어하여 낼 수 있는 힘과 속도를 쉽게 무단으로 조절할 수 있는 장점이 있다 . 유압 엑추에이터는 직선운동과 회전운동으로 분류되며 직선 운동을 하는 실린더는 단동 실린더 (single acting cylinder) 와 복동 실린더 (double acting cylinder) 의 두 가지가 있고 , 회전운동을 하는 모터는 기어 , 베인 , 피스톤 모터 등이 있다.
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유압 엑추에이터 • 유압 엑추에이터는 유압 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 선형 운동을 하는 요소로써 압력과 유량을 제어하여 낼 수 있는 힘과 속도를 쉽게 무단으로 조절할 수 있는 장점이 있다. 유압 엑추에이터는 직선운동과 회전운동으로 분류되며 직선 운동을 하는 실린더는 단동 실린더(single acting cylinder)와 복동 실린더(double acting cylinder)의 두 가지가 있고, 회전운동을 하는 모터는기어,베인,피스톤 모터 등이 있다.
실린더의 분류 ⑴최고 사용압력(kgf/cm2)에 의한 분류
실린더의 분류 ⑵지지 형식에 의한 분류
단동 실린더의 구조 • 단동 실린더는 한 쪽 방향의 운동만 유압 에너지를 이용 하여 하고 반대 편의 운동은 외력이나 내장된 스프링에 의하여 일어나는 실린더이다. • 실린더 하우징의 왼쪽 끝에는 로드 와이퍼 실(wiper seal)이 있어 피스톤 로드를 깨끗하게 유지한다. • 이 실린더는 주로 단순하게 들어올리는 기능이 필요하거나, 또 작업장치의 무게도 가벼워야 하는 차량장비에 사용된다.
단동 실린더 램형 실린더(ram type cylinder) • 피스톤이 없이 로드 자체가 피스톤의 역할을 하게 된다. • 로드는 피스톤보다 약간 작게 설계한다. 로드의 끝은 약간 턱이 지게 하거나 링을 끼워 로드가 빠져 나가지 못하도록 한다. • 이 실린더는 피스톤형에 비하여 로드가 굵기 때문에 부하에 의해 휠 염려가 적으며, 패킹이 바깥쪽에 있기 때문에 실린더 안벽의 긁힘이 패킹을 손상시킬 우려가 없으며, 공기구멍을 두지않아도 된다.
복동 실린더의 구조 • 복동 실린더는 전․후진 운동이 모두 유압 에너지를 이용 하여 일어나는 실린더이다. • 이 실린더는 전진 운동과 후진 운동을 모두 유압유의 동력을 이용하기 때문에 양쪽 방향의 운동 모두 일을 할 수 있어 사용상의 제한을 받지 않게 된다.
다단 실린더 • 유압 실린더의 내부에 또 하나의 다른 실린더를 내 • 장하고 유압이 유입하면 순차적으로 실린더가 이동하도록 되어 있다. • 실린더 길이에 비하여 큰 스트로크를 필요로 하는 • 경우에 사용된다. • 포트가 하나이고, 중력에 의해서 돌아가는 것을 단 • 동형이라 한다.
디지털(digital)형 • 하나의 실린더 튜브 속에 몇 개의 피스톤을 삽입하고, 각 피스톤 사 • 이에는 솔레노이드 전자조작 3방면으로 유압을 걸거나 배유한다. • (a)와 같이 구멍 C에 유압을 주고 구멍 A, B를 배유구에 인도하면 피 • 스톤 로드는 ①의 위치에 놓인다. • 또 구멍 A, C에 유압을 주고 구멍 B를 배유구에 인도하면 (b)와 같이 • 피스톤 로드는 ②의 위치에 놓인다. • 또한 구멍 B에 유압을 주고 구멍 A, C를 배유구에 인도하면 (c)와 같 • 이 피스톤 로드는 ③의 위치가 된다. • 이와 같이 구멍 A, B, C에 적당한 조합으로 유압을 주거나 배유를 시 • 키므로 피스톤 로드의 위치를 디지털적으로 확실히 조작시킬 수 있다.
실린더의 설계 ㈎ 팽창 과정 힘(kgf)＝압력(kgf/cm2)×피스톤 면적(cm2)
실린더의 설계 ㈏ 수축 과정 힘(kgf)＝압력(kgf/cm2)×[피스톤 면적(cm2) －로드 면적(cm2)]
실린더의 설계 ㈐실린더의 작동에 필요한 동력 동력(PS)＝피스톤 속도(m/s)×
실린더의 설계 • ㈑실린더 튜브 • 내압, 내마모성이 높은 항장력으로서 절삭성이 좋은 것이 • 필요조건 • 재료로는 미하나이트 주철, 압력배관용 탄소강관, 기계구조 • 용 탄소강관, 스테인리스강, 알루미늄 합금, 청동 등이 사 • 용되고 있다. 유압 실린더의 미끄럼면의 다듬질 구분(*:O링 또는 X링 사용의 경우 )
실린더의 설계 튜브 안지름의 진원도 튜브와 피스톤의 미끄럼면의 끼움
실린더의 설계 실린더 튜브 유압실린더 : KS B 6370
실린더의 설계 ㈒ 피스톤 • 피스톤은 실린더 튜브의 양면을 손상하는 일이 없이 원활하게 작동하고 압력, 휨, 진동 등의 하중에 견뎌야 된다. • 마모, 부식 등에 대하여도 보증할 수 있는 것이라야 한다. • 피스톤 외주 부분의 미끄럼 부분은 횡압(피스톤의 횡압은 최대 추력의 1/200 정도로 한다)이나 피스톤의 자중에 견딜 수 있는 면적을 갖고 있어야 한다. • 재료는 미하나이트 주철 33종, 구상흑연 주철, 탄소강 단강품 2종, 일반 구조용 압연봉강 2종 등이 사용되고 있다. 실린더 튜브와 피스톤의 틈새(단위:mm)
실린더의 설계 ㈒ 피스톤로드(piston rod) • 피스톤 로드는 피스톤과 일체로 되어 있는 경우도 있으나 별개로 만들어지고 볼트 또는 나사장착을 하고 있는 것도 있다. • 재료는 기계구조용 탄소강 또는 특수강 단조품을 열처리하여 사용하고 있다. • 손상되기 쉬운 것을 방지하기 위해서는 경질크롬 도금을 하고, 연삭가공 또는 초다듬질 가공을 하면 더욱 좋다. 2.1*104 kgf/mm2
실린더의 설계 ㈔ 커 버 • 커버에는 헤드커버와 로드커버가 있다. • 커버는 내압에 대한 충분한 강도를 갖고 있어야 한다. • 일반적으로 주철, 탄소강, 주강형 단조품 등을 사용한다. • 피스톤 봉의 마찰부에는 롱로드 베어링을 사용한다 • 피스톤 봉에 먼지가 붙을 염려가 있는 경우에는 로드 와이퍼를 장치하는 것이 좋다.
실린더의 설계 ㈕ 패 킹 • 패킹은 소모품이지만 내유, 내마모, 내열, 내압성 등이 좋은 재료를 써야 한다. • 패킹의 형태와 재질의 선정에는 오일의 종류, 온도, 속도, 압력 등에 대하여 검토하여야 한다. • 피스톤의 평균 수명은 특히 지정되지 않은 경우 30～200mm/sec 정도를 억제하는 것이 좋다. • 압력이 높아지면 패킹에 의한 저항이 증가하여 발열하고 패킹의 마모가 심하게 되므로 특히 주의해야 한다. • 재료로는 합성고무인 O링, V링, 캠패킹, 피혁의 캠패킹 등이 사용되고 있다. • 최근 합성고무 보다 훨씬 내마모성이 우수한 다이인 라버라 부르는 우레탄 고무가 패킹 재료로서 널리 사용되고 있으나, 이것은 고온 수증기에 닿으면 가수 분해를 일으키므로 더스트 와이퍼에는 사용할 수 없다.
실린더의 설계 피스톤 실의 최저 작용압력 실 기 호
쿠 션 ( CUSHIONS ) • 유압 실린더에 쿠션장치를 정착하면 피스톤의 스트로크 끝에서 충 • 격의 발생을 방지할 수 있다. • 이런 경우 먼지 등이 끼지 않는 구조로 해야 한다. • 무부하 상태에서의 유압 실린더의 최저 작동압력은 정격압력의 • 1.5% 또는 1.5kgf/cm2중 어느쪽이나 큰 치수인 것을 넘지 않아야 한다. • 또 정격압력의 1.5배의 압유를 공급해도 외부누출, 헐거움, 영구 • 변형, 부품의 파괴 등이 일어나서는 않된다. • ① 쿠션링 : 로드 엔드 축에 흐르는 오일을 폐지한다. • ② 쿠션 플런저 : 헤드 엔드 축에 흐르는 오일을 폐지한다. • ③ 쿠션 밸브 : 감속 범위의 조정용 • ④ 체크 밸브 : 복귀 시동 속도를 촉진한다.
